JP2004124871A

JP2004124871A - 内燃機関用スタータ

Info

Publication number: JP2004124871A
Application number: JP2002292267A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Shiga; 志賀　　孜; Masami Niimi; 新美　　正已
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-22
Also published as: EP1406008A1; CN1497169A; US20040070209A1; KR20040031638A

Abstract

【課題】端にピニオンを持つ従動軸は十分な軸受けスパンをもつ２つの軸受けで支えることにより、こじりをなくすようにした内燃機関用スタータを提供すること。
【解決手段】軸受け２３ａはハウジング１に、軸受け２３ｂはセンターハウジング２に取り付けられている。スプラインチューブ２６の内周には従動軸２０が設けられている。従動軸２０の外周とスプラインチューブ２６の内周２６ｃは摺動可能に嵌合され、スプライン２０ａ、２６ａは外径あわせでスプライン結合しており、この２点で従動軸２０はスプラインチューブ２６に芯だしされた状態に保持されている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に内燃機関を始動するための始動装置であるスタータモーターであって、該スタータモーターのピニオン押し出し部の支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年スタータモーターの取り付け環境もますます厳しくなってきている。たとえば水、泥、埃などの劣悪な環境に耐えしかも狭い取り付けスペースに収まる必要が出てきた。劣悪な環境に耐えるだけなら特許文献１にも見られるようにスタータの非作動時にはピニオンをひっこめておき従動軸に水等がかからないようにしたいわゆるピニオン片持ち構造（またはオーバーハング構造）があるがこの場合はピニオンを支える従動軸に並列にした時にモーターを配置した外歯歯車減速構造になっているので重いモーターをささえるため剛性をあげざるを得なくなり結果として重くて大きくなり小型化できないと言う問題があった。この問題を対策するため、内歯歯車をもちいて減速したいわゆるプラネタリー減速タイプのスタータで小型を実現しつつピニオンを片持ちにして泥等に対処したこころみもあるが（特許文献２参照。）、これには機械構造上の致命的な欠陥を有している。すなわち、特許文献２のＦｉｇ．３に示したように、従動軸７２を支える軸受けは８０の１つだけであり、エンジン駆動時に従動軸７２が図の左方向に飛び出すと従動軸の端のピニオン部１８０と該軸受け８０とは完全にオーバ−ハング状態になり、軸受けは傾いた状態で使用されることになる。一方、駆動軸５８を支えるために駆動軸に内蔵された軸受け１７６と本体に固定された軸受け１６０とがある。軸受け１７６は従動軸７２が回転と軸方向両方に動く必要があるので適当なクリアランスが存在する。すなわち、駆動軸５８と従動軸７２を支えるためのスタータ本体にきちっと固定された軸受けは１７６と１６０の２つである。従って、エンジン駆動時にはピニオン部１８０に力が加わると２つの軸は２つの軸受けを支点としてこじられた状態で回転することになり（いわゆるみそスリ運動）、振動、摩耗を発生することになる。この不具合に対処するために軸受け巾を大きくするなどして少しでも不具合を少なくする方法もあるが所詮本質的な問題解決にはなっていないので摩耗、小型等の問題がある。
【０００３】
【特許文献１】
特公平６−１０９５４号公報
【特許文献２】
ドイツ特許公開公報第１００１６７０６号明細書
【０００４】
【課題度解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明ではパイプ状の駆動軸（本発明ではスプラインチューブと称している）はスタータ本体にきちっと固定された２つの軸受けでささえ、端にピニオンを持つ従動軸は十分な軸受けスパンをもつ（駆動軸に内蔵されている）２つの軸受けでささえることにより上記のようなこじりをなくすようにする。
【０００５】
更に、スプラインチューブ（駆動軸）に溝を穿設し、その溝を通して係合部材である棒を従動軸に一体的に結合させる構造にして、該棒をマグネットスイッチの力で押すことにより従動軸、すなわちピニオンをリングギヤに噛合わせるようにする。すなわちスプラインチューブの外周からその内周の従動軸を移動させることを溝と棒により実現させることにより内歯歯車減速（プラネタリー減速）スタータでかつピニオンの片持ち構造を可能にすることにより泥等の劣悪な環境に耐えかつ小型で摩耗のない耐久性のあるスタータを可能にすることを目的としている。
