JPH02119675A - スタータのピニオンクラッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明はスタータのピニオンクラッチ装置に係わり、特
にピニオンの噛込み信頼性の向上と噛込み時の衝撃トル
ク低減に好適なスタータのとニオンクラッチ装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のスタータのピニオンクラッチ装置は、特公昭５４
−３００６１号に記載のように、内周及び外周にそれぞ
れ第１及び第２のヘリカルスプラインを有するねじ筒（
スプラインチューブ）を駆動軸上に配置し、第１のヘリ
カルスプラインを介してねじ簡の内周を駆動軸に結合し
、ねじ簡の外周を第２のヘリカルスプラインを介してク
ラッチアウタに結合し、ピニオンと一体のクラッチイン
ナとクラッチアウタの間にローラを配設して一方向クラ
ッチ機能を有するピニオンクラッチを構成している。ま
た、ピニオンクラッチを軸線方向に移動させるためのス
リーブとクラッチアウタの間に、ピニオンがエンジンの
リングギヤーに衝突したときに軸線方向に弾性変形する
ビニオン噛込み用のバネを配設し、ねじ筒と駆動軸の間
に、ピニオンがエンジンのリングギヤーに噛み込んだと
きに軸線方向に弾性変形する衝撃トルク吸収用のバネを
配設している。

この従来装置においては、ねじ筒外周の第２のヘリカル
スプラインはピニオン噛込み用のもので、ｂじ筒がなく
、駆動軸に単一のヘリカルスプラインを介してクラッチ
アウタを直接結合する型のそれ以前の従来装置における
ヘリカルスプラインと作用は同一である。即ち、第２の
ヘリカルスプラインはねじれ方向が駆動軸の回転方向と
反対方向となっており、スリーブを動かすと、当該ヘリ
カルスプラインの作用によりとニオンは駆動軸回転方向
と逆に回転しながら前進し、リングギヤーに当り、噛み
込む、リングギヤーに噛み込むとピニオンは、駆動軸を
回転するモータの駆動トルクにより、当該ヘリカルスプ
ラインの作用によってリングギヤー内を更に前進する。

一方、ねじ筒内周の第１のヘリカルスプラインは、ピニ
オンがリングギヤーに噛み込んだときの衝撃トルク緩衝
用のもので、該ヘリカルスプラインのねじれ方向は駆動
軸の回転方向と同方向となっている。従って、ねじ筒が
リングギヤーに向かって前進しないようにクリップでそ
の方向の端部を止めている。ピニオンがリングギヤーに
噛み込み、衝撃トルクが発生すると、ピニオンがビニオ
ンストッパに当り、当該ヘリカルスプラインの作用によ
りねじ筒を反リングギヤ一方向に後退させ、上述した衝
撃トルク吸収用のバネを撓ませて、衝撃トルクを緩和す
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように従来装置においては、ピニオンの噛込み時
には、ねじ筒の内外周の２つのヘリカルスプラインが相
互作用をするのではなく、外周のヘリカルスプラインの
みが単独で作用するものであり、その外周のヘリカルス
プラインは、それ以前の従来装置の単一のヘリカルスプ
ラインと全く同様、ピニオンがリングギヤーに噛み込ん
だ後にピニオンを前進させる作用、即ち噛込作用をする
に外ならず、ピニオンがリングギヤーに衝突したときの
噛込みミスを低減し、噛込みの信頼性を向上するもので
はない、換言すれば、上記従来装置は、ピニオンクラッ
チ構造として、衝撃トルクの吸収機能とピニオンの噛込
み機能を個々の改善手段として論じ、対策を立てたもの
で、衝撃トルクの吸収機能とピニオンの噛込み信頼性を
向上する噛込み特性を合わせ持つ構造にはなっていない
。

本発明の目的は、ｉ撃トルクの吸収機能とピニオンの噛
込み信頼性を向上する噛込み特性を合わせ持つスタータ
のとニオンクラッチ装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、内外周に第１及び第２のスプラインを有す
るスプラインチューブとクラッチアウタの間に、両者を
互いに軸線方向の離間方向に付勢する、バネ定数の異な
る噛込みバネと衝撃トルク吸収バネを直列的に配設する
ことにより達成される。

