JP4240133B2 - スタータ - Google Patents

Description

本発明は、ピニオンギヤがエンジンのリングギヤに常時噛み合わされた常時噛み合い式のスタータに関する。

従来技術として、特許文献１に記載されたスタータがある。
このスタータは、回転力を発生するモータと、このモータの通電電流をオン／オフする電磁リレーと、モータの駆動トルクをエンジンのリングギヤに伝達するピニオンギヤ等を有し、そのピニオンギヤがリングギヤに常時噛み合わされている。
ところで、自動車に搭載されるスタータは、その使用環境から被水することが多いため、外部開放タイプより密閉タイプの電磁リレーを使用した方が良い。つまり、外部開放タイプの電磁リレーでは、スタータが被水した時に内部浸水の可能性が高いため、接点に錆びを発生したり、接点が凍結する等の不具合を生じる恐れがある。一方、密閉タイプの電磁リレーであれば、内部浸水の可能性が低いため、上記の不具合（接点の錆びや凍結）を防止できる。

しかし、密閉タイプの電磁リレーは、プランジャの移動に伴って内部負圧が発生するため、その内部負圧に耐え得るシール構造が要求される。また、密閉タイプの電磁リレーは、組み立て時に水分を完全に除去する必要があるため、それ相当の対策を施す（例えば、乾燥工程を実施する）必要がある。その結果、製造工程が複雑になるため、コストが上昇する要因となっている。
そこで、本出願人は、モータと電磁リレーが固定されるハウジングに開放通路を形成し、この開放通路を通じて電磁リレーの内部を外気に開放する構成を提案した（特許文献２参照）。
特開２００６−２０７５７３号公報 特願２００７−７２７２３号公報

ところが、特許文献２に開示された先願発明では、ハウジング形成された開放通路を介して電磁リレーの内部に浸水する恐れがある。つまり、被水の激しい車両においては、ミッションケース内に溜まった水をリングギヤが掻き上げることにより、その掻き上げられた水が開放通路に入り込んで電磁リレーの内部まで浸水することが考えられる。
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、電磁リレーの耐水性を向上させた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、回転力を発生するモータと、このモータに駆動されて回転する出力軸と、この出力軸上に配置されると共に、エンジンのリングギヤに常時噛み合わされて、モータの駆動トルクをリングギヤに伝達するピニオンギヤと、電磁石によりプランジャを吸引してモータ回路の接点を閉操作する電磁リレーと、モータと電磁リレーとが固定されるハウジングとを備えるスタータであって、電磁リレーの軸方向ハウジング側を閉塞するシールキャップを有すると共に、このシールキャップに換気孔が形成され、ハウジングには、シールキャップの反プランジャ側に換気孔を通じて電磁リレーの内部に連通する換気室が形成されると共に、この換気室を外気に開放する開放通路が形成され、シールキャップは、換気室に対して換気孔が天方向側に設定されるように配置されることを特徴とする。

本発明の電磁リレーは、シールキャップに形成された換気孔と、ハウジングに形成された換気室および開放通路とを通じて外気に開放されるため、内部負圧に耐え得るシール構造を必要としない。また、電磁リレーの組み立て時に水分を完全に除去する工程（例えば乾燥工程）も不要であるため、密閉タイプの電磁リレーと比較してコストを低く抑えることができる。
さらに、シールキャップは、換気室に対して換気孔が天方向側に設定されるように配置されるので、万が一、ハウジングの外部から開放通路を通って換気室まで水が入り込んだ場合でも、その水が換気孔より電磁リレーの内部へ浸入することはない。これにより、被水の厳しい車両に対しても高い耐水性を有したスタータを提供できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、開放通路は、換気室に通じる開口部の方が、外気に通じる開口部より天地方向の高い位置に設けられ、且つ、換気室に通じる開口部は、換気室の地方向に開口していることを特徴とする。
本発明の開放通路は、換気室側の開口部と外気側の開口部との間に高低差を有しているので、外気側の開口部から開放通路の内部へ水が入り込んだ場合でも、その水が換気室側の開口部まで到達することを抑制できる。また、開放通路に入り込んだ水が換気室の内部まで浸入した場合でも、換気室側の開口部が換気室の地方向に開口しているので、換気室の内部に水が溜まることはなく、開放通路より容易に排水される。

