JP4124045B2 - スタータ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンを回転駆動して始動させるスタータに関する。

従来から、直流電動機の電機子軸の回転を出力軸に伝え、さらに出力軸の回転をオーバーランニングクラッチを介してピニオンに伝えることにより、エンジンを始動させるスタータが知られている。例えば、特許文献１に開示の構成が知られている。このスタータでは、オーバーランニングクラッチが前進してエンジンのリングギヤにピニオンが噛み合う位置において、１個の軸受によって出力軸に対してクラッチインナが支持されている。
特許第２７７４７３０号公報（第２−３頁、図１−３）

ところで、上述した特許文献１に開示されたスタータでは、リングギヤとピニオンが噛みあう位置において、クラッチインナは出力軸を支持する１個の軸受で支持されている。このため、ピニオンに加わる荷重によってクラッチインナが傾くおそれがあった。このようなクラッチインナの傾きは、オーバーランニングクラッチの基本的な機能を損なうおそれがあった。例えば、オーバーランニングクラッチのローラが均等に食い込めない場合にクラッチインナに過大な偏荷重が加わることがあり、早期にクラッチ滑りが発生するおそれがあるという問題があった。その結果、クラッチインナの耐久性が低下していた。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、クラッチインナの傾きを防止したスタータを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、クラッチ滑りを防止してクラッチ寿命を向上させることができるスタータを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明のスタータは、出力軸、オーバーランニングクラッチ、シフトレバーを備える。出力軸は、直流電動機の電機子軸の回転が伝えられる。オーバーランニングクラッチは、ヘリカルスプラインを介して出力軸に係合したクラッチアウタと、クラッチインナと、クラッチアウタとクラッチインナとの間に配置されて両者間に形成された傾斜面との相互作用により一方向性クラッチとしての機能を発揮するローラと、クラッチインナを出力軸の前端部に支持する前端軸受とを有する。シフトレバーは、オーバーランニングクラッチを前進、後退させる。また、オーバーランニングクラッチが前進してリングギヤにピニオンが噛み合う位置において、クラッチインナの後端部の内径側が当接して支持される傾き抑制部が出力軸に形成されている。オーバーランニングクラッチが前進してリングギヤとピニオンが噛み合う位置において、出力軸の前端部がクラッチインナを前端軸受で支持するとともに、クラッチインナの後端部が出力軸の傾き抑制部で支持される。このため、クラッチインナを長いスパンで支持することによってクラッチインナが傾くことを防止することができる。クラッチインナの傾きを抑制することで、ローラを介したクラッチインナとクラッチアウタの連結を円滑に行うことができ、クラッチ滑りを防止してクラッチ寿命を向上させることが可能になる。

また、上述した出力軸は、クラッチアウタの軸方向の移動を規制する径方向に突出したストッパ部を有しており、ストッパ部の外径部を傾き抑制部として用いることが望ましい。これにより、傾き抑制部を特に新設する必要がなくなるため、出力軸を延ばす必要がなく全長を短くすることができるとともに、製造コストを下げることが可能になる。

また、上述したクラッチインナの後端部内径側であって、傾き抑制部が当接する位置に設けられた軸受を有することが望ましい。これにより、出力軸が前進する際に傾き抑制部が軸受の内径部に当接するため、この移動の際の褶動抵抗を低減することが可能になる。このため、クラッチインナがピニオンを軸前方に移動させる前進力を増加させることが可能になり、ピニオンとリングギヤの噛合性を向上させることができる。

以下、本発明を適用した一実施形態のスタータについて、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、一実施形態のスタータの全体構成を示す部分断面図である。図１に示すように、本実施形態のスタータ１００は、ハウジング６のフロント側端部に主軸受としての軸受２４を介して回転自在に支持されるピニオン軸４０を有する。このピニオン軸４０の先端部（軸受２４より軸方向外側）には、ピニオン２８が設けられている。したがって、スタータ１００は、ピニオン２８を突出して支持する片持ち構造、あるいはオーバーハングタイプと呼ばれる。主軸受２４は、ボールベアリングである。

