JP2015224622A - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】スタータ作動時の振動や騒音を低減できるスタータを提供する。【解決手段】回転トルクを発生するモータ１と、モータ回転軸に形成されるサンギヤ２１と、フロントフレームに設置されるインターナルギヤ２３と、サンギヤとインターナルギヤに噛み合う遊星ギヤ２２と、遊星ギヤを回転支持する遊星ギヤピンおよびと遊星ギヤピンを保持するキャリア２４を有する遊星ギヤ機構２と、モータの軸方向に配置され、モータの駆動力を一方向でピニオンに伝達する一方向クラッチ３と、一方向クラッチのインナと一体になり、エンジンのリングギヤに噛合うピニオン５とを備え、キャリアには、軸方向中央部に丸孔が形成され、滑り軸受けを介してモータ回転軸の前端部を回転自在に支持するスタータであって、モータ回転軸１２とキャリア２４の間に軸プレート２０を設けることを特徴とするスタータ。【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車に搭載されるスタータに関するものである。

近年、騒音規制や快適性の追求の観点から自動車始動用スタータなどの自動車コンポーネントにおいては、静粛性のニーズが高まっている。スタータの静音化を実現する方策の一つとして、スタータの内部で発生する振動を抑制する方策がある。このようなスタータの振動抑制に関する技術として、例えば特許文献１に記載のものがある。

特開２００６−１７０１０４号公報

特許文献１に開示されるスタータでは、スラストワッシャの設置より軸方向の振動を低減できる。しかし、このような従来技術によるスタータの構成では、モータ回転軸の前端部がケーシングに設置される軸受けに支持され、モータ回転軸後端部がエンドプレート中央に設置される軸受けに支持されるため、モータの製造誤差やモータ回転軸に加える力のアンバランスより、モータ回転軸の偏芯回転が発生する。このような場合、モータ回転軸の前端部と前端部を支持する軸受けとの衝突が発生し、振動や騒音が大きくなりやすいという課題があった。また、この衝突によって、モータ回転軸と軸受けの耐久性が低下してしまう可能性があった。

そこで、本発明は、スタータ作動時の振動や騒音を低減できるスタータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、回転トルクを発生するモータと、モータ回転軸に形成されるサンギヤと、フロントフレームに設置されるインターナルギヤと、前記サンギヤとインターナルギヤに噛み合う遊星ギヤと、前記遊星ギヤを回転支持する遊星ギヤピンおよびと前記遊星ギヤピンを保持するキャリアを有する遊星ギヤ機構と、前記モータの軸方向に配置され、前記モータの駆動力を一方向でピニオンに伝達する一方向クラッチと、前記一方向クラッチのインナと一体になり、エンジンのリングギヤに噛合うピニオンとを備え、前記キャリアには、軸方向中央部に丸孔が形成され、滑り軸受けを介して前記モータ回転軸の前端部を回転自在に支持するスタータであって、前記モータ回転軸と前記キャリアの間に軸プレートを設けることを特徴とする。
を特徴とする。

本発明によれば、スタータ作動時の振動や騒音を低減できるスタータを提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

スタータの軸方向断面図。 遊星ギヤ機構および軸プレートの軸方向断面図の拡大図。 軸プレートを軸方向前方から見た正面図の拡大図。 軸プレートのＡ−Ａ線矢視断面図。 改良軸プレートを軸方向前方から見た正面図の拡大図。 改良軸プレートのＡ−Ａ線矢視断面図。 実施例２のキャリアとモータ回転軸の前端面の軸方向断面図の拡大図。 実施例３のキャリアとモータ回転軸の前端面の軸方向断面図の拡大図。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は、スタータの軸方向断面図である。本実施例のスタータは、モータ１、遊星ギヤ機構２、一方向クラッチ３、ピニオン軸４、ピニオン５、マグネットスイッチ６、シフトレバー７を備えている。

モータ１は直流モータであり、円筒状のヨーク１１と、モータ回転軸１２と、ヨーク１１の径方向内側に配置されるアーマチュア１３を有している。ヨーク１１の内周面には、複数の永久磁石１４が周方向に設置されている。ヨーク１１の後端には、エンドプレート１５が設けられている。エンドプレート１５の径方向中央には、モータ回転軸１２の後端部を回転自在に支持するための後部滑り軸受け１６が設けられている。

アーマチュア１３には、ティース（不図示）が周方向に複数形成され、隣接するティース間にスロット（不図示）が形成されている。また、２つのスロット間には、コイル（不図示）が巻装されている。整流子１７は、相互絶縁される複数のセグメント（不図示）より構成され、各セグメントがそれぞれコイルに結合されている。

