JP4756361B2 - 回転力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１回転部材と、第２回転部材とからなり、いずれかに所定値以上の回転力が加わると回転力の伝達を遮断する回転力伝達装置に関する。

従来、過大な回転力の伝達を遮断することができる回転力伝達装置として、例えば特開平５−１７１１６８号公報に開示されている回転力伝達機構がある。この回転力伝達機構は、スタータに用いられており、クラッチギアと、バレルとから構成されている。クラッチギアの内周面及びバレルの外周面には、リン酸マンガン被膜と、潤滑被膜とからなる潤滑層が形成されている。潤滑被膜は、二硫化モリブデンと、樹脂とからなる混合体によって形成されている。クラッチギアは、内周面をバレルの外周面に対向させた状態でバレルに圧入されている。さらに、クラッチギアとバレルとの間に所定値以上の回転力が加わると、両者の間で滑りが生じるように設定されている。
特開平５−１７１１６８号公報

クラッチギアには、ドライブギア及びアイドルギアを介して、アーマチャの回転力が伝達される。ドライブギア、アイドルギア、及びクラッチギアには、磨耗を防止するため、摩擦係数が低く浸透性の高い、エステル系油やαオレフィン系油等の潤滑油が塗布されている。この潤滑油は、ギアの回転に伴って周囲に飛散する。飛散した潤滑油がバレル周辺に付着し、クラッチギアとバレルとの間に浸透すると、潤滑被膜を構成する二硫化モリブデンの壁開が阻害され、摩擦係数が高くなることが判明した。摩擦係数が高くなると、クラッチギアとバレルとの間で滑りを生じさせる回転力も高くなってしまう。この場合、ピニオンがリングギアに噛合するときの衝撃に伴う過大な回転力を、クラッチギアとバレルとの間で吸収することができなくなり、ギアやアーマチャを破損させてしまう恐れがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、潤滑油のように摩擦係数が低く浸透性の高い油が侵入しても、滑りを生じさせる回転力の増加を抑え、過大な回転力を安定して吸収することができる回転伝達装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、第１回転部材の内周面又は第２回転部材の外周面のいずれかに、潤滑油より摩擦係数の高い油と二硫化モリブデンとを混合した油脂を塗布することで、潤滑油が侵入しても、滑りを生じさせる回転力の増加を抑えられることを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の回転力伝達装置は、円筒状の内周面を有する第１回転部材と、円筒状の外周面を有し、外周面を第１回転部材の内周面と対向させた状態で第１回転部材に圧入される第２回転部材とからなり、第１回転部材又は第２回転部材のいずれかに所定値以上の回転力が加わると、第１回転部材と第２回転部材との間で滑りを生じ、回転力の伝達を遮断する回転力伝達装置において、第１回転部材は、潤滑油の塗布された歯部を外周面に有するギアであり、第１回転部材の内周面又は第２回転部材の外周面のいずれかに、潤滑油より摩擦係数の高い油と二硫化モリブデンとを混合した油脂が塗布されていることを特徴とする。この構成によれば、潤滑油が侵入しても、滑りを生じさせる回転力の増加を抑え、過大な回転力を安定して吸収することができる。油脂とすることで、潤滑油より摩擦係数の高い油の流出を抑え、第１回転部材と第２回転部材との間に確実に介在させることができる。二硫化モリブデンを用いて油脂を構成することで、摩擦係数を変化させる不純物の混入を抑えることができる。

請求項２に記載の回転力伝達装置は、請求項１に記載の回転力伝達装置において、さらに、潤滑油は、エステル系油又はαオレフィン系油であることを特徴とする。この構成によれば、ギアの磨耗を防止することができる。

請求項３に記載の回転力伝達装置は、請求項１又は２に記載の回転力伝達装置において、さらに、油脂は、二硫化モリブデンの含有率が５０〜７０％であることを特徴とする。この構成によれば、潤滑油より摩擦係数の高い油の流出を防止するとともに、油脂を塗布する際の作業性を向上することができる。二硫化モリブデンの含有率が５０％未満であると、潤滑油より摩擦係数の高い油が流出しやすく、長期間に渡って特性を確保することが困難である。これに対し、二硫化モリブデンの含有率が７０％を超えると、粘性が高くなり、油脂を塗布する際の作業性が悪化する。そのため、これらを考慮し、二硫化モリブデンの含有率を５０〜７０％、より好ましくは５５〜６５％とすることで、潤滑油より摩擦係数の高い油の流出を防止するとともに、油脂を塗布する際の作業性を向上することができる。

