JPH0914108A - 始動兼発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】耐久性に優れ、小型軽量な始動兼発電装置の提
供。 【解決手段】リングギヤ８に噛み合うピニオンギヤ７ｂ
を有する駆動軸７が、回転子２の回転軸２０の外周に設
けられており、径方向の体格が小さくできる。エンジン
の始動時に、回転子２の回転を遊星歯車減速機構４で減
速して第１の一方向クラッチ６ｂ及び駆動軸７を介して
リングギヤ８に伝達し、エンジン始動後に、リングギヤ
８に駆動されるピニオンギヤ７ｂの回転を駆動軸７、第
２の一方向クラッチ６ａを介して回転軸２０に直接伝達
するので、エンジン始動時に第２の一方向クラッチ６ａ
は、高速回転する回転軸２０と、減速されて回転軸２０
と同一方向に回転する駆動軸７との相対回転を吸収する
ように空転する。エンジンにより高速回転される駆動軸
７と、減速機構によって減速されて駆動軸７と同一方向
に低速回転する減速軸５との間の相対回転は第１の一方
向クラッチ６ｂの空転により吸収される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、始動、発電兼用型
回転電機の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開昭６３−１６２９５７号
公報に示すように、ピニオンシャフト上に設けられ、リ
ングギヤに常時噛み合うピニオンとアーマチャ（回転
子）の回転軸との間に第１、第２の歯車列を設け、しか
も第１の歯車列には、回転軸からピニオンにのみトルク
を伝達する第１の一方向クラッチを設けるとともに、第
２の歯車列には、ピニオンから回転軸にのみトルクを伝
達する第２の一方向クラッチを設け、さらに第２の歯車
列の減速比を第１の歯車列の減速比よりも大きくしたス
タータモータが開示されている。

【０００３】また、実公昭３７−８３１６号公報に示す
ように、軸受により支承される電機子の回転軸の先端に
小歯車を設け、これを遊星歯車軸に支承された遊星歯車
に、さらにこの遊星歯車をインターナルギヤにそれぞれ
噛み合わせ、かつ遊星歯車軸の一端にはプーリーシャフ
トの鍔部に結合させ、回転軸と遊星歯車軸の頭部との間
にオーバーランニングクラッチ（第２の一方向クラッ
チ）を、また、インターナルギヤのボス部とハウジング
ケースとの間にオーバーランニングクラッチ（第１の一
方向クラッチ）を備え、プーリーシャフトの他端にはプ
ーリーが設けられ、このプーリーに装着されたＶベルト
でエンジンに結合されたスタータダイナモが開示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ものは、回転軸とピニオンシャフトとが平行に配列さ
れ、回転軸とピニオンシャフトとの間にそれぞれ第１、
第２の歯車列が設けられているので、必然的に径方向の
体格が大きくなってしまい、更にはエンジンに取り付け
た場合、エンジンの補機に干渉する虞れも生じてしま
う。

【０００５】また、後者のものは、エンジン始動時に
は、第２の一方向クラッチは空転し、第１の一方向クラ
ッチが結合して、電機子の回転軸の回転を小歯車、遊星
歯車で減速し、遊星歯車軸、プーリーシャフト、プーリ
ー、Ｖベルトを介してエンジンに伝達し、エンジン始動
後は、エンジンの回転をＶベルト、プーリー、プーリー
シャフト、遊星歯車軸、第２の一方向クラッチを介して
電機子回転軸に伝達するスタータダイナモである。この
構造においては、エンジン始動後は、エンジンを駆動す
る負荷が消減し、スタータダイナモはエンジンからの回
転を受けて駆動されるようになるので、電機子の回転は
スタータダイナモの無負荷回転数まで上昇する。プーリ
ーシャフトの回転数が、電機子の無負荷回転数を遊星歯
減速機構で減速した値より更に上昇すると、ハウジング
との間でインターナルギヤを結合していた第１の一方向
クラッチが空転を開始し、プーリーシャフトの回転数が
電機子回転軸の回転数と同一になるまで、インターナル
ギヤ、プーリーシャフト、電機子回転軸の相対回転を吸
収するように第１、第２の一方向クラッチが空転する。
プーリーシャフトの回転数が更に上昇して、電機子の無
負荷回転数以上になると、第２の一方向クラッチは回転
軸に結合することになり、電機子回転軸の小歯車と遊星
歯車とインターナルギヤは相対回転を持たずに一体とな
って回転する。即ち、第１の一方向クラッチは、エンジ
ンによって駆動されるプーリーシャフトと同一回転数で
回転するインターナルギヤと、静止しているハウジング
との間の相対回転を吸収して空転することになる。この
後者のスタータダイナモは、エンジンを駆動するときに
使用されるプーリーをそのまま使用してエンジンにより
駆動されるが、通常、スタータダイナモの発生トルクよ
り格段に負荷が大きいエンジンを駆動するために、エン
ジン側のプーリーよりスタータダイナモのプーリーを小
径としているので、エンジンにより駆動されるときに
は、前述のプーリー比の関係から、プーリーシャフトは
エンジンの出力軸回転数より増速されることになる。更
に、エンジンの常用回転数はスタータダイナモによって
駆動される回転数よりも遙かに高いので、静止している
ハウジングとインターナルギヤとの相対回転差が非常に
大きく、第１の一方向クラッチが損傷する可能性があっ
た。

