(57)【要約】  ５：１よりも高いギヤ比を下げるための遊星ギヤ構造を有するとともに長さおよび全幅を短くした自動車用始動モータを開示する。始動モータは、遊星構造において高い減速比を得るための要求トルクを伝達する小型モジュール遊星ギヤ（８）を有する。この小型モジュール遊星ギヤ（８）は、高い曲げ強さを有するプラスチック材料製である。始動モータは、部品点数がより少なく、エンジンレイアウトにおいて占める空間がより小さく、モータの偏心した突出部を生じさせず、雑音レベルがより低い。インターナルギヤは、プラスチック／高分子材料を用いたインサート成形によりブラシ保持具および端子と一体化されて組み合わされている。始動モータの全てのギヤと本体は、プラスチック製である。本発明の始動モータは、二輪以上の自動車用であってもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
５：１よりも高いギヤ比を下げるための遊星ギヤ構造を有するとともに、長さおよび全幅を短くした自動車用始動モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の始動モータにおいて、
遊星構造において高い減速比を得るための要求トルクを伝達する手段を有する始動モータ。 
【請求項３】
請求項２に記載の始動モータにおいて、
ａ．前記手段は、高い曲げ強さを有する小型モジュール遊星ギヤ（８）を備え、
ｂ．前記要求トルクは、約７Ｎｍ（ニュートンメートル）以上であり、  
ｃ．前記高い減速比は、５：１減速よりも高い減速比であり、好ましくは２０：１〜３０：１の比率範囲内である始動モータ。 
【請求項４】
請求項３に記載の始動モータにおいて、
前記小型モジュール遊星ギヤ（８）は、プラスチック材料製である始動モータ。
【請求項５】
請求項１に記載の始動モータにおいて、
減速ギヤシステムを有し同様の減速をもたらすギヤ装置を備えた始動モータと比較して、
ａ．前記長さは、前記始動モータの本体（４８）から突出したシャフトを除いて、最大約３０％短く、
ｂ．前記全幅は、最大約５０％短く、
ｃ．部品点数がより少なく、 
ｄ．エンジンレイアウトにおいて占める空間がより小さく、 
ｅ．モータの偏心した突出部を生じさせず、 
ｆ．雑音レベルがより低い、
始動モータ。
【請求項６】
請求項５に記載の始動モータにおいて、
ａ．前記部品点数は、４６個よりも少なく、好ましくは３３個以下であり、
ｂ．前記雑音レベルは、約７２ｄＢ−Ａ（デシベル尺度）のレベルよりも低い、
始動モータ。  
【請求項７】
請求項１に記載の始動モータにおいて、
プラスチック／高分子材料を用いたインサート成形によりブラシ保持具および端子と一体化されて組み合わされたインターナルギヤを備える始動モータ。
【請求項８】
請求項７に記載の始動モータにおいて、
前記始動モータの少なくとも全てのギヤと本体がプラスチック製である始動モータ。
【請求項９】
請求項８に記載の始動モータにおいて、
ａ．前記始動モータのトルクは、７Ｎｍであり、
ｂ．前記始動モータの本体（４８）から突出するシャフトを除いて、６１．０ｍｍの直径および９０．５ｍｍの長さを有する、
始動モータ。
【請求項１０】
請求項８に記載の始動モータにおいて、
ａ．前記始動モータのトルクは、３Ｎｍ〜１４Ｎｍであり、 
ｂ．直径は、約４０ｍｍ〜６８ｍｍであり、 
ｃ．前記本体（４８）から突出するシャフトを除いた長さは、約７０ｍｍ〜１５０ｍｍである、
始動モータ。
【請求項１１】
請求項１に記載の始動モータにおいて、
ａ．ギヤ終端部の出力軸は、エンジンの嵌合ギヤ装置またはリングギヤと接続する、
または 、
ｂ．本発明の前記始動モータは、構造に組み込まれたワンウェイクラッチと接続し、ピニオンは、ベンディックス駆動のように、モータの電気接続をオフにしたのち始動したり戻ったりしながら順方向に動作する、
