JP5251693B2 - スタータ - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に開示されたアイドルストップ装置は、ピニオンギヤをリングギヤ側へ押し出すためのピニオン押出し手段と、モータの通電電流をオン/オフするモータ通電手段とを備え、そのピニオン押出し手段とモータ通電手段とが独立して個別に作動できるように構成されている。この構成を用いると、エンジンが完全に停止する前の減速期間中に再始動要求が発生した場合でも、回転中のリングギヤにピニオンギヤを押し込んで噛み合わせ、噛み合いが成立した後、モータに通電してエンジンを再始動することが可能である。この方法によれば、エンジンが完全に停止してから再始動を行う場合と比較して、運転者に再始動が遅いと感じさせずに済む。
スタータの作動音として主たるものは、ピニオンギヤの端面がリングギヤの端面に衝突した時に発生する衝突音と、ピニオンギヤがリングギヤに実際に噛み合った時の歯面間の衝突音、および、ピニオン押出し手段を構成する電磁ソレノイドの作動音(プランジャが鉄心に衝突する時に発生する衝突音)に分けて考えられる。
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、ピニオンギヤとリングギヤとの衝突時に生じる衝撃を緩和することで、エンジン始動時の発生音を低減できるスタータを提供することにある。
本発明は、通電により回転力を発生するモータと、このモータの回転力が伝達されて回転する出力軸と、この出力軸の外周にヘリカルスプライン嵌合するクラッチと、このクラッチを介してモータの回転力が伝達されるピニオンギヤと、このピニオンギヤをクラッチと一体に軸方向(エンジンのリングギヤ側)へ押し出す働きを有するピニオン押出手段と、モータへの通電電流をオン/オフするモータ通電手段と、ピニオン押出手段の作動とモータ通電手段の作動を個々に独立して制御すると共に、エンジンが停止する過程で、前記リングギヤの回転中にピニオンギヤをリングギヤへ押し出す制御(ピニオンプリセットと呼ぶ)を行う制御手段と、を有するスタータであって、ピニオンプリセット時にピニオンギヤの端面が回転中のリングギヤの端面に衝突した際の衝撃を緩和する緩衝手段を備えており、この緩衝手段は、クラッチのインナから反モータ方向へ筒状に延びて形成され、その外周にピニオンギヤを相対回転不能に、且つ、軸方向に摺動自在に保持するインナチューブと、ピニオンギヤおよびインナチューブにそれぞれ形成され、両者が軸方向に所定の間隔を有して対向するピニオンギヤ側の受圧面(ギヤ側受圧面と呼ぶ)およびインナチューブ側の受圧面(チューブ側受圧面と呼ぶ)と、ギヤ側受圧面とチューブ側受圧面との間に配設され、ピニオンギヤの端面とリングギヤの端面との衝突時に軸方向に撓む緩衝部材とで構成されていることを特徴とするスタータ。
また、ピニオン押出手段の作動により、ピニオンギヤがクラッチと一体にエンジンのリングギヤ側へ押し出されて、ピニオンギヤの端面が回転中のリングギヤの端面に衝突した時に、その衝突時に生じる衝撃を緩衝部材により緩和することができる。これにより、衝撃が出力軸等へ伝達されることを抑制できるので、ピニオンギヤとリングギヤとの衝突によって発生する衝突音が出力軸等へ伝播することが少なくなり、エンジン始動時の発生音を低減できる。
請求項1に記載したスタータにおいて、緩衝部材は、ゴムあるいはゴムと樹脂の複合材であるエラストマーより成る弾性体であることを特徴とする。
(請求項3の発明)
請求項1に記載したスタータにおいて、緩衝部材は、圧縮コイルスプリングであることを特徴とする。
請求項1に記載したスタータにおいて、緩衝部材は、圧縮コイルスプリングと、ゴムあるいはゴムと樹脂の複合材であるエラストマーとを組み合わせた弾性体であることを特徴とする。
(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、
制御手段は、モータ通電手段の作動を、ピニオンギヤとリングギヤとが噛み合うまではオフ、噛み合った後にオンに制御することを特徴とする。
請求項1〜5に記載した何れかのスタータにおいて、インナチューブの反チューブ側の端部には、ピニオンギヤの反クラッチ方向への移動を規制するピニオンストッパが配設され、緩衝部材は、スタータに外部から作用する振動加速度に対して、ピニオンギヤが反ピニオンストッパ方向へ動くことを防止できるだけの初期荷重が付与されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、緩衝部材に付与された初期荷重により、ピニオンギヤをピニオンストッパに押し付けた状態で保持することが出来、ピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせる際に、外部振動によってピニオンギヤが反ピニオンストッパ方向へ動くことはないので、ピニオンギヤとリングギヤとの噛み合いを確実に行うことができる。
