JP3767018B2 - スタータ - Google Patents
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Description
【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、電磁スイッチを電動機の後方に同軸に配設した同軸型スタータ(特開平5−332229号公報参照)と、電磁スイッチをピニオンギヤと遊星歯車減速装置との間に配設したスタータ(特開昭63−268974号公報参照)がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の同軸型スタータは、電磁スイッチが電動機の後方に配設されるため、スタータのエンジン取付け面から最も離れた位置となり、エンジン振動の影響を大きく受ける。このため、細線を溶接等によって結線する電磁スイッチをスタータの受ける最大振幅(振動)部へ配設するためには、耐振性を確保するための何らかの手段が必要となり、その分、コストアップを招いてしまう。
一方、電磁スイッチをピニオンギヤと遊星歯車減速装置との間に配設したスタータは、電磁スイッチの位置がエンジン取付け面に近いことから同軸型スタータと比較して耐振性の点では有利であるが、電磁スイッチの接点が歯車室または取付ハウジング内に設けられるため、防水、防塵、防油に対する対策を施さないと、接点寿命が短くなる可能性が高い。
【0004】
また、両スタータとも、電磁スイッチの押出し力(プランジャ吸引力)でそのままピニオン、またはピニオンと一体となったピニオン移動体を押し出す構造である。従って、電磁スイッチは、ピニオン重量またはピニオン移動体の重量を押し出すためのプランジャ吸引力を必要とするため、必然的に体格が大きくなって小型化の障害となっている。
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、低コストな手段で電磁スイッチの防水、防塵、防油の対策を実現するとともに、その電磁スイッチの小型化を可能と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1〜3の手段によれば、電磁スイッチが遊星歯車減速装置とアーマチャとの間の回転軸の外周に配置されているため、電磁スイッチの防水、防塵、防油に対する対策が可能である。また、電磁スイッチを始動モータよりピニオン側に配置したことにより、電磁スイッチを始動モータの後方に配置した従来のスタータと比較して耐振性が向上する。
【0006】
また、電磁スイッチは、モータ接点の開閉を行うプランジャが回転軸を中心として略円周方向に回動する構造である。このため、プランジャが軸方向に摺動する従来のスタータと比較して、軸方向の長さを格段に短くできる効果を有する。
【0007】
請求項4の手段によれば、ピニオン移動装置は、プランジャの移動寸法がピニオン移動体の移動寸法より大きくなる様に構成されている。このため、支点を中心として回動するレバーを梃子として考えた場合、レバーの支点から作用点(ピニオン移動体と係合する点)までの長さより支点から力点(電磁スイッチの作動力が加わる点)までの長さの方を長く設定できる。従って、梃子の原理より、力点に加わる力は、作用点に得られる力(ピニオン移動体を押し出す力)よりレバー比(支点から作用点までの長さと支点から力点までの長さの比)分だけ低減される。この結果、力点に加わる力である電磁スイッチのプランジャ吸引力を小さくできるため、その分だけ電磁スイッチの小型化を図ることができる。
【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はスタータの半断面図である。
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駆動軸3、この駆動軸3の外周に嵌合するピニオン移動体4、始動モータ2の通電回路に設けられたモータ接点(後述する)を開閉するとともに、ピニオン移動体4をエンジンのリングギヤ5側へ押し出す作動力を発生する電磁スイッチ6、及び電磁スイッチ6の作動力を受けてピニオン移動体4をリングギヤ5側へ移動させるピニオン移動装置(後述する)等より構成される。