始動モータ。
【請求項１２】
請求項１に記載の始動モータにおいて、
前記自動車は、二輪以上の自動車である始動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の始動モータに関する。特に、本発明は、より小型で高トルクの始動モータの製造に関する。本発明はまた、プラスチックの使用、インサート成形、および組立体の設計改善に関する。本発明は、部品点数の減少と組立工程の単純化とを含む。本発明はまた、遊星ギヤを備えたより小型の始動モータを二輪車に使用することを含む。
【背景技術】
【０００２】
二輪自動車やオートバイで利用可能な始動ボタンをハンドル上で押すと、バッテリから始動モータに電流が流入する。始動モータに通電することにより、始動モータがギヤ装置を介してエンジンを始動させる。二輪自動車で現在使用されている従来の始動モータのギヤ装置は、減速ギヤシステムを有する（図１Ａ参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
二輪自動車には長年、部品の小型化、性能効率の向上、生産コストの削減、および生産工程中の組立て易さの改善が求められている。このような始動モータは、また、三輪自動車、四輪自動車、または多輪自動車にも同様に関係がある。 
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、５：１よりも高いギヤ比を下げる遊星ギヤ構造を有するとともに長さおよび全幅を短くした自動車用始動モータを開示する。上述の始動モータは、遊星構造において高い減速比を得るための要求トルクを伝達する手段を有する。この手段は、高い曲げ強さを有する小型モジュール遊星ギヤ（８）を有する。要求トルクは、約７Ｎｍ（ニュートンメートル）以上であり、高い減速比は、５：１減速よりも高い減速比であり、好ましくは２０：１〜３０：１の比率範囲内である。
【０００５】
本発明の一形態では、小型モジュール遊星ギヤ（８）は、プラスチック材料製である。
【０００６】
別の形態では、本発明の始動モータは、減速ギヤシステムを有し同様の減速をもたらすギヤ装置を備えた従来の始動モータと比較して、その長さは、始動モータの本体（４８）から突出したシャフトを除いて、最大約３０％短く、全幅は、最大約５０％短く、部品点数がより少なく、エンジンレイアウトにおいて占める空間がより小さく、モータの偏心した突出部を生じさせず、雑音レベルがより低い。本発明の始動モータの部品点数は、４６個よりも少なく、好ましくは３３個以下であり、雑音レベルは、約７２ｄＢ−Ａ（デシベル尺度）のレベルよりも低い。
【０００７】
本発明のさらなる形態では、始動モータは、プラスチック／高分子材料を用いたインサート成形によりブラシ保持具および端子と一体化されて組み合わされたインターナルギヤを備える。始動モータは、始動モータの少なくとも全てのギヤと本体がプラスチック製である。図示した例では、本発明の始動モータは、７Ｎｍの始動モータのトルクと、始動モータの本体（４８）から突出するシャフトを除いて、６１．０ｍｍの直径と、９０．５ｍｍの長さとを有する。減速ギヤ構造を有する従来の始動モータの第１特性が何であったかによって、本発明の始動モータは、３Ｎｍ〜１４Ｎｍのモータトルクと、約４０ｍｍ〜６８ｍｍの直径と、本体（４８）から突出するシャフトを除いて、約７０ｍｍ〜１５０ｍｍの長さとを有していてもよい。
【０００８】
本発明のさらなる実施形態では、上述の本発明の始動モータは、（ａ）エンジンの嵌合ギヤ装置またはリングギヤと接続するギヤ終端部の出力軸を有する、または（ｂ）本発明のモータは構造に組み込まれたワンウェイクラッチと接続し、ピニオンは、ベンディックス駆動のように、モータの電気接続をオフにしたのち始動したり戻ったりしながら順方向に動作する。
