JP2006170135A - 遊星ギヤ機構減速式スタータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外筒体嵌着型衝撃吸収機構付きの遊星ギヤ機構減速式スタータにおいて、インターナルギヤ62の内周面に嵌着される外筒体66の外周面に遊星ギヤの個数以上の個数の回り止め突起(係止用突部)662を周方向に一定ピッチで形成し、センターケース12の内周面にこれら回り止め突起662と嵌合する回り止め溝部121を形成する。これにより、外筒体66の径方向肉厚を低減できるため、実用上重要な多くの効果を同時に得ることができることが判明した。
【選択図】図3
Description
この実施例のスタータは、後述する筒状体を除いて基本的に周知となっている通常の遊星ギヤ機構減速式スタータと同一構造をもつため、スタータ全体構造については、図面を用いずに簡単に説明し、要部のみ、図1に示す要部軸方向断面図及び図2のその要部拡大軸方向断面図を用いて説明するものとする。
これらの構成要素を収容するスタータハウジングは、後端が開口された略椀状部材であるフロントフレーム11と、センターケース12、鍔付き円筒形状の隔壁板13、両端が開口された円筒形状のヨーク14、前端が開口された略椀状部材であるエンドフレームにより構成され、前記した順序で軸方向前側から後ろ側へ順に配置されている。センターケース12は、上側にマグネットスイッチ5を収容するための後端開口のスイッチ収容室を有し、下側に遊星ギヤ機構6と一方向クラッチ7とを収容する後端開口のトルク伝達機構収容室Sを有している。ヨーク14とエンドフレーム15とは内部にモータ2を収容するためのモータ室Mを有している。フロントフレーム11は内部にシフトレバー室Cを有している。
モータ2はモータ回転軸20を有する直流モータである。モータ回転軸20は隔壁板13とエンドフレーム15とに軸受けを介して回転自在に支持されている。ヨーク14には界磁コイル及びアーマチャが、エンドフレーム15には整流子及びブラシ等が収容されている。ただし、ヨーク14は、モータ2の静止継鉄部材としてモータ2の磁気回路の一部を構成している。アーマチャ及び整流子はモータ回転軸20に固定され、モータ回転軸20の先端部は隔壁板13を貫通してセンターケース12のトルク伝達機構収容室Sに突出している。モータ2自体は周知であり、これ以上の説明は省略する。
センターケース12の下部には隔壁板13に隣接して遊星ギヤ機構6が収容されている。遊星ギヤ機構6は、モータ回転軸20の先端部に形成されたサンギヤ61と、リング状のインターナルギヤ62と、両ギヤ61、62に噛合する複数の遊星ギヤ63と、遊星ギヤ63を軸受けを介して回転自在に支持する遊星ギヤピン64と、遊星ギヤピン64が固定されるキャリヤ65と、センターケース12に嵌入されてインターナルギヤ62に嵌着された外筒体66とにより構成されており、モータ回転軸20の回転速度を遊星ギヤ63の公転速度まで減速する。遊星ギヤピン64は、キャリヤ65の穴に圧入されて固定されている。この実施例ではキャリヤ65は後述する一方向クラッチ7のクラッチアウタ71と一体化されている。外筒体66については、この実施例の特徴をなすため後で詳細に説明するものとする。
一方向クラッチ7は、遊星ギヤ機構6のキャリヤ65と一体化されたクラッチアウタ71と、クラッチアウタ71の径方向内側に配置されていわゆるクラッチインナを構成する略円筒形状のチューブ72と、クラッチアウタ71の内周面に形成されたくさび状のカム室に不図示のローラスプリングとともに収容されたクラッチローラ73等より構成されている。クラッチローラ73は、クラッチアウタ71の内周面から伝達されたトルクをチューブ72の外周面に伝達する。
チューブ72には出力シャフト3の後端部が軸方向進退可能に嵌入されており、チューブ72の軸受部72aは、出力シャフト3を軸方向進退可能かつこの実施例では相対回転自在に支持している。チューブ72の内周面には、軸受部72aからチューブ72の後端まで雌ヘリカルスプライン72cが形成されている。ただし、軸受部72aの前端部から雌ヘリカルスプライン72cの前端部までは雌ヘリカルスプライン72cは形成されず、これにより、雌ヘリカルスプライン72cの前端部は、出力シャフト3がエンジン側(図1の左側)へ移動した時に出力シャフト3の移動を規制するための前端ストッパとして機能するようになっている。この前端ストッパ機能は別の場所に設けてもよいことはもちろんである。出力シャフト3の前端部は、フロントフレーム11に軸受を介して回転自在、且つ摺動自在に支持されている。出力シャフト3の後端部の外周面には、チューブ72の雌ヘリカルスプライン72cに嵌合する雄ヘリカルスプライン3aが形成されている。
