JP2008255949A - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で部品点数を削減でき、且つ、軸方向に必要なスペースを小さくして小型化できる衝撃吸収手段を提供する。
【解決手段】衝撃吸収手段は、インターナルギヤ１８と一体に設けられた内側環状体２８と、センタケース２３と一体に設けられた外側環状体２９とで構成され、内側環状体２８の外周部に設けられた複数の内側係合部２８ａと、外側環状体２９の内周部に設けられた複数の外側係合部２９ａとが噛み合った状態で組み合わされている。この衝撃吸収手段は、インターナルギヤ１８を介して内側環状体２８に過大な負荷トルクが加わった時に、内側環状体２８が径方向の内周側へ、外側環状体２９が径方向の外周側へそれぞれ弾性変形して、内側係合部２８ａが外側係合部２９ａを乗り越えて周方向に移動することにより、インターナルギヤ１８の回転を許容して衝撃を吸収する働きを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ピニオンギヤに所定値以上の負荷トルクが加わった時に発生する衝撃を吸収する衝撃吸収手段を備えたスタータに関する。

従来技術として、特許文献１に示される衝撃吸収装置がある。
この衝撃吸収装置は、図３に示す様に、センタケース１００に固定される固定ディスク１１０と、センタケース１００と固定ディスク１１０との間に配置される回転ディスク１２０と、センタケース１００及び固定ディスク１１０と回転ディスク１２０との間に摩擦力を発生させる皿ばね１３０等より構成される。
回転ディスク１２０は、遊星歯車減速装置のインターナルギヤ１４０に係合して、そのインターナルギヤ１４０と共に回転可能に配置され、センタケース１００及び固定ディスク１１０との間に発生する摩擦力によって回転が規制されている。また、回転ディスク１２０の滑りトルクを超える過大な負荷トルクがインターナルギヤ１４０に加わると、回転ディスク１２０が摩擦力に抗して滑る（回転する）ことにより、インターナルギヤ１４０の回転が許容されて、衝撃を吸収することができる。
特開２００６−２９２６８号公報

ところが、上記の衝撃吸収装置は、センタケース１００に対して回転ディスク１２０、固定ディスク１１０、皿ばね１３０等の部品を軸方向（図示左右方向）に組み付けているため、センタケース１００とインターナルギヤ１４０との間に軸方向のスペースを確保する必要があり、軸方向に大型化する問題がある。
また、衝撃吸収装置を構成する部品点数が多く、組み付け工数も多くなるため、コストアップの要因となっている。
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、簡易な構成で部品点数を削減でき、且つ、軸方向に必要なスペースを小さくして小型化できる衝撃吸収手段を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明のスタータは、ピニオンギヤに所定値以上の負荷トルクが加わった時に発生する衝撃を吸収する衝撃吸収手段を備える。
この衝撃吸収手段は、インターナルギヤの軸方向反モータ側にインターナルギヤと一体に設けられ、且つ、インターナルギヤの中心と同心のリング状に形成された内側環状体と、センタケースと一体に設けられ、且つ、内側環状体の径方向外側に配置されるリング状の外側環状体とを有し、内側環状体の外周部には、径方向の外側へ突き出る内側係合部が設けられ、外側環状体の内周部には、径方向の内側へ突き出る外側係合部が設けられ、内側係合部と外側係合部とが周方向に当接した状態でインターナルギヤの回転が規制され、インターナルギヤを介して内側環状体に所定値以上の負荷トルクが加わった時に、内側環状体が径方向の内周側へ、外側環状体が径方向の外周側へそれぞれ弾性変形して、内側係合部が外側係合部を乗り越えて周方向に移動することにより、インターナルギヤの回転を許容して衝撃を吸収することを特徴とする。

上記の衝撃吸収手段は、インターナルギヤと一体に設けられた内側環状体と、センタケースと一体に設けられた外側環状体とで構成され、且つ、内側環状体の径方向外側に外側環状体が配置されている。つまり、内側環状体と外側環状体とが軸方向に重なって配置されるため、従来の衝撃吸収装置（インターナルギヤに過大トルクが加わった時に回転ディスクを滑らせることで衝撃を吸収する方式）と比較して、軸方向のスペースを小さくできる。また、部品点数が少なく、構造を簡素化できるので、コストダウンが可能である。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、内側環状体には、内側係合部が周方向等間隔に複数ヶ所設けられ、外側環状体には、外側係合部が周方向等間隔に複数ヶ所設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、インターナルギヤを介して内側環状体に所定値以上の負荷トルクが加わった時に、周方向に複数ヶ所設けられる内側係合部と外側係合部とに均等に圧力を掛けることができ、内側係合部と外側係合部とに偏荷重が加わることを回避できる。

