JP3671498B2 - 始動モータ取り付け用ハウジング及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、始動モータをエンジン（内燃機関）に固定するための始動モータ取り付け用ハウジング及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
内燃機関への始動モ−タの従来の取り付け方式を図１８を参照して説明する。内燃機関本体の側壁１００には、開口部（嵌合穴）２がリングギヤ１に近接して設けられている。始動モ−タ４には始動モータ取り付け用ハウジング（取り付けフレームともいう）５が一体に組付けされており、取り付けフレーム５に形成された円柱形状のインロ−部（筒部）６０は側壁１００の開口部２に挿入されている。その後、ピニオンギヤ３とリングギヤ１との噛合を可能とするために、ボルト９がフランジ部７の取り付け穴８に挿入された後、内燃機関の側壁１００に螺入される。以下、その具体的な事例を図１９、図２０を参照して説明する。
【０００３】
まず、ピニオン軸を受承する軸受けが圧入される軸受孔９０及び内燃機関取り付け面（平面部）１０を基準としてモ−タ取り付け面１１を切削加工する。モ−タ取り付け面１１は始動モータのモ−タ回転軸に対して垂直な平面とされ、防水性が確保される。次に、モ−タ回転軸と同軸となるようにモ−タ取り付け用のインロ−部（嵌合穴）１２を切削する。次に、モ−タ取り付け面１１及びモ−タ取り付け用のインロ−部１２を基準としてモ−タ回転軸と同軸となるように内燃機関取り付け用のインロ−部６０を旋盤により旋削加工して形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した円筒形状のインロ−部（筒部）６０を側壁１００の開口部（嵌合穴）２に嵌合して始動モータ４を内燃機関（エンジン）に取り付ける従来の嵌合方法では、嵌合後のがたを排除するためにインロ−部６０と嵌合穴２との間のクリアランスをできるだけ減少する必要があるが、クリアランスを減らし過ぎると、嵌合作業が困難となる。
【０００５】
また、この許されるクリアランスを得るために、インロ−部６０の外周面を上述した旋盤加工で高い寸法精度に形成する必要がある。しかし、旋盤加工はワーク（取り付けフレーム）５の着脱と所定回転数での一定時間の回転を必須とし、本質的に加工に時間が掛かり、生産性の向上が容易ではなかった。特に、取り付けフレーム５が径方向断面において異形であるためにそのチャッキング作業が容易ではなく、作業能率の向上が困難であった。
【０００６】
例えば、図２０において、インロ−部６０は、先に旋削された軸受孔９０及びモ−タ取り付け用のインロ−部（嵌合穴）１２と同軸に形成する必要がある。なお、これら軸受孔９０及びモ−タ取り付け用のインロ−部（嵌合穴）１２は内周面であり回転するバイトを用いればワーク５を回転させることなく容易に切削可能である。また、図２０からわかるように、相対的に径大なインロ−部（嵌合穴）１２の側（図２０の上側）に設けたバイトにより軸受孔９０及びインロ−部（嵌合穴）１２を同時にあるいは順次に切削することができる。
【０００７】
これに対し、インロ−部６０の切削は、どうしてもバイトを図２０の下側に設けたバイトを回転させつつ上側へ送るか、又はワーク５を回転させつつ径内方向へ送るかしなければならず、このためこれら軸受孔９０及びモ−タ取り付け用のインロ−部（嵌合穴）１２の加工後、軸心合わせ及びチャッキングを再度実施する必要がある、作業が複雑であり、能率が悪かった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、嵌合後のがたを防止しつつ嵌合作業及び嵌合面の仕上げ作業の簡素化を実現した始動モータ取り付け用ハウジング及びその製造方法を提供することを、その目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の手段では、エンジンの嵌合穴に嵌入される始動モータ取り付け用ハウジングの筒部の外周面に、３本以上の突条が筒部の軸心に平行に形成され、突条に嵌合穴の内周面にそれぞれ当接する平滑な（好ましくは部分円柱面からなる）当接面が形成される。特に、これら当接面の周方向幅は、筒部の軸心を中心として５〜９０度の角度範囲に設定され、隣接する任意の一対の当接面は、筒部の軸心を中心として互いに１８０度未満の角度だけ離れて配置されている。
【００１０】
