JP4183937B2 - スタータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの回転を減速して出力軸に伝達する遊星歯車減速装置を備えた減速型スタータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば特開平7-293404号公報に記載された減速型スタータがある。このスタータは、モータの回転を減速して出力軸に伝達する遊星歯車減速装置を有し、この減速装置を介してモータ回転軸と出力軸とが同軸線上に配置されている。
また、モータ回転軸と対向する出力軸の後端部には、自身の軸中心部に収納孔が凹設され、この収納孔にモータ回転軸の先端部が軸受を介して挿入され、且つ収納孔の軸方向端面（収納孔の底面）とモータ回転軸の先端面との間にスラスト荷重を受けるボールが保持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のスタータは、出力軸の後端部に外径が拡大する鍔部を有し、この鍔部に設けられたピン挿入孔に減速装置の遊星ギヤを支持するピンを圧入して固定しているため、出力軸に熱処理を施すことが困難である。つまり、ピン挿入孔を有する鍔部に熱処理が入っていると、ピンを圧入する際に、ピン挿入孔の周囲に亀裂が入る可能性がある。このため、通常、出力軸に熱処理を実施することはなく、その代わりに、例えば高周波焼入れによって必要な箇所だけ焼入れを行うことが多い。
【０００４】
ところが、仮に高周波焼入れを実施しても、出力軸に凹設された収納孔の内部までは焼入れが及ばないため、スタータの作動回数が増加するに従って、ボールと接触している収納孔の接触部が摩耗してくる。この摩耗が進むと、出力軸全体がモータ側へ移動するため、遊星ギヤを支持しているピンが、モータと減速装置との間に設置される仕切板に干渉してモータの回転に支障を来す虞があった。
【０００５】
また、収納孔のボールとの接触部が摩耗すると、ボールの挙動が不安定となるため、ボールを介してモータ回転軸と出力軸との軸芯を合わせることが困難となる。その結果、モータ回転軸と出力軸との間で互いの軸芯がずれることにより、遊星歯車減速装置に偏荷重が加わり、回転ロスが生じるため、スタータ性能が低下するという問題があった。
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、出力軸のボールとの接触部が摩耗しても、モータの回転に支障を来すことがなく、且つ遊星歯車減速装置に加わる偏荷重を最小限に抑えることのできるスタータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明は、回転力を発生するモータと、このモータ回転軸と同軸線上に配置される出力軸と、モータの回転を減速して出力軸に伝達する遊星歯車減速装置と、軸方向に対向するモータ回転軸の軸中心と出力軸の軸中心との間に保持され、モータ回転軸と出力軸とに当接して両軸間のスラスト荷重を受けると共に、両軸の相対回転を許容するボールとを備えたスタータにおいて、
モータ回転軸と出力軸は、互いの軸中心より径方向外側で軸方向に一定の隙間を開けて対向する対向面を有し、モータ回転軸の対向面と出力軸の対向面との間にスラスト受け部材が配置され、このスラスト受け部材の板厚が、前記対向面同士の間に有する一定の隙間より小さく設定されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、出力軸のボールとの接触部が摩耗しても、モータ回転軸の対向面と出力軸の対向面との間隔がスラスト受け部材の板厚より小さくなることはない。従って、出力軸のボールとの接触部が摩耗した場合に、出力軸全体がモータ側へ移動する量を制限できるので、モータの回転に支障を来すことはなく、正常にモータを作動させることができる。
【０００８】
また、モータ回転軸の対向面と出力軸の対向面との間にスラスト受け部材を配置したことにより、ボールと接触する出力軸の摩耗が進行することを抑制できるので、モータ回転軸の軸中心と出力軸の軸中心との間にボールを安定して保持することができる。その結果、モータ回転軸と出力軸との間で互いの軸芯が大きくずれることがなく、遊星歯車減速装置に加わる偏荷重を最小限に抑えることができるので、回転ロスを低減でき、スタータ性能の低下を抑制できる。
