JP5129723B2 - 電動モータ - Google Patents

Description

この発明は、例えば、二輪車のエンジン始動用に用いられる電動モータに関するものである。

例えば、二輪車のエンジン始動用に用いられる電動モータとしてのスタータモータは、筒状のヨークと、このヨークの両端を閉塞するフロントブラケット、およびエンドブラケットと、これらブラケットに回転自在に支持されるアーマチュアとを備えている。
フロントブラケットには、エンジンのケースに内嵌可能な嵌合部が突設されており、この嵌合部がエンジンのケースに内嵌されることで、エンジンのケースにフロントブラケットが固定される。これによって、アーマチュアの回転軸とエンジンのクランクシャフトとを互いに連結することが可能になる。そして、回転軸がクランクシャフトを回転させることにより、エンジンを始動させるようになっている。

ここで、フロントブラケットの嵌合部には、この嵌合部とエンジンのケースとの間のシール性を高めるためにＯリングが装着される場合が多い。このため、嵌合部には、Ｏリングを装着するためのＯリング溝が形成されている。
Ｏリング溝は、切削加工などを施すことによって形成される。すなわち、フロントブラケットは、例えば、アルミダイキャストから製造され、嵌合部に切削加工を施すことによってＯリング溝が形成されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−１０６６３２号公報

ところで、上述の実施形態にあっては、Ｏリング溝を形成するために切削加工を行うので、フロントブラケットをアルミダイキャストなどで製造する必要がある。そして、アルミダイキャストで製造されたフロントブラケットの嵌合部に切削加工を施し、Ｏリング溝を形成している。このため、例えば、板金部材を用いてフロントブラケットを製造することが困難である。つまり、板金部材にプレス加工を施すことでフロントブラケットを形成することが困難で製造コストが嵩むという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外部機器との嵌合部のシール性を確保でき、かつ製造コストを低減することができる電動モータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、筒状のヨークと、前記ヨークの両端を閉塞する一対のブラケットと、前記一対のブラケットに回転自在に支持されるアーマチュアとを備え、前記一対のブラケットのうちの一方のブラケットに、外部機器に嵌合可能な嵌合部を設け、該嵌合部を前記外部機器に嵌合固定し、前記アーマチュアの回転力を前記外部機器に伝達する電動モータにおいて、前記嵌合部は、前記アーマチュアの回転軸を回転自在に支持するための軸受けが内嵌固定される大径筒部と、この大径筒部よりも先端側に、前記大径筒部よりも段差により縮径するように形成された小径筒部とを有し、前記小径筒部の外周面の一部を全周に渡って剥離させることによって立ち上がり部を形成し、この立ち上がり部と前記大径筒部の段差部とにより、前記小径筒部の全周に渡って溝状の装着部を形成し、この装着部に、前記嵌合部と前記外部機器との間のシール性を確保するためのシール部材を全周に渡って設けたことを特徴とする。
このように構成することで、従来のように切削加工を施すことなく、ブラケットの嵌合部にシール部材を装着する装着部を形成することができる。また、容易に立ち上がり部を形成することが可能になる。さらに、軸受けが受ける荷重が装着部に伝達され難くなり、装着部の変形を防止することができる。そして、軸受けの固定位置と装着部の形成位置とが軸方向で重なる場合と比較して嵌合部の外径を細径化することができる。また、容易に装着部を形成することができ、かつ容易に嵌合部の細径化を図ることができる。さらに、嵌合部の剛性を高めることができる。そして、より確実に製造コストを低減することができる。

請求項２に記載した発明は、前記一方のブラケットは、板金部材にプレス加工を施すことによって形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、製造コストを低減し、かつ小型化できる電動モータを提供できる。

請求項３に記載した発明は、前記一方のブラケット、および前記ヨークは、前記板金部材にプレス加工を施すことによって一体成形されていることを特徴とする。
このように構成することで、さらに製造コストを低減できる。

請求項７に記載した発明は、前記嵌合部の少なくとも外周面に、先端側に向かうに従って段差により徐々に縮径する段付き部を形成したことを特徴とする。
このように構成することで、嵌合部の剛性を高めることができる。

