JP3644092B2

JP3644092B2 - Starter

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Publication number: JP3644092B2
Application number: JP23988495A
Authority: JP
Inventors: 志賀　　孜; 信行林; 正昇大見; 長尾　　安裕; 村田　　光広
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2015-09-19
Also published as: JPH08144908A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、オーバーランニングクラッチを有する遊星歯車減速機構付スタータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の実開昭５２−１９５２８号公報に示す遊星歯車減速機構付スタータにおいては、遊星歯車減速機構のインターナルギヤの外周面と、この遊星歯車減速機構を収容する固定側をなすケーシングの内周面との間にオーバーランニングクラッチを配設することを開示している。
【０００３】
上述の従来のものでは、遊星歯車減速機構の外周にオーバーランニングクラッチが配設されているので、オーバーランニングクラッチの占有する軸方向のスペースが不要となり、デッドスペースが小さく、重量増加による製造コストのアップが小さくてすむという利点がある。また、高負荷のオーバーランニングクラッチとして直径が大きな動力伝達部を必要とする場合にも、遊星歯車減速機構の外周を利用できる利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のものでは以下のような問題点がある。
このクラッチのクラッチアウタ（ローラカム）はフロントブラケットに嵌着されており、スタータがエンジンによりオーバーランされたとき、その回転をスタータモータに伝達しないようにするために、エンジンにより回されるピニオンギヤとスタータモータの回転差を吸収すべくリングギヤ（クラッチインナ）が回転する。このとき、このクラッチインナである遊星歯車減速装置のリングギヤ外周にローラを常に接するように構成しているので、周速が大きいクラッチインナ円周上をローラが転動することになり、ローラが摩耗しやすいという問題がある。
【０００５】
また、オーバーランニングクラッチ部分が遊星歯車減速装置の外周に配設されているので、必然的にクラッチインナの径は大きくなってしまうが、このことは以下のような問題をも生じさせる。例えばクラッチインナの肉厚を、上述のスタータ出力軸上に配設されたローラ式オーバーランニングクラッチのクラッチインナの肉厚と同じにした場合と比較すると、本公報によるクラッチではクラッチインナ外径に対する肉厚の比が小さくなり、クラッチインナの円環としての強度が低下して、クラッチインナのローラ接触部にかかる内径方向の力に対し、クラッチインナの変形量が大きくなって、トルク伝達のために必要な接触面の抗力が得られなくなり、高トルクの伝達ができなくなるという問題がある。また、これを解決するためにクラッチインナの肉厚を確保すると、内歯歯車の内径は内包する遊星歯車等の寸法や減速比による歯数で決められているので、おのずと外径を大きくするしかなく、遊星歯車減速装置部分だけが他の部分より径大となってしまうという問題もある。
【０００６】
さらに、このオーバーランニングクラッチは、クラッチアウタである固定側のブラケットの内周に設けられた、周方向に傾斜したカム状の溝と、クラッチインナである遊星歯車減速機構の内歯歯車外周とで形成された楔状空間の狭小方向にローラが食い込んで回転力を伝達する機構であるので、スタータがオーバーランされる時には、クラッチインナをなす内歯歯車は高速回転させられ、その素材が金属であり重量物であることから、回転時の慣性エネルギーが大きく、オーバーラン状態から急激にエンジン駆動状態に移行したときに、他のクラッチ部品に与える衝撃が増加したり、回転時のアンバランスを発生したりして、装置の破損や駆動時の異音が生じるという問題があった。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、ローラの磨耗を、大幅に低減できるスタータ用オーバーランニングクラッチを提供することにある。
さらに、第２の目的は、トルク伝達が確実に行われる、信頼性の高いスタータ用オーバーランニングクラッチを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のオーバーランニングクラッチを有するスタータは、次の技術的手段を採用した。請求項１のスタータは、遊星歯車減速装置の内歯歯車に設けられた第１の円筒部をクラッチアウタとなし、固定側をなす第２の円筒部をクラッチインナとするとともに、クラッチアウタの内周にクラッチインナの外周面との間でローラを係止するローラ係合面を有するローラ溝を形成するとともに、該ローラ溝にローラを収納したときに、ローラがクラッチインナの外周面に接しないようにローラ収納部が連設されているので、スタータがエンジンを駆動しているときには、固定側であるクラッチインナに対してクラッチアウタは拘束されて、スタータモータの動力はドライブシャフトに伝達され、スタータがエンジンによりオーバーランされた時、スタータモータとピニオンギヤとの回転差を吸収するようにクラッチアウタである内歯歯車がクラッチインナに対し空転するため、ローラはその遠心力を受けてクラッチインナ外周面から離脱し、ローラやクラッチインナ外周面の異常磨耗が防止される。また、前記ドライブシャフトの一端に形成され、前記遊星歯車を回転自在に支持する径大部の外周側に少なくとも一部が重なって配置された第２の円筒部を有することで、第２の円筒部およびローラを径大部の外周のわずかな空間を利用して、配置することができる。それによって、スタータ全体の軸方向長を少なくすることかできる。
【０００９】
請求項２のスタータは、第２の円筒部にも、ローラの一部を収容する溝部を設け、そこにローラを介在させて、ローラ収納部及び溝部のローラ接触面でトルク伝達方向前後から挟み込むようにしているので、それぞれの接触面とローラとの接触部に、楔効果を利用したローラ式オーバーランニングクラッチのような大きな応力がかからず、トルク容量の大きなオーバーランニングクラッチが供給できる。
【００１０】
請求項３のスタータは、溝部の数を、収納部の数より多くしているので、スタータを始動させる時、ローラがローラ溝部に係合していない状態から起動したり、スタータがオーバーランされた状態から急にエンジンが停止して再度エンジン駆動状態に移行する場合など、ローラをローラ溝部に再係合する時に、第１および第２の円筒部の空転距離が少なくなり、滑らかで確実にローラとクラッチインナが係合でき、係合時に発生する衝撃を低く抑えることができる。
【００１１】
請求項４のスタータは、ローラ係合面をローラの半径と略同一の曲率半径を有する曲面としているので、トルクの伝達面が広くなり、さらにトルク容量の大きなクラッチを供給できる。この結果スタータをますます小型化することができる。なお、ここで述べる略同一の曲率半径とはローラの中心と同じ側に中心を持ち半径がローラの半径と同じかそれ以上であることを意味している。
【００１２】
請求項５のスタータは、クラッチアウタの内周に収納溝を採用しているため、大きな応力を生じることなく、クラッチアウタやクラッチインナに特に高強度材料を使用しなくても確実なトルク伝達ができるので、加工方法が簡単な樹脂や非鉄金属材料が採用できる。そのため、例えば鉄鋼材料より材料費、加工費が安価で軽量な材料を使用することも可能で、低コストで、軽量なオーバーランニングクラッチを提供できる。また、内歯歯車と同時に、樹脂によって一体に形成することができる。
【００１３】
請求項６のスタータでは、前記第２の円筒部は、前記ドライブシャフトを回転自在に保持する中間ブラケットに一体で設けていることで、部品点数を少なくすることができる。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明装置スタータを、図１ないし図１１に示す一実施例に基づき説明する。
スタータは、エンジンに配設されたリングギヤ１００に噛み合うピニオン２００や遊星歯車減速機構３００を内包するハウジング４００と、モータ５００と、マグネットスイッチ６００を内包するエンドフレーム７００とに大別される。また、スタータの内部では、ハウジング４００とモータ５００との間がモータ隔壁８００によって区画され、モータ５００とエンドフレーム７００との間がブラシ保持部材９００によって区画されている。
【００１５】
（ピニオン２００の説明）
図１または図２に示すように、ピニオン２００には、エンジンのリングギヤ１００に噛合するピニオンギヤ２１０が形成されている。
ピニオンギヤ２１０の内周面には、出力軸２２０に形成されたヘリカルスプライン２２１に嵌まり合うピニオンヘリカルスプライン２１１が形成されている。
【００１６】
ピニオンギヤ２１０の反リングギヤ側には、ピニオンギヤ２１０の外径寸法よりも大径なフランジ２１３が環状に形成されている。このフランジ２１３の外周には、全周に亘ってピニオンギヤ２１０の外歯枚数よりも多い凹凸２１４が形成されている。この凹凸２１４は、後述するピニオン回転規制部材２３０の規制爪２３１が嵌まり合うためのものである。ワッシャ２１５は、ピニオンギヤ２１０の後端に形成した円環部２１６を外周側へ曲げ込むことにより、フランジ２１３の後面において回転自在で、且つ軸方向へ抜けない構造としている。
【００１７】
一方、ピニオンギヤ２１０は、圧縮コイルバネよりなるリターンスプリング２４０により、常に出力軸２２０の後方へ付勢されている。リターンスプリング２４０は、直接ピニオンギヤ２１０を付勢するのではなく、本実施例では、ハウジング４００の開口部４１０を開閉する後述するシャッタ４２０のリング体４２１を介してピニオンギヤ２１０を付勢する。
【００１８】
（ピニオン回転規制部材２３０の説明）
回転規制部２３２の一端には、ピニオンギヤ２１０のフランジ２１３に形成された多数の凹凸２１４に嵌まり合う軸方向にのびる規制部をなす規制爪２３１が設けられている。この規制爪２３１は、ピニオンギヤ２１０の凹凸２１４に嵌合するとともに、規制爪２３１の剛性を向上するために、軸方向に長く形成されるとともに、径方向内側に折り曲げられ、断面Ｌ字状に形成されている。（棒状となっている）
ピニオン回転規制部材２３０の作動を説明する。紐状部材６８０は、マグネットスイッチ６００の作動を規制爪２３１に伝達する伝達手段で、マグネットスイッチ６００の作動によって、回転規制部２３２を下方へ引き、規制爪２３１と、ピニオンギヤ２１０のフランジ２１３の凹凸２１４とを係合させる。その際、復帰バネ部２３３の一端部２３６が、位置の規制のための規制棚３６２に当接されており、復帰バネ部２３３がたわむこととなる。規制爪２３１がピニオンギヤ２１０の凹凸２１４に係合しているので、モータ５００のアーマチャシャフト５１０及び遊星歯車減速機構３００を介して、ピニオンギヤ２１０を回転させようとすると、ピニオンギヤ２１０が出力軸２２０のヘリカルスプライン２２１に沿って、前進する。ピニオンギヤ２１０が、リングギヤ１００に当接し、ピニオンギヤ２１０の前進が防止されると、出力軸２１０の更なる回動力により、ピニオン回転規制部材２３０自身がたわんで、ピニオンギヤ２１０がわずかに回動し、リングギヤ１００に噛み合う。そして、ピニオンギヤ２１０が前進すると、規制爪２３１が凹凸２１４から外れ、規制爪２３１がピニオンギヤ２１０のフランジ２１３の後方に落ち込み、規制爪２３１の前端がワッシャ２１５の後面に当たり、ピニオンギヤ２１０がエンジンのリングギヤ１００の回転を受けて後退するのを防ぐ。
