JP4174832B2 - スタータ - Google Patents

Description

本発明は、モータの回転力が伝達されて回転するチューブの内周にスプライン嵌合する出力軸を備え、この出力軸がチューブと一体に回転可能、且つチューブに対して軸方向に移動可能に設けられたスタータに関する。

この種の構造として、本出願人が先に出願したスタータがある（特許文献１参照）。
このスタータは、図５に示す様に、円筒形状を有する外周面がボールベアリング１００を介してフレーム１１０に回転自在に支持されると共に、円筒形状の内周に雌ヘリカルスプライン１２０が形成されたチューブ１３０と、このチューブ１３０にモータ（図示せず）の回転力を伝達する一方向クラッチ１４０と、軸方向の一端側外周に雄ヘリカルスプライン１５０が形成され、その雄ヘリカルスプライン１５０がチューブ１３０の雌ヘリカルスプライン１２０に係合する出力軸１６０等を備え、この出力軸１６０を図示左方向へ移動させて、出力軸１６０の端部に支持されたピニオン（図示せず）をエンジンのリングギヤ（図示せず）に噛み合わせる方式である。

ところで、チューブ１３０の雌ヘリカルスプライン１２０は、チューブ１３０の軸方向一端（図示右端）から、ボールベアリング１００に支持される軸受部の内径側まで形成され、その終端（雌ヘリカルスプライン１２０の端部）が、チューブ１３０に対する出力軸１６０の前進移動（図示左方向への移動）を止めるストッパ部１７０として機能している。また、前進移動した出力軸１６０が戻る時は、出力軸１６０の端面が、一方向クラッチ１４０のクラッチアウタ１４１と一体に設けられた側壁部１４２の壁面に当接して停止する（図５に示す状態）。
特願２００３−３５６３４４号

上記のスタータには、雌ヘリカルスプライン１２０と雄ヘリカルスプライン１５０とが係合するスプライン係合部にグリスが塗布されているが、出力軸１６０の移動回数が多くなると、グリスがチューブ１３０の外側へ流出する恐れがある。特に、ストッパ部の無いチューブ１３０の一端側から流出する可能性が高く、このグリス不足の状態で出力軸１６０が軸方向の移動を繰り返すと、スプライン係合部が摩耗して、出力軸１６０の摺動不良に至る（出力軸１６０が軸方向に滑らかに移動できなくなる）恐れがある。

グリスの流出を防止するために、例えば、チューブ１３０の一端側内周を円筒状に形成して、そこにシール機能を有する厚肉部材を配置することも考えられるが、この場合、雌ヘリカルスプライン１２０の長さが短くなるため、強度面で不利になる。逆に、雌ヘリカルスプライン１２０の必要長さを確保しようとすれば、厚肉部材を配置する分だけチューブ１３０の全長が長くなり、それに伴い、スタータの設計変更が必要となるため、大幅なコストアップとなる。

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、チューブの内周に形成される雌スプラインの長さを著しく短くすることなく、且つ、設計変更する必要もなく、スプライン係合部からのグリスの流出を抑制できるスタータを提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、モータの回転力が伝達されて回転する円筒形状を有し、この円筒形状の内周に雌スプラインが形成されたチューブと、軸方向の一端側外周に雄スプラインが形成され、この雄スプラインが雌スプラインに係合して、チューブと一体に回転可能であり、且つチューブに対し軸方向に移動可能に設けられた出力軸等を備えるスタータであって、チューブの軸方向一端面には、外径側より内径側の方が軸方向に低く形成された段差部が設けられて、この段差部に遮蔽部材が配置され、この遮蔽部材は、雌スプラインと雄スプラインとが係合するスプライン係合部の軸方向一端側を閉塞すると共に、少なくとも段差部からスプライン係合部に掛かる部分の板厚が薄く設けられていることを特徴とする。

