JP2773368B2 - スタータのピニオン移行装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関を始動するためのスタータに関す
るもので、特にスタータのピニオン押出構造に関するも
のである。

（従来の技術） 従来のスタータは、例えば特開昭59−54768号公報に
開示されるように、内燃機関のリングギヤに噛み合うピ
ニオンと、このピニオンが固定されるピニオンシャフト
を回転駆動するスタータモータと、このスタータモータ
を駆動するためのマグネットスイッチとを備え、このマ
グネットスイッチのプランジャの吸引動作によってラッ
クアンドピニオン機構を駆動してカムを回動し、このカ
ムリフトによりリングギヤ側にピニオンを噛み合うよう
移行する。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような従来のスタータは、リングギヤに
噛み合わせるためのピニオンを押出すピニオンシャフト
の軸線延長線上に該ピニオンシャフトに当接するカムを
設ける構成であるため、駆動源によりピニオンシャフト
を押出す時の必要押出し力がカム当接点に応じて変化し
かつピニオンシャフトとカム間に駆動力伝達時の摩擦損
失を生じるので、駆動源および駆動力伝達機構が大型重
量化するとともに、カムの取付角度がバラツくと寸法公
差が大となりスタータの信頼性が低下するという問題が
ある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、簡単な構造でかつ小型化可能であって信頼性
の高いスタータを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために本発明の第１発明のスタータのピニオン移
行装置は、エンジンのリングギヤと噛み合い可能な第１
のピニオンと、この第１のピニオンを固定するピニオン
シャフトに連動する第１のラックと、この第１のラック
に噛み合う第２のピニオンと、前記第２のピニオンに連
動しかつ固定接点に可動接点を接触させる第２のラック
と、この第２のラックに応動して可動接点と固定接点と
が接続されると前記ピニオンシャフトを回転駆動させる
スタータモータと、前記第１のピニオンのリングギヤと
の噛み合い側に前記ピニオンシャフトを駆動する駆動源
とを備えたスタータであって、前記駆動源により前記ピ
ニオンシャフトをピニオンのリングギヤとの噛み合い方
向に移行するとき、前記ピニオンシャフトの移行方向と
相反する方向に前記第２のラックを移行することを特徴
とする。

本発明の第２発明のスタータのピニオン移行装置は、
第１発明の構成に加え、前記駆動源により押出される前
記第２のラックの押出力により圧縮される接点圧縮スプ
リングと、前記第２のラックが初期位置から所定位置に
来るまでの間可動接点を非接触位置に保持する係合手段
と、前記第２のラックが前記初期位置から前記所定位置
に来たとき、前記可動接点の保持を解除すると同時にそ
れまで接点圧縮スプリングに蓄積された圧縮弾性エネル
ギにより可動接点を勢いよく固定接点に飛び出させ接触
させる解除手段と、を有することを特徴とする。

（作用） 本発明によるスタータのピニオン移行装置によれば、
駆動源からの押出し力により少なくとも２組のラックア
ンドピニオン機構を経てピニオンを押出し、ピニオン押
出し方向と相反する方向にラックを移行するので、歯車
機構により押出し駆動力を無駄なくピニオンシャフトに
伝達するとともに、ピニオンのリングギヤへの噛み合い
時に慣性重量運動のバランスが確実に保持される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示すも
ので、電磁ソレノイド駆動式スイッチを備えたスタータ
を示す。このスタータ１は、スタータモータ２と、オー
バーランニングクラッチ３と、スタータモータ２を作動
するマグネットスイッチ４とを有する。

オーバーランニングクラッチ３は、スタータモータ２
のアーマチャギヤ５と噛み合うアイドルギヤを介してス
タータモータ２の回転を伝えるクラッチアウタ10と、ベ
アリング12によってハウジング14に支持されローラ16を
介してクラッチアウタ10によって回転されるスリーブ状
のクラッチインナ18と、クラッチインナ18内に軸方向摺
動可能に挿入されてこのクラッチインナ18によって回転
されるピニオンシャフト20とを有する。

