(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流子を具備するアーマチャを内蔵し、前記整流子上に配置されるブラシを通じて前記アーマチャに給電されるモータを備え、このモータの回転力を伝達してエンジンを始動させるスタータにおいて、
前記整流子は、絶縁部材に保持された複数の整流子片を等間隔に配置して構成され、その複数の整流子片のうち、少なくとも１個の整流子片は、他の整流子片より前記絶縁部材に埋設されている部分の体積が小さく設けられていることを特徴とするスタータ。
【請求項２】
整流子を具備するアーマチャを内蔵し、前記整流子上に配置されるブラシを通じて前記アーマチャに給電されるモータを備え、このモータの回転力を伝達してエンジンを始動させるスタータにおいて、
前記整流子は、絶縁部材に保持された複数の整流子片を等間隔に配置して構成され、その複数の整流子片のうち、少なくとも１個の整流子片は、他の整流子片より遠心強度が低くなる様に設けられていることを特徴とするスタータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載したスタータにおいて、
前記複数の整流子片のうち、少なくとも１個の整流子片以外の他の整流子片は、前記絶縁部材に埋設された突起部を有し、前記少なくとも１個の整流子片は、前記突起部の大きさが小さいか、または削除されていることを特徴とするスタータ。
【請求項４】
請求項１または２に記載したスタータにおいて、
前記複数の整流子片のうち、少なくとも１個の整流子片以外の他の整流子片は、前記絶縁部材に埋設された第１の突起部と第２の突起部とを有し、前記少なくとも１個の整流子片は、前記第１の突起部のみを有していることを特徴とするスタータ。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れかのスタータにおいて、
前記整流子は、前記複数の整流子片を円筒状に配置して構成され、その円筒表面にブラシが配置されることを特徴とするスタータ。
【請求項６】
整流子を具備するアーマチャを内蔵し、前記整流子上に配置されるブラシを通じて前記アーマチャに給電されるモータを備え、このモータの回転力を伝達してエンジンを始動させるスタータにおいて、
前記整流子は、絶縁部材に保持された複数の整流子片をモータ回転軸の周囲に円筒状に配置して構成され、その複数の整流子片のうち、少なくとも１個の整流子片は、前記絶縁部材に埋設されている部分の内径が、軸方向の前記アーマチャ側より反アーマチャ側の方が大きく設けられていることを特徴とするスタータ。
【請求項７】
請求項６に記載したスタータにおいて、
前記複数の整流子片は、それぞれ前記絶縁部材に埋設されている部分の内径側にタブテールを有しており、
前記少なくとも１個の整流子片は、内径が大きく設けられている前記反アーマチャ側のみ前記タブテールが除去されていることを特徴とするスタータ。
【請求項８】
請求項６または７に記載したスタータにおいて、
前記少なくとも１個の整流子片は、前記絶縁部材に埋設されている部分の軸方向長さをＡとし、内径が大きく設けられている前記反アーマチャ側の軸方向長さをａと仮定した時に、以下の関係が成立することを特徴とするスタータ。
ａ＝（０．１８〜０．６６）×Ａ
【請求項９】
請求項１〜８に記載した何れかのスタータは、前記アーマチャの回転速度を減速する減速機構を備えていることを特徴とするスタータ。
【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】
従来より、モータの回転力をピニオンと噛み合うリングギヤに伝達してエンジンを始動させるスタータがある。
このスタータは、近年、小型軽量化が進み、モータの体格が小さくなる傾向にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ユーザがＩＧキーをＳＴ位置に投入してエンジンを始動させる時に、エンジンの掛かりが悪いと、スタータを連続通電させる場合がある。この時、スタータへの通電時間が長くなり過ぎると、モータが発熱（主に整流子部で発熱）して整流子が損傷する恐れがある。特に、上記の様にモータが小型化されている場合は、モータの発熱による整流子への影響が大きくなるといった問題があった。
