JPH09170535A

JPH09170535A - スタータ

Info

Publication number: JPH09170535A
Application number: JP33231595A
Authority: JP
Inventors: Sadayoshi Kajino; 梶野　　定義
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1997-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ピニオン４とリングギヤ５とを良好に噛み合
わせることのできるインデックス式噛合式スタータ１を
提供すること。【解決手段】遊星歯車減速装置と一方向クラッチを介
してモータ２の回転力が伝達されるピニオンシャフト３
は、一方向クラッチのスプラインチューブ２５に強ヘリ
カルスプライン３２を介して嵌合し、ボール４９とロッ
ド４２を介してマグネットスイッチ６のプランジャ吸引
力によって前方へ押し出される。また、ピニオンシャフ
ト３の外周には、弱ヘリカルスプライン３４を介してピ
ニオン４が嵌合し、ピニオンシャフト３とともに前方へ
移動することでエンジンのリングギヤ５と噛み合うこと
ができる。マグネットスイッチ６は、プランジャ吸引力
を発生するとともに、ピニオン４がリングギヤ５と噛み
合った時にモータ２の電流回路に介在されたモータ接点
を閉じてモータ２を通電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンを始動さ
せるスタータに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特公平５−１０５０６号公報に
開示された減速型スタータは、マグネットスイッチのプ
ランジャ吸引力によってピニオンシャフトを前方へ押し
出し、そのピニオンシャフトに嵌合するピニオンがリン
グギヤに噛み合った時に、モータの回転力が減速装置を
介してピニオンシャフトに伝達される。この結果、ピニ
オンシャフトの外周に直スプラインを介して嵌合するピ
ニオンが回転してリングギヤを回転させることができ
る。但し、ピニオンシャフトとともに前進移動したピニ
オンがリングギヤ端面に当接した時（噛み合わなかった
時）は、ピニオンシャフトがヘリカルスプラインに沿っ
て回転しながら前進しているので、リングギヤ端面に当
接して前進を規制されたピニオンは、その場でピニオン
シャフトとともに回転し、少なくとも歯１／２ピッチだ
け回転する間にリングギヤと噛み合うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の減速
型スタータは、ピニオンがリングギヤに当接してから噛
み合うまでに、ピニオンの歯１／２ピッチの回転角度に
相当するヘリカルスプラインのリード分だけピニオンが
ピニオンシャフトに対して後退することになる。この状
態（即ち、ピニオンシャフトに対してピニオンが後退し
た状態）でピニオンの歯がリングギヤの端面当接から外
れて前進し出し、モータが通電されると、充分な噛合深
さが得られないうちにモータ回転が加わり、ピニオンか
らリングギヤへ伝達する駆動力に起因する歯面同士の摩
擦抵抗によって、ピニオンシャフトが全ストローク前進
していても、ピニオンはピニオンシャフトに対して完全
に前進しきれず、リングギヤに対して上記の移動量分だ
けずれた状態で噛み合ったまま回転することになる。こ
の結果、ピニオンおよびリングギヤに偏荷重が加わっ
て、互いの歯が破損すると言った問題があった。本発明
は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、
ピニオンとリングギヤとを良好に噛み合わせることので
きるインデックス噛合式スタータを提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ピニオ
ンが第２のヘリカルスプラインを介してピニオンシャフ
トに嵌合しているため、ピニオンがリングギヤに当接し
てピニオンシャフトに対して後退しても、ピニオンがリ
ングギヤに噛み合った後、モータの回転力を受けてピニ
オンシャフトが回転すると、ピニオンはリングギヤと噛
み合ったまま、第２のヘリカルスプラインの作用によっ
てピニオンシャフト上を前進させられる。この結果、ピ
ニオンは、リングギヤに当接して後退した分を前進して
リングギヤと全幅で噛み合うことができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に、本発明のスタータの実施例
を図面に基づいて説明する。図１はスタータ１の断面図
である。本実施例のスタータ１は、通電を受けて回転力
を発生するモータ２、このモータ２の回転速度を減速し
て出力トルクを増大する遊星歯車減速装置（後述す
る）、遊星歯車減速装置を介して伝達されたモータ２の
回転力を一方向へ伝達する一方向クラッチ（後述す
る）、この一方向クラッチを介して回転力が伝達される
ピニオンシャフト３、ピニオンシャフト３の外周に嵌合
するピニオン４、ピニオンシャフト３を前方へ押し出す
力を発生するとともに、ピニオン４がエンジンのリング
ギヤ５と噛み合った時にモータ２の電流回路に介在され
たモータ接点（後述する）を閉じるマグネットスイッチ
６等より構成されている。