【０００９】
本発明の始動モータは、二輪自動車用であってもよい。本発明の始動モータは、二輪より多い車輪の自動車用であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来および本発明の始動モータの相対的形状および寸法を示す図である。Ａは、従来の始動モータを示し、Ｂは、本発明の小型始動モータを示す。本発明の始動モータの長さは、従来の始動モータよりも最大３０％短い。
【図２】小型始動モータの組立体の分解組立図である。
【図３】二輪自動車用に製造された、本発明の始動モータの一例の寸法を示す図である。
【図４】プラスチック／高分子を用いてインサート成形された単一のユニットとして一体化されたギヤ、シャフト、ブラシ保持具、および端子を示す図である。ブラシ保持具は唯一の金属部品である。
【図５】リングギヤ組立体の背面図である。Ａは、Ｃ−Ｃ左側断面図であり、Ｂは、リングギヤ組立体の正面図である。
【図６】従来のモータおよびその部品の図／デザインを示す図である。Ａは、Ｂ−Ｂ左側断面図であり、Ｂは、モータ正面図である。
【図７】スプロケット駆動出力を有する本発明のモータおよびその部品の図／デザインを示す図である。Ａは、Ａ−Ａ左側断面図であり、Ｂは、モータ正面図である。
【図８】ギヤ駆動出力を有する本発明のギヤ駆動モータおよびその部品の図／デザインを示す図である。Ａは、Ａ−Ａ左側断面図であり、Ｂは、モータ正面図である。
【図９】一方向クラッチ駆動出力を有する本発明のモータおよびその部品の図／デザインを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、遊星ギヤおよび遊星ギヤシステムを有するギヤ装置を備えた始動モータが設けられた二輪自動車を具現化する。 
【００１２】
遊星ギヤシステムは、サンギヤと遊星ギヤとを有する。サンギヤの中央を中心として、より大型のアウターリングギヤが回転する。アウターリングギヤは、減速をもたらす。サンギヤの運動は、より小型の遊星ギヤを介してアウターリングギヤに伝達される。遊星ギヤは、一端でサンギヤと噛み合い、他端でギヤ装置の最も外側のギヤと噛み合う。実質的な効果として、始動モータのアーマチュアと、トルクをエンジンに伝達する出力軸とに共通の軸に沿ってトルクがより良好に伝達される。その過程において、伝達システムの長さおよび幅は、かなりの程度まで減少される。減速ギヤシステムは、四輪自動車で使用される始動モータに採用されて久しいが、二輪車には導入されてこなかった。なぜなら、一般的に、二輪車では、エンジン内のギヤ装置を用いることで、高い減速範囲を有する低トルク高速モータが使用されるからである。こうしたやり方がコスト面で効果があると考えられているため、伝統的にこの状況は引き継がれてきた。二輪車は、典型的には２０：１〜３０：１の範囲の高い減速比を必要とする。そのため、遊星ギヤ構造の寸法が二輪自動車の応用例における典型的始動モータの現在の寸法よりも大きく設計されない限り、遊星構造においてギヤ比を大幅に減少させること、すなわち、５：１よりも高い減少をもたらすことは難しい。通常、遊星構造は、低減速が要求される場合に使用できる。しかし、本発明は、遊星ギヤ構造の寸法を減少させつつ、遊星構造において高い減速比を得るための要求トルクを伝達できる手段を含む。例示された手段の一つは、高い曲げ強さを有する小型モジュール遊星ギヤ（８）を備える。例示されたギヤは、プラスチック材料製である。また、自動車の電気モータ内に遊星システムを用いることは、四輪車に導入されて少なくとも１０年ほどしか経っていない最新技術である。しかし、この技術は、遊星構造において要求トルク（典型的には約７Ｎｍ（ニュートンメートル）以上）を提供して高い減速比（典型的には５：１よりも高い減速比）を実現するうえで技術的な困難を克服しなければならないため、二輪車のセグメントには今のところ応用されていない。