JPH10205422A - スタータの遊星減速機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】遊星ギヤの製造費用の増大を回避しつつその耐
衝撃疲労特性の向上を実現したスタータの遊星減速機構
を提供する。 【解決手段】遊星ギヤ４２の一部又は全部を断面が略コ
字状をなす金属製のコ字状断面体で構成する。このよう
にすると、インターナルギヤ４１やサンギヤ４０から遊
星ギヤ４２内へ伝播する衝撃応力波Ｗの反射、回折の回
数が増大し、形成される定在波の振幅すなわち応力を抑
圧することができるので、遊星ギヤ４２の耐衝撃疲労特
性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スタータの遊星減
速機構に関する。

【０００２】

【従来技術】従来よりスタータの小型軽量化が強く要求
されており、この観点から比較的小型形状で大減速比が
得られる遊星減速機構を用いた遊星減速機構型スタータ
が広く実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スター
タにおいてはピニオンとリングギヤとの噛合時に大きな
衝撃（以下、噛合衝撃ともいう）が発生する。例えば、
遊星ギヤが減速出力軸を通じてピニオンを駆動する遊星
減速機構を例に取れば、噛合衝撃発生時に、遊星ギヤの
歯面がインターナルギヤの歯面を叩く反作用としてイン
ターナルギヤは微視的には遊星ギヤとの噛合面部分にお
いて接触中に衝撃応力が繰り返し入力され、その結果と
して衝撃応力波がインターナルギヤと遊星ギヤとの噛合
面部分から遊星ギヤ内部へ波状に伝播し、それが遊星ギ
ヤの境界面各部で反射しつつ遊星ギヤ内部に定在波を形
成する。

【０００４】同様に、衝撃発生時に、遊星ギヤの歯面が
サンギヤの歯面を叩く反作用としてサンギヤは微視的に
は遊星ギヤとの噛合面部分において応力が接触中に往復
して大きくなって重畳する状態となり、その結果として
衝撃応力波（以下、衝撃波ともいう）がサンギヤと遊星
ギヤとの噛合面部分から遊星ギヤ内部へ波状に伝播し、
それが遊星ギヤの境界面（表面）各部で反射しつつ遊星
ギヤ内部に定在波を形成する。図１３にこの状態を示
す。これらの結果として、遊星ギヤ内部には、上記両噛
合面部分をそれぞれ波源とする２つの定在波を重畳した
重畳応力波が形成される。この二つの定在波は波長がほ
ぼ等しいのでこの重畳応力波の振幅は遊星ギヤ内部の多
数の部位において両定在波の約２倍の振幅となってしま
う。

【０００５】このために従来は遊星ギヤに特別の熱処理
などを施すとともに特別の材料組成を選択してじん性や
引っ張り強度の向上を図り、その耐衝撃疲労特性を向上
させていた。しかしながらこのような解決手段による遊
星ギヤの耐衝撃疲労特性の向上はその製造費用を著しく
増大するという問題があった。またこのような解決手段
の採用では遊星ギヤから発する衝撃騒音の低減が困難で
あった。

【０００６】更に、スタ−タの小型軽量化を図るために
遊星減速機構を縮径しようとすると遊星ギヤの小型化に
より遊星ギヤ内部の衝撃波が一層増大してしまうために
遊星ギヤの耐衝撃疲労特性の一層の向上のためにその製
造費用の更なる増大を招いた。本発明は上記問題点に鑑
みなされたものであり、遊星ギヤの製造費用の増大を回
避しつつその耐衝撃疲労特性の向上を実現したスタータ
の遊星減速機構を提供することを、その解決すべき課題
としている。また、本発明は、遊星ギヤの耐衝撃疲労特
性の劣化を回避しつつその小型化が可能なスタータの遊
星減速機構を提供することを、他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】上記課題を解決するため
になされた請求項１記載の手段によれば、遊星ギヤの一
部又は全部を断面が略コ字状をなす金属製のコ字状断面
体で構成するので、中実金属製の従来の遊星ギヤに比べ
て、実施例にて説明するようにコストアップを招く材料
や製造方法を採用することなく優れた耐衝撃疲労特性を
実現することができる他、遊星ギヤの縮径による遊星減
速機構の小型軽量化も実現することができる。

