(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、電動機で駆動される出力軸と、出力軸にスプライン結合したリングギヤ駆動用ピニオンと、ピニオンに軸方向変位を与えるべく出力軸を外囲して設けられた円筒状アーマチュア及び励磁コイルからなる電磁装置とを有するエンジン始動装置であって、
前記出力軸が、非磁性材にて形成されることを特徴とするエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジン始動装置に関し、特に電動機の回転軸とピニオンの摺動軸とピニオン駆動用電磁装置とが同軸上に配置されたエンジン始動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエンジン始動装置は、リングギヤに噛合するピニオンを軸方向移動可能に支持した出力軸と、ピニオンを軸方向に駆動する電磁装置の軸心とが、互いに並列に配置されることが一般的である。この２軸構成の始動装置は、電動機の側方に電磁装置が突出するために径方向寸法が削減できず、取り付けスペースを確保する上に少なからぬ制約があるものであった。
【０００３】
このような不都合を改善するために、出力軸を外囲する位置に電磁装置を設けた同軸形スタータが、特開平１−２０８５６４号公報に提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さて、一般に出力軸は鋼材にて形成されているが、この出力軸を外囲する位置に電磁装置を設けた場合、励磁コイルと出力軸との間に磁路が形成されると、ピニオンに軸方向力を与えるためのアーマチュアを通る磁束が減少し、吸引力が不足する。即ち、上記公報に開示された構成のように、出力軸と電磁装置とを同軸配置した始動装置は、アーマチュアと出力軸間のエアギャップを大きくとる必要性から励磁コイルが大径化してしまうため、コンパクト化を思うほどには推進できない、という欠点を有するものであった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の不都合を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、電動機の回転軸とピニオンの摺動軸とピニオン駆動用電磁装置とが同軸上に配置されたエンジン始動装置を、励磁コイルのより一層の小径化が達成し得るように構成することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、本発明によれば、電動機と、電動機で駆動される出力軸と、出力軸にスプライン結合したリングギヤ駆動用ピニオンと、ピニオンに軸方向変位を与えるべく出力軸を外囲して設けられた円筒状アーマチュア及び励磁コイルからなる電磁装置とを有するエンジン始動装置に於いて、非磁性材にて出力軸を形成するものとすることによって達成される。
【０００７】
【作用】
このような構成によれば、出力軸には磁路が形成されないため、アーマチュアと出力軸間のエアギャップを実質的に皆無にすることができる。
【０００８】
【実施例】
以下に添付の図面に示された具体的な実施例に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明に基づき構成されたエンジン用始動装置としての減速機付スタータの全体図であり、中心線より上側は静止状態を、下側は通電状態を示している。このスタータ１は、エンジンの始動に必要な回転力を発生するものであり、遊星歯車式減速機２を備えた電動機３と、減速機２を介して電動機３に連結された出力軸４と、出力軸４上に摺動自在に設けられた一方向ローラクラッチ５及びピニオン６と、電動機３に対する電源供給路を開閉するスイッチユニット７と、スイッチユニット７の可動接点板８及びピニオン６を軸方向に移動させるための電磁装置９とからなっている。
【００１０】
電動機３は、公知の整流子式直流電動機からなり、そのロータ軸１０は、図に於ける右端がボトムプレート１１の中心に枢着され、図に於ける左端が、ロータ軸１０と同軸配置された出力軸４の右端の中心に枢着されている。
【００１１】
減速機２は、電動機３のトッププレート１２の内面に設けられている。この減速機２は、ロータ軸１０の出力軸４に対する支持部に隣接する位置に形成されたサンギヤ１３と、サンギヤ１３に噛合した複数のプラネタリギヤ１４と、複数のプラネタリギヤ１４が噛合するべくトッププレート１２の内周面に形成された内歯リングギヤ１５とからなっている。また、複数のプラネタリギヤ１４を支持した支持板１６が、トッププレート１２の中心に枢支された出力軸４の右端に結合されている。