ピニオン軸４０には、先端部外周面にピニオン２８を結合するための直スプライン４２が形成されている。ピニオン軸４０は、この直スプライン４２が形成された先端部より後方側が、円筒部として円筒形状に形成されている。ピニオン軸４０は、出力軸７の外周に軸受２５を介して嵌合している。軸受２５は、前端軸受として設けられ、平軸受である。この軸受２５は、ピニオン軸４０と出力軸７との相対的な軸方向への移動を許容するとともに、それら両者の回転を許容する。軸受２５は、軸受２４と同軸に配置され、軸受２４より小径である。さらに、オーバーランニングクラッチ２０（後述する）とピニオン２８とが前進してピニオン２８がリングギヤに噛み合う位置においては、径方向に関して、軸受２５の軸方向長さのほとんど全体が、軸受２４の軸方向長さの範囲内に位置する。このような軸受２５が軸受２４の径方向内側に配置される位置関係は図１に示されている。ピニオン２８は、ピニオン軸４０の先端部にスプライン結合されてピニオン軸４０と一体に回転し、ストッパ部２９により軸前方への移動が阻止された状態で圧縮ばね３０により軸前方に押圧されている。

出力軸７は、直流電動機１の電機子軸２と同軸に設けられており、遊星歯車減速装置１３を介して直流電動機１の回転が伝達されて回転する。直流電動機１の電機子から延びる電機子軸２の前端部には、小歯車からなる太陽歯車２ａが形成されている。ハウジング６は、センタケース４を介して、界磁極を装着したヨーク３に結合されている。出力軸７は、電機子軸２の前端に軸受を介して同軸上に配置されており、その中間部にヘリカルスプライン８が形成されている。このヘリカルスプライン８の前方には、環状溝９を介しクラッチアウタ移動規制用の径方向に突出したストッパ部１０が設けられている。ヘリカルスプライン８には、円周方向に対し等ピッチの複数条の谷部８ａが形成され、これらの隣接する谷部８ａ間にそれぞれ１条宛の通し用谷部８ｂが形成されている。ストッパ部１０には、通し用谷部８ｂに連通する通し用切欠き１０ａが形成されている。また、出力軸７には、ヘリカルスプライン８の後方に小径の逃がし部が設けられている。

遊星歯車減速装置１３は、太陽歯車２ａに噛み合わされた複数の遊星歯車１４を有しており、これらの遊星歯車１４が軸受１６を介し支持ピン１５に支持されている。支持ピン１５は、出力軸７の後端のフランジ部からなるキャリア７ａに固着されている。インターナルギヤ１７は、センタケース４内に固定されており、内周に内歯部１７ａが設けられ、噛み合った遊星歯車１４を公転運動させる。センタケース４の前端部内周で、軸受１８を介し出力軸７の後端部を支持している。軸受１８は、後端軸受として設けられ、平軸受である。軸受１８は、ボールベアリングあるいはローラーベアリングによって構成することもできる。センタケース４とハウジング６とはスタータ１００のハウジングを構成している。

出力軸７に装着されたオーバーランニングクラッチ２０は、出力軸７と一体に回転するクラッチアウタ２１と、ピニオン軸４０と一体に形成されたクラッチインナ２２と、これらの間に配置された複数のローラ２３とを有している。クラッチアウタ２１には、出力軸７のヘリカルスプライン８の谷部８ａに結合するヘリカルスプラインの山部２１ａが設けられている。また、クラッチインナ２２は、クラッチアウタ２１にローラ２３を介し一方向回転を伝達するものであり、一体形成された前端部のピニオン軸４０は、軸受２４を介しハウジング６に支持されるとともに、軸受２５を介して出力軸７で支持されている。また、クラッチインナ２２の後端部は、内径部が、出力軸７に設けられた傾き抑制部としてのストッパ部１０の外径部に支持される。クラッチインナ２２のうち、傾き抑制部としてのストッパ部１０に支持される部分は、ローラ２３の径方向内側に位置する筒状部分である。この筒状部分はクラッチインナ２２とストッパ部１０との相対的な軸方向可動範囲に渡って一定の内径をもって形成されており、その内周面に沿ってストッパ部１０が軸方向に褶動しながら移動できるように構成されている。筒状部分の軸方向長さは、ほぼローラ２３の軸方向全長に渡っている。筒状部分の軸方向前端側には、その内径を小さくすることによって段差が形成されている。また、クラッチアウタ２１の後端部外周には、係合環２６がはめられており、この係合環２６にはクラッチアウタ２１の大径部後端面との間に環状係合溝２１ｂが形成されている。出力軸７には、クラッチアウタ２１の後退を所定位置で受け止める止め輪２７がはめられている。この止め輪２７は、例えばＥ形止め輪が用いられる。

