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【発明の名称】 スタータ
【発明者】 【氏名】富田 佳治

【氏名】宗 正浩

【目的】
【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】通電を受けてアーマチャに回転力を発生する始動モータと、この始動モータに回転駆動される出力軸と、この出力軸にヘリカルスプラインを介して嵌合する一方向クラッチと、この一方向クラッチと一体に前記出力軸上を摺動可能に設けられ、前記一方向クラッチを介して伝達された回転をエンジンのリングギヤに伝達するピニオンと、前記一方向クラッチと前記ピニオンを一体的に前記リングギヤ側へ付勢する電磁スイッチとを備えたスタータにおいて、前記電磁スイッチは、前記出力軸の径方向外周に配置されて、中心軸が前記出力軸と略平行に配され、且つ前記始動モータの外周面より径方向の内側に位置することを特徴とするスタータ。
【請求項2】前記電磁スイッチは、前記ピニオンの先端面と前記アーマチャの前記ピニオン側端面との間に配置され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】通電を受けてア−マチャに回転力を発生する始動モータと、前記アーマチャの回転を減速する遊星歯車減速装置と、この遊星歯車減速装置の回転出力を伝達する一方向クラッチと、この一方向クラッチを介して前記回転出力が伝達される出力軸と、この出力軸にヘリカルスプラインを介して嵌合し、そのヘリカルスプラインに沿って前記出力軸上を移動してエンジンのリングギヤと噛み合うピニオンと、このピニオンを前記リングギヤ側へ付勢する電磁スイッチとを備えたスタータにおいて、前記電磁スイッチは、前記出力軸の径方向外周に配置されて、中心軸が前記出力軸と略平行に配され、且つ前記始動モータの外周面より径方向の内側に位置することを特徴とするスタータ。
【請求項4】前記電磁スイッチは、前記ピニオンと前記一方向クラッチとの間に配置されていることを特徴とする請求項3記載のスタータ。
【請求項5】前記電磁スイッチは、前記中心軸と直交する断面形状がスタータの径方向に偏平に設けられていることを特徴とする請求項1〜4記載の何れかのスタータ。
【請求項6】電磁スイッチの中心軸がアーマチャの回転軸と平行に配設された2軸式スタータにおいて、前記電磁スイッチは、前記中心軸と直交する断面形状がスタータの径方向に偏平に設けられていることを特徴とするスタータ。
【請求項7】請求項1〜6記載の何れかのスタータにおいて、前記電磁スイッチに設けられるバッテリ端子とスイッチ端子が径方向の略同一方向に突出し、且つ軸方向の位置がずれていることを特徴とするスタータ。
【請求項8】バッテリ端子とスイッチ端子が径方向の略同一方向に突出して設けられたスタータにおいて、前記バッテリ端子と前記スイッチ端子は、軸方向の位置がずれていることを特徴とするスタータ。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンを始動するスタータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術としては、電磁スイッチが始動モータの径方向外側に配置されて、電磁スイッチの中心軸(プランジャの作動中心軸)が始動モータの回転軸と平行を成す所謂2軸式のスタータ(実公平6−43979号公報参照)、あるいは電磁スイッチの中心軸が始動モータの回転軸と同軸に設けられた同軸型スタータ(実開平1−130071号公報参照)が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、2軸式スタータでは、電磁スイッチが始動モータの径方向外側に大きく突出するため、車両設計時にエンジンレイアウト上大きな制約を受けることがあった。一方、同軸型スタータは、前記2軸式スタータの課題であるエンジンレイアウト上の制約を回避することはできるが、電磁スイッチのプランジャが出力軸の外周に配設されるため、プランジャの外径が大型化し、それに伴って励磁コイルの巻き枠内径も増大する。この結果、巻き枠に巻装されるコイルの銅量が増加してスタータ全体の重量増加を招くという問題があった。
