JP5071082B2 - スタータおよびエンジン始動装置 - Google Patents
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Description
また、ピニオン軸は、ピニオンとともに電磁スイッチにより押し出されて軸方向に前進するように設けられている(例えば、特許文献1参照)。
請求項1に記載のスタータは、ピニオンをスプライン結合により軸方向に相対的に進退自在に支持し、ピニオンとともに電磁スイッチにより押し出されて軸方向に前進するピニオン軸と、ピニオンとピニオン軸とに支持され、ピニオンのピニオン軸に対する相対的な進退に応じて軸方向に圧縮応力を蓄えるピニオンスプリングと、電磁スイッチの押出し力をトルクに変換してピニオン軸に伝達し、モータへの通電がオンされた後はモータのトルクをピニオン軸に伝達して、ピニオン軸を回転させるヘリカルスプライン結合部と、ピニオンおよびピニオン軸とともに電磁スイッチにより押し出されて軸方向に前進し、モータのトルクがピニオン軸の方へ伝達するのを許容するとともに、エンジンのトルクがモータの方へ伝達するのを禁止する一方向クラッチとを備える。
また、ピニオンがリングギヤに当接してから噛み合うまでの期間を、「噛み合わせ期間」と定義する。
これにより、噛み合い時期と通電オン時期との逆転が発生する将来の時期を遅らせることができるので、スタータの耐久性を向上することができる。
請求項2に記載のスタータによれば、入力側部材と出力側部材とは、噛み合わせ期間の間、各々に設けられた圧接面が互いに面接触して圧接し合う。そして、噛み合わせ期間の空転トルクは、入力側部材の圧接面および出力側部材の圧接面の少なくとも一方の摩擦係数を上げることで高められている。
これにより、摩擦係数を操作することで、噛み合わせ期間の空転トルクを自在に設定することができる。
請求項3に記載のスタータによれば、入力側部材の圧接面および出力側部材の圧接面の少なくとも一方の摩擦係数は、面粗度を大きくすることで高められている。
この手段は、摩擦係数を操作する一手段を示すものである。
請求項4に記載のスタータによれば、入力側部材の圧接面および出力側部材の圧接面の少なくとも一方の摩擦係数は、入力側部材および出力側部材とは別の素材を塗布または貼付することで高められている。
この手段は、摩擦係数を操作する一手段を示すものである。
請求項5に記載のエンジン始動装置は、請求項1ないし請求項4の内のいずれか1つに記載のスタータと、車両の運転状態に応じてエンジンの停止および再始動を行うエコランモードに基づいて、スタータを制御する制御手段とを備える。
これにより、エコランモードに基づき制御されることにより、使用頻度が高いスタータにおいても、耐久性を向上することができる。
なお、入力側部材の圧接面および出力側部材の圧接面の少なくとも一方の摩擦係数は、面粗度を大きくしたり、入力側部材および出力側部材とは別の素材を塗布または貼付したりすることで高められている。
実施例1のスタータ1の構成を、図1〜図3を用いて説明する。
スタータ1は、例えば、通電によりトルクを発生するモータ2と、エンジン(図示せず)のリングギヤ3に噛み合うギヤを有し、軸方向に進退するピニオン4と、ピニオン4を軸方向一方側に押し出すとともに、モータ2への通電をオンオフする電磁スイッチ5と、電磁スイッチ5により軸方向に進退するように設けられ、エンジンのトルクがモータ2の方へ伝達するのを禁止する一方向クラッチ6とを備える。
なお、界磁極9は界磁コイルにより構成することもできる。
また、電機子軸17は、軸方向一方側が出力軸13に相対回転自在に支持され、軸方向他方側がエンドフレーム21に回転自在に支持されている。
出力軸13は、電機子軸17と同軸に配され、軸方向一方側がフロントハウジング28に回転自在に支持されている。また、出力軸13の外周には、ヘリカルスプライン29が設けられており、このヘリカルスプライン29は、後記する入力側部材30の軸方向他端側の内周に設けられたネジ溝に螺合して、ヘリカルスプライン結合部31を形成する。