上記の構成によれば、チューブの段差部に配置された遮蔽部材がスプライン係合部の軸方向一端側を閉塞しているので、スプライン係合部からチューブの外側へ流出するグリスを低減できる。その結果、スプライン係合部のグリス不足を抑制できるため、出力軸の摺動不良を防止できる。
また、本発明の遮蔽部材は、少なくとも、チューブの段差部からスプライン係合部に掛かる部分の板厚が薄く設けられているので、チューブの軸方向一端面に設けられる段差部を浅く形成することができる。従って、チューブの軸方向一端面に段差部を設けても、チューブの内周に形成される雌スプラインの長さが著しく短くなることはなく、強度面で不利になることはない。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、遮蔽部材は、径方向全体で板厚が略一定なプレート状部材であることを特徴とする。
この場合、例えばワッシャ等の単純なプレート状部材を遮蔽部材として使用できるので、遮蔽部材に掛かるコストを低減できる。また、遮蔽部材の板厚が径方向全体で略一定であるため、請求項１にも記載した様に、段差部を浅く形成することができ、チューブの全長を長くする必要がないので、スタータの設計変更も不要である。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したスタータにおいて、遮蔽部材は、径方向の中央部を板厚方向に貫通する貫通孔が開けられていることを特徴とする。
この構成によれば、チューブに対し出力軸が軸方向に移動する際に、遮蔽部材の貫通孔が通気孔の役目を果たすので、チューブ内に空気が閉じ込められることはなく、出力軸の移動をスムーズにできる。

（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのスタータにおいて、遮蔽部材は、出力軸の静止位置を規制するストッパ面を兼ねていることを特徴とする。
この構成によれば、エンジン側へ移動（前進移動）した出力軸が戻る時に、出力軸の端面を遮蔽部材に当接させることで、出力軸の移動を停止させることができる。

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかのスタータにおいて、チューブの他端側内周には、出力軸がエンジン側へ移動した時に、出力軸の移動を規制するストッパ部が設けられ、このストッパ部の内周面が、出力軸に対する摺動面として形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、ストッパ部の内周面と出力軸の外周面との摺動隙間より流出するグリスを低減できるので、遮蔽部材によるグリスの流出抑制効果を期待できる。

（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れかのスタータにおいて、モータの回転力をクラッチアウタからローラを介してチューブに伝達する一方向クラッチを備え、クラッチアウタは、ローラの軸方向の移動を規制する側壁部と一体に設けられ、この側壁部とチューブとの間に遮蔽部材が挟持されていることを特徴とする。

この構成によれば、遮蔽部材によってスプライン係合部からのグリスの流出を抑制できるだけでなく、一方向クラッチに使用されるグリスがスプライン係合部に流入することも抑制できる。その結果、スプライン係合部に使用されるグリスと、一方向クラッチに使用されるグリスとの混合を抑制できるため、スプライン係合部と一方向クラッチとで、それぞれ成分の異なるグリスを安定的に使用することができる。

（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載した何れかのスタータにおいて、出力軸は、軸方向の他端側が軸受を介してハウジングに回転自在及び摺動自在に支持され、ピニオンギヤは、軸受より外側（反チューブ側）へ突き出る出力軸の端部に配置されて、出力軸に片持ち支持されていることを特徴とする。

この片持ち構造のスタータは、出力軸がエンジン側へ移動することで、出力軸の端部に支持されたピニオンギヤがエンジンのリングギヤに噛み合い、出力軸と一体にピニオンギヤが回転して、ピニオンギヤからリングギヤに回転力が伝達される。この構成によれば、エンジン始動時に出力軸が軸方向に移動するため、本発明の遮蔽部材をチューブの段差部に配置することで、スプライン係合部からのグリスの流出を効果的に抑制できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は実施例１に係わるスタータ１の一部断面を含む全体図である。
本実施例のスタータ１は、回転力を発生するモータ２と、このモータ２の回転が減速装置とクラッチ（共に後述する）を介して伝達される出力軸３と、この出力軸３上に配置されるピニオンギヤ４と、モータ２の通電回路に設けられるメイン接点（後述する）を開閉制御すると共に、シフトレバー（図示せず）を介して出力軸３を軸方向に移動させる電磁スイッチ５等より構成される。

