JP2007154719A - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】ピニオンの前端面からモータ２の後端までの軸方向長さＬを短く設定できるスタータ１を提供する。
【解決手段】ピニオン軸５は、一端側の端部が軸受１９を介してハウジング２０に回転自在に支持され、他端側の端部がクラッチインナ１７と一体に設けられ、モータ２の駆動トルクがクラッチ４を介して伝達される。
ピニオンギヤ６は、ピニオン軸５の外周にヘリカルスプライン結合されてピニオン軸５上を移動可能に設けられると共に、ピニオン軸５に取り付けられるストップカラー２１によって前進位置が規制され、クラッチインナ１７に設けられた後退ストッパ２２によって後退位置が規制される。この構成によれば、いわゆる片持ち構造のスタータと比較して、ピニオンの前端面からモータ２の後端までの軸方向長さＬを短く設定できるので、モータ２の後端部がエンジン部品等と干渉することなく、エンジンへの搭載性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンを始動するためのスタータに関する。

従来技術として、例えば、特許文献１に記載されたスタータがある。
このスタータは、図３に示す様に、モータの駆動トルクがクラッチ１００を介して伝達される円筒状のスプラインチューブ１１０と、一端側がベアリング１２０を介してハウジング１３０に支持され、他端側の端部がスプラインチューブ１１０の内周にヘリカルスプライン結合されるピニオン軸１４０と、ベアリング１２０よりハウジング１３０の外側（反クラッチ側）へ突き出るピニオン軸１４０の一端側端部に支持されるピニオンギヤ１５０等を有し、ピニオン軸１４０がスプラインチューブ１１０に対し反モータ方向（図示左方向）へ移動することにより、ピニオン軸１４０に支持されたピニオンギヤ１５０がエンジンのリングギヤ１６０に噛み合い、モータの駆動トルクをピニオンギヤ１５０からリングギヤ１６０に伝達してエンジンを始動させる。
実公平６−２３７４２号公報

ところで、上記のスタータは、ベアリング１２０よりハウジング１３０の外側に突き出るピニオン軸１４０の端部にピニオンギヤ１５０が配置されるため、ピニオンギヤ１５０の前端面からモータの後端までの軸方向長さが長くなる。その結果、モータの後端部がエンジンの周辺に搭載されるエンジン部品等と干渉する問題があった。
また、ヘリカルスプラインの作用でピニオン軸１４０に前進力（スラスト力）が与えられると、その前進力でピニオン軸１４０が反モータ方向へ移動した時に、ピニオン軸１４０に設けられるストッパ１７０がピニオン軸１４０を支持するベアリング１２０の側面に衝突してピニオン軸１４０の移動が停止する（図３に示す状態）。つまり、ピニオン軸１４０の前進力をベアリング１２０で受け止める構成である。この場合、ピニオン軸１４０の前進力がベアリング１２０及びベアリング１２０を支えるハウジング１３０に加わるため、ベアリング１２０及びハウジング１３０の強度を高める必要があり、コストアップの要因となる。

また、ストッパ１７０がベアリング１２０に衝突した時の反力がピニオン軸１４０を介してスプラインチューブ１１０に加わると、クラッチ１００がモータ方向に大きなスラスト力を受けるため、クラッチ機能に不具合を生じる恐れがある。
更に、上記のスタータは、ベアリング１２０よりハウジング１３０の外側に突き出るピニオン軸１４０の端部にピニオンギヤ１５０が配置される構造、いわゆる片持ち構造となるため、ピニオン軸１４０の強度不足が懸念される。
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、ピニオンの前端面からモータの後端までの軸方向長さを短く設定することにより、エンジンへの搭載性を向上できるスタータを提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、回転力を発生するモータと、軸受を介して回転自在に支持されるクラッチインナを有し、このクラッチインナにモータの駆動トルクを伝達する一方向クラッチと、一端側の端部が軸受を介してハウジングに回転自在に支持され、他端側の端部がクラッチインナと一体に設けられたピニオン軸と、このピニオン軸上にヘリカルスプライン結合され、ピニオン軸上を反モータ方向へ移動してエンジンのリングギヤに噛み合うことができるピニオンギヤと、電磁石の吸引力を利用してシフトレバーを駆動し、そのシフトレバーを介してピニオンギヤを反モータ方向へ移動（前進）させる働きを有する電磁スイッチと、ピニオンギヤがピニオン軸上を後退する際に、ピニオンギヤの後端面が当接してピニオンギヤを停止させる後退ストッパとを備えるスタータであって、クラッチインナは、ピニオン軸より外径が大きく設けられて、ピニオン軸との間に段差が形成され、この段差がピニオンギヤの後退位置を規制する後退ストッパとして設けられていることを特徴とする。

