JP3011181B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの始動を行う
エンジン始動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジン始動装置は、回転力を発
生するモータと、このモータの通電制御およびピニオン
を押し出す力を発生する電磁スイッチとを備え、この電
磁スイッチがモータの回転軸と並列に配置された並列軸
型スタータと、電磁スイッチがモータの回転軸後方に配
置された直列軸型スタータとが周知である。

【０００３】直列軸型スタータは、例えば、特開昭６３
−９０６６５号公報に示されるように、中空状に設けら
れたモータ回転軸の内部に出力軸を通して、その出力軸
の後端部を電磁スイッチの磁力を利用して押圧し、出力
軸を前進させることで、出力軸の先端に設けられたピニ
オンとリングギヤとを噛み合わせるスタータが提案され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の特開
昭６３−９０６６５号公報に開示されたスタータは、モ
ータ回転軸を中空状に形成して、その内部に出力軸を同
軸に通す必要があることから、構造が複雑となり製造が
極めて困難である。また、電磁スイッチは、モータの回
転軸後方に配置されることから、エンジンへの取り付け
位置より遠くなる。このことは、エンジン振動が装置の
取り付け位置から離れるに従って大きく影響することか
ら、耐振性において不利である。

【０００５】本発明は、上記事情に基づいて成されたも
ので、その目的は、電動機側方への突出を無くすととも
に、耐振性に優れたエンジン始動装置の提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１では、シャフトとこのシャフト
に設けられたコンミテ−タとこのコンミテ−タの外周面
に押圧されるブラシとを有し、通電を受けて回転力を発
生する電動機と、この電動機のシャフトと同軸に配さ
れ、電動機の回転力を受けて回転する出力軸と、前記電
動機のシャフトの回転を減速して前記出力軸に伝達する
遊星歯車減速機構と、前記出力軸の先端部外周にヘリカ
ルスプライン嵌合し、出力軸上を移動可能に配されたピ
ニオンと、バッテリに接続された固定接点と、この固定
接点に当接する可動接点とを有し、前記電動機へ給電す
るための接点装置と、前記可動接点を移動させると共
に、前記出力軸の外周に設けられた直動筒と、前記出力
軸の外周でかつ出力軸を中心に配されると共に、前記直
動筒を前記ピニオン側に移動させるための励磁コイル
と、前記ピニオンと前記励磁コイルを収納すると共に、
エンジンに取り付けるためのフランジ部を有するカバー
とを備え、前記カバーのフランジ部の内周側に前記励磁
コイルを配する技術的手段を採用する。

【０００７】

【作用および発明の効果】直動筒及び励磁コイルを出力
軸の外周に配設する構造としており、従来の直列軸型ス
タータのように、電動機の回転軸を中空状に形成して、
その内部に出力軸を同軸に通すと言った複雑な構造を採
用する必要がない。また、リングギヤに噛み合ったピニ
オンは、直動筒に押圧された状態でリングギヤからの離
脱が防止される。従って、励磁コイルは、ピニオンを押
圧した状態で直動筒を保持するだけの保持力（吸引力）
があれば良い。このため、励磁コイルの巻数を少なくし
て、励磁コイルを小型化することができる。

【０００８】また、電動機の回転を減速する遊星歯車減
速機構を採用することで、電動機と出力軸とを一直線上
に配置することができる。これにより、径方向の大きさ
を縮小してエンジンへの装着性を向上させることができ
る。さらには、電動機の回転が遊星歯車減速機構で減速
されて出力軸に伝達されることから、ピニオンとリング
ギヤとの噛み合い時において、急速な電動機の回転立ち
上がりによるピニオンおよびリングギヤの欠けや異常摩
耗等を防止することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明のエンジン始動装置
の一実施例を説明する。図１はエンジン始動装置の断面
図である。本実施例のエンジン始動装置１は、回転力を
発生する電動機２、この電動機２の回転力を伝達する回
転力伝達手段（後述する）、この回転力伝達手段より回
転力を受けて回転する出力軸３、この出力軸３の先端部
外周に装着されたピニオン４、出力軸３に対してピニオ
ン４を前方へ押し出すピニオン押出手段（後述する）、
電動機２のモータ回路（図示しない）を開閉する接点装
置（後述する）等より構成される。