アーマチュア１３と整流子１７はモータ回転軸１２に固定され、モータ回転軸１２の後端部はエンドフレーム１５に設置される滑り軸受け１６を介して回転自在に支持されている。

ヨーク１１の前部に設置されるフロントフレーム８１に遊星ギヤ機構２が収容されている。遊星ギヤ機構２は、モータ回転軸１２の前端部に形成されるサンギヤ２１と、サンギヤ２１に噛合い複数の遊星ギヤ２２と、遊星ギヤ２２の外周側に設置されたインターナルギヤ２３とにより構成される減速機であり、モータ回転軸１２の回転速度を減速し、出力トルクを増幅する。

インターナルギヤ２３がフロントフレーム８１に設置され、内周面に歯（不図示）が形成されている。キャリア２４はインターナルギヤ２３に係合され、インターナルギヤ２３に対して回転自在に支持される。キャリア２４には、等間隔で遊星ギヤ支持ピン２５が立設されており、遊星ギヤ２２が回転自在に支持されている。また、キャリアの径方向中央に丸孔が形成され、この丸孔内周面には、滑り軸受けが圧入されている。モータ回転軸の前端部が滑り軸受けに挿入され、回転自在に支持されている。

ピニオン軸４は、モータ回転軸１２と同軸に配置され、前端部が軸受８２（図１参照）を介してフロントフレーム８１に支持され、後端部が遊星ギヤ機構２のキャリア２４の中心部に固定されている。これにより、ピニオン軸４は、キャリア２４と一体に回転する。ピニオン軸４の外周に形成されたヘリカルスプライン４１がクラッチアウタ３１のヘリカルスプライン３４に係合している。これにより、ピニオン軸４のトルクをクラッチアウタ３１に伝達でき、且つ、ピニオン軸４に対し、一方向クラッチ３が軸方向に移動可能になる。

一方向クラッチ３は、クラッチアウタ３１と、クラッチアウタ３１の内側に配置されるクラッチインナ３２と、クラッチローラ３３等より構成されている。クラッチアウタ３１の内周面には、ヘリカルスプライン３４が形成され、該内周面はピニオン軸４に形成されたヘリカルスプライン４１に噛み合っている。これにより、ピニオン軸４のトルクがクラッチアウタ３１に伝達されている。クラッチローラ３３がクラッチアウタ３１とクラッチインナ３２の間に配置され、クラッチインナ３２へトルクを伝達する。また、クラッチインナ３２の先端に、ピニオン５が一体的に設けられている。ピニオン５は、ピニオン軸４の回転トルクをエンジンのリングギヤ（不図示）に伝達する。

マグネットスイッチ６は、バッテリからの通電により電磁力を発生する励磁コイル６２と、この電磁力を利用してシフトレバー７を操作するプランジャ６１と、励磁コイル６２への通電停止時プランジャ６１を押し戻すリターンスプリング６３等より構成されている。マグネットスイッチ６は周知であるため、これ以上の説明は省略する。

シフトレバー７は、フロントケース８１に固定されるレバーピン７１により回転自在に支持されている。シフトレバー７の上端部はマグネットスイッチ６のプランジャ６１の前端部につながり、シフトレバー７の下端部は一方向クラッチ３に当接するワッシャ７２に係合されている。プランジャ６１の動きをワッシャ７２を介して一方向クラッチ３に伝達することで、一方向クラッチ３が軸方向に移動可能になる。

エンジン始動スイッチをオンにすると、マグネットスイッチ６の励磁コイル６２に通電される。励磁コイル６２によって発生する電磁力よりプランジャ６１が後方へ吸引され、これにつながるシフトレバー７の上端が引込まれる。これにより、シフトレバー７の下端がリングギヤに移動し、一方向クラッチ３を前方へ押し出す。

また、プランジャ６１の移動により、マグネットスイッチ６の可動接点（不図示）が固定接点側に移動し、固定接点に接触する。すると、アーマチュア１３にバッテリの電圧が印加されて通電が開始し、磁界が発生する。この磁界とヨーク１１に設けられる永久磁石１４との間に生じる電磁力によって、アーマチュア１３が回転する。アーマチュア１３が回転することにより、アーマチュア１３の回転トルクが遊星歯車減速機構２を介してピニオン軸４に伝達され、ピニオン軸４が回転させる。ピニオン軸４が回転することにより、ピニオン軸４に噛み合うクラッチアウタ３１を連れ回り、クラッチローラ３３を介して、クラッチインナ３２と一体になるピニオン５が回転させる。すると、ピニオン５が回転しながら、リングギヤ側へ押し出され、リングギヤに噛み合う。ピニオン５とリングギヤが噛合った後、ピニオン５からリングギヤに回転トルクが伝達されてエンジンをクランキングする。