請求項1〜6に記載した何れかのスタータにおいて、緩衝部材の外周側には、緩衝部材が回転により径方向外側へ拡がることを防止する拡がり防止手段が設けられていることを特徴とする。
ピニオンギヤがモータに駆動されて高速で回転すると、遠心力の働きで緩衝部材が径方向外側へ拡がろうとする。これに対し、本発明では、緩衝部材の外周側に拡がり防止手段を設けているので、緩衝部材が遠心力によって径方向外側へ拡がることを防止できる。これにより、ピニオンギヤがクラッチと一体にエンジンのリングギヤ側へ押し出されて、ピニオンギヤの端面がリングギヤの端面に衝突した時に、その衝突時に生じる衝撃を緩和する緩衝部材の働きが低下することはなく、所望の効果を発揮できる。
請求項1〜7に記載した何れかのスタータにおいて、ギヤ側受圧面およびチューブ側受圧面の最大径は、ピニオンギヤの歯底径より小さく、ギヤ側受圧面およびチューブ側受圧面の最小径は、インナチューブの外径より大きいことを特徴とする。
上記の構成によれば、ピニオンギヤの歯底径とインナチューブの外径との間に緩衝部材の配置スペースを確保でき、且つ、ピニオンギヤの軸方向寸法内に緩衝部材を配置することが可能である。
本実施例のスタータ1は、エンジンの停止および再始動を自動制御するアイドルストップ装置に適用することができる。このスタータ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に駆動されて回転する出力軸3と、この出力軸3の外周上を軸方向に移動可能に設けられたピニオン移動体(後述する)と、シフトレバー4を介してピニオン移動体を反モータ方向(図1の左方向)へ押し出すために作動するピニオン押出用ソレノイド5(ピニオン押出手段)と、モータ接点(後述する)を開閉するモータ通電用ソレノイド6(モータ通電手段)等より構成される。なお、モータ2の電機子2a(図4参照)と出力軸3との間には、電機子2aの回転を減速して出力軸3に伝達する減速装置(例えば、遊星歯車減速装置)を設けることもできる。
クラッチ7は、図1に示す様に、出力軸3の外周にヘリカルスプライン嵌合するスプラインバレル7aと、このスプラインバレル7aと一体に設けられるアウタ7bと、このアウタ7bの内周に相対回転自在に配置されるインナ7cと、アウタ7bとインナ7cとの間で回転力の伝達を断続するローラ7d等より構成され、アウタ7bからインナ7cへの一方向のみ回転力を伝達する周知の一方向クラッチとして設けられている。
インナチューブ9は、図2に示す様に、インナ7cから反モータ方向(図示左方向)へ筒状に延びて設けられ、その外周には、軸方向に沿って直スプライン9aが形成されている。また、インナチューブ9のインナ側端部には、直スプライン9aの外径より大きいフランジ部9bが設けられ、このフランジ部9bの軸方向反インナ側(図示左側)の端面が、本発明のチューブ側受圧面9cを形成している。
以上の構成、つまり、インナチューブ9、ギヤ側受圧面8b、チューブ側受圧面9cおよび緩衝部材12によって、本発明の緩衝手段が構成されている。
ピニオン押出用ソレノイド5とモータ通電用ソレノイド6は、両者に共通して用いられる固定鉄心13を有し、この固定鉄心13を挟んで軸方向に一体的に構成され、図1に示す様に、モータ2と並列にスタータハウジング14に固定されている。
ピニオン押出用ソレノイド5は、図3に示す様に、固定鉄心13の他に、ソレノイドケース15と、このソレノイドケース15の内部に収容される励磁コイル16と、固定鉄心13に対向して軸心方向に可動するプランジャ17と、このプランジャ17の動きをシフトレバー4に伝達するジョイント18等より構成される。
始動リレー20は、スタータ1の作動を制御するECU21(電子制御装置)によりオン/オフ制御され、この始動リレー20がオン制御されると、バッテリ22から始動リレー20を通じて励磁コイル16に通電される。
プランジャ17は、励磁コイル16への通電により固定鉄心13が磁化されると、その固定鉄心13との間に配設されるリターンスプリング23の反力に抗して固定鉄心13に吸着される。このプランジャ17は、径方向の中央部に円筒孔を有する略円筒状に設けられている。円筒孔は、プランジャ17の軸方向一端側(図3の左端側)に開口して、軸方向他端側に底面を有している。
