JP4093152B2

JP4093152B2 - スタータ

Info

Publication number: JP4093152B2
Application number: JP2003316414A
Authority: JP
Inventors: 正昇大見; 志賀　　孜
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2023-09-09
Also published as: DE102004036579A1; US7073472B2; US20050051126A1; JP2005083259A

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。

近年、大気中の二酸化炭素増加による温暖化等、地球環境の悪化が問題となっており、自動車ならびに自動車部品においては、燃費向上の面より小型、軽量化が積極的に進められ、スタータにおいても、性能を維持した上での小型、軽量化が進んでいる。ところが、スタータの小型、軽量化は、熱容量の低下に繋がり、熱負荷に対して不利になる。これに対し、材料の耐熱性を上げる等の過熱防止対策が採られているものの十分とは言えず、スタータの過熱防止が急務となっている。

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、エンジンが容易に始動しない場合や、キースイッチの戻り不良等が生じると、スタータモータが長時間運転されるため、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流れ放しとなり、過大な熱的負荷が加わる恐れがある。

また、エンジン始動が成功した場合でも、何らかの原因で電磁スイッチの固定接点と可動接点とが開放されないと、無負荷状態のスタータモータが数十アンペアで連続通電される恐れもある。この場合、モータの整流子が過熱すると共に、長時間継続して通電されると、整流子に大きな遠心力が長時間作用するため、整流子を構成するセグメントが結合し続けることが出来なくなる。その結果、整流子面からセグメントが飛び出たり、あるいは脱落することがあり、整流子としての機能が失われてしまう。これにより、不特定多数のショートを引き起し、電源電圧とスタータの内部抵抗とによって決まる大きなショート電流が流れる恐れもある。

このような異常時の場合は、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または特許文献２に示される様に、スタータのモータリード線やブラシピグテール等の通電回路の断面積を一部分小さくして、通電電流によって生じるジュール熱が所定温度以上になると溶断する、所謂ヒューズを設けたものがある。あるいは、特許文献３または特許文献４に示される様に、スタータモータのメイン回路に設けられる結線部をはんだで結合し、温度に起因するはんだの変形や変化によりメイン回路を遮断すること等が考えられている。
特開平１０−６６３１１号公報国際公開第０２／１６７６３号パンフレット西独国特許出願公開第１００４４０８１号明細書特開昭５９−１８５８６９号公報

ところが、上記の特許文献１または特許文献２に開示された公知技術では、ヒューズ（通電回路の断面積を小さくした部分）を流れる電流値に左右されるため、例えば、スタータモータが無負荷状態の時に流れる数十アンペアの異常電流と、エンジンが始動できずに長時間連続駆動する場合に流れる数百アンペアの異常電流、さらには電源電圧とスタータの内部抵抗とによって決まるショート電流等、スタータ特有の多様な電流値に対して、一つのヒューズだけで通常使用時のスタータ機能を損なわずに溶断設計することは困難であった。つまり、数百アンペアでヒューズが溶断する様に設計すると、過大電流では効果を示すが、数十アンペアのような低電流では溶断しない。

逆に、低電流でヒューズが溶断する様に設計すると、通常使用時でも溶断してしまう恐れがあり、且つ通電回路の抵抗が大きくなるため、スタータ出力が低下するという問題があった。一般に、スタータには大電流が流れるため、異常時のためにヒューズを設置すると、僅かな抵抗増加でも電圧降下により通常使用時のスタータ出力性能が低くなってしまう。しかし、通常使用時の性能低下を加味してスタータ性能を予め高く設定することは、とりもなおさず、スタータを大型化することになり、小型、軽量化に反する。

一方、特許文献３または特許文献４に開示された公知技術では、周囲温度や伝熱による温度上昇によって、はんだの変形、変化を期待しており、前述した様々な異常条件下において、界磁や電機子等のモータ部品に絶縁破壊等が生じることでスタータ機能を損なう前に、はんだ接合部が速やかに且つ確実に温度上昇することが必要である。つまり、過熱防止装置としてのヒューズやはんだ接合などは、スタータ内部における通電回路の最も上流、即ち、電源に最も近い所に設ける必要があり、且つ前述の様な、いかなる異常時においても、最も温度が高くなるところに設置するのが良いことは明らかである。