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、連続通電された時に、エンジン回転数を大幅に低下させてスタータの異常をユーザに認識させることにより、連続通電によるスタータへの悪影響を防止することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
整流子を具備するアーマチャを内蔵し、整流子上に配置されるブラシを通じてアーマチャに給電されるモータを備え、このモータの回転力を伝達してエンジンを始動させるスタータにおいて、
整流子は、絶縁部材に保持された複数の整流子片を等間隔に配置して構成され、その複数の整流子片のうち、少なくとも１個の整流子片は、他の整流子片より絶縁部材に埋設されている部分の体積が小さく設けられている。
【０００５】
この構成によれば、スタータが連続通電されると、絶縁部材に埋設されている部分の体積が小さい整流子片（少なくとも１個の整流子片）が他の整流子片より発熱して熱膨張が大きくなる。その結果、少なくとも１個の整流子片が他の整流子片より浮き出るため、各整流子片に摺接するブラシの摩耗が増大してスタータの出力が低下することにより、エンジンの回転が著しく低下する。このエンジン回転数の低下によりスタータの異常をユーザが認識することで、スタータへの連続通電を早期に回避することが可能である。
【０００６】
（請求項２の発明）
整流子を具備するアーマチャを内蔵し、整流子上に配置されるブラシを通じてアーマチャに給電されるモータを備え、このモータの回転力を伝達してエンジンを始動させるスタータにおいて、
整流子は、絶縁部材に保持された複数の整流子片を等間隔に配置して構成され、その複数の整流子片のうち、少なくとも１個の整流子片は、他の整流子片より遠心強度が低くなる様に設けられている。
【０００７】
この構成によれば、スタータが連続通電されると、遠心強度の低い整流子片（少なくとも１個の整流子片）が遠心力によって他の整流子片より浮き出るため、各整流子片に摺接するブラシの摩耗が増大してスタータの出力が低下することにより、エンジンの回転が著しく低下する。このエンジン回転数の低下によりスタータの異常をユーザが認識することで、スタータへの連続通電を早期に回避することが可能である。
【０００８】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したスタータにおいて、
複数の整流子片のうち、少なくとも１個の整流子片以外の他の整流子片は、絶縁部材に埋設された突起部を有し、少なくとも１個の整流子片は、突起部の大きさが小さいか、または削除されている。
【０００９】
この場合、少なくとも１個の整流子片は、絶縁部材に埋設されている部分の体積が他の整流子片より小さくなり、且つ遠心強度も低くなる。このため、スタータが連続通電されると、少なくとも１個の整流子片が他の整流子片より浮き出ることによりブラシの摩耗が増大する。その結果、スタータの出力が低下してエンジンの回転が著しく低下するため、スタータの異常をユーザが認識することができる。
【００１０】
（請求項４の発明）
請求項１または２に記載したスタータにおいて、
複数の整流子片のうち、少なくとも１個の整流子片以外の他の整流子片は、絶縁部材に埋設された第１の突起部と第２の突起部とを有し、少なくとも１個の整流子片は、第１の突起部のみを有している。
【００１１】
この場合、少なくとも１個の整流子片は、絶縁部材に埋設されている部分の体積が他の整流子片より小さくなり、且つ遠心強度も低くなる。このため、スタータが連続通電されると、少なくとも１個の整流子片が他の整流子片より浮き出ることによりブラシの摩耗が増大する。その結果、スタータの出力が低下してエンジンの回転が著しく低下するため、スタータの異常をユーザが認識することができる。
【００１２】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかのスタータにおいて、
整流子は、複数の整流子片を円筒状に配置して構成され、その円筒表面にブラシが配置される。
この場合、スタータが連続通電されると、少なくとも１個の整流子片が円筒表面から浮き出るため、その浮き出た整流子片によってブラシの摩耗が増大する。その結果、スタータの出力が低下してエンジンの回転が著しく低下するため、スタータの異常をユーザが認識することができる。
【００１３】
（請求項６の発明）
整流子を具備するアーマチャを内蔵し、整流子上に配置されるブラシを通じてアーマチャに給電されるモータを備え、このモータの回転力を伝達してエンジンを始動させるスタータにおいて、
