JP2011522148A - オーバハングタイプのスタータ - Google Patents

Abstract

本発明は、車両内の内燃機関を始動するためのオーバハングタイプのスタータ（１）であって、ピニオン軸（２）を備え、該ピニオン軸（２）が、前方の突出した端部に噛合ピニオン（３）を有し、対向端部にピニオンシャフト（４）を有しており、該ピニオンシャフト（４）が、スタータ（１）の駆動軸（５）に移動可能に案内かつ支承されており、かつスタータ（１）の軸受シールド（１０）の軸受内に収容されている形式のものに関する。スタータ（１）の構造及び組立を簡単にし、かつより安価に構成するために、前記ピニオンシャフト（４）が、外側の第１の軸受区分（６）を有し、該第１の軸受区分（６）が、前記駆動軸（５）に直接支承されているようにした。

Description

本発明は、車両内の内燃機関を始動するためのオーバハングタイプのスタータ（ｆｒｅｉａｕｓｓｔｏｓｓｅｎｄｅｒ Ｓｔａｒｔｅｒ）であって、ピニオン軸を備え、該ピニオン軸が、前方の突出した端部に噛合ピニオンを有し、対向端部にピニオンシャフトを有しており、該ピニオンシャフトが、スタータの駆動軸に移動可能に案内かつ支承されており、かつスタータの軸受シールドの軸受内に収容されている形式のものに関する。さらに本発明は、オーバハングタイプのスタータ、特に上述のスタータを組み立てる方法であって、スタータが、車両内の内燃機関を始動するために設けられており、かつピニオン軸を有しており、該ピニオン軸が、前方の突出した端部に噛合ピニオンを有し、対向端部にピニオンシャフトを有しており、該ピニオンシャフトが、スタータの駆動軸に移動可能に案内かつ支承され、かつスタータの軸受シールドの軸受内に収容される、オーバハングタイプのスタータを組み立てる方法に関する。

２つの軸受スリーブ若しくはブシュ又は極めて広幅の軸受ブシュによりスタータの駆動軸に支承されている、スタータピニオンとも呼ばれる噛合ピニオンを備えるオーバハングタイプのスタータが公知である。噛合ピニオンは、リレーによりリングギヤに、内燃機関の始動のために入れられ、内燃機関の始動後、再び外される。

スタータの別の態様は、スタータピニオンが駆動軸上に端面側で支承されているいわゆるノーズタイプのスタータ（Ｍａｕｌｓｔａｒｔｅｒ）である。本発明は、オーバハングタイプのスタータに関する。

噛合ピニオンは、スタータの駆動軸に回転可能に支承されている。それというのも、内燃機関の始動後、噛合ピニオンにより内燃機関が、噛合ピニオンの回転数をスタータの駆動軸に対してオーバランするからである。噛合ピニオンが駆動軸に回転可能に支承されていることにより、駆動軸に対するピニオン軸の相対回転数は、内燃機関の立上がりの際に、数秒間発生するにすぎない。それ以外では、噛合ピニオンの回転数及び残りの運転時間は、駆動軸と同じである。ピニオン軸は、始動行程のために、駆動軸に設けられたオーバランニングクラッチに連結されている。オーバランニングクラッチは、始動行程中にピニオン軸へのトルク伝達を可能にするとともに、駆動軸に対するより高い相対回転数を許可する。これにより、相対回転数の運転時間、すなわちピニオン軸の軸受の、駆動軸に対する負荷時間は、全体として、総運転時間に対して著しく短い。車両寿命の経過中、運転時間は、合計しても、典型的には約１２時間までである。

形成されたポケット内に潤滑剤が収容されている従来慣用の焼結された軸受ブシュ又はポケットブシュ（Ｔａｓｃｈｅｎｂｕｃｈｓｅ）に対する明らかに長い寿命を達成するために、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７４３１２２号明細書に記載のオーバハングタイプのスタータは、ピニオンシャフトをスタータの出力軸に支承する、ニードル軸受として形成される少なくとも１つの前方の軸受箇所を備える。このような従来慣用のスタータは、支承に関して手間がかかり、コストがかかる。