〔数式1〕S0≧S1+G3
〔数式2〕S2≧G1+G2
〔数式3〕(S1+G3)×L1/L2<G1+G2
出力側部材35は、出力軸13に遊嵌されている。そして、軸方向他方側の部分がバレル60に収容されてクラッチ部材59の内周側に配され、軸方向一方側の部分がピニオン軸36をなす。
実施例1のスタータ1の特徴を説明する。
まず、特徴の説明にあたり、以下のとおり用語を定義する。すなわち、モータ2への通電がオンされる前に、リングギヤ3に当接したピニオン4をリングギヤ3に対して回転させるのに必要なトルクを「始動前噛み合わせトルク」と定義し、クラッチ部材59に一定の当接状態を解除させるのに必要なトルクを「空転トルク」と定義し、ピニオン4がリングギヤ3に当接してから噛み合うまでの期間を、「噛み合わせ期間」と定義する。
ここで、始動前噛み合わせトルクは、主に、ピニオン4とリングギヤ3との当接部における摩擦係数により定まり、空転トルクは、主に、クラッチ部材59と出力側部材35との当接部における摩擦係数、およびクラッチスプリング61のセット力により定まる。
そして、始動前噛み合わせトルクは、噛み合わせ期間の空転トルクよりも小さくなるように設定されている。
なお、摩擦係数の増加は、例えば、他端面63および一端面64の一方または両方の面粗度を大きくしたり、他端面63および一端面64の一方または両方に入力側、出力側部材30、35とは別の素材を塗布または貼付したりすることで達成できる。
実施例1のスタータ1によれば、電磁スイッチ5は、ピニオン4がリングギヤ3に噛み合い可能となる位置まで回転し、ピニオンスプリング40の圧縮応力により押し出されてリングギヤ3に噛み合った後に、モータ2への通電をオンする。そして、始動前噛み合わせトルクは、空転トルクよりも小さくなるように設定されている。
これにより、噛み合い時期と通電オン時期との逆転が発生する将来の時期を遅らせることができるので、スタータ1の耐久性を向上することができる。
エンジン始動後の空転トルクは、エンジンのトルクがモータ2の方へ伝達するのを早期に禁止するために小さいほうが好ましい。ここで、噛み合わせ期間において、出力側部材35と入力側部材30とは互いに圧接し合い、出力側部材35は入力側部材30に対して回転しにくくなるので、噛み合わせ期間の空転トルクが高くなる。
これにより、噛み合い時期と通電オン時期との逆転が発生する将来の時期を遅らせることができるとともに、エンジン始動後に速やかにエンジンのトルクがモータ2の方に伝わるのを禁止することができる。
これにより、摩擦係数を操作することで、噛み合わせ期間の空転トルクを自在に設定することができる。
これにより、エコランモードに基づき制御されることにより、使用頻度が高いスタータ1においても、耐久性を向上することができる。
実施例1のスタータ1は、エコランモードに基づいて制御されていたが、エコランモードに基づかないでスタータ1を制御するようにしてもよい。
実施例1のスタータ1によれば、ピニオン4は、電磁スイッチ5の磁気吸引力に基づく押出し力により、リングギヤ3に対して回転するように設けられていたが、例えば、電磁スイッチ5に周知のドライブスプリングを装着し、ドライブスプリングの圧縮応力によりピニオン4の回転をアシストするようにしてもよい。
2 モータ
3 リングギヤ
4 ピニオン
5 電磁スイッチ
6 一方向クラッチ
30 入力側部材
31 ヘリカルスプライン結合部
35 出力側部材
36 ピニオン軸
40 ピニオンスプリング
59 クラッチ部材
63 他端面(出力側部材の圧接面)
64 一端面(入力側部材の圧接面)
Claims (5)
- エンジンを始動するためのトルクを通電により発生するモータと、
前記エンジンのリングギヤに噛み合うギヤを有し、軸方向に進退するピニオンと、
前記ピニオンを軸方向に押し出して前進させるとともに、前記モータへの通電をオンオフする電磁スイッチと、
前記ピニオンをスプライン結合により軸方向に相対的に進退自在に支持し、前記ピニオンとともに前記電磁スイッチにより押し出されて軸方向に前進するピニオン軸と、