整流子は、絶縁部材に保持された複数の整流子片をモータ回転軸の周囲に円筒状に配置して構成され、その複数の整流子片のうち、少なくとも１個の整流子片は、絶縁部材に埋設されている部分の内径が、軸方向のアーマチャ側より反アーマチャ側の方が大きく設けられている。
【００１４】
この構成によれば、少なくとも１個の整流子片は、絶縁部材に埋設されている部分の体積が小さくなる。このため、他の整流子片より遠心強度が低下して、スタータが連続通電された時に浮き上がり（浮き出る）、ブラシとの接触が正常に行われなくなる。その結果、スタータの出力が低下することにより、エンジンの回転が著しく低下する。このエンジン回転数の低下によりスタータの異常をユーザが認識することで、スタータへの連続通電を早期に回避することが可能である。
【００１５】
（請求項７の発明）
請求項６に記載したスタータにおいて、
複数の整流子片は、それぞれ絶縁部材に埋設されている部分の内径側にタブテールを有しており、少なくとも１個の整流子片は、内径が大きく設けられている反アーマチャ側のみタブテールが除去されている。
即ち、タブテールを除去することで、その分、タブテールを有するアーマチャ側の内径より反アーマチャ側の内径を大きく設けることができる。この結果、他の整流子片より遠心強度を低く設定することが可能である。
【００１６】
（請求項８の発明）
請求項６または７に記載したスタータにおいて、
少なくとも１個の整流子片は、絶縁部材に埋設されている部分の軸方向長さをＡとし、内径が大きく設けられている反アーマチャ側の軸方向長さをａと仮定した時に、以下の関係が成立する。
ａ＝（０．１８〜０．６６）×Ａ
【００１７】
上記の関係は、内径が大きく設けられている部分の軸方向長さａの値をサンプリングして、整流子片が浮き出る時のスタータ回転数を測定した結果、得られたものである。即ち、ａ＝０．６６Ａの場合は、無負荷回転数で整流子片が浮き出るため、ａの最大値を０．６６Ａとした。また、ａ＝０．１８Ａの場合は、ａ＝０の場合（内径の拡大部が無い通常の整流子片）と略同じ回転数で整流子片が浮き出るため、ａの最小値を０．１８Ａとした。
【００１８】
（請求項９の発明）
請求項１〜８に記載した何れかのスタータは、アーマチャの回転速度を減速する減速機構を備えている。
減速型のスタータは、高速回転型のモータを採用するため、アーマチャの回転速度が大きくなると共に、小型軽量化によって熱容量が小さくなる。このため、スタータが連続通電された時に、少なくとも１個の整流子片がより浮き出やすくなるため、スタータの異常をエンジン回転数の著しい低下によっていち早くユーザが認識することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本実施例のスタータ１は、モータ２に内蔵されるアーマチャ（図示しない）の回転速度を減速してピニオン３を駆動する減速型スタータ１であり、減速機構の一例として、例えば周知の遊星歯車減速装置（図示しない）を備えている。なお、この減速型スタータ１は、従来より広く知られているものであり、その構造及び作動の説明は省略する。
【００２０】
アーマチャは、モータ回転軸４（アーマチャシャフト）の後端部に整流子を具備している。
整流子は、複数個の整流子片５（図１参照）が樹脂製の絶縁部材６に保持されて、モータ回転軸４の周囲に円筒状（周方向）に配置され、その円筒表面に径方向からブラシ７が接触して配置される（図２参照）。なお、個々の整流子片５は、それぞれアーマチャに巻装される電機子コイル（図示しない）と電気的及び機械的に接続されている。
【００２１】
個々の整流子片５は、図１に示す様に、自身の内径部が絶縁部材６に埋設され、その埋設されている部分の体積が、少なくとも１個の整流子片５Ａだけ他の整流子片５より小さく設けられている。具体的には、図１（ｂ）に示す様に、少なくとも１個の整流子片５Ａ以外の他の整流子片５は、絶縁部材６に埋設されている部分の周方向両側に突起部５ａ（タブテール）を有しているが、少なくとも１個の整流子片５Ａは突起部５ａを有していない。即ち、少なくとも１個の整流子片５Ａは、突起部５ａを有していない分だけ、突起部５ａを有する他の整流子片５より体積が小さくなっている。
【００２２】
次に、本実施例の作用及び効果について説明する。
