JP3603486B2 - スタータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンを始動するスタータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば特開昭５８−１７８８６５号公報に記載されたスタータがある。このスタータは、ピニオンギヤと一方向クラッチとを分離して、ピニオンギヤのみ出力軸上を移動可能に構成し、電磁スイッチの作動力（吸引力）でピニオンギヤをリングギヤ端面まで移動させた後、噛み合い用付勢スプリングに蓄えられた反力でピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせる構造である。これにより、ピニオンギヤと一方向クラッチとを連動して移動させる構造のスタータと比較して、電磁スイッチや噛み合い用付勢スプリングで移動させる移動体の質量が大幅に軽減されるため、噛み合い用付勢スプリングの荷重や電磁スイッチの吸引力を低減でき、電磁スイッチの小型化に効果があった。特に、電動機の回転を減速して出力軸に伝達する減速形スタータでは、ピニオンギヤの回転立ち上がりが遅くなるため、噛み合い用付勢スプリングの荷重をより一層低減することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のピニオンギヤと一方向クラッチとを分離して、ピニオンギヤのみ出力軸上を移動可能に構成したスタータでは、エンジンを駆動する際に生じる回転数の変動でリングギヤの回転数がピニオンギヤの回転数を上回った時に、ピニオンギヤの内周と出力軸の外周に各々形成されているヘリカルスプラインの歯面上にピニオンギヤを後退させる力が働く。このピニオンギヤの後退を押さえるのが噛み合い用付勢スプリングの荷重であるため、この噛み合い用付勢スプリングの荷重がピニオンギヤに作用する後退力より弱いと、エンジンが着火する以前にピニオンギヤとリングギヤとの噛み合いが解除されて着火できない状態となる。
【０００４】
従って、電磁スイッチを小型化するために噛み合い用付勢スプリングの荷重を低減できても、ピニオンギヤの後退を押さえる必要性から、噛み合い用付勢スプリングの荷重低減には限度があり、電磁スイッチの小型化においても大幅な効果が得られなかった。
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、ピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせるための付勢力を発生するスプリングの荷重を低減して、電磁スイッチの小型化を可能にしたスタータを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の手段によれば、モータ接点が閉じた後、電動機に駆動されて回転する出力軸の回転と共に、ピニオンギヤがリングギヤと噛み合う位置まで回転した時に、スプリングに蓄えられた反力を利用してピニオン押出手段を動かすことにより、ピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせるスタータであって、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合った後、プランジャの動きに連動してピニオンギヤの後方へ入り込むことにより、ピニオンギヤの後退を抑止するピニオン後退抑止部材を備え、このピニオン後退抑止部材がピニオン押出手段とは異なる別部材によって設けられている。
これにより、エンジンを駆動する際に生じる回転数変動に伴ってピニオンギヤに後退力が作用しても、そのピニオンギヤの後退をピニオン後退抑止部材によって抑止することができる。即ち、本発明では、スプリングの反力が伝達されるピニオン押出手段によってピニオンギヤの後退を抑止する必要がないため、従来の噛み合い用付勢スプリングの荷重でピニオンギヤの後退を抑止する構造のスタータと比較して、スプリング荷重を大幅に低減できることから、電磁スイッチの小型化を実現できる。
【０００６】