【０００６】モータ２は、中空状のアーマチャシャフト
７を有するアーマチャ８、このアーマチャ８の外周に配
置される固定磁極９（例えば複数の永久磁石）、固定磁
極９を内周面に固定する円筒状のヨーク１０、およびア
ーマチャシャフト７の後端部（図１の右端部）に設けら
れたコンミテータ１１に摺接するブラシ１２等より構成
されている。アーマチャシャフト７は、アーマチャ８の
前端側とコンミテータ１１の後端側で、それぞれボール
ベアリング１３、１４を介してモータ２の前方側を閉塞
する支持部材１５とモータ２の後方側を閉塞する支持部
材１６により回転自在に支持されている。ブラシ１２
は、正極ブラシ１２ａと負極ブラシ１２ｂとから成り、
それぞれホルダプレート１７に固定されたブラシホルダ
１８に保持されている。

【０００７】遊星歯車減速装置は、アーマチャシャフト
７の先端外周に形成されたサンギヤ１９、このサンギヤ
１９に噛み合う複数（例えば３個）の遊星ギヤ２０、お
よび各遊星ギヤ２０と噛み合うインターナルギヤ２１よ
り構成される。サンギヤ１９は、アーマチャシャフト７
と一体に回転することでアーマチャシャフト７の回転を
各遊星ギヤ２０に伝達する。各遊星ギヤ２０は、軸受２
２を介してピン２３に回転自在に支持されて、それぞれ
サンギヤ１９およびインターナルギヤ２１と噛み合いな
がらサンギヤ１９の外周を公転する。インターナルギヤ
２１は、支持部材１５の外周に設けられた円筒壁部１５
ａの内周面に圧入等により固定されている。

【０００８】一方向クラッチは、アウタ２４、スプライ
ンチューブ２５（本発明の回転体）、ローラ２６、およ
びクラッチカバー２７等より構成される。アウタ２４
は、前述のピン２３と一体に設けられて（別体に設けて
両者を圧入等により結合しても良い）、各遊星ギヤ２０
の公転力がピン２３を介して伝達されることにより各遊
星ギヤ２０と共に回転する。スプラインチューブ２５
は、ローラ２６を介してアウタ２４の回転力が伝達され
て回転する。但し、スプラインチューブ２５は、クラッ
チカバー２７より前方側へ伸びる長筒状に設けられて、
その前端部がスプラインチューブ２５の外周面に嵌合す
るボールベアリング２８を介してハウジング２９に支持
され、後端部がスプラインチューブ２５の内周面に嵌合
する軸受３０を介してアーマチャシャフト７の先端外周
部に支持されている。なお、スプラインチューブ２５お
よび軸受３０と遊星ギヤ２０との間には、アーマチャシ
ャフト７に嵌合するスラストワッシャ３１が配置されて
いる。ローラ２６は、アウタ２４の回転をスプラインチ
ューブ２５に伝達する時にアウタ２４とスプラインチュ
ーブ２５とを連結し、エンジン始動後にスプラインチュ
ーブ２５の回転速度がアウタ２４の回転速度より大きく
なると、アウタ２４とスプラインチューブ２５とを切り
離してスプラインチューブ２５の回転がアウタ２４へ伝
達されるのを防止する。

【０００９】ピニオンシャフト３は、その後端外周面が
スプラインチューブ２５の内周面に両者のヘリカルスプ
ライン３２（例えば捩じれ角３０度の強ヘリカルスプラ
イン３２）を介して嵌合しており、スプラインチューブ
２５に対して軸方向に移動可能に設けられている。但
し、ピニオンシャフト３は、スプラインチューブ２５に
対してリターンスプリング３３によって後方へ付勢され
ている。

