JP2006233813A - 中間歯車付始動電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】中間歯車軸に対する中間歯車の傾きを小さくして軸受に生じる偏荷重を抑制することができ、また中間歯車が中間歯車軸の回転方向および軸線方向に円滑に移動することができる中間歯車付始動電動機を提供する。
【解決手段】電動機本体１からの回転力を出力する出力軸３と、出力軸３の回転力を一方向に伝達するオーバランニングクラッチ４と、出力軸３に回転可能かつ軸線方向に移動可能に設けられたピニオン６と、出力軸３の軸線に対して平行に設けられた中間歯車軸８と、中間歯車軸８に回転可能かつ軸線方向に移動可能に設けられ、ピニオン６と歯合しているとともに、内燃機関のリングギヤ９と歯合する中間歯車１０と、中間歯車１０の内周面に、中間歯車軸８の軸線に沿って隣接して取り付けられた複数個のシェル型針状ころ軸受１２とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、オーバランニングクラッチの回転力が伝達されるピニオンに歯合した中間歯車をリングギヤと歯合させる中間歯車付始動電動機に関する。

従来の中間歯車付始動電動機では、中間軸（本発明の「中間歯車軸」に相当する）が電動機からの回転力を出力する回転軸（本発明の「出力軸」に相当する）と平行にブラケットに固定されている。中間軸は、中間歯車の内周部に固定されたスリーブ軸受を介して、中間歯車を回転および軸線方向に移動可能に支持している（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記の中間歯車付始動電動機では、中間軸の発錆あるいはダストの付着などにより、十分な油膜が形成できなくなった場合には、中間軸とスリーブ軸受との摺動抵抗が急激に大きくなり、中間歯車が回転方向および軸線方向に円滑に移動しなくなるという問題点があった。

上記の問題点を解決するために、従来の中間歯車付始動電動機では、中間歯車軸は、中間歯車に取り付けられた１個のころがり軸受を介して、中間歯車を回転および軸線方向に移動可能に支持している（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−７１４５４号公報 実開平４−１３７２６６号公報

特許文献２に記載の中間歯車付始動電動機では、ころがり軸受が１個しか取り付けられていないため、中間歯車軸に対する中間歯車の傾きが生じた場合、ころがり軸受に偏荷重が加わり、ころがり軸受および中間歯車軸に損傷を与え、また中間歯車が円滑に移動できないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、中間歯車軸に対する中間歯車の傾きを小さくして軸受に生じる偏荷重を抑制することができ、また中間歯車が中間歯車軸の回転方向および軸線方向に円滑に移動することができる中間歯車付始動電動機を提供することである。

この発明に係る中間歯車付始動電動機は、電動機本体と、電動機本体からの回転力を出力する出力軸と、出力軸に設けられ、出力軸の回転力を一方向に伝達するオーバランニングクラッチと、出力軸に回転可能かつ軸線方向に移動可能に設けられ、オーバランニングクラッチによって回転力が伝達されるピニオンと、出力軸の軸線に対して平行に設けられた中間歯車軸と、中間歯車軸に回転可能かつ軸線方向に移動可能に設けられ、ピニオンと歯合しているとともに、内燃機関のリングギヤと歯合する中間歯車と、中間歯車と中間歯車軸との間であって中間歯車の内周面に、中間歯車軸の軸線に沿って隣接して取り付けられた複数個のころ軸受とを備えたものである。