【００１９】
（ピニオン係止リング２５０の説明）
ピニオン係止リング２５０は、出力軸２２０の周囲に形成された断面矩形の環状溝内に固定されている。このピニオン係止リング２５０は、断面矩形の鋼材を丸め加工して形成したもので、両端のそれぞれには、図４ないし図６に示すように、略Ｓ字状の凹凸２５１（係合手段の一例）が形成され、一方の凸部が他方の凹部に係合し、他方の凸部が一方の凹部に係合している。
【００２０】
（遊星歯車減速機構３００の説明）
遊星歯車減速機構３００は、図１に示すように、後述するモータ５００の回転数を減速して、モータ５００の出力トルクを増大する減速手段である。遊星歯車機構３００は、モータ５００のアーマチャシャフト５１０（後述する）の前側外周に形成されたサンギヤ３１０と、このサンギヤ３１０に噛合し、このサンギヤ３１０の周囲で回転する複数のプラネタリーギヤ３２０と、このプラネタリーギヤ３２０をサンギヤ３１０の周囲で回転自在に支持する出力軸２２０と一体形成されたプラネットキャリア３３０と、プラネタリーギヤ３２０の外周においてプラネタリーギヤ３２０と噛合する筒状で、かつ樹脂からなるインターナルギヤ３４０とからなる。
【００２１】
（オーバーランニングクラッチ３５０の説明）
図３に示すように、オーバーランニングクラッチ３５０は、インターナルギヤ３４０を、一方向のみ（エンジンの回転を受けて回転する方向のみ）回転可能に支持されている。（図７はオーバーランニングクラッチ３５０の部分拡大図である。）オーバーランニングクラッチ３５０は、インターナルギヤ３４０の前側に一体形成された第１の円筒部をなすクラッチアウタ３５１と、遊星歯車機構３００の前方を覆う固定側をなすセンターブラケット３６０の後面に形成され、クラッチアウタ３５１の内周と対抗して配置された第２の円筒部をなす環状のクラッチインナ３５２と、クラッチアウタ３５１の内周面に傾斜して形成されたローラ収納部３５１ａに収納されるローラ３５３とを有している。このローラ収納部３５１ａは周方向に傾斜しており、スタータ駆動時にローラ３５３と係合するローラ係合面３５１ｂを有している。
【００２２】
クラッチインナ３５２の外周面には、周方向に複数個のローラ溝部３５５が形成されている。このローラ溝部３５５はスタータ駆動時にローラ３５３を係合するローラ係合面３５２ｂと、このローラ収納部３５２ｂに導くローラガイド面３５２ｃとを有している。また、ローラ収納部３５１ａのローラ係合面３５１ｂの対面側には、スタータオーバーラン時に、ローラ３５３をローラ収納部３５１ａにすくい上げる働きをするローラ収納ガイド部３５１ｄを備える。ここで、ローラ溝部３５５は、クラッチアウタ３５１のローラ収納部３５１ａより多く形成しているが、少なくとも、同じ数だけ形成し、ローラを介在させれば、クラッチのトルク伝達容量の等しいクラッチが構成できるのは明白である。
【００２３】
クラッチアウタ３５１のローラ係合面３５１ｂと、クラッチインナ３５２のローラ係合面３５２ｂとの位置関係は、スタータ駆動時にローラ３５３をそれぞれの面でトルク伝達方向前後から挟み込みように構成されている。
また、クラッチアウタ３５１のローラ収納部３５１ａは、スタータオーバーラン時に、ローラ３５３を収納した際に、ローラ３５３の最内径がクラッチインナ３５２の最外径より若干大きくなるように設定されている。
【００２４】
このように構成すれば、遊星歯車機構３００のインターナルギヤ３４０に設けられた第１の円筒部をクラッチアウタ３５１となし、固定側をなす第２の円筒部をクラッチインナ３５２とするともに、クラッチアウタ３５１の内周にローラ３５３のローラ収納部３５１ａを形成しているので、スタータがエンジンによりオーバーランされた時に、モータ５００とピニオンギヤ２１０との回転差を吸収するようにクラッチアウタ３５１であるインターナルギヤ３４０がクラッチインナ３５２に対し空転すると、ローラ３５３はその遠心力を受けてクラッチインナ３５２外周面から離脱し、ローラ３５３やクラッチインナ３５２外周面の異常摩耗が防止できる。
【００２５】
また、第２の円筒部をなすクラッチインナ３５２にも、ローラ係合面３５２ｂとローラ３５３との接触部に、楔効果を利用したローラ式一方向クラッチのような大きな応力がかからず、トルク容量の大きな一方向クラッチが供給できる。
さらに、オーバランニングクラッチ３５０は、出力軸２２０を軸受３７０を介して回転自在に支持するセンターブラケット３６０を利用しているので、軸方向長も長くすることをなし、小型化を計ることができる。
【００２６】
（センターブラケット３６０の説明）
センターブラケット３６０は、図４および図５に示すもので、ハウジング４００の後側の内部に配置されている。ハウジング４００とセンターブラケット３６０とは、一端がハウジング４００に係止され、他端がセンターブラケット３６０に係止されたリングバネ３９０によって連結され、オーバーランニングクラッチ３５０を構成するクラッチインナ３５２の受ける回転反力をリングバネ３９０で吸収し、反力が直接ハウジング４００に伝わらないように設けられている。
【００２７】
また、センターブラケット３６０の前面には、ピニオン回転規制部材２３０を保持する２本の支持腕３６１と、ピニオン回転規制部材２３０の下端が搭載される規制棚３６２が設けられている。さらに、センターブラケット３６０の周囲には、ハウジング４００の内側の凸部（図示しない）と嵌まり合う切欠部３６３が複数形成されている。また、センターブラケット３６０の下端には、紐状部材６８０（後述する）を軸方向に挿通する凹部３６４が形成されている。
【００２８】
（プラネットキャリア３３０の説明）
プラネットキャリア３３０は、後端に、プラネタリーギヤ３２０を支持するために径方向に伸びるフランジ形突出部３３１を備える。このフランジ形突出部３３１には、後方に伸びるピン３３２が固定されており、このピン３３２がメタル軸受３３３を介してプラネタリーギヤ３２０を回転自在に支持している。
【００２９】
また、プラネットキャリア３３０は、前側端部がハウジング４００の前端内部に固定されたハウジング軸受４４０と、センターブラケット３６０の内周の内側筒部３６５内に固定されたセンターブラケット軸受３７０とによって、回転自在に支持されている。
このプラネットキャリア３３０は、内側筒部３６５の前端位置に環状溝３３４を備え、この環状溝３３４には、止め輪３３５が嵌め合わされている。この止め輪３３５と内側筒部３６５の前端との間には、プラネットキャリア３３０に対して回転自在に装着されたワッシャ３３６が設けられており、止め輪３３５がワッシャ３３６を介して内側筒部３６５の前端に当接することにより、プラネットキャリア３３０が後方に移動することが規制される。また、プラネットキャリア３３０の後側を支持するセンターブラケット軸受３７０の後端は、内側筒部３６５の後端と、フランジ形突出部３３１との間に挟まれるフランジ部３７１を備え、フランジ形突出部３３１がフランジ部３７１を介して内側筒部３６５の後端に当接することにより、プラネットキャリア３３０が前方に移動することが規制される。
【００３０】
なお、プラネットキャリア３３０の後面には、軸方向に伸びる凹部３３７を備え、この凹部３３７内に配置されるプラネットキャリア軸受３８０を介してアーマチャシャフト５１０の前端を回転自在に支持している。
（ハウジング４００の説明）
ハウジング４００は、ハウジング４００の前端内部に固定されたハウジング軸受４４０で出力軸２２０を軸支するとともに、開口部４１０からの雨水等の進入を極力低減するために、開口部４１０の下部においてハウジング４００とピニオンギヤ２１０の外径との隙間を極力小さくする遮水壁４６０を備えている。また、ハウジング４００の前端の下部には、軸方向に伸びる２つのスライド溝４５０が設けられ、このスライド溝４５０に後述するシャッタ４２０が配設される。
【００３１】
（シャッタ４２０の説明）
シャッタ４２０は、樹脂性部材（例えばナイロン）からなり、出力軸２２０の周囲に装着され、リターンスプリング２４０とピニオンギヤ２１０との間に挟持されるリング体４２１と、ハウジング４００の開口部４１０を開閉する遮水部４２２とからなる。
【００３２】
シャッタ４２０の作動は、スタータが起動してピニオンギヤ２１０が出力軸２２０に沿って前方へ移動すると、リング体４２１がピニオンギヤ２１０ともに前方へ移動する。すると、リング体４２１と一体の遮水部４２２が前方へ移動し、ハウジング４００の開口部４１０を開く。スタータの作動が停止してピニオンギヤ２１０が出力軸２２０に沿って後方へ移動すると、リング体４２１もピニオンギヤ２１０とともに後方へ移動する。すると、リング体４２１と一体の遮水部４２２も後方へ移動し、ハウジング４００の開口部４１０を閉じる。この結果、開閉手段をなすシャッタ４２０は、スタータの非作動時には、リングギヤ１００の遠心力等によって飛散する雨水等が遮水部４２２によってハウジング４００内に進入するのを防ぐ。
【００３３】
（シール部材４３０の説明）
シール部材４３０は、端面に環状溝４３０ａが配設され、この環状溝４３０ａに、リターンスプリング２４０の一端が配置される。このシール部材４３０は、出力軸２２０の周囲をシールするもので、ハウジング４００の開口部４１０より進入した雨水や塵等が、ハウジング４００の前端のハウジング軸受４４０へ進入するのを阻止している。
【００３４】
（モータ５００の説明）
モータ５００は、ヨーク５０１、モータ隔壁８００、後述するブラシ保持部材９００に囲まれて構成される。なお、モータ隔壁８００は、センターブラケット３６０との間で遊星歯車機構３００を収納するもので、遊星歯車機構３００内の潤滑油がモータ５００に進入するのを防ぐ役目も果たす。
【００３５】
モータ５００は、図１に示すように、アーマチャシャフト５１０、このアーマチャシャフト５１０に固定されて一体に回転する電機子鉄心５２０および電機子コイル５３０から構成されるアーマチュア５４０と、アーマチュア５４０を回転させる固定磁極５５０とから構成され、固定磁極５５０はヨーク５０１の内周に固定される。
【００３６】
（アーマチャシャフト５１０の説明）
アーマチャシャフト５１０は、プラネットキャリア３３０の後内部のプラネットキャリア軸受３８０、およびブラシ保持部材９００の内周に固着されたブラシ保持部材軸受５６４によって回転自在に支持される。このアーマチャシャフト５１０の前端は、遊星歯車機構３００の内側に挿通されるとともに、上述のように、アーマチャシャフト５１０の前端外周には遊星歯車機構３００のサンギヤ３１０が形成されている。
【００３７】
（電機子コイル５３０の説明）
電機子コイル５３０は、本実施例では複数（例えば２５本）の上層コイルバー５３１と、この上層コイルバー５３１と同数の下層コイルバー５３２とを用い、それぞれの上層コイルバー５３１と下層コイルバー５３２とを径方向に積層した２層巻コイルを採用する。そして、各上層コイルバー５３１と各下層コイルバー５３２とを組み合わせ、各上層コイルバー５３１の端部と各下層コイルバー５３２の端部とを電気的に接続して環状のコイルを構成している。