【００１０】（電動機２の説明）電動機２は、円筒状に
設けられたヨーク５、このヨーク５の内周面に固定され
た界磁用の永久磁石６、この永久磁石６の内周に回転自
在に配されたアーマチュア７、およびアーマチュア７に
電流を流すためのブラシ８等より構成されている。アー
マチュア７は、回転軸を成すシャフト９が出力軸３の後
方で出力軸３と同軸に配されて、シャフト９の先端部が
出力軸３の後端面に形成された凹部の内周面に軸受１０
を介して回転自在に支持され、シャフト９の後端部が電
動機２の後部を覆うエンドカバー１１に軸受１２を介し
て回転自在に支持されている。シャフト９には、軸受１
０で支持された先端部より後端側外周に遊星歯車減速機
構（下述する）を構成するサンギヤ９ａが形成され、さ
らにサンギヤ９ａより後端側外周にコンミテータ１３が
圧入固定されている。

【００１１】ブラシ８は、熱硬化性樹脂（例えばフェノ
ール樹脂）により成形されたブラシホルダ１４に収容さ
れて、ブラシ８の後端側（図１の上側）に配されたスプ
リング１５によりコンミテータ１３の外周面に押圧され
ている。ブラシホルダ１４は、回転力伝達手段の外周を
覆う中間ケース１６とヨーク５との間に挟持されてい
る。

【００１２】（回転力伝達手段の説明）回転力伝達手段
は、アーマチュア７側から出力軸３側へのみ回転力を伝
達する一方向クラッチ（下述する）と、この一方向クラ
ッチを介してアーマチュア７の回転を減速する遊星歯車
減速機構（下述する）とから成る。遊星歯車減速機構
は、前述のサンギヤ９ａと、このサンギヤ９ａと噛み合
う遊星ギヤ１７と、この遊星ギヤ１７と噛み合う中間ギ
ヤ１８より構成されて、シャフト９の回転によってサン
ギヤ９ａが回転することにより、サンギヤ９ａと中間ギ
ヤ１８とに噛み合う遊星ギヤ１７が自転（サンギヤ９ａ
と逆回転）しながらサンギヤ９ａと同一方向に公転を行
う。

【００１３】遊星ギヤ１７は、ピン１９の外周に軸受１
７ａを介して回転自在に挿入されている。ピン１９は、
出力軸３の後端部に一体に設けられたフランジ壁３ａに
圧入固定されている。従って、遊星ギヤ１７がサンギヤ
９ａおよび中間ギヤ１８と噛み合いながらサンギヤ９ａ
の外周を公転することで、その公転力がピン１９を介し
て出力軸３に伝達される。

【００１４】中間ギヤ１８は、中間ケース１６の内周に
固定される内部ケース２０の内周に配されて、中間ケー
ス１６に対して回転可能に設けられている。また、この
中間ギヤ１８は、遊星ギヤ１７と噛み合うギヤ部と一体
に一方向クラッチのアウタ１８ａを構成する。内部ケー
ス２０は、金属製で、中空状に設けられた円筒部２０
ａ、およびアウタ１８ａとの間にローラ室（図示しな
い）を形成するインナ２０ｂが設けられている。なお、
円筒部２０ａの外周面には、軸方向に沿った縦溝（図示
しない）が１本、あるいは複数本形成されている。

