JP4075750B2 - Starter - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関始動用のスタータに係わり、特にスタータの過熱防止に関する。 The present invention relates to a starter for starting an internal combustion engine, and more particularly to preventing overheating of the starter.
一般に、自動車エンジンの始動時には、ユーザのキースイッチ操作により、スタータの動作を手動制御しているが、例えば、キースイッチの戻り不良等の異常が生じると、電源より電磁スイッチを介してスタータモータに数百アンペアの大電流が長時間連続して通電されるため、スタータに過大な熱的負荷が加わる恐れがある。
また、何らかの原因で電磁スイッチに不具合が生じた場合には、スタータモータが無負荷状態で連続通電される恐れもある。
Generally, when starting an automobile engine, the starter operation is manually controlled by the user's key switch operation.For example, if an abnormality such as a return failure of the key switch occurs, the starter motor is switched from the power source to the starter motor via the electromagnetic switch. Since a large current of several hundred amperes is continuously supplied for a long time, an excessive thermal load may be applied to the starter.
In addition, when a problem occurs in the electromagnetic switch for some reason, the starter motor may be continuously energized with no load.
この様に、過大な熱的負荷が生じる異常時には、何らかの手段で電源からスタータモータを電気的に切り離すことが考えられる。例えば、特許文献1に記載されたスタータでは、モータ回路に温度ヒューズが設けられ、この温度ヒューズが所定温度に達すると溶断して、モータ回路を遮断する構造が示されている。
また、特許文献2及び3に記載されたスタータでは、モータリード線やブラシリード線(ピグテール)等に断面積を局部的に小さくした凹部を設け、この凹部が通電電流による発熱で所定温度に達すると溶断して、モータ回路を遮断する構造が示されている。
Also, in the starters described in
上記の特許文献1に示された公知技術では、温度ヒューズがスタータの外部に設置されるため、スタータ周辺の部品(例えば、エンジンの補機類や電気配線等)と温度ヒューズとの干渉を防止する必要が生じ、車両への搭載性を悪化させる可能性がある。また、温度ヒューズの追加により部品点数が増加するため、コストアップの要因となっている。
In the known technology disclosed in
特許文献2及び3に示された公知技術では、もともと熱伝導率の高いモータリード線やブラシリード線等に凹部を設けているので、凹部で発生した高熱がリード線自体を伝導して逃げ易くなっている。このため、凹部で確実に溶断させるためには、凹部の断面積をかなり小さくする必要が生じ、車両走行中の振動等で断線する恐れがあり、信頼性の点で問題があった。なにより、モータ回路に使用されるリード線等の断面積を局部的に小さくすることは、回路抵抗が大きくなるため、スタータ出力が低下するという大きな問題があった。
In the known techniques disclosed in
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、スタータの電流経路に通常使用時より過大な熱的負荷が加わった場合に、温度ヒューズ等の追加部品を使用することなく、確実に電流経路を遮断できる信頼性の高い通電遮断機能を備えると共に、その通電遮断機能を設けることによる出力低下を抑制できるスタータを提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to use an additional thermal load or the like when an excessive thermal load is applied to the current path of the starter than during normal use. An object of the present invention is to provide a starter that has a highly reliable power cut-off function capable of reliably cutting off a current path and that can suppress a decrease in output due to the provision of the power cut-off function.
(請求項1の発明)
本発明のスタータは、始動電流が流れる電流経路に通常使用時より過大な熱的負荷が加わった場合に、電流経路を構成する複数の部品のうち、界磁コイルが溶断することで電流経路を遮断できる通電遮断機能を有し、この通電遮断機能が、界磁コイルの全長の1/2以上の範囲に渡って、界磁コイルの断面積を減少させることにより設けられている。
(Invention of Claim 1)
In the starter of the present invention, when an excessive thermal load is applied to the current path through which the starting current flows during normal use, the field coil is blown out of a plurality of parts constituting the current path, thereby causing the current path to has a cut-off current can be supplied shielding function, the current blocking function is, over a half or more of a range of the total length of the field coil, is provided by reducing the cross-sectional area of the field coil.
この発明で、界磁コイルの断面積を減少させることにより、電流経路の中で電流密度の高い部位を設けることができる。これにより、スタータの電流経路に通常使用時より過大な熱的負荷が加わった場合に、界磁コイルの断面積を減少させた部位全体に発生するジュール熱により、界磁コイルが電流密度の高い部位で溶断して、スタータの電流経路を遮断することができる。この構成によれば、背景技術で説明した公知技術(特許文献1)の様に、温度ヒューズあるいはバイメタル等の部品を追加する必要がないので、部品点数の増加に伴うコストアップを抑制できる。 In the present invention, by reducing the cross-sectional area of the field coil , it is possible to provide a portion having a high current density in the current path. As a result, when an excessive thermal load is applied to the current path of the starter than during normal use, the field coil has a high current density due to Joule heat generated in the entire area where the sectional area of the field coil is reduced. The starter current path can be interrupted by fusing at the site. According to this configuration, unlike the known technique (Patent Document 1) described in the background art, it is not necessary to add a component such as a thermal fuse or a bimetal, so that an increase in cost associated with an increase in the number of components can be suppressed.
