JP2008240541A - 始動電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドルシャフトの加工工程を削減してコスト低減を図ると共に、アイドルシャフト組付作業の効率化を図る。
【解決手段】アイドルシャフト８９の端部には係合突起103が突設されている。ギヤカバー２４の軸受部９８には、係合突起103に対応して突起係止溝105が設けられている。係合突起103は、軸方向に延びる導入溝107と、導入溝107から鉤の手に曲がって延びる係止溝108を備える。係合突起103は、導入溝107に挿入されると共に、アイドルシャフト８９を回転させることにより、係止溝108内に挿入、係止される。係止溝108はアイドルシャフト８９の回転方向に向かって延びており、係合突起103は常に係止溝108内に挿入される方向の力を受ける。アイドルシャフト８９は、係合突起103と係止溝108によって、抜け止め、回り止めされてギヤカバー２４に取り付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等のエンジンに取り付けられる始動電動機に関し、特に、電動機によって回転駆動され軸方向に移動可能なアイドルギヤを備えた始動電動機に関する。

自動車や自動二輪車、大型発電機等に使用されるエンジンでは、エンジンに取り付けられた始動電動機（スタータモータ）によって始動動作が行われるのが一般的である。このような始動電動機としては、特許文献１のように、軸方向に移動可能なアイドルギヤが備えたものが知られている。このアイドルギヤは、エンジンのリングギヤと噛合・離脱可能に配置されており、エンジン始動時に両ギヤが噛合し、エンジン始動後にそれらの噛合が解除されるようになっている。アイドルギヤはまた、始動電動機によって回転駆動されるピニオンと噛合しており、ピニオンはオーバーランニングクラッチを介してモータの回転軸に接続されている。

図６は、このような従来の始動電動機の構成を示す説明図である。始動電動機201は、大別すると、モータ部202、ギヤ部203、マグネットスイッチ部204、ケース部205及びアイドル部206とから構成されている。モータ部202には駆動源であるモータ211が配設され、ギヤ部203には減速装置である遊星歯車機構212やオーバーランニングクラッチ213、ピニオンギヤ214などが配設されている。アイドル部206には、ピニオンギヤ214と噛合するアイドルギヤ215が配設されている。アイドルギヤ215は、ケース部205のギヤカバー219内に収容されており、ギヤカバー219に取り付けられたアイドルシャフト220に回転自在に取り付けられている。また、アイドルギヤ215は、軸方向（図中左右方向）に移動可能となっており、図中左方向に移動すると、エンジンのリングギヤ216と噛合する。アイドルギヤ215の図中右端面は、ピニオンギヤ214に形成されたフランジ部217と当接している。

モータ211が回転すると、その回転は、遊星歯車機構212及びオーバーランニングクラッチ213を介してピニオンギヤ214に伝わる。その際、ピニオンギヤ214は、ヘリカルスプライン部218の作用により図中左方に移動し、アイドルギヤ215は、ピニオンギヤ214と共に、回転しつつ左方に移動する。これにより、アイドルギヤ215がリングギヤ216と噛合し、モータ211の回転力がアイドルギヤ215を介してリングギヤ216へと伝達され、エンジンが始動される。
特開2006-274874号公報

一方、このような始動電動機では、アイドルシャフト220は、回り止め、抜け止めのため、図６に示すように、ギヤカバー219に固定ネジ221によって固定されている。ところが、このようなネジ止め構造の場合、アイドルシャフト220のネジ挿通孔やギヤカバー219の雌ネジ孔等、種々の加工が必要となる。図７は、アイドルシャフト220の加工工程を示す説明図である。ここでは、まず、(1)切断・圧造工程にて、棒状のブランク材を所定長さに切断すると共に、一方の端面にネジ孔形成方向を示すネジ孔指標222を凹設する。また、それと共に、シャフトの端部に平面状の挿通孔形成部223を成形する。その後、(2)第１切削加工工程にて、挿通孔形成部223にネジ挿通孔224を形成すると共に、ネジ挿通孔224の一方側（表側）に面取り加工を行う（面取加工(a)）。この第１切削加工を行った後、(3)第２切削加工工程にて、ネジ挿通孔224の他方側（裏側）を面取り加工する（面取加工(b)）。そして、これらの加工を終えた後、(4)熱処理加工を行い、さらに、(5)研削加工にてシャフト表面を仕上げることにより、アイドルシャフト220が形成される。

また、ギヤカバー219側にも、アイドルシャフト220をネジ止めするため、固定ネジ挿入孔225と雌ネジ孔226を形成する。アイドルシャフト220は、ギヤカバー219に形成した軸穴227に挿通され、その状態で固定ネジ221が挿入される。固定ネジ221は、雌ネジ孔226にねじ込まれ、これによりアイドルシャフト220がギヤカバー219に固定される。このように、アイドルシャフト220をギヤカバー219にネジ止め固定するには、多くの加工工程が必要となる。このため、図６のような始動電動機では、加工コストが高くなり、製品コストが増大するという問題があった。