【０００６】そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてな
されたもので、径方向の体格が小さくできるとともに、
回転子の回転をリングギヤ側に伝達するクラッチの損傷
を防止できる始動兼発電装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

〔請求項１の手段〕請求項１に記載の発明によれば、本
発明の始動兼発電装置は、エンジンのリングギヤに噛み
合うピニオンギヤを有する駆動軸が、回転子の回転軸の
外周に設けられ、回転軸の軸心と略同一軸心を有するよ
うに配置されているので、径方向の体格を小さくするこ
とができる。また、エンジンの始動時には、回転子の回
転を遊星歯車減速機構で減速し、この回転を第１の一方
向クラッチ、駆動軸を介してエンジンのリングギヤに伝
達し、エンジンの始動後には、エンジンのリングギヤの
回転を受けたピニオンギヤの回転を駆動軸、第２の一方
向クラッチを介して回転子の回転軸に直接伝達する構成
としたので、エンジン始動時に第２の一方向クラッチ
は、高速で回転する回転子の回転軸と、減速されて回転
子の回転軸と同一方向に回転する駆動軸との相対回転を
吸収するように空転することができる。また、エンジン
始動後に空転する第１の一方向クラッチも、エンジンに
より高速で回転される駆動軸（回転子の回転軸と一体に
回転される）と、この駆動軸と回転軸との間にて減速機
構によって減速されて駆動軸と同一方向に回転する減速
軸との相対回転を吸収するように空転する。つまり、第
１の一方向クラッチは、従来のスタータダイナモ（始動
兼発電装置）の第１の一方向クラッチのように、固定部
材（ハウジング）と高速で回転する回転部材（インター
ナルギヤ）との間の相対回転のような非常に高い回転数
で空転する必要がないので（本手段における相対回転数
は、駆動軸回転数×｛１ー１／減速比｝となる）、第１
の一方向クラッチ（即ち、回転子の回転をリングギヤ側
に伝達するクラッチ）の耐久寿命を格段に向上できると
いう優れた効果を奏する。 〔請求項２の手段〕請求項１に記載の発明によれば、請
求項１に記載の構成においてさらに、常にピニオンギヤ
をリングギヤに噛み合わせておけることを利用して、ピ
ニオンギヤ及びリングギヤをはすば歯車又はやまば歯車
で構成するので、噛合効率を向上することができ、摩
耗、騒音などを低減することができる。 〔請求項３の手段〕請求項３に記載の発明によれば、請
求項１又は２に記載の構成においてさらに、ピニオンギ
ヤ及びリングギヤの噛合面に潤滑油を供給する潤滑油供
給部を有するので、更にそれらの磨耗、騒音などを低減
することができる。

【０００８】請求項４に記載の発明によれば、請求項３
に記載の構成においてさらに、潤滑油供給部が、リング
ギヤの下方に位置してハウジングに形成されてピニオン
ギヤを覆う上端開口の油溜め部からなるので、ピニオン
ギヤをこの油溜め部の潤滑油層に接触させるだけで潤滑
油供給が可能となり、極めて構成が容易となる。更に、
この油溜め部はピニオンギヤを大部分覆うので、ピニオ
ンギヤを保護することができる。

【０００９】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
に記載の構成においてさらに、回転子を回転子収容空間
内に収容して、この室内にエンジンオイルを出入させる
ので、回転子を強力に冷却することができる。特に、こ
の液冷方式では冷却液としてエンジンオイルを用いるの
で、冷却液の冷却装置や循環装置やオイルフィルタやそ
れらを接続する配管系などを改めて新設する必要がな
く、そのためのエンジン回りの機器配置の変更も最小限
とすることができる。例えば、エンジンブロックからエ
ンジンオイルを導入し、ドレインを導出させるだけで高
性能の液冷回転電機構造を実現でき、その出力／重量比
率を格段に向上することができる。また、エンジンオイ
ルは常時オイルフィルタにより夾雑物を除去される、更
に電気絶縁性能にも優れ、回転子の回転に対する支障や
電機子コイルなどの絶縁不良などを懸念しなくてもよ
い。更に、回転子収容空間へのエンジンオイルの貯溜に
より回転子の振動や騒音の低減が可能となる。

