JP3010872B2 - スタータのブレーキ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スタータのブレーキ
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のスタータは、エンジンの始動に
失敗した場合に再度始動スイッチをオンにするまでの時
間が短いと、エンジン側のリングギヤが停止しているに
も拘らずスタータ側のピニオンギヤが惰性回転している
ため、ピニオンギヤとリングギヤとの噛合いが円滑に行
われず、異常音の発生やスタータ各部の劣化を招くおそ
れがある。

【０００３】このため、従来のスタータは、ブレーキ装
置を具備しているものが多い。このブレーキ装置により
始動スイッチがオフとなったときにアーマチャの回転を
停止させることによって、ピニオンギヤの惰性回転が無
くなり、再度始動スイッチがオンとなったときにピニオ
ンギヤとリングギヤの噛合いが円滑に行われる。このブ
レーキ装置には、摩擦部材を常時アーマチャ（具体的に
は、アーマチャシャフトやアーマチャコイルの端面等）
に摺接させて、アーマチャに常に軽い制動力を与えてい
る構造のものと、始動スイッチがオフとなったときのみ
アーマチャの回転を制止するものとがある。前者の常時
摩擦部材をアーマチャに摺接させる構成のブレーキ装置
は、スタータモータの回転負荷が制動力の分だけ増加す
るため、その分だけ回転トルクを増加させる必要があ
る。このため、スタータモータに大きな容量のものを必
要とし、スタータの小型化を阻害するとともに、バッテ
リ電力消費量の増加に繋がる。従って、後者の方がブレ
ーキ装置として好適と言える。このようなブレーキ装置
としては、始動スイッチのオフに伴ってマグネットスイ
ッチが原位置に戻る復元力を用いて摩擦部材をアーマチ
ャに圧接させて制動を行うものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スター
タには、減速装置としてプラネタリギヤを備えたプラネ
タリ型スタータがある。このプラネタリ型スタータは、
ドライブシャフトと同軸上にスタータモータのアーマチ
ャシャフトが配置され、ドライブシャフトとアーマチャ
シャフトとの間にプラネタリギヤが介装されているもの
である。そして、このプラネタリギヤがアーマチャ端面
に近接して設けられているため、前記のようなマグネッ
トスイッチの復元力を利用して摩擦部材をアーマチャに
圧接させる構造のブレーキ装置を設けようとした場合に
は、プラネタリギヤが邪魔となり、実現が困難であっ
た。

【０００５】このため、プラネタリ型スタータにおいて
は、惰性回転中のピニオンギヤがリングギヤに衝突して
も損傷しないように、ピニオンギヤやスタータモータの
強度を増大させたり、一定時間は始動スイッチの連続投
入ができないような制御装置を設けるなどの対策を講じ
ることが考えられるが、これらの対策は大幅なコスト増
加を招くため妥当性に欠ける。

【０００６】そこで、本発明は、プラネタリ型スタータ
に、マグネットスイッチの復元力を利用して摩擦部材を
アーマチャに圧接させる構造のブレーキ装置を設けるこ
とを可能とすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明のスタータのブレーキ装置は、マグネットスイ
ッチにより揺動するドライブレバーによりドライブシャ
フトに装着されたピニオンギヤを軸方向に進退させる構
造を有し、前記ドライブシャフトと同軸上に配置された
アーマチャシャフトとの間に減速用のプラネタリギヤが
介設されたスタータに設けられるブレーキ装置であっ
て、前記プラネタリギヤのプラネタリギヤが軸方向に進
退可能に装着されているとともに、該プラネタリギヤの
プラネタリギヤとアーマチャとの間に軸方向に移動可能
かつ軸回りに回転不能に介装され、前記マグネットスイ
ッチの非作動時に揺動するドライブレバーの押圧力によ
りプラネタリギヤのピニオンギヤと共に後退してアーマ
チャに直接又は間接に圧接されるプレートと、前記マグ
ネットスイッチが作動して前記ドライブシャフトが前進
したときに、前記プレートを弾性反力により前進させて
前記アーマチャから離間させる弾性部材とを具備するこ
とを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】始動スイッチがオン操作されてマグネットスイ
ッチが作動すると、マグネットスイッチに連結されてい
るドライブレバーが揺動してドライブシャフトを軸方向
に前進させる。このとき、プレートが弾性部材により前
進方向に付勢されているとともに、プラネタリギヤのピ
ニオンギヤ（以下、プラネタリピニオンとする）が進退
可能に装着されているため、プレートはプラネタリピニ
オンを押圧しつつ前進する。これにより、プレートはア
ーマチャから離間するため、アーマチャに対する摩擦制
動力は発生しない。

