JP4161070B2 - エンジン始動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車等のエンジンを始動するためのエンジン始動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のエンジン始動装置においては、モータ軸の回転は、複数の遊星ギヤを有する遊星減速機を介してクラッチに伝達される。各遊星ギヤは、モータ軸の回転によりモータ軸の周囲を公転可能になっている。クラッチの出力軸は、各遊星ギヤによって支持されており、各遊星ギヤの公転により回転される(例えば、特許文献1参照。)
【0003】
【特許文献1】
特開2001−99197号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のエンジン始動装置では、クラッチの出力軸が各遊星ギヤの回転軸によって支持されているので、クラッチの出力軸の軸線はモータ軸の軸線に対してずれやすい。即ち、クラッチの出力軸はモータ軸に対して偏心しやすい。この偏心により、クラッチの寿命が短くなる虞がある。
【0005】
そこでこの発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、長寿命化を図ることができるエンジン始動装置を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエンジン始動装置は、モータ本体と、モータ本体から延出されている回転可能なモータ軸とを有しているモータ、モータ軸の先端部が挿入された凹部が設けられモータ軸の先端部にモータ軸と同軸に軸受を介して回転自在に装着された減速機軸と、モータ軸の回転を減速機軸に減速して伝達する減速伝達部とを有する減速機構部、減速機軸の周囲に配置されているアウター部を有し、減速機軸の先端部が挿入された凹部が設けられているとともに減速機軸の先端部に減速機軸と同軸に軸受を介して回転自在に装着され、減速機軸の回転をエンジンに伝達する出力軸、及び減速機軸とアウター部との間に配置され、減速機軸の回転を出力軸に伝達可能なクラッチ部を備え、減速伝達部は、モータ軸とともに回転するようにモータ軸に設けられたモータ軸ギヤと、モータ本体に対して固定され、かつモータ軸ギヤの周囲に配置された環状のインターナルギヤと、モータ軸ギヤとインターナルギヤとの間に配置され、モータ軸ギヤの回転によりモータ軸ギヤの周囲を公転される遊星ギヤとを有し、減速機軸は、遊星ギヤの公転により回転されるようになっており、クラッチ部及びアウター部は、軸受を介して減速機軸を回転自在に軸支する減速機軸ブラケット、及び軸受を介して出力軸を回転自在に軸支する出力軸ブラケットによって囲まれ、減速機軸ブラケット及び出力軸ブラケットは、出力軸が減速機軸と同軸になるように互いに嵌め合わされ、モータ軸と減速機軸との間に介在する軸受、及び減速機軸と減速機軸ブラケットとの間に介在する軸受のそれぞれの一部は、モータ軸の軸線に垂直な方向に沿って見たとき、互いに重なり、減速機軸と出力軸との間に介在する軸受、及び出力軸と出力軸ブラケットとの間に介在する軸受のそれぞれの一部は、モータ軸の軸線に垂直な方向に沿って見たとき、互いに重なっている。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるエンジン始動装置を示す縦断面図である。図において、モータ1は、モータ本体2と、モータ本体2から延出された回転可能なモータ軸3とを有している。モータ本体2は、モータ軸3と一体に回転する電機子4と、隙間を介して電機子4を取り囲んでいる固定子5とを有している。
【0008】