【００１０】請求項６に記載の発明によれば、請求項５
に記載の構成においてさらに、始動兼発電装置のハウジ
ングをエンジンブロックに密着させて両者のオイル通路
を連通させて、回転子収容空間にエンジンオイルを導入
するので、装置構成が簡素となる。更に、始動兼発電装
置の剛性も増加し、固有共振振動数も上昇し、エンジン
常用領域での始動兼発電装置の振動を抑止できる。

【００１１】請求項７に記載の発明によれば、請求項６
に記載の構成においてさらに、発電時における回転子の
所定値以上の回転数増加を規制する回転子回転数規制手
段を有するので、エンジンがなんらかの原因で通常の回
転域を逸脱して高速回転する事態が生じても、回転子や
減速機構の破損やその耐久性の劣化を生じることがな
い。

【００１２】請求項８に記載の発明によれば、請求項７
に記載の構成においてさらに、回転子回転数規制手段を
発電用一方向クラッチと一体に形成するので、装置構成
が極めて簡素となる。すなわち、このような高速クラッ
チ機能は発電時においてのみ作動させるので、発電用一
方向クラッチに高速時切断時のクラッチ機能を付加する
だけで、請求項７に記載の構成を簡素に実現することが
できる。

【００１３】請求項９に記載の発明によれば、請求項８
に記載の構成においてさらに、クラッチローラを介して
ピニオンギヤからトルクを受容するチューブと、チュー
ブの一端面に断面が斜面に形成された係合面と係合する
係合面を有するとともに回転子の回転軸に相対回転不能
かつこの係合面に沿って変位可能に嵌着されるウエイト
と、ウエイトを求心方向に付勢する求心方向付勢手段
と、ウエイトを係合面に向けて軸方向に付勢する軸方向
付勢手段とで回転子回転数規制手段を構成し、チューブ
のローラー接触面を係合面へ向けて径大に形成するの
で、請求項７に記載の構成の簡素化を実現することがで
きる。

【００１４】更に、回転子回転数規制手段を、ピニオン
ギヤ内周に配設した発電用一方向クラッチと一体に形成
するので、装置構成が極めて簡素となり、軸方向に一方
向クラッチを収容するスペースを別に確保する必要がな
くなるため、全体の軸長を短縮することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施態様が以下の
実施例により開示される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）図１において、始動兼発電装置（以下、ス
タータダイナモともいう）は、エンジンブロック１２に
図示しないボルトにより固定された略円筒状のフレーム
９を有し、フレーム９内には遊星減速機構４、駆動軸
７、発電用一方向クラッチ６ａ及び始動用一方向クラッ
チ６ｂが収容されている。

【００１７】フレーム９のリヤ側には直流機が固定され
ている。この直流機は、両端が開口した略円筒状のヨー
ク３と、ヨーク３のリヤ側の端部に嵌められたエンドフ
レーム１５とを有し、エンドフレーム１５及びヨーク３
はスルーボルトによりフレーム９に固定されている。ヨ
ーク３とエンドフレーム１５の間には仕切り板１３が挟
持され、仕切り板１３はヨーク３内にアーマチャコア収
容空間（回転子収容空間）Ａを、エンドフレーム１５内
に整流子収容部Ｂを区画形成している。また、フレーム
９とヨーク３との間には仕切り板１１が挟持され、仕切
り板１１はヨーク３内のアーマチャ収容空間Ａとフレー
ム９内のギヤ室Ｇとを区画形成している。なお、フレー
ム９、ヨーク３及びエンドフレーム１５はハウジングを
構成している。

【００１８】ヨーク３の内周面には永久磁石（界磁）３
ａが周方向へ極性交互に偶数固定されており、永久磁石
３ａの内周側にはアーマチャ（回転子）２が回転軸２０
に固定され、回転軸２０のリヤ側端部は図示しない軸受
けを介してエンドフレーム１５に支持されている。２ｄ
は円筒型のコンミテータ、３ｂはブラシ、１０はブラシ
に接続される端子である。仕切り板１１の内周部１１ａ
はアーマチャ２側に円筒状に曲げられており、この内周
部１１ａは回転軸２０の外周面に微小な隙間を通じて嵌
着されている。これにより、アーマチャ収容空間Ａはほ
ぼ密閉されている。