【００１５】一方向クラッチは、内部ケース２０に設け
られたインナ２０ｂ、中間ギヤ１８のアウタ１８ａ、お
よび前述のローラ室に収容されるローラ２１等より構成
される。この一方向クラッチは、インナ２０ｂ（回転不
能）に対してアウタ１８ａ（中間ギヤ１８）をアーマチ
ュア７と同一回転方向にのみ回転を許容し、アーマチュ
ア７と逆回転方向には回転を規制する。従って、アーマ
チュア７の回転によりサンギヤ９ａが回転すると、サン
ギヤ９ａと噛み合う遊星ギヤ１７を介して中間ギヤ１８
がサンギヤ９ａと逆回転方向に回転しようとするが、中
間ギヤ１８の回転が規制されることから、遊星ギヤ１７
に公転力が発生し、その公転力がピン１９を介して出力
軸３に伝達される。

【００１６】一方、エンジンが始動してピニオン４がエ
ンジン側のリングギヤ（図示しない）により回転される
と、出力軸３の回転力がピン１９を介して遊星ギヤ１７
に伝達されるため、遊星ギヤ１７の公転速度の方がアー
マチュア７（サンギヤ９ａ）の回転速度より速くなる。
ここで、中間ギヤ１８がサンギヤ９ａと同一回転方向に
回転を許容されることから、遊星ギヤ１７は、サンギヤ
９ａと同一回転方向に自転しながらサンギヤ９ａの回転
速度より速く公転することができる。その結果、遊星ギ
ヤ１７はサンギヤ９ａに対してサンギヤ９ａの外周を空
回りしながら公転することになり、遊星ギヤ１７の公転
力がサンギヤ９ａを介してアーマチュア７に伝達される
ことはない。

【００１７】（出力軸３の説明）出力軸３は、内部ケー
ス２０に設けられた円筒部２０ａの中空内部を通って円
筒部２０ａと同軸に配され、円筒部２０ａの内周面に軸
受２２、２３を介して回転自在に支持されている。 （ピニオン４の説明）ピニオン４は、出力軸３の先端部
外周にヘリカルスプライン嵌合されて、出力軸３の先端
に装着されたカラー２４とピニオン４との間に配された
スプリング２５により後方へ付勢されている。カラー２
４は、出力軸３の先端外周面に形成された周溝（図示し
ない）に嵌合するスナップリング２６に係止されてい
る。

【００１８】（ピニオン押出手段の説明）ピニオン押出
手段は、通電を受けて磁力を発生する励磁コイル２７
と、この励磁コイル２７の磁力により吸引されてピニオ
ン４を前方へ押し出す直動筒２８より成る。励磁コイル
２７は、出力軸３を中心として、静止位置（図１に示す
位置）にあるピニオン４の外周に配され、装置の前端側
を覆うフロントカバー２９の内部に保持されている。こ
の励磁コイル２７は、図示しない始動スイッチ（イグニ
ッションスイッチ）をオンすることにより通電される。

【００１９】直動筒２８は、内部ケース２０の円筒部２
０ａの外周に嵌合して、励磁コイル２７の内周側を軸方
向に摺動自在（回転不能）に配されている。直動筒２８
と内部ケース２０とは、直動筒２８の内周面に軸方向に
沿って延設された突起部２８ａ（１本、あるいは複数
本）が、内部ケース２０の円筒部２０ａの外周面に形成
された縦溝に嵌まり合うことで、内部ケース２０に対し
て直動筒２８が軸方向に移動可能に設けられている。

【００２０】直動筒２８の先端には、直動筒２８が励磁
コイル２７の磁力を受けて吸引された際に、ピニオン４
の後端面を押圧する押圧部２８ｂが設けられており、直
動筒２８の後端部には、後述の接点装置を支持する接点
支持壁２８ｃが径方向外周に延設されている。この直動
筒２８は、励磁コイル２７との間に配されたスプリング
３０により後方へ付勢されており、励磁コイル２７が通
電されていない時に、直動筒２８の後端に設けられた接
点支持壁２８ｃが内部ケース２０の壁面に当節した状態
（図１に示す状態）で静止している。また、この静止状
態において、直動筒２８の先端に設けられた押圧部２８
ｂとピニオン４後端面との間には若干の隙間が確保され
ている。