【０００８】請求項２記載の手段によれば、請求項１記
載の手段において更に、インターナルギヤを樹脂を主素
材として形成し、サンギヤを金属で形成するので、実施
例にて説明するように遊星ギヤ内部の重畳応力波の振幅
を低減してその耐衝撃疲労特性を向上することができ
る。上記課題を解決するためになされた請求項３記載の
手段によれば、金属薄板からなる複数枚の歯車をピッチ
を合わせて軸方向に積層して遊星ギヤを形成するので、
中実金属製の従来の遊星ギヤに比べて、実施例にて説明
するようにコストアップを招く材料や製造方法を採用す
ることなく優れた耐衝撃疲労特性を実現することができ
る他、遊星ギヤの縮径による遊星減速機構の小型軽量化
も実現することができる。

【０００９】請求項４記載の手段によれば、請求項３記
載の手段において更に、インターナルギヤを樹脂を主素
材として形成し、サンギヤを金属で形成するので、実施
例にて説明するように遊星ギヤ内部の重畳応力波の振幅
を低減してその耐衝撃疲労特性を向上することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の好適な態様を以下の実施
例に基づいて説明する。 （実施例１）以下、本発明の減速型スタータの一例を、
図１を参照して説明する。この減速型スタータは、モー
タ部（モータ）１と、スタータ機構部２と、マグネット
スイッチ部３とからなる。

【００１１】モータ部１は、アーマチャ１０を有して回
転自在に前方に突出するアーマチャ軸１１を有してい
る。１２はヨーク、１３はエンドブラケット、１４はセ
ンターブラケットであり、それらはスルーボルトでスタ
ータハウジング２０の後端下部に締結されている。スタ
ータ機構部２は、センターブラケット１４内に収容され
た遊星減速機構４及びトルクリミッタ２１と、スタータ
ハウジング２０及びセンターブラケット１４に軸受けを
介して回転自在に支持される減速出力軸２２と、減速出
力軸２２にヘリカルスプライン嵌着されるピニオン２３
とを有し、ピニオン２３は前進して図示しないリングギ
ヤに噛合するピニオンギヤ２３０及びオーバーランニン
グクラッチ２３１を有している。

【００１２】アーマチャ軸１１の前端は減速出力軸２２
に相対回転自在に支持され、その後端はエンドブラケッ
ト１３に回転自在に支持されている。遊星減速機構４
は、アーマチャ軸１１の前端に固定されたサンギヤ４０
と、センターブラケット１４の内面にトルクリミッタ２
１を通じて摩擦結合するインターナルギヤ４１と、サン
ギヤ４０及びインターナルギヤ４１に噛合する遊星ギヤ
４２とを備え、遊星ギヤ４２はブッシュ４３を介してピ
ン４４に回転自在に嵌着され、ピン４４は減速出力軸２
２の径大後端部２２０の孔に圧入されている。

【００１３】マグネットスイッチ３は、直動式の電磁石
であって、スタータハウジング２０の後端上部に締結さ
れている。マグネットスイッチ３からスタータハウジン
グ２０内に突出するプランジャ３０はレバー３２を通じ
てピニオン２３を前進させる機能をもつ。キースイッチ
（図示せず）を回動させてマグネットスイッチ３に通電
すると、ピニオン２３が前進して図示しないリングギヤ
に噛合するとともに、モータ部１に通電され、アーマチ
ャ１０が回転する。アーマチャ１０の回転は、アーマチ
ャ軸１１からサンギヤ４０、遊星ギヤ４２、減速出力軸
２２、ピニオン２３を通じてリングギヤに伝達され、エ
ンジンが始動される。

【００１４】以上のスタータの構造及びその動作自体は
周知であり、かつ本実施例の要部ではないので、これ以
上の説明は省略する。次に、本実施例の要部である遊星
ギヤ４２について図２を参照して説明する。図２（ａ）
は遊星ギヤ４２周辺の軸方向断面を示し、図２（ｂ）は
遊星ギヤ４２を正面から見た図である。

【００１５】遊星ギヤ４２は、鋼板を絞り加工して形成
されたコ字状断面体であって、歯部４２０を有する外側
円筒部４２１と、ブッシュ（軸受け）４３が圧入される
内側円筒部４２２と、両円筒部４２１、４２２を連結す
る輪板（連結板部）４２３と、一端開口の中空空間４２
４とを有する。以下、この遊星ギヤ４２の内部における
衝撃波の分布状況を図１１を参照して説明する。