（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、シールキャップは、換気室に対して換気孔が天方向側に設定されるようにハウジングとの間に設けられる位置決め手段によって周方向に位置決めされていることを特徴とする。
これにより、換気室に対する換気孔の位置を容易に且つ確実に天方向側に設定できるので、耐水性が高く、且つ、信頼性の高いスタータを提供できる。

（請求項４の発明）
請求項３に記載したスタータにおいて、位置決め手段は、シールキャップに形成された凸部または凹部と、ハウジングに形成された凹部または凸部とで構成され、両者の凹凸嵌合によってシールキャップの位置決めが行われることを特徴とする。
本発明によれば、凹部と凸部との凹凸嵌合による簡易な構成によって位置決め手段を形成できる。

（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、換気孔を迷路構造としたことを特徴とする。
換気孔を迷路構造とすることにより、換気孔から電磁リレーの内部へ直線的に水が浸入することを防止できるので、さらに耐水性を向上できる。

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は本発明に係る特徴部分を断面形状で示すスタータ１の側面図である。
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と、このモータ２の回転を減速する減速装置３と、この減速装置３を介してモータ２の駆動トルクが伝達される出力軸４と、この出力軸４に支持されるピニオンギヤ５と、このピニオンギヤ５を介してスタータ１の駆動系に加わる衝撃を吸収する衝撃吸収装置（後述する）と、モータ２の通電回路（モータ回路と呼ぶ）に設けられるメイン接点を開閉する電磁リレー６と、モータ２および電磁リレー６が固定されるハウジング７等より構成される。

モータ２は、電磁リレー６によりメイン接点が閉操作されると、バッテリから電力の供給を受けて、内蔵する電機子（図示せず）に回転力を発生する周知の直流電動機である。このモータ２は、複数本のスルーボルト８をハウジング７に締め付けて固定される。
減速装置３は、モータ２の電機子軸９と同軸上で減速できる遊星歯車減速装置であり、遊星歯車１０を介して減速された回転が出力軸４に伝達される。
出力軸４は、電機子軸９と同軸線上に配置されて、反モータ側の端部が軸受１１を介してハウジング７のノーズ部７ａに回転自在に支持され、モータ２側の端部が減速装置３を介して電機子軸９に連結されている。

ピニオンギヤ５は、出力軸４の外周に軸受１２を介して相対回転可能に嵌合すると共に、エンジンのリングギヤ１３に常時噛み合わされ、エンジン始動時に減速装置３で増幅されたモータトルクをリングギヤ１３に伝達する。
衝撃吸収装置は、出力軸４とピニオンギヤ５との間にゴム等の緩衝部材１４を配置して構成され、リングギヤ１３を介してピニオンギヤ５に過大な負荷トルクが加わった時に、緩衝部材１４が弾性圧縮することにより、スタータ１の駆動系に加わる衝撃を吸収する働きを有する。

電磁リレー６は、バッテリから通電されて電磁石を形成する電磁コイル１５と、この電磁コイル１５の内周を軸方向（図１の左右方向）に可動するプランジャ１６とを内蔵し、電磁コイル１５への通電により、電磁石が形成されてプランジャ１６が吸引されると、そのプランジャ１６の動きに連動してメイン接点を閉操作する。電磁コイル１５への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅すると、図示しないリターンスプリングの反力を受けてプランジャ１６が押し戻されることにより、メイン接点を開操作する。
この電磁リレー６は、図１に示す様に、モータ２の径方向外側に近接して配置され、図示しないボルトとナットの結合によりハウジング７に固定される。

また、電磁リレー６は、軸方向ハウジング側（図１の左側）に開口する電磁コイル１５の内周空洞部がゴム製のシールキャップ１７によって閉塞されている。このシールキャップ１７は、電磁リレー６がハウジング７に固定された状態で、電磁コイル１５を収納するケースの軸方向端面とハウジング７との間にシールキャップ１７の外周縁部が挟持されて、ケースの軸方向端面よりハウジング７側へ突き出るプランジャ１６の端部をキャップ状に覆っている。このシールキャップ１７には、電磁リレー６の内部を換気するための換気孔１７ａが１カ所形成されている（図３参照）。
また、シールキャップ１７の内側には、プランジャ１６がリターンスプリングの反力により押し戻された時に当接するプレート部材１８（図１参照）が取り付けられている。

