JP3155905B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

Description

【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
及びスイッチの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型スタータ
が、特開平１−２０８５６４号公報および特開昭６３−
９０６６６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】ところが、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、励磁コイルの磁束によりアーマチュ
アに発生する軸方向力をレバー等で拡大することができ
ないため、ピニオンを直接駆動するには励磁コイルの出
力が余計に必要である。そのため、励磁コイルを大型化
せざる得ず、コンパクト化を思うほどには推進できなか
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及びスイ
ッチの駆動用電磁装置とが同軸上に配置されたエンジン
始動装置に於ける励磁コイルを、より一層小型化し得る
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、本願
請求項１の発明によれば、電動機と、電動機で駆動され
る出力軸と、出力軸にヘリカルスプラインを介して結合
したリングギヤ駆動用ピニオンと、電動機への給電路を
開閉すべく前記ピニオンの移動動作と無関係に閉成可能
なるスイッチと、ピニオン及びスイッチの可動接点板を
軸方向に駆動す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おける前記アーマチュアを、可
動接点板に連結された第１の部分と、ピニオンに連結さ
れた第２の部分とを、相対軸方向変位可能に内外二重に
係合させたものとすることによって達成される。特に、
上記に加えて、請求項２の構成、つまり電動機とピニオ
ン間に電磁装置を配置すると共に、電動機の整流子部を
電磁装置側に配置し、かつスイッチを一対のブラシ間に
配置し、該一対のブラシのピグテールを可動接点板に直
結するようにすると良い。

【０００７】

【作用】上記請求項１の構成によれば、可動接点板駆動
用アーマチュアとピニオン駆動用アーマチュアとを互い
に個別に移動可能なように分割することにより、励磁コ
イルの前後に無駄な軸方向空間を設ける必要がなくなる
ことから、電動機の始動時にヘリカルスプラインによる
軸力がピニオンに作用するためにピニオン駆動用の励磁
コイルを小型化し得ることと相俟って、電磁装置回りを
より一層小型化することができる。また、前記構成に請
求項２の構成を加えれば、バッテリの接続端子と陽極ブ
ラシのピグテールとの間が、１組の接点で断続し得るも
のとなるので、スイッチ回りがコンパクト化される。

【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１
２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。このようにすれば、一方向ローラクラッチ５
の内側にリターンスプリング２１が配設されるので、軸
方向寸法に及ぼす影響が最小化される。

【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】アーマチュアの第１の部分であるアーマチ
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】アーマチュアの第２の部分であるアーマチ
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】このように、可動接点板８を駆動するアー
マチュア２７とピニオン６を駆動するアーマチュア２８
とを分割し、これらを互いに個別に移動可能なように構
成することにより、励磁コイル２４の前後に無駄な軸方
向空間を設ける必要がなくなるので、電磁装置９回りの
軸方向寸法が低減される。

【００１９】なお、クラッチアウタ１８とシフタ部材３
７との対向端面間には、ピニオン６がリングギヤ２３に
完全に噛合した状態で非接触となるように、適宜な隙間
が設けてある。この隙間は、ピニオン６とリングギヤ２
３との噛み合い寸法の１／２以下とすると良い。

【００２０】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。

【００２１】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。このようにすることにより、
バッテリの接続端子と陽極ブラシ３９のピグテール４０
間が、１つの可動接点板８と１つの固定接点板３４とで
断続し得るものとなるので、スイッチユニット７回りの
部品点数が低減されると同時に、径方向寸法並びに軸方
向寸法が低減される。

【００２２】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２
８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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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２
０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。

【００２６】ここでフルストロークしたアーマチュア２
７・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１
９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。

【００２７】ここでクラッチアウタ１８とシフタ部材３
７との対向端面間には隙間が開いており、この隙間によ
り、クラッチアウタ１８とシフタ部材３７との接触時間
が短縮され、両者間の摩耗が緩和される。また、この隙
間は、ピニオン６とリングギヤ２３との噛み合い長さに
比して十分に小さいので、早期に噛み合いが外れるおそ
れはない。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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３
２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。

【００３４】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。

【００３５】

【発明の効果】このように本発明の請求項１の構成によ
れば、電動機の回転力を利用してピニオンを軸方向に押
し出すようにすることで励磁コイルの出力が小さくて済
むようにできることと相俟って、可動接点板駆動用アー
マチュアとピニオン駆動用アーマチュアとを互いに個別
に移動可能なように分割することで励磁コイルの前後の
軸方向空間を削減し得る。また、前記構成に請求項２の
構成を加えれば、バッテリの接続端子と陽極ブラシのピ
グテールとの間が、１組の接点で断続し得るものとなる
ためにスイッチ回りがコンパクト化される。従って、本
発明により、エンジン始動装置のコンパクト化を推進す
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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長島 慎一 群馬県桐生市広沢町１丁目2681番地 株 式会社三ツ葉電機製作所内 (72)発明者 木村 栄一 群馬県桐生市広沢町１丁目2681番地 株 式会社三ツ葉電機製作所内 (56)参考文献 特開 平４−33537（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−130071（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02N 15/06 F02N 11/00 F02N 15/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機と、電動機で駆動される出力軸
   と、出力軸にヘリカルスプラインを介して結合したリン
   グギヤ駆動用ピニオンと、電動機への給電路を開閉すべ
   くピニオンの移動動作と無関係に閉成可能なるスイッチ
   と、ピニオン及びスイッチの可動接点板を軸方向に駆動
   す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、前記アーマチュアは、前記可動接点板に連結された第１
   の部分と、前記ピニオンに連結された第２の部分とを、
   相対軸方向変位可能に内外二重に係合させたものである
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
2. 【請求項２】 前記電動機と前記ピニオン間に前記電磁
   装置を配置すると共に、前記電動機の整流子部を前記電
   磁装置側に配置し、かつ前記スイッチを一対のブラシ間
   に配置し、該一対のブラシのピグテールを前記可動接点
   板に直結したことを特徴とする請求項１に記載のエンジ
   ン始動装置。