JP2013083177A - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】ピニオン７を含む移動体の移動質量を小さくでき、且つ、ピニオン７を支持するピニオンチューブ６の傾きを抑制できる片持ち構造のスタータ１を提供する。
【解決手段】スタータ１は、モータ２の発生トルクがクラッチ４を介して伝達される出力軸５と、この出力軸５の外周にヘリカルスプライン嵌合するピニオンチューブ６と、ピニオンチューブ６の前端側の端部に設けられるピニオン摺動部６Ｂに組み付けられるピニオン７と、電磁石の吸引力によってシフトレバー８を駆動し、このシフトレバー８を介してピニオンチューブ６をピニオン７と一体に反モータ方向へ押し出す電磁スイッチ９等より構成される。このスタータ１は、エンジンの始動を行う際に、出力軸５およびクラッチ４が移動することはなく、出力軸５に対してピニオンチューブ６とピニオン７が一体に反モータ方向へ押し出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、出力軸の外周にスプライン嵌合するピニオンチューブを有し、このピニオンチューブを出力軸に対し反モータ方向へ押し出して、ピニオンチューブの軸方向反モータ側の端部に支持されるピニオンをエンジンのリングギヤに噛み合わせる方式のスタータに関する。

従来、片持ち構造と呼ばれるスタータが特許文献１に記載されている。
このスタータは、図５に示す様に、モータ（図示せず）に駆動される出力軸１００と、この出力軸１００の外周に軸受１１０を介して嵌合するピニオンチューブ１２０と、出力軸１００の回転をピニオンチューブ１２０に伝達するローラ式の一方向クラッチ１３０と、ピニオンチューブ１２０の軸方向反モータ側（図示左側）の端部に直スプライン嵌合するピニオン１４０と、クラッチ１３０とピニオン１４０との間に配置される軸受１５０を介してピニオンチューブ１２０を支持するハウジング１６０等より構成され、図示しない電磁スイッチの作動により、出力軸１００に対しピニオンチューブ１２０をクラッチ１３０と一体に反モータ方向（図示左方向）へ押し出して、ピニオン１４０をエンジンのリングギヤに噛み合わせる方式である。

上記のスタータは、電磁スイッチの作動によってピニオンチューブ１２０を反モータ方向へ押し出す際に、ピニオンチューブ１２０と一体にクラッチ１３０が移動する構成であるため、移動体（ピニオンチューブ１２０、クラッチ１３０、ピニオン１４０）の移動質量が大きくなり、電磁スイッチを小型化する上で課題となっている。
これに対し、特許文献２に記載された片持ち構造のスタータがある。
このスタータは、図６に示す様に、クラッチ１３０のインナチューブ１３１に対してピニオン軸１７０がヘリカルスプライン嵌合によって軸方向へ移動可能に設けられ、そのピニオン軸１７０の軸方向反モータ側の端部にピニオン１４０が組み付けられている。この構成では、電磁スイッチの作動によってピニオン軸１７０を反モータ方向へ押し出す際に、クラッチ１３０が移動しないため、特許文献１のスタータと比較して、移動体（ピニオン軸１７０、ピニオン１４０）の移動質量を小さくできる。その結果、移動体を押し出すための吸引力を発生する電磁スイッチの小型化を図ることが可能である。

特開２００６−１７７１６８号公報 特開２００７−１４６７５９号公報

ところが、特許文献２に記載されたスタータは、インナチューブ１３１の内周に雌ヘリカルスプラインが形成され、この雌ヘリカルスプラインに噛み合う雄ヘリカルスプラインがピニオン軸１７０の外周に形成されている。この場合、インナチューブ１３１の径方向外側では、クラッチ１３０のアウタ１３２とローラ１３３との間、および、ローラ１３３とインナチューブ１３１との間にクリアランスが発生し、インナチューブ１３１の径方向内側では、ヘリカルスプラインで噛み合うインナチューブ１３１とピニオン軸１７０との間にクリアランスが発生する、つまり、インナチューブ１３１の径方向外側と内側とにそれぞれクリアランスが発生するため、ピニオン軸１７０の傾きが大きくなる。このため、ピニオン軸１７０を支持する軸受の摩耗、減速装置に使用される歯車の摩耗等が発生し、それらの摩耗によってスタータの寿命が短くなる恐れがある。

本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ピニオンチューブを押し出してピニオンをリングギヤに噛み合わせる際に、ピニオンを含む移動体の移動質量を小さくでき、且つ、ピニオンを支持するピニオンチューブの傾きを抑制できる片持ち構造のスタータを提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、トルクを発生するモータと、このモータの回転軸と同一軸線上に配置され、且つ、外周面に雄スプラインが形成された出力軸と、モータの発生トルクを出力軸に伝達するクラッチと、内周面に雌スプラインが形成された円筒孔を有し、この円筒孔の内周に出力軸の軸方向反モータ側を挿入して雄スプラインと雌スプラインとが噛み合わされるピニオンチューブと、このピニオンチューブの軸方向反モータ側の端部に配設され、ピニオンチューブと一体に回転するピニオンと、電磁石の吸引力によりシフトレバーを駆動して、ピニオンチューブをピニオンと一体に出力軸に対して反モータ方向へ押し出す電磁ソレノイドとを備え、電磁ソレノイドの作動により、ピニオンチューブを出力軸に対し反モータ方向へ押し出して、ピニオンをエンジンのリングギヤに噛み合わせる方式のスタータであって、クラッチは、モータの発生トルクが伝達されて回転するアウタと、このアウタの内周に相対回転可能に配置されるインナと、アウタとインナとの間に配設されてアウタからインナへ動力を伝達する一方、インナからアウタへの動力の伝達を遮断する動力断続部材とを有し、出力軸は、軸方向モータ側の端部がインナと一体に設けられていることを特徴とする。