通常、スタータでは、機械損、電流損、整流損の大きい整流子とブラシとの当接部が最も発熱の大きいところであり、この発熱源からの熱伝達を期待してヒューズを設置しようとしても、短時間作動や長時間作動などの作動条件や、被水したり冷却風を受けたりする環境条件等により、熱伝達時の条件が異なるため、発熱源の温度を一義的に関連付けることができない。そのため、ある条件ではヒューズ機能を果たすが、別のある条件では、はんだが溶ける前に発熱源が焼損することもあり得る。逆に言えば、いかなる温度条件においても、確実に通電回路を遮断できるためには、複数箇所にヒューズを設置する必要が生じる。

また、特許文献４では、電源に近い電磁スイッチのバッテリ端子ボルトと固定接点間にはんだを介在させ、過負荷時等の異常発熱時にはんだが溶けて通電回路を確実にオープンできる様に、予めバッテリ端子ボルトと固定接点間に隙間を設けており、且つはんだが溶けた時に両者を引き離すための弾性部材が介在されている。
同様に、特許文献３でも、接点間をはんだ接合し、過負荷時にはんだが溶けて通電回路を確実にオープンするために、接点間に弾性部材が介在されている。

これらの場合、はんだに電気的な通電機能を持たせており、接点部の接触抵抗による発熱と、発熱源からの伝熱による温度上昇によりはんだ溶けを期待しているが、上述の如く、はんだ接合部が発熱源から遠い接点に配置されているため、接合部がオープンする前にモータ部が過熱損傷する場合があった。更に、隙間や弾性部材を設置するスペースが必要であり、その分、軸長が延びるという問題が生じると共に、部品点数が増加することにより、コストアップの要因となっていた。

更に、特許文献３では、ブラシやピグテールをはんだで接合する例が提案されているが、電源から遠いところに設定されることになるため、作動条件や環境条件によっては、電磁スイッチ、モータリード線、モータへの引き込み部やグロメット等の中間経路にて周辺部品への熱影響を与える場合があった。更に、上述の如く、確実に引き離すための弾性部材を必要とすることは自明である。
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、いかなる温度分布においても、異常時の過大発熱に対してモータへの通電回路を容易に且つ確実に遮断できる小型軽量のスタータを提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明のスタータは、モータに始動電流を流すための通電回路を有し、この通電回路に始動電流を断続する接点手段が設けられている。その接点手段は、バッテリに接続される固定接点と、この固定接点に対向して、電磁スイッチのプランジャに連動して可動すると共に、ブラシリード線を介してブラシと電気的に接続された可動接点とで構成される。
ブラシリード線は、一端がブラシに機械的且つ電気的に直接接続され、他端が可動接点に直接軟ろう付けされている。

上記の構成では、キースイッチの戻り不良や、エンジン始動後に電磁スイッチの固定接点と可動接点とが開放されない場合などの異常時に、整流子とブラシとの接触部が過大発熱すると、スタータの内部で最も高温になる整流子とブラシとの接触部（以下発熱源と呼ぶ）からブラシリード線を介して軟ろう付け部に伝熱され、軟ろうが溶けることにより、通電回路を遮断することができる。また、電源に最も近い可動接点とブラシリード線を接触させ通電を行い、軟ろうで補助的につなぐ構成としているため、スタータ内部に形成される通電回路の上流側で、異常時の過大発熱に対して、回路抵抗を増やすことなく、逆にスタータ性能向上を可能にする抵抗の小さい太い配線を行っても、回路オープンすることができるため、周辺部品への熱影響を排除することが可能である。

更に、可動接点が固定接点に当接した時の接触抵抗による発熱を期待するまでもなく、最も高温となる発熱源（整流子とブラシとの接触部）からの伝熱により、確実に回路オープンすることができる。
また、ブラシリード線は、プランジャの移動に応じて可動接点と共に動くため、可動接点が固定接点に当接している閉状態では、ブラシリード線に引っ張り力が働いており、軟ろうが溶けた際に、特別な部品を必要とすることなく、ブラシリード線に作用する引っ張り力によって速やかに可動接点から引き離すことができる。

