JP4249596B2

JP4249596B2 - スタータ

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Publication number: JP4249596B2
Application number: JP2003370703A
Authority: JP
Inventors: 修一青木; 梶野　　定義; 洋一長谷川
Original assignee: Denso Corp; Sawafuji Electric Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Sawafuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: CN1611767B; CN1611767A; KR20050041942A; JP2005133643A; US20050115339A1

Description

本発明は、エンジン始動後、モータへの通電がＯＦＦされた時モータの惰性回転を迅速に停止させるように構成されたスタータに関し、そのブレーキ機構の改良に関するものである。

図１は本発明に係るスタータの一実施例要部断面図であるが、当該図１を利用して、スタータにおける電磁スイッチとモータとピニオンシフトレバーと、ピニオンおよびクラッチとの関連を説明しておく。

図中、１はスタータ、２は電磁スイッチ、３はピニオン、４はクラッチアウタ、５はピニオンシフトレバー、６はモータを表している。

図１において、電磁スイッチ２は、中空円筒状のコイルボビン２１に巻回された駆動コイル２２と、コイルボビン２１の中空内に固定されている固定鉄心２３と、コイルボビン２１の中空内に移動可能に支持される可動鉄心２４と、可動鉄心２４に固着されて一端に係合部２５ａと他端に可動接点部２６を有する駆動軸２５と、ターミナル２８，２８と、ターミナル２８に連設される固定接点２７，２７とを備えている。

なお、図１において、電磁スイッチ２に対応して示す中心線の上側には駆動コイル２２が非励磁の状態であって駆動軸２５が図示左側に位置していて、可動接点部２６が固定接点２７と非接触の状態を示している。また当該中心線の下側には駆動コイル２２が励磁された状態であって駆動軸２５が図示右側に位置されていて、可動接点部２６が固定接点２７と橋絡する状態を示している。

電磁スイッチ２は車両のイグニッションスイッチ（図示せず）をオンするとバッテリ（図示せず）から駆動コイル２２が励磁され駆動軸２５が図示右側に移動されることによって、係合部２５ａに係合されているピニオンシフトレバー５の二股状頭部が図示点線の如くレバーピン７３を支点として時計方向に回動し、ピニオンシフトレバー５の二股状脚部に設けられているローラ５６がクラッチアウタ４に連設されているシフタ部４２を図示左方向に駆動し、クラッチローラ４ｂを介してクラッチインナ４ａに固定されているピニオン３がスプライン筒部４１とヘリカルスプライン４４との働きによりゆるやかに回転しつつ図示左側に押出され、図示省略しているエンジン側のリングギヤに対してピニオン３が噛み合った時に、電磁スイッチ２の可動接点部２６が固定接点２７，２７を橋絡することによってモータ６が起動されエンジンが始動する。

なお、図１において、ピニオン３、クラッチアウタ４、モータ６に対応して示す中心線の上側にはピニオン３が非突出状態にある場合を示し、当該中心線の下側にはピニオン３が突出状態にある場合を示している。

図示しないエンジンが起動された後に、電磁スイッチ２の駆動コイル２２の励磁が解除され、可動鉄心２４は図示左側に戻され、可動接点部２６と固定接点２７，２７から離間してモータ６への電力がオフされると共に、ピニオンシフトレバー５は図示実線の如く元の位置に戻る。

なお、符号１７はモータ６のリヤブラケット、１８はモータ６のセンタブラケットであり、１９はブレーキ板、８は減速装置である。当該減速装置８については後に説明する図６の減速装置１５４と同じものであるので、ここではその説明を省略する。またクラッチアウタ４の鍔部４３は、ピニオン３が非突出状態に戻る際に当該鍔部４３の端面が、モータ６側の出力軸の一部分と環状に重なり合うブレーキ板１９と接触し、当該ブレーキ板１９を介してモータ６の惰性回転を停止せしめる構造となっている。このピニオン３が非突出状態に戻る際に当該鍔部４３の端面がブレーキ板１９と接触し、モータ６の惰性回転を停止せしめる構造が、本発明の構造部分であるが、その説明は後の図２から図５でさらに詳細に説明する。

