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【発明の名称】 スタータ
【発明者】 【氏名】荒木 剛志

【目的】
【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】モータにより駆動される出力軸と、前記出力軸にヘリカルスプライン嵌着されてエンジンのリングギアとの噛合及び離脱を行うピニオンを有するピニオン移動体と、励磁コイルへの通電により移動するプランジャと、このプランジャの移動により固定接点側に移動して当接する可動接点とを有し、前記可動接点が前記固定接点に当接することで前記モータへの通電を行うマグネットスイッチと、前記マグネットスイッチのプランジャの移動により、前記ピニオン移動体側に移動、当接することで、前記ピニオンの回転を規制して前記ピニオンを前記ヘリカルスプラインにより前記リングギア側に移動させるピニオン規制手段とを備え、前記ピニオン規制手段は、前記マグネットスイッチの前記可動接点が前記固定接点に当接した後で前記ピニオン移動体の回転開始以前に前記ピニオン移動体に当接することを特徴とするスタータ。
【請求項2】前記ピニオン移動体は、前記リングギアに噛み合うピニオンの他に、前記ピニオン規制手段が係合する複数の溝部を有し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】前記ピニオン規制手段は、前記ピニオンが前記リングギア側に所定量移動後、前記プランジャの移動により、さらに前記ピニオン移動体の軸方向端面に当接する位置まで移動して前記ピニオン移動体の後退を規制するものである請求項1もしくは2に記載のスタータ。
【請求項4】前記モータの回転は、減速機構を介して減速した後に、前記出力軸に伝達されるものである請求項1ないし3のいずれかに記載のスタータ。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスタータに関し、特に、マグネットスイッチによりピニオン回転規制を行うスタータに関する。
【0002】
【従来の技術】実開昭57ー36763号公報に示す従来技術において、マグネットスイッチへの通電によりプランジャが可動接点とともに接点閉方向に移動する際に、プランジャはリターンスプリングを圧縮しつつ、第3のスプリングを通じてピニオン規制部材を変位させてピニオンに当接させ、これによりピニオンの回動が規制される。その後、プランジャが第3のスプリングを圧縮しつつ可動接点を固定接点に向けて付勢し、これにより可動接点が固定接点に当接する。その後の更なるプランジャストロークは第3のスプリング及び接点スプリングの更なる圧縮により吸収される。
【0003】この可動接点と固定接点との当接によりモータが回転されるが、ピニオン規制部材がピニオンに当接してその回転を規制しているため、ピニオンがヘリカルスプラインによりリングギア側に移動することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来のものでは、通常のマグネットスイッチに、可動接点と固定接点とを当接させるために、第3のスプリングを追設せねばならず、部品点数の多いマグネットスイッチを採用しなければならないという問題がある。また、プランジャの作動によって移動する可動接点とピニオン規制部材とは、プランジャが作動するに従って、接点スプリング、第3のスプリング(シャフト押しばね)、リターンスプリングをたわませていくので、それぞれのばね力の均衡を保ちながら作動することが要求されるが、これら3つのスプリングの製造上の誤差によるスプリング特性(たわみと荷重の関係)のばらつき、各スプリングが収容される空間寸法のばらつき(部品寸法のばらつき)等により、ピニオン規制部材がピニオンを回転規制する際の押圧力や、可動接点が固定接点に当接している時の接点荷重を最適値に設定するのが非常に難しいという問題点があった。
【0005】そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、マグネットスイッチの部品点数を追加することなく、マグネットスイッチによりピニオン規制手段とピニオン移動体とを当接させてリングギア側へのピニオンの移動を実現できるスタータを提供することを、その目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1のように構成することで、ピニオン規制手段は、マグネットスイッチの固定接点および可動接点との当接後、ピニオン移動体の回転開始以前にピニオン移動体に当接する。その結果、出力軸とヘリカルスプライン嵌合するピニオン移動体のピニオン(ピニオンギア)はモータの回転に伴う出力軸の回転により前進し、リングギアと噛合する。よって、ピニオン規制手段がピニオンに当接した後、マグネットスイッチの可動接点と固定接点とを当接させるためのプランジャとピニオン規制部材との間に従来技術に示されるような追加のスプリング(第3のスプリング)を必要とせず、マグネットスイッチの構成を極めて簡素化することができるという作用効果を奏する。