【０００６】
請求項１では２つ以上の軸受けでしっかりスプラインチューブ（従来の駆動軸のこと）をスタータ本体に回転可能に支持しており、従動軸はそのしっかり支持されたスプラインチューブの中心部に嵌装されているのでこれもまたしっかり支持されるのでこじりが発生することがない。またその従動軸は溝を貫通した係合部材によりスプラインチューブの外周から移動させることが出来るのでモーターが従動軸と同軸上にあってもじゃまされることなく移動装置でピニオンをリングギヤー側へ押し出すことが出来るので小型で軸受けの寿命のあるしかも劣悪環境に使用できるピニオン片持ち構造が可能である。
【０００７】
請求項２ではモーターの出力はスプライン結合により確実にピニオンに伝えることが出来、しかもその経路とは別に移動装置の作用により棒を介してピニオンをリングギヤーに噛合わせるので信頼性が増す。
【０００８】
請求項３ではスプラインのねじれ角と等しい角度の溝であるので、従動軸がスプラインの作用により回転しても棒が溝と干渉することがない。
【０００９】
請求項４では移動装置はマグネットスイッチであるので構造が簡単でしかも制御も容易である。
【００１０】
請求項５ではオーバーハング量Ａより軸受けスパンＢが小さいので軸受け荷重が少なくなりしかも安定した片持ち構造になる。
【００１１】
請求項６では支持スパンよりオーバーハング量が少ないので従動軸の応力が小さくでき従動軸の寸法を細くでき小型化となる。
【００１２】
請求項７ではスプラインチューブをクラッチの巾まで延長できるので、その分従動軸を長くできオーバーハング量より相対的に嵌合部が長くなりますます応力低減が出来しかも安定した片持ち構造になる。
【００１３】
請求項８では遊星減速（プラネタリー減速）を有するスタータであるので外部歯車減速より軽量で小型となる。
【００１４】
請求項９ではピニオンの移動機構をモーターの回転力とねじれスプラインを利用して行うので、マグネットスイッチはピニオンの回転を規制する力だけでよいのでスイッチの小型化が可能となりモーターの後ろにスイッチを乗せることが容易になりますます小型化がはかれる。
【００１５】
請求項１０ではレバーを介してピニオンを押し出すのでモーター軸とスイッチ軸が平行な２軸タイプでも信頼性のある劣悪環境に耐えるスタータが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施例を図１ないし図４にもとづき説明する。概略円筒状の形状の２６はスプラインチューブで内周にはねじれスプライン２６ａがあり従動軸２０のスプライン２０ａが摺動可能に嵌装されている。該スプラインチューブ２６一部に該スプライン２６ａとほぼ同じねじれ角で１つまたは複数の溝２６ｂが穿設（図では１８０度対称に２個）されている。スプラインチューブ２６の外周は軸受け２３ａ、２３ｂで回転可能にささえられている。またスプラインチューブ２６の外周の段つき部と溝２６ｄにはめたワッシャによりスプラインチューブ２６は軸受け間で軸方向は固定されている。
【００１７】
また、軸受け２３ａはハウジング１に、軸受け２３ｂはセンターハウジング２に取り付けられている。スプラインチューブ２６の内周には従動軸２０が設けられている。従動軸２０の外周とスプラインチューブ２６の内周２６ｃは摺動可能に嵌合され、スプライン２０ａ、２６ａは外径あわせでスプライン結合しており、この２点で従動軸２０はスプラインチューブ２６に芯だしされた状態に保持されている（外径あわせでなく内径あわせまたは歯面あわせのスプライン結合でもよく、さらにはスプライン部とはべつに嵌合部を設けてもいいのはゆうまでもない、要は２箇所以上芯出部を設ければよい。）。
【００１８】
従動軸２０の反スプライン側にはピニオン２５が適当な方法で固定されている（２０と２５は一体で作ってもよいのはいうまでもない。）。
【００１９】
従動軸２０の中央部分には穴２０ｂが開けられており（図では２個）、スプラインチューブ２６に内蔵した状態で溝２６ｂをとおして係合部材をなす棒２１ａを該穴２０ｂに圧入しておく。（図では２本の棒を別々に圧入しているが１本の棒を貫通させてもよい。要は棒２１ａにより従動軸２０のうごきをスプラインチューブの外に伝えることができればよい。従って棒と穴はルーズ嵌合でもよく、丸棒でなく角などでもよい。）棒２１ａにはスラストベアリング２１が適当な方法で固定されており、その内周部２１ｃはスプラインチューブ２６の外周２６ｅと遊合されておりスラストベアリング２１の軸方向動きの案内と剛性アップの役目を果たす。
【００２０】
