JPH10238442A

JPH10238442A - スタータ

Info

Publication number: JPH10238442A
Application number: JP3637897A
Authority: JP
Inventors: Masahiro So; 正浩宗
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】整流を改善してブラシ１３の磨耗を抑制する
ことによりブラシ１３の全長を短縮すること。【解決手段】始動モータ２は、継鉄１０の内周面に固
定界磁１１が固着され、その固定界磁１１の内周に電機
子１２が回転自在に支持されている。固定界磁１１は、
例えば複数の永久磁石が用いられている。電機子１２
は、電機子コイル１５と電気的及び機械的に結合された
整流子１６を有する。この整流子１６は、電機子１２の
後方側に具備されて、ブラシ１３との摺接面１６ａが電
機子１２の回転軸３と略直交する向きに固定されてい
る。また、整流子１６の摺接面１６ａは、固定界磁１１
のエンド側端面１１ａより後方へ突出した位置に設けら
れているが、その摺接面１６ａの軸方向位置は、固定界
磁１１のエンド側端面１１ａから所定距離Ａ以内であ
り、継鉄１０の外径をＤとした時に、Ａ／Ｄが０．１以
下となる様に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンを始動す
るためのスタータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用のスタータにおいては、
エンジンの高性能化、高機能化に伴う補機類の増加等に
よってエンジンルームが過密化しているため、車両搭載
性を向上させる目的で小型化が要求されている。そこ
で、例えば、実公平４−４１７４８号公報では、整流子
のブラシ摺接面が回転軸と略直交する電機子を備えたス
タータが提案されている。このスタータは、ブラシ摺接
面が円筒形の整流子を備えた従来のスタータと比較し
て、全長を短縮できることで車両搭載性を向上してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
記載されたスタータは、ブラシが軸方向に配設されるた
め、ブラシの全長を極力短くしなければ従来のスタータ
に対して全長を短縮できる効果は小さくなってしまう。
しかし、ブラシの全長を短くすることは、ブラシの磨耗
代を短くすることになるため、ブラシの寿命が低下する
という問題が生じる。本発明は、上記事情に基づいて成
されたもので、その目的は、整流を改善してブラシの磨
耗を抑制することによりブラシの全長を短くできるスタ
ータを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、整流子のブ
ラシとの摺接面が電機子の回転軸と略直交して設けられ
ている。そして、整流子の摺接面の軸方向位置が固定界
磁の一方向側端面から一方向側に離れた距離をＡとし、
継鉄の外径をＤとすると、Ａ／Ｄが０．１以下となる様
に設定されている。この場合、整流子の摺接面が固定界
磁の近くに配置されるため、整流が改善されてブラシの
磨耗が抑制されるため、ブラシの全長を短くすることが
可能である。なお、整流を改善できる理由は、界磁内に
電気接触する接点を配置するとフレミングの法則により
アーク軌跡が曲げられることでアーク距離が延長され、
冷却距離の延長によりアーク放電磨耗（火花磨耗）を抑
制する性質を利用したものである。

【０００５】なお、請求項２に記載した様に、固定界磁
として永久磁石を使用しても良い。また、請求項３に記
載した様に、固定界磁は、ポールコアにフィールドコイ
ルを巻回して構成しても良い。なお、この場合、整流子
の摺接面がポールコアの一方向側端面より一方向側に配
設されており、そのポールコアの一方向側端面から整流
子の摺接面までの距離をＡとし、継鉄の外径をＤとする
と、Ａ／Ｄが０．１以下となる様に設定されている。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、本発明のスタータを図面に
基づいて説明する。（第１実施例）図１はスタータ１の断面図である。本実
施例のスタータ１は、回転力を発生する始動モータ２、
この始動モータ２の回転軸３上を移動可能に設けられた
一方向クラッチ４、この一方向クラッチ４を通じて始動
モータ２の回転力が伝達されるピニオンギヤ５、始動モ
ータ２を通電制御する電磁スイッチ６、この電磁スイッ
チ６の吸引力を受けて一方向クラッチ４を軸方向に移動
させるレバー７、スタータ１の前方側を覆うハウジング
８、始動モータ２の後部側を覆うエンドフレーム９等か
ら構成されている。