電磁スイッチ３１は、ハウジング６に取り付けられており、可動鉄心をなすプランジャ３２に支持されたフック３３の前端部が突出している。シフトレバー３４は、二股の上端がフック３３に係合し、二股の下端部がオーバーランニングクラッチ２０の環状係合溝２１ｂに軸方向に係合している。このシフトレバー３４は、中間の突出部３４ａでピボット３４ｂを介しハウジング６に支持され、ピボット３４ｂを支点として回転される。

本実施形態のスタータ１００はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。キースイッチがオンされて電磁スイッチ３１の内部接点が閉成されると、直流電動機１の電機子が通電されて電機子軸２が回転を開始する。電機子軸２の回転は、遊星歯車減速装置１３によって減速されて出力軸７に伝達され、さらに出力軸７からオーバーランニングクラッチ２０を介してピニオン軸４０に伝達される。これにより、ピニオン２８がエンジンのリングギヤ（図示せず）と噛み合ってこのリングギヤに回転力が伝達され、エンジンをクランキングする。このとき、出力軸７に設けられたストッパ部１０の外径部がクラッチインナ２２の後端部内径部に当接する。このため、ピニオン２８がエンジンのリングギヤと噛み合って出力軸７からリングギヤに対して回転力が伝達される状態では、クラッチインナ２２の内径部は、出力軸７の先端部近傍に設けられた軸受２５と、出力軸７に設けられたストッパ部１０の外径部の２箇所によって支持される。

エンジンが始動すると、リングギヤと噛み合っているピニオン２８の回転速度が出力軸７の回転速度よりも大きくなるが、オーバーランニングクラッチ２０によってピニオン軸４０と出力軸７との動力伝達が遮断されることにより、直流電動機１のオーバーランが防止される。その後、キースイッチがオフされると、電磁スイッチ３１への通電が遮断されて吸引力が消滅するため、電磁スイッチ３１に設けられたリターンスプリング４４によってプランジャ３２が静止位置へ押し戻される。

このプランジャ３２の移動がシフトレバー３４に伝達され、さらにオーバーランニングクラッチ２０に伝達されると、オーバーランニングクラッチ２０と一体にピニオン軸４０が出力軸７上を軸後方（図１では右方向）へ引き戻され、ピニオン２８がエンジンのリングギヤから離脱して静止位置まで戻される。この状態では、出力軸７に設けられたストッパ部１０の位置がクラッチインナ２２の後端部よりもさらに後方に後退するため、クラッチインナ２２の内径部は、出力軸７の先端部近傍に設けられた軸受２５のみで支持される。

また、プランジャ３２の復帰によって電磁スイッチ３１の内部接点が開成されることにより、直流電動機１への通電が遮断され、電機子軸２の回転が停止する。

このように、オーバーランニングクラッチ２０が前進してエンジンのリングギヤとピニオン２８が噛み合う際に、クラッチインナ２２の前端部が軸受２５で、後端部が出力軸７のストッパ部１０の外径（傾き抑制部）でそれぞれ支持されるため、軸受２５の支持範囲を広げることなく、クラッチインナ２２を長いスパンで支持することによってクラッチインナ２２が傾くことを防止することができる。クラッチインナ２２の傾きを抑制することで、ローラ２３を介したクラッチインナ２２とクラッチアウタ２１の連結を円滑に行うことができ、クラッチ滑りを防止してクラッチ寿命を向上させることが可能になる。

