JP3557789B2 - 遊星歯車減速装置付スタータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、始動モータの回転を減速する遊星歯車減速装置を備えたスタータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両のエンジンルームは、収容される補機類の増加等によって搭載スペースが高密度化してきており、その対応策の一環としてスタータの小型化が進められてきた。スタータの小型化は、スタータ内部に減速装置を設けて小型高速モータとすることにより対応している。この場合、減速比を上げることで更にモータを小型化し、減速装置も比較的高減速比が得られる遊星歯車減速装置を採用する例が目立ってきている。また、更なる小型化を図るために、減速装置部を小型化することも考えられており、遊星歯車減速装置においては、減速ギヤ部の最外部にあるインターナルギヤの外周と、そのインターナルギヤを格納するハウジングの内周とで形成される空間を詰めることにより、同減速装置部の小型化を図ろうとする考えがある。
【０００３】
しかし、衝撃吸収装置を備えたスタータでは、遊星歯車減速装置に所定の衝撃力が加わった時にインターナルギヤがハウジングに対して回転する構造であるため、各ギヤ間のバックラッシュ等によりインターナルギヤが偏心した状態で回転すると、インターナルギヤの外周面がハウジングの内周面を擦る場合が生じる。この様な場合、例えば、一般にアルミニウム合金等で形成されるハウジングと、強度確保のためにガラス繊維を配合した樹脂製のインターナルギヤとでは、ハウジングの方が磨耗し易いことから、インターナルギヤの外周面がハウジングの内周面を擦ることによってアルミニウムの磨耗粉が発生する。その結果、ハウジングが薄肉化して強度低下を招いたり、ハウジングの磨耗粉が軸受部や減速ギヤの噛み合い部に侵入することで異音が発生する恐れがあった。
【０００４】
そこで、特開昭６３−２６６１６６号公報に開示されたスタータでは、ハウジングの内周面とインターナルギヤの外周面との間、及び遊星ギヤの内周面と遊星ギヤの支持軸の外周面との間に、それぞれウェーブが形成されたバネリングを介在させている。これにより、例えばインターナルギヤが偏心しても、各バネリングの弾力作用によってインターナルギヤ及び遊星ギヤがそれぞれの軸芯に対して揺動動作が可能となり、各ギヤの理想的な噛み合いを得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の従来技術では、バネリングが自身の弾力作用によってハウジングに対し略静止しているため、インターナルギヤの回転によりバネリングとインターナルギヤとの間で相対変動が生じる。このため、両者（バネリングとインターナルギヤ）の接触部で磨耗が生じることは避けられない。
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、衝撃吸収装置の作用によってインターナルギヤが回転した時に、相対回転を生じて接触する接触部の磨耗を低減できる遊星歯車減速装置付スタータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、ハウジングの内周面とインターナルギヤの外周面との間に形成される隙間に配された略円筒部材が、ハウジング及びインターナルギヤに対して相対回転可能に設けられている。これにより、衝撃吸収装置の作用によりインターナルギヤが回転した時に、略円筒部材がインターナルギヤ及びハウジングに対して相対回転すると、インターナルギヤとハウジングとの相対回転数差よりハウジングと略円筒部材との相対回転数差、及び略円筒部材とインターナルギヤとの相対回転数差の方が小さくなる。このため、インターナルギヤの偏心により略円筒部材の外周面とハウジングの内周面とが接触して、その接触部が磨耗しても、あるいは略円筒部材の内周面とインターナルギヤの外周面とが接触して、その接触部が磨耗しても、従来（インターナルギヤの外周面とハウジングの内周面とが接触する場合）より接触部の磨耗を低減できる。