【００１０】ピニオン４は、スプラインチューブ２５よ
り前方へ突出するピニオンシャフト３の外周面に両者の
ヘリカルスプライン３４（例えば捩じれ角５度の弱ヘリ
カルスプライン３４）を介して嵌合しており、ピニオン
シャフト３に対して軸方向に移動可能に設けられてい
る。但し、ピニオン４は、ピニオンシャフト３に対して
スプリング３５により前方へ付勢された状態で、ピニオ
ン４と一体に設けられたピニオンチューブ４ａの前端面
がピニオンシャフト３の先端に取り付けられたストップ
カラー３６に当接することで前方への移動が規制され、
ピニオン４の後端面がスプラインチューブ２５の前端面
に当接することで後方への移動が規制されている。な
お、ストップカラー３６は、ピニオンシャフト３の先端
外周面に形成された周溝３ａに嵌合するスナップリング
３７を介して取り付けられている。

【００１１】マグネットスイッチ６は、スタータ１の後
端（モータ２の後方）に配されて、複数のスルーボルト
３８により固定されている。このマグネットスイッチ６
は、図示しないスタータスイッチがＯＮ操作された時に
通電を受けて磁力を発生するコイル３９、このコイル３
９の外周を覆うヨーク４０と鉄芯４１、アーマチャシャ
フト７の中空内部に挿通されたロッド４２、このロッド
４２の後端側に圧入等により固定されたプランジャ４
３、プランジャ４３を初期位置（図１に示す位置）へ付
勢するスプリング４４、ヨーク４０の外周を覆う樹脂モ
ールド材４５、この樹脂モールド材４５の後端面にビス
４６等により固定されるスイッチカバー４７等より構成
されている。

【００１２】ロッド４２は、アーマチャシャフト７の中
空内部を軸方向に摺動自在に設けられて、その後端面に
溶接等により固定されたストッパ４８がスイッチカバー
４７の内壁面に当接することで後方への移動が規制され
ている。また、ロッド４２の先端は、アーマチャシャフ
ト７の先端から突出してピニオンシャフト３の後端に形
成された凹部３ｂ内に入り込み、その凹部３ｂ内に収容
されたボール４９に当接している。プランジャ４３は、
コイル３９が通電された時に、そのコイル３９の発生す
る磁力により、スプリング４４の付勢力に抗してロッド
４２と一体に鉄芯４１側（図１の左側）へ吸引される。
従って、このマグネットスイッチ６は、コイル３９への
通電によりプランジャ４３が吸引されてロッド４２がア
ーマチャシャフト７内を前方へ移動することにより、ボ
ール４９を介してピニオンシャフト３を前方へ押し出す
ことができる。

【００１３】前述のモータ接点は、ロッド４２の後端部
に絶縁体５０を介して固定された可動接点５１と、この
可動接点５１に対向する一組の固定接点５２、５３とか
ら成る。可動接点５１は、コイル３９が通電されてプラ
ンジャ４３が吸引された時に、ロッド４２とともに移動
して各固定接点５２、５３に当接することにより固定接
点５２、５３間を導通する。なお、ロッド４２の後端外
周部には、可動接点５１が各固定接点５２、５３に当接
した時に接点圧を付与する接点圧スプリング５４が絶縁
体５０とストッパ４８との間に配されている。固定接点
５２、５３は、バッテリ端子５５に接続された一方の固
定接点５２と、絶縁ブッシュ５６を介して正極ブラシ１
２ａのリード線５７に接続された他方の固定接点５３と
から成る。なお、負極ブラシ１２ｂのリード線５８は、
金属製のホルダプレート１７に接続されてアースされて
いる。また、バッテリ端子５５は、図示しないケーブル
を通じて車両に搭載されたバッテリ（図示しない）に接
続されている。