ここで、スプラインチューブ内周の第１のヘリカルスプ
ラインは、主としてピニオンの噛込み作用に寄与するた
め、ねじれ方向は駆動軸回転方向と反対方向となってい
る。スプラインチューブ外周の第２のヘリカルスプライ
ンは、ピニオンの噛込み補助作用と衝撃トルクＭ新作用
とを兼ねた作用をなすため、ねじれ方向は駆動軸回転方
向と同方向となっている。

〔作用〕

このように構成された本発明においては、ピニオンがエ
ンジンのリングギヤーに衝突したときには噛込みバネが
変形し、軸力を緩和する。またこれと同時に、ピニオン
の前進及び回転が拘束されるため、スプラインチューブ
外周の第２のヘリカルスプラインの作用により、クラッ
チアウタに対して相対的にスプラインチューブが前進し
、クラッチアウタは両者の相対移動量に相当する第２の
ヘリカルスプラインのねじれ角度分だけ変位しようとし
、クラッチアウタと一体のピニオンは円周方向に転位す
るか、ギヤー歯先に噛込み力が作用する。従って噛込み
ミスが低減し、噛込みの信頼性が向上する。ピニオンが
一旦噛込んだ後は、スプラインチューブ内周の第１のヘ
リカルスプラインの作用により、ピニオンはリングギヤ
ー内をピニオンストッパに当たるまで更に前進し、リン
グギヤーと完全に噛み合わされる。

一方、ピニオンがリングギヤーに噛込んだ際の衝撃トル
クの発生に対しては、ピニオンがビニオンストッパに当
たった状態で駆動軸にモータの駆動トルクが作用するた
め、スプラインチューブ外周の第２のヘリカルスプライ
ンの作用によりクラッチアウタとスプラインチューブの
間に接近する方向の推力が発生し、この推力によりまず
バネ定数の小さい噛込みバネが変形し、次いで衝撃トル
ク吸収バネが変形し、衝撃トルクを緩和する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図により説明す
る。

第１図において、本実施例のピニオンクラッチ装置はエ
ンジン始動時にモータの動力を伝達する駆動軸１を有し
、駆動軸１上には動力をピニオンクラッチのクラッチア
ウタ２に伝達するスプラインチューブ３が配置されてい
る。スプラインチューブ３の内周には第１のヘリカルス
プライン４Ａが形成され、駆動軸１上にもこれに対応す
る第１のヘリカルスプライン４Ｂが形成され、スプライ
ンチューブ３はこの第１のヘリカルスプライン４Ａ、４
Ｂを介して駆動軸１に結合さ゛れている。またスプライ
ンチューブ３の外周には第２のヘリカルスプライン５Ａ
が形成され、クラッチアウタ２の内周にもこれに対応す
る第２のヘリカルスプライン５Ｂが形成され、スプライ
ンチューブ３はこの第２のヘリカルスプライン５Ａ、５
Ｂを介してクラッチアウタ２に結合されている。第１の
ヘリカルスプライン３Ａ、３Ｂは、後述するごとく主と
してピニオンの噛込み作用に寄与するため、ねじれ方向
が駆動軸１の回転方向と灰汁方向になっている。第２の
ヘリカルスプライン５Ａ、５Ｂは、後述するごとくピニ
オンの噛込み補助作用と衝撃トルクＶ！衝作用とを兼ね
た作用をなすため、ねじれ方向が駆動軸１の回転方向と
同方向になっている。

駆動軸１上には、またピニオンクラッチのクラッチイン
ナ６が滑動可能に支持され、クラッチインナ６の一端に
はエンジンのリングギヤー７に噛み合うピニオン８が一
体に設けられている。

ピニオンクラッチのクラッチアウタ２は内周に一方向ク
ラッチ作用をなすクラッチプロフィルを有し、このクラ
ッチプロフィルとクラッチインナ６との間にローラ９が
配設され、これらクラッチアウタ２、ローラ９、図示し
ないローラ押しバネ及びクラッチインナ６により一方向
クラッチ機能を有するピニオンクラッチを構成している
。