請求項８に記載した発明は、前記段付き部の一部と前記立ち上がり部とにより前記装着部を形成したことを特徴とする。
このように構成することで、より確実に製造コストを低減することができる。

請求項１に記載した発明によれば、従来のように切削加工を施すことなく、ブラケットの嵌合部にシール部材を装着する装着部を形成することができる。このため、例えば、板金部材にプレス加工を施すことでブラケットを製造することが可能になり、製造コストを低減することができる。また、容易に立ち上がり部を形成することが可能になるので、製造コストをさらに低減することができる。さらに、軸受けが受ける荷重が装着部に伝達され難くなり、装着部の変形を防止することができる。このため、嵌合部と外部機器との間のシール性を確実に確保することができる。そして、軸受けの固定位置と装着部の形成位置とが軸方向で重なる場合と比較して嵌合部の外径を細径化することができる。このため、電動モータの小型化を図ることができる。また、容易に装着部を形成することができ、かつ容易に嵌合部の細径化を図ることができる。このため、小型で安価な電動モータを提供することが可能になる。さらに、嵌合部の剛性を高めることができるので、嵌合部の薄肉化を図ることができ、さらに電動モータを小型化できる。そして、より確実に製造コストを低減することができる。

請求項２に記載した発明によれば、製造コストを低減し、かつ小型化できる電動モータを提供できる。

請求項３に記載した発明によれば、さらに製造コストを低減できる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、電動モータ１は、例えば、二輪用のスタータモータとして用いられるものであって、円筒状に形成されたヨーク２１と、ヨーク２１に一体成形されエンジン６０のケースに固定されるフロントブラケット２と、ヨーク２１の一端を閉塞するリアブラケット４と、フロントブラケット２、およびリアブラケット４に回転自在に支持されるアーマチュア５とを有している。そして、アーマチュア５の回転軸１０がエンジン６０のクランクシャフトに連結されるようになっている。

アーマチュア５は、回転軸１０に外嵌固定されたアーマチュアコア１１と、アーマチュアコア１１よりもリアブラケット４側に配置されたコンミテータ１２とを有している。アーマチュアコア１１は、磁性材料からなる板材を複数枚積層して製造され、回転軸１０を中心にして放射状に延びる複数のティース５０を有する。ティース５０は、軸方向平面視で略Ｔ字状に形成されており、これらティース５０間に軸方向に長い蟻溝状のスロット（不図示）が形成されている。

ティース５０には、スロットを介してコイル１３が巻装されている。コンミテータ１２は、周方向に複数のセグメント１４を有している。各セグメント１４には、アーマチュアコア１１側の端部に外側に折り返す形で形成されたライザ５１が設けられている。ライザ５１には、コイル１３の端末部が掛け回され、ヒュージングなどによって接続されている。

リアブラケット４は、例えば、アルミダイキャストなどによって有底筒状に形成されている。ブラケット４のエンド部（底部）４ａには、径方向略中央に軸方向外側に突出する軸受けハウジング４２が形成され、ここに軸受け４１が圧入固定されている。この軸受け４１は、アーマチュア５の端部を回転自在に支持している。

リアブラケット４の内側には、コンミテータ１２の周囲を取り囲むようにブラシ４３が複数固定されている。ブラシ４３は、不図示のスプリングによって中心に向けて付勢されており、アーマチュア５のコンミテータ１２に摺接している。
また、ブラシ４３にはピグテール４５が接続されており、ピグテール４５を介してブラシ４３と給電端子４６とが電気的に接続されるようになっている。給電端子４６は、インシュレータ４７を介してリアブラケット４の周壁４ｂから挿入されており、外側に露出した部分が不図示の電源に接続されている。

給電端子４６の外側に露出する部位には、雄ネジ部４８が刻設されており、ここにナット４９が螺入されている。ナット４９が螺入されることによって給電端子４６は、リアブラケット４に締結固定される。給電端子４６の外周面であってインシュレータ４７とナット４９との間には、Ｏリング６１が装着されている。これによって、リアブラケット４の給電端子４６の挿入部分のシール性が確保できるようになっている。

