JP2780432B2 - スタータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、モータの回転力を減速歯車機構を介し
て、エンジンの回転軸に連結されるリングギアに選択的
に結合し、エンジンの始動動作を行うスタータに関す
る。

［従来の技術］ エンジンを始動させるには、このエンジンに対して回
転力を与えるスタータが用いられるもので、このスター
タにおいては、その駆動源として直流モータが用いられ
る。小形化した直流モータにおいて高出力を得るには、
回転速度を上げればよいものであるが、エンジンの始動
に要求される高トルクを得るためには大きな電流を必要
とする。

したがって、エンジン始動動作を行うスタータにあっ
ては、直流モータの回転軸の回転を、減速歯車機構を介
してクラッチ軸に伝え、さらに出力軸を回転させるよう
にしている。この出力軸はピニオンを備え、このピニオ
ンはエンジンの回転軸に結合したリングギアに、始動動
作に対応して選択的に連結されるように構成する。すな
わち、高速回転するモータの回転力を減速歯車機構によ
って減速し、適正な回転速度で且つ充分なトルクでエン
ジンに伝えられ、このエンジンの始動動作が行われるよ
うにする。

しかし、このスタータに組込み設定される減速歯車機
構にあっては、エンジンのクランキング時（始動時）に
おいて、クランキングトルクの変動による歯車機構の噛
合い振動が発生し、金属的な雑音を発生する。この雑音
は軸受機構を介して金属製のケーシングに伝達され、エ
ンジンブロック等を介して外部に放射され、エンジン始
動時の騒音を大きくする。

この様な問題点を解決する手段として、例えば実開昭
63−28882号に開示されるように、軸受構造を改良する
ことが提案されている。すなわち、転動する軸受と軸受
孔との間に弾性部材と硬質材料からなるリテーナ部材を
介在する構成としている。しかし、この様な構成では軟
質の弾性部材と共に硬質部材を組み合わせ用いているも
のであるため、必然的に部品点数が増大し、これらの各
部品において精度管理を充分に行わないと初期の目的を
達成することができない。したがって、組み立て工程が
繁雑化し工数が増加する。

また、軸受のアウターレースの外周に弾性部材および
リテーナを配置する構造であるため、その径方向の寸法
が必然的に大きくなり、その影響でエンジン側のトルク
コンバータ等の部品との間隔が小さくなるような問題も
生ずる。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、必
要とする部品点数が減じられるようにすると共に、特に
径方向の寸法を軽減できるようにしてコンパクトに構成
することができ、減速歯車機構部で発生する雑音の外部
への放出を充分に抑制することができるようにしたスタ
ータを提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るスタータにあっては、モータの回転力
が減速歯車機構を介してクラッチ軸に伝達され、このク
ラッチ軸の回転が出力軸に伝達されるようにする。この
出力軸はピニオン等の歯車機構を備え、この歯車機構は
エンジンに結合されるリングギアに始動動作に対応して
選択的に結合させる。前記クラッチ軸は、ケーシングに
形成された軸受部との間に設定される軸受部材によって
支持し、前記クラッチ軸の外周面と前記軸受部のインナ
ーレースとの間に弾性部材を介在させると共に、クラッ
チ軸外周面と軸受部材のインナーレースとの間に隙間を
設定させるようにする。ここで、クラッチ軸の外周面に
は、適宜切り欠き段部を形成し、この切り欠き段部に前
記弾性部材が嵌め込み設定され、この切り欠き段部分を
除くクラッチ軸外周面に対応して、前記隙間が設定され
るようにする。

［作用］ この様に構成されるスタータにあっては、クラッチ軸
は軸受部材に対して弾性部材により浮動的に支持される
構造となり、回転軸の歯車機構部で発生する雑音は、ケ
ーシングに対しての弾性部材によって効果的に遮断さ
れ、吸収されるようになる。ここで、弾性部材が軸受部
材のアウターレース部に対応して設定されたとすると、
クラッチ軸の歯車機構とリングギアとの噛合反力を受け
る方向に集中して荷重が作用し、弾性部材が局部的に疲
労するが、軸受部材のインナーレースに対応して弾性部
材を設定することにより、噛合反力がこの弾性部材の全
周にわたって均等に作用し、疲労の集中が無くなるの
で、容易に小形化して構成することができ、特に径方向
の寸法を少なくするために効果的であり、また小さな隙
間が設定されているため、クラッチ軸とリングギアの中
心距離を、衝撃が加わった状態においても安定して設定
でき、リングギアに対する噛合を良好な状態に維持する
ことが容易とされ、エンジンの始動動作が円滑に且つ低
雑音で実行されようになる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第１図はスタータの断面構造を示しているもので、
このスタータは直流モータ11を備え、このモータ11によ
ってエンジンの始動動作に必要な回転力を発生する。こ
のモータ11は、スタータを覆う金属製のケーシング121
および122の内部に設定されるもので、電機子13を備え
る。この電機子13は回転軸14を備え、この回転軸14はケ
ーシング12に対して軸受151、152によって回転自在に支
持される。電機子13には同軸的に整流子16が設けられ、
この整流子16はブラシ17に接触して、このブラシ17を介
して電機子13に巻装された電機子コイルに励磁電流が供
給される。電機子13の外周部には、小間隙を介して界磁
コイル18が巻装されたステータ19が設置される。