【００２１】（接点装置の説明）図２に接点装置の構造
を示す。接点装置は、図２に示すように、給電線（図示
しない）によりバッテリ（図示しない）の正極に接続さ
れる端子ボルト３１（本発明の外部端子）、この端子ボ
ルト３１の頭部３１ａに固定された固定接点３２、正極
ブラシ８のリード線３３に接続される主可動接点３４、
この主可動接点３４に起動抵抗３５を介して接続される
副可動接点３６より構成される。

【００２２】端子ボルト３１は、フロントカバー２９と
中間ケース１６との間に挟持される樹脂ケース３７に取
り付けられて、かしめワッシャ３８により固定されてい
る。固定接点３２は、樹脂ケース３７の内部で端子ボル
ト３１の頭部３１ａに溶接等により固定されている。主
可動接点３４は、固定接点３２に対向して配置され、直
動筒２８の接点支持壁２８ｃに圧入固定されたピン３９
の先端部に摺動自在に嵌め合わされて、接点圧スプリン
グ４０によりピン３９の先端側へ付勢されている。但
し、主可動接点３４は、接点圧スプリング４０の付勢力
に対して、ピン３９の先端に係止された止め輪４１によ
り前進規制されている。

【００２３】起動抵抗３５は、例えば、ニッケルより成
り、コイル状に巻回されてバネ作用を有し、一端が主可
動接点３４にかしめ固定されて、他端が副可動接点３６
にかしめ固定されている。副可動接点３６は、端子ボル
ト３１の頭部３１ａに対向して配置され、励磁コイル２
７が通電されていない時に、起動抵抗３５のバネ作用に
より内部ケース２０の壁面に当接されて（図１および図
２に示す状態）、電気的に導通状態となっている。

【００２４】この接点装置は、主可動接点３４および副
可動接点３６が、励磁コイル２７の磁力により吸引され
る直動筒２８と連動して前方へ移動することにより、主
可動接点３４は固定接点３２に当接し、副可動接点３６
は端子ボルト３１の頭部３１ａに当接する。但し、主可
動接点３４と固定接点３２との間隔より副可動接点３６
と端子ボルト３１の頭部３１ａとの間隔の方が小さく設
定されて、主可動接点３４が固定端子に当接する前に副
可動接点３６が端子ボルト３１の頭部３１ａに当接する
ように設けられている。具体的には、励磁コイル２７の
磁力を受けて吸引された直動筒２８によりピニオン４が
押し出されてリングギヤと噛み合うまでの間に副可動接
点３６が端子ボルト３１の頭部３１ａに当接し、その
後、ピニオン４がリングギヤと噛み合った時点で主可動
接点３４が固定接点３２に当接するように設けられてい
る。

【００２５】上記構成より成るエンジン始動装置１は、
エンドカバー１１からフロントカバー２９に至るスルー
ボルト４２を締め付けて固定されている。なお、エンジ
ンへの取り付けは、フロントカバー２９の外周に設けら
れたフランジ部２９ａの端面（図１の左側面）をエンジ
ン壁面に当接させた状態で固定される。次に、本実施例
の作動を説明する。始動スイッチがオンされて励磁コイ
ル２７が通電されることにより、直動筒２８が励磁コイ
ル２７の磁力を受けて吸引される。これにより、直動筒
２８は、先端に設けられた押圧部２８ｂがピニオン４の
後端面に当接した後、スプリング２５およびスプリング
３０の付勢力に抗して前進し、ピニオン４はヘリカルス
プラインに沿って出力軸３上を前進する。