請求項４に記載の回転力伝達装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の回転力伝達装置において、さらに、第１回転部材の内周面又は第２回転部材の外周面のいずれかに、化成処理によって形成された化成被膜と二硫化モリブデンとからなる潤滑層を有する。この構成によれば、滑りを生じさせる回転力の増加をさらに抑えることができる。

請求項５に記載の回転力伝達装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の回転力伝達装置において、さらに、第１回転部材及び第２回転部材は、スタータのモータとピニオンの間に配設され、モータの回転力をピニオンに伝達するとともに、ピニオンがリングギアと噛合するときの衝撃に伴う回転力が所定値以上とき、ピニオンからモータへの回転力の伝達を遮断することを特徴とする。この構成によれば、潤滑油が侵入しても、滑りを生じさせる回転力の増加を抑え、ピニオンがリングギアと噛合するときの衝撃に伴う過大な回転力を安定して吸収することができる。これにより、スタータの信頼性を向上させることができる。

次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る回転力伝達装置を、エンジンを始動するスタータに適用した例を示す。

まず、図１〜図３を参照してスタータの構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態におけるスタータの部分断面図である。図２は、シャフト周辺の拡大部分断面図である。図３は、クラッチギアとバレルの部分拡大図である。

図１に示すように、スタータ１は、モータ２と、アイドルギア３と、クラッチギア４（第１回転部材）と、バレル５（第２回転部材）と、クラッチ６と、シャフト７と、ピニオン８と、電磁スイッチ９とから構成されている。モータ２及び電磁スイッチ９は、センタケース１０に固定され、ハウジング１１の後方に配設されている。また、アイドルギア３、クラッチギア４、バレル５、クラッチ６、シャフト７、及びピニオン８は、センタケース１０とハウジング１１とによって形成された空間に配設されている。

以下、各構成要素について説明する。モータ２は、エンジンを始動するための回転力を発生する直流モータである。モータ２の出力軸には、ドライブギア２ａが配設されている。ドライブギア２ａの歯部には、磨耗を防止するための潤滑油として、摩擦係数が低く浸透性の高いエステル系油又はαオレフィン系油が塗布されている。

アイドルギア３は、ドライブギア２ａと噛合し、ドライブギア２ａを介して伝達されるモータ２の回転力を減速してクラッチギア４に伝達する、金属からなる円筒状のギアである。アイドルギア３は、センタケース１０とハウジング１１との間に配設されたアイドルピン３ａに、ローラ３ｂを介して回転自在に支持されている。アイドルギア３の歯部には、ドライブギア２ａと同様に、潤滑油として、エステル系油又はαオレフィン系油が塗布されている。

図１及び図２に示すように、クラッチギア４は、アイドルギア３と噛合し、アイドルギア３の回転力を減速してバレル５に伝達する、金属からなる円筒状のギアである。図３に示すように、クラッチギア４の円筒状の内周面には、化成被膜４ａと二硫化モリブデン４ｂとからなる固体潤滑層４ｃ（潤滑層）が形成されている。まず、クラッチギア４の内周面に、ボンデ処理によって化成被膜４ａを形成する。その後、化成被膜４ａの表面に二硫化モリブデン４ｂの粉体を塗布し、タンブリングする。これにより、クラッチギア４の内周面に固体潤滑層４ｃが形成される。図１及び図２に示すように、クラッチギア４の歯部には、ドライブギア２ａ及びアイドルギア３と同様に、潤滑油として、エステル系油又はαオレフィン系油が塗布されている。

バレル５は、クラッチギア４の回転力をクラッチ６に伝達する、金属からなる略円筒状の部材である。図３に示すように、バレル５の円筒状の外周面には、ドライブギア２ａ、アイドルギア３、及びクラッチギア４の歯部に塗布されている潤滑油より摩擦係数の高い油と、二硫化モリブデンとを混合した油脂５ａが塗布されている。ここで、油脂５ａにおける二硫化モリブデンの含有率は、５０〜７０％に設定されている。バレル５は、熱処理後、外周面を研削して、油脂５ａを塗布される。クラッチギア４は、固体潤滑層４ｃの形成された内周面を、油脂５ａの塗布されたバレル５の外周面と対向させた状態で、バレル５に焼きばめされている。ここで、クラッチギア４又はバレル５のいずれかに所定値以上の回転力が加わったとき、クラッチギア４とバレル５との間で滑りを生じ、回転力の伝達を遮断するように、クラッチギア４とバレル５の圧入代が設定されている。図１及び図２に示すように、バレル５は、ピン５ｂを介して、後述するアウタ６ａに固定されるとともに、軸受５ｃを介して、後述するインナ６ｄに回転自在に支持されている。

