JP5115218B2 - スタータ - Google Patents

Description

本発明は、電磁スイッチによりシフトレバーを駆動してピニオンギヤをエンジンのリングギヤ側へ押し出す方式のスタータに関する。

従来技術として、モータの回転速度を減速する遊星歯車減速装置と、エンジン始動時（ピニオンギヤとリングギヤとの噛み合い時、クランキング時等）に生じる衝撃的な荷重を吸収する衝撃吸収装置とを備えるスタータが公知である（特許文献１、２参照）。
衝撃吸収装置は、減速装置のインターナルギヤと、出力軸を支持するセンタケースとの間に複数個の緩衝部材（ゴム等の弾性体）を配置して構成され、インターナルギヤに過大な負荷トルクが加わった時に、緩衝部材が圧縮変形してインターナルギヤの回転を一時的に許容することにより、減速装置に衝撃力が加わることを防止する。
特開２００３−３１４４１８号公報 特開２００４−１９０６４７号公報

ところで、従来の衝撃吸収装置は、衝撃力を吸収するために専用の緩衝部材を使用するため、部品点数が増加すると共に、緩衝部材を収納するためのスペースを確保する必要があり、スタータの体格が大きくなる。
また、衝撃吸収能力を高めるためには、緩衝部材を大きくする必要がある。この場合、大きな緩衝部材を収納するために、スタータの径方向または軸方向の寸法を大きくする必要があり、スタータの体格が更に大きくなるため、エンジンへの搭載性が悪化する問題がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、第１の目的は、部品点数の増加を招くことなく、エンジン側から入力される衝撃力を吸収できるスタータを提供することにあり、第２の目的は、スタータの体格を大きくすることなく、衝撃吸収能力を高めることが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、このモータの回転を減速する遊星歯車減速装置と、この減速装置を介してモータの回転力が伝達される出力軸と、この出力軸の外周にクラッチと一体に配置され、クラッチを介して出力軸の回転が伝達されるピニオンギヤと、シフトレバーを介してピニオンギヤをクラッチと一体にエンジンのリングギヤ側へ押し出す働きを有する電磁スイッチと、モータと電磁スイッチが固定されるハウジングと、出力軸を回転自在に支持すると共に、モータの磁気回路を形成するヨークの外径より電磁スイッチ側に突き出る突起部を有し、且つ、減速装置に使用されるインターナルギヤと相対回転不能に組み合わされるセンタケースと、このセンタケースの突起部と電磁スイッチとの間に挟み込まれると共に、ハウジングに対し周方向に位置決めされて、電磁スイッチの内部に異物が侵入することを防止するゴム製のレバーシールとを備えるスタータであって、センタケースは、ハウジングに対し周方向に所定量だけ回転可能に配置され、且つ、突起部がレバーシールを介してハウジングに位置決めされていることを特徴とする。

上記の構成によれば、例えば、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合う時に発生する衝撃力がスタータに入力されてインターナルギヤに伝達された時に、そのインターナルギヤと相対回転不能に組み合わされているセンタケースが回転してレバーシールが圧縮変形することにより、エンジン側から入力される過大な負荷トルク（衝撃力）を吸収できる。つまり、ゴム製のレバーシールに衝撃吸収機能を持たせることができる。
レバーシールは、電磁スイッチの内部に異物が侵入することを防止するために用いられる既存の部品であり、衝撃力を吸収するために新たに追加する部品ではないため、本発明を構成する上で、部品点数が増加することはなく、且つ、スタータの体格を大きくする必要もない。