上記の説明では、スタータ１における電磁スイッチ２とピニオン３とクラッチアウタ４とピニオンシフトレバー５とモータ６との関連を示したが、以下従来のスタータに用いられているピニオン３のその軸方向への移動のストッパ機構の構造、そしてヘリカルスプライン結合を用いたクラッチのストッパ機構の構造について述べる。

本出願人らはすでに、特許文献１に記載したスタータを提案している。当該特許文献１に記載のスタータを図６，図７に示す如く説明する。図６は従来のスタータのクラッチ及び減速装置近傍の部分断面図、図７は図６のＡ−Ａ矢視図を示している。

図６、図７において、スタータを構成するモータ１５２の電機子シャフト１５３は、減速装置１５４を介してその出力軸１５５と同軸上に連結され、該出力軸１５５は軸受１５６を介してセンタブラケット１５７に回転自在に支持されている。

減速装置１５４は、電機子シャフト１５３に設けられたサンギヤ１５８と、該サンギヤ１５８の径方向外周に配置されて、センタブラケット１５７に回転規制されているリング状のインターナルギヤ１５９、及びサンギヤ１５８とインターナルギヤ１５９とに噛み合う複数個の遊星ギヤ１６０などで構成される遊星歯車減速機構であり、遊星ギヤ１６０が軸受１６１を介し、出力軸１５５のモータ側に設けられた鍔部１５０に固着されているキャリアピン１６２に回転自在に支持されている。

出力軸１５５上に配置されているクラッチ１６３は、ヘリカルスプライン嵌合して軸方向に移動可能に設けられた構造を有しており、電磁スイッチ２のオン動作に応答して傾動するレバー１６４を介し、筒部１６５に位置するローラ１６４ａによってクラッチ１６３が図６の左方向に移動され、電磁スイッチ２のオフ動作に応答して元の位置に戻るレバー１６４を介し、クラッチ１６３が図６の右方向に移動するようになっている。このときクラッチ１６３に連設された鍔部１６６が、図８に図示された円形状のブレーキ部材１６７を押圧し、クラッチ１６３のその軸の右方向に対するストッパを兼ねると共に、エンジン始動後のモータ１５２の惰性回転を迅速に止める構造となっている。

前記ブレーキ部材１６７は、センタブラケット１５７に設けられた軸受部１６８に配置され、図７図示の如く、軸受部１６８にカシメて固定されている。また図８に示されている様に、このブレーキ部材１６７は突起部１６９を有し、この突起部１６９を軸受部１６８に設けられた凹部１７０に嵌合して該ブレーキ部材１６７の回転を規制している。

また、特許文献２にはヘリカルスプライン結合を用いたクラッチにストッパ機構を内蔵したものが開示されている。

図９は従来のピニオン移動停止機構内蔵のクラッチを有するスタータの要部縦断面正面図、図１０は図９で用いられている出力軸の斜視図、図１１はクラッチアウタの一部断面図、図１２は図１０のＢ−Ｂ断面図、図１３は図１０のＣ−Ｃ断面図を示している。

図９ないし図１３において、スタータ１７１のクラッチ１７５は、先端にピニオン１７９を一体に形成した出力軸１７４とハウジングケース１７６間に軸受１８０，１８１を介して滑合されるクラッンチインナ１８２と、該クラッンチインナ１８２の反ピニオン側一端外周に複数の係合止１８３を介して結合されるクラッチアウタ１８４とから形成されている。該クラッチアウタ１８４の一端内周面には、図１１の如くヘリカルスプライン１８５が５個７２度間隔で等角度位置に形成され、それと対向する出力軸１７４の第２のヘリカルスプライン（ヘリカルスプライン溝）１８６は整数倍の１０個あって等角度位置に形成されている。すなわち、図１１〜図１３に示す如くクラッチアウタ１８４の内周面のヘリカルスプライン１８５の配置角度がθ₁であるのに対し、これを受ける第１のヘリカルスプライン（ヘリカルスプライン溝）１８８の角度がθ₂であり、一方、第２のヘリカルスプライン１８６の側にあってはθ₃，θ₄であって、これらの関係はθ₁＝θ₂＝θ₃＝θ₄となっている。従って図１２に示される第２のヘリカルスプライン１８６は他の第１のヘリカルスプライン１８８の２倍の数となっている。