本発明の課題は、冒頭で述べた形式のオーバハングタイプのスタータを改良して、スタータの構造及び組立を簡単にし、かつより安価なものとすることである。

本発明により、上記課題は、請求項１及び１０に係る発明により解決される。有利な態様は、従属請求項に看取される。本発明に係る、車両内の内燃機関を始動するためのオーバハングタイプのスタータは、ピニオン軸を備え、該ピニオン軸が、前方の突出した端部に噛合ピニオンを有し、対向端部にピニオンシャフトを有しており、該ピニオンシャフトが、スタータの駆動軸に移動可能に案内かつ支承されており、かつスタータの軸受シールドの軸受内に収容されている形式のものにおいて、前記ピニオンシャフトが、少なくとも１つの外側の第１の軸受区分を有し、該第１の軸受区分が、前記駆動軸に直接支承されていることを特徴とする。好ましくは、前記ピニオン軸を前記駆動軸に支承する少なくとも１つの前記第１の軸受区分に、潤滑剤が設けられている。好ましくは、前記第１の軸受区分が滑動コーティングを有する。好ましくは、前記第１の軸受区分及び／又は前記駆動軸が、前記軸受区分が載置された状態で移動され支承される領域において、特別に硬化されている。好ましくは、少なくとも前記第１の軸受区分が潤滑溝を有する。好ましくは、第１の軸受区分としての、前記噛合ピニオンの直近に位置する外側の軸受区分が、直接硬質に前記駆動軸に支承されており、内側の第２の軸受区分が、軸受スリーブにより前記駆動軸に軟質に支承されている。好ましくは、前記駆動軸の外径が、前記噛合ピニオンを支承する２つの軸受区分の長さにわたって実質的に一定である。好ましくは、前記ピニオンシャフトの、第２の軸受区分の領域における内径が、前記噛合ピニオンの領域における前記第１の軸受区分までの内径より明らかに大きい。好ましくは、前記第１の軸受区分が前記ピニオンシャフトにおいて、前記噛合ピニオンの後方に形成されている。さらに本発明に係る、オーバハングタイプのスタータ、特に上述のスタータを組み立てる方法であって、スタータが、車両内の内燃機関を始動するために設けられており、かつピニオン軸を有しており、該ピニオン軸が、前方の突出した端部に噛合ピニオンを有し、対向端部にピニオンシャフトを有しており、該ピニオンシャフトが、スタータの駆動軸に移動可能に案内かつ支承され、かつスタータの軸受シールドの軸受内に収容されるようになっている、オーバハングタイプのスタータを組み立てる方法において、前記ピニオン軸の前記ピニオンシャフトを少なくとも１つの軸受区分で直接前記駆動軸に被せ嵌めることを特徴とする。

本発明の重要な思想は、駆動軸におけるピニオン軸の支承を必要に見合ったものに設定することである。転がり軸受又は軸受焼結ブシュは、数百〜数千時間の運転時間のために設計されている。駆動軸におけるピニオン軸の支承の実際の運転寿命は、典型的な使用事例では１０〜１２時間にすぎない。それゆえ、本発明の重要な思想は、この支承を要求に応じて過剰に設定しないようにして、軽量化を伴う簡単な製造を達成することにある。

上記課題は、スタータにおいて、ピニオンシャフトが、内側に位置する少なくとも１つの第１の軸受区分を有し、この第１の軸受区分が、駆動軸に直接支承されていることにより解決される。この思想は、硬質の材料から製造されているピニオンシャフトを駆動軸のやはり硬質の材料上で支承することである。これにより、この支承は、ピニオン軸と駆動軸との間に位置する、軟質の材料から製造される焼結された軸受スリーブを備える硬‐軟‐硬の支承（ｈａｒｔ−ｗｅｉｃｈ−ｈａｒｔ−Ｌａｇｅｒｕｎｇ）に対して、硬‐硬の支承（ｈａｒｔ−ｈａｒｔ−Ｌａｇｅｒｕｎｇ）と呼ぶことができる。これにより、本質的な利点は、必要な構成部品が少数であり、スタータの構成部品のより迅速な製造が可能であり、全体として、少数の構成部品に基づいて、重量の減少や、より低い製造コストが達成される点にある。製造はより簡単である。さらに、支承部あるいは軸受は、いわゆるノーズ形のスタータとは異なり、生じる環境条件、例えば塵埃、クラッチの摩耗片、湿気等から、カプセル化された構造によって極めて良好に保護されている。

