JP2005188345A

JP2005188345A - スタータ

Info

Publication number: JP2005188345A
Application number: JP2003429032A
Authority: JP
Inventors: Sadayoshi Kajino; 梶野　　定義
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: US20050139020A1; CN1637276A; JP4134903B2; DE102004061602A1; KR100636080B1; US7389708B2; DE102004061602B4; KR20050065336A; CN1637276B

Abstract

【課題】ピニオンギヤ６の端面からモータ２の後端までの軸方向長さＬを短くしてエンジンへの装着性を向上でき、且つ出力軸４の強度不足を解消できるスタータ１の提供。
【解決手段】
出力軸４は、軸方向の一端側外周に形成された雄ヘリカルスプライン４ａが、チューブ３の内側に挿入されて雌ヘリカルスプライン３ａに噛み合い、軸方向の他端側端部が、ハウジング１５の軸受部１５ａに圧入等により固定された軸受１７を介して回転自在及び摺動自在に支持されている。また、出力軸４には、チューブ３を介してボールベアリング１３に支持される出力軸４の軸方向一端側と、軸受１７に支持される出力軸４の軸方向他端側との間に直スプライン４ｂが設けられている。
ピニオンギヤ６は、出力軸４に設けられた直スプライン４ｂに嵌合して、出力軸４と一体に回転することにより、エンジンのリングギヤ５に回転力を伝達する。
【選択図】図１

Description

本発明は、チューブの内周にヘリカルスプライン嵌合する出力軸と、この出力軸上に配置されるピニオンギヤとを備え、出力軸がチューブに対し軸方向に移動可能に設けられたスタータに関する。

従来技術として、例えば、特許文献１に記載されたスタータがある。
このスタータは、図３に示す様に、ベアリング１００を介してハウジング１１０に回転自在及び摺動自在に支持された出力軸１２０と、この出力軸１２０にモータ１３０の回転力を伝達する一方向クラッチ１４０と、出力軸１２０の端部にスプライン結合するピニオンギヤ１５０等を備え、シフトレバー１６０を介して出力軸１２０を図示左方向へ押し出すことにより、出力軸１２０に支持されたピニオンギヤ１５０をエンジンのリングギヤ（図示せず）に噛み合わせる方式である。
実公平６−２３７４２号公報

ところが、上記の特許文献１に示される公知技術では、ベアリング１００よりハウジング１１０の外側（反クラッチ方向）に突出する出力軸１２０の端部にピニオンギヤ１５０が取り付けられている。この構造では、一方向クラッチ１４０とピニオンギヤ１５０との間にベアリング１００を配置するため、必然的に一方向クラッチ１４０とピニオンギヤ１５０との間が長くなる。その結果、ピニオンギヤ１５０の先端面からモータ１３０の後端までの軸方向長さが長くなるため、スタータをエンジンに装着する際に、例えば、モータ１３０の後端部がエンジンの補機部品やワイヤ類等に干渉する恐れがあり、エンジンへの装着性（搭載性）が大きく低下する。

また、ベアリング１００とピニオンギヤ１５０との位置関係から出力軸１２０が片持ち構造となるため、出力軸１２０の軸受間にピニオンギヤ１５０を配置する両支持構造（両持ち構造）と比較した場合に、出力軸１２０の強度不足が懸念される。
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、ピニオンギヤの端面からモータの後端までの軸方向長さを短くしてエンジンへの装着性を向上でき、且つ出力軸の強度不足を解消できる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、内周に雌ヘリカルスプラインが形成された円筒形状を有し、その円筒形状の外側に配置される第１の軸受を介して回転自在に支持されたチューブと、モータの回転力をチューブに伝達する一方向クラッチと、モータの電機子軸と同軸線上に配置され、軸方向の一端側外周に雄ヘリカルスプラインが形成されて、この雄ヘリカルスプラインがチューブの内側に挿入されて雌ヘリカルスプラインに噛み合い、軸方向の他端側端部がハウジングの軸受部に固定された第２の軸受を介して回転自在及び摺動自在に支持された出力軸等を備える。この出力軸は、チューブを介して第１の軸受に支持される軸方向一端側と、第２の軸受に支持される軸方向他端側との間に直スプラインが設けられ、この直スプラインにピニオンギヤが嵌合していることを特徴とする。

