JP5500555B2

JP5500555B2 - スタータ

Info

Publication number: JP5500555B2
Application number: JP2010271876A
Authority: JP
Inventors: 慎悟北島; 成紀中里; 繁彦小俣; 典男柳川
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-12-06
Also published as: JP2012122358A

Description

本発明は、エンジンを始動させるためのスタータに係り、特に、その動作時の衝突音を低減するに好適なスタータに関する。

近年、環境対応技術の一つとして、停車時に自動車のエンジンを自動停止し、燃費改善を行うアイドリングストップシステムが採用されつつある。このシステムを搭載した車両は、搭載しない車両に比べエンジンの再始動の回数が増加するため、スタータの動作回数も増加する。ここで、再始動のたびにスタータから生じる始動音は運転者にとってストレスを感じる可能性も否定できないため、このときの音を低減することが重要である。

スタータの始動音の要因としていくつか考えられるが、その一つがピニオンとリングギヤの端面衝突が挙げられる。この端面衝突による始動音を低減するものとして、ピニオンの歯形部が形成された複数枚の鋼鈑を積層して構成され、それぞれの歯形部が相互に撓むことができるように、積層方向に隣接する鋼鈑同士が前記歯型部にかからない位置で軸方向に接合されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これにより、ピニオンがリングギヤに衝突した時、各鋼鈑がそれぞれ微小量撓み、各鋼鈑間で摩擦を生じさせることで、衝突エネルギーを緩和し、衝突音を低減している。

特開２０１０−１４４５５４号公報

しかし、特許文献１記載のスタータでは、ピニオンの部品点数が増え、且つそれらを溶接等で接合する必要もあるため、コストの増加は否めず、また、エンジンクランキング中に主に生じる、ピニオンの歯とリングギヤの歯の衝突音への跳ね返りも懸念される。

本発明の目的は、コストの増加を抑え、且つピニオンの歯とリングギヤの歯の衝突音への跳ね返りもなく、ピニオンとリングギヤの端面同士の衝突音を低減できるスタータを提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、スタータモータと、該スタータモータの回転力をエンジンに伝達すると共に、該エンジンから前記スタータモータへの回転力を遮断するワンウェイクラッチと、該ワンウェイクラッチを介して、前記スタータモータの回転軸の回転力をリングギヤへ伝達するピニオンと、前記ワンウェイクラッチのクラッチインナと前記ピニオンが分離され、その間に弾性体により構成される緩衝部とを有するスタータであって、前記クラッチインナに設けられ、前記ピニオンのストローク量を規制するストッパを備え、前記緩衝部は、複数の弾性体により構成されるとともに、前記緩衝部の撓み量がｘ１，ｘ２の時の前記複数の弾性体から構成される前記緩衝部のばね定数をそれぞれｋ１，ｋ２とすると、ｘ１＜ｘ２のとき、ｋ１≦ｋ２となるように前記緩衝部の荷重特性が設定され、前記複数の弾性体は、セット荷重がある状態で前記クラッチインナと前記ピニオンの間に設置された第１の弾性体と、前記ストッパと前記ピニオンの後端との間に設置され、衝撃吸収部が前記ストッパと前記ピニオンの後端との間隔より小さい軸方向寸法の第２の弾性体とからなり、前記第２の弾性体は、前記ストッパもしくは前記ピニオンの後端と所定の間隔を有し、前記ピニオンが前記所定の間隔の分移動した時、前記第２の弾性体は前記ストッパもしくは前記ピニオンの後端と接触し、前記第２の弾性体は、前記ストッパと前記ピニオンの後端との衝突を緩衝するものである。
かかる構成により、コストの増加を抑え、且つピニオンの歯とリングギヤの歯の衝突音への跳ね返りもなく、ピニオンとリングギヤの端面同士の衝突音を低減できるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記複数の弾性体は、ばね若しくはゴム又はプラスチックからなるものである。