図１、図２に示すように、ヨーク２１とフロントブラケット２は、板金部材２０をプレス加工によって深絞りして一体成形されている。
ヨーク２１のリアブラケット４側端部には、リアブラケット４に印籠接合させるためのインロー部２２ａが形成されている。インロー部２２ａは、切削加工によって外径を縮径させた形状を有する。

リアブラケット４の開口縁には、ヨーク２１のインロー部２２ａに対応するように、切削加工によって内径を拡径させたインロー部２２ｂが形成されている。両者２２ａ，２２ｂが嵌合することによって、ヨーク２１とフロントブラケット２が印籠接合される。また、ヨーク２１の内周面には、界磁用のマグネット２４が複数配置されている。マグネット２４は、例えば、エポキシ樹脂などの公知の接着剤でヨーク２１に固定されている。

フロントブラケット２は、ヨーク２１の開口部を閉塞するように略円板状に形成されたブラケット本体７１と、ブラケット本体７１の径方向中央から軸方向外側に向かって突設された嵌合部７２とを有している。
嵌合部７２は、ブラケット本体７１から先端側（エンジン側）に向かって徐々に段差により縮径するように段付き状に形成されており、基端側、つまり、ブラケット本体７１側から順に第一筒部７３、第二筒部７４、および第三筒部７５を有している。エンジン６０のケースにフロントブラケット２の嵌合部７２が嵌合されることにより、フロントブラケット２が固定される。嵌合部７２にはアーマチュア５の回転軸１０が挿入され、回転軸１０は嵌合部７２を介してエンジン側に突出する。

第一筒部７３には、内周面側に回転軸１０と嵌合部７２との間のシール性を高めるオイルシール７６が設けられている。これにより、嵌合部７２から電動モータ１内部への塵埃の侵入が防止される。
第一筒部７３よりも先端側であって段差により縮径された第二筒部７４には、内周面に軸受け７７が圧入固定されている。この軸受け７７は、回転軸１０を回転自在に支持するためのものである。

第二筒部７４よりも先端側であって段差により縮径された第三筒部７５には、先端側から一部を全周に渡って剥離させて基端側に向かって立ち上げた、立ち上がり部７８が形成されている。第三筒部７５の一部を剥離させて立ち上がり部７８を形成しているので、立ち上がり部７８よりも先端側は、立ち上がり部７８の基端側よりも薄肉になっている。立ち上がり部７８を形成することによって、この立ち上がり部７８と第二筒部７４の段差面７４ａとで第三筒部７５の外周面に溝状の装着部７９が形成される。この装着部７９には、嵌合部７２とエンジン６０のケースとの間のシール性を高めるためのＯリング８０が装着されている。

すなわち、装着部７９はＯリング８０を装着するためのＯリング溝として機能し、立ち上がり部７８はＯリング８０を装着するための装着部７９の一部として構成されている。また、立ち上がり部７８と第二筒部７４の段差面７４ａとで第三筒部７５の外周面に装着部７９を形成し、ここにＯリング８０を装着しているので、Ｏリング８０と第二筒部７４に設けられた軸受け７７は、互いに軸方向でずれた位置に存在していることになる。すなわち、Ｏリング８０は、軸受け７７よりも軸方向先端側に存在している。

さらに、第三筒部７５の内径Ｄ１は、回転軸１０の第三筒部７５に対応する部位の軸径Ｄ２よりもやや大きく設定されている。これにより、第三筒部７５と回転軸１０との間には、僅かに空隙Ｋが形成された状態になる。また、第三筒部７５の先端側には、先端に向かうに従って徐々に先細りとなる先細り部８１が形成されている。この先細り部８１の内径も回転軸１０の第三筒部７５に対応する部位の軸径Ｄ２よりもやや大きく設定されており、第三筒部７５と回転軸１０とが干渉しないようになっている。

嵌合部７２の基端側に設けられているブラケット本体７１には、外周寄りに周方向に沿ってボルト孔８２が複数形成されている。このボルト孔８２は、ヨーク２１、およびフロントブラケット２と、リアブラケット４とを締結固定するために用いられる。すなわち、ボルト孔８２に不図示のボルトが挿通され、このボルトがリアブラケット４に形成された雌ネジ部（不図示）に螺入されることによって、ヨーク２１、およびフロントブラケット２と、リアブラケット４とが締結固定される。