メイン接点は、２本の外部端子１９、２０を介してモータ回路に接続される一組の固定接点（図示せず）と、プランジャ１６と一体に可動して一組の固定接点間を断続する可動接点（図示せず）とで形成され、可動接点が一組の固定接点に当接して両固定接点間が導通することでメイン接点が閉状態となり、一組の固定接点から可動接点が離れて両固定接点間の導通が遮断されることでメイン接点が閉状態となる。
２本の外部端子１９、２０は、バッテリケーブルを介してバッテリの＋ターミナルに接続されるＢ端子１９と、モータ２から取り出されたモータリード線２１が接続されるＭ端子２０であり、電磁リレー６の樹脂製カバー６ａに固定されている。

ハウジング７は、エンジン側のスタータ取り付け壁（例えばミッションケース）に形成された開口部よりエンジン側へ挿入されるノーズ部７ａを有し、このノーズ部７ａの内部にピニオンギヤ５を収納すると共に、ピニオンギヤ５をリングギヤ１３に噛み合わせるために、ノーズ部７ａの径方向リングギヤ側に開口部７ｂ（図２参照）が形成されている。すなわち、ハウジング７の内部は、この開口部７ｂを通じて外気に開放されている。
また、ハウジング７には、図１に示す様に、電磁リレー６が固定される軸方向端面にプランジャ１６の外径より大きい内径を有する円筒穴と、この円筒穴の底部から更に深く凹設された換気室２２と、この換気室２２を外気に開放する開放通路２３とが形成されている。

円筒穴には、上記のシールキャップ１７が配設され、このシールキャップ１７によって電磁リレー６と換気室２２との間が区画されている。但し、シールキャップ１７に形成された換気孔１７ａを通じて換気室２２と電磁リレー６の内部とが連通している。具体的には、図１に示す様に、換気室２２の一部を径方向外側に拡大して形成された連通室２２ａに換気孔１７ａが通じている。連通室２２ａは、図２に示す様に、換気室２２の天方向上部に形成されている。
なお、シールキャップ１７は、換気室２２に対して換気孔１７ａが天方向側に設定されるように、ハウジング７との間に設けられる位置決め手段によって周方向に位置決めされている。

位置決め手段は、例えば、ハウジング７に形成された凹部７ｃ（図２参照）または凸部と、シールキャップ１７の外周縁部に突設された凸部１７ｂ（図３参照）または凹部とで構成され、両者の凹凸嵌合により、シールキャップ１７がハウジング７に対し周方向に位置決めされる。
開放通路２３は、スタータ１をエンジンに取り付けた状態で、図２に示す様に、換気室２２に通じる開口部２３ａの方が、外気に通じる開口部２３ｂより天地方向の高い位置に設定されている。また、換気室２２に通じる開口部２３ａは、換気室２２の地方向に開口している。

次に、上記スタータ１の作動を説明する。
電磁リレー６によりモータ回路のメイン接点が閉操作されると、バッテリから電機子に給電されて、電機子に回転力を発生する。電機子の回転は、減速装置３により減速されて出力軸４に伝達され、更に、ピニオンギヤ５からリングギヤ１３に伝達されて、エンジンをクランキングする。
エンジンが完爆してエンジン回転数がスタータ回転数を上回ると、例えば、リングギヤ１３に内蔵された一方向クラッチ（図示せず）が空転して、エンジンのクランク軸からリングギヤ１３が切り離されることにより、エンジンの回転がピニオンギヤ５に伝達されることはなく、電機子のオーバランを防止できる。
エンジン始動後、電磁リレー６によりメイン接点が開操作されると、バッテリからモータ２への給電が停止されることにより、電機子の回転が次第に減速して停止する。

（実施例１の効果）
本実施例の電磁リレー６は、シールキャップ１７に形成された換気孔１７ａと、ハウジング７に形成された換気室２２および開放通路２３とを介して電磁リレー６の内部が外気に開放されているため、プランジャ１６の移動に伴って生じる内部負圧に耐え得るシール構造を必要としない。また、電磁リレー６の内部が常に外気に開放されているので、電磁リレー６の組み立て時に水分を完全に除去する工程（例えば、乾燥工程）も不要である。その結果、密閉タイプの電磁リレーと比較して、コストを低く抑えることができる。