モータ２は、図４に示す様に、磁束を発生する界磁６と、整流子７を有する電機子８、及び整流子７上に配置されるブラシ９等より構成される直流電動機であり、電磁スイッチ５によりメイン接点が閉制御されると、車載バッテリ１０から始動電流が供給されて、電機子８に回転力が発生する。

減速装置は、図２に示す様に、電機子８の回転軸（電機子軸８ａ）に形成されたサンギヤ１１と、センタケース１２に回転規制されたリング状のインターナルギヤ１３と、両ギヤ１１、１３に噛み合う複数の遊星ギヤ１４と、ギヤ軸１５を介して遊星ギヤ１４を支持するキャリア部１６等より構成される周知の遊星歯車減速機であり、電機子８の回転速度を遊星ギヤ１４の公転速度まで減速する。なお、ギヤ軸１５は、キャリア部１６に圧入等により固定され、軸受を介して遊星ギヤ１４を回転自在に支持している。
センタケース１２は、モータ２のヨーク１７とフロントハウジング１８との間に配置されて、減速装置と一方向クラッチの外側を覆っている。

一方向クラッチは、キャリア部１６と一体に回転するクラッチアウタ１９と、このクラッチアウタ１９の内径側にクラッチインナを形成する略円筒形状のチューブ２０と、クラッチアウタ１９の内周面に形成されたくさび状のカム室（図示せず）に配設されるローラ２１等より構成され、このローラ２１を介してクラッチアウタ１９からチューブ２０（クラッチインナ）へ回転力を伝達する。
クラッチアウタ１９は、前記キャリア部１６と一体に設けられて、このキャリア部１６がローラ２１の軸方向移動を規制する本発明の側壁部を兼ねている。なお、キャリア部１６の中央部には、キャリア部１６を板厚方向（図１の左右方向）に貫通する貫通孔１６ａが形成されている。

クラッチインナを形成するチューブ２０は、図２に示す様に、軸方向反モータ側（図示左側）に軸受部２０ａを有し、この軸受部２０ａの外周に配置されるボールベアリング２２を介してセンタケース１２に回転自在に支持されている。なお、ボールベアリング２２は、軸受部２０ａを内輪として利用することにより、チューブ２０と一体的に設けられている。
軸受部２０ａの内周には、出力軸３がエンジン側（図１の左側）へ移動した時に、その出力軸３の移動を規制するストッパ部２０ｂが設けられている。更に、チューブ２０の内周には、軸方向の一端（図示右端）からストッパ部２０ｂまでの間に雌ヘリカルスプライン２０ｃが形成されている。

チューブ２０の軸方向一端面には、外径側より内径側の方が低く形成された段差部２０ｄが設けられている。チューブ２０の環状の後端面は、その径方向外側に環状の突出部が配置され、その径方向内側に環状の凹部が形成され、それらの間に軸方向に沿って延びる筒状壁が形成されている。この後端面によって段差部２０ｄが形成されている。
この段差部２０ｄにプレート状部材２３（例えばワッシャ）が配置されて、段差部２０ｄとキャリア部１６との間に挟持されている。

このプレート状部材２３は、チューブ２０の雌ヘリカルスプライン２０ｃと、出力軸３に形成される雄ヘリカルスプライン３ａとが係合するスプライン係合部の一端側を閉塞するもので、図３に示す様に、中央部に丸孔２３ａ（本発明の貫通孔）が開口する円盤形状に設けられ、約１ｍｍの板厚を有している。
チューブ２０の軸方向後端であるモータ２側の端部に設けられたプレート状部材２３は、チューブ２０の外径よりも小さい外径を有している。