エンジン始動スイッチをオフにすると、励磁コイル６２への通電停止のため発生する電磁力が減少する。リターンスプリング６３の反力によりプランジャ６１が元の位置に戻され、マグネットスイッチ６の可動接点は固定接点から分離してモータ１への通電が停止される。また、プランジャ６１が戻されるとシフトレバー７を介して一方向クラッチ３が戻されるため、ピニオン５がリングギヤから離れて戻される。

ここで、モータ１が回転する時に、モータ回転軸１２の両端がそれぞれ滑り軸受け１６と滑り軸受け２６を介して支持されるため、軸と軸受けの間の隙間が大きくなる。また、アーマチュア１３やモータ回転軸１２の製造誤差があるため、モータ回転軸１２には偏芯回転が発生する。これに対し、図１に示すように、モータ回転軸１２の前端部に軸プレート２０を設置することにより、モータ回転軸１２の偏芯回転を抑制することができる。以下、この実施例の特徴をなす軸プレート２０について、図２、図３、図４を参照して詳しく説明する。

図２は遊星ギヤ機構２および軸プレート２０の軸方向断面図の拡大図である。図３は軸プレート２０を軸方向前方から見た正面図の拡大図である。図４は軸プレート２０のＡ−Ａ線矢視断面図である。

図３に示すように、軸プレート２０は中央部に丸孔をもつ耐摩耗円板状部材より構成される。軸プレート２０の径方向の寸法のうち、軸プレート２０の直径は、軸プレート２０の外周が遊星ギヤ支持ピン２５の外周に接触しない範囲で、最大になるように設定されている。軸プレート２０軸方向の寸法については、軸プレート２０の後端面が、遊星ギヤ２２の前端面に軽く当接するように設定されている（図２参照）。また、軸プレート２０の前端面とキャリア２４の後端面が軸方向に軽く当接するように、軸プレート２０を設置するとよい。

このように軸プレート２０を設けることによって、モータ回転軸１２が偏芯回転する場合、軸プレート２０前後端面がそれぞれキャリア２４の後端面と遊星ギヤ２２の前端面に接触するため、キャリア２４と遊星ギヤ２２が軸プレート２０に力を加えて、モータ回転軸１２の偏芯回転を抑制することができる。この作用により、モータ回転軸１２の先端部と軸受け２６の衝突より生じる振動と応力を低減することができる。

同様の効果を得るための軸プレート２０の形状はこれに限らない。例えば、図５のような形状であっても、上述の効果を得られる。更に、図５のような形状であると、モータ回転軸１２の偏芯回転を抑制する上で、モータ回転軸１２の振動の吸収、軸プレートと遊星ギヤ間の摩擦力の低減ができる。図５は改良軸プレート５０を軸方向前方から見た正面図の拡大図である。図６は改良軸プレート５０のＡ−Ａ線矢視断面図である。

図５に示すように、改良軸プレート５０は耐摩耗の円板状部材より構成され、中央部に丸孔をもつ円板部５０１と、円板部５０１の外周部に等間隔で円板面の外側に向いて曲げられた複数の曲げ部５０２とを有し、弾性構造が形成されている。図５に４箇所の曲げ部を示しているが、曲げ部の個数はこれに限らない。各曲げ部５０２は、軸方向前方（キャリア２４の後端面へ向かう方向）へ曲げられ形成されている。また、円板部５０１には、軸方向後方（遊星ギヤ２２の前端面へ向かう方向）へ周方向に輪形突部５０３が加工されている（図６参照）。

改良軸プレート５０の径方向の寸法については、改良軸プレート５０の直径は、改良軸プレート５０の外周が遊星ギヤ支持ピン２５の外周に接触しない範囲で、最大に設定されている。改良軸プレート５０の軸方向の寸法については、輪形突部５０３が、遊星ギヤ２２の前端面に軽く当接するように設定されている。また、改良軸プレートの曲げ部５０２の前端面とキャリア２４の後端面が軸方向に軽く当接するように、改良軸プレート５０を設置するとよい。