本発明に係るスタータは、エンジンの始動を行う際に、電磁ソレノイドの作動によってシフトレバーが駆動され、このシフトレバーを介して、ピニオンチューブがピニオンと一体に出力軸に対して反モータ方向へ押し出される。また、出力軸の軸方向モータ側の端部がクラッチのインナと一体に設けられている。この構成によれば、電磁ソレノイドの作動によってピニオンチューブをピニオンと一体に反モータ方向へ押し出す際に、出力軸およびクラッチが移動しないため、特許文献１に記載されたスタータと比較して、ピニオンチューブとピニオンを含む移動体の移動質量を小さくできる。

また、出力軸の軸方向モータ側の端部がクラッチのインナと一体に設けられているので、クラッチに発生するクリアンラス（アウタと動力断続部材との間に生じるクリアランスおよび動力断続部材とインナとの間に生じるクリアランス）と、出力軸に形成される雄スプラインとピニオンチューブに形成される雌スプラインとの間に発生するクリアランスとが軸方向に重なることはない。言い換えると、クラッチに発生するクリアンラスと、スプライン部に発生するクリアランスとが軸方向に離れているので、特許文献２に記載されたスタータと比較して、ピニオンチューブの傾きを抑制できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、円筒孔の内周に挿入される出力軸の軸方向反モータ側の端部と、円筒孔の軸方向底部との間に、出力軸に対してピニオンチューブを反モータ方向へ付勢するスプリングが配設されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、電磁ソレノイドの作動により、ピニオンチューブと一体に反モータ方向へ押し出されたピニオンがリングギヤの端面に当接した後、モータの回転によってピニオンがリングギヤと噛み合い可能な位置まで回転した時に、スプリングの反力によってピニオンチューブを出力軸に対して押し出すことができるので、ピニオンとリングギヤとの噛み合い性を向上できる。
また、請求項２に係るスプリングは、チューブ本体に形成される円筒孔の内側に配置される、つまり、ピニオンチューブの内部に配置されることで、耐環境性を確保できるので、スプリングの性能劣化を抑制できる。

（請求項３の発明）
請求項２に記載したスタータにおいて、出力軸の軸方向反モータ側の端部とスプリングの軸方向モータ側の端部との間にワッシャを相対回転可能に配置したことを特徴とする。 上記の構成によれば、出力軸とピニオンチューブとの相対回転に伴うスプリングの摩耗を抑制できる。
なお、ワッシャは、２枚以上使用しても良く、その場合、スプリングの摩耗抑制効果が高くなる。

（請求項４の発明）
請求項２または３に記載したスタータにおいて、円筒孔の軸方向底部とスプリングの軸方向反モータ側の端部との間にワッシャを相対回転可能に配置したことを特徴とする。
上記の構成によれば、出力軸とピニオンチューブとの相対回転に伴うスプリングの摩耗を抑制できる。
なお、ワッシャは、２枚以上使用しても良く、その場合、スプリングの摩耗抑制効果が高くなる。

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れか一つのスタータにおいて、ピニオンは、ピニオンチューブと別体に設けられて、ピニオンチューブに対し軸方向に移動可能に組み付けられると共に、ピニオンチューブとの間に配設されるピニオンスプリングによってピニオンチューブの反モータ方向へ付勢され、ピニオンチューブには、ピニオンの軸方向反モータ側にピニオンの軸方向移動を規制するピニオンストッパが組み付けられていることを特徴とする。 上記の構成によれば、電磁ソレノイドの作動により、ピニオンチューブと一体に反モータ方向へ押し出されたピニオンがリングギヤの端面に当接した後、モータの回転によってピニオンがリングギヤと噛み合い可能な位置まで回転した時に、ピニオンスプリングの反力によってピニオンのみ押し出すことができるので、ピニオンとリングギヤとの噛み合い性を向上できる。

