JP3546640B2 - スタータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンを始動するためのスタータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば実公昭５７−５５９７０号公報に開示されたスタータがある。このスタータは、始動モータの回転を減速する遊星歯車減速装置と、この減速装置の回転出力を出力軸に伝達する一方向クラッチとを具備し、減速装置の各遊星歯車が一方向クラッチのアウタに連結されている。しかし、この構成では、一方向クラッチのアウタと出力軸とが、アウタの内周に配されたローラのみによって連結され、且つアウタが減速装置の遊星歯車と連結されていることから、エンジンを駆動する際に、エンジンの負荷変動に伴って発生する回転変動により、出力軸に対してアウタが傾き、一方向クラッチの役割である動力伝達や空転に悪影響を与える可能性があった。このため、上記の公報では、アウタと出力軸との間に軸受を配設してアウタの出力軸に対する傾きを防止する方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、アウタと出力軸との間に軸受を配設した場合、その軸受に加わる圧力が高くなると、軸受や出力軸が変形する可能性があるため、単位面積当たりの圧力（以下、面圧と呼ぶ）を低下させる必要があった。この場合、同一の圧力であれば、軸受と出力軸との接触面積を増加させることにより対応できるが、その接触面積を増加させるためには、出力軸の径Ｄを大きくするか、または軸受と出力軸との接触部の軸方向長さＬを長くする必要がある（なお、接触面積はＤπＬで求められる）。しかし、出力軸の径Ｄは、構造上所定値以上大きくすることができないため、結果として軸方向長さＬを増加させなければならず、スタータの小型化（全長の短縮化）に反すると言ったデメリットがあった。
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、軸方向長さを長くすることなく、アウタの傾きを抑止できるスタータを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
一方向クラッチの外周にアウタの傾き、及びインナとアウタの中心軸のずれを規制する規制部材が配されている。この場合、アウタの内径に軸受を配置してアウタの傾きを抑える従来装置と比較して、規制部材と一方向クラッチとの接触部の径が増大するため、接触部の軸方向長さを長くすることなく規制部材に加わる面圧を低減できる。
また、規制部材は、軸方向にローラの少なくとも一部と重なる一方向クラッチの外周面との間に僅かな隙間を有して対向する円筒内周面を有している。この場合、一方向クラッチのアウタが出力軸（インナ）に対して同心に位置する（アウタが傾いていない）時は、一方向クラッチの外周面と規制部材の円筒内周面との間に隙間が確保されているが、出力軸に対しアウタが傾くと、一方向クラッチの外周面が規制部材の円筒内周面に当接することによりアウタの傾きが抑制される。
【０００６】
さらに規制部材は、動力伝達経路に加わる衝撃を緩和するための滑り板と一体に設けられている。この場合、一方向クラッチの外周に緩衝装置としての滑り板を配置することにより、その滑り板と規制部材とを一体に設けることができる。
【０００７】
（請求項２の手段）
請求項１に記載した規制部材は、減速装置のインターナルギヤと一体に設けられたリング形状部をさらに備えている。この場合、インターナルギヤが遊星ギヤの外周に配置されて大径であることから、そのインターナルギヤに近接して規制部材を設けることができる。
【０００８】
（請求項３の手段）
