JPH0291469A - 始動電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車輌の機関始動用として用いられる始動電
動機に関するものである。

（従来の技術〕 第５図は従来のこの種始動電動機のクラッチ装置部分の
断面図を示すもので、図において、ｌは電磁スイッチ装
置で、２はプランジャ、３は上端をプランジ中２に係合
し下端をオーバランニングクラッチ装置４の後端に係合
されているレバーで、支点３ａを中心に回動する。５は
電動機で、６は電機子、７は電機子５に界磁を発生させ
るための界磁コイルである。８は電機子６の回転軸６ａ
から延長した出力回転軸であり、この回転軸８の外周部
に設けられたヘリカルスプライン８ａにオーバランニン
グクラフチ装置４のクラッチインナー４ａが噛合ってい
る。９は図示しない機関のリングギヤと噛合うピニオン
で、クラッチアウター４ｂと係合している。１０はピニ
オン９を出力軸８に支承するための軸受である。１１は
ストッパで、リンク１２を介して出力回転軸８の先端部
に取付けられており、このストッパ１１にピニオン９の
前端部が当接する。１２はフロントハウジング、１３は
このハウジング１２に装着された軸受で、出力回転軸８
の前端部を支承している。１４は出力回転軸８のスラス
ト力を受けるワッシャである。

なお、２ａは上記ピニオン９がリングギヤと係合したと
きの押込力を与えるスプリングである。

次に動作について説明する。図示しないキースイッチを
オンすると、１を磁スイッチ装置１の励磁コイルが付勢
されてプランジャ２が後方（左方）へ吸引される。これ
によって、プランジャ２に係合されているレバー３の上
端が左方へ引かれるので、レバー３は支点３ａを中心と
して下端が右方へ移動し、これに伴ってオーバランニン
グクラッチ装置４と共にピニオン９を出力回転輪８上を
右方へ摺動し、図示しない機関のリングギヤと係合する
。一方、上記の動作と同時に電磁スイッチ１のオン接点
により電動［５が通電し、電機子６が回転し始める。こ
の回転力は回転軸６ａからヘリカルスプライン８ａを介
してオーバランニングクラッチ装置４を経てピニオン９
へ伝えられ、機関のりングギャを始動する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の始動電動機は以上のように構成されており、車輌
のエンジン廻りの補機類の増加、燃費の低減等の要求の
中で始動電動機の小型化が望まれている。その１つの方
法としてピニオン９とリングギヤとの向上があり、ギヤ
比を大きくすればそれに見合う分、電動機部分の軽量化
が可能である。

この方法は第１にはりングギャの歯数を増やすこと、第
２にはピニオンの歯数を減らすことのいずれかによって
成立するが、第１の方法は次の理由により困難である。

すなわち、リングギヤの歯数を多くすることはりングギ
ャの径を太き（することになり、これによりエンジント
ランスミツシランの径が太き（なるため車輌のエンジン
ルーム内の各レイアウトを考えると該エンジンルームを
大きくする必要が生じ、結果的に車輌の重量増となる。

次に第２の方法においても以下に説明する課題があった
。従来の始動電動機ではピニオン９の内側には出力回転
軸８が位置していて、この出力回転軸８の軸強度と、さ
らにピニオンの歯底強度を確保する観点と、さらにはリ
ングギヤとの噛合率をできる限り大きくして衝撃および
摩耗を防ぐという点で、ピニオンの歯数は双方の点より
あまり少なくすることは不可能であった。また、詳しく
はとニオンのモジュールが２．７５以下、さらに詳細に
はモジュール２．５４の一般的自動車用のピニオンでは
その枚数の最小値が８枚が限界であり、８枚を下まわる
とリングギヤとの噛合率が低下して始動電動機の各部や
リングギヤに加わる衝撃が大きくなったり摩耗が激しく
なったりすると共に、上記に示したように強度確保が困
難で、実用に通さないものとなる。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、電動機部の小型軽量化を図ると共に、ピニオン
を噛合い保持する電磁スイッチの小型軽量化を図ること
のできる始動電動機を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る始動電動機は、機関のリングギヤと噛合
うとニオンを電動機に有し、この電動機によって機関を
始動させる始動電動機において、上記ピニオンがフロン
トハウジングに対しオーバハングタイプとし、該ピニオ
ンの歯数を７枚としたものである。

