JP3309697B2 - 遊星歯車減速型スタータ - Google Patents

遊星歯車減速型スタータ

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JP3309697B2 JP04913996A JP4913996A JP3309697B2 JP 3309697 B2 JP3309697 B2 JP 3309697B2 JP 04913996 A JP04913996 A JP 04913996A JP 4913996 A JP4913996 A JP 4913996A JP 3309697 B2 JP3309697 B2 JP 3309697B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用の内燃機関
を始動するための遊星歯車減速型スタータに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、車両においては、エンジンルーム
内の高密度化、低燃費化等から、スタータにおいても、
小型、軽量タイプである遊星歯車減速型スタータの使用
が増加しつつある。ここで、遊星歯車減速型スタータを
顧みると、更なる小型化の手段として、減速比を更に増
加させる手段があるが、これを遊星歯車減速装置で実現
する場合、歯車のアンダーカットを避けながら、限られ
た同一スペース内(インターナルギヤの径D)(図7参
照)に納めるには、図6に示すように、モジュール
(M)を小さくする必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モジュ
ール(M)と、歯車の歯元応力σb の関係は次式で表わ
され、 σb = P/(M・b・y) ただし、y=(cosα・φ2 )/(cosω・6ψ) P:伝達トルクによって歯先にかかる全荷重 M:モジュール b:ギヤ幅 α:圧力角 φ:歯元における歯厚/M ω:荷重Pの作用線と、歯形中心線の垂線とがなす角度 ψ:歯元から、荷重Pの作用線と歯形中心線との交点ま
での距離/Mである。
【0004】上述の式から明らかな如く、モジュール
(M)を小さくすると、歯元に発生する応力σb が大き
くなり、図8に示す噛合時の衝撃による歯の破損とか、
クランキング時の繰返し衝撃による疲労により歯が破損
する不具合が生じる。特に、遊星歯車減速装置の太陽歯
車にこの傾向が顕著である。このような理由から、現実
には遊星歯車減速装置に適用されるモジュール(M)
は、特開平2−238171号公報に示されるように、
M=1.25以上、減速比=5.45以下が現状の一般
的値となっている。従って、モジュール(M)を小さく
することができず、結果として、遊星歯車減速型スター
タの小型化は自ずと限界があった。
【0005】なお、遊星歯車減速型スタータにおける遊
星歯車減速装置の減速比においては、多段減速を用いた
複合遊星歯車減速装置によって、減速比を6〜9.5に
したものが記載されているが(特開平6−159205
号公報参照)、多段減速を用いた複合遊星歯車減速装置
ゆえに、小型・軽量化を追求することはできなかった。
【0006】そこで、本発明は、従来の遊星歯車減速型
スタータにおける上述の欠点を解消し、モジュールMを
1以下とし、減速比を6以上を実現することで、遊星歯
車減速型スタータの更なる小型・軽量化を図るようにし
たものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の遊星歯車減速型
スタータは、次の技術的手段を採用した。請求項1の手
段においては、1段からなる遊星歯車減速装置におい
て、モジュール(M)を1未満とし、ピニオンとリング
ギヤとの噛み合い時に発生する過大な衝撃を抑制する第
1の衝撃緩衝装置と、クランキング時の繰返しの応力を
抑制する第2の衝撃緩衝装置とを併用する構成とするこ
とにより、減速比を6以上として、遊星歯車減速型スタ
ータの更なる小型・軽量化を計ることができる。
【0008】請求項2の手段においては、第1の衝撃緩
衝装置は、ピニオンがエンジンのリングギアに噛み合う
時に、スタータモータの回転を抑制することで、ピニオ
ンとリングギアとの噛合衝撃を低減することができる。
請求項3の手段においては、第2の衝撃緩衝装置は、ク
ランキング時の繰返し応力を遊星歯車減速装置のインタ
ーナルギアの回動もしくはたわみにより吸収することが
できる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の遊星歯車減速型スタ−タ
の一実施例を図1に示す。ハウジング1の右端にはスタ
−タモ−タ2が締結されており、スタ−タモ−タ2の図
中、上方に隣接してマグネットスイッチ3がハウジング