規制部材は、前記滑り板の前記円筒内周面に配置され、前記一方向クラッチの外周面を回転自在に支持する軸受をさらに備える。この場合、一方向クラッチの外周面が常時軸受に摺接しているため、エンジンの負荷変動に伴うアウタの傾きを抑えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のスタータを図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１はスタータ１の断面図である。
本実施例のスタータ１は、外周にピニオン移動体２を具備する出力軸３、この出力軸３を駆動するための回転力を発生する始動モータ４、始動モータ４の回転を減速する遊星歯車減速装置（後述する）、この減速装置で減速された回転を出力軸３に伝達する一方向クラッチ（後述する）、始動モータ４への通電を制御する電磁スイッチ５、始動モータ４が起動する前にピニオン移動体２の回転を規制する回転規制部材６、及びスタータ１の前方側を覆うフロントケース７とスタータ１の後端部を覆うリヤケース８等から構成される。
【００１０】
出力軸３は、始動モータ４の前方に配されて、フロントケース７の先端部に固定された軸受９と、センタケース１０の内周筒部１０ａに固定された軸受１１とを介して回転自在に支持され、センタケース１０に対して軸方向の移動が規制されている。この出力軸３の後端中央部には、軸方向に沿って筒状に窪む凹部３ａが設けられ、その凹部３ａの内周に始動モータ４の回転軸１２の先端を支持する軸受１３が固定されている。また、出力軸３の外周面には、センタケース１０より前方側（図１の左方向）の一部にヘリカルスプライン３ｂが設けられている。センタケース１０は、出力軸３と直交する壁面１０ｂ（図２参照）を有し、この壁面１０ｂの内径側に前記の内周筒部１０ａが設けられ、壁面１０ｂの外径側にスタータ１後方へ筒状に延びる外周筒部１０ｃ（図２参照）が設けられて、この外周筒部１０ｃがフロントケース７の内周面に圧入状態で固定されている。つまり、センタケース１０はフロントケース７に対して軸方向及び回転方向の移動が規制されている。
【００１１】
ピニオン移動体２は、ピニオンギヤ１４とこのピニオンギヤ１４より外径の大きい鍔部１５とを有し、内周にヘリカルスプライン２ａが設けられて、そのヘリカルスプライン２ａが出力軸３のヘリカルスプライン３ｂに嵌合して出力軸３上を移動可能に配されている。
ピニオンギヤ１４は、エンジンの駆動軸に設けられたリングギヤ１６と噛み合って始動モータ４の回転力をリングギヤ１６に伝達するもので、ピニオン移動体２の前側に設けられている。
鍔部１５は、ピニオンギヤ１４の後側に一体に設けられて、その外周に多数の凹凸部１５ａが形成されている。また、鍔部１５の後部には、コロ１７を介してピニオン移動体２に回転自在に支持されたワッシャ１８が具備されている。
このピニオン移動体２は、出力軸３の先端側外周に固定されたカラー１９とピニオン移動体２の前端面との間に介在されたリターンスプリング２０によって常時スタータ１の後方側（図１の右方向）へ付勢されている。
【００１２】
始動モータ４は、磁気枠を形成する円筒形状の継鉄２１、この継鉄２１の内周面に固着された固定磁極２２（例えば複数の永久磁石）、この固定磁極２２の内周に配されたアーマチャ２３、このアーマチャ２３に通電するためのブラシ２４等から構成される。
アーマチャ２３は、回転軸１２の外周に電機子鉄心２５が固定され、その電機子鉄心２５に電機子コイル２６が巻装された周知の構成を成すもので、回転軸１２の両端が出力軸３の凹部３ａ内に固定された軸受１３とブラシホルダ２７に固定された軸受２８とを介して回転自在に支持されている。また、アーマチャ２３の後端部（図１の右端部）には、電機子コイル２６と電気的及び機械的に結合された整流子２９が設けられている。
【００１３】
ブラシ２４は、整流子２９の径方向外周に形成されたブラシ収納室３０に収納され、スプリング３１により整流子２９の外周面に付勢されている。ブラシ収納室３０は、ブラシホルダ２７に形成された箱状凹部と、継鉄２１とブラシホルダ２７とに挟持されたプレート３２とで形成されている。なお、ブラシ２４は、ブラシ収納室３０を径方向（図１の上下方向）に摺動可能に配され、且つ回転方向に移動規制されている。