電機子4は、モータ軸3に固定された電機子鉄心6と、電機子鉄心6の外周部に配置された電機子コイル7とを有している。電機子4は、電機子コイル7への通電によりモータ軸3の軸線を中心としてモータ軸3と一体に回転される。
【0009】
固定子5は、6極の界磁磁極を持つフェライト磁石8を有している。フェライト磁石8は、6極の界磁磁極が電機子3の周囲に均等に配設されるように配置されている。
【0010】
モータ軸3の先端部9には、減速機軸10が軸受11を介して回転自在に装着されている。減速機軸10は、モータ軸3と同軸に配置されている。また、減速機軸10は、モータ本体2に固定された略円筒状の減速機軸ブラケット12に軸受13を介して軸支されている。即ち、減速機軸10は、モータ軸3及び減速機軸ブラケット12により、モータ軸3と同軸に回転自在に軸支されている。
【0011】
減速機軸10は、モータ軸3の軸線に沿って延びた回転軸部14と、回転軸部14のモータ1側の端部周面から径方向外側へ延出された円板状の回転板部15とを有している。回転軸部14のモータ1側の端部には、モータ軸3の先端部9が挿入された凹部16が設けられている。軸受11は、凹部16に配置されている。また、軸受13は、回転軸部14の外周面に取り付けられている。
【0012】
先端部9よりもモータ本体2側のモータ軸3の部分には、モータ軸3と一体に回転するモータ軸ギヤであるサンギヤ17が固定されている。また、減速機軸ブラケット12の内面には、環状のインターナルギヤ18がサンギヤ17の周囲に配置されるように固定されている。サンギヤ17とインターナルギヤ18との間には、複数の遊星ギヤ19が配置されている。各遊星ギヤ19は、サンギヤ17及びインターナルギヤ18に噛合されている。また、回転板部15には、各遊星ギヤ19を取り付けるための複数の支持軸20が周方向に沿って等間隔に固定されている。各遊星ギヤ19は、支持軸20にそれぞれ回転自在に取り付けられている。各遊星ギヤ19は、モータ軸3の回転により、支持軸20を中心に回転されながらサンギヤ17の周囲を移動される。即ち、各遊星ギヤ19は、モータ軸3の回転により、サンギヤ17の周囲を公転される。各遊星ギヤ19の公転により、減速機軸10は減速機軸10の軸線を中心に回転される。
なお、減速伝達部であるギヤ部21は、サンギヤ17、インターナルギヤ18及び複数の遊星ギヤ19を有している。ギヤ部21は、モータ軸3の回転を減速機軸10に減速して伝達するようになっている。
また、減速機構部22は、減速機軸10とギヤ部21とを有している。
【0013】
回転軸部14の先端部には、出力軸23が軸受24を介して回転自在に装着されている。出力軸23は、減速機軸10と同軸に配置されている。また、出力軸23は、減速機軸ブラケット12に嵌め合わされて固定された出力軸ブラケット25に軸受26を介して軸支されている。即ち、出力軸23は、減速機軸10及び出力軸ブラケット25により、減速機軸10と同軸に回転自在に軸支されている。
【0014】
出力軸23は、回転軸部14の軸線に沿って延びた軸部27と、軸部27のモータ1側の端部周面から径方向外側へ延出された延出部28と、延出部28の周縁部に形成され、回転軸部14の周囲に配置されたアウター部29とを有している。軸部27のモータ1側の端部には、回転軸部14の先端部が挿入された凹部30が設けられている。軸受24は、凹部30に配置されている。また、軸受26は、軸部27の外周面に取り付けられている。
【0015】