２７はクラッチ、３０は遊星減速部、１０はモーターのアーマチャ、１１はアーマチャ軸である。６０は端子で図示してないバッテリーと接続される。８１は固定接点、８２は可動接点でありこの接点をＯＮ　ＯＦＦすることによりモーターへのメイン電流を制御する。ブラシ７１はカーボン系材料で作られており抵抗体と固定接点の役目を果たしている。７２は可動接点でありブラシ７１と可動接点７２とあわせてサブ接点を構成している。メイン、サブの各々の可動接点７２，８２はマグネットスイッチ５０の作動により固定接点側に移動させられ全体でスイッチの役目を果たす。
【００２１】
マグネットスイッチ５０のプランジャー５２の動きは連結棒９０（一部しか図示されていない）を介して規制部材９１につたえられる。該スラストベアリング２１の外周には歯付き部２１ｂが有り、この歯付き部２１ｂは棒２１ａに移動不能に一体的に固定されており、この歯溝に該規制部材９１がはまることで従動軸を回転不能ではあるが軸方向には移動可能な状態に保持できる。２４はシール部材で軸受け２３ａやスタータ内へほこりなどが進入するのを防止する。
【００２２】
本発明になる作動を説明する。図１において図示してない車のキースイッチがＯＮされるとマグネットスイッチ５０に電磁力が発生し、プランジャー５２が動くと連結棒９０が動き、規制部材９１を歯付き部２１ｂの溝へはめ込み、従動軸２０を回転不能に保持する。更にプランジャー５２が動くとそれに繋がっているサブの可動接点７２が固定接点７１に接触する。
【００２３】
そうするとバッテリーからの電流はカーボンよりなる固定接点７１の抵抗を通して流れるので電流が制限されてモーターへ供給される（たとえば２００Ａくらい）。その結果、アーマチャ１０はゆっくりまわり、アーマチャ軸１０、遊星減速部３０、クラッチ２７を経由してスプラインチューブ２６がゆっくりまわる。スプラインチューブは回転するが、従動軸２０は規制部材９１により回転できないのでねじれスプライン２０ａ、２６ａのネジ効果で棒２１ａに案内された溝２６ｂにそって従動軸は左方向に動く。ついにはピニオン２５がリングギヤ１００の端面にあたる（図５参照）。
【００２４】
リングギヤー１００とピニオン２５が当たるとこれ以上従動軸２０は左方向に進めなくなるが、規制部材９１には少し弾性効果があるので、こんどはスプラインチューブ２６と従動軸２０は一体となって回転する。ピニオン２５の一歯分くらい回転するとピニオン２５とリングギヤ１００の歯同士の干渉がなくなるので、今度はまた溝２６ｂにそって従動軸２０は左方向に進む。
【００２５】
更に従動軸２０が左にすすみ規制部材９１のながさ以上に進むと歯付き部２１ｂの溝より規制部材９１がはずれ、従動軸２０の回転は完全に自由となる。しかもピニオン２５とリングギヤ１００の噛合い深さは十分ある状態になる。このとき、規制部材９１は更に内径側に移動してスラストベアリング２１の側面に入り込む（図６）。この状態までプランジャー５２が吸引されると、こんどはメイン接点８１と８２がＯＮされ、抵抗を介さずにバッテリーから電流が流れる（たとえば８００Ａくらい）のでモーターがフルパワーを出し、しっかり噛合ったピニオン２５とリングギヤ１００とによりエンジンを始動する。エンジン始動中にピニオン２５が下に戻されようとする力はスラストベアリング２１を介して、規制部材９１で支える。なお、その他の部分の作動は特開平１０−１１５２７４号公報と類似なので詳細は省く。
【００２６】
このように本発明によれば、エンジン駆動中は図に示したように従動軸とスプラインチューブの支持（軸受け）はそのいずれも２カ所あるので、こじり、みそスリ運動する事がなく、しかもピニオン飛びだし長さＡより軸受けスパンＢの方が大きいので軸受け荷重や軸応力もちいさいので、信頼性もあり小型化できる。更にスタータ停止中は従動軸２０などスタータ本体内へ収納されており、しかもシール部材２４もあるのでほこりなどの劣悪環境にも耐えれる。
【００２７】
第２の実施例について図７で説明する。スプラインチューブ２６は軸受け２３ａ、２３ｂで保持されており、その内部には従動軸２０がある。マグネットスイッチ５０の電磁力によりレバー１０１を動かすと棒２１ａを介して従動軸２０が移動しピニオン２５をリングギヤ１００に噛合わせる。その他の部分は実施例１と同じであるので説明を省く。このように本発明によれば信頼性が高く、劣悪環境にも耐えられる小型のスタータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のスタータの断面図である。
【図２】図１の従動軸周辺を取り出した断面図である。
【図３】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】図１のスプラインチューブの半断面図である。
【図５】第１の実施例のスタータの作動途中の部分断面図である。
【図６】第１の実施例のスタータのエンジン駆動中の部分断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例のスタータの部分断面図である。
【符号の説明】
２０　従動軸
２１ａ　棒
２６　スプラインチューブ
２６ｂ　溝