本発明によれば、コストの増加を抑え、且つピニオンの歯とリングギヤの歯の衝突音への跳ね返りもなく、ピニオンとリングギヤの端面同士の衝突音を低減できるものとなる。

本発明の第１の実施形態によるスタータの全体構成を示す部分断面図である。図１のピニオン周りの拡大断面図である。本発明の第１の実施形態によるスタータにおけるピニオンの押込み荷重とクラッチインナの移動量の説明図である。本発明の第２の実施形態によるスタータのピニオン周りの拡大断面図である。本発明の第３の実施形態によるスタータのピニオン周りの拡大断面図である。本発明の第４の実施形態によるスタータにおけるピニオンの押込み荷重とクラッチインナの移動量の説明図である。本発明の第５の実施形態によるスタータにおけるピニオンの押込み荷重とクラッチインナの移動量の説明図である。

以下、図１〜図３を用いて、本発明の第１の実施形態によるスタータの構成及び動作について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態によるスタータの全体構成を示す部分断面図である。図２は、図１のピニオン周りの拡大断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態によるスタータにおけるピニオンの押込み荷重とクラッチインナの移動量の説明図である。

最初に、図１及び図２を用いて、本実施形態のスタータの構成について説明する。

図１に示すスタータ１は、回転力を発生するスタータモータ３を備えている。スタータモータ３の回転力は、回転軸７及びワンウェイクラッチ８を介してピニオン１４に伝達される。マグネチックスイッチ４は、スタータモータ３への通電のオン・オフを行い、吸引力を発生する。ギヤケース５は、スタータモータ３とマグネチックスイッチ４を固定し、エンジンとの取り付け面を有している。シフトレバー６は、マグネチックスイッチ４で発生した吸引力によりワンウェイクラッチ８をリングギヤ２側へ押出す。ワンウェイクラッチ８は、スタータモータ３からエンジンへの回転力を伝達する一方で、エンジンからのスタータモータ３への回転力を遮断する。ワンウェイクラッチ８は、クラッチアウタ９と、クラッチインナ１１と、両者の間に配置されたローラ１０とから構成される。ピニオン１４は、ワンウェイクラッチ８のクラッチインナ１１とスプラインにより回転方向で係合しており、且つ軸方向には移動可能であり、回転軸７から伝達された回転力をリングギヤ２に伝達する。

図２に示すように、ピニオン１４とクラッチインナ１１の間には、セット荷重がある状態でピニオンばね１２を設置し、ピニオン１４はピニオンばね１２の押込み力によりピニオンストッパ１５に押し付けられている。また、クラッチインナ１１には、ピニオン１４のストローク量を規制するストッパ１１ａを設けており、このストッパ１１ａとピニオン１４の間の前者側にゴム１３を配置する。ゴム１３の軸方向寸法は、ストッパ１１ａとピニオン１４の間隔よりも小さく設定する。

次に、本実施形態のスタータの始動時の動作について説明する。

マグネチックスイッチ４は通電することにより吸引力を発生し、この吸引力によりシフトレバー６を介して、ワンウェイクラッチ８と一体でピニオン１４をリングギヤ２の側へ押し出す。その後、ピニオン１４の端面はリングギヤ２の端面と衝突し、端面同士当接状態で、ワンウェイクラッチ８はピニオンばね１２を撓ませながら移動する。そして、ワンウェイクラッチ８がピニオン１４の後端とゴム１３の間隔Ｌ２だけ移動した後、ピニオン１４の後端とゴム１３は接触し、ワンウェイクラッチ８は緩衝部（ピニオンばね１２とゴム１３）を撓ませながら、シフトレバー６からの押込み力と緩衝部の反力（ピニオンばね１２とゴム１３の荷重の合計）が釣り合う位置（Ｌ１）まで移動し、停止する。