また、可動接点にブラシリード線を溶接等の５００℃を超える高温で接合すると、銅系材料で出来ているブラシリード線が熱劣化して引っ張り強度が低下し、可動接点の移動繰り返しや振動による耐久性が懸念されるが、例えば３００℃前後の軟ろう付けであれば、ブラシリード線の機械強度を低下させることが無く、耐振性を確保できると共に、可動接点の移動繰り返しに対する耐久性も向上する。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、可動接点がブラシの近傍に配置されている。
この場合、スタータの内部で最も高温となる発熱源の近くに可動接点が配置されるので、可動接点とブラシリード線との軟ろう付け部は、異常時の過大発熱に対して、スタータを構成する他部品の熱影響が発生する前に、確実に且つ速やかに通電回路を遮断する過負荷防止機能を果たすことができる。

（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、通電回路に接点手段と並列に設けられた第２の接点手段を有している。この第２の接点手段は、接点手段が閉じる前に、電磁スイッチにより閉操作されて、電機子に供給される始動電流を抑制するもので、可動接点の近傍に配置されている。
この構成によれば、可動接点とブラシリード線との軟ろう付け部が、スタータの内部で最も高温となる発熱源からの伝熱だけでなく、第２の接点手段に生じる発熱の影響も受けるため、異常時の過大発熱に対して、より確実に且つ速やかに過負荷防止機能を果たすことができる。また、第２の接点手段に生じる異常発熱に対しても過負荷防止機能を果たすことができる。

（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、電機子の外周に界磁の磁気回路を形成するヨークが配置されて、そのヨークの一端側開口部を覆うエンドフレームを備え、このエンドフレームの内側に接点手段及び電磁スイッチが配設されている。
この構成によれば、発熱源等から発生する熱がエンドフレームの内部にこもり易くなるため、スタータの内部で最も高温雰囲気となる。従って、エンドフレームの内側に接点手段を配設したことにより、可動接点とブラシリード線との軟ろう付け部が、異常時の過大発熱に対して速やかに反応することができ、他部品の熱影響が発生することなく、確実に過負荷防止機能を果たすことができる。

（請求項５の発明）
請求項３に記載したスタータにおいて、電機子の外周に界磁の磁気回路を形成するヨークが配置されて、そのヨークの一端側開口部を覆うエンドフレームを備え、このエンドフレームの内側に接点手段と第２の接点手段及び電磁スイッチが配設されている。
この構成によれば、発熱源等から発生する熱がエンドフレームの内部にこもり易くなるため、スタータの内部で最も高温雰囲気となる。従って、エンドフレームの内側に接点手段を配設したことにより、可動接点とブラシリード線との軟ろう付け部が、異常時の過大発熱に対して速やかに反応することができ、他部品の熱影響が発生することなく、確実に過負荷防止機能を果たすことができる。

（請求項６、７の発明）
請求項６、７に記載したスタータは、電機子と出力軸との間に、電機子の回転速度を減速して出力軸に伝達する減速装置を備えている。これにより、小型で高速回転型のモータを採用できるが、モータの小型化により、モータの熱容量が小さくなって温度上昇し易くなる。これに対し、電磁スイッチは、電機子の軸方向整流子側（つまり反減速装置側）に配置され、且つプランジャの動作方向が電機子の回転軸と略直交しているので、整流子上に配置されるブラシの近傍に可動接点を配置することが可能である。その結果、可動接点とブラシリード線との軟ろう付け部は、異常時の過大発熱に対して、確実に且つ速やかに過負荷防止機能を果たすことができる。

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。

図１はスタータの断面図である。
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、この出力軸３上に配置されるピニオン移動体４、このピニオン移動体４の回転方向に交差してピニオン移動体４に係合可能なピニオン係合部材５、及びモータ２の通電回路（図４参照）に設けられる接点手段Ａ（後述する）を開閉操作すると共に、連結バー６を介してピニオン係合部材５を駆動する電磁スイッチ７等を備えている。

モータ２は、磁束を発生する界磁８と、整流子９を有する電機子１０、及び整流子９上に配置されるブラシ１１等より構成される周知の直流電動機であり、フロントハウジング１２とエンドフレーム１３との間に組み付けられている。
界磁８は、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８ａと、このヨーク８ａの内周面に固定される複数の永久磁石８ｂとで構成される。
電機子１０は、回転軸１０ａと、この回転軸１０ａに圧入固定される電機子コア１０ｂ、及び電機子コア１０ｂに巻線される電機子コイル１０ｃを備える。