ブラシホルダ２７は、始動モータ４の後部に配されて、その外周壁部がスタータ１の外形を構成する機枠体の一部を形成している。なお、機枠体は、フロントケース７、継鉄２１、ブラシホルダ２７、及びリヤケース８によって形成されている。
【００１４】
減速装置は、サンギヤ３３（外歯）、遊星ギヤ３４、及びインターナルギヤ３５（内歯）より構成される。
サンギヤ３３は、始動モータ４の回転軸１２の先端側外周に形成されて、回転軸１２と一体に回転する。
遊星ギヤ３４は、サンギヤ３３とインターナルギヤ３５との間に配設され、サンギヤ３３が回転すると両ギヤ３３、３５に噛み合ってサンギヤ３３の外周を自転しながら公転する。この遊星ギヤ３４は、サンギヤ３３の円周上に複数個配設され、それぞれ一方向クラッチのアウタ３６に固定されたピン３７に軸受３８を介して回転自在に支持されている。
インターナルギヤ３５は、図３（ｂ）に示す様に、環状体に設けられて、その軸方向後部側の内周に遊星ギヤ３４と噛み合う歯部３５ａを有し、軸方向前部側がリング形状に設けられ、そのリング形状部３５ｂの前端面に円周方向に複数の凹凸部３５ｃが設けられている。このインターナルギヤ３５は、フロントケース７の内側に配されて、フロントケース７の壁面１０ｂに対し円周方向に摺動可能な状態で組み込まれ、且つ下記の滑り板３９に連結されている。
【００１５】
滑り板３９は、リン青銅等により形成され、図２に示す様に、センタケース１０の壁面１０ｂに当接する環状の滑り面３９ａと、この滑り面３９ａの内周縁から軸方向後方へ筒状に延びる円筒部３９ｂとを有し、滑り面３９ａがワッシャ４０を介してセンタケース１０の壁面１０ｂに対し所定の圧力で押圧保持されている。ワッシャ４０は、滑り面３９ａの後側（図２の右側）に配されて、センタケース１０の外周筒部１０ｃの端部をかしめることで保持されている。これにより、滑り板３９は、センタケース１０とワッシャ４０に対して所定の摩擦力により回転規制され、滑り板３９に一定以上の回転力が加わった時に摩擦力に抗して回転することができる。なお、滑り板３９とセンタケース１０の壁面１０ｂとの間、及び滑り板３９とワッシャ４０との間には、それぞれ潤滑グリスが充填されている。
この滑り板３９は、図３（ａ）に示す様に、円筒部３９ｂの先端に複数の凹凸部３９ｃが設けられ、その凹凸部３９ｃがインターナルギヤ３５の凹凸部３５ｃに係合して組み付けられている。従って、インターナルギヤ３５は、滑り板３９を介して回転規制され、滑り板３９に一定以上の回転力が加わった時に滑り板３９と一体に回転することができる。なお、滑り板３９の円筒部３９ｂの内径と、インターナルギヤ３５のリング形状部３５ｂの内径とは同一寸法に設定されている。
【００１６】
一方向クラッチは、減速装置の回転出力を受けて回転するアウタ３６、このアウタ３６の内周に形成されたくさび状のカム室（図示しない）に配されたローラ４１、動力伝達時にローラ４１を介してアウタ３６の回転が伝達されるインナ４２、及びアウタ３６の外周を覆ってローラ４１の飛び出しを防止するクラッチカバー４３等より構成され、インナ４２が出力軸３の後端部に設けられている。
アウタ３６は、出力軸３の後端部外周に配されて、遊星ギヤ３４を軸支するピン３７が圧入等によって固定され、各遊星ギヤ３４がサンギヤ３３の外周を回転（公転）することで各遊星ギヤ３４と一体に回転する。
【００１７】
ローラ４１は、図示しないスプリングによってカム室の狭い方へ付勢されており、アウタ３６が回転すると、カム室の内壁面とインナ４２（出力軸３）の外周面との間に押圧され、アウタ３６とインナ４２とを連結してアウタ３６の回転をインナ４２に伝達する。また、インナ４２の回転速度がアウタ３６の回転速度より高くなると、スプリングの付勢力に抗してカム室の広い方へ移動することにより、インナ４２とアウタ３６との連結を解除する。