更に、スラスト受け部材の板厚が、モータ回転軸と出力軸との対向面同士の間に有する一定の隙間より小さく設定されているので、出力軸のボールとの接触部が摩耗して、モータ回転軸の対向面と出力軸の対向面との隙間がスラスト受け部材の板厚と一致するまでは、ボールによってモータ回転軸と出力軸との間のスラスト荷重を受けることができる。つまり、スラスト受け部材がモータ回転軸の対向面と出力軸の対向面の両者からスラスト荷重を受けることがないので、摺動ロスを最小限に抑えることができる。
【００１０】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、
出力軸は、モータ回転軸と対向する後端部の軸中心部に、自身の軸前方へ向かって凹設された収納孔を有し、この収納孔の内部に、ボールと共にモータ回転軸の先端部が軸受を介して挿入されている。
この構成によれば、モータ回転軸と出力軸とを軸方向に突き合わせる必要がなく、モータ回転軸の先端部を出力軸の収納孔に挿入できる分だけ、スタータの軸長を短くできる。また、収納孔の内部で軸受を介してモータ回転軸の先端部を支持することにより、両軸間の芯出しを容易に行うことができる。
【００１１】
（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、
スラスト受け部材は、特別な専用の部品を準備する必要はなく、機械部品として広く用いられている一般的な円環状の平ワッシャを使用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はスタータ１の全体図（一部断面を含む）である。
本実施例のスタータ１は、図１に示す様に、回転力を発生するモータ２、このモータ２の通電電流をON/OFF制御する電磁スイッチ３、モータ２の回転を減速する減速装置（後述する）、この減速装置を介してモータ２の回転力が伝達される出力軸４、この出力軸４上に配置される一方向クラッチ５、この一方向クラッチ５を介して出力軸４の回転が伝達されるピニオンギヤ６等より構成される。
【００１３】
モータ２は、周知の直流電動機であり、電磁スイッチ３によりモータ２の通電回路が閉じると、バッテリ７から給電されてアーマチャ８に回転力が発生する（図３参照）。
電磁スイッチ３は、図３に示す様に、IGキー９の投入により通電される励磁コイル１０と、この励磁コイル１０の内周に摺動自在に嵌装されるプランジャ１１とを有し、励磁コイル１０が発生する磁力を受けてプランジャ１１が吸引されると、プランジャ１１に具備される可動接点１２が一組の固定接点１３に当接して両固定接点１３間を導通することにより、モータ２の通電回路を閉成する。
【００１４】
減速装置は、モータ回転軸（アーマチャシャフト８ａ）に形成されたサンギヤ１４と、このサンギヤ１４の径方向外周に配置されるリング状のインターナルギヤ１５、及びサンギヤ１４とインターナルギヤ１５とに噛み合う複数個の遊星ギヤ１６とで構成される遊星歯車減速装置である。
この減速装置は、アーマチャ８が回転すると、サンギヤ１４の回転を受けて遊星ギヤ１６が回転（自転運動）しながらサンギヤ１４の周囲を公転運動し、その公転運動が回転動力として出力軸４に伝達される。
【００１５】
出力軸４は、減速装置を介してアーマチャシャフト８ａと同軸線上に配置され、フロント軸受（図示しない）とリヤ軸受１７とを介してハウジング１８に回転自在に支持されている。なお、リヤ軸受１７には、自身の内周面から外周面まで板厚方向に貫通する貫通孔１７ａが周方向等間隔に複数箇所設けられている（図２参照）。
出力軸４の減速装置側端部（図１の右側端部）には、外径が拡大する鍔部４ａが設けられ、この鍔部４ａに複数本のキャリアピン１９が圧入されている。各キャリアピン１９には、それぞれ軸受２０を介して遊星ギヤ１６が回転自在に組付けられている。
【００１６】
出力軸４の後端中央部には、軸方向に凹設された収納孔４ｂが設けられており、この収納孔４ｂの内部に軸受２１を介してアーマチャシャフト８ａの先端軸部８ｂが挿入されている（図２参照）。