【００３８】
（上層コイルバー５３１の説明）
上層コイルバー５３１は、電導性に優れた材質（例えば銅）よりなり、固定磁極５５０に対して平行に伸び、スロット５２４の外周側に保持される上層コイル辺５３３と、この上層コイル辺５３３の両端から内側に曲折され、アーマチャシャフト５１０の軸方向に対して垂直方向に伸びる２つの上層コイル端５３４とを備える。なお、上層コイル辺５３３および２つの上層コイル端５３４は、冷間鍛造によって一体成形したものであっても、プレスによってコ字状に曲折して形成したものであっても、別部品で形成した上層コイル辺５３３と２つの上層コイル端５３４とを溶接等の接合技術で接合して形成したものであっても良い。
【００３９】
（下層コイルバー５３２の説明）
下層コイルバー５３２は、上層コイルバー５３１と同様、電導性に優れた材質（例えば銅）よりなり、固定磁極５５０に対して平行に伸び、スロット５２４の内側に保持される下層コイル辺５３６と、この下層コイル辺５３６の両端から内側に曲折され、シャフト５１０の軸方向に対して垂直方向に伸びる２つの下層コイル端５３７とを備える。なお、下層コイル辺５３６および２つの下層コイル端５３７は、上層コイルバー５３１と同様、冷間鋳造によって一体成形したものであっても、プレスによってコ字状に曲折して形成したものであっても、別部品で形成した下層コイル辺５３６と２つの下層コイル端５３７とを溶接等の接合技術で接合して形成したものであっても良い。
【００４０】
なお、各上層コイル端５３４と各下層コイル端５３７との絶縁は、絶縁スペーサ５６０によって確保され、各下層コイル端５３７と電機子鉄心５２０との絶縁は、樹脂製（例えばナイロンやフェノール樹脂）の絶縁リング５９０によって確保される。
また、２つの上層コイル端５３４の内周端部には、軸方向に伸びる上層内部延長部５３８を備える。この上層内部延長部５３８の内周面は、前述した下層コイルバー５３２の内端に設けられた下層内部延長部５３９の外周に重ね合わされ、溶接等の接合技術で電気的、且つ機械的に接続される。また、上層内部延長部５３８の外周面は、アーマチャシャフト５１０に圧入固定された固定部材５７０の外周環状部５７１の内面に、絶縁キャップ５８０を介して当接する。
【００４１】
このアーマチャ５４０においては、電機子コイル５３０を構成する上層コイルバー５３１の両端の上層コイル端５３４、および下層コイルバー５３２の両端の下層コイル端５３７が、それぞれアーマチャシャフト５１０の軸方向に対して、垂直に設けられているため、アーマチャ５４０の軸方向寸法を短くできるため、モータ５００の軸方向寸法も短くでき、この結果、スタータを従来に比較して小型化できる。
【００４２】
（固定磁極５５０の説明）
固定磁極５５０は、固定磁極５５０の内周に配置される固定スリーブ５５３によって、ヨーク５０１の内部に固定され、本実施例では永久磁石を用いたものであるが、永久磁石の代わりに通電によって磁力を発生するコイルを用いても良い。
【００４３】
（マグネットスイッチ６００の説明）
マグネットスイッチ６００は、図１に示すように、後述するブラシ保持体９００に保持されて、後述するエンドフレーム７００内に配置され、アーマチャシャフト５１０に対して略垂直方向になるように固定されている。
マグネットスイッチ６００は、通電によって、プランジャ６１０を上方へ駆動し、プランジャ６１０と一体に移動する２つの接点（下側可動接点６１１と上側可動接点６１２）を、順次、端子ボルト６２０の頭部６２１および固定接点６３０の当接部６３１に当接させるものである。なお、端子ボルト６２０には、図示されないバッテリケーブルが接続されている。
【００４４】
プランジャ６１０の上側には、プランジャ６１０の上方へ伸びるプランジャシャフト６１５が固定されている。このプランジャシャフト６１５は、ステーショナリコア６４２の中央に設けられた貫通穴から上方に突出している。このプランジャシャフト６１５のステーショナリコア６４２の上側には、上側可動接点６１２がプランジャシャフト６１５に沿って上下方向に摺動自在に挿通されている。この上側可動接点６１２は、図７に示すように、プランジャシャフト６１５の上端に取り付けられた止め輪６１６によって、プランジャシャフト６１５の上端より上方に移動しないように規制されている。この結果、上側可動接点６１２は、止め輪６１６とステーショナリコア６４２の間においてプランジャシャフト６１５に沿って上下方向に摺動自在とされている。なお、上側可動接点６１２は、プランジャシャフト６１５に取り付けられた板バネよりなる接点圧スプリング６７０によって、常に上方へ付勢されている。
【００４５】
上側可動接点６１２は、銅など導電性に優れた金属よりなり、上側可動接点６１２の両端が上側に移動した際、固定接点６３０に設けられた２つの当接部６３１に当接する。また、上側可動接点６１２には、一対のブラシ９１０の各リード線９１０ａが、カシメや溶接等によって、電気的、且つ機械的に固定されている。さらに、上側可動接点６１２の溝部には、複数（本実施例では２つ）の制限手段をなす抵抗体６１７の端部が、挿入され、電気的、且つ機械的に固定されている。
【００４６】
なお、上側可動接点６１２にはブラシ９１０の各リード線９１０ａが、カシメや溶接等によって電気的、且つ機械的に固定されているが、上側可動接点６１２とブラシ９１０の各リード線９１０ａとを一体形成しても良い。
抵抗体６１７は、スタータの起動初期時に、モータ５００の回転を低速回転させるためのもので、抵抗値の大きな金属線を複数巻いて構成されている。抵抗体６１７の他端には、端子ボルト６２０の頭部６２１の下側に位置する下側可動接点６１１がカシメ等によって固定されている。
【００４７】
下側可動接点６１１は、銅など導電性に優れた金属よりなり、マグネットスイッチ６００が停止して、プランジャ６１０が下方に位置する際にステーショナリコア６４２の上面に当接し、抵抗体６１７がプランジャシャフト６１５の移動に伴って上方に移動する際、上側可動接点６１２が固定接点６３０の当接部６３１に当接する前に、端子ボルト６２０の頭部６２１に当接するように設けられている。
【００４８】
（エンドフレーム７００の説明）
エンドフレーム７００は、図８に示すように、樹脂製（例えばフェノール樹脂）のマグネットスイッチカバーで、内部にマグネットスイッチ６００を収容する。
エンドフレーム７００の後面には、ブラシ９１０を前方へ付勢する圧縮コイルバネ９１４を保持するバネ保持柱７１０が、ブラシ９１０の位置に応じて前方に突出して設けられている。
【００４９】
（ブラシ保持体９００の説明）
ブラシ保持体９００は、ヨーク５０１の内部とエンドフレーム７００の内部とを区画してアーマチャシャフト５１０の後端をブラシ保持体軸受５６４を介して回転自在に支持する役目のほか、ブラシホルダの役目、マグネットスイッチ６００を保持する役目、および紐状部材６８０を案内する滑車６９０を保持する役目を果たす。なお、ブラシ保持体９００には、紐状部材６８０が通る図示されない穴部を有している。
【００５０】
ブラシ保持体９００は、アルミニウム等の金属を鋳造技術によって成形した隔壁で、図９および図１０に示すように、ブラシ９１０を軸方向に保持するブラシ保持穴９１１、９１２を複数（本実施例では上側に２つ、下側に２つ）備える。上側のブラシ保持穴９１１は、プラス電圧を受けるブラシ９１０を保持する穴で、この上側のブラシ保持穴９１１は、樹脂製（例えばナイロン、フェノール樹脂）の絶縁筒９１３を介してブラシ９１０を保持する。また、下側のブラシ保持穴９１２は、アース接地されるブラシ９１０を保持する穴で、この下側のブラシ保持穴９１２は、穴の内部で直接ブラシ９１０を保持する。
【００５１】
このように、ブラシ保持体９００によって、ブラシ９１０を保持させることにより、スタータに独立したブラシホルダを設ける必要がない。このため、スタータの部品点数を低減し、組付工数を低減することができる。
また、ブラシ９１０は、圧縮コイルバネ９１４によって、前端面が電機子コイル５３０の後側の上層コイル端５３４の後面に付勢される。
【００５２】
〔実施例の作動〕
次に、上記スタータの作動を図１１（ａ）ないし（ｃ）の電気回路図に従い、説明する。
乗員によって、キースイッチ１０がスタート位置に設定されると、バッテリ２０から、マグネットスイッチ６００の吸引コイル６５０に通電される。吸引コイル６５０が通電されると、吸引コイル６５０の発生する磁力にプランジャ６１０が引き寄せられ、プランジャ６１０が下方位置から上方へ上昇する。
【００５３】
プランジャ６１０が上昇を開始すると、プランジャシャフト６１５の上昇に伴って上側可動接点６１２および下側可動接点６１１が上昇するとともに、紐状部材６８０の後端も上方に上昇する。紐状部材６８０の後端が上昇すると、紐状部材６８０の前端は下方に引かれ、ピニオン回転規制部材２３０が下降する。ピニオン回転規制部材２３０の下降によって、規制爪２３１がピニオンギヤ２１０の外周の凹凸２１４に嵌まり合う時点で、下側可動接点６１１が端子ボルト６２０の頭部６２１に当接する（図１１（ａ）参照）。端子ボルト６２０には、バッテリ２０の電圧が印加されており、端子ボルト６２０の電圧が、下側可動接点６１１→抵抗体６１７→上側可動接点６１２→リード線９１０ａを介して上側のブラシ９１０に伝えられる。つまり、抵抗体６１７を介した低電圧が上側のブラシ９１０を介して電機子コイル５３０に伝えられる。そして、下側のブラシ９１０は、ブラシ保持体９００を介して常にアース接地されているため、各上層コイルバー５３１と各下層コイルバー５３２とを組み合わせてコイル状に構成された電機子コイル５３０が低電圧で通電される。すると、電機子コイル５３０が比較的弱い磁力を発生し、この磁力が固定磁極５５０の磁力に作用（吸着あるいは反発）して、アーマチャ５４０が低速回転する。
【００５４】
アーマチャシャフト５１０が回転すると、遊星歯車機構３００のプラネタリーギヤ３２０が、アーマチャシャフト５１０の前端のサンギヤ３１０によって回転駆動される。プラネタリーギヤ３２０がプラネットキャリア３３０を介してリングギヤ１００を回転駆動する方向の回転トルクをインターナルギヤ３４０に与える場合は、オーバーランニングクラッチ３５０の作動によって、インターナルギヤ３４０の回転が規制される。つまり、インターナルギヤ３４０は回転しないため、プラネタリーギヤ３２０の回転によって、プラネットキャリア３３０が減速回転する。プラネットキャリア３３０が回転すると、ピニオンギヤ２１０も回転しようとするが、ピニオンギヤ２１０はピニオン回転規制部材２３０によって回転が規制されているため、ピニオンギヤ２１０は出力軸２２０のヘリカルスプライン２２１に沿って前進する。
【００５５】
ピニオンギヤ２１０の前進に伴い、シャッタ４２０も前進し、ハウジング４００の開口部４１０を開く。そして、ピニオンギヤ２１０の前進によって、ピニオンギヤ２１０がエンジンのリングギヤ１００に完全に噛合し、その後、ピニオン係止リング２５０に当接する。また、ピニオンギヤ２１０が前進すると、規制爪２３１がピニオンギヤ２１０の凹凸２１４から外れ、その後、規制爪２３１の前端が、ピニオンギヤ２１０の後面に設けられたワッシャ２１５の後側に落ち込む。
【００５６】