また、ブラケット本体７１の内面には、一対のカシメ用突起８３，８３が回転軸１０を挟んで両側に形成されている。このカシメ用突起８３は、スラストサポータ８４をカシメ固定するためのものであって、ブラケット本体７１にスラストサポータ８４を取り付けた後、座屈変形される。

図１、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、スラストサポータ８４は、板金部材にプレス加工を施して形成されたものであって、平面視長方形状の本体部８５の四つ角に面取り部８５ａが形成されている。本体部８５の中央には、アーマチュア５の回転軸１０を挿通可能な挿通孔８６が形成されている。この挿通孔８６の直径Ｄ３は、回転軸１０の軸径Ｄ２よりもやや大きくなる程度に設定されている。

挿通孔８６を挟んで長手方向両側には、ブラケット本体７１の内面に形成された一対のカシメ用突起８３，８３を受け入れる一対のカシメ用孔８７ａ，８７ｂが形成されている。
ここで、一対のカシメ用孔８７ａ，８７ｂは、スラストサポータ８４の外形を面対称に分ける対称面Ｆ１，Ｆ２に対して非面対称に配置されている。より具体的には、図３（ａ）において、紙面左側に形成されているカシメ用孔８７ａは、本体部８５の短手方向略中央に形成されている一方、紙面右側に形成されているカシメ用孔８７ｂは、本体部８５の短手方向略中央よりもやや下寄りに形成されている。

ブラケット本体７１の一対のカシメ用突起８３，８３は、スラストサポータ８４のカシメ用孔８７ａ，８７ｂに対応するように形成されている。
このように構成することによって、スラストサポータ８４の表裏の向き、周方向の向きが決まるので、スラストサポータ８４のブラケット本体７１への誤組み付けを防止することができる。

また、スラストサポータ８４は、プレス加工を施して形成されるので、表面、または裏面の何れか一方にバリが形成され易い。このため、ブラケット本体７１にスラストサポータ８４を組み付ける際、スラストサポータ８４のバリが形成されている面とは反対側の面と、ブラケット本体７１とが当接するように、一対のカシメ用孔８７ａ，８７ｂ、および一対のカシメ用突起８３，８３の形成位置を設定する。このように設定することで、ブラケット本体７１にスラストサポータ８４を確実に取り付けることができる。

アーマチュア５の回転軸１０には、スラストサポータ８４の取り付け位置よりもややアーマチュアコア１１側に止め輪溝１６が形成され、ここにＣ型止め輪１５が装着されている。また、Ｃ型止め輪１５とスラストサポータ８４との間には、スラスト調整用のワッシャ１７が設けられている。これらスラストサポータ８４、Ｃ型止め輪１５、およびスラスト調整用のワッシャ１７は、それぞれ互いに協働して回転軸１０のエンジン６０側への移動、つまり、回転軸１０の抜け方向への移動を規制する。

スラスト調整用のワッシャ１７は、アーマチュア５の軸方向のガタツキを防止するためのものである。すなわち、ワッシャ１７の厚さは、各部品を組み付けた際の組み付け誤差や各部品の加工公差などで生じるスラストサポータ８４とＣ型止め輪１５との間隙の大きさに応じて設定される。

次に、図４（ａ）、図４（ｂ）に基づいて、フロントブラケット２の嵌合部７２に形成されている立ち上がり部７８の形成手順について説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、予備工程として、板金部材２０をプレス加工によって深絞りした後、立ち上がり部７８の形成箇所である嵌合部７２の第三筒部７５の先端側を第一金型９１によって押し潰す。

第一金型９１の先端部９１ａは軸方向平面視で略円環状に形成されている。先端部９１ａの内径Ｄ４は、第三筒部７５の内径と外径との間の寸法となるように設定されている。したがって、第一金型９１の先端部９１ａは、内縁側が第三筒部７５に当接し、第三筒部７５の外周面の一部のみを押し潰す。これにより、第三筒部７５の外周面には、全周に渡って段差面７５ａが形成される。

