JP3627341B2

JP3627341B2 - 遊星歯車減速機構付スタータ

Info

Publication number: JP3627341B2
Application number: JP01481896A
Authority: JP
Inventors: 正昇大見; 志賀　　孜; 信行林; 村田　　光広
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH09209890A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、始動モータの回転速度を減速する遊星歯車減速機構を備えたスタータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、実開昭５０−４５５２２号公報に開示された減速型スタータが知られている。このスタータは、大きな減速比を設定でき、且つ同軸化が可能な遊星歯車減速機構を採用し、且つ一方向性クラッチの機能統合化により小型化を図っている。具体的には、図５に示すように、軸受１００を介して遊星ギヤ１１０を支持する遊星ギヤ軸１２０（以下ピンと言う）を一方向性クラッチのアウタ１３０に圧入等により直接固定することで従来のキャリア部とアウタ１３０とを一体化するとともに、出力軸１４０の後端部を一方向性クラッチのインナ１５０として構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、遊星歯車減速機構では、ピン１２０に作用する力が大きいことから、ピン１２０の強度を確保するためにピン１２０の直径を大きくし、且つピン１２０をアウタ１３０に圧入する場合には、その圧入長さｌ０も十分必要であった。そのため、従来では、図５に示したように、アウタ１３０のカム底部に厚肉部を設け、且つカム底とピン１２０との間の肉厚ｔ０も強度上必要であることから軸方向の肉厚（ｌ０＋ｔ０）も大きく設定する必要があり、一方向性クラッチの軸長短縮や軽量化には自ずと限界があった。あえて軸長を短縮するならば、図６に示すように、アウタ１３０の外径を大きくしてローラ１６０より外径側へピン１２０を配置し、ローラ１６０とピン１２０とを軸方向に一部重ねる（−ｔ１）ことでアウタ１３０の肉厚（ｌ１）を薄くして軸長短縮を図ることができるが、これでは、アウタ１３０の外径が大きくなるばかりでなく、ピン１２０とサンギヤ１７０との中心間距離ｂも大きくなるため、サンギヤ１７０を同仕様とすれば、遊星ギヤ１１０およびインターナルギヤの大型化が必要となって、スタータが大型化してしまう。
【０００４】
一方、外径を拡大することなく、ピン１２０とサンギヤ１７０との中心間距離ａを同一として軸長短縮を図る方法として、図７に示すように、ローラ１６０の直径ｄ０を小さくすることが考えられるが、この場合、ローラ１６０のインナ１５０およびアウタ１３０との当接部面圧が高くなる。そのため、カム数を増加してローラ数を増やすとか、ローラ１６０の長さを増加して対応する必要があり、実質の小型化は出来ない状況であった。
また、ローラ数の増加は、インナ１５０およびアウタ１３０との面圧の低減を図れるが、スタータ作動時のエンジンからの振動や負荷変動、あるいはインナ１５０とアウタ１３０間の芯出し状況に応じて必ずしも全てのローラ１６０が動力伝達に寄与しているとは言えない場合があった。その場合、インナ１５０とアウタ１３０との間は、芯出しの点からも３個のローラ１６０が働けば良く、他のローラ１６０はカム室内で食い込みと解放を繰り返す（所謂バタツキ）ことで、異音の発生や、ローラ１６０を押圧する弾性部材（例えばスプリング）の破損を引き起こす場合があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、アウタの強度、およびピンの強度を維持しながら一方向性クラッチの小型化を図ることでスタータの小型化を達成することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、遊星ギヤを支持する支持軸が、アウタの軸方向に少なくともローラの一部と重なる位置まで挿入固定されている。これにより、アウタの軸方向の肉厚を大きくすることなく、アウタに対する軸方向の挿入長さを十分に確保できるため、軸長短縮が可能となる。また、支持軸は、カム室との半径方向の位置関係で、支持軸の少なくとも一部がカム室の外接円より内周側に位置している。これにより、軸長短縮が達成された上で、従来と同一のローラ径でも回転中心からピン中心までの中心間距離を大きくする必要がない。これらの結果、アウタおよび支持軸の強度を低下させることなく一方向性クラッチの軸長短縮ができ、スタータの小型軽量化を達成できる。なお、カム室の外接円とは、半径方向でインナの外周面から最も離れた部位（カム室の空間が最も広くなる部位）を言う。