このようにすれば以下の作用効果を奏する。
まず、本手段における当接面は互いに所定間隔隔てて３個以上形成されるだけであるので、従来の精密円柱面からなる当接面より嵌合作業が簡単となる。具体的に説明すれば、従来の嵌合では当接面の全周にわたってクリアランスが所定範囲内となるように位置合わせする必要があるのに対し、本手段における嵌合では各当接面においてクリアランスが所定範囲内となるように位置合わせすればよく、更に嵌合時の摩擦抵抗も少ないのでその分だけ嵌合作業が簡単となる。例えば突条の当接面が互いに１２０度離れて形成される場合、まず任意の一つの当接面を嵌合穴の内周面に密着させつつ（クリアランスを０としつつ）軸方向に押し込めば残りの二つの当接面に大きなクリアランスを与えることができ、円滑な嵌合が実現する。
【００１１】
次に、従来のように始動モータ取り付け用ハウジングの筒部の全外周面を高精度に切削仕上げする必要がなく、それより格段に小面積である突条のみが加工されればよいので、切削量を格段に削減でき、作業能率を向上することができる。また、精密鋳造などの採用により突条の当接面の仕上げ工程を省略する場合でも、金型のキャビティ内面の内、高精度が必要なのは嵌合突起の当接面を形成するための金型内面部分だけとなり、金型の製造工程が容易となる。
【００１２】
次に、切削加工が必要な当接面の合計面積が小さいので、例えばトリミンプレス機などを用いた高能率なせん断加工で当接面を形成することが可能となる。すなわち、全周をせん断加工する場合には大きな加工力を必要とするので、始動モータ取り付け用ハウジングに掛かる応力が大きくなり、その塑性変形や破損が生じてしまう。本手段のように上記当接面だけをせん断加工する場合にはせん断加工される面積が小さいのでこの問題は全く考慮する必要がない。更に、上記せん断加工によれば従来の旋盤を用いる場合に比較して作業工程が格段に簡素となる。
【００１３】
また、本手段によれば、これら当接面の周方向幅は、筒部の軸心を中心として５〜９０度の角度範囲に設定される。つまり、当接面や突条の周方向幅が上記角度範囲未満であれば、それらに入力されるスタータの大きな噛合衝撃やエンジン振動が過大となって突条や当接面の磨耗や疲労が増大してがたの増大や寿命短縮の可能性が生じ、逆に当接面や突条の周方向幅が上記角度範囲を超過すれば、当接面の仕上げ（切削）加工量の増大とスタータへのエンジン振動伝達量の増大という悪影響が生じてしまう。なお、本手段において、剛性確保の観点から突条の周方向幅は当接面の周方向幅以上確保されることが好ましい。
【００１４】
また、本手段によれば、任意の当接面は、隣接する当接面に対して筒部の軸心を中心として１８０度未満の角度の間隙により隔てられている。このようにすれば、始動モータ取り付け用ハウジングの筒部は上記当接面でのみエンジンの嵌合穴の内周面にがたなしに当接することができる。更に詳しく説明すると、突条の一つの当接面が嵌合穴の内周面に点接触している場合において当接面は内周面の接線方向又は内周面から離れる方向に変位可能であるので、互いに隣接する任意の一対の当接面の間の間隙が筒部の軸心を中心として１８０度を超えれば両当接面は両当接面を結ぶ直線に対して直角となる方向又は嵌合穴の内周面から離れる方向へ変位可能となり、１８０度未満であれば変位不能となることがわかる。したがって本手段によれば、当接面以外の筒部の外周面が嵌合穴の内周面に当接することがなく、がたが生じることもない。
【００１５】
請求項２記載の手段によれば、請求項１記載の手段において更に、少なくとも一つの突条は、リングギヤの軸心と筒部の軸心とを結ぶ直線に対して直交する直線から反噛合側へピニオンギヤの圧力角分だけ離れた最大噛合衝撃角度位置近傍に配設される。
更に説明すると、始動モータ取り付け用ハウジングに回転自在に保持されて筒部の軸心に沿って延在するピニオン軸に嵌着されたピニオンギヤが軸方向に変位してリングギヤと噛合する際に、上記最大噛合衝撃角度位置において始動モータ取り付け用ハウジングに遠心方向へ最大の噛合衝撃力が加えられる。この最大の噛合衝撃力が生じる角度である圧力角は周知のように両ギアの形状により予め決定されている。
【００１６】
本手段によれば、最大噛合衝撃角度位置近傍に少なくとも一つの突条を配設しているので、噛合衝撃が突条に対してほぼ径方向に、当接面に対しほぼ直角方向に掛かることになり、突条の歪みや当接面のずれといった不具合が生じにくく突条の疲労や当接面の面圧過大も生じにくい。更に、上記最大噛合衝撃角度位置と当接面とが大きくずれているとその間の始動モータ取り付け用ハウジングの撓みが大きくなるが、この問題も解決される。これらの結果、突条及び当接面の小型化が可能となる。