また、収納孔４ｂの軸方向端面（収納孔の底面）と先端軸部８ｂの先端面との間には、出力軸４とアーマチャシャフト８ａとの間でスラスト荷重を受けると共に、両軸の相対回転を許容するボール２２が配置されている。なお、先端軸部８ｂの先端面中央部には、円錐状に窪む凹部８ｃが設けられ、この凹部８ｃにてボール２２を軸心上に保持している（図２参照）。
【００１７】
一方向クラッチ５は、スタータ１に多く用いられているローラ式クラッチであり、フロント軸受とリヤ軸受１７との間で出力軸４の外周にヘリカルスプライン嵌合して軸方向に移動可能に設けられ、レバー２３を介して電磁スイッチ３のプランジャ１１に連結されている。なお、一方向クラッチ５の構造は極めて周知であり、説明は省略する。
ピニオンギヤ６は、一方向クラッチ５と一体に軸方向に移動可能に設けられ、エンジン始動時に出力軸４上を軸前方（図１の左方）へ移動してエンジンのリングギヤ２４に噛み合い、モータ２の回転力をリングギヤ２４に伝達する。
【００１８】
ハウジング１８は、エンジンへの取付け用フランジ１８ａを有し、このフランジ１８ａより前側（図１の左側）にピニオンギヤ６の外周を覆うノーズ部１８ｂが設けられている。そのノーズ部１８ｂには、ピニオンギヤ６とリングギヤ２４との噛み合いを行うための窓部１８ｃが開口している。
このハウジング１８は、図２に示す様に、リヤ軸受１７を保持する保持部１８ｄを有し、この保持部１８ｄの内周面にリング状の溝部１８ｅが周方向に凹設され、その溝部１８ｅにリヤ軸受１７の貫通孔１７ａが連通している。
【００１９】
また、ハウジング１８の保持部１８ｄには、図２に示す様に、リヤ軸受１７のピニオンギヤ６側（図２の左側）にシール部材２５が配置され、出力軸４の外周面に摺接している。このシール部材２５は、例えばオイルシールであり、リヤ軸受１７から軸方向に所定の間隔（約０．５〜３mm）だけ離れて配置され、ハウジング１８の保持部１８ｄに圧入により固定されている。
【００２０】
上記のアーマチャシャフト８ａと出力軸４は、両軸間にボール２２が挟持された状態で、図２に示す様に、互いの軸中心より径方向外側で軸方向に一定の隙間を開けて対向する対向面を有し、アーマチャシャフト８ａの対向面（第１対向面と呼ぶ）と出力軸４の対向面（第２対向面と呼ぶ）との間に、所定の板厚を有するスラスト受け部材２６が配置されている。
このスラスト受け部材２６は、例えば、機械部品として広く用いられている一般的な円環状の平ワッシャであり、その板厚が第１対向面と第２対向面との間に有する隙間より若干小さく設定されている（図２参照）。
【００２１】
次に、スタータ１の作動を説明する。
ユーザがIGキー９を投入して電磁スイッチ３の励磁コイル１０に通電されると、プランジャ１１が磁力を受けて吸引され、そのプランジャ１１の移動がレバー２３を介して一方向クラッチ５に伝達される。これにより、一方向クラッチ５がピニオンギヤ６と一体に軸前方へ押し出されて、ピニオンギヤ６がリングギヤ２４に当接する。
【００２２】
その後、更にプランジャ１１が吸引され、可動接点１２が一組の固定接点１３に当接してモータ２の通電回路が閉じると、バッテリ７からモータ２に給電されてアーマチャ８に回転力が発生する。このアーマチャ８の回転が減速装置で減速されて出力軸４に伝達されると、出力軸４の回転が一方向クラッチ５を介してピニオンギヤ６に伝達されるため、ピニオンギヤ６がリングギヤ２４と噛み合い可能な位置まで回転してリングギヤ２４に噛み合い、出力軸４の回転がピニオンギヤ６からリングギヤ２４に伝達されてエンジンをクランキングさせる。
【００２３】
エンジン始動後、IGキー９のOFF 操作により励磁コイル１０への通電が停止して吸引力が消滅すると、それまで吸引されていたプランジャ１１が押し戻されて可動接点１２が一組の固定接点１３から離れるため、モータ２への給電が停止してアーマチャ８の回転が停止する。
一方、プランジャ１１の移動がレバー２３を介して一方向クラッチ５に伝達されると、一方向クラッチ５が軸後方へ引き戻されるため、ピニオンギヤ６がリングギヤ２４から離脱して、一方向クラッチ５と一体に始動前の位置（図１に示す位置）に復帰する。