支承部は、とりわけ、ピニオン軸と駆動軸との間の相対回転数が発生する時点において、スタータのトルクが内燃機関のリングギヤに伝達される必要がないので、上述の従来技術のように、例えば手間のかかる高価な転がり軸受が、使用されずに済むことによっても簡単化される。この時点で、負荷状況、すなわちピニオンに作用する力は極めて低い。さらに、運転時間は、短いサイクルにより、例えば、ドライバーの直接的な介入なしの始動時間制御部を備える始動システムを備える車両によりさらに減じられる。スタートボタン又はスタートキーを備える車両は、内燃機関が始動すると直ちにスタータをより急速に停止し、噛合ピニオンをリングギヤから外す始動時間制御部を有する。

これにより、上述の理由から、ピニオン軸と駆動軸との間の従来公知のすべての支承部材を省略することが可能である。

支承部をスムーズで低騒音なものに形成し、かつ腐食を防止するために、別の有利な態様では、ピニオン軸を駆動軸に支承する少なくとも１つの軸受区分に、潤滑剤が設けられている。この潤滑剤は、例えばグリース又はオイル、又は従来技術から公知の、第１の軸受区分を濡らすか、又は大面積に塗布されているその他の潤滑剤である。

さらに別の有利な態様では、付加的に又は択一的に、少なくとも１つの第１の軸受区分が滑動コーティングを有しいてもよい。滑動コーティングは、別の材料コーティング、例えばプラスチックコーティング又はその他の耐摩耗性のコーティングであってよい。プラスチックコーティングは、例えばポリテトラフルオロエチレンコーティングであってよい。

本発明を改変する別の態様では、第１の軸受区分及び／又は駆動軸が、軸受区分が直接駆動軸上に載置された状態で移動され支承される領域において、特別に硬化されている。この特別な硬化は、寿命をかなり延長することができる。硬化法は、例えば、耐食性のためにも使用可能な窒化処理又は熱処理法であってよい。

スムーズな動作及び低い騒音に関して寿命を改善するために、特に有利な態様では、潤滑剤溜まりが設けられている。潤滑剤溜まりは、少なくとも第１の軸受区分において、潤滑溝によりピニオン軸に形成されている。潤滑溝は、例えば、駆動軸へのピニオン軸の取り付け前にグリースで満たされて、スタータの寿命にわたって維持する。

ピニオン軸は、硬‐硬の支承により駆動軸上に配置可能である。製造技術的な理由から、ピニオン軸の製造を容易にするために、第１の軸受区分としての、噛合ピニオンの直近に位置する外側の軸受区分は、直接硬質に駆動軸に支承され、内側の第２の軸受区分は、軸受スリーブにより駆動軸に軟質に支承されている。

製造を容易にし、かつ短縮するために、ひいてはより安価に構成するために、駆動軸の外径が、噛合ピニオンを支承する２つの軸受区分の長さにわたって実質的に一定である。さらに、この構成により、段付きの駆動軸に対する軽量化が生じる。

スタータの重量、特にピニオン軸を駆動軸に支承する支承部の重量を明らかに減じるために、壁厚さの減少のため、ピニオンシャフトの、第２の軸受区分の領域における有利には第１の軸受区分までの内径が、噛合ピニオンの領域における第１の軸受区分までの内径より大きい。これにより、ピニオン軸は、材料及び重量に関して最適化されて、省資源に形成されている。壁厚さは、十分な強度が最大の重量削減時に達成されるように選択されている。

有利には、第１の軸受区分がピニオンシャフトにおいて、噛合ピニオンの後方に形成されている。これにより、ピニオン歯列の下の空いた領域が、噛合ピニオンの移動のための軸方向経路を含むストッパシステムのために存在している。この領域で初めて支承する歯列近傍の支承は、有利である。別のストッパシステムでは、支承部が、噛合ピニオンのピニオン歯列の下に形成されていてもよい。

さらに上記課題は、組立方法において、ピニオン軸のピニオンシャフトを少なくとも１つの軸受区分で直接駆動軸に被せ嵌めることにより解決される。これにより、本発明により、転がり軸受又は焼結されたブシュが使用されずに済むので、組立法は明らかに簡単にされている。特に、軸受区分には、滑動性のコーティング、特に潤滑剤、例えばグリースが施される。軸受区分には、上述したように、ポリテトラフルオロエチレン層又はその他の潤滑手段が施されてもよい。組立工程は、構成部品の数が少ないので減少する。組立は、より迅速に、ひいては安価になされる。