整流子９は、電機子コイル１０ｃの一方（図１の右側）のコイルエンドを使用して構成され、そのコイルエンドの軸方向端面が整流子面として形成されている。
ブラシ１１は、整流子面に対し軸方向から当接して、ブラシスプリング（図示せず）により整流子面に押圧されている。

出力軸３は、以下に説明する減速装置と一方向クラッチを介して、電機子１０の軸方向反整流子側に配置され、反モータ側である一方の端部が、軸受１４を介してフロントハウジング１２に回転自在に支持され、他方の端部が、軸受１５を介してフロントハウジング１２の内部に組み付けられるセンタケース１６に回転自在に支持されている。
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１０の回転速度を遊星歯車１７の公転運動によって減速する。

一方向クラッチは、遊星歯車１７を支持するギヤ軸１７ａを介して遊星歯車１７の公転運動が伝達されるアウタ１８と、アウタ１８の内径側に配置されて、出力軸３と一体に設けられるインナ１９、及びアウタ１８とインナ１９との間に形成されるくさび状空間に配置されるローラ２０等から構成される。
ローラ２０は、遊星歯車１７の公転運動と共にアウタ１８が回転すると、くさび状空間にてアウタ１８とインナ１９との間にロックされて、アウタ１８の回転をインナ１９に伝達する。また、エンジンの始動により、インナ１９の回転速度がアウタ１８の回転速度を上回ると、くさび状空間にてローラ２０が空転することで、インナ１９からアウタ１８への動力伝達を遮断する。

ピニオン移動体４は、自身の内径側に雌ヘリカルスプライン４ａが形成され、この雌ヘリカルスプライン４ａが、出力軸３の外周に形成された雄ヘリカルスプライン３ａに噛み合って出力軸３上に配置され、ピニオンスプリング２１により常時モータ方向（図１の右方向）へ付勢されている。
このピニオン移動体４には、エンジン始動時にリングギヤ（図示せず）に噛み合うギヤ部（以下ピニオンギヤ４ｂと呼ぶ）と、このピニオンギヤ４ｂの反リングギヤ側（図１の右側）に、ピニオンギヤ４ｂより外径が大きいフランジ部２２とが設けられ、このフランジ部２２の外周に複数の凹部２２ａが周方向に連続して形成されている。

フランジ部２２の反ピニオンギヤ側には、ピニオンギヤ４ｂがリングギヤに噛み合った後、ピニオン係合部材５と協働してピニオン移動体４の後退を阻止する後退規制部材２３が具備されている。
ピニオン移動体４の反モータ側には、フロントハウジング１２に形成された開口部を開閉するためのシャッタ２４が設けられ、前記ピニオンスプリング２１によりピニオン移動体４の端面に押し付けられている。

連結バー６は、金属製の丸棒部材によって形成され、その丸棒部材の両端側を所定角度折り曲げてクランク形状に設けられている。具体的には、丸棒部材の一端側に設けられる伝達部６ａと、丸棒部材の他端側に設けられる作動部６ｂ、及び伝達部６ａと作動部６ｂとの間に設けられる棒状部６ｃとで構成される。
伝達部６ａは、その先端部が電磁スイッチ７のプランジャ２５に設けられたフック２６（図１参照）に係合して、電磁スイッチ７の吸引力を棒状部６ｃに伝達する。
棒状部６ｃは、ヨーク８ａの内側で隣合う磁石８ｂ同士の間を軸方向に通り抜けて配設され、一組の軸受（図示せず）により回動自在に支持されている。

作動部６ｂには、ピニオン係合部材５が取り付けられており、電磁スイッチ７の吸引力が伝達部６ａから棒状部６ｃに伝達されて棒状部６ｃが回動すると、その棒状部６ｃと一体に回動して、ピニオン係合部材５をピニオン移動体４側（図１の上方）へ押し上げることができる。
ピニオン係合部材５は、ピニオン移動体４に設けられたフランジ部２２の半径方向外側をピニオン移動体４の回転方向に交差して配置され、モータ２が起動する前（即ち電機子１０が回転する前）に、フランジ部２２の凹部２２ａに係合してピニオン移動体４の回転を規制する。