【００１９】回転軸２０にはギヤ室Ｇ内にて仕切り板１
１に近接してサンギヤ２ｂが形成されており、サンギヤ
２ｂはプラネタリギヤ４ｂに噛合し、プラネタリギヤ４
ｂはプラネタリギヤ４ｂの外周を囲む略円筒状のインタ
ーナルギヤ４ａに噛合している。インターナルギヤ４ａ
はフレーム９の内周面に固定されている。プラネタリギ
ヤ４ｂは、ピン４ｃに回転自在に嵌着され、ピン４ｃは
フランジ付円筒形状の減速軸５のフランジ部５ｃに固定
されている。減速軸５はサンギヤ２ｂの前方側に隣接し
て回転軸２０に回転自在に嵌着されており、更に、減速
軸５の前方側に隣接して駆動軸７が回転軸２０に回転自
在に嵌着されている。７ｃ、５ｂはそれぞれ軸受けであ
る。

【００２０】駆動軸７は、減速軸５の筒部５ａの外周面
を覆うボス部７ａを有し、ボス部７ａはベアリング９ｃ
を介してフレーム９の内周面に回転自在に支持されてい
おり、ボス部７ａの内周面は始動用一方向クラッチ６ｂ
を介して減速軸５の筒部５ａの外周面に結合されてい
る。始動用一方向クラッチ６ｂはクラッチローラ（図示
せず）を有し、ボス部７ａの内周面又は減速軸５の外周
面はこのクラッチローラを通じて始動トルク伝達可能、
反始動トルク伝達不能なカム面形状に形成されている。
また、駆動軸７の前端部内周面と回転軸２０の前端部外
周面との間には、後述するように高速回転時にトルク伝
達遮断機能を有する発電用一方向クラッチ６ａが介設さ
れている。更に、駆動軸７の前端部外周面にはリングギ
ヤ８と離脱不能に噛合するギヤ部（ピニオンギヤ）７ｂ
が形成されている。

【００２１】上述した高速回転時トルク伝達遮断機能
（本発明でいう回転子回転数規制手段）を兼ねる発電用
一方向クラッチ６ａを、図２を参照して詳細に説明す
る。このクラッチ６ａは、クラッチローラ６ｃと、チュ
ーブ６ｄと、ウエイト２１ａと、ガータスプリング２１
ｂと、弾性体２１ｆとからなる。チューブ６ｄは略円筒
状に形成されており、アーマチャ２の回転軸２０に軸方
向変位可能に嵌着されている。チューブ６ｄの内周面に
はセレーション６ｆが形成されており、このセレーショ
ン６ｆがアーマチャ２の回転軸２０のセレーション２ｆ
とともにチューブ６ｄの相対回転を禁止している。チュ
ーブ６ｄの外周面６ｇ及びそれと対面する駆動軸７の内
周面７ｄはクラッチローラ６ｃを通じて発電用トルク伝
達可能、反発電用トルク伝達不能となるようになってお
り、チューブ６ｄの外周面６ｇ及びそれと対面する駆動
軸７の内周面７ｄは、リヤ側へ径小となる切頭円錐面形
状すなわち断面斜面形状に形成されている。

【００２２】ウエイト２１ａは複数の割り円筒状に形成
され、アーマチャ２の回転軸２０に軸方向変位可能に嵌
着されている。ウエイト２１ａの内周面にもセレーショ
ン２ｆとともにウエイト２１ａの相対回転を禁止するセ
レーションが形成されている。ガータスプリング２１ｂ
はウエイト２１ａの外周面に凹設された環状溝に収容さ
れ、ウエイト２１ａを径方向縮小側に付勢している。そ
の付勢力は、ある設定回転数にてウェイトの遠心力とつ
り合う値に設定されている。ウエイト２１ａとチューブ
６ｄは隣接しており、両者の接触端面は斜面２１ｅ、６
ｅとなっている。

【００２３】回転軸２０には、サークリップ２１ｃに係
止されてワッシャ２１ｄが嵌められ、弾性体２１ｆはワ
ッシャ２１ｄに係止されてウエイト２１ａをチューブ６
ｄ側に付勢し、これにより、クラッチローラ６ｃはチュ
ーブ６ｄの外周面６ｇと駆動軸７の内周面７ｄに挟圧さ
れている。次に、この発電用一方向クラッチ６ａの作動
を説明する。