ユーザがＩＧキーをＳＴ位置に投入してエンジンを始動させる時に、エンジンの掛かりが悪いと、スタータ１を連続通電することがある。この時（連続通電された時）、絶縁部材６に埋設されている部分の体積が小さい整流子片５Ａ（少なくとも１個の整流子片５Ａ）が他の整流子片５より発熱して熱膨張が大きくなる。また、少なくとも１個の整流子片５Ａは、突起部５ａを有していないため、他の整流子片５と比較して遠心強度が低下している。
【００２３】
これにより、少なくとも１個の整流子片５Ａが整流子の円筒表面から浮き出るため、その円筒表面に摺接するブラシ７の摩耗が増大してスタータ１の出力が低下することにより、エンジンの回転が著しく低下する。このエンジン回転数の低下によりスタータ１の異常をユーザがいち早く認識することが可能である。その結果、スタータ１への連続通電を早期に停止することにより、スタータ１の損傷を未然に防止することができる。
なお、各整流子片５の断面形状は、図１（ｂ）に示す形状以外でも良い。その一例を図３に示す。
【００２４】
（第２実施例）
本実施例は、図４に示す様に、少なくとも１個（図４では２個）の整流子片５の絶縁部材６に埋設されている部分に周方向の片側だけ突起部５ａを設けることにより、他の整流子片５より絶縁部材６に埋設されている部分の体積を小さくした一例である。
【００２５】
（第３実施例）
本実施例は、図５に示す様に、少なくとも１個の整流子片５Ａに対し、絶縁部材６に埋設されている部分の軸方向一端側に傾斜面５ｂを設けることにより、他の整流子片５（図１（ａ）参照）より絶縁部材６に埋設されている部分の体積を小さくした一例である。
【００２６】
（第４実施例）
本実施例は、図６に示す様に、少なくとも１個の整流子片５Ａには、絶縁部材６に埋設されている部分の軸方向一方側のみにカール部５ｃ（第１の突起部）を設けているが、他の整流子片５には、絶縁部材６に埋設されている部分の軸方向両側にそれぞれカール部５ｃ（第１の突起部と第２の突起部）を設けた場合の一例である。
【００２７】
（第５実施例）
本実施例は、図７に示す様に、第４実施例で説明したカール部５ｃを直線状に設けた場合の一例である。
上記第２〜５実施例においても、第１実施例と同様に、スタータ１が連続通電されると、少なくとも１個の整流子片５Ａが他の整流子片５より浮き出ることによりブラシ７の摩耗が増大する。その結果、スタータ１の出力が低下してエンジンの回転が著しく低下するため、スタータ１の異常をユーザが認識してスタータ１への連続通電を早期に停止することができる。
【００２８】
（第６実施例）
図８はスタータ１の全体図、図９は整流子の軸方向断面図、図１０は図９のＡ−Ａ断面図である。
本実施例のスタータ１は、第１実施例とは異なるタイプの減速型スタータ１であり、図８に示す様に、ピニオン３を具備するピニオンシャフト（図示しない）とモータ回転軸４とが二軸構成に設けられている。
【００２９】
モータ２のアーマチャ（図示しない）は、モータ回転軸４の後端部に整流子を具備している。
その整流子は、複数個の整流子片５（図９参照）が樹脂製の絶縁部材６に保持されて、モータ回転軸４の周囲に円筒状に配置され、その円筒表面に径方向からブラシ７が接触して配置される（図８参照）。個々の整流子片５は、それぞれアーマチャに巻装される電機子コイル（図示しない）と電気的及び機械的に接続されている。
【００３０】
個々の整流子片５は、図８に示す様に、自身の内径部が絶縁部材６に埋設され、その埋設されている部分の内径が軸方向のアーマチャ側（図８の左側）と反アーマチャ側とで異なり、反アーマチャ側の内径Ｄ１  の方がアーマチャ側の内径Ｄ２  より大きく設けられている。つまり、個々の整流子片５は、図１０に示す様に、それぞれ絶縁部材６に埋設されている部分の内径側にタブテール５ａを有しており、そのタブテール５ａが整流子片５の反アーマチャ側のみ除去されることにより、反アーマチャ側の内径Ｄ１  が大きく設けられている。
【００３１】
この構成によれば、タブテール５ａが除去されている反アーマチャ側の遠心強度が低下するため、スタータ１が連続通電された時に、整流子片５の反アーマチャ側が浮き上がる（浮き出る）ことでブラシ７との接触が正常に行われなくなる（この場合、ブラシ７を押圧しているブラシスプリング（図示しない）が外れてブラシ７を押圧できなくなることもある）。その結果、スタータ１の出力が急激に低下することにより、エンジンの回転も著しく低下する。このエンジン回転数の急減な低下により、スタータ１の異常をユーザが認識することでスタータ１への連続通電を早期に回避することが可能である。
【００３２】
