JPH09149594A

JPH09149594A - 車両用始動発電装置

Info

Publication number: JPH09149594A
Application number: JP30280195A
Authority: JP
Inventors: Akira Kato; 章加藤; Takahiro Soki; 高広左右木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の軸方向長を短縮することができ、耐久
性、信頼性を損じることなく大減速比を実現することが
できる始動電動機、発電機一体の車両用始動発電装置を
提供すること。【解決手段】始動電動機２の始動側回転軸２２がウォー
ムギヤ（食い違い軸ギヤ）６、オーバーランニングクラ
ッチ５及び発電側回転軸１２を通じてクランク軸を駆動
する。ウォームギヤ（食い違い軸ギヤ）６の採用によ
り、始動側回転軸２２と発電側回転軸１２とを直交させ
て装置全長を短縮でき、また大減速比を得ることがで
き、容易となり、また機構が簡単であるので耐久性、信
頼性を損じることなく大減速比の減速ギヤ機構で始動電
動機を２を発電機１に結合することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、始動電動機と車両
用発電機とが一体に形成されてなる車両用始動発電装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用のエンジンでは、エンジ
ン始動用の始動電動機と、バッテリ充電や各電装品に給
電する車両用発電機とが別々に装備されていおり、クラ
ンク軸と回転電機との連結や、バッテリとの配線を個別
に配設せねばならず、構成の複雑化や大型化を招いてい
た。

【０００３】このため、実開昭６０−３４７６１号公報
は、始動電動機と車両用発電機とをタンデム（縦続）配
置して一体化し、始動電動機の始動側回転軸と車両用発
電機の発電側回転軸とをクラッチローラー型のオーバー
ランニングクラッチで連結し、エンジン始動に際しては
始動側回転軸がこのオーバーランニングクラッチ及び発
電側回転軸を通じてクランク軸を駆動する構成を採用し
ている。なお、上記クラッチローラー型のオーバーラン
ニングクラッチとは、周知のように始動側回転軸及び発
電側回転軸に個別に固定される駆動体と従動体との間の
楔状の溝内にクラッチローラーを有し、従動体が駆動体
より高速となるとクラッチローラーが上記溝内を隙間が
増大する方向へ付勢される形式のオーバーランニングク
ラッチであって、このオーバーランニングクラッチは始
動電動機に通常採用されて、クランク軸から発電側回転
軸、従動体、駆動体を通じて始動側回転軸が逆駆動され
る弊害を防止するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の車両用始動発電装置は、軸方向長が必然的に長大と
なるために、エンジン近傍の限られたスペースに収容す
ることが困難となる可能性があった。また、この軸方向
に長大な車両用始動発電装置に合わせてエンジン又は他
の機器の配置変更が生じる可能性があった。

【０００５】更に、始動側回転軸と発電側回転軸との間
に設ける減速ギヤ機構の減速比を増大することが容易で
なく、あえて大減速比を得るには複雑な減速ギヤ機構を
採用せねばならず、耐久性、信頼性、費用、体格の点で
不利が生じた。また更に、上記公報の車両用始動発電装
置では、エンジン始動後、クランク軸、発電側回転軸が
高速回転となると、オーバーランニングクラッチの従動
体の回転が長時間ずっと高速回転状態のままとなり、そ
の結果、従動体の周面及びそれと常に接触するクラッチ
ローラーとの間との潤滑が困難となり、オーバーランニ
ングクラッチの耐久性が短縮されるという問題があっ
た。この問題は、始動電動機の小型化のためにオーバー
ランニングクラッチとクランク軸との間に減速機構を設
けて発電側回転軸（始動電動機）を高速化する場合に一
層深刻となる。なお、車両用発電機と個別に構成された
通常の専用始動電動機では、エンジン始動直後にピニオ
ンがリングギヤから離脱するので、オーバーランニング
クラッチにおける上記問題は生じることがない。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、装着が容易で耐久性、信頼性を損じることなく大
減速比の減速ギヤ機構を有する始動電動機と発電機とが
一体となった車両用始動発電装置を提供することを、そ
の解決すべき課題としている。更に、本発明はエンジン
始動後における発電側回転軸の長時間の高速回転現象に
もかかわらず、始動側回転軸と発電側回転軸との間に介
設されるオーバーランニングクラッチの耐久性の劣化を
防止可能な車両用始動発電装置を提供することを、その
解決すべき課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の手段によ
れば、始動部の始動側回転軸から減速ギヤ機構を通じて
発電部の発電側回転軸に始動トルクを伝達する車両用始
動発電装置において、始動側回転軸に装着された減速ギ
ヤ機構の入力ギヤは、発電側回転軸に装着された出力ギ
ヤに対して食い違い軸ギヤとして噛合するので、装置の
（発電側回転軸方向における）軸方向長を短縮でき、エ
ンジンルーム内への装着性が向上する。また、減速ギヤ
機構が例えばウォームギヤやハイポイドギヤの如き構造
が簡単で部品点数も少ない食い違い軸ギヤで構成できる
ので、耐久性、信頼性に富み、製作及び維持管理が容易
な車両用始動発電装置を実現することができる。