回転軸部14の軸受13と軸受24との間の部分には、減速機軸10と一体に回転するインナー部31が取り付けられている。インナー部31の中央には、回転軸部14が貫装された貫通孔32が形成されている。回転軸部14のインナー部31が取り付けられている部分の外周面、及び貫通孔32の内周面には、回転軸部14の軸線に沿って延びるスプライン部と、回転軸部14の軸線周りに沿って延びる段差部とがそれぞれ形成されている。インナー部31は、スプライン部同士及び段差部同士が嵌め合わされる(スプライン結合される)ことにより、回転軸部14に対して位置決めされている。
【0016】
インナー部31とアウター部29との間には、インナー部31の回転をアウター部29へ伝達する伝達体である複数のスプラグ33が配置されている。各スプラグ33は、揺動可能に配置されている。即ち、各スプラグ33は、インナー部31とアウター部29との間で突っ張って保持されるロック位置と、アウター部29に当接してインナー部31から開離する開離位置との間で往復変位可能になっている。また、各スプラグ33とアウター部29との間には、各スプラグ33をロック位置側に付勢するばね(図示しない)が配置されている。さらに、各スプラグ33の重心の位置は、開離位置側へ偏っている。
【0017】
アウター部29の回転数がインナー部31の回転数よりも大きくなると、各スプラグ33はロック位置から開離位置に向かって微小に変位されてインナー部31からアウター部29への回転動力の伝達が無くなる。出力軸23の回転数がさらに増加し、アウター部29の回転数が所定速度以上になると、各スプラグ33は遠心力によりばねの付勢に逆らって開離位置へ変位される。ここでは、所定回転数は、アイドリング時の出力軸23の回転数よりも若干低く設定されている。
【0018】
インナー部31の回転は、各スプラグ33がロック位置にあるときにアウター部29へ伝達され、各スプラグ33が開離位置にあるときにはアウター部29へ伝達されない。各スプラグ33がロック位置にあるとき、出力軸23は減速機軸10と同一回転数で回転される。
【0019】
なお、クラッチ部34(ワンウェイクラッチ)は、インナー部31及びスプラグ33を有している。また、クラッチ部34は、上述のようにスプラグ33がインナー部31から開離されるディスエンゲージ方式となっている。さらに、クラッチ部34及びアウター部29は、減速機軸ブラケット12及び出力軸ブラケット25によって囲まれている。
【0020】
また、軸部27の先端部には、プーリ35がナット36により固定されている。エンジンのクランク軸(図示しない)には、クランクプーリ(図示しない)が固定されている。プーリ35とクランクプーリとの間には、伝達ベルト(図示しない)が巻き掛けられている。出力軸23の回転は、伝達ベルト及びクランクプーリを介してクランク軸へ伝達される。プーリ35とクランクプーリとは、伝達ベルトにより常時連結されている。
【0021】
モータ軸3の回転は、減速機構部22内で減速され、プーリ35及びクランクプーリ間の外径比によりさらに減速されて、クランク軸へ伝達される。通常のモータをエンジン始動装置に用いた場合、エンジンの始動に必要なクランク軸のトルク及び回転数を確保するために、モータからエンジンのクランク軸までの全体の減速比が10〜15程度に設定されることから、モータ1からクランク軸までの減速比が10〜15程度になるように、減速機構部22による減速比と、プーリ25及びクランクプーリ間の外径比による減速比とが設定されている。ここでは、プーリ35及びクランクプーリ間の外径比による減速比が1.8〜2.5の範囲内に設定され、減速機構部22内での減速比が4〜9の範囲内に設定されている。
【0022】
次に、動作について説明する。
まず、モータ1への通電により、モータ軸3と一体にサンギヤ17が回転される。これにより、各遊星ギヤ19がサンギヤ17の周囲を公転される。このとき、減速機軸10も各遊星ギヤ19の公転速度で減速機軸10の軸線を中心にインナー部31と一体に回転される。