このプレート状部材２３は、チューブ２０内に形成された内部空間の後端を閉じるように拡がっている。プレート状部材２３は、チューブ２０の内部空間を、その後端で略閉じている。プレート状部材２３は、チューブ２０の後端において、径方向に沿ってチューブ２０の内部空間に向けて外側から内側へ延び出すひさし状部分を提供している。
プレート状部材２３は、少なくとも、チューブ２０の内周面と出力軸３の外周面との間に形成された円筒状隙間を、その後端で閉塞しうる範囲にわたって拡がっている。プレート状部材２３は、環状であり、その中央に貫通孔としての丸孔２３ａを有している。プレート状部材２３に設けられた丸孔２３ａは、キャリア部１６に設けられた貫通孔１６ａと連通して、その前後の空間を連通している。

プレート状部材２３の径方向内側の縁は、丸孔２３ａを区画している。丸孔２３ａの径は、チューブ２０の内径よりも小さく、さらに出力軸３に形成された内部空間としての中空孔３ｂの径より小さい。丸孔２３ａの径は、キャリア部１６に設けられた貫通孔１６ａの内径より小さい。
プレート状部材２３は、チューブ２０の内周面から見ても、それらよりも更に径方向内側へ延び出す環状の壁を提供している。プレート状部材２３は、チューブ２０の後端に固定されても良く、チューブ２０の後端と他の部材との間に挟持されても良い。プレート状部材２３に相当する軸方向厚さの薄い板状部分をチューブ２０に一体成形して、プレート状部材２３に代えることもできる。

出力軸３は、フロントハウジング１８に保持された軸受（図示せず）に回転自在、且つ摺動自在に支持されると共に、自身の後端部（図１の右側端部）がチューブ２０の内周に挿通され、その後端部の外周に形成された雄ヘリカルスプライン３ａがチューブ２０の雌ヘリカルスプライン２０ｃに係合している。これにより、出力軸３は、チューブ２０と一体に回転可能であり、且つチューブ２０に対し軸方向に移動可能に設けられている。なお、出力軸３の後端部は、その内部を軸方向に穿設した中空孔３ｂが形成され、この中空孔３ｂに潤滑材が保持されている。

ピニオンギヤ４は、軸受より前方へ突き出た出力軸３の前端部に、例えばスプライン結合されて、出力軸３と一体に回転可能に設けられると共に、ピニオンギヤ４と出力軸３との間に配設されたピニオンスプリング（図示せず）の反力を受けて、出力軸３上を反モータ方向（図１の左方向）へ付勢され、出力軸３の先端部に取り付けられたカラー２４（図１参照）に当接して保持されている。

電磁スイッチ５は、図４に示す様に、始動スイッチ２５の閉操作によりバッテリ１０から通電される励磁コイル２６と、この励磁コイル２６の発生する磁力により吸引されるプランジャ２７と、励磁コイル２６への通電が停止されて磁力が消滅した時に、プランジャ２７を押し戻すためのリターンスプリング（図示せず）等より構成され、プランジャ２７の移動に応じてメイン接点を開閉制御すると共に、シフトレバーを介して出力軸３を軸方向に移動させる。

モータ２の通電回路に設けられるメイン接点は、図４に示す様に、電磁スイッチ５に設けられる２本の外部端子２８、２９を介して通電回路に接続されると一組の固定接点３０、３１と、プランジャ２７の移動に連動して（またはプランジャ２７と一体に）可動する可動接点３２とで構成され、この可動接点３２が一組の固定接点３０、３１に当接して両固定接点３０、３１間が導通することによりメイン接点が閉状態となり、可動接点３２が一組の固定接点３０、３１から離れることでメイン接点が開状態となる。

２本の外部端子２８、２９は、バッテリケーブル３３を介してバッテリ１０のプラス電極に接続されるバッテリ端子２８と、モータリード線３４を介してモータ２の内部回路（例えば＋側のブラシ９）に接続されるモータ端子２９であり、それぞれ電磁スイッチ５の接点カバー３５（図１参照）に固定され、且つ接点カバー３５の内部で、バッテリ端子２８と一方の固定接点３０、及びモータ端子２９と他方の固定接点３１とが、それぞれ電気的且つ機械的に結合されている。

