JP6079459B2

JP6079459B2 - スタータ

Info

Publication number: JP6079459B2
Application number: JP2013122161A
Authority: JP
Inventors: 太郎岡田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2033-06-10
Also published as: JP2014238078A

Description

本発明は、エンジンを始動させるためのスタータに関する。

近年、地球温暖化の問題に対処するため、内燃機関を利用した自動車においても、二酸化炭素（ＣＯ_２）の削減目的で、停車時にエンジンを停止することにより、燃費を向上する所謂アイドルストップを導入する動きが加速している。しかし、アイドルストップにおいては、渋滞中の一般道で多数の車両がエンジン始動を一斉に行うケースが増加するため、エンジン始動時に発生する音による道路周辺の騒音問題が懸念される。従って、アイドルストップ普及のためには、エンジン始動時に発生する音の低減が課題になると考えられる。このエンジン始動時に発生する音には、スタータの作動音が含まれる。

スタータの作動音として主たるものは、ピニオンがエンジンのリングギヤに衝突して噛み合うことにより発生するギヤ音と、電磁スイッチの作動音があり、これらのギヤ音および電磁スイッチの作動音の低減が、エンジン始動時に発生する音の発生源対策として重要である。

なお、ピニオンとリングギヤとの間で発生するギヤ音には、ピニオンのギヤ歯の軸方向端面がリングギヤのギヤ歯の軸方向端面に衝突した時に発生するギヤ端面衝突音と、ピニオンがリングギヤに噛み合って回転する際に発生するギヤ噛合音とがある。

特許文献１では、ギヤ音を低減するための技術として、ピニオンを複数枚の鋼板を積層して構成し、且つ、各鋼板でギヤ歯部分が相互に軸方向に撓むようにした技術が開示されている。

しかしながら、この技術では、ピニオンを鋼板のみで構成するため、質量が大きく、ピニオンとリングギヤとが衝突した際の衝突力が大きくなる傾向にある。
このため、ある程度はギヤ音を低減できるものの、よりギヤ音を低減したいという要求に応えるには、この構造では限界があった。

特開２０１０−１４４５５４号公報

そこで、本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、スタータにおいて、ピニオンとリングギヤとの衝突音をさらに低減することにある。

本発明のスタータは、回転力を発生するモータと、モータの出力軸上に回転可能且つ軸方向に移動可能に配され、エンジンのリングギヤに噛合可能なピニオンとを備え、ピニオンをリングギヤに向かって軸方向に移動させることにより、ピニオンをリングギヤに噛み合わせる方式のスタータである。

ピニオンは、周方向に並ぶ複数のギヤ歯を有し、複数のギヤ歯は、それぞれ、一部に他の部分よりも弾性係数の小さい材料で形成された低弾性部を有する。

本発明の第１の発明（請求項１の手段）によれば、複数のギヤ歯は、弾性係数の高い材料によりなる高弾性層と、この高弾性層を形成する材料よりも弾性係数の低い材料によりなる低弾性層とが、軸方向に交互に複数層積層されて構成されるとともに、この低弾性層が低弾性部をなしている。そして、ピニオンとリングギヤとが噛み合って回転する際に、リングギヤが当接する位置におけるギヤ歯の歯厚をピッチ点歯厚とすると、低弾性層でのピッチ点歯厚ｔ１が、高弾性層でのピッチ点歯厚ｔ２よりも大きいことを特徴としている。
本発明の第２の発明（請求項２の手段）によれば、複数のギヤ歯は、高弾性層の軸方向両端に配置される低弾性層を有し、この低弾性層がギヤ歯の軸方向両端側に位置する低弾性部を形成している。そして、このギヤ歯の軸方向両端側に位置する低弾性層を、ギヤ歯の歯底よりも内径側において、複数個所で相互に連結する連結部を有していることを特徴としている。
本発明の第３の発明（請求項３の手段）によれば、低弾性部は、ギヤ歯に対して、歯厚方向に貫通して設けられ、且つギヤ歯の周方向の両側面から周方向に膨出していることを特徴としている。
上記の各発明によれば、リングギヤとの衝突時の衝撃を低弾性部によって吸収でき、衝突音を低減することができる。

