JPH0678495A - 衝撃トルク吸収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】過大トルクが入力した場合に衝撃トルク吸収量
を制限することにより上記吸収に際しての衝撃低減が可
能な衝撃トルク吸収装置を提供することをその目的とし
ている。 【構成】ディスク（回動部材）６は、ハウジング（又は
ハウジングに回動自在に支持される第１部材）４に摩擦
結合で接続され、ハウジング４に回動自在に支持され
る。筒状部材３（第２部材）は、ディスク６にヘリカル
スプライン嵌合で接続され、ハウジング４に回動自在に
支持される。皿ばね８（付勢部材）は、摩擦結合部７の
摩擦力を強化する方向へ、ディスク６を付勢する。ヘリ
カルスプライン嵌合部３ｂ，６ａは、摩擦結合部７にお
ける摩擦力の増加につれて、摩擦結合度を弱化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、摩擦結合により伝達す
るトルクが変更可能な衝撃トルク吸収装置に関する。本
発明は例えば内燃機関を始動するためのスタ−タに適用
される。

【０００２】

【従来の技術】スタ−タは、エンジン駆動時（例えばけ
っちんと呼ばれるエンジン不良回転時やリングギヤ／ピ
ニオンギヤ噛合不良時など）に反作用として衝撃を受け
るので、その対応手段として例えば実開昭６２−７１３
７５号公報は、スタータモータ内に伝達トルク制限可能
な衝撃トルク吸収装置を提案している。

【０００３】すなわちこのトルク伝達吸収装置は、駆動
軸と従動軸とを２枚のディスクを通じて摩擦結合させ、
更に両ディスクの摩擦結合力を皿ばねで付勢している。
その結果、摩擦結合面を通じて伝達されるトルクが、皿
ばねの付勢力で規定される摩擦結合面の摩擦力を超える
最大伝達トルク以上となると、摩擦結合面に滑りが生
じ、これにより衝撃の発生を防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の衝撃トルク吸収装置では、皿ばねの付勢力によ
り滑り開始トルクは決定されるものの、この滑り開始ト
ルクを大幅に超過する過大トルクが入力した場合、確か
に滑りは生じるものの過大なトルクが摩擦結合面を通じ
て伝達され、これによりスタータモータ側に衝撃が加え
られる。すなわち、上記した従来の衝撃トルク吸収装置
では過大トルクに対してその制限が充分ではなかった。

【０００５】例えば従来の衝撃トルク吸収装置におい
て、摩擦結合面で滑りが始まるトルク値である滑り開始
トルクは摩擦結合面の静摩擦係数に対応し、滑りが生じ
た後の滑り持続トルクは摩擦結合面の動摩擦係数に対応
し、当然、滑り持続トルクは滑り開始トルクより小さ
い。一方、摩擦結合面が伝達すべき伝達トルクの最大値
である最大伝達トルクはあらかじめ設定されており、当
然、滑り持続トルクはこの最大伝達トルクより多少の余
裕をもって大きく設定しなければならない。

【０００６】したがって、滑り開始トルクは最大伝達ト
ルクより相当程度大きく設定されており、そのためにス
タータモータ側に衝撃が加えられ、機器の耐久性向上の
上で問題となる。更に過大な衝撃トルクが入力して摩擦
面が滑り続ける場合、この大衝撃エネルギの吸収により
摩擦面の摩擦力が変化し、これにより滑り開始トルク及
び滑り接続トルクが変化してしまう。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、過大トルクが入力した場合に衝撃トルク吸収量を制
限することにより上記吸収に際しての衝撃低減が可能な
衝撃トルク吸収装置を提供することをその目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の衝撃トルク吸収
装置は、ハウジングと、前記ハウジングに回動自在に支
持される第１部材又は前記ハウジングに対し摩擦結合部
及びヘリカルスプライン嵌合部の一方を介して接続され
るとともに、前記ハウジングに回動自在に支持される回
動部材と、前記回動部材に対し前記摩擦結合部及びヘリ
カルスプライン嵌合部の他方を介して接続されるととも
に、前記ハウジングに回動自在に支持される第２部材
と、前記摩擦結合部の摩擦力を強化する方向へ前記回動
部材を付勢する付勢部材とを備え、前記ヘリカルスプラ
イン嵌合部は、前記摩擦結合部における摩擦力の増加に
つれて前記摩擦結合度を弱化する方向に形成されること
を特徴としている。