また、本発明の通電遮断機能は、背景技術で説明した公知技術(特許文献2及び3)の様に、リード線の断面積を局部的に小さくするのではなく、界磁コイルの全長の1/2以上の広い範囲に渡って断面積を減少させることにより設けられる。この場合、公知技術と比較すると、断面積を減少させた部位が広範囲に渡っているため、熱伝導による温度低下が抑制され、断面積を減少させた部位全体の発熱を利用して溶断させることができる。つまり、断面積を減少させた部位で発生した熱が逃げにくくなっている。その結果、公知技術の様にリード線の断面積を局部的に小さくしなくても、断面積を減少させた部位全体に発生する熱を利用して、効率的に且つ短時間に溶断させることが可能である。
Further, the energization cut-off function of the present invention does not locally reduce the cross-sectional area of the lead wire as in the known techniques (
更に、本発明の通電遮断機能では、断面積を局部的に小さくした場合よりも広い範囲に渡って断面積を減少させた場合の方が、断面積を減少させた部位全体の発熱を利用できるため、比較的大きな断面積でも同等の通電遮断時間を設定できる。つまり、断面積を減少させてない部位と断面積を減少させた部位とで断面積の変化を小さくすることができ、断面積が変化する部分の応力集中を抑えることができる。その結果、断面積を減少させたことによる界磁コイルの機械的強度の低下を抑制できるので、車両走行中等の振動に対して断線の可能性が低く、信頼性の高い通電遮断機能を提供できる。 Furthermore, in the energization cut-off function of the present invention, the heat generation of the entire part with the reduced cross-sectional area can be used when the cross-sectional area is reduced over a wider range than when the cross-sectional area is locally reduced. Therefore, an equivalent energization cut-off time can be set even with a relatively large cross-sectional area. That is, the change in the cross-sectional area can be reduced between the part where the cross-sectional area is not reduced and the part where the cross-sectional area is reduced, and the stress concentration in the part where the cross-sectional area changes can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in the mechanical strength of the field coil due to the reduction in the cross-sectional area, so that there is a low possibility of disconnection with respect to vibrations during vehicle running and the like, and it is possible to provide a highly reliable energization cutoff function. .
また、界磁コイルに対して断面積を減少させた部位を全長の1/2以上の広い範囲に渡って設けることにより、公知技術の様に断面積を極端に小さくしなくても、過大な熱的負荷が生じた時に、電流密度の高い部位で確実に溶断させることができるため、断面積の減少による回路抵抗の増加を小さくでき、それに伴うスタータの出力低下を抑えることができる。 Further, by providing a portion having a reduced cross-sectional area over a wide range of 1/2 or more of the total length with respect to the field coil , it is excessive even if the cross-sectional area is not extremely reduced as in the known technique. When a thermal load occurs, it can be surely melted at a portion having a high current density, so that an increase in circuit resistance due to a reduction in cross-sectional area can be reduced, and a decrease in output of the starter associated therewith can be suppressed.
(請求項2の発明)
請求項1に記載したスタータにおいて、通電遮断機能を有する界磁コイルは、モータの内部に配置されている。
この場合、断面積を減少させた部位が発熱して界磁コイルが溶断した時に、その溶断した界磁コイルから、モータの外側に配置される車両側の部品やワイヤハーネス等に熱的な影響を与えることがないため、スタータの電流経路に過大な熱的負荷が生じた時に、安全に電流経路を遮断できる。
(Invention of Claim 2)
In the starter according to
In this case, when the portion where the cross-sectional area is reduced generates heat and the field coil is melted, the melted field coil causes a thermal effect on the vehicle-side components and wire harnesses arranged outside the motor. Therefore, when an excessive thermal load is generated in the current path of the starter, the current path can be safely interrupted.
(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、通電遮断機能は、界磁コイルの断面積を全長に渡って減少させることにより設けられている。
この場合、断面積を減少させる部位をより長く設定することができるので、溶断に必要な熱エネルギを効率的に得ることができる。また、界磁コイルに断面積の大きい部位と小さい部位とを形成する場合は、その製造が困難であるのに対し、界磁コイルの断面積を全長に渡って減少させる場合は、線径の細い界磁コイルを使用すれば良いので、コスト面で有利である。
(Invention of Claim 3 )
In the starter according to
In this case, since the site | part which reduces a cross-sectional area can be set longer, the thermal energy required for fusing can be obtained efficiently. In addition, when forming a portion having a large cross-sectional area and a portion having a small cross-sectional area in the field coil, it is difficult to manufacture, whereas when reducing the cross-sectional area of the field coil over the entire length, Since a thin field coil may be used, it is advantageous in terms of cost.
