(57)【要約】【課題】製造コストの増加を抑制しつつ、火花発生を抑制することで、モータのコンミテータ表面およびブラシの長寿命化が図られ、耐久性の高いスタータを提供する。【解決手段】コイルスプリング４２により付勢されたブラシ４１ａ〜４１ｄが回転するコンミテータ６１を弾性的に押圧することで、コンミテータ６１の外周に沿って複数配置されたセグメント６２とブラシ４１ａ〜４１ｄとが電気的に接触されるブラシ付直流モータにおいて、ブラシ４１ａ〜４１ｄがコンミテータ６１を押圧する力が、コンミテータ６１の回転方向上流側よりも回転方向下流側の方が小さくなるようにコイルスプリング４２の付勢力を変化させる座面を備えることを特徴とする。【選択図】図３
2012044842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性部材により付勢されたブラシが回転するコンミテータを弾性的に押圧することで、前記コンミテータの外周に沿って複数配置された整流片と前記ブラシとが電気的に接触されるモータを備えるスタータにおいて、
前記ブラシが前記コンミテータを押圧する力が、前記コンミテータの回転方向上流側よりも回転方向下流側の方が小さくなるように前記弾性部材の付勢力を変化させる付勢力変化手段を備えることを特徴とするスタータ。
【請求項２】
前記付勢力変化手段は、前記弾性部材を支持する座面であり、該座面は、前記コンミテータの回転方向上流側から回転方向下流側に向かって、前記コンミテータから離れる方向に傾斜してなることを特徴とする請求項１に記載のスタータ。
【請求項３】
前記ブラシは、単層ブラシであることを特徴とする請求項１又は２に記載のスタータ。
【請求項４】
前記弾性部材は、コイルバネであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のスタータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車両のスタータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、信号待ちや渋滞等での停車時にエンジンを自動的に停止することで、余分な燃料消費を抑えるとともに、排出ガスを低減するアイドルストップシステムを搭載する車両が増えている。
従来、自動車等の車両のスタータ用モータにあっては、周方向に複数の整流片を備えるコンミテータにブラシの端面を押し当て整流片とブラシとを接触させるものがあるが、アイドルストップシステムを搭載する車両においては、アイドルストップシステムを搭載しない車両に比べ、スタータの使用頻度が高くなり。スタータ用モータのコンミテータの回転方向の下流側において、ブラシから整流片が離脱する際にアーク放電等による火花が発生してブラシの摩耗が促進されたり、コンミテータの表面を荒らしてしまっていた。そのため、近年、ブラシから整流片が離脱する際に発生する火花を抑制するべく、電流を流し難い高抵抗素材を上記回転方向下流側に配置した２層ブラシが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８２３６２号公報
【特許文献２】特開２００２−１７６７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、低抵抗素材と高抵抗素材とを積層して一体化した２層ブラシは、一般的な単層のブラシと比較して高価となるため、モータの製造コストが増加してしまうという課題がある。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、製造コストの増加を抑制しつつ、整流片とブラシとの間の火花発生を抑制することで、モータのコンミテータ表面およびブラシの長寿命化が図られ、耐久性の高いスタータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、弾性部材により付勢されたブラシが回転するコンミテータを弾性的に押圧することで、前記コンミテータの外周に沿って複数配置された整流片と前記ブラシとが電気的に接触されるモータにおいて、前記ブラシが前記コンミテータを押圧する力が、前記コンミテータの回転方向上流側よりも回転方向下流側の方が小さくなるように前記弾性部材の付勢力を変化させる付勢力変化手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記付勢力変化手段が、前記弾性部材を支持する座面であり、該座面は、前記コンミテータの回転方向上流側から回転方向下流側に向かうほど前記コンミテータから離れる傾斜面であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ブラシが単層ブラシであることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の発明において、前記弾性部材が、コイルバネであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載した発明によれば、ブラシがコンミテータを押圧する力が、コンミテータの回転方向上流側よりも回転方向下流側の方が小さくなるので、ブラシの上記回転方向下流側と整流片との接触抵抗が大きくなり、ブラシの上記回転方向下流側と整流片との間の電気抵抗を大きくすることができるため、ブラシが整流片から離脱する際に生じる火花の発生を防止することができるとともに、２層ブラシを用いずに上記回転方向下流側と整流片との電気抵抗を大きくできるため、製造コストの増加を抑制することができる効果がある。