【００１２】
トッププレート１２には、エンジンに対する固定ブラケットを兼ねるピニオンハウジング１７が接合されている。このピニオンハウジング１７の左壁の内面中心部に、出力軸４の左端が枢着されている。
【００１３】
出力軸４の中間部の外周面には、一方向ローラクラッチ５のクラッチアウタ１８の内周部が、ヘリカルスプライン１９を介して結合している。このクラッチアウタ１８は、ヘリカルスプライン１９による出力軸４との結合部１８ａと、出力軸４の左端に抜け止め支持されたストッパプレート２０との間に縮設されたリターンスプリング２１により、常時右方へ弾発付勢されている。なお、リターンスプリング２１は、クラッチアウタ１８の内周部に形成されたスリーブ状部分１８ｂの内周面と出力軸４の外周面との間に画成された空隙に巻装されている。
【００１４】
クラッチアウタ１８には、一方向ローラクラッチ５のクラッチインナ２２が、相対軸方向変位不能に且つ相対回転可能に係合している。このクラッチインナ２２の左端の外周部には、エンジンのリングギヤ２３に噛合してエンジンを駆動するために、前記したピニオン６が一体的に形成されている。このピニオン６が一体形成されたクラッチインナ２２は、回転自在に且つ軸方向変位自在に出力軸４の左端部に嵌装されている。
【００１５】
ピニオンハウジング１７の中間部には、非磁性材で形成された出力軸４を外囲する励磁コイル２４が固設されている。この励磁コイル２４は、出力軸４が貫通する内向きフランジ２５ａを有するカップ状のホルダ２５及びリング状円板２６で構成されたヨークで囲まれている。そして励磁コイル２４の内周面と出力軸４の外周面との間の空隙には、磁性材で形成されたアーマチュアアウタ２７とアーマチュアインナ２８とが、内外二重に相対摺動自在に装着されている。これらアーマチュア２７・２８の左端面は、ホルダ２５の内向きフランジ２５ａの中央部の内面と対向しており、内向きフランジ２５ａの中央部が両アーマチュア２７・２８に対するポールとなっている。なお、このように、電磁装置９を外囲させる出力軸４を非磁性材にて形成することにより、磁路が専らアーマチュアの内部に形成されることとなり、アーマチュアと出力軸間のエアギャップを実質的に皆無にすることができるので、電磁装置９回りの径方向寸法が低減される。
【００１６】
アーマチュアアウタ２７の右端は、連結プレート２９と、電動機３のトッププレート１２を貫通した連結ロッド３０とを介し、電動機３の整流子部３１に隣接配置されたスイッチユニット７の可動接点板８に連結されている。この可動接点板８は、連結ロッド３０に対して軸方向変位可能に取り付けられると共に、コイルばね３２にて浮動的に支持されており、整流子部３１の周囲に設けられたブラシステー３３に固設されたスイッチユニット７の固定接点板３４に対し、接離移動可能になっている。またアーマチュアアウタ２７は、励磁コイル２４のホルダ２５に設けられた内向きフランジ２５ａとの間に縮設されたリターンスプリング３５によって右方へ常時弾発付勢されており、通常は接点間を開いた状態で静止している。
【００１７】
アーマチュアインナ２８は、クラッチアウタ１８に設けられたリターンスプリング２１の弾発力より弱いばね力のコイルばね３６をもって、トッププレート１２から左方へ常時弾発付勢されている。またアーマチュアインナ２８には、その左端がクラッチインナ２２の右端に当接する非磁性材で形成されたシフタ部材３７が結合している。
【００１８】
励磁コイル２４は、スイッチユニット７に設けられたコネクタ３８（図２参照）を介し、図示されていないイグニッションスイッチに電気的に接続されている。
【００１９】
スイッチユニット７の固定接点板３４には、図示されていないバッテリの陽極が電気的に接続され、スイッチユニット７の可動接点板８には、図２に併せて示すように、一対の陽極ブラシ３９に連結された一対のピグテール４０が、スポット溶接にて固着されている。また一対の陽極ブラシ３９と線対称位置に、一対の陰極ブラシ４１が設けられている。この陰極ブラシ４１のピグテール４２は、後述のセンタプレート４３に接続され、かつピニオンハウジング１７及び図示されていない車体を介してバッテリの陰極に接続されている。なおスイッチユニット７は、一対の陽極ブラシ３９に挟まれた空間に設けられている。
【００２０】