（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、内側環状体と外側環状体は、同一種類の材料によって形成されていることを特徴とする。
例えば、内側環状体と外側環状体とが温度による寸法変化を生じた時に、両者を形成する材料が同一種類（例えば樹脂）であるため、内側環状体に生じる寸法変化と外側環状体に生じる寸法変化との差を小さくできる。つまり、本発明の衝撃吸収手段は、温度依存性を排除できるので、エンジンルーム内の高温雰囲気で使用されるスタータにも好適に使用できる。

（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、内側環状体と外側環状体は、インターナルギヤを介して内側環状体に所定値以上の負荷トルクが加わった時に、内側環状体が径方向の内周側へ弾性変形する変形量と、外側環状体が径方向の外周側へ弾性変形する変形量とが略同等であることを特徴とする。
インターナルギヤを介して内側環状体に所定値以上の負荷トルクが加わった時に、内側環状体と外側環状体とが略同等に弾性変形するので、両者の過大な変形を抑制できる。すなわち、内側環状体または外側環状体が塑性変形領域まで変形することを防止できるので、衝撃吸収手段の耐久性を向上できる。

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかのスタータにおいて、内側係合部および外側係合部は、それぞれ径方向に突き出る先端に向かって周方向の幅が次第に小さくなる△形状に設けられていることを特徴とする。
内側係合部および外側係合部を△形状に設けることにより、内側係合部と外側係合部とが周方向に当接する両者の当接面が半径方向に対し傾斜しているので、その傾斜角度および△形状の大きさ（径方向に突き出る高さ）に応じて、インターナルギヤの許容回転トルクを調整することができる。

（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れかのスタータにおいて、内側環状体と外側環状体は、内側係合部の表面と外側係合部の表面の摩擦係数が同等であることを特徴とする。
本発明の衝撃吸収手段は、内側係合部が外側係合部を乗り越える際に、摩擦によって両者の表面が摩耗する。これに対し、内側係合部の表面と外側係合部の表面の摩擦係数を同等にすることにより、両者の摩耗を同程度に出来るので、耐久性の向上に繋がる。

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は衝撃吸収手段と遊星歯車減速装置３の構成を示す断面図、図２はスタータ１の半断面図である。
本実施例のスタータ１は、図２に示す様に、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装置３と、この減速装置３を介してモータ２の駆動トルクが伝達される出力軸４と、この出力軸上にクラッチ５と一体化して配置されるピニオンギヤ６と、シフトレバー７を介してクラッチ５とピニオンギヤ６を反モータ方向（図２の左方向）へ押し出す働きを有すると共に、モータ２の通電回路（以下モータ回路と呼ぶ）に設けられるメイン接点（後述する）を開閉する電磁スイッチ８と、ピニオンギヤ６に所定値以上の負荷トルクが加わった時に発生する衝撃を吸収する衝撃吸収手段（後述する）等より構成される。

モータ２は、磁気回路を形成する円筒状のヨーク９と、このヨーク９の内周に固定される複数の永久磁石１０と、この磁石１０の内周に所定のギャップを有して回転自在に配置される電機子１１と、この電機子１１に流れる電流を回転位相に応じて切り替えるための整流子１２とブラシ１３等を有する整流子型電動機である。
このモータ２は、ヨーク９のエンジン側（図２の左側）の開口部がフロントハウジング１４に形成されたモータ取付け孔（図示せず）に嵌合して組み付けられ、ヨーク９の反エンジン側の開口部がエンドフレーム１５により閉塞されて、複数本のスルーボルト１６によりフロントハウジング１４に固定されている。

減速装置３は、電機子軸１１ａと同軸上で減速できる周知の遊星歯車減速装置であり、電機子軸１１ａの反整流子側に設けられている。この減速装置３は、図１に示す様に、電機子軸１１ａに設けられる太陽ギヤ１７と、この太陽ギヤ１７の回転中心と同心に配置されるリング状のインターナルギヤ１８と、両ギヤ１７、１８に噛み合う複数の遊星ギヤ１９と、この遊星ギヤ１９を回転自在に支持するキャリア２０とで構成され、このキャリア２０が出力軸４と一体に設けられており、遊星ギヤ１９の公転運動がキャリア２０を介して出力軸４に伝達される。