【０００７】
請求項２の発明によれば、略円筒部材の軸方向長さが、隔壁板とセンタケースとの間の軸方向距離と略同一に設けられている。これにより、略円筒部材は、隔壁板とセンタケースとの軸方向の間隔を確保するスペーサの役目を兼ねることができる。また、略円筒部材が隔壁板とセンタケースとの間に配置されるため、ピニオンがリングギヤと噛み合う時に、ヘリカルスプラインの作用により出力軸を通じてセンタケースが始動モータ側へ押圧された場合でも、センタケースが隔壁板側へ移動するのを防止できる効果も生じる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のスタータを図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１はスタータ１の要部断面図である。
本実施例のスタータ１は、通電を受けて回転力を発生する始動モータ２、この始動モータ２の回転を減速する遊星歯車減速装置（後述する）、この減速装置を介して始動モータ２に回転駆動される出力軸３、出力軸３上を軸方向へ移動可能に設けられたピニオン４、出力軸３からピニオン４へ回転力を伝達する一方向クラッチ５、スタータ１の駆動系に加わる過大トルクを吸収する衝撃吸収装置（後述する）、及び始動モータ２の通電制御を行うとともに、ピニオン４の押し出し力を発生するマグネットスイッチ６等より構成されている。
【０００９】
始動モータ２は、略円筒形のヨーク７、このヨーク７の内周面に固定された界磁装置８、その界磁装置８の内周側に配されたアーマチャ９等から構成された周知の直流電動機である。
アーマチャ９は、電機子コア１０と、この電機子コア１０に保持された電機子コイル１１と、電機子コア１０の中央部に圧入されたシャフト１２から成り、そのシャフト１２の一端側（図１の左端側）が出力軸３の他端側凹部に配設された軸受１３を介して回転自在に支持され、他端側が図示しない軸受を介してエンドカバー１４に回転自在に支持されている。
エンドカバー１４は、ヨーク７の他端側開口部を覆うもので、複数本のスルーボルト１５によってヨーク７とともにハウジング１６に締結されている。また、ヨーク７の一端側には、アーマチャ９と減速装置との間を遮る隔壁板１７が配されており、その隔壁板１７の外周部がヨーク７の一端側端面で位置決めされている。
【００１０】
減速装置は、図２に示す様に、シャフト１２の一端側外周に形成されたサンギヤ１８、このサンギヤ１８に噛み合う複数の遊星ギヤ１９、各遊星ギヤ１９に噛み合うインターナルギヤ２０より構成されて、ハウジング１６の円筒壁部１６ａ内に収容されている。
サンギヤ１８は、シャフト１２と一体に回転することでシャフト１２の回転を各遊星ギヤ１９に伝達する。各遊星ギヤ１９は、出力軸３の他端外周に設けられた鍔部３ａに圧入固定されたピン２１に軸受２２を介して回転自在に支持され、サンギヤ１８およびインターナルギヤ２０と噛み合って、サンギヤ１８の外周を自転しながら公転する。インターナルギヤ２０は、衝撃吸収装置の第１摩擦板２３と係合して、その第１摩擦板２３により回転規制されている。但し、衝撃吸収装置が作動した時にインターナルギヤ２０が回転できる様に、インターナルギヤ２０の外周面とハウジング１６の円筒壁部１６ａの内周面との間には所定の隙間が確保されている。
【００１１】
また、上記の隙間には、図２（図１の要部拡大断面図）にも示す様に、高硬度の金属（例えば工具鋼や高炭素鋼など）製の環状部材２４（本発明の略円筒部材）が配設されている。この環状部材２４は、円筒壁部１６ａ及びインターナルギヤ２０に対して相対回転可能に配されている。即ち、環状部材２４と円筒壁部１６ａとの間、及び環状部材２４とインターナルギヤ２０との間には、それぞれ微小の隙間が確保されている。なお、環状部材２４は、図３（ａ）に示す様な円筒形状、図３（ｂ）に示す様な円周方向の一部に切り欠き２４ａが設けられている形状、図４（ａ）に示す様な円周方向に２分割された形状、図４（ｂ）に示す様な軸方向に２分割された円筒形状等が考えられる。また、環状部材２４の軸方向の長さは、インターナルギヤ２０の軸方向長さより若干長く、上記の隔壁板１７と後述のセンタケース２５との間の軸方向距離と略同一に設けられている。