本発明であれば、この制限を克服する。このように、本発明は、本発明より前に使用されてきた始動モータの寸法を減少しつつ、遊星ギヤシステムを有する二輪自動車用始動モータを具現化する。本発明の始動モータを小型化する利点は、以下の通りである。（ａ）部品点数が少なくなる。典型的には、従来のモータは４６個であるが、本発明の始動モータでは３３個である。（ｂ）エンジンレイアウトにおいて占める空間が小さい。典型的には、従来の始動モータ空間の最大３０％である。（ｃ）従来のモータとは異なり、モータの偏心した突出部を生じさせない。（ｄ）雑音レベルが、約７２ｄＢ−Ａ（デシベル尺度）である従来の始動モータの典型的な雑音レベルよりも低い。（ｅ）本発明の始動モータ長は、約３０％短い。
【００１３】
また、本発明は、インターナルギヤおよび遊星ギヤが、プラスチック材料製でかつより少ない部品点数で設計された始動モータを含む。例示した実施形態では、これらの部品は、作業の開始時にはグラスファイバー入りデルリン（ポリオキシメチレン：ＰＯＭとも呼ぶ）を用い、のちにグラスファイバー入りナイロン６６材料を用いて作製される。グラスファイバー入りナイロンの代わりに、少なくともグラスファイバー入りナイロン６６と同じ特性を有するその他のプラスチックを用いてもよい。
【００１４】
また、本発明は、プラスチック／高分子材料を用いたインサート成形によりブラシ保持具および端子と一体化されて組み合わされたインターナルギヤを有する始動モータを含む（図４参照）。
【００１５】
本発明は、ブラシ保持具と組み合わされたインターナルギヤを有する小型の始動モータを含む。
【００１６】
本発明は、遊星ギヤと、ブラシ保持具および端子と組み合わされたインターナルギヤとを有する小型の始動モータを含む。
【００１７】
本発明は、始動モータの少なくとも全てのギヤおよび本体がプラスチック製である小型の始動モータを含む。
【００１８】
従来の二輪自動車の始動モータの直径および長さは、非常に変動的で、使用されるモデルによって異なる。しかし、本発明は、従来モデルにおいて現在使用されている長さよりも最大３０％短い二輪自動車用始動モータを、これらの各モデルのために提供する。本発明の始動モータの例示的な実施形態において、高トルクモータは、トルクが７Ｎｍであり、より小さな枠寸法を有する。すなわち、始動モータの本体（４８）から突出するシャフト除いて、その直径は６１．０ｍｍであり、長さは９０．５ｍｍである。例示的なモータは、同心円状に配置され、全幅が８１ｍｍである。従来のものは、トルクが７Ｎｍであり、始動モータの本体（４８）から突出するシャフトを除いた枠寸法は、直径５２ｍｍでかつ長さ１１０ｍｍであり、始動モータは、減速ギヤのため偏心するように配置されている。したがって、従来の始動モータは、長さだけでなく全幅も１１２．５ｍｍと、より大きい。一方、本発明の例示的な始動モータは、従来の始動モータに比べて長さが１８％短い。また、本発明の始動モータは、全幅が従来の始動モータに比べて２８％短い。二輪自動車のモデルによって、始動モータのトルク、直径、および長さは変動するが、いずれの場合においても、トルクは、３Ｎｍ〜１４Ｎｍであり、直径は、約４０ｍｍ〜６８ｍｍであり、全幅は、４５ｍｍ〜７２ｍｍであってもよい。また、長さ（本体（４８）から突出するシャフトを除く）は、対応する従来の始動モータに比較して最大３０％短く、約７０ｍｍ〜１５０ｍｍであってもよい。
【００１９】
図６は、従来の始動モータの図／デザインを示し、図７は、本発明のモータの図／デザインを示す。
【００２０】
本発明の例示的な始動モータ（図２）は、以下のような仕様を有する。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