この一方向クラッチは、アウタ３６の回転中心が出力軸３の軸心と一致する時に、クラッチカバー４３の外周面と滑り板３９の円筒部３９ｂの内周面（本発明の円筒内周面）及びインターナルギヤ３５のリング形状部３５ｂの内周面（本発明の円筒内周面）との間に僅かな隙間Ｓ（例えば１ｍｍ以下）が確保されている（図２参照）。
【００１８】
電磁スイッチ５は、スタータ１の後端部（ブラシホルダ２７の後方）に配されて、椀状を成すリヤケース８に収容されている。
この電磁スイッチ５は、底面中央部に開口孔を有する円筒形状のフレーム４４、このフレーム４４の開口端にかしめ固定されるグランドプレート４５、フレーム４４内に収納される吸引コイル４６、フレーム４４の開口孔を通って吸引コイル４６の内周を上下移動可能に配されたプランジャ４７等を具備し、そのプランジャ４７の移動に伴って始動モータ４の通電回路（図４参照）に介在されたモータ接点（下述する）を開閉する。
フレーム４４、グランドプレート４５、及びプランジャ４７は、それぞれ鉄等の磁性体により設けられて電磁スイッチ５の磁気回路を構成している。
プランジャ４７は、吸引コイル４６の内周でエアギャップを介してグランドプレート４５と対向し、吸引コイル４６が通電されて磁気回路に磁束が流れると、グランドプレート４５とプランジャ４７との間に作用する磁力を受けてグランドプレート４５側へ（図１の上方へ）吸引される。
【００１９】
モータ接点は、図４に示す様に、バッテリ側固定接点４８、モータ側固定接点４９、及び可動接点５０から成る。
バッテリ側固定接点４８は、ケーブル５１を通じてバッテリ５２に接続されるバッテリ端子５３と一体に設けられ、リヤケース８の内部で可動接点５０に対向して配されている。バッテリ端子５３は、外周にナット（図示しない）を螺着するための螺子部が形成され、その螺子部がリヤケース８から突出した状態でワッシャ５４によりリヤケース８に固定されている。
モータ側固定接点４９は、リード線５５を通じて正極側のブラシ２４と電気的に接続され、リヤケース８の内部でバッテリ側固定接点４８と並んで可動接点５０に対向して配されている。
【００２０】
可動接点５０は、プランジャ４７と一体に設けられたロッド５６の端部に絶縁部材５７を介して取り付けられ、プランジャ４７とともに移動して両固定接点４８、４９に当接（電気的に接触）することでモータ接点を閉じ、両固定接点４８、４９から離れることでモータ接点を開く。また、可動接点５０は、両固定接点４８、４９に当接した際に、絶縁部材５７を介してコンタクトスプリング５８に付勢されることにより、両固定接点４８、４９に対して所要の接点圧で当接することができる。
ロッド５６は、プランジャ４７の上端面中央部からグランドプレート４５の中央部に開けられた貫通孔（符号なし）を通り抜けて上方へ突出している。
コンタクトスプリング５８は、ロッド５６の外周に配されて、上端が絶縁部材５７に係止され、下端がロッド５６の外周に設けられた段差面に係止されている。
【００２１】
回転規制部材６は、例えば棒状のバネ材をコイル状に巻回して、両端部６ａ、６ｂを略直角に同一方向へ折り曲げて形成されている。この回転規制部材６は、コイル状に巻回された部分がセンタケース１０の壁面１０ｂとセンタケース１０の前側に固定されたプレート５９との間に形成される空間に配されて、全体が図１の上下方向へ移動可能に設けられ、プレート５９に固定されたスプリング６０によって常時図１の上方へ付勢されている。
直角に折り曲げられた両端部６ａ、６ｂは、それぞれプレート５９に設けられた開口部（図示しない）を通ってプレート５９より前方側（図１の左側）へ取り出されている。
【００２２】