ピニオンシャフト20の外端にはエンジンのリングギヤ
60に係合するピニオン22が取り付けられている。ピニオ
ンシャフト20の内端付近には、クラッチインナ18の内側
に形成されるねじれスプライン18aに係合するねじれス
プライン20aが形成されており、このピニオンシャフト2
0はリターンスプリング24によって第１図に示す非作動
位置に保持されている。

スタータモータ２を作動するマグネットスイッチ４は
このスタータモータ２に隣接して設けられ、オーバーラ
ンニングクラッチ３とマグネットスイッチ４との間には
本発明によるスタータ用ピニオン移行装置30が設けられ
ている。

ピニオン移行装置30は、歯部31を有してマグネットス
イッチ４のプランジャ46と一体に形成されたシャフト32
と、この歯部31に噛み合うギヤ部33と一体に作動するよ
うに取り付けられたギヤ部34とを有し、このギヤ部34は
スタータモータ２とハウジング14との間のセンターケー
ス６に固定されたピン部35に回動可能に支持されてピニ
オンシャフト20の内端部のシャフトギヤ部29に噛み合っ
ている。

次に前述したスタータの動作について説明する。

図示しないスタータスイッチを閉じることによりマグ
ネットスイッチ４に通電されると、このマグネットスイ
ッチ４のプランジャ46が第１図示矢印ａ方向に示すよう
に吸引され、シャフト32が同様に第１図において右方向
に移動し、歯部31と噛み合うギヤ部33と一体になってい
るギヤ34が第１図示矢印ｂ方向に示すように第１図にお
いて逆時計方向に回転され、シャフトギヤ部29を左方に
押圧し、ピニオンシャフト20が第１図に示す非作動位置
から矢印ｃ方向の作動位置に移動されてピニオン22がエ
ンジンのリングギヤ60と噛み合う。このとき、スタータ
モータ２の回転力が、アーマチャギヤ５、アイドルギ
ヤ、クラッチアウタ10、ローラ16、クラッチインナ18、
スプライン18a、20a、ピニオンシャフト20を介してピニ
オン22、リングギヤ60に伝達されてエンジンを回転す
る。

以上のように、本発明によるスタータのピニオン移行
装置は、２組の相対するラックアンドピニオン機構を使
用しているので、後述する比較例との対比からも明らか
なように、カム機構を用いた場合に比べて、小型で高精
度かつ駆動力伝達効率が均一で摩擦損失が極めて少ない
という優れた効果を有する。

本発明の前記実施例におけるピニオン移行装置と特開
昭59−54768号公報に示されるピニオン移行装置（以下
「比較例」という）とを対比すると次のとおりである。

比較例では、第５図に示すように、ラック50に噛み合
うピニオン51がカム52にその回転軸を同一として固定さ
れ、カム52の回転がピニオンシャフト53に伝達される構
造になっており、カム52により回転力をピニオンシャフ
ト53のストローク力に変換する場合、そのストローク量
の最大値は第５図に示す大径R₂と小径R₁の差で決まるた
め、比較的大きなストローク量（例えば13〜17mm）を必
要とするスタータの場合にはかなり大きなカムが必要と
なりモータ等の他の部品との組付け時の干渉を考慮する
とスタータ特にピニオン移行装置は全体的にかなり大型
化する。

これに対し、本発明の実施例では、２組の相対するラ
ックアンドピニオン機構を使用する構成であるため、ピ
ニオンシャフト20のストローク量に対するギヤ部33とギ
ヤ部34の大きさの制約はなく、ピニオンシャフト20とシ
ャフト32の軸間距離を小さくすることができスタータの
小型化が図れる。