(請求項4の発明)
請求項1〜3に記載した何れかのスタータにおいて、電流経路を構成する複数の部品のうち、界磁コイル以外に、可燃性の部材に接触または近接して配置される高温忌避部品を有し、この高温忌避部品の電流密度が、複数の部品の中で最も小さくなる様に、高温忌避部品の断面積を全長に渡って大きくしている。
この構成によれば、高温忌避部品の電流密度が最も小さい、即ち断面積が大きいので、高温忌避部品を流れる電流によって発生するジュール熱を抑えることができる。その結果、スタータの電流経路に過大な熱的負荷が加わった場合に、通電遮断機能を有する界磁コイルが溶断するまでに、可燃性の部材に与える熱的影響を抑えることが可能である。
(Invention of Claim 4 )
The starter according to any one of
According to this configuration, since the current density of the high-temperature repellent component is the smallest, that is, the cross-sectional area is large, Joule heat generated by the current flowing through the high-temperature repellent component can be suppressed. As a result, when an excessive thermal load is applied to the current path of the starter, it is possible to suppress the thermal influence on the combustible member before the field coil having the energization cutoff function is melted.
(請求項5の発明)
請求項4に記載したスタータにおいて、高温忌避部品の電流密度は、界磁コイルの断面積を減少させた部位の電流密度の略1/2である。
これにより、スタータの電流経路に過大な熱的負荷が加わった場合に、界磁コイルが溶断する時の温度に対し、高温忌避部品の温度を略半分に抑えることができる。その結果、高温忌避部品が接触または近接する可燃性の部材に対する熱的影響を抑えることができる。
(Invention of Claim 5 )
In the starter according to
As a result, when an excessive thermal load is applied to the current path of the starter, the temperature of the high-temperature repellent component can be reduced to approximately half of the temperature at which the field coil is melted. As a result, it is possible to suppress the thermal influence on the combustible member that is in contact with or close to the high temperature repellent component.
(請求項6の発明)
請求項4または5に記載したスタータにおいて、高温忌避部品は、可燃性の部材であるゴム製のグロメットに保持されて、一端側がモータのフレームより外側に取り出されてモータ端子に接続され、他端側がフレームの内側に引き込まれたモータリード線である。
これにより、スタータの電流経路に過大な熱的負荷が加わった場合に、ゴム製のグロメットがモータリード線から受ける熱的負荷を抑えることができ、グロメットの熱的な損傷を防止できる。
(Invention of Claim 6 )
The starter according to
Accordingly, when an excessive thermal load is applied to the current path of the starter, the thermal load received by the rubber grommet from the motor lead wire can be suppressed, and thermal damage to the grommet can be prevented.
(請求項7の発明)
請求項4または5に記載したスタータにおいて、高温忌避部品は、可燃性の部材であるゴム製のグロメットに保持されて、一端側がモータのフレームより外側に取り出されてモータ端子に接続され、他端側がフレームの内側に引き込まれたモータリード線と、可燃性の部材である樹脂製のインシュレータに保持されて、モータリード線と界磁コイルとを電気的に接続するコネクションバーである。
これにより、スタータの電流経路に過大な熱的負荷が加わった場合に、ゴム製のグロメットがモータリード線から受ける熱的負荷を抑えることができ、グロメットの熱的な損傷を防止できる。同様に、樹脂製のインシュレータがコネクションバーから受ける熱的負荷を抑えることができ、インシュレータの熱的な損傷を防止できる。
(Invention of Claim 7 )
The starter according to
Accordingly, when an excessive thermal load is applied to the current path of the starter, the thermal load received by the rubber grommet from the motor lead wire can be suppressed, and thermal damage to the grommet can be prevented. Similarly, the thermal load that the resin insulator receives from the connection bar can be suppressed, and thermal damage to the insulator can be prevented.
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
図1はスタータ1の半断面図である。
本実施例のスタータ1は、図1に示す様に、回転力を発生するモータ2と、このモータ2に駆動されて回転する出力軸3と、この出力軸3上に配置されるピニオン移動体(後述する)と、シフトレバー4を介してピニオン移動体を反モータ方向(図1の左方向)へ押し出す働きを有すると共に、図4に示すモータ回路(後述する)に設けられた接点手段Aを開閉操作する電磁スイッチ5等より構成される。
FIG. 1 is a half sectional view of the
As shown in FIG. 1, the
モータ2は、磁束を発生する界磁6(図2参照)と、整流子7を有する電機子8、及び整流子7上に配置されるブラシ9等より構成される周知の直流電動機である。