クラッチアウタ２とスプラインチューブ３の間には、両
者を互いに軸線方向の離間方向に付勢する噛込みバネ１
０と衝撃トルク吸収バネ１１を直列的に配設している。

より詳しくは、噛込みバネ１０はコイルバネであり、ク
ラッチアウタ２の外周に配設されている。衝撃トルク吸
収バネ１１は皿状バネであり、スプラインチューブ３の
外周に配設され、かつその反クラッチアウタ側の面の外
周部がスプラインチューブ３の端部に装着された均圧軸
１２に当接し、支持されている。均圧軸１２はクリップ
１３によりその位置が固定され、外周部に設けられた平
坦部１４でバネ１１の荷重を受けるようになっている。

噛込みバネ１０と衝撃トルク吸収バネ１１の間には、図
示しないシフトレバ−によりピニオンクラッチ全体を軸
線方向に移動させるスリーブ１５が配設され、結果とし
て噛込みバネ１０はスリーブ１５とクラッチアウタ２と
の間に配設され、スリーブ１５の一端は衝撃吸収バネ１
１に当接し、保持されている。噛込みバネ１０のバネ定
数は衝撃トルク吸収バネ１１のそれよりも小さくされ、
バネ荷重も最大値は噛込みバネ１０の方が衝撃トルク吸
収バネ１１よりも小さくされている。

以上のようなバネ１０．１１の配置により、スプライン
チューブ３とクラッチアウタ２は噛込みバネ１０の反力
により相互に軸線方向の離間方向に付勢される。この離
間方向の付勢に対する両部材の固定は、両者にそれぞれ
設けられ相互に係合するストッパとしての平坦面１６Ａ
、１６Ｂにより行なわれている。このような固定状態に
おいて、クラッチアウタ２の先端と衝撃トルク吸収バネ
１１との間にはギャップＧ１が確保され、衝撃トルク吸
収バネ１１の内周端と均圧軸１２との間にはギャップＧ
２が確保され、スプラインチューブ３とクラッチインナ
６の対向する端面間にはギャップＧ３が確保され、これ
らギャップはＧｌ　＋０２＜Ｇ３の関係にある。

駆動軸１上にはまたピニオンストッパ１７が設けられ、
ピニオンストッパ１７はクリップ１８によりその位置を
固定されている。ピニオンストッパ１７は、第１のヘリ
カルスプライン４Ａ、４Ｂの作用によりスプラインチュ
ーブ３が図示右方に移動してピニオンクラッチ全体が同
方向に前進したときのストッパの作用をする。

第２図に上述したピニオンクラッチ装置を組み込んだス
タータ全体の構造を示す、第２図において、２０はマグ
ネットスイッチであり、内部のコイルを励磁すると吸引
力が発生する。この吸引力はプランジャ２１に作用し、
プランジャ２１を図示左方に移動させる。プランジャ２
１には支点２２に枢動支持されたシフトレバ−２３が連
結され、シフトレバ−２３の先端は上述したピニオンク
ラッチ装置のスリーブ１５に係合している。プランジャ
２１が図示左方に移動すると、シフトレバ−２３の先端
は図示右方に移動し、スリーブ１５を介してピニオンク
・ラッチ及びピニオン２を図示右方に前進させる。２４
はモータであり、モータ２の出力軸２５は減速ギヤー２
６を介して駆動軸１に連結され、モータ２４の動力は減
速ギヤー２６を介して駆動軸１に伝達される。

次に、以上のように構成された本実施例のピニオンクラ
ッチ装置の動作を説明する。

マグネットスイッチ２０のコイルが励磁されると、プラ
ンジャ２１によってシフトレバ−２３を介してスリーブ
１５に図示右方の軸力が作用する。

スリーブ１５にこの軸力が作用すると、噛込みバネ１０
を介してクラッチアウタ２、更にはピニオン８を図示右
方に前進させる。

ピニオン８がリングギヤー７に衝突すると、噛込みバネ
１０が変形して衝突の力を吸収し、噛込み時の軸力を緩
和する。このため、ピニオン８とリングギヤー７の衝突
による摩耗及び損傷が少なくなる。