ドライブスプリング24は、プランジャ17の移動により、シフトレバー4を介して反モータ方向に押し出されたピニオンギヤ8の軸方向端面がリングギヤ25の軸方向端面に当接した後、プランジャ17が固定鉄心13に吸着されるまで移動する間に圧縮されて、ピニオンギヤ8をリングギヤ25に噛み込ませるための反力を蓄える。
励磁コイル27の反固定鉄心側には、磁気回路の一部を形成する円環状の磁性プレート35が配置されている。この磁性プレート35は、コイル側(図示左側)の外周端面が、ヨーク26の内周に設けられる段差に当接してコイル側の位置が規制されている。
プランジャ28は、励磁コイル27への通電により固定鉄心13が磁化されると、その固定鉄心13との間に配設されるリターンスプリング36の反力に抗して固定鉄心13に吸着される。
一組の固定接点32は、例えば、2本の端子ボルト30、31と別体に設けられ、接点カバー29の内側で2本の端子ボルト30、31に固定されている。
モータ接点は、一組の固定接点32と可動接点33とで形成され、この可動接点33が一組の固定接点32に当接して、接点圧スプリング40により付勢され、両固定接点32間が導通することでモータ接点が閉状態となり、可動接点33が一組の固定接点32から離れて両固定接点32間の導通が遮断されることによりモータ接点が開状態となる。
a)通常のエンジン始動を行う場合「エンジンが完全に停止している状態で、ユーザがイグニッションスイッチ(図示せず)をオン操作してエンジンを始動させる場合」。
イグニッションスイッチのオン操作によって発生するエンジン始動信号を受けてECU21が始動リレー20をオン制御する。これにより、バッテリ22からピニオン押出用ソレノイド5の励磁コイル16に通電され、磁化された固定鉄心13にプランジャ17が吸引されて移動する。このプランジャ17の移動に伴い、シフトレバー4を介してピニオンギヤ8がクラッチ7と一体に反モータ方向へ押し出され、ピニオンギヤ8の端面がリングギヤ25の端面に当接して停止する。
ECU21からエンジン停止信号が出力されて、エンジンへの燃料噴射および吸気の供給が停止される。これにより、エンジンは停止過程に入り、図5(b)に示す様に、リングギヤ25の回転(図中、エンジン回転数で示される)が降下を開始する。リングギヤ25の回転が予め設定された所定の回転数まで低下すると、ECU21からピニオン押出用ソレノイド5の励磁コイル16に対してオン信号が出力される。その結果、ピニオンギヤ8がクラッチ7と一体に反モータ方向へ押し出され、ピニオンギヤ8の端面がリングギヤ25の端面に当接した後、リングギヤ25がピニオンギヤ8と噛み合い可能な位置まで回転した時点で、両ギヤ8、24の噛み合いが成立する。
次に、エンジンの再始動信号がECU21から出力されると、モータ通電用ソレノイド6の励磁コイル27に通電されて、モータ接点が閉成する。その結果、モータ2に通電されて電機子2aに回転力が発生する。この時、ピニオンギヤ8は、既にリングギヤ25に噛み合っているので、モータ2の回転力がピニオンギヤ8からリングギヤ25に伝達されてエンジンをクランキングする。
本実施例のスタータ1は、ピニオン押出用ソレノイド5(ピニオン押出手段)の作動と、モータ通電用ソレノイド6(モータ通電手段)の作動を、ECU21(制御手段)により個々に独立して制御し、エンジンが停止する過程で、リングギヤの回転中にピニオンギヤをリングギヤへ押し出す制御(ピニオンプリセット)を行うので、アイドリング状態からエンジンを停止する際に、ピニオン押出用ソレノイド5のみを作動させて、回転中のリングギヤ25にピニオンギヤ8を噛み合わせ、リングギヤ25の回転が停止した後も、ピニオンギヤ8とリングギヤ25とが噛み合った状態を保持できる。この後、エンジンを再始動する時は、既にピニオンギヤ8がリングギヤ25に噛み合っているので、モータ通電用ソレノイド6を作動させてモータ接点を閉じるだけで良い。すなわち、エンジンの再始動時にピニオン移動体を押し出す必要はなく、ピニオンギヤ8をリングギヤ25に噛み合わせるまでの時間を短縮できるので、エンジンの再始動を速やかに行うことができる。
上記の様に、本実施例のスタータ1によれば、アイドルストップ後のエンジン再始動時に発生する騒音(スタータ1の発生音)を低減できるので、道路沿線の環境を損なうことなく、ユーザにとって快適なアイドルストップ装置を提供できる。
この実施例2は、図7に示す様に、緩衝部材12に圧縮コイルスプリング41を用いた一例である。この場合、汎用の圧縮コイルスプリング41を使用できるので、コスト低減を図ることができる。