【0023】
このときの各スプラグ33はばねの付勢によりロック位置にあり、アウター部29がインナー部31に対してロック状態となっている。このことから、出力軸23は、インナー部31と同一回転数で回転される。これにより、エンジンのクランク軸が回転され、エンジンが始動される。
【0024】
クランク軸の回転によりエンジンが始動されると、エンジンの駆動によりクランク軸及び出力軸23の回転数が上昇する。そして、アウター部29の回転数がインナー部31の回転数よりも大きくなり所定回転数に達すると、各スプラグ33は遠心力により開離位置に変位される。これにより、インナー部31とアウター部29との間のロック状態が解除され、インナー部31は空転状態となる。即ち、モータ1からの回転動力は、出力軸23へ伝達されなくなる。この後、モータ1の通電は停止され、エンジンはアイドリング状態となる。
【0025】
上記のようなエンジン始動装置では、減速機軸10がモータ軸3の先端部9にモータ軸3と同軸に回転自在に装着され、出力軸23が減速機軸10の先端部に減速機軸10と同軸に回転自在に装着されているので、減速機軸10がモータ軸3に対して偏心しにくくなり、また出力軸23が減速機軸10に対して偏心しにくくなる。このことから、例えば各遊星ギヤ19の公転が円滑になされ、またインナー部31と各スプラグ33とが互いに偏りなく接触される。従って、減速機構部22及びクラッチ部34の長寿命化を図ることができ、エンジン始動装置全体の長寿命化を図ることができる。
【0026】
また、減速機軸10には、モータ軸3の先端部9が挿入された凹部16が設けられているので、エンジン始動装置のモータ軸3の軸線方向の長さを短くすることができ、エンジン始動装置を小型化することができる。
【0027】
また、出力軸23には、回転軸部14の先端部が挿入された凹部30が設けられているので、エンジン始動装置のモータ軸3の軸線方向の長さを短くすることができ、エンジン始動装置をさらに小型化することができる。
【0028】
また、ギヤ部21は、モータ軸3とともに回転するサンギヤ17と、サンギヤ17の周囲に配置された環状のインターナルギヤ18と、サンギヤ17及びインターナルギヤ18間に配置され、サンギヤ17の周囲を公転される複数の遊星ギヤ19とを有しているので、大きな減速比の減速機構部22を簡単な構成で容易に作製することができる。
【0029】
また、減速機軸ブラケット12及び出力軸ブラケット25は、出力軸23が減速機軸10と同軸になるように互いに嵌め合わされているので、出力軸23は、回転軸部14の先端部だけでなく出力軸ブラケット25によっても減速機軸10に同軸に支持され、さらに偏心されにくくなり、クラッチ部23の長寿命化をさらに図ることができる。
【0030】
また、減速機軸10は、モータ軸3と同軸となるようにモータ軸3の先端部9に装着されているとともに、モータ本体2に対して固定された減速機軸ブラケット12によっても軸支されているので、モータ軸3と減速機軸10とは、さらに偏心されにくくなり、減速機構部22の長寿命化をさらに図ることができる。また、ギヤ部21でのバックラッシュが小さくなり、減速機構部22でのギヤ音を低減することができる。
【0031】
また、減速機構部22内での減速比が4〜9の範囲内に設定されているので、通常出力のモータ1や通常の外径比のプーリ25及びクランクプーリを用いることができ、エンジン始動装置の製造コストの増大を抑制することができる。
【0032】
また、モータ本体2は、モータ軸3と一体に回転する電機子4と、電機子4の周囲に配設された複数の界磁磁界を持つフェライト磁石8とを有しているので、モータ1を安価に作製することができる。
【0033】
実施の形態2.
