JP5746394B1 - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】ピニオンのリングギアへのより大きな押圧力を得ることができるスタータの提供。【解決手段】スタータは、モータ１と、出力軸２ａと、オーバーランニングクラッチ３と、シフトレバー６とを備え、オーバーランニングクラッチのインナーレース２４のシフトレバー側にはローラ２４ａが設けられ、インナーレースの反ローラ側にはスプライン嵌合部２４ｂと、ピニオンをリングギア側へと付勢するピニオンスプリング２８とが設けられ、ピニオンスプリングは、ローラの外径よりも大きな径のコイル状に構成させており、インナーレースには、ローラの外径よりも小さな径の段差２４ｄが設けられ、段差に、ピニオンスプリングの少なくとも一端の受け座となるホルダ２７が、インナーレースとは別部材として配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関を始動するスタータに関するものである。

特許文献１に開示されたスタータにおいては、モータの出力軸のインナーチューブの外周に、ピニオンギアが設けられていた。ピニオンギアは、出力軸と一体に回転する共に、出力軸の軸心方向に沿い前後摺動できるように、インナーチューブにスプライン嵌合されていた。

また、ピニオンギアとインナーチューブとの間には、エラストマー等の弾性体から成る緩衝部材が設けられており、緩衝部材によって、ピニオンとリングギアとの衝突に起因する衝撃を緩和するようにしていた。

特開２０１３−５７３２５号公報

しかしながら、かかる特許文献１に開示の構成では、ピニオンギアとスプライン嵌合部とで構成される空間において、緩衝部材を配する空間が狭く、大きな荷重を得ることができない。また、エラストマー等の弾性体から成る緩衝部材によりピニオンの押込み力を得る構造であるので、ピニオンが摺動できる長さが極端に短くなるために、ピニオンとリングギアとの軸方向の噛合い深さが浅くなってしまい、うまく噛合うことができなかったり、摩耗が早まってしまったりする問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ピニオンのリングギアへのより大きな押圧力を得ることができるスタータを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明は、回転力を発生するモータと、前記モータの回転力を伝達する出力軸と、内燃機関を始動するためのリングギアに回転力を伝えるピニオンを有するオーバーランニングクラッチと、前記ピニオンと前記リングギアとを歯合させるための推力を前記出力軸に伝達して該出力軸を軸方向に移動させるシフトレバーとを備えたスタータであって、前記オーバーランニングクラッチのインナーレースの前記シフトレバー側には、ローラが設けられており、前記オーバーランニングクラッチのインナーレースの反ローラ側には、前記ピニオンを前後摺動可能に支持すると共に該ピニオンに回転力を伝えるスプライン嵌合部と、前記ピニオンを前記リングギア側へと付勢する少なくとも一つのピニオンスプリングとが設けられており、前記ピニオンスプリングは、前記インナーレースの前記ローラの外径よりも大きな径のコイル状に構成させており、前記インナーレースには、前記ローラの外径よりも小さな径の段差が設けられており、前記段差に、前記ピニオンスプリングの少なくとも一端の受け座となるホルダが、前記インナーレースとは別部材として、配置されている。

本発明によれば、ピニオンのリングギアへのより大きな押圧力を得ることができる。

本発明の実施の形態１のスタータの静止状態の全体図である。 本実施の形態１のスタータの出力軸近傍部の拡大図である。 本発明の実施の形態２のスタータの静止状態の全体図である。 本発明の実施の形態３のスタータの出力軸近傍部の拡大図である。

以下、本発明に係るスタータの実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。なお、本願における前後方向は、後述する出力軸の延びる方向であり、ピニオンがリングギアに近づくように移動する向きを前方、ピニオンがリングギアから離れるように移動する向きを後方として記載する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のスタータの静止状態の全体図（一部断面含む）である。図２、本実施の形態１のスタータの出力軸近傍部の拡大図である。スタータは、図１に示すように、回転力を発生するモータ１と、減速機構部２と、出力軸２ａと、オーバーランニングクラッチ３と、ピニオン５とを備えている。