ここで、図３を用いて、上述のスタータの始動時の、ピニオンの押込み荷重（＝緩衝部の反力）とクラッチインナ１１の移動量の関係について説明する。

前述のように、本実施形態においては、ワンウェイクラッチ８のクラッチインナ１１とピニオン１４とが分離されており、その間に複数の弾性体（ピニオンばね１２とゴム１３）により構成される緩衝部が備えられている。そして、ピニオンばね１２とゴム１３からなる緩衝部のある撓み量をｘ１，ｘ２とするとき、この撓み量がｘ１，ｘ２の時の緩衝部（ピニオンばね１２とゴム１３）のばね定数をそれぞれｋ１，ｋ２とすると、ｘ１＜ｘ２のとき、ｋ１≦ｋ２となるように緩衝部の荷重特性が設定されている。

すなわち、ピニオン１４がリングギヤ２に衝突した後、クラッチインナ１１の移動量が０〜Ｌ２までの間は、ピニオン１４の押込み荷重は、ピニオンばね１２によって決定され、このとき、ピニオンばね１２のばね定数をｋａとする。さらに、クラッチインナ１１の移動量がＬ２〜Ｌ１までの間は、ピニオン１４の押込み荷重は、ピニオンばね１２とゴム１３によって決定され、このとき、ゴム１３のばね定数をｋｂとすると、この間の緩衝部のばね定数はｋａ+ｋｂとなる。

以上のように、本実施形態では、２つの弾性体からなる緩衝部を備えているが、従来は、単一の弾性体として、ピニオンばねのみを備えている。この単一の弾性体の場合、ピニオンばねのばね定数ｋｃは、本実施形態の場合のピニオンばねのばね定数ｋａよりも、大きくなっている（ｋｃ＞ｋａ）。例えば、クラッチインナ１１の移動量Ｌ１となったときの、ピニオンの押込み荷重は、本実施形態と同様とすると、従来のピニオンの押込み荷重とクラッチインナの移動量の関係は、図３に一点鎖線で示すようになる。

すなわち、本実施形態では、ピニオンばね１２としては、従来よりもばね定数ｋａが小さい（ｋｃ＞ｋａ）ものと使用しているため、ピニオン１４がリングギヤ２に衝突した際、積極的にピニオンばね１２を撓ませることで、衝突瞬間の衝撃力を緩和できる。

また、積極的にピニオンばね１２を撓ませたことによる跳ね返りとして、ストッパ１１ａとピニオン１４の後端の衝突が考えられるが、ピニオン１４の後端がストッパ１１ａに到達する前にゴム１３を介することで、両者間の衝突も緩衝できる。

本実施形態の構造は、従来の構造からの大幅な構造変更は必要ないため、コストの増加を抑制しつつ、ピニオン１４とリングギヤ２の端面衝突音の低減を実現できるものとなる。

なお、図１及び図２に示す例では、２つの弾性体の一方として、ゴム１３を用いているが、ゴムの代わりにプラスチック材を用いてもよいものである。

また、緩衝部の複数の弾性体としてコイルばねとゴムの代わりに、コイルばね同士の組み合わせ、またはゴム同士の組み合わせ、その他の弾性体を用いてもよいものである。

以上説明したように、本実施形態によれば、コストの増加を抑え、且つピニオンの歯とリングギヤの歯の衝突音への跳ね返りもなく、ピニオンとリングギヤの端面同士の衝突音を低減できるものとなる。

次に、図４を用いて、本発明の第２の実施形態によるスタータの構成及び動作について説明する。なお、本実施形態によるスタータの全体構成は、図１に示したものと同様である。
図４は、本発明の第２の実施形態によるスタータのピニオン周りの拡大断面図である。

本実施形態では、緩衝部の２つの弾性体として、コイルばね１２とゴム１３を用いるのは同じであるが、ゴム１３がストッパ１１ａ側ではなく、ピニオン１４の後端側に設置されているものである。

また、ゴム１３の代わりに、コイルばねなどの弾性体を用いても良いものである。

次に、図５を用いて、本発明の第３の実施形態によるスタータの構成及び動作について説明する。なお、本実施形態によるスタータの全体構成は、図１に示したものと同様である。
図５は、本発明の第３の実施形態によるスタータのピニオン周りの拡大断面図である。