【００２４】始動時には始動用一方向クラッチ６ｂを通
じて減速軸５の回転が駆動軸７に伝達されるので、回転
軸２０の回転が駆動軸７の回転を上回り、内周面７ｄと
外周面６ｇとの間隔が増加する方向にクラッチローラ６
ｃが変位し発電用一方向クラッチ６ａによるトルク伝達
はなされない。エンジンが着火し、駆動軸７の回転数が
上昇し、回転軸２０の回転と等しくなると空転不能とな
り、エンジンのトルクが駆動軸７、クラッチ６ａを介し
て回転軸２０へ直接伝達される。これにより発電が開始
される。

【００２５】エンジンの回転数が更に上昇し、設定され
た回転数を越えると、ウェイト２１ａの遠心力がガータ
スプリング２１ｂの荷重（求心付勢力）を超え、ウェイ
ト２１ａは斜面６ｅに沿って右上方向に移動する。これ
により、弾性体２１ｆの発生する押圧力は減少し、クラ
ッチ６ａの伝達トルクが低下する。更に回転数が上昇す
ると、エンジンから駆動軸７を介して伝達されるトルク
はクラッチ６ａの伝達許容トルクと等しくなり、駆動軸
７の回転数がこれ以上、上昇してもクラッチ６ａがスリ
ップしてアーマチャ２の回転は上昇せず、設定の回転数
に維持される。

【００２６】その結果、永久界磁型の直流発電機の発電
電圧は回転数があるしきい値以上増大しても、バッテリ
の許容電圧を越えることがなく、適正な充電が行なわ
れ、過充電を防止することができる。なお、高速回転時
の発電用トルクのリミット機構としては、その他、従来
よりあるラチェット方式のクラッチを用いてもよい。次
に、この装置の電気回路を図３を参照して説明する。

【００２７】始動兼発電装置は、回転機部１と、スター
タリレー１６と、コントローラ１７とからなる。ブラシ
３ｂの一方は接地され、他方はスタータリレー１６の主
接点対を通じてバッテリ１９及び電気負荷１９ａの高位
端に接続されている。電気負荷１９ａの高位端はキース
イッチ２００を通じてスタータリレー１６の励磁コイル
１６ｄに給電している。また、ブラシ３ｂの他方は、コ
ントローラ１７のパワートランジスタ１７ａ及びダイオ
ード１８を通じて発電電流をバッテリ１９及び電気負荷
１９ａの高位端に給電している。コントローラ１７のコ
ンパレータ１７ｂはバッテリ電圧Ｖｂと基準電圧Ｖｒｅ
ｆとを比較し、その出力電圧をベース電流制限抵抗ｒを
通じてパワートランジスタ１７ａのベースに印加してい
る。コントローラ１７の昇圧回路１７ｃはＤＣ−ＤＣコ
ンバータであってバッテリ電圧Ｖｂを昇圧してコンパレ
ータ１７ｂの電源電圧Ｖｃｃとして給電するとともに、
分圧回路１７ｄに印加し、分圧回路１７ｄが基準電圧Ｖ
ｒｅｆを形成している。なお、外部装置、例えばエンジ
ン制御装置（ＥＣＵ）からコンパレータ１７ｂの電源電
圧Ｖｃｃ及び基準電圧Ｖｒｅｆを得る場合、昇圧回路１
７ｃ及び分圧回路１７ｄは省略することができる。

【００２８】コントローラ１７の動作を以下に説明す
る。発電停止時及び発電電圧がバッテリ電圧Ｖｂ＋接合
電圧降下より低い場合、ダイオード１８はバッテリ電圧
を阻止する。コンパレータ１７ｂは、バッテリ電圧Ｖｂ
が接合電圧降下より大きければパワートランジスタ１７
ａをオフし、バッテリ電圧Ｖｂが接合電圧降下より小さ
ければパワートランジスタ１７ａをオンする。これによ
り、発電電圧がバッテリ電圧Ｖｂ＋接合電圧降下より大
きくなると、発電電流はパワートランジスタ１７ａに断
続されて、バッテリ１９及び電気負荷１９ａに給電さ
れ、バッテリ電圧Ｖｂは一定レベルに維持される。