（請求項６の発明）
請求項５に記載したスタータにおいて、ピニオンチューブは、内周に円筒孔を形成するチューブ本体と、このチューブ本体より軸方向反モータ側に、チューブ本体より外径が小さく形成され、且つ、外周面に直スプライン歯が形成されたピニオン摺動部とを有し、ピニオンは、軸方向反モータ側の内周に開口して内周面に直スプライン溝が形成された摺動孔と、この摺動孔と連通して軸方向モータ側の内周に開口すると共に、摺動孔より内径が大きく形成された大径孔とを有し、この大径孔の内周を通って摺動孔の内周にピニオン摺動部を挿入し、直スプライン歯と直スプライン溝とが噛み合ってピニオン摺動部に対し軸方向に移動可能に組み付けられ、ピニオンスプリングは、ピニオンチューブのチューブ本体とピニオン摺動部との間に形成される径方向の段差面と、ピニオンの大径孔と摺動孔との間に形成される径方向の段差面との間に配設されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、ピニオン摺動部の外周面に形成された直スプライン歯と、ピニオンの摺動孔の内周面に形成された直スプライン溝とが噛み合う簡素な構成によって、ピニオン摺動部に対しピニオンを軸方向に移動可能に組み付けることができる。
また、ピニオンの軸方向モータ側の内周に大径孔を形成することで、この大径孔とピニオン摺動部の外周面との間に生じる空間にピニオンスプリングを配設できる。ピニオンスプリングの一端（軸方向モータ側の端部）は、ピニオンチューブの外周に形成される径方向の段差面に支持され、ピニオンスプリングの他端（軸方向反モータ側の端部）は、ピニオンの内周に形成される径方向の段差面に支持される。

実施例１に係るスタータの一部断面を含む全体図である。 （ａ）スタータ停止時のピニオンチューブ及びピニオンの位置を示す断面図、（ｂ）スタータ駆動時のピニオンチューブ及びピニオンの位置を示す断面図である。 ピニオンチューブの内部にスプリングとワッシャを配置した実施例２に係る断面図である。 ピニオンをピニオン摺動部の外周にヘリカルスプライン嵌合した実施例３に係る断面図である。 従来技術（特許文献１）に係るスタータの要部断面図である。 従来技術（特許文献２）に係るスタータの要部断面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

（実施例１）
スタータ１は、図１に示す様に、トルクを発生するモータ２と、このモータ２の回転を減速する減速装置３と、この減速装置３の出力側にクラッチ４を介して連結される出力軸５と、この出力軸５の外周にスプライン嵌合するピニオンチューブ６と、このピニオンチューブ６の軸方向反モータ側（図示左側）の端部に組み付けられ、ピニオンチューブ６と一体に回転するピニオン７と、電磁石の吸引力によってシフトレバー８を駆動して、ピニオンチューブ６をピニオン７と一体に出力軸５に対して反モータ方向（図示左方向）へ押し出す働きを有すると共に、後述するメイン接点を開閉してモータ２の通電電流を断続する電磁スイッチ９等より構成される。なお、以下の説明では、軸方向反モータ側を前端側、軸方向モータ側（図示右側）を後端側と定義する。

モータ２は、例えば、フレームを兼ねるヨーク２ａの内周に複数の永久磁石または界磁コイルを配置して構成される界磁と、この界磁の内周に回転自在に配置される電機子軸２ｂを有し、この電機子軸２ｂの外周に整流子（図示せず）を備える電機子と、この電機子の回転に伴って整流子の外周上を摺動するブラシ（図示せず）等を有する直流整流子モータであり、電磁スイッチ９の作動によりメイン接点が閉成して電機子に通電されると、界磁との相互作用により電機子にトルクを発生する。
減速装置３は、図２（ａ）に示す様に、電機子軸２ｂの反整流子側（図示左側）に形成される太陽歯車３ａと、この太陽歯車３ａと同心に配置されるリング状の内歯車３ｂと、太陽歯車３ａと内歯車３ｂとに噛み合う複数（例えば３個）の遊星歯車３ｃとで構成され、太陽歯車３ａの回転に伴って、遊星歯車３ｃが自転運動と公転運動を行う周知の遊星歯車減速機である。

クラッチ４は、図２に示す様に、減速装置３の遊星歯車３ｃを回転自在に支持する歯車軸３ｄと一体に設けられ、内周面にくさび状のカム空間（図示せず）を形成するアウタ４ａと、このアウタ４ａの内周に相対回転可能に配置されるインナ４ｂと、アウタ４ａとインナ４ｂとの間でアウタ４ａのカム空間に配設されるローラ４ｃと、カム空間の狭小方向へローラ４ｃを付勢するスプリング（図示せず）等より構成される。このクラッチは、ローラ４ｃを介してアウタ４ａからインナ４ｂへ回転トルクを伝達する一方、インナ４ｂからアウタ４ａへのトルク伝達をローラ４ｃが空転することで遮断する一方向クラッチとして構成されている。

出力軸５は、図１に示す様に、モータ２の電機子軸２ｂと同一軸線上に配置されて、後端側の端部がクラッチ４のインナ４ｂと一体に設けられ、外周面が軸受１０を介してセンタケース１１に回転自在に支持されている。なお、図１に示す軸受１０は、すべり軸受（平軸受）を図示しているが、すべり軸受に限定するものではなく、例えば、ボールベアリング、ニードルベアリング等を使用することもできる。
軸受１０の後端側には、軸受１０とインナ４ｂとの相対回転による摩耗を抑制するワッシャ１２が配設されている。
出力軸５には、図２に示す様に、軸受１０に支持される外周面より前端側の外周面に雄ヘリカルスプライン５ａが形成され、さらに、雄ヘリカルスプライン５ａより前端側には、ピニオンチューブ６の最大前進位置を規制する前進ストッパ５ｂが形成されている。