【0004】また、従来のスタータは、プランジャが円筒形状であるため、エンジン着火中にエンジンの振動の影響を受けてプランジャが回転し、巻き枠の内周に配設されたスリーブや、他のプランジャ摺動部の磨耗を招く場合もあった。更に、実開平1−130071号に示されたスタータのように、バッテリ端子とスイッチ端子が径方向で略同一方向に突出している場合、バッテリ端子とスイッチ端子とが近傍に配置されることで配線性は向上するが、両端子が近すぎることによって、配線自体や工具等の干渉の関係から組付け性が低下すると言った問題点もあった。
【0005】本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、第1の目的は、エンジンレイアウト上の規制を受けることなく、且つ電磁スイッチのコイル銅量を必要以上に増加させることのないスタータを提供すること、第2の目的は、エンジン振動の影響によるプランジャの回転を防止してプランジャ周辺部の磨耗を抑制すること、第3の目的は、バッテリ端子とスイッチ端子への配線性、及び組付け性を改善することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1〜4の手段によれば、出力軸と略平行に配された電磁スイッチの中心軸が始動モータの外周面より径方向の内側に位置する。これにより、2軸式スタータにおいても、電磁スイッチの中心軸を始動モータの外周面より径方向内側に位置することにより、電磁スイッチに対するエンジン振動によるモーメントが低減され、プランジャの回動によるプランジャ周辺の摺動部の磨耗を抑制できる上、電磁スイッチの径方向外側への突出を比較的小さくできる。また、2軸構成であることから、電磁スイッチのコイル銅量が必要以上に増加することもない。
【0007】請求項5及び6の手段によれば、2軸式スタータにおいて、電磁スイッチは、中心軸と直交する断面形状がスタータの径方向に偏平に設けられている。これにより、電磁スイッチの断面形状が円形である従来のスタータと比較して、径方向に偏平化された分だけ電磁スイッチの突出を小さくできる。また、電磁スイッチの断面形状を偏平化することにより、請求項1〜4の効果に加え、更にエンジン振動の影響によるプランジャの回転を防止できるため、プランジャ周辺の摺動部の磨耗を抑制できる効果も生じる。
【0008】請求項7及び8の手段によれば、バッテリ端子とスイッチ端子が径方向の略同一方向に突出することから、同一方向からの組付けが可能となり、配線性を向上させることができる。また、バッテリ端子とスイッチ端子とが同一方向で近傍に配置されても、両端子の軸方向の位置がずれていることから、配線自体や工具等の干渉を回避できる。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明のスタータを図面に基づいて説明する。
(第1実施例)図1はスタータの断面図である。本実施例のスタータ1は、回転力を発生する始動モータ2、この始動モータ2に回転駆動される出力軸3、この出力軸3に嵌合する一方向クラッチ4、この一方向クラッチ4と一体に出力軸3上を摺動可能に設けられたピニオン5、始動モータ2への通電を制御するとともに、レバー6を介して一方向クラッチ4と一体にピニオン5をエンジンのリングギヤ(図示しない)側へ付勢する電磁スイッチ7等より構成されている。
【0010】始動モータ2は、外枠と磁気回路を兼ねるヨーク8、このヨーク8の内周面に固定された固定磁極9、この固定磁極9の内周に配されるアーマチャ10、このアーマチャ10に通電するためのブラシ11等から構成される。ヨーク8は、底部8aを有する円筒形状に設けられて、その開放端(図1の右端)がエンドフレーム12に閉塞される。固定磁極9は、例えば複数の永久磁石から成り、ヨーク8の円周方向に等間隔をおいて配置されている。アーマチャ10は、回転軸10aの一端側(図1の左側)が延設されて出力軸3と一体を成し、その出力軸3の一端がハウジング13に固定された軸受14に支持され、回転軸10aの他端がエンドフレーム12に固定された軸受(図示しない)に支持されて回転自在に配設されている。
【0011】ブラシ11は、アーマチャ10の一端側に設けられた整流子15の径方向外側に配置され、ブラシホルダ16に摺動可能な状態で保持されて、ブラシスプリング17により常に整流子15に付勢されている。出力軸3は、前述の様にアーマチャ10の回転軸10aと一体に設けられており、始動モータ2の起動によって回転軸10aと一体に回転する。また、出力軸3には、アーマチャ10寄りの外周にヘリカルスプライン3aが形成されている。