スタータの全体構成図である（実施例１）。（ａ）はピニオンの平面図であり、（ｂ）はピニオンの側面図である（実施例１）。図２のIII-III断面図である（実施例１）。ピニオンの部分斜視図である（実施例１）。ピニオンとリングギヤが噛み合った状態の平面図である（実施例１）。（ａ）、（ｂ）は変形前後における図５のVI−VI断面図である（実施例１）。ピニオンの平面図である（実施例２）。図７のVIII−VIII断面図である（実施例２）。ピニオンの平面図である（実施例３）。図９のＸ−Ｘ断面図である（実施例３）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
実施例１の構成を図１〜５を用いて説明する。
スタータ１は、回転力を発生するモータ２と、このモータ２の回転が伝達される出力軸３と、この出力軸３上に配される一方向クラッチ４とピニオン５と、シフトレバー（図示せず）を介して一方向クラッチ４とピニオン５をリングギヤＲ側（図１の左方向）へ押し出す機能及びモータ回路に設けられるメイン接点を開閉してモータ２への通電を断続する機能を有する電磁スイッチ８等より構成される。

モータ２は、電磁スイッチ８によりメイン接点が閉じると、バッテリ（図示せず）から給電されて電機子軸（図示せず）に回転力を発生する周知の直流電動機である。

軸方向反モータ側である一端側（図示左側）の端部がハウジング１２に回転自在に支持され、他端側の端部が電機子軸に連結されている。なお、電機子軸と出力軸３との間に減速装置（例えば遊星歯車減速機）を設けて、電機子軸の回転を減速装置で減速して出力軸３に伝達する構成でも良い。

一方向クラッチ４は、出力軸３の外周に設けられたヘリカルスプライン部３ａと嵌合するアウタ４ａ、このアウタ４ａの内周に相対回転自在に配置されるインナ４ｂ、アウタ４ａとインナ４ｂとの間で回転力の伝達を断続するローラ４ｃ等を有している。ローラ４ｃを介してアウタ４ａからインナ４ｂへ一方向のみ回転力を伝達する。

ピニオン５は、周方向に並ぶ複数のギヤ歯１５を有する回転体であって、インナ４ｂを軸方向反モータ側へ延長したインナチューブ４ｄの外周に直スプライン結合されている。すなわち、ピニオン５は、インナチューブ４ｄと一体に回転すると共に、インナチューブ４ｄに対し軸方向に所定距離移動可能に支持されている。なお、インナチューブ４ｄは、出力軸３の外周に相対回転自在に嵌合している。

なお、インナチューブ４ｄの先端部には、ピニオン５のインナチューブ４ｄ上での軸方向反モータ側への移動を規制するピニオンストッパ１８が設けられており、ピニオン５はスプリング１９によってリングギヤ側（押出方向）に付勢され、ピニオンストッパ１８にピニオン５の先端面が当接している。

電磁スイッチ８は、内蔵する電磁コイル（図示せず）への通電により電磁石を形成してプランジャ（図示せず）を吸引する周知のソレノイドを用いて構成され、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、電磁コイルへの通電が停止して電磁力が消滅すると、図示しないリターンスプリングの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、電磁スイッチ８に固定される２本の端子ボルト２０、２１を介してモータ回路に接続される一組の固定接点と、電磁スイッチ８のプランジャと一体に可動して一組の固定接点の間を電気的に断続する可動接点とで形成される。

シフトレバーは、揺動中心となるレバー支点部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（図示せず）に連結され、レバー支点部より他端側のレバー端部が一方向クラッチ４に係合して、プランジャの動きを一方向クラッチ４に伝達する。

〔スタータ１の作動〕
電磁スイッチ８の作動により、シフトレバーを介して一方向クラッチ４と一体にピニオン５が反モータ方向へ押し出される。
このとき、リングギヤＲのギヤ歯Ｒａとピニオン５のギヤ歯１５が噛み合わず、リングギヤＲのギヤ歯Ｒａの軸方向端面とピニオン５のギヤ歯１５の軸方向端面とが当接する場合がある。

そして、当接した後に、モータ２による回転もしくはヘリカルスプライン部３ａの作用等によりピニオン５とリングギヤＲとの回転方向の相対位置が噛み合い可能な位置になると、ピニオン５がさらに押し出されて、リングギヤＲと噛み合い、モータ２の回転がピニオン５からリングギヤＲに伝達されて、エンジンをクランキングする。