次に、スタータ１の作動を説明する。
始動スイッチ２５の閉操作により電磁スイッチ５の励磁コイル２６が通電されると、プランジャ２７が吸引されることにより、シフトレバーを介して出力軸３が反モータ方向へ押し出される。ここで、出力軸３上のピニオンギヤ４が、エンジンのリングギヤ（図示せず）にスムーズに噛み合った場合は、可動接点３２が一組の固定接点３０、３１に当接してメイン接点が閉じることにより、電機子８に回転力が発生する。

また、ピニオンギヤ４がリングギヤに噛み合うことなく、リングギヤに衝突した場合は、ピニオンスプリングを押し縮めながら出力軸３だけが更に前進することにより、ピニオンギヤ４が出力軸３上を相対的に後退する。この時、出力軸３の移動に伴ってピニオンギヤ４がリングギヤと噛み合い可能な位置まで回転すると、ピニオンスプリングの反力により、ピニオンギヤ４が押し出されてリングギヤに噛み合い、その後、メイン接点が閉じることで電機子８に回転力が発生する。

ピニオンギヤ４とリングギヤとの噛み合いが完了すると、ピニオンギヤ４からリングギヤに回転力が伝達されてエンジンをクランキングする。
エンジン始動後、始動スイッチ２５が開操作されると、励磁コイル２６への通電停止により磁力が消滅するため、プランジャ２７がリターンスプリングの反力で押し戻され、メイン接点が開くことにより、電機子８への通電が停止される。
また、プランジャ２７が押し戻されると、シフトレバーを介して出力軸３が戻され、出力軸３の後端面（モータ側端面）がプレート状部材２３に当接して停止する。

（実施例１の効果）
上記のスタータ１は、チューブ２０の段差部２０ｄに配置されたプレート状部材２３がスプライン係合部の一端側を閉塞しているので、出力軸３が軸方向に移動を繰り返しても、スプライン係合部に塗布されているグリスがチューブ２０の一端側より外部へ流出することを抑制できる。

また、チューブ２０の他端側内周（軸受部２０ａの内周）には、出力軸３がエンジン側へ移動した時に、出力軸３の移動を規制するストッパ部２０ｂが設けられ、このストッパ部２０ｂの内周面が、出力軸３に対する摺動面として形成されているので、ストッパ部２０ｂの内周面と出力軸３の外周面との摺動隙間から流出するグリスを低減できる。この結果、スプライン係合部から流出するグリスを大幅に低減でき、出力軸３の摺動不良（チューブ２０に対して出力軸３が軸方向に滑らかに移動できなくなること）を防止できる。

グリスの流出を抑制するために使用されるプレート状部材２３は、クラッチアウタ１９と一体に設けられたキャリア部１６（側壁部）と、チューブ２０の段差部２０ｄとの間に挟持されているので、一方向クラッチに使用されるグリスがスプライン係合部に流入することも抑制できる。その結果、スプライン係合部に使用されるグリスと、一方向クラッチに使用されるグリスとの混合を抑制できるため、スプライン係合部と一方向クラッチとで、それぞれ成分の異なるグリスを安定的に使用することができる。

実施例１に記載したプレート状部材２３は、その板厚が約１ｍｍと薄いため、プレート状部材２３が配置される段差部２０ｄを浅く形成することができる。従って、チューブ２０の一端面に段差部２０ｄを設けても、チューブ２０の内周に形成される雌ヘリカルスプライン２０ｃの長さが著しく短くなることはなく、強度面で不利になることはない。その結果、チューブ２０の全長を長くする必要もないので、スタータ１の設計変更も不要である。

また、プレート状部材２３には、径方向の中央部に丸孔２３ａが開けられており、この丸孔２３ａを通じてプレート状部材２３の両側が連通しているので、出力軸３が軸方向に移動する際に、プレート状部材２３の丸孔２３ａが通気孔の役目を果たすことができる。その結果、チューブ２０内に空気が閉じ込められることはなく、出力軸３の移動をスムーズにできる。