一方の端部６ａは、出力軸３の径方向上側でピニオン移動体２の鍔部１５より外周に位置し、他方の端部６ｂは、出力軸３の径方向下側でピニオン移動体２より後方に位置している。但し、一方の端部６ａは、ピニオン移動体２が出力軸３上を所定距離前進しても（例えば、ピニオンギヤ１４の端面がリングギヤ１６の端面に当接する位置まで移動した状態）、回転規制部材６が下方へ移動した時にピニオン移動体２の鍔部１５に設けられた凹凸部１５ａに係合できる長さに設定されている。また、他方の端部６ｂには、電磁スイッチ５の吸引力を回転規制部材６に伝達するための紐状部材６１の一端が連結されている。紐状部材６１の他端は、プランジャ４７の底部に連結されている。
この回転規制部材６は、紐状部材６１を通じて電磁スイッチ５の吸引力が伝達されると、スプリング６０の付勢力に抗して図１の下方へ移動し、電磁スイッチ５の吸引力が消滅すると、スプリング６０の付勢力で初期位置（図１に示す位置）へ復帰する。
【００２３】
次に、本実施例の作動を説明する。
キースイッチ６２（図４参照）を閉じると、バッテリ５２から電磁スイッチ５の吸引コイル４６に電流が流れて磁力が発生し、その磁力によりプランジャ４７が図１の上方へ吸引される。このプランジャ４７の移動により、回転規制部材６の他方の端部６ｂが紐状部材６１を通じて下方へ引っ張られるため、回転規制部材６全体がスプリング６０を撓ませながら図１の下方へ移動する。これにより、回転規制部材６の一方の端部６ａがピニオン移動体２の鍔部１５に設けられた凹凸部１５ａに係合してピニオン移動体２の回転を規制する。
【００２４】
一方、プランジャ４７の移動によって可動接点５０が両固定接点４８、４９に当接してモータ接点を閉じることにより、アーマチャ２３に電流が流れてアーマチャ２３が回転を開始する。但し、モータ接点が閉じた時点では、既にピニオン移動体２の回転が規制されている。アーマチャ２３の回転は、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に伝達されて出力軸３が回転する。この出力軸３の回転によってピニオン移動体２も回転しようとするが、上記の様にピニオン移動体２の回転が規制されているため、出力軸３の回転がヘリカルスプライン３ｂ、２ａを通じてピニオン移動体２に推力として作用する。この結果、ピニオン移動体２が出力軸３上を前進してピニオンギヤ１４がリングギヤ１６と噛み合うことにより、始動モータ４の回転力がピニオンギヤ１４からリングギヤ１６に伝達されてエンジンを始動する。
【００２５】
ピニオンギヤ１４がリングギヤ１６に噛み合うと、回転規制部材６の一方の端部６ａが鍔部１５の凹凸部１５ａから外れて、ピニオン移動体２の後部に配されたワッシャ１８の後方に入り込むことにより、ピニオン移動体２の後退を規制する。
エンジンの始動によりピニオンギヤ１４がリングギヤ１６によって回転駆動されると、ピニオンギヤ１４の回転速度（出力軸３の回転速度）がアウタ３６の回転速度を上回るが、一方向クラッチの作用によって出力軸３の回転がアウタ３６に伝達されることはなく、アーマチャ２３は一定速度で回転することができる。また、ピニオンギヤ１４がリングギヤ１６に噛み合う時、あるいはエンジン始動後にエンジンの負荷変動に伴って発生する回転変動によりスタータ１の動力伝達経路に大きな衝撃力が加わると、滑り板３９とインターナルギヤ３５とが空転することにより衝撃が吸収される。この時、アウタ３６が出力軸３に対して傾いても、滑り板３９の円筒部３９ｂの内周面及びインターナルギヤ３５のリング形状部３５ｂの内周面にクラッチカバー４３の外周面が当接することでアウタ３６の傾きが抑制され、良好なクラッチ性能を得ることができる。
【００２６】
エンジン始動後、キースイッチ６２を開くと、吸引コイル４６への電流が断たれてプランジャ４７を吸引する吸引力が無くなるため、回転規制部材６はスプリング６０の付勢力により図１の上方へ押し戻されて初期位置へ復帰する。これにより、それまでピニオン移動体２の後退を規制していた回転規制部材６の一方の端部６ａがピニオン移動体２のワッシャ１８から外れてピニオン移動体２の後退規制が解除される。その結果、ピニオン移動体２が出力軸３上を後退してリングギヤ１６とピニオンギヤ１４との噛み合いが解除される。