界磁6は、図2に示す様に、磁気回路を形成すると共に、モータ2の機枠を兼ねる円筒形状のヨーク6aと、このヨーク6aの内周に固定される複数の界磁極6b、及び各界磁極6bに巻線される複数の界磁コイル6cとで構成され、この界磁コイル6cに本発明の通電遮断手段(後述する)が設けられている。なお、本実施例のスタータ1は、図4に示す様に、4極モータ2を使用するものであり、界磁極6b及び界磁コイル6cは、それぞれ4個ずつ設けられている。
The
As shown in FIG. 2, the field magnet 6 forms a magnetic circuit and also has a
電機子8は、回転軸8aと、この回転軸8aに固定される電機子鉄心8b、及び電機子鉄心8bに巻線される電機子コイル8cによって構成され、回転軸8aの一端側端部が、出力軸3のモータ側端部(図1の右側端部)に設けられた円筒部の内側に挿入されて、出力軸3に相対回転可能に支持され、回転軸8aの他端側端部が、モータ2の後部を覆うエンドフレーム10に回転自在に支持されている。
整流子7は、回転軸8aの後端部外周に絶縁保持された複数のセグメントを円筒形状に配置して構成され、各セグメントがそれぞれ電機子コイル8cに電気的且つ機械的に結合されている。
The
The
ブラシ9は、図4に示す様に、ブラシピグテール11を介して界磁コイル6cに接続される2個のプラス側ブラシ9aと、ブラシピグテール12を介してアース接続される2個のマイナス側ブラシ9bとを有し、それぞれブラシホルダ13(図1参照)に収納されて整流子7の外周上に配置され、ブラシスプリング(図示せず)により整流子7の外周面に押圧されている。
出力軸3は、減速装置を介して電機子8の回転軸8aと同軸線上に配置され、反モータ側である一方の端部が、フロントハウジング14に回転自在に支持され、他方の端部が、センタケース15に回転自在に支持されている。
As shown in FIG. 4, the
The
減速装置は、周知の遊星歯車機構によって構成され、電機子8の回転速度を遊星歯車16の公転運動に変換して減速する。減速された遊星歯車16の公転運動は、遊星歯車16を支持するギヤ軸17を介して出力軸3に伝達される。
センタケース15は、減速装置の外周を覆って、フロントハウジング14とヨーク6aとの間に配設されている。なお、センタケース15と減速装置との間には、減速装置に過大トルクが作用した時に、その過大トルクを吸収する滑り板式の衝撃吸収装置18が組み込まれている。
The speed reduction device is configured by a known planetary gear mechanism, and converts the rotational speed of the
The
ピニオン移動体は、以下に説明する一方向クラッチと、モータ2の回転力をエンジンのリングギヤ(図示せず)に伝達するためのピニオンギヤ19とで構成される。
一方向クラッチは、出力軸3の回転をピニオンギヤ19に伝達するもので、出力軸3にヘリカルスプライン嵌合するスプラインチューブ20と、このスプラインチューブ20と一体に設けられたアウタ21、このアウタ21の内側に配置されるインナ22、及びアウタ21とインナ22との間に形成されるくさび状空間に配置されるローラ23等から構成される。
ピニオンギヤ19は、一方向クラッチのインナ22と一体に設けられて、インナ22の軸方向反モータ側(図1の左側)に配置され、出力軸3に軸受24を介して支持されている。
The pinion moving body includes a one-way clutch described below and a
The one-way clutch transmits the rotation of the
The
電磁スイッチ5は、図3に示す様に、始動スイッチ(図示せず)の閉操作により、バッテリ25(図4参照)から通電されて磁力を発生する励磁コイル26と、この励磁コイル26の内側に挿入され、励磁コイル26に発生する磁力を受けて図3の右方向へ吸引されるプランジャ27、及び励磁コイル26への通電が停止されて磁力が消滅した時に、プランジャ27を押し戻すためのリターンスプリング28等より構成される。
シフトレバー4は、電磁スイッチ5のプランジャ27と一方向クラッチのスプラインチューブ20とを連結して、支点部4aを中心に揺動可能に設けられ、プランジャ27の動きをピニオン移動体に伝達する。
As shown in FIG. 3, the
The
接点手段Aは、図3に示す様に、2本の外部端子29、30を介してモータ回路(図4参照)に接続される一組の固定接点31(31a、31b)と、プランジャ27の動きに連動して(またはプランジャ27と一体に)可動する可動接点32とで構成され、この可動接点32が一組の固定接点31に当接して、両固定接点31間が導通することにより閉状態となり、可動接点32が一組の固定接点31から離れることで開状態となる。
As shown in FIG. 3, the contact means A includes a set of fixed contacts 31 (31 a and 31 b) connected to a motor circuit (see FIG. 4) via two
2本の外部端子29、30は、一方の固定接点31aと電気的且つ機械的に結合されたバッテリ端子29と、他方の固定接点31bと電気的且つ機械的に結合されたモータ端子30であり、共に電磁スイッチ5の接点カバー5aに固定されている。
バッテリ端子29には、接点カバー5aの外側に取り出されたボルト部にバッテリケーブル33(図4参照)が接続され、モータ端子30には、同じく接点カバー5aの外側に取り出されたボルト部にモータリード線34が接続される。
The two
A battery cable 33 (see FIG. 4) is connected to the
モータリード線34は、エンドフレーム10に取り付けられるゴム製のグロメット35に保持されて、一端側がエンドフレーム10の外側に取り出され、その一端側端部に設けられたリング状のターミナル部34a(図2参照)がモータ端子30に嵌合して、ナット36により締め付け固定されている(図1参照)。モータリード線34の他端側は、グロメット35を挿通してエンドフレーム10の内側に引き込まれ、その端部が銅製のコネクションバー37に接続されている(図4参照)。
The
コネクションバー37は、図4に示すモータ回路の一部を構成する部品であり、4個の界磁コイル6cの反ブラシ側端部がそれぞれ接続され、モータリード線34と各界磁コイル6cとを電気的に接続している。このコネクションバー37は、図2に示す様に、ヨーク6aのエンドフレーム10側開口部の内側に組み込まれた樹脂製のインシュレータ38に絶縁保持されている。
The
モータ回路は、スタータ内部を始動電流が流れる電流経路を形成するもので、図4に示す複数の部品、即ち、バッテリ端子29、接点手段A(固定接点31と可動接点32)、モータ端子30、モータリード線34、コネクションバー37、界磁コイル6c、プラス側のブラシピグテール11、プラス側ブラシ9、電機子8(電機子コイル8cと整流子7)、マイナス側ブラシ9、及びマイナス側のブラシピグテール12によって構成され、接点手段Aが閉じると、図1〜3に実線矢印で示す様に、上記複数の部品を順に始動電流が流れる。なお、図中に示す丸付き数字は、始動電流が流れる順番を示している。