【０００７】始動モータ２は、継鉄１０、固定界磁１
１、電機子１２、及びブラシ１３（１３Ａ、１３Ｂ）等
より構成される。継鉄１０は、磁気回路の一部を形成す
るもので、円筒形状に設けられている。固定界磁１１
は、複数の永久磁石が用いられ、それぞれ電機子１２の
外周面との間に僅かなギャップを保って継鉄１０の内周
面に固着されている。電機子１２は、上記の回転軸３、
この回転軸３の外周に固定されて磁気回路の一部を形成
する電機子鉄心１４、この電機子鉄心１４に具備された
電機子コイル１５、この電機子コイル１５と電気的及び
機械的に結合された整流子１６等より構成される。な
お、回転軸３は、一端がハウジング８に固定された軸受
１７に支持され、他端がエンドフレーム９に固定された
軸受１７に支持されている。

【０００８】整流子１６は、電機子１２の後方側（図１
の右側）に具備されて、ブラシ１３との摺接面１６ａが
電機子１２の回転軸３と略直交する向きに固定されてい
る。また、整流子１６の摺接面１６ａは、図１に示す様
に、固定界磁１１のエンド側端面１１ａより後方（図１
の右方向）へ突出した位置に設けられているが、その摺
接面１６ａの軸方向位置は、固定界磁１１のエンド側端
面１１ａから所定距離Ａ以内になる様に設定されてい
る。この距離Ａの適正値は、実験的に求められたもの
で、継鉄１０の外径をＤとした時に、Ａ／Ｄが０．１以
下となる様に設定される。従って、摺接面１６ａの軸方
向位置は、固定界磁１１のエンド側端面１１ａからＡ／
Ｄが０．１以下に設定されている。なお、固定界磁１１
のエンド側端面１１ａとは、軸方向の後方側端面であ
り、本発明の一方向側端面を言う。また、本発明の一方
向とは、スタータ１の後方向（図１の右方向）であり、
他方向とは、スタータ１の前方向（図１の左方向）であ
る。

【０００９】ブラシ１３は、整流子１６の後側でブラシ
ホルダ１９により軸方向に摺動自在に保持され、ブラシ
１３の後部に配されたスプリング２０により整流子１６
の摺接面１６ａに押圧されている。なお、正極側のブラ
シ１３Ａは、リード線２１を通じて電磁スイッチ６に具
備されたモータ端子２２に機械的及び電気的に接続さ
れ、負極側のブラシ１３Ｂは、リード線（図示しない）
を通じてアース接続されている。

【００１０】一方向クラッチ４は、周知の構成を有する
もので、回転軸３の外周にヘリカルスプライン（図示し
ない）を介して嵌合し、そのヘリカルスプラインに沿っ
て出力軸上を移動可能に設けられている。ピニオンギヤ
５は、一方向クラッチ４の前方で回転軸３の外周に軸受
（図示しない）を介して回転自在に嵌合し、且つ一方向
クラッチ４と一体に回転軸３上を移動可能に設けられて
いる。このピニオンギヤ５は、一方向クラッチ４と一体
に回転軸３上を前進してエンジンのリングギヤ２３と噛
み合い、一方向クラッチ４を通じて伝達された始動モー
タ２の回転力をリングギヤ２３に伝達する。なお、ピニ
オンギヤ５の前進位置は、回転軸３上に固定されたカラ
ー２４に当接することで規制される。

【００１１】電磁スイッチ６は、始動モータ２の径方向
外側に配されて、ボルト等によりハウジング８に固定さ
れている。この電磁スイッチ６は、通電を受けて磁力を
発生するコイル（図示しない）と、このコイルの内周を
摺動自在に配されたプランジャ２５とを具備し、このプ
ランジャ２５の移動に伴って、始動モータ２の通電回路
に介在されたモータ接点を開閉する。

