JPH06159205A - 複合遊星歯車装置 - Google Patents

複合遊星歯車装置

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JPH06159205A
JPH06159205A JP19493493A JP19493493A JPH06159205A JP H06159205 A JPH06159205 A JP H06159205A JP 19493493 A JP19493493 A JP 19493493A JP 19493493 A JP19493493 A JP 19493493A JP H06159205 A JPH06159205 A JP H06159205A
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JP
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planetary gear
shaft
gear
planet
planetary
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JP19493493A
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English (en)
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Michael A Szalay
エイ.スザレイ マイクル
David Jorgensen
ヨーゲンセン デビッド
Donald L Carriere
エル.キャリーレ ドナルド
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Ford Motor Co
Original Assignee
Ford Motor Co
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02NSTARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N15/00Other power-operated starting apparatus; Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from groups F02N5/00 - F02N13/00
    • F02N15/02Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof
    • F02N15/04Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears
    • F02N15/043Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the gearing including a speed reducer
    • F02N15/046Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing including disengaging toothed gears the gearing including a speed reducer of the planetary type

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車のスターターモーターに使用するため
に、より小型で軽量な構成体からなる複合遊星歯車装置
を提供すること。 【構成】 本装置は電機子シャフト(12)に取付けら
れたピニオン(20)と相対的に静止したリング歯車
(22)と、複数個の遊星シャフト(26,28)と、
複数個の遊星歯車セットとを含む。各々の遊星シャフト
は出力シャフト(16)に連結され、電機子シャフト
(12)の周りで軌道に乗ることができる。各々の遊星
歯車セットは、関連する遊星シャフトに取付けられた2
つの遊星歯車を有する。前記遊星歯車の1つはピニオン
(20)と係合し、ピニオンの回転を第1遊星歯車(4
4)へ伝達する。他の遊星歯車(46)は第1遊星歯車
と共に回転することができ、リング歯車と係合し、関連
する遊星シャフトを電機子シャフトの周りで軌道に乗
せ、エンジンを始動させるのに十分な回転を出力シャフ
トに伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車のためのスタータ
ーモーターに係り、特に、複合遊星歯車減速装置を有し
たスターターモーターに関する。
【0002】
【従来の技術】内燃エンジンのための大分部の始動装置
は、バッテリー駆動の直流スターターモーターを含む。
前記スターターモーターは、エンジンを始動させるのに
必要な回転速度、即ち、一般的に、火花点火エンジンに
関しては、毎分60ないし100回転、ディーゼルエン
ジンに関しては、毎分約80ないし200回転より大き
な電機子シャフトの速度を得ることができる。しかしな
がら、エンジンを始動させるのに必要なトルクが、スタ
ーターモーターの電機子が発生させることのできるトル
クよりも大きいので、スターターモーターの速度を増大
したトルクに変えるために何等かの設備を設けなければ
ならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来型の自動車のスタ
ーターモーターは、電機子シャフトの速度を減少させ
て、それに対応してエンジン始動のために利用可能なト
ルクを増大させるために、単一遊星歯車セットを用いて
いる。この歯車セットは代表的には、スターターモータ
ーハウジングに固定されたリング歯車と、電機子シャフ