次に上記実施例の作動要領について説明する。励磁コイル２４に電流を加えない静止状態にあっては、アーマチュアアウタ２７はリターンスプリング３５に付勢されて右方へ一杯に移動しており、これに連結された可動接点板８は固定接点板３４から離間している。これと同時に、リターンスプリング２１に付勢されたクラッチアウタ１８が、ピニオン６と一体をなすクラッチインナ２２、シフタ部材３７及びアーマチュアインナ２８を伴って右方へ一杯に移動しており、ピニオン６とリングギヤ２３との結合が断たれている。
【００２１】
イグニッションスイッチをスタータオンポジションにすると、励磁コイル２４に通電されてこれが励磁される。するとアウタ・インナ両アーマチュア２７・２８を磁束が通る磁路が形成され、アウタ・インナ両アーマチュア２７・２８が左方へ移動する。この時、ホルダ２５の内向きフランジ２５ａの中央部（ポール）に対してアーマチュアアウタ２７側がより近接しているため、これがアーマチュアインナ２８に先行して移動する。すると連結プレート２９及び連結ロッド３０を介して可動接点板８が左方へ移動し、固定接点板３４に接触する。これにより電動機３にバッテリの電力が供給され、ロータ軸１０が回転する。ここでアーマチュアアウタ２７のフルストロークに対して早めに可動接点板８が固定接点板３４に接触し、かつ可動接点板８が連結ロッド３０に対して軸方向変位可能に浮動支持されているので、コイルばね３２の押圧力が両接点８・３４間に加わることになる。一方アーマチュアアウタ２７は、これの右端側に一体形成された外向きフランジ２７ａがリング状円板２６に当接したところで、これの左端面と内向きフランジ２５ａの中央部との間に隙間を開けた状態で停止する。
【００２２】
ロータ軸１０が回転すると、この回転力は、減速機２で減速されて出力軸４に伝達される。この時、ヘリカルスプライン１９を介して出力軸４に係合したクラッチアウタ１８は、慣性抵抗で静止しようとするため、ヘリカルスプライン１９の働きによる軸方向力がクラッチアウタ１８に加わり、クラッチアウタ１８が左方への移動を開始する。これと同時に、アーマチュアインナ２８には励磁コイル２４による左方への吸引力とコイルばね３６の押圧力とが同時に作用しており、アーマチュアインナ２８も左方への移動を開始する。しかしてこの移動力も、シフタ部材３７を介してクラッチアウタ１８に軸方向力として加わる。
【００２３】
これらの軸方向力により、リターンスプリング２１の付勢力に抗してクラッチアウタ１８が左方へ押し出され、クラッチアウタ１８と一体的に結合したクラッチインナ２２と一体のピニオン６も左方へ押し出される。そしてクラッチアウタ１８がストッパプレート２０に当接すると共に、リングギヤ２３との正規噛み合い位置にピニオン６が到達すると、出力軸４の回転力がリングギヤ２３に伝達されてエンジンが起動される。この時、アーマチュアインナ２８の左端面はホルダ２５の内向きフランジ２５ａの中央部に当接し、アーマチュアインナ２８と一体的に移動したシフタ部材３７の左端面とクラッチアウタ１８との間に微小な間隙が形成されている。このように、ホルダ２５の内向きフランジ２５ａの中央部に当接することで、アーマチュアインナ２８には励磁コイル２４の吸引力が最大に作用するので、リングギヤ２３から抜け出す力がピニオン６に作用しても、クラッチアウタ１８の右方への移動をシフタ部材３７を介して阻止することとなり、リングギヤ２３からのピニオン６の抜け出しが防止される。
【００２４】
ここでフルストロークしたアーマチュア２７・２８を静止させておくのに要する電流は、アーマチュア２７・２８を起動するのに要する電流に比して小さくて済む。即ち、上記のように、ヘリカルスプライン１９による軸方向力を、ピニオン６を含む一方向ローラクラッチ５の起動力として利用することにより、励磁コイル２４の出力を低減し得るので、励磁コイル２４をより一層小径化することができる。なお、エンジンが起動してピニオン６の回転速度を上回ると、一方向ローラクラッチ５の作用でピニオン６が空転する点については、従来構成と全く同様である。
【００２５】
励磁コイル２４への通電を停止すると、クラッチアウタ１８に対するリターンスプリング２１の付勢力、並びにアーマチュアアウタ２７に対するリターンスプリング３４の付勢力により、ピニオン６がリングギヤ２３から離脱すると共に、可動接点板８が固定接点板３２から離間して電動機３が停止する。
【００２６】