【００１１】
請求項２に記載した発明によれば、請求項１の効果に加え、弾性部材を支持する座面を、コンミテータの回転方向上流側から回転方向下流側に向かうほどコンミテータから離れる方向に傾斜させることで、弾性部材がブラシを付勢する力を、コンミテータの回転方向上流側から回転方向下流側に向かうほど弱めて、ブラシの上記回転方向下流側と整流片との間の接触抵抗を増加させることができるため、部品点数が増加すること無しに簡単な構造で火花の発生を防止することができる効果がある。
【００１２】
請求項３に記載した発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、単層ブラシを用いて２層ブラシと同様に火花の発生を防止することができるため、２層ブラシを用いた場合と比較して安価な単層ブラシを用いる分だけコスト増加を抑制できると共に、熱膨張による接合面の剥がれ等が発生しない分、信頼性を向上させることができる。
【００１３】
請求項４に記載した発明によれば、より簡単な構造でブラシの付勢力に変化を付けることができるため、コスト増加を抑制することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態におけるスタータの断面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるブラシステーの正面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるブラシホルダの説明図である。
【図４】本発明の実施形態におけるコンミテータが回転する方向に沿うブラシの各部の相対的な電流の大きさを示す図である。
【図５】本発明の実施形態におけるブラシがコンミテータのセグメントを押圧する力と接触抵抗との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態の第１変形例における図３に相当する説明図である。
【図７】本発明の実施形態の第２変形例における図３に相当する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、この発明の実施形態におけるモータおよびスタータについて図面を参照しながら説明する。
図１は、この実施形態のモータであるブラシ付直流モータ５１を備えたスタータ１を示している。このスタータ１は、自動車等の車両の内燃機関であるエンジン（不図示）の始動に必要な回転力を発生するものであり、モータ部３と、モータ部３に連結されている出力軸４と、出力軸４上に摺動自在に設けられたクラッチ５、およびピニオン６と、モータ部３に対する電源供給路を開閉するスイッチユニット７と、スイッチユニット７の可動接点板８、およびピニオン６を軸線方向に沿って移動させるための電磁装置９とを有している。
【００１６】
モータ部３は、ブラシ付直流モータ５１と、ブラシ付直流モータ５１の回転軸５２に連結され、この回転軸５２の回転力を出力軸４に伝達するための遊星歯車機構２とにより構成される。
ブラシ付直流モータ５１は、略円筒状のヨーク５３と、ヨーク５３の径方向内側に配置され、ヨーク５３に対して回転自在に設けられているアーマチュア５４とを有している。ヨーク５３の内周面には、複数（例えば、この実施形態では６つ）の永久磁石５７が周方向に磁極が順番となるように配設される。
【００１７】
ヨーク５３の遊星歯車機構２とは反対側の一端には、ヨーク５３の開口部５３ａを閉塞するエンドプレート５５が設けられている。エンドプレート５５の径方向中央には、回転軸５２の一端を回転自在に支持するための滑り軸受け５６が設けられる。
アーマチュア５４は、回転軸５２と、回転軸５２の永久磁石５７に対応する位置に外嵌固定されているアーマチュアコア５８と、回転軸５２のアーマチュアコア５８よりも遊星歯車機構２側（図１における左側）に外嵌固定されているコンミテータ６１とにより構成されている。
【００１８】
アーマチュアコア５８は、放射状に形成された複数のティース（不図示）と、周方向に隣接する各ティース間に形成された複数のスロット（不図示）とを有している。周方向に所定間隔をあけた２つのスロット間には、コイル５９が例えば波巻により巻装される。コイル５９の端末部は、コンミテータ６１に向かって引き出される。
【００１９】