【０００８】また、ウォームギヤやハイポイドギヤなど
のある種類の食い違い軸ギヤでは逆転トルクが正転トル
クに比べて格段に大きく設定できるため、万一、オーバ
ーランニングクラッチが故障した場合には、交差ギヤが
破損するようにしておくことにより交差ギヤに対して高
価な始動部の破損を防止することもできる。請求項１記
載の手段の好適な態様である請求項２記載の手段によれ
ば、両回転軸の間にオーバーランニングクラッチを介設
しているので、エンジン始動後、オーバーランニングク
ラッチが解離するので、始動部の過大回転による寿命短
縮を防止することができる。

【０００９】請求項２記載の手段の好適な態様である請
求項３記載の手段によれば、駆動体及び従動体がトルク
中継体以外の部位において非接触とされているので、始
動側回転軸の軸受け部に発電側の高速、長時間の回転に
耐える仕様を与える必要がないので、始動側回転軸の軸
受け部を始動時のみの短時間仕様とすることによりその
構造の簡素化を図ることができる。

【００１０】請求項２記載の手段の好適な態様である請
求項４記載の手段によれば、アイドル回転数未満のエン
ジン回転数において遠心力により駆動体と従動体とを完
全に分離するので、複雑な構成を用いることなく簡単に
エンジン始動後のオーバーランニングクラッチ内部の磨
耗を防止することができ、オーバーランニングクラッチ
の耐久性、信頼性を確保することができる。

【００１１】請求項４記載の手段の好適な態様である請
求項５記載の手段によれば、トルク中継体自身に作用す
る遠心力の増大によりトルク中継体がいままで接触して
いた駆動体の外周面から遠心方向へ相対的に浮き上がる
ので、分離（非接触化）動作が極めて簡単となり、全体
体格、重量の小型化、軽量化を実現することができる。

【００１２】請求項２記載の手段の好適な態様である請
求項６記載の手段によれば、減速機構が、始動側回転軸
とオーバーランニングクラッチとの間に介設されるの
で、オーバーランニングクラッチの回転を低速化するこ
とができ、オーバーランニングクラッチの磨耗を低減す
ることができる。また、低速化による遠心力低減によ
り、クラッチのたとえばスプリング力の低減が実現する
ので、軽量化及び構造の簡素化を実現することができ
る。

【００１３】請求項２記載の手段の好適な態様である請
求項７記載の手段によれば、オーバーランニングクラッ
チが減速ギヤ機構に隣接して配設されるので、全体がコ
ンパクトとなるとともに、軸支持構造が簡素となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（実施例１）本発明の車両用始動発電装置の一実施例を
図１及び図２に示す。図１は始動部の軸方向断面を模式
的に示し、図２は発電部１の軸方向断面を模式的に示
す。〔構成〕この始動用電動機は、発電部１と、始動部２
と、それらの間でトルク伝達を行うトルク伝達部３とか
らなる。

【００１５】発電部１は、通常の車両用交流発電機（い
わゆるオルタネータ）であって、発電部１のハウジング
１０は、フロント部１００とリア部１０１とセンターブ
ラケット１０２とからなり、フロント部１００及びリア
部１０１はセンターブラケット１０２を挟んで内部に閉
空間を構成しており、フロント部１００及びセンターブ
ラケット１０２はロータ１１をもつ発電側回転軸１２を
軸受け３００、３０１を介して支承している。ロータ１
１は、フロント部１００内にていわゆるランデル型界磁
鉄心１１０に界磁コイル１１１を巻装してなり、ロータ
１１の外周側にはステータ１３が配設されている。ステ
ータ１３はハウジング１０のフロント部１００の内周面
に固定された電機子鉄心１３０とそれに巻装された電機
子コイル１３１とからなる。