1に締結されている。
【0010】スタ−タモ−タ2のア−マチャシャフト1
1の右端部は、スタ−タモ−タ2の図示省略したエンド
ブラケットにより軸支されており、アーマチャシャフト
(スタ−タモ−タ2の回転軸)11の左端の径小部11
aはドライブシャフト4の右端凹部内にて軸受け4aに
より支持されている。12はスタ−タモ−タ2のヨ−ク
である。ア−マチャシャフト11の左端部は、外周にサ
ンギヤ19が形成された径大部11bと、径大部11b
から更に突出する上記径小部11aとからなる。
【0011】ドライブシャフト4は、ア−マチャシャフ
ト11と同一軸心に沿って図中、左方に延設されてお
り、その左端部は軸受け4bを介してハウジング1に、
その右端部は軸受け4cを介してセンターケース5に支
持されている。ドライブシャフト4の中央部外周にはス
プラインチュ−ブ60がヘリカルスプライン結合してお
り、スプラインチュ−ブ60より一方向クラッチ6を構
成するクラッチアウタ62、ロ−ラ63、クラッチイン
ナ64を介して、ピニオン65に連結されている。一
方、ハウジング1に設けられた揺動支持部15にシフト
レバ−66が枢支されており、シフトレバ−66の一端
はスプラインチュ−ブ60の外周に係合し、シフトレバ
−66の他端はマグネットスイッチ3のプランジャ30
に連結されている。
【0012】次に、遊星歯車減速機構を図1及び図2を
参照して説明する。ドライブシャフト4の右端にはフラ
ンジ状の径大部43が設けられており、径大部の貫通孔
に圧入された複数のピン31の突出部分は軸受けを介し
てそれぞれ遊星歯車30を回転自在に保持している。こ
れら遊星歯車30(歯数Zp=22)は、その径小側に
てサンギヤ19(歯数Zs=8)と噛合し、その径大側
にてインタ−ナルギヤ44(歯数Zi=52)の内歯4
5と噛合し、モジュールをM=0.9とすることにより
減速比7.5を実現している(図6参照)。
【0013】インタ−ナルギヤ44は、内周面に内歯4
5が形成された両端開口の円筒形状を有し、ア−マチャ
シャフト11と同心配置されている。上記したセンター
ケース5は、外周がハウジング1に固定される略底付円
筒形状を有し、上記した遊星歯車減速機構を収容するギ
ヤ室を形成している。センターケース5は、図2に示す
ように、径大円筒部51と、径大円筒部51の左端から
径内方向へ伸びる端壁部52と、端壁部52の内端から
軸方向へ伸びる径小円筒部53とからなり、径小円筒部
53にはドライブシャフト支持用の軸受4cが嵌入され
ており、更に径小円筒部53の左端はストレスワッシャ
18を介してサ−クリップ19により係止されている。
【0014】次に、凹凸嵌合部7について図2を参照し
て説明する。インタ−ナルギヤ44の左端部は径内方向
に若干突出しており、この径小な左端部の内周面には、
図3に示すように約1mmの凹凸が約36度の角度ピッ
チにて形成された凹凸面70が形成されている。なお、
この凹凸面70の平均半径は約25mm、軸方向幅は約
10mmとされている。
【0015】一方、この凹凸面70と嵌合する位置に
て、突起71がセンターケース5の端壁部52から軸方
向に突設されている。突起71は、短軸円柱形状を有
し、6個等間隔に配設されている。突起71の半径は約
6mm、その軸長は約8mmとされている。そして上記
した凹凸面70と突起71とが、本実施例でいう凹凸嵌
合部7を構成している。
【0016】次に、上記装置の作動を説明する。マグネ
ットスイッチ3を起動すると、そのプランジャ30が吸
引されてレバ−66が時計方向に揺動し、レバ−66の
先端がスプラインチュ−ブ60、一方向性クラッチ6を
介してピニオン65を前進させる。ピニオン65が図示
しないリングギヤに衝接する直前にマグネットスイッチ
3の接点が閉じ、スタ−タモ−タ2に電流が流れ、スタ
ータモータ2が起動される。
【0017】アーマチャシャフト11の回転トルクは、
サンギヤ19を介して遊星歯車30、ドライブシャフト
4、スプラインチュ−ブ60、一方向性クラッチ6、ピ
ニオン65、上記リングギヤを通じて内燃機関に減速し
て伝達される。この時、突起71は凹凸面70の凹部に
嵌まりこんでおり、これによりインタ−ナルギヤ44は
センターケース5を通じてハウジング1にその回転を阻
止されている。
【0018】いま、リングギヤ(図示せず)とピニオン
65との噛合時に、図8の如き噛合衝撃が発生すると、
その反作用トルクはドライブシャフト4に達し、ドライ
ブシャフト4に枢支される遊星歯車30からサンギヤ1
9及びインタ−ナルギヤ44に伝達される。インタ−ナ
ルギヤ44に伝達された反作用トルクが凹凸嵌合部7に
おける突起71が凹凸面70の凸部を乗り越えるに必要