本発明のスタータは、ピニオン軸の一端側端部を支持する軸受よりハウジングの内側（クラッチ側）にピニオンギヤが配置されるため、上記の特許文献１に開示されたスタータと比較して、ピニオンの前端面からモータの後端までの軸方向長さを短く設定できる。その結果、モータの後端部がエンジン部品等と干渉することなく、エンジンへの搭載性を向上できる。
また、ピニオンギヤがピニオン軸上を後退する際に、ピニオンギヤの後退を停止させるための後退ストッパをクラッチインナに設けている。つまり、ピニオン軸とクラッチインナとの間に形成された段差を後退ストッパとして設け、この後退ストッパにピニオンギヤの後端面が当接することでピニオンギヤの後退が停止する。この構造によれば、ストッパ専用の部品を新たに設ける必要がなく、ストッパ専用の部品を設置する場合と比較して、軸長を短縮できるため、スタータの搭載性向上に寄与する。

また、本発明のスタータは、ピニオン軸の両端を支持する構造であり、特許文献１に記載された片持ち構造のスタータと比較して、ピニオン軸の強度を確保できる。
更に、特許文献１では、ピニオン軸とピニオンギヤとが一体に移動するため、その移動質量が大きくなるが、本発明では、ピニオン軸上をピニオンギヤが単体で移動する構造であり、その移動質量を小さく設定できるので、ピニオンギヤとリングギヤとの噛み合い性が向上する。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、ピニオン軸には、ピニオンギヤが反モータ方向へ移動した時に、ピニオンギヤの前端面が当接することによってピニオンギヤを停止させるストップカラーが取り付けられていることを特徴とする。
この構成によれば、ピニオン軸にストップカラーが取り付けられているため、ピニオンギヤの前進力をストップカラーで受け止めることになり、ピニオン軸を支持する軸受及びハウジングにピニオンギヤの前進力が直接加わることはない。また、ピニオン軸上をピニオンギヤが単体で移動することから、その移動質量を小さく設定できるので、ピニオンギヤがストップカラーに当接する際に生じる衝撃力を小さく抑えることができる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したスタータにおいて、ピニオンギヤの内周には、ピニオン軸の外周に設けられた雄ヘリカルスプラインに噛み合う雌ヘリカルスプラインが設けられ、この雌ヘリカルスプラインは、雄ヘリカルスプラインの歯数より１歯以上少なく設けられており、その歯数を少なくしたことによって形成される空間に潤滑剤が充填されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、前記空間に充填される潤滑剤によってヘリカルスプライン部の潤滑を良好に維持できるため、ピニオンギヤの摺動性が向上する。

（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのスタータにおいて、ピニオンギヤのクラッチ側端部には、シフトレバーの端部が係合する嵌合溝がピニオンギヤと一体に形成されていることを特徴とする。
例えば、一組のワッシャを適宜な間隔に配置して嵌合溝を形成することも可能であるが、この場合、高速回転時の遠心力によってワッシャが外れる恐れがある。これに対し、本発明では、ピニオンギヤと一体に嵌合溝を形成するので、ワッシャ等の部品をピニオンギヤに組み付ける必要はなく、部品点数を少なくできると共に、高速回転時にワッシャ等の部品が外れる恐れもない。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は実施例１に係るスタータ１の断面図である。
本実施例のスタータ１は、回転力を発生するモータ２と、このモータ２の回転を減速する減速機３と、この減速機３にクラッチ４を介して連結されるピニオン軸５と、このピニオン軸５に支持されるピニオンギヤ６と、モータ２の通電回路（モータ回路と呼ぶ）に設けられるメイン接点（後述する）を開閉すると共に、シフトレバー７を介してピニオン軸５を軸方向に移動させる働きを有する電磁スイッチ８等より構成される。
モータ２は、電磁スイッチ８によりメイン接点が閉操作されると、バッテリ９より電力の供給を受けて電磁力を発生し、その電磁力の働きで電機子１０に回転力を発生する周知の直流電動機である。