電磁スイッチ７は、図４に示すキースイッチ２７の閉操作により、バッテリ２８から通電されて磁力を発生する励磁コイル２９と、この励磁コイル２９の内側に挿入され、励磁コイル２９への通電によって発生する磁力を受けて図１の上方へ吸引される前記プランジャ２５、及び励磁コイル２９への通電が停止された時に、プランジャ２５を押し戻すためのリターンスプリング３０等を備える。この電磁スイッチ７は、図１に示す様に、モータ２の反減速装置側に組み付けられて、エンドフレーム１３の内側に配置され、且つプランジャ２５の動作方向（図示上下方向）が電機子１０の回転軸１０ａと交差する向きに配置されて、板バネ等のバンド（図示せず）により樹脂製の台座３１に固定されている。

接点手段Ａは、図４に示す様に、バッテリケーブル３２を介してバッテリ２８のプラス側電極に接続される固定接点３３と、ブラシリード線３４を介して正極側のブラシ１１に接続される可動接点３５とで形成される。
固定接点３３は、エンドフレーム１３に固定される端子ボルト３６の頭部と一体に設けられ、エンドフレーム１３の内側に配設される。
端子ボルト３６は、エンドフレーム１３の外側に取り出されたボルト部にバッテリケーブル３２が接続される。

可動接点３５は、図１に示す様に、絶縁性を有する樹脂製のホルダ部３７に接点圧スプリング３８（図２参照）と共に保持されて、正極側のブラシ１１に近接して配置され、ホルダ部３７と一体に固定接点３３に対向して可動する。
ホルダ部３７は、このホルダ部３７を支持するホルダステー３９を介して、電磁スイッチ７のプランジャ２５に連結され、そのプランジャ２５の移動方向（図１の上下方向）に可動する。

接点圧スプリング３８は、可動接点３５が固定接点３３に当接した後、両接点間に接点圧を付与するもので、図２に示す様に、ホルダ部３７の底板３７ａと可動接点３５との間に配置され、可動接点３５をホルダ部３７の係止部３７ｂに押し付けている。
ブラシリード線３４は、図３に示す様に、一端が正極側のブラシ１１に機械的且つ電気的に直接接続され、他端が可動接点３５の表面（反固定接点側の表面）に直接軟ろう付けされている。

次に、スタータ１の作動を説明する。
キースイッチ２７を閉操作すると、電磁スイッチ７の励磁コイル２９が通電されて磁力を発生し、その磁力によりプランジャ２５が吸引されて、図１の上方へ移動する。このプランジャ２５の移動が連結バー６を介してピニオン係合部材５に伝達されると、ピニオン係合部材５がピニオン移動体４側へ移動して、フランジ部２２に形成された凹部２２ａに係合してピニオン移動体４の回転を規制する。

一方、プランジャ２５の移動により、可動接点３５が固定接点３３に当接して接点手段Ａが閉じると、バッテリ２８からモータ２に始動電流が供給されて電機子１０に回転力が発生し、その回転が減速装置で減速された後、一方向クラッチを介して出力軸３に伝達される。出力軸３が回転すると、回転規制されているピニオン移動体４と出力軸３との相対回転により、ピニオン移動体４がヘリカルスプラインの作用を受けて出力軸３上を反モータ方向へ移動する。

この後、ピニオンギヤ４ｂがリングギヤに噛み合うと、ピニオン係合部材５がフランジ部２２から外れて後退規制部材２３の後側（反フランジ部側）に入り込むことにより、ピニオン移動体４の回転規制が解除されると同時に、ピニオン移動体４の反リングギヤ方向への移動が阻止される。
リングギヤに噛み合ったピニオンギヤ４ｂが出力軸３と一体に回転することにより、その回転力がピニオンギヤ４ｂからリングギヤに伝達されてエンジンをクランキングする。

その後、キースイッチ２７を開くと、電磁スイッチ７の励磁コイル２９に流れる電流が遮断されて磁力が消滅するため、プランジャ２５がリターンスプリング３０に付勢されて、図１に示す元の位置に押し戻される。このプランジャ２５の移動に伴い、連結バー６が始動時と反対方向に回動すると、ピニオン係合部材５が後退規制部材２３の後側から抜け出すことにより、ピニオン移動体４の後退規制が解除される。その結果、ピニオンスプリング２１の反力と、リングギヤから受ける後退力とでピニオン移動体４が出力軸３上を反リングギヤ方向へ移動して、図１に示す元の位置にて停止する。

