JP2014224515A

JP2014224515A - スタータ

Info

Publication number: JP2014224515A
Application number: JP2013104739A
Authority: JP
Inventors: 達也藤田; Tatsuya Fujita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2014-12-04

Abstract

【課題】シフトレバーによってピニオンを押し出すスタータにおいて、リングギヤ当接前のピニオン移動速度を小さくし、且つピニオンがリングギヤに噛み合う際の噛み合い深さを十分に確保可能とする。
【解決手段】スタータ１は、シフトレバー７を第１の支点Ｏ_１回りに揺動可能に支持する第１支持部４５と、第１の支点Ｏ_１よりも力点Ａに近い側に位置する第２の支点Ｏ_２回りにシフトレバー７を揺動可能に支持する第２支持部４６とを備える。第２支持部４６は、力点Ａの移動に伴って、てこ比を大きくする方向へ第２の支点Ｏ_２の位置を移動させる。ピニオン６がリングギヤＲに当接するまでの間は、第１の支点Ｏ_１回りに揺動させてピニオン移動速度を遅くして当接音を小さくできる。また、ピニオン６をリングギヤＲに噛み合わせる際には、第２の支点Ｏ_２回りに揺動させ、且つ押し出しに伴っててこ比を大きくすることで、ピニオン移動量を大きく確保することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンを始動させるためのスタータに関する。

従来技術として、電磁スイッチの作動によりシフトレバーを駆動して、シフトレバーを介してピニオンをエンジンのリングギヤ側へ押し出し、ピニオンがリングギヤに噛み合った後、モータの駆動トルクをピニオンに伝達してリングギヤを回すことでエンジンを始動する周知の電磁押し込み式スタータがある。

ところで、近年、地球温暖化問題に起因する燃費向上のためにアイドリングストップシステム（以下、ＩＳＳと呼ぶ）を採用する車両が増加している。
ＩＳＳは、例えば、交差点での信号停止あるいは渋滞等により車両が一時停止した際に、エンジンを自動的に停止させて、その後、ユーザからの再始動要求によってスタータを自動的に起動してエンジンを再始動させるシステムである。

ＩＳＳに搭載されるスタータは、ピニオンをリングギヤへ押出す第１の電磁ソレノイドと、モータへ電流を流すためのメイン接点を開閉する第２の電磁ソレノイドとを有する電磁スイッチを備え、ピニオンの押出しタイミングとモータの通電タイミングとを独立に制御できる。

そして、ＩＳＳに搭載されるスタータの制御方法として、燃料噴射停止後のエンジン回転数降下中に、次の再始動に備えて、再始動要求の有無に関わらず、ピニオンを予めリングギヤに噛み合わせておき、再始動要求があったらモータに通電するという制御方法がある（以下、ピニオンプリセット制御と呼ぶ）。

このピニオンプリセット制御では、エンジンの燃焼音がない状態で、ピニオンをリングギヤに噛み合わせにいくために、ピニオンがリングギヤに当接する際の当接音が車両室内に届き、ユーザに不快感を与える虞がある。

そこで、ピニオンとリングギヤとの衝突力を低減させるために、ピニオンがリングギヤに衝突する手前で、ピニオンを押し出す電磁ソレノイドへの通電電流を低減する技術がある（特許文献１参照）。しかしながら、この方法では、電磁ソレノイドのプランジャの慣性力によって、ピニオンの移動速度を十分に低減できず、当接音も十分に低減できない。

なお、特許文献２には、シフトレバーの揺動支点を２つ持つ構造が開示されている。
しかし、特許文献２に記載の構造では、ピンと溝の係合で支点を構成しているため、ピンと溝との間のクリアランスによって、力点移動量に対する作用点移動量（ピニオン移動量）が大きくばらつき、理想状態で得られるピニオン移動量よりも小さい移動量しか得られない虞がある（図６参照）。

特許第４３２１７９６号公報特開平１−１１３５７２号公報

そこで、本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、リングギヤ当接前のピニオン移動速度を小さくして、且つ、ピニオンがリングギヤに噛み合う際の噛み合い深さを十分に確保可能なスタータを提供することにある。