一方、ピニオン移動停止装置となる部分１８７には、前記クラッチアウタ１８４のヘリカルスプライン１８５と等間隔の第１のヘリカルスプライン１８８が形成され、該第１のヘリカルスプライン１８８以外の部分はピニオン移動停止装置の衝当部分として用いられる。第１のヘリカルスプライン１８８と第２のヘリカルスプライン１８６との間には溝部１８９があって第１のヘリカルスプライン１８８の条間にある第２のヘリカルスプライン１８６の加工を容易にしている。一方、第２のヘリカルスプライン１８６の端部は段付部１９０となっていて、この段付部１９０は少なくとも前記クラッチアウタ１８４のヘリカルスプライン１８５が空転できる空隙となっている。なお、符号１７２はモータ、１７７は電磁スイッチ、１７８はレバーを表している。

このようなクラッチ１７５の構成において、該クラッチ１７５の組込みは、ピニオン１７９側より出力軸１７４を中心にして挿入し、クラッチアウタ１８４のヘリカルスプライン１８５を先ず第１のヘリカルスプライン１８８に螺合させ、更に前進させることにより第２のヘリカルスプライン１８６のうち前記第１のヘリカルスプライン１８８と同一螺旋状にあるスプラインに螺合して行く。更に前進をさせることによりクラッチアウタ１８４のヘリカルスプライン１８５はその螺合が外れ、段付部１９０に対応する。この時点でクラッチアウタ１８４をスプラインの一条分だけ左右いずれかに回転させることによりこんどは中間にあるスプラインに対向し、左回転させることにより螺合する。ピニオン移動停止装置の部分１８７に係止するまで回転させながら戻し、その後ピニオン１７９の付近に止め輪１９２を嵌合して総ての組立ては完了する。

つまり、出力軸１７４に、第１のヘリカルスプライン１８８と第２のヘリカルスプライン１８６との条数の異なるスプラインを分離して設けるだけで、ピニオン移動停止装置ができている。スタータ１７１は、このクラッチ１７５に内蔵されたピニオン移動停止装置とピニオン１７９の付近に設けられたクリップ１９２とで、出力軸１７４の移動方向のストッパが構成された構造を有している。

その他、従来のスタータに用いられているピニオンのその軸方向への移動のストッパ機構の構造として、特許文献３では、ストッパ部材を係止リングでピニオン軸に固定し、ストッパ部材でピニオン軸の移動方向の規制をしている。
特開２００３−２１４３０４号公報特公昭５８−２３５０１号公報実開昭６１−１２９７６公報

図６ないし図８で示された従来のスタータにおけるブレーキ部材１６７の取り付けにカシメを用いるタイプの場合には、ブレーキ部材１６７を先に出力軸１５５の軸受部１６８にカシメ部２００を用いて取り付けることになる。その理由は、仮に図８ないし図１３で説明した様な５条、１０条の２つのヘリカルスプライン嵌合を利用したストッパ機構を採用したとし、該ブレーキ部材１６７が先に出力軸１５５の軸受部１６８に取り付けられているとすると隙間ができず、該ブレーキ部材１６７の交換の必要性が生じた場合、その取り外しや取り付けができない。つまり図６ないし図８で示された２つのヘリカルスプライン嵌合を利用したストッパ機構を有し、ブレーキ部材１６７にカシメを用いて取り付けるタイプの従来のスタータでは、組み立てる際、先にブレーキ部材１６７がセンタブラケット１５７に取り付けられていることになるので、クラッチ１６３をその周方向に回転させるスペースが確保できなくなり、ヘリカルスプラインの１条分ずらしてヘリカルスプライン嵌合をすることができない。またブレーキ部材１６７を交換したいときには、センタブラケット１５７まで交換せねばならなかった。