この発明の中間歯車付始動電動機によれば、中間歯車軸に対する中間歯車の傾きを小さくすることができるので、軸受に生じる偏荷重を抑制することができ、また中間歯車が中間歯車軸の回転方向および軸線方向に円滑に移動することができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る中間歯車付始動電動機を示す要部断面図である。
図１において、この中間歯車付始動電動機は、電動機本体１と、電動機本体１への通電を入切する電磁スイッチ２と、電動機本体１の回転力を減速機構部２２を介して出力する出力軸３と、出力軸３の回転力を一方向に伝達するオーバランニングクラッチ４と、電磁スイッチ２とオーバランニングクラッチ４とを接続するシフトレバー５と、出力軸３に回転可能かつ軸線方向に移動可能に設けられたピニオン６と、出力軸３の軸線に対して平行にフロントブラケット７に固定された中間歯車軸８と、中間歯車軸８に回転可能かつ軸線方向に移動可能に設けられ、内燃機関のリングギヤ９と歯合する中間歯車１０と、ピニオン６と中間歯車１０とを常時歯合させる移動連結体１１とを備えている。
ここで、前記中間歯車軸８と中間歯車１０との間であって中間歯車１０の内周面には、２個のシェル型針状ころ軸受１２が中間歯車軸８の軸線に沿って隣接して圧入されている。

電磁スイッチ２は、ケース（図示せず）内に固定された固定鉄心（図示せず）と、ケース内に設けられたコイル（図示せず）と、固定鉄心に対して接離可能な可動鉄心（図示せず）と、可動鉄心に連結されたプランジャ１３とを有している。

オーバランニングクラッチ４は、出力軸３にスプライン結合されたクラッチアウタ１４と、クラッチアウタ１４の内周に周方向に間隔をおいて配置されたローラ１５と、ローラ１５を介してクラッチアウタ１４の回転力が一方向に伝達されるクラッチインナ１６と、ワッシャ１７を介してローラ１５を覆うクラッチカバー１８とを有している。
ここで、ピニオン６とクラッチインナ１６とは、一体的に形成されている。

中間歯車軸８は、熱処理を施したマルテンサイト系ステンレス鋼で形成されている。ここで、中間歯車軸８は、例えば炭素およびクロムを多く含むＳＵＳ４４０系のステンレス鋼であり、表面硬度が５８［ＨＲＣ］以上となるように全体焼入れあるいは高周波焼入れ等の熱処理が施されている。

図２は、図１に示したシェル型針状ころ軸受１２の配置間隔と、中間歯車軸８に対する中間歯車１０の傾斜角との関係を示す断面図である。

図２において、このシェル型針状ころ軸受１２は、回転体であるころ１９と、ころ１９を覆うシェル２３とを有している。
ここで、ころ１９の内接面と中間歯車軸８の外周面とのクリアランスδが０［μｍ］より大きく６０［μｍ］未満で、かつ中間歯車軸８の軸線方向に対して最も電動機本体１側のころ１９の端面と、最も反電動機本体１側のころ１９の端面との距離Ｌが２０［ｍｍ］以上、４０［ｍｍ］以下の範囲内になるように、シェル型針状ころ軸受１２は、中間歯車１０に圧入されている。
この結果、中間歯車軸８に対する中間歯車１０の傾斜角θ（＝ｔａｎ^−１（δ／Ｌ））、すなわち傾きが最大でも３／１０００より小さい値に抑えられる。

図３は、図２に示したころ１９端部のクラウニング形状の一例を示す断面図である。
図３において、点Ａをクラウニングの始点とし、点Ｂを中間歯車軸（図示せず）に対して中間歯車（図示せず）が傾斜した場合の、ころ１９と中間歯車軸との接点とする。
ここで、ころ１９には、中間歯車軸に対する中間歯車の傾きが最大値である３／１０００の場合であっても、偏荷重を抑制することができるように、例えば、ころ１９の端面と点Ａとの距離Ｍが２［ｍｍ］、ころ１９の端面と点Ｂとの距離Ｎが１［ｍｍ］、点Ａと点Ｂとの径方向距離Ｔが０．００３［ｍｍ］であるクラウニングが施されている。