（請求項２の発明）
本発明は、回転力を発生するモータと、このモータの回転を減速する遊星歯車減速装置と、この減速装置を介してモータの回転力が伝達される出力軸と、この出力軸の外周にクラッチと一体に配置され、クラッチを介して出力軸の回転が伝達されるピニオンギヤと、シフトレバーを介してピニオンギヤをクラッチと一体にエンジンのリングギヤ側へ押し出す働きを有する電磁スイッチと、モータと電磁スイッチが固定されるハウジングと、出力軸を回転自在に支持すると共に、モータの磁気回路を形成するヨークの外径より電磁スイッチ側に突き出る突起部を有するセンタケースと、このセンタケースの突起部と電磁スイッチとの間に挟み込まれると共に、ハウジングに対し周方向に位置決めされて、電磁スイッチの内部に異物が侵入することを防止するゴム製のレバーシールと、減速装置のインターナルギヤとセンタケースとの間に配置され、インターナルギヤに加わる衝撃を緩和する緩衝部材とを備えるスタータであって、センタケースは、ハウジングに対し周方向に所定量だけ回転可能に配置され、且つ、突起部がレバーシールを介してハウジングに位置決めされていることを特徴とする。

上記の構成によれば、例えば、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合う時に発生する衝撃力がスタータに入力されてインターナルギヤに伝達された時に、そのインターナルギヤとセンタケースとの間に配置される緩衝部材、および、センタケースの突起部とハウジングとの間に介在されるゴム製のレバーシールが圧縮変形することにより、エンジン側から入力される過大な負荷トルク（衝撃力）を吸収できる。この場合、緩衝部材と共に、レバーシールに衝撃吸収機能を持たせることができる。
レバーシールは、電磁スイッチの内部に異物が侵入することを防止するために用いられる既存の部品であり、衝撃力を吸収するために新たに追加する部品ではないため、部品点数を増やすことなく、且つ、スタータの体格を大きくすることもなく、衝撃吸収能力を高めることが可能である。

（請求項３の発明）
請求項２に記載したスタータにおいて、レバーシールの弾性係数と緩衝部材の弾性係数とが異なることを特徴とする。
この場合、レバーシールが吸収できる負荷トルクの範囲と、緩衝部材が吸収できる負荷トルクの範囲とが異なるので、幅広い範囲の負荷トルクを吸収することが可能となる。

（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、センタケースには、レバーシールを撓ませて周方向に所定量回転した時点で、ハウジングに当接するストッパ部が設けられていることを特徴とする。
この場合、ストッパ部がハウジングに当接することでセンタケースの回転が停止するため、高い負荷トルクを受けた時に、レバーシールが撓みすぎることを防止でき、レバーシールの損傷を抑制できる。

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はスタータ１の一部断面を含む全体図である。
本実施例のスタータ１は、電機子（図示せず）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の回転力が伝達される出力軸４と、この出力軸４の外周にクラッチ５と一体に配置されるピニオンギヤ６と、バッテリから電機子に通電するためのモータ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を反モータ方向（図１の左方向）へ押し出す働きを有する電磁スイッチ８と、モータ２と電磁スイッチ８が固定されるハウジング９と、このハウジング９と共に出力軸４を回転自在に支持するセンタケース１０と、電磁スイッチ８の内部に異物（水分、塵、埃等）が侵入することを防止するゴム製のレバーシール１１等より構成される。

モータ２は、電機子軸の一端側に整流子（図示せず）が設けられ、この整流子の外周に配置されるブラシ（図示せず）を介して電機子に通電される整流子電動機であり、複数本のスルーボルト１２をハウジング９に締め付けて固定される。
減速装置３は、電機子軸の反整流子側の端部に形成されたサンギヤ１３と、このサンギヤ１３と同心に配置される環状のインターナルギヤ１４と、両ギヤ１３、１４に噛み合う複数の遊星ギヤ１５と、この遊星ギヤ１５を支持する遊星キャリア１６とで構成される周知の遊星歯車減速装置である。
出力軸４は、電機子軸と同一軸線上に配置されて、反モータ側の端部が軸受１７を介してハウジング９に回転自在に支持され、モータ側の端部が軸受１８を介してセンタケース１０に回転自在に支持されている。この出力軸４は、減速装置３の遊星キャリア１６が一体に設けられ、遊星ギヤ１５の公転運動が伝達されて回転する。