【０００９】

【作用】回動部材は、ハウジングに回動自在に支持され
る第１部材又はハウジングに、摩擦結合及びヘリカルス
プライン嵌合の一方の結合状態で接続され、ハウジング
に回動自在に支持される。第２部材は、回動部材に、摩
擦結合及びヘリカルスプライン嵌合の他方の結合状態で
接続され、ハウジングに回動自在に支持される。

【００１０】付勢部材は、摩擦結合部の摩擦力を強化す
る方向へ、前記ディスクを付勢する。ヘリカルスプライ
ン嵌合部は、摩擦結合部における摩擦力の増加につれ
て、摩擦結合度を弱化する。したがって、回動する第２
部材に生じる衝撃トルクが増大すると、この衝撃トルク
の増加分だけヘリカルスプライン嵌合部において回動部
材が摩擦結合部の摩擦力を弱化する方向へ回動する。

【００１１】その結果、衝撃トルクが増大しても第１部
材又はハウジングへ伝達される過大な衝撃トルクを減勢
することができる。例えば、第１部材、第２部材間のト
ルク伝達を考える場合、第２部材に過大トルクが入力し
た場合、滑り開始時には滑り開始トルクが大きいので、
回動部材は付勢部材の付勢に抗してヘリカルスプライン
溝に沿って回動し、摩擦結合部の摩擦力を弱める。その
結果として、滑り開始時の摩擦力が低減され、その結果
として滑り開始トルクは低減される。

【００１２】一方、滑り開始後は静摩擦係数より小さい
動摩擦係数に対応する小さい滑り持続トルクが回動部材
に作用するが、滑り開始トルクから滑り持続トルクへの
トルク低減に伴い、回動部材はヘリカルスプライン溝に
沿って上記と逆方向へ回動し、摩擦結合部の摩擦力を高
める。その結果として、それだけ摩擦が増大する。結
局、この場合には、滑り開始トルクと滑り持続トルクと
の差が小さくなり、更に過大な滑り開始トルクにより過
大トルクが伝達されることがない。

【００１３】したがって、この過大トルク伝達の防止に
よる摩擦面の摩耗やショックを防止でき、更に、摩擦係
数の変化による滑り開始トルク及び滑り持続トルクの変
動も防止することができる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の衝撃トルク
吸収装置は、第２部材と第１部材（ハウジングを包含す
るものとする）との間に回動自在に介設される回動部材
が、上記両部材の一方とヘリカルスプライン嵌合し、他
方と摩擦結合し、衝撃トルクが増大すると付勢部材の付
勢力に抗して回動部材がヘリカルスプライン溝に沿って
回動する構成を採用しているので、衝撃トルクを押さ
え、摩擦結合部の摩耗も少ない衝撃トルク吸収装置を実
現することができる。

【００１５】

【実施例】（第１実施例）図１に本発明のスタ−タに用
いるスタータモータの一実施例を示す。ハウジング１は
センタ−ハウジング１１とその両端開口を閉鎖するエン
ドブラケット１２及び１３とからなり、通しボルト１４
で締結されている。

【００１６】エンドブラケット１２は軸受け１５を介し
てドライブシャフト２を回転自在に保持しており、ドラ
イブシャフト２の左端部はエンドブラケット１２から外
へ突出している。ドライブシャフト２の左端部の外周に
はピニオンギヤ２４が形成されており、ピニオンギヤ２
４はエンジン始動用のリングギヤに噛合可能となってい
る。

【００１７】ハウジング１内では、アーマチャシャフト
３の後端部が軸受け１６を介して回転自在に保持されて
おり、アーマチャシャフト３の前端部はドライブシャフ
ト２の後端部の凹部２１に回転自在に保持されて、これ
によりアーマチャシャフト３はドライブシャフト２と同
一軸心状態となっている。アーマチャシャフト３の中央
部には、アーマチャコア４１がスプライン嵌着されてお
り、アーマチャコア４１にはアーマチャコイル４２が巻
装されている。アーマチャコイル４２の端部はコンミテ
ータ４３に接続され、コンミテータ４３はカーボンブラ
シ４４を通じてタ−ミナル４５に電気的に接続されてい
る。