比較例のように、ギヤとカムの組み合わせでは、第６
図に示す破線と実線で描かれるカム52のカム輪郭から明
らかなようにカムの取付け角度の公差がピニオンシャフ
ト53の移動量L₁に極めて大きな影響を与える。これに対
し、本発明の実施例のように、２組のラックアンドピニ
オン機構では、回転角の偏差が第６図に示すl₁となりピ
ニオンシャフトの移動量にあまり大きな影響を与えない
のでスタータの製品のバラツキが少なく精度がよい。

また比較例では、ピニオンシャフト53の軸線延長側に
カム構造をもつ構成であるため、ピニオンシャフト53を
押出す必要押出力がカム52の当接面によって変化するの
で、カム52の駆動源に相対的に大きなマグネットスイッ
チが必要となりスタータ大型化の一要因となる。

これに対し、本発明の実施例では、ラックアンドピニ
オンのギヤ比が固定であるので最小限必要な駆動力をも
つ駆動源で足り相対的に小型の駆動源を使用できる。

さらに比較例ではカム機構であるから摩擦損失が大き
く効率が悪いので駆動源の大型重量化が避けられない
が、これに対し本発明の実施例ではラックアンドピニオ
ンによる歯車機構であるから動力伝達および駆動源の小
型軽量化が確実に図られる利点がある。

次に本発明の第２の実施例によるスタータのピニオン
移行装置について説明する。

この第２の実施例は、第３図に示すように、第１の実
施例における電磁ソレノイドスイッチ（マグネットスイ
ッチ）に代えてモータ駆動式スイッチを用いた例であっ
て、ピニオン押出し用モータ64のモータ軸に固定される
ギヤ65がギヤ63に噛み合い、ギヤ63がギヤ部34に噛み合
う。ピニオン押出し用モータ64の駆動力がギヤ65を第３
図示矢印ｄ方向に回転すると、ギヤ63は矢印ｅ方向、ギ
ヤ部34は矢印ｆ方向に回転し、ピニオンシャフト20を矢
印ｇ方向に移動すると同時に、プランジャ46を矢印ｈ方
向に移動し、プランジャ46に固定される可動接点69をコ
ンタクトスプリング62に抗して第３図で右行し、可動接
点69と固定接点67を電気的に接続し、端子66が通電状態
となる。

これにより、スタータモータ２を通電し、スタータモ
ータ２の回転力が、クラッチアウタ10、クラッチインナ
18、スプライン18a、20a、ピニオンシャフト20を介して
ピニオン22に伝達されてリングギヤ60を回転する。

この実施例においても２組の相対するラックアンドピ
ニオン機構が設けられているので、前記第１の実施例と
同様に、スタータの小型化、高精度化、動力伝達の均等
化および摩擦による損失がない等の利点がある。

次に第４図は本発明の第３の実施例を示すもので、モ
ータ駆動式スイッチを備えたスタータを示す。

ピニオン押出し用モータ64のギヤ65を噛み合うギヤ63
が設けられ、ギヤ63に噛み合うギヤ部34がシャフトギヤ
部29と噛み合う。シャフトギヤ部29に連結されるシャフ
ト71は、支点72を中心として回動するドライブレバー70
の一端70aに当接し、他端70bがピニオンシャフト20に回
動自在に連結されている。他の構成部分について、第３
図と実質的に同一の構成部分については同一符号を付す
ことにする。

モータ64のギヤ65が第４図示矢印ｊ方向に回動する
と、ギヤ63、ギヤ部34はそれぞれ図示矢印ｋ、ｌ方向に
回転し、シャフトギヤ部29および歯部31はｍ方向に移動
し、コンタクトスプリング62に抗してプランジャ46が矢
印ｎ方向に移動し、可動接点69が固定接点67に電気的に
接続し、端子66が通電状態となってモータ80によりピニ
オンシャフト20は回転され、ピニオンギヤ22に噛み合う
リングギヤ60を回転する。

この第３の実施例においてもピニオン22の移動方向と
ギヤ31の移動方向は互いに相反する方向となっている。
２組のラックアンドピニオン機構を備えることにより、
スタータの小型化が図られ、高精度で摩擦が少なく動力
伝達効率が良好なスタータといえる。