そのため本発明のスタータは、電磁スイッチと、リヤブラケットとセンタブラケットとによって回転可能に軸承される電機子を備え、前記電磁スイッチのオン動作に基づき電機子に電流が流れることにより起動されるモータと、前記電磁スイッチのオン動作に対応して駆動されるピニオンシフトレバーと、前記モータの起動に対応して回動されつつ前記ピニオンシフトレバーの駆動に対応してエンジンのリングギヤに係合されるピニオンと、モータの出力軸側とピニオン軸側とはその一方が他方のスプライン条数に対して２倍のスプライン条数を有すると共にその軸方向の移動に対し該２倍のスプライン条数を利用した形態のストッパ機構を有してスプライン結合されてなるクラッチと、前記モータの電機子シャフトの回転数を減速させた出力軸をもつ減速装置とを有するスタータにおいて、装着する軸径より大きい開口部が一部に形成された実質上円形状のブレーキ板を備えると共に、前記減速装置の出力軸を回転可能に軸承するセンタブラケットのピニオン側の壁面に前記ブレーキ板を着脱可能に固定する係止手段を備え、該係止手段を介し、スタータ外部から前記ブレーキ板の取り付け取り外しを可能ならしめるようにした構造を特徴としている。

センタブラケットのピニオン側の軸受面に、前面から見て略円形であって周辺に垂直な壁のある凹部（以下略円形の凹部ということがある。）と該略円形の凹部の内周面にクリップ溝を設けたので、条数が２倍の相異なるヘリカルスプライン嵌合を利用したストッパ機構を備えたクラッチでも、ブレーキ板の後組付けが可能となると共に、ブレーキ板の交換も可能となる。そして部品設定も別部品で設定可能となり、分解整備性が向上する。

ブレーキ板が円形状でありかつ膨出部が設けられているので、モータの惰性回転停止動作のとき、ブレーキ板の回転が阻止され、モータの惰性回転停止性能が良い。

図１は本発明に係るスタータの一実施例要部断面図を示している。図中の符号１ないし６は上記説明の従来のスタータに用いられているものと同じと考えてよく、先に背景技術の項で記述した通りであり、大略の動作もまた先の背景技術の項で記述したので再述を省略するが、図２のセンタブラケット組立て図、図３のブレーキ板の形状説明図、図４のクリップの形状説明図を用いて、多少の説明をしておく。

図１ないし図３において、モータ６が配置されるセンタブラケット１８のピニオン側の壁面に、図３に示された略円形のブレーキ板１９を収納する略円形の凹部１１１と該凹部１１１の内周面にブレーキ板１９を固定するクリップ溝１１２とが設けられている。略円形の凹部１１１にブレーキ板１９が載置され、クリップ１１３をクリップ溝１１２に嵌め込むことにより、ブレーキ板１９がセンタブラケット１８に固定される構造となっている。

ブレーキ板１９は、例えばベーク板や布入りベーク板等の樹脂材、あるいは鉄板等の金属材から形成される。望ましくは油類を含浸させた樹脂材を用いることがよく、この場合クラッチアウタ４が回転しつつ押圧されても、ブレーキ板１９の磨耗がより少なくでき、そのうえ回転するクラッチアウタ４と接触する際に発生する摩擦音を低減できる。

また、ブレーキ板１９の一部は後述するように出力シャフト１１５の径方向（側面）から挿入ができるよう開口部２９１を有している。

クリップ１１３は、弾性部材が用いられ、図４に示されている様に開放部を有する略円形に形成されたその両端部に、クリップ１１３のクリップ溝１１２への着脱を容易にする着脱端部１１４が形成されている。図４に図示の着脱端部１１４は折曲げ形状のものが形成されているが、小さく円を描く円形状であってもよい。