【００１７】
請求項３記載の手段によれば、請求項２記載の手段において更に、少なくとも最大噛合衝撃位置近傍の当接面の周方向幅を他の当接面より拡大しているので、最大噛合衝撃位置近傍にて当接面に過大な面圧が加えられることを回避することができる。
請求項４記載の手段によれば、請求項２記載の手段において更に、少なくとも最大噛合衝撃位置近傍の当接面の個数を他の当接面より増大しているので、最大噛合衝撃位置近傍にて当接面に過大な面圧が加えられることを回避することができる。
【００１８】
請求項５記載の手段によれば、請求項１乃至４のいずれか記載の手段において更に、各当接面はせん断加工により同時に形成されので、製造工程を簡素化することができる。詳しく説明すると、当接面を高精度に平坦化できるにもかかわらず従来の旋削に比べ加工時間を短縮することができ、加工面積も小さいので例えば小型トリミングプレス装置のような簡素な加工装置で当接面の加工を実現することができる。また、せん断加工量が少ないので始動モータ取り付け用ハウジングの塑性変形や破損を抑止することができる。
【００１９】
請求項６記載の手段によれば、請求項６記載の手段において更に、せん断加工前に突条の基端に隣接しつつ始動モータ取り付け用ハウジングの平面部に切削くず逃がし用の溝部を凹設するので、切削くずの収容や除去が容易となる。また、せん断加工自体も容易となるので、せん断力を低減し、始動モータ取り付け用ハウジングの塑性変形や破損の一層の抑止が可能となる。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明を適用した内燃機関に始動モ−タを取り付けるための取り付けフレーム（始動モータ取り付け用ハウジング）５の構造を、取り付けフレーム５の正面図を示す図１、その側面図を示す図２及び取り付けた状態を示す図１８を参照して説明する。
【００２１】
アルミダイキャスト製品である取り付けフレーム５の後端面は、始動モータ４及びマグネットスイッチ４ａが締結されるモ−タ取り付け面１１となっている。取り付けフレーム５の前寄りの部分には短軸円筒状の筒部６が形成されており、筒部６は、内燃機関（エンジン）の側壁１００の開口部（以下、嵌合穴ともいう）２に嵌入されている。取り付けフレーム５の前部はピニオンギヤ３を半囲包するピニオンギヤフレーム５０となっており、ピニオンギヤ３は取り付けフレーム５内において図示しないピニオン軸に相対回転可能軸方向進退可能に配設されてリングギヤ１と噛合可能となっている。取り付けフレーム５のフランジ部７には取り付け穴８が貫設され、取り付け穴８に嵌入されたボルト９が内燃機関の側壁１００に螺入されて、取り付けフレーム５が側壁１００に固定されている。
【００２２】
次に、本実施例の特徴部分を図１及び図２を参照して説明する。
本実施例では、取り付けフレーム５の筒部６の外周面に互いに周方向へ９０度離れて５本の突条２０が軸方向へ延設されており、各突条２０の径方向外端部である頂部には嵌合穴２の内周面に当接する当接面２００が切削（トリミングプレス）により形成されている。
【００２３】
取り付けフレーム５は、図１８に示す内燃機関の側壁１００の取り付け面（平坦面）１０１に当接する平面部１０２（図２参照）を有しており、筒部６の軸心は平面部１０２に直角に対して設定されており、嵌合穴２の軸心は取り付け面（平坦面）１０１に直角に設定されている。
突条２０の拡大正面図を図３に示す。突条２０の径方向外端面すなわち頂面をトリミングプレス加工して形成された当接面２００は部分円柱面となっており、当接面２００の周方向幅は、筒部６の軸心を中心として５〜９０度の範囲内とされている。各頂面２００は同一軸心を中心として嵌合穴２とほぼ等しい径の仮想円上に位置している。
【００２４】
（変形態様）
図４〜図５に突条２０の変形態様の拡大正面図を示す。図４は径方向断面が三角形である３本の突条２０ａとそれらの頂面に形成された部分円筒面からなる当接面２００ａを示し、図５は径方向断面が三角形である５本の突条２０ｂとそれらの頂面に形成された部分円筒面からなる当接面２００ｂとを示す。
【００２５】
