JP4572912B2 - スタータ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンを始動するため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、図５に示す様に、電機子１００の回転速度を減速する減速機と、この減速機で減速された回転を出力軸１１０に伝達する一方向クラッチとを備えている。
電機子１００は、回転力を出力する電機子軸１２０の一端側端部（反減速機側の端部）が図示しないエンドフレームに軸受を介して支持され、電機子軸１２０の他端側が軸受１３０を介して防塵プレート１４０に支持されている。
減速機は、電機子軸１２０に設けられる太陽歯車１５０と、この太陽歯車１５０と同心に配置される内歯歯車１６０と、両歯車１５０、１６０に噛み合う複数個の遊星歯車１７０と、この遊星歯車１７０の公転運動を取り出すキャリア１８０等より構成される遊星歯車減速機である。

一方向クラッチは、キャリア１８０と一体に設けられ、且つ、軸受１９０を介して電機子軸１２０の先端部に相対回転自在に支持されるクラッチアウタ２００と、出力軸１１０と一体に設けられるクラッチインナ２１０と、両者２００、２１０の間に配置される複数個のローラ２２０等より構成される。
上記の構成によれば、電機子１００の回転により生じるクラッチアウタ２００の振れを抑制でき、クラッチアウタ２００にアンバランスがあっても一方向クラッチのトルク伝達を円滑に行うことが可能である。
特開２００５−１３０７５３号公報

ところが、上記のスタータは、電機子軸１２０の他端側（太陽歯車１５０の反クラッチ側）に軸受１３０を配置して電機子１００の振れを抑制している。この場合、電機子１００と減速機との間に軸受１３０を配置するためのスペースを確保する必要があるため、スタータの全長が長くなる問題があった。
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、クラッチアウタの振れを抑制でき、且つ、全長を短く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、回転力を発生するモータと、このモータの電機子軸に設けられる太陽歯車の周囲を遊星歯車が自転しながら公転することにより、電機子軸の回転速度を減速する遊星歯車減速機と、相対回転可能に設けられるクラッチアウタとクラッチインナを有すると共に、両者の間にくさび状のカム室が形成されて、そのカム室に収納されるローラを有し、減速機で増幅されたトルクを出力軸に伝達する一方向クラッチとを備えるスタータであって、クラッチアウタは、遊星歯車の公転運動を取り出すキャリアと一体に設けられると共に、そのキャリアの径方向中央部に丸孔を有するアウタ規制部が設けられ、クラッチインナは、インナ軸受を介してハウジングに回転自在に支持されると共に、径方向の中央部に中空孔が穿設され、電機子軸は、太陽歯車が設けられる部位より先端側の端部が、アウタ規制部の丸孔を通り抜けて中空孔の内部に挿入され、その中空孔の内周に配置される電機子軸受を介してクラッチインナに相対回転自在に支持されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、インナ軸受を介してハウジングに支持されたクラッチインナに電機子軸受を介して電機子軸の端部が支持されている。つまり、クラッチインナは、インナ軸受を介してハウジングに芯出しされ、そのクラッチインナに電機子軸の端部が電機子軸受を介して支持されることにより、電機子軸の振れを抑制できる。
また、電機子軸受をクラッチインナに形成された中空孔の内周に配置することにより、太陽歯車の反クラッチ側に電機子軸受を配置する必要はなく、その分、スタータの全長を短くすることが可能である。
さらに、キャリアの中央部に設けられたアウタ規制部の丸孔に電機子軸の端部を通すことにより、その電機子軸によってクラッチアウタの振れを抑制できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、アウタ規制部の丸孔の内径と、その丸孔を通り抜ける電機子軸の外径との寸法差を２ａ、電機子軸受の内周側または外周側に有する軸受クリアランスを２ｂ、一方向クラッチのオーバラン時にローラがクラッチインナの外周面から分離できる（浮き上がる）最大分離量をｃとした時に、
ｃ＞ａ＋ｂ……………………（１）
上記（１）式の関係が成立することを特徴とする。
これにより、一方向クラッチのオーバラン時にクラッチアウタの振れ回りを抑制できる。つまり、一方向クラッチの円滑なトルク伝達を行える範囲でクラッチアウタを芯出し規制することができる。
なお、軸受クリアランス２ｂは、電機子軸受を中空孔の内周に圧入した場合は、電機子軸受の内径と電機子軸の外径との寸法差であり、電機子軸受を電機子軸の外周に圧入した場合は、電機子軸受の外径と中空孔の内径との寸法差である。