The motor circuit forms a current path through which the starting current flows in the starter, and includes a plurality of components shown in FIG. 4, that is, a
次に、本発明の通電遮断機能について説明する。
通電遮断機能は、モータ回路に通常使用時より過大な熱的負荷が加わった場合に、モータ回路を構成する複数の部品のうち、特定の部品が溶断することでモータ回路を遮断する機能であり、特定の部品の全長の1/2以上の範囲に渡って、その特定の部品の断面積を減少させることにより設けられている。この実施例1では、前記特定の部品を界磁コイル6cとし、その界磁コイル6cに使用される銅線の断面積を全長に渡って減少させている。つまり、従来の界磁コイル6cより線径の細い銅線が使用されている。具体的には、従来品の90%程度の断面積を有する銅線が使用される。
Next, the energization cutoff function of the present invention will be described.
The energization cutoff function is a function that shuts off the motor circuit by blowing out certain parts among the multiple parts that make up the motor circuit when an excessive thermal load is applied to the motor circuit than during normal use. It is provided by reducing the cross-sectional area of the specific part over a range of 1/2 or more of the total length of the specific part. In the first embodiment, the specific component is the
なお、一般的に、モータ回路を構成する複数の部品は、それぞれの電流密度が略同じになる様に、各部品の断面積が設定されている。例えば、モータ端子30に直列接続されるモータリード線34の断面積を基準とした場合、図5に示す様に、モータリード線34に対する並列回路数に応じて各部品の断面積が設定される。従って、4極モータ2に使用される界磁コイル6cは、その並列回路数が「4」となるため、界磁コイル6cの断面積は、モータリード線34の断面積の略1/4となる。これに対し、本発明の通電遮断機能を有する界磁コイル6cは、モータリード線34の断面積の略1/4の断面積を有する界磁コイル6cを従来品とした場合に、その従来品より10%程度、断面積を減少させたもので、これにより、電流密度が他の部品より大きくなっている。
In general, the cross-sectional area of each component is set so that the current density of each of the components constituting the motor circuit is substantially the same. For example, when the cross-sectional area of the
次に、スタータ1の作動を説明する。
始動スイッチの閉操作により、電磁スイッチ5の励磁コイル26が通電されてプランジャ27が吸引されると、シフトレバー4を介してピニオン移動体が出力軸3上を反モータ方向へ押し出され、ピニオンギヤ19がエンジンのリングギヤに当接して停止する。
一方、プランジャ27の移動により接点手段Aが閉じると、電機子8が通電されて回転し、その電機子8の回転が減速装置で減速されて出力軸3に伝達される。
Next, the operation of the
When the
On the other hand, when the contact means A is closed by the movement of the
出力軸3が回転すると、出力軸3の回転が一方向クラッチを介してピニオンギヤ19に伝達され、ピニオンギヤ19がリングギヤに噛み合い可能な位置まで回転してリングギヤに噛み合うと、ピニオンギヤ19からリングギヤに回転力が伝達されてエンジンをクランキングさせる。
エンジン始動後、始動スイッチが開操作されると、励磁コイル26への通電が停止して磁力が消滅するため、リターンスプリング28の反力でプランジャ27が押し戻される。このプランジャ27の移動により、接点手段Aが開いてモータ2への通電が停止されると共に、シフトレバー4を介してピニオン移動体が出力軸3上を反リングギヤ方向へ後退して、図1に示す静止位置に停止する。
When the
When the start switch is opened after the engine is started, the energization to the
上記の作動において、例えば、始動スイッチの戻り不良が生じた場合、あるいは何らかの原因によりモータ2が無負荷状態で連続通電された場合等に、電機子コイル8cに絶縁破壊が生じてコイル間が短絡すると、バッテリ25からモータ2に数百アンペアの大電流が連続通電されるため、通常使用時より過大な熱的負荷がモータ回路に加わる。これに対し、従来品より断面積を減少させた界磁コイル6cでは、断面積が減少した分、電流密度が他の部品より大きくなるため、大電流が流れることにより発生するジュール熱も高くなる。
In the above operation, for example, when a return failure of the start switch occurs, or when the
上記の結果、界磁コイル6c全体が発熱して、特に電流密度の高い部位で溶断することにより、モータ回路が遮断されて、モータ2への連続通電が回避される。
なお、界磁コイル6cは、通常、1つの界磁極6bに対して複数回(例えば4回)巻き付けられているため、発熱により界磁コイル6cの被膜が損傷して、隣接するコイル同士が短絡(レア)した時に、その部分の電流密度が低下するため、界磁極6bに巻き付けられている部分で溶断することは殆どなく、実際には、図6に破線部分で示す様に、界磁極6bから引き出された界磁コイルの端部6d(巻き始め部または巻き終わり部)にて溶断する可能性が高い。
As a result of the above, the
Since the
(実施例1の効果)
本実施例のスタータ1は、界磁コイル6cの断面積を全長に渡って減少させることにより、界磁コイル6cに通電遮断機能を持たせている。この構成によれば、例えば、モータリード線34の断面積を局部的に小さくしてヒューズ機能を持たせた公知技術(特許文献2及び3)と比較すると、断面積を減少させた部位が広範囲に渡っているため、熱伝導による温度低下が抑制される。つまり、界磁コイル6cに発生したジュール熱が逃げにくいため、界磁コイル6c全体の発熱を利用して効率的に且つ短時間に溶断させることが可能である。