【００１４】次に、本実施例の作動を図１ならびに、図
２（ａ）〜（ｃ）と図３（ｄ）、（ｅ）に示す模式図に
基づいて説明する。ここで、図２（ａ）はスタータ静止
状態、（ｂ）はピニオンシャフト３がマグネットスイッ
チ６のロッド４２に押し出されて、ピニオンシャフト３
上のピニオン４がリングギヤ５に当接した状態、（ｃ）
はピニオン４がリングギヤ５端面で前進規制された状態
で、さらにピニオンシャフト３が押し出された状態、図
３（ｄ）はピニオン４がリングギヤ５と噛み合い始め、
ピニオン４がピニオンシャフト３上で後退したままピニ
オンシャフト３がその全ストローク分だけ押し出された
状態、（ｅ）はリングギヤ５に噛み合ったピニオン４が
ピニオンシャフト３上を前進し、最前端まで前進した状
態をそれぞれ示している。

【００１５】また、図中左右方向は軸方向の移動量を、
上下方向の各構成部品のずれはそれぞれの回転量（回転
角）を表している。また、３２ａはスプラインチューブ
２５の内周に形成された強スプライン溝、３２ｂはピニ
オンシャフト３上に形成された強スプライン歯、３４ａ
はピニオンシャフト３上に形成された弱スプライン歯、
３４ｂはピニオン４内周に形成された弱スプライン溝、
２５ａはスプラインチューブ２５に設けられたピニオン
シャフト３の前進規制用ストッパである。

【００１６】スタータスイッチがＯＮ操作されてマグネ
ットスイッチ６のコイル３９が通電されると、コイル３
９の発生する磁力によりプランジャ４３が吸引されてロ
ッド４２がアーマチャシャフト７内を移動する。このロ
ッド４２の移動によりボール４９を介してピニオンシャ
フト３が強ヘリカルスプライン３２に沿って前方へ押し
出されることにより、ピニオンシャフト３と共に前方へ
移動したピニオン４がリングギヤ５に当接する｛ピニオ
ン４がリングギヤ５と噛み合わずに、両者の端面同士が
衝突した状態／図２（ｂ）｝。この時、ピニオン４は、
ピニオンシャフト３とともに前進し、ピニオンシャフト
３が強ヘリカルスプライン３２に沿って回転した分（θ
₁）だけ図２（ａ）に示す静止状態より回転している。

【００１７】その後、ピニオンシャフト３は、スプリン
グ３５を撓ませながら強ヘリカルスプライン３２に沿っ
て更に回転しながら前方へ移動する。これにより、ピニ
オン４は、ピニオンシャフト３が前進した分だけピニオ
ンシャフト３に対して後退するが、ピニオンシャフト３
が強ヘリカルスプライン３２に沿って前進する際に回転
する量と、ピニオン４がピニオンシャフト３上を弱ヘリ
カルスプライン３４に沿って後退する際に回転する量の
差分（θ₂）だけ、実際にリングギヤ５に対して回転す
ることになる｛図２（ｃ）｝。ここで、ピニオン４がリ
ングギヤ５に当接してから、更にピニオンシャフト３が
押し出されてピニオン４がピニオンシャフト３上を後退
して回転した量（θ₂−θ₁）が、少なくともピニオン
４の歯１／２ピッチ分回転する間にリングギヤ５の歯端
面の当接から外れ、リングギヤ５と噛み合うことができ
る。

【００１８】ピニオン４がリングギヤ５と噛み合うこと
でピニオンシャフト３は更に前進することが可能とな
り、これに伴ってロッド４２も前進すると、ロッド４２
の後端部に備えられた可動接点５１が固定接点５２、５
３を閉じることにより、アーマチャ８が通電されて回転
する。この回転は遊星歯車減速装置および一方向クラッ
チを介してスプラインチューブ２５からピニオンシャフ
ト３、ピニオン４に伝達される｛図３（ｄ）矢印方向に
回転｝。