上記の構成によれば、第１の軸受と第２の軸受との間にピニオンギヤを配置できるので、片持ち構造のスタータと比較すると、ピニオンギヤと一方向クラッチとの間を短くできる。言い換えると、ピニオンギヤと一方向クラッチとの間に第２の軸受を配置する必要がないので、ピニオンギヤを一方向クラッチに近接して配置することが可能である。その結果、ピニオンギヤの端面からモータ後端までの軸方向長さを短くでき、エンジンへの装着性が向上する。
また、ピニオンギヤの軸方向両側で出力軸を支持する両支持構造にできるので、出力軸の強度不足も解消できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、チューブは、第１の軸受に支持される部位の内側に、雌ヘリカルスプラインの終端がストッパとして形成され、チューブと出力軸との相対回転により、出力軸が反モータ方向へ移動した時に、雄ヘリカルスプラインの反モータ側端部がストッパに当接することで、チューブと出力軸との相対回転が停止することを特徴とする。

上記の構成によれば、チューブと出力軸との相対回転が停止すると同時に、出力軸の軸方向移動も停止するので、出力軸の軸方向移動を直接的に停止させる必要がない。つまり、出力軸が反モータ方向へ移動する時の前進力（スラスト力）を第２の軸受やハウジング等で受け止める必要がないので、第２の軸受やハウジングに過大な荷重が加わることはなく、スタータの耐久性が向上する。

（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、一方向クラッチは、モータの回転力が伝達されるアウタと、ローラを介してアウタからトルク伝達されるインナとを有し、このインナがチューブと一体に設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、モータの回転力をアウタからローラを介して直接チューブに伝達できるので、トルクの伝達ロスを低減できる。また、インナとチューブとを一体化することにより、部品点数を削減でき、且つ小型化が可能である。

（請求項４の発明）
請求項３に記載したスタータにおいて、モータの回転速度を遊星歯車を介して減速する遊星歯車減速装置を有し、遊星歯車を回転自在に支持するギヤ軸がアウタに固定され、遊星歯車の公転運動がギヤ軸を介して直接アウタに伝達されることを特徴とする。
この構成によれば、ギヤ軸が直接アウタに固定されるので、遊星歯車とアウタとの間に別部材を介在させる必要がなく、軸方向の全長短縮に寄与できる。また、遊星歯車の公転運動がギヤ軸を介して直接アウタに伝達されるので、トルク伝達を効率良く行うことができる。

（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、ハウジングの軸受部には、第２の軸受が内周に配置される円筒穴を有すると共に、この円筒穴の先端開口部を閉塞して、第２の軸受に支持される出力軸の他端側端部を軸方向から覆う保護カバーが装着されていることを特徴とする。
この構成によれば、円筒穴の内部に埃や水等が侵入することを防止できるので、第２の軸受による出力軸の摺動性を保つことができる。また、保護カバーの内部に潤滑材を保持させることにより、長期に渡って安定的に摺動性を保つことが可能である。

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は実施例１に係わるスタータ１の要部を示す断面図と、スタータ１の電気回路を示す模式図である。
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の回転力がチューブ３を介して伝達される出力軸４と、この出力軸４と一体に回転して、エンジンのリングギヤ５に回転力を伝達するピニオンギヤ６と、モータ２の通電回路を断続するメイン接点（後述する）を開閉制御すると共に、シフトレバー７を介して出力軸４を軸方向に移動させる電磁スイッチ８等より構成される。

モータ２は、磁束を発生する界磁手段９と、整流子（図示せず）を有する電機子１０、及び整流子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、電磁スイッチ８によりメイン接点が閉制御されると、バッテリ１２から始動電流が供給されて、電機子１０に回転力が発生する。

チューブ３は、内周に雌ヘリカルスプライン３ａが形成された円筒形状を有すると共に、軸方向の反モータ側（図示左側端部）に外径を小さくした軸受面が形成され、この軸受面の外周に嵌合するボールベアリング１３（本発明の第１の軸受）を介して、センタケース１４に回転自在に支持されている。なお、雌ヘリカルスプライン３ａは、チューブ３の一端から他端まで貫通することはなく、チューブ３の他端側に終端（以下ストッパ３ｂと呼ぶ）が形成されている。
センタケース１４は、スタータ１のハウジング１５とモータヨーク１６との間に配置され、以下に説明する減速装置とクラッチの外側を覆っている。