【００２６】一方、直動筒２８の前進に伴って副可動接
点３６が端子ボルト３１の頭部３１ａに当接し、起動抵
抗３５、主可動接点３４、リード線３３、正極ブラシ８
を経てアーマチュア７へ給電される。但し、アーマチュ
ア７に印加される電圧が起動抵抗３５により降圧される
ため、アーマチュア７は低速で回転する。このアーマチ
ュア７の回転は、遊星歯車減速機構で減速されて出力軸
３に伝達されることにより、出力軸３はアーマチュア７
の回転よりさらに低速で回転することになる。

【００２７】この出力軸３の回転に伴ってピニオン４も
低速で回転しながら前進することで、ピニオン４はエン
ジンのリングギヤと噛み合うことができる。ピニオン４
がリングギヤと噛み合うと、主可動接点３４が固定接点
３２に当接することで、起動抵抗３５が短絡されて電動
機２に定格電圧が印加される。これにより、アーマチュ
ア７が高速回転して、その回転力がピニオン４に伝達さ
れることにより、ピニオン４と噛み合うリングギヤが回
転してエンジンが始動する。

【００２８】なお、ピニオン４は、回転不能に設けられ
た直動筒２８により常時前方へ押圧されていることか
ら、直動筒２８とピニオン４との間で相対回転を生じる
が、その直動筒２８によって回転が規制されることはな
く、直動筒２８先端の押圧部２８ｂの端面でピニオン４
の回転を受けることにより、ピニオン４の回転が許容さ
れる。

【００２９】ピニオン４が前進してリングギヤと噛み合
った状態では、スプリング２５が圧縮してピニオン４を
後方へ付勢する付勢力が大きくなる。また、エンジンの
始動によりピニオン４がリングギヤによって回転される
と、エンジンの回転力がヘリカルスプラインの作用によ
ってピニオン４を後退させる方向に働く。これに対し
て、ピニオン４は、励磁コイル２７の保持力（直動筒２
８を吸引する吸引力）によってリングギヤから離脱する
ことなく、リングギヤとの噛み合い状態が保持される。

【００３０】また、ピニオン４がリングギヤにより回転
されることで、ピニオン４が装着された出力軸３も高速
で回転することになるが、一方向クラッチによって中間
ギヤ１８および遊星ギヤ１７が空転することにより、エ
ンジンの回転力がアーマチュア７へ伝達されることはな
く、アーマチュア７の過回転によるコンミテータ１３の
遠心破壊を防止している。

【００３１】エンジン始動後、始動スイッチがオフされ
ると、励磁コイル２７の磁力が消滅することで、直動筒
２８がスプリング３０の付勢力によって静止位置へ復帰
する。また、ピニオン４は、励磁コイル２７の保持力が
消滅することで、スプリング２５の付勢力によりリング
ギヤと離脱し、出力軸３上をヘリカルスプラインに沿っ
て静止位置まで後退する。なお、ピニオン４の静止位置
は、出力軸３に形成されたヘリカル歯の切り上がり部で
位置決めされる。

【００３２】直動筒２８が復帰する際に、主可動接点３
４が固定接点３２から離れた後、続いて副可動接点３６
が端子ボルト３１の頭部３１ａから離れることにより、
電動機２への通電が停止される。さらに、直動筒２８が
静止位置まで復帰すると、副可動接点３６が起動抵抗３
５のバネ作用によって内部ケース２０の環状壁に当接す
ることで、正極ブラシ８が起動抵抗３５を介して電気的
にアース（接地）されるため、アーマチュア７の惰性回
転による発電電圧が制動抵抗となってアーマチュア７の
回転が急速に停止する。

【００３３】（本実施例の効果）本実施例のエンジン始
動装置１は、出力軸３を中心としてピニオン４の外周に
励磁コイル２７を配置したことにより、電動機２の側方
へ励磁コイル２７全体が突出することはない。また、そ
の励磁コイル２７も、ピニオン４がリングギヤと噛み合
った状態で直動筒２８を保持できるだけの保持力（吸引
力）があれば良い。このため、巻数を少なくした小型
（特に外径寸法が小さい）の励磁コイル２７を採用する
ことができる。これらの結果、エンジン始動装置１の小
型化を図ることで、エンジンへの搭載性を大幅に向上さ
せることができる。

