JP2004162596A - 中間歯車付スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転力の伝達ロスを低減できるスタータ１を提供すること。
【解決手段】出力軸３と平行に配置された中間軸６上に中間歯車７が回転自在に支持され、この中間歯車７が常時エンジンのリングギヤ１５に噛み合わされている。出力軸３上には、軸上を移動可能に設けられたピニオンギヤ５が配置され、このピニオンギヤ５が出力軸３上を移動して中間歯車７に噛み合い、その中間歯車７を介してピニオンギヤ５からリングギヤ１５にモータ回転力が伝達される。ここで、ピニオンギヤ５が中間歯車７に噛み合った時に、その軸方向の噛み合い幅と、中間歯車７とリングギヤ１５との噛み合い幅とが略同等である。この構成によれば、回転力が伝達される際に、中間歯車７に捩じれ応力が発生することがなく、ピニオンギヤ５から中間歯車７に伝達される回転力を効率良く中間歯車７からリングギヤ１５に伝達することができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転力をピニオンギヤから中間歯車を介してリングギヤに伝達する中間歯車付スタータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば特許文献１に記載された機関始動装置がある。
この機関始動装置は、図４に示す様に、ボールベアリング１００ を介して変速機カバー１１０ に軸承された回転軸１２０ に中間歯車１３０ が支持され、この中間歯車１３０ が内燃機関２００ のリングギヤ２１０ に常時噛み合っている。
始動電動機１４０ が通電付勢されると、ピニオンギヤ１５０ が図示右方向に押し出されて中間歯車１３０ と噛み合い、ピニオンギヤ１５０ の回転力が中間歯車１３０ を介してリングギヤ２１０ に伝達されることにより、内燃機関２００ の始動が行われる。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６０−２１５５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の機関始動装置では、図４に示す中間歯車１３０ の軸方向右側半分にリングギヤ２１０ が噛み合っており、機関始動時には、ピニオンギヤ１５０ が中間歯車１３０ の軸方向左側半分に噛み合って回転力が伝達される。この場合、中間歯車１３０ とピニオンギヤ１５０ との噛み合い部と、中間歯車１３０ とリングギヤ２１０ との噛み合い部とが軸方向にずれている（軸方向にラップしていない）ため、ピニオンギヤ１５０ から中間歯車１３０ を介してリングギヤ２１０ に回転力が伝達される際に、中間歯車１３０ に捩じれ応力が加わり、回転力の伝達ロスが生じる。従って、回転力の伝達ロスを補うため、同一負荷の内燃機関に対し、より大きな出力の大型スタータを使用する必要がある。
【０００５】
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、中間歯車を介してピニオンギヤからリングギヤに回転力が伝達される際に、回転力の伝達ロスを低減できる中間歯車付スタータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明の中間歯車付スタータは、内燃機関のリングギヤに常時噛み合う中間歯車を備え、ピニオンギヤを軸方向に移動させて中間歯車に噛み合わせ、その中間歯車を介してピニオンギヤからリングギヤに回転力を伝達して内燃機関を始動させるもので、ピニオンギヤを中間歯車に噛み合わせて内燃機関を始動する際に、ピニオンギヤと中間歯車との噛み合い部と、中間歯車とリングギヤとの噛み合い部とが軸方向にラップしていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ピニオンギヤと中間歯車との噛み合い部と、中間歯車とリングギヤとの噛み合い部とが軸方向に完全にずれることがないため、ピニオンギヤが中間歯車に噛み合い、その中間歯車を介してピニオンギヤからリングギヤに回転力が伝達される際に、中間歯車に発生する捩じれ応力を低減、または捩じれ応力の発生を無くすことができる。その結果、従来技術で説明した機関始動装置（図４参照）と比較して回転力の伝達ロスを低減できるので、同一負荷の内燃機関に対し、より出力の小さい小型軽量のスタータを使用することが可能となる。
【０００８】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した中間歯車付スタータにおいて、
ピニオンギヤと中間歯車との噛み合い部と、中間歯車とリングギヤとの噛み合い部とは、軸方向の噛み合い幅が略同等であることを特徴とする。