前述した特徴及び後述する特徴が、それぞれ明示した組み合わせのみならず、別の組み合わせでも使用可能であることは自明である。

以下に、本発明について実施の形態を基に図面を参照しながら詳説する。

第１の実施の形態における、駆動軸に支承されるピニオン軸の概略断面図である。 第２の実施の形態におけるピニオン軸の概略断面図である。

図１は、車両内の内燃機関を始動するためのスタータ１の部分拡大断面図を示す。スタータ１の型式は、片側で支承されるピニオン軸２を備えるいわゆるオーバハングタイプのスタータあるいはノーズレスタイプのスタータである。ピニオン軸２上には、噛合ピニオン３が形成されている。噛合ピニオン３は、図示しないリングギヤに、リレーによって内燃機関の始動動作のために噛合され、内燃機関の立上がり後に再び解離される。

ピニオン軸２は、内燃機関が立上がり、スタータが駆動軸５を介して与えるよりも高い回転数をリングギヤにおいて達成したときに発生する相対回転数を許容するために、スタータの駆動軸５上に回転可能に支承されている。この相対回転数は、始動サイクル中のごく短時間の運転時間を占める。特に、スタートボタンを備える現代の車両において、運転時間は、始動時間制御部が噛合ピニオンとリングギヤとの係合を内燃機関の始動後に解除してしまうので、所定の時間に短縮されている。

ピニオン軸２は、第１の軸受区分６及び第２の軸受区分７を有する。第１の軸受区分６は、噛合ピニオン３の最も近傍に位置する外側の軸受区分であり、第２の軸受区分７は、軟質の材料、例えば焼結された青銅材料から形成されている軸受スリーブ８を備える内側の軸受区分である。軸受スリーブ８は、滑り特性を改良するために、かつ腐食保護として、さらには騒音を軽減するために、潤滑剤により包囲又は浸漬されている。軸受スリーブ８は、潤滑剤溜まり、具体的には、周囲を取り巻く溝あるいは環状の溝、いわゆるポケットの形態の潤滑剤溜まりを有していてもよい。ピニオン軸の大きな内径を架橋するために、本実施の形態では、有利には軸受スリーブ８が、断面図で見て厚く、大きな壁材料厚さを備えて形成されている。

本発明では、ピニオン軸２が第１の軸受区分において直接、焼結スリーブ又は転がり軸受なしに、駆動軸５上に支承されている。これにより、ピニオン軸２の硬質の材料が駆動軸５の硬質の材料上で支承されているので、硬‐硬の支承が存在する。スタータの運転寿命は、数千時間の運転寿命を有する従来慣用の転がり軸受や、スリーブ内での支承に対して極めて短いので、このような支承で十分である。硬‐硬の支承の総運転時間は、スタータの寿命に関連して、典型的には１０〜１２時間である。この運転時間は、ピニオン軸２と駆動軸５との間の相対回転数の発生時に生じる。

ピニオン軸２は、転がり軸受９により収容されている。転がり軸受９は、スタータ１の軸受シールド１０内に装入されている。硬‐硬の支承を環境影響、例えば塵埃、湿気、摩耗片から保護するために、噛合ピニオン３の端面に設けられたシールキャップ１２が、支承部全体を閉鎖している。噛合ピニオン３の軸方向の噛合運動は、駆動軸５上に設けられたピニオンストッパ１１により制限される。ピニオンストッパ１１は、ストッパリング及びスナップリングを有する。ピニオン軸２は、オーバランニングクラッチ１３により駆動軸５に作用結合している。その結果、噛合ピニオン３は、駆動軸５のトルクにより駆動され、かつ内燃機関が立上がって、オーバランが発生した際には、噛合ピニオン３のより高い回転数を有する相対回転数を実現可能である。

有利には、駆動軸５及び／又はピニオン軸２の第１の軸受区分６に設けられる軸受面が、特別に硬化されている。軸受面は、滑動コーティングを有する。製造を簡単化するための製造技術的な理由から、外径は、噛合ピニオン３がピニオンシャフト４により支承される軸受区分６，７の長さにわたって実質的に一定である。ピニオンシャフト４の内径は、軸受スリーブ８を備える第２の軸受区分７の領域において、第１の軸受区分６まで、噛合ピニオン３の端面から第１の軸受区分６まで延びる孔よりも明らかに大きな内径を有して形成されている。これにより、明らかな軽量化を伴うより薄い壁厚さからなるピニオン軸２が得られる。軽量化は、従来技術におけるピニオン軸に対して、使用材料の資源節約にもつながる。