請求項２の手段によれば、電動機の回転を減速して出力軸に伝達する減速装置を備えている。これにより、減速装置を持たないスタータと比較してピニオンギヤの回転立ち上がりが遅くなるため、より一層、スプリング荷重の低減を図ることができる。
【０００７】
【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。
図１はスタータの断面図である。
本実施例のスタータ１は、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）、この減速装置の回転出力を受けて回転する出力軸３、この出力軸３に嵌合するピニオン移動体４、始動モータ２への通電を制御する電磁スイッチ５、この電磁スイッチ５の作動力が伝達されてピニオン移動体４を前方へ押し出すピニオン押出レバー６、ピニオンギヤ７がリングギヤ８と噛み合った後、ピニオンギヤ７の後退を抑止するピニオン後退抑止部材９（図３参照）、及びこれらの各構成部品を収納する機枠体等から構成されている。この機枠体は、フロントケース１０、センタケース１１、継鉄１２、ブラシホルダ１３、及びリヤケース１４から構成されて、全体が略円筒形状に設けられている。
【０００８】
始動モータ２は、機枠体の一部と磁気枠とを兼ねる継鉄１２の内周面に固定磁極１５（例えば複数の永久磁石）が固着されて、その固定磁極１５の内周にアーマチャ１６が回転自在に配され、アーマチャ１６の端部に設けられた整流子１７上にブラシ１８が配設されている。
円筒形を成す継鉄１２は、一端側がセンタケース１１の開口端部とインロー嵌合し、他端側がブラシホルダ１３の開口端部とインロー嵌合して組み合わされている。アーマチャ１６は、回転軸１９の一端が出力軸３の他端に形成された凹所２０内に挿入されて、その凹所２０の内周に嵌合する軸受２１を介して回転自在に支持され、他端がブラシホルダ１３の軸受部１３ａに保持された軸受２２を介して回転自在に支持されている。整流子１７は、回転軸１９の他端側外周に複数の整流子片を円筒状に組み合わせて形成されている。ブラシ１８は、ブラシホルダ１３とプレート２３によって形成される箱状のブラシ収納室２４に配設されて、ブラシスプリング２５により整流子１７の外周面に付勢されている。なお、ブラシ１８は、ブラシ収納室２４を径方向（図１の上下方向）に摺動可能で回転方向に移動規制されている。
【０００９】
減速装置は、回転軸１９の一端側外周に形成されたサンギヤ２６（外歯）、サンギヤ２６の径方向外周に位置するインターナルギヤ２７（内歯）、サンギヤ２６とインターナルギヤ２７との間に配されて両ギヤに噛み合う複数の遊星ギヤ２８より成る。
インターナルギヤ２７は、センタケース１１の内周に配設されたギヤ構成部材２９の内周面に形成されている。そのギヤ構成部材２９は、センタケース１１の内筒部１１ａとの間にローラ３０が介在されて、内筒部１１ａ及びローラ３０とともに一方向クラッチを構成し、その一方向クラッチの機能によりセンタケース１１に対してアーマチャ１６の回転方向に回転不能で、アーマチャ１６の反回転方向に回転可能に設けられている。遊星ギヤ２８は、出力軸３の他端外周に設けられた径大部３ａにピン３１が圧入されて、そのピン３１の外周に嵌合する軸受３２を介して回転自在に支持されている。
【００１０】
出力軸３は、回転軸１９と同軸に配されて、一端がフロントケース１０に保持された軸受３３を介して回転自在に支持され、他端側がセンタケース１１の内筒部１１ａに保持された軸受３４を介して回転自在に支持され、センタケース１１に対して軸方向に移動規制されている。センタケース１１より前方（図１の左方向）へ突出する出力軸３の外周面にはヘリカルスプライン３ｂが形成されて、そのヘリカルスプライン３ｂにピニオン移動体４の内周に形成されたヘリカルスプライン４ａが嵌合している。
【００１１】
ピニオン移動体４は、エンジンの駆動軸に設けられたリングギヤ８と噛み合うためのピニオンギヤ７が一体に形成されて、そのピニオンギヤ７の後端側（図１の右端側）にコロ３５を介して回転自在に支持されたワッシャ３６が配設されている。