ピニオンギヤ4は、フロントフレーム11から前方へ突き出た出力シャフト3の前端部に軸方向相対移動可能、相対回転不能にスプライン嵌合しており、ピニオンギヤと出力シャフト3との間に配設されたピニオンスプリングに付勢されて出力シャフト3上を前方へ付勢されている。出力シャフト3の先端部には、ピニオンギヤ4の前進を規制するカラーが取り付けられている。
センターケース12はマグネットスイッチ5とその下方の一方向クラッチ7及び遊星ギヤ機構6とを区画分離している。マグネットスイッチ5のプランジャの前端部はフロントフレーム11の内部に突出している。マグネットスイッチ5は、エンジン始動スイッチの閉動によりバッテリから通電される励磁コイルと、この励磁コイルの発生する磁力により吸引されるプランジャと、励磁コイルへの通電が停止されて磁力が消滅した時にプランジャを押し戻すためのリターンスプリング等より構成されているが、周知である通常のものと同じであるため説明を省略する。
シフトレバー8は、センターケース12に固定されたレバーホルダにより揺動自在に支持されており、シフトレバー8の上端部はマグネットスイッチ5のプランジャの前端部にフックで連結され、シフトレバー8の下端部は出力シャフト3に設けられた一組のワッシャの間に係合されて、プランジャの動きを出力シャフト3に伝達することにより、出力シャフト3を軸方向に進退させる。
エンジン始動スイッチの閉操作によりマグネットスイッチ5の励磁コイルに通電されると、プランジャが後方へ吸引され、プランジャはシフトレバー8を介して出力シャフト3を前方へ押し出す。
この実施例の特徴をなす外筒体66について、図2及び図3を参照して以下に説明する。図3は外筒体66の一部拡大径方向断面図である。
まず、この実施例では、外筒体66の外周面に突設される回り止め突起662の個数は、少なくとも遊星ギヤ63の個数の2倍以上で、遊星ギヤ63の個数は3個以上とされている。更に好適には、外筒体66の回り止め突起662の数をインターナルギヤ62の内歯ピッチと0.5〜2.0倍とされる。このようにすれば、既述したように、大きなトルクがインターナルギヤ62に入力した場合でも、遊星ギヤ63からトルクを受ける内歯は周方向に近接する外筒体66の回り止め突起662にトルクを伝達することができるため、既述した外筒体66の湾曲によるその真円度の低下を防止することができる。その結果、外筒体66の内周面とインターナルギヤ62の外周面との間の各部面圧がばらついて、楕円変形による偏摩耗が生じたり、滑りトルク値が変動したりするという問題を良好に抑止することができる。また、外筒体66やインターナルギヤ62の最小径方向厚さを減らすことができるため、遊星ギヤ機構6やそれを囲包するセンターケース12の小型軽量化を実現することもできる。なお、上記では、回り止め突起662を遊星ギヤ63の個数の2倍以上としているが、遊星ギヤ63と同数以上でも良い。
この実施例によれば、外筒体66の回り止め突起662を上記説明したように多数設けたことにより外筒体66への局部的な応力集中や変形を減らすことができるので、外筒体66の径方向厚さを従来より格段に縮小することができる。なお、ここで言う外筒体66の厚さとは、回り止め突起662が無い部位における外径と内径との距離であり、この実施例では、図3に示す歯底厚Toを意味するものとする。
この実施例によれば、上記したように外筒体66を薄肉化できるものの、外筒体66の内周面は摩擦面であるため耐摩耗性を付与する必要がある。耐摩耗性付与のためには浸炭処理が最も生産性に優れた技法である。また、外筒体66の外周面側も摩耗防止などの理由により同様の熱処理硬化層が同時に形成するのが通常である。しかし、知られているように浸炭処理により外筒体66の表面に熱処理硬化層を形成すると外筒体66の靱性が低下する。この外筒体66の靱性確保のためには外筒体66の内部にすくなくとも表面の熱処理硬化層以上の厚さの熱処理されない未熱処理硬化層を残す必要がある。このことは、熱処理硬化層の厚さを1とする時、外筒体66の最小肉厚Toを3以上とする必要があることがわかる。好適には、外筒体66の最小肉厚Toは熱処理硬化層(浸炭深さ)の3〜5倍とすることが好適であり、更に好適には3〜4倍とされる。これにより、外筒体66を実用可能な最小厚さにすることができるため、製造公差(嵌合締代)の増大、嵌合作業の容易化、更には一方向クラッチ7の小型化を実現することができる。