【０００６】
請求項２の発明によれば、支持軸が挿入固定されるアウタの軸孔を軸方向に貫通させたことにより、めくら孔である従来の軸孔より加工性が向上し、容易に形成することができる。
【０００７】
請求項３の発明によれば、支持軸をアウタの円周方向に隣合う任意のカム室同士の間に挿入固定することから、支持軸とカム室とが干渉することなくカム室の拡大が可能となる。そこで、カム室をインナとアウタとの芯出しが可能な必要最小限の３か所（従ってローラも３個）とすることにより、カム室が４か所以上の場合に発生するローラのバタツキによる異音や、ローラを押圧する弾性部材の破損を防止できる。
【０００８】
請求項４の発明によれば、カム室の拡大に伴ってローラ径を支持軸の直径より大きくすることで、ローラのインナおよびアウタに対する面圧を小さくできるため、強度上有利である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の遊星歯車減速機構付スタータを図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は一方向性クラッチの断面図である。
本実施例のスタータ１は、図３に示すように、通電を受けてアーマチャ２に回転力を発生する始動モータ３、軸上にピニオンギヤ４が嵌合する出力軸５、始動モータ３の回転速度を減速する遊星歯車減速機構６（後述する）、この減速機構６から出力軸５へ回転力を伝達する一方向性クラッチ７（後述する）、および始動モータ３の通電制御を行うとともに、ピニオンギヤ４の押し出し力を発生するマグネットスイッチ８等より構成されている。
【００１０】
始動モータ３は、周知の直流電動機であり、アーマチャ２の他に、アーマチャ２の外周に配置される固定磁極（ポールコア９とフィールドコイル１０）、この固定磁極を内周面に固定する円筒状のヨーク１１等より構成されて、図示しないスタータスイッチがＯＮされてマグネットスイッチ８に内蔵されたモータ接点（図示しない）が閉じることによりアーマチャ２が通電されて回転する。なお、固定磁極として永久磁石を使用することもできる。
【００１１】
出力軸５は、始動モータ３の前方側（図３の右側）でアーマチャシャフト２ａと同一軸上に配置されて、その先端部が軸受１２を介してフロントハウジング１３に回転自在に支持されている。出力軸５の後端中央部には、中空筒状の凹所が形成されて、その凹所内に軸受１４を介してアーマチャシャフト２ａの先端を回転自在に支持している。出力軸５の外周にはヘリカルスプライン５ｂが形成されて、そのヘリカルスプライン５ｂにピニオンギヤ４と一体に設けられたスプラインチューブ１５が嵌合している。
【００１２】
ピニオンギヤ４は、エンジンのリングギヤ１６と噛み合って始動モータ３の回転力をリングギヤ１６に伝達するもので、スプラインチューブ１５と一体に出力軸５上をヘリカルスプライン５ｂに沿って進退可能に設けられている。但し、ピニオンギヤ４の前進移動は、出力軸５の先端寄り外周に取り付けられたストップカラー１７に当接して規制される。ストップカラー１７は、出力軸５の外周に形成された周溝５ｃに嵌合するスナップリング１８を介して軸方向の移動が規制されている。
【００１３】
遊星歯車減速機構６（以下、減速装置と言う）は、図２に示すように、アーマチャシャフト２ａの先端部外周に形成されたサンギヤ１９、このサンギヤ１９に噛み合う複数の遊星ギヤ２０、および各遊星ギヤ２０が噛み合うインターナルギヤ２１（図３参照）より構成される。
サンギヤ１９は、アーマチャシャフト２ａと一体に回転することでアーマチャシャフト２ａの回転を各遊星ギヤ２０に伝達する。各遊星ギヤ２０は、それぞれ一方向性クラッチ７のアウタ２６に圧入により挿入固定されたピン２２（本発明の支持軸）の外周に軸受２３を介して回転自在に支持され、サンギヤ１９およびインターナルギヤ２１と噛み合って自転しながらサンギヤ１９の外周を公転する。従って、各遊星ギヤ２０がサンギヤ１９の外周を公転すると、その公転力がピン２２を通じてアウタ２６に伝達されることによりアウタ２６が回転する。インターナルギヤ２１は、フロントハウジング１３とヨーク１１との間に挟持されたセンタベアリング２４の内周面に圧入等により回転不能な状態で固定されている。
【００１４】
一方向性クラッチ７は、図１に示すように、インナ２５、アウタ２６、ローラ２７、スプリング２８、およびクラッチカバー２９（図２参照）より構成されている。