【００２９】次に、装置の全体動作を説明する。エンジ
ン始動時、キースイッチ２０を投入すると、リレー１６
の励磁コイル１６ｄに通電され、リレー１６がＯＮし、
バッテリ１９よりリレー１６を介してスタ−タダイナモ
１に給電され、電動機が回転力を発生する。この回転力
は出力軸２０のサンギヤ２ｂから遊星減速機構４を通じ
てその減速軸５に伝達され、増大された始動トルクが始
動用一方向クラッチ６ｂを介して駆動軸７に伝達され、
そのギヤ部（ピニオンギヤ）７ｂから大きな回転力が常
時噛合状態のリングギヤ８に伝達され、エンジンが始動
される。この時、発電用一方向クラッチ６ａは駆動軸７
の回転が回転軸２０の回転より小のため空転状態となっ
ている。

【００３０】着火後、エンジン回転が高くなり、駆動軸
７の回転がアーマチャ２の回転軸２０の回転と等しくな
ると、クラッチ６ａは相対回転不能となって一体（１：
１の比）回転し、所定の回転数に達すると発電が開始さ
れる。この時、始動用一方向クラッチ６ｂが空転するた
め、遊星減速機構４により駆動軸７の回転数以上にアー
マチャ２の回転軸２０の回転が増大することが防止さ
れ、これによりアーマチャ２の破損が防止される。ま
た、エンジンのなんらかの高速回転が生じると、上述し
たように発電用一方向クラッチ６ａのトルクリミット機
能により回転軸２０への発電用トルク伝達が一定値に抑
制され、この一定値の発電用トルクに見合った以上の発
電出力が規制される。

【００３１】次に、アーマチャ２の冷却機構について図
１を参照して説明する。フレーム９は平坦な取り付け面
９ｆを有し、この取り付け面９ｆは図示しないパッキン
を挟んでエンジンブロック１２の取り付け面１２ａに当
接、固定されている。エンジンブロック１２は取り付け
面１２ａに開口するオイル通路１２ｂを有し、オイル通
路１２ｂはフレーム９の取り付け面９ｆに開口されたオ
イル通路９ｄを通じてアーマチャ収容空間Ａに連通して
いる。エンジンオイルはこれらオイル通路１２ｂ，９ｄ
を通じてエンジンブロック１２からアーマチャ収容空間
Ａに所定流量供給され、永久磁石の極間隙間や界磁とア
ーマチャコアとの間を通り、アーマチャ２を冷却しつつ
ヨーク３又はフレーム９の下部に設けられたドレイン通
路（図示せず）からエンジンのオイルパン（図示せず）
へ送られる。これにより、アーマチャ２は良好に冷却さ
れ、また外気を導入する必要がなく内部が塵などで汚損
することもなく、小型軽量化を図ることができる。

【００３２】次に、駆動軸７及びリングギヤ８について
説明する。本実施例では、これら両者は始動後、分離す
る必要がないので、効率が良く静粛なはすば歯車又はや
まば歯車を採用されている。さらに、本実施例では、中
空状の減速軸５と、駆動軸７の中を貫通するように回転
軸２０が配置され、それぞれ軸受にて支持されており、
始動用一方向クラッチ６ｂ及び発電用一方向クラッチ６
ａは、それらの軸空間に配設されているために非常にコ
ンパクトな構造となっている。 （実施例２）他の実施例を図４を参照して説明する。

【００３３】この実施例は、図１に示す実施例１の装置
を天地逆とし、更に、スタータリレー１６をヨーク３に
固定したものである。この実施例の特徴は、駆動軸７を
覆うフレーム９のフード部９ａが油溜め部を構成するこ
とである。すなわち、アーマチャコア収容部Ａに供給さ
れたエンジンオイルは図示しない連通孔などを通じてフ
ード部９ａに流入し、駆動軸７の一部はフード部９ａに
浸漬されて駆動軸７及びリングギヤ８の潤滑が行われ
る。そして、余分のエンジンオイルがこのフード部９ａ
からオイルパンに戻される。なお、リングギヤ８や駆動
軸７の回転によるエンジンオイルの飛散を防止するため
にそれらをアルミカバーなどで密閉してもよく、また、
整流子収容部Ｂへのエンジンオイルの流入による整流妨
害を防止するために、回転電機を永久磁石回転型の同期
機としてもよい。ベアリング９ｃはオイルシールされて
いるが、ベアリング９ｃをメタル軸受けに変更すること
もできる。

【００３４】以上の様に構成された上記各実施例の始動
兼発電装置の効果を以下に説明する。まず、従来のリン
グギヤ８、駆動軸７によるトルク伝達、減速を採用する
ので、プーリー方式のように大トルクの伝達の際にプー
リーがＶベルトに対して滑ってしまうという問題が生じ
ないので大きな減速比を実現することができ、このため
に出力軸２０のトルクを小として、スタ−タダイナモ全
体の小型軽量化を図ることができる。また、現行のスタ
−タの取付に対して互換性を確保でき、リングギヤ８の
フライホイール効果も維持でき、大きな変更の必要がな
い。また、常時噛合にする事で、現行のスタ−タでは使
用が困難なはすば歯車ややまば歯車等が使用でき、騒音
低減やギヤ摩耗の低減ができる。