減速機３は、電機子１０の回転軸（電機子軸１１と呼ぶ）と同軸上で減速できる遊星歯車減速機である。
クラッチ４は、遊星歯車１２の公転運動が歯車軸１３を介して伝達されるクラッチアウタ１４と、ボールベアリング１５を介してセンタケース１６に回転自在に支持される筒状のクラッチインナ１７と、クラッチアウタ１４の内周に形成されるくさび状のカム室に配置されるローラ１８等より構成され、このローラ１８を介してクラッチアウタ１４からクラッチインナ１７へのトルク伝達を許容し、クラッチインナ１７からクラッチアウタ１４へのトルク伝達を遮断する一方向クラッチとして構成されている。

ピニオン軸５は、一端側の端部が軸受１９を介してハウジング２０に回転自在に支持され、他端側の端部がクラッチインナ１７と一体に設けられて、モータ２の電機子軸１１と同一軸線上に配置されている。但し、ピニオン軸５は、クラッチインナ１７より外径が小さく設けられ、両者の間に段差が形成されている。このピニオン軸５には、雄ヘリカルスプライン５ａが形成されている。
ピニオンギヤ６は、ピニオン軸５の外周にヘリカルスプライン結合されてピニオン軸５上を移動可能に設けられると共に、ピニオン軸５に取り付けられるストップカラー２１によって前進位置が規制され、クラッチインナ１７に設けられた後退ストッパ２２によって後退位置が規制される。このピニオンギヤ６は、例えば、冷鍛加工によって形成され、更に、ピニオンギヤ６のクラッチ４側に嵌合溝２３が切削により形成されている。

ストップカラー２１は、ピニオン軸５の全周に形成される周溝２４にスナップリング２５を嵌め合わせ、そのスナップリング２５を介して取り付けられ、ピニオン軸５を支持する軸受１９に近接して配置される。なお、ストップカラー２１は、軸受１９及びハウジング２０に接触することなく、僅かながら隙間を有して配置されている。
後退ストッパ２２は、クラッチインナ１７の前端面、つまりクラッチインナ１７とピニオン軸５との段差によって形成され、ピニオンギヤ６の後端面が段差（後退ストッパ２２）に当接してピニオンギヤ６の後退を停止させる。

電磁スイッチ８は、始動スイッチ２６の閉操作によってバッテリ９から通電される電磁コイル２７と、この電磁コイル２７の内側を可動するプランジャ２８とを有し、電磁コイル２７への通電によって電磁石が形成されると、その電磁石にプランジャ２８が吸引されてメイン接点を閉操作する。また、電磁コイル２７への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅すると、リターンスプリング２９の反力にプランジャ２８が押し戻されてメイン接点を開操作する。また、プランジャ２８には、ドライブスプリング３０を介してシフト用ロッド３１が取り付けられている。
メイン接点は、モータ回路に接続される一組の固定接点３２と、プランジャ２８と一体に可動して一組の固定接点３２間を断続する可動接点３３とで形成され、この可動接点３３を通じて一組の固定接点３２間が導通することでメイン接点が閉状態となり、一組の固定接点３２間の導通が遮断されることでメイン接点が開状態となる。

シフトレバー７は、ハウジング２０に揺動自在に支持されるレバー支点部７ａを有し、このレバー支点部７ａより一端側のレバー端部７ｂがシフト用ロッド３１に連結され、レバー支点部７ａより他端側のレバー端部７ｃがピニオンギヤ６と一体に設けられた嵌合溝２３に係合して、プランジャ２８の動きをピニオンギヤ６に伝達する。つまり、プランジャ２８が電磁石に吸引されて図１の右方向へ移動すると、シフト用ロッド３１に連結されたレバー端部７ｂがプランジャ２８に引かれて移動することにより、嵌合溝２３に係合するレバー端部７ｃがレバー支点部７ａを中心に揺動して、ピニオンギヤ６を反モータ方向（図示左方向）へ押し出す働きを有する。

次に、スタータ１の作動を説明する。
始動スイッチ２６の閉操作により、電磁スイッチ８の電磁コイル２７に通電されて電磁石が形成されると、その電磁石にプランジャ２８が吸引されて、図１の右方向へ移動する。このプランジャ２８の移動がシフトレバー７を介してピニオンギヤ６に伝達されると、ピニオンギヤ６がピニオン軸５上を雄ヘリカルスプライン５ａに沿って回転しながら反モータ方向へ移動し、ピニオンギヤ６の端面がエンジンのリングギヤ３４の端面に当接して一旦停止する。