クラッチ６、バレル５の回転力をシャフト７に伝達するとともに、シャフト７の回転数がバレル５の回転数を超えると、空転して回転力の伝達を遮断する装置である。クラッチ６は、アウタ６ａと、ローラ６ｂと、スプリング６ｃと、インナ６ｄとから構成されている。クラッチアウタ６ａは、バレル５に固定されている。アウタ６ａに伝達されたバレル５の回転力は、スプリング６ｃによって押圧されるローラ６ｂを介してインナ６ｄに伝達される。インナ６ｄの内周面には、ヘリカルスプライン６ｅが形成されている。インナ６ｄは、軸受６ｆ、６ｇを介してセンタケース１０及びハウジング１１に回転自在に支持されている。

シャフト７は、電磁スイッチ９によって押圧されることで軸方向に移動するとともに、インナ６ｄの回転力をピニオン８に伝達する、金属からなる円柱状の部材である。シャフト７の前端部の外周面には、直スプライン７ａが、後端部の外周面には、ヘリカルスプライン７ｂがそれぞれ形成されている。シャフト７は、ヘリカルスプライン７ｂをインナ６ｄのヘリカルスプライン６ｅと嵌合させた状態で、インナ６ｄの内側に軸方向に往復動自在に支持されている。また、リターンスプリング７ｃによって、インナ６ｄに対して後方に押圧されている。

ピニオン８は、リングギア１２と噛合し、シャフト７の回転力をエンジンに伝達する
略円筒状のギアである。ピニオン８の内周面には、直スプライン８ａが形成されている。ピニオン８は、直スプライン８ａをシャフト７の直スプライン７ａに嵌合させた状態で、シャフト７の前端部に配設されている。

電磁スイッチ９は、シャフト７を軸方向に移動させるための駆動力を発生するとともに、接点を介してモータ２に直流電力を供給する装置である。電磁スイッチ９は、磁力によって軸方向に往復動するプランジャ９ａを備えている。プランジャ９ａの前端部は、シャフト７の後端部に形成された凹部に挿入されている。

次に、図１及び図３を参照してスタータの動作について説明する。図１において、イグニッションスイッチ（図略）がオンすると、電磁スイッチ９に通電される。磁力によって、プランジャ９ａが前方に移動する。それに伴って、電磁スイッチ９の接点がオンし、モータ２に直流電力が供給される。モータ２は、エンジンを始動するための回転力を発生する。モータ２の回転力は、ドライブギア２ａから、アイドルギア３、クラッチギア４、及びバレル５を経て、クラッチ６へと伝達される。さらに、シャフト７からピニオン８へと伝達され、ピニオン８が回転する。このとき、プランジャ９ａの移動に伴って、シャフト７も前方に移動する。回転しているピニオン８が、停止しているリングギア１２に噛合する際、ピニオン８に瞬間的に衝撃力が加わる。衝撃力は、逆方向の回転力として、ピニオン８から、シャフト７及びクラッチ６を経て、バレル５へと伝達される。この回転力が所定値以上になると、クラッチギア４とバレル５との間で滑りが発生する。そのため、衝撃に伴う過大な回転力が、クラッチギア４、アイドルギア３、ドライブギア２ａ、及びモータ２に伝達されることはない。

また、ピニオン８がリングギア１２を駆動し、リングギア１２の回転が高くなると、ピニオン８の回転が追従できなくなる場合に、リングギア１２の慣性力でピニオン８を回転させる力がクラッチギア４とバレル５に伝達する時にも衝撃力が加わるため、滑りが発生し、モータ２への伝達を防止する。その後、リングギア１２が着火回転数に達するとエンジンが始動する。

エンジンが始動し、イグニッションスイッチがオフすると、電磁スイッチ９への通電が遮断される。シャフト７及びプランジャ９ａは、リターンスプリング７ｃによって押圧され、後方に移動する。シャフト７が移動することで、ピニオン８がリングギア１２から離脱する。また、プランジャ９ａが移動することで、電磁スイッチ９の接点がオフし、モータ２への直流電力の供給が遮断される。それに伴って、モータ２が停止し、エンジンの始動が完了する。

ところで、ドライブギア２ａ、アイドルギア３、及びクラッチギア４は、回転に伴って
潤滑油を周囲に飛散させている。飛散した潤滑油がバレル５周辺に付着し、クラッチギア４とバレル５との間に浸透する可能性がある。しかし、図３に示すように、クラッチギア４とバレル５との間には、油脂５ａが介在しているため、滑り時の摩擦係数が高くなることはない。そのため、過大な回転力を安定して吸収することができる。