【００１２】モータ接点は、上記のモータ端子２２と一
体に形成されたモータ側固定接点（図示しない）、バッ
テリ端子２６と一体に形成されたバッテリ側固定接点
（図示しない）、及びプランジャ２５と一体に移動する
可動接点（図示しない）から成り、この可動接点がプラ
ンジャ２５とともに移動して両固定接点に当接する（電
気的に接触する）とバッテリ（図示しない）から始動モ
ータ２へ電流が供給され、可動接点が両固定接点から離
れると始動モータ２への電流供給が断たれる。なお、バ
ッテリ端子２６は、モータ端子２２とともに電磁スイッ
チ６の後端面より外部へ突出して設けられ、図示しない
ケーブルを通じてバッテリに接続されている。

【００１３】レバー７は、上端部がプランジャ２５に具
備されたジョイント２５ａに連結され、下端部が一方向
クラッチ４に連結されて、ハウジング８に設けられた支
点２７を中心として揺動可能に設けられている。従っ
て、このレバー７は、コイルの磁力を受けてプランジャ
２５が吸引される（図１の右方向へ移動する）と、支点
２７を中心としてジョイント２５ａに連結された上端部
が後方（図１の右方向）へ移動し、下端部が前方へ移動
する。その結果、下端部に連結された一方向クラッチ４
がピニオンギヤ５と一体に回転軸３上をヘリカルスプラ
インに沿って前方へ押し出される。また、コイルの磁力
を消滅してプランジャ２５が元の位置へ押し戻される
（図１の左方向へ移動する）と、支点２７を中心として
ジョイント２５ａに連結された上端部が前方へ移動し、
下端部が後方へ移動する。その結果、下端部に連結され
た一方向クラッチ４がピニオンギヤ５と一体に回転軸３
上をヘリカルスプラインに沿って後退する。

【００１４】次に、本実施例の作動を説明する。図示し
ないキースイッチを閉じて電磁スイッチ６のコイルに電
流が流れると、コイルの発生する磁力を受けてプランジ
ャ２５が吸引される。これにより、レバー７を通じて一
方向クラッチ４とピニオンギヤ５が一体に回転軸３上を
前方へ押し出され、ピニオンギヤ５の前端面がリングギ
ヤ２３の端面に当接して停止する。一方、プランジャ２
５の移動に伴って可動接点が両固定接点に当接すると、
バッテリから始動モータ２へ電流が流れて電機子１２が
回転し、その回転が一方向クラッチ４を介してピニオン
ギヤ５に伝達される。これにより、ピニオンギヤ５がリ
ングギヤ２３と噛み合い可能な位置まで回転してリング
ギヤ２３と噛み合うと、ピニオンギヤ５の回転がリング
ギヤ２３に伝達されてエンジンを始動する。

【００１５】エンジン始動後、キースイッチを開くと、
コイルへの電流が断たれてプランジャ２５を吸引する力
（コイルの磁力）が消滅するため、それまで吸引されて
いたプランジャ２５が電磁スイッチ６内に配設されたス
プリング（図示しない）の反力を受けて元の位置へ押し
戻される。このプランジャ２５の移動に伴って可動接点
が両固定接点から離れると、始動モータ２への電流が断
たれて電機子１２の回転が停止する。また、プランジャ
２５の移動がレバー７を通じて一方向クラッチ４に伝達
されるため、ピニオンギヤ５とリングギヤ２３との噛み
合いが解除されて、一方向クラッチ４とピニオンギヤ５
とが一体に回転軸３上を後退して静止位置（図１に示す
位置）へ戻る。