第７図〜第10図は本発明の第４の実施例を示すもの
で、モータ駆動式スイッチを備えたスタータを示す。

ピニオン押出し用のモータ64のギヤ82と噛み合うギヤ
84が設けられ、ギヤ84に同軸上に固定されるギヤ部86が
ピニオン押出し用のシャフト88のシャフトギヤ部29に噛
み合っている。またギヤ部86は第２のラックとしての歯
部31に噛み合い、歯部31の端部がシャフト90に連結され
ている。シャフト90に固定される環状フランジ91に接点
圧縮コイルスプリング92の一端92aが当接し、接点圧縮
コイルスプリング92の他端92bが可動接点104を第７図で
右方向に付勢する。可動接点104の他端面104bは、圧縮
コイルスプリング108により第７図で左方向に付勢され
ている。固定接点106はフレーム120に固定され、シャフ
ト90の端部90aを挿入穴90bに遊挿している。

そして、可動接点104の溝部外周面104cには、レバー1
00の下端部で二股に分岐される腕部100aと100bが股いで
いる。レバー100の腕部100aおよび100bの付根部側面に
は凹溝100cが形成されている。レバー100の上端部100d
は、フレーム120に固定される環状ガイド98の案内孔98a
に摺動自在に設けられており、フレーム120に一端が取
付けられる圧縮コイルスプリング110により第７図およ
び第９図で下方に付勢されている。レバー100の腕部100
a、100bに回動自在に取り付けられる継手96の他端96a
は、シャフト88から延びる端部88aに回動自在に取り付
けられている。

第４の実施例によれば、ピニオン押出し用のモータ64
の出力はギヤ82、84を経てギヤ部86に高トルクかつ低速
回転になって伝達される。すると、ギヤ部86に噛み合う
シャフトギヤ部29は、シャフト88を第７図示矢印ｓ方向
に押出し、リングギヤ60に第１のピニオン22を噛み合わ
せるとともに、ギヤ部86に噛み合う歯部31は第７図示矢
印ｒ方向にシャフト90を押し出す。この時、接点圧縮コ
イルスリング92は次第に圧縮される。

このシャフト90の第９図で右方向への移動開始時、可
動接点104は、レバー100の凹溝100cに突起104dが引掛か
っているのでその位置に停止される。このとき、シャフ
ト88の端部88aが第９図で左方向に移動するに伴い、継
手96の端部96aが第10図示矢印ｕ方向に移動する。

そして第10図に示すように、シャフト90が第10図の位
置までｔ方向に距離αだけ移動したとき、継手96の端部
96aも距離αだけｕ方向に移動し、可動接点104の突起10
4dがレバー100の凹溝100cから解除される。凹溝100cか
ら突起104dが解除されると同時に、接点圧縮スプリング
92の付勢力により可動接点104が瞬時に圧縮コイルスプ
リング108の圧縮力に打ち勝って第10図で右方向すなわ
ちｗ方向に移動し、可動接点104を固定接点106に密着す
る。すなわち、レバー100が第９図に示す初期位置から
距離α/2だけスプリング110に抗して第10図示ｖ方向に
上昇したとき、レバー100と可動接点104との係合が解除
されて、それまで蓄積された接点圧縮コイルスプリング
92の弾性エネルギにより可動接点104が固定接点106に勢
い良く飛び込み接触する。

エンジンの起動後、第１のピニオン22がリングギヤ60
から引き込み元の位置に戻るとき、可動接点104の斜面1
04eがレバー斜面100eをスプリング110に抗して押し上げ
て第10図左方向に移動し、再び凹溝100cが突104dに噛み
合い、スタータ初期時の元の可動接点位置に可動接点10
4を戻し、その後シャフト90を第10図に示す実線の位置
から点線の位置に復帰させる。