【0009】
始動モータ2は、内周面に複数の固定磁極7が固着されたヨーク8、固定磁極7の内周で回転自在に支持されたアーマチャ9、このアーマチャ9に設けられた整流子10に摺接するブラシ11等より構成される。
ヨーク8は、固定磁極7の磁気枠と始動モータ2の外枠を兼ねるもので、略円筒形状に設けられ、後端側開口部がエンドカバー12によって閉塞される。
アーマチャ9は、エンドカバー12に保持されたベアリング13と電磁スイッチ6のスイッチケーシング14(内筒部14b)に保持されたベアリング15により回転自在に支持された回転軸16と、この回転軸16の外周に圧入固定された積層コア17と、この積層コア17に巻線されたアーマチャコイル18と、前記整流子10から成る。但し、整流子10は、アーマチャ9のピニオン移動体4側(反エンドカバー12側)に設けられている。
ブラシ11は、整流子10の外周面上でブラシホルダ19により整流子10の径方向に摺動可能な状態で保持され、ブラシスプリング20によって整流子10側へ付勢されている。
【0010】
減速装置は、回転軸16の一端側端部の外周に形成されたサンギヤ21、このサンギヤ21に噛み合う複数の遊星ギヤ22、各遊星ギヤ22に噛み合うインターナルギヤ23より構成されている。
サンギヤ21は、回転軸16と一体に回転することで回転軸16の回転を各遊星ギヤ22に伝達する。遊星ギヤ22は、駆動軸3の後端外周に形成されたフランジ部3aにピン24が圧入されて、そのピン24に軸受25を介して回転自在に支持されている。各遊星ギヤ22は、サンギヤ21及びインターナルギヤ23と噛み合って、サンギヤ21の外周を自転しながら公転する。インターナルギヤ23は、電磁スイッチ6より前方側を覆うハウジング26の内周面に回転規制されている。
【0011】
駆動軸3は、回転軸16と同軸に配されて、ハウジング26に保持されたベアリング27とインターナルギヤ23の軸受部23aに保持されたベアリング28により回転自在に支持されている。また、駆動軸3の外周には、ヘリカルスプライン3bが形成されている。
ピニオン移動体4は、エンジンのリングギヤ5と噛み合ってアーマチャ9の回転力(駆動軸3の回転)をリングギヤ5に伝達するためのピニオン29と、駆動軸3の回転をピニオン29に伝達する一方向クラッチ30から成る。
ピニオン29は、一方向クラッチ30のインナ31と一体に設けられて、駆動軸3の外周にブッシュ32を介して回転自在に嵌合するとともに、このブッシュ32と一体に駆動軸3上を摺動可能に設けられている。
【0012】
一方向クラッチ30は、駆動軸3のヘリカルスプライン3bに噛み合うスプライン筒部33、このスプライン筒部33と一体に設けられたアウタ34、このアウタ34の内周に配された前述のインナ31、及びアウタ34とインナ31との間に介在されたローラ35等より構成される。なお、一方向クラッチ30の作動は極めて周知であるため、その説明は省略する。
ピニオン移動体4の前進移動は、ピニオン29より前方の駆動軸3上に配されたストップカラー36にピニオン29の先端面が当接することで規制される。また、ストップカラー36とピニオン29との間には、ピニオン移動体4を後方へ付勢するリターンスプリング37が配されている。
【0013】
電磁スイッチ6は、軸方向においてアーマチャ9と減速装置との間で回転軸16の外周に同軸に配置されている。この電磁スイッチ6は、図2及び図3に示すように、ハウジング26とヨーク8との間に挟持されるスイッチケーシング14と、このスイッチケーシング14に収納される軸受ブッシュ38、コイル39、プランジャ40、スプリング41、前述のモータ接点等の各部品と、スイッチケーシング14の外部に設けられて外部配線との接続を行う外部端子(後述する)等より構成されている。
スイッチケーシング14は、アルミニウム又は鉄等の金属製で、ダイキャスト又は絞り成形されて、外周壁面を形成する外筒部14a、内周壁面を形成する内筒部14b、減速装置との間を隔てる隔壁部14cから成る略円環状に形成されている。また、スイッチケーシング14のアーマチャ9側開口端部には、電磁スイッチ6とアーマチャ9との間を隔てる隔壁板42が配設されている。
【0014】