本実施形態では、緩衝部として、図１に示したピニオンばね１２とゴム１３に代えて、非線形コイルばねなどのような非線形荷重特性をもつ弾性体１６を用いている。この弾性体１６の荷重特性は、図３に示したものと同様としている。

次に、図６を用いて、本発明の第４の実施形態によるスタータの構成及び動作について説明する。なお、本実施形態によるスタータの全体構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態によるスタータのピニオン周りの構成は、図５に示したものと同様である。
図６は、本発明の第４の実施形態によるスタータにおけるピニオンの押込み荷重とクラッチインナの移動量の説明図である。

本実施形態では、図５にて説明したように、緩衝部として、非線形コイルばねなどのような非線形荷重特性をもつ弾性体１６を用いている。この弾性体１６の荷重特性は、図６に示すように、クラッチインナ１１の移動量増加に対して、ばね定数も増加するような非線形な荷重特性をもつ弾性体１６を用いている。

次に、図７を用いて、本発明の第５の実施形態によるスタータの構成及び動作について説明する。なお、本実施形態によるスタータの全体構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態によるスタータのピニオン周りの構成は、図２に示したものと同様である。
図７は、本発明の第５の実施形態によるスタータにおけるピニオンの押込み荷重とクラッチインナの移動量の説明図である。

本実施形態では、緩衝部として、線形な荷重特性をもつ弾性体（図２に示したコイルばね１２）と、非線形な荷重特性をもつ弾性体（非線形コイルばね）とを組み合わせたものを用い、この弾性体の荷重特性は、図７に示すように、ラッチインナ１１の移動量増加に対して、ばね定数も増加するような非線形な荷重特性をもつ弾性体を用いている。

１…スタータ
２…リングギヤ
３…スタータモータ
４…マグネチックスイッチ
５…ギヤケース
６…シフトレバー
７…回転軸
８…ワンウェイクラッチ
９…クラッチアウタ
１０…ローラ
１１…クラッチインナ
１１ａ…ストッパ
１２…ピニオンばね
１３…ゴム
１４…ピニオン
１５…ピニオンストッパ
１６…非線形荷重特性をもつ弾性体

Claims

スタータモータと、
該スタータモータの回転力をエンジンに伝達すると共に、該エンジンから前記スタータモータへの回転力を遮断するワンウェイクラッチと、
該ワンウェイクラッチを介して、前記スタータモータの回転軸の回転力をリングギヤへ伝達するピニオンと、
前記ワンウェイクラッチのクラッチインナと前記ピニオンが分離され、その間に弾性体により構成される緩衝部とを有するスタータであって、
前記クラッチインナに設けられ、前記ピニオンのストローク量を規制するストッパを備え、
前記緩衝部は、複数の弾性体により構成されるとともに、
前記緩衝部の撓み量がｘ１，ｘ２の時の前記複数の弾性体から構成される前記緩衝部のばね定数をそれぞれｋ１，ｋ２とすると、ｘ１＜ｘ２のとき、ｋ１≦ｋ２となるように前記緩衝部の荷重特性が設定され、
前記複数の弾性体は、
セット荷重がある状態で前記クラッチインナと前記ピニオンの間に設置された第１の弾性体と、
前記ストッパと前記ピニオンの後端との間に設置され、衝撃吸収部が前記ストッパと前記ピニオンの後端との間隔より小さい軸方向寸法の第２の弾性体とからなり、
前記第２の弾性体は、前記ストッパもしくは前記ピニオンの後端と所定の間隔を有し、前記ピニオンが前記所定の間隔の分移動した時、前記第２の弾性体は前記ストッパもしくは前記ピニオンの後端と接触し、
前記第２の弾性体は、前記ストッパと前記ピニオンの後端との衝突を緩衝することを特徴とするスタータ。
請求項１記載のスタータにおいて、
前記複数の弾性体は、ばね若しくはゴム又はプラスチックからなることを特徴とするスタータ。