出力軸４は、減速装置とクラッチとを介して、モータ２の電機子軸１０ａと同軸線上に配置されると共に、軸方向の一端側外周に雄ヘリカルスプライン４ａが形成され、この雄ヘリカルスプライン４ａがチューブ３の内側に挿入されて雌ヘリカルスプライン３ａに噛み合い、軸方向の他端側端部が、ハウジング１５の軸受部１５ａに圧入等により固定された軸受１７（本発明の第２の軸受）を介して回転自在及び摺動自在に支持されている。また、出力軸４には、チューブ３を介してボールベアリング１３に支持される出力軸４の軸方向一端側と、軸受１７に支持される出力軸４の軸方向他端側との間に直スプライン４ｂが設けられている。

ハウジング１５の軸受部１５ａに固定される軸受１７は、例えば、メタルブッシュ（平軸受）であり、図１に示す様に、常時、出力軸４の外周面に摺接できる長さに設定されている。つまり、スタータ１が停止している時（図１に示す状態）に、出力軸４の先端面と軸受１７の反ピニオン側端面とが略同位置となる長さを有している。従って、出力軸４が反モータ方向へ押し出されると、図１に二点鎖線で示す様に、出力軸４の先端部が軸受１７より反ピニオン側へ突き出る様に設けられている。これにより、スタータ１が停止している時でも、軸受１７の内周面が露出することはないので、塵や水分等が軸受１７の内周面に付着することを防止できる。

減速装置は、複数の遊星歯車１８を有する周知の遊星歯車機構によって構成され、電機子１０の回転が遊星歯車１８に伝達されると、遊星歯車１８が電機子軸１０ａを中心として公転運動を行うことにより、電機子１０の回転速度を遊星歯車１８の公転速度まで減速する。なお、遊星歯車１８は、ギヤ軸１９に回転自在に支持され、そのギヤ軸１９が圧入等によってキャリアプレート２０に固定されている。

クラッチは、遊星歯車１８の公転運動が伝達されて回転するアウタ２１と、上記のチューブ３によって形成されるインナと、アウタ２１とインナ（チューブ３）との間に配置されるローラ２２等より構成され、そのローラ２２を介してアウタ２１からインナへトルク伝達を行い、インナからアウタ２１へのトルク伝達を遮断する一方向式クラッチである。なお、アウタ２１には、軸方向に対向するモータ２の電機子軸１０ａと出力軸４との間を遮る側壁部が設けられ、この側壁部が前記キャリアプレート２０として設けられている。また、キャリアプレート２０（側壁部）の反モータ側壁面（図示左側壁面）は、出力軸４の後退移動を停止させるストッパ面として使用される。

ピニオンギヤ６は、出力軸４の外周に設けられた直スプライン４ｂに嵌合して出力軸４に対し回転規制されると共に、ピニオンスプリング２３により反モータ方向（図示左方向）へ付勢されて、出力軸４に取り付けられたカラー２４にピニオンギヤ６の先端面が当接して静止している。但し、ピニオンギヤ６は、ピニオンスプリング２３が全圧縮する状態まで、直スプライン４ｂに沿って出力軸４上を後退（図示右方向へ移動）することができる。言い換えると、ピニオンギヤ６の後退移動は、ピニオンスプリング２３の全圧縮量によって規制される。

電磁スイッチ８は、始動スイッチ２５（ＩＧキー）の閉操作によりバッテリ１２から通電される励磁コイル２６と、この励磁コイル２６の内側を往復動可能に挿入されたプランジャ２７と、ドライブスプリング２８を介してプランジャ２７の凹部に組み付けられるレバーフック２９等より構成され、このレバーフック２９にシフトレバー７の上端部が連結されている（図１参照）。
シフトレバー７は、支点部７ａを中心として揺動可能に支持され、レバー下端部が出力軸４に設けられた一組のワッシャ部材３０に係合されて、プランジャ２７の動きを出力軸４に伝達する。

モータ２のメイン接点は、電磁スイッチ８に設けられる２本の外部端子（図示せず）を介して通電回路に接続される一組の固定接点３１と、プランジャ２７の移動に連動して（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メイン接点が閉状態となり、可動接点３２が一組の固定接点３１から離れることでメイン接点が開状態となる。

次に、スタータ１の作動を説明する。
始動スイッチ２５の閉操作により電磁スイッチ８の励磁コイル２６が通電されると、プランジャ２７が吸引されて、リターンスプリング（図示せず）を押し縮めながら図示右方向へ移動することにより、シフトレバー７を介して出力軸４が反モータ方向へ押し出される。ここで、図１に二点鎖線で示す様に、ピニオンギヤ６がスムーズにリングギヤ５に噛み合った場合は、可動接点３２が一組の固定接点３１に当接してメイン接点が閉じることにより、電機子１０に回転力が発生する。