本発明のスタータは、モータの回転力が伝達されるピニオンと、通電時に電磁石が形成され、この電磁石の吸引力によりプランジャを吸引するソレノイドと、一端部が力点としてプランジャに直接または間接的に連結され、力点の移動に伴って所定の支点回りに揺動し、他端部が作用点として、ピニオンをエンジンのリングギヤに向かってに押し出すシフトレバーと、シフトレバーを第１の支点回りに揺動可能に支持する第１支持部と、第１の支点よりも前記シフトレバーの一端部に近い側に位置する第２の支点回りにシフトレバーを揺動可能に支持する第２支持部とを備える。

第２支持部は、力点の移動に伴って、てこ比を大きくする方向へ第２の支点の位置を移動させるカム手段を有し、シフトレバーは、ピニオンがリングギヤに当接するまでの間は第１の支点回りに揺動し、その後、第２の支点回りに揺動してピニオンをリングギヤに噛み合わせる。

これによれば、ピニオンがリングギヤに当接するまでの間は、第１の支点回りに揺動させてピニオン移動速度を遅くするため、当接音を小さくでき、ピニオンをリングギヤに噛み合わせる際には、第２の支点回りに揺動させ、且つ押し出しに伴っててこ比を大きくすることで、ピニオンの移動量を大きく確保して、ピニオンとリングギヤとの噛み込み深さを十分に確保することができる。

スタータの全体構成図である（実施例１）。スタータの模式図である（実施例１）。スタータの模式図である（実施例１）。スタータの模式図である（実施例１）。シフトレバーの力点移動量と作用点移動量の相関図である（実施例１）。シフトレバーの力点移動量と作用点移動量の相関図である（従来例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
実施例１の構成を図１〜５を用いて説明する。
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の回転が減速装置３を介して伝達される出力軸４と、この出力軸４上に配される一方向クラッチ５とピニオン６と、シフトレバー７を介して一方向クラッチ５とピニオン６をリングギヤＲ側（図１の左方向）へ押し出す機能及びモータ２への通電を断続する機能を有する電磁スイッチ８等より構成される。

モータ２は、磁束を発生する界磁と、整流子９を有する電機子１０、および整流子９に摺接するブラシ１１等を備える周知の直流電動機であり、電磁スイッチ８によりモータ接点が閉じると、バッテリ（図示せず）から給電されて電機子１０に回転力を発生する。
界磁は、磁気回路を形成するヨーク１２の内周に複数個の永久磁石１３を配置して構成される。なお、永久磁石１３の代りに界磁巻線を用いることもできる。

減速装置３は、電機子軸１４に形成された太陽歯車１８に噛み合う複数の遊星歯車１９を有し、この遊星歯車１９が自転しながら太陽歯車１８の周囲を公転する周知の遊星歯車減速機である。
出力軸４は、減速装置３を介して電機子軸１４と同軸線上に配置され、ハウジング２１に回転自在に支持されている。

一方向クラッチ５は、出力軸４の外周に設けられたヘリカルスプライン部４ａと嵌合するアウタ５ａ、このアウタ５ａの内周に相対回転自在に配置されるインナ５ｂ、アウタ５ａとインナ５ｂとの間で回転力の伝達を断続するローラ５ｃ等を有している。ローラ５ｃを介してアウタ５ａからインナ５ｂへ一方向のみ回転力を伝達する。
インナ５ｂは、外周にローラ５ｃが配される径大部２４と、径大部２４の軸方向反モータ側に段差を介して径小に設けられたインナチューブ２６とを有する。

ピニオン６は、リングギヤＲに噛み合うギヤ歯を有する回転体であって、インナチューブ２６の外周にインナチューブ２６と一体に回転可能に支持されている。
また、ピニオン６は、インナチューブ２６上を軸方向に移動可能に配されている。例えば、ピニオン６がインナチューブ２６の外周に直スプライン嵌合することにより、インナチューブ２６はピニオン６を一体に回転可能且つ軸方向に摺動可能に支持している。