一方、ピニオンギヤ２１０が前進した状態で、上側可動接点６１２が固定接点６３０の当接部６３１に当接する。すると、端子ボルト６２０のバッテリ電圧が、上側可動接点６１２→リード線９１０ａを介して直接上側のブラシ９１０に伝えられる。つまり、各上層コイルバー５３１および各下層コイルバー５３２よりなる電機子コイル５３０に高い電流が流れ、電機子コイル５３０が強い磁力を発生し、アーマチャ５４０を高速回転する。
【００５７】
アーマチャシャフト５１０の回転は、遊星歯車機構３００によって減速されて回転トルクが増大し、プラネットキャリア３３０を回転駆動する。このとき、ピニオンギヤ２１０は、前端がピニオン係止リング２５０に当接して、プラネットキャリア３３０と一体に回転する。そして、ピニオンギヤ２１０は、エンジンのリングギヤ１００に噛合しているため、ピニオンギヤ２１０は、リングギヤ１００を回転駆動して、エンジンの出力軸を回転駆動する。
【００５８】
さらに、オーバーランニングクラッチ３５０について詳しく言うと、オーバーラン時に、エンジンの駆動力は出力軸２２０から、プラネタリーギヤ３２０に伝達されるが、この時ピニオンギヤ２１０の回転数はアーマチャ５４０による回転数より高くなり、プラネタリーギヤ３２０が噛み合うインターナルギヤ３４０と一体のクラッチアウタ３５１は図７の矢印Ｃ方向へ回り出す。すると、その遠心力により、ローラ３５３はローラ収納ガイド部３５１ｄとローラガイド部３５２ｃによって、クラッチインナ３５２のローラ収納部３５２ｂ内に収納され、クラッチアウタ３５１はクラッチインナ３５２の外周を空転する。
【００５９】
このようにしてクラッチアウタ３５１、すなわちインターナルギヤ３４０が空転することにより、アーマチャシャフト５１０に形成されたサンギヤ３１０へのエンジン駆動力の伝達が遮断され、アーマチャ５４０が過回転するのを防止する。
次に、エンジンが始動し、エンジンのリングギヤ１００がピニオンギヤ２１０の回転よりも速く回転すると、ヘリカルスプラインの作用によって、ピニオンギヤ２１０に後退力が生じる。しかるに、ピニオンギヤ２１０の後方に落ち込んだ回転規制爪２３１によって、ピニオンギヤ２１０の後退が阻止され、ピニオンギヤ２１０の早期離脱を防止して、エンジンを確実に始動することができる（図１１（ｂ）参照）。
また、エンジンの始動によって、エンジンのリングギヤ１００がピニオンギヤ２１０の回転よりも速く回転されると、リングギヤ１００の回転によってピニオンギヤ２１０が回転駆動される。すると、リングギヤ１００からピニオンギヤ２１０に伝えられた回転トルクは、プラネットキャリア３３０を介してプラネタリーギヤ３２０を支持するピン３３２に伝えられる。つまり、プラネットキャリア３３０によってプラネタリーギヤ３２０が駆動される。すると、インターナルギヤ３４０には、エンジン始動時とは逆回転のトルクがかかるため、オーバーランニングクラッチ３５０がリングギヤ１００の回転を許す。つまり、インターナルギヤ３４０にエンジン始動時とは逆回転のトルクがかかると、オーバーランニングクラッチ３５０のローラ３５３が、クラッチインナ３５２の凹部３５５の外側へ離脱し、インターナルギヤ３４０の回転が可能になる。
【００６０】
つまり、エンジンが始動して、エンジンのリングギヤ１００がピニオンギヤ２１０を回転駆動する相対回転は、オーバーランニングクラッチ３５０で吸収され、エンジンによってアーマチャ５４０が回転駆動されることがない。
エンジンが始動すると、乗員によってキースイッチ１０がスタート位置から外され、マグネットスイッチ６００の吸引コイル６５０への通電が停止される。吸引コイル６５０の通電が停止されると、プランジャ６１０が圧縮コイルバネ６６０の作用によって、下方に戻される。
【００６１】
すると、上側可動接点６１２が固定接点６３０の当接部６３１から離れるとともに、その後下側可動接点６１１も端子ボルト６２０の頭部６２１から離れ、上側のブラシ９１０への通電が停止する。
また、プランジャ６１０が下方に戻されると、ピニオン回転規制部材２３０の復帰バネ部２３６の作用によって、ピニオン回転規制部材２３０が上方に復帰し、規制爪２３１がピニオンギヤ２１０の後方から離脱する。すると、ピニオンギヤ２１０は、戻しバネ２４０の作用によって後方に戻され、ピニオンギヤ２１０とエンジンのリングギヤ１００との噛み合いが外れるとともに、ピニオンギヤ２１０の後端が出力軸２２０のフランジ形突出部２２２に当接する。つまり、ピニオンギヤ２１０が、スタータの始動前に戻される（図１１（ｃ）参照）。
【００６２】
さらに、プランジャ６１０が下方に戻されることにより、下側可動接点６１１が、マグネットスイッチ６００のステーショナリコア６４２の上面に当接し、上側のブラシ９１０のリード線が、上側可動接点６１２→抵抗体６１７→下側可動接点６１１→ステーショナリコア６４２→マグネットスイッチカバー６４０→ブラシ保持体９００の順に導通する。つまり、上側のブラシ９１０と下側のブラシ９１０とが、ブラシ保持体９００を介して短絡する。一方、アーマチャ５４０の惰性回転により電機子コイル５３０には、起電力が生じる。そして、この起電力が、上側のブラシ９１０、ブラシ保持体９００、下側のブラシ９１０を介して短絡するため、アーマチャ５４０の惰性回転に制動力が与えらえる。この結果、アーマチャ５４０は急速に停止する。
【００６３】
（実施例の効果）
遊星歯車機構３００のインターナルギヤ３４０に設けられた第１の円筒部をクラッチアウタ３５１をなし、固定側をなす第２の円筒部をクラッチインナ３５２とするともに、クラッチアウタ３５１の内周にローラ３５３のローラ収納部３５１ａを形成しているので、スタータがエンジンによりオーバーランされた時に、モータ５００とピニオンギヤ２１０との回転差を吸収するようにクラッチアウタ３５１であるインターナルギヤ３４０がクラッチインナ３５２に対し空転すると、ローラ３５３はその遠心力を受けてクラッチインナ３５２外周面から離脱し、ローラ３５３やクラッチインナ３５２外周面の異常摩耗が防止できる。
【００６４】
また、第２の円筒部をなすクラッチインナ３５２にも、ローラ３５３の一部を収納するローラ溝部３５５を設け、そこにローラ３５３を介在させて、ローラ収納部３５１ａ及びローラ溝部３５５のローラ接触面でトルク伝達方向前後から挟み込むようにしているので、それぞれの接触面とローラ３５３との接触部に、楔効果を利用したローラ式一方向クラッチのような大きな応力がかからず、トルク容量の大きな一方向クラッチが供給できる。
【００６５】
さらに、オーバランニングクラッチ３５０は、出力軸２２０を軸受３７０を介して回転自在に支持するセンターブラケット３６０の外周側の空間を有効利用しているので、軸方向長も長くすることをなし、小型化を計ることができる。
また、クラッチインナ３５２は、センターブラケット３６０に一体に形成していることで部品点数の低減を計ることができる。
【００６６】
さらに、この実施例では、クラッチアウタ３５１のローラ収納部３５１ａの数を、クラッチインナ３５２の溝部３５２ａの数より多くしたものである。このようにすれば、スタータを始動させる時、ローラ３５３がローラ収納部３５１ａに係合していない状態から起動したり、スタータがオーバーランされた状態から急にエンジンが停止して再度エンジン駆動状態に移行する場合など、ローラ３５３をローラ収納部３５１ａに再係合する時に、クラッチインナ３５２の空転距離が少なくなり、係合時に発生する衝撃を低く抑えることができる。
【００６７】
（実施例２）
実施例２を図１２を参照して説明する。
この実施例２は、クラッチアウタ３５１が樹脂成形により内歯歯車３４０と一体で形成されており、クラッチインナ３５２はアルミニウムで形成されているものである。そして、ローラ係合面３５１ｂ、３５２ｂが軸心からの半径線とのなす角度を一般的な平歯車の圧力角である２０°程度に形成しているものである。これは、一般的にスタータの遊星歯車減速装置に採用されている樹脂製の内歯歯車３４０の圧力角が２０°であり、圧力角２０°の金属製歯車と組み合わせた噛合でも充分耐久性があることから、この圧力角と同じ角度を有するローラ係合面であれば、そのまま一体でクラッチアウタやクラッチインナとして使用できることを意味するものである。また、樹脂だけでなく一般に鉄鋼材料より低強度の非鉄金属材料も使用可能であり、いわゆる加工方法が簡単な素材を使用できることになる。
【００６８】
本実施例では、例として平歯車の圧力角と同等の圧力角を有するローラ係合面を示したが、これに限らず全実施例に示されるように、内歯歯車とスタータ静止部材とに形成されたクラッチインナとクタッチアウタのローラ係合面で、トルク伝達方向前後からローラを挟み込むようにしているので、楔状空間の狭小方向にローラが食い込んでトルクを伝達するローラ式一方向クラッチのように、クラッチインナ、クラッチアウタ、ローラのそれぞれの接触面に大きな応力がかからないことは、本実施例のように、クラッチインナやクラッチアウタの素材に樹脂や非鉄金属材料などの低強度材料が使用できることであり、耐久性は充分確保しつつ、安価で軽量な一方向クラッチを供給できる。
【００６９】
（実施例３）
この実施例３は、図１３に示すように、ローラ３５３をクラッチインナ３５２のローラ溝部３５２ａ方向に押圧するように、ローラ押しバネ３５６をクラッチアウタ３５１のローラ収納部３５１ａに配設するとともに、ローラ押しバネ３５６の一端を収納するローラ押しバネ収納部３５１ｅをローラ収納部３５１ａに併設したものである。さらに、クラッチアウタ３５１とクラッチインナ３５２に設けられたローラ係合面３５１ｂ、３５２ｂを、ローラ３５３の半径と略同一の曲率半径を有する曲面で構成したものである。これにより、トルクの伝達面が広くなり、さらにトルク容量の大きなクラッチを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明スタータの実施例１を示す側面断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、ピニオン回転規制部材をピニオン部に組付けた際の正面図及び一部断面側面図である。
【図３】オーバーランニングクラッチの要部を示す断面図である。
【図４】センターブラケットの後面図である。
【図５】センターブラケットの側面断面図である。
【図６】アーマチュアの側面断面図である。
【図７】マグネットスイッチのプランジャーを示す斜視図である。
【図８】エンドフレームおよびブラシスプリングを示す断面図である。
【図９】ブラシ保持体を示す縦断面図である。
【図１０】ブラシ保持体を示す横断面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、ピニオンの作動状態を示してある、電気回路図である。
【図１２】実施例２のクラッチの要部拡大断面図である。
【図１３】実施例３のクラッチの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１００リングギヤ
２００ピニオン
２２０出力軸
３００遊星歯車減速機構
３１０サンギヤ
３２０プラネタリギヤ
３４０インターナルギヤ
３５０オーバーランニングクラッチ
３５１クラッチアウタ
３５１ａ収納部
３５２クラッチインナ
３５２ａ溝部
３５３ローラ
３６０センターブラケット
５００スタータモータ
５１０シャフト
５５０固定磁極[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a starter with a planetary gear reduction mechanism having an overrunning clutch.