Claims

エンジンのリングギヤへ噛合うピニオンを支える軸が片持ち構造であるスタータにおいて、
略円筒形状をなしその内周部にスプラインを有するスプラインチューブと、
このスプラインチューブの外周を直接支持する少なくとも２つ以上の軸受けと、
前記スプラインチューブの内周に設けられたスプラインと移動可能に結合するスプラインを有すると共に、一端には該ピニオンが一体または別部材として一体的に固定されている従動軸と、
前記スプラインチューブには１つまたは複数個の溝が穿設されており、その溝を通して該従動軸に固定された係合部材と、
この係合部材に直接または間接的に連結されるピニオン移動装置とを有し、
このピニオン移動装置によって、前記係合部材を介して前記ピニオンを前記リングギヤ側に移動させることを特徴とする内燃機関用スタータ。
該スプラインチューブはモーターと直接または間接的に連結されており、モーターの出力は該スプラインチューブのスプラインを介して該従動軸に、さらにピニオン伝えられると共に、エンジン始動時にはピニオン移動装置によりスプラインチューブの外周部に突き出した該係合部材を直接または間接的に押すか、またはピニオン移動装置とモーターの回転力との連携によりスプラインチューブに内装された従動軸を軸方向に移動させピニオンをエンジンのリングギヤに噛合せる機構を有する請求項１記載の内燃機関用スタータ。
該スプラインはねじれスプラインであり、該溝はスプラインのねじれ角に概略等しくなるように軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１もしくは２記載の内燃機関用スタータ。
該ピニオン移動装置はマグネットスイッチであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関用スタータ。
前記スプラインチューブを支える該軸受け間のスパンをＢ，そのピニオン側の軸受けとピニオンが最大飛び出た位置（リングギヤーへ力を伝達しているときの位置）とのスパンをＡとするときＡ／Ｂ＜１であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関用スタータ。
該従動軸はＢ以上のスパンでスプラインチューブと嵌合され支持されていることを特徴とする請求項５記載のスタータ。
該スプラインチューブの反ピニオン側端部の外周部はクラッチの一部を兼ねていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の内燃機関用スタータ。
該スプラインチューブと該モーターとの間に遊星歯車減速機構を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の内燃機関用スタータ。
従動軸とモーターとの間に減速機構を有するものにおいて、モーターに対して従動軸と反対側の位置にマグネットスイッチを設けその電磁力により該係合部材を回転不能に固定した状態にして、モーターの回転力によりスプラインチューブ、従動軸の各々のねじれスプラインのねじれ作用により該従動軸をリングギヤー側に押し出すことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の内燃機関用スタータ。
マグネットスイッチの電磁力でレバーを動かし、そのレバーで該係合部材を軸方向に押し、従動軸をリングギヤー側に押し出すことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の内燃機関用スタータ。