【０００９】また、始動スイッチがオフとなりマグネッ
トスイッチが非作動状態になると、ドライブレバーが前
記とは逆方向に揺動してドライブシャフトが後退する。
このとき、ドライブレバーの揺動によってプラネタリピ
ニオンが後退し、このプラネタリピニオンに押圧されて
プレートがプラネタリピニオンと共に後退する。プレー
トは後退してアーマチャに直接又は間接（例えば、摩擦
部材を介在させた場合等）に圧接し、プレートとアーマ
チャとの間に摩擦制動力が発生してアーマチャの回転を
速やかに制止する。また、プレートとプラネタリピニオ
ンとが圧接することにより、プラネタリピニオンの惰性
回転、すなわち、ドライブシャフトの惰性回転も速やか
に制止される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係るブレーキ装置の一実施例
を図面に基づいて説明する。スタータ１は、プラネタリ
型スタータであり、ドライブシャフト２とスタータモー
タ３０のアーマチャシャフト３とが同軸上に配置され、
これらの間にプラネタリギヤ４が介装されている。ドラ
イブシャフト２の先端は、ドライブカバー５の先端のベ
アリングホルダ６に回転可能に保持されている。このド
ライブシャフト２の外周には、ピニオンギヤ７とオーバ
ランニングクラッチ８とが軸方向に摺動可能に嵌装され
ている。ピニオンギヤ７とオーバランニングクラッチ８
とは一体に結合されている。オーバランニングクラッチ
８のクラッチアウタ８ａは、ドライブシャフト２の外周
にスプライン９によって軸方向に摺動可能に結合されて
おり、ドライブシャフト２が回転することにより、クラ
ッチアウタ８ａも回転する。オーバランニングクラッチ
８は、一方向性クラッチであり、エンジン始動時にドラ
イブシャフト２の回転よりもピニオンギヤ７の回転が遅
いときは、ドライブシャフト２の回転をピニオンギヤ７
へ伝達するが、エンジン始動後にピニオンギヤ７の回転
がドライブシャフト２の回転より速くなったときには、
空転してピニオンギヤ７の回転を許容する。

【００１１】プラネタリギヤ４は、前記アーマチャシャ
フト３の前端（図中左方向を前方とする）に設けられた
サンギヤ９と、このサンギヤ９に噛合いつつサンギヤ９
周囲を衛星運動するピニオンギヤ１０と、このピニオン
ギヤの周囲を囲むリング状に形成され、かつプラネタリ
ピニオン１０に噛合うインタナルギヤ１１とから構成さ
れている。プラネタリピニオン１０は、ドライブシャフ
ト２の後端から径方向に放射状に形成されたブラケット
１３に軸方向に突設された軸１２に回転可能に枢着され
ている。インタナルギヤ１１は、センタハウジング１４
の内周に形成されたスプライン１５にスプライン結合さ
れており、軸方向に移動可能であり、かつ軸回りに回転
不能である。また、プラネタリピニオン１０とインタナ
ルギヤ１１は軸方向に相対移動可能であり、同様に、プ
ラネタリピニオン１０とサンギヤ９も軸方向に相対移動
可能である。ドライブシャフト２もベアリングホルダ６
やセンタハウジング１４に対して軸方向に移動可能とな
るようにスペースＳが設けられている。