（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、周方向に隣合う２個のローラがカム室の狭小空間に食い込んだ時に生じるクラッチアウタの最大偏心量をｄとすると、
ａ＋ｂ＞ｄ……………………（２）
上記（２）式の関係が成立することを特徴とする。
この場合、ローラがカム室の狭小空間に食い込む際に、アウタ規制部が弊害とはならないため、クラッチアウタが偏心した状態で２個のローラがロックすることを防止できる。つまり、アウタ規制部によって一方向クラッチの作動が阻害されることはないので、円滑なトルク伝達を行うことができる。

（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、クラッチアウタは、キャリアの径方向中央部に貫通孔が形成され、この貫通孔の内周にリング形状を有するアウタ規制部が嵌め合わされていることを特徴とする。
この場合、アウタ規制部をクラッチアウタと別体に設けることができ、クラッチアウタとは異なる材質でアウタ規制部を形成することも可能である。

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はスタータ１の断面図である。
本実施例のスタータ１は、電機子２に回転力を発生するモータと、このモータの回転速度を減速する減速機３と、この減速機３で減速された回転を出力軸４に伝達する一方向クラッチ５と、出力軸４に支持されるピニオンギヤ６と、モータの通電回路に設けられるメイン接点（図示せず）を開閉すると共に、シフトレバー７を介してピニオンギヤ６を軸方向に移動させる働きを有する電磁スイッチ８等より構成される。
モータは、例えば、電機子軸９の一端側（反減速機側）に整流子（図示せず）を有する周知の整流子電動機である。

減速機３は、電機子軸９と同軸上で減速できる遊星歯車減速機であり、図２に示す様に、電機子軸９の反整流子側に設けられる太陽歯車１０と、この太陽歯車１０と同心に配置されるリング状の内歯歯車１１と、両歯車１０、１１に噛み合う複数個の遊星歯車１２と、この遊星歯車１２の公転運動を取り出すキャリア部１３等より構成される。
一方向クラッチ５は、図２に示す様に、キャリア部１３と一体に設けられるクラッチアウタ１４と、出力軸４と一体に設けられるクラッチインナ１５と、両者の間でトルクの伝達を断続する複数個のローラ１６等より構成される。

クラッチアウタ１４は、キャリア部１３の中央部にアウタ規制部１７が設けられ、このアウタ規制部１７によって径方向の振れが抑制されている。アウタ規制部１７には、図２に示す様に、径方向の中央部に丸孔１７ａが形成され、その丸孔１７ａに電機子軸９の先端部が挿通されている。また、クラッチアウタ１４の内周には、クラッチインナ１５の外周面との間にくさび状のカム室１４ｂ（図３参照）が周方向に複数箇所形成され、そのカム室１４ｂにローラ１６が収納されている。ローラ１６は、スプリング１８によってカム室１４ｂの狭小方向へ付勢されている。

クラッチインナ１５は、トルク伝達時にローラ１６に接触するインナ外周面より外径が小さいインナ軸部１５ａを有し、このインナ軸部１５ａが出力軸４と一体に設けられると共に、インナ軸部１５ａの外周に嵌合するインナ軸受１９を介してセンタハウジング２０に回転自在に支持されている。センタハウジング２０は、エンジンに取り付けられるフロントハウジング２１の内周に嵌合して回転不能に固定されている。また、クラッチインナ１５には、図２に示す様に、径方向の中央部に中空孔１５ｂが穿設され、この中空孔１５ｂの内周に電機子軸９の先端部を支持する電機子軸受２２が圧入固定されている。すなわち、電機子軸９は、反整流子側の先端部が、アウタ規制部１７の丸孔１７ａを通り抜けて中空孔１５ｂの内周に挿入され、電機子軸受２２を介してクラッチインナ１５に相対回転自在に支持されている。なお、電機子軸９の整流子側の端部は、図示しないエンドフレームに軸受を介して回転自在に支持されている。