なお、金属製の環状部材２４に対して、ハウジング１６はアルミニウム合金製であり、インターナルギヤ２０はガラス繊維入りの樹脂製である。
【００１２】
出力軸３は、アーマチャ９の一方側でシャフト１２と同軸に配されて、その一端が軸受２６を介してハウジング１６に回転自在に支持され、他端側が軸受２７を介してセンタケース２５の内筒部２５ａに回転自在に支持されている。センタケース２５は、その外周部がハウジング１６に設けられた段付部１６ｂにて位置決めされ、且つハウジング１６に回転規制されている。
ピニオン４は、エンジンのリングギヤ２８と噛み合って始動モータ２の回転力をリングギヤ２８へ伝達するもので、軸受２９を介して出力軸３の外周に嵌合している。なお、出力軸３の一端側外周には、ピニオン４の前進移動を規制するストップカラー３０が装着されている。
【００１３】
一方向クラッチ５は、インナ３１、アウタ３２、ローラ３３、及びクラッチカバー３４等より構成されている。
インナ３１は、ピニオン４の他方側でピニオン４と一体に設けられ、軸受３５を介して出力軸３の外周に嵌合している。アウタ３２は、インナ３１の外周に同軸配置されて、その内周面に複数のくさび状のカム室（図示しない）を有し、出力軸３にヘリカルスプライン３ｂを介して嵌合するスプライン筒部３６と一体に設けられている。ローラ３３は、カム室に収納されて、図示しないスプリングによりカム室の狭い方向へ付勢されている。クラッチカバー３４は、ローラ３３の軸方向の移動を規制するプレート３７とアウタ３２の外周を覆って、アウタ３２及びプレート３７を固定している。
【００１４】
衝撃吸収装置は、図２に示す様に、前記の第１摩擦板２３、第２摩擦板３８、皿ばね３９、及び調節螺子４０等より構成されている。第１摩擦板２３は、第２摩擦板３８を介して皿ばね３９の付勢力を受けてセンタケース２５及び第２摩擦板３８と摩擦係合されている。調節螺子４０は、センタケース２５の内筒部２５ａ外周に形成された雄螺子部２５ｂに螺着して皿ばね３９の付勢力を調節している。この衝撃吸収装置は、第１摩擦板２３とセンタケース２５及び第２摩擦板３８との摩擦係合力によって第１摩擦板２３の回転を規制しているが、その摩擦係合力により生じる静止トルクを上回る過大トルクが駆動系に加わると、第１摩擦板２３がインターナルギヤ２０とともに回転して過大トルクを吸収する。
【００１５】
マグネットスイッチ６は、図示しないスタータスイッチがＯＮされると、内蔵するコイル（図示しない）が通電されて磁力を発生することにより、コイルの内周に配されたプランジャ（図示しない）が吸引されて内部接点（図示しない）を閉じるとともに、そのプランジャ吸引力によってシフトレバー４１を駆動する。シフトレバー４１は、ハウジング１６に設けられた支点４２を中心として腕部４１ａと脚部４１ｂが揺動可能に設けられ、その腕部４１ａがプランジャに連結されたジョイント４３に係合し、脚部４１ｂがスプライン筒部３６の外周に係合している。
【００１６】
次に、本実施例の作動を説明する。
キースイッチのＯＮ操作により、マグネットスイッチ６内のコイルが通電されてプランジャが吸引されると、シフトレバー４１が支点４２を中心として揺動する。これにより、シフトレバー４１の脚部４１ｂに係合するスプライン筒部３６が出力軸３上をヘリカルスプライン３ｂに沿って押し出されることにより、一方向クラッチ５とともにピニオン４が出力軸３上をリングギヤ２８側へ移動する。
【００１７】