図６に図３の突条２０の軸方向断面を示し、図７に図６の突条２０の変形態様の軸方向断面を示す。図６に示す突条２０の軸方向断面は略長方形又は角形となっており、図７に示す突条２０の軸方向断面は平面部１０２に近づくにつれて径方向の高さが増大している。後者の場合、後の除去加工時の初期加工抵抗が低減できるために工具寿命が延びる他、嵌合も容易となる。
【００２６】
図８〜図９に突条２０及び筒部６の変形態様を示す。図８は筒部６ｅの正面形状を正三角形とするとともに、この正三角形の筒部６ｅの頂部２０ｅにトリミングプレス加工により部分円筒面からなる当接面２００ｅを形成したものである。このようにすれば、製造及び型形成が簡単となる。図９は筒部６ｆの正面形状を正五角形とするとともにこの正三角形の筒部６ｆの頂部２０ｆにトリミングプレス加工により部分円筒面からなる当接面２００ｆを形成したものである。このような四角形以上の多角形とすれば、がたや磨耗を減らすことができる。
【００２７】
図１０に図３の突条２０の変形態様を示す。この実施例では、突条２０より径方向の高さが少し低い突条２１が，互いに１２０度離れた３個の突条２０の間に各１個づつ配設されている。このようにすれば、突条２１が取り付け時の案内作用を行うので、取り付けが容易となる、ただし、この突条２１の頂面は切削加工せず、荒地のままで構わない。
【００２８】
（当接面２００の仕上げ加工方法）
トリミングプレスを用いた当接面２００の仕上げ加工方法を図１１に示す。
取り付けフレーム５はその軸心が垂直となるように固定され、その上方から上型５００のダイ５０１が取り付けフレーム５の軸心と平行に降下して、筒部６ｇの突条２０ｇの頂部をプレス（除去）加工する。このプレス加工前の突条２０ｇの正面図を図１２に示し、その側面図を図１３に示し、除去加工後の側面図を図１４に示す。この実施例では、図１２及び図１３に示すように、プレス加工前の突条２０ｇが筒部６の軸方向先端部より軸方向基端部へ向かうにつれて径方向外側へ次第に膨らんでいる（径大となっている）。更に、取り付けフレーム５の平面部１０２には、突条２０ｇの軸方向基端部に隣接してその径方向外側に削り屑溜となる溝１０３が凹設されている。このようにすれば、取り付けフレーム５の筒部６の外周面に削り屑（バリ）が残留せず、嵌合に支障を与えないという利点がある。
【００２９】
なお、上型５００のダイ５０１と溝１０３との形状、位置関係によっては図１５に示すように、ばり１０４が溝１０３側に屈曲して溝１０３内に収まる場合もある。この場合においても、ばり１０４は平面部１０２よりも突出することがなくその後の作業に支障は生じない。
アルミニウムダイキャスト製品からなる始動モータ取り付け用ハウジング（取り付けフレーム）５の突条をトリミングプレスでせん断加工する場合におけるせん断面の周長（当接面の全周長）と必要なトリミングプレスの出力荷重（トリミング荷重という）との関係を図１６に示す。ただしせん断面（当接面）の軸方向長は５ｍｍ、３ｍｍとし、そのせん断強度を１９．７〜２０ｋｇｆ／ｍｍ² とする。Ａはこの始動モータ取り付け用ハウジング５において破損又は塑性変形が発生するトリミング荷重値であり、ここでは８ｔとなっている。図１６から、筒部６の全周をトリミングプレスする場合には必要なトリミング荷重が過大となって始動モータ取り付け用ハウジング５に破損又は変形が生じる場合でも、本実施例では突条の頂面だけをトリミングプレスによりせん断加工して小さな当接面を形成すればよいので破損又は変形の発生を防止できることがわかる。
【００３０】
（実施例２）
他の実施例を図１７を参照して説明する。
１１０はエンジン始動用のリングギヤ、３はピニオンギヤ、５は始動モータ取り付け用ハウジング、６は始動モータ取り付け用ハウジング５の筒部、２０は筒部６の外周面に突設された突条、Ｍは筒部６の軸心、Ｎはリングギヤの軸心、３００は両軸心を結ぶ直線、３０１は直線３００と直交する直線であり、この実施例ではフランジ部７に設けた一対の取り付け穴８の中心を通っている。突条２０は筒部６の外周面上に互いに所定角度離れて形成されている。
【００３１】
本実施例の特徴点は、配設位置を軸心Ｍを中心として反噛合側へピニオンギヤ３の圧力角α（＝β）だけ離れた最大噛合衝撃角度位置に突条２０をそれぞれ設けた点にある。
すなわち、リングギヤ１１０とピニオンギヤ３との図１７中、時計方向（矢印方向）へのピニオンギヤ３の回転時における噛合衝撃はこの圧力角αの部位である最大噛合衝撃角度位置において生じ、反時計方向（矢印方向）へのピニオンギヤ３の回転時における噛合衝撃はこの圧力角βの部位である最大噛合衝撃角度位置において生じるので、これら最大噛合衝撃角度位置に突条２０を設けておけば、噛合衝撃を円滑にエンジン側へ伝達することができ、突条２０の面圧、応力低減や始動モータ取り付け用ハウジング５の撓み低減を果たすことができる。
