(57)【要約】【課題】車両側に設けられた一方向クラッチの空転時以外の時には、常時、モータとエンジンとの間のトルクの伝達経路がつながっているスタータにおいて、一方向クラッチの故障等が発生しても、走行への影響を極力排除して車両の退避走行を可能とする。【解決手段】スタータ１にフェールセーフ部４３を設けておき、一方向クラッチが正常に動作せずにエンジンからトルクが伝達されたときにフェールセーフ部４３を破断させる。これにより、モータ２が遠心破損してモータ２でロストルクが発生しても、フェールセーフ部４３が破断してトルクの伝達経路が遮断されているので、スタータプーリー３およびプーリー軸７はモータ２におけるロストルクの影響を受けずに回転することができる。このため、一方向クラッチの故障等が発生してもエンジンのトルクロスを抑制して走行への影響を最小限に抑えることができるので、車両の退避走行を可能とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ（２）が発生するトルクをエンジンに伝達してこのエンジンを始動するものであり、前記エンジン側に配置された一方向クラッチが空転することで前記エンジンから前記モータ（２）へのトルク伝達が遮断され、前記一方向クラッチの空転時以外の時には、常時、前記モータ（２）と前記エンジンとの間のトルクの伝達経路がつながっているスタータ（１）において、
前記一方向クラッチが正常に動作せず、前記エンジンからトルクが伝達されたときに破断することで、前記エンジンから前記モータ（２）へのトルクの伝達を遮断するフェールセーフ部（４３）を備え、
このフェールセーフ部（４３）は、前記モータ（２）から前記スタータ（１）のトルクの出力端（３）までの間に存在してトルクを伝達する回転体のいずれかにおいて回転半径を縮小することで設けられていることを特徴とするスタータ（１）。
【請求項２】
請求項１に記載のスタータ（１）において、
前記モータ（２）から前記スタータ（１）の出力端（３）までの間に存在し、前記モータ（２）が発生するトルクを増幅して伝達する減速機（５）を備え、
この減速機（５）は、前記モータ（２）から前記スタータ（１）の出力端（３）に至るトルクの伝達経路において複数設けられていることを特徴とするスタータ（１）。
【請求項３】
請求項２に記載のスタータ（１）において、
前記フェールセーフ部（４３）は、前記モータ（２）から前記スタータ（１）の出力端（３）に至るトルクの伝達経路において２つの前記減速機（５）の間でトルクを伝達する部分に設けられていることを特徴とするスタータ（１）。
【請求項４】
請求項３に記載のスタータ（１）において、
２つの前記減速機（５）の内、前記モータ（２）が発生するトルクの伝達に関して前記スタータ（１）の出力端（３）に近い側に設けられる第２減速機（１８）は遊星歯車減速機であり、
前記フェールセーフ部（４３）は、前記第２減速機（１８）のサンギヤ（２７）と同軸かつ一体に設けられて回転する円柱部であり、
前記フェールセーフ部（４３）の回転半径は、前記サンギヤの歯底の半径以下であることを特徴とするスタータ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータが発生するトルクをエンジンに伝達してエンジンを始動するスタータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出規制や燃費向上の観点から、アイドルストップ機能を搭載する車両が増えている。アイドルストップ用のスタータにはギヤ駆動方式、ベルト駆動方式等の様々な方式があり、常時噛合方式と呼ばれるものでは、車両側（エンジン側）に設けられた一方向クラッチの空転時以外の時には、常時、モータとエンジンとの間のトルクの伝達経路がつながっている。
【０００３】
例えば、ベルト駆動方式のスタータにおいては、車両側に設けられたクランクプーリーと、スタータに設けられたスタータプーリーとがベルトを介して連結されている。そして、エンジン始動時には、ベルトを介してスタータのトルクをエンジンに伝達してエンジンを始動する。また、エンジン始動後には、車両側のクランクプーリー内に設けられた一方向クラッチにより、エンジンからモータへのトルクの伝達が遮断される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかし、何らかの原因で一方向クラッチが故障し、一方向クラッチが常時ＯＮ状態（ロック状態）となった場合、エンジンの回転がベルトを介してスタータに伝達されてしまう。この場合、プーリー比（クランクプーリーの径/スタータプーリーの径）と、スタータ内部に設けられた減速機の内部減速比とをエンジンの回転数に乗じた大きさの回転数がモータの電機子に伝達されため、モータが数万〜十数万ｒｐｍもの高速で回される事態も想定される。