一方、プランジャの移動に伴ってマグネットスイッチ６の内部接点が閉じると、バッテリから始動モータ２に給電されてアーマチャ９に回転力が発生し、そのアーマチャ９の回転が減速装置で減速されて出力軸３に伝達される。出力軸３の回転は、スプライン筒部３６を介してアウタ３２に伝達された後、更にアウタ３２からローラ３３を介してインナ３１へ伝達されることにより、インナ３１と一体を成すピニオン４が回転する。これにより、ピニオン４がリングギヤ２８と噛み合って始動モータ２の回転力をリングギヤ２８に伝達することでエンジンを始動する。
【００１８】
エンジン始動後、ピニオン４がリングギヤ２８を通じてエンジンにより回されて、インナ３１の回転速度がアウタ３２の回転速度より大きくなると、ローラ３３がスプリングの付勢力に抗してカム室の広い方へ移動する。これにより、ローラ３３とアウタ３２及びインナ３１との係合が解除されるため、インナ３１の回転がアウタ３２へ伝達されることはなく、アーマチャ９のオーバランを防止できる。
エンジンの始動が完了してスタータスイッチがＯＦＦされると、コイルへの通電が停止してプランジャが初期位置へ復帰する。これにより、マグネットスイッチ６の内部接点が開いてアーマチャ９への給電が停止されるとともに、シフトレバー４１が支点４２を中心としてエンジン始動時と反対側へ揺動することにより、ピニオン４がリングギヤ２８から離脱し、一方向クラッチ５とともに出力軸３上を後退して静止位置（図１に示す位置）へ復帰する。
【００１９】
上述のピニオン４がリングギヤ２８に噛み合う過程にて、ピニオン４の歯がリングギヤ２８の歯に衝突する速度が早い場合には、ピニオン４とリングギヤ２８との間に高い衝撃が発生する。この衝撃によってスタータ１の駆動系に加わるトルクが所定トルクに達すると（即ち、過大トルクが加わった時）、インターナルギヤ２０に連結された第１摩擦板２３がセンタケース２５及び第２摩擦板３８に対して滑るため、その第１摩擦板２３とともにインターナルギヤ２０も回転する。この時、減速装置の各ギヤ間に設けられたバックラッシュによりインターナルギヤ２０が偏心した状態で回転すると、インターナルギヤ２０の外周面がハウジング１６の円筒壁部１６ａとインターナルギヤ２０との間に配設された環状部材２４の内周面に接触しながら、その環状部材２４に対して相対的に回転する。また、環状部材２４は、ハウジング１６の円筒壁部１６ａに対して相対回転可能に設けられているため、インターナルギヤ２０の回転に連れて回転することができる。
【００２０】
（本実施例の効果）
本実施例のスタータ１は、インターナルギヤ２０が環状部材２４に接触しながら環状部材２４に対して相対的に回転しても、環状部材２４が高硬度の金属製であることから、インターナルギヤ２０と環状部材２４との接触部の磨耗を抑えることができる。また、ハウジング１６の円筒壁部１６ａは、環状部材２４によってインターナルギヤ２０との接触が回避されるため、インターナルギヤ２０が偏心した状態で回転しても、そのインターナルギヤ２０によって擦られることはなく、円筒壁部１６ａの磨耗を防止できる。なお、環状部材２４がインターナルギヤ２０の回転に連れ回りすることにより、円筒壁部１６ａと環状部材２４との接触部が磨耗することも起こり得るが、インターナルギヤ２０の回転速度より環状部材２４の回転速度の方が小さく、且つ環状部材２４の回転が断続的であるため、環状部材２４が円筒壁部１６ａに対して接触しながら回転しても、円筒壁部１６ａの磨耗は少ないと言える。
【００２１】
また、相対回転する双方の接触部の磨耗を低減できることから、円筒壁部１６ａの内周面とインターナルギヤ２０の外周面との間の隙間を極力小さくできるため、その分、円筒壁部１６ａの外径を小さくできる。これにより、ハウジング１６に設けられているスタータ取付用フランジにある複数個の孔またはスタッドボルトのピッチを従来より狭く取れるため、スタータ１の取付け自由度が向上する。
【００２２】