〔本実施例の特徴〕
本実施例のスタータ１によれば、複数のギヤ歯１５が、それぞれ、一部に他の部分よりも弾性係数の小さい材料で形成された低弾性部１５ａを有する。
本実施例では、ギヤ歯１５が、鉄鋼材料等の縦弾性係数の高い材料による高弾性層２６と、樹脂やゴム等による高弾性層よりも縦弾性係数の低い低弾性層２５とが軸方向に積層されて構成されている。そして、低弾性層２５が低弾性部１５ａをなす。

具体的には、ピニオン５は、鋼板２７と、鋼板２７の材料よりも縦弾性係数の低い樹脂製の板材（以下、樹脂板２８と呼ぶ）とが交互に軸方向に積層された構造となっている。層数及び各層の厚さは、要求される強度等に応じて適宜設定される。
なお、鋼板２７と樹脂板２８とは接着や締結等などにより少なくとも歯底よりも内径側の部分で固定されている。

鋼板２７と樹脂板２８にはそれぞれ、ギヤ歯形状が形成されており、積層されることによってギヤ歯１５が形成される。つまり、ギヤ歯１５は、鋼板２７による高弾性層２６と樹脂板２８による低弾性層２５とが交互に積層された構造を呈している。

また、図２（ａ）、図３、及び図４に示すように、ギヤ歯１５は、全歯たけに亘って、低弾性層２５の歯厚が、高弾性層２６の歯厚よりも大きい。
本実施例では、樹脂板２８のギヤ歯１５をなす部分は、鋼板２７のギヤ歯１５をなす部分よりも、周方向に膨出している。

このため、図５及び図６（ａ）に示すように、ピニオン５とリングギヤＲとが噛み合って回転する際に、リングギヤＲが当接するギヤ歯１５の径方向における位置を位置Ａとし、この位置Ａにおける歯厚をピッチ点歯厚とすると、低弾性層２５でのピッチ点歯厚ｔ１は、高弾性層２６でのピッチ点歯厚ｔ２よりも大きくなっている。

〔実施例１の作用効果〕
本実施例のスタータは、ギヤ歯１５が、鋼板２７による高弾性層２６と樹脂板２８による低弾性層２５（低弾性部１５ａ）とが軸方向に積層されて構成されている。

これによれば、ピニオン５のギヤ歯１５の軸方向端面がリングギヤＲのギヤ歯１５の軸方向端面に衝突した場合の衝撃を低弾性部１５ａによって吸収でき、ギヤ端面衝突音を低減することができる。
また、ピニオン５の一部を樹脂により形成することになるため、ピニオン５が軽量となり、衝突力が過剰になりすぎるのを避けることができる。

また、ギヤ歯１５は、低弾性層２５での歯厚が、高弾性層２６での歯厚よりも大きくなっている。
これによれば、図６に示すように、ピニオン５とリングギヤＲが噛み合って回転する際、低弾性部１５ａが先にリングギヤＲに当接して、低弾性部１５ａの弾性変形（図６（ｂ）参照）によって、衝撃を吸収する。これにより、ギヤ噛合音を低減できる。

すなわち、リングギヤＲとの衝突時の衝撃を低弾性部１５ａによって吸収でき、衝突音を低減することができる。

〔実施例２〕
実施例２を、実施例１とは異なる点を中心に、図７及び図８を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、インサート成型によって、ギヤ歯１５に樹脂層３１（低弾性層２５）と金属層３２（高弾性層２６）とを形成している。
例えば、ギヤ歯１５の軸方向両端にそれぞれ樹脂層３１を形成し、各樹脂層３１がギヤ歯１５の歯底よりも内径側の連結部３３で連結されるように、インサート成型されている。
本実施例によっても、実施例１と同様の作用効果を奏する。

〔実施例３〕
実施例３を、実施例１とは異なる点を中心に、図９及び図１０を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、金属にて形成されたギヤ歯１５に対して、各ギヤ歯１５の周方向の両側面に周方向に膨出する樹脂部３５をインサート成型によって付属させている。
例えば、本実施例では、各側面に軸方向に亘って３つの樹脂部３５が設けられている。

これによれば、樹脂部３５が低弾性部１５ａをなし、実施例１と同様に、ピニオン５とリングギヤＲが噛み合って回転する際、低弾性部１５ａが先にリングギヤＲに当接して、低弾性部１５ａの弾性変形によって、衝撃を吸収することができ、衝突音を低減できる。
なお、本実施例は実施例１や２とは異なり、低弾性層２５と高弾性層２６とを軸方向に交互に積層するものではないため、ギヤ端面衝突音の低減効果は実施例１及び実施例２の方が高い。