な大きさを、歯の許容曲げ強さ以下に設定しているの
で、インターナルギヤ44が回転し、このインタ−ナル
ギヤ44の回転により、歯の許容曲げ強さ以下に衝撃が
カットされる(図9参照)。また、凹凸嵌合部7におい
て、摩擦熱が生じ衝撃エネルギが熱に変換される。
【0019】ここで、凹凸面70はインタ−ナルギヤ4
4の左端に、内歯45はその右端部に配設されているの
で、突起71が凹凸面70の凸部を乗り越える前段階の
衝撃力(径方向及び周方向に生じる)は、この樹脂から
なるインタ−ナルギヤ44の円筒部44aの捩じれ、歪
み、撓みにより良好に吸収され、内歯45へ到達するク
ランキング時の繰返し衝撃力が緩和される(図9参
照)。
【0020】このため、インタ−ナルギヤ44の内歯4
5から遊星歯車30や遊星歯車減速機構の各部に伝達さ
れる上記噛合時衝撃はカットされ、クランキング時の繰
返し衝撃は緩和され、それによる不具合(歯折れ、歯面
や軸受け面の偏磨耗、異音発生、伝達効率の低下など)
は大幅に軽減される。更に、凹凸嵌合部7での発熱がイ
ンタ−ナルギヤ44の内歯45に作用することがなく、
インタ−ナルギヤ44の内歯面における温度を低下さ
せ、内歯45における強度劣化、潤滑油劣化などを回避
することができる。
【0021】これらの結果として、簡単な構造で2通り
の衝撃吸収を実現できるにもかかわらず、遊星歯車減速
機構の円滑な作動を実現することができる。以下、イン
タ−ナルギヤ44及びセンターケース5の製造方法につ
いて説明すると、インタ−ナルギヤ44は前記衝撃緩和
により強度的に可能なナイロンを成形して形成され、セ
ンターケース5は炭素鋼板を深絞り工程及び多段のプレ
ス工程により形成され、突起71はこれら工程のどこか
で形成される。もちろん、突起71の代わりに凹凸面7
0と嵌合する凹凸面とすることもできる。
【0022】よって、上述の如く構成することで、図9
に示すごとく、噛合時の衝撃σb を歯の許容曲げ強さ以
下にカットし、かつ、クランキング時の繰返し衝撃σc
を耐久限応力以下に緩和出来ることから、図6に示す如
く、インタ−ナルギヤ44の径を60mmとしつつ、モ
ジュールM0.9,減速比7.5が実現でき、結果とし
て、遊星歯車減速型スタータにおいて、モータ部を30
%小型化することができた。
【0023】また、上述の構成により、クラッチ6の小
型化、ハウジング1の薄肉、軽量化ならびにリングギヤ
14の破損防止及び摩耗を低減できる。 (実施例2)他の実施例を図4に示す。この実施例は、
インタ−ナルギヤ44の左端部の外周面に凹凸面70を
設け、センターケース5の内周面に突起71を設けたも
のであり、実施例1と同様の効果を奏することができ
る。
【0024】(実施例3)他の実施例を図5に示す。こ
の実施例は、インタ−ナルギヤ44の左端面に凹凸面7
0を設け、センターケース5の内端面に突起71を設け
たものであり、実施例1と同様の効果を奏することがで
きる。
【0025】更にこの実施例では、突起71が凹凸面7
0の凸部を乗り越える際の衝撃は、軸方向のスラスト
と、周方向のねじれ力となるので、遊星歯車減速機構の
各部の偏心を助長することがなく、好ましい。 (実施例4)次に、図10に示す他の実施例の作動を以
下に説明する。
【0026】まず、スイッチ103をONすると、保持
コイル101および吸引コイル102に通電され、プラ
ンジャ30が吸引されて、レバー66が時計方向に揺動
し、レバー66の先端がスプラインチューブ60、一方
向性クラッチ6を介してピニオン65を前進させ、リン
グギヤ14と当接させる。この時点では、固定接点10
5は可動接点106で閉じられない。
【0027】次に、吸引コイル102を流れる電流がア
ーマチャ108に供給され、アーマチャ108が補助回
転(低速回転)する。アーマチャ108が補助回転する
ことにより遊星歯車減速装置を介し、ドライブシャフト
4とともにピニオン65が回転し、ピニオン65がリン
グギヤ14と噛み合う。ピニオン65がストッパー10
9の近くまで十分噛み合った時点で、プランジャー10
7がほぼ吸引を完了し、後端の可動接点106で固定接
点105を閉じることで、バッテリ104からアーマチ
ャ108に直接電流が供給され、スタータが作動する。
【0028】よって、ピニオン65がリングギヤ14と
当接した位置で、アーマチャ108が回転し、強制的に
ピニオン65がリングギヤ14に噛み合わされるため、
ドライブスプリング方式に比べ、ピニオン65がリング
ギヤ14と十分噛み合った時点でスタータが作動する。
上述で説明したアーマチャ補助回転式(第1の衝撃緩衝
装置)は、スタータ作動時において、アーマチャ108
の回転の付勢力が小さくてすむため、ピニオン65とリ