このピニオン移動体４は、出力軸３のヘリカルスプライン３ｂとピニオン移動体４のヘリカルスプライン４ａとの噛み合いよって出力軸３上を軸方向に移動可能に設けられ、ピニオンギヤ７の前方に配されたリターンスプリング３７によって常時スタータ１の後方側（反リングギヤ８側）へ付勢されている。
【００１２】
電磁スイッチ５は、スタータ１の後端（ブラシホルダ１３の後方）に配されて、碗状に形成されたリヤケース１４の内周に固定されている。
この電磁スイッチ５は、キースイッチ３８（図５参照）が閉じて通電される吸引コイル３９と、この吸引コイル３９の内周を移動可能に配されたプランジャ４０とを具備し、そのプランジャ４０の移動に伴って始動モータ２の通電回路Ｍ（図４参照）に介在されたモータ接点（下述する）を開閉する。なお、吸引コイル３９及びプランジャ４０は、プランジャ４０の移動方向がリヤケース１４の径方向（図１の上下方向）となる様に配設されている。
【００１３】
モータ接点は、図５に示す様に、プランジャ４０の上端部に取り付けられた可動接点４１、リヤケース１４に固定されるバッテリ端子４２と一体に設けられたバッテリ側固定接点４３、およびブラシ１８（正極側）に接続されたモータ側固定接点４４から成り、プランジャ４０が吸引されて図１の上方へ移動した時に、可動接点４１が両固定接点４３、４４に当接することで両固定接点４３、４４が導通する。なお、バッテリ端子４２には、バッテリ４５に直結するケーブル４６が接続されて、バッテリ４５から電力が供給される。
【００１４】
ピニオン押出レバー６は、一端がセンタケース１１の前方に配されたプレート４７の突出部４７ａに支点６Ａで回動自在に支持され、他端がピニオン移動体４の後端に配されたワッシャ３６に当接して傾斜した状態（図１参照）に配設されている。また、ピニオン押出レバー６には、細長い溝部６ａが形成されて、その溝部６ａにピニオン後退抑止部材９に設けられた下部突出部９ａの先端部９ｃが係合している（図２参照）。このピニオン押出レバー６は、下部突出部９ａの先端部９ｃと溝部６ａとの係合に伴って支点６Ａを中心として回転する（図１で反時計回転方向へ回転する）ことによりピニオン移動体４を前方へ押し出すことができる。
【００１５】
ピニオン後退抑止部材９は、図３に示す様に、例えば金属製の棒状部材から成り、この棒状部材の両端側をそれぞれ同一方向へ折り曲げて形成された前述の下部突出部９ａと上部突出部９ｂとを有し、下部突出部９ａの先端部９ｃは更に下部突出部９ａに対して略直角に折り曲げられている。このピニオン後退抑止部材９は、下部突出部９ａと上部突出部９ｂとの間がセンタケース１１の前端面とプレート４７との間に形成される空間に配されて、下部突出部９ａ及び上部突出部９ｂが共にプレート４７に空けられた開口部４７ｂ、４７ｃ（図２参照）を通ってプレート４７より前方へ取り出され、プレート４７に対して全体が図１の上下方向に移動可能に設けられている。但し、ピニオン後退抑止部材９は、プレート４７に固定されたバネ部材４８（図２参照）が上部突出部９ｂに係合しており、そのバネ部材４８の反力で常時図１の上方へ付勢されている。このピニオン後退抑止部材９は、プランジャ４０に具備されたロッド４９とスプリング５０、及びロッド４９に連結された紐状部材５１を通じて電磁スイッチ５の作動力（プランジャ４０の移動）が伝達されることにより、バネ部材４８の反力に抗して図１の下方へ移動することができる。
【００１６】
ロッド４９は、プランジャ４０の底部に設けられた孔よりプランジャ４０の内部に形成された空洞部４０ａ内へ挿通され、孔の内周を摺動して空洞部４０ａ内を上下方向に移動可能に設けられている。
スプリング５０は、空洞部４０ａ内でロッド４９の外周に同軸状に配されて、下端がプランジャ４０の底部内面に係合し、上端がロッド４９の上端に設けられた径大部４９ａに係合して、ロッド４９をプランジャ４０に対して常時上方へ付勢している。
紐状部材５１は、一端が、プランジャ４０の孔より下方へ突出するロッド４９の下端部に連結されて、他端がピニオン後退抑止部材９の下部突出部９ａに連結されている。
【００１７】
次に、本実施例の作動を説明する。