〔作　用〕

この発明においては、オーバハングタイプの始動電動機
のピニオンの歯数を７枚としたことにより、ピニオンと
機関のリングギヤ間のギヤ比が向上し、これによって、
電動機部の小型軽量化が行なえる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明による始動電動機の要部の破断側面図を示
すもので、図において、２０は始動電動機で、直流電動
機２１を含み、その電機子回転輪２１ａは前方（右方）
へ伸長する出力回転軸２１ｂを備えている。この出力回
転軸２１ｂはフロントハウジング１２に形成された開口
部１２ａから外方へ突出している。また、上記出力回転
軸２１ｂにはオーバランニングクラフチ装置４が備えで
ある。

オーバランニングクラッチ装置４はクラッチアウタ４ａ
に一体な筒状部４ｄは出力回転軸８に形成されたスプラ
インに噛み合いながら前後に摺動可能に当該出力回転軸
８に嵌装されている。また、クラッチインナ４ｂは出力
回転軸８に摺動可能に嵌装されたビニオン移動筒２２の
後端部であり、従って、筒状部４ｄ、オーバランニング
クラッチ装置４およびビニオン移動筒２２は一体に出力
回転軸８を摺動する。その際の軸方向作用力はフロント
ハウジング１２に取付けられた電磁スイッチ装置２３の
プランジャ２３ａに一端が係合され且つ他端二叉部が筒
状部４ｄを跨ぐように係合されたシフトレバ−２４によ
って付与される。

ピニオン移動筒２２において前述したようにその後端部
はタランチインナ４ｂとして作用しているため当該後端
部を便宜的にクラッチインナ部と称する。他方、ピニオ
ン移動筒２２の前端部はその外周面に歯数７枚のピニオ
ン２２ａを創設したビニオン部である。このピニオン部
とクラッチインチ部との中間部は摺動支持面２２ｂとさ
れ、ピニオン移動筒２２はフロントハウジング１２に形
成された開口部１２ａより内側でフロントハウジング１
２に嵌合固定されたボールベアリング２５の内部レース
にこの摺動支持面２２ｂを嵌め込んで摺動可能に支持さ
れている。このピニオン移動筒２２におけるクラッチイ
ンチ部から中間部である摺動支持面２２ｂまでの内周部
は大径に形成されて出力回転軸８の外周面との間に比較
的に大きな間隙部２６が形成されている。この間隙部２
６にはピニオン移動筒２２を介して出力回転軸８を支え
る軸受２７が配置されている。そしてピニオン移動筒２
２の前端部のピニオン２２ａの内周部は縮径して出力回
転軸８の外周面との間にクリアランス２８が形成されて
いる。なお、２９はピニオン２２ａと噛合う機関のリン
グギヤである。

ここで、ピニオン２２ａに加わる荷重は全て出力回転軸
８に受けるのではなく、ボールベアリング２５に主に抗
力として作用しているので、出力回転軸８は従来装置よ
りもその外径を小さくできる。また、上記したピニオン
２２ａと出力回転軸８との間はクリアランスであって従
来装置のような軸受がないため、ピニオン２２ａの歯底
の肉厚を確保しつつ、従来と同一モジュールの歯、すな
わち、Ｍ−２，７５以下、詳しくはＭ−２，５４の歯で
、歯の枚数は７枚とするものである。

以上のように軸強度とピニオンの歯底強度の確保をし、
かつ歯数を７枚となるので構造上の問題が解決できる０
次に噛合上の問題について説明すると、一般に噛合率は
２つの歯車の小歯車の歯数を少なくすると低下し、従来
はこの点が問題であった。しかしながら、この発明では
上記低下分をピニオンの転位係数を小さくして噛合圧力
角αｂを小さくすると歯丈を長くすることで噛合率をか
せぐことによって可能とした。さらに、ピニオンの転位
係数を小さくしたことによって、歯元付近に切下げ２２
Ｃが生じてもリングギヤの歯先外径が殆んど進入しない
ように設定し、総合的に見て噛合率を維持向上させるこ
とも可能である。このことを更に詳しく説明する。２つ
の歯車の噛合いは第２１え図に示す両歯車の基礎円’ｇ
＋＋ｄｇｚにたすき掛けに接する線を両歯車の外径ｄＬ
、ｄｋ！が交叉する区間を両歯車の接触部が移動する。

今、この区間をｌとして歯車の法線ピッチで除した値を
噛合率と呼んでいるが、この値が小さいと滑らかな噛合
が困難である。ここで、歯車のうち小歯車の転位係数を
小さくすると切下げ２２ｃが生じて、この切下げ点が上
述の噛合い区間に進入すれば、噛合い区間が減じて噛合
率が低下するので一般的によくなく、採用されることは
あまりない、しかしながら、７枚歯のピニオンを成立さ
せるに当っては第２ａ図のように上記した切下げ２２ｃ
を生じてもこの切下げ点にリングギヤの外径が殆んど進
入しないように設定する。具体的には転位係数を０．６
５以下に設定することによって実現させた。なお、さら
に最適値の転位係数は０．４〜０．５５である。