またこれと同時に、ピニオン８とリングギヤー７の接触
によりピニオン８の回転及び前進が拘束されるため、ス
プラインチューブ３外周の第２のヘリカルスプライン５
Ａ、５Ｂの作用により、クラッチアウタ２とスプライン
チューブ３が相互に接近する方向に移動する力が作用し
、クラッチアウタ２の位置は、スプラインチューブ３内
週の第１のヘリカルスプライン５Ａ、５Ｂの作用により
ピニオン８がリングギヤー７との接触状態が保持されて
いるため、結局、第３図に示すように、クラッチアウタ
２に対してスプラインチューブ３が相対的に前進する。

その結果、クラッチアウタ２は両者の相対移動量に相当
する第２のヘリカルスプラインのねじれ角度分だけ変位
しようとし、クラッチアウタ２と一体のピニオン８は円
周方向に転位するか、ギヤー歯先に噛込み力が作用する
。

従って噛込みミスが低減し、噛込みの信頼性が向上する
。

また、クラッチアウタ２とスプラインチューブ３の相互
に接近する移動はピニオン８の軸力（ピニオン８をリン
グギヤー７の端面に押付ける力）を緩和する。これによ
りピニオン８とリングギヤー７の衝突後の接触による摩
耗が低減し、上記噛込ばみね１０の衝突時の軸力緩和作
用と相俟って、噛込みの繰返し寿命を大幅に長くできる
。

緩和された軸力め状態でピニオン８が一旦噛込んだ後は
、スプラインチューブ３内周の第１のヘリカルスプライ
ン４Ａ、４Ｂの作用により、ピニオン８はリングギヤー
７内をピニオンストッパ１７に当たるまで更に前進し、
リングギヤー７と完全に噛み合わされる。

一方、ピニオン８がリングギヤー７に噛込んだ際の衝撃
トルクの発生に対しては第４図に示すように作用する。

第４図において、ピニオン８はビニオンストッパ１７に
当たった状態にあり、この状態でモータ２４のトルクが
減速ギヤー２６を介して駆動軸１に伝えられると、エン
ジンのリングギヤー７は未だ十分に回転していないため
過大なトルクがエンジンのリングギヤー７よりピニオン
８に加わり、このため、スプラインチューブ３内周の第
１のヘリカルスプライン４Ａ、４Ｂの作用によりスプラ
インチューブ３は図示右方に前進しようとするのに対し
て、スプラインチューブ３外周の第２のヘリカルスプラ
イン５Ａ、５Ｂの作用によりクラッチアウタ２は図示左
方に後退しようとする。従って、クラッチアウタ３とス
プラインチューブ２の間に接近する方向の推力が発生し
、この推力によりまずクラッチアウタ２と衝撃トルク吸
収バネ１１間のギャップＧ１は零となり、逆に、スプラ
インチューブ３とクラッチアウタ２のストッパ１６Ａと
１６Ｂの間にはギャップＧ１に相当するギャップが形成
され、この間、バネ定数の小さい噛込みバネ１０が変形
し衝撃トルクを初期的に吸収する０次いで、第４図に示
すように、クラッチアウタ２の後端面が衝撃トルク吸収
バネ１１の内周部を押圧し、バネ１１の外周部は均圧輪
１２の閉端部１４で受圧し、バネ１１は変形し、ギャッ
プＧ２が減少する。このとき、バネ１１のバネ定数に応
じた荷重及び当該変形に要するエネルギーが、衝撃トル
クの吸収エネルギーとなり、衝撃トルクが緩和される。

ピニオン８の回転がリングギヤー７に十分伝達された後
は、ピニオン８に作用するトルクが低減し、クラッチア
ウタ２はバネｔｏ、ｔｉの力により前方に押し戻され、
スプラインチューブ３に対しては第１図に示すような初
期状態に復帰する。

以上のように本実施例によれば、クラッチアウタ２とス
プラインチューブ３間に噛込みバネ１０と衝撃トルク吸
収バネ１１を直列的に配設することにより、ピニオン８
がリングギヤー７に噛込む際の噛込みミスの低減、即ち
噛込み信頼性の向上と、噛込み後に発生する大きな衝撃
トルクの吸収の両方の作用を合わせ提供することができ
る。