【００２４】
（本実施例の作用及び効果）
本実施例のスタータ１は、アーマチャシャフト８ａに設けられる第１対向面と、出力軸４に設けられる第２対向面との間にスラスト受け部材２６が配置されている。この場合、出力軸４のボール２２との接触部（収納孔４ｂの軸方向端面）が、熱処理を実施しないことから摩耗しても、第１対向面と第２対向面との間隔がスラスト受け部材２６の板厚より小さくなることはない。つまり、収納孔４ｂのボール２２との接触部が摩耗した場合に、出力軸４全体がモータ２側へ移動する量を制限できる。その結果、遊星ギヤ１６を支持しているキャリアピン１９が、モータ２と減速装置との間に設置される仕切板２７（図２参照）に干渉することがないので、アーマチャ８の回転に支障を来すことはなく、正常にモータ２を作動させることができる。
【００２５】
また、第１対向面と第２対向面との間にスラスト受け部材２６を配置したことにより、ボール２２と接触する収納孔４ｂの摩耗が進行することを抑制でき、アーマチャシャフト８ａの軸中心と出力軸４の軸中心との間にボール２２を安定して保持することができる。これにより、ボール２２によってアーマチャシャフト８ａと出力軸４との芯出しを行うことができる（アーマチャシャフト８ａの軸芯と出力軸４の軸芯とが一致する）ので、収納孔４ｂの内部でアーマチャシャフト８ａの先端軸部８ｂを支持している軸受２１が摩耗した場合でも、遊星歯車減速装置に加わる偏荷重を最小限に抑えることができる。その結果、回転ロスを低減でき、スタータ性能の低下を抑制できる。
【００２６】
また、スラスト受け部材２６は、自身の板厚が、第１対向面と第２対向面との間に有する隙間より小さく設定されているので、収納孔４ｂのボール２２との接触部が摩耗して、第１対向面と第２対向面との隙間がスラスト受け部材２６の板厚と一致するまでは、ボール２２によってアーマチャシャフト８ａと出力軸４との間のスラスト荷重を受けることができる。つまり、スラスト受け部材２６が第１対向面と第２対向面の両者からスラスト荷重を受けることがないので、摺動ロスを最小限に抑えることができ、スタータ１の性能低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータの全体図（一部断面を含む）である。
【図２】遊星歯車減速装置とその周辺の拡大断面図である。
【図３】スタータの電気回路図である。
【符号の説明】
１ スタータ
２ モータ
４ 出力軸
４ｂ 収納孔
８ａ アーマチャシャフト（モータ回転軸）
８ｂ 先端軸部（モータ回転軸の先端部）
２１ 軸受
２２ ボール
２６ スラスト受け部材

Claims (3)

1. 回転力を発生するモータと、
   このモータ回転軸と同軸線上に配置される出力軸と、
   前記モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する遊星歯車減速装置と、
   軸方向に対向する前記モータ回転軸の軸中心と前記出力軸の軸中心との間に保持され、前記モータ回転軸と前記出力軸とに当接して両軸間のスラスト荷重を受けると共に、前記両軸の相対回転を許容するボールとを備えたスタータにおいて、
   前記モータ回転軸と前記出力軸は、互いの軸中心より径方向外側で軸方向に一定の隙間を開けて対向する対向面を有し、
   前記モータ回転軸の対向面と前記出力軸の対向面との間にスラスト受け部材が配置され、このスラスト受け部材の板厚が、前記対向面同士の間に有する一定の隙間より小さく設定さ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、
   前記出力軸は、前記モータ回転軸と対向する後端部の軸中心部に、自身の軸前方へ向かって凹設された収納孔を有し、
   この収納孔の内部に、前記ボールと共に前記モータ回転軸の先端部が軸受を介して挿入されてい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、
   前記スラスト受け部材は、円環状の平ワッシャであることを特徴とするスタータ。

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