このように軸プレート５０を設けることによって、モータ回転軸１２が偏芯回転する場合、軸プレート５０の輪形突部５０３と曲げ部５０２がそれぞれ遊星ギヤ２２の前端面とキャリア２４の後端面に接触することによって、キャリア２４と遊星ギヤ２２が軸プレート５０に力を加えて、モータ回転軸１２の偏芯回転を抑制することができる。軸プレート５０の直径ができる限り大きく設定されるため、軸プレート５０がもっと大きいトルクを受けられ、モータ回転軸１２の偏芯回転の抑制効果を向上できる。これにより、モータ回転軸１２の先端部と軸受け２６の衝突より生じる振動と応力を低減することができる。また、曲げ部５０２に弾性構造が形成されることによって、キャリア２４、遊星ギヤ２２、モータ回転軸１２自体の振動を吸収することができ、騒音を低減することができる。さらに、改良軸プレート５０に曲げ部５０２と輪形突部５０３の設置により、キャリア２４と遊星ギヤ２２それぞれの接触面積が小さくなり、摩擦力を小さくなる。

実施例２では、モータ１、遊星ギヤ機構２の構成は、実施例１と同一である、以下は実施例１と異なるところを説明する。尚、実施例１と同一部分には、同一符号を付している。

図７は、実施例２のキャリア２４とモータ回転軸１２の前端面の軸方向断面図の拡大図である。キャリア２４中央部に形成された丸孔底面に球形凹部２８が形成され、モータ回転軸１２前端面に球形凸部２７が形成されている。球形凸部２７と球形凹部２８の直径が同一に設置され、球形凸部２７と球形凹部２８が同軸に設置されている。遊星ギヤ機構２が組み立てられた後、球形凸部２７と球形凹部２８は曲面嵌合されている。これにより、モータ回転軸の偏芯回転が発生する際に、球形凹部２８は球形凸部２７に力を加えることにより、モータ回転軸１２の偏芯回転を抑制することができる。これにより、モータ回転軸１２の先端部と軸受け２６の衝突より生じる振動を低減することができる。

実施例３では、モータ１、遊星ギヤ機構２の構成は、実施例１と同一である、以下は実施例１と異なるところを説明する。尚、実施例１と同一部分には、同一符号を付している。

図８は実施例３のキャリア２４とモータ回転軸１２の前端面の軸方向断面図の拡大図である。キャリア２４中央部に形成された丸孔底面に軸方向の円台形突部２０９が設けられ、モータ回転軸１２前端面に軸方向の有底圧入孔２１０が設けられている。有底圧入孔２１０の内径は円台形突部２０９の外径より僅かに大きくなり、円台形突部２０９が有底圧入孔２１０に挿入される。モータ回転軸１２の偏芯回転が発生する際に、円台形突部２０９の外側面は有底圧入孔２１０の内側面に力を加え、モータ回転軸１２の偏芯回転を抑制することにより、モータ回転軸１２の先端部と軸受け２６の衝突より生じる振動を低減することができる。

以上説明した如く、本発明では、モータ回転軸の前端に軸プレートが設置されている。モータ回転軸が偏芯回転する場合、キャリアと遊星ギヤは軸プレートに力を加えて、モータ回転軸の偏芯回転を抑制することによって、モータ回転軸の振動とこの振動より生じる騒音と応力を低減することができる。以下詳細に説明する。

回転トルクを発生するモータと、モータ回転軸に形成されるサンギヤと、フロントフレームに設置されるインターナルギヤと、前記サンギヤとインターナルギヤに噛み合う遊星ギヤと、前記遊星ギヤを回転支持する遊星ギヤピンおよびと前記遊星ギヤピンを保持するキャリアを有する遊星ギヤ機構と、前記モータの軸方向に配置され、前記モータの駆動力を一方向でピニオンに伝達する一方向クラッチと、前記一方向クラッチのインナと一体になり、エンジンのリングギヤに噛合うピニオンとを備え、前記キャリアには、軸方向中央部に丸孔が形成され、滑り軸受けを介して前記モータ回転軸の前端部を回転自在に支持するスタータであって、前記モータ回転軸と前記キャリアの間に軸プレートを設けることを特徴とする。

前記軸プレートは、耐摩耗の円板状部材より構成され、径方向中央部に丸孔をもつ円板部と、前記円板部の外周部に等間隔で円板面の外側に曲げられた複数の曲げ部を有し、前記各曲げ部は、軸方向前方（前記キャリアの後端面へ向かう方向）へ曲げられて形成され、弾性を持つようになっている。

前記軸プレートは、前記モータ回転軸に固定され、前記モータ回転軸が前記滑り軸受け内へ入り込んだ後に、前記曲げ部の前端面と前記キャリアの後端面が軸方向に接触するように、前記軸プレートの軸方向の設置位置を決定する。