【０００５】
このような回転数の大きさは、エンジン始動時にバッテリからの給電により得られるモータの回転数を大きく超えており、モータの遠心破損を避けることは非常に困難である。モータが遠心破損した場合、モータの構成部品（例えば、コンミテータ、コイル、ブラシホルダ等）がスタータ内部で飛散し、最悪の場合、スタータ内部で破損した部品が要因でロックする事態も考えられる。また、完全なロック状態にならなくても、ベルトを介して、常時、エンジン（クランクプーリー）とスタータとが連結されているため、スタータ内部で破損した部品の摺動抵抗により、大きなロストルクが生じる事態も考えられる。
【０００６】
完全なロック状態にならずにエンジンが回り続ける場合、スタータとクランクプーリーとの間の減速比（つまり、プーリー比と内部減速比とを乗じたもの）によりトルクが増加する。このため、破損部品によるロストルクはエンジンにとっても無視できない大きさとなり、走行中であれば、急激なエンジントルクの低下によって走行の妨げとなることも考えられる。
【０００７】
さらに、完全なロック状態になったり、ロストルクが非常に大きくなったりすることで、ベルトが破損する事態も考えられる。
このため、一方向クラッチの故障等が発生した場合でも、極力走行への影響を排除して安全な場所への移動（退避走行）を可能にすることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１１８４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、一方向クラッチの空転時以外の時には、常時、モータとエンジンとの間のトルクの伝達経路がつながっているスタータにおいて、一方向クラッチの故障等が発生しても、走行への影響を極力排除して車両の退避走行を可能とするフェールセーフ機能を設けることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の第１発明によれば、スタータは、モータが発生するトルクをエンジンに伝達してエンジンを始動するものである。そして、エンジン側に配置された一方向クラッチが空転することでエンジンからモータへのトルク伝達が遮断され、一方向クラッチの空転時以外の時には、常時、モータとエンジンとの間のトルクの伝達経路がつながっている。
【００１１】
また、スタータは、一方向クラッチが正常に動作せず、エンジンからトルクが伝達されたときに破断することで、エンジンからモータへのトルクの伝達を遮断するフェールセーフ部を備える。そして、フェールセーフ部は、モータからスタータのトルクの出力端までの間に存在してトルクを伝達する回転体のいずれかにおいて回転半径を縮小することで設けられている。
【００１２】
これにより、一方向クラッチが正常に動作せずにエンジンからモータにトルクが伝達されるとフェールセーフ部が破断する。このため、モータの遠心破損を防止することができるので、スタータの内部がロック状態になるのを回避したり、スタータの内部で生じるロストルクを抑制したりすることができる。この結果、一方向クラッチの故障等が発生してもエンジンのトルクロスを抑制して走行への影響を最小限に抑えることができるので、車両の退避走行を可能とすることができる。
【００１３】
第１発明に従属する第２発明によれば、スタータは減速機を備え、減速機は、モータからスタータの出力端までの間に存在し、モータが発生するトルクを増幅して伝達する。そして、減速機は、モータからスタータの出力端に至るトルクの伝達経路において複数設けられている。
減速機が複数設けられている場合、トルクの増幅が大きくロストルクが大きくなりやすいので、フェールセーフ部の破断によりエンジントルクの低下を抑制する効果が顕著に得られる。
【００１４】
第２発明に従属する第３発明によれば、フェールセーフ部は、モータからスタータの出力端に至るトルクの伝達経路において２つの減速機の間でトルクを伝達する部分に設けられている。