【００１６】ピニオンギヤ２３０とリングギヤとの噛合
時に発生する噛合衝撃は、上述したようにインターナル
ギヤ４１及びサンギヤ４０から遊星ギヤ４２の内部へ伝
播される。この結果、噛合衝撃が生じている期間中、イ
ンターナルギヤ４１の歯４１ａやサンギヤ４０の歯面に
噛合する遊星ギヤ４２において応力が接触中に往復して
大きくなって重畳する状態となり、衝撃は、所定周期の
衝撃応力波Ｗとしてインターナルギヤ４１及びサンギヤ
４０と遊星ギヤ４２との噛合部から遊星ギヤ４０の内部
へ波状に伝播し、これらの衝撃応力波Ｗが遊星ギヤ４２
の境界面（表面）各部で反射、回折しつつ遊星ギヤ４２
内部にそれぞれ定在波を形成する。そして、サンギヤ４
０に起因する定在波とインターナルギヤ４１に起因する
定在波が遊星ギヤ４２の内部であるいは打ち消しあい、
あるいは重畳して重畳定在波を形成する。図１１におけ
る衝撃応力波Ｗはインターナルギヤ４１に起因する衝撃
応力波の一例を示し、Ｗ１は反射波の一つを示す。

【００１７】本実施例の特徴は、遊星ギヤ４２が、コ字
状の複雑な三次元断面形状を有するので、遊星ギヤ４２
の表面各部において従来の中実形状の遊星ギヤに比べて
反射、回折の回数が格段に増加するので、最終的に形成
される定在波及び重畳定在波の振幅が著しく減少する点
にある。すなわち、従来の中実形状の遊星ギヤに比べて
本実施例の遊星ギヤ４２では、衝撃応力波Ｗの伝播経路
が長くかつ伝播経路の屈折が大きく、更に特に連結板部
４２３における伝播経路と直角な伝播断面積が小さいた
めに最終的に形成される定在波の振幅が減少する。

【００１８】これらの結果として、本実施例では、遊星
ギヤ４２の内部の衝撃応力波Ｗが減少し、その寿命延長
及び騒音低減が実現する。また、遊星ギヤ４２の加工が
簡素となり、製造費用も格段に低減できる。更に、遊星
ギヤ４２内部の衝撃応力波Ｗを抑圧できるために遊星ギ
ヤ４２の小型化が可能となり、遊星減速機構全体の小型
軽量化も可能となる。

【００１９】次に、この遊星ギヤ４２の製造工程を図３
を参照して説明する。まず、中心孔９０を有する鋼鉄製
の輪板９を準備し、その径方向中央部９１を押さえつ
つ、径方向内側部分９２及び径方向外側部分９３を同方
向へある程度まで折り曲げ、その後、径方向外側部分９
３の所定部分９３０を絞り加工により周期的に縮径して
外側円筒部４２１を形成し、径方向外側部分９３の所定
部分９３０以外の部分９３１を径外方向へ突出させて歯
部４２０とする。当然、径方向中央部９１は輪板（連結
板部）４２３となり、径方向内側部分９２は内側円筒部
４２２となる。

【００２０】（実施例２）その他の実施例を図８〜図９
を参照して説明する。この実施例は、実施例１（図１参
照）のスタ−タにおいて、遊星ギヤ４２を遊星ギヤ４９
に変更したものである。この遊星ギヤ４９は、図９に示
すように、通常のプレス加工により金属薄板を打ち抜い
て形成した輪板形状の歯車板（本発明でいう金属薄板で
形成された歯車）４９０を軸方向に５枚重ねてブッシュ
４３に嵌着したものである。各歯車板４９０の歯部４９
０は基部４９１の外周に形成されており、基部４９１に
は、それぞれ８個の孔４９２が周方向等間隔に形成され
ている。そして、その内の一個には各歯車板４９０を貫
通する位置決めピン４９３が嵌められて、周方向の歯部
４９０の位相合わせ（ピッチ合わせ）が行われている。