出力軸４は、電機子軸１１ａと同一軸線上に配置され、一端側の端部が軸受２１を介してフロントハウジング１４に回転自在に支持され、他端側の端部が軸受２２を介してセンタケース２３に回転自在に支持されている。
センタケース２３は、図２に示す様に、ヨーク９の内周に嵌合して芯出しされると共に、フロントハウジング１４に対し回転不能に固定されている。

クラッチ５は、出力軸４の外周にヘリカルスプライン結合され、出力軸４とピニオンギヤ６との間で動力の伝達を断続する働きを有する。つまり、エンジン始動時に出力軸４からピニオンギヤ６へ動力の伝達を行うと共に、エンジンの始動後、ピニオンギヤ６の回転速度が出力軸４の回転速度を上回ると、ピニオンギヤ６の回転が出力軸４に伝わらない様に、両者間の動力伝達を遮断する一方向クラッチとして構成されている。
ピニオンギヤ６は、クラッチ５の反モータ側に配置され、クラッチ５と一体に出力軸４上を反モータ方向へ移動してエンジンのリングギヤ（図示せず）に噛み合った後、減速装置３で増幅されたモータトルクをリングギヤに伝達する。

電磁スイッチ８は、始動スイッチ（図示せず）の閉操作によって車載バッテリから通電される電磁コイル（図示せず）と、この電磁コイルの内周を可動するプランジャ（図示せず）とを有し、電磁コイル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が吸引されてメイン接点を閉操作する。また、電磁コイルへの通電が停止して電磁石の吸引力が消滅すると、図示しないリターンスプリングの反力によりプランジャが押し戻されてメイン接点を開操作する。

メイン接点は、２本の外部端子２４、２５を介してモータ回路に接続される一組の固定接点（図示せず）と、プランジャと一体に可動して一組の固定接点間を断続する可動接点（図示せず）とで形成され、この可動接点が一組の固定接点に当接して、両固定接点間が導通することでメイン接点が閉状態となり、可動接点が一組の固定接点から離れて、両固定接点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。
２本の外部端子２４、２５は、バッテリケーブルを介して車載バッテリに接続されるＢ端子２４と、モータ２から取り出されたモータリード線２６が接続されるＭ端子２５であり、電磁スイッチ８の接点カバー８ａに固定されている。

シフトレバー７は、フロントハウジング１４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が電磁スイッチ８のプランジャに保持されたシフト用ロッド２７に連結され、レバー支点部７ａより他端側のレバー端部がクラッチ５に係合している。このシフトレバー７は、プランジャ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２７に連結されたレバー端部がプランジャに引かれて移動することにより、クラッチ５に係合するレバー端部がレバー支点部７ａを中心に揺動して、クラッチ５を反モータ方向へ押し出す働きを有する。

次に、衝撃吸収手段の構成を図１に基づいて詳述する。
衝撃吸収手段は、インターナルギヤ１８と一体に設けられた内側環状体２８と、センタケース２３と一体に設けられた外側環状体２９とで構成される。この内側環状体２８と外側環状体２９は、それぞれ弾性変形可能な同一種類の材料（例えば樹脂）により形成されている。すなわち、インターナルギヤ１８とセンタケース２３とが、同一種類の材料で形成されている。
内側環状体２８は、図１（ａ）に示す様に、インターナルギヤ１８の軸方向反モータ側（図示左側）に設けられ、インターナルギヤ１８の中心と同心のリング状に形成されている。内側環状体２８の外周部には、径方向の外側へ突き出る内側係合部２８ａが設けられている。この内側係合部２８ａは、内側環状体２８の全周に連続して複数ヶ所設けられ、図１（ｃ）に示す様に、径方向の外側へ突き出る先端に向かって周方向の幅が次第に小さくなる△形状に設けられている。

外側環状体２９は、図１（ａ）に示す様に、内側環状体２８の径方向外側に設けられ、インターナルギヤ１８の中心と同心のリング状に形成されている。外側環状体２９の内周部には、径方向の内側へ突き出る外側係合部２９ａが設けられている。この外側係合部２９ａは、外側環状体２９の全周に連続して複数ヶ所設けられ、図１（ｃ）に示す様に、径方向の内側へ突き出る先端に向かって周方向の幅が次第に小さくなる△形状に設けられている。
内側環状体２８と外側環状体２９は、周方向に隣合う外側係合部２９ａと外側係合部２９ａとの間に内側係合部２８ａが嵌まり込み、周方向に隣合う内側係合部２８ａと内側係合部２８ａとの間に外側係合部２９ａが嵌まり込んだ状態、つまり、図１（ｃ）に示す様に、内側係合部２８ａと外側係合部２９ａとが噛み合った状態で組み合わされ、その結果、インターナルギヤ１８の回転が規制されている。