また、出力軸５の軸受１０に支持される外周面と雄ヘリカルスプライン５ａとの間には、全周に周溝５ｃが凹設され、この周溝５ｃにピニオンチューブ６の停止位置を規制するストッパ部材１３が取り付けられている。
ストッパ部材１３は、例えば、Ｅクリップであり、このＥクリップを周溝５ｃの外周に嵌め込んで使用される。なお、Ｅクリップは、複数枚重ねて使用することもできる。また、Ｅクリップの外周には、出力軸５の回転時に生じる遠心力によってＥクリップが周溝５ｃから外れないように、カバー１４を被せても良い。

ピニオンチューブ６は、図２（ａ）に示す様に、内周面に雌ヘリカルスプライン６ａが形成された円筒孔６ｂを有するチューブ本体６Ａと、このチューブ本体６Ａより前端側に設けられて、チューブ本体６Ａより外径が小さく形成され、且つ、外周面に直スプライン歯６ｃが軸方向に沿って形成されたピニオン摺動部６Ｂとを有する。
このピニオンチューブ６は、チューブ本体６Ａの外周面が軸受１５を介してハウジング１６に回転自在および軸方向に摺動自在に支持されると共に、円筒孔６ｂの内周に出力軸５が挿入されて、雄ヘリカルスプライン５ａと雌ヘリカルスプライン６ａとが噛み合うことにより、出力軸５に対し相対回転可能に、且つ、軸方向へ移動可能に組み付けられている。上述したピニオンチューブ６の最大前進位置は、雌ヘリカルスプライン６ａの前端面が前進ストッパ５ｂの後端面に当接することで規制される。なお、図１、図２では、軸受１５にボールベアリングを使用しているが、ボールベアリングに限定するものではなく、例えば、ニードルベアリング、すべり軸受（平軸受）等を使用することもできる。

チューブ本体６Ａの円筒孔６ｂは、軸方向の略中央部より前端側と後端側とで内径が異なり、後端側の方が前端側より内径が大きく形成され、その後端側の内周面に雌ヘリカルスプライン６ａが形成されている。なお、円筒孔６ｂの後端側の内径は、雌ヘリカルスプライン６ａの歯底径と略同一寸法に形成されている。
また、円筒孔６ｂの前端側では、円筒孔６ｂの内周面と出力軸５の外周面との間に生じる径方向のクリアランスが、雄ヘリカルスプライン５ａと雌ヘリカルスプライン６ａとの間に生じる径方向のクリアランスより小さく設定されて、円筒孔６ｂの内周面と出力軸５の外周面とが互いに摺動面を形成している。

さらに、上記の摺動面を形成する円筒孔６ｂの内周面または出力軸５の外周面には、図２（ａ）に示すスタータ停止時から図２（ｂ）に示すスタータ駆動時まで、出力軸５の先端面（前端側の端面）と円筒孔６ｂの軸方向底部との間に形成される空間Ｓと、円筒孔６ｂの後端側とを連通する連通溝１７が軸方向に沿って形成されている。
なお、「スタータ駆動時」とは、ピニオン７がエンジンのリングギヤＧ（図１参照）に噛み合って、モータ２の発生トルクをピニオン７からリングギヤＧに伝達してエンジンをクランキングしている状態を言う。
チューブ本体６Ａの外周には、外部からの異物の侵入を防止するシール部材１８が軸受１５の前端側に配設されている。このシール部材１８は、例えば、ゴム製のオイルシールであり、チューブ本体６Ａの外周面にリップ部が摺接した状態でハウジング１６に保持されている。

チューブ本体６Ａの後端側には、電磁スイッチ９の作動によりシフトレバー８を介して受ける反モータ方向への押し出し力をピニオンチューブ６に伝達する押出力伝達手段が取付けられている。この押出力伝達手段は、図２（ａ）に示す様に、チューブ本体６Ａの外周に相対回転自在に嵌合する樹脂製のリング状カラー１９と、このカラー１９と一体に樹脂成形されてシフトレバー８の端部に係合するレバー係合部２０（図１参照）と、カラー１９の軸方向ピニオン側（前端側）への移動を規制するピニオン側規制部２１と、カラー１９の軸方向反ピニオン側（後端側）への移動を規制するモータ側規制部２２とで構成される。
ピニオン側規制部２１は、ピニオンチューブ６と一体に設けられ、ピニオンチューブ６の全周に鍔状に突設されている。モータ側規制部２２は、周方向に連続した環状体（例えばワッシャ）によってピニオンチューブ６と別体に設けられ、ピニオンチューブ６の外周に圧入等によって固定される。なお、ピニオン側規制部２１は、モータ側規制部２２と同様に、周方向に連続した環状体（例えばワッシャ）によってピニオンチューブ６と別体に設けて、ピニオンチューブ６の外周に圧入等によって固定することもできる。

ピニオン７は、ピニオンチューブ６と別体に設けられて、ピニオン摺動部６Ｂに対し軸方向に移動可能に組み付けられ、且つ、ピニオンスプリング２３によってピニオン摺動部６Ｂの反モータ方向へ付勢され、ピニオン摺動部６Ｂの前端側の端部に取り付けられたピニオンストッパ２４によって反モータ方向への移動が規制されている。
また、ピニオン７は、図２（ａ）に示す様に、前端側の内周に開口して内周面に直スプライン溝７ａが軸方向に沿って形成された摺動孔７ｂと、この摺動孔７ｂに連通して後端側の内周に開口すると共に、摺動孔７ｂより内径が大きく形成された大径孔７ｃとを有している。