クラッチ５は、出力軸４の外周にヘリカルスプライン嵌合して配置され、エンジン始動時に出力軸４の回転をピニオンギヤ６に伝達する。また、ピニオンギヤ６がエンジンによって回された時、つまり、ピニオンギヤ６の回転速度が出力軸４の回転速度を上回ると、ピニオンギヤ６の回転が出力軸４に伝わらない様に、両者間の動力伝達を遮断する一方向クラッチとして構成されている。
ピニオンギヤ６は、電磁スイッチ８の働きにより反モータ方向へ押し出されて、エンジンのリングギヤ（図示せず）に噛み合った後、クラッチ５を介して伝達される回転力によりリングギヤを回転駆動する。

電磁スイッチ８は、スイッチコイル（図示せず）とプランジャ（図示せず）を内蔵するソレノイドによって構成され、このソレノイドに組み付けられる接点カバー８ａの内部にメイン接点が配置される。
ソレノイドは、スイッチコイルへの通電により電磁石を形成してプランジャを吸引する働きを有し、このプランジャの動きに連動してメイン接点を閉操作する。また、スイッチコイルへの通電が停止して吸引力が消滅すると、図示しないリターンスプリングに蓄えられた反力によりプランジャが押し戻されてメイン接点を開操作する。
メイン接点は、モータ回路の高電位側に接続されるＢ固定接点（図示せず）と、モータ回路の低電位側に接続されるＭ固定接点（図示せず）と、プランジャと一体に可動して両固定接点の間を電気的に断続する可動接点（図示せず）とで形成される。

シフトレバー７は、図１に示す様に、揺動中心となるレバー支点部７ａを有し、このレバー支点部７ａがハウジング９に形成された溝部９ａ（図２参照）に保持されて、レバー支点部７ａより一端側のレバー端部がプランジャに組み込まれたシフト用ロッド１９に連結され、レバー支点部７ａより他端側のレバー端部がクラッチ５に係合してプランジャの動きをクラッチ５に伝達する働きを有する。なお、図２は、図３のＡ−Ａ線に沿って切断した断面を示す斜視図である。
センタケース１０は、減速装置３のインターナルギヤ１４と一体に設けられ、このインターナルギヤ１４が、モータ２の磁気回路を形成するヨーク２ａの内周に嵌合して心出しされている。

また、センタケース１０には、図３および図５に示す様に、ヨーク２ａの外径より電磁スイッチ８側へ突き出る突起部１０ａが設けられ、この突起部１０ａがレバー支点部７ａの軸方向反ピニオンギヤ側を抑えることにより、レバー支点部７ａが軸方向（図１の左右方向）に動くことを防止している。
上記のセンタケース１０は、ハウジング９に対し所定量だけ周方向に回動可能に配置され、且つ、突起部１０ａがレバーシール１１を介してハウジング９に位置決めされている。なお、図３は、レバーシール１１を省略した状態で、センタケース１０の突起部１０ａを軸方向モータ側から見た正面図であり、図５は、レバーシール１１を軸方向モータ側へずらした状態で、センタケース１０の突起部１０ａを示す斜視図である。

ハウジング９には、図２に示す様に、シフトレバー７のレバー支点部７ａを保持する溝部９ａの開口側に、溝部９ａより周方向の幅が大きく形成された凹部９ｂが設けられ、この凹部９ｂにセンタケース１０の突起部１０ａが配置されている。凹部９ｂの周方向の幅は、突起部１０ａの周方向の幅より大きく形成されている。
レバーシール１１は、図１に示す様に、ハウジング９に固定される電磁スイッチ８の組み付け面と、センタケース１０の突起部１０ａとの間に挟み込まれ、且つ、ヨーク２ａの外周面に密着して配置されている。また、レバーシール１１は、周方向の両端が、ハウジング９に形成された凹部９ｂの周方向の両端に当接して周方向に位置決めされている（図２参照）。
更に、レバーシール１１には、図４に示す様に、円形の窪み１１ａが２ヶ所形成され、センタケース１０の突起部１０ａに設けられた２本の突出ピン１０ｂ（図５参照）が窪み１１ａに嵌合している。これにより、センタケース１０は、突起部１０ａがレバーシール１１を介してハウジング９に位置決めされることで、ハウジング９に対し周方向の回動が規制されている。