この構成によれば、モータ回路の一部である界磁コイル6cに通電遮断機能を持たせているので、公知技術(特許文献1)の様に、温度ヒューズあるいはバイメタル等の部品を追加する必要がなく、部品点数の増加に伴うコストアップを抑制できる。
(Effect of Example 1)
In the
According to this configuration, the
また、界磁コイル6c全体の発熱を効率的に利用して溶断させることができるので、界磁コイル6cの断面積を極端に減少させる必要はなく、上述した様に、従来品よりせいぜい10%程度、断面積を減少させるだけで、十分に通電遮断機能を果たすことができる。これにより、断面積の減少による回路抵抗の増加を極力小さくできるので、回路抵抗の増加によるスタータ1の出力低下を抑えることができる。
Further, since the heat generation of the
更に、公知技術(特許文献2及び3)の様に、リード線の断面積を局部的に小さくすると、その部位に応力集中が生じるため、リード線の機械的強度が低下するが、本実施例の界磁コイル6cは、全長に渡って断面積を減少させているので、応力集中を排除できる。その結果、断面積を減少させたことによる界磁コイル6cの機械的強度が大きく低下することはなく、車両走行中等の振動によって断線する可能性が低くなり、信頼性の高い通電遮断機能を提供できる。
Further, as in the known technique (
また、公知技術(特許文献2及び3)に開示された構成では、リード線の断面積を局部的に小さくするための加工を必要とするが、本実施例では、界磁コイル6cの断面積を全長に渡って減少させている。即ち、従来品より線径の細い界磁コイル6cを使用するだけで、界磁コイル6cに特別な加工を必要としないため、コスト面でも有利である。
Further, in the configuration disclosed in the known techniques (
本実施例では、通電遮断機能を界磁コイル6cに持たせたことにより、例えば、可燃性の部材で形成されるグロメット35(ゴム製)との距離を確保できる。その結果、界磁コイル6cが溶断するまでに、その界磁コイル6cの高熱がグロメット35に与える影響を小さくでき、グロメット35の熱的な損傷を防止できる。また、通電遮断機能を有する界磁コイル6cは、モータ2の内部に配置されているため、界磁コイル6cが溶断した時に、モータ2の外側に配置されている車両側の部品やワイヤハーネス等に熱的な影響を与えることが殆どなく、安全にモータ回路を遮断できる。
In the present embodiment, by providing the
なお、実施例1では、界磁コイル6cの断面積を全長に渡って減少させる例を記載したが、少なくとも1/2の範囲、言い換えると1/2以上の範囲に渡って断面積を減少させることで通電遮断機能を持たせても良い。この場合、断面積を減少させる範囲が短くなるため、それに応じて、断面積の減少率を大きくする、つまり線径をより細くすることが望ましい。例えば、界磁コイル6cの断面積を全長の1/2の範囲に渡って減少させる場合は、実施例1に記載した従来品より30%程度、断面積を減少させると良い。
In the first embodiment, the example in which the cross-sectional area of the
また、断面積を減少させる部位は、必ずしも連続している必要はなく、例えば、界磁コイル6cの巻き始め側と巻き終わり側とに分けて設けることも可能である。界磁コイル6cのうち、界磁極6bに巻き付けられている部分については、発熱しても熱が界磁極6bあるいはヨーク6aに逃げるため、界磁コイル6cのうちでも、コネクションバー37等からモータ2の軸方向に沿って延びる巻き始め部分と巻き終わり部分とが高温になりやすく、溶断が発生しやすい。よって、これら巻き始め部分と巻き終わり部分とのうち、ヨーク6a等に連続的に接触させて保持されることなく架線される部位が高温になりやすいことから、係る部位を溶断発生箇所として想定して設計することが望ましい。
Moreover, the site | part which reduces a cross-sectional area does not necessarily need to be continuous, For example, it is also possible to provide separately in the winding start side and winding end side of the
更に、界磁コイル6cの巻き始め側と巻き終わり側とに、予め引っ張り力を付与しておくことにより、界磁コイル6cが巻き始め部分または巻き終わり部分にて溶断した時に、弾性体等の特別な部品を使用することなく、予め付与された引っ張り力によって溶断した部位が引き離されるため、速やかに且つ確実にモータ回路を遮断できる。
Further, by applying a tensile force in advance to the winding start side and the winding end side of the
本実施例は、通電遮断機能を界磁コイル6cに設けると共に、可燃性を有するグロメット35に保持されたモータリード線34、同じく可燃性を有する樹脂製のインシュレータ38に保持されたコネクションバー37の断面積を従来品より大きくした場合の一例である。
スタータ1には、モータリード線34を保持するゴム製のグロメット35、及びコネクションバー37を保持する樹脂製のインシュレータ38等、可燃性を有する部材が使用されている。このため、モータ回路に過大な熱的負荷が加わった場合、グロメット35やインシュレータ38が高熱の影響を受ける恐れがある。
In the present embodiment, the
The
そこで、グロメット35に保持されたモータリード線34、及びインシュレータ38に保持されたコネクションバー37の断面積を従来品より大きくして電流密度を小さくする。具体的には、図7に示す様に、モータリード線34の断面積を従来品の約1.5倍として電流密度を1/1.5まで小さくし、コネクションバー37の断面積を従来品の約2倍として電流密度を1/2まで小さくする。なお、モータ回路を構成するその他の部品(界磁コイル6c、プラス側のブラシピグテール11、マイナス側のブラシピグテール12、電機子コイル8c)は、実施例1の場合と同じである。
Therefore, the current density is reduced by increasing the cross-sectional area of the
本実施例の構成によれば、モータ回路に過大な熱的負荷が加わった場合に、実施例1と同様に、界磁コイル6cの巻き始め部分あるいは巻き終わり部分で溶断することでモータ回路を遮断でき、且つ従来品より電流密度が小さくなるモータリード線34及びコネクションバー37の発熱を抑えることができるため、グロメット35及びインシュレータ38を高熱から保護することが可能である。
According to the configuration of the present embodiment, when an excessive thermal load is applied to the motor circuit, similarly to the first embodiment, the motor circuit is blown at the winding start portion or winding end portion of the