また、出力軸に設けられたストッパ部１０の外径部を傾き抑制部として用いることにより、傾き抑制部を特に新設する必要がなくなるため、出力軸７を延ばす必要がなく全長を短くすることができるとともに、製造コストを下げることが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、出力軸７が先端側に前進したときに、クラッチインナ２２の後端部内径が、出力軸７に設けられたストッパ部１０の外径部に直接当接するようにしたが、軸受を介して当接するようにしてもよい。

図２は、スタータの変形例を示す要部縦断面図である。図２に示したスタータ１００Ａは、図１に示したスタータ１００に対して、クラッチインナ２２の後端部内径に軸受４６が備わった点が異なっている。図２に示すスタータ１００Ａでは、出力軸７が軸前方に前進すると、出力軸７に設けられたストッパ部１０の外径部が、クラッチインナ２２の後端部内径に設けられた軸受４６に当接しながら軸前方に移動し、その後、ピニオン２８がエンジンのリングギヤに噛み合った状態となる。この状態では、ピニオン軸４０（クラッチインナ２２）は、軸受２５を介して出力軸７で支持されるとともに、軸受４６を介してストッパ部１０の外径部で支持されるため、リングギヤにピニオン２８が噛み合って回転力を伝達する際に発生するクラッチインナ２２の傾きを抑制することができる。

また、出力軸７が前進移動する際にストッパ部１０の外径部が軸受４６の内径部に当接するため、この移動の際の褶動抵抗を低減することが可能になる。このため、オーバーランニングクラッチ２０のクラッチインナ２２がピニオン２８を軸前方に移動させる前進力が増加し、ピニオン２８とリングギヤの噛合性を向上させることができる。

一実施形態のスタータの全体構成を示す部分断面図である。 スタータの変形例を示す要部縦断面図である。

符号の説明

１ 直流電動機
２ 電機子軸
４ センタケース
６ ハウジング
７ 出力軸
８ ヘリカルスプライン
１０ ストッパ部
１３ 遊星歯車減速装置
１６、２５、４６ 軸受
２０ オーバーランニングクラッチ
２１ クラッチアウタ
２２ クラッチインナ
２３ ローラ
２８ ピニオン
３１ 電磁スイッチ
３４ シフトレバー
４０ ピニオン軸

Claims (4)

1. 直流電動機の電機子軸の回転が伝えられる出力軸と、
   リングギヤに噛み合い可能なピニオンと、
   前記ピニオンとともに軸方向に移動可能に支持され、前記出力軸の回転を前記ピニオンに伝達するオーバーランニングクラッチと、
   前記オーバーランニングクラッチと前記ピニオンとを前進、後退させるシフトレバーとを備えたスタータにおいて、
   前記オーバーランニングクラッチは、
   前記出力軸にヘリカルスプラインを介して係合したクラッチアウタと、
   前記クラッチアウタ内に配置され前記ピニオンに回転を伝達するクラッチインナと、
   前記クラッチアウタと前記クラッチインナとの間に配置され、一方向の回転を伝達するためのローラとを備え、
   前記クラッチインナを前記出力軸の前端部に支持する前端軸受を備えるとともに、
   前記オーバーランニングクラッチが前記シフトレバーの駆動により前進して、前記ピニオンが前記リングギヤに噛み合う位置において、前記クラッチインナの後端部の内径側が当接して支持される傾き抑制部を、前記出力軸に形成したことを特徴とするスタータ。
2. 請求項１において、
   前記出力軸は、前記クラッチアウタの軸方向の移動を規制する径方向に突出したストッパ部を有しており、
   前記ストッパ部の外径部を前記傾き抑制部として用いることを特徴とするスタータ。
3. 請求項１または２において、
   前記クラッチインナの後端部内径側であって、前記傾き抑制部が当接する位置に設けられた軸受を有することを特徴とするスタータ。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   ハウジングをさらに備え、
   前記ハウジングは、前記出力軸の後端部を支持する後端軸受と、前記クラッチインナを軸方向に移動可能かつ回転可能に支持する主軸受とを備え、
   前記クラッチインナは、内部に前記出力軸を収容する筒状部分を備え、
   前記前端軸受は前記筒状部分内に収容され、前記出力軸を回転可能に支持するとともに、前記クラッチインナを前記出力軸に対して軸方向に移動可能に支持することを特徴とするスタータ。

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