軸受ブッシュ38は、例えば樹脂製で環状体に形成され、スイッチケーシング14の内筒部14bの外周面に圧入等により固定されてスイッチケーシング14に対して回転規制されている。コイル39は、軸受ブッシュ38に保持されて、スイッチケーシング14の外筒部14aの内周面に沿って円弧状に湾曲して配設されている。プランジャ40は、磁性体の金属製で、コイル39の中空内部を回転軸16の円周方向に移動可能な円弧形状に形成され、軸受ブッシュ38の外周に回転自在に嵌合するリング部43と一体に設けられている。スプリング41は、プランジャ40の内周面に沿って円弧状に配されて、コイル39に対してプランジャ40を静止位置側(図1の時計回転方向)へ付勢している。なお、スプリング41に付勢されたプランジャ40は、リング部43とプランジャ40とを連結する連結部43aの端面が軸受ブッシュ38に設けられた段差部38aに当接して静止する(図1に示す状態)。
【0015】
モータ接点は、下述のバッテリ端子44と一体に又は溶接されたバッテリ側固定接点45、電気渡り線46を介してブラシ11と電気的に接続されたモータ側固定接点47、及びリング部43と一体に設けられた可動接点48から成る。
バッテリ側固定接点45は、銅または銅合金から成り、絶縁ブッシュ49を介して外筒部14aの内周面に配設されている。モータ側固定接点47は、銅または銅合金から成り、電気渡り線46と一体化または溶接等により固定されて、バッテリ側固定接点45の内周側に配設されている。モータ側固定接点47とリング部43との間には樹脂製の絶縁ブッシュ50が介在されて、モータ側固定接点47とリング部43(即ちプランジャ40)とが電気的に絶縁されている。電気渡り線46は、円弧状に設けられて軸受ブッシュ38に固定されている。可動接点48は、リング部43の外周に突設する接点保持部43bに対して樹脂製の絶縁ブッシュ51を介して固定され、リング部43(即ちプランジャ40)と電気的に絶縁されている。
【0016】
外部端子は、バッテリ(図示しない)に直結されたケーブルが接続されるバッテリ端子44と、バッテリからキースイッチ(図示しない)を経由した配線が接続されるスイッチ端子52である。
バッテリ端子44は、スイッチケーシング14の外筒部14aを貫通して、樹脂製の絶縁ブッシュ53と前述の絶縁ブッシュ49とを介して外筒部14aと(スイッチケーシング14と)電気的に絶縁された状態で配設され、外筒部14aの外側へ突出するバッテリ端子44の螺子部44aにナット(図示しない)を締め付けて外筒部14aに固定されている。スイッチ端子52は、スイッチケーシング14の外筒部14aに絶縁ブッシュ54を介して電気的に絶縁された状態で圧入固定され、スイッチケーシング14の内部でコイル39の引出し線39aと電気的に接続されている。
【0017】
ピニオン移動装置は、ピニオン移動体4に係合するレバー55、このレバー55とプランジャ40とを連結するワイヤ等の連結部材(以下、ワイヤ56と言う)、このワイヤ56を支持するローラ57(図3参照)から構成される。
レバー55は、ハウジング26に固定されたピン58に支持されて、ピニオン移動体4に係合する一端側とワイヤ56に連結された他端側とがピン58を中心として回動可能に設けられている。但し、このレバー55は、ピニオン移動体4との係合点からピン58までの長さより、ワイヤ56との連結部43aからピン58までの長さの方が長く設けられている。ワイヤ56は、コイル39の磁力を受けて吸引された時のプランジャ40の移動(図2で反時計回転方向への回転)をレバー55に伝達する。ローラ57は、プランジャ40の移動に伴って円周方向に引っ張られたワイヤ56の移動方向を軸方向に変換する。
【0018】
次に、本実施例の作動を説明する。
キースイッチを閉じてバッテリからスイッチ端子52を通じてコイル39に電流が流れると、そのコイル39の発生する磁力を受けてプランジャ40が吸引されて、スプリング41の付勢力に抗して図2の反時計回転方向へ移動(回転)する。このプランジャ40の移動がワイヤ56を介してレバー55に伝達され、そのレバー55がピン58を中心として図1の反時計回転方向へ回転すると、ピン58を支点とした梃子の原理でピニオン移動体4が前方へ(図1の左側へ)押し出されることにより、ピニオン29とリングギヤ5とが噛み合う。