【００２１】本実施例によれば、歯車板４９０の積層枚
数を変更するだけで面圧を変化させることなく最大伝達
トルクを簡単に変更可能な歯車を実現することができ
る。以下、この遊星ギヤ４９の内部における衝撃波の分
布状況を図１２を参照して説明する。ピニオンギヤ２３
０とリングギヤとの噛合時に発生する衝撃は、上述した
ようにインターナルギヤ４１及びサンギヤ４０から遊星
ギヤ４９の内部へ伝播される。この結果、噛合衝撃が生
じている期間中、インターナルギヤ４１の歯４１ａやサ
ンギヤ４０において応力が接触中に往復して大きくなっ
て重畳する状態となり、衝撃は、所定周期の衝撃応力波
Ｗ’としてインターナルギヤ４１及びサンギヤ４０と遊
星ギヤ４９との噛合部から遊星ギヤ４０の内部へ波状に
伝播し、これらの衝撃応力波Ｗが遊星ギヤ４２の境界面
（表面）各部で反射、回折しつつ遊星ギヤ４９内部にそ
れぞれ定在波を形成する。そして、サンギヤ４０に起因
する定在波とインターナルギヤ４１に起因する定在波が
遊星ギヤ４９の内部であるいは打ち消しあい、あるいは
重畳して重畳定在波を形成する。図１２における衝撃応
力波Ｗ’はインターナルギヤ４１に起因する衝撃応力波
の一例を示し、Ｗ２、Ｗ３は反射波の一部を示す。

【００２２】本実施例の特徴は、遊星ギヤ４９が、薄板
状の歯車板４９０を積層した形状をもつので、衝撃応力
波Ｗ’は各歯車板４９０それぞれの表面各部において従
来の中実形状の遊星ギヤに比べて反射、回折の回数が格
段に増加するので、最終的に形成される定在波及び重畳
定在波の振幅が著しく減少する点にある。すなわち、従
来の中実形状の遊星ギヤに比べて本実施例の各歯車板４
９０では、衝撃応力波Ｗ’の伝播経路が長くかつ伝播経
路と直角な伝播断面積が小さいために最終的に形成され
る定在波及び重畳定在波の振幅が減少する。

【００２３】これらの結果として、本実施例では、遊星
ギヤ４９の内部の衝撃応力波Ｗ’が減少し、その寿命延
長及び騒音低減が実現する。また、遊星ギヤ４９の加工
が極めて簡素となり、製造費用も格段に低減できる。更
に、遊星ギヤ４９内部の衝撃応力波Ｗ’を抑圧できるた
めに遊星ギヤ４９の小型化が可能となり、遊星減速機構
全体の小型軽量化も可能となる。

【００２４】次に、上記実施例１、２において、サンギ
ヤ４０が金属（鋼）製、インターナルギヤ４１が樹脂製
とされているので、インターナルギヤ４１から遊星ギヤ
４２、４９へ伝播する衝撃応力波はサンギヤ４０から遊
星ギヤ４２、４９へ伝播する衝撃応力波より低周波数と
なるので、遊星ギヤ４２から発生する騒音のうち、耳障
りな高周波成分が減衰する他、上記したようにインター
ナルギヤ４１及びサンギヤ４０から遊星ギヤ４２、４９
へ伝播する衝撃応力波のうち、その高周波成分はこれら
遊星ギヤ４２、４９の複雑な形状により低周波成分より
一層減衰するので、騒音、特にその耳障りな高周波成分
の低減において、遊星ギヤ４２、４９の形状は特に有効
である。

【００２５】（変形態様）以下に、遊星ギヤ４２の変形
構造を示す。これらの態様によれば歯部の周方向の撓み
のばらつきを減らすことができる。図４では、実施例１
の遊星ギヤ４２と同形の歯車板４２ａの開口側に通常の
プレス加工により形成された輪板形状の歯車板４２ｂを
歯部４２０ａ、４２０ｂのピッチを合わせて重ね合わせ
たものである。なお、この実施例では、歯車板４２ｂに
は歯車板４２０ａの中空空間４２４ａに圧入可能な突部
４２３ｂを形成して、中空空間４２４ａ内にオイルを密
封して、衝撃トルク吸収能力を向上させている。

