JPS61101668A

JPS61101668A - 遊星歯車減速機付きスタ−タ

Info

Publication number: JPS61101668A
Application number: JP59222024A
Authority: JP
Inventors: Koichi Maezawa; 前沢　孝一; Yozo Nakamura; 中村　庸蔵; Naoyuki Tanaka; 直行田中; Fumiaki Kasubuchi; 粕渕　文明
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-10-24
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1986-05-20
Also published as: US4776224A; EP0180846A1; KR860003433A

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】〔発明の利用分野〕本発明は、遊ｍ歯車減速機付きスタータに係り。

特に自動車用など内燃機開始動用に好適な遊星歯車減速
機付きスタータに関するものである。

〔発明の背景〕

近年、自動車は、燃費、居住性向上を図るためにＦＦ化
（前部エンジン、前輪駆動）など、駆動系に対する軽量
、コンパクト化への要求が強まってきた。

スタータに対しても同様の要求があり、従来の平行軸歯
車減速機に代り、遊星歯車減速機を内蔵したスタータに
移向しつつある。

第７図は、スタータに組込まれる従来の遊星歯車減速機
の一例を示す断面図である。

図において、１′はケーシング側に固定された内歯歯車
、２′は遊星歯車、３′は、原動軸に設けた太陽歯車で
ある。遊星歯車２′は、内歯歯車１′および太陽歯車３
′と噛み合っており、通常複数個の遊星歯車２′が太陽
歯車３′の外周に等角度に配置されている。

４′は遊星アームで、遊星ピン５′を介して遊星歯車２
′と連結しており、遊星歯車２′の公転にともなって原
動軸の回転力を出力回転軸に伝達するものである。

６は弾性体で、ゴム部材などの弾性環である６前記のよ
うに、遊星歯車減速機では、複数の遊星歯車２′が太陽
歯車３′の外周に等角度に配置されているので、各遊星
歯車間の荷重等配が図れないと特定の遊星歯車に過大な
荷重が作用し、遊星歯車減速機の負荷能力を低下させて
しまう。

また、荷重のバランスが悪いと振動、騒音を増加させ、
性能を低下させる。

遊星歯車減速機付きスタータの先行技術としては、実開
昭５８−１３２１７１号公報記載のものがあるが、その
考案は、遊星ギヤスタータの動力伝達機構に発生する衝
撃応力を受圧する機構であり、第７図に示した弾性体６
を設けたものである。

したがって、衝撃力吸収機能はすぐれているが、遊星歯
車減速機の重要な課題である各遊星歯車間の荷重の等配
率向上については考慮されていなかった。

〔発明の目的〕本発明は、前述の従来技術の問題点に鑑みなされたもの
で、遊星歯車減速機の構成部品である内歯歯車の寸法形
状を適正化することにより複数の遊星歯車の各遊星歯車
間の荷重等配率を向上し、すなわち荷重の均等化を図っ
た、小形軽量で高性能の遊星歯車減速機付きスタータの
提供を、その目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係る遊星歯車減速機付きスタータの構成は、遊
星歯車減速機を備えたスタータであって。

上記遊星歯車減速機のケーシングに浮動支持される内歯
歯車および原動軸に設けた太陽歯車に噛み合う複数の遊
星歯車を備え、この遊星歯車の公転によって回転する出
力回転軸に、エンジン軸に動力を伝達する機構を設けた
遊星歯車減速機付きスタータにおいて、前記内歯歯車の
リム厚さをれ、歯丈をａとするときｈ　／　ａ≦０．８となるようにリム厚さを設定したものである。

なお１本発明を開発した考え方を付記すると、次の通り
である。

複数の遊星歯車間の荷重等配を図る方法としては遊星歯
車減速機内の歯車の１つ以上を可撓性を有する部材で構
成する、あるいはいずれかの歯車を弾性支持することが
行われる。