その後、更にプランジャ40が回転して可動接点48が両固定接点45、47に当接して両固定接点45、47間が短絡されると、ブラシ11を通じてアーマチャ9が通電されることにより、アーマチャ9に回転力が発生する。アーマチャ9の回転は、減速装置で減速されて駆動軸3に伝達された後、一方向クラッチ30を介してピニオン29に伝達される。これにより、ピニオン29と噛み合うリングギヤ5が回転してエンジンが始動する。
【0019】
エンジン始動後、キースイッチを開いてコイル39への通電を停止すると、コイル39の吸引力が消滅するため、それまで吸引されていたプランジャ40がスプリング41の反力を受けて図2の時計回転方向へ回転し、プランジャ40の連結部43a端面が軸受ブッシュ38の段差部38aに当接して静止する。また、プランジャ40が静止位置へ戻ることで可動接点48が両固定接点45、47から離れて両固定接点45、47間を開くことにより、アーマチャ9への通電が停止されてアーマチャ9の回転が停止する。
一方、プランジャ40が静止位置へ戻ることで、それまでワイヤ56を通じてレバー55を引っ張っていた力が消滅するため、リターンスプリング37の反力によってピニオン移動体4が押し戻される。これにより、ピニオン29とリングギヤ5との噛み合いが解除されて、ピニオン移動体4が静止位置(図1に示す位置)へ戻る。
【0020】
(本実施例の効果)
本実施例のスタータ1は、電磁スイッチ6の各構成部品がスイッチケーシング14と隔壁板42とで形成される独立した室に収納されているため、電磁スイッチ6の防水、防塵、防油に対して効果的である。また、整流子10とブラシ11との摺接によって生じるブラシ粉のスイッチ内部への侵入も防止できる。また、電磁スイッチ6を始動モータ2よりピニオン移動体4側に配置したことにより、電磁スイッチ6を始動モータ2の後方に配置した従来のスタータと比較して耐振性が向上する。
更に、電磁スイッチ6は、モータ接点の開閉を行うプランジャ40が回転軸16を中心として円周方向に回動する構造であるため、プランジャ40が軸方向に摺動する従来のスタータと比較して、軸方向の長さを格段に短くできる。
【0021】
また、本実施例では、プランジャ40が回転軸16の円周方向に回動する構造を採用することによって、レバー55によりピニオン移動体4が押し出される軸方向寸法より、プランジャ40の移動に伴ってワイヤ56が引っ張られる軸方向寸法の方を長く設定できる。このため、レバー55の支点であるピン58からピニオン移動体4との係合点までの長さより、ピン58からワイヤ56との連結部までの長さの方を長くすることにより、レバー55の力点(ワイヤ56との連結部)に加わる力を、作用点(ピニオン移動体4との係合部)に得られる力よりレバー比(ピン58から作用点までの長さとピン58から力点までの長さの比)分だけ低減できる。この結果、力点に加わる力である電磁スイッチ6のプランジャ40吸引力をレバー比分だけ小さくできるため、コイル39の巻き数を減らして電磁スイッチ6の小型化を図ることができる。
【0022】
(第2実施例)
図4はスタータ1の始動モータ2より前方側を示す断面図である。
本実施例は、第1実施例のスタータ1とピニオン移動装置の構造が異なる。
ピニオン移動装置は、ハウジング26に一体に設けられた軸受59と隔壁板42に一体に設けられた軸受60とによって回転自在に支持されたドライブシャフト61、プランジャ40の外周面に形成されたギヤ部62、スイッチケーシング14内でドライブシャフト61に固定されてプランジャ40のギヤ部62と噛み合う歯車63、ピン58を中心としてレバー55と一体に回転するレバー歯車64、ハウジング26内でドライブシャフト61に固定されてレバー歯車64と噛み合うウォームギヤ65より構成される。なお、軸受59及び軸受60は、オイルレスベアリング等を用いてハウジング26及び隔壁板42と分離しても良い。
【0023】
このピニオン移動装置は、コイル39の磁力によりプランジャ40が吸引されて図5の反時計回転方向へ回転すると、ギヤ部62に噛み合う歯車63と一体にドライブシャフト61が回転してウォームギヤ65を介してレバー歯車64が回転する。これにより、レバー歯車64と一体にレバー55がピン58を中心として回転(図5の時計回転方向)し、ピニオン移動体4が押し出されて駆動軸3上を前進することにより、ピニオン29がリングギヤ5と噛み合うことができる。