（実施例１の効果）
本実施例のスタータ１は、図１に示した様に、整流子９とブラシ１１が配設されるモータ２の反減速装置側に電磁スイッチ７を配置し、その電磁スイッチ７を、プランジャ２５の動作方向が電機子１０の回転軸１０ａと略直交する向きに組み付けているので、プランジャ２５と共に可動する可動接点３５をブラシ１１の近傍に配設することができる。この構成において、ブラシ１１と可動接点３５とをブラシリード線３４によって電気的に接続し、且つブラシリード線３４と可動接点３５とを軟ろう付けしたことにより、その接合部Ｃ（図３参照）に過負荷防止機能を持たせることができる。

すなわち、前記接合部Ｃは、スタータ１の内部で最も高温になる整流子９とブラシ１１との接触部からブラシリード線３４を介して伝熱されやすく、且つ熱がこもり易いエンドフレーム１３の内側に配設されている。このため、キースイッチ２７の戻り不良や、エンジン始動後に電磁スイッチ７の固定接点３３と可動接点３５とが開放されない場合などの異常時に、整流子９とブラシ１１との接触部が過大発熱すると、その熱がブラシリード線３４を介して接合部Ｃに伝わると共に、エンドフレーム１３の内部温度が上昇する。その結果、他部品の熱影響が発生する前に、確実に且つ速やかに軟ろうが溶けることによって、モータ２の通電回路を遮断する過負荷防止機能を果たすことができる。

本実施例の過負荷防止機能は、ブラシリード線３４の端部を可動接点３５に軟ろう付けすることで実現されるので、「背景技術」で説明したヒューズ（通電回路の断面積を一部分小さくした部分）を設ける場合と比較して、回路抵抗が増大しないので、スタータ出力の低下を回避できる。

また、ブラシリード線３４は、プランジャ２５の移動に応じて可動接点３５と共に動くため、可動接点３５が固定接点３３に当接している閉状態では、ブラシリード線３４に引っ張り力が働いている。このため、温度上昇によって接合部Ｃの軟ろうが溶けると、弾性体等の特別な部品を必要とすることなく、ブラシリード線３４に作用する引っ張り力によって速やかに可動接点３５からブラシリード線３４を引き離すことができるので、確実に通電回路を遮断できる。

なお、ブラシリード線３４を可動接点３５に溶接等の５００℃を超える高温で接合すると、銅系材料で出来ているブラシリード線３４が熱劣化して引っ張り強度が低下し、可動接点３５の移動繰り返しや振動による耐久性が懸念される。これに対し、例えば３００℃前後の軟ろう付けであれば、ブラシリード線３４の機械強度を低下させることが無く、耐振性を確保できると共に、可動接点３５の移動繰り返しに対する耐久性も向上する。

図５は電磁スイッチ７が配置されたスタータ後部の断面図である。
本実施例は、実施例１に記載した接点手段Ａと並列に第２の接点手段Ｂを通電回路に設けた場合の一例である。
第２の接点手段Ｂは、固定接点３３と電気的に接続された第２の固定接点４０と、可動接点３５と電気的に接続され、且つ第２の固定接点４０に対向して可動する第２の可動接点４１とで形成される。

第２の固定接点４０は、固定接点３３より電気抵抗の大きい材料（例えばカーボン材）を使用して形成され、端子ボルト３６と共にエンドフレーム１３に固定された金属板４２を介して固定接点３３と電気的に接続されている。また、第２の固定接点４０を、例えば銅系材料を使用して形成し、その第２の固定接点４０と固定接点３３との間に抵抗体を介在させても良い。

第２の可動接点４１は、例えばＵ字状に折り曲げることで弾力を持たせた金属板４３（例えば銅板）によって形成され、可動接点３５と電気的に接触して、実施例１に記載したホルダ部３７に保持されている。なお、弾力を持たせた金属板４３は、第２の可動接点４１が第２の固定接点４０に当接した後、両接点間に接点圧を付与する接点圧スプリングとしても機能する。