次に、スタータ１の作動を説明する。
始動スイッチの閉操作により、電磁スイッチ８のスイッチコイルに通電されて電磁石が形成され、その電磁石にプランジャが吸引されると、プランジャの動きがシフトレバー７を介してクラッチ５に伝達される。その結果、クラッチ５と一体にピニオンギヤ６がエンジンのリングギヤ側へ押し出され、ピニオンギヤ６の端面がリングギヤの端面に当接して停止する。
その後、モータ回路のメイン接点が閉じると、バッテリからモータ２に通電されて電機子に回転力が発生し、その電機子の回転が減速装置３で減速されて出力軸４に伝達され、更に、出力軸４からクラッチ５を介してピニオンギヤ６に伝達される。これにより、ピニオンギヤ６がリングギヤに噛み合い、減速装置３で増幅されたモータ２の駆動トルクがピニオンギヤ６からリングギヤに伝達されて、エンジンをクランキングする。

ところで、エンジン始動時には、ピニオンギヤ６がリングギヤに噛み合う時に大きな衝撃力が発生する。この衝撃力は、ピニオンギヤ６からクラッチ５→出力軸４→遊星ギヤ１５→インターナルギヤ１４へと伝達される。この時、インターナルギヤ１４と一体に設けられているセンタケース１０がゴム製のレバーシール１１を介してハウジング９に回動規制されているので、インターナルギヤ１４に衝撃力が伝達されると、センタケース１０が回転してレバーシール１１を圧縮変形することにより、衝撃力が吸収される。

クランキングからエンジンが完爆して始動スイッチが開操作されると、スイッチコイルへの通電が停止して磁力が消滅することにより、リターンスプリングの反力でプランジャが押し戻される。その結果、メイン接点が開いてバッテリからモータ２への通電が停止され、電機子の回転が次第に減速して停止する。
また、プランジャが押し戻されると、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て、クラッチ５と一体に反リングギヤ方向へ移動し、図１に示す静止位置まで後退して停止する。

（実施例１の効果）
本実施例のスタータ１は、減速装置３のインターナルギヤ１４が出力軸４を支持するセンタケース１０と一体に設けられ、且つ、そのセンタケース１０の突起部１０ａが、ゴム製のレバーシール１１を介してハウジング９に位置決めされている。この構成によれば、エンジン始動時に発生する衝撃力（ピニオンギヤ６がリングギヤに噛み合う時に発生する衝撃力、クランキング時に生じる衝撃力等）をレバーシール１１が圧縮変形することで吸収できる。
レバーシール１１は、電磁スイッチ８の内部に異物が侵入することを防止するために用いられる既存の部品であり、衝撃力を吸収するために新たに追加する部品ではないため、部品点数を増やすことなく、且つ、スタータ１の体格を大きくすることもなく、エンジン側から入力される過大な負荷トルク（衝撃力）を吸収することができる。

（変形例）
上記の実施例１では、センタケース１０とインターナルギヤ１４とを相対回転不能に組み合わせる手段として、両者を一体に設ける例を記載したが、センタケース１０とインターナルギヤ１４を別体に設けて、両者を相対回転不能に組み合わせる構成でも良い。
また、センタケース１０には、レバーシール１１を撓ませながら周方向に所定量回転した時点でハウジング９に当接するストッパ部を設けても良い。このストッパ部がハウジング９に当接することでセンタケース１０の回転が停止するため、高い負荷トルクを受けた時に、レバーシール１１が撓みすぎることを防止でき、レバーシール１１の損傷を抑制できる。