ブレーキ板１９をセンタブラケット１８の凹部１１１に取付ける組み立て方を、図１と共に図５の本発明のブレーキ板組み立て説明図を用いて説明する。なお、図５において、Ｖは５条のヘリカルスプライン、Ｗは１０条のヘリカルスプラインが設けられている位置をそれぞれ表している。

（１）出力シャフト１１５をセンタブラケット１８のリヤ側より挿入する。

（２）クラッチアウタ４の鍔部４３をフロント側からセンタブラケット１８の略円形の凹部１１１に差し込み、そして前進させ、鍔部４３の端面を略円形の凹部１１１の底部面Ｘに突き当てる。このときクラッチ１１０内のヘリカルスプライン結合が外れており、クラッチアウタ４は周方向に自由に回転できる状態になっている。

（３）クラッチアウタ４を、ヘリカルスプライン１条分位相をずらす。

（４）クラッチアウタ４をフロント側へ引き戻し、ピニオン３の最大飛び出し位置まで移動させ、ブレーキ板１９を出力シャフト１１５径方向から挿入しセンタブラケット１８の略円形の凹部１１１にセットする。

（５）ペンチなどの工具でクリップ１１３の着脱端部１１４を用いてクリップ１１３をたわませながら、センタブラケット１８の円形の凹部１１１の内周面に設けられたクリップ溝１１２へクリップ１１３挿入し、ブレーキ板１９を固定する。

なお、図３に示すように、ブレーキ板１９は一部にシャフト１１５を通すための開口部２９１を有するとともに、開口部２９１以外の一部に膨出部２９２が設けられる。

図２及び図５をあわせて参照して、センタブラケット１８の凹部１１１の周囲の壁２８０は周方向の一部が切欠かれた、切欠部２８０−１を有する略環状に形成されており、切欠部２８０−１の両側は連続した壁面の端部である壁端部２８０−２、２８０−３を有する。

切欠部き２８０−１の軸方向深さは、凹部１１１の底面の深さとほぼ等しく形成される。

ブレーキ板１９の膨出部２９２の平面幅ｌはセンタブラケット１８の周囲壁２８０の切欠部２８０−１の切欠き幅Ｌに対して若干小さい寸法としてある。

このためブレーキ板１９を凹部１１１に載置した時に切欠部２８０−１に対応して膨出部２９２が収容される構造を有する。このためブレーキ板１９が回転するクラッチアウタ４の鍔部４３が接触しても、ブレーキ板１９は膨出部２９２が壁端部２８０−２又は２８０−３に当接して回転せずいわゆる回り止めの構造となる。

ブレーキ板１９が回転しないためクラッチアウタ４（即ちモータ６）の惰状回転を速やかに収束することができる。

また、センタブラケット１８の凹部１１１の内周面のクリップ溝１１２は壁端部２８０−２，２８０−３の部分で切欠部２８０−１で露出する。クリップ１１３の着脱端部１１４を切欠部２８０−１の位置に対応させることにより、クリップ１１３がブレーキ板１９のクラッチアウタ４の鍔部４３による回転力の影響を受けてつれ回ることを防止することができ、クリップ１１３のクリップ溝１１２からの脱落防止をより確実なものとすることができる。

なお、略円形の凹部１１１に嵌め込まれる略円形のブレーキ板１９は、クラッチ１１０の先端面、すなわち鍔部４３の端面が略円形の凹部１１１の底面部Ｘに突き当てられてからクラッチ１１０のヘリカルスプライン嵌合するまでの距離Ｔ２より大きい厚さＴ１のものが用いられる。

ブレーキ板１９は、再飛び込み時の相対回転数を減少させ、従って衝撃力を小さくし、強度メンバー保護をするという主目的の他、次のような役目も併せ持つ。

図５に示されているように、Ｔ２はクラッチ１１０をその周方向に自由に回転できる範囲を表しており、Ｔ１＞Ｔ２の関係が保たれるので、当該Ｔ１の厚さのブレーキ板１９は、組付け時のヘリカルスプライン位相ずらしスペーサの役割を担っている。