[0002]
[Prior art]
In a conventional starter with a planetary gear reduction mechanism shown in Japanese Utility Model Publication No. 52-19528, the outer peripheral surface of the internal gear of the planetary gear reduction mechanism and the inner periphery of the casing that forms the stationary side that accommodates the planetary gear reduction mechanism. It discloses disposing an overrunning clutch between the two surfaces.
[0003]
In the above-described conventional one, since the overrunning clutch is disposed on the outer periphery of the planetary gear reduction mechanism, the axial space occupied by the overrunning clutch becomes unnecessary, the dead space is small, and the manufacturing cost due to the increase in weight is reduced. There is an advantage that the up is small. In addition, there is an advantage that the outer periphery of the planetary gear speed reduction mechanism can be used even when a power transmission portion having a large diameter is required as a high-load overrunning clutch.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional one has the following problems.
The clutch outer (roller cam) of this clutch is fitted to the front bracket, and when the starter is overrun by the engine, the rotation of the pinion gear and the starter that are rotated by the engine is prevented so that the rotation is not transmitted to the starter motor. The ring gear (clutch inner) rotates to absorb the difference in rotation of the motor. At this time, since the roller is always in contact with the outer periphery of the ring gear of the planetary gear speed reducer which is the clutch inner, the roller rolls on the circumference of the clutch inner where the peripheral speed is high, and the roller is worn. There is a problem that it is easy to do.
[0005]
Further, since the overrunning clutch portion is disposed on the outer periphery of the planetary gear reduction device, the diameter of the clutch inner inevitably increases, but this also causes the following problems. For example, when compared with the case where the thickness of the clutch inner is the same as the thickness of the clutch inner of the roller-type overrunning clutch disposed on the starter output shaft described above, the clutch according to this publication has a wall thickness relative to the outer diameter of the clutch inner. The thickness ratio decreases, the strength of the clutch inner ring decreases, and the amount of deformation of the clutch inner increases with respect to the force in the inner diameter direction applied to the roller contact portion of the clutch inner for torque transmission. There is a problem that a necessary contact surface drag cannot be obtained and high torque cannot be transmitted. In order to solve this problem, if the thickness of the clutch inner is secured, the inner diameter of the internal gear is determined by the size of the planetary gear and the like and the number of teeth according to the reduction ratio. In addition, there is a problem that only the planetary gear speed reduction device portion is larger in diameter than the other portions.
[0006]
Further, this overrunning clutch is formed by a cam-like groove inclined in the circumferential direction provided on the inner periphery of the fixed bracket that is the clutch outer, and the outer peripheral gear of the planetary gear reduction mechanism that is the clutch inner. Since the roller bites in the narrow direction of the formed wedge-shaped space and transmits the rotational force, the internal gear that forms the clutch inner is rotated at high speed when the starter is overrun, and the material is metal. Because it is heavy, the inertial energy at the time of rotation is large, and when it suddenly shifts from the overrun state to the engine drive state, the impact on other clutch parts increases or unbalance at the time of rotation occurs. In other words, there is a problem that the device is broken or abnormal noise is generated during driving.
[0007]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is to provide an overrunning clutch for a starter that can significantly reduce roller wear.
Furthermore, a second object is to provide a reliable starter overrunning clutch in which torque transmission is reliably performed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The starter having the overrunning clutch of the present invention employs the following technical means. According to a first aspect of the present invention, the first cylindrical portion provided in the internal gear of the planetary gear reduction device is a clutch outer, the second cylindrical portion forming the fixed side is a clutch inner, A roller groove having a roller engaging surface for engaging the roller with the outer peripheral surface of the clutch inner is formed on the periphery, and the roller does not contact the outer peripheral surface of the clutch inner when the roller is stored in the roller groove. Thus, when the starter is driving the engine, the clutch outer is restrained with respect to the clutch inner which is the fixed side, and the power of the starter motor is transmitted to the drive shaft. When the starter is overrun by the engine, an internal gear that is a clutch outer so as to absorb the rotational difference between the starter motor and the pinion gear To idles to the clutch inner, the roller disengages from the clutch inner peripheral surface receiving the centrifugal force, abnormal wear of the rollers and the clutch inner peripheral surface can be prevented.In addition, the second cylinder is formed by having a second cylindrical portion formed at one end of the drive shaft and at least partially overlapping the outer peripheral side of the large-diameter portion that rotatably supports the planetary gear. The part and the roller can be arranged using a small space on the outer periphery of the large-diameter part. Thereby, the axial length of the entire starter can be reduced.
[0009]
The starter according to claim 2 is provided with a groove portion that accommodates a part of the roller in the second cylindrical portion, and the roller is interposed between the roller portion and the roller contact surface of the groove portion and sandwiched from the front and rear in the torque transmission direction. Thus, a large stress is not applied to the contact portion between each contact surface and the roller, unlike the roller overrunning clutch using the wedge effect, and an overrunning clutch having a large torque capacity can be supplied.
[0010]
In the starter of the third aspect, since the number of the groove portions is larger than the number of the storage portions, when the starter is started, the starter is started from a state where the roller is not engaged with the roller groove portion, or the starter is overrun. When the engine is suddenly stopped from the stopped state and the engine is driven again, the idle distance of the first and second cylindrical portions is reduced when the roller is reengaged with the roller groove portion. The roller and the clutch inner can be engaged, and the impact generated at the time of engagement can be kept low.
[0011]
In the starter according to the fourth aspect of the present invention, the roller engaging surface is a curved surface having a curvature radius substantially the same as the radius of the roller, so that the torque transmission surface is widened and a clutch having a large torque capacity can be supplied. As a result, the starter can be further miniaturized. The substantially same radius of curvature described here means that the center is on the same side as the center of the roller and the radius is equal to or greater than the radius of the roller.
[0012]
The starter of claim 5 employs a storage groove on the inner periphery of the clutch outer, so that a large torque is not generated, and reliable torque transmission can be achieved without using a particularly high-strength material for the clutch outer and the clutch inner. Therefore, it is possible to adopt a resin or a non-ferrous metal material that can be easily processed. Therefore, for example, it is possible to use a lighter material that is cheaper in material cost and processing cost than steel material, and can provide a low-cost and light overrunning clutch. Moreover, it can form integrally with resin simultaneously with an internal gear.
[0013]
In the starter according to claim 6, the second cylindrical portion is provided integrally with an intermediate bracket that rotatably holds the drive shaft, thereby reducing the number of parts.it can.
[0014]
【Example】
Next, the device starter of the present invention will be described based on one embodiment shown in FIGS.
The starter is roughly divided into a housing 400 that includes a pinion 200 and a planetary gear reduction mechanism 300 that mesh with a ring gear 100 disposed in the engine, a motor 500, and an end frame 700 that includes a magnet switch 600. In the starter, the housing 400 and the motor 500 are partitioned by a motor partition wall 800, and the motor 500 and the end frame 700 are partitioned by a brush holding member 900.
[0015]
(Description of pinion 200)
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the pinion 200 is formed with a pinion gear 210 that meshes with the ring gear 100 of the engine.
On the inner peripheral surface of the pinion gear 210, a pinion helical spline 211 that fits into a helical spline 221 formed on the output shaft 220 is formed.
[0016]
A flange 213 having a larger diameter than the outer diameter of the pinion gear 210 is formed in an annular shape on the side opposite to the ring gear of the pinion gear 210. On the outer periphery of the flange 213, there are formed irregularities 214 that are larger than the number of external teeth of the pinion gear 210 over the entire periphery. The unevenness 214 is for fitting a restricting claw 231 of a pinion rotation restricting member 230 described later. The washer 215 has a structure in which an annular portion 216 formed at the rear end of the pinion gear 210 is bent toward the outer peripheral side so that it can rotate on the rear surface of the flange 213 and does not come off in the axial direction.
[0017]
On the other hand, the pinion gear 210 is always urged rearward of the output shaft 220 by a return spring 240 formed of a compression coil spring. The return spring 240 does not urge the pinion gear 210 directly, but urges the pinion gear 210 via a ring body 421 of a shutter 420 described later that opens and closes the opening 410 of the housing 400 in this embodiment.
[0018]
(Description of Pinion Rotation Restricting Member 230)
One end of the rotation restricting portion 232 is provided with a restricting claw 231 that forms an restricting portion extending in the axial direction that fits a large number of irregularities 214 formed on the flange 213 of the pinion gear 210. The restricting claw 231 is fitted to the unevenness 214 of the pinion gear 210 and is formed long in the axial direction and bent inward in the radial direction in order to improve the rigidity of the restricting claw 231 and formed in an L-shaped cross section. Has been. (It has a rod shape)
The operation of the pinion rotation restricting member 230 will be described. The string-like member 680 is a transmission means for transmitting the operation of the magnet switch 600 to the restriction claw 231. By the operation of the magnet switch 600, the rotation restriction portion 232 is pulled downward, and the unevenness of the restriction claw 231 and the flange 213 of the pinion gear 210. 214 is engaged. At this time, one end 236 of the return spring portion 233 is in contact with a restriction shelf 362 for restricting the position, and the return spring portion 233 is bent. Since the restricting claw 231 is engaged with the unevenness 214 of the pinion gear 210, when the pinion gear 210 is rotated via the armature shaft 510 of the motor 500 and the planetary gear reduction mechanism 300, the pinion gear 210 is helical on the output shaft 220. It advances along the spline 221. When the pinion gear 210 comes into contact with the ring gear 100 and the forward movement of the pinion gear 210 is prevented, the pinion rotation restricting member 230 itself is bent by the further turning force of the output shaft 210, so that the pinion gear 210 is slightly rotated and the ring gear is rotated. Mesh with 100. When the pinion gear 210 moves forward, the restricting claw 231 comes off from the unevenness 214, the restricting claw 231 falls behind the flange 213 of the pinion gear 210, the front end of the restricting claw 231 hits the rear surface of the washer 215, and the pinion gear 210 is in the engine ring gear 100. Prevents retreating in response to rotation.