更に、プレート状部材２３は、チューブ２０の段差部２０ｄとキャリア部１６との間に挟持されているため、エンジン側へ移動した出力軸３が戻る時に、出力軸３の後端面をプレート状部材２３に当てることで、出力軸３の移動を停止させることができる。即ち、プレート状部材２３は、グリスの流出を抑制するだけでなく、出力軸３の静止位置を規制するストッパ面としても利用できる。

実施例１に係わるスタータの一部断面を含む全体図である。 実施例１に係わるチューブ周辺の構成を示す拡大断面図である。 実施例１に係わるプレート状部材の平面図である。 実施例１に係わるスタータの電気回路図である。 従来技術に係わるチューブ周辺の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ スタータ
２ モータ
３ａ 雄ヘリカルスプライン（雄スプライン）
３ 出力軸
４ ピニオンギヤ
１６ キャリア部（側壁部）
１８ フロントハウジング
１９ クラッチアウタ
２０ チューブ
２０ｂ ストッパ部
２０ｃ 雌ヘリカルスプライン（雌スプライン）
２０ｄ 段差部
２１ ローラ
２３ プレート状部材（遮蔽部材）
２３ａ プレート状部材の丸孔（貫通孔）

Claims (7)

1. 回転力を発生するモータと、
   このモータの回転力が伝達されて回転する円筒形状を有し、この円筒形状の内周に雌スプラインが形成されたチューブと、
   軸方向の一端側外周に雄スプラインが形成され、この雄スプラインが前記雌スプラインに係合して、前記チューブと一体に回転可能であり、且つ前記チューブに対し軸方向に移動可能に設けられた出力軸と、
   この出力軸上に配置され、エンジンのリングギヤに回転力を伝達するためのピニオンギヤとを備えるスタータであって、
   前記チューブの軸方向一端面には、外径側より内径側の方が軸方向に低く形成された段差部が設けられて、この段差部に遮蔽部材が配置され、
   この遮蔽部材は、前記雌スプラインと前記雄スプラインとが係合するスプライン係合部の軸方向一端側を閉塞すると共に、少なくとも前記段差部から前記スプライン係合部に掛かる部分の板厚が薄く設けられていることを特徴とするスタータ。
2. 請求項１に記載したスタータにおいて、
   前記遮蔽部材は、径方向全体で板厚が略一定なプレート状部材であることを特徴とするスタータ。
3. 請求項１または２に記載したスタータにおいて、
   前記遮蔽部材は、径方向の中央部を板厚方向に貫通する貫通孔が開けられていることを特徴とするスタータ。
4. 請求項１〜３に記載した何れかのスタータにおいて、
   前記遮蔽部材は、前記出力軸の静止位置を規制するストッパ面を兼ねていることを特徴とするスタータ。
5. 請求項１〜４に記載した何れかのスタータにおいて、
   前記チューブの他端側内周には、前記出力軸がエンジン側へ移動した時に、その出力軸の移動を規制するストッパ部が設けられ、このストッパ部の内周面が、前記出力軸に対する摺動面として形成されていることを特徴とするスタータ。
6. 請求項１〜５に記載した何れかのスタータにおいて、
   前記モータの回転力をクラッチアウタからローラを介して前記チューブに伝達する一方向クラッチを備え、
   前記クラッチアウタは、前記ローラの軸方向の移動を規制する側壁部と一体に設けられ、この側壁部と前記チューブとの間に前記遮蔽部材が挟持されていることを特徴とするスタータ。
7. 請求項１〜６に記載した何れかのスタータにおいて、
   前記出力軸は、軸方向の他端側が軸受を介してハウジングに回転自在及び摺動自在に支持され、
   前記ピニオンギヤは、前記軸受より外側（反チューブ側）へ突き出る前記出力軸の端部に配置されて、前記出力軸に片持ち支持されていることを特徴とするスタータ。
   

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