接点手段Ａと第２の接点手段Ｂは、モータ２の起動時に電機子１０の回転速度を低く抑えるために、接点手段Ａより先に第２の接点手段Ｂが閉じる様に構成されている。具体的には、図６に示す様に、接点手段Ａを形成する固定接点３３と可動接点３５との接点間距離より、第２の接点手段Ｂを形成する第２の固定接点４０と第２の可動接点４１との接点間距離の方が小さく設定されている。また、第２の接点手段Ｂは、図５に示す様に、可動接点３５に近接して配置されている。

次に、本実施例の作動を説明する。
キースイッチ２７を閉操作した後、ピニオン係合部材５がフランジ部２２に形成された凹部２２ａに係合してピニオン移動体４の回転を規制するまでの動作は、実施例１と同じである。
この後、接点手段Ａより先に第２の接点手段Ｂが閉じると、第２の固定接点４０の電気抵抗が大きいために、バッテリ２８から電機子１０に流れる始動電流が抑制される。その結果、電機子１０が低速度で回転するため、出力軸３の回転速度が抑えられ、ヘリカルスプラインの作用を受けて出力軸３上を反モータ方向へ移動するピニオン移動体４の移動速度が遅くなる。

これにより、ピニオンギヤ４ｂの端面がリングギヤの端面に衝突した時の衝撃力が小さくなるため、ギヤの損傷を防止できる。また、ピニオンギヤ４ｂの端面がリングギヤの端面に衝突した後、ピニオン移動体４が出力軸３と一体に回転することで、ピニオンギヤ４ｂがリングギヤと噛み合い可能な位置まで回転して、ピニオンギヤ４ｂとリングギヤとの噛み合いが行われるが、この時、ピニオン移動体４の回転速度が遅いため、ピニオンギヤ４ｂとリングギヤとの噛み合い性が向上する。
なお、ピニオンギヤ４ｂがリングギヤに噛み合うまでは、ピニオン係合部材５がフランジ部２２の凹部２２ａに係合しているため、プランジャ２５の移動が規制されて、接点手段Ａが閉じることはない。

ピニオンギヤ４ｂがリングギヤに噛み合うと、ピニオン係合部材５がフランジ部２２から外れるため、プランジャ２５の移動規制が解除されて、更にプランジャ２５が移動することにより、可動接点３５が固定接点３３に当接して接点手段Ａが閉じる。これにより、第２の接点手段Ｂが短絡されて、モータ２に定格電圧が印加されるため、電機子１０が高速度で回転する。その結果、モータ２の回転力がピニオンギヤ４ｂからリングギヤに伝達されてエンジンをクランキングする。

この実施例２に記載したスタータ１でも、実施例１の場合と同様に、ブラシリード線３４と可動接点３５とを軟ろう付けした接合部Ｃ（図３参照）に過負荷防止機能を持たせることができ、異常時の過大発熱に対して、確実に且つ速やかに通電回路を遮断できる。
また、本実施例では、第２の接点手段Ｂが可動接点３５の近傍に配置されているので、接合部Ｃは、整流子９とブラシ１１との接触部である発熱源からの伝熱だけでなく、第２の接点手段Ｂに生じる発熱の影響も受けるため、異常時の過大発熱に対して、より確実に且つ速やかに過負荷防止機能を果たすことができ、且つ第２の接点手段Ｂに生じる異常発熱に対しても過負荷防止機能を果たすことができる。

実施例１に記載したスタータの断面図である。実施例１に記載した可動接点の保持構造を示す斜視図である。実施例１に記載した可動接点とブラシとの接合構造を示す平面図である。実施例１に記載したスタータの電気回路図である。実施例２に記載したスタータ後部の断面図である。実施例２に記載したスタータの電気回路図である。

符号の説明

１スタータ
２モータ
３出力軸
４ピニオン移動体
５ピニオン係合部材
６連結バー
７電磁スイッチ
８界磁
８ａヨーク
９整流子
１０電機子
１０ａ電機子の回転軸
１１ブラシ
１３エンドフレーム
１７遊星歯車（減速装置）
２５プランジャ
２８バッテリ
２９励磁コイル
３３固定接点（接点手段）
３４ブラシリード線
３５可動接点（接点手段）
Ａ接点手段
Ｂ第２の接点手段