このように第４の実施例では、ピニオン押出し用の小
型のモータ64の出力により設定回転まで回るまでの間に
弾性体としての接点圧縮スプリング92にエネルギを蓄積
し、その後可動接点104の突起104dとレバー100の凹溝10
0cと係合が解除されたとき、それまで接点圧縮コイルス
プリング92に蓄えられた蓄積エネルギにより瞬時に可動
接点104を飛び出させ、可動接点104と固定接点106を接
触させる。従って、第１のピニオン22がエンジンのリン
グギヤ60と噛み合うとともに回転力をリングギヤに確実
に伝達する。

また、前記構成によれば、ピニオンシャフトの移動開
始時、レバー100がα/2の距離だけ上昇するまで可動接
点104がその位置に停止状態を保つため、接点摩耗、振
動等の外乱にも影響されにくい信頼度の高いスタータを
提供することができる。さらに、このスタータは、公差
の少ない部品で構成されるため、バラツキの少ない安定
した噛み合いが可能となる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明のスタータのピニオン移行
装置によれば、駆動源からの押出し力により少なくとも
２組のラックアンドピニオン機構を経て接点ストローク
と反対方向にリングギヤと噛み合うピニオンを押出す構
成としたので、ピニオン押出し時の駆動力を歯車機構に
より確実に伝達しかつリングギヤへのピニオンの噛み合
い時における慣性重量バランスを保持するとともに、ス
タータの軽量小型化をはかることができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のスタータを表す部分切
欠断面図、第２図はその要部を表わす拡大図、第３図は
本発明の第２の実施例のスタータを表わす部分切欠断面
図、第４図は本発明の第３の実施例を表わす部分切欠断
面図、第５図は比較例の要部を表わす作用説明図、第６
図は比較例の要部を表わす他の作用説明図、第７図は本
発明の第４の実施例を表わす部分切欠断面図、第８図は
その要部斜視図、第９図は第４の実施例の可動接点停止
時の状態を示す部分断面図、第10図は第４の実施例の可
動接点移動開始時の状態を示す部分断面図である。 ２……スタータモータ、 ４……マグネットスイッチ（駆動源）、 20……ピニオンシャフト、 22……第１のピニオン、 29……シャフトギヤ部（第１のラック）、 31……歯部（第２のラック）、 34……ギヤ部（第２のピニオン）、 60……リングギヤ、 67……可動接点、 69……固定接点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−54768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−112774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−150073（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02N 15/06 F02N 11/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのリングギヤと噛み合い可能な第
   １のピニオンと、 この第１のピニオンを固定するピニオンシャフトに連動
   する第１のラックと、 この第１のラックに噛み合う第２のピニオンと、 前記第２のピニオンに連動しかつ固定接点に可動接点を
   接触させる第２のラックと、 この第２のラックに応動して可動接点と固定接点とが接
   続されると前記ピニオンシャフトを回転駆動させるスタ
   ータモータと、 前記第１のピニオンのリングギヤとの噛み合い側に前記
   ピニオンシャフトを駆動する駆動源とを備えたスタータ
   であって、 前記駆動源により前記ピニオンシャフトをピニきンのリ
   ングギヤとの噛み合い方向に移行するとき、前記ピニオ
   ンシャフトの移行方向と相反する方向に前記第２のラッ
   クを移行することを特徴とするスタータのピニオン移行
   装置。
2. 【請求項２】前記駆動源により押出される前記第２のラ
   ックの押出力により圧縮される接点圧縮スプリングと、 前記第２のラックが初期位置から所定位置に来るまでの
   間可動接点を非接触位置に保持する係合手段と、 前記第２のラックが前記初期位置から前記所定位置に来
   たとき、前記可動接点の保持を解除すると同時にそれま
   で接点圧縮スプリングに蓄積された圧縮弾性エネルギに
   より可動接点を勢いよく固定接点に飛び出させ接触させ
   る解除手段と、 を有することを特徴とする請求項１に記載のスタータの
   ピニオン移行装置。