一方、ピニオンギヤ６がスムーズにリングギヤ５に噛み合うことなく、リングギヤ５の端面に衝突した場合は、ピニオンスプリング２３を押し縮めながら出力軸４だけが更に前進することにより、ピニオンギヤ６が出力軸４上を相対的に後退する。この時、出力軸４の移動に伴ってピニオンギヤ６がリングギヤ５と噛み合い可能な位置まで回転すると、ピニオンスプリング２３の反力により、ピニオンギヤ６が押し出されてリングギヤ５に噛み合い、その後、メイン接点が閉じることで電機子１０に回転力が発生する。

また、メイン接点が閉じる前に、ピニオンギヤ６とリングギヤ５との噛み合いが出来なかった場合でも、メイン接点が閉じて電機子１０に回転力が発生すると、出力軸４がモータ２の回転力を受けて回転することにより、ピニオンギヤ６がリングギヤ５と噛み合い可能な位置まで回転した時点で、ピニオンスプリング２３の反力とドライブスプリング２８の反力とを合わせた合成力により、ピニオンギヤ６をリングギヤ５に押し込んで噛み合わせることができる。
ピニオンギヤ６とリングギヤ５との噛み合いが完了すると、ピニオンギヤ６からリングギヤ５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２５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（吸引力）が消滅するため、プランジャ２７がリターンスプリングの反力を受けて、図示左方向へ押し戻される。このプランジャ２７の移動により、メイン接点が開いて電機子１０への通電が停止され、且つシフトレバー７を介して出力軸４が図示右方向へ戻されることにより、ピニオンギヤ６がリングギヤ５から離脱して、出力軸４の軸方向一端側の端面がキャリアプレート２０の端面に当接して出力軸４の移動が停止する。

（実施例１の効果）
上記のスタータ１は、チューブ３を介してボールベアリング１３に支持される出力軸４の軸方向一端側と、軸受１７に支持される出力軸４の軸方向他端側との間に直スプライン４ｂが設けられ、この直スプライン４ｂにピニオンギヤ６が嵌合しているので、出力軸４が両支持構造となる。この両支持構造では、ピニオンギヤ６とクラッチとの間に軸受を配置する必要がないので、ピニオンギヤ６をクラッチに近接して配置することが可能である。

上記の結果、「背景技術」にて説明した従来のスタータ（図３参照）と比較すると、ピニオンギヤ６の端面からモータ２の後端までの軸方向長さＬ（図１参照）を短くできるので、エンジンへの装着性が向上する。特に、モータ２の電機子軸１０ａと出力軸４とが同軸線上に配置されるスタータ１では、必然的に全長が長くなるため、出力軸４を両支持構造にして、ピニオンギヤ６の端面からモータ２の後端までの軸方向長さＬを短くできることは、実施例１に記載したスタータ１にとって大きな効果が得られる。また、出力軸４を両支持構造にできるので、出力軸４の強度不足も解消できる。

また、実施例１に記載したスタータ１は、シフトレバー７を介して出力軸４が反モータ方向へ押し出される時に、出力軸４に設けられた雄ヘリカルスプライン４ａの端部が、チューブ３の内周に設けられた雌ヘリカルスプライン３ａの終端（ストッパ３ｂ）に当接することで、チューブ３に対する出力軸４の回転が停止すると同時に、出力軸４の軸方向移動も停止する。この構成によれば、出力軸４の軸方向移動を直接的に停止させる必要がない。つまり、出力軸４が反モータ方向へ移動する時の前進力（スラスト力）を軸受１７やハウジング１５等で受け止める必要がないので、軸受１７やハウジング１５に過大な荷重が加わることはなく、スタータ１の耐久性が向上する。

更に、モータ２の回転力を出力軸４に伝達するためのクラッチは、インナとチューブ３が一体に設けられている。この場合、モータ２の回転力をアウタ２１からローラ２２を介して直接チューブ３に伝達することができるので、トルクの伝達ロスを低減できる。また、インナとチューブ３とを一体化することにより、部品点数を削減でき、且つ小型化が可能である。
また、遊星歯車１８のギヤ軸１９が固定されるキャリアプレート２０と、アウタ２１の側壁部とが一体に設けられているので、遊星歯車１８の公転運動がギヤ軸１９を介して直接アウタ２１に伝達されることで、トルク伝達を効率良く行うことができ、且つ軸方向の長さを短縮できる効果もある。