【0007】なお、スタータにおける接点閉からピニオン移動体が回転し始めるまでの間に約数十mSecの時間遅延が生じるので、この時間遅延を利用することで、ピニオン規制手段がピニオン移動体の回転開始以前にピニオン移動体に当接してその回転規制を行うことができる。その結果、ピニオン規制手段のピニオン移動体への当接時の衝撃を緩和して、それに起因するピニオン規制手段の破損等を防止することができる。
【0008】本発明の請求項2においては、ピニオン規制手段をピニオン移動体に当接させて、ピニオン移動体の回動を規制する場合、ピニオン移動体の歯部以外の場所に複数の溝部を形成しておいてそこに当接させるので、ピニオン規制手段の当接によってピニオン移動体の歯部を損傷することがない。また、溝部にピニオン規制手段を当接させるので確実な回動規制を行うことができる。更に、ピニオン移動体の仕様、特にその歯部の仕様はエンジンの種類に応じて種々変更されるにもかかわらず、これら歯部の仕様の変更に左右されることなくピニオン移動体の所定部位にピニオン規制手段を当接させることが可能となり、これら両者の当接部位の設計仕様を共通化することが可能となり、製造コストの低減を図ることができる。
【0009】本発明の請求項3においては、ピニオン規制手段とピニオン移動体との当接による回転規制により、ピニオンがリングギア側へ所定量だけ移動後、ピニオン規制手段はプランジャの残りのストロークによりピニオン移動体の後退を規制するようにピニオン移動体の軸方向端面に当接する。このようにすれば、ピニオン規制部材が噛合後のピニオンの後退を規制するので、噛合後のピニオン移動体の早戻り(リングギヤとの噛合の解除)を防止することができる。
【0010】本発明の請求項4においては、モータが減速機構を通じて出力軸を駆動するいわゆる減速型スタータに適用される。このような減速型スタータでは、出力軸の回転の立ち上がりがゆっくりとなり、ピニオン移動体の回転開始前に確実にピニオン規制手段をピニオン移動体に当接することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明のスタータの実施例を図1及び図2に基づいて説明する。スタータ1は、図1に示すように、通電を受けて回転力を発生するスタータモータ2、このスタータモータ2の回転軸と同軸に配された出力軸3、スタータモータ2の回転力を出力軸3へ伝達する遊星減速機構(図示せず)、出力軸3の外周に嵌合されたピニオン4、このピニオン4がエンジンのリングギア100と噛み合った後、ピニオン4の後退を規制するとともに、ピニオン4のピニオンギア41がリングギアと噛み合って所定距離前進するまでの間、ピニオン4の回転を規制する回転規制部材(ピニオン規制手段)6、およびスタータモータ2の後方に配置されたマグネットスイッチ7等より構成されている。8はピニオン4を収容するハウジングであり、その後端部を図示しないボルトによりスタータモータ2の前端部に締結されている。ハウジング8の後部にはセンタケース22が嵌め込まれており、センタケース22は遊星減速機構(図示せず)を収容している。9はスタータモータ2の後端部を囲包するエンドカバーである。
【0012】出力軸3の先端部は軸受20を介してハウジング8に回転自在に支持されており、出力軸3の中央部は軸受21を介してセンタケース22の軸受け部221に回転自在に支持されている。出力軸3の後端部は図示しない遊星歯車減速機構のプラネットキャリアとなっており、この遊星減速機構のサンギヤはスタータモータ2の電機子出力軸(図示せず)に嵌められている。なお、センタケース22は、ハウジング8の後端側内周に固定されて、遊星減速機構を囲覆している。センタケース22の内部に収容されて、遊星減速機構のインターナルギヤ(図示せず)とセンタケース22との間には一方向性クラッチ(図示せず)が介設されている。
【0013】ピニオン4は、ハウジング8の内部で出力軸3の前部にヘリカルスプライン嵌着されており、ピニオン4の先端側に配されたスプリング32により後方へ付勢されている。スプリング32は、ピニオン4の前方で出力軸3の外周に嵌め合わされたシャッタのリング部31を介してピニオン4を付勢している。このシャッタ33は、ピニオン4の移動に連動してハウジング8のリングギア100側に開口する開口部(図示しない)を開閉するものである。30は出力軸3のヘリカルスプライン溝であり、42はピニオン4のヘリカルスプライン溝である。