これにより、有利には、オーバハングタイプのスタータ１は、極めて簡単に組立可能である。唯一の広幅の厚い軸受スリーブ８を、噛合ピニオンに対向する端面において装入し、その後、ピニオンシャフト４を、少なくとも１つの軸受区分でもって直接駆動軸に支承された状態に押し込む。

図２は、特に有利な実施の形態におけるピニオン軸２の部分拡大断面図を示す。図２は、第１の軸受区分６周りの領域の、噛合ピニオン３を備える部分を示す。特に有利な実施の形態では、ピニオン軸２の軸受区分６が、環状の潤滑溝１４を有する。潤滑溝１４は、軸受区分６に全寿命中、十分な潤滑剤を供給するための潤滑剤溜まりとして役立つ。第１の軸受区分６はピニオンシャフト４に、噛合ピニオン３の手前に形成されている。

すべての図面は、概略的な、縮尺に忠実でない描写で示されている。その他の点において、特に図示したものは、本発明にとって本質的なものであることを指摘しておく。

Claims (10)

1. 車両内の内燃機関を始動するためのオーバハングタイプのスタータ（１）であって、ピニオン軸（２）を備え、該ピニオン軸（２）が、前方の突出した端部に噛合ピニオン（３）を有し、対向端部にピニオンシャフト（４）を有しており、該ピニオンシャフト（４）が、スタータ（１）の駆動軸（５）に移動可能に案内かつ支承されており、かつスタータ（１）の軸受シールド（１０）の軸受内に収容されている形式のものにおいて、前記ピニオンシャフト（４）が、少なくとも１つの外側の第１の軸受区分（６）を有し、該第１の軸受区分（６）が、前記駆動軸（５）に直接支承されていることを特徴とする、オーバハングタイプのスタータ。
2. 前記ピニオン軸（２）を前記駆動軸（５）に支承する少なくとも１つの前記第１の軸受区分（６）に、潤滑剤が設けられている、請求項１記載のスタータ。
3. 前記第１の軸受区分（６）が滑動コーティングを有する、請求項１又は２記載のスタータ。
4. 前記第１の軸受区分（６）及び／又は前記駆動軸（５）が、前記軸受区分（６）が載置された状態で移動され支承される領域において、特別に硬化されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のスタータ。
5. 少なくとも前記第１の軸受区分（６）が潤滑溝（１４）を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のスタータ。
6. 第１の軸受区分（６）としての、前記噛合ピニオン（３）の直近に位置する外側の軸受区分（６）が、直接硬質に前記駆動軸（５）に支承されており、内側の第２の軸受区分（７）が、軸受スリーブ（８）により前記駆動軸（５）に軟質に支承されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のスタータ。
7. 前記駆動軸（５）の外径が、前記噛合ピニオン（３）を支承する２つの軸受区分（６，７）の長さにわたって実質的に一定である、請求項１から６までのいずれか１項記載のスタータ。
8. 前記ピニオンシャフト（４）の、第２の軸受区分（７）の領域における内径が、前記噛合ピニオン（３）の領域における前記第１の軸受区分（６）までの内径より明らかに大きい、請求項１から７までのいずれか１項記載のスタータ。
9. 前記第１の軸受区分（６）が前記ピニオンシャフト（４）において、前記噛合ピニオン（３）の後方に形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のスタータ。
10. オーバハングタイプのスタータ（１）、特に請求項１から９までのいずれか１項記載のスタータ（１）を組み立てる方法であって、スタータ（１）が、車両内の内燃機関を始動するために設けられており、かつピニオン軸（２）を有しており、該ピニオン軸（２）が、前方の突出した端部に噛合ピニオン（３）を有し、対向端部にピニオンシャフト（４）を有しており、該ピニオンシャフト（４）が、スタータ（１）の駆動軸（５）に移動可能に案内かつ支承され、かつスタータ（１）の軸受シールド（１０）の軸受内に収容されるようになっている、オーバハングタイプのスタータを組み立てる方法において、前記ピニオン軸（２）の前記ピニオンシャフト（４）を少なくとも１つの軸受区分（６，７）で直接前記駆動軸（５）に被せ嵌めることを特徴とする、オーバハングタイプのスタータを組み立てる方法。

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