〔参考例1〕
図8はモータリード線34の平面図である。
本参考例は、通電遮断機能をモータリード線34に設けた例を示すものであり、図8(b)にモータリード線34の断面積を全長に渡って減少させた例を示し、図8(c)にモータリード線34の断面積を全長の1/2以上に渡って減少させた例を示す。
[Reference Example 1]
FIG. 8 is a plan view of the
This reference example, the current blocking function is intended showing an example in which the motor leads 3 4 illustrates an example of the cross-sectional area of the
モータリード線34の断面積を全長に渡って減少させる場合、つまり、図8(a)に示す従来品より線径の細いモータリード線34を使用する場合は、例えば、従来品の60%程度の断面積とする。これは、モータリード線34が界磁コイル6cと比較して全長が短いため、溶断に必要な熱エネルギを得るためには、全長が短くなる分、断面積の減少率を大きくした方が良いためである。
モータリード線34の断面積を全長の1/2以上に渡って減少させる場合、つまり、図8(a)に示す従来品と同じ断面積を有する部分を残している場合は、線径の細い部分の断面積を従来品の40%程度とする。
When reducing the cross-sectional area of the
When the cross-sectional area of the
〔参考例2〕
図9はブラシ9の斜視図である。
本参考例は、通電遮断機能をブラシピグテール11に設けた例を示すものであり、図9(b)にブラシピグテール11の断面積を全長に渡って減少させた例を示し、図9(c)にブラシピグテール11の断面積を全長の1/2以上に渡って減少させた例を示す。
[Reference Example 2]
FIG. 9 is a perspective view of the
This reference example, the current blocking function is intended showing an example in which the
ブラシピグテール11の断面積を全長に渡って減少させる場合、つまり、図9(a)に示す従来品より線径の細いブラシピグテール11を使用する場合は、例えば、従来品の60%程度の断面積とする。これは、参考例1に記載したモータリード線34の場合と同じ理由である。
ブラシピグテール11の断面積を全長の1/2以上に渡って減少させる場合、つまり、図9(a)に示す従来品と同じ断面積を有する部分を残している場合は、線径の細い部分の断面積を従来品の40%程度とする。
When reducing the cross-sectional area of the
When the cross-sectional area of the
〔参考例3〕
本参考例は、通電遮断機能をコネクションバー37に設けた例を示すものであり、コネクションバー37の断面積を全長に渡って減少させる場合、つまり、従来品より直径の細いコネクションバー37を使用する場合は、例えば、従来品の70%程度の断面積とする。これは、コネクションバー37の全長が、界磁コイル6cよりは短く、且つモータリード線34及びブラシピグテール11より長いため、断面積の減少率をモータリード線34及びブラシピグテール11の場合より小さく設定している。
また、コネクションバー37の断面積を全長の1/2以上に渡って減少させる場合、つまり、従来品と同じ断面積を有する部分を残している場合は、直径の細い部分の断面積を従来品の50%程度とする。
[Reference Example 3]
This reference example is intended showing an example in which a current blocking function to the connection bars 3 7, when decreasing over the cross-sectional area of the connection bars 37 to the full-length, i.e., a
In addition, when the cross-sectional area of the
1 スタータ
2 モータ
5 電磁スイッチ
6 界磁
6a ヨーク
6b 界磁極
6c 界磁コイル
6d 界磁コイルの端部(巻き始め部分または巻き終わり部分)
7 整流子
8 電機子
9 ブラシ
10 エンドフレーム(フレーム)
11 ブラシピグテール
25 バッテリ
29 バッテリ端子
30 モータ端子
34 モータリード線(高温忌避部品)
35 グロメット(可燃性の部材)
37 コネクションバー(高温忌避部品)
38 インシュレータ(可燃性の部材)
1
7
11
35 Grommet (flammable material)
37 Connection bar (high temperature repellent parts)
38 Insulator (flammable material)
Claims (7)
前記バッテリに接続されるバッテリ端子と前記モータに接続されるモータ端子とを有し、前記バッテリ端子と前記モータ端子との間を電気的に断続する電磁スイッチとを備えたスタータであって、
このスタータ内部を前記始動電流が流れる電流経路に通常使用時より過大な熱的負荷が加わった場合に、前記電流経路を構成する複数の部品のうち、前記界磁コイルが溶断することで前記電流経路を遮断できる通電遮断機能を有し、
この通電遮断機能は、前記界磁コイルの全長の1/2以上の範囲に渡って、前記界磁コイルの断面積を減少させることにより設けられており、且つ、前記界磁コイルには、予め引っ張り力が付与されていることを特徴とするスタータ。 In addition to a field and an armature, the field includes a yoke that forms a magnetic circuit, a field pole fixed to the inner periphery of the yoke, and a field coil wound around the field pole. A brush is disposed on a commutator provided in the armature, and a starting current is supplied to the armature from a battery via the brush, thereby generating a rotational force in the armature;