コンミテータ６１には、複数枚（例えば、２６枚等）のセグメント６２が周方向に沿って、かつ互いに絶縁されるように所定間隔をあけた状態で配設される。
各セグメント６２のアーマチュアコア５８側端には、折り返すように曲折形成されたライザ６３が設けられている。このライザ６３にアーマチュアコア５８に巻装されているコイル５９の端末部が接続される。
【００２０】
ヨーク５３の他端には、有底筒状のトッププレート１２が設けられており、このトッププレート１２のアーマチュアコア５８側の内面に、遊星歯車機構２が配置される。
遊星歯車機構２は、回転軸５２に外嵌固定されているサンギヤ１３と、サンギヤ１３に噛合され、サンギヤ１３を中心に公転する複数のプラネタリギヤ１４と、これらプラネタリギヤ１４の外周側に設けられた環状の内歯リングギヤ１５とにより構成される。
【００２１】
複数のプラネタリギヤ１４は、キャリアプレート１６により連結される。このキャリアプレート１６の各プラネタリギヤ１４に対応する位置には、支持シャフト１６ａが立設されて、ここにプラネタリギヤ１４が回転自在に支持される。キャリアプレート１６の径方向中央には、出力軸４の一端が接合される。
【００２２】
内歯リングギヤ１５は、トッププレート１２の内周面に一体成形されており、このトッププレート１２の底面には、径方向中央に滑り軸受け１２ａが配設される。この滑り軸受け１２ａは、回転軸５２と同軸上に配置されている出力軸４の一端を回転自在に支持する。
【００２３】
トッププレート１２には、エンジンにスタータ１を固定するためのハウジング１７が接合される。このハウジング１７は有底筒状に形成され、その開口部１７ａ側にトッププレート１２が開口部１７ａを閉塞するように接合される。
ハウジング１７の開口部１７ａ側の外周面には、軸線方向に沿うように雌ネジ部１７ｂが刻設される。
【００２４】
一方、ブラシ付直流モータ５１のヨーク５３の一端側（図１における右端側）に配置されたエンドプレート５５には、雌ネジ部１７ｂに対応する位置にボルト孔５５ａが形成される。このボルト孔５５ａにボルト９１を挿入し、雌ネジ部１７ｂにボルト９１を螺入することによって、モータ部３とハウジング１７とが一体化される。
さらに、ハウジング１７には、底部１７ｃの径方向中央に出力軸４の一端を回転自在に支持するための滑り軸受け１７ｄが配設される。
【００２５】
出力軸４の一端には、回転軸５２の他端を挿入可能な凹部４ａが形成される。この凹部４ａの内周面には、滑り軸受け４ｂが圧入されており、出力軸４と回転軸５２とが相対回転可能に連結されるようになっている。
【００２６】
出力軸４の軸線方向略中央には、外周面にヘリカルスプライン１９が形成される。このヘリカルスプライン１９には、クラッチ５を構成する略円筒状のクラッチアウタ１８が噛合される。クラッチアウタ１８には、モータ部３側に縮径形成されたスリーブ１８ａが一体成形されており、このスリーブ１８ａの内周面にヘリカルスプライン１９に噛合うヘリカルスプライン１８ｂが形成される。
【００２７】
出力軸４のヘリカルスプライン１９よりも他端側（図１における左側）には、ストッパプレート２０が設けられている。ストッパプレート２０とクラッチアウタ１８のスリーブ１８ａとの間には、出力軸４を取り囲むように形成された第２リターンスプリング（バネ部材）２１が圧縮変形した状態で設けられている。これにより、クラッチアウタ１８は、常時モータ部３側へ向かって押し戻されるように付勢された状態になる。
【００２８】
ハウジング１７の内壁には、クラッチアウタ１８のモータ部３側への変位を規制するリング状のストッパ９４が設けられている。このストッパ９４は、樹脂やゴム等により形成され、クラッチアウタ１８が当接した際の衝撃を緩和できるようになっている。
【００２９】
クラッチアウタ１８には、クラッチ５を構成するクラッチインナ２２がクラッチアウタ１８に相対的に軸線方向に変位不能、かつ相対回転不能に係合される。
ここで、クラッチ５は、クラッチアウタ１８とクラッチインナ２２との間に生じるトルク差、および回転速度差が所定値以内の場合、互いに回転力を伝達する一方、トルク差、および回転速度差が所定値を越えた場合、回転力の伝達が遮断されるように構成される。
【００３０】
クラッチ５のクラッチインナ２２は略円筒状に形成されており、出力軸４にスライド移動可能に外嵌される。クラッチインナ２２のストッパプレート２０に対応する一端側には、ストッパプレート２０との干渉を避けるように凹部２２ａが形成される。
【００３１】
一方、クラッチインナ２２の他端側には、ピニオン６がクラッチインナ２２に対してスライド移動可能、かつ相対回転不能に外嵌される。ピニオン６は、エンジンのリングギヤ２３に噛合うことにより、モータ部３の回転力をリングギヤ２３に伝達し、この結果、エンジンが始動されることとなる。
【００３２】
ピニオン６の内周面には、段差により拡径された拡径部６ａが形成されており、クラッチインナ２２とピニオン６との間に収納部６ｂが形成される。また、クラッチインナ２２の外周面には、収納部６ｂの開口部を閉塞するように段差により拡径された拡径部２２ｂが形成される。