以下、上記構成の中間歯車付始動電動機についての動作を説明する。
電磁スイッチ２のコイルに通電すると、コイルは励磁され、可動鉄心が固定鉄心側に吸引される。可動鉄心に連結されたプランジャ１３は、図１において左方へ移動される。プランジャ１３の移動に伴い、シフトレバー５は、図１において反時計方向に回動される。シフトレバー５の回動に伴い、オーバランニングクラッチ４は、図１において右方へ押し出される。中間歯車１０は、移動連結体１１によってクラッチインナ１６と一体に形成されたピニオン６と常時歯合しているため、図１において右方へ押し出され、リングギヤ９と歯合される。

続いて、電磁スイッチ２が作動し、電動機本体１が駆動して出力軸３は回転される。出力軸３の回転に伴い、ピニオン６に歯合した中間歯車１０と、中間歯車１０に歯合したリングギヤ９とが回転し、内燃機関は始動される。

その後、電磁スイッチ２の作動により、コイルの通電は断たれ、可動鉄心が固定鉄心から開離され、プランジャ１３は、図１において右方へ移動される。プランジャ１３の移動に伴い、シフトレバー５は、図１において時計方向に回動される。シフトレバー５の回動に伴い、オーバランニングクラッチ４は、図１において左方へ引き込まれる。クラッチインナ１６と一体に形成されたピニオン６は、図１において左方へ引き込まれ、ピニオン６と常時歯合した中間歯車１０とリングギヤ９との歯合は解除される。

中間歯車１０がリングギヤ９と歯合すると、中間歯車１０の歯面には大きな荷重が加わるため、中間歯車軸８に対して中間歯車１０が傾く。中間歯車軸８に対して中間歯車１０が傾くことにより、シェル型針状ころ軸受１２は、偏荷重を受ける。
ここで、図２および図３に示したように、中間歯車軸８に対する中間歯車１０の傾きが最大でも３／１０００より小さい値に抑えられているので、特に大きな荷重が加わる、中間歯車軸８の軸線方向に対して最も電動機１側あるいは最も反電動機本体１側のシェル型針状ころ軸受１２においても、偏荷重が抑制される。

この発明の実施の形態１に係る中間歯車付始動電動機によれば、ころ１９の内接面と中間歯車軸８の外周面とのクリアランスδが０［μｍ］より大きく６０［μｍ］未満で、かつ中間歯車軸８の軸線方向に対して最も電動機本体１側のころ１９の端面と、最も反電動機本体１側のころ１９の端面との距離Ｌが２０［ｍｍ」以上、４０［ｍｍ］以下の範囲内になるように、中間歯車１０の内周面に２個のシェル型針状ころ軸受１２が圧入されている。また、中間歯車軸８に対する中間歯車１０の傾きが最大値である３／１０００の場合でも偏荷重を抑制することができるようにクラウニングが施されている。
そのため、シェル型針状ころ軸受１２に生じる偏荷重を抑制することができ、また中間歯車軸８とシェル型針状ころ軸受１２との摺動抵抗が小さく保たれて、中間歯車１０が中間歯車軸８の回転方向および軸線方向に円滑に移動することができる。

また、中間軸が表面硬度の高いマルテンサイト系ステンレス鋼で形成されているので、発錆を抑え、かつシェル型針状ころ軸受１２による中間歯車軸８の摩耗を防止することができる。

なお、上記実施の形態１では、電動機本体１の回転力を減速機構部２２を介して出力軸３に出力するとして説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、電動機本体１の回転力を直接出力軸３に出力してもよい。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る中間歯車付始動電動機のシェル型針状ころ軸受２０を示す要部断面図である。
図４において、このシェル型針状ころ軸受２０は、ころ１９とシェル２３との間に密封用のシール２１を有している。ここで、中間歯車軸８の軸線方向に対して最も電動機本体１側のころ１９とシェル２３との間と、最も反電動機本体１側のころ１９とシェル２３との間とにそれぞれシール２１が配置されている。その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。