この衝撃吸収手段は、エンジン側の負荷トルクが所定値以上に増加した時、すなわち、インターナルギヤ１８を介して内側環状体２８に過大な負荷トルクが加わった時に、内側環状体２８が径方向の内周側へ、外側環状体２９が径方向の外周側へそれぞれ弾性変形して、内側係合部２８ａが外側係合部２９ａを乗り越えて周方向に移動することにより、インターナルギヤ１８の回転を許容して衝撃を吸収する働きを有する。なお、内側環状体２８と外側環状体２９は、両者の表面の摩擦係数が同等に設けられ、且つ、両者の弾性変形量が略同等になる様に設けられている。
また、内側環状体２８の内周および外側環状体２９の外周には、内側環状体２８および外側環状体２９がそれぞれ弾性変形できる様に、空間が確保されている（図２参照）。

続いて、スタータ１の作動を説明する。
始動スイッチの閉操作により、電磁スイッチ８の電磁コイルに通電されてプランジャが吸引されると、そのプランジャの動きがシフトレバー７を介してクラッチ５に伝達される。その結果、クラッチ５がピニオンギヤ６と一体に出力軸４上を反モータ方向へ移動して、ピニオンギヤ６の端面がリングギヤの端面に当接して停止する。
一方、プランジャの移動によってモータ回路のメイン接点が閉じると、バッテリからモータ２に給電されて電機子１１に回転力が生じる。この電機子１１の回転が減速装置３で減速されて出力軸４に伝達され、更に、出力軸４からクラッチ５を介してピニオンギヤ６に伝達される。これにより、ピニオンギヤ６が強制的に回され、リングギヤに噛み合い可能な位置まで回転してリングギヤに噛み合うことにより、ピニオンギヤ６からリングギヤにモータ２の駆動トルクが伝達されて、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完爆した後、始動スイッチが開操作されると、電磁コイルへの通電が停止されて吸引力が消滅する。これにより、リターンスプリングの反力でプランジャが押し戻されるため、メイン接点が開いてバッテリからモータ２への給電が停止され、電機子１１の回転が次第に減速して停止する。
また、プランジャが押し戻されると、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の動きがクラッチ５に伝達される。その結果、ピニオンギヤ６がリングギヤから離脱してクラッチ５と一体に出力軸４上を静止位置（図２に示す位置）まで後退して停止する。

ところで、エンジンのクランキング時に急激なトルク変動が生じた場合、あるいは、スタータ１の作動を停止した直後に誤ってスタータ１を再始動させた場合等には、ピニオンギヤ６に過大な負荷トルクが加わる。この時、インターナルギヤ１８を介して内側環状体２８に最大伝達トルクを超える過大な衝撃力が加わると、内側環状体２８が径方向の内周側へ、外側環状体２９が径方向の外周側へそれぞれ弾性変形しながら、内側係合部２８ａが外側係合部２９ａを乗り越えて周方向に移動することにより、スタータ１の駆動系に加わる衝撃が吸収される。

（実施例１の効果）
本実施例の衝撃吸収手段は、インターナルギヤ１８と一体に設けられた内側環状体２８と、センタケース２３と一体に設けられた外側環状体２９とで構成され、且つ、内側環状体２８の径方向外側に外側環状体２９が配置されている。つまり、内側環状体２８と外側環状体２９とが軸方向に重なって配置されるため、特許文献１に示される従来の衝撃吸収装置と比較して、軸方向のスペースを小さくできる。また、部品点数が少なく、構造を簡素化できるので、コストダウンを図ることができる。

衝撃吸収手段を構成する内側環状体２８と外側環状体２９は、共に同一種類の材料で形成され、内側環状体２８に過大な衝撃力が加わった時に、内側環状体２８と外側環状体２９とが略同等に弾性変形する。つまり、両者の弾性変形量が略同等であり、内側環状体２８または外側環状体２９が塑性変形領域まで変形することを防止できる。また、内側環状体２８と外側環状体２９とが温度による寸法変化を生じた時に、両者を形成する材料が同一種類（例えば樹脂）であるため、内側環状体２８に生じる寸法変化と外側環状体２９に生じる寸法変化との差を小さくできる。つまり、本実施例の衝撃吸収手段は、温度依存性を排除できるので、エンジンルーム内の高温雰囲気で使用されるスタータ１にも好適に使用できる。