ここで、クラッチアウタ１４の振れ回りを抑制するための条件について、図２及び図３を参照して説明する。
アウタ規制部１７の丸孔１７ａの内径と、その丸孔１７ａを通り抜ける電機子軸９の外径との寸法差を２ａ、電機子軸受２２の内径と電機子軸９の外径との寸法差（軸受クリアランス）を２ｂ、一方向クラッチ５のオーバラン時にローラ１６がクラッチインナ１５の外周面から分離できる最大分離量をｃ、周方向に隣合う２個のローラ１６がカム室１４ｂの狭小空間に食い込んだ時に生じるクラッチアウタ１４の最大偏心量をｄとすると、
ｃ＞ａ＋ｂ……………………（１）
ａ＋ｂ＞ｄ……………………（２）
上記（１）及び（２）式の関係が成立している。

次に、スタータ１の作動を説明する。
始動スイッチ（図示せず）の閉操作により、電磁スイッチ８に内蔵される電磁コイル（図示せず）に通電されて電磁石が形成されると、その電磁石にプランジャ２３（図１参照）が吸引されることにより、シフトレバー７を介してピニオンギヤ６が出力軸４上を反モータ方向（図１の左方向）へ押し出される。このプランジャ２３の移動によってメイン接点が閉じると、バッテリからモータに通電されて電機子２に回転力が生じる。この電機子２の回転速度が減速機３で減速され、一方向クラッチ５を介して出力軸４に伝達されると、エンジンのリングギヤ（図示せず）に噛み合わされたピニオンギヤ６からリングギヤにモータの駆動トルクが伝達されてエンジンをクランキングする。

クランキングからエンジンが始動して始動スイッチが開操作されると、電磁コイルへの通電が停止され、電磁石の吸引力が消滅することにより、リターンスプリング（図示せず）の反力でプランジャ２３が押し戻される。その結果、メイン接点が開いてバッテリからモータへの通電が停止され、電機子２の回転が次第に減速して停止する。
また、プランジャ２３が押し戻されると、エンジン始動時と反対方向にシフトレバー７が揺動することにより、ピニオンギヤ６がリングギヤから離脱した後、出力軸４上を所定の位置（図１に示す位置）まで後退して停止する。

（実施例の効果）
本実施例のスタータは、クラッチインナ１５がインナ軸受１９を介してセンタハウジング２０に芯出しされ、そのクラッチインナ１５に電機子軸受２２を介して電機子軸９の先端部が支持されることにより、電機子軸９の振れを抑制できる。また、クラッチインナ１５に形成された中空孔１５ｂの内周に電機子軸受２２を配置することで、太陽歯車１０の反クラッチ側に電機子軸受２２を配置するスペースを確保する必要はなく、その分、スタータの全長を短くすることが可能である。
さらに、上記（１）及び（２）式の関係が成立することにより、一方向クラッチ５の円滑なトルク伝達を行える範囲でクラッチアウタ１４を芯出し規制することができる。

つまり、（１）式の条件を満足することにより、クラッチインナ１５の回転速度がクラッチアウタ１４の回転速度を上回るオーバラン時にクラッチアウタ１４の振れ回りを抑制できる。
また、（２）式の条件を満足することにより、ローラ１６がカム室１４ｂの狭小空間に食い込む際に、アウタ規制部１７が弊害とはならないため、クラッチアウタ１４が偏心した状態で２個のローラ１６がロックすることを防止できる。すなわち、アウタ規制部１７によって一方向クラッチ５の作動が阻害されることはないので、円滑なトルク伝達を行うことができる。