【００１９】この回転時にリングギヤ５から受ける抗力
は、スプラインチューブ２５とピニオンシャフト３間の
強ヘリカルスプライン３２嵌合、およびピニオンシャフ
ト３とピニオン４間の弱ヘリカルスプライン３４嵌合
で、それぞれの嵌合部材をさらに最大移動可能位置へ移
動させようとする力が働き、ピニオン４は最大移動位置
まで前進して、リングギヤ５との所定の噛合深さを確保
してエンジンを始動することができる｛図３（ｅ）｝。

【００２０】エンジン始動後、スタータスイッチがＯＦ
Ｆ操作されてコイル３９への通電が停止すると、それま
で吸引されていたプランジャ４３がスプリング４４の付
勢力によって戻されて、プランジャ４３とロッド４２が
一体に初期位置へ復帰する。この結果、それまでボール
４９を介してロッド４２に押し出されていたピニオンシ
ャフト３がリターンスプリング３３の付勢力を受けて押
し返されることにより、ピニオンシャフト３は強ヘリカ
ルスプライン３２に沿って静止状態（図１に示す状態）
まで戻される。同時にピニオン４もリングギヤ５からス
ムーズに離脱して静止位置に戻される。

【００２１】（本実施例の効果）本実施例では、ピニオ
ン４がピニオンシャフト３に対して弱ヘリカルスプライ
ン３４を介して嵌合しているため、ピニオン４がリング
ギヤ５に当接してピニオンシャフト３に対して後退して
も、ピニオン４がリングギヤ５に噛み合った後、モータ
２の回転力を受けてピニオンシャフト３が回転すると、
ピニオン４は弱ヘリカルスプライン３４の作用によって
リングギヤ５と噛み合いながらピニオンシャフト３上を
前進させられる。この結果、ピニオン４は、リングギヤ
５に当接して後退した分を前進してリングギヤ５と良好
に噛み合うことができる。即ち、ピニオン４がピニオン
シャフト３に対して直スプラインで嵌合する従来スター
タの様に、ピニオン４がピニオンシャフト３に対して後
退したままリングギヤ５と噛み合って両者に偏荷重が加
わる様な事態を防止できる。

【００２２】（変形例）本実施例では、モータ２の後方
にマグネットスイッチ６を配置して、中空状に設けられ
たアーマチャシャフト７の内部にロッド４２を通す構造
であるが、アーマチャシャフト７とピニオンシャフト３
が平行に配される様にモータ２をピニオンシャフト３の
径方向に配置しても良い。この場合、アーマチャシャフ
ト７を中空状に設ける必要がないため、コストダウンが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】スタータの断面図である。

【図２】スタータの作動状態を示す模式図である。

【図３】スタータの作動状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１スタータ２モータ３ピニオンシャフト４ピニオン５リングギヤ６マグネットスイッチ２５スプラインチューブ（回転体）３２強ヘリカルスプライン３４弱ヘリカルスプライン（第２のヘリカルスプライ
ン）５１可動接点（モータ接点）５２一方の固定接点（モータ接点）５３他方の固定接点（モータ接点）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｎ 15/06 Ｆ０２Ｎ 15/06 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転力が伝達される回転体にヘリ
カルスプラインを介して嵌合するピニオンシャフトと、
このピニオンシャフトに嵌合するピニオンとを有し、前記ピニオンシャフトが前記ヘリカルスプラインに沿っ
て前方へ押し出された時に前記モータを通電するインデ
ックス噛合式スタータにおいて、前記ピニオンは、前記ピニオンシャフトの外周に前記ヘ
リカルスプラインより捩じれ角の小さい第２のヘリカル
スプラインを介して嵌合していることを特徴とするスタ
ータ。
【請求項２】前記モータと前記回転体との間に、前記モ
ータの回転速度を減速して前記回転体に伝達する減速装
置を備えていることを特徴とする請求項１記載のスター
タ。
【請求項３】前記ピニオンシャフトの後方に、前記ピニ
オンシャフトを前方へ押し出す力を発生するマグネット
スイッチを配置し、このマグネットスイッチは、前記ピニオンシャフトが所
定量移動した時に前記モータの電流回路に介在されたモ
ータ接点を閉じることを特徴とする請求項１または２記
載のスタータ。