次に、図４（ｂ）に示すように、仕上げ工程として、第二金型９２の先端部９２ａを第三筒部７５の段差面７５ａに押し当てることによって、立ち上がり部７８を形成する。第二金型９２の先端部９２ａは、軸方向平面視で略円環状に形成されていると共に、先端に向かうに従って外径が徐々に縮径するように先細り形状になっている。すなわち、先端部９２ａには、外周面側に、先端側に向かって徐々に径方向中央に向かうように傾斜面９２ｂが形成される。

先端部９２ａの内径Ｄ５は、第一金型９１の先端部９１ａの内径Ｄ４と同一になるように設定されている。したがって、第二金型９２の先端部９２ａを第三筒部７５の段差面７５ａに押し当てると、段差面７５ａに沿って第三筒部７５の一部が全周に渡って削がれ、剥離した状態になる。このとき、剥離した部分は、先端部９２ａの傾斜面９２ｂに沿って立ち上がり、これによって、立ち上がり部７８の形成が完了する。すなわち、立ち上がり部７８の立ち上がり角度θ１は、傾斜面９２ｂの傾斜角度θ２と略一致する。

このような構成のもと、電動モータ１を使用するときは、回転軸１０をクランクシャフトに連結させる。エンジンを始動するときは、給電端子４６からブラシ４３に給電する。ブラシ４３に接しているセグメント１４から所定のコイル１３に通電され、アーマチュア５に形成された磁界とヨーク２１のマグネット２４との間に磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、回転力が発生して回転軸１０がクランクシャフトを回転させる。
このとき、フロントブラケット２の嵌合部７２にＯリング８０が装着されているので、嵌合部７２とエンジン６０のケースとの間のシール性が高まり、エンジン６０のケース内への塵埃などの侵入が防止される。

軸受け７７に荷重がかかると、第二筒部７４が変形するおそれがある。しかしながら、Ｏリング８０は、嵌合部７２の第三筒部７５に設けられている。すなわち、嵌合部７２に設けられたＯリング８０位置は、軸受け７７が設けられた位置とは軸方向でずれている。そのため、第三筒部７５は、第二筒部７４の軸受け７７が受けた荷重が伝達され難く、影響を受け難い。よって、第三筒部７５は、クランクシャフトからの荷重によって変形し難くなる。すなわち、嵌合部７２に設けられたＯリング８０の位置を、軸受け７７が設けられた位置とは軸方向においてずらすことにより、確実にＯリング８０によって、嵌合部７２とエンジン６０のケースとの間のシール性が確保できる。

したがって、上述の実施形態によれば、フロントブラケット２の嵌合部７２において、第三筒部７５に立ち上がり部７８を形成し、この立ち上がり部７８と第二筒部７４の段差面７４ａとによって第三筒部７５の外周面にＯリング８０を装着するための装着部７９を形成することができる。このため、従来のようにＯリング８０を装着するための溝を切削加工を施すことなく形成することができる。よって、板金部材２０にプレス加工を施すことでフロントブラケット２を形成することが可能になると共に、フロントブラケット２とヨーク２１とを深絞りして一体成形とすることができ、製造コストを低減できる。

また、第一金型９１、および第二金型９２を用いて嵌合部７２の第三筒部７５の一部を全周に渡って剥離させることで立ち上がり部７８を形成しているので、プレス加工の工程内で装着部７９を容易に形成することができる。このため、製造コストをより低減することが可能になる。

さらに、嵌合部７２に設けられたＯリング８０位置は、軸受け７７が設けられた位置よりも軸方向先端側にずれている。これに加え、第三筒部７５と回転軸１０との間には、僅かに空隙Ｋが形成された状態になっている。このため、第三筒部７５はクランクシャフトからの影響による回転軸１０のラジアル荷重を受け難く、第三筒部７５の変形を防止することができる。よって、確実に嵌合部７２とエンジン６０のケースとの間のシール性を確保することができる。
そして、Ｏリング８０の位置を軸受け７７の位置と軸方向で重なるように設定する場合と比較して、つまり、例えば、Ｏリング８０を第二筒部７４に設ける場合と比較して嵌合部７２の細径化を図ることができる。