なお、インナチューブ２６の先端部には、ピニオン６のインナチューブ２６上での軸方向反モータ側への移動を規制するピニオンストッパ２７が設けられており、ピニオン６はスプリング２９によってリングギヤ側（押出方向）に付勢され、ピニオンストッパ２７にピニオン６の先端面が当接している。

電磁スイッチ８は、ピニオン６を軸方向に押し出すための第１ソレノイド３１と、モータ２に流れる電流を断続するためのメインスイッチを開閉する第２ソレノイド（図示せず）とを備える。

第１ソレノイド３１は、励磁コイル３２への通電によって磁化される固定鉄心３３と、磁化された固定鉄心に吸引されて軸方向に移動するプランジャ３５とを有する。

プランジャ３５は、図２に示すように、励磁コイル３２への通電により固定鉄心３３が磁化されると、その固定鉄心３３との間に配設されるリターンスプリング３６（図１参照）の反力に抗して固定鉄心３３に吸着され、励磁コイル３２への通電が停止すると、リターンスプリング３６の反力で反固定鉄心方向へ押し戻される。

また、このプランジャ３５は、径方向の中央部に円筒孔を有する略円筒状に設けられ、その円筒孔には、ジョイント４０と、ドライブスプリング４１とが挿入されている。

ジョイント４０は、プランジャ３５の動きをシフトレバー７に伝達するための部材であり、棒状に設けられて、プランジャ３５の円筒孔から突き出る一端部にシフトレバー７の一端部が係合する係合溝４０ａが形成され、他端部にフランジ部４０ｂが設けられている。フランジ部４０ｂは、円筒孔の内周に摺動可能な外径を有し、ドライブスプリング４１の荷重を受けて円筒孔の底面に押圧されている。

シフトレバー７は、一端部がジョイント４０に、他端部が一方向クラッチ５に接続されて、所定の支点（後に後述する）を中心に揺動する。すなわち、シフトレバー７の一端部が力点Ａとなり、他端部が作用点Ｂとなる（図３参照）。これにより、プランジャ３５の移動が、ジョイント４０を介して一方向クラッチ５に伝達されて、一方向クラッチ５と共にピニオン６が出力軸上で軸方向に移動する。

ドライブスプリング４１は、プランジャ３５の移動により、シフトレバー７を介して反モータ方向に押し出される途中で、ピニオン６の軸方向端面がリングギヤＲの軸方向端面に当接する際に、圧縮されて反力を蓄える。そして、ピニオン６とリングギヤＲとの相対回転位置が噛み合い可能な位置となったら、ドライブスプリング４１に蓄えられた反力によって、ピニオン６がリングギヤＲに噛み合う。

〔本実施例の特徴〕
本実施例のスタータ１は、シフトレバー７を第１の支点Ｏ_１回りに揺動可能に支持する第１支持部４５と、第１の支点Ｏ_１よりもシフトレバー７の一端部に近い側に位置する第２の支点Ｏ_２回り（図３参照）にシフトレバー７を揺動可能に支持する第２支持部４６とを備える。

そして、第２支持部４６は、力点の移動に伴って、てこ比を大きくする方向へ第２の支点Ｏ_２の位置を移動させるカム手段を有し、シフトレバー７は、ピニオン６がリングギヤＲに当接するまでの間は第１の支点Ｏ_１回りに揺動し、その後、第２の支点Ｏ_２回りに揺動してピニオン６をリングギヤＲに噛み合わせる。なお、てこ比とはレバー比のことであり、力点と支点との間の直線距離をＬ１、支点と作用点との間の直線距離をＬ２とすると、Ｌ２／Ｌ１である。

以下、図２〜３に基づいて、具体的に説明する。
以下、軸方向とは、出力軸４の軸方向であり、且つ、プランジャ３５の移動方向である。そして、プランジャ３５が固定鉄心３３に吸引される方向を軸方向後方、その反対方向を軸方向前方と呼ぶ。