【００３５】また、装置内部に始動トルクのみ減速する
遊星減速機構４を内蔵するので、更に小型軽量化でき
る。また、クラッチを２ケ使用することで入力、出力時
の減速比を変更でき、エンジンとスタ−タダイナモ間の
ギヤ減速、内部遊星減速と、二つの減速装置ともギヤを
使用し、ギヤ比の選択の巾が広く、スタ−タ性能とダイ
ナモ性能を両立しやすい。

【００３６】また、駆動軸７とアーマチャ２の回転軸２
０との間に発電用一方向クラッチ６ａを設ける事で、独
立したクラッチ用のスペースを省略でき、小型化できる
とともに、駆動時に使用しないシャフトの小径部が長
く、エンジン回転変動時の衝撃吸収に効果がある。ま
た、駆動軸７と遊星減速機構４との間に始動用一方向ク
ラッチ６ｂを設置しため、始動後の遊星減速機構４の回
転数を低く抑えることができ、また、始動用一方向クラ
ッチ６ｂの回転速度を低減して磨耗を減らすことがで
き、更に、遊星減速機構４の各部のアンバランスによる
振動を低くでき、騒音低減や、軸受やクラッチの長寿命
化が図れる。

【００３７】また、始動用一方向クラッチ６ｂ及び発電
用一方向クラッチ６ａを共に駆動軸７内に配置する事で
部品点数を低減でき、体格も縮小でき、組立工数も減少
する。また、駆動軸７とリングギヤ８とを油潤滑をする
事で、更に耐摩耗性が向上すると共に、騒音低減や、防
錆効果も期待できる。

【００３８】また、アーマチャ２をエンジンオイルで冷
却することで、更に小型軽量化を実現することができ、
また回転中のアーマチャ２のアンバランスによる振動も
液体の粘性により小さくでき、騒音が低減される。ま
た、同様に、エンジン振動の影響も低減できる。また、
冷却液がエンジンオイルであるので、冷却機構を簡素と
することができる。なお、本実施例では冷却液としてエ
ンジンオイルを採用したが、エンジン冷却水を採用する
こともでき、同様の作用効果を奏することができる。

【００３９】また、上記冷却液の導入をエンジンブロッ
ク１２とスタ−タダイナモのフレーム９の密着部で行な
うため、配管を省略でき、組付性が良く、部品点数も少
なく、耐振性、放熱性も優れている。また、スタータリ
レー１６をスタ−タダイナモに固定しているので、従来
のスタ−タシステムと互換性を維持することができる。

【００４０】次に、スタ−タダイナモの内部減速比につ
いて述べる。スタ−タ（分巻モータ）として最大出力時
の回転数（Ｎ_SM）は無負荷回転数（Ｎ_SN）の約１／２で
ある。また、ダイナモとしては、エンジンアイドル回転
数（Ｎ₁ ）にて発電を開始する必要がある。従って、エ
ンジンの最低回転数（Ｎｅ）時にスタ−タの最大出力時
を合わせ、エンジンアイドル回転数（Ｎ₁ ）を、無負荷
回転数（Ｎ_SN）に合わせる事が、スタ−タダイナモを効
率的な使用につながる。これにより内部減速比ｉは次式
より

【００４１】

【数１】

【００４２】

【数２】

【００４３】

【数３】Ｎ_SN＝２Ｎ_SM

【００４４】

【数４】 ここでｉはリングギヤ８と駆動軸７のギヤ部７ｂとのギ
ヤ比である。

【００４５】従って内部減速比をアイドル回転数（本発
明でいうエンジン持続最低回転数）とエンジン着火可能
な着火回転数（本発明でいうエンジン着火最低回転数）
との比の１／２にすることでスタ−タダイナモを効率的
に使用できる。ちなみに、着火回転数（最低回転数、Ｎ
ｅ）は３０〜１００ｒｐｍとされ、アイドル回転数Ｎ_I
は４００〜８００ｒｐｍとされ、通常の車両用エンジン
ではこの範囲に入るので、上記各数式は通常の車両用エ
ンジンで成り立つ。