また、回転規制部材６が図１の上方へ移動するのに伴って、プランジャ４７が紐状部材６１を通じて下方へ引っ張られて移動するため、可動接点５０が両固定接点４８、４９から離れてモータ接点が開くことにより、アーマチャ２３への通電が断たれてアーマチャ２３の回転が停止する。
【００２７】
（本実施例の効果）
本実施例によれば、エンジンの負荷変動に伴ってアウタが傾いた時に、クラッチカバーの外周面が滑り板３９の円筒部３９ｂの内周面またはインターナルギヤ３５のリング形状部３５ｂの内周面に当接することでアウタ３６の傾きを抑制できる。この場合、アウタ３６の内径に軸受を配置してアウタ３６の傾きを抑える従来装置と比較して、クラッチカバーの外周面と、円筒部３９ｂの内周面またはリング形状部３５ｂの内周面との接触部の径が増大するため、接触部の軸方向長さを長くすることなく円筒部３９ｂの内周面またはリング形状部３５ｂの内周面に加わる面圧を低減できる。
【００２８】
（第２実施例）
図５はスタータ１の要部断面図である。
本実施例では、滑り板３９の円筒部３９ｂの内周に軸受６３を配置して、この軸受６３によりクラッチカバー４３の外周面を回転自在に支持した一例を示す。この場合、クラッチカバー４３の外周面が常時軸受６３の内周面に摺接しているため、エンジンの負荷変動によるアウタ３６の傾きを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータの全体断面図である（第１実施例）。
【図２】スタータの要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）はセンタケースに滑り板とワッシャが組み付けられた状態を示す斜視図である。（ｂ）はインターナルギヤの斜視図である。
【図４】始動モータの電気回路図である。
【図５】スタータの要部断面図である（第２実施例）。
【符号の説明】
１ スタータ
３ 出力軸
４ 始動モータ
１４ ピニオンギヤ
３３ サンギヤ（遊星歯車減速装置）
３４ 遊星ギヤ（遊星歯車減速装置）
３５ インターナルギヤ（遊星歯車減速装置）
３５ｂ イータナルギヤのリング形状部（規制部材）
３６ アウタ（一方向クラッチ）
３９ 滑り板
３９ｂ 滑り板の円筒部（規制部材）
４１ ローラ（一方向クラッチ）
４２ インナ（一方向クラッチ）
６３ 軸受（第２実施例）

Claims (3)

1. 回転力が伝達されて回転する出力軸と、
   この出力軸上を軸方向に移動可能に設けられたピニオンギヤと、
   前記出力軸を駆動するための回転力を発生する始動モータと、
   この始動モータの回転を減速する遊星歯車減速装置と、
   この減速装置の遊星ギヤに連結されたアウタ、このアウタの内周に配されたローラ、及び動力伝達時に前記ローラを通じてアウタの回転が伝達されるインナを有し、このインナが前記出力軸に設けられた一方向クラッチと、
   この一方向クラッチの外周に配されて、前記出力軸に対する前記アウタの傾き、及び前記インナと前記アウタとの中心軸のずれを規制する規制部材とを備え、
   前記規制部材は、軸方向に前記ローラの少なくとも一部と重なる前記一方向クラッチの外周面との間に僅かな隙間を有して対向する円筒内周面を有し、
   前記規制部材は、動力伝達経路に加わる衝撃を緩和するための滑り板と一体に設けられていることを特徴とするスタータ。
2. 前記規制部材は、前記減速装置のインターナルギヤと一体に設けられたリング形状部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載したスタータ。
3. 前記規制部材は、前記滑り板の前記円筒内周面に配置され、前記一方向クラッチの外周面を回転自在に支持する軸受をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載したスタータ。

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