インナ２５は、出力軸５の後端部が径方向に拡大して設けられたもので、出力軸５と一体に回転する。アウタ２６は、インナ２５の外周に配されて、インナ２５の外周面との間で円周方向に複数の凹空間を形成している。この凹空間には、くさび状のカム室３０と、このカム室の周方向に連続するスプリング室３１とが形成されている。このアウタ２６は、各遊星ギヤ２０がサンギヤ１９の外周を公転すると、各遊星ギヤ２０の公転とともに回転する。ローラ２７は、円柱形状に設けられて、カム室３０に収納されている。スプリング２８は、アウタ２６のスプリング室３１に収納されて、ローラ２７をカム室３０の狭い方（図１の反時計回転方向）へ付勢している。クラッチカバー２９は、図２に示すように、ローラ２７の減速装置側に配されて、ローラ２７の軸方向の移動を規制している。なお、ローラ２７の反減速装置側への移動は、アウタ２６と一体に設けられたプレート３２（図２参照）によって規制されている。
【００１５】
ここで、各遊星ギヤ２０を支持するピン２２とアウタ２６との関係について説明する。
各ピン２２は、図１に示すように、アウタ２６の円周方向に隣合うカム室３０同士の間に形成される厚肉部に設けられた軸孔２６ａに圧入され、カム室３０との半径方向の位置関係において、ピン２２の一部（内周側）がカム室３０の外接円Ｂより内周側に位置している。即ち、インナ２５回転中心Ｏからカム室３０の外接円Ｂまでの半径Ｄｒより軸孔２６ａに圧入されるピン２２の内接径Ｄｐの方が小さくなるように設定されている（図１および図２参照）。なお、カム室３０の外接円Ｂとは、半径方向でインナ２５の外周面から最も離れた部位（カム室３０の空間が最も広くなる部位）に外接する円を言う。また、各ピン２２は、図２に示すように、軸方向にアウタ２６の略全幅に渡って圧入されている。従って、アウタ２６に形成された軸孔２６ａは、アウタ２６の全幅（図２の左右方向の幅）を貫通して開けられている。
【００１６】
マグネットスイッチ８は、前述の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）を吸引してモータ接点を閉じるとともに、そのプランジャ吸引力によってレバー３３を駆動する。レバー３３は、スプラインチューブ１５の外周に形成された溝１５ａに係合しており、マグネットスイッチ８のプランジャ吸引力をスプラインチューブ１５に伝達して、ピニオンギヤ４と一体にスプラインチューブ１５を前方へ押し出す。
【００１７】
次に、本実施例の作動を説明する。
スタータスイッチがＯＮされると、マグネットスイッチ８のモータ接点が閉じてアーマチャ２が通電されることにより、アーマチャ２に回転力が発生する。これにより、アーマチャシャフト２ａとともにサンギヤ１９が回転して各遊星ギヤ２０を回転駆動する。各遊星ギヤ２０は、サンギヤ１９とともにインターナルギヤ２１とも噛み合っているが、インターナルギヤ２１がセンタベアリング２４に固定されて回転不能であるため、各遊星ギヤ２０は、ピン２２を中心に自転しながらサンギヤ１９の外周を公転する。この公転力は、ピン２２を通じてアウタ２６に伝達されるため、アウタ２６は各遊星ギヤ２０の公転とともに回転する。アウタ２６が回転すると、ローラ２７がカム室３０の狭い方へ移動してアウタ２６とインナ２５とを連結することにより、アウタ２６の回転がインナ２５へ伝達されて出力軸５が回転する。
【００１８】
一方、マグネットスイッチ８のプランジャ吸引力がレバー３３を介してスプラインチューブ１５に伝達されると、ピニオンギヤ４がスプラインチューブ１５と一体に出力軸５上をヘリカルスプライン５ｂに沿って前方へ押し出され、リングギヤ１６と噛み合って始動モータ３の回転力をリングギヤ１６に伝達する。リングギヤ１６が回転してエンジンが始動すると、エンジンの回転力でピニオンギヤ４が回されるため、出力軸５の回転（即ちインナ２５の回転）がアウタ２６の回転より速くなるが、アウタ２６とインナ２５との相対回転差によりローラ２７がカム室３０の広い方へ移動してインナ２５とアウタ２６とを切り離すことにより、インナ２５からアウタ２６へ回転力が伝達されることはなく、アーマチャ２のオーバランを防止できる。
エンジン始動後、スタータスイッチがＯＦＦされてマグネットスイッチ８の作動が停止すると、始動モータ３への通電が停止されてアーマチャ２の回転が停止するとともに、ピニオンギヤ４がスプラインチューブ１５と一体に出力軸５上をヘリカルスプライン５ｂに沿って後退して静止位置（図３に示す位置）へ戻る。
【００１９】
（本実施例の効果）
本実施例では、遊星ギヤ２０を支持するピン２２をアウタ２６の略全幅に渡って圧入しているため、アウタ２６の軸方向の肉厚を大きくすることなく、アウタ２６に対する軸方向の圧入長さを十分に確保できるため、一方向性クラッチ７の軸長短縮が可能となる。