【００４６】すなわち、スタ−タの内部減速比は４〜６
が主流となっており、現行のスタ−タ仕様にて、効率的
な使用ができる。更にＮｅが低下すれば。上記条件にて
減速比を決定することでスタ−タダイナモの減速比を一
層高く設定でき、更なる小型軽量化を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の始動兼発電装置の一実施例を示す部分
断面図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】図１の装置の回路図である。

【図４】他の実施例を示す側面図である。

【符号の説明】

２はアーマチャ（回転子）、４は遊星減速機構（減速機
構）、５は減速軸、６ａは発電用一方向クラッチ（第２
の一方向クラッチ）、６ｂは始動用一方向クラッチ（第
１の一方向クラッチ）、７は駆動軸、７ｂはギヤ部（ピ
ニオンギヤ）、８はリングギヤ、９ａはフード部（油溜
め部、潤滑油供給部）、２０はアーマチャ２の回転軸、
２１ｂはガータスプリング（求心方向付勢手段）、２１
ｆは弾性体（軸方向付勢手段）である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸を有する回転子と、 前記回転軸の外周に設けられ、前記回転軸の軸心と略同
   一軸心を有するとともに、エンジンのリングギヤに噛み
   合うピニオンギヤを有し、かつハウジングに回転自在に
   保持される駆動軸と、 前記回転軸に設けられたサンギヤと、このサンギヤに噛
   み合うプラネタリギヤと、このプラネタリギヤに噛み合
   うインターナルギヤとからなる減速機構と、 この減速機構によって前記回転子から減速された回転が
   伝達される減速軸と、 前記減速軸と前記駆動軸との間に設けられ、前記減速軸
   から前記駆動軸へのみ回転を伝達する第１の一方向クラ
   ッチと、 前記駆動軸と前記回転軸との間に設けられ、前記駆動軸
   から前記回転軸へのみ伝達する第２の一方向クラッチ
   と、 を備え、 前記エンジンの始動時、前記回転子の回転を前記減速機
   構で減速し、前記減速軸、前記第１の一方向クラッチ、
   前記駆動軸を介して、前記リングギヤに伝達して前記エ
   ンジンを駆動し、 前記エンジンの始動後、前記リングギヤの回転を前記駆
   動軸、前記第２の一方向クラッチを介して、前記回転軸
   に伝達して前記回転子によって発電させることを特徴と
   する始動兼発電装置。
2. 【請求項２】前記ピニオンギヤ及びリングギヤは、はす
   ば歯車又はやまば歯車からなる請求項１記載の始動兼発
   電装置。
3. 【請求項３】前記ピニオンギヤ及びリングギヤの噛合面
   に潤滑油を供給する潤滑油供給部を有する請求項１又は
   ２記載の始動兼発電装置。
4. 【請求項４】前記潤滑油供給部は、前記リングギヤの下
   方に位置して前記ハウジングに形成されて前記ピニオン
   ギヤを覆う上端開口の油溜め部からなる請求項３記載の
   始動兼発電装置。
5. 【請求項５】前記回転子は、エンジンオイルが出入し貯
   溜される回転子収容空間に収容される請求項１乃至４の
   いずれか記載の始動兼発電装置。
6. 【請求項６】前記ハウジングはエンジンブロックに接合
   され、前記回転子収容空間は接合面に開口するオイル通
   路を通じて前記エンジンブロックのオイル通路に連通す
   る請求項５記載の始動兼発電装置。
7. 【請求項７】発電時における前記回転子の所定値以上の
   回転数増加を規制する回転子回転数規制手段を有する請
   求項１乃至６のいずれか記載の始動兼発電装置。
8. 【請求項８】前記回転子回転数規制手段は、前記発電用
   一方向クラッチと一体に形成される請求項７記載の始動
   兼発電装置。
9. 【請求項９】前記回転子回転数規制手段は、前記回転子
   の回転軸に相対回転不能かつ軸方向変位可能に嵌着され
   るとともにクラッチローラを介して前記ピニオンギヤの
   内周面にトルク受容可能かつトルク伝達不能に結合する
   チューブと、前記チューブの一端面に断面が斜面に形成
   された係合面と係合する係合面を有するとともに前記回
   転子の回転軸に相対回転不能かつ前記係合面に沿って変
   位可能に嵌着されるウエイトと、前記ウエイトを求心方
   向に付勢する求心方向付勢手段と、前記ウエイトを前記
   係合面に向けて軸方向に付勢する軸方向付勢手段とを備
   え、前記チューブのローラー接触面は前記係合面へ向け
   て径大に形成されている請求項７又は８記載の始動兼発
   電装置。