【００１８】一方、センターハウジング１１の中央部に
はアーマチャコア４１を囲んで永久磁石４６が、固定さ
れている。上記した直流電動機自体は周知であり、これ
以上の説明は省略する。次に、本発明の特徴をなす摩擦
結合機構について、図１の一部拡大断面図である図２を
参照して説明する。

【００１９】この摩擦結合機構は、ハウジング１内のフ
ロント側のエンドブラケット１２とアーマチャコイル４
２との間のモーター内部空間内に収容されている。ドラ
イブシャフト（本発明でいう第１部材又は第２部材の一
方）２の後端部は、径方向へ伸びる底板部２２と、底板
部２２の外周から軸方向リヤ側へ伸びる円筒部２３から
なるカップ２ａとなっている。

【００２０】カップ２ａ内には、奥から順に皿ばね５、
第１ディスク（本発明でいう回動部材）６、摩擦円板
（本発明でいう摩擦結合部）７、第２ディスク８が収容
されており、皿ばね（本発明でいう付勢部材）５を圧縮
した状態で第２ディスク８の外周部がサークリップ９に
より円筒部２３の開口近傍に係止されている。一方、ア
ーマチャシャフト（本発明でいう第１部材又は第２部材
の他方）３の前端部は上述のようにドライブシャフト２
の 凹部２１に回転自在に嵌入しているが、この前端部
の直後の部分に上記皿ばね５、第１ディスク６、摩擦円
板７、第２ディスク８がいずれもアーマチャシャフト３
に対して相対回転自在に嵌着されている。更に説明する
と、アーマチャシャフト３の前端部直後の外周面には外
歯ヘリカルスプライン溝（本発明でいうヘリカルスプラ
イン嵌合部）３１が形成されており、第１ディスク６の
内歯ヘリカルスプライン溝（本発明でいうヘリカルスプ
ライン嵌合部）６１がこの外歯ヘリカルスプライン溝３
１に嵌合している。皿ばね５の内周面はアーマチャシャ
フト３の外歯ヘリカルスプライン溝３１上に嵌着されて
おり、皿ばね５の内周端はドライブシャフト２の底板部
２２に係止されている。皿ばね５の外周端は第１ディス
ク６をリヤ方向へ付勢し、それにより第１ディスク６は
サークリップ９に係止された第２ディスク８とともに、
摩擦円板７をその両側から挟持、押圧している。なお、
ここでは摩擦円板７は第２ディスク８に接合されてい
る。ヘリカルスプライン溝３１、６１の捩れ方向は、第
２ディスク８がモータの回転力による反力を受けると、
第１ディスク６が皿ばね８を圧縮する方向（図２左方）
に移動するリード方向に形成されている。言い換えれ
ば、第１ディスク６に加えられるモータの正常な駆動ト
ルクより、第１ディスク６が皿ばね８を圧縮する方向に
移動するリード方向に形成されている。

【００２１】なお、円筒部２３の内周面には内歯セレー
ション２４が形成され、第２ディスク８の外周には外歯
セレーション８１が形成され、両セレーションは嵌合
し、第２ディスク８はドライブシャフト２に対して相対
回転不能、アーマチャシャフト３に対して相対回転自在
となっている。なお、このセレーション２４、８１は歯
面がインボリュート曲線状に形成された凹凸である。

【００２２】次に、このスタータモータの動作を説明す
る。モータ起動により起動トルクが発生し、シャフト３
が回転すると、ヘリカルスプライン結合している第１デ
ィスク６、摩擦円板７、第２ディスク８を通じてドライ
ブシャフト２にトルクが伝達される。この時、皿ばね５
は第１ディスク６を摩擦円板７に押圧しており、第２デ
ィスク８からドライブシャフト２へはセレーション８
１、２４を通じて伝達され、図示されないエンジンのリ
ングギヤを回転、エンジンを始動させる。