なお、図８に示す様に、整流子片５の絶縁部材６に埋設されている部分の軸方向長さをＡとし、タブテール５ａが除去されている部分（内径が大きく設けられている部分）の軸方向長さをａと仮定した時に、以下の関係が成立することが望ましい。
ａ＝（０．１８〜０．６６）×Ａ……………………………………▲１▼
これは、タブテール５ａが除去されている部分の軸方向長さａの値をサンプリングして整流子片５が浮き出る時のスタータ回転数を実験により求めた結果、得られたものである。
【００３３】
実験結果によれば、図１１に示す様に、タブテール５ａが除去されている部分の軸方向長さａが大きくなるに従って、より低い回転数で整流子片５が浮き出ている。この実験結果から、ａ＝０．６６Ａの場合は、無負荷回転数で整流子片５が浮き出るため、ａの最大値を０．６６Ａとした。また、ａ＝０．１８Ａの場合は、ａ＝０の場合（軸方向全体にタブテール５ａを有する場合）と略同じ回転数で整流子片５が浮き出るため、ａの最小値を０．１８Ａとした。
【００３４】
従って、上記▲１▼の関係が成立する範囲内でタブテール５ａが除去されている部分の軸方向長さａの値を設定することにより、スタータ１への連続通電に伴う異常をユーザが早期に認識することが可能である。
但し、例えばサンプルＡ（ａ＝０．１８Ａ）とサンプルＢ（ａ＝０．５１Ａ）とを比較すると、図１２に示す様に、タブテール５ａが除去されている部分の軸方向長さａがサンプルＢより小さいサンプルＡの方が、整流子片５が浮き出るまでに要するスタータ１の連続通電時間が長くなることは言うまでもない。
【００３５】
（変形例）
前記の第１〜５実施例は、整流子片５が円筒状に配置されている円筒コンミ型であるが、整流子片５が絶縁部材６の軸方向端面側に配置されたサーフェイスコンミ型に適用してもよい（第６実施例は円筒コンミ型にのみ適用される）。
なお、この変形例も、整流子片５が絶縁部材６に保持されて、周方向に等間隔に配置されているものである。
また、第６実施例では、第１実施例と異なるタイプの減速型スタータ１（図８参照）を示しているが、第１実施例と同タイプのスタータにも第６実施例で説明した整流子片５の構成を適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】整流子片の軸方向に沿った断面図（ａ）と、整流子のモータ回転軸と直交する径方向断面図（ｂ）である（第１実施例）。
【図２】スタータの全体図である（第１実施例）。
【図３】整流子のモータ回転軸と直交する径方向断面図である。
【図４】整流子のモータ回転軸と直交する径方向断面図である（第２実施例）。
【図５】整流子片の軸方向に沿った断面図である（第３実施例）。
【図６】少なくとも１個の整流子片の軸方向に沿った断面図（ａ）と、他の整流子片の軸方向に沿った断面図（ｂ）である（第４実施例）。
【図７】少なくとも１個の整流子片の軸方向に沿った断面図（ａ）と、他の整流子片の軸方向に沿った断面図（ｂ）である（第５実施例）。
【図８】スタータの全体図である（第６実施例）。
【図９】整流子の軸方向断面図である（第６実施例）。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面図である（第６実施例）。
【図１１】整流子片の遠心破壊強度を示す実験データである（第６実施例）。
【図１２】整流子片が浮き出るまでのスタータの連続通電時間を示す実験データである（第６実施例）。
【符号の説明】
１    スタータ
２    モータ
４    モータ回転軸
５    整流子片
５Ａ  少なくとも１個の整流子片
５ａ  突起部（タブテール）
５ｃ  カール部（第１の突起部、第２の突起部）
６    絶縁部材
７    ブラシ
【図１】
0003627700.tif 000002
【図２】
0003627700.tif 000003
【図３】
0003627700.tif 000004
【図４】
0003627700.tif 000005
【図５】
0003627700.tif 000006
【図６】
0003627700.tif 000007
【図７】
0003627700.tif 000008
【図８】
0003627700.tif 000009
【図９】
0003627700.tif 000010
【図１０】
0003627700.tif 000011
【図１１】
0003627700.tif 000012
【図１２】
0003627700.tif 000013