その後、ドライブスプリング３０に反力を蓄えながら、プランジャ２８が更に移動してメイン接点を閉じると、バッテリ９からモータ２に給電されて電機子１０に回転力が発生する。この電機子１０の回転が減速機３で減速された後、クラッチ４を介してピニオン軸５に伝達されると、ピニオン軸５と一体にピニオンギヤ６が強制的に回されるため、そのピニオンギヤ６がリングギヤ３４に噛み合い可能な位置まで回転した時点で、ドライブスプリング３０に蓄えられた反力を受けてピニオンギヤ６がリングギヤ３４に噛み合わされる。その結果、減速機３で増幅されたモータ２の駆動トルクがピニオンギヤ６からリングギヤ３４に伝達されて、エンジンをクランキングする。

クランキングからエンジンが始動して始動スイッチ２６が開操作されると、電磁コイル２７への通電停止により吸引力が消滅する。これにより、リターンスプリング２９の反力でプランジャ２８が押し戻されるため、メイン接点が開いてバッテリ９からモータ２への給電が停止され、電機子１０の回転が次第に減速して停止する。
また、プランジャ２８が押し戻されると、エンジン始動時と反対方向にシフトレバー７が揺動してプランジャ２８の動きがピニオンギヤ６に伝達される。その結果、ピニオンギヤ６がリングギヤ３４から離脱してピニオン軸５上を後退し、ピニオンギヤ６の後端面が後退ストッパ２２に当接して停止する。

（実施例１の効果）
上記のスタータ１は、ピニオン軸５の一端側端部を支持する軸受１９よりハウジング２０の内側（クラッチ４側）にピニオンギヤ６が配置されるため、先の特許文献１に記載された片持ち構造のスタータと比較してピニオンの前端面からモータ２の後端までの軸方向長さＬ（図１参照）を短く設定できる。その結果、モータ２の後端部がエンジン部品等と干渉することなく、エンジンへの搭載性が向上する。

また、ピニオンギヤ６がピニオン軸５上を後退する際に、ピニオンギヤ６の後退を停止させるための後退ストッパ２２をクラッチインナ１７に設けている。つまり、ピニオン軸５とクラッチインナ１７との間に形成された段差を後退ストッパ２２として設け、この後退ストッパ２２にピニオンギヤ６の後端面が当接することでピニオンギヤ６の後退が停止する構造である。この構造によれば、ストッパ専用の部品を新たに設ける必要がなく、ストッパ専用の部品をピニオン軸５上に設置する場合と比較して、前記軸方向長さＬを短くできるため、スタータ１の搭載性向上に寄与する。

また、実施例１に記載したスタータ１は、ピニオン軸５の一端側端部が軸受１９を介してハウジング２０に支持されると共に、ピニオン軸５と一体に設けられたクラッチインナ１７がボールベアリング１５を介してセンタケース１６に支持され、軸受１９とボールベアリング１５との間にピニオンギヤ６が配置されている。つまり、ピニオン軸５の両端を支持する両支持構造であり、特許文献１に記載された片持ち構造のスタータと比較して、ピニオン軸５の強度を確保できる。

更に、特許文献１では、ピニオン軸１４０とピニオンギヤ１５０とが一体に移動するため、その移動質量が大きくなるが、実施例１に記載したスタータ１では、ピニオン軸５上をピニオンギヤ６が単体で移動する構造であり、その移動質量を小さく設定できるので、ピニオンギヤ６とリングギヤ３４との噛み合い性が向上する。
また、ピニオン軸５上を移動する移動質量を小さくできることから、ドライブスプリング３０に蓄えられた反力でピニオンギヤ６をリングギヤ３４に噛み合わせるドライブスプリング噛合い方式を採用できる。その結果、ピニオンギヤ６を移動させるために必要な吸引力を軽減できるので、電磁スイッチ８の小型化が可能であり、且つ、始動スイッチ２６に流れるスイッチ電流を小さく設定できるため、スタータリレーの廃止（図１参照）および配線の細線化等の効果も合わせて得ることができる。

また、ピニオン軸５には、ピニオンギヤ６が反モータ方向へ移動した時に、ピニオンギヤ６の前端面が当接することによってピニオンギヤ６を停止させるストップカラー２１が取り付けられている。この場合、ピニオンギヤ６の前進力をストップカラー２１で受け止めることになり、ピニオン軸５を支持する軸受１９及びハウジング２０にピニオンギヤ６の前進力が直接加わることはないので、軸受１９及びハウジング２０が破損することもない。また、ピニオン軸５上をピニオンギヤ６が単体で移動することから、その移動質量を小さく設定できるので、ピニオンギヤ６がストップカラー２１に当接する際に生じる衝撃力を小さく抑えることができる。