上記実施例に於いては、アーマチュアを内外二重に摺合した２分割のものとしたが、これは図３に示したように、一方向ローラクラッチ５を含むピニオン６と可動接点板８とを、単一のアーマチュア５１で共に駆動するように構成することもできる。なお、図３に於いて、図１に示した第１実施例の構成と同一の機能を備える部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２７】
本実施例に於けるアーマチュア５１の右端には、可動接点板８を支持する連結ロッド３０に連結された連結プレート２９が固着され、左端側には、クラッチアウタ１８に当接し得るシフタ部材３７が結合している。
【００２８】
連結プレート２９と連結ロッド３０との間は、コイルばね５２を介して互いに連結されており、励磁時にアーマチュア５１に作用する軸方向力は、連結プレート２９からコイルばね５２を経て連結ロッド３０に伝達される。
【００２９】
これの場合、励磁コイル２４に通電すると、アーマチュア５１が吸引されて左方へ移動し、これに伴って連結プレート２７が左方へ移動する。するとコイルばね５２が連結ロッド２８を左方へ押して固定接点板３２に可動接点板８を接触させる。この固定接点板３２と可動接点板８との接触は、シフタ部材３６がクラッチアウタ１８に当接する以前に行われるように、静止時の固定接点板３２と可動接点板８との間隔を、シフタ部材３６とクラッチアウタ１８との間隔よりも小さく設定してある。ここで固定・可動両接点板８・３２間が接触した後は、コイルばね５２が押し縮められることにより、連結ロッド２８と無関係に連結プレート２７のみがアーマチュア５１と共に移動することとなる。
【００３０】
接点が閉じ、バッテリの電力が供給されて電動機３が回転すると、上記第１実施例と同様にしてヘリカルスプライン１９で結合したクラッチアウタ１８に作用する軸方向力がアーマチュア５１に作用する軸方向力に加算され、ピニオン６が左方へ移動してリングギヤ２３に噛合する。従って、アーマチュア５１は、ピニオン６とリングギヤ２３との噛み合い状態の保持力を発揮すれば良いので、励磁コイル２４の出力はそれだけ小さくて済む。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、出力軸を鋼材にて形成した場合、出力軸を外囲する位置に設けた電磁装置のアーマチュアと出力軸間のエアギャップを大きくとる必要があり、励磁コイルの小径化を思うほどには推進できなかった。それが本発明によれば、電磁装置を外囲させる出力軸を非磁性材にて形成することにより、磁路が専らアーマチュアの内部に形成されるものとしたので、アーマチュアと出力軸間のエアギャップを実質的に皆無にすることができる。従って、本発明により、エンジン始動装置の径方向寸法の短寸化を推進する上に多大な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づいて構成されたエンジン始動装置の断面図。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図。
【図３】本発明の別の実施例を示すエンジン始動装置の部分的な断面図。
【符号の説明】
１  スタータ
２  減速機
３  電動機
４  出力軸
５  一方向ローラクラッチ
６  ピニオン
７  スイッチユニット
８  可動接点板
９  電磁装置
１０  ロータ軸
１１  ボトムプレート
１２  トッププレート
１３  サンギヤ
１４  プラネタリギヤ
１５  内歯リングギヤ
１６  支持板
１７  ピニオンハウジング
１８  クラッチアウタ
１９  ヘリカルスプライン
２０  ストッパプレート
２１  リターンスプリング
２２  クラッチインナ
２３  リングギヤ
２４  励磁コイル
２５  ホルダ、２５ａ  内向きフランジ
２６  リング状円板
２７  アーマチュアアウタ
２８  アーマチュアインナ
２９  連結プレート
３０  連結ロッド
３１  整流子部、３１ａ  凹部
３２  コイルばね
３３  ブラシステー
３４  固定接点板
３５  リターンスプリング
３６  コイルばね
３７  シフタ部材
３８  コネクタ
３９  陽極ブラシ
４０  ピグテール
４１  陰極ブラシ
４２  ピグテール
４３  センタプレート、４３ａ  円筒部
４４  モータケーシング
４５  カバー
５１  アーマチュア
５２  コイルばね
【図１】
0003660394.tif 000002
【図２】
0003660394.tif 000003
【図３】
0003660394.tif 000004