トとともに回転可能なピニオンと、前記ピニオンおよび
リング歯車の両者と係合する少なくとも1つの遊星歯車
とからなる。例えば、コルビン他による米国特許第4,
412,457を参照するとよい。歯車の相対的な直径
や、各々の歯の数によって、前記単一遊星歯車セット
は、スターターモーターの電機子シャフトに対する出力
シャフトのトルクを増加させ、その速度を減少させる。
このように、単一遊星歯車セットを備えたスターターモ
ーターは、直接駆動の、即ち、歯車減速なしのスタータ
ーモーターと同等な出力を発生することができ、同時に
モーターの構成体を、より小寸法かつ、より軽量にする
ことができる。
【0004】広範囲な使用目的のために、さらに複雑な
複合遊星歯車装置が提案されている。これらの設計は、
代表的には、共通のシャフトに取付けられた2あるいは
それ以上の遊星歯車を有している。例えば、デューアに
よる米国特許第3,081,648は、コンピュータ
や、ナビゲーション制御計測装置、ガイダンス制御装
置、およびその類似装置に使用するタイプのサーボ制御
機構に用いるための、複合エピサイクル歯車機構を教示
している。また、ライナー他による米国特許第3,64
0,150も、翼のフラップあるいは脚室ドアのよう
な、蝶番のついた飛行機構成体を付勢するための、複合
遊星歯車装置の使用を開示している。
【0005】自動車のスターターモーターに用いるため
にも、複合遊星歯車装置が提案されている。例えば、ギ
バンによる米国特許第4,573,364は、中心シャ
フトと一体構造になった太陽歯車が数個の遊星歯車を駆
動する歯車減速のスターター駆動装置を開示している。
第1の遊星歯車と同軸的な第2組の遊星歯車が被駆動シ
ャフトの歯車の歯と噛合し、それによって被駆動シャフ
トを駆動する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はエンジンを始動
するために、自動車のスターターモーターの電機子シャ
フトから出力シャフトへ回転を伝達するための、改良さ
れた複合遊星歯車装置を提供する。前記装置は電機子シ
ャフトに取付けられたピニオンと相対的に静止したリン
グ歯車と、複数個の遊星シャフトと、複数個の遊星歯車
セットとを含む。各々の遊星シャフトは出力シャフトに
連結され、電機子シャフトの周りで軌道に乗ることがで
きる。各々の遊星歯車セットは、関連する遊星シャフト
に取付けられた2つの遊星歯車を有する。前記遊星歯車
の1つはピニオンと係合し、ピニオンの回転を第1遊星
歯車へ伝達する。他の遊星歯車は第1遊星歯車と共に回
転することができ、リング歯車と係合し、関連する遊星
シャフトを電機子シャフトの周りで軌道に乗せ、エンジ
ンを始動させるのに十分な回転を出力シャフトに伝達す
る。
【0007】従って、本発明の目的は上述したタイプの
装置で、モーターの電機子シャフトと出力シャフトとの
間で、単一遊星歯車セットから得られるよりも大きい歯
車減速を得ることのできる、より効率的な装置を提供す
ることにある。
【0008】本発明の他の目的は、上述したタイプの装
置で、より大きな歯車減速比を有した装置を提供するこ
とにある。
【0009】本発明の他の目的は、上述したタイプの装
置で、より小さくてより軽量のモーター電機子とモータ
ー界磁部品を提供することにある。
【0010】本発明のさらに他の目的は、上述したタイ
プの装置で、直接駆動の、あるいは単一遊星歯車減速の
スターターモーターに等価な出力を維持する装置を提供
することにある。
【0011】本発明のこれらおよびその他の目的、特
徴、および利点は、添付図面を参照しながら、本発明を
実施するための最良形態についての以下の詳細な説明か
ら容易に明らかになるであろう。
【0012】
【実施例】図面を参照しながら、本発明の好ましい実施
例について説明する。図1と図2は複合遊星歯車装置1
0を示しており、これは自動車両のスターターモーター
14の電機子シャフト12から出力シャフト16へ回転
を伝達するためのものである。出力シャフト16の回転
は、その後、自動車エンジン(図示せず)のクランクシ
ャフトへ伝達され、後述するようにしてエンジンを始動
する。
【0013】スターターモーター14のモーターハウジ
ング18はその中に一連の界磁発生装置、例えば、よく
知られている従来型の界磁コイルあるいは永久磁石を支
持している。前記界磁発生装置は、当業界で知られてい
るように自動車両の点火スイッチを始動位置へ回したと
きに、電機子シャフト12を比較的高速で回転させるよ
うに作用する。
【0014】前記複合遊星歯車装置10は、ピニオン1
0と、リング歯車22と、複数個の遊星シャフト24,
26,28および30と、複数個の遊星歯車セット3
2,34,36および38とからなる。ピニオン20は
電機子シャフト12に固定的に取付けられ、従って点火
スイッチが始動位置へ回されると、電機子シャフト12
と共に比較的高速で回転する。リング歯車22は、モー
ターのハウジング18に固定的に取付けられていて、従
って、電機子シャフト12の回転に対しては静止して保
持されている。代表的にいうと、モーターハウジング1
8の直径は約3インチ(7.62cm)であり、電機子
シャフト12の周りで同心的に配置されたリング歯車2
2を保持している。
【0015】各々の遊星シャフト24,26,28およ
び30は、出力シャフト16の一端と一体構造になった
板部材42に固定されている。前記板部材40はモータ
ーハウジング18の中で回転可能になっていて、遊星シ
ャフト24,26,28および30を支持し、従って、
各々のシャフトは電機子シャフト12とリング歯車22
との間の点にまで延在している。各々の遊星シャフト2
4,26,28および30は、板部材40と出力シャフ
ト16とが回転すると、電機子シャフト12の周りで軌