【0012】一方向クラッチ4(図2参照)は、内周にヘリカルスプライン18aが形成されて出力軸3のヘリカルスプライン3aと噛み合うスプラインチューブ18、このスプラインチューブ18と一体に設けられて、内周に楔状のカム室19aを有するアウタ19、このアウタ19の内周で軸受20を介して出力軸3に回転自在に嵌合するインナ21、アウタ19のカム室19aに収容されるローラ22、このローラ22をカム室19aの狭い方向へ付勢するスプリング23等より構成される。 ピニオン5は、インナ21と一体に設けられて、そのインナ21より前方(図1の左方)で軸受24を介して出力軸3に回転自在に嵌合している。このピニオン5は、外周にピニオンギヤ5aを有し、このピニオンギヤ5aがエンジンのリングギヤと噛み合って始動モータ2の回転力をリングギヤに伝達する。
【0013】電磁スイッチ7は、出力軸3の径方向外周で、且つ軸方向にピニオン5とアーマチャ10との間に位置し、中心軸7Aが出力軸3と略平行を成す様に配されている。この電磁スイッチ7は、通電を受けて磁力を発生する吸引コイル25、この吸引コイル25の外周を覆って磁気回路の一部を構成するフレーム26、吸引コイル25の内周に配された筒状のスリーブ27、このスリーブ27の内周を摺動自在に配されたプランジャ28、このプランジャ28を常時後方側(図1の右方側)へ付勢するリターンスプリング29、始動モータ2への通電回路を開閉する内部接点(下述する)、外部配線との接続を行う外部端子(下述する)等より構成されている。なお、リターンスプリング29に付勢されたプランジャ28は、プランジャ28の後方側に配された弾性部材30に当接して静止している。弾性部材30は、ヨーク8の底部8aとハウジング13の後方側端面との間に固定された板状部材31に取り付けられている。
【0014】内部接点は、フレーム26の後方側端面にそれぞれ絶縁体32を介して固定されたモータ側固定接点33とバッテリ側固定接点34、絶縁性の弾性部材35を介してプランジャ28の後端部に固定された可動接点36から成る。モータ側固定接点33は、図示しないリード線を通じて正極側のブラシ11(図1の上側のブラシ)と電気的に接続されている。可動接点36は、プランジャ28と一体に移動することで両固定接点33、34に当接して両固定接点33、34間を閉じる。外部端子は、バッテリ(図示しない)から直結した配線が接続されるバッテリ端子37と、キースイッチ(図示しない)からの配線が接続されるスイッチ端子38であり、それぞれ電磁スイッチ7の径方向外側へ略同一方向に突出し、且つ軸方向にずらして設置され(図1参照)、各々絶縁体39、40に保持されてハウジング13と絶縁されている。バッテリ端子37は、バッテリ側固定接点34と一体に設けられて、ハウジング13の外部へ突出する先端側外周にバッテリからの配線を接続するための螺子部37aが形成されている。スイッチ端子38は、ハウジング13の内部で吸引コイル25の引出し線(図示しない)と結線されている。
【0015】上記の電磁スイッチ7は、中心軸7Aと直交する断面において横方向と縦方向の径寸法が同一ではなく、図2に示す様に、各構成部品(フレーム26、吸引コイル25、スリーブ27、プランジャ28等)がスタータ1の径方向(図2の上下方向)に偏平した形状に設けられている。また、中心軸7Aが始動モータ2の外周面(ヨーク8の外周面)より内側に位置している。この電磁スイッチ7により駆動されるレバー6は、板状の弾性体より形成されて、一端がプランジャ28の後端部に固定され、他端がスプラインチューブ18の外周に形成された溝部18bに連結されている。
【0016】次に、本実施例の作動を説明する。キースイッチを閉じると、スイッチ端子38を通じて吸引コイル25に電流が流れ、その吸引コイル25の発生する磁力を受けてプランジャ28が吸引される。これにより、プランジャ28は、リターンスプリング29の付勢力に抗してスリーブ27内を前方側(図1の左方向)へ移動する。このプランジャ28の移動に伴って可動接点36及びレバー6も移動するため、そのレバー6を介して一方向クラッチ4が押圧されて、一方向クラッチ4とピニオン5とが一体に出力軸3上を前進する。ピニオンギヤ5aの端面がリングギヤの端面に当接した時点で一方向クラッチ4及びピニオン5の前進は止まるが、プランジャ28は、レバー6を撓ませながら更に吸引されて移動し、可動接点36が両固定接点33、34に当接した後、プランジャ28の後端面がフレーム26の底面に到達した時点で移動が停止する。