減速機構部２は、モータ１で発生した回転力を減速する。出力軸２ａは、減速機構部２によって減速された回転力を、オーバーランニングクラッチ３へ伝達する。オーバーランニングクラッチ３は、出力軸２ａにヘリカルスプライン嵌合によって軸方向に摺動自在に支持され、回転力の一方向のみを伝達する。ピニオン５は、内燃機関を始動するためのリングギア４に回転力を伝える。

オーバーランニングクラッチ３は、シフトレバー６と回転自在に連結されており、シフトレバー６におけるオーバーランニングクラッチ３との反対側は、電磁スイッチ７のフック８に連結されている。電磁スイッチ７は、ケース９と、コイル１０と、ボビン１１と、プランジャ１５と、コア１７と、接点スプリング１８と、プランジャスプリング１９およびリターンスプリング２０と備えている。

ケース９は、外郭をなしていると共に、磁気回路を形成する部分でもある。コイル１０は、コイル１０に通電されることで、磁界を発生する。このコイル１０は、ボビン１１に巻回されている。

プランジャ１５は、コイル１０の磁界による電磁力によって、歯合スプリング１２を介してフック８を吸引すると共に、可動接点１３ａを備えたシャフト１３を、カバー１４に備えた固定接点１４ａの方向に押し付ける。すなわち、本スタータの歯合方式は、歯合スプリングを備えた電磁押込式である。

コア１７は、プランジャ１５に対向し、初期状態でプランジャ１５との間に空隙１６が確保されるように設けられている。接点スプリング１８は、可動接点１３ａを固定接点１４ａに押し付ける荷重を発生する。プランジャスプリング１９およびリターンスプリング２０は、電磁スイッチ７の動作が完了した際に、プランジャ１５を元の位置に戻す荷重を発生する。

プランジャ１５には、フック８を前後自在に摺動支持する軸受け２１が設けられている。フック８には、軸受け２１に支持される摺動部８ａと、歯合スプリング１２の座面を構成する鍔８ｂとを備えている。尚、前記の接点は、モータ１を駆動させる接点である。

一方、オーバーランニングクラッチ３は、アウターカムを備え、カムローラ２２と、アウターレース２３と、ローラ２４ａを有するインナーレース２４とによって構成されている。アウターレース２３は、図示しないカムローラスプリングを内包している。カムローラ２２は、ローラ２４ａの径方向外側に設けられており、カバー２５およびカバープレート２６によって覆われている。

オーバーランニングクラッチ３のインナーレース２４のシフトレバー側には、ローラ２４ａが設けられており、インナーレース２４におけるローラ２４ａの反対側（反ローラ側すなわちリングギア側）には、ピニオン５を前後摺動可能に支持すると共にピニオン５に回転力を伝えるスプライン嵌合部２４ｂと、その摺動を円滑にする軸受部２４ｃと、後述するホルダ２７を支持する段差２４ｄとを備えている。

インナーレース２４におけるローラ２４ａと、ピニオン５との間には、ピニオンスプリング２８が設けられている。ピニオンスプリング２８の一端は、ホルダ２７を介して段差２４ｄに支持されており、ピニオンスプリング２８の他端は、ピニオン５を介してストッパ２９、リング３０によって支持されている。ピニオンスプリング２８は、ピニオン５をリングギア４の方へ付勢する。一例として、ピニオンスプリング２８は、ピニオン５におけるインナーレース２４の外周を覆う部分５ａの径方向外側に設けられている。