【００１６】ハウジング１０のリア部１０１内には、発
電制御を行うためのレギュレータ１４と、電機子コイル
１３１の交流発電電圧を整流するための三相全波整流器
１５と、界磁コイル１１１に界磁電流を給電するための
ブラシ１６及びスリップリング１７とが収容されてい
る。始動部２は、通常の直流始動モータであって、始動
部２のハウジング２０は主筒部２００とこの主筒部２０
０のリア側開口を閉鎖するエンドブラケット２０１とか
らなる。主筒部２００及びエンドブラケット２０１は、
アーマチャ２１が固定された始動側回転軸２２を軸受け
３０２、３０３を介して支承している。アーマチャ２１
は、始動側回転軸２２に固着された電機子鉄心２２０と
それに巻装された電機子コイル２２１と、始動側回転軸
２２に固着されたコンミテータ２２２とを有している。
アーマチャ２１の外周側にはステータ２２が固定されて
いる。ステータ２２はハウジング２０の内周面に固定さ
れた界磁鉄心２１０とそれに巻装された界磁コイル２１
１とからなる。電機子コイル２２１はブラシ２３からコ
ンミテータ２２２を通じて給電されている。

【００１７】上記説明した発電部１及び始動部２自体は
従来の車両用交流発電機及び車両用スタータモータとほ
ぼ同じでありかつ周知であるので、これ以上の構成及び
動作の説明は省略する。次に、本実施例の要部をなすト
ルク伝達部３について説明する。トルク伝達部３は、遊
星減速機構４と、オーバーランニングクラッチ５と、ウ
ォームギヤ（食い違い軸ギヤ）６とからなり、オーバー
ランニングクラッチ５と食い違い軸ギヤ６とはギヤハウ
ジング７内に互いに軸方向に隣接して収容されている。

【００１８】ギヤハウジング７は、発電部１のハウジン
グ１０のフロント部１００と略等しい径を有する底付円
筒形状を有してハウジング１０のフロント部１００の前
端部に嵌着された大筒部７０と、始動部２のハウジング
２０の主筒部２００と略等しい径を有する底付円筒形状
を有してハウジング２０のエンドブラケット２０１に嵌
着された小筒部７１とからなる。小筒部７１は大筒部７
０の上部開口を閉鎖する形態にて大筒部７０と一体に形
成されている。

【００１９】〔遊星減速機構４の説明〕始動側回転軸２
２の外端部２２０は、ギヤハウジング７の小筒部７１内
に突出している。始動側回転軸２２の外端部２２０には
軸受け３０３に隣接してサンギヤ４０が嵌着、固定され
ており、ギヤハウジング７の小筒部３０１の内周面には
インターナルギヤ４１が形成されている。そして、遊星
ギヤ４２がサンギヤ４０及びインターナルギヤ４１と噛
合して配設されており、これら遊星ギヤ４２、サンギヤ
４０及びインターナルギヤ４１は遊星減速機構４を構成
している。

【００２０】〔食い違い軸ギヤ６の説明〕また、始動側
回転軸２２の外端部２２０には一対のメタル軸受け４１
を介して筒部６０が回転自在に嵌着されている。筒部６
０の前端部には径大円板部６１が形成されており、径大
円板部６１から前方に突出するピン６２には遊星ギヤ４
２が回転自在に嵌着されている。筒部６０の後部外周に
は食い違い軸ギヤ６の入力ギヤ６３が形成されている。

【００２１】なお、本実施例では食い違い軸ギヤ６とし
てウォームギヤを採用しているが、ハイポイド歯車やね
じ歯車を採用することもできる。これら食い違い軸ギヤ
は、噛合面の面圧を過大化することなく小型、大減速比
（ここでは対）とすることができ、構造も簡素
であるので、始動部２及び食い違い軸ギヤ６の両方の小
型化を図ることができるとともに、小型化が困難な発電
部１の軸方向におけるスタータ寸法を短縮することがで
きる。