前記軸プレート直径は、前記軸プレートの外周が前記遊星ギヤ支持ピンの外周に接触しない範囲で、最大になるように設定される。

前記円板部周方向には、軸方向後方（前記遊星ギヤの前端面へ向かう方向）へ輪形突部が形成される。

前記遊星ギヤ機構が組み立てられた後、前記輪形突部は、前記遊星ギヤの前端面に接触するように設定される。

また、前記モータ回転軸前端面に球形凸部と、前記キャリア中央部に形成された丸孔底面に球形凹部が形成され、前記球形凸部と前記球形凹部が曲面嵌合される。

さらに、前記モータ回転軸前端面に軸方向の有底圧入孔と、前記キャリア中央部に形成された丸孔底面に軸方向の円台形突部が設けられ、前記円台形突部が前記有底圧入孔に挿入され、回転自在に支持される。

上記のような構成によって、モータ回転軸が偏芯回転する場合、モータ回転軸の偏芯回転を抑制することができる。偏芯回転により生じる振動と騒音を低減することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ モータ
１１ ヨーク
１２ モータ回転軸
１３ アーマチュア
１４ 永久磁石
１５ エンドプレート
１６ モータ回転軸後部滑り軸受け
１７ 整流子
２ 遊星ギヤ機構
２１ サンギヤ
２２ 遊星ギヤ
２３ インターナルギヤ
２４ キャリア
２５ 遊星ギヤ支持ピン
２６ モータ回転軸前部滑り軸受け
２７ 球形凸部
２８ 球形凹部
２０９ 円台形突部
２１０ 圧入孔
２０ 軸プレート
３ 一方向クラッチ
３１ クラッチアウタ
３２ クラッチインナ
３３ クラッチローラ
３４ クラッチアウタのヘリカルスプライン
４ ピニオン軸
４１ ピニオン軸のヘリカルスプライン
５ ピニオン
５０ 改良軸プレート
５０１ 円板部
５０２ 曲げ部
５０３ 輪形突部
６ マグネットスイッチ
６１ プランジャ
６２ 励磁コイル
６３ リターンスプリング
７ シフトレバー
７１ レバーピン
７２ ワッシャ
８１ フロントフレーム
８２ ピニオン軸滑り軸受け

Claims (8)

1. 回転トルクを発生するモータと、
   モータ回転軸に形成されるサンギヤと、フロントフレームに設置されるインターナルギヤと、前記サンギヤとインターナルギヤに噛み合う遊星ギヤと、前記遊星ギヤを回転支持する遊星ギヤピンおよびと前記遊星ギヤピンを保持するキャリアを有する遊星ギヤ機構と、
   前記モータの軸方向に配置され、前記モータの駆動力を一方向でピニオンに伝達する一方向クラッチと、
   前記一方向クラッチのインナと一体になり、エンジンのリングギヤに噛合うピニオンとを備え、
   前記キャリアには、軸方向中央部に丸孔が形成され、滑り軸受けを介して前記モータ回転軸の前端部を回転自在に支持するスタータであって、
   前記モータ回転軸と前記キャリアの間に軸プレートを設けたスタータ。
2. 請求項１に記載のスタータにおいて、
   前記軸プレートは、耐摩耗の円板状部材より構成され、径方向中央部に丸孔をもつ円板部と、前記円板部の外周部に等間隔で径方向外側に設けられる複数の曲げ部を有し、前記各曲げ部は、軸方向前方（前記キャリアの後端面へ向かう方向）へ曲げられて形成され、弾性を持つスタータ。
3. 請求項１又は２に記載のスタータにおいて、
   前記軸プレートは、前記モータ回転軸に固定され、前記モータ回転軸が前記滑り軸受け内へ入り込んだ後に、前記曲げ部の前端面と前記キャリアの後端面が軸方向に接触するように、前記軸プレートの軸方向の設置位置が決定されたスタータ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のスタータにおいて、
   前記軸プレートの外周が遊星ギヤ支持ピン２５の外周に接触しない範囲で、最大に設定されるスタータ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のスタータにおいて、
   前記円板部周方向には、軸方向後方（前記遊星ギヤの前端面へ向かう方向）へ輪形突部が形成されるスタータ。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のスタータにおいて、
   前記遊星ギヤ機構が組み立てられた後、前記輪形突部は、前記遊星ギヤの前端面に接触するように設定されるスタータ。
7. 請求項１に記載のスタータにおいて、
   前記モータ回転軸前端面に球形凸部と、前記キャリア中央部に形成された丸孔底面に球形凹部が形成され、前記球形凸部と前記球形凹部が曲面嵌合されるスタータ。
8. 請求項１に記載のスタータにおいて、
   前記モータ回転軸前端面に軸方向の有底圧入孔と、前記キャリア中央部に形成された丸孔底面に軸方向の円台形突部が設けられ、前記円台形突部が前記有底圧入孔に挿入され、回転自在に支持されるスタータ。