前者の方法として、内歯歯車のリムを薄くすることが行
なわれているが、従来の内歯歯車は強度低下を悪念して
薄肉化が不徹底であった。

すなわち、先の第７図に示した従来例などでも、内歯歯
車のリム厚さくｈ）と歯丈（ａ）との関係を調べると、
ｈ　＞　ａとなっている。

本発明は、このリムの厚さについて等配性と強度とをバ
ランスさせた適正な範囲を実験により見出し具体化した
ものである。内歯歯車の強度としては歯の曲げ応力と内
歯リング外周の曲げ応力に対するものがあり、この両面
から検討を行って適正値を見出したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないと第６図を参照し
て説明する。

まず、第１図は１本発明の一実施例に係る遊星歯車減速
機付きスタータの縦断面図、第２図は、その内歯歯車の
形状を示す部分拡大図である。

第１図において、１は、ケーシング側に固定された内歯
歯車、２は複数（本実施例では３個）の遊星歯車、３は
、原動機軸７の前端に形成された太陽歯車である。遊星
歯車２は、内歯歯車１および太陽歯車３と噛み合ってお
り、太陽歯車３の外周に等角度に配置されている。

４は遊星アームで、遊星ピン５を介して遊星歯車２と連
結しており、この遊星アーム４は出力回転軸８に直結し
ている。

これにより、原動機軸７の回転とともに太陽歯車３が回
転し、複数個の遊星歯車２に回転が伝わり、内歯歯車１
が固定されているため、遊星歯車２は自転しながら公転
し、出力回転軸８に回転力を伝達する。

９はマグネチックスイッチ、１０は、マグネチック９の
作動でクラッチ１２を軸方向に摺動させるシフトレバ−
を示す。

１１は、出力回転軸上に形成されたヘリカルスプライン
、１２はクラッチ、１３は、クラッチ１２のアウターク
ラッチ、１４は、クラッチ１２のインナークラッチであ
り、出力回転軸上を摺動可能に取付けられている。１５
は、インナークラッチ１４に固着されたピニオンである
。

マグネチックスイッチ９が作動すると、シフトレバ−１
０を介して、クラッチ１２がヘリカルスプライン１１の
ねじれ方向に沿って摺動し、ピニオン１５は回転しなが
ら軸方向に移動する。そして、エンジン軸のリングギヤ
（図示せず）にピニオン１５が噛み合って、エンジン軸
に回転が伝えられる。

このように、出力回転軸８上に設けたヘリカルスプライ
ン１１、クラッチ１２、ピニオン１５等は、エンジン軸
に動力を伝達する機構を構成するものである。

１６は、遊星歯車減速機のケーシングを構成するフロン
トブラケットで、ｙＫ動機ケーシングに固着されており
、このフロントブラケット１６に軸受１７が嵌着され、
原動機軸７の前端部を支持している。

また、１８はセンターブラケットで、前記フロントブラ
ケット１６に結合され、このセンターブラケット１８に
軸受１９が嵌着され、出力回転軸８の前端である遊星腕
４を支持している。このセンターブラケット１８には外
歯１８ａが形成されており、内歯歯車１とバックラッシ
ュを保って噛み合っている。

第２図に示すように、この遊星歯車減速機の内歯歯車１
のリム厚さをれ、歯丈をａとし、ｈとａの比率を変えて
ひずみゲージにより歯元応力、リム外周部の曲げ応力を
測定し、適正なリム厚さを実験的に確かめた。

第２図に示す矢印は、歯車の噛み合いによる荷重の方向
を示したものである。

ひずみゲージ２０は、歯元すみ歯部と、その位置に対応
するリム外周部に貼りつけた。

本実施例では、遊星歯車２を３個としたので、ひずみゲ
ージ２０は、遊星歯車２が内歯歯車１に同時に噛み合う
円周３等分位置の３枚の歯の歯元　　　　　　１゜すみ
歯部およびそれに対応する外周３等分位置に貼りつけた
。

内歯歯車１と遊星歯車２とを噛み合わせ、内歯歯車にブ
レーキをかけて負荷トルクを設定し、遊星歯車２を駆動
して噛合いにともなう外周部曲げ応力および歯元応力を
測定した。