道に乗ることができる。図1および図2に示した実施例
は電機子シャフト12の周りで等角度的に配置された4
個の遊星シャフトを有しているが、本発明の機能を発揮
するのには単一の遊星シャフトしか必要としないことが
理解されるはずである。
【0016】前記遊星歯車セット32,34,36およ
び38は遊星シャフト24,26,28および30の上
に取付けられ、それらによって支持されている。各々の
遊星歯車セット32,34,36および38は2つの遊
星歯車のセットからなっている。説明のために遊星歯車
セット36を参照すると、これは、遊星シャフト28に
取付けられた第1遊星歯車44と第2遊星歯車46とか
らなっている。
【0017】第1遊星歯車44は、第1遊星歯車44の
中へ押込まれたベアリングによって、遊星シャフト28
に回転可能的に取付けられている。第1遊星歯車44は
ピニオン20と係合し、電機子シャフト12の回転は第
1遊星歯車44に伝達される。第2遊星歯車46も同様
に遊星シャフト28に回転可能的に取付けられており、
また第1遊星歯車44にも固定されていて、従って遊星
シャフト28によって画定された回転軸線の周りで一緒
に回転可能となっている。第2遊星歯車46は第1遊星
歯車44の直径より小さい直径を有し、第2遊星歯車4
6がリング歯車22と回転可能的に係合しているので、
遊星シャフト28は板部材40と、それと一体構造的な
出力シャフト16を駆動する。
【0018】あるいは、当業界では、第1遊星歯車44
と第2遊星歯車46とが遊星シャフト28に関して直接
固定され、遊星シャフト28に対しては相対的に回転で
きないようにすることもわかるであろう。遊星シャフト
28とその他の遊星シャフト24,26および30と
は、出力シャフト16の板部材40上に回転可能的に支
持されるであろう。
【0019】操作においては、電機子シャフト12の回
転およびトルクは、ピニオン20から第1遊星歯車44
および歯車セット32,34,38のその他の第1遊星
歯車とへ伝達され、電機子シャフト12から遊星歯車セ
ットへ、歯車の相対的な直径および各々の歯車の歯数に
比例した速度変化を発生させる。第1遊星歯車44と同
じ速度で回転する第2遊星歯車46が静止的なリング歯
車22と接触し、それに沿って円周方向に移動する。従
って、複合遊星歯車セット32,34,36および38
はそれらを取付けられている遊星シャフトの軸線の周り
で回転し、さらに遊星シャフト24,26,28および
30がピニオン20と出力シャフト16との周りで回転
する。このようにして運動とトルクとが出力シャフト1
6へ伝達される。
【0020】図1に示したように、また当業界で従来か
ら分かっているように、スターター駆動装置48はピニ
オン50とオーバーランニングクラッチ52とからな
る。ピニオン50は、出力シャフト16上で移動可能的
に配置され、かつそれによって駆動されるオーバーラン
ニングクラッチ52によって駆動される。ピニオン50
は始動しようとするエンジンに取付けられたフライホイ
ール(図示せず)と噛合可能である。この目的のため
に、モーターハウジング18の端部54は、当業界で知
られているように、ピニオン50とエンジンのフライホ
イールとの噛合部を収納するための開口(図示せず)を
有している。出力シャフト16にはまたらせん状のスプ
ライン56が設けられており、オーバーランニングクラ
ッチ52における合致的ならせん溝と協動し、ソレノイ
ド60の係合レバー58によってスターター駆動装置4
8が出力シャフト16に関して軸線方向に少し移動され
た時にはいつも、スターター駆動装置48を少し回転さ
せるようになっている。スターター駆動装置48を軸線
方向に移動させると、ピニオン50はエンジンのフライ
ホイールと係合させられる。
【0021】本発明による複合遊星歯車装置は、電機子
シャフト12と出力シャフト16との速度減速比を、単
一遊星歯車セットから得られる代表的な約4.36ない
し1という減速比に比べて、約9.5ないし1にする。
本発明による減速比は、各々の歯車の歯数、および(あ
るいは)歯車の直径を変化させることによって変えるこ
とができることを理解すべきである。
【0022】本発明による複合遊星歯車装置は、約10
ないし12フィートポンド(1.36−1.63kg−
m)の出力トルクと、約1ないし2kwのピーク出力と
を発生させ、これは直接駆動あるいは従来の単一遊星歯
車によって減速されるスターターモーターから得られる
出力トルクおよび出力に匹敵できる。さらに、本発明の
構成体は、直接駆動あるいは従来型の単一遊星歯車機構
の構成体より軽量でより小さい。
【0023】ここで示し、記載した本発明の形態は本発
明の好ましい実施例を構成しているが、それらは全ての
あり得る形態を説明しようとするものではないことが理
解されるはずである。また、用いられる用語は限定する
というよりもむしろ説明のための用語であり、開示した
本発明の精神と範囲を逸脱することなしに各種の変更を
行うことができることも理解されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による複合遊星歯車装置を有する自動車
のスターターモーターの部分断面図。
【図2】図1の線2−2に沿って見たスターターモータ
ーの断面図。
【符号の説明】
10 複合遊星歯車装置 12 電機子シャフト 16 出力シャフト 18 ハウジング 20 ピニオン 22 リング歯車 24,26,28,30 遊星シャフト 32,34,36,38 遊星歯車 44 第1遊星歯車 46 第2遊星歯車
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド エル.キャリーレ アメリカ合衆国ミシガン州ウエイン カウ ンティ,リボニア,シックス マイル 35611