【００２２】ギヤハウジング７の大筒部７０内には、始
動側回転軸２２と直交するとともにハウジング１０から
図２の左方へ突出する発電側回転軸１２の前端部１２０
と同軸配置にて、ウォームギヤ６の出力（減速）ギヤ６
４がハウジング１０のフロント部１００に軸受け３５０
を介して回転自在に支持されて入力ギヤ６３と噛合して
いる。

【００２３】〔オーバーランニングクラッチ５〕次に、
オーバーランニングクラッチ５について、図２〜図４を
参照して説明する。図３は、図２のｃ−ｃ線矢視断面図
である。図４は、図３の部分拡大図である。ギヤハウジ
ング７の大筒部７０内には、ハウジング１０から図２の
左方へ突出する発電側回転軸１２の前端部１２０と同軸
配置にてオーバーランニングクラッチ５が収容されてい
る。

【００２４】オーバーランニングクラッチ５は、ウォー
ムギヤ６の出力ギヤ６４の内周部から図２中、後方へ延
設される円筒状のクラッチインナ（本発明でいう駆動
体）５０と、一端が発電側回転軸１２の前端部１２０に
固定されてクラッチインナ５０の外周側に嵌着された円
筒状のクラッチアウタ（本発明でいう従動体）５１とを
有している。

【００２５】また、オーバーランニングクラッチ５は、
クラッチアウタ１２０の内周面とクラッチインナ５０の
外周面との間に位置して、スプラグ５４とリテーナ５５
とスプリング５６とを有している。図４にスプラグ５
４、リテーナ５５及びスプリング５６の配設状態を拡大
図示する。リテーナ５５は、両端に鍔部を有する円筒で
あって、スプラグ５４が遊嵌される角穴５５０を有し、
クラッチアウタ１２に嵌めこまれている。

【００２６】スプラグ５４は、瓢箪状の板体であって、
クラッチアウタ５１の内周面のＡ点に接し、クラッチイ
ンナ５０の外周面のＢ点に接している。スプラグ５４の
重心ＧはＡ点と軸心（回転中心）とを結んだ線に対して
ずらして設計されている。なお、これらＡ点、Ｂ点は接
触面の周方向中心点と考えてもよい。スプリング５６も
ばね板を曲げたリング形状を有してリテーナ５５の内側
に収容され、スプラグ５４に、Ａ点と軸心とを結んだ線
に対し、スプラグ５４の重心Ｇ（図４において左側）側
で当たっており、スプラグ５４を立てる方向（図４にお
いて反時計方向）に回転モーメントを与えている。

【００２７】発電側回転軸１２の前端部１２０には図示
しないプーリまたは歯車等が設置され、ベルト又はギヤ
機構などによりエンジンのクランク軸（図示せず）に連
結されている。〔作動〕始動部２への通電により始動側回転軸２２が回
転されると、始動側回転軸２２の回転は遊星減速機構４
で減速され、ウォームギヤ６で更に減速されてオーバー
ランニングクラッチ５のクラッチインナ５０、スプラグ
５４、クラッチアウタ５１、発電側回転軸１２に伝達さ
れ、更にエンジンのクランク軸（図示せず）に伝達され
る。

【００２８】この時、クラッチインナ５０が図４におい
て時計方向に回転するものとすると、クラッチインナ５
０はスプラグ５４に反時計方向のモーメントを与え、ス
プラグ５４は摩擦抗力を生じる点Ａを中心として可能な
範囲で反時計方向に揺動し、その分、スプラグ５４が立
ってスプラグ５４とクラッチインナ５０及びクラッチア
ウタ５１との接触が強化され、トルクがクラッチインナ
５０からスプラグ５４、クラッチアウタ５１、発電側回
転軸１２を通じてクランク軸に伝達され、エンジン（図
示せず）が始動される。

【００２９】エンジンが始動して、クラッチアウタ５１
の回転数がクラッチインナ５０の回転数を上回ると、ク
ラッチインナ５０に対して相対的にクラッチアウタ５１
が時計方向に回転し、その結果、スプラグ５４は摩擦抗
力を生じる点Ａを中心として時計方向に揺動し、その
分、スプラグ５４が寝てスプラグ５４はクラッチアウタ
５１の内周面を滑り、エンジンから始動側回転軸２２へ
のトルク伝達が遮断される。その後、始動部２への通電
が遮断される。