【００２３】一方、エンジンのけっちん現象などによ
り、発生した過大トルクは、前記モータのトルクとは逆
方向に伝達されるが、ヘリカルスプライン３１、６１の
捩れ方向はこの過大トルクを受けた第１ディスク６が皿
ばね５を圧縮する方向に設けられている。そのために、
このような過大な衝撃トルクが加わったときは、第１デ
ィスク６が皿ばね５を圧縮して摩擦結合面にかかる押圧
力（言い換えれば摩擦力）を減少し、第１ディスク６を
通じてアーマチャシャフト３側に伝達される衝撃トルク
が減少する。

【００２４】また、この実施例では摩擦結合面に加えら
れるトルクが大きいほど、第１ディスク６のヘリカルス
プライン溝３１、６１による変位も増大し、摩擦面の磨
耗、損傷、焼き付きなども防止でき、それにより滑り開
始トルクが変化することも抑止できる。なお、上記実施
例では、衝撃トルク吸収装置をモータ内部に設けたが、
モータの外部に設けてもよく、モータ以外のトルク伝達
回転系に適用することもできる。

【００２５】また、ヘリカルスプライン溝は第２ディス
ク８側に設けてもよく、摩擦板は両ディスク６、８と独
立としてもよく、第１ディスク６と接合してもよい。 （第２実施例）図３に他の実施例のスタータを示す。た
だし実施例１と共通機能の要素には同一符号を付す。

【００２６】アーマチャシャフト３はギヤ１００と噛合
しており、ギヤ１００はドライブシャフト２に相対回転
自在に嵌着され、ドライブシャフト２はハウジング１に
軸受け１０１、１０２を通じて支承されている。ギヤ１
００はカップ状に形成されており、その内部に実施例１
と同様に皿ばね５、第１ディスク６、摩擦円板７、第２
ディスク８、サークリップ９が収容されている。第１デ
ィスク６はドライブシャフト２にヘリカスプライン結合
しており、ドライブシャフト２にはリングギヤ噛合用の
ピニオンギヤ１０３が軸方向相対移動可能、相対回転不
能にセレーション嵌着している。

【００２７】作動及び作用効果は実施例１の場合と同じ
である。図４は図３の変形態様を示す。すなわちこの態
様では、第２ディスク８を省略し、摩擦円板７を第１デ
ィスク６とギヤ１００との間に挟持している。 （第３実施例）図５に他の実施例のスタータを示す。た
だし、この実施例の符号は上記第１、第２実施例とは独
立に付されている。

【００２８】このスタータは遊星ギヤ機構形式のスター
タであって、ハウジング１３の下部右側にはモータＭが
収容され、その上方にはソレノイドＳが収容され、モー
タＭの左方には出力軸１が回転自在に保持されている。
モータＭのモータシャフト２から後述する遊星ギヤ機構
を介して出力軸１にトルクが伝達される。出力軸１には
ワンウエイクラッチ１４を介してピニオンギヤ１５が嵌
着されており、ピニオンギヤ１５がソレノイドＳにより
軸方向左方へ付勢されることによりリングギヤ（図示せ
ず）に噛合可能となっている。

【００２９】図６にその要部拡大図を示す。遊星ギヤ機
構は、モータＭに隣接して配設されてハウジング１３の
一部をなすセンターケース４に収容されており、インタ
ーナルギヤ３ａ、プラネタリギヤ５、サンギヤ２ａで構
成されている。インターナルギヤ３ａは筒状部材３の内
周面に形成されており、サンギヤ２ａはモーターシャフ
ト２に形成されている。モーターシャフト２の図中、左
端部には軸受けメタル１ａを介して出力軸１の右端部が
嵌着されており、出力軸１は軸受けメタル４ａを介して
センターケース４に回転自在に保持されている。

【００３０】出力軸１の右端部はフランジ状に形成され
ており、この右端部には複数のピン１ｂが軸方向に植設
され、各ピン１ｂには軸受けメタル５ｂを介してプラネ
タリギヤ５が相対回転自在に嵌着されている。プラネタ
リギヤ５はサンギヤ２ａ及びインターナルギヤ３ａと噛
合し、サンギヤ２ａにより駆動されて出力軸１を回転さ
せる。１１はギヤ室とモーター室とを区画する隔壁であ
る。