回転軸14には駆動歯車20が一体的に取付けられ、この
駆動歯車20は減速歯車21に噛合され、この減速歯車21は
クラッチ歯車39に噛合されている。すなわち、歯車20、
21および39によって減速歯車機構が構成されるもので、
クラッチ歯車39はクラッチ軸22に対して相互に回転自在
な状態で取付けられる。クラッチ歯車39とクラッチ軸22
との間にはクラッチローラ35が介在され、一方向性クラ
ッチが構成されるようにしており、クラッチ歯車39から
クラッチ軸22への回転駆動力は伝達されるが、クラッチ
軸22からクラッチ歯車39への回転駆動力は伝達されない
構造となっており、クラッチ軸22の回転速度がクラッチ
歯車39の回転速度よりも速い状態で、クラッチ歯車39に
対してクラッチ軸22が空転される。

クラッチ軸22は中空の筒体として構成されるもので、
このクラッチ軸22は玉軸受231および232によってケーシ
ング12の軸受部24に回転自在に支持される。

第２図はこの球軸受231の部分の構造を拡大して示し
ているもので、玉軸受231は外輪23aと内輪23bとの間に
ボール23cを介在した構造で、外輪23aの外周面であるア
ウターレースが、軸受部24の内周面に接している。ま
た、クラッチ軸22の球軸受231に対応する外周面部分に
は、切り欠き段部221が形成され、この切り欠き段部221
には例えばゴムで構成される弾性部材25を、例えば焼き
付け等によって取り付ける。そして、この弾性部材25に
よって球軸受231を構成する内輪23bの内周面、すなわち
インナーレース23dが接触支持されるようにする。この
場合、クラッチ軸22の外周面222とインナーレース23dと
の間に小さな隙間Ｌが設定され、クラッチ軸22が球軸受
231によって浮動的に支持されているようにする。弾性
部材25は玉軸受231とクラッチ軸22との間のみではな
く、さらに切り欠き段部221の端面から球軸受231の内輪
23bの端面の方向に延びる部分251を形成し、この部分25
1で軸方向の衝撃が吸収されるようにしている。

このように玉軸受231および232によって軸支されるク
ラッチ軸22の中空部には、出力軸26が挿通される。この
出力軸26はヘリカルスプライン27によって、クラッチ軸
22の中空部の内周と結合されるもので、クラッチ軸22に
対して出力軸26は、軸方向移動できるようにすると共
に、クラッチ軸22と出力軸26との間では、回転力が伝達
されるように構成される。そして、この出力軸26にはピ
ニオン28が一体的に回転されるように嵌め込み設定され
ているもので、スプリング29によって出力軸26に対する
嵌め込み位置が設定される。また、出力軸26に対しては
スプリング30が設定され、出力軸26の図で示す後退位置
が常時設定されるようにするもので、図では詳細に示さ
れないプランジャ機構によって、エンジン始動のキース
イッチが操作されたときに、スプリング30に抗して図で
鎖線で示す突出位置まで移動され、ピニオン28がリング
ギア31に噛合されるようにする。このリングギア31は、
詳細は図示していないが、エンジンの回転軸にその回転
力が伝達されるように構成され、ピニオン28と噛合した
状態で、出力軸26の回転がリングギア31に伝えられ、エ
ンジンが始動のために回転駆動されるようにする。

この様に構成されるスタータにあっては、キースイッ
チによってエンジンの始動操作がされると、出力軸26は
スプリング30に抗して図の左方向に移動され、ピニオン
28がリングギア31に噛合される。同時にモータ11に対し
て動作電力が供給され、その電機子13が回転されて、こ
のモータ11からの回転トルクが、減速歯車機構を介して
クラッチ軸22に伝えられ、さらにクラッチ軸22から出力
軸26を介してピニオン28に伝達されて、リングギア31が
回転駆動される。そして、エンジンに対して始動のため
の回転力が供給され、このエンジンの始動動作が実行さ
れる。

このようなエンジンの始動動作過程において、エンジ
ンのシリンダで圧縮から吸入までの動作行程が行われる
もので、ピニオン28は特に圧縮時に駆動力をリングギア
31に伝え、吸入行程にあっては逆にリングギア31から駆
動力が与えられてオーバランの状態となる。したがっ
て、この状態ではリングギア31がエンジンによって回転
されるような状態となるもので、このときピニオン28と
リングギア31との間でクランキング雑音が発生する。こ
のクランキング音は、ケーシング121,122に伝達され、
外部に放出されるようになる。