キースイッチ３８を閉じると、バッテリ４５から電磁スイッチ５の吸引コイル３９に電流が流れて磁力が発生し、その磁力によりプランジャ４０が図１の上方へ吸引される。このプランジャ４０が移動すると、スプリング５０に付勢されたロッド４９がプランジャ４０と一体に移動するため、そのロッド４９に連結された紐状部材５１にピニオン後退抑止部材９が引っ張られて、バネ部材４８を撓ませながら図１の下方へ移動する。このピニオン後退抑止部材９が下方へ移動すると、下部突出部９ａの先端部９ｃがピニオン押出レバー６の溝部６ａを押圧するため、ピニオン押出レバー６が支点６Ａを中心として図１の反時計回転方向へ回転する。
【００１８】
このピニオン押出レバー６の回転により、ピニオン移動体４がリターンスプリング３７の付勢力に抗してリングギヤ８側へ押し出される。押し出されたピニオンギヤ７の端面がリングギヤ８の端面に当接してピニオン移動体４の移動が停止するとピニオン押出レバー６の回転も停止する。このピニオン押出レバー６の回転停止によってピニオン後退抑止部材９の移動が規制されるため、紐状部材５１を通じてピニオン後退抑止部材９に連結されたロッド４９の移動も停止する。しかし、電磁スイッチ５内のプランジャ４０は、吸引コイル３９の磁力を受けて吸引されているため、スプリング５０を撓ませながら更に図１の上方へ移動する。このプランジャ４０の移動により、プランジャ４０の上端部に設けられた可動接点４１が両固定接点４３、４４に当接して両固定接点４３、４４間を閉じると、バッテリ４５からアーマチャ１６に電流が流れてアーマチャ１６が回転を開始する。
【００１９】
アーマチャ１６の回転は、減速装置で減速された後、出力軸３に伝達される。これにより、出力軸３が回転してピニオンギヤ７がリングギヤ８と噛み合う位置まで回転すると、それまで前方への移動が規制されていたピニオン移動体４が移動可能な状態となるため、スプリング５０の反力でロッド４９がプランジャ４０の空洞部４０ａ内を上方へ移動する。このロッド４９の移動に伴って、紐状部材５１を通じてピニオン後退抑止部材９が下方へ移動し、ピニオン押出レバー６が更に回転してピニオン移動体４を前方へ押し出すことにより、ピニオンギヤ７とリングギヤ８とが噛み合い、始動モータ２の回転力がリングギヤ８に伝達されてエンジンを始動する。
【００２０】
その後、電磁スイッチ５のプランジャ４０は、可動接点４１が両固定接点４３、４４に当接してから更に上方へ移動するため、ロッド４９及び紐状部材５１を通じてピニオン後退抑止部材９が下方へ移動して、ピニオン後退抑止部材９の上部突出部９ｂがピニオン移動体４の後方に入り込む。これにより、エンジンを駆動する際に生じる回転数変動に伴ってピニオン移動体４に後退力が作用しても、上部突出部９ｂの先端面がピニオン移動体４のワッシャ３６に当接することで、ピニオン移動体４の後退を抑止することができる。なお、ここで、図４に示す様に、ピニオン後退抑止部材９の上部突出部９ｂとプレート４７の端面までの距離をＬ１ 、ピニオン押出レバー６の最大傾き時のプレート４７の端面からの距離をＬ２ とすると、Ｌ１ とＬ２ との間に以下の関係が成立することにより、上部突出部９ｂがピニオンギヤ７とリングギヤ８との噛み合い時に支障を来すことなくスムーズに噛み合いできる。
Ｌ１ ≦Ｌ２
【００２１】
エンジン始動後、キースイッチ３８を開くと、吸引コイル３９への電流が断たれてプランジャ４０を吸引する力が無くなるため、バネ部材４８の反力によってピニオン後退抑止部材９が上方へ押し戻される。これにより、ピニオン後退抑止部材９の上部突出部９ｂがワッシャ３６から外れてピニオン移動体４の後退規制が解除されるため、ピニオン移動体４がリターンスプリング３７に付勢されて出力軸３上を後退し、静止位置へ押し戻される。
一方、ピニオン後退抑止部材９が上方へ押し戻されると、紐状部材５１を通じてロッド４９が下方へ引っ張られるため、そのロッド４９とともに電磁スイッチ５のプランジャ４０が下方へ移動して可動接点４１が両固定接点４３、４４から離れるため、アーマチャ１６への電流が断たれてアーマチャ１６の回転が停止する。
【００２２】
（本実施例の効果）