【0017】可動接点36が当接して両固定接点33、34間が閉じると、ブラシ11及び整流子15を通じてアーマチャ10に電流が流れてアーマチャ10が回転する。アーマチャ10の回転に伴ってピニオン5も回転し、ピニオンギヤ5aとリングギヤの当接位置が噛み合い可能な位置までずれると、レバー6の反力によって一方向クラッチ4とピニオン5が前方へ押し出されることにより、ピニオンギヤ5aとリングギヤが噛み合い、アーマチャ10の回転力がピニオンギヤ5aからリングギヤへ伝達されてエンジンを駆動する。エンジン着火後、キースイッチを切ると、吸引コイル25への通電が停止するため、プランジャ28がリターンスプリング29の付勢力により戻されて弾性部材30に衝突する。この時、大きな衝撃が弾性部材30を介して板状部材31に加わるが、板状部材31は板厚が厚く、頑丈なヨーク8の底部8aによって保持されているため、板状部材31の衝撃による変形を抑制することができる。
【0018】(本実施例の効果)本実施例では、出力軸3と略平行に配された電磁スイッチ7の中心軸7Aが始動モータ2の外周面より径方向の内側に位置し、且つ電磁スイッチ7の断面形状がスタータ1の径方向に偏平に設けられている。これにより、従来の2軸式スタータと比較して、電磁スイッチ7の径方向外側への突出を小さくできるため、車両への搭載性が向上する。また、2軸構成でプランジャ28を中実化(中空形状でない)したことにより、出力軸3の外周に中空形状のプランジャ28を配置した従来のスタータ1と比較して、プランジャ28を小径化できる。その結果、スリーブ27の外径も小径化されて、吸引コイル25に使用する銅量を低減できるため、その分、スタータ1全体の軽量化及びコスト低減を図ることができる。
【0019】また、電磁スイッチ7の断面形状を偏平化することにより、エンジン振動の影響によるプランジャ28の回転を防止できるため、プランジャ28周辺の摺動部(例えばスリーブ27)の磨耗を抑制できる効果も生じる。更に、バッテリ端子37とスイッチ端子38が径方向の略同一方向に突出することから、同一方向からの組付けが可能となり、配線性を向上させることができる。また、バッテリ端子37とスイッチ端子38とが同一方向で近傍に配置されても、両端子の軸方向の位置がずれていることから、配線自体や工具等の干渉を回避できる効果も生じる。
【0020】(第2実施例)図3はスタータ1の断面図である。本実施例のスタータ1は、回転力を発生する始動モータ2、この始動モータ2の回転を減速する遊星歯車減速装置(下述する)、この減速装置の回転出力を出力軸3へ伝達する一方向クラッチ4、出力軸3に嵌合するピニオン5、始動モータ2への通電を制御するとともに、レバー6とピニオンスリーブ41を介してピニオン5をリングギヤ側へ付勢する電磁スイッチ7等より構成されている。なお、第1実施例と同一名称の部品は、同一の符号を付し、その作用説明を省略する。
【0021】始動モータ2は、第1実施例と同様に、ヨーク8、固定磁極9、アーマチャ10、ブラシ11等から構成される。減速装置は、アーマチャ10の回転軸10aの一端側外周に形成されたサンギヤ42、このサンギヤ42と噛み合う複数の遊星ギヤ43、各遊星ギヤ43と噛み合うインターナルギヤ44から成る。サンギヤ42は、回転軸10aと一体に回転することで回転軸10aの回転を各遊星ギヤ43に伝達する。遊星ギヤ43は、一方向クラッチ4のアウタ19に固定されたピン45を介して回転自在に支持され、サンギヤ42の回転を受けてサンギヤ42の外周を自転しながら公転する。インターナルギヤ44は、減速装置と一方向クラッチ4の外周を覆うセンタケース46に回転規制されている。
【0022】一方向クラッチ4は、各遊星ギヤ43の公転力を受けて回転するアウタ19、出力軸3の後端外周に設けられたインナ21、アウタ19とインナ21との間に介在されるローラ22等から構成される。ピニオン5は、出力軸3の外周にヘリカルスプライン3aを介して嵌合し、外周にリングギヤと噛み合うピニオンギヤ5aが形成されている。ピニオン5の前方側には、ピニオン5を後方へ付勢するスプリング47が配設されている。
【0023】電磁スイッチ7は、出力軸3の径方向外周で、且つ軸方向にピニオン5と一方向クラッチ4との間に位置し、中心軸7Aが出力軸3と略平行を成す様に配されている。この電磁スイッチ7は、第1実施例と同様に、吸引コイル25、フレーム26、スリーブ27、プランジャ28、リターンスプリング29、モータ側固定接点33、バッテリ側固定接点34、可動接点36、バッテリ端子37、スイッチ端子(図示しない)等より構成されている。なお、静止位置でプランジャ28が当接する弾性部材30を保持する板状部材31は、センタケース46の底部46aに保持されている。