また、アウタ２１の側壁部（キャリアプレート２０）は、出力軸４のモータ側端部を袋状に覆っているので、雌ヘリカルスプライン３ａと雄ヘリカルスプライン４ａとの噛み合い部（摺動部）を略完全にモータ２から隔離することができる。その結果、モータ２の内部で発生するブラシ粉やギヤの噛み合いにより生じる摩耗粉等が、スプライン摺動部に侵入することを防止できる。

図２はハウジング１５の軸受部１５ａに装着される保護カバー３３の装着状態を示す断面図である。
ハウジング１５の軸受部１５ａには、軸受１７を圧入等によって固定するための円筒穴１５ｂが貫通しており、この円筒穴１５ｂの先端側に保護カバー３３が装着されて、円筒穴１５ｂの先端開口部が閉塞されている。これにより、円筒穴１５ｂの内部に埃や水等が侵入することを防止できるので、軸受１７による出力軸４の摺動性を保つことができる。また、保護カバー３３の内部に潤滑材を保持させることにより、長期に渡って安定的に摺動性を保つことも可能である。

（変形例）
実施例１では、軸受１７の一例としてメタルブッシュ（平軸受）を示したが、平軸受以外にも、ニードルベアリングやボールベアリング等を用いることも可能である。
また、スタータ１の停止時に軸受１７の内周面が露出しない様に、ハウジング１５の軸受部１５ａより軸受１７の長さを短く設定しているが、軸受部１５ａの全長と同等の長さを有する軸受１７を使用しても良い。

実施例１に係わるスタータの要部断面図と、スタータの電気回路を示す模式図である。実施例２に係わる保護カバーの装着状態を示す部分断面図である。従来技術に係わるスタータの断面図である。

符号の説明

１スタータ
２モータ
３チューブ（インナ）
３ａ雌ヘリカルスプライン
３ｂストッパ
４出力軸
４ａ雄ヘリカルスプライン
４ｂ直スプライン
５リングギヤ
６ピニオンギヤ
１０ａ電機子軸
１３ボールベアリング（第１の軸受）
１５ハウジング
１５ａハウジングの軸受部
１５ｂ円筒穴
１７軸受（第２の軸受）
１８遊星歯車
１９ギヤ軸
２１アウタ（一方向クラッチ）
２２ローラ（一方向クラッチ）
３３保護カバー

Claims

回転力を発生するモータと、
内周に雌ヘリカルスプラインが形成された円筒形状を有し、その円筒形状の外側に配置される第１の軸受を介して回転自在に支持されたチューブと、
前記モータの回転力を前記チューブに伝達する一方向クラッチと、
前記モータの電機子軸と同軸線上に配置され、軸方向の一端側外周に雄ヘリカルスプラインが形成されて、この雄ヘリカルスプラインが前記チューブの内側に挿入されて前記雌ヘリカルスプラインに噛み合い、軸方向の他端側端部がハウジングの軸受部に固定された第２の軸受を介して回転自在及び摺動自在に支持された出力軸と、
この出力軸上に配置され、前記出力軸と一体に反モータ方向へ移動して、エンジンのリングギヤに噛み合うピニオンギヤとを備えるスタータであって、
前記出力軸は、前記チューブを介して前記第１の軸受に支持される軸方向一端側と、前記第２の軸受に支持される軸方向他端側との間に直スプラインが設けられ、この直スプラインに前記ピニオンギヤが嵌合し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、
前記チューブは、前記第１の軸受に支持される部位の内側に、前記雌ヘリカルスプラインの終端がストッパとして形成され、前記チューブと前記出力軸との相対回転により、前記出力軸が反モータ方向へ移動した時に、前記雄ヘリカルスプラインの反モータ側端部が前記ストッパに当接することで前記チューブと前記出力軸との相対回転が停止す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、
前記一方向クラッチは、前記モータの回転力が伝達されるアウタと、ローラを介して前記アウタからトルク伝達されるインナとを有し、このインナが前記チューブと一体に設けら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、
前記モータの回転速度を遊星歯車を介して減速する遊星歯車減速装置を有し、
前記遊星歯車を回転自在に支持するギヤ軸が前記アウタに固定され、前記遊星歯車の公転運動が前記ギヤ軸を介して直接前記アウタに伝達されることを特徴とするスタータ。
請求項１〜４に記載した何れかのスタータにおいて、
前記ハウジングの軸受部には、前記第２の軸受が内周に配置される円筒穴を有すると共に、この円筒穴の先端開口部を閉塞して、前記第２の軸受に支持される前記出力軸の他端側端部を軸方向から覆う保護カバーが装着されていることを特徴とするスタータ。