[0019]
(Description of pinion locking ring 250)
The pinion locking ring 250 is fixed in an annular groove having a rectangular cross section formed around the output shaft 220. The pinion locking ring 250 is formed by rounding a steel material having a rectangular cross section. As shown in FIGS. 4 to 6, the pinion locking ring 250 has a substantially S-shaped unevenness 251 (an engagement means). An example) is formed, one convex portion is engaged with the other concave portion, and the other convex portion is engaged with the one concave portion.
[0020]
(Description of planetary gear reduction mechanism 300)
As shown in FIG. 1, the planetary gear speed reduction mechanism 300 is a speed reduction means that reduces the rotational speed of a motor 500 described later and increases the output torque of the motor 500. The planetary gear mechanism 300 includes a sun gear 310 formed on the front outer periphery of an armature shaft 510 (described later) of the motor 500, a plurality of planetary gears 320 that mesh with the sun gear 310 and rotate around the sun gear 310, A planet carrier 330 integrally formed with an output shaft 220 that rotatably supports the planetary gear 320 around the sun gear 310, a cylindrical shape that meshes with the planetary gear 320 on the outer periphery of the planetary gear 320, and from a resin And an internal gear 340.
[0021]
(Description of overrunning clutch 350)
As shown in FIG. 3, the overrunning clutch 350 supports the internal gear 340 so as to be rotatable only in one direction (only in the direction of rotating in response to the rotation of the engine). (FIG. 7 is a partially enlarged view of the overrunning clutch 350.) The overrunning clutch 350 includes a clutch outer 351 that forms a first cylindrical portion integrally formed on the front side of the internal gear 340, and the planetary gear mechanism 300. An annular clutch inner 352 formed on the rear surface of the center bracket 360 that forms the fixed side that covers the front and that is disposed opposite to the inner periphery of the clutch outer 351, and an inner peripheral surface of the clutch outer 351 And a roller 353 housed in a roller housing portion 351a formed to be inclined. The roller storage portion 351a is inclined in the circumferential direction and has a roller engagement surface 351b that engages with the roller 353 when the starter is driven.
[0022]
A plurality of roller groove portions 355 are formed on the outer peripheral surface of the clutch inner 352 in the circumferential direction. The roller groove portion 355 has a roller engagement surface 352b that engages the roller 353 when the starter is driven, and a roller guide surface 352c that leads to the roller storage portion 352b. In addition, a roller storage guide portion 351d that scoops up the roller 353 to the roller storage portion 351a at the starter overrun is provided on the opposite side of the roller engagement surface 351b of the roller storage portion 351a. Here, the roller groove portion 355 is formed more than the roller accommodating portion 351a of the clutch outer 351. However, if at least the same number is formed and a roller is interposed, a clutch having the same torque transmission capacity of the clutch can be configured. It is obvious.
[0023]
The positional relationship between the roller engaging surface 351b of the clutch outer 351 and the roller engaging surface 352b of the clutch inner 352 is configured such that the roller 353 is sandwiched between the respective surfaces from the front and back in the torque transmission direction when the starter is driven.
Further, the roller storage portion 351a of the clutch outer 351 is set so that the innermost diameter of the roller 353 is slightly larger than the outermost diameter of the clutch inner 352 when the roller 353 is stored at the starter overrun.
[0024]
With this configuration, the first cylindrical portion provided in the internal gear 340 of the planetary gear mechanism 300 is formed as the clutch outer 351, the second cylindrical portion forming the fixed side is the clutch inner 352, and the clutch Since the roller storage portion 351a of the roller 353 is formed on the inner periphery of the outer 351, when the starter is overrun by the engine, the clutch outer 351 is configured to absorb the rotational difference between the motor 500 and the pinion gear 210. When the null gear 340 idles with respect to the clutch inner 352, the roller 353 receives the centrifugal force and is separated from the outer peripheral surface of the clutch inner 352, and abnormal wear of the roller 353 and the outer peripheral surface of the clutch inner 352 can be prevented.
[0025]
Further, the clutch inner 352 forming the second cylindrical portion is not subjected to a large stress on the contact portion between the roller engagement surface 352b and the roller 353 as in the roller type one-way clutch utilizing the wedge effect, and the torque A large-capacity one-way clutch can be supplied.
Further, since the overrunning clutch 350 uses the center bracket 360 that rotatably supports the output shaft 220 via the bearing 370, the axial length is not increased and the size can be reduced.
[0026]
(Description of center bracket 360)
The center bracket 360 is shown in FIGS. 4 and 5 and is disposed inside the rear side of the housing 400. The housing 400 and the center bracket 360 are connected to each other by a ring spring 390 having one end locked to the housing 400 and the other end locked to the center bracket 360, and the rotational reaction force received by the clutch inner 352 constituting the overrunning clutch 350. Is absorbed by the ring spring 390 so that the reaction force is not directly transmitted to the housing 400.
[0027]
Further, two support arms 361 that hold the pinion rotation restricting member 230 and a restriction shelf 362 on which the lower end of the pinion rotation restricting member 230 is mounted are provided on the front surface of the center bracket 360. Further, around the center bracket 360, a plurality of cutout portions 363 are formed that fit into convex portions (not shown) inside the housing 400. In addition, a recess 364 is formed at the lower end of the center bracket 360 to insert a string-like member 680 (described later) in the axial direction.
[0028]
(Description of Planet Carrier 330)
The planet carrier 330 includes a flange-shaped protrusion 331 extending in the radial direction to support the planetary gear 320 at the rear end. A pin 332 extending backward is fixed to the flange-shaped projecting portion 331, and the pin 332 supports the planetary gear 320 via a metal bearing 333 so as to be rotatable.
[0029]
The planet carrier 330 is rotatable by a housing bearing 440 whose front end is fixed inside the front end of the housing 400 and a center bracket bearing 370 fixed in the inner cylindrical portion 365 on the inner periphery of the center bracket 360. It is supported by.
The planet carrier 330 includes an annular groove 334 at the front end position of the inner cylindrical portion 365, and a retaining ring 335 is fitted into the annular groove 334. A washer 336 that is rotatably attached to the planet carrier 330 is provided between the retaining ring 335 and the front end of the inner cylindrical portion 365, and the retaining ring 335 is interposed between the inner cylindrical portion 365 via the washer 336. The planet carrier 330 is restricted from moving rearward by abutting the front end. The rear end of the center bracket bearing 370 that supports the rear side of the planet carrier 330 includes a flange portion 371 that is sandwiched between the rear end of the inner cylindrical portion 365 and the flange-shaped protruding portion 331, and the flange-shaped protruding portion. When 331 contacts the rear end of the inner cylinder portion 365 via the flange portion 371, the planet carrier 330 is restricted from moving forward.
[0030]
The rear surface of the planet carrier 330 is provided with a concave portion 337 extending in the axial direction, and the front end of the armature shaft 510 is rotatably supported via a planet carrier bearing 380 disposed in the concave portion 337.
(Description of housing 400)
The housing 400 supports the output shaft 220 with a housing bearing 440 fixed to the inside of the front end of the housing 400, and reduces the ingress of rainwater or the like from the opening 410 as much as possible in the lower part of the opening 410. And a water-impervious wall 460 that makes the gap between the pinion gear 210 and the outer diameter of the pinion gear 210 as small as possible. Further, two slide grooves 450 extending in the axial direction are provided at the lower part of the front end of the housing 400, and a shutter 420 described later is disposed in the slide groove 450.
[0031]
(Description of shutter 420)
The shutter 420 is made of a resin member (for example, nylon), is mounted around the output shaft 220, and opens and closes the ring body 421 sandwiched between the return spring 240 and the pinion gear 210 and the opening 410 of the housing 400. It consists of a water shielding part 422.
[0032]
When the starter is activated and the pinion gear 210 moves forward along the output shaft 220, the ring body 421 moves forward together with the pinion gear 210. Then, the water-impervious portion 422 integrated with the ring body 421 moves forward to open the opening 410 of the housing 400. When the starter is stopped and the pinion gear 210 moves rearward along the output shaft 220, the ring body 421 also moves rearward together with the pinion gear 210. Then, the water-impervious portion 422 integrated with the ring body 421 also moves rearward and closes the opening 410 of the housing 400. As a result, the shutter 420 serving as the opening / closing means prevents rainwater or the like scattered by the centrifugal force of the ring gear 100 from entering the housing 400 by the water shielding portion 422 when the starter is not in operation.
[0033]
(Description of seal member 430)
The seal member 430 is provided with an annular groove 430a on an end surface thereof, and one end of the return spring 240 is disposed in the annular groove 430a. The seal member 430 seals the periphery of the output shaft 220, and prevents rainwater, dust, or the like that has entered from the opening 410 of the housing 400 from entering the housing bearing 440 at the front end of the housing 400.
[0034]
(Description of motor 500)
The motor 500 is configured by being surrounded by a yoke 501, a motor partition 800, and a brush holding member 900 described later. The motor bulkhead 800 houses the planetary gear mechanism 300 with the center bracket 360, and also serves to prevent the lubricating oil in the planetary gear mechanism 300 from entering the motor 500.
[0035]
1, the motor 500 includes an armature shaft 510, an armature core 520 that is fixed to the armature shaft 510 and rotates integrally therewith, and an armature coil 530, and a fixed armature 540 that rotates the armature 540. The fixed magnetic pole 550 is fixed to the inner periphery of the yoke 501.
[0036]
(Description of armature shaft 510)
The armature shaft 510 is rotatably supported by a planet carrier bearing 380 inside the planet carrier 330 and a brush holding member bearing 564 fixed to the inner periphery of the brush holding member 900. The front end of the armature shaft 510 is inserted into the planetary gear mechanism 300, and the sun gear 310 of the planetary gear mechanism 300 is formed on the outer periphery of the front end of the armature shaft 510 as described above.
[0037]
(Description of armature coil 530)
In this embodiment, the armature coil 530 uses a plurality (for example, 25) of upper layer coil bars 531 and the same number of lower layer coil bars 532 as the upper layer coil bars 531, and each upper layer coil bar 531 and lower layer coil bar 532 are arranged in the radial direction. A stacked two-layer coil is adopted. And each upper layer coil bar 531 and each lower layer coil bar 532 are combined, and the end of each upper layer coil bar 531 and the end of each lower layer coil bar 532 are electrically connected to constitute an annular coil.