その測定結果と内歯歯車の適正なリム厚さの考案を、第
３図ないし第６図を参照して説明する。

ここに、第３図は、第１図の遊星歯車減速機による実験
結果を示すもので、負荷トルクと曲げ応力の関係を示す
線図、第４図は、上記実験による荷重等配率を示す線図
、第５図は、上記実験による内歯歯車リムの肉厚比と荷
重等配率の関係を示す線図、第６図は、第１図の遊星歯
車減速機付きスタータの許容負荷トルクと荷重等配率の
関係を示す線図である。

まず、第３図は、横軸に負荷トルク、縦軸に曲げ応力を
とり、内歯歯車１の材質は炭素鋼、測定値は円周３個所
の平均値で示したもので、実線は従来用いられている比
較的リム厚さが薄いｈ　＝　ａの場合であり、実線ａは
歯元曲げ応力を、実線すは外周部曲げ応力をそれぞれ示
す。また、破線は本発明の一実施例であるｈ＝ｏ、８ａ
　　の場合であり、破線ａは歯元曲げ応力を、破線すは
外周部曲げ応力をそれぞれ示す。

負荷トルクを増加すると歯元応力及び外周部曲げ応力は
上昇する。

ｈ　＝　ＣＬ、　８　ａ　　の場合は、薄肉となってい
るため、　　　゛外周部曲げ応力はｈ　＝　ａの場合よ
りも曲線が上側にいき、歯元応力は下側になる。これは
リム厚さが薄くなることにより、リムがたわみやすくな
り内歯歯車の歯部およびリムの応力が均一化され。

相対的に歯部の歯元応力が減少したことによる。

リムをさらに薄肉とした場合（ｈ＝０．４ａ）も同様な
傾向を示した。

次に、同時に噛み合う３枚の歯における歯元応力値から
荷重等配率を求めた。あらかじめ、各ひずみゲージにつ
いて荷重と歯元応力の関係を検定してあり、その検定線
図を使い、応力から該重を求めた。

第４図は、その荷重等配率を測定した結果を示す線図で
、横軸に、３個の遊星歯車２の各遊星歯車２−１．２−
２．２−３のかみあい、縦軸に荷重等配率（％）をとっ
ている。

本実験では、材質は炭素鋼およびアルミニウム合金とし
、ここで該重等配車は次式で表わした。

本実施例は、遊星歯車が３個なので３３．３３％が最も
荷重等配率が良いことを示す。荷重等配率の最大値（３
個の遊星歯車において最も大きな荷重を受ける）は炭素
鋼の場合、ｈ＝ａで４８％、ｈ＝ｏ、８ａ　で４０％、
ｈ＝ｏ、４ａ　で３７％であり、アルミニウム合金でｈ
＝０．８ａ　　で３８％であった。

第５図に荷重等配率の最大値と内歯歯車のリムの肉厚比
ｈ　／　ａの関係を示す。

第５図では、横軸にリムの肉厚比（ｈ　／　ａ　）をと
り、縦軸に荷重等配率（％）をとって、炭素鋼（実線）
、アルミニウム（破ａ）、プラスチック（一点鎖線）の
荷重等配率の最大値を示している。

図から明らかなように、内歯歯車１のリム厚さの減少に
ともない、荷重等配率は良くなっている。

一方、本実施例の実験に用いた第１図の遊星歯車減速機
付きスタータの許容負荷トルクと荷重等配率の関係は第
６図のようになる。

第６図では、横軸に荷重等配率（％）、縦軸に許容負荷
トルクをとり、負荷トルクの線図は、炭素鋼は実線、ア
ルミニウム合金は破線、プラスチックは一点鎖線で示し
ている。

図から明らかなように、強度の低い材質はど同一の伝達
トルクに対して荷重等配率を良くしなければならない。

許容負荷トルクとしては、スタータのスイッチを再始動
させたとき、図示しないエンジン軸のリングギヤが逆転
し、ピニオン１５と衝撃的にかみあう、そのときの＊撃
トルクを採った。