シフトレバー７は一端と他端との間に支点部７ａを有しており、ハウジング２１は、この支点部７ａを軸方向後方（プランジャ３５の吸引方向側）から支持可能な壁部２１ａを有している。
この壁部２１ａは、シフトレバー７を第１の支点Ｏ_１回りに揺動可能に支持する第１支持部４５をなす。また、支点部７ａは軸方向前方側からスプリング２１ｂによって壁部２１ａ側へ押圧されている。
なお、支点部７ａは、軸方向に垂直な円柱状を呈しており、支点部７ａと壁部２１ａとは線接触する。

第２支持部４６は、第１支持部４５が支点部７ａを支持する点（第１の支点Ｏ_１）よりも、力点Ａに近い側のシフトレバー７の側面に当接可能なカム部材４８である。
カム部材４８は、軸方向に垂直な方向（図示紙面奥行き方向）を軸心Ｘとしてハウジング２１に対して回転可能に支持されており、外形が楕円形状を呈している。

カム部材４８は、アーム４９に固定されており、アーム４９の反カム部材側の端部は、ジョイント４０の係合溝４０ａに溝内で移動可能に係合されている。そして、アーム４９とジョイント４０とは、ジョイント４０の変位によって、カム部材４８を回転させるリンク機構を構成している。
例えば、本実施例では、ジョイント４０の軸方向後方への移動に伴って、アーム４９が係合溝４０ａの溝側面４０ｃに当接して軸方向後方へと押圧されて、アーム４９とともにカム部材４８が軸心Ｘ回りに回転する構造となっている。

〔スタータの作動〕
本実施例のスタータ１の作動を説明する。
ａ）図２は、ピニオン６が押し出される前の初期状態を示す。

ｂ）図１の状態から、励磁コイル３２へ通電されると、プランジャ３５が固定鉄心３３に吸引されて軸方向後方へ移動する（図２参照）。このとき、シフトレバー７は第１支持部４５に支持されて第１の支点Ｏ_１を中心に図示時計回りに揺動し、シフトレバー７の他端が作用点Ｂとなって、一方向クラッチ５とともにピニオン６を軸方向前方へ押し出す。

ｃ）このとき、図３に示すように、リングギヤＲの歯とピニオン６の歯とが噛み合わず、リングギヤＲの軸方向端面とピニオン６の軸方向端面とが当接する場合がある。図３のようにピニオン６がリングギヤＲと当接した状態においては、ドライブスプリング４１が撓んで、反力が蓄えられる。

ｄ）そして、ヘリカルスプライン部４ａの作用等によりピニオン６とリングギヤＲとの回転方向の相対位置が噛み合い可能な位置になると、図４に示すように、ドライブスプリング４１に蓄えられた反力によってピニオン６が軸方向前方へ押し出されてリングギヤＲに噛み合わされる。
このとき、シフトレバー７はスプリング２１ｂを押し縮めて第１支持部４５から離間し、第２支持部４６に支持されて第２の支点Ｏ_２回りに揺動する。

ここで、第２支持部４６であるカム部材４８は、ジョイント４０の移動（力点Ａの移動）によって、アーム４９及びカム部材４８が軸心Ｘを中心に図示時計回りに回転する。これにより、第２支持部４６がシフトレバー７を揺動可能に支持する位置（第２の支点Ｏ_２）が力点側へ移動する。

すなわち、力点Ａと第２の支点Ｏ_２との間の直線距離をＬ１、第２の支点Ｏ_２と作用点Ｂとの間の直線距離をＬ２とすると、てこ比Ｌ２／Ｌ１が大きくなる。
結果的に、シフトレバー７は、カム部材４８の回転によってさらに軸方向前方へ押し出されることになり、力点の軸方向後方への移動量（力点移動量）に対する作用点の軸方向前方への移動量（作用点移動量（すなわち、ピニオン移動量））が増加する。

〔実施例１の作用効果〕
本実施例のスタータ１は、シフトレバー７を第１の支点Ｏ_１回りに揺動可能に支持する第１支持部４５と、第１の支点Ｏ_１よりもシフトレバー７の一端部に近い側に位置する第２の支点Ｏ_２回りにシフトレバー７を揺動可能に支持する第２支持部４６とを備える。
そして、第２支持部４６は、力点の移動に伴って、てこ比を大きくする方向へ第２の支点Ｏ_２の位置を移動させる。
シフトレバー７は、ピニオン６がリングギヤＲに当接するまでの間は第１の支点Ｏ_１回りに揺動し、その後、第２の支点Ｏ_２回りに揺動してピニオン６をリングギヤＲに噛み合わせる。

