JPH0291469A - 始動電動機 - Google Patents

始動電動機

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JPH0291469A JP63243114A JP24311488A JPH0291469A JP H0291469 A JPH0291469 A JP H0291469A JP 63243114 A JP63243114 A JP 63243114A JP 24311488 A JP24311488 A JP 24311488A JP H0291469 A JPH0291469 A JP H0291469A
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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。
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