【００３２】
一般に、圧力角α＝βは約２０度前後とされるので、この実施例では一対の突条を直線３０１から反噛合側へ１０〜３０度の範囲に設ければ上記効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した始動モータ取り付け用の取り付けフレーム（始動モータ取り付け用ハウジング）５の正面図である。
【図２】図１の取り付けフレーム５の側面図である。
【図３】図１の取り付けフレーム５の突条２０を示す拡大正面図である。
【図４】図１の取り付けフレーム５の突条２０の変形態様を示す正面図である。
【図５】図１の取り付けフレーム５の突条２０の変形態様を示す正面図である。
【図６】図３の突条２０の軸方向断面図である。
【図７】図６の突条２０の変形態様の軸方向断面図である。
【図８】図１の突条２０の変形態様を示す正面図である。
【図９】図１の突条２０の変形態様を示す正面図である。
【図１０】図１の突条２０の変形態様を示す正面図である。
【図１１】突条２０ｇのトリミングプレス加工の一例を示す模式斜視図である。
【図１２】図１１のトリミングプレスを受ける前の取り付けフレーム５の正面図である。
【図１３】図１１のトリミングプレス加工直前の取り付けフレーム５を示す軸方向側面図である。
【図１４】図１１のトリミングプレス加工実施後の取り付けフレーム５を示す軸方向側面図である。
【図１５】図１１のトリミングプレス加工実施中の取り付けフレーム５を示す軸方向側面図である。
【図１６】せん断面の周長とトリミングプレス機の必要荷重との関係を示す特性図である。
【図１７】リングギヤ１１０に噛合するピニオンギヤ３を囲包する取り付けフレーム５をもつスタータの正面図である。
【図１８】従来及び本実施例の取り付けフレーム５を用いた始動モータ４と内燃機関との固定構造を示す断面図である。
【図１９】従来の取り付けフレームをもつスタータの正面図である。
【図２０】図１９の取り付けフレームの断面側面図である。
【符号の説明】
５は取り付けフレーム（始動モータ取り付け用ハウジング）、６は筒部、２は取り付け穴（嵌合穴）、２０は突条、１００は内燃機関の側壁、１０１は側壁１００の外端面（平坦面）、１０２は取り付けフレーム５の平面部、２００は突条２０の当接面。

Claims (6)

1. エンジンに設けられた嵌合穴に嵌合される筒部と、この筒部の軸心に対して直角方向に設けられ、前記エンジンの平坦部に当接する平面部とを有し、始動モータが取り付けられる始動モータ取り付け用ハウジングにおいて、
   前記筒部の外周面には、前記筒部の軸心に対して略平行で径方向外周側にそれぞれ突出した３本以上の突条が設けられ、この突条には前記嵌合穴の内周面にそれぞれ当接し、前記筒部の軸心を中心としてそれぞれ５〜９０度の周方向幅を有する当接面を有し、この各当接面の内、隣接する任意の一対の前記当接面が、前記筒部の軸心を中心として１８０度未満の間隔に配置されていることを特徴とする始動モータ取り付け用ハウジング。
2. 前記筒部の軸心に沿って進退して前記エンジンのリングギヤに噛合可能するピニオンギヤを有し、少なくとも一つの前記突条は、前記リングギヤの軸心と前記筒部の軸心とを結ぶ直線に対して直交する直線から反噛合側へ前記ピニオンギヤの圧力角分だけ離れた最大噛合衝撃角度位置近傍に配設されることを特徴とする請求項１記載の始動モータ取り付け用ハウジング。
3. 前記最大噛合衝撃位置近傍の前記当接面の周方向幅は、他の部位の前記当接面の周方向幅より広く形成されることを特徴とする請求項２記載の始動モータ取り付け用ハウジング。
4. 前記最大噛合衝撃位置近傍の前記当接面の個数は、他の部位の前記当接面の個数より多く形成されることを特徴とする請求項２記載の始動モータ取り付け用ハウジング。
5. 前記各当接面はせん断加工により同時に形成されることを特徴とする請求項１乃至４記載の始動モータ取り付け用ハウジングの製造方法。
6. 前記せん断加工以前に前記突条の基端に隣接しつつ前記平面部に切削くず逃がし用の溝部を凹設することを特徴とする請求項５記載の嵌合体の製造方法。

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