さらに、図６の始動電動機では、アイドルシャフト220のネジ止めに際し、ネジ挿通孔224を外部から直視することができない。このため、アイドルシャフト220にネジ孔指標222を設けるなどして、作業性の改善を図っているものの、ギヤカバー219の外側からネジ孔を合わせるのはやはり難しく、組み付け性が良くないという問題もあった。

本発明の目的は、アイドルシャフトの加工工程を削減してコスト低減を図ると共に、アイドルシャフト固定作業の効率化を図ることにある。

本発明の始動電動機は、電動機によって回転駆動され、軸方向に移動することによりエンジンのリングギヤと噛合するアイドルギヤと、前記アイドルギヤを回転自在かつ軸方向に移動可能に支持するアイドルシャフトと、前記エンジンに取り付けられ、前記アイドルシャフトの両端部を支持するカバー部材とを有してなる始動電動機であって、前記アイドルシャフトの一端側外周に設けられ、径方向に向かって突出する突起部と、前記カバー部材の前記アイドルシャフト一端側に形成され、前記突起部が挿入され、係止される突起係止部とを有することを特徴とする。

本発明にあっては、アイドルシャフトの一端側外周に径方向に向かって突出する突起部を設けると共に、突起部が挿入され係止される突起係止部をカバー部材に形成し、この突起部を突起係止部内に挿入、係止させてアイドルシャフトをカバー部材に取り付ける。これにより、アイドルシャフトの構成が簡素化され、アイドルシャフト製造の際に実施されるネジ挿通孔の切削加工や面取り加工が不要となり、その分、加工工程が簡略化され、加工コストの低減が図られる。また、カバー部材にアイドルシャフトを挿入して回すだけでアイドルシャフトを組み付けることも可能となるので、アイドルシャフトの組付作業が容易であり、組付性の改善も図られる。

前記始動電動機において、前記突起係止部を、前記アイドルシャフトの軸方向に沿って延びる導入溝と、前記導入溝の奥部から径方向に向かって延びる係止溝を有する構成としても良い。また、前記係止溝を、前記アイドルシャフトの回転方向、すなわち、前記アイドルギヤの回転によって前記アイドルシャフトが回転しようとする方向に向かって延設するようにしても良い。これにより、アイドルシャフトは、常に突起部が係止溝内に挿入される方向の回転力を受け、アイドルシャフトが係止溝によって回り止めされると共に、突起部が係止溝内から抜け出てしまうことも防止できる。

本発明の始動電動機によれば、電動機によって回転駆動され軸方向に移動することによりエンジンのリングギヤと噛合するアイドルギヤと、アイドルギヤを回転自在かつ軸方向に移動可能に支持するアイドルシャフトと、エンジンに取り付けられアイドルシャフトの両端部を支持するカバー部材とを有してなる始動電動機にて、アイドルシャフトの一端側外周に径方向に向かって突出する突起部を設けると共に、カバー部材のアイドルシャフト一端側に、この突起部が挿入され係止される突起係止部を形成し、突起部を突起係止部内に挿入、係止させてアイドルシャフトをカバー部材に取り付けるようにしたので、アイドルシャフトの構成が簡素化され、アイドルシャフト製造の際に実施されるネジ挿通孔の切削加工や面取り加工等を省くことが可能となる。従って、アイドルシャフトの加工工程が簡略化され、加工コストの低減を図ることが可能となる。

また、アイドルシャフトの突起部をカバー部材の突起係止部に挿入、係止しつつ、アイドルシャフトをカバー部材に取り付けるだけでアイドルシャフトを組み付けることが可能となり、アイドルシャフトの組付作業が容易となり、従来の構成に比して組付性の改善を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例である始動電動機の構成を示す断面図である。図１の始動電動機（スタータ）１は、自動車用エンジンの始動に使用され、停止しているエンジンに対して、燃料の吸入、微粒化、圧縮、点火に必要な回転を与える。

始動電動機１は、大別すると、モータ部２、ギヤ部３、マグネットスイッチ部４、ケース部５及びアイドル部６とから構成されている。モータ部２には駆動源であるモータ（電動機）１１が配設され、ギヤ部３には減速装置である遊星歯車機構１２やオーバーランニングクラッチ１３、ピニオンギヤ１４などが配設されている。アイドル部６には、ピニオンギヤ１４と噛合するアイドルギヤ１５が配設されている。アイドルギヤ１５は、軸方向（図中左右方向）に移動可能に取り付けられており、図中左方向（以下、左右方向は図１を基準とし「図中」の記載は省略する）に移動すると、エンジンのリングギヤ１６と噛合する。モータ１１の回転力は、遊星歯車機構１２及びオーバーランニングクラッチ１３を介してピニオンギヤ１４に伝わり、アイドルギヤ１５からリングギヤ１６へと伝達され、エンジンが始動される。

モータ１１は、円筒形状のモータハウジング２１内にアーマチュア２２を回動自在に配置した構成となっている。モータハウジング２１はモータ１１のヨークを兼ねており、鉄等の磁性体金属によって形成されている。モータハウジング２１の右端部には、金属製のエンドカバー２３が取り付けられる。一方、モータハウジング２１の左端部は、ケース部５のギヤカバー２４に取り付けられる。エンドカバー２３はセットボルト２５によってギヤカバー２４に固定され、モータハウジング２１はエンドカバー２３とギヤカバー２４との間に固定される。