また、ハウジング７に形成された開放通路２３は、換気室２２に通じる開口部２３ａの方が外気に通じる開口部２３ｂより天地方向の高い位置に設けられているので、外気側の開口部２３ｂから開放通路２３の内部へ水が入り込んでも、その水が換気室２２側の開口部２３ａまで到達することを抑制できる。万が一、開放通路２３から換気室２２まで水が入り込んだ場合でも、換気室２２側の開口部２３ａが換気室２２の地方向に開口しているので、換気室２２に水が溜まることはなく、開放通路２３を通じて容易に外部へ排水される。

さらに、シールキャップ１７は、換気室２２に対して換気孔１７ａが天方向側に設定されるように配置される、つまり、換気室２２の高い位置に換気孔１７ａが通じているので、換気室２２まで水が入り込んでも、その水が換気孔１７ａを通って電磁リレー６の内部へ浸入することを防止できる。その結果、被水の厳しい車両に対しても高い耐水性を確保できる。

図４はシールキャップ１７の断面図である。
本実施例２のシールキャップ１７は、換気孔１７ａを迷路構造としたことを特徴とする。図４（ａ）は換気孔１７ａに曲がり部を設けた場合の一例、同図（ｂ）は換気孔１７ａをクランク状に形成した場合の一例、同図（ｃ）は換気孔１７ａの内部に複数の邪魔板１７ｃを設けた場合の一例であり、それぞれ、実施例１に示した換気孔１７ａ（図３参照）と比較して、換気孔１７ａから電磁リレー６の内部へ直線的に水が浸入することを防止できるので、さらに耐水性を向上できる。

スタータの全体側面図である（実施例１）。 ハウジングを反エンジン側から見た軸方向正面図である（実施例１）。 （ａ）シールキャップの断面図、（ｂ）シールキャップをプランジャ側から見た平面図である（実施例１）。 シールキャップの断面図である（実施例２）。

符号の説明

１ スタータ
２ モータ
４ 出力軸
５ ピニオンギヤ
６ 電磁リレー
７ ハウジング
７ｃ ハウジングに形成された凹部（位置決め手段）
１３ リングギヤ
１６ プランジャ
１７ シールキャップ
１７ａ 換気孔
１７ｂ シールキャップに形成された凸部（位置決め手段）
２２ 換気室
２３ 開放通路

Claims (5)

1. 回転力を発生するモータと、
   このモータに駆動されて回転する出力軸と、
   この出力軸上に配置されると共に、エンジンのリングギヤに常時噛み合わされて、前記モータの駆動トルクを前記リングギヤに伝達するピニオンギヤと、
   電磁石によりプランジャを吸引してモータ回路の接点を閉操作する電磁リレーと、
   前記モータと前記電磁リレーとが固定されるハウジングとを備えるスタータであって、 前記電磁リレーの軸方向ハウジング側を閉塞するシールキャップを有すると共に、このシールキャップに換気孔が形成され、
   前記ハウジングには、前記シールキャップの反プランジャ側に前記換気孔を通じて前記電磁リレーの内部に連通する換気室が形成されると共に、この換気室を外気に開放する開放通路が形成され、
   前記シールキャップは、前記換気室に対して前記換気孔が天方向側に設定されるように配置され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、
   前記開放通路は、前記換気室に通じる開口部の方が、外気に通じる開口部より天地方向の高い位置に設けられ、且つ、前記換気室に通じる開口部は、前記換気室の地方向に開口し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、
   前記シールキャップは、前記換気室に対して前記換気孔が天方向側に設定されるように、前記ハウジングとの間に設けられる位置決め手段によって周方向に位置決めされていることを特徴とするスタータ。
4. 請求項３に記載したスタータにおいて、
   前記位置決め手段は、前記シールキャップに形成された凸部または凹部と、前記ハウジングに形成された凹部または凸部とで構成され、両者の凹凸嵌合によって前記シールキャップの位置決めが行われ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、
   前記換気孔を迷路構造としたことを特徴とするスタータ。

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