図４はスタータ１の要部を示す断面図である。
本実施例は、アウタ規制部１７をクラッチアウタ１４のキャリア部１３と別部材で構成した一例である。
クラッチアウタ１４は、図４に示す様に、キャリア部１３の径方向中央部に貫通孔が形成され、この貫通孔の内周にリング形状のアウタ規制部１７が嵌め合わされている。
この構成によれば、クラッチアウタ１４とは異なる材質でアウタ規制部１７を形成することが可能である。

（変形例）
実施例１及び実施例２に示したスタータは、一方向クラッチ５に対して出力軸４が移動することはなく、出力軸４の外周上をピニオンギヤ６が単体で移動する構成であるが、一方向クラッチ５に対して出力軸４とピニオンギヤ６が一体に移動する構成のスタータにも本発明を適用できる。例えば、クラッチインナ１５のインナ軸部１５ａを円筒形状に設けると共に、その内周に出力軸４を挿入して、両者がヘリカルスプライン嵌合する構成でも良い。

スタータの断面図である（実施例１）。 一方向クラッチ部分の拡大断面図である（実施例１）。 一方向クラッチのカム室を示す断面図である。 スタータの断面図である（実施例２）。 従来技術に係るスタータの断面図である。

符号の説明

１ スタータ
３ 減速機
４ 出力軸
５ 一方向クラッチ
９ 電機子軸
１０ 太陽歯車
１２ 遊星歯車
１３ キャリア部
１４ クラッチアウタ
１４ｂ カム室
１５ クラッチインナ
１５ｂ 中空孔
１６ ローラ
１７ アウタ規制部
１７ａ アウタ規制部の丸孔
１９ インナ軸受
２０ センタハウジング（ハウジング）
２２ 電機子軸受

Claims (4)

1. 回転力を発生するモータと、
   このモータの電機子軸に設けられる太陽歯車の周囲を遊星歯車が自転しながら公転することにより、前記電機子軸の回転速度を減速する遊星歯車減速機と、
   相対回転可能に設けられるクラッチアウタとクラッチインナを有すると共に、両者の間にくさび状のカム室が形成されて、そのカム室に収納されるローラを有し、前記減速機で増幅されたトルクを出力軸に伝達する一方向クラッチとを備えるスタータであって、
   前記クラッチアウタは、前記遊星歯車の公転運動を取り出すキャリアと一体に設けられると共に、そのキャリアの径方向中央部に丸孔を有するアウタ規制部が設けられ、
   前記クラッチインナは、インナ軸受を介してハウジングに回転自在に支持されると共に、径方向の中央部に中空孔が穿設され、
   前記電機子軸は、前記太陽歯車が設けられる部位より先端側の端部が、前記アウタ規制部の丸孔を通り抜けて前記中空孔の内部に挿入され、その中空孔の内周に配置される電機子軸受を介して前記クラッチインナに相対回転自在に支持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、
   前記アウタ規制部の丸孔の内径と、その丸孔を通り抜ける前記電機子軸の外径との寸法差を２ａ、
   前記電機子軸受の内周側または外周側に有する軸受クリアランスを２ｂ、
   前記一方向クラッチのオーバラン時に前記ローラが前記クラッチインナの外周面から分離できる最大分離量をｃとした時に、
   ｃ＞ａ＋ｂ……………………（１）
   上記（１）式の関係が成立す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、
   周方向に隣合う２個の前記ローラが前記カム室の狭小空間に食い込んだ時に生じる前記クラッチアウタの最大偏心量をｄとすると、
   ａ＋ｂ＞ｄ……………………（２）
   上記（２）式の関係が成立す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、
   前記クラッチアウタは、前記キャリアの径方向中央部に貫通孔が形成され、この貫通孔の内周にリング形状を有する前記アウタ規制部が嵌め合わされていることを特徴とするスタータ。

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