Claims

界磁と電機子を備えると共に、前記電機子に設けられる整流子上にブラシが配置され、このブラシを介してバッテリから前記電機子に始動電流が供給されることにより、前記電機子に回転力を発生するモータと、
前記バッテリから前記モータに始動電流を流すための通電回路と、
この通電回路に設けられ、前記始動電流を断続するための接点手段と、
通電されることで磁力を発生する励磁コイルと、この励磁コイルの磁力を受けて吸引されるプランジャとを有し、このプランジャの動きに応じて前記接点手段を開閉操作する電磁スイッチとを備えるスタータであって、
前記接点手段は、前記バッテリに接続される固定接点と、この固定接点に対向して前記プランジャに連動して可動し、ブラシリード線を介して前記ブラシと電気的に接続された可動接点とで構成され、
前記ブラシリード線は、一端が前記ブラシに機械的且つ電気的に直接接続され、他端が前記可動接点に直接軟ろう付けされていることを特徴とするスタータ。
請求項１に記載したスタータにおいて、
前記可動接点が前記ブラシの近傍に配置されていることを特徴とするスタータ。
請求項１または２に記載したスタータにおいて、
前記通電回路に前記接点手段と並列に設けられ、前記接点手段が閉じる前に、前記電磁スイッチにより閉操作されて、前記電機子に供給される始動電流を抑制する第２の接点手段を有し、この第２の接点手段が、前記可動接点の近傍に配置されていることを特徴とするスタータ。
請求項１または２に記載したスタータにおいて、
前記電機子の外周に前記界磁の磁気回路を形成するヨークが配置されて、そのヨークの一端側開口部を覆うエンドフレームを備え、
このエンドフレームの内側に前記接点手段及び前記電磁スイッチが配設されていることを特徴とするスタータ。
請求項３に記載したスタータにおいて、
前記電機子の外周に前記界磁の磁気回路を形成するヨークが配置されて、そのヨークの一端側開口部を覆うエンドフレームを備え、
このエンドフレームの内側に前記接点手段と前記第２の接点手段及び前記電磁スイッチが配設されていることを特徴とするスタータ。
請求項１、２、４に記載した何れかのスタータにおいて、
前記電機子の軸方向反整流子側に配置される出力軸と、
前記電機子と前記出力軸との間に設けられ、前記電機子の回転速度を減速して前記出力軸に伝達する減速装置と、
前記出力軸上にヘリカルスプライン嵌合するピニオン移動体と、
このピニオン移動体の回転方向に交差して前記ピニオン移動体に係合可能なピニオン係合部材と、
前記電機子の軸方向整流子側に配置され、且つ前記プランジャの動作方向が前記電機子の回転軸と略直交する前記電磁スイッチと、
前記プランジャと前記ピニオン係合部材とを連結する連結バーとを備え、
前記接点手段が閉じる前に、前記ピニオン係合部材を前記ピニオン移動体に係合させて前記ピニオン移動体の回転を規制し、その後、前記接点手段が閉じて、前記電機子の回転が前記出力軸に伝達されると、回転規制された前記ピニオン移動体と前記出力軸との相対回転により、前記ピニオン移動体が前記出力軸上を反モータ方向へ移動して、前記ピニオン移動体に設けられたピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛み合わせることを特徴とするスタータ。
請求項３または５に記載したスタータにおいて、
前記電機子の軸方向反整流子側に配置される出力軸と、
前記電機子と前記出力軸との間に設けられ、前記電機子の回転速度を減速して前記出力軸に伝達する減速装置と、
前記出力軸上にヘリカルスプライン嵌合するピニオン移動体と、
このピニオン移動体の回転方向に交差して前記ピニオン移動体に係合可能なピニオン係合部材と、
前記電機子の軸方向整流子側に配置され、且つ前記プランジャの動作方向が前記電機子の回転軸と略直交する前記電磁スイッチと、
前記プランジャと前記ピニオン係合部材とを連結する連結バーとを備え、
前記接点手段及び前記第２の接点手段が閉じる前に、前記ピニオン係合部材を前記ピニオン移動体に係合させて前記ピニオン移動体の回転を規制し、その後、前記第２の接点手段が閉じて、前記モータに抑制された始動電流が供給され、前記ピニオン移動体に設けられたピニオンギヤがエンジンのリングギヤに噛み合った後、前記接点手段が閉じて前記モータに始動電流が供給されることを特徴とするスタータ。