更に、本実施例によれば、環状部材２４の軸方向長さが、隔壁板１７とセンタケース２５との間の軸方向距離と略同一に設けられている。これにより、環状部材２４は、隔壁板１７とセンタケース２５との軸方向の間隔を確保するスペーサの役目を兼ねることができる。また、環状部材２４が隔壁板１７とセンタケース２５との間に配置されるため、ピニオン４がリングギヤ２８と噛み合う時に、ヘリカルスプライン３ｂの作用により出力軸３を通じてセンタケース２５が始動モータ２側へ押圧された場合でも、環状部材２４によってセンタケース２５が隔壁板１７側へ移動するのを防止できる効果も生じる。
【００２３】
（第２実施例）
図５はスタータ１の要部拡大断面図である。
本実施例のスタータ１は、第１実施例と衝撃吸収装置の構造が異なるもので、図５に示す様に、インターナルギヤ２０と第１摩擦板２３との間にゴム等の弾性体４４が介在されている。本実施例の構造によれば、スタータ１の駆動系に過大トルクが加わった時には、第１実施例と同様に第１摩擦板２３がセンタケース２５及び第２摩擦板３８との摩擦係合力に抗して滑ることで過大トルクを吸収できる。また、過大トルクより小さい衝撃的なトルクに対しては、第１摩擦板２３が滑ることはないが、第１摩擦板２３とインターナルギヤ２０との間で弾性体４４が変形（撓む）することで衝撃的なトルクを吸収することができる。本実施例においても、ハウジング１６の円筒壁部１６ａとインターナルギヤ２０との間に確保される隙間に環状部材２４を配置し、且つその環状部材２４の軸方向の長さをセンタケース２５と隔壁板１７との間の軸方向距離と略同一にすることにより、第１実施例と同様の効果を得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータの要部断面図である。
【図２】スタータの要部拡大断面図である。
【図３】環状部材の斜視図である。
【図４】環状部材の斜視図である。
【図５】スタータの要部拡大断面図である（第２実施例）。
【符号の説明】
１ 遊星歯車減速装置付スタータ
２ 始動モータ
３ 出力軸
３ｂ ヘリカルスプライン
４ ピニオン
９ アーマチャ
１２ シャフト（回転軸）
１６ ハウジング
１６ａ 円筒壁部（ハウジング）
１７ 隔壁板
１８ サンギヤ
１９ 遊星ギヤ
２０ インターナルギヤ
２４ 環状部材（略円筒部材）
２５ センタケース
２８ リングギヤ

Claims (2)

1. 通電を受けてアーマチャに回転力を発生する始動モータと、
   前記アーマチャの回転軸に設けられたサンギヤ、このサンギヤに噛み合う遊星ギヤ、及び前記遊星ギヤに噛み合うインターナルギヤを有し、前記アーマチャの回転を減速する遊星歯車減速装置と、
   この遊星歯車減速装置を介して前記始動モータに回転駆動される出力軸と、
   この出力軸上をヘリカルスプラインを介して進退可能に設けられ、エンジンのリングギヤと噛み合って前記出力軸に伝達された回転力を前記リングギヤに伝達するピニオンと、
   前記遊星歯車減速装置に所定の衝撃力が加わった時に、前記インターナルギヤを回転させて前記衝撃力を緩和する衝撃吸収装置と、
   前記インターナルギヤの外周面との間に隙間を有して前記遊星歯車減速装置を収納するハウジングと、
   前記ハウジングの内周面と前記インターナルギヤの外周面との間に形成される隙間に配されて、前記ハウジング及び前記インターナルギヤと相対回転可能に設けられた略円筒部材と
   を備えたことを特徴とする遊星歯車減速装置付スタータ。
2. 前記遊星歯車減速装置と前記アーマチャとの間に配されて、両者の間を遮る隔壁板と、
   前記衝撃吸収装置の前記ピニオン側に配されて、前記ハウジングに対して回転不能に設けられるとともに、前記出力軸の一端側を回転自在に支持するセンタケースとを備え、
   前記略円筒部材は、軸方向に対向する前記隔壁板と前記センタケースとの間に配されて、前記略円筒部材の軸方向長さが、前記隔壁板と前記センタケースとの間の軸方向距離と略同一に設けられていることを特徴とする請求項１記載の遊星歯車減速装置付スタータ。

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