この構成によれば、ピニオンギヤと中間歯車との噛み合い部と、中間歯車とリングギヤとの噛み合い部とが軸方向にラップしている部分が、中間歯車の軸方向中心付近となり、中間歯車に発生する捩じれ応力をより低減できるので、ピニオンギヤから中間歯車に伝達される回転力を、効率良く中間歯車からリングギヤに伝達することができる。
【０００９】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した中間歯車付スタータにおいて、
ピニオンギヤとリングギヤは、それぞれ中間歯車に噛み合う軸方向の噛み合い幅が、中間歯車の軸方向幅と略同等であることを特徴とする。
この構成では、ピニオンギヤとリングギヤとが、それぞれ中間歯車の全幅で噛み合うため、中間歯車を介してピニオンギヤからリングギヤに回転力が伝達される際に、中間歯車に捩じれ応力が発生することはなく、その捩じれ応力による回転力の伝達ロスが発生しない。
【００１０】
（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかの中間歯車付スタータにおいて、
ピニオンギヤと一方向クラッチとが軸方向に近接して配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、内燃機関を始動する際に、ピニオンギヤが一方向クラッチと一体に出力軸上を移動して中間歯車に噛み合うため、ピニオンギヤと一方向クラッチとが軸方向に近接して配置されることで、必然的に中間歯車と一方向クラッチとが軸方向に近接することになる。その結果、中間歯車が回転して発生する空気流により、一方向クラッチを冷却する効果を得ることができる。これにより、一方向クラッチの発熱に対する余裕度が向上するため、クラッチ機能の信頼性を高めることができ、且つ一方向クラッチの小型軽量化も可能となる。
【００１１】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの中間歯車付スタータにおいて、
中間軸は、スタータハウジングに固定されていることを特徴とする。
この場合、内燃機関側に対するスタータの取り付け自由度を向上できる。即ち、中間軸が内燃機関側に固定されている（従来技術に記載した機関始動装置では、変速機カバーに軸承されている）場合は、その中間軸の位置によってスタータの取り付け位置が限定されてしまうが、本発明の構成であれば、中間軸がスタータハウジングに固定されているので、内燃機関に対するスタータの取り付け位置をより広い範囲で選択することが可能である。
【００１２】
また、中間軸をスタータハウジングに固定することにより、中間軸に支持される中間歯車とピニオンギヤとの噛み合い性を最適設計することが可能となる。その結果、車両側の設計変更を行うことなく、ピニオンギヤと中間歯車との噛み合い性能を向上でき、スタータの信頼性向上に寄与できる。
【００１３】
（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れかの中間歯車付スタータにおいて、
ピニオンギヤと一体に一方向クラッチを軸方向に押し出す働きを有する電磁スイッチと、中間歯車の回転速度を検出する回転速度検出手段と、この回転速度検出手段で検出される回転速度に応じて電磁スイッチの通電回路を開閉制御する制御手段とを備え、この制御手段は、中間歯車の回転速度が所定速度以上の時には、電磁スイッチの通電回路を遮断することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、中間歯車が所定速度（具体的には、略０ｒｐｍ 以外の速度）以上で回転している時には、電磁スイッチの通電回路が遮断されるので、乗員がスタータの始動スイッチを誤って再度ＯＮ操作しても、ピニオンギヤが中間歯車に飛び込むことはなく、ギヤ同士の衝突を回避できる。これにより、回転中の中間歯車にピニオンギヤが噛み合うことがなく、過大衝撃が発生することがないので、スタータ部品の衝撃荷重に対する強度的余裕度が大きくなり、その分、スタータの小型軽量化が可能となる。
【００１５】
（請求項７の発明）
請求項１〜５に記載した何れかの中間歯車付スタータにおいて、