【００２６】図５では、実施例１の遊星ギヤ４２と同形
の歯車板４２ｃの中空空間４２４ｃにゴムリング４２５
ｃを圧入して、衝撃トルク吸収能力を向上させている。
図６では、実施例１の遊星ギヤ４２と同形の歯車板４２
ｄ及びそれと鏡面対称形状の歯車板４２ｅを中空空間４
２４ｄ，４２４ｅを密閉するように重ね合わせたもので
ある。

【００２７】図７では、図６の１の一対の歯車板４２
ｄ、４２ｅと略同形の歯車板４２ｆ、４２ｇの間に、図
４の歯車板４２ｂと略同形の歯車板４２ｈを挟んだもの
である。なお、この態様では、歯車板４２ｆの外側円筒
部４２１ｆ、内側円筒部４２２ｆと連結板部４２３ｆと
の間に斜めテーパを設けたコーン部４２７ｆ、４２８ｆ
を設けることにより、絞り加工を容易化している。

【００２８】図１０は、図９の孔４９２にゴム４９９を
嵌め込んだものであり、衝撃トルク吸収能力を向上した
ものである。なお、歯車板４９０のプレス成形時に各歯
車板４９０の表面に略放射方向の溝を同時に形成するこ
とができる。このようにすれば、この溝を通じてオイル
や冷却空気流れを遠心力により歯部４２０に供給するこ
とができ、潤滑性や冷却性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用スタータの一実施例を示す軸
方向半断面図である。

【図２】（ａ）は図１の遊星ギヤ４２の拡大軸方向断面
図である。（ｂ）は図１の遊星ギヤ４２の正面図であ
る。

【図３】図２の遊星ギヤ４２の製造工程を示す図であ
り、（ａ）は絞り加工前の状態を示す図であり、（ｂ）
は絞り加工初期の状態を示す図であり、（ｃ）は絞り加
工後期の状態を示す図である。

【図４】図２の遊星ギヤ４２の変形態様を示す部分断面
図である。

【図５】図２の遊星ギヤ４２の変形態様を示す部分断面
図である。

【図６】図２の遊星ギヤ４２の変形態様を示す部分断面
図である。

【図７】図２の遊星ギヤ４２の変形態様を示す部分断面
図である。

【図８】本発明の自動車用スタータの他実施例を示す軸
方向半断面図である。

【図９】（ａ）は図８の遊星ギヤ４９の拡大軸方向断面
図である。（ｂ）は図８の遊星ギヤ４９の正面図であ
る。

【図１０】図８の遊星ギヤ４９の変形態様を示す断面図
である。

【図１１】実施例１の遊星ギヤ４２内部の衝撃応力波の
伝播状況を示す説明図である。

【図１２】実施例２の遊星ギヤ４９内部の衝撃応力波の
伝播状況を示す説明図である。

【図１３】従来の遊星ギヤ内部の衝撃応力波の伝播状況
を示す説明図である。

【符号の説明】

４２、４９は遊星ギヤ、４２０は歯部、４２１は外側円
筒部、４２２は内側円筒部、４２３は連結板部、４２４
は中空空間、４９０は歯車板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サンギヤ及びインターナルギヤと噛合する
   遊星ギヤを有してアーマチャ軸の回転を減速して内燃機
   関に伝達するスタータの遊星減速機構において、 前記遊星ギヤは、歯部を有する外側円筒部と、軸に支承
   される内側円筒部と、前記両円筒部を連結する連結板部
   とを有し、前記外側円筒部と前記内側円筒部との間に中
   空空間を設けるとともに、金属を素材として断面が略コ
   字状に形成されることを特徴とするスタータの遊星減速
   機構。
2. 【請求項２】前記インターナルギヤは樹脂を主素材とし
   て形成され、前記サンギヤは金属からなる請求項１記載
   のスタータの遊星減速機構
3. 【請求項３】サンギヤ及びインターナルギヤと噛合する
   遊星ギヤを有してアーマチャ軸の始動動力を減速してク
   ランク軸に伝達するスタータの遊星減速機構において、 前記遊星ギヤは、金属薄板で形成された複数枚の歯車を
   ピッチを合わせて軸方向に積層して形成されることを特
   徴とするスタータの遊星減速機構。
4. 【請求項４】前記インターナルギヤは樹脂を主素材とし
   て形成され、前記サンギヤは金属からなる請求項３記載
   のスタータの遊星減速機構