【0024】
なお、エンジン始動後、ピニオン移動体4を静止位置へ戻すためのリターンスプリングはなく、ピニオン移動装置によって静止位置へ戻される。即ち、コイル39への通電が停止してプランジャ40がスプリング41の反力を受けて静止位置へ戻されると、ギヤ部62に噛み合う歯車63がエンジン始動時とは逆回転するため、ウォームギヤ65と噛み合うレバー歯車64も逆回転してレバー55が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が静止位置へ戻ることができる。その他の作動は第1実施例と同じであるため、その説明は省略する。本実施例では、第1実施例とピニオン移動装置の構造が異なるだけで、第1実施例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スタータの半断面図である。
【図2】図1に示すスタータの始動モータより前方側の拡大断面図である。
【図3】図2に示すスタータのA−A断面図である。
【図4】スタータの始動モータより前方側を示す断面図である。
【図5】図4に示すスタータのB−B断面図である。
【符号の説明】
1 スタータ
2 始動モータ
3 駆動軸
3b ヘリカルスプライン
4 ピニオン移動体
5 リングギヤ
6 電磁スイッチ
9 アーマチャ
16 回転軸
29 ピニオン
40 プランジャ
45 バッテリ側固定接点(モータ接点)
47 モータ側固定接点(モータ接点)
48 可動接点(モータ接点)
55 レバー
56 ワイヤ(伝達手段/第1実施例)
57 ローラ(伝達手段/第1実施例)
58 ピン(支点)
61 ドライブシャフト(回転力伝達装置/第2実施例)
62 ギヤ部(回転力伝達装置/第2実施例)
63 歯車(回転力伝達装置/第2実施例)
64 レバー歯車
65 ウォームギヤ(回転力伝達装置/第2実施例)
Claims (4)
- 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を減速する遊星歯車減速装置と、
前記アーマチャの回転軸と同軸に配されて、前記遊星歯車減速装置の回転出力を受けて回転する駆動軸と、
エンジンのリングギヤと噛み合うピニオンを有し、前記駆動軸上を進退可能に設けられたピニオン移動体と、
前記始動モータへ通電する電流回路に設けられたモータ接点を開閉するとともに、前記ピニオン移動体を前記リングギヤ側へ移動させる作動力を発生する電磁スイッチと、
この電磁スイッチの作動力を受けて前記ピニオン移動体を前記リングギヤ側へ移動させるピニオン移動装置とを備えたスタータであって、
前記電磁スイッチは、軸方向における前記遊星歯車減速装置と前記アーマチャとの間の前記回転軸の外周に配置され、且つ前記モータ接点の開閉を行うプランジャが前記回転軸を中心として略円周方向に回動することを特徴とするスタータ。 - 前記ピニオン移動装置は、支点を中心として回動する端部が前記ピニオン移動体に係合するレバーと、前記プランジャの移動を前記レバーに伝達して前記レバーを回動させる伝達手段とを備え、
この伝達手段は、略円周方向に回動する前記プランジャの移動を軸方向の移動に変換して前記レバーに伝達することを特徴とする請求項1記載のスタータ。 - 前記ピニオン移動装置は、支点を中心として回動する端部が前記ピニオン移動体に係合するレバーと、前記プランジャの移動を前記レバーに伝達して前記レバーを回動させる伝達手段とを備え、
この伝達手段は、前記支点を中心として前記レバーと一体に回転するレバー歯車と、前記プランジャの移動を回転力に変換して前記レバー歯車を回転させる回転力伝達装置とから成ることを特徴とする請求項1記載のスタータ。 - 前記ピニオン移動装置は、前記プランジャの移動寸法が前記ピニオン移動体の移動寸法より大きくなる様に構成されていることを特徴とする請求項1〜3記載の何れかのスタータ。
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