この実施例3は、図8に示す様に、緩衝部材12にゴムあるいはエラストマー等の弾性体と、圧縮コイルスプリング41とを併用した一例である。
この場合、圧縮コイルスプリング41による衝撃の緩衝効果と、弾性体による衝撃の減衰効果を得ることができ、発生音の低減効果をより高めることができる。
この実施例4は、ピニオンギヤ8のボス部8cに対して歯の部分の軸方向長さを短くした一例である。
ピニオンギヤ8の歯は、リングギヤ25との噛み合いに必要な軸方向長さを有していれば良いので、図9に示す様に、ボス部8cに対して歯の部分の軸方向長さを短くすることも出来る。一方、ピニオンギヤ8のボス部8cは、歯の部分より軸方向長さを長くすることで、大径孔の外周に緩衝部材12の拡がり防止手段の機能を持たせることができる。
2 モータ
3 出力軸
5 ピニオン押出用ソレノイド(ピニオン押出手段)
6 モータ通電用ソレノイド(モータ通電手段)
7 クラッチ
7c クラッチのインナ
8 ピニオンギヤ
8b ギヤ側受圧面
8c ピニオンギヤのボス部(拡がり防止手段)
9 インナチューブ
9c チューブ側受圧面
11 ピニオンストッパ
12 緩衝部材
25 リングギヤ
Claims (8)
- 通電により回転力を発生するモータと、
このモータの回転力が伝達されて回転する出力軸と、
この出力軸の外周にヘリカルスプライン嵌合するクラッチと、
このクラッチを介して前記モータの回転力が伝達されるピニオンギヤと、
この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に向かって軸方向に押し出す働きを有するピニオン押出手段と、
前記モータへの通電電流をオン/オフするモータ通電手段と、
前記ピニオン押出手段の作動と前記モータ通電手段の作動を個々に独立して制御すると共に、前記エンジンが停止する過程で、前記リングギヤの回転中に前記ピニオンギヤを前記リングギヤへ押し出す制御(ピニオンプリセットと呼ぶ)を行う制御手段と、
を有するスタータであって、
前記ピニオンプリセット時に前記ピニオンギヤの端面が回転中の前記リングギヤの端面に衝突した際の衝撃を緩和する緩衝手段を備えており、
前記緩衝手段は、
前記クラッチのインナから反モータ方向へ筒状に延びて形成され、その外周に前記ピニ
オンギヤを相対回転不能に、且つ、軸方向に摺動自在に保持するインナチューブと、
前記ピニオンギヤおよび前記インナチューブにそれぞれ形成され、両者が軸方向に所定の間隔を有して対向するピニオンギヤ側の受圧面(ギヤ側受圧面と呼ぶ)およびインナチューブ側の受圧面(チューブ側受圧面と呼ぶ)と、
前記ギヤ側受圧面と前記チューブ側受圧面との間に配設され、前記両端面の衝突時に軸方向に撓む緩衝部材とで構成されていることを特徴とするスタータ。 - 請求項1に記載したスタータにおいて、
前記緩衝部材は、ゴムあるいはゴムと樹脂の複合材であるエラストマーより成る弾性体であることを特徴とするスタータ。 - 請求項1に記載したスタータにおいて、
前記緩衝部材は、圧縮コイルスプリングであることを特徴とするスタータ。 - 請求項1に記載したスタータにおいて、
前記緩衝部材は、圧縮コイルスプリングと、ゴムあるいはゴムと樹脂の複合材であるエラストマーとを組み合わせた弾性体であることを特徴とするスタータ。 - 請求項1〜4に記載した何れかのスタータにおいて、
前記制御手段は、前記モータ通電手段の作動を、前記ピニオンギヤと前記リングギヤとが噛み合うまではオフ、噛み合った後にオンに制御することを特徴とするスタータ。 - 請求項1〜5に記載した何れかのスタータにおいて、
前記インナチューブの反チューブ側の端部には、前記ピニオンギヤの反クラッチ方向への移動を規制するピニオンストッパが配設され、
前記緩衝部材は、前記スタータに外部から作用する振動加速度に対して、前記ピニオンギヤが反ピニオンストッパ方向へ動くことを防止できるだけの初期荷重が付与されていることを特徴とするスタータ。 - 請求項1〜6に記載した何れかのスタータにおいて、
前記緩衝部材の外周側には、前記緩衝部材が回転により径方向外側へ拡がることを防止する拡がり防止手段が設けられていることを特徴とするスタータ。 - 請求項1〜7に記載した何れかのスタータにおいて、
前記ギヤ側受圧面および前記チューブ側受圧面の最大径は、前記ピニオンギヤの歯底径より小さく、前記ギヤ側受圧面および前記チューブ側受圧面の最小径は、前記インナチューブの外径より大きいことを特徴とするスタータ。
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