【００３４】また、励磁コイル２７をピニオン４の外周
に配置したことに伴って、電動機２の接点装置をエンジ
ンへの取り付け部近傍に配置することができる。これに
より、エンジン振動の影響を受けにくい耐振性に優れた
構造とすることができる。さらには、ピニオン４がリン
グギヤと噛み合うまで（ピニオン４とリングギヤとの噛
み合いが完了するまで）は、アーマチュア７を低速回転
させることで、噛合時にピニオン４とリングギヤとの歯
筋が合致しない様な場合でも、出力軸３の回転に伴って
容易にピニオン４をリングギヤに噛み合わせることがで
きる。

【００３５】本実施例では、直動筒２８によりピニオン
４単体を押し出す構造であることから、エンジン始動
後、ピニオン４の戻り不良が生じても、始動スイッチを
オフして励磁コイル２７への通電を停止することによ
り、磁力の消滅に伴って、スプリング３０の付勢力によ
り直動筒２８のみ静止位置へ復帰させることができる。
これにより、直動筒２８と連動する主可動接点３４が固
定接点３２より離れ、続いて副可動接点３６が端子ボル
ト３１の頭部３１ａより離れて電動機２のモータ回路を
開くことができる。その結果、ピニオン４の戻り不良に
伴うアーマチュア７への連続通電を防止して、アーマチ
ュア７への悪影響を防ぐこともできる。

【００３６】アーマチュア７の回転力を減速する減速手
段として遊星歯車減速機構を採用したことにより、アー
マチュア７のシャフト９と出力軸３とを一直線上に配置
することができる。装置の全体形状において側方への突
出をなくすことができる。また、ピニオン４とリングギ
ヤとの噛み合い時において、アーマチュア７の回転が減
速されて出力軸３に伝達されることから、アーマチュア
７の急速な回転立ち上がりによるピニオン４およびリン
グギヤの歯の欠けや異常摩耗等を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジン始動装置の断面図である。

【図２】接点装置の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ エンジン始動装置 ２ 電動機 ３ 出力軸 ４ ピニオン ９ａ サンギヤ（遊星歯車減速機構） １７ 遊星ギヤ（遊星歯車減速機構） １８ 中間ギヤ（遊星歯車減速機構） １８ａ アウタ（一方向クラッチ） ２０ｂ インナ（一方向クラッチ） ２１ ローラ（一方向クラッチ） ２７ 励磁コイル ２８ 直動筒 ３１ 端子ボルト（外部端子） ３１ａ 端子ボルトの頭部（固定接点） ３２ 固定接点 ３３ リード線 ３４ 主可動接点 ３５ 起動抵抗（抵抗） ３６ 副可動接点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｎ 15/06 Ｆ０２Ｎ 15/06 Ａ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シャフトとこのシャフトに設けられたコン
   ミテ−タとこのコンミテ−タの外周面に押圧されるブラ
   シとを有し、通電を受けて回転力を発生する電動機と、 この電動機のシャフトと同軸に配され、電動機の回転力
   を受けて回転する出力軸と、 前記電動機のシャフトの回転を減速して前記出力軸に伝
   達する遊星歯車減速機構と、 前記出力軸の先端部外周にヘリカルスプライン嵌合し、
   出力軸上を移動可能に配されたピニオンと、 前記出力軸の外周に設けられた直動筒と、 前記出力軸の外周でかつ出力軸を中心に配されると共
   に、前記直動筒を前記ピニオン側に移動させるための励
   磁コイルと、 前記ピニオンと前記励磁コイルを収納すると共に、エン
   ジンに取り付けるためのフランジ部を有するカバ−とを
   備え、 前記カバ−のフランジ部の内周側に前記励磁コイルを配
   したことを特徴とするエンジン始動装置。