ピニオンギヤと一体に一方向クラッチを軸方向に押し出す働きを有する電磁スイッチと、中間歯車が回転しているか否かを検出する回転状態検出手段と、この回転状態検出手段の検出結果に応じて電磁スイッチの通電回路を開閉制御する制御手段とを備え、この制御手段は、中間歯車が回転している時には、電磁スイッチの通電回路を遮断することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、中間歯車が回転している時には、電磁スイッチの通電回路が遮断されるので、乗員がスタータの始動スイッチを誤って再度ＯＮ操作しても、ピニオンギヤが中間歯車に飛び込むことはなく、ギヤ同士の衝突を回避できる。これにより、回転中の中間歯車にピニオンギヤが噛み合うことがなく、過大衝撃が発生することがないので、スタータ部品の衝撃荷重に対する強度的余裕度が大きくなり、その分、スタータの小型軽量化が可能となる。
【００１７】
（請求項８の発明）
請求項６に記載した中間歯車付スタータにおいて、
回転速度検出手段は、スタータ自体に取り付けられていることを特徴とする。この構成では、中間歯車の回転速度を検出するために、車両側の改造を必要とすることがないので、容易に中間歯車の回転速度を検出できる。
【００１８】
（請求項９の発明）
請求項７に記載した中間歯車付スタータにおいて、
回転状態検出手段は、スタータ自体に取り付けられていることを特徴とする。この構成では、中間歯車が回転しているか否かを検出するために、車両側の改造を必要とすることがないので、容易に中間歯車の回転の有無を検出できる。
【００１９】
（請求項１０の発明）
請求項６〜９に記載した何れかの中間歯車付スタータにおいて、
制御手段は、スタータ自体に取り付けられていることを特徴とする。
この構成では、制御手段と回転速度検出手段あるいは回転状態検出手段との電気接続が容易であり、且つ車両側の改造を必要としないので、種々の車両に対し、請求項６または７に記載した構成を容易に実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は中間歯車付スタータ１の全体図である。
本実施例の中間歯車付スタータ（以下スタータ１と略す）は、図１に示す様に、モータ２の回転力を出力する出力軸３と、この出力軸３上に一方向クラッチ４と一体に配置されるピニオンギヤ５、出力軸３と平行に配置される中間軸６、この中間軸６に回転自在に支持された中間歯車７等を有している。
【００２１】
モータ２は、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（図示しない）が閉じると、車載バッテリより電力の供給を受けて、内蔵するアーマチャ（図示しない）に回転力を発生する。
出力軸３は、例えばモータ２の回転軸（アーマチャシャフト）を前方（図１の左方向）に延長して設けられ（あるいは減速装置を介してアーマチャシャフトと同軸に連結されている）、自身の先端部が軸受９を介してスタータハウジング１０に回転自在に支持されている。
【００２２】
電磁スイッチ８は、図示しない始動スイッチ（ＩＧキー）のＯＮ操作によって通電される励磁コイル１１と、この励磁コイル１１の内側を往復動可能に嵌挿されたプランジャ１２とを有し、このプランジャ１２を励磁コイル１１に発生する磁力により吸引して前記メイン接点を閉じると共に、プランジャ１２に連結されたレバー１３を介して一方向クラッチ４を出力軸３上の前方（図１の左方向）へ押し出す働きを有している。
【００２３】
一方向クラッチ４は、車両用スタータに多く使用される周知のローラ式クラッチであり、出力軸３にヘリカルスプライン嵌合してピニオンギヤ５と一体に出力軸３上を移動可能に設けられ、出力軸３の回転をピニオンギヤ５に伝達する。
ピニオンギヤ５は、一方向クラッチ４の前方側（反モータ側）に配置され、出力軸３に嵌合する円筒状のボス部５ａを介して一方向クラッチ４のインナ４ａと一体に設けられている。従って、ピニオンギヤ５は、一方向クラッチ４のインナ４ａと一体に回転する。なお、ボス部５ａは、ピニオンギヤ５と一方向クラッチ４とが軸方向に近接する様に、軸方向の長さが短く設定されている。
【００２４】
中間軸６は、自身の両端部がスタータハウジング１０に支持され、サークリップ１４によって回転及び軸方向の移動が阻止されている。
中間歯車７は、中間軸６上の所定の位置に嵌合して回転自在に支持され、且つエンジン（内燃機関）のリングギヤ１５に常時噛み合わされている。なお、中間歯車７は、図１に示す様に、軸方向の全幅でリングギヤ１５に噛み合っている。
【００２５】
続いて、上記スタータ１の作動を説明する。
電磁スイッチ８の励磁コイル１１に通電されてプランジャ１２が吸引されると、そのプランジャ１２の移動により、レバー１３を介して一方向クラッチ４がピニオンギヤ５と一体に出力軸３上を前方側へ押し出され、ピニオンギヤ５が中間歯車７に当接して停止する。
【００２６】
更にプランジャ１２が吸引されてメイン接点が閉じると、車載バッテリからモータ２に給電されてアーマチャに回転力が発生し、出力軸３が回転する。この出力軸３の回転が一方向クラッチ４を介してピニオンギヤ５に伝達され、そのピニオンギヤ５が中間歯車７と噛み合い可能な位置まで回転すると、軸方向に押し込まれて中間歯車７に噛み合う。この時、ピニオンギヤ５は、図２に示す様に、中間歯車７の全幅において中間歯車７と噛み合っている。