【００１６】（本実施例の効果）本実施例では、整流子
１６の摺接面１６ａが固定界磁１１のエンド側端面１１
ａより後方（図１の右方向）へ突出した位置に設けられ
ているが、その摺接面１６ａの軸方向位置は、固定界磁
１１のエンド側端面１１ａから所定距離Ａ以内に設定さ
れている。この距離Ａの適正値を電気学会の視覚法によ
る火花号数（数値が小さい程整流が良く、整流火花が飛
ばない）により調査すると、図２に示す様に、Ａ／Ｄ＝
０．１程度まで磁気漏洩の関係で効果が見られた（な
お、継鉄１０の外径をＤとする）。即ち、Ａ／Ｄ＝０．
１までは、整流火花の発生が極めて少なく、整流が良い
状態で行われていると言える。この様に、整流子１６の
摺接面１６ａを固定界磁１１の近くに配置したことによ
り整流が改善されるため、ブラシ１３の磨耗が抑制され
てブラシ１３の全長を短くすることができる。また、そ
の結果、スタータ１の全長を短縮できるため、車両搭載
性を向上できる。

【００１７】（第２実施例）図３はスタータ１の後部断
面図である。本実施例では、整流子１６の摺接面１６ａ
が固定界磁１１のエンド側端面１１ａより前方側（図３
の左方側）へ入り込んだ位置に設定されている。この場
合、整流子１６の摺接面１６ａが固定界磁１１内に配置
されるため、更に整流が改善されてブラシ１３の磨耗を
抑制できる。

【００１８】（第３実施例）図４はスタータ１の後部断
面図である。本実施例は、整流子１６の摺接面１６ａの
面積を増大させるために整流子１６の外径を大きくした
場合の一例を示すものである。この様に、整流子１６の
外径を大きくすることで整流子１６の外径が固定界磁１
１の内径より大きくなる場合は、固定界磁１１に凹み１
１ｂを設けて整流子１６との干渉を防止するように構成
しても良い。

【００１９】（変形例）本実施例では、固定界磁１１と
して永久磁石を用いたが、永久磁石の代わりに、ポール
コアの外周にフィールドコイルを巻回して構成しても良
い。但し、この場合、整流子１６の摺接面１６ａの軸方
向位置は、ポールコアのエンド側端面に対して所定距離
Ａ以内に設けられ、継鉄１０の外径をＤとした時に、Ａ
／Ｄが０．１以下となる様に設定される。勿論、第２実
施例と同様に、整流子１６の摺接面１６ａがポールコア
のエンド側端面より前方側に入り込んだ位置にあっても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】スタータの断面図である（第１実施例）。

【図２】整流効果を示すグラフである。

【図３】スタータの後部断面図である（第２実施例）。

【図４】スタータの後部断面図である（第３実施例）。

【符号の説明】

１スタータ２始動モータ（電動機）３回転軸１０継鉄１１固定界磁１１ａエンド側端面（一方向側端面）１２電機子１３ブラシ１６整流子１６ａ摺接面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラシとの摺接面が回転軸と略直交して設
けられた整流子を具備する電機子と、この電機子の外周
を覆う円筒形状の継鉄と、前記電機子の外周面との間に
ギャップを形成して前記継鉄の内周に固定された固定界
磁とを有する電動機を備えたスタータにおいて、前記ブラシに対して前記摺接面が向いている軸方向の向
きを一方向側として、前記摺接面の軸方向の位置が前記
固定界磁の一方向側端面から一方向側に距離Ａだけ離れ
た位置に配設されている時に、前記継鉄の外径をＤとすると、前記ＡとＤとの関係は、
Ａ／Ｄが０．１以下であることを特徴とするスタータ。
【請求項２】前記固定界磁は、永久磁石であることを特
徴とする請求項１記載のスタータ。
【請求項３】前記固定界磁は、ポールコアにフィールド
コイルを巻回して構成され、前記摺接面と前記ポールコアの一方向側端面までの距離
をＡとすると、前記ＡとＤとの関係は、Ａ／Ｄが０．１以下であること
を特徴とする請求項１記載のスタータ。