上述した減速機構部２、オーバーランニングクラッチ３、シフトレバー６は、フロントブラケット３１に内包されている。

次に、上記のように構成されたスタータの動作について説明する。まず、図示しないキースイッチの動作信号を受けて、コイル１０が通電され、プランジャ１５がコア１７側へ移動する。プランジャ１５の移動に伴い、歯合スプリング１２、フック８、シフトレバー６を介してピニオン５、ピニオンスプリング２８を含むオーバーランニングクラッチ３がリングギア４側へと移動し、ピニオン５とリングギア４とが歯合する。

ここで、ピニオン５とリングギア４との軸方向の端面同士が当接すると噛合することができず、ピニオン５はリングギア４の軸方向の端面で移動を規制されてしまう。この場合、ピニオンスプリング２８が撓むことで、オーバーランニングクラッチ３はリングギア４側へ前進することができる。また、このとき、出力軸２ａとオーバーランニングクラッチ３とはヘリカルスプライン嵌合されているので、オーバーランニングクラッチ３は、回転を伴った前進動作をする。前進動作中のこの回転は、ピニオン５にも伝達されるので、結果、ピニオン５は、ピニオンスプリング２８による押込み力と合せて、リングギア４に歯合する動作を得ることができる（第一段階の噛合い）。

この歯合動作では、モータ１の回転力によらない弱い回転力と、ピニオンスプリング２８で発生する押圧によって歯合できるので、ピニオン５とリングギア４との摩耗を格段に低減することができる。

加えて、この動作によっても歯合することができなかった場合は、更に、プランジャ１５は、歯合スプリング１２を撓ませながらコア１７側へ移動し接点を閉じる。接点が閉じることでモータ１は回転力を発生し減速機構部２を介して、ピニオン５がリングギア４の端面上を歯合が可能な位置まで回転し、歯合することできる（第二段階の噛合い）。

このような２種類のいずれの歯合方法でも確実な噛合いを実現するには、ピニオン５を十分な押込み力でリングギア４へ押込むために、ピニオンスプリング２８の荷重を、より強くする必要がある。

ここで、前述した特許文献１に開示の構成の緩衝部材と同様、ピニオンスプリングを、ピニオンにおいてインナーレースの外周を覆う部分と、インナーレースとの間で囲まれた空間内に、ピニオンスプリングを設けてしまった場合、インナーレースは、カバーとカバープレートとによってオーバーランニングクラッチに係止するため、ピニオンスプリングは、ローラの外径よりも大きくできず、線径やピッチ径を大きくできない制約がある。また、ピニオンスプリングの内側には、出力軸、インナーレース、及びスプライン嵌合部が配されていることとなる。従って、ピニオンスプリングの荷重を大きく設定するための空間を確保できない。こうした事情により、前述した２種類の噛合い方法のいずれにおいても確実な噛合いができない恐れがある。

一方、本実施の形態１においては、インナーレース２４に設けた段差２４ｄとこの段差２４ｄで支持されるホルダ２７とを備え、このホルダ２７がピニオンスプリング２８の荷重受け面の一端を担うことができるので、ピニオンスプリング２８の外径は、ローラ２４ａの外径よりも大きくできる。すなわち線径及びピッチ径を大きく設定することができる。このようにして荷重を大きくしたピニオンスプリング２８を搭載することができる。加えて、外径が大きくなることで、ピニオン５を押す際の倒れも低減し、安定した荷重を発生できる。尚、ホルダ２７とカバープレート２６とは段差２４ｄによって軸方向で分離しており、常に接触することがない。従って、リングギア４とピニオン５とが噛合い、且つピニオン５の回転速度よりもリングギア４の回転速度が大きい状態、所謂オーバーラン状態であっても、ピニオンスプリング２８の両端の受け面に相対回転を生ずるといった問題も解消している。

また、ホルダ２７の外周部（スプリング受け座の外径部）の円周の一部もしくは全周は、ピニオンスプリング２８の外径よりもわずか大きい径で軸方向でいうピニオンスプリング２８側に張り出した部分２７ａを有している。これにより、ピニオンスプリング２８の位置決めが可能になり、より生産性が向上すると共に、エンジン始動時の回転により発生する遠心力によりピニオンスプリング２８が拡がるといった変形を規制できるので安全性をより向上させることができる。