図2は、この発明の実施の形態2によるエンジン始動装置を示す縦断面図である。図において、減速機軸10と減速機軸ブラケット12との間、出力軸23と出力軸ブラケット25との間、及び減速機軸ブラケット12と出力軸ブラケット25との間には、シール部材41,42,43がそれぞれ配置されている。シール部材41は、軸受13とインナー部31との間に配置されている。シール部材42は、軸受26と延出部28との間に配置されている。シール部材43は、アウター部29の周囲の減速機軸ブラケット12と出力軸ブラケット25とが互いに嵌め合わされている部分に配置されている。
【0034】
減速機軸ブラケット12及び出力軸ブラケット25によって囲まれた空間44には、オイルが溜められている。オイルは、少なくともアウター部29の一部が浸される程度にまで溜められている。オイルは、シール部材41,42,43によって漏れ出ることはない。
【0035】
減速機軸ブラケット12には、空間44の気圧を調整するための圧力調整弁45が設けられている。圧力調整弁45により、空間44の気圧は、シール部材41,42,43の耐久性に影響を与えない程度の許容圧力とされる。他の構成は実施の形態1と同様である。
【0036】
このように、少なくともアウター部29の一部がオイルに浸されているので、アウター部29の回転によりクラッチ部34及びアウター部29にオイルが行き渡るようになり、例えばクラッチ部34の焼き付き等の故障を防止でき、クラッチ部34の長寿命化を図ることができる。
【0037】
また、シール部材41,42,43は、減速機軸10と減速機軸ブラケット12との間、出力軸23と出力軸ブラケット25との間、及び減速機軸ブラケット12と出力軸ブラケット25との間にそれぞれ配置されているので、空間44に溜められているオイルの漏れを防止でき、長期間に渡ってオイルを補給することなくクラッチ部34の焼き付き等の故障を防止することができる。また、減速機軸ブラケット12、インナー部31、スプラグ33、及び出力軸23等の各パーツの組み立て途中にシール部材41,42,43を組み付ければよいので、シール部材41,42,43の組み付けも容易にできる。
【0038】
また、減速機軸ブラケット12には、空間44の気圧を調整するための圧力調整弁45が設けられているので、例えばエンジン始動装置の始動により空間44内の温度が上昇しても、空間44の気圧が異常に高くなることを防止することができる。このことから、シール部材41,42,43は空間44の気圧により変形しにくくなり、シール部材41,42,43の耐久性を向上させることができる。
【0039】
なお、シール部材41及び軸受13の位置を入れ替える、即ちシール部材41とインナー部31との間に軸受13を配置すると、軸受13にもオイルが行き渡るようになるので、軸受13の長寿命化も図ることができる。
【0040】
また、上記の例では、圧力調整弁45は、減速機軸ブラケット12に設けられているが、出力軸ブラケット25に設けられてもよい。
【0041】
また、上記の例では、アウター部29の一部がオイルに浸されているが、回転の伝達に支障がないのであれば、アウター部29だけでなくクラッチ部34の一部がオイルに浸されていても構わない。
【0042】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明に係るエンジン始動装置では、減速機構部の減速機軸がモータ軸の先端部にモータ軸と同軸に回転自在に装着され、クラッチ部により減速機軸の回転が出力軸へ伝達可能になっており、出力軸が減速機軸の先端部に減速機軸と同軸に回転自在に装着されているので、減速機軸がモータ軸に対して偏心しにくくなり、出力軸が減速機軸に対して偏心しにくくなる。従って、減速機構部及びクラッチ部の長寿命化を図ることができ、エンジン始動装置の長寿命化を図ることができる。また、モータ軸の先端部が挿入された凹部が減速機軸に設けられ、減速機軸の先端部が挿入された凹部が出力軸に設けられており、モータ軸と減速機軸との間に介在する軸受、及び減速機軸と減速機軸ブラケットとの間に介在する軸受のそれぞれの一部は、モータ軸の軸線に垂直な方向に沿って見たとき、互いに重なり、減速機軸と出力軸との間に介在する軸受、及び出力軸と出力軸ブラケットとの間に介在する軸受のそれぞれの一部は、モータ軸の軸線に垂直な方向に沿って見たとき、互いに重なっているので、エンジン始動装置を小型化することができる。さらに、減速伝達部は、モータ軸とともに回転するモータ軸ギヤと、モータ軸ギヤの周囲に配置された環状のインターナルギヤと、モータ軸ギヤとインターナルギヤとの間に配置され、モータ軸ギヤの周囲を公転される遊星ギヤとを有しているので、大きな減速比の減速機構部を簡単な構成で容易に作製することができる。