本実施例によれば、エンジンを駆動する際に生じる回転数変動に伴ってピニオン移動体４に後退力が作用しても、そのピニオン移動体４の後退をピニオン後退抑止部材９の上部突出部９ｂによって抑止することができる。即ち、スプリング５０の反力が伝達されるピニオン押出レバー６によってピニオン移動体４の後退を抑止する必要がないため、スプリング５０は、ピニオン押出レバー６を通じてピニオンギヤ７をリングギヤ８に噛み合わせるだけの反力を蓄えるだけで良い。このため、従来の噛み合い用付勢スプリングの荷重でピニオンギヤ７の後退を抑止する構造のスタータと比較して、スプリング５０の荷重を大幅に低減できることから、電磁スイッチ５の小型化を実現できる。
【００２３】
また、本実施例では、始動モータ２の回転を減速して出力軸３に伝達する減速装置を備えている。これにより、減速装置を持たないスタータと比較してピニオンギヤ７の回転立ち上がりが遅くなるため、より一層、スプリング５０の荷重低減を図ることができる。
なお、本実施例では、スタータ１の各構成部品が略円筒形状を成す機枠体に収納されているが、電磁スイッチ５が始動モータ２の径方向外側に配置される所謂２軸式スタータにおいても本実施例と同様の構成でピニオン移動体４の後退を規制することにより、スプリング５０の荷重を低減して電磁スイッチ５の小型化を図ることができる。
また、本実施例では、減速装置を備えているが、減速装置を持たないスタータに本発明の構成を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータの断面図である。
【図２】フロントケースを取り除いた状態でスタータを前方から見た正面図である。
【図３】ピニオン後退規制部材の斜視図である。
【図４】ピニオンギヤがリングギヤと噛み合った状態を示すスタータの要部断面図である。
【図５】始動モータの通電回路図である。
【符号の説明】
１ スタータ
２ 始動モータ（電動機）
３ 出力軸
３ｂ ヘリカルスプライン（出力軸）
４ａ ヘリカルスプライン（ピニオン移動体）
５ 電磁スイッチ
６ ピニオン押出レバー（ピニオン押出手段）
７ ピニオンギヤ
８ リングギヤ
９ ピニオン後退抑止部材
１０ フロントケース（機枠体）
１１ センタケース（機枠体）
１２ 継鉄（機枠体）
１３ ブラシホルダ（機枠体）
１４ リヤケース（機枠体）
３９ 吸引コイル
４０ プランジャ
４１ 可動接点（モータ接点）
４３ バッテリ側固定接点（モータ接点）
４４ モータ側固定接点（モータ接点）
５０ スプリング
Ｍ 通電回路

Claims (2)

1. 回転力を発生する電動機と、
   通電により磁力を発生するコイル、このコイルの磁力により吸引されるプランジャを有し、このプランジャの移動に伴って前記電動機の通電回路に介在されたモータ接点を開閉する電磁スイッチと、
   前記電動機の回転力が伝達されて回転する出力軸と、
   この出力軸の外周にヘリカルスプライン嵌合して、前記出力軸との相対回転により前記出力軸上を進退可能に設けられたピニオンギヤと、
   前記電磁スイッチの吸引力が作用して動くことにより、前記ピニオンギヤを前方へ押し出すピニオン押出手段と、
   前方へ押し出された前記ピニオンギヤが、エンジンのリングギヤに当接して停止した後、少なくとも前記モータ接点が閉じるまで前記プランジャが吸引されて移動する間に反力を蓄えるスプリングとを備え、
   前記モータ接点が閉じた後、前記電動機に駆動されて回転する前記出力軸の回転と共に、前記ピニオンギヤが前記リングギヤと噛み合う位置まで回転した時に、前記スプリングに蓄えられた反力を利用して前記ピニオン押出手段を動かすことにより、前記ピニオンギヤを前記リングギヤに噛み合わせるスタータであって、
   前記ピニオンギヤが前記リングギヤに噛み合った後、前記プランジャの動きに連動して前記ピニオンギヤの後方へ入り込むことにより、前記ピニオンギヤの後退を抑止するピニオン後退抑止部材を備え、このピニオン後退抑止部材が前記ピニオン押出手段とは異なる別部材によって設けられていることを特徴とするスタータ。
2. 前記電動機の回転を減速して前記出力軸に伝達する減速装置を備えたことを特徴とする請求項１記載のスタータ。

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