更に、ホルダ２７は、ピニオンスプリング２８の発生する荷重よって、ローラ側に、つまり、段差２４ｄに、常に押さえられているので、ホルダ２７を固定するための特別な部材の追加や加工をすることなく、ホルダ２７の軸方向を固定でき、ホルダ２７と段差２４ｄとの摩擦力によって回転方向にも固定することができる。

エラストマー等の弾性体から成る緩衝部材ではなく、コイルスプリングであるピニオンスプリングによって、ピニオンのリングギアへの押圧力を得る構造であるので、ピニオンが摺動できる長さを極端に短くしてしまうことがなく、ピニオンとリングギアとの軸方向の噛合い深さを十分に確保することができ、不十分な噛合に起因した摩耗を低減することができる。

また、インナーレースにおける反ローラ側には、軸受部が設けられていることにより、スプライン嵌合部におけるピニオンの前後摺動を円滑にすることができ、ピニオンスプリング荷重の向上と相まって、更にリングギアとの歯合性を高めることができる。

また、本実施の形態１では、電磁押込式において、歯合スプリングによって、ピニオンだけを大きな荷重でリングギアに押し込むことができるで、ピニオンを含むオーバーランニングクラッチをリングギアに押込む態様よりも、歯合性を高めることができる。

また、出力軸とオーバーランニングクラッチとのスプライン嵌合がヘリカルスプラインによって嵌合されているので、ピニオンを含むオーバーランニングクラッチの前進に伴い回転運動が発生され、歯合させる際のピニオン押込み荷重を大きくすることができるので、歯合性を高めることができる。

また、ホルダの位置を規制する段差の軸方向の面は、オーバーランニングクラッチ内に部品を内包するカバープレートの面よりも反ローラ側に位置するので、ホルダとカバープレートとは段差によって軸方向で分離することができるので常に接触することがない。従ってホルダはカバープレートから回転力を受けることがなく、ピニオンスプリングの両端の受け面に相対回転を生ずるといった問題を解決できる。

以上説明したように、本実施の形態１のスタータによれば、ピニオンのリングギアへのより大きな押圧力を得ることができる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２のスタータの静止状態の全体図（一部断面含む）である。なお、本実施の形態２は、以下に説明する部分を除いては、上述した実施の形態１と同様であるものとする。

ホルダ１２７の外周部には、ピニオンスプリング２８の外形より僅かに大きい径でピニオンスプリング２８側に張り出した部分１２７ａが設けられている。この張り出した部分１２７ａは、ピニオン５の外径よりも僅かに大きい径を有しており、ピニオンスプリング２８が最も伸びた状態でも、ピニオン５の後端を、径方向外側且つ後方（図３の紙面左側）から覆うことができるように形成されている。

以上のように構成された本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様な利点が得られている。さらに、本実施の形態２では、ホルダ１２７に上述した張り出した部分１２７ａが設けられているので、ピニオン５の摺動を妨げることなく、実施の形態１では露呈していたピニオンスプリング２８、軸受部２４ｃを覆うことができるので、実施の形態１の良好な噛合い性に加えて優れた防塵性をも提供することができる。しかも、この良好な噛合い性に加えて優れた防塵性をも提供する構成は、防塵性向上のためだけの専用の部材を追加することなく得られる。尚、図３のようにピニオン５のピニオンスプリング２８側後端は歯車間を繋ぐ鍔５ｂにすることで、塵の侵入経路を狭めることができ、より効果的に防塵性を高めることができる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３のスタータの出力軸近傍部の拡大図である。本発明では、複数のピニオンスプリングを径方向に並べて配置することも可能であり、具体的に一例を示すと、図４に示されるように、２つのピニオンスプリング２８ａ、２８ｂを、径方向に並べて配置（並列配置）することもできる。このような構成によれば、必要なピニオン押込み荷重を複数のピニオンスプリングで分担できるので、個々のピニオンスプリングの全圧長を低減でき、軸方向に、より小型化することが可能になる。また、より軸長の短いスペースでもピニオン押込み力を大きくすることができる。