ングギヤ14との間の噛み合い時の衝撃が、図11に示
す如く、低下(緩和)される。
【0029】また、第1実施例と同様に、樹脂からなる
インターナルギヤ44の円筒部44aの捩じれ、歪み、
たわみにより、良好に吸収され、内歯45へ到達するク
ランキング時の繰返し衝撃力が緩和される(図11参
照)。上記各実施例では、凹凸嵌合部7はインタ−ナル
ギヤ44及びセンターケース5に設けたが、インタ−ナ
ルギヤ44に固定された部材と、センターケース5に固
定された部材とで凹凸嵌合部7を構成することも可能で
ある。
【0030】上記各実施例では、凹凸面70をインタ−
ナルギヤ44に、突起71をセンターケース5に設けた
が、逆の組合せとしてもよい。なお、歯車の仕様につい
ては、もちろんモジュール表示のかわりにDP表示でも
よいのは言うまでもない。この場合はDP25.4を越
えるものである。要はモジュールが1以下相当であれば
よい。
【0031】また、衝撃緩衝装置としては、特公平2−
33872号公報に開示される摩擦板による滑り衝撃緩
衝装置、特開昭59−23065号公報に開示されるイ
ンターナルギヤとスタータ機枠との間に配設した弾性体
のひずみによる衝撃緩衝装置など、種々の衝撃緩衝装置
を採用することが出来、その方式を限定するものではな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の遊星歯車減速機構付スタ−タの一実施
例を示す部分断面正面図である。
【図2】図1の要部拡大断面図である。
【図3】図1のX線矢視断面図である。
【図4】他の実施例を示す部分断面断面図である。
【図5】他の実施例を示す部分断面断面図である。
【図6】減速比に対するモジュールを表わす特性図であ
る。
【図7】各歯車の構成を示す模式図である。
【図8】時間Tに対する衝撃値Pを表わす特性図であ
る。
【図9】時間Tに対する衝撃値Pを表わす特性図であ
る。
【図10】他の実施例を示す部分断面正面図である。
【図11】時間Tに対する衝撃値Pを表わす特性図であ
る。
【符号の説明】
2 スタ−タモ−タ 4 ドライブシャフト 7 凹凸嵌合部 11 ア−マチャシャフト 14 リングギア 19 サンギヤ 30 遊星歯車 44 インタ−ナルギヤ 45 インタ−ナルギヤの内歯 65 ピニオン 70 凹凸嵌合部の凹凸面 71 凹凸嵌合部の突起。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−238171(JP,A) 特開 平6−159205(JP,A) 特開 昭63−131860(JP,A) 特公 平2−33872(JP,B2) 国際公開96/19662(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02N 15/02 F02N 15/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アーマチャコイルが巻装されたアーマチ
    ャコアと、このアーマチャコアを回転自在に保持するア
    ーマチャシャフトとを有するスタータモータと、 エンジンのリングギアと噛み合うピニオンを有するドラ
    イブシャフトと、 前記ドライブシャフトと前記スタータモータのアーマチ
    ャシャフトとの間に装着され、前記アーマチャシャフト
    の回転を減速して、前記ドライブシャフトに伝えるため
    の1段の遊星歯車減速装置と、 前記ピニオンが前記リングギヤに噛合う時に発生する衝
    撃を抑制する第1の衝撃緩衝装置と、 クランキング時の衝撃を抑制する第2の衝撃緩衝装置と
    を備え、 前記遊星歯車減速装置の歯車のモジュール(M)を1以
    下とすると共に、減速比が6を越えることを特徴とする
    遊星歯車減速型スタータ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の遊星歯車減速型スター
    タにおいて、 前記第1の衝撃緩衝装置は、前記ピニオンが前記エンジ
    ンのリングギアに噛み合う時に、前記スタータモータの
    回転を抑制することで、前記ピニオンと前記リングギア
    との噛合衝撃を低減するようにしたことを特徴とする遊
    星歯車減速型スタータ。
  3. 【請求項3】 請求項1もしくは請求項2に記載の遊星
    歯車減速型スタータにおいて、 前記第2の衝撃緩衝装置は、クランキング時の繰返し応
    力を前記遊星歯車減速装置のインターナルギアの回動も
    しくはたわみにより吸収することを特徴とする遊星歯車
    減速型スタータ。
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