さらにまた、減速機軸ブラケット及び出力軸ブラケットは、出力軸が減速機軸と同軸になるように互いに嵌め合わされているので、長寿命化をさらに図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるエンジン始動装置を示す縦断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態2によるエンジン始動装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 モータ、2 モータ本体、3 モータ軸、4 電機子、8 フェライト磁石、9 先端部、10 減速機軸、12 減速機軸ブラケット、16 凹部、17 モータ軸ギヤ、18 インターナルギヤ、19 遊星ギヤ、21 減速伝達部、22 減速機構部、23 出力軸、25 出力軸ブラケット、29 アウター部、30 凹部、31 インナー部、34 クラッチ部、41,42,43 シール部材、44 空間、45 圧力調整弁。
Claims (6)
- モータ本体と、上記モータ本体から延出されている回転可能なモータ軸とを有しているモータ、
上記モータ軸の先端部が挿入された凹部が設けられ上記モータ軸の先端部に上記モータ軸と同軸に軸受を介して回転自在に装着された減速機軸と、上記モータ軸の回転を上記減速機軸に減速して伝達する減速伝達部とを有する減速機構部、
上記減速機軸の周囲に配置されているアウター部を有し、上記減速機軸の先端部が挿入された凹部が設けられているとともに上記減速機軸の先端部に上記減速機軸と同軸に軸受を介して回転自在に装着され、上記減速機軸の回転をエンジンに伝達する出力軸、及び
上記減速機軸と上記アウター部との間に配置され、上記減速機軸の回転を上記出力軸に伝達可能なクラッチ部
を備え、
上記減速伝達部は、上記モータ軸とともに回転するように上記モータ軸に設けられたモータ軸ギヤと、上記モータ本体に対して固定され、かつ上記モータ軸ギヤの周囲に配置された環状のインターナルギヤと、上記モータ軸ギヤと上記インターナルギヤとの間に配置され、上記モータ軸ギヤの回転により上記モータ軸ギヤの周囲を公転される遊星ギヤとを有し、
上記減速機軸は、上記遊星ギヤの公転により回転されるようになっており、
上記クラッチ部及び上記アウター部は、軸受を介して上記減速機軸を回転自在に軸支する減速機軸ブラケット、及び軸受を介して上記出力軸を回転自在に軸支する出力軸ブラケットによって囲まれ、
上記減速機軸ブラケット及び上記出力軸ブラケットは、上記出力軸が上記減速機軸と同軸になるように互いに嵌め合わされ、
上記モータ軸と上記減速機軸との間に介在する上記軸受、及び上記減速機軸と上記減速機軸ブラケットとの間に介在する上記軸受のそれぞれの一部は、上記モータ軸の軸線に垂直な方向に沿って見たとき、互いに重なり、
上記減速機軸と上記出力軸との間に介在する上記軸受、及び上記出力軸と上記出力軸ブラケットとの間に介在する上記軸受のそれぞれの一部は、上記モータ軸の軸線に垂直な方向に沿って見たとき、互いに重なっていることを特徴とするエンジン始動装置。 - 上記クラッチ部は、上記減速機軸と一体に回転するインナー部と、上記インナー部と上記アウター部との間に配置された伝達体とを有し、
少なくとも上記アウター部の一部は、オイルに浸されており、上記アウター部の回転により上記インナー部、上記伝達体及び上記アウター部に上記オイルが行き渡るようになっていることを特徴とする請求項1に記載のエンジン始動装置。 - 上記減速機軸と上記減速機軸ブラケットとの間、上記出力軸と上記出力軸ブラケットとの間、及び上記減速機軸ブラケットと上記出力軸ブラケットとの間には、上記オイルの漏れを防止するためのシール部材が配置されていることを特徴とする請求項2に記載のエンジン始動装置。
- 上記減速機軸ブラケット及び上記出力軸ブラケットの少なくともいずれか一方には、上記減速機軸ブラケット及び上記出力軸ブラケットによって囲まれた空間の気圧を調整するための圧力調整弁が設けられていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のエンジン始動装置。
- 上記減速機構部による減速比は、4〜9の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載のエンジン始動装置。
- 上記モータ本体は、上記モータ軸と一体に回転する電機子と、上記電機子の周囲に配設された複数の界磁磁極を持つフェライト磁石とを有していることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載のエンジン始動装置。
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