また、嵌合部７２は、ブラケット本体７１から先端側（エンジン側）に向かって徐々に段差により縮径するように段付き状に形成されており、基端側、つまり、ブラケット本体７１側から順に第一筒部７３、第二筒部７４、および第三筒部７５を有している。このため、嵌合部７２の剛性を高めることができ、嵌合部７２の薄肉化を図ることができる。よって、電動モータ１の小型、軽量化、低コスト化を図ることが可能になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、第三筒部７５の一部を全周に渡って剥離して立ち上がり部７８を形成し、この立ち上がり部７８と第二筒部７４の段差面７４ａとによって第三筒部７５の外周面にＯリング８０を装着するための装着部７９を形成した場合について説明した。しかしながら、立ち上がり部７８を第三筒部７５の一部を剥離させることで形成しなくてもよい。例えば、ベローズを形成する場合のように、第三筒部７５の一部を径方向に膨出させるようにして立ち上がり部７８を形成してもよい。

さらに、上述の実施形態では、嵌合部７２の第三筒部７５に立ち上がり部７８を形成するにあたって、予備工程と仕上げ工程との２工程の作業を行う場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、工程数に係らず立ち上がり部７８を形成できればよい。
そして、上述の実施形態では、嵌合部７２とエンジン６０のケースとの間のシール性を確保するために第三筒部７５にＯリング８０を装着した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、シール性を確保できるものであれば、パッキンやガスケットなどを使用してもよい。

また、上述の実施形態では、ヨーク２１とフロントブラケット２を板金部材２０をプレス加工によって深絞りし、一体成形した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、それぞれ別個に板金部材２０にプレス加工を施して形成してもよい。この場合、ヨーク２１とフロントブラケット２との固定は、印籠接合としてもよいし、溶接などを用いてもよい。

本発明の実施形態における電動モータの構成を示す一部断面図である。 本発明の実施形態におけるフロントブラケット、およびヨークの断面図である。 本発明の実施形態におけるスラストサポータを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 本発明の実施形態における立ち上がり部の形成手順を示し、（ａ）は予備工程の説明図、（ｂ）は仕上げ工程の説明図である。

符号の説明

１ 電動モータ
２ フロントブラケット（一方のブラケット）
４ リアブラケット（ブラケット）
５ アーマチュア
１０ 回転軸
２０ 板金部材
２１ ヨーク
６０ エンジン（外部機器）
７１ ブラケット本体
７２ 嵌合部
７３ 第一筒部
７４ 第二筒部（大径筒部）
７５ 第三筒部（小径筒部）
７４ａ，７５ａ 段差面
７７ 軸受け
７８ 立ち上がり部
７９ 装着部
８０ Ｏリング（シール部材）

Claims (3)

1. 筒状のヨークと、
   前記ヨークの両端を閉塞する一対のブラケットと、
   前記一対のブラケットに回転自在に支持されるアーマチュアとを備え、
   前記一対のブラケットのうちの一方のブラケットに、外部機器に嵌合可能な嵌合部を設け、
   該嵌合部を前記外部機器に嵌合固定し、前記アーマチュアの回転力を前記外部機器に伝達する電動モータにおいて、
   前記嵌合部は、
   前記アーマチュアの回転軸を回転自在に支持するための軸受けが内嵌固定される大径筒部と、
   この大径筒部よりも先端側に、前記大径筒部よりも段差により縮径するように形成された小径筒部とを有し、
   前記小径筒部の外周面の一部を全周に渡って剥離させることによって立ち上がり部を形成し、この立ち上がり部と前記大径筒部の段差部とにより、前記小径筒部の全周に渡って溝状の装着部を形成し、
   この装着部に、前記嵌合部と前記外部機器との間のシール性を確保するためのシール部材を全周に渡って設けたことを特徴とする電動モータ。
2. 前記一方のブラケットは、板金部材にプレス加工を施すことによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記一方のブラケット、および前記ヨークは、前記板金部材にプレス加工を施すことによって一体成形されていることを特徴とする請求項２に記載の電動モータ。

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