【００３３】
そして、収納部６ｂには、クラッチインナ２２の外周面を取り囲むように形成されたコイルスプリング１１が収納されている。このコイルスプリング１１は、ピニオン６とリングギヤ２３との噛合い時に両者６，２３の噛合わせ位相がずれている場合の衝撃を緩和する。
【００３４】
コイルスプリング１１は、収納部６ｂに収納された状態で、ピニオン６の拡径部６ａの段差面と、クラッチインナ２２の拡径部２２ｂの段差面とにより圧縮変形されている。これによりピニオン６は、クラッチインナ２２に対してリングギヤ２３側に向かって付勢された状態になる。ここで、クラッチインナ２２の外周面には、他端側にピニオン６の抜けを規制する止め輪２２ｃが設けられている。
【００３５】
ハウジング１７の内周面には、クラッチ５よりもモータ部３側に、略円筒状に形成された励磁コイル２４が設けられている。この励磁コイル２４は、径方向中央の大部分が大きく開口された有底筒状のヨーク２５と、ヨーク２５の底部２５ａとは反対側端に設けられた円環状のプランジャホルダ２６とにより形成される収納凹部２５ｂに収納されている。励磁コイル２４は、スイッチユニット７に設けられたダイオード９２、およびコネクタ９３を介し、不図示のイグニションスイッチに電気的に接続されている。
【００３６】
励磁コイル２４の内周面と出力軸４の外周面との間の空隙には、磁性材で形成された略円筒状のスイッチプランジャ２７が励磁コイル２４に対して軸線方向にスライド可能に設けられている。さらに、このスイッチプランジャ２７と出力軸４の外周面との間の空隙に略円筒状のギヤプランジャ２８が設けられている。
これらスイッチプランジャ２７とギヤプランジャ２８は、互いに同心円上に設けられ、軸線方向に相対移動可能に設けられている。
【００３７】
スイッチプランジャ２７のモータ部３側端には、外フランジ部２９が一体成形されている。この外フランジ部２９の外周部側には、連結ロッド３０が軸線方向に沿って立設されている。この連結ロッド３０は、モータ部３のトッププレート１２を貫通している。連結ロッド３０のトッププレート１２から突出した端部には、ブラシ付直流モータ５１のコンミテータ６１に隣接配置されたスイッチユニット７の可動接点板８が連結されている。
【００３８】
可動接点板８は、連結ロッド３０に対して軸線方向に沿ってスライド移動可能に取り付けられていると共に、コイルバネ３２によって浮動的に支持されている。そして、可動接点板８は、コンミテータ６１の周囲に設けられたブラシステー３３に固定されているスイッチユニット７の固定接点板３４に対し、近接離反可能になっている。
【００３９】
固定接点板３４は、連結ロッド３０を挟んでコンミテータ６１側である径方向内側に配置された第１固定接点板３４ａと、コンミテータ６１とは反対側である径方向外側に配置された第２固定接点板３４ｂとに分割構成されている。これら第１固定接点板３４ａ、および第２固定接点板３４ｂに可動接点板８が跨るように当接するようになっている。可動接点板８が第１固定接点板３４ａ、および第２固定接点板３４ｂに当接することにより、両者３４ａ，３４ｂが導通される。
【００４０】
また、スイッチプランジャ２７は、外フランジ部２９とハウジング１７の内壁との間に圧縮した状態で設けられている第１リターンスプリング３５によって、モータ部３側に向かって付勢された状態になっている。これにより、スイッチプランジャ２７は、通常、接点間を開いた状態（図１における中心線よりも上側の状態）で静止している。
【００４１】
ギヤプランジャ２８は、樹脂で形成されたものであって、モータ部３側の外周面にリング状の鉄心２８ａが装着されている。また、ギヤプランジャ２８のモータ部３側には、軸線方向平面視略円環状の凹部２８ｂが形成されており、ここに出力軸４を取り囲むように形成されたシフトスプリング３６が収納されている。
【００４２】
一方、スイッチプランジャ２７の内周面にシフトスプリング３６の端部に対応する位置に、軸線方向平面視略円環状の受け皿４８が設けられている。この受け皿４８とギヤプランジャ２８の凹部２８ｂの底面とにより、不作動時ギヤプランジャ２８をクラッチアウタ１８側へ付勢している。
【００４３】
図２は、４つのブラシ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの配置、およびこれらブラシ４１ａ〜４１ｄのセグメント６２に対する接触状態を示す説明図である。
図１、図２に示すように、スイッチユニット７の固定接点板３４が固定されているブラシステー３３には、コンミテータ６１の周囲に４つのブラシ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄが進退可能に放射状に配置されている。
【００４４】