このピニオン７は、大径孔７ｃの内周を通って摺動孔７ｂの内周にピニオン摺動部６Ｂが挿入され、直スプライン歯６ｃと直スプライン溝７ａとが噛み合うことで、ピニオン摺動部６Ｂに対し軸方向に移動可能に組み付けられている。また、ピニオン７は、大径孔７ｃの後端側端部の内周にチューブ本体６Ａの前端側端部の外周が嵌合している。
ピニオンスプリング２３は、ピニオンチューブ６のチューブ本体６Ａとピニオン摺動部６Ｂとの間に形成される径方向の段差面と、ピニオン７の大径孔７ｃと摺動孔７ｂとの間に形成される径方向の段差面との間に配設されている。

電磁スイッチ９は、図１に示す様に、電磁石の吸引力によってプランジャ２５を駆動するソレノイドＳＬと、内部にメイン接点を配置する樹脂カバー２６とを有し、この樹脂カバー２６がソレノイドＳＬの磁気回路を兼ねるフレームの開口端部にかしめ固定されている。ソレノイドＳＬは、通電によって電磁石を形成する励磁コイル２７と、この励磁コイル２７の内周を軸方向に移動可能に配置される上記プランジャ２５と、励磁コイル２７への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅した時にプランジャ２５を押し戻すためのリターンスプリング２８と、ピニオン７をエンジンのリングギヤＧに噛み合わせるための反力を蓄えるドライブスプリング２９と、このドライブスプリング２９を介してプランジャ２５の動きをシフトレバー８に伝達するジョイント３０等より構成される。

メイン接点は、樹脂カバー２６に固定される２本の端子ボルト３１、３２を介してモータ２の電源ラインに接続される一組の固定接点（図示せず）と、プランジャ２５の動きに連動して一組の固定接点間を電気的に断続する可動接点（図示せず）とで構成される。
このメイン接点は、プランジャ２５が電磁石に吸引されて図１の右方向へ移動する時に、可動接点が一組の固定接点に当接して両固接点間を導通することで閉成し、電磁石の吸引力が消滅してプランジャ２５がリターンスプリング２８によって押し戻される時に、可動接点が一組の固定接点から離れて両固接点間の導通を遮断することで開成する。
シフトレバー８は、ハウジング１６に回動自在に支持されるレバー支点部８ａを有し、このレバー支点部８ａより一端側のレバー端部が電磁スイッチ９のジョイント３０に連結され、レバー支点部８ａより他端側のレバー端部が前述のレバー係合部２０に係合している。

次に、スタータ１の作動を説明する。
ユーザにより始動スイッチ（図示せず）が閉操作されると、バッテリより電磁スイッチ９の励磁コイル２７に通電されて電磁石が形成され、その電磁石に吸引されてプランジャ２５が移動する。このプランジャ２５の動きがシフトレバー８を介してピニオンチューブ６に伝達されることで、ピニオンチューブ６がピニオン７と一体に反モータ方向へ押し出される。この時、ピニオン７がリングギヤＧに噛み合わず、ピニオン７の端面がリングギヤＧの端面に当接すると、ピニオン７の移動は停止し、ピニオンスプリング２３を押し縮めながらピニオンチューブ６のみ押し出される。

この後、ドライブスプリング２９に反力を蓄えながらプランジャ２５が更に移動してメイン接点が閉じると、バッテリより電力の供給を受けてモータ２にトルクが発生する。モータ２の発生トルクは、減速装置３で増幅された後、クラッチ４を介して出力軸５に伝達され、さらに、出力軸５からピニオンチューブ６に伝達されることで、ピニオンチューブ６が回転する。ピニオンチューブ６の回転により、ピニオン７がリングギヤＧと噛み合い可能な位置まで回転すると、ドライブスプリング２９に蓄えられた反力と、モータ２の発生トルクがヘリカルスプライン５ａ、６ａにより変換されて発生する軸方向の推力（前進力）とでピニオンチューブ６が押し出され、さらに、ピニオンスプリング２３の反力でピニオン７が押し出されることで、ピニオン７とリングギヤＧとの噛み合いが成立する。これにより、モータ２の発生トルクがピニオン７からリングギヤＧに伝達されて、エンジンをクランキングする。

クランキングからエンジンが完爆した後、ユーザにより始動スイッチが開操作されると、励磁コイル２７への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅するため、リターンスプリング２８の反力でプランジャ２５が押し戻される。その結果、メイン接点が開いてバッテリからモータ２への通電が停止され、電機子の回転が次第に減速して停止する。
また、プランジャ２５が押し戻されると、エンジン始動時と反対方向にシフトレバー８が揺動してピニオンチューブ６がモータ方向へ戻されることにより、ピニオン７がリングギヤＧから離脱して、図２（ａ）に示すスタータ停止位置までピニオンチューブ６と一体に後退する。