また厚さＴ１のブレーキ板１９が１枚のものが描かれているが、当該ブレーキ板は２枚や３枚など複数枚の構成であってもよい。ブレーキ板１９が複数で構成されているときには、磨耗したブレーキ板の順番を換えたり、磨耗したブレーキ板だけを交換することにより、ブレーキ板１９の寿命をのばすことができる。

以上説明した如く、本発明によれば、エンジンが始動した際発生するモータの惰性回転を迅速に停止させる。

更に、本発明によれば、ブレーキ板の後組付けが可能となり、組付け作業性が向上すると共に、ブレーキ板の交換も可能となることにより、分解整備性が向上して経済的利益も得られる。

本発明に係るスタータの一実施例要部断面図である。センタブラケット組立て図である。ブレーキ板の形状説明図である。クリップの形状説明図である。本発明のブレーキ板組み立て説明図である。従来のスタータのクラッチ及び減速装置近傍の部分断面図である。図６のＡ−Ａ矢視図である。ブレーキ部材の形状説明図である。従来のピニオン移動停止機構内蔵のクラッチを有するスタータの要部縦断面正面図である。図９で用いられている出力軸の斜視図である。クラッチアウタの一部断面図である。図１０のＢ−Ｂ断面図である。図１０のＣ−Ｃ断面図である。

符号の説明

１スタータ
２電磁スイッチ
３ピニオン
４クラッチアウタ
５ピニオンシフトレバー
６モータ
１８センタブラケット
１９ブレーキ板
１１０クラッチ
１１１略円形の凹部
１１２クリップ溝
１１３クリップ
１１５出力シャフト

Claims

電磁スイッチと、リヤブラケットとセンタブラケットとによって回転可能に軸承される電機子を備え、前記電磁スイッチのオン動作に基づき電機子に電流が流れることにより起動されるモータと、前記電磁スイッチのオン動作に対応して駆動されるピニオンシフトレバーと、前記モータの起動に対応して回動されつつ前記ピニオンシフトレバーの駆動に対応してエンジンのリングギヤに係合されるピニオンと、モータの出力軸側とピニオン軸側とはその一方が他方のスプライン条数に対して２倍のスプライン条数を有すると共にその軸方向の移動に対し該２倍のスプライン条数を利用した形態のストッパ機構を有してスプライン結合されてなるクラッチと、前記モータの電機子シャフトの回転数を減速させた出力軸をもつ減速装置とを有するスタータにおいて、
装着する軸径より大きい開口部が一部に形成された実質上円形状のブレーキ板を備えると共に、
前記減速装置の出力軸を回転可能に軸承するセンタブラケットのピニオン側の壁面に前記ブレーキ板を着脱可能に固定する係止手段を備え、
該係止手段を介し、スタータ外部から前記ブレーキ板の取り付け取り外しを可能ならしめるようにした構造
を特徴とするスタータ。
前記係止手段は前記壁面に設けられた凹部と該凹部の内周面に設けられた溝部と該溝部に対応して嵌め込まれるクリップとで構成されてなり、前記凹部に前記ブレーキ板が収容されること
を特徴とする請求項１に記載のスタータ。
前記壁面に設けられた凹部の周囲壁は周方向の一部が切欠かれ、壁端部が形成されるとともに前記クリップは開放部を有してその端部には前記壁端部に対応した着脱端部が形成されていること
を特徴とする請求項２に記載のスタータ。
ブレーキ板は、１枚又は複数のブレーキ板からなり、前記クラッチが前記壁面に突き当てられてから前記クラッチのスプラインが嵌合するまでの距離以上の厚さを有すること
を特徴とする請求項１ないし３に記載のスタータ。
前記ブレーキ板は、樹脂材より形成し、油を含浸すること
を特徴とする請求項１ないし４に記載のスタータ。
前記壁面に設けられた凹部の周囲壁は周方向の一部が切欠かれた、切欠部を有し、前記ブレーキ板には前記切欠部に対応した膨出部が形成されること
を特徴とする請求項２ないし５に記載のスタータ。