各ブラシ４１ａ〜４１ｄの基端側には、コイルスプリング４２が設けられている。このコイルスプリング４２によって、各ブラシ４１ａ〜４１ｄがコンミテータ６１側に向かって付勢され、各ブラシ４１ａ〜４１ｄの先端がコンミテータ６１のセグメント６２に接触するようになっている。
【００４５】
４つのブラシ４１ａ〜４１ｄのうち、２つの陽極側ブラシ４１ａ，４１ｂに一端が接続されているピグテール４０ａ，４０ａの他端は、固定接点板３４の第１固定接点板３４ａに接続され、固定接点板３４の第２固定接点板３４ｂには、ターミナルボルト４４を介して不図示のバッテリの陽極が電気的に接続される。すなわち、固定接点板３４に可動接点板８が当接した際、ターミナルボルト４４、固定接点板３４、ピグテール４０ａを介して陽極側ブラシ４１ａ，４１ｂに電流が供給される。
【００４６】
ターミナルボルト４４は、スタータ１内への異物の侵入を防ぐためのカバー４５を有している。カバー４５は、ヨーク５３、およびハウジング１７に挟持された状態で固定される。
【００４７】
一方、４つのブラシ４１ａ〜４１ｄのうち、２つの陰極側ブラシ４１ｃ，４１ｄに一端が接続されているピグテール４０ｂ，４０ｂの他端は、後述のセンタープレート４３に接続され、このセンタープレート４３、ハウジング１７、および不図示の車体を介して、バッテリの陰極に陰極側ブラシ４１ｃ，４１ｄが電気的に接続される。
【００４８】
ブラシステー３３とトッププレート１２との間には、金属により形成されたリング状のセンタープレート４３が介設されており、遊星歯車機構２とブラシ付直流モータ５１との間を隔絶している。このセンタープレート４３の径方向略中央には、円筒部４３ａ（図１参照）がコンミテータ６１側に向かって突設されている。
【００４９】
円筒部４３ａの内径は、回転軸５２の直径よりもやや大きく設定されており、円筒部４３ａと回転軸５２との間の微小間隙が形成されるようになっている。この円筒部４３ａの遊端は、コンミテータ６１の端面に形成された凹部６１ａに臨まされ、遊星歯車機構２のグリスがコンミテータ６１側へ漏洩することを防止している。
【００５０】
ここで、図２に示すように、４つのブラシ４１ａ〜４１ｄは、２つの陽極側ブラシ４１ａ，４１ｂと、２つの陰極側ブラシ４１ｃ，４１ｄとがそれぞれ回転軸５２を中心にして点対称位置となるように配置されている。すなわち、異極同士のブラシは回転軸５２を中心にして対向配置される一方、同極同士のブラシは周方向に隣り合うように配置される。
【００５１】
次に、上述したスタータ１の動作について説明する。
まず、励磁コイル２４に電流を供給する前の静止状態にあっては、スイッチプランジャ２７は、第１リターンスプリング３５に付勢されてモータ部３側（図１における右側）へ一杯に移動し、外フランジ部２９がトッププレート１２に当接した状態で停止している。そして、外フランジ部２９に立設されている連結ロッド３０に設けられている可動接点板８は、固定接点板３４に対して離間している。
【００５２】
これと同時に、第２リターンスプリング２１に付勢されたクラッチアウタ１８が、ピニオン６と一体化されているクラッチインナ２２、およびギヤプランジャ２８をモータ部３側へ一杯に移動している。そして、クラッチ５のクラッチアウタ１８がストッパ９４に当接した位置で停止しており、ピニオン６とリングギヤ２３との結合が断たれている（図１における中心線の上側の状態）。
【００５３】
この状態からイグニションスイッチをオンすると、励磁コイル２４に電流が供給されて励磁される。すると、スイッチプランジャ２７、およびギヤプランジャ２８を磁束が通る磁路が形成され、これらスイッチプランジャ２７、およびギヤプランジャ２８がリングギヤ２３側（図１における左側）へ向かって移動する。このとき、スイッチプランジャ２７がギヤプランジャ２８の鉄心２８ａよりもプランジャホルダ２６に近接しているので、ギヤプランジャ２８に先行してスイッチプランジャ２７が移動する。
【００５４】
ここで、シフトスプリング３６のばね力は、ピニオン６の静止状態にあってはクラッチアウタ１８に設けられた第２リターンスプリング２１の弾発力より弱く設定されている。また、ギヤプランジャ２８よりも先に移動するスイッチプランジャ２７による最大圧縮状態に至る途中で、第２リターンスプリング２１の弾発力より強くなるように設定されている。
すなわち、シフトスプリング３６のばね力は、第２リターンスプリング２１の弾発力より弱いため、スイッチプランジャ２７の吸引移動の初期ではギヤプランジャ２８の静止状態が保たれて、先にコイルばね３６が圧縮変形される。
【００５５】
スイッチプランジャ２７がリングギヤ２３側へ向かって移動すると、外フランジ部２９、および連結ロッド３０を介して可動接点板８が固定接点板３４側に向かって移動し、固定接点板３４に接触する。このとき、スイッチプランジャ２７のフルストロークに対して早めに可動接点板８が固定接点板３４に接触し、かつ可動接点板８が連結ロッド３０に対して軸線方向変位可能に浮動支持されているので、コイルばね３２の押圧力が両接点板８，３４間に加わることになる。
【００５６】