また、アウタ２６の半径方向において、ピン２２の一部がカム室３０の外接円Ｂより内周側に位置する（Ｄｒ＞Ｄｐ）ことができるため、従来と同一のローラ２７径でも、サンギヤ１９とピン２２との中心間距離を変更する必要がない。これらの結果、アウタ２６およびピン２２の強度を低下させることなく一方向性クラッチ７の軸長短縮ができ、スタータ１の小型軽量化を達成できる。
【００２０】
また、アウタ２６の円周方向に隣合うカム室３０同士の間にピン２２を圧入することにより、ピン２２と干渉することなくカム室３０を拡大することが可能となる。これにより、カム室３０に収納されるローラ２７の直径を大きくすることができるため、ローラ２７のアウタ２６およびインナ２５に対する面圧を低減できる。また、面圧の低減に伴ってローラ２７数を減少させることも可能となり、強度を保ちながらローラ２７およびスプリング２８の部品点数を削減できる。実際には、インナ２５とアウタ２６との芯出しが可能な必要最小限の３個のローラ２７とすることもできる。これにより、必要最低限の個数で強度を保ち、且つ安定したクラッチ作用を達成できる。
【００２１】
アウタ２６に設けた軸孔２６ａは、カム室３０やスプリング室３１と干渉することがないため、従来のようにめくら孔とする必要はなく、アウタ２６の全幅を貫通して開けることができる。めくら孔加工では、孔の深さ寸法に気を付けながら加工する必要があるが、貫通孔であればその必要もなく加工性が向上する。
また、遊星ギヤ２０を支持するピン２２の長さをアウタ２６の全幅とせずに、強度を確保できる程度の長さ（例えば従来と同程度の長さ）とすることで、更なる軽量化も達成できる。
【００２２】
（第２実施例）
図４は一方向性クラッチ７の断面図である。
アウタ２６では、ローラ２７がカム室３０の終点側（狭い方）に移動した時、最も大きな応力が図４のＣ部およびＤ部に集中する。従って、アウタ２６に圧入するピン２２の位置をＣ部とＤ部の間でスプリング室３１の外径側に設けることにより、アウタ２６の強度を著しく低下させることなくピン２２を設置することができる。なお、この場合、スプリング室３１の方がカム室３０より半径方向に狭いため、スプリング室３１の外径側に軸孔２６ａを開けても、ピン２２の一部がカム室３０の外接円Ｂより内周側に位置することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一方向性クラッチの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】スタータの断面図である。
【図４】一方向性クラッチの断面図である（第２実施例）。
【図５】ピンとアウタとの位置関係を示す断面図である（従来例）。
【図６】ピンとアウタとの位置関係を示す断面図である（従来例）。
【図７】ピンとアウタとの位置関係を示す断面図である（従来例）。
【符号の説明】
１スタータ
３始動モータ
４ピニオンギヤ
５出力軸
６遊星歯車減速機構
７一方向性クラッチ
２２ピン（支持軸）
２５インナ
２６アウタ
２６ａ軸孔
２７ローラ
２８スプリング
３０カム室
３１スプリング室
Ｂカム室の外接円

Claims

軸上にピニオンギヤが嵌合する出力軸と、
始動モータの回転速度を減速する遊星歯車減速機構と、
前記出力軸に固定あるいは一体に構成されたインナ、このインナの外周面との間に凹空間を円周方向に複数箇所形成し、前記凹空間にくさび状のカム室と、該カム室の周方向に連続するスプリング室とを形成するアウタ、前記カム室に収納されたローラ、前記スプリング室に収納されて、前記ローラを前記カム室の狭い方へ付勢するスプリングから成り、前記遊星歯車減速機構から前記出力軸へ回転力を伝達する一方向性クラッチとを備え、
前記遊星歯車減速機構の遊星ギヤを回転自在に支持する支持軸が前記アウタに圧入によって固定されたスタータであって、
前記支持軸は、円周方向に隣合う任意の前記凹空間同士の間で、軸方向に少なくとも前記ローラの一部と重なる位置まで挿入固定され、且つ前記カム室との半径方向の位置関係で、前記支持軸の少なくとも一部が前記カム室の外接円より内周側に位置することを特徴とする遊星歯車減速機構付スタータ。
前記アウタは、前記支持軸が挿入固定される軸孔を有し、この軸孔が軸方向に前記アウタを貫通していることを特徴とする請求項１記載の遊星歯車減速機構付スタータ。
前記カム室が円周方向に３か所設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の遊星歯車減速機構付スタータ。
前記支持軸の直径より前記ローラの直径の方が大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜３記載の何れかの遊星歯車減速機構付スタータ。