図６はレバーシール１１の斜視図である。
本実施例のスタータ１は、実施例１とは異なる構成でレバーシール１１に衝撃吸収機能を持たせた一例である。
レバーシール１１は、図６に示す様に、周方向の両側に軸方向へ突き出る凸部１１ｂが設けられ、この凸部１１ｂがセンタケース１０の突起部１０ａとハウジング９との間に嵌め込まれている。言い換えると、センタケース１０の突起部１０ａは、図７および図８に示す様に、レバーシール１１の両凸部１１ｂの間に挟み込まれ、そのレバーシール１１を介してハウジング９に位置決めされている。
上記の構成によれば、エンジン側からスタータ１に入力される衝撃力がセンタケース１０に伝達されると、図９に示す様に、センタケース１０が図示矢印方向へ回転してレバーシール１１の凸部１１ｂが圧縮変形することにより、衝撃力を吸収できる。

また、本実施例では、レバーシール１１の変形量を規制するために、センタケース１０にストッパ部１０ｃを設けることもできる。このストッパ部１０ｃは、例えば、図１０および図１１に示す様に、突起部１０ａの図示上部に設けられ、センタケース１０が所定量回転した時に、ハウジング９の段差面にストッパ部１０ｃの側面が当接することで、センタケース１０の回転が停止する（図１２参照）。これにより、レバーシール１１の凸部１１ｂが必要以上に圧縮変形することが阻止され、レバーシール１１の損傷を抑制できる。 本実施例の構成においても、実施例１と同じく、既存の部品であるレバーシール１１に衝撃吸収機能を持たせているので、部品点数を増やすことなく、且つ、スタータ１の体格を大きくすることもなく、エンジン側から入力される過大な負荷トルク（衝撃力）を吸収することができる。

図１３はスタータ１の一部断面を含む全体図である。
本実施例のスタータ１は、図１３に示す様に、センタケース１０とインターナルギヤ１４とが別体に設けられ、両者の間にゴム等の緩衝部材２０を配置して衝撃吸収装置を構成すると共に、実施例１または実施例２と同様に、レバーシール１１に衝撃吸収機能を持たせている。
これにより、レバーシール１１と緩衝部材２０とで衝撃力を吸収でき、且つ、衝撃吸収装置は、例えば、特許文献１、２に記載された公知の技術を採用したものであり、レバーシール１１は既存の部品であるため、スタータ１の体格を大きくすることなく、衝撃吸収能力を高めることができる。

また、本実施例の構成では、レバーシール１１の弾性係数と緩衝部材２０の弾性係数とを変えることもできる。例えば、図１４に示す様に、レバーシール１１の弾性係数〔同図（ｂ）参照〕を緩衝部材２０の弾性係数〔同図（ａ）参照〕より大きくすることにより、クランキング時に発生する比較的小さな負荷トルクは、緩衝部材２０が圧縮されることで吸収できる。この時、緩衝部材２０より弾性係数の大きいレバーシール１１は、殆ど圧縮されない。一方、ピニオンギヤ６がリングギヤに噛み合う時に発生する大きな負荷トルクは、図１４（ｃ）に示す様に、緩衝部材２０が圧縮されてトルクが高くなった時点で、レバーシール１１が圧縮されることにより吸収できる。
上記の様に、緩衝部材２０が吸収できる負荷トルクの範囲と、レバーシール１１が吸収できる負荷トルクの範囲とが異なるので、幅広い範囲の負荷トルクを吸収することが可能となる。

スタータの一部断面を含む全体図である（実施例１）。 センタケースの突起部とレバーシールとの係合状態を示す断面斜視図である（実施例１）。 センタケースの突起部をモータ側から見た正面図である（実施例１）。 レバーシールの斜視図である（実施例１）。 センタケースの突起部とレバーシールを示す斜視図である（実施例１）。 レバーシールの斜視図である（実施例２）。 センタケースの突起部とレバーシールとの係合状態を示す平面図である（実施例２）。 センタケースの突起部とレバーシールとの係合状態をモータ側から見た正面図である（実施例２）。 センタケースの回転状態を示す軸方向正面図である（実施例２）。 センタケースの突起部とレバーシールとの係合状態をモータ側から見た正面図である（実施例２）。 センタケースの突起部とレバーシールとの係合状態を示す平面図である（実施例２）。 センタケースの回転状態を示す軸方向正面図である（実施例２）。 スタータの一部断面を含む全体図である（実施例３）。 （ａ）緩衝部材の特性を示すグラフ、（ｂ）レバーシールの特性を示すグラフ、（ｃ）緩衝部材とレバーシールの合成特性を示すグラフである（実施例３）。