この実施例によれば、外筒体66の内周面に固体潤滑膜がコーティングされる。この固体潤滑膜の形成により、グリスなどの流動性潤滑剤の保持、補給に関する問題や温度によるその流動性の変化の問題を解消することができる。固体潤滑膜の形成は、上記浸炭処理とその後の研磨処理の後、まず、潤滑材保持用表面処理(たとばボンデライト処理)を行い、その後、二硫化モリブデンのコーティング処理を行うことによりなされる。コーティング処理としては、タンブラー処理、吹き付け処理あるいは浸漬処理など適宜採用すればよい。固体潤滑膜の膜厚は10〜30μmとするのが好適である。なお、この固体潤滑膜はインターナルギヤ62の外周面側に設けてもよい。
しかしながら、上記した固体潤滑膜を外筒体66の内周面又はインターナルギヤ62の外周面に設ける場合、嵌合時に外筒体66の内周面の角部又はインターナルギヤ62の外周面の角部が嵌合初期に斜めに相手側に接触して、固体潤滑膜を傷つける可能性が生じる。固体潤滑膜にこのような傷が付くと固体潤滑膜がこの傷の部位から剥離しやすくなり、焼き付きなどが生じる可能性が生まれる。そこで、この実施例では、図5に示すように、インターナルギヤ62の外周面の軸方向両端部及び外筒体66の内周面の軸方向両端部にテーパをもつ嵌合案内面部を設けるという工夫を行った。
変形態様を図7を参照して説明する。この変形態様は図2に示す実施例において、外筒体66の前端部に径方向内側に延在する内鍔部663を設けたものである。この内鍔部663を設けることにより、インターナルギヤ62の軸方向前方への逸脱を防止できる。
変形態様を図8を参照して説明する。この変形態様は図2に示す実施例において、インターナルギヤ62の前端部に径方向外側に延在する輪板状の外鍔部666を設けたものである。この外鍔部666は、センターケース12の回り止め溝部121に嵌入されて、回り止め溝部121の奥端面に当接している。これにより、インターナルギヤ62の軸方向前方への逸脱を防止することができる。
なお、外筒体66の外周面に係止用突部を設ける代わりに係止用溝部を設け、センターケース側12にこの係止用溝部と嵌合する係止用突部を設けてもよいことはもちろんである。
インターナルギヤ62の外周面と外筒体66の主筒部661の内周面との間の摩擦力を超えるトルクがインターナルギヤ62に伝達されると、インターナルギヤ62は相対回転する。これにより、インターナルギヤ62に過大トルクが入力してもそれを良好に吸収することができる。その他の効果は、前項に既述したので重複記載を省略する。
M モータ室
S トルク伝達機構収容室
To 外筒体の最小肉厚(歯底厚)
θ テーパ角
2 モータ
3 出力シャフト
3a 雄ヘリカルスプライン
6 遊星ギヤ機構
7 一方向クラッチ
8 ワッシャ
11 フロントフレーム
12 センターケース
13 隔壁板
13a スラストワッシャ
14 ヨーク
15 エンドフレーム
20 モータ回転軸
61 サンギヤ
62 インターナルギヤ
63 遊星ギヤ
64 遊星ギヤピン
65 キャリヤ
66 外筒体
71 クラッチアウタ
72 チューブ
72a 軸受部
72c 雌ヘリカルスプライン
73 クラッチローラ
74 ボールベアリング
75 ワッシャ
76 カバー
121 センターケースの回り止め溝部
6200 接触面部
6201 嵌合案内面部
6202 嵌合案内面部
661 主筒部
6610 接触面部
6611 嵌合案内面部
6612 嵌合案内面部
662 回り止め突起
663 内鍔部
666 外鍔部
Claims (10)
- モータ回転軸を有するモータと、このモータの軸方向前方に配置される出力シャフト駆動用の一方向クラッチと、前記モータ回転軸の前端部外周側、かつ前記一方向クラッチの後方に配置されて前記モータ回転軸から前記一方向クラッチにトルクを伝達する遊星ギヤ機構と、前記モータ回転軸、及び出力シャフトを回転自在に支承するとともに、前記一方向クラッチ及び遊星ギヤ機構を囲覆するセンターケースとを備え、
前記遊星ギヤ機構は、前記モータ回転軸に設けられたサンギヤと、このサンギヤに噛合う遊星ギヤと、この遊星ギヤに噛合うインターナルギヤと、前記センターケースに対応し、前記センターケースに係止される係止用突部、又は係止用溝部を外周面に有し、前記インターナルギヤの外周面に所定の衝撃トルク以下にて摩擦結合する円筒状の外筒体とを有する遊星ギヤ機構減速式スタータであって、
前記外筒体は、前記遊星ギヤの個数以上の個数の前記係止用突部、又は係止用溝部を周方向に一定ピッチで外周面に設けたことを特徴とする遊星ギヤ機構減速式スタータ。 - 請求項1記載の遊星ギヤ機構減速式スタータにおいて、