第３図で示すように、出力軸26に設定されたピニオン
28とリングギア31とが噛み合う場合、ピニオン28が矢印
で示す方向に回転する状態で、角度αが設定される方向
に噛合反力が発生する。この反力の方向は、ピニオン28
の回転方向と、リングギア31とピニオン28の相対位置に
よって決定される。

実開昭63−28882号に示されたスタータにあっては、
球軸受のアウターレースに接触されるように、全周にわ
たって弾性部材が取り付けられている。しかし、この反
力の方向は第３図で示したように一定であり、全周にわ
たって配置された弾性部材の反力方向に対応する部位の
みが有効に作用している。したがって、この特定される
部位のみに疲労が集中して、この部分の弾性部材が劣化
するようになり、球軸受外周に配置される弾性部材であ
るゴムの体積をこれに対応して確保させる必要がある。
その結果ケーシングに形成される軸受部の径もこれに対
応して大きく構成する必要があり、全体容積も大型化す
る。

これに対して実施例で示したスタータにあっては、ピ
ニオン28に直結されたクラッチ軸22と、このクラッチ軸
22を支える球軸受231のインナーレースとの間に、弾性
部材25が配置される。このため弾性部材25は、トルク変
動による噛合反力を回転しながら全周で順次受けるよう
になり、弾性部材25の全体で繰り返し疲労に耐えること
ができる構造とされる。すなわち、充分に小形化し、特
に径方向の大きさを低減してスタータが構成されるよう
になる。

この実施例に示したスタータにあっては、玉軸受231
のインナーレースに弾性部材25が配置され、このクラッ
チ軸22が球軸受231によって浮動的に支持されている。
したがって、ピニオン28部分で発生したクランキング雑
音は、この軸受機構部分で確実に吸収されるようにな
る。また、衝撃によって弾性部材25が撓む状態となった
ときは、その分が隙間Ｌによって吸収され、またこの隙
間Ｌの範囲によって、ピニオン28とリングギア31のそれ
ぞれ軸中心間距離が保たれ、ピニオン28とリングギア31
との噛合状態は安定して保持される。

上記実施例では弾性部材25を玉軸受231の軸方向の端
面にも配置するようにしたが、軸方向の荷重が低い場合
には、これを省略することができ、クラッチ軸22の切り
欠き段部221と軸受231のインナーレースとの間のみに設
定するようにしても良い。

さらに弾性部材は焼き付けによって固定するように説
明したが、これは圧入により固定することもできる。そ
の他ここで使用される軸受は、実施例のように玉軸受で
ある必要はなく、コロ軸受を用いる場合にも適用でき
る。

その他実施例では一方の球軸受231の部分に弾性部材
を設定するように説明したが、当然他方の球軸受232に
対しても同様に弾性部材を設定するようにしても良い。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係るスタータによれば、歯車
機構の噛み合いによって発生するクランキング時の雑音
を効果的に吸収できるものであり、この場合この振動の
抑制効果を発揮する弾性部材は、特に疲労の集中がさけ
られる構成としたため、小径に構成することができ、ス
タータの体格を小形効率化することが容易となる。また
同時に、ピニオンに噛合するリングギアの中心との距離
を安定して設定することができ、静粛で且つ信頼性の高
いスタータとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るスタータを説明する
断面構成図、第２図はこの実施例で使用される軸受機構
部を取り出し拡大して示す図、第３図はピニオンおよび
リングギアの噛合により生ずる反力の状態を説明する図
である。 11……直流モータ、121、122……ケーシング、14……回
転軸、20……歯車、21……減速歯車、22……クラッチ
軸、221……切り欠き段部、231、232……玉軸受、24…
…軸受部、25、251……弾性部材、26……出力軸、27…
…ヘリカルスプライン、28……ピニオン、31……リング
ギア、39……クラッチ歯車、Ｌ……隙間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02N 15/02 F02N 11/00 F16C 27/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの回転力が減速歯車機構を介して伝
   達されるクラッチ軸と、 このクラッチ軸の回転力を、エンジンに結合されたリン
   グギアに伝える歯車機構を備えた出力軸と、 このクラッチ軸をケーシングの軸受部に回転自在に支持
   する軸受部材とを備え、 前記クラッチ軸の外周と前記軸受部材のインナーレース
   との間に弾性部材を介在すると共に、前記クラッチ軸の
   外周面と前記軸受部材のインナーレースとの間に隙間が
   設定されるようにしたことを特徴とするスタータ。
2. 【請求項２】前記クラッチ軸の外周面には、全周にわた
   って切り欠き段部を形成し、この切り欠き段部に前記弾
   性部材が取付け設定され、この切り欠き段部の形成され
   た部分を除く前記クラッチ軸の外周面と前記軸受け部材
   のインナーレースとの間に、前記隙間が形成されるよう
   にした請求項１のスタータ。