（実施例１の作用および効果）
実施例１に示すスタータ１は、軸受１５を介してハウジング１６に支持されるピニオンチューブ６の前端側の端部にピニオン摺動部６Ｂが設けられ、このピニオン摺動部６Ｂの外周にピニオン７が直スプライン嵌合して組み付けられている。言い換えると、ピニオン７より前端側にピニオンチューブ６を支持する軸受を持たない片持ち構造のスタータ１である。このスタータ１において、ピニオンチューブ６は、出力軸５の外周にヘリカルスプライン嵌合によって組み付けられ、エンジンの始動を行う際に、電磁スイッチ９の作動によって、出力軸５に対し反モータ方向へ押し出される。また、出力軸５は、後端側の端部がクラッチ４のインナ４ｂと一体に設けられている。この構成によれば、エンジンの始動を行う際に、出力軸５およびクラッチ４が移動することはない。

また、ピニオンチューブ６は、出力軸５の外周にヘリカルスプライン嵌合して、出力軸５に対し軸方向に移動可能に組み付けられるため、チューブ本体６Ａが中空状に形成される。これにより、ピニオンチューブ６の軽量化を図ることができる。
これに対し、図６に示す特許文献２のスタータに用いられるピニオン軸１７０は、インナチューブ１３１の内周にヘリカルスプライン嵌合して組み付けられるため、ピニオン軸１７０を中空状に形成すると、ピニオン軸１７０の剛性が不足する恐れがある。すなわち、ピニオン軸１７０を中空状に形成しても、ピニオン軸１７０を内周側から支える部品が存在しないため、ピニオン軸１７０を軽量化するために中空状に形成することは困難である。
上記の結果、本実施例のスタータ１は、ピニオンチューブ６とピニオン７を含む移動体の移動質量を小さくできるので、シフトレバー８を介して移動体を押し出すための吸引力を発生する電磁スイッチ９の小型化を図ることができる。

さらに、本実施例のスタータ１は、クラッチ４のインナ４ｂと出力軸５とがヘリカルスプラインによって噛み合う構造ではなく、出力軸５の後端側の端部がクラッチ４のインナ４ｂと一体に設けられている。この場合、クラッチ４に発生するクリアンラス（アウタ４ａとローラ４ｃとの間に生じるクリアランスおよびローラ４ｃとインナ４ｂとの間に生じるクリアランス）と、出力軸５に形成される雄ヘリカルスプライン５ａとピニオンチューブ６に形成される雌ヘリカルスプライン６ａとの間に発生するクリアランスとが軸方向に重なることはない。言い換えると、クラッチ４に発生するクリアンラスと、スプライン部に発生するクリアランスとが軸方向に離れているので、ピニオンチューブ６の傾きを抑制できる。その結果、ピニオンチューブ６を支持する軸受１０、軸受１５、および、減速装置３を構成する各歯車３ａ、３ｂ、３ｃの摩耗を抑制できるため、スタータ１の寿命向上に寄与できる。

また、ピニオン７は、ピニオンチューブ６と別体に設けられて、ピニオン摺動部６Ｂに対し軸方向へ移動可能に組み付けられ、且つ、ピニオンスプリング２３によって前端側へ付勢されている。この構成によれば、電磁スイッチ９の作動により、ピニオンチューブ６と一体に反モータ方向へ押し出されたピニオン７がリングギヤＧの端面に当接した後、モータ２の回転によってピニオン７がリングギヤＧと噛み合い可能な位置まで回転した時に、ピニオンスプリング２３の反力によってピニオン７のみ押し出すことができるので、ピニオン７とリングギヤＧとの噛み合い性を向上できる。
また、ピニオン７の後端側の内周に大径孔７ｃを形成することで、この大径孔７ｃとピニオン摺動部６Ｂの外周面との間に生じる空間にピニオンスプリング２３を配設でき、且つ、大径孔７ｃの後端側端部の内周にチューブ本体６Ａの前端側端部の外周が嵌合しているので、ピニオンスプリング２３が直接外部に露出することはない。これにより、ピニオンスプリング２３の耐環境性を確保でき、性能劣化を抑制できる。

さらに、ピニオンチューブ６と出力軸５は、互いに摺動面を形成する円筒孔６ｂの内周面または出力軸５の外周面に連通溝１７が形成されている。この連通溝１７は、ピニオンチューブ６の内部に形成される空間Ｓと円筒孔６ｂの後端側とを連通しているので、出力軸５に対してピニオンチューブ６が軸方向に移動する際に、ピニオンチューブ６に掛かる負荷を小さくできる。すなわち、上記の空間Ｓが略密閉されている仮定した場合に、スタータ停止時からピニオンチューブ６が押し出されると、空間Ｓの容積が大きくなり、空間Ｓの空気が膨張して内部圧力が低下する。

一方、スタータ駆動時からピニオンチューブ６がモータ方向へ戻されると、空間Ｓの容積が小さくなり、空間Ｓの空気が圧縮されて内部圧力が増大する。この内部圧力の変化は、ピニオンチューブ６が軸方向に移動する際に負荷として作用する。これに対し、空間Ｓと円筒孔６ｂの後端側とを連通する連通溝１７を形成することで、ピニオンチューブ６が軸方向に移動した時に、空間Ｓと円筒孔６ｂの後端側との間で空気が連通溝１７を通じて容易に移動できるため、ピニオンチューブ６に掛かる負荷が小さくなる。その結果、ピニオンチューブ６をよりスムーズに移動させることができる。