符号の説明

１ スタータ
２ モータ
２ａ ヨーク
３ 遊星歯車減速装置
４ 出力軸
５ クラッチ
６ ピニオンギヤ
７ シフトレバー
８ 電磁スイッチ
９ ハウジング
１０ センタケース
１０ａ センタケースの突起部
１０ｃ センタケースのストッパ部
１１ レバーシール
１４ インターナルギヤ
２０ 緩衝部材

Claims (4)

1. 回転力を発生するモータと、
   このモータの回転を減速する遊星歯車減速装置と、
   この減速装置を介して前記モータの回転力が伝達される出力軸と、
   この出力軸の外周にクラッチと一体に配置され、前記クラッチを介して前記出力軸の回転が伝達されるピニオンギヤと、
   シフトレバーを介して前記ピニオンギヤを前記クラッチと一体にエンジンのリングギヤ側へ押し出す働きを有する電磁スイッチと、
   前記モータと前記電磁スイッチが固定されるハウジングと、
   前記出力軸を回転自在に支持すると共に、前記モータの磁気回路を形成するヨークの外径より前記電磁スイッチ側に突き出る突起部を有し、且つ、前記減速装置に使用されるインターナルギヤと相対回転不能に組み合わされるセンタケースと、
   このセンタケースの突起部と前記電磁スイッチとの間に挟み込まれると共に、前記ハウジングに対し周方向に位置決めされて、前記電磁スイッチの内部に異物が侵入することを防止するゴム製のレバーシールとを備えるスタータであって、
   前記センタケースは、前記ハウジングに対し周方向に所定量だけ回転可能に配置され、且つ、前記突起部が前記レバーシールを介して前記ハウジングに位置決めされていることを特徴とするスタータ。
2. 回転力を発生するモータと、
   このモータの回転を減速する遊星歯車減速装置と、
   この減速装置を介して前記モータの回転力が伝達される出力軸と、
   この出力軸の外周にクラッチと一体に配置され、前記クラッチを介して前記出力軸の回転が伝達されるピニオンギヤと、
   シフトレバーを介して前記ピニオンギヤを前記クラッチと一体にエンジンのリングギヤ側へ押し出す働きを有する電磁スイッチと、
   前記モータと前記電磁スイッチが固定されるハウジングと、
   前記出力軸を回転自在に支持すると共に、前記モータの磁気回路を形成するヨークの外径より前記電磁スイッチ側に突き出る突起部を有するセンタケースと、
   このセンタケースの突起部と前記電磁スイッチとの間に挟み込まれると共に、前記ハウジングに対し周方向に位置決めされて、前記電磁スイッチの内部に異物が侵入することを防止するゴム製のレバーシールと、
   前記減速装置のインターナルギヤと前記センタケースとの間に配置され、前記インターナルギヤに加わる衝撃を緩和する緩衝部材とを備えるスタータであって、
   前記センタケースは、前記ハウジングに対し周方向に所定量だけ回転可能に配置され、且つ、前記突起部が前記レバーシールを介して前記ハウジングに位置決めされていることを特徴とするスタータ。
3. 請求項２に記載したスタータにおいて、
   前記レバーシールの弾性係数と前記緩衝部材の弾性係数とが異な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、
   前記センタケースには、前記レバーシールを撓ませて周方向に所定量回転した時点で、前記ハウジングに当接するストッパ部が設けられていることを特徴とするスタータ。

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