この負荷トルクを許容するためには炭素鋼の場合は、荷
重等配率が４０％以下、アルミニウム合金の場合は３８
％以下でなければならない。

さきに調べた荷重等配率と内歯歯車のリムの肉厚比（ｈ
／ａ）の関係（第５図）から、それぞれの荷重等配率を
満足させる肉厚比（ｈ／ａ）は０．８以下となる。

したがって、内歯歯車のリム厚さくｈ）と歯丈（ａ）の
関係をｈ≦０．８ａ　とすることにより、荷重等配率が
良くなり、強度上も問題なく、遊星歯車減速機の小形、
軽量を図ることができる。

また、プラスチック材は、曲げ強度が炭素鋼にくらべて
低いので、許容トルクが炭素鋼より小さくなり、同一の
負荷トルクに対しては炭素鋼の場合より荷重等配率が良
くなければ強度上持たない（第６図一点鎖線参照）。

その限界の等配車をβ％とする。プラスチック材は炭素
鋼に比べて可撓性が大きいので、リム厚さは厚くても良
い荷重等配率が得られる。炭素鋼より良い等配車である
β％を得るためのリムの肉厚比はおよそ０．８　である
（第５図一点鎖線参照）。

以上の実験および考察の結果から、広範囲の材質につい
て、強度と可撓性をバランスさせた内歯歯車リムの肉厚
比（ｈ　／　ａ　）の上限値は０．８である。

本実施例によれば、内歯歯車１のリム厚さｈを従来に比
較して薄くすることにより歯元応力を緩和することがで
き、また、荷重等配率を向上させることができる。この
ことにより、従来のスタータ川遊星歯車減速゛機にくら
べ小形、軽量化を図ることができる。

また、荷重等配率の良いことから、力のバランスが良く
なり、運転効率の向上、騒音の低減を図ることができる
。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれば、遊星歯車減速機の
構成部品である内歯歯車の寸法形状を適正化することに
より複数の遊星歯車の各遊星歯車間の荷重等配率を向上
し、すなわち荷重の均等化を図った、小形軽量で高性能
の遊星歯車減速機付きスタータを提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例に係る遊星歯車減速機付き
スタータの縦断面図、第２図は、その内両歯車の形状を
示す部分拡大図、第３図は、第１図の遊星歯車減速機に
よる実験結果を示すもので。負荷トルクと曲げ応力の関係を示す線図、第４図は、上
記実験による荷重等配率を示す線図、第５図は、上記実
験による内歯歯車のリムの肉厚比と荷重等配率の関係を
示す線図、第６図は、第１図の遊星歯車減速機付きスタ
ータの許容負荷トルクと荷重等配率の関係を示す線図、
第７図は、スタータに組込まれる従来の遊星歯車減速機
の一例を示す断面図である。１・・・内歯歯車、２・・・遊星歯車、３・・・太陽歯
車、４・・・遊星腕、７・・・原動機軸、８・・・出力
回転軸、１０・・・シフトレバ−１１１・・ヘリカルス
プライン、１２・・・クラッチ、１３・・・アウターク
ラッチ、１４・・・インナークラッチ、１５・・・ピニ
オン、１６・・・フロントブラケット、１８・・・セン
ターブラケット。

Claims

【特許請求の範囲】１、遊星歯車減速機を備えたスタータであつて、上記遊
星歯車減速機のケーシングに浮動支持される内歯歯車お
よび原動軸に設けた太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車
を備え、この遊星歯車の公転によつて回転する出力回転
軸に、エンジン軸に動力を伝達する機構を設けた遊星歯
車減速機付きスタータにおいて、前記内歯歯車のリム厚
さをれ、歯丈をａとするときｈ／ａ≦０．８となるようにリム厚さを設定して構成したことを特徴と
する遊星歯車減速機付きスタータ。