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動車のスターターモーターのための複
    合遊星歯車装置において、 回転可能な電機子シャフトと、 出力シャフトと、 前記電機子シャフトに固定的に取付けられたピニオン
    と、 電機子シャフトの周りに配置されたリング歯車と、 前記出力シャフトに連結され、出力シャフトに回転を伝
    達するために、各々が電機子シャフトの周りに軌道に乗
    る複数個の遊星シャフトと、 複数個の遊星歯車セットであって、その各々が、 対応的な遊星シャフトに取付けられた第1遊星歯車であ
    って、これが前記ピニオンと係合して、電機子シャフト
    の回転を第1遊星歯車に伝達することができる、その第
    1遊星歯車と、 対応的な遊星シャフトに取付けられた第2遊星歯車であ
    って、これが前記リング歯車と係合して、対応する遊星
    シャフトを電機子シャフトの周りで軌道に乗せ、出力シ
    ャフトに回転を伝達することができる、その第2遊星歯
    車とを含んでいる、その複数個の遊星歯車セットとを含
    むことを特徴とする複合遊星歯車装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置において、前記リン
    グ歯車がハウジングに固定的に取付けられている複合遊
    星歯車装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の装置において、前記第1
    遊星歯車が第2遊星歯車に関する相対的な、回転に対し
    て固定されている複合遊星歯車装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の装置において、前記第1
    遊星歯車が第2遊星歯車に固定されている複合遊星歯車
    装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の装置において、前記第1
    遊星歯車が対応する遊星シャフトに回転可能的に取付け
    られている複合遊星歯車装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の装置において、前記第2
    遊星歯車が対応する遊星シャフトに回転可能的に取付け
    られている複合遊星歯車装置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の装置において、前記リン
    グ歯車が電機子シャフトの周りで同心的に配置されてい
    る複合遊星歯車装置。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の装置において、前記第1
    遊星歯車が第1の直径を有し、前記第2遊星歯車が第2
    の直径を有し、前記第1直径が第2直径より大きい複合
    遊星歯車装置。
JP19493493A 1992-08-06 1993-08-05 複合遊星歯車装置 Pending JPH06159205A (ja)

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US92515592A 1992-08-06 1992-08-06
US925155 1992-08-06

Publications (1)

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JPH06159205A true JPH06159205A (ja) 1994-06-07

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JP19493493A Pending JPH06159205A (ja) 1992-08-06 1993-08-05 複合遊星歯車装置

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JP (1) JPH06159205A (ja)
CA (1) CA2101606A1 (ja)

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