この発明の実施の形態２に係る中間歯車付始動電動機によれば、中間歯車軸８の軸線方向に対して最も電動機本体１側のころ１９とシェル２３との間と、最も反電動機本体１側のころ１９とシェル２３との間とにそれぞれシール２１が配置されたことにより、２個のシェル型針状ころ軸受２０の内部にダスト等が混入することを防ぐことができるとともに、中間歯車１０が軸線方向に移動する際に、中間歯車軸８に付着したダスト等を拭き除くことができる。
そのため、中間歯車１０が中間歯車軸８の回転方向および軸線方向に円滑に移動することができるとともに、シェル型針状ころ軸受２０および中間歯車軸８への損傷を防ぐことができる。

なお、シールの配置については、上記実施の形態２のものに限定されるものではなく、それぞれのシェル型針状ころ軸受の両端にシールが取り付けられていてもよい。このものの場合も、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

なお、上記実施の形態１および２では、ころ軸受としてシェル型針状ころ軸受１２を用いて説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、他のころ軸受であってもよい。
また、上記実施の形態１および２では、２個のシェル型針状ころ軸受１２、２０を中間歯車１０の内周面に圧入したものを例にして説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、３個以上のシェル型針状ころ軸受を中間歯車軸の軸線に沿って隣接して取り付けてもよい。このものの場合も、上記実施の形態１および２と同様の効果を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る中間歯車付始動電動機を示す要部断面図である。 図１に示したシェル型針状ころ軸受の配置間隔と、中間歯車軸に対する中間歯車の傾斜角との関係を示す断面図である。 図２に示したころ端部のクラウニング形状の一例を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る中間歯車付始動電動機のシェル型針状ころ軸受を示す断面図である。

符号の説明

１ 電動機本体、３ 出力軸、４ オーバランニングクラッチ、５ シフトレバー、６ ピニオン、８ 中間歯車軸、９ リングギヤ、１０ 中間歯車、１２、２０ シェル型針状ころ軸受、１９ ころ、２１ シール。

Claims (7)

1. 電動機本体と、
   前記電動機本体からの回転力を出力する出力軸と、
   前記出力軸に設けられ、前記出力軸の回転力を一方向に伝達するオーバランニングクラッチと、
   前記出力軸に回転可能かつ軸線方向に移動可能に設けられ、前記オーバランニングクラッチによって回転力が伝達されるピニオンと、
   前記出力軸の軸線に対して平行に設けられた中間歯車軸と、
   前記中間歯車軸に回転可能かつ軸線方向に移動可能に設けられ、前記ピニオンと歯合しているとともに、内燃機関のリングギヤと歯合する中間歯車と、
   前記中間歯車と前記中間歯車軸との間であって前記中間歯車の内周面に、前記中間歯車軸の軸線に沿って隣接して取り付けられた複数個のころ軸受と
   を備えたことを特徴とする中間歯車付始動電動機。
2. 前記ころ軸受のころの端部には、クラウニングが施されていることを特徴とする請求項１に記載の中間歯車付始動電動機。
3. 前記ころの内接面と前記中間歯車軸の外周面とのクリアランスを０［μｍ］より大きく６０［μｍ］未満とし、かつ複数の前記ころの、前記中間歯車軸の軸線方向に対して最も前記電動機本体側の端面と、最も反前記電動機本体側の端面との距離を２０［ｍｍ］以上、４０［ｍｍ］以下の範囲内としたことを特徴とする請求項２に記載の中間歯車付始動電動機。
4. 前記ころ軸受の端部には、密封用のシールが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の中間歯車付始動電動機。
5. 前記シールは、複数の前記ころ軸受の、前記中間歯車軸の軸線方向に対して最も前記電動機本体側の端部と、最も反前記電動機本体側の端部とにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項４に記載の中間歯車付始動電動機。
6. 前記中間歯車軸は、熱処理を施したマルテンサイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の中間歯車付始動電動機。
7. 前記ころ軸受は、シェル型針状ころ軸受であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の中間歯車付始動電動機。

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