【００１２】アーマチャ１６の前端面にはアーマチャコ
イルエンド１７が配置されており、このアーマチャコイ
ルエンド１７の前面には、摩擦係数の高い有機系摩擦材
やこれに金属或いは無機材料を混入した摩擦材等からな
る円環状の摩擦部材１８が固着されている。プラネタリ
ギヤ４の後面には、外径がインタナルギヤ１１と同径の
円環板状のプレート１９が当接するように配置されてい
る。このプレート１９の外周には、センタハウジング１
４のスプライン１５に噛合う溝が形成されており、これ
によりプレート１９は軸方向に移動可能であり、かつ軸
回りに回転不能となっている。プレート１９の中心に形
成された軸孔部２１は、サンギヤ９の外径よりも大きい
径を有しており、サンギヤ９と軸孔部２１とは非接触状
態に保持されている。プレート１９の外周端とヨーク２
２前端との間には、合成ゴムやテフロン樹脂等の弾性材
料、或いはコイルスプリングを用いた円環状の弾性部材
２０が圧縮介装されている。

【００１３】また、アーマチャシャフト３の後部に嵌合
固着されたコンミテータエンド３１の後端と、アーマチ
ャシャフト３の後端を回転可能に保持するエンドフレー
ム２３との間にも、摩擦部材２４が介装されている。こ
の摩擦部材２４の材質は、前記摩擦部材１８と同一であ
る。さらに、アーマチャシャフト３の後端とエンドフレ
ーム２３との間には、エンドフレーム２３に固着された
弾性部材２５が圧縮介装されている。この弾性部材２５
の材質は前記弾性部材２０と同一である。

【００１４】次に、本実施例のスタータ用ブレーキ装置
の動作及び作用を説明する。先ず、エンジン始動時に
は、図示しない始動スイッチのオン操作によってマグネ
ットスイッチ２６が作動し、ドライブレバー２７の下端
２８が支軸２９を中心に前方へ回動する。これにより、
オーバランニングクラッチ８とピニオンギヤ７が前方へ
押し出され、ピニオンギヤ７が図示しないエンジン側の
リングギヤに噛み合う。このときスタータモータ３０に
電流が供給されてアーマチャが回転する。アーマチャシ
ャフト３の回転は、サンギヤ９からプラネタリギヤ４の
プラネタリピニオン１０を介して減速された後ドライブ
シャフト２に伝達され、ドライブシャフト２が回転す
る。ドライブシャフト２とオーバランニングクラッチ８
とはスプライン結合されているから、ドライブシャフト
２と一体にオーバランニングクラッチ８が回転しオーバ
ランニングクラッチ８に結合されているピニオンギヤ７
も回転する。従って、ピニオンギヤ７の回転によりリン
グギヤが回転してエンジンのクランクシャフトを強制回
転させることによってエンジンの始動が行われる。

【００１５】このとき、オーバランニングクラッチ８の
前進により、オーバランニングクラッチ８の後端部３２
がドライブシャフト２の段部３３から前方へ移動するた
め、ドライブシャフト２は前進可能な状態となる。この
ため、圧縮されていた弾性部材２０の反力により前方に
付勢されていたプレート１９が、この弾性部材２０の付
勢力によってプラネタリピニオン１０とインタナルギヤ
１１を前方へ押しつつ前進する。これによって、プレー
ト１９は摩擦部材１８から離間する。プラネタリピニオ
ン１０の前進によってドライブシャフト２も前進する。

【００１６】プレート１９が摩擦部材１８から離間する
と、アーマチャシャフト３が前進可能な状態となる。こ
のため、圧縮されていた弾性部材２５の反力により前方
へ付勢されていたアーマチャシャフト３は、この弾性部
材２５の付勢力によって前進し、これによってコンミテ
ータエンド３１が摩擦部材２４から離間する。この弾性
部材２５がアーマチャシャフト３を前進させる長さは、
前記プレート１９が摩擦部材１８から離間した距離より
も少なく、アーマチャシャフト３の前進によってプレー
ト１９と摩擦部材１８との間の隙間は保持される。ま
た、アーマチャシャフト３の先端とドライブシャフト２
との間にも隙間Ｓａが設けられており、アーマチャシャ
フト３が前進してもドライブシャフト２に接触すること
はない。