スタータの出力端とスタータの出力端に近い側の減速機との間にフェールセーフ部を設けると、スタータの出力端をなす部品（例えば、スタータプーリー）が脱落する虞がある。そこで、２つの減速機の間にフェールセーフ部を設けることで、出力端をなす部品の脱落を回避することができる。
【００１５】
第３発明に従属する第４発明によれば、２つの減速機の内、モータが発生するトルクの伝達に関してスタータの出力端に近い側に設けられる第２減速機は遊星歯車減速機である。また、フェールセーフ部は、第２減速機のサンギヤと同軸かつ一体に設けられて回転する円柱部である。そして、フェールセーフ部の回転半径はサンギヤの歯底の半径以下である。
【００１６】
２つの減速機の間にフェールセーフ部を設ける場合、フェールセーフ部よりも第２減速機のサンギヤの方が破断しやくなっていると、エンジンからスタータへのトルク伝達によりサンギヤが破断し、歯の噛み込みにより第２減速機においてロック状態になる虞がある。そこで、フェールセーフ部の回転半径を、サンギヤの歯底の半径以下にすることで、サンギヤよりもフェールセーフ部の方を確実に破断しやすくしておく。これにより、サンギヤ破損による歯の噛み込みを回避し、第２減速機においてロック状態になる虞を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】スタータの全体構成図である（実施例１）。
【図２】スタータの全体構成図である（実施例２）。
【図３】スタータの全体構成図である（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施形態のスタータを実施例に基づき説明する。
【実施例】
【００１９】
〔実施例１の構成〕
実施例１のスタータ１を図１に基づき説明する。
スタータ１は、いわゆるベルト駆動方式を採用するものであり、例えば、アイドルストップ車両のエンジンルーム内に搭載され、モータ２が発生するトルクをエンジン（図示せず。）に伝達してエンジンを始動する。
【００２０】
すなわち、スタータ１によれば、車両側（エンジン側）に設けられたクランクプーリー（図示せず）と、スタータ１に設けられたスタータプーリー３とがベルト（図示せず。）を介して連結されている。そして、エンジン始動時には、ベルトを介してスタータ１のトルクをエンジンに伝達してエンジンを始動する。また、エンジン始動後には、車両側のクランクプーリー内に設けられた一方向クラッチ（図示せず。）が空転することでエンジンからモータ２へのトルクの伝達が遮断される。また、スタータ１によれば、一方向クラッチの空転時以外の時には、常時、モータ２とエンジンとの間のトルクの伝達経路がつながっている。
【００２１】
以下、スタータ１の構成を説明する。
スタータ１は、以下に説明するモータ２、電磁スイッチ４、減速機５、衝撃吸収装置６、プーリー軸７、およびスタータプーリー３等より構成される。
【００２２】
モータ２は、バッテリ（図示せず。）より電力の供給を受けてトルクを発生するものであり、磁界を形成する界磁９、電機子軸１０の軸上に整流子１１を備える電機子８、整流子１１の外周上に配置されるブラシ１３等より構成される周知の直流電動機である。なお、界磁９は、例えば、磁気回路を形成するヨーク１４の内周に配置された永久磁石であるが、永久磁石に替えて電磁石を形成する巻線を界磁９として採用してもよい。
【００２３】
電磁スイッチ４は、モータ２への通電をオンオフするメイン接点（図示せず。）を有し、コイル（図示せず）への通電により発生する磁束によってプランジャ１５を駆動することでメイン接点を開閉するものである。
【００２４】
減速機５は、モータ２が発生するトルクを増幅して伝達するものであり、モータ２の電機子軸１０からスタータプーリー３に至るトルクの伝達経路において２箇所に設けられている（以下、トルクの伝達経路においてモータ２に近い方の減速機５を第１減速機１７と呼び、スタータプーリー３に近い方の減速機５を第２減速機１８と呼ぶことがある。）。
【００２５】
まず、第１減速機１７は、モータ２の電機子軸１０の軸方向前方側に電機子軸１０と同軸、かつ、一体に形成されたサンギヤ２０、サンギヤ２０と同軸に配置される内歯ギヤ２１、サンギヤ２０および内歯ギヤ２１の両方に噛み合う遊星ギヤ２２、および、ギヤ軸２３を介して遊星ギヤ２２を支持する遊星キャリア２４等で構成される。また、遊星キャリア２４は第１減速機１７の出力軸２５と一体に設けられ、出力軸２５は、遊星ギヤ２２の公転によって遊星キャリア２４と一体に回転する。