前記外筒体の係止用突部は、前記インターナルギヤの内歯ピッチに略等しいピッチで前記外筒体の外周面に形成されていることを特徴とする遊星ギヤ機構減速式スタータ。 - 請求項1又は2記載の遊星ギヤ機構減速式スタータにおいて、
前記外筒体の係止用突部は、ギヤ形状を有していることを特徴とする遊星ギヤ機構減速式スタータ。 - 請求項1記載の遊星ギヤ機構減速式スタータの製造方法において、
前記外筒体に前記係止用突部を形成した後、前記外筒体の内周面を硬化するための熱処理加工を行い、
前記熱処理加工は、前記外筒体の両周面に形成された硬化用熱処理層の厚さに対して、1〜2倍の厚さの非熱処理層を前記外筒体の内部に残すことを特徴とする遊星ギヤ機構減速式スタータの製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれか記載の遊星ギヤ機構減速式スタータにおいて、
前記外筒体の前端部は、
前記インターナルギヤの前端面に沿って径方向内側に延在して、前記インターナルギヤ抜け止め部材として、前記インターナルギヤの軸方向前方への移動を規制する内鍔部を有することを特徴とする遊星ギヤ機構減速式スタータ。 - 請求項1乃至4のいずれか記載の遊星ギヤ機構減速式スタータにおいて、
前記インターナルギヤの前端部は、
前記外筒体の前端面に沿って径方向外側に延在して、前記センターケースの溝部に軸方向前方への変位不能に嵌入される輪板状の外鍔部を有することを特徴とする遊星ギヤ機構減速式スタータ。 - モータ回転軸を有するモータと、このモータの軸方向前方に配置される出力シャフト駆動用の一方向クラッチと、前記モータ回転軸の前端部外周側、かつ前記一方向クラッチの後方に配置されて前記モータ回転軸から前記一方向クラッチにトルクを伝達する遊星ギヤ機構と、前記モータ回転軸及び出力シャフトを回転自在に支承するとともに、前記一方向クラッチ及び遊星ギヤ機構を囲覆するセンターケースとを備え、
前記遊星ギヤ機構は、前記モータ回転軸に設けられたサンギヤと、このサンギヤに噛合う遊星ギヤと、この遊星ギヤに噛合うインターナルギヤと、前記センターケースに対応し、前記センターケースに係止される係止用突部、又は係止用溝部を外周面に有して前記インターナルギヤの外周面に所定の衝撃トルク以下にて摩擦結合する円筒状の外筒体とを有する遊星ギヤ機構減速式スタータであって、
前記外筒体の内周面、又はインターナルギヤの外周面は、軸方向中央部に位置して互いに摩擦結合する接触面部と、この接触面部の端から前記内周面、又は外周面の軸方向端に向けてテーパ状に面取りしてなる嵌合案内面部とを有し、前記接触面部及び嵌合案内面部は、固体性潤滑膜により覆設されていることを特徴とする遊星ギヤ機構減速式スタータ。 - 請求項7記載の遊星ギヤ機構減速式スタータの製造方法において、
異なる滑りトルクを与えるために前記嵌合案内部の軸方向幅を変更することを特徴とする遊星ギヤ機構減速式スタータの製造方法。 - モータ回転軸を有するモータと、このモータの軸方向前方に配置される出力シャフト駆動用の一方向クラッチと、前記モータ回転軸の前端部外周側、かつ前記一方向クラッチの後方に配置されて前記モータ回転軸から前記一方向クラッチにトルクを伝達する遊星ギヤ機構と、前記モータ回転軸、及び出力シャフトを回転自在に支承するとともに前記一方向クラッチ及び遊星ギヤ機構を囲覆するセンターケースとを備え、
前記遊星ギヤ機構は、前記モータ回転軸に設けられたサンギヤと、このサンギヤに噛合う遊星ギヤと、この遊星ギヤに噛合するインターナルギヤと、前記センターケースに対応し、前記センターケースに係止される係止用突部、又は係止用溝部を外周面に有して前記インターナルギヤの外周面に所定の衝撃トルク以下にて摩擦結合する円筒状の外筒体とを有する遊星ギヤ機構減速式スタータであって、
前記外筒体の前端面、及びインターナルギヤの前端面は、第1のワッシャを介して前記センターケースの段差端面に支承され、
前記外筒体の後端面、及びインターナルギヤの後端面は、少なくとも第2のワッシャを介して前記モータのヨークの端面に支承され、
前記ヨークは、スルーボルトにより前記センターケースに締結されていることを特徴とする遊星ギヤ機構減速式スタータ。 - 請求項1記載の遊星ギヤ機構減速式スタータにおいて、
前記第2のワッシャは、
前記一方向クラッチのアウタから軸方向後方へ延在して、前記遊星ギヤを回転自在に支承する遊星ギヤピンの後端面を通じて、前記出力シャフトの後退スラストを受承することを特徴とする遊星ギヤ機構減速式スタータ。
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