最後に、効果について説明する。本実施形態によれば、クラッチギア４とバレル５との間に潤滑油が侵入しても、滑りを生じさせる回転力の増加を抑え、過大な回転力を安定して吸収することができる。これにより、スタータ１の信頼性を向上させることができる。油脂５ａとすることで、潤滑油より摩擦係数の高い油の流出を抑え、クラッチギア４とバレル５との間に確実に介在させることができる。二硫化モリブデンを用いて油脂５ａを構成することで、摩擦係数を変化させる不純物の混入を抑えることができる。

また、本実施形態によれば、油脂５ａにおいて、二硫化モリブデンの含有率を５０〜７０％とすることで、潤滑油より摩擦係数の高い油の流出を防止するとともに、油脂５ａを塗布する際の作業性を向上することができる。二硫化モリブデンの含有率が５０％未満であると、潤滑油より摩擦係数の高い油が流出しやすく、長期間に渡って特性を確保することが困難である。これに対し、二硫化モリブデンの含有率が７０％を超えると、粘性が高くなり、油脂５ａを塗布する際の作業性が悪化する。そのため、これらを考慮し、二硫化モリブデンの含有率を５０〜７０％とすることで、潤滑油より摩擦係数の高い油の流出を防止するとともに、油脂５ａを塗布する際の作業性を向上することができる。

さらに、本実施形態によれば、クラッチギア４とバレル５との間に、化成被膜４ａと二硫化モリブデン４ｂとからなる固体潤滑層４ｃを形成することで、滑りを生じさせる回転力の増加をさらに抑えることができる。

本実施形態におけるスタータの部分断面図である。 シャフト周辺の部分断面図である。 クラッチギアとバレルの部分拡大図である。

符号の説明

１・・・スタータ、２・・・モータ、２ａ・・・ドライブギア、３・・・アイドルギア、３ａ・・・アイドルピン、３ｂ・・・ローラ、４・・・クラッチギア（第１回転部材）、４ａ・・・化成被膜、４ｂ・・・二硫化モリブデン、４ｃ・・・固体潤滑層（潤滑層）、５・・・バレル（第２回転部材）、５ａ・・・油脂、５ｂ・・・ピン、５ｃ・・・軸受、６・・・クラッチ、６ａ・・・アウタ、６ｂ・・・ローラ、６ｃ・・・スプリング、６ｄ・・・インナ、６ｅ・・・ヘリカルスプライン、６ｆ、６ｇ・・・軸受、７・・・シャフト、７ａ・・・直スプライン、７ｂ・・・ヘリカルスプライン、７ｃ・・・リターンスプリング、８・・・ピニオン、８ａ・・・直スプライン、９・・・電磁スイッチ、９ａ・・・プランジャ、１０・・・センタケース、１１・・・ハウジング、１２・・・リングギア

Claims (5)

1. 円筒状の内周面を有する第１回転部材と、円筒状の外周面を有し、外周面を該第１回転部材の内周面と対向させた状態で該第１回転部材に圧入される第２回転部材とからなり、該第１回転部材又は該第２回転部材のいずれかに所定値以上の回転力が加わると、該第１回転部材と該第２回転部材との間で滑りを生じ、回転力の伝達を遮断する回転力伝達装置において、
   前記第１回転部材は、潤滑油の塗布された歯部を外周面に有するギアであり、
   該第１回転部材の内周面又は該第２回転部材の外周面のいずれかに、前記潤滑油より摩擦係数の高い油と二硫化モリブデンとを混合した油脂が塗布されていることを特徴とする回転力伝達装置。
2. 前記潤滑油は、エステル系油又はαオレフィン系油であることを特徴とする請求項１に記載の回転力伝達装置。
3. 前記油脂は、二硫化モリブデンの含有率が５０〜７０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転力伝達装置。
4. 前記第１回転部材の内周面又は前記第２回転部材の外周面のいずれかに、化成処理によって形成された化成被膜と二硫化モリブデンとからなる潤滑層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転力伝達装置。
5. 前記第１回転部材及び前記第２回転部材は、スタータのモータとピニオンの間に配設され、該モータの回転力を該ピニオンに伝達するとともに、該ピニオンがリングギアと噛合するときの衝撃に伴う回転力が所定値以上とき、該ピニオンから該モータへの回転力の伝達を遮断することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回転力伝達装置。

Images