前記ピニオンと前記ピニオン軸とに支持され、前記ピニオンの前記ピニオン軸に対する相対的な進退に応じて軸方向に圧縮応力を蓄えるピニオンスプリングと、
前記電磁スイッチの押出し力をトルクに変換して前記ピニオン軸に伝達し、前記モータへの通電がオンされた後は前記モータのトルクを前記ピニオン軸に伝達して、前記ピニオン軸を回転させるヘリカルスプライン結合部と、
前記ピニオンおよび前記ピニオン軸とともに前記電磁スイッチにより押し出されて軸方向に前進し、前記モータのトルクが前記ピニオン軸の方へ伝達するのを許容するとともに、前記エンジンのトルクが前記モータの方へ伝達するのを禁止する一方向クラッチとを備え、
この一方向クラッチは、前記ヘリカルスプライン結合部を介してトルクが入力されて回転する入力側部材と、この入力側部材に連動して回転し、前記入力側部材に伝達されたトルクを前記ピニオン軸の方に出力する出力側部材と、前記入力側部材と前記出力側部材との間に配されるクラッチ部材とを有し、
このクラッチ部材は、前記モータのトルクが前記入力側部材に入力されるときに、前記入力側部材および前記出力側部材の両方と一定の当接状態を維持することで、前記モータのトルクが前記ピニオン軸の方へ伝達するのを許容し、前記エンジンのトルクが前記出力側部材に入力されるときに、前記一定の当接状態を解除して前記出力側部材から離間することで、前記エンジンのトルクが前記モータの方へ伝達するのを禁止し、
前記ピニオン軸は、前記電磁スイッチにより押し出された前記ピニオンが前記リングギヤに当接した後も、前記電磁スイッチの押出し力により、回転しながら軸方向に前進して前記ピニオンスプリングを圧縮するとともに前記ピニオンを前記リングギヤに対して回転させ、
前記電磁スイッチは、前記ピニオンが前記リングギヤに噛み合い可能となる位置まで回転し、前記ピニオンスプリングの圧縮応力により押し出されて前記リングギヤに噛み合った後に、前記モータへの通電をオンするスタータにおいて、
前記モータへの通電がオンされる前に、前記リングギヤに当接した前記ピニオンを前記リングギヤに対して回転させるのに必要なトルクを、始動前噛み合わせトルクと定義し、
前記クラッチ部材に前記一定の当接状態を解除させるのに必要なトルクを、空転トルクと定義すると、
前記始動前噛み合わせトルクは、前記空転トルクよりも小さくなるように設定されているとともに、
前記ピニオンが前記リングギヤに当接してから噛み合うまでの期間を噛み合わせ期間と定義すると、
前記出力側部材と前記入力側部材とは、前記噛み合わせ期間の間、前記クラッチ部材と前記一定の当接状態を維持するとともに互いに圧接し合い、
前記噛み合わせ期間の前記空転トルクは、前記入力側部材と前記出力側部材との圧接により増大し、
前記始動前噛み合わせトルクは、前記噛み合わせ期間の前記空転トルクよりも小さくなるように設定されていることを特徴とするスタータ。 - 請求項1に記載のスタータにおいて、
前記入力側部材と前記出力側部材とは、前記噛み合わせ期間の間、各々に設けられた圧接面が互いに面接触して圧接し合い、
前記噛み合わせ期間の前記空転トルクは、前記入力側部材の圧接面および前記出力側部材の圧接面の少なくとも一方の摩擦係数を上げることで高められていることを特徴とするスタータ。 - 請求項2に記載のスタータにおいて、
前記入力側部材の圧接面および前記出力側部材の圧接面の少なくとも一方の摩擦係数は、面粗度を大きくすることで高められていることを特徴とするスタータ。 - 請求項2に記載のスタータにおいて、
前記入力側部材の圧接面および前記出力側部材の圧接面の少なくとも一方の摩擦係数は、前記入力側部材および前記出力側部材とは別の素材を塗布または貼付することで高められていることを特徴とするスタータ。 - 請求項1ないし請求項4の内のいずれか1つに記載のスタータと、
車両の運転状態に応じて前記エンジンの停止および再始動を行うエコランモードに基づいて、前記スタータを制御する制御手段とを備えるエンジン始動装置。
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