（実施例２）
この実施例２に示すスタータ１は、図３に示す様に、出力軸５の先端面と円筒孔６ｂの軸方向底部との間に形成される空間Ｓにコイルスプリング３３を配設した一例である。
このコイルスプリング３３は、一端が出力軸５の先端部（前端側の端部）に支持され、他端が円筒孔６ｂの軸方向底部に支持されて、出力軸５に対しピニオンチューブ６を反モータ方向（図示左方向）へ付勢している。このコイルスプリング３３を設けることにより、電磁スイッチ９の作動によって、ピニオンチューブ６と一体に反モータ方向へ押し出されたピニオン７がリングギヤＧの端面に当接した後、モータ２の回転によってリングギヤＧと噛み合い可能な位置まで回転した時に、コイルスプリング３３の反力によってピニオンチューブ６を出力軸５に対して押し出すことができるので、ピニオン７とリングギヤＧとの噛み合い性を向上できる。
また、コイルスプリング３３は、ピニオンチューブ６の内部に配置されるので、耐環境性が確保されて、性能劣化を抑制できる。なお、図３には、実施例１に記載したピニオンスプリング２３が示されているが、ピニオンスプリング２３を廃止することも出来る。

さらに、図３に示す様に、コイルスプリング３３の一端側と出力軸５との間、および、コイルスプリング３３の他端側と円筒孔６ｂの軸方向底部との間にワッシャ３４を配置しても良い。このワッシャ３４を使用することにより、出力軸５とピニオンチューブ６との相対回転に伴うコイルスプリング３３の摩耗を抑制できる効果が生じる。ワッシャ３４を複数枚重ねて使用すれば、コイルスプリング３３の摩耗を抑制できる効果が向上する。
なお、ワッシャ３４は、必ずしも、コイルスプリング３３の一端側と他端側の両方に配置する必要はなく、コイルスプリング３３の一端側と他端側のどちらか一方だけに配置することも出来る。

（実施例３）
実施例１では、ピニオン摺動部６Ｂの外周にピニオン７を直スプライン嵌合によって組み付ける一例を記載したが、この実施例３では、図４に示す様に、ピニオン摺動部６Ｂの外周にピニオン７をヘリカルスプライン嵌合によって組み付けている。つまり、ピニオン摺動部６Ｂの外周面には、実施例１に記載した直スプライン歯６ｃに替えて雄ヘリカルスプライン６ｄが形成され、ピニオン７の摺動孔７ｂの内周面は、実施例１に記載した直スプライン溝７ａに替えて雌ヘリカルスプライン７ｄが形成され、雄ヘリカルスプライン６ｄと雌ヘリカルスプライン７ｄとが噛み合っている。

この実施例３に示す構成では、エンジンの始動を行う際に、電磁スイッチ９の作動によって、ピニオンチューブ６と一体に反モータ方向へ押し出されたピニオン７がリングギヤＧの端面に当接した後、モータ２の回転によってリングギヤＧと噛み合い可能な位置まで回転した時に、モータ２の発生トルクがヘリカルスプライン６ｄ、７ｄにより変換されて発生する軸方向の推力（前進力）によってピニオン７を押し出すことができるので、実施例１に記載したスタータと比較して、ピニオン７とリングギヤＧとの噛み合い性を更に向上できる。

（変形例）
実施例１に記載したクラッチ４は、本発明の動力断続部材としてローラ４ｃを使用するローラ式クラッチの一例を記載したが、ローラ４ｃに替えてスプラグを動力断続部材として用いるスプラグ式クラッチ、あるいは、動力断続部材にカムを用いるカム式クラッチ等でも良い。
本発明のスタータに使用されるモータは、実施例１に記載した直流整流子モータ２に限定されるものではなく、例えば、交流モータを使用することも出来る。
実施例１では、ピニオン７がピニオンチューブ６と別体に設けられ、ピニオン摺動部６Ｂの外周に直スプライン嵌合する構成を記載したが、ピニオン７とピニオンチューブ６とを一体に設けることも出来る。

実施例１に記載した電磁スイッチ９は、電磁石によって吸引されたプランジャ２５が移動することで、シフトレバー８を駆動すると共に、メイン接点を閉成する構成であるが、シフトレバー８を駆動してピニオンチューブ６を反モータ方向へ押し出す働きと、メイン接点を開閉する働きとを別々のソレノイドで行う構成でも良い。すなわち、シフトレバー８を駆動してピニオンチューブ６を反モータ方向へ押し出すためのピニオン押し出し用ソレノイド（本発明に係る電磁ソレノイド）と、メイン接点を開閉してモータ２の通電電流を断続するモータ通電用ソレノイドとを備えるタンデム構造の電磁スイッチとすることも出来る。