これにより、モータ２の回転力がピニオンギヤ５から中間歯車７を介してリングギヤ１５に伝達されてエンジンをクランキングさせる。
【００２７】
（第１実施例の効果）
本実施例のスタータ１は、ピニオンギヤ５が中間歯車７に噛み合った時に、その軸方向の噛み合い幅と、中間歯車７とリングギヤ１５との噛み合い幅とが略同等である。即ち、ピニオンギヤ５とリングギヤ１５は、それぞれ中間歯車７に対し、中間歯車７の全幅で噛み合っている。言い換えると、ピニオンギヤ５と中間歯車７との噛み合い部Ａと、中間歯車７とリングギヤ１５との噛み合い部Ｂとが、軸方向に略完全にラップしている（図２参照）。
【００２８】
この構成によれば、中間歯車７を介してピニオンギヤ５からリングギヤ１５に回転力が伝達される際に、中間歯車７に捩じれ応力が発生することがなく、ピニオンギヤ５から中間歯車７に伝達される回転力を、効率良く中間歯車７からリングギヤ１５に伝達することができる。その結果、回転力の伝達ロスを無くすことができるので、同一負荷のエンジンに対し、より出力の小さい小型軽量のスタータ１を使用することが可能となる。
【００２９】
また、本実施例のスタータ１は、ピニオンギヤ５と一方向クラッチ４とが軸方向に近接しているので、エンジンを始動する際に、ピニオンギヤ５が一方向クラッチ４と一体に出力軸３上を移動して中間歯車７に噛み合うと、必然的に中間歯車７と一方向クラッチ４とが軸方向に近接することになる。この場合、中間歯車７が回転して発生する空気流が冷却風として一方向クラッチ４に当たることにより、一方向クラッチ４を冷却する効果が得られる。これにより、一方向クラッチ４の発熱に対する余裕度が向上するため、クラッチ機能の信頼性を高めることができ、且つ一方向クラッチ４の小型軽量化も可能となる。
【００３０】
更に、中間歯車７を支持する中間軸６は、スタータハウジング１０に固定されているので、エンジン側に対するスタータ１の取り付け自由度を向上できる。即ち、中間軸６がエンジン側に固定されている場合は、その中間軸６の位置によってスタータ１の取り付け位置が限定されてしまうが、中間軸６がスタータハウジング１０に固定されることにより、エンジンに対するスタータ１の取り付け位置をより広い範囲で選択することが可能である。
また、中間軸６をスタータハウジング１０に固定することにより、中間軸６に支持される中間歯車７とピニオンギヤ５との噛み合い性を最適設計することが可能となる。その結果、車両側の設計変更を行うことなく、ピニオンギヤ５と中間歯車７との噛み合い性能を向上でき、スタータ１の信頼性向上に寄与できる。
【００３１】
（第２実施例）
図３はスタータ１の全体図である。
本実施例のスタータ１は、中間歯車７の回転速度を検出する回転速度検出センサ１６（本発明の回転速度検出手段）と、この回転速度検出センサ１６で検出される回転速度に応じて電磁スイッチ８の通電回路を開閉制御する制御回路１７とを備える。
【００３２】
回転速度検出センサ１６は、図３に示す様に、中間歯車７の側面に近接して配置され、スタータ１に取り付けられている。その取り付け場所は、例えばスタータハウジング１０でも良いし、あるいは中間軸６に取り付けることもできる。
制御回路１７は、中間歯車７の回転速度（回転速度検出センサ１６の検出速度）が所定速度（具体的には、略０ｒｐｍ 以外の速度）以上の時には、電磁スイッチ８の通電回路を遮断する。この制御回路１７は、回転速度検出センサ１６と同様に、スタータ１に取り付けられている。
【００３３】
本実施例では、中間歯車７が所定速度以上で回転している時（つまり、リングギヤ１５と中間歯車７が略回転停止状態でない時）には、電磁スイッチ８の通電回路が遮断されるので、乗員がスタータ１の始動スイッチ（ＩＧキー）を誤って再度ＯＮ操作しても、ピニオンギヤ５が中間歯車７に飛び込むことはなく、ギヤ同士の衝突を回避できる。これにより、回転中の中間歯車７にピニオンギヤ５が噛み合うことがなく、過大衝撃が発生することがないので、スタータ部品の衝撃荷重に対する強度的余裕度が大きくなり、その分、スタータ１の小型軽量化が可能となる。
【００３４】
また、回転速度検出センサ１６および制御回路１７をスタータ１に取り付けることにより、車両側の改造を必要とすることなく、容易に本実施例の構成を実現できる。