固定接点板３４に可動接点板８が接触すると、陽極側ブラシ４１ａ，４１ｂにバッテリの電力が供給され、コンミテータ６１のセグメント６２を介してコイル５９が通電される。すると、アーマチュアコア５８に磁界が発生し、この磁界とヨーク５３に設けられている永久磁石５７との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、アーマチュア５４が継続的に回転する。
【００５７】
ここで、アーマチュア５４の回転に伴って、各ブラシ４１ａ〜４１ｄと各セグメント６２との接触状態が随時切り替わる。しかしながら、ブラシ４１ａ〜４１ｄのセグメント６２に対する接触状態が切り替わっても、常に４つのブラシ４１ａ〜４１ｄを用いてコイル５９に電流を供給するので、各ブラシ４１ａ〜４１ｄに供給される電流値は、ほぼ一定となる。
【００５８】
図１に示すように、スイッチプランジャ２７がリングギヤ２３側へ向かって移動した状態において、スイッチプランジャ２７とプランジャホルダ２６との間に励磁コイル２４の磁束が通り、この磁束によりギヤプランジャ２８の鉄心２８ａが吸引される。
【００５９】
また、スイッチプランジャ２７がリングギヤ２３側へ向かって移動することにより、このスイッチプランジャ２７とギヤプランジャ２８との間に設けられているシフトスプリング３６が圧縮変形する。すると、このシフトスプリング３６に復元力が作用し、この復元力と磁束の吸引力との合力によって、ギヤプランジャ２８にリングギヤ２３側へ向かう力が作用する。
【００６０】
一方、アーマチュア５４が回転することにより、このアーマチュア５４の回転軸５２の回転力が遊星歯車機構２を介して出力軸４に伝達され、出力軸４が回転する。出力軸４が回転することにより、出力軸４のヘリカルスプライン１９に噛合うクラッチアウタ１８が連れ回る際に、クラッチ５に慣性力が作用する。そして、出力軸４の回転方向を正回転としたとき、慣性力によってクラッチ５がヘリカルスプライン１９に沿うようにリングギヤ２３側へ向かって移動する。
ここで、ギヤプランジャ２８には、リングギヤ２３側へ向かう力が作用しているので、クラッチ５の移動に伴ってギヤプランジャ２８もリングギヤ２３側へ向かって移動する。
【００６１】
クラッチ５がリングギヤ２３側へ向かって移動することにより、クラッチ５と一体化しているピニオン６がリングギヤ２３側へと押し出される。
このとき、ピニオン６とリングギヤ２３との噛合わせ位相がずれていると、リングギヤ２３にピニオン６が歯当たりして噛合わない。この場合、ピニオン６とクラッチ５のクラッチインナ２２との間に設けられているコイルスプリング１１が圧縮変形し、ピニオン６のリングギヤ２３に対する歯当たりの衝撃を吸収しつつ、ピニオン６にリングギヤ２３側に向かう付勢力を付与する。
【００６２】
ピニオン６が回転し、リングギヤ２３に噛み合うと、出力軸４にヘリカルスプライン結合されているピニオン６が、出力軸４の回転に伴ってリングギヤ２３へ十分に噛み合う位置までピニオン６が移動し得るため、ピニオン６をリングギヤ２３へより大きな力で噛み合わせることができる。
【００６３】
ピニオン６の噛み合い位置では、ストッパプレート２０にクラッチアウタ１８が当接するようになっている。ストッパプレート２０によってクラッチアウタ１８の軸線方向への移動が規制されるので、出力軸４の回転力がヘリカルスプライン結合しているピニオン６を介してリングギヤ２３に伝達され、これによってエンジンが始動に必要な回転をリングギヤ２３に加える。
【００６４】
エンジンが起動し、ピニオン６の回転速度が出力軸４の回転速度を上回ると、クラッチ５が作用してピニオン６が空転する。
また、励磁コイル２４への通電を停止すると、クラッチアウタ１８に対する第２リターンスプリング２１の付勢力、およびスイッチプランジャ２７に対する第１リターンスプリング３５の付勢力により、ピニオン６がリングギヤ２３から離脱すると共に、可動接点板８が固定接点板３４から離間してブラシ付直流モータ５１が停止することとなる。
【００６５】
ところで、図２に示すように、上述したスタータ１を駆動するブラシ付直流モータ５１のブラシステー３３には、放射状にブラシホルダ４６が形成されている。このブラシホルダ４６内には、単層ブラシである上述したブラシ４１ａ〜４１ｄと、これらブラシ４１ａ〜４１ｄを付勢するコイルスプリング４２とが収納される。ブラシホルダ４６は、最も外側にコイルスプリング４２を支持する座面４７を備えており、この座面４７が斜めに傾斜して形成される。座面４７の傾斜は、コンミテータ６１の回転方向下流側よりも、回転方向上流側の方がコンミテータ６１に接近する方向、換言すれば、コンミテータ６１の回転方向上流側から回転方向下流側に向かって、コンミテータ６１から離れる方向に傾斜される。
【００６６】
座面４７は、コイルスプリング４２の付勢力を変化させる付勢力変化手段であり、図３に示すように、座面４７の傾斜により、コイルスプリング４２は、コンミテータ６１の回転方向上流側が回転方向下流側よりも圧縮された状態となり、これによりブラシ４１ａ〜４１ｄがコンミテータ６１を押圧する力が、コンミテータ６１の回転方向上流側よりも回転方向下流側の方が小さくなる。