【００１７】このように、マグネットスイッチ２６の作
動時には、プレート１９と摩擦部材１８、及びコンミテ
ータエンド３１と摩擦部材２４とが離間するため、アー
マチャは、これらの摩擦制動力を受けることがなく、回
転負荷が少ない状態で回転することができる。従って、
常時制動力を与えるブレーキ装置に比して、容量の小さ
い小型のスタータモータ３０を使用することができる。

【００１８】次に、始動スイッチがオフとなってマグネ
ットスイッチ２６が非作動状態となったときには、ドラ
イブレバー２７の下端２８が支軸１９を中心に後方へ回
動する。これによって、オーバランニングクラッチ８と
ピニオンギヤ７が後方へ引き戻され、ピニオンギヤ７と
エンジン側のリングギヤの噛合いが外れる。オーバラン
ニングクラッチ８が後退することにより、その後端部３
２がドライブシャフト２の段部３３に当り、ドライブシ
ャフト２を後方へ押圧する。マグネットスイッチ８に内
蔵されているリターンスプリング（図示略）の反力は、
オーバランニングクラッチ８とドライブシャフト２とプ
レート１９とアーマチャシャフト３を後退させるのに必
要な力よりも大きい。従って、ドライブシャフト２が後
退することにより、プラネタリギヤ４と共にプレート１
９が後退して摩擦部材１８に圧接する。プレート１９が
摩擦部材１８に圧接した後も、ドライブシャフト２の後
退が行われるため、プレート１９がアーマチャ１６を後
方へ押圧し、アーマチャシャフト３が後退する。アーマ
チャシャフト３の後退により、コンミテータエンド３１
が摩擦部材２４に圧接する。また、スタータモータ３０
へ供給されていた電流は遮断される。

【００１９】このように、マグネットスイッチ２６が非
作動状態になった場合には、プレート１９と摩擦部材１
８、及びコンミテータエンド３１と摩擦部材２４とが圧
接して摩擦制動力を発生する。この摩擦制動力によりア
ーマチャの回転を速やかに停止させることができる。従
って、始動スイッチのオフ後、短時間のうちに再度オン
操作が行われても、アーマチャ１６の回転が停止してい
るため、ピニオンギヤ７とエンジン側のリングギヤとの
噛合いが円滑に行われ、異常音の発生やスタータモータ
３０の劣化を回避できる。また、プレート１９とプラネ
タリピニオン１０とが圧接することにより、プラネタリ
ピニオン１０の惰性回転及びドライブシャフトの惰性回
転も速やかに制止される。

【００２０】アーマチャ１６の惰性回転を停止させるま
での時間ｔは、プレート１９とアーマチャ１６（すなわ
ち摩擦部材１８）との間に発生する摩擦トルクをＴ1 、
コンミテータエンド３１とエンドフレーム２３（すなわ
ち摩擦部材２４）との間に発生する摩擦トルクをＴ2 、
回転体（アーマチャ１６、プラネタリギヤ４、ドライブ
シャフト２、ピニオンギヤ７、オーバランニングクラッ
チ８を含めたもの）の慣性をＪ、回転体の角速度をωと
した場合、 ｔ＝Ｊ・ω／（Ｔ1 ＋Ｔ2 ） で表される。ここで、 Ｔ1 ＝μ1 ・ｄω1 ・Ｆ／２ Ｔ2 ＝μ2 ・ｄω2 ・Ｆ／２ である。但し、μ1 はプレート１９と摩擦部材１８との
間の摩擦係数、ｄω1 はその回転摩擦直径、μ2 はコン
ミテータエンド３１と摩擦部材２４との間の摩擦係数、
ｄω2 はその回転摩擦直径であり、Ｆはマグネットスイ
ッチ２６のリターンスプリングの弾性反力から弾性部材
２０と２５の弾性反力を差引いた押圧力である。すなわ
ち、摩擦部材１８と２４の摩擦係数を大きくするか、リ
ターンスプリングのばね定数を大きくすれば、より短時
間でアーマチャ１６の回転を停止させることができる。

【００２１】なお、前記摩擦部材１８，２４は無くても
良く、プレート１８とアーマチャ１６とが直接に接触
し、同じくコンミテータエンド３１とエンドフレーム２
３とが直接に接触して摩擦制動力を発生する構成として
も良い。また、アーマチャ１６後方の摩擦部材２４とス
プリング２５は無くても良く、プレート１９と摩擦部材
１８（若しくは、アーマチャ１６）との間の摩擦制動力
のみによってアーマチャ１６の回転を停止させる構成と
しても良い。