また、歯丈と噛合率の関係は歯車の歯丈が大であればそ
の値が大きい、歯車はその歯先円弧歯厚はある一定値を
必要とするならば転位係数が小である方が外径は大きく
、歯丈は貰くできるので、この点において噛合率の確保
にも有利に作用する。

このようなことによってピニオンの７枚歯は特に問題な
く成立する。かくして上記のように７枚歯のピニオンと
することによって電動機部を小型軽量化できるものは同
時にピニオンを前方へ移送させると共に、これを保持す
る電磁スイツチの小型軽量化も可能となる。

次に上記した電磁スイッチの小型軽量化について説明す
る。第３図はピニオン２２ａとリングギヤ２９との初期
噛合いの状態を示す、ここで、ピニオンが位置ＡからＢ
まで回転するに要する時間ｔは、 で表わされ、またピニオンの軸方向の運動方程式％式％
（２１ となる、　（１１，（２１式より、 ｘ　−■二り、　　６０α　茸 （□）　　　　　　　　　　・・・（３）２Ｍ　　　　
Ｎ５−Ｚ が成立する。

ただし、式中２はピニオン歯数、αは面取りによる係数
、Ｎ３は電動機の回転数、Ｆは押圧スプリング力量、ｆ
は摺動抵抗、Ｍはクラッチ（移動体）重量、Ｘはピニオ
ンのリングギヤへの初期の噛合代、ｇは重力加速度であ
る。

ここで、Ｘが所定量なければ円滑な噛合いが困難である
。このため、ある一定の押圧スプリング（第５図に示し
た従来例装置におけるスプリング２ａ）の力ＩＦが必要
であり、これに打ちかって電磁スイッチのコイルの温度
上昇、配線の影響を考えた所定量以上の電磁スイッチの
吸引力が必要となり、このため、電磁スイッチのコイル
を多く巻装する必要があるので、電磁スイッチが大型化
となる。このような状態において上記式（３）のＺが少
なくなればＸを同一とすればＦは少な（てすみ、この結
果、電磁スイッチの小型化が可能となる。

なお、実施例ではピニオンがオーバハングタイプとし、
出力回転軸が従来例より細軸としてピニオンの歯底厚を
減することなく７枚の歯数のもので説明したが、第４図
に示すようにピニオン軸１０１が電機子回転輪１０２か
らトルクを伝達されたオーバランニングクラッチのアウ
ター１０３に連結したインナー１０４内を摺動するタイ
プであって、ピニオン軸１０１の先端に７枚の歯を設け
たものであってもよい、また、第４図では電磁スイッチ
１０５を電動機１０６の後方に設けであるが、この発明
の実施例のように電磁スイッチと電動機とを並列に配置
したものあるいはピニオン軸の外周部に設けたものであ
つてもよい、なお、第４図において、１００は電機子、
１０７はフロントハウジングを示す。

また、この発明においては電機子回転軸と出力回転軸と
の間に減速機構を有さないもので説明したが、勿論、減
速機構を備えたものでもよい、さらに１．ピニオンとリ
ングギヤの噛合圧力角を下げる手段として転位係数を小
さくすることで説明したが、その他、工具圧力角の小さ
いものを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、始動電動機力オ
ーバハングタイプで、ピニオンの歯数ラフ枚としたこと
により、ピニオンと機関のリングギヤ間のギヤ比が向上
し、これにより電動機部の小型ｌｌｌ１ｔ化が可能とな
ると共に、電磁スイッチの小型化も図れるため、エンジ
ンの高密度化において小型軽量のレイアウト性、脱着性
に優れた始動電動機となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による始動電動機す の破断側面図、第２図は歯車の噛合い図、第２ａ／＼ 図は第２図の詳細図、第３図はリングギヤとピニオンと
の初期噛合図、第４図は始動電動機の他の例の部分断面
図、第５図は従来の始動電動機の要部断面図である。 １２・・・フロントハウジング、２１・・・直流電動機
、２２ａ・・・ピニオン、２９・・・リングギヤ。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関のリングギヤと噛合うピニオンを電動機に有し、電
   動機によって機関を始動させる始動電動機において、上
   記ピニオンがフロントハウジングに対しオーバハングタ
   イプとし、該ピニオンの歯数を７枚としたことを特徴と
   する始動電動機。