（変形例）
実施例１のスタータ１は、ピニオン５と一方向クラッチ４とをともにシフトレバー７で押し出すタイプであったが、ピニオン５のみを押し出すタイプであってもよい。
また、電磁スイッチ８は、ピニオン５を軸方向に押し出すソレノイドと、モータの通電電流をオン／オフするためのソレノイドとの２つのソレノイドを備えるタンデムタイプであってもよい。

１スタータ、２モータ、３出力軸、５ピニオン、１５ギヤ歯、１５ａ低弾性部

Claims

回転力を発生するモータ（２）と、
前記モータ（２）の出力軸（３）上に回転可能且つ軸方向に移動可能に配され、エンジンのリングギヤ（Ｒ）に噛合可能なピニオン（５）とを備え、
前記ピニオン（５）は、周方向に並ぶ複数のギヤ歯（１５）を有し、
前記複数のギヤ歯（１５）は、それぞれ、一部に他の部分よりも弾性係数の小さい材料で形成された低弾性部（１５ａ）を有しており、
前記ピニオン（５）を前記リングギヤ（Ｒ）に向かって軸方向に移動させることにより、前記ピニオン（５）を前記リングギヤ（Ｒ）に噛み合わせる方式のスタータであって、
前記ギヤ歯（１５）は、弾性係数の高い材料によりなる高弾性層（２６）と、前記高弾性層（２６）を形成する材料よりも弾性係数の低い材料によりなる低弾性層（２５）とが軸方向に交互に複数層積層されて構成されるとともに、前記低弾性層（２５）が前記低弾性部（１５ａ）をなしており、
前記ピニオン（５）と前記リングギヤ（Ｒ）とが噛み合って回転する際に、前記リングギヤ（Ｒ）が当接する位置における前記ギヤ歯（１５）の歯厚をピッチ点歯厚とすると、
前記低弾性層（２５）でのピッチ点歯厚ｔ１は、前記高弾性層（２６）でのピッチ点歯厚ｔ２よりも大きいことを特徴とするスタータ。
回転力を発生するモータ（２）と、
前記モータ（２）の出力軸（３）上に回転可能且つ軸方向に移動可能に配され、エンジンのリングギヤ（Ｒ）に噛合可能なピニオン（５）とを備え、
前記ピニオン（５）は、周方向に並ぶ複数のギヤ歯（１５）を有し、
前記複数のギヤ歯（１５）は、それぞれ、一部に他の部分よりも弾性係数の小さい材料で形成された低弾性部（１５ａ）を有しており、
前記ピニオン（５）を前記リングギヤ（Ｒ）に向かって軸方向に移動させることにより、前記ピニオン（５）を前記リングギヤ（Ｒ）に噛み合わせる方式のスタータであって、
前記ギヤ歯（１５）は、弾性係数の高い材料によりなる高弾性層（２６、３２）と、前記高弾性層（２６、３２）を形成する材料よりも弾性係数の低い材料によりなり、前記高弾性層（２６、３２）の軸方向両端に配置される低弾性層（２５、３１）とを有し、この低弾性層（２５、３１）が前記ギヤ歯（１５）の軸方向両端側に位置する前記低弾性部（１５ａ）を形成しており、
前記ギヤ歯（１５）の歯底よりも内径側において、前記ギヤ歯（１５）の軸方向両端側に位置する前記低弾性層（２５、３１）を複数個所で相互に連結する連結部（３３）を有していることを特徴とするスタータ。
回転力を発生するモータ（２）と、
前記モータ（２）の出力軸（３）上に回転可能且つ軸方向に移動可能に配され、エンジンのリングギヤ（Ｒ）に噛合可能なピニオン（５）とを備え、
前記ピニオン（５）は、周方向に並ぶ複数のギヤ歯（１５）を有し、
前記複数のギヤ歯（１５）は、それぞれ、一部に他の部分よりも弾性係数の小さい材料で形成された低弾性部（１５ａ、３５）を有しており、
前記ピニオン（５）を前記リングギヤ（Ｒ）に向かって軸方向に移動させることにより、前記ピニオン（５）を前記リングギヤ（Ｒ）に噛み合わせる方式のスタータであって、
前記低弾性部（１５ａ、３５）は、前記ギヤ歯（１５）に対して、歯厚方向に貫通して設けられ、且つ前記ギヤ歯（１５）の周方向の両側面から周方向に膨出していることを特徴とするスタータ。