【００３０】更にエンジンが高速回転となると、クラッ
チアウタ５１との摩擦接触により高速回転となったスプ
ラグ５４の重心Ｇに対して遠心方向へ遠心力がはたら
く。この遠心力は、重心Ｇが点Ａと軸心とを結ぶ線より
後ろ側にずれているため、スプラグ５４の重心Ｇには摩
擦抗力を生じる点Ａを中心として時計方向への揺動トル
クが生じ、スプラグ５４は点Ａを中心として揺動し、そ
の結果、クラッチインナ５０の外周面にていままで滑っ
ていたスプラグ５４の表面は回動により浮き上がり、こ
れによりスプラグ５４とクラッチインナ５０との接触が
完全に遮断される。

【００３１】〔実施例効果〕上記のとおり、機械的に非
接触分離可能なオーバーランニングクラッチを用いるこ
とで、発電機の高速回転時のクラッチの潤滑の問題を解
決し、始動用電動機と発電用回転電機を組み合わせた回
転電機を簡易な構成で、成立可能となる。これにより発
電部１のみを高速回転仕様とすればよく、エンジンの高
速回転に始動部２が耐える必要がない。

【００３２】また、遊星減速機構４の他にウォームギヤ
６を用いて始動側回転軸２２と発電側回転軸１２とを直
角に結合したので、簡単な構成で高減速比が得られると
ともに発電側回転軸１２の方向への装置の所要長さを短
縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用始動発電装置の始動部の一実施
例軸方向模式断面図である。

【図２】本発明の車両用始動発電装置の発電部の一実施
例軸方向模式断面図である。

【図３】図１のｃ−ｃ線矢視断面図である。

【図４】図３の要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１２発電側回転軸５オーバーランニングクラッチ６減速ギヤ機構のウォームギヤ２２始動側回転軸２始動部１発電部５０クラッチインナ（駆動体）５１クラッチアウタ（従動体）５４スプラグ（トルク中継体、解離機構）５６スプリング４減速ギヤ機構の遊星減速機構。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両用エンジンのクランク軸に連結される
発電側回転軸を具備して発電を行う発電部と、始動側回
転軸を有するエンジン始動用の始動部と、前記始動側回
転軸のトルクを増大して前記発電側回転軸に伝達する減
速ギヤ機構とを備える車両用始動発電装置において、前記減速ギヤ機構は前記始動側回転軸に装着された入力
ギヤと、前記始動側回転軸に対して食い違い軸として前
記発電側回転軸に装着されて前記入力ギヤと噛合する出
力ギヤとからなることを特徴とする車両用始動発電装
置。
【請求項２】前記始動側回転軸は、前記始動側回転軸に
連結される駆動体と、前記発電側回転軸に連結される従
動体と、前記駆動体及び従動体の間に介設されて前記駆
動体から従動体へトルクを伝達するトルク中継体とを備
えるオーバーランニングクラッチを通じて前記発電側回
転軸を一方向に駆動する請求項１記載の車両用始動発電
装置。
【請求項３】前記駆動体及び前記従動体は、前記トルク
中継体を通じてのみ相対回転可能に接触する請求項２記
載の車両用始動発電装置。
【請求項４】前記オーバーランニングクラッチは、前記
エンジンの始動回転状態における前記駆動体の回転数よ
り高く、かつ、前記エンジンのアイドル回転状態におけ
る前記駆動体の回転数より低い回転数範囲内にて、前記
駆動体又は従動体と前記トルク中継体との間の接触を遠
心力に基づいて機械的に断絶する解離機構を備える請求
項２記載の車両用始動発電装置。
【請求項５】前記トルク中継体は、前記駆動体のトルク
出力面と前記従動体のトルク入力面との間に介設されて
前記両面との間の摩擦により前記両面間のトルク伝達を
中継するとともに自身に働く遠心力の増大により前記両
面の一方から離れて前記断絶を行うものである請求項４
記載の車両用始動発電装置。
【請求項６】前記減速機構は、前記始動側回転軸と前記
オーバーランニングクラッチとの間でトルク授受する請
求項２記載の車両用始動発電装置。
【請求項７】前記オーバーランニングクラッチは前記減
速ギヤ機構に隣接して配設される請求項２記載の車両用
始動発電装置。