【0014】ピニオン4の後端部には、ピニオンギア41の後端と一体となったフランジ部43が形成されており、フランジ部43はピニオンギア41より径大に形成され、フランジ部43の外周面には多数の凹部43aが形成されている。なお、凹部43aは、ピニオンギア41の外歯枚数より多く形成されている。また、ピニオン4は、フランジ部43の後端面中央部から更に後方へ伸びる筒部44を有しており、この筒部44にはワッシャ45が回転自在に嵌着されている。筒部44の後端部の外周は径外方向へ曲げられており、これによりワッシャ45の後方への逸脱が阻止されている。更に、ピニオン4とセンタケース22との間に位置して出力軸3にはC形クリップ33が軸方向変位不能に嵌着されている。更に、C形クリップ33の後方に位置してワッシャ34が出力軸3に回転自在に嵌着されている。C形クリップ33はワッシャ34を介してセンタケース22の軸受け部221に当接して、出力軸3の最大後退位置を規定する。
【0015】回転規制部材(ピニオン規制手段)6は、金属棒材を曲折してなり、渦巻き状に約3/2回巻装されたリング部61と、その内側からピニオン4の直上にて軸方向前方に突出する長腕部62と、その外端からピニオン4の直下にて軸方向前方に突出する短腕部63とからなる。長腕部62は短腕部63より長く形成されている。
【0016】センタケース22の前端面は、その径方向中央部の軸受け部221の外周側にて輪板状に凹設された回転規制部材案内溝222を有しており、回転規制部材案内溝222には、回転規制部材6のリング部61が嵌め込まれている。ただし、回転規制部材案内溝222はその左右方向より上下方向が長く形成されており、回転規制部材6のリング部61は回転規制部材案内溝222内を上下に摺動変位可能となっている。更に、回転規制部材6は、不図示のリターンスプリングにより図示に示す上端位置に引き上げられており、後述するマグネットスイッチ7の通電、作動時のみそれにより付勢されて下降する構成となっている。
【0017】マグネットスイッチ7は、図1に示すように、スタータモータ2の後端部に配設されたブラシホルダ23の後端側に保持されており、図1の上下方向に作動する姿勢にてエンドカバー9内に収容されている。マグネットスイッチ7は、スイッチカバー72、コイル73、固定鉄心74、プランジャ75、リターンスプリング76、およびロッド77等により構成されている。スイッチカバー72は、磁性体を素材としてカップ状にプレス成形されて、底面(図1の下面)中央部にはプランジャ75を摺動自在に挿通する挿通穴が開けられている。コイル73は、車両の始動スイッチ(図示せず)を介して車載バッテリ(図示せず)に接続され、始動スイッチがオンされて通電されることにより磁力を発生する。固定鉄心74は、コイル73の上端側に配されて、スイッチカバー72の開口部にかしめ固定されている。
【0018】プランジャ75は、磁性体を素材として略円柱形状に形成され、コイル73の中空内部に固定鉄心74と対向して配置されて、コイル73への通電時に磁化された固定鉄心74側へ吸引される。リターンスプリング76は、コイル73の内周でプランジャ75と固定鉄心74との間に介設されて、固定鉄心74に対してプランジャ75を上方(図1の下方)へ付勢している。即ち、コイル73への通電が停止された時に、それまでスプリング76の付勢力に抗して固定鉄心74側へ吸引されていたプランジャ75を初期位置(図1に示す位置)へ復帰させる。ロッド77は、絶縁体製(例えば樹脂製)でプランジャ75の上部側に固定されて、コイル73の中空内部を通り、固定鉄心74の中央部に開けられた貫通穴を摺動自在に貫通して上方へ突出されている。
【0019】マグネットスイッチ7の接点部は、エンドカバー9に取り付けられた端子ボルト78、端子ボルト78の頭部78aに固定された固定接点79、正極側ブラシのリ−ド線(ピグテール)71aに接続される可動接点71より構成される。端子ボルト78は、エンドカバー9の底壁を貫通して先端側がエンドカバー9の外部に露出した状態で取り付けられ、ワッシャ93の締め付けによりエンドカバー9に固定されている。端子ボルト78は、給電線(図示しない)により車載バッテリの正極に接続されている。固定接点79は、エンドカバー9の内部で端子ボルト78の頭部78aに溶接等により固定されている。
【0020】可動接点71は、固定接点79に対向して配置されて、マグネットスイッチ7のロッド77に摺動自在に嵌め合わされている。70はロッド77に巻装された接点スプリングであって、その基端はロッド77に嵌着されたサークリップ701に固定され、その付勢端は可動接点71を固定接点79に向けて付勢している。ロッド77の先端には係止鍔部(図示せず)が形成されていて、係止鍔部は接点スプリング70に付勢された可動接点71がロッド77から抜けるのを防止している。
【0021】プランジャ75の底部には例えばワイヤからなる紐状部材5の一端が連結されており、紐状部材5の他端は回転規制部材6の短腕部63に連結されている。紐状部材5は、ブラシホルダ23の径方向外側、スタータモータ2のヨーク24の内周側でかつ一対の永久界磁極(図示せず)の間を通り、センタケース22とハウジング8との間の隙間を通ってハウジング8まで延設されている。51はセンタケース22に固定されたローラ支持部材であり、紐状部材5の角度変化を行うローラ52を回転自在に支持している。53はエンドカバー9の周壁内周面に回転自在に支承されたローラであり、紐状部材5の角度変更を行っている。