[0038]
(Description of upper layer coil bar 531)
The upper layer coil bar 531 is made of a material having excellent electrical conductivity (for example, copper), extends parallel to the fixed magnetic pole 550 and is held on the outer peripheral side of the slot 524, and both ends of the upper layer coil side 533. And two upper layer coil ends 534 that are bent inwardly from each other and extend in a direction perpendicular to the axial direction of the armature shaft 510. The upper layer coil sides 533 and the two upper layer coil ends 534 are formed as separate parts, whether they are integrally formed by cold forging or bent into a U shape by pressing. It may be formed by joining the upper layer coil side 533 and the two upper layer coil ends 534 by a joining technique such as welding.
[0039]
(Description of lower layer coil bar 532)
Similar to the upper layer coil bar 531, the lower layer coil bar 532 is made of a material having excellent conductivity (for example, copper), extends parallel to the fixed magnetic pole 550, and is held inside the slot 524, and the lower layer coil side 536 Two lower coil ends 537 that are bent inward from both ends of the coil side 536 and extend in a direction perpendicular to the axial direction of the shaft 510 are provided. Note that the lower coil side 536 and the two lower coil ends 537 may be integrally formed by cold casting, like the upper coil bar 531, or may be formed by bending into a U shape by pressing. The lower coil side 536 and the two lower coil ends 537 formed by separate parts may be joined by a joining technique such as welding.
[0040]
Insulation between each upper layer coil end 534 and each lower layer coil end 537 is ensured by an insulating spacer 560, and insulation between each lower layer coil end 537 and the armature core 520 is made of resin (for example, nylon or phenol resin). Secured by the insulating ring 590.
Further, the inner peripheral ends of the two upper layer coil ends 534 are provided with an upper layer internal extension 538 extending in the axial direction. The inner peripheral surface of the upper layer internal extension 538 is superimposed on the outer periphery of the lower layer internal extension 539 provided at the inner end of the lower coil bar 532, and is electrically and mechanically connected by a joining technique such as welding. The Further, the outer peripheral surface of the upper inner extension 538 is in contact with the inner surface of the outer peripheral annular portion 571 of the fixing member 570 press-fitted and fixed to the armature shaft 510 via the insulating cap 580.
[0041]
In this armature 540, the upper coil ends 534 at both ends of the upper coil bar 531 constituting the armature coil 530 and the lower coil ends 537 at both ends of the lower coil bar 532 are perpendicular to the axial direction of the armature shaft 510, respectively. Since it is provided, the axial dimension of the armature 540 can be shortened, so that the axial dimension of the motor 500 can also be shortened. As a result, the starter can be downsized as compared with the prior art.
[0042]
(Description of fixed magnetic pole 550)
The fixed magnetic pole 550 is fixed to the inside of the yoke 501 by a fixed sleeve 553 arranged on the inner periphery of the fixed magnetic pole 550. In this embodiment, a permanent magnet is used. A coil that generates the above may be used.
[0043]
(Description of magnet switch 600)
As shown in FIG. 1, the magnet switch 600 is held by a brush holder 900 to be described later, disposed in an end frame 700 to be described later, and fixed so as to be substantially perpendicular to the armature shaft 510. .
The magnet switch 600 drives the plunger 610 upward by energization, and sequentially connects two contacts (a lower movable contact 611 and an upper movable contact 612) that move together with the plunger 610 into the head 621 of the terminal bolt 620 and The abutting portion 631 of the fixed contact 630 is abutted. A battery cable (not shown) is connected to the terminal bolt 620.
[0044]
A plunger shaft 615 extending upward from the plunger 610 is fixed to the upper side of the plunger 610. The plunger shaft 615 protrudes upward from a through hole provided in the center of the stationary core 642. On the upper side of the stationary core 642 of the plunger shaft 615, an upper movable contact 612 is inserted along the plunger shaft 615 so as to be slidable in the vertical direction. As shown in FIG. 7, the upper movable contact 612 is restricted from moving upward from the upper end of the plunger shaft 615 by a retaining ring 616 attached to the upper end of the plunger shaft 615. As a result, the upper movable contact 612 is slidable in the vertical direction along the plunger shaft 615 between the retaining ring 616 and the stationary core 642. The upper movable contact 612 is always urged upward by a contact pressure spring 670 made of a leaf spring attached to the plunger shaft 615.
[0045]
The upper movable contact 612 is made of a metal having excellent conductivity, such as copper. When both ends of the upper movable contact 612 move upward, the upper movable contact 612 contacts two contact portions 631 provided on the fixed contact 630. Further, the lead wires 910a of the pair of brushes 910 are electrically and mechanically fixed to the upper movable contact 612 by caulking, welding, or the like. Further, in the groove portion of the upper movable contact 612, an end portion of a resistor 617 serving as a plurality of (two in this embodiment) limiting means is inserted, and is electrically and mechanically fixed.
[0046]
Note that each lead wire 910a of the brush 910 is electrically and mechanically fixed to the upper movable contact 612 by caulking, welding, or the like, but the upper movable contact 612 and each lead wire 910a of the brush 910 are integrated. It may be formed.
The resistor 617 is for rotating the motor 500 at a low speed at the initial start of the starter, and is configured by winding a plurality of metal wires having a large resistance value. A lower movable contact 611 positioned below the head 621 of the terminal bolt 620 is fixed to the other end of the resistor 617 by caulking or the like.
[0047]
The lower movable contact 611 is made of a metal having excellent conductivity such as copper. When the magnet switch 600 is stopped and the plunger 610 is positioned below, the lower movable contact 611 contacts the upper surface of the stationary core 642, and the resistor 617 is a plunger shaft. When moving upward along with the movement of 615, the upper movable contact 612 is provided so as to contact the head 621 of the terminal bolt 620 before contacting the contact portion 631 of the fixed contact 630.
[0048]
(Description of end frame 700)
As shown in FIG. 8, the end frame 700 is a magnet switch cover made of resin (for example, phenol resin) and houses the magnet switch 600 therein.
On the rear surface of the end frame 700, a spring holding column 710 that holds a compression coil spring 914 that biases the brush 910 forward is provided to protrude forward depending on the position of the brush 910.
[0049]
(Description of brush holder 900)
The brush holder 900 divides the inside of the yoke 501 and the inside of the end frame 700 and supports the rear end of the armature shaft 510 rotatably via the brush holder bearing 564, as well as the role of the brush holder, It plays the role of holding the magnet switch 600 and the role of holding the pulley 690 that guides the string-like member 680. The brush holder 900 has a hole (not shown) through which the string-like member 680 passes.
[0050]
The brush holder 900 is a partition wall made of a metal such as aluminum by a casting technique. As shown in FIGS. 9 and 10, a plurality of brush holding holes 911 and 912 for holding the brush 910 in the axial direction are provided (in this embodiment, 2 on the top and 2 on the bottom). The upper brush holding hole 911 is a hole for holding a brush 910 that receives a positive voltage, and the upper brush holding hole 911 holds the brush 910 via an insulating cylinder 913 made of resin (for example, nylon or phenol resin). . Further, the lower brush holding hole 912 is a hole for holding the grounded brush 910, and the lower brush holding hole 912 holds the brush 910 directly inside the hole.
[0051]
Thus, by holding the brush 910 by the brush holder 900, there is no need to provide an independent brush holder for the starter. For this reason, the number of parts of a starter can be reduced, and an assembly man-hour can be reduced.
Further, the brush 910 is biased by the compression coil spring 914 to the rear surface of the upper layer coil end 534 on the rear side of the armature coil 530.
[0052]
[Operation of Example]
Next, the operation of the starter will be described with reference to the electric circuit diagrams of FIGS.
When the key switch 10 is set to the start position by the occupant, the suction coil 650 of the magnet switch 600 is energized from the battery 20. When the suction coil 650 is energized, the plunger 610 is attracted by the magnetic force generated by the suction coil 650, and the plunger 610 rises upward from the lower position.
[0053]
When the plunger 610 starts to rise, the upper movable contact 612 and the lower movable contact 611 rise as the plunger shaft 615 rises, and the rear end of the string-like member 680 also rises upward. When the rear end of the string-like member 680 is raised, the front end of the string-like member 680 is pulled downward, and the pinion rotation regulating member 230 is lowered. When the pinion rotation restricting member 230 is lowered, the lower movable contact 611 contacts the head 621 of the terminal bolt 620 (see FIG. 11A) when the restricting claw 231 is fitted to the unevenness 214 on the outer periphery of the pinion gear 210. ). The voltage of the battery 20 is applied to the terminal bolt 620, and the voltage of the terminal bolt 620 is transmitted to the upper brush 910 via the lower movable contact 611 → the resistor 617 → the upper movable contact 612 → the lead wire 910a. It is done. That is, a low voltage via the resistor 617 is transmitted to the armature coil 530 via the upper brush 910. Since the lower brush 910 is always grounded via the brush holder 900, the armature coil 530 configured in a coil shape by combining the upper coil bars 531 and the lower coil bars 532 has a low voltage. Is energized. Then, the armature coil 530 generates a relatively weak magnetic force, and this magnetic force acts (adsorbs or repels) the magnetic force of the fixed magnetic pole 550, and the armature 540 rotates at a low speed.
[0054]
When the armature shaft 510 rotates, the planetary gear 320 of the planetary gear mechanism 300 is rotationally driven by the sun gear 310 at the front end of the armature shaft 510. When the planetary gear 320 gives the internal gear 340 rotational torque in the direction of rotationally driving the ring gear 100 via the planet carrier 330, the rotation of the internal gear 340 is restricted by the operation of the overrunning clutch 350. That is, since the internal gear 340 does not rotate, the planet carrier 330 rotates at a reduced speed by the rotation of the planetary gear 320. When the planet carrier 330 rotates, the pinion gear 210 also tries to rotate. However, since the rotation of the pinion gear 210 is restricted by the pinion rotation restricting member 230, the pinion gear 210 moves forward along the helical spline 221 of the output shaft 220.
[0055]
As the pinion gear 210 advances, the shutter 420 also advances and opens the opening 410 of the housing 400. As the pinion gear 210 moves forward, the pinion gear 210 completely meshes with the ring gear 100 of the engine, and then comes into contact with the pinion locking ring 250. Further, when the pinion gear 210 moves forward, the restriction claw 231 comes off from the unevenness 214 of the pinion gear 210, and then the front end of the restriction claw 231 falls to the rear side of the washer 215 provided on the rear surface of the pinion gear 210.
[0056]
On the other hand, the upper movable contact 612 contacts the contact portion 631 of the fixed contact 630 with the pinion gear 210 moving forward. Then, the battery voltage of the terminal bolt 620 is directly transmitted to the upper brush 910 via the upper movable contact 612 → the lead wire 910a. That is, a high current flows through the armature coil 530 composed of each upper layer coil bar 531 and each lower layer coil bar 532, the armature coil 530 generates a strong magnetic force, and the armature 540 rotates at high speed.
[0057]
The rotation of the armature shaft 510 is decelerated by the planetary gear mechanism 300 to increase the rotational torque, and the planet carrier 330 is rotationally driven. At this time, the front end of the pinion gear 210 abuts on the pinion locking ring 250 and rotates together with the planet carrier 330. Since the pinion gear 210 meshes with the ring gear 100 of the engine, the pinion gear 210 rotates the ring gear 100 to drive the output shaft of the engine.