図６に示す従来の始動モータは、減速ギヤ機構を備えるとともに減速ギヤを有し、インターナルギヤがブラシ保持具とは一体化されていない。このような従来の始動モータは、一般的に、（ａ）部品点数がより多く、（ｂ）エンジンレイアウトにおいて大きな空間を占め、（ｃ）モータの突出部を成す偏心した出力軸を有し、（ｄ）雑音レベルが高く、（ｅ）始動モータ長が長い。
【００２３】
本発明の始動モータは、インサート成形のための独特な端子設計を有し、小型である。本発明の始動モータは、（ａ）プラスチック／高分子を用いたインサート成形により、ブラシ箱および端子をインターナルギヤに一体化させることと、（ｂ）減速ギヤの代わりに遊星ギヤを使用することとを含む工程により、部品点数がより少ない。本発明の始動モータは、エンジンレイアウトにおいて占める空間がより小さい。本発明では、始動モータの同心の出力軸により、モータの搭載がコンパクトで強固になる。本発明の始動モータは、雑音レベルも低い。本発明の始動モータは、長さが従来の始動モータに比べて短い。この始動モータは、図８に示すように、ギヤ終端部の出力軸を備えるように作製され、エンジンの嵌合ギヤ装置またはリングギヤと接続することもできる。
【００２４】
別の選択肢として、本発明のモータは、構造に組み込まれたワンウェイクラッチと接続することができる。図９に示すピニオンは、図９に示すとおり、ベンディックス駆動のように、モータの電気接続をオフにしたのち始動したり戻ったりしながら順方向に動作する。
【００２５】
四輪自動車では、要求されるギヤ減速は大きくても５：１であり、遊星構造はすでに困難なく導入されている。しかし、本発明の実施形態によれば、上述の全ての特徴（すなわち、二輪車の始動モータにおいても長さの１８％同時削減を伴う遊星構造を実現する特徴）を、同じく遊星構造を有する二輪車の始動モータに適用すれば、部品点数の低減、組立効率の向上、およびコストの削減の点でこれらの始動モータにおいて改善を図ることができる。したがって、遊星構造を有する四輪自動車の始動モータに適用される本発明の進歩的特徴により、はるかに改善された始動モータが提供される。
【符号の説明】
【００２６】
従来の始動モータの部品：
２９  ワッシャー
３０  サークリップ
３１  スプロケット
３２  固定ブラケット組立体
３３  Ｏリング
３４  正ブラシ組立体
３５  ガスケット
３６  中間ブラケット組立体
３７  Ｏリング
３８  ブラシ箱
３９  アーマチュア組立体
４０  ヨーク組立体
４１  負ブラシ組立体
４２  ワッシャー
４３  ボールベアリング
４４  減速ギヤ
４５  スペーサブッシュ
本発明の始動モータの部品：
１  サークリップ
２  スプロケット
３  固定ブラケット
４  ブッシュ
５  Ｏリング
６  ワッシャー
７  ドライブプレート
８  小型モジュール遊星ギヤ
９  ブッシュ
１０  ねじ
１１  ボール
１２  ピン
１３  ヨーク封止材
１４  リングギヤ
１５  ばね
１６  ブラシ箱
１７  炭素ブラシ
１８  ブラシ箱カバー
１９  正端子
２０  アーマチュア組立体
２１  磁石
２２  ヨーク
２３  ブッシュ
２４  負端子
２５  ヨーク組立体
２６  固定ブラケット組立体
２７  リングギヤ組立体
２８  サンギヤ（アーマチュアシャフト）
４６  ギヤ付ドライブプレート
４７  一方向クラッチ
４８  本体から突出するシャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019515191.tif 000011
【図９】
2019515191.tif 000012
【国際調査報告】
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2019515191.tif 000014