また、ピニオンギヤ６のクラッチ４側端部には、シフトレバー７の端部が係合する嵌合溝２３がピニオンギヤ６と一体に形成されているので、嵌合溝２３を形成するための部品（例えば一組のワッシャ）をピニオンギヤ６に組み付ける必要はない。このため、部品点数を少なくできると共に、高速回転時の遠心力によって部品が外れる恐れもなく、信頼性が向上する。

図２はヘリカルスプライン部の断面図である。
この実施例２では、ピニオン軸５の外周にヘリカルスプライン結合されるピニオンギヤ６の内周に空間を設けて、その空間に潤滑剤３５を充填する構成を示す。
ピニオンギヤ６の内周には、図２に示す様に、ピニオン軸５の外周に設けられた雄ヘリカルスプライン５ａに噛み合う雌ヘリカルスプライン６ａが設けられるが、この雌ヘリカルスプライン６ａの歯数が雄ヘリカルスプライン５ａの歯数より１歯以上少なく設定され、その歯数を少なくしたことによって形成される空間に潤滑剤３５が充填されている。
この構成によれば、前記空間に充填される潤滑剤３５によってヘリカルスプライン部の潤滑を良好に維持できるため、ピニオンギヤ６の摺動性が向上する。

実施例１に係るスタータの断面図である 実施例２に係るヘリカルスプライン部の断面図である。 従来技術に係るスタータの断面図である。

符号の説明

１ スタータ
２ モータ
４ 一方向クラッチ
５ ピニオン軸
５ａ 雄ヘリカルスプライン
６ ピニオンギヤ
６ａ 雌ヘリカルスプライン
７ シフトレバー
８ 電磁スイッチ
１５ ボールベアリング（軸受）
１７ クラッチインナ
１９ 軸受
２０ ハウジング
２１ ストップカラー
２２ 後退ストッパ（段差）
２３ 嵌合溝
３４ リングギヤ
３５ 潤滑剤

Claims (4)

1. 回転力を発生するモータと、
   軸受を介して回転自在に支持されるクラッチインナを有し、このクラッチインナに前記モータの駆動トルクを伝達する一方向クラッチと、
   一端側の端部が軸受を介してハウジングに回転自在に支持され、他端側の端部が前記クラッチインナと一体に設けられたピニオン軸と、
   このピニオン軸上にヘリカルスプライン結合され、前記ピニオン軸上を反モータ方向へ移動してエンジンのリングギヤに噛み合うことができるピニオンギヤと、
   電磁石の吸引力を利用してシフトレバーを駆動し、そのシフトレバーを介して前記ピニオンギヤを反モータ方向へ移動（前進）させる働きを有する電磁スイッチと、
   前記ピニオンギヤが前記ピニオン軸上を後退する際に、前記ピニオンギヤの後端面が当接して前記ピニオンギヤを停止させる後退ストッパとを備えるスタータであって、
   前記クラッチインナは、前記ピニオン軸より外径が大きく設けられて、前記ピニオン軸との間に段差が形成され、この段差が前記ピニオンギヤの後退位置を規制する前記後退ストッパとして設けられていることを特徴とするスタータ。
2. 請求項１に記載したスタータにおいて、
   前記ピニオン軸には、前記ピニオンギヤが反モータ方向へ移動した時に、前記ピニオンギヤの前端面が当接することによって前記ピニオンギヤを停止させるストップカラーが取り付けられていることを特徴とするスタータ。
3. 請求項１または２に記載したスタータにおいて、
   前記ピニオンギヤの内周には、前記ピニオン軸の外周に設けられた雄ヘリカルスプラインに噛み合う雌ヘリカルスプラインが設けられ、この雌ヘリカルスプラインは、前記雄ヘリカルスプラインの歯数より１歯以上少なく設けられており、その歯数を少なくしたことによって形成される空間に潤滑剤が充填されていることを特徴とするスタータ。
4. 請求項１〜３に記載した何れかのスタータにおいて、
   前記ピニオンギヤのクラッチ側端部には、前記シフトレバーの端部が係合する嵌合溝が前記ピニオンギヤと一体に形成されていることを特徴とするスタータ。

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