【００６７】
図５は、縦軸をブラシ４１ａ〜４１ｄとコンミテータ６１のセグメント６２との接触抵抗、横軸をブラシ４１ａ〜４１ｄがコンミテータ６１のセグメント６２を押圧する力としたグラフであって、このグラフからも分かるように、押圧する力が弱くなるとブラシ４１ａ〜４１ｄの接触抵抗が急激に大きくなり、一方、押圧する力が強くなるほど接触対抗が小さくなる。これにより、図４に示すように、ブラシ４１ａ〜４１ｄに流れる電流（図４中、電流の大きさを矢印の数で示す）は、接触抵抗が小さいコンミテータ６１の回転方向上流側ほど大きくなり、一方、接触抵抗が大きいコンミテータ６１の回転方向下流側ほど小さくなる。そして、ブラシ４１ａ〜４１ｄのセグメント６２から離脱する最も回転方向下流側の部分が最も接触抵抗が大きくなり流れる電流が小さくなる。なお、図３、図４では、ブラシに対してコンミテータ６１のセグメント６２が３つ同時にブラシ４１ａ〜４１ｄに接触可能な場合を一例に図示したが、この構成に限られるものではない。
【００６８】
したがって、上述した実施形態のスタータ１およびブラシ付直流モータ５１によれば、各ブラシ４１ａ〜４１ｄにおけるコンミテータ６１のセグメント６２を押圧する力が、コンミテータ６１の回転方向上流側よりも回転方向下流側の方が小さくなるので、各ブラシ４１ａ〜４１ｄにおけるコンミテータ６１の回転方向下流側の部分とセグメント６２との接触抵抗が大きくなり、各ブラシ４１ａ〜４１ｄにおけるコンミテータ６１の回転方向下流側とセグメント６２との間の電気抵抗（接触抵抗）を大きくすることができるため、ブラシ４１ａ〜４１ｄがセグメント６２から離脱する際に生じる火花の発生を防止することができるとともに、２層ブラシを用いずに、ブラシ４１ａ〜４１ｄにおけるコンミテータ６１の回転方向下流側とセグメント６２との電気抵抗を大きくできるため、製造コストの増加を抑制することができる。
【００６９】
また、コイルスプリング４２を支持する座面４７を、コンミテータ６１の回転方向上流側から回転方向下流側に向かうほどコンミテータ６１から離れるように傾斜させることで、コイルスプリング４２が各ブラシ４１ａ〜４１ｄを付勢する力を、コンミテータ６１の回転方向上流側から回転方向下流側に向かうほど弱めて、コンミテータ６１の回転方向下流側とセグメント６２との間の接触抵抗を増加させているため、部品点数の増加無しに簡単な構造で火花の発生を防止することができる。
そして、単層ブラシを用いて２層ブラシと同様に火花の発生を防止することができるため、２層ブラシを用いた場合と比較して、安価な単層ブラシを用いる分だけコスト増加を抑制できると共に、熱膨張等による接合面の剥がれ等が発生しない分、信頼性を向上させることができる。
【００７０】
さらに、各ブラシ４１ａ〜４１ｄを付勢する弾性部材として、従来どおりコイルスプリング４２を利用できるため、より簡単な構造でブラシの付勢力に変化を付けることができ、コスト増加を抑制することができる。
また、エンジンを始動するスタータ１用のモータとして上述した座面４７を備えるブラシ付直流モータ５１を用いることで、とりわけ耐久性が要求される車両用のスタータのモータの信頼性を大型化すること無しに向上することができると共に、とりわけアイドルストップを行う車両のように更なる耐久性が要求される場合に有利となる。
【００７１】
次に、上述した実施形態の第１変形例について図６を参照しながら説明する。なお、この第１変形例のスタータは、上述したスタータ１のブラシホルダおよびブラシの形状を変更したものであるため、上述した実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する（第２変形例についても同様）。
この第１変形例のブラシホルダ１４６は、上述した実施形態のブラシホルダ４６と同様に、ブラシ付き直流モータ５１のブラシステー３３に放射状に配置されて形成される。
【００７２】
図６に示すように、ブラシホルダ１４６内には、単層ブラシであるブラシ１４１ａ〜１４１ｄと、これらブラシ１４１ａ〜１４１ｄを付勢する弾性部材であるコイルスプリング１４２とが収納される。ブラシホルダ１４６は、最も外側にコイルスプリング１４２を支持する座面１４７を備えている。この座面１４７は、ブラシ１４１ａ〜１４１ｄをガイドするブラシホルダ１４６の側壁の内面１４６ａに対して略垂直に形成される。
【００７３】
一方、ブラシ１４１ａ〜１４１ｄは、コンミテータ６１のセグメント６２と接する面Ｓと反対側に形成された、コイルスプリング１４２に押圧される押圧面１５０が、傾斜して形成される。この押圧面１５０の傾斜は、上述した実施形態の座面４７と反対に、コンミテータ６１の回転方向上流側よりも、回転方向下流側の方がコンミテータ６１に接近する方向、換言すれば、コンミテータ６１の回転方向下流側から回転方向上流側に向かって、コンミテータ６１から離れる方向に傾斜される。