[0058]
More specifically, the overrunning clutch 350 is described in detail. During overrun, the engine driving force is transmitted from the output shaft 220 to the planetary gear 320. At this time, the rotational speed of the pinion gear 210 is higher than the rotational speed of the armature 540. Thus, the clutch outer 351 integrated with the internal gear 340 with which the planetary gear 320 meshes rotates in the direction of arrow C in FIG. Then, due to the centrifugal force, the roller 353 is accommodated in the roller accommodating portion 352b of the clutch inner 352 by the roller accommodating guide portion 351d and the roller guide portion 352c, and the clutch outer 351 idles on the outer periphery of the clutch inner 352.
[0059]
In this manner, the clutch outer 351, that is, the internal gear 340, is idled, whereby transmission of the engine driving force to the sun gear 310 formed on the armature shaft 510 is interrupted, and the armature 540 is prevented from over-rotating.
Next, when the engine is started and the ring gear 100 of the engine rotates faster than the rotation of the pinion gear 210, a reverse force is generated in the pinion gear 210 by the action of the helical spline. However, the rotation restricting claw 231 that has fallen to the rear of the pinion gear 210 prevents the pinion gear 210 from moving backward, prevents the pinion gear 210 from being disengaged early, and allows the engine to be started reliably (see FIG. 11B). .
In addition, when the engine ring gear 100 is rotated faster than the pinion gear 210 by starting the engine, the pinion gear 210 is rotationally driven by the rotation of the ring gear 100. Then, the rotational torque transmitted from the ring gear 100 to the pinion gear 210 is transmitted to the pin 332 that supports the planetary gear 320 via the planet carrier 330. That is, the planetary gear 320 is driven by the planet carrier 330. Then, since the reverse gear torque is applied to the internal gear 340 when starting the engine, the overrunning clutch 350 allows the ring gear 100 to rotate. In other words, when reverse torque is applied to the internal gear 340 when the engine is started, the roller 353 of the overrunning clutch 350 is disengaged outside the recess 355 of the clutch inner 352, and the internal gear 340 can be rotated. Become.
[0060]
That is, the relative rotation in which the engine is started and the ring gear 100 of the engine rotationally drives the pinion gear 210 is absorbed by the overrunning clutch 350, and the armature 540 is not rotationally driven by the engine.
When the engine starts, the key switch 10 is removed from the start position by the occupant, and the energization of the magnet coil 600 to the suction coil 650 is stopped. When energization of the suction coil 650 is stopped, the plunger 610 is returned downward by the action of the compression coil spring 660.
[0061]
Then, the upper movable contact 612 is separated from the contact portion 631 of the fixed contact 630, and the lower movable contact 611 is also separated from the head 621 of the terminal bolt 620, and the energization to the upper brush 910 is stopped.
When the plunger 610 is returned downward, the action of the return spring portion 236 of the pinion rotation restricting member 230 returns the pinion rotation restricting member 230 upward, and the restricting claw 231 is detached from the rear of the pinion gear 210. Then, the pinion gear 210 is returned backward by the action of the return spring 240, the meshing between the pinion gear 210 and the engine ring gear 100 is released, and the rear end of the pinion gear 210 abuts on the flange-shaped protrusion 222 of the output shaft 220. That is, the pinion gear 210 is returned before the starter is started (see FIG. 11C).
[0062]
Furthermore, when the plunger 610 is returned downward, the lower movable contact 611 comes into contact with the upper surface of the stationary core 642 of the magnet switch 600, and the lead wire of the upper brush 910 is connected to the upper movable contact 612 → resistor 617 → The lower movable contact 611, the stationary core 642, the magnet switch cover 640, and the brush holder 900 are conducted in this order. That is, the upper brush 910 and the lower brush 910 are short-circuited via the brush holder 900. On the other hand, an electromotive force is generated in the armature coil 530 by the inertial rotation of the armature 540. The electromotive force is short-circuited through the upper brush 910, the brush holder 900, and the lower brush 910, and therefore, a braking force can be applied to the inertial rotation of the armature 540. As a result, the armature 540 stops rapidly.
[0063]
(Effect of Example)
The first cylindrical portion provided in the internal gear 340 of the planetary gear mechanism 300 is a clutch outer 351, the second cylindrical portion forming the fixed side is a clutch inner 352, and a roller is provided on the inner periphery of the clutch outer 351. Since the roller storage portion 351a of 353 is formed, the internal gear 340, which is the clutch outer 351, absorbs the rotational difference between the motor 500 and the pinion gear 210 when the starter is overrun by the engine. In contrast, the roller 353 is separated from the outer peripheral surface of the clutch inner 352 by receiving the centrifugal force, and abnormal wear on the outer peripheral surface of the roller 353 and the clutch inner 352 can be prevented.
[0064]
Also, the clutch inner 352 forming the second cylindrical portion is provided with a roller groove portion 355 for accommodating a part of the roller 353, and the roller 353 is interposed therebetween so that the roller contact surfaces of the roller accommodating portion 351a and the roller groove portion 355 are provided. Therefore, a large torque capacity is not applied to the contact portion between each contact surface and the roller 353 as in the roller type one-way clutch using the wedge effect. A one-way clutch can be supplied.
[0065]
Further, the overrunning clutch 350 effectively utilizes the space on the outer periphery side of the center bracket 360 that rotatably supports the output shaft 220 via the bearing 370, so the axial length is not increased and the size is reduced. Can be measured.
Further, since the clutch inner 352 is formed integrally with the center bracket 360, the number of parts can be reduced.
[0066]
Furthermore, in this embodiment, the number of roller storage portions 351a of the clutch outer 351 is greater than the number of groove portions 352a of the clutch inner 352. In this way, when starting the starter, the roller 353 is started from a state where it is not engaged with the roller storage portion 351a, or the engine is suddenly stopped from the state where the starter is overrun and the engine is driven again. When the roller 353 is re-engaged with the roller storage portion 351a, for example, the idling distance of the clutch inner 352 is reduced, and the impact generated at the time of engagement can be kept low.
[0067]
(Example 2)
A second embodiment will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the clutch outer 351 is integrally formed with the internal gear 340 by resin molding, and the clutch inner 352 is formed of aluminum. The angle between the roller engaging surfaces 351b and 352b and the radial line from the shaft center is formed to be about 20 ° which is the pressure angle of a general spur gear. This is because a resin internal gear 340 generally used in a planetary gear reduction device for a starter has a pressure angle of 20 °, and is sufficiently durable even when meshed with a metal gear having a pressure angle of 20 °. Therefore, if the roller engagement surface has the same angle as this pressure angle, it means that it can be used as it is as a clutch outer or clutch inner. Moreover, not only resin but generally non-ferrous metal materials having lower strength than steel materials can be used, and so-called processing methods can be used.
[0068]
In the present embodiment, a roller engagement surface having a pressure angle equivalent to the pressure angle of a spur gear is shown as an example, but not limited to this, as shown in all the embodiments, the internal gear and the starter stationary member The roller engagement surface of the formed clutch inner and couture outer is designed to sandwich the roller from the front and back in the torque transmission direction, so that the roller bites in the narrow direction of the wedge-shaped space and transmits the torque. The reason why no significant stress is applied to the contact surfaces of the clutch inner, the clutch outer, and the roller is that a low-strength material such as a resin or a nonferrous metal material can be used for the material of the clutch inner or the clutch outer as in this embodiment. In addition, an inexpensive and lightweight one-way clutch can be supplied while ensuring sufficient durability.
[0069]
(Example 3)
In the third embodiment, as shown in FIG. 13, a roller pressing spring 356 is disposed in the roller storage portion 351a of the clutch outer 351 so as to press the roller 353 in the direction of the roller groove portion 352a of the clutch inner 352, and the roller A roller pressing spring storage portion 351e that stores one end of the pressing spring 356 is provided in the roller storage portion 351a. Further, the roller engaging surfaces 351b and 352b provided on the clutch outer 351 and the clutch inner 352 are configured by curved surfaces having a radius of curvature substantially the same as the radius of the roller 353. As a result, the torque transmission surface is widened, and a clutch having a larger torque capacity can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing Embodiment 1 of a starter of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a front view and a partial cross-sectional side view when a pinion rotation restricting member is assembled to a pinion portion, respectively.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of an overrunning clutch.
FIG. 4 is a rear view of the center bracket.
FIG. 5 is a side sectional view of the center bracket.
FIG. 6 is a side sectional view of the armature.
FIG. 7 is a perspective view showing a plunger of a magnet switch.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an end frame and a brush spring.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a brush holder.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a brush holder.
FIGS. 11A, 11B, and 11C are electric circuit diagrams showing an operating state of the pinion. FIGS.
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the clutch according to the second embodiment.
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a clutch according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
100 ring gear
200 pinion
220 Output shaft
300 Planetary gear reduction mechanism
310 Sungear
320 Planetary gear
340 Internal gear
350 overrunning clutch
351 Clutch outer
351a storage unit
352 Clutch inner
352a Groove
353 Laura
360 Center bracket
500 Starter motor
510 shaft
550 Fixed magnetic pole

Claims

A sun gear formed on the outer periphery of the armature shaft of the starter motor;
A planetary gear pivotally supported by one end of a drive shaft disposed on the same axis of the armature shaft and meshing with the sun gear;
In a starter provided with a planetary gear reduction device having an internal gear meshing with this planetary gear,
A first cylindrical portion provided in the internal gear and extending in the axial direction; a second cylindrical portion disposed on the inner periphery of the first cylindrical portion at a predetermined interval and forming a fixed side; A roller disposed between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion, and the roller is locked between the second cylindrical portion and an inner periphery of the first cylindrical portion. An overrunning clutch is formed which has a roller groove having a roller engaging surface and has a storage portion continuously provided so as not to contact the outer periphery of the second cylindrical portion when the roller is stored in the roller groove. Yes and, and
The drive shaft has a large-diameter portion formed at one end of the drive shaft, and the planetary gear is rotatably supported by the large-diameter portion, and the second cylindrical portion is at least one on the outer peripheral side of the large-diameter portion. A starter characterized in that the parts are arranged overlapping .

The starter according to claim 1,
A starter characterized in that a groove portion into which only a part of the roller enters is provided on the outer periphery of the second cylindrical portion.

The starter according to claim 2,
The starter characterized in that the number of the groove portions is larger than the number of the storage portions.

The starter according to claim 2 or 3,
The starter according to claim 1, wherein a surface of the groove portion that engages the roller has a radius of curvature substantially the same as the radius of the roller.

The starter according to any one of claims 1 to 4,
The starter characterized in that the internal gear and the first cylindrical portion are integrally formed of a resin or a non-ferrous metal material.

The starter according to any one of claims 1 to 6,
The starter characterized in that the second cylindrical portion is integrally provided on a center bracket that rotatably holds the drive shaft and covers the planetary gear reduction mechanism.