さらに、内側環状体２８に設けられる内側係合部２８ａと、外側環状体２９に設けられる外側係合部２９ａは、それぞれ、径方向に突き出る先端に向かって周方向の幅が次第に小さくなる△形状に設けられているので、その△形状の傾斜角度および大きさ（径方向に突き出る高さ）を変更することにより、インターナルギヤ１８の許容回転トルクを調整することが可能である。
また、内側係合部２８ａと外側係合部２９ａは、それぞれ内側環状体２８と外側環状体２９の全周に連続して複数ヶ所設けられているため、インターナルギヤ１８を介して内側環状体２８に過大な負荷トルクが加わった時に、それぞれの内側係合部２８ａと外側係合部２９ａとに均等に圧力を掛けることができる。その結果、内側係合部２８ａと外側係合部２９ａとに偏荷重が加わることを回避できるので、耐久性を向上できる。

（ａ）衝撃吸収手段と遊星歯車減速装置の断面図、（ｂ）遊星歯車減速装置の軸方向正面図、（ｃ）衝撃吸収手段の要部断面図（Ａ−Ａ断面図）である。 スタータの半断面図である。 衝撃吸収装置の断面図（従来技術）。

符号の説明

１ スタータ
２ モータ
３ 遊星歯車減速装置
６ ピニオンギヤ
１８ インターナルギヤ
２３ センタケース
２８ 内側環状体（衝撃吸収手段）
２８ａ 内側係合部
２９ 外側環状体（衝撃吸収手段）
２９ａ 外側係合部

Claims (6)

1. 回転力を発生するモータと、
   このモータの回転を減速する遊星歯車減速装置と、
   エンジンのリングギヤに噛み合わされ、前記減速装置で増幅されたモータトルクを前記リングギヤに伝達するピニオンギヤと、
   このピニオンギヤに所定値以上の負荷トルクが加わった時に発生する衝撃を吸収する衝撃吸収手段と、
   この衝撃吸収手段を介して、前記遊星歯車減速装置に用いられるインターナルギヤの回転を規制するセンタケースとを備えたスタータにおいて、
   前記衝撃吸収手段は、
   前記インターナルギヤの軸方向反モータ側に前記インターナルギヤと一体に設けられ、且つ、前記インターナルギヤの中心と同心のリング状に形成された内側環状体と、
   前記センタケースと一体に設けられ、且つ、前記内側環状体の径方向外側に配置されるリング状の外側環状体とを有し、
   前記内側環状体の外周部には、径方向の外側へ突き出る内側係合部が設けられ、
   前記外側環状体の内周部には、径方向の内側へ突き出る外側係合部が設けられ、
   前記内側係合部と前記外側係合部とが周方向に当接した状態で前記インターナルギヤの回転が規制され、
   前記インターナルギヤを介して前記内側環状体に所定値以上の負荷トルクが加わった時に、前記内側環状体が径方向の内周側へ、前記外側環状体が径方向の外周側へそれぞれ弾性変形して、前記内側係合部が前記外側係合部を乗り越えて周方向に移動することにより、前記インターナルギヤの回転を許容して衝撃を吸収す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、
   前記内側環状体には、前記内側係合部が周方向等間隔に複数ヶ所設けられ、
   前記外側環状体には、前記外側係合部が周方向等間隔に複数ヶ所設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、
   前記内側環状体と前記外側環状体は、同一種類の材料によって形成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、
   前記内側環状体と前記外側環状体は、前記インターナルギヤを介して前記内側環状体に所定値以上の負荷トルクが加わった時に、前記内側環状体が径方向の内周側へ弾性変形する変形量と、前記外側環状体が径方向の外周側へ弾性変形する変形量とが略同等であることを特徴とするスタータ。
5. 請求項１〜４に記載した何れかのスタータにおいて、
   前記内側係合部および前記外側係合部は、それぞれ径方向に突き出る先端に向かって周方向の幅が次第に小さくなる△形状に設けられていることを特徴とするスタータ。
6. 請求項１〜５に記載した何れかのスタータにおいて、
   前記内側環状体と前記外側環状体は、前記内側係合部の表面と前記外側係合部の表面の摩擦係数が同等であることを特徴とするスタータ。

Images