【００２２】また、前記実施例ではプラネタリギヤ４の
インタナルギヤ１１が軸方向に進退可能となっている
が、これは、プレート１９の進退動作に支承がなければ
固定しても良い。すなわち、少なくともプラネタリピニ
オン１０が軸方向に進退可能であれば足りる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のス
タータのブレーキ装置は、マグネットスイッチが非作動
状態になったとき、ドライブレバーの揺動によりプラネ
タリピニオンが後退し、このプラネタリピニオンに押圧
されてプレートがプラネタリピニオンと共に後退してア
ーマチャに直接又は間接に圧接する構成としたことによ
り、プレートとアーマチャとの間に摩擦制動力が発生し
てアーマチャの回転を速やかに制止することができる。
また、プレートとプラネタリピニオンとが圧接すること
により、プラネタリピニオンの惰性回転及びドライブシ
ャフトの惰性回転も速やかに制止される。従って、始動
スイッチのオフ後、短時間のうちに再度オン操作が行わ
れても、アーマチャの回転が停止しているため、ドライ
ブシャフト先端部に取付けられたピニオンギヤとエンジ
ン側のリングギヤとの噛合いが円滑に行われ、異常音の
発生やスタータモータの劣化を回避できる。

【００２４】さらに本発明のブレーキ装置は、プラネタ
リピニオンを進退可能に装着し、マグネットスイッチが
非作動のときには、後退するプラネタリピニオンにより
プレートを押圧して後退させ、また、マグネットスイッ
チの作動時には、弾性部材によりプレートを前進させる
構成としたことにより、プラネタリギヤの存在に邪魔さ
れずにプレートとアーマチャとの圧接及び離間を行うこ
とができる。従って、本発明のブレーキ装置は、マグネ
ットスイッチの作動時には、プレートとアーマチャとが
離間するため、アーマチャは摩擦制動力を受けることが
なく、回転負荷が少ない状態で回転することができる。
従って、常時制動力を与えるブレーキ装置に比して、容
量の小さい小型のスタータモータを使用することができ
る。さらに、ピニオンギヤやスタータモータの強度を増
大したり、始動スイッチが短時間で連続操作されること
を禁止する制御装置を設ける必要がなく、低コストで効
率の良いブレーキ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスタータのブレーキ装置の一実施
例の構成を示す断面図である。

【符号の説明】 １…スタータ ２…ドライブシャフト ３…アーマ
チャシャフト ４…プラネタリギヤ ７…ピニオンギヤ ８…オー
バランニングクラッチ １０…プラネタリピニオン １５…スプライン １
６…アーマチャ １７…アーマチャコイルエンド １８…摩擦部材
１９…プレート ２０…弾性部材 ２４…摩擦部材 ２５…弾性部材 ２６…マグネットスイッチ ２７…ドライブレバー
３０…スタータモータ ３１…コンミテータエンド

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マグネットスイッチにより揺動するドラ
   イブレバーによりドライブシャフトに装着されたピニオ
   ンギヤを軸方向に進退させる構造を有し、前記ドライブ
   シャフトと同軸上に配置されたアーマチャシャフトとの
   間に減速用のプラネタリギヤが介設されたスタータに設
   けられるブレーキ装置であって、 前記プラネタリギヤのピニオンギヤが軸方向に進退可能
   に装着されているとともに、 該プラネタリギヤのピニオンギヤとアーマチャとの間に
   軸方向に移動可能かつ軸回りに回転不能に介装され、前
   記マグネットスイッチの非作動時に揺動するドライブレ
   バーの押圧力によりプラネタリギヤのピニオンギヤと共
   に後退してアーマチャに直接又は間接に圧接されるプレ
   ートと、 前記マグネットスイッチが作動して前記ドライブシャフ
   トが前進したときに、前記プレートを弾性反力により前
   進させて前記アーマチャから離間させる弾性部材とを具
   備することを特徴とするスタータのブレーキ装置。