更に、本実施例では、回転速度検出センサ１６により中間歯車７の回転速度を検出しているが、回転速度検出センサ１６を使用する代わりに、中間歯車７が回転しているか否かを検出する回転状態検出手段（中間歯車７の回転速度を検出する必要はない）を用い、その回転状態検出手段により中間歯車７の回転が検出された時に電磁スイッチ８の通電回路を遮断しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】中間歯車付スタータの全体図である（第１実施例）。
【図２】中間歯車付スタータの全体図である（第１実施例）。
【図３】中間歯車付スタータの全体図である（第２実施例）。
【図４】機関始動装置の全体図である（従来技術）。
【符号の説明】
１ 中間歯車付スタータ
２ モータ
３ 出力軸
４ 一方向クラッチ
５ ピニオンギヤ
６ 中間軸
７ 中間歯車
８ 電磁スイッチ
１０ スタータハウジング
１５ リングギヤ
１６ 回転速度検出センサ（回転速度検出手段）
１７ 制御回路（制御手段）
Ａ ピニオンギヤと中間歯車との噛み合い部
Ｂ 中間歯車とリングギヤとの噛み合い部

Claims (10)

1. モータの回転力を出力する出力軸と、
   この出力軸上に配置され、軸方向に移動可能に設けられるピニオンギヤと、
   前記出力軸上にヘリカルスプライン嵌合して前記ピニオンギヤと一体に前記出力軸上を移動可能に設けられ、前記出力軸の回転を前記ピニオンギヤに伝達する一方向クラッチと、
   前記出力軸と平行に配される中間軸と、
   この中間軸に回転可能に支持され、且つ内燃機関のリングギヤに常時噛み合う中間歯車とを備え、
   前記一方向クラッチと共に前記ピニオンギヤを軸方向に移動させて前記中間歯車に噛み合わせ、その中間歯車を介して前記ピニオンギヤから前記リングギヤに回転力を伝達して前記内燃機関を始動させる中間歯車付スタータであって、
   前記ピニオンギヤを前記中間歯車に噛み合わせて前記内燃機関を始動する際に、前記ピニオンギヤと前記中間歯車との噛み合い部と、前記中間歯車と前記リングギヤとの噛み合い部とが軸方向にラップしていることを特徴とする中間歯車付スタータ。
2. 請求項１に記載した中間歯車付スタータにおいて、
   前記ピニオンギヤと前記中間歯車との噛み合い部と、前記中間歯車と前記リングギヤとの噛み合い部とは、軸方向の噛み合い幅が略同等であることを特徴とする中間歯車付スタータ。
3. 請求項１または２に記載した中間歯車付スタータにおいて、
   前記ピニオンギヤと前記リングギヤは、それぞれ前記中間歯車に噛み合う軸方向の噛み合い幅が、前記中間歯車の軸方向幅と略同等であることを特徴とする中間歯車付スタータ。
4. 請求項１〜３に記載した何れかの中間歯車付スタータにおいて、
   前記ピニオンギヤと前記一方向クラッチとが軸方向に近接して配置されていることを特徴とする中間歯車付スタータ。
5. 請求項１〜４に記載した何れかの中間歯車付スタータにおいて、
   前記中間軸は、スタータハウジングに固定されていることを特徴とする中間歯車付スタータ。
6. 請求項１〜５に記載した何れかの中間歯車付スタータにおいて、
   前記ピニオンギヤと一体に前記一方向クラッチを軸方向に押し出す働きを有する電磁スイッチと、
   前記中間歯車の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   この回転速度検出手段で検出される回転速度に応じて前記電磁スイッチの通電回路を開閉制御する制御手段とを備え、
   この制御手段は、前記中間歯車の回転速度が所定速度以上の時には、前記電磁スイッチの通電回路を遮断することを特徴とする中間歯車付スタータ。
7. 請求項１〜５に記載した何れかの中間歯車付スタータにおいて、
   前記ピニオンギヤと一体に前記一方向クラッチを軸方向に押し出す働きを有する電磁スイッチと、
   前記中間歯車が回転しているか否かを検出する回転状態検出手段と、
   この回転状態検出手段の検出結果に応じて前記電磁スイッチの通電回路を開閉制御する制御手段とを備え、
   この制御手段は、前記中間歯車が回転している時には、前記電磁スイッチの通電回路を遮断することを特徴とする中間歯車付スタータ。
8. 請求項６に記載した中間歯車付スタータにおいて、
   前記回転速度検出手段は、前記スタータ自体に取り付けられていることを特徴とする中間歯車付スタータ。
9. 請求項７に記載した中間歯車付スタータにおいて、
   前記回転状態検出手段は、前記スタータ自体に取り付けられていることを特徴とする中間歯車付スタータ。
10. 請求項６〜９に記載した何れかの中間歯車付スタータにおいて、
    前記制御手段は、前記スタータ自体に取り付けられていることを特徴とする中間歯車付スタータ。

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