A starter having a battery terminal connected to the battery and a motor terminal connected to the motor, and comprising an electromagnetic switch that electrically connects and disconnects between the battery terminal and the motor terminal,
When an excessive thermal load is applied to the current path through which the starting current flows in the starter than during normal use, among the parts constituting the current path, the field coil is blown to blow the current. It has a power cut off function that can cut off the path,
The current blocking function is over 1/2 or more ranges of the total length of the field coil is provided by decreasing the cross-sectional area of the field coil and, the field coil is previously A starter to which a tensile force is applied .
前記通電遮断機能を有する前記界磁コイルは、前記モータの内部に配置されていることを特徴とするスタータ。 The starter according to claim 1,
The starter according to claim 1, wherein the field coil having the energization cutoff function is disposed inside the motor.
前記通電遮断機能は、前記界磁コイルの断面積を全長に渡って減少させることにより設けられていることを特徴とするスタータ。 The starter according to claim 1 or 2,
The starter characterized in that the energization cutoff function is provided by reducing the cross-sectional area of the field coil over its entire length .
前記電流経路を構成する複数の部品のうち、前記界磁コイル以外に、可燃性の部材に接触または近接して配置される高温忌避部品を有し、この高温忌避部品の電流密度が、前記複数の部品の中で最も小さくなる様に、前記高温忌避部品の断面積を大きくしたことを特徴とするスタータ。 The starter according to any one of claims 1 to 3 ,
Among the plurality of parts constituting the current path, in addition to the field coil, a high temperature repellent part disposed in contact with or close to the combustible member is provided, and the current density of the high temperature repellent part is the plurality of the plurality of parts. The starter characterized in that the cross-sectional area of the high-temperature repellent component is increased so as to be the smallest among the components .
前記高温忌避部品の電流密度は、前記界磁コイルの断面積を減少させた部位の電流密度の略1/2であることを特徴とするスタータ。 The starter according to claim 4 ,
The starter characterized in that the current density of the high-temperature repellent component is approximately ½ of the current density of the portion where the cross-sectional area of the field coil is reduced .
前記高温忌避部品は、前記可燃性の部材であるゴム製のグロメットに保持されて、一端側が前記モータのフレームより外側に取り出されて前記モータ端子に接続され、他端側が前記フレームの内側に引き込まれたモータリード線であることを特徴とするスタータ。 In starter according to claim 4 or 5,
The high temperature repellent component is held by a rubber grommet which is a combustible member, one end side is taken out from the frame of the motor and connected to the motor terminal, and the other end side is drawn into the frame. Starter characterized by being a motor lead wire .
前記高温忌避部品は、前記可燃性の部材であるゴム製のグロメットに保持されて、一端側が前記モータのフレームより外側に取り出されて前記モータ端子に接続され、他端側が前記フレームの内側に引き込まれたモータリード線と、前記可燃性の部材である樹脂製のインシュレータに保持されて、前記モータリード線と前記界磁コイルとを電気的に接続するコネクションバーであることを特徴とするスタータ。 The starter according to claim 4 or 5 ,
The high temperature repellent component is held by a rubber grommet which is a combustible member, one end side is taken out from the frame of the motor and connected to the motor terminal, and the other end side is drawn into the frame. A starter that is a connection bar that is held by a resin insulator, which is a combustible member, and electrically connects the motor lead wire and the field coil .
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