なお、図４は、本実施の形態３の特徴を、実施の形態１に組み合わせて実施した場合であるが、本実施の形態３は、これに限定されず、実施の形態２に組み合わせて実施することもできる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

例えば、前述の実施の形態１〜３では、歯合スプリングを備えたスタータについて説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、歯合スプリングを持たず、電磁スイッチの接点が閉じる前に電流を抑制してモータに通電し、ピニオンをゆっくり回転させながら、プランジャスプリングにより歯合させる噛合い方式、所謂、補助回転式スタータにおいても実施可能であり、同様に、ピニオンを押し出す荷重を大きくできるので歯合性を高めるのに有効である。

１ モータ、２ａ 出力軸、３ オーバーランニングクラッチ、４ リングギア、５ ピニオン、６ シフトレバー、２２ カムローラ、２４ インナーレース、２４ａ ローラ、２４ｂ スプライン嵌合部、２４ｄ 段差、２６ カバープレート、２７ ホルダ、２８ ピニオンスプリング。

Claims (8)

1. 回転力を発生するモータと、
   前記モータの回転力を伝達する出力軸と、
   内燃機関を始動するためのリングギアに回転力を伝えるピニオンを有するオーバーランニングクラッチと、
   前記ピニオンと前記リングギアとを歯合させるための推力を前記出力軸に伝達して該出力軸を軸方向に移動させるシフトレバーと
   を備えたスタータであって、
   前記オーバーランニングクラッチのインナーレースの前記シフトレバー側には、ローラが設けられており、
   前記オーバーランニングクラッチのインナーレースの反ローラ側には、前記ピニオンを前後摺動可能に支持すると共に該ピニオンに回転力を伝えるスプライン嵌合部と、前記ピニオンを前記リングギア側へと付勢する少なくとも一つのピニオンスプリングとが設けられており、
   前記ピニオンスプリングは、前記インナーレースの前記ローラの外径よりも大きな径のコイル状に構成させており、
   前記インナーレースには、前記ローラの外径よりも小さな径の段差が設けられており、
   前記段差に、前記ピニオンスプリングの少なくとも一端の受け座となるホルダが、前記インナーレースとは別部材として、配置されている、
   スタータ。
2. 前記ホルダは、前記ピニオンスプリングの外径よりも大きい径で軸方向でいう前記ピニオンスプリング側に張り出した部分を有している、
   請求項１のスタータ。
3. 前記張り出した部分は、前記ピニオンの外径よりも大きい径を有しており、前記ピニオンスプリングが最も伸びた状態でも、前記ピニオンの後端を、径方向外側且つ後方から覆うことができるように形成されている、
   請求項２のスタータ。
4. 複数の前記ピニオンスプリングが並列に設けられている、
   請求項１〜３の何れか一項のスタータ。
5. 前記インナーレースの反ローラ側には、前記スプライン嵌合部における前記ピニオンの摺動を円滑にする軸受部が設けられている、
   請求項１〜４の何れか一項のスタータ。
6. スタータの歯合方式が、歯合スプリングを備えた電磁押込式である、
   請求項１〜５の何れか一項のスタータ。
7. 前記出力軸と前記オーバーランニングクラッチとのスプライン嵌合がヘリカルスプラインによって嵌合されている、
   請求項１〜６の何れか一項のスタータ。
8. 前記ローラの外側には、カムローラが設けられており、
   前記カムローラは、カバープレートにより覆われており、
   前記段差の軸方向の面は、前記カバープレートの面よりも反ローラ側に位置する、
   請求項１〜７の何れか一項のスタータ。

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