【００２６】
次に、第２減速機１８は、出力軸２５の軸方向前方側に出力軸２５と同軸、かつ、一体に形成されたサンギヤ２７、サンギヤ２７と同軸に配置される内歯ギヤ２８、サンギヤ２７および内歯ギヤ２８の両方に噛み合う遊星ギヤ２９、および、ギヤ軸３０を介して遊星ギヤ２９を支持する遊星キャリア３１等で構成される。また、遊星キャリア３１は、第２減速機１８の出力軸としてのプーリー軸７と一体に設けられ、プーリー軸７は、遊星ギヤ２９の公転によって遊星キャリア３１と一体に回転する。
【００２７】
衝撃吸収装置６は、減速機５に過大な衝撃が加わった時に衝撃を吸収するものである。
具体的には、衝撃吸収装置６は、ハウジング３４に回転規制されるセンターケース３５、センターケース３５に回転規制される固定プレート３６、センターケース３５と固定プレート３６との間に配置される回転プレート３７、および、固定プレート３６を押圧するスプリングワッシャ３８等より構成される。
【００２８】
回転プレート３７は、第１減速機１７の内歯ギヤ２１に係合して、内歯ギヤ２１とともに回転可能に配置され、固定プレート３６を介してスプリングワッシャ３８の付勢力を受けている。すなわち、スプリングワッシャ３８の付勢力で固定プレート３６を回転プレート３７に押し付けることで固定、回転プレート３６、３７間に摩擦力を発生させ、この摩擦力によって回転プレート３７を静止させている。
そして、衝撃吸収装置６は、エンジン側より逆回転の衝撃が出力軸２５に伝達された時に、回転プレート３７が摩擦力に抗して滑る（回転する）ことで衝撃を吸収する。
【００２９】
プーリー軸７は、外周側にスタータプーリー３を保持して回転するものであり、直スプライン嵌合により外周側にスタータプーリー３を保持するとともに、減速機５により増幅されたモータ２のトルクが伝達されて回転する。
なお、プーリー軸７は、軸受４０を介してハウジング３４により回転自在に支持される。また、スプライン嵌合と軸受４０との間には、ベルトの軸方向への変位に伴う偏荷重を抑制するスプリング４１が装着されている。
【００３０】
スタータプーリー３は、スタータ１のトルクの出力端をなすものであり、ハウジング３４の軸方向前方へ突き出るプーリー軸７の前方側先端に保持され、プーリー軸７と一体に回転する。
【００３１】
以上の構成により、スタータ１は次のように動作する。
まず、電磁スイッチ４のコイルに通電されると、プランジャ１５が移動してメイン接点が閉成する。これにより、バッテリからモータ２に電力が供給され、モータ２からトルクが発生する。そして、モータ２で発生したトルクは、第１、第２減速機１７、１８により二段階に減速されるとともに増幅されてプーリー軸７に伝達され、プーリー軸７と一体にスタータプーリー３が回転する。そして、スタータプーリー３からベルトを介してクランクプーリーにトルクが伝達され、クランク軸が回転してエンジンが始動される。
【００３２】
さらに、スタータ１は、特徴的な構成として次のフェールセーフ部４３を備える。
フェールセーフ部４３は、車両側に設けられた一方向クラッチが正常に動作せず、エンジンからトルクが伝達されたときに破断することで、エンジンからモータ２へのトルクの伝達を遮断する部分である。また、フェールセーフ部４３は、モータ２からスタータ１のトルクの出力端（スタータプーリー３）までの間に存在してトルクを伝達する回転体のいずれかにおいて回転半径を縮小することで設けられている。
【００３３】
ここで、実施例１のフェールセーフ部４３は、第１減速機１７の出力軸２５において回転半径を縮小することで設けられている。すなわち、フェールセーフ部４３は、第１、第２減速機１７、１８の間でトルクを伝達する出力軸２５の回転半径を縮小した円柱部であり、第２減速機１８のサンギヤ２７と同軸かつ一体に設けられて回転する。そして、フェールセーフ部４３の回転半径はサンギヤ２７の歯底の半径以下に設定されている。
【００３４】
〔実施例１の効果〕
実施例１のスタータ１は、一方向クラッチの空転時以外の時には、常時、モータ２とエンジンとの間のトルクの伝達経路がつながっているものであり、次のフェールセーフ部４３を備える。すなわち、フェールセーフ部４３は、一方向クラッチが正常に動作せず、エンジンからトルクが伝達されたときに破断することで、エンジンからモータ２へのトルクの伝達を遮断する。そして、フェールセーフ部４３は、第１減速機１７の出力軸２５において回転半径を縮小することで設けられている。