【００３１】次に、この実施例の要部を説明する。筒状
部材３はセンタケース４の内周面に回転自在に支持され
ており、筒状部材３の内周面にはヘリカルスプライン溝
（ヘリカルスプライン嵌合部）３ｂが形成されている。
このヘリカルスプライン溝３ｂは、ディスク（回動部
材）６の外周に形成されたヘリカルスプライン溝（ヘリ
カルスプライン嵌合部）６ａに噛合しており、ディスク
６の図６中、左端面は摩擦板（摩擦結合部）７を介して
センタケース４と摩擦係合している。一方、ディスク６
の図６中、右端面はワッシャ９を介して皿ばね８により
軸方向左方向へ押し付けられており、皿ばね８はサーク
リップ１０によりセンターケース４に係止されている。

【００３２】上記した構成により、筒状部材（本発明で
いう第２部材）３はセンタケース（本発明でいうハウジ
ング）４に対して摩擦結合することになる。この動作を
説明すると、モータシャフト２が回転すると回転力はサ
ンギヤ２ａからプラネタリギヤ５を通じてインターナル
ギヤ３ａに伝達され、通常状態においては摩擦板（摩擦
結合部）７を通じてのディスク６とセンタケース４との
摩擦結合によって筒状部材３が固定されているために、
プラネタリギヤ５はサンギヤ２ａの外周を回転し、出力
軸に回転力を伝える。

【００３３】ここで、モータシャフト２に過大トルクが
発生して筒状部材３に過大な衝撃トルクが印加される場
合、ディスク６は皿ばね８の付勢に抗して図中、右方向
へ移動し、摩擦結合を弱化する。その結果、この摩擦結
合部での滑りトルクが減少し、筒状部材３とセンタケー
ス４とは相互に滑りを生じ、過大トルク（衝撃トルク）
を緩和することができる。

【００３４】以上のように本実施例によれば、過大トル
クの大きさに応じて摩擦結合を弱化させ、滑りトルクを
減少させるようにできるので、滑り時の発熱による焼付
き等が少なく、安定した滑りトルクを維持できるという
優れた効果がある。なお、皿ばね８をサークリップ１０
で係止する代わりに、加締め、ねじ締めなどの方法で押
さえてもよい。また、ワッシャ９を省略してもよい。

【００３５】（変形態様）上記実施例とは逆に、ピニオ
ンギヤ１５からインターナルギヤ３ａを通じて筒状部材
３に過大な衝撃トルクが印加される場合（ワンウエイク
ラッチ１４の故障によりピニオンギヤ１５側からトルク
が伝達される場合）に、ディスク６が摩擦結合を弱化す
る方向にヘリカルスプライン嵌合部によってシフトされ
るようにしてもよく、このようにすればオーバーラン防
止ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の衝撃トルク吸収装置の一実施例を示す
断面図、

【図２】図１の要部拡大断面図、

【図３】第２実施例を示す要部拡大断面図、

【図４】図３の変形態様を示す要部拡大断面図。

【図５】第３実施例を示す断面図、

【図６】図５の要部拡大断面図。

【符号の説明】

１１、１２はハウジング、２はドライブシャフト、３は
アーマチャシャフト、５は皿ばね（付勢部材）、６は第
１ディスク、７は摩擦円板（摩擦結合部）、８は第２デ
ィスク、３１、６１はヘリカルスプライン溝（ヘリカル
スプライン嵌合部）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングと、 前記ハウジングに回動自在に支持される第１部材又は前
   記ハウジングに対し摩擦結合部及びヘリカルスプライン
   嵌合部の一方を介して接続されるとともに、前記ハウジ
   ングに回動自在に支持される回動部材と、 前記回動部材に対し前記摩擦結合部及びヘリカルスプラ
   イン嵌合部の他方を介して接続されるとともに、前記ハ
   ウジングに回動自在に支持される第２部材と、 前記摩擦結合部の摩擦力を強化する方向へ前記回動部材
   を付勢する付勢部材とを備え、 前記ヘリカルスプライン嵌合部は、前記摩擦結合部にお
   ける摩擦力の増加につれて前記摩擦結合度を弱化する方
   向に形成されることを特徴とする衝撃トルク吸収装置。