さらに、ピニオン押し出し用ソレノイドとモータ通電用ソレノイドは、両者を共通のフレームに収容して一つの電磁スイッチとして構成することもできるが、両ソレノイドをそれぞれ専用のフレームに収容して独立した構成とすることもできる。
このタンデム構造の電磁スイッチは、ピニオン押し出し用ソレノイドとモータ通電用ソレノイドの作動をＥＣＵによって独立に制御することが可能であり、近年、車両への搭載が進んでいるアイドリングストップに対して好適に採用することが出来る。なお、アイドリングストップとは、例えば、交差点での赤信号や渋滞等により車両が一時停止した際に、エンジンへの燃料噴射を停止してエンジンを自動的に停止させるシステムである。

１ スタータ
２ モータ
２ｂ 電機子軸（モータの回転軸）
４ クラッチ
４ａ アウタ
４ｂ インナ
４ｃ ローラ（動力断続部材）
５ 出力軸
５ａ 雄ヘリカルスプライン（雄スプライン）
６ ピニオンチューブ
６Ａ チューブ本体
６Ｂ ピニオン摺動部
６ａ 雌ヘリカルスプライン（雌スプライン）
６ｂ チューブ本体に形成される円筒孔
６ｃ 直スプライン歯
７ ピニオン
７ａ 直スプライン溝
７ｂ ピニオンの摺動孔
７ｃ ピニオンの大径孔
８ シフトレバー
９ 電磁スイッチ
２３ ピニオンスプリング
２４ ピニオンストッパ
３３ コイルスプリング
３４ ワッシャ
Ｇ リングギヤ
ＳＬ ソレノイド（電磁ソレノイド）

Claims (6)

1. トルクを発生するモータと、
   このモータの回転軸と同一軸線上に配置され、且つ、外周面に雄スプラインが形成された出力軸と、
   前記モータの発生トルクを前記出力軸に伝達するクラッチと、
   内周面に雌スプラインが形成された円筒孔を有し、この円筒孔の内周に前記出力軸の軸方向反モータ側を挿入して前記雄スプラインと前記雌スプラインとが噛み合わされるピニオンチューブと、
   このピニオンチューブの軸方向反モータ側の端部に配設され、前記ピニオンチューブと一体に回転するピニオンと、
   電磁石の吸引力によりシフトレバーを駆動して、前記ピニオンチューブを前記ピニオンと一体に前記出力軸に対して反モータ方向へ押し出す電磁ソレノイドとを備え、
   前記電磁ソレノイドの作動により、前記ピニオンチューブを前記出力軸に対し反モータ方向へ押し出して、前記ピニオンをエンジンのリングギヤに噛み合わせる方式のスタータであって、
   前記クラッチは、前記モータの発生トルクが伝達されて回転するアウタと、このアウタの内周に相対回転可能に配置されるインナと、前記アウタと前記インナとの間に配設されて前記アウタから前記インナへ動力を伝達する一方、前記インナから前記アウタへの動力の伝達を遮断する動力断続部材とを有し、
   前記出力軸は、軸方向モータ側の端部が前記インナと一体に設けられていることを特徴とするスタータ。
2. 請求項１に記載したスタータにおいて、
   前記円筒孔の内周に挿入される前記出力軸の軸方向反モータ側の端部と、前記円筒孔の軸方向底部との間に、前記出力軸に対して前記ピニオンチューブを反モータ方向へ付勢するスプリングが配設されていることを特徴とするスタータ。
3. 請求項２に記載したスタータにおいて、
   前記出力軸の軸方向反モータ側の端部と前記スプリングの軸方向モータ側の端部との間にワッシャを相対回転可能に配置したことを特徴とするスタータ。
4. 請求項２または３に記載したスタータにおいて、
   前記円筒孔の軸方向底部と前記スプリングの軸方向反モータ側の端部との間にワッシャを相対回転可能に配置したことを特徴とするスタータ。
5. 請求項１〜４に記載した何れか一つのスタータにおいて、
   前記ピニオンは、前記ピニオンチューブと別体に設けられて、前記ピニオンチューブに対し軸方向に移動可能に組み付けられると共に、前記ピニオンチューブとの間に配設されるピニオンスプリングによって前記ピニオンチューブの反モータ方向へ付勢され、
   前記ピニオンチューブには、前記ピニオンの軸方向反モータ側に前記ピニオンの軸方向移動を規制するピニオンストッパが組み付けられていることを特徴とするスタータ。
6. 請求項５に記載したスタータにおいて、
   前記ピニオンチューブは、内周に前記円筒孔を形成するチューブ本体と、このチューブ本体より軸方向反モータ側に、前記チューブ本体より外径が小さく形成され、且つ、外周面に直スプライン歯が形成されたピニオン摺動部とを有し、
   前記ピニオンは、軸方向反モータ側の内周に開口して内周面に直スプライン溝が形成された摺動孔と、この摺動孔と連通して軸方向モータ側の内周に開口すると共に、前記摺動孔より内径が大きく形成された大径孔とを有し、この大径孔の内周を通って前記摺動孔の内周に前記ピニオン摺動部を挿入し、前記直スプライン歯と前記直スプライン溝とが噛み合って前記ピニオン摺動部に対し軸方向に移動可能に組み付けられ、
   前記ピニオンスプリングは、前記ピニオンチューブの前記チューブ本体と前記ピニオン摺動部との間に形成される径方向の段差面と、前記ピニオンの前記大径孔と前記摺動孔との間に形成される径方向の段差面との間に配設されていることを特徴とするスタータ。

Images