【００７４】
ブラシ１４１ａ〜１４１ｄの押圧面１５０は、コイルスプリング１４２の付勢力を変化させる付勢力変化手段であり、押圧面１５０の傾斜によってコイルスプリング１４２は、コンミテータ６１の回転方向上流側が回転方向下流側によりも圧縮された状態となる。そして、ブラシ１４１ａ〜１４１ｄがコンミテータ６１を押圧する力は、上述したブラシ４１ａ〜４１ｄと同様に、コンミテータ６１の回転方向上流側よりも回転方向下流側の方が小さくなる。
【００７５】
上述した第１変形例のスタータによれば、ブラシ１４１ａ〜１４１ｂの押圧面１５０を傾斜面とすることで、既存のブラシホルダを用いて、上述した実施形態と同様に、ブラシ１４１ａ〜１４１ｄがコンミテータ６１を押圧する力がコンミテータ６１の回転方向上流側よりも回転方向下流側の方を小さくすることができるため、更なるコスト低減を図ることが可能となる。
【００７６】
次に、上述した実施形態の第２変形例について図７を参照しながら説明する。
この第２変形例のブラシホルダ２４６は、上述した実施形態のブラシホルダ４６と同様に、ブラシ付き直流モータ５１のブラシステー３３に放射状に配置されて形成される。
図７に示すように、ブラシホルダ２４６は、弾性部材であるコイルスプリング２４２が圧縮状態で収納されるコイルスプリング収納部２６０と、ブラシ２４１ａ〜２４１ｄをスライド自在に収納するブラシ収納部２６１とを備えて構成される。
【００７７】
コイルスプリング収納部２６０は、その最も外側にコイルスプリング２４２を支持する座面２４７を備える。この座面２４７は、コイルスプリング収納部２６０の側壁内面２６０ａに対して略垂直に形成される。
コイルスプリング収納部２６０は、ブラシ収納部２６１に比べて幅が狭く形成され、ブラシ収納部２６１に対してコンミテータ６１の回転方向上流側で連通される。なお、図７では、ブラシ収納部２６１とコイルスプリング２４２の上記回転方向上流側の内面の位置が、回転方向で一致している場合を示しているが、ブラシ収納部２６１の幅方向中央部（図７中、一点鎖線で示す）に対してコイルスプリング収納部２６０の幅方向中央部（図７中、一点鎖線で示す）が、上記回転方向上流側にずれて配置されていれば良い。
【００７８】
この構成により、圧縮されたコイルスプリング２４２がブラシ２４１ａ〜２４１ｄの回転方向上流側を主に押圧することになるため、上述した実施形態と同様に、ブラシ２４１ａ〜２４１ｄによるコンミテータ６１のセグメント６２を押圧する力が、コンミテータ６１の回転方向上流側よりも、回転方向下流側の方が小さくなる。つまり、これらコイルスプリング収納部２６０とブラシ収納部２６１とにより、付勢力変化手段が構成される。
【００７９】
上述した第２変形例のスタータによれば、コイルスプリング２４２の幅方向中央部をブラシ収納部２６１の幅方向中央部よりもコンミテータ６１の回転方向上流側にずらして配置することで、ブラシ２４１ａ〜２４１ｄとセグメント６２との電気抵抗を、コンミテータ６１の回転方向上流側よりも回転方向下流側の方が増加させることができるため、上述した実施形態と同様に、部品点数を増加することなしに単層ブラシを用いてブラシ２４１ａ〜２４１ｄの回転方向下流側とセグメント６２との間の火花発生を抑制することができる。
【００８０】
なお、この発明は上述した実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した実施形態では、弾性部材としてコイルスプリング４２を用いる場合について説明したが、圧縮バネの機能を備える弾性部材であればコイルスプリング４２に限られるものではない。
また、上述した実施形態では、スタータ１に用いられるブラシ付直流モータ５１を一例に説明したが、ブラシ付直流モータ５１をスタータ１以外の様々な電動機に適用可能である。
さらに、座面４７、押圧面１５０が平面である場合を一例に説明したが、コンミテータ６１の回転方向下流側ほど、コイルスプリングの圧縮力が小さくなる形状であればよく、例えば、曲面に形成したり有段形成してもよい。
また、上述した実施形態の第２変形例では、弾性部材が圧縮バネであるコイルスプリング２４２の場合について説明したが、ねじりコイルバネを用いても良い。この場合は、ブラシ２４１ａ〜２４１ｄを押圧するねじりコイルバネの押圧端部を、ブラシ２４１ａ〜２４１ｄの幅方向中央部よりもコンミテータ６１の回転方向上流側にずらして配置するようにすればよい。
【符号の説明】
【００８１】
１  スタータ
４１ａ〜４１ｄ  ブラシ
４２  コイルスプリング（弾性部材）
４７  座面（付勢力変化手段）
６１  コンミテータ
６２  セグメント（整流片）
５１  ブラシ付直流モータ
【図１】
2012044842.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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