【００３５】
フェールセーフ部４３を設けない場合、一方向クラッチの故障等によりモータ２が遠心破損すると、破損した部品により、スタータ１の内部がロック状態になったり、スタータ１の内部で大きなロストルクが生じたりする虞がある。
そこで、フェールセーフ部４３を設けておき、一方向クラッチが正常に動作せずにエンジンからトルクが伝達されてモータ２が遠心破損したときにフェールセーフ部４３を破断させる。
【００３６】
これにより、モータ２が遠心破損してモータ２でロストルクが発生しても、フェールセーフ部４３が破断してトルクの伝達経路が遮断されているので、スタータプーリー３およびプーリー軸７はモータ２におけるロストルクの影響を受けずに回転することができる。このため、一方向クラッチの故障等が発生してもエンジンのトルクロスを抑制して走行への影響を最小限に抑えることができるので、車両の退避走行を可能とすることができる。
【００３７】
また、スタータ１によれば、減速機５は、モータ２からスタータプーリー３に至るトルクの伝達経路において第１、第２減速機１７、１８の２つに分けて設けられている。
減速機５が２つ設けられている場合、トルクの増幅が大きくロストルクが大きくなりやすいので、フェールセーフ部４３の破断によりエンジントルクの低下を抑制する効果が顕著に得られる。
【００３８】
また、フェールセーフ部４３は、第１減速機１７の出力軸２５に設けられている。
スタータ１のトルクの出力端であるスタータプーリー３と第２減速機１８との間にフェールセーフ部４３を設けると、スタータプーリー３が脱落する虞がある。そこで、第１、第２減速機１７、１８の間にある出力軸２５にフェールセーフ部４３を設けることで、スタータプーリー３の脱落を回避することができる。
【００３９】
また、出力軸２５は、第２減速機１８のサンギヤ２７と同軸かつ一体に設けられて回転する。そして、フェールセーフ部４３の回転半径は、サンギヤ２７の歯底の半径以下である。
出力軸２５にフェールセーフ部４３を設ける場合、フェールセーフ部４３よりもサンギヤ２７の方が破断しやくなっていると、エンジンからスタータ１へのトルク伝達によりサンギヤ２７が破断し、歯の噛み込みにより第２減速機１８においてロック状態になる虞がある。
【００４０】
そこで、フェールセーフ部４３の回転半径を、サンギヤ２７の歯底の半径以下にすることで、サンギヤ２７よりもフェールセーフ部４３の方を確実に破断しやすくしておく。これにより、サンギヤ２７の破損による歯の噛み込みを回避し、第２減速機１８においてロック状態になる虞を解消することができる。
【００４１】
〔実施例２〕
実施例２のスタータ１によれば、図２および図３に示すように、フェールセーフ部４３は、プーリー軸７に設けられている。
なお、プーリー軸７にフェールセーフ部４３を設けると、スタータプーリー３と第２減速機１８との間にフェールセーフ部４３を設けることになり、出力軸２５にフェールセーフ部４３を設けるときよりも、スタータプーリー３の脱落の虞が高まる。そこで、プーリー軸７にフェールセーフ部４３を設ける場合、例えば、軸受４０と軸方向に関して同じ位置や（図２参照。）、軸受４０よりも軸方向後方に（図３参照。）フェールセーフ部４３を設けるのが好ましい。
【００４２】
〔変形例〕
スタータ１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例のスタータ１によれば、減速機５は、第１、第２減速機１７、１８の２つが設けられていたが、減速機５を１つのみ設けてもよく、減速機５を３つ以上設けてもよい。また、実施例のスタータ１によれば、第１、第２減速機１７、１８の両方とも遊星歯車減速機であったが、遊星歯車以外の構造を持つ減速機５を採用してもよい。さらに、フェールセーフ部４３を設ける部分は実施例に限定されるものではなく、第１減速機１７の出力軸２５やプーリー軸７以外にフェールセーフ部４３を設けてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  スタータ  ２  モータ  ３  スタータプーリー（出力端）  ４３  フェールセーフ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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