これによれば、ピニオン６がリングギヤＲに当接するまでの間は、第１の支点Ｏ_１回りに揺動させてピニオン移動速度を遅くするため、当接音を小さくできる。
また、ピニオン６をリングギヤＲに噛み合わせる際には、第２の支点Ｏ_２回りに揺動させ、且つ押し出しに伴っててこ比を大きくすることで、ピニオン６の移動量を大きく確保することができる。
本実施例では、カム部材４８を備えることによって、第２の支点Ｏ_２回りで回転している際の力点移動量に対するピニオン移動量の相関を、従来のばらつき範囲に対して、ピニオン移動量を大きくする側へと偏らせることができる（図５参照）。

つまり、本実施例では、第１の支点Ｏ_１をさらに作用点側へ近づけても、第２の支点Ｏ_２によってリングギヤＲとの噛み込み深さを十分に確保することができるので、第１の支点Ｏ_１をより作用点へ近づけて、ピニオン６がリングギヤＲに当接するまでのピニオン移動速度を低減させることが可能になる。

（変形例）
実施例のスタータ１の電磁スイッチ８は、ピニオン６を軸方向に押し出す第１ソレノイド３１と、モータの通電電流をオン／オフするための第２ソレノイドとの２つのソレノイドを備えるタンデムタイプであった。しかし、１つのソレノイドからなる電磁スイッチ８であってもよい。すなわち、１つのソレノイドのプランジャの軸方向移動によって、シフトレバー７を動かすとともに、モータ２のメインスイッチのオン／オフを切り替えるタイプのものであってもよい。

また、実施例のスタータ１では、ピニオン６と一方向クラッチ５とをともにシフトレバー７で押し出すタイプであったが、ピニオン６のみを押し出すタイプであってもよい。
また、実施例では、シフトレバー７がジョイント４０及びドライブスプリング４１を介して間接的にプランジャ３５に連結されていたが、シフトレバー７がプランジャ３５に直接的にピン支持で連結されていてもよい。

１スタータ、２モータ、６ピニオン、７シフトレバー、３１第１ソレノイド、３５プランジャ、４５第１支持部、４６第２支持部、Ｒリングギヤ、Ａ力点、Ｂ作用点、Ｏ_１第１の支点、Ｏ_２第２の支点

Claims

モータ（２）の回転力が伝達されるピニオン（６）と、
通電時に電磁石が形成され、この電磁石の吸引力によりプランジャ（３５）を吸引するソレノイド（３１）と、
一端部が力点（Ａ）として前記プランジャ（３５）に直接または間接的に連結され、前記力点（Ａ）の移動に伴って所定の支点回りに揺動し、他端部が作用点（Ｂ）として、前記ピニオン（６）をエンジンのリングギヤ（Ｒ）に向かってに押し出すシフトレバー（７）と、
前記シフトレバー（７）を第１の支点（Ｏ_１）回りに揺動可能に支持する第１支持部（４５）と、
前記第１の支点（Ｏ_１）よりも前記シフトレバー（７）の一端部に近い側に位置する第２の支点（Ｏ_２）回りに前記シフトレバー（７）を揺動可能に支持する第２支持部（４６）とを備えるスタータであって、
前記第２支持部（４６）は、前記力点（Ａ）の移動に伴って、てこ比を大きくする方向へ前記第２の支点（Ｏ_２）の位置を移動させるカム手段を有し、
前記シフトレバー（７）は、前記ピニオン（６）が前記リングギヤ（Ｒ）に当接するまでの間は前記第１の支点（Ｏ_１）回りに揺動し、その後、前記第２の支点（Ｏ_２）回りに揺動して前記ピニオン（６）を前記リングギヤ（Ｒ）に噛み合わせることを特徴とするスタータ。