【0022】これにより、マグネットスイッチ7の吸引力が紐状部材5を介して回転規制部材6に作用すると、回転規制部材6は上記不図示のリターンスプリングの付勢力に抗して下方へ移動し、その後、マグネットスイッチ7がオフされて吸引力が消滅すると上記リターンスプリングの付勢力により上方へ移動して初期位置(図1に示す位置)へ復帰する。
【0023】次に、本実施例の作動を説明する。この実施例では、ピニオン4の凹部43aと長腕部62とのギャップbは、可動接点71と固定接点79との間のギャップaより大きく設定されているので、可動接点71と固定接点79と当接してスタータモータ2に通電した時点以降に回転規制部材6の長腕部62がピニオン4の凹部43aに当接してその回転規制を行っている。
【0024】つまり、乗員により始動スイッチがオンされると、マグネットスイッチ7のコイル73が通電されて、プランジャ75がスプリング76の付勢力に抗して磁化された固定鉄心74側へ吸引される。これにより、プランジャ75と一体のロッド77は、回転規制部材6の長腕部62が凹部43aにより係止される前に、可動接点71を固定鉄心79に当接させることができる。また、プランジャ75が接点スプリング70を圧縮しつつ可動接点71に対して更に相対移動するにつれて、紐状部材5がマグネットスイッチ7側へ引っ張られることにより、回転規制部材6が下方へ移動して、長腕部62がピニオン4のフランジ部43の外周面に設けられた凹部43aに係合することにより、ピニオン4の回転が規制される。
【0025】なお、可動接点71と固定鉄心79とが閉接した後、長腕部62は凹部43aに係合するが、両者の係合時点以前にピニオン4が回転していると、係合時の衝撃、摩耗が問題となるため、接点閉時点からピニオン4もしくは出力軸3が実際に回転し始めるまでのモータ2の起動遅れ時間(通常、数mSec数〜十mSec)の間に、上記係合は完了させられる。
【0026】その結果、電機子の回転は、遊星歯車減速機構(図示せず)で減速されて出力軸3に伝達され、出力軸3が回転する。出力軸3の回転によりピニオン4も回転しようとするが、ピニオン4は長腕部62により回転規制されているために、出力軸3の回転力はヘリカルスプライン機構によりピニオン4に対して軸方向に押し出す推力として作用し、ピニオン4は、出力軸3に対してヘリカルスプラインに沿って前進してリングギア100と噛み合う。ピニオン4が完全にリングギア100に噛み合うと、回転規制部材6の長腕部62がワッシャ45の後方へ外れてピニオン4の回転規制を解除し、出力軸3がピニオン4、リングギア100を通じてエンジンを始動する。
【0027】ピニオン4が前進してリングギア100と噛み合った状態では、ピニオン4の先端側に配されたスプリング32の付勢力が大きくなり、更に、エンジン始動後、ピニオン4がリングギア100によって回転される状況となるとエンジンの回転力がヘリカルスプラインの作用によってピニオン4を後退させる方向へ作用するので、ピニオン4は出力軸3に対して後退しようとする。しかし、ピニオン4がリングギア100と噛合すると回転規制部材6はフランジ部43からはずれ、プランジャ75の残余のストロークにより更に下方へ引っ張られて、ピニオン4の軸方向後方へ下降する。この時、回転規制部材6の長腕部62の前端は、ピニオン4が後退する場合にワッシャ45の後端面と当接可能な位置まで下降し、ピニオン4がリングギア100から後方へ離脱するのを阻止する。
【0028】その後、始動スイッチがオフされて、マグネットスイッチ7のコイル73への通電が遮断されると、コイル73の磁力が消滅することで、それまで固定鉄心74側へ吸引されていたプランジャ75がリターンスプリング76の付勢力によって初期位置へ戻される(図1で下方へ移動する)。プランジャ75が初期位置へ戻ると、紐状部材5を介して回転規制部材6を引っ張る力が消滅することから、回転規制部材6はリターンスプリング(図示せず)の付勢によって初期位置(図1参照)へ復帰する。この結果、リングギアから後退力を受けるピニオン4が初期位置(図1参照)に後退する。
【0029】なお、本実施例では、出力軸3の回転を直接ピニオン4に伝達しているが、出力軸の回転を一方向クラッチを介してピニオン4に伝達してもよく、この場合には、一方向クラッチの外周に回転規制部材6の長腕部62を当接させて、ピニオン4の回転を規制するようにしてもよい。また、接点閉時点からピニオン4もしくは出力軸3が実際に回転し始めるまでの間とは、ピニオン4が僅かの回転を始めた場合(静止状態から1回転程度)も含まれる。
【出願人】 【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
【出願日】 平成8年(1996)3月22日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】大川 宏
【公開番号】 特開平9−49476
【公開日】 平成9年(1997)2月18日
【出願番号】 特願平8−66020