また、ピニオン８がリングギヤー７に衝突したとき、第
２のスプラインは軸力を弱めるように作用するので、衝
突時の衝撃も噛込みバネだけに頼る場合に比べて一層緩
和され、寿命が大幅に延長する。

また、噛込みバネ１０も初期的に衝撃トルクの吸収に寄
与するので、衝撃トルク吸収作用自体も向上する。

そして上記のように、衝撃トルクの吸収が可能なため、
スタータとしては減速ギヤー２６部を主とした機構部に
伝わる衝撃トルクが低減し、これら機構部の小形軽量化
が可能となる。

更に、本実施例においては、衝撃トルク吸収時に発生す
る推力は、クラッチアウタ２とスプラインチューブ３間
の相対接近移動に変換され、駆動軸１にはその推力は何
ら伝わらない、従って、駆動軸１は従来の推力が作用す
る場合に比べて強度上有利となり、その分駆動軸１を小
径化でき、ピニオンクラッチ装置の小形軽量化も可能と
なる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、衝撃トルクの吸収作用とピニオンの噛
込み信頼性を向上する作用を合わせ提供することが可能
となり、高い噛込み信頼性を確保しながらスタータ全体
の小型軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるスタータのピニオンク
ラッチ装置の断面図であり、第２図は同ピニオンクラッ
チ装置を備えたスタータ全体の断面図であり、第３図は
同ピニオンクラッチ装置が噛込時ビニオンを転位させて
いる状態を示す断面図であり、第４図は同ピニオンクラ
ッチ装置が衝撃トルクを吸収している状態を示す断面図
である。 符号の説明 １・・・駆動軸 ２・・・クラッチアウタ ３・・・スプラインチューブ ４Ａ、４Ｂ・・・第１のヘリカルスプライン５Ａ、５Ｂ
・・・第２のヘリカルスプライン６・・・クラッチイン
ナ ７・・・リングギヤー ８・・・ビニオン ９・・・ローラ １０・・・噛込みバネ １１・・・衝撃トルク吸収バネ １２・・・均圧軸（バネ受け手段） １３・・・クリップ １５・・・スリーブ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）内周及び外周にそれぞれ第１及び第２のヘリカル
   スプラインを有するスプラインチューブを駆動軸上に配
   置し、第１のヘリカルスプラインを介してスプラインチ
   ューブの内周を駆動軸に結合し、スプラインチューブの
   外周を第２のヘリカルスプラインを介してクラッチアウ
   タに結合し、ピニオンと一体化したクラッチインナとク
   ラッチアウタの間にローラを配設し、一方向クラッチ機
   能を有するピニオンクラッチを構成するスタータのピニ
   オンクラッチ装置において、 前記スプラインチューブと前記クラッチアウタの間に、
   両者を互いに軸線方向の離間方向に付勢する、バネ定数
   の異なる噛込みバネと衝撃トルク吸収バネを直列的に配
   設したことを特徴とするスタータのピニオンクラッチ装
   置。
2. （２）前記衝撃トルク吸収バネを皿状バネで構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載のスタータのピニオンクラ
   ッチ装置。
3. （３）前記噛込みバネと衝撃トルク吸収バネとの間に、
   ピニオンクラッチを軸線方向に移動させるためのスリー
   ブを配設したことを特徴とする請求項１記載のスタータ
   のピニオンクラッチ装置。
4. （４）前記スプラインチューブの反ピニオン側の一端に
   、前記衝撃トルク吸収バネのバネ力を支持するバネ受け
   手段及び前記バネ受け手段を軸線方向に保持するクリッ
   プ手段を配設したことを特徴とする請求項１記載のスタ
   ータのピニオンクラッチ装置。
5. （５）前記第１のヘリカルスプラインのねじれ方向を前
   記駆動軸の回転方向と反対方向とし、前記第２のヘリカ
   ルスプラインのねじれ方向を該駆動軸の回転方向と同方
   向としたことを特徴とする請求項１記載のスのピニオン
   クラッチ装置。