【0024】この電磁スイッチ7は、第1実施例と同様に、中心軸7Aと直交する断面において横方向と縦方向の径寸法が同一ではなく、各構成部品(フレーム26、吸引コイル25、スリーブ27、プランジャ28等)がスタータ1の径方向に偏平した形状に設けられている。また、中心軸7Aが始動モータ2の外周面(ヨーク8の外周面)より内側に位置している。電磁スイッチ7により駆動されるレバー6は、板状の弾性体より形成されて、一端がプランジャ28の他端部に固定され、他端が出力軸3の外周に摺動自在に嵌合するピニオンスリーブ41に連結されている。
【0025】次に、本実施例の作動を説明する。キースイッチを閉じて吸引コイル25に電流が流れると、吸引コイル25に磁力が発生してプランジャ28が吸引される。これにより、プランジャ28は、リターンスプリング29の付勢力に抗してスリーブ27内を後方側(図1の左方向)へ移動する。このプランジャ28の移動に伴って可動接点36及びレバー6も移動するため、そのレバー6を介してピニオンスリーブ41が押圧されて、ピニオンスリーブ41に押されたピニオン5がヘリカルスプライン3aに沿って出力軸3上を前進する。ピニオンギヤ5aの端面がリングギヤの端面に当接した時点でピニオンスリーブ41及びピニオン5の前進は止まるが、プランジャ28は、レバー6を撓ませながら更に吸引されて移動し、可動接点36が両固定接点33、34に当接した後、プランジャ28の後端面がフレーム26の底面に到達した時点で移動が停止する。
【0026】可動接点36が当接して両固定接点33、34間が閉じると、ブラシ11及び整流子15を通じてアーマチャ10に電流が流れてアーマチャ10が回転する。アーマチャ10の回転に伴ってピニオン5も回転し、ピニオンギヤ5aとリングギヤの当接位置が噛み合い可能な位置までずれると、レバー6の反力によってピニオンスリーブ41とピニオン5が前方へ押し出されることにより、ピニオンギヤ5aとリングギヤが噛み合い、アーマチャ10の回転力がピニオンギヤ5aからリングギヤへ伝達されてエンジンを駆動する。エンジン着火後、キースイッチを切ると、吸引コイル25への通電が停止するため、プランジャ28がリターンスプリング29の付勢力により戻されて弾性部材30に衝突する。この時、大きな衝撃が弾性部材30を介して板状部材31に加わるが、板状部材31は板厚が厚く、頑丈なセンタケース46の底部46aによって保持されているため、板状部材31の衝撃による変形を抑制することができる。
【0027】(本実施例の効果)本実施例においても第1実施例と同様の効果を得ることができる。即ち、出力軸3と略平行に配された電磁スイッチ7の中心軸7Aが始動モータ2の外周面より径方向の内側に位置し、且つ電磁スイッチ7の断面形状がスタータ1の径方向に偏平に設けられているため、従来の2軸式スタータと比較して、電磁スイッチ7の径方向外側への突出を小さくできる。特に、本実施例では、軸方向でピニオン5と一方向クラッチ4との間に生じる空間に電磁スイッチ7を配置しているため、第1実施例の場合より電磁スイッチ7の中心軸7Aを径方向の内側へ配置することが可能であり、その分、電磁スイッチ7の径方向外側への突出を小さくできる。また、2軸構成でプランジャ28を中実化したことにより、出力軸3の外周に中空形状のプランジャ28を配置した従来のスタータと比較して、吸引コイル25に使用する銅量を低減できるため、スタータ1全体の軽量化及びコスト低減を図ることができる。
【0028】また、電磁スイッチ7の断面形状を偏平化することにより、エンジン振動の影響によるプランジャ28の回転を防止できるため、プランジャ28周辺の摺動部(例えばスリーブ27)の磨耗を抑制できる効果も生じる。更に、バッテリ端子37とスイッチ端子38が径方向の略同一方向に突出することから、同一方向からの組付けが可能となり、配線性を向上させることができる。また、バッテリ端子37とスイッチ端子38とが同一方向で近傍に配置されても、両端子の軸方向の位置がずれていることから、配線自体や工具等の干渉を回避できる効果も生じる。
【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)5月24日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】石黒 健二
【公開番号】 特開平9−317609
【公開日】 平成9年(1997)12月9日
【出願番号】 特願平8−129420