モータハウジング２１の内周面には、周方向に複数個の永久磁石２６が固定されており、永久磁石２６の内側にはアーマチュア２２が配設される。アーマチュア２２は、モータシャフト２７に固定されたアーマチュアコア２８と、アーマチュアコア２８に巻装されたアーマチュアコイル２９とから構成されている。モータシャフト２７の右端部は、エンドカバー２３に取り付けられたメタル軸受３１によって回動自在に支持されている。一方、モータシャフト２７の左端部は、ピニオンギヤ１４等が取り付けられたドライブシャフト（出力軸）３２の端部に回動自在に支持されている。ピニオンシャフト３２の右端部には軸受部３３が凹設されており、モータシャフト２７はそこに取り付けられたメタル軸受３４によって回動自在に支持される。

アーマチュアコア２８の一端側には、モータシャフト２７に外嵌固定されたコンミテータ３５が隣接配置されている。コンミテータ３５の外周面には、導電材にて形成されたコンミテータ片３６が複数個取り付けられており、各コンミテータ片３６にはアーマチュアコイル２９の端部が固定されている。モータハウジング２１の左端部には、ブラシホルダ３７が取り付けられている。ブラシホルダ３７には、周方向に間隔をあけて、ブラシ収容部３８が４個配置されている。各ブラシ収容部３８にはそれぞれブラシ３９が出没自在に内装されている。ブラシ３９の突出先端部（内径側先端部）は、コンミテータ３５の外周面に摺接している。

ブラシ３９の後端側には図示しないピグテールが取り付けられており、ブラシホルダ３７の導電プレート４１と電気的に接続されている。導電プレート４１にはスイッチ部４２が設けられており、スイッチプレート４３が導電プレート４１に接触すると電源ターミナル４４とブラシ３９との間が電気的に接続され、コンミテータ３５に電源が供給される。スイッチプレート４３はスイッチシャフト４５に取り付けられており、マグネットスイッチ部４が通電されると、スイッチシャフト４５が左方に移動し、スイッチプレート４３が導電プレート４１に接触するようになっている。

ギヤ部３の遊星歯車機構１２には、インターナルギヤユニット４６とドライブプレートユニット４７が設けられている。インターナルギヤユニット４６は、ギヤカバー２４の右端部に固定されており、その内周側には内歯歯車４８が形成されている。インターナルギヤユニット４６の中央にはメタル軸受４９が内装されており、ピニオンシャフト３２の右端側が回動自在に支持されている。ドライブプレートユニット４７は、ピニオンシャフト３２の右端部に固定されており、遊星歯車５１が３個等分間隔で取り付けられている。遊星歯車５１は、ベースプレート５２に固定された支持ピン５３に、メタル軸受５４を介して回動自在に支持されている。遊星歯車５１は内歯歯車４８と噛合している。

モータシャフト２７の左端部には、太陽歯車５５が形成されている。太陽歯車５５は遊星歯車５１と噛合しており、遊星歯車５１は、太陽歯車５５と内歯歯車４８との間で、自転しつつ公転する。モータ１１が作動すると、モータシャフト２７と共に太陽歯車５５が回転し、太陽歯車５５の回転に伴い、遊星歯車５１が内歯歯車４８と噛み合いながら太陽歯車５５の周りを公転する。これにより、ピニオンシャフト３２に固定されたベースプレート５２が回転し、モータシャフト２７の回転が減速されてピニオンシャフト３２に伝達される。

オーバーランニングクラッチ１３は、遊星歯車機構１２によって減速された回転をピニオンギヤ１４に対し一回転方向に伝達する。オーバーランニングクラッチ１３は、クラッチアウタ５６とクラッチインナ５７との間に、ローラ５８及びクラッチスプリング５９を配した構成となっている。クラッチアウタ５６は、ボス部５６ａとクラッチ部５６ｂとからなり、ボス部５６ａは、ピニオンシャフト３２のヘリカルスプライン部６１に取り付けられている。ボス部５６ａの内周側には、ヘリカルスプライン部６１と噛み合うスプライン部６２が形成されている。これにより、クラッチアウタ５６は、ピニオンシャフト３２上をヘリカルスプライン部６１に沿って軸方向に移動可能となっている。

ピニオンシャフト３２にはストッパ６３が取り付けられている。ストッパ６３は、ピニオンシャフト３２に装着されたサークリップ６４によって軸方向の移動が規制されている。ストッパ６３には、ギヤリターンスプリング６５の一端側が取り付けられている。ギヤリターンスプリング６５の他端側は、ボス部５６ａの内端壁６６に当接している。クラッチアウタ５６は、このギヤリターンスプリング６５によって右方向に付勢されており、通常時（非通電時）には、クラッチアウタ５６はギヤカバー２４に固定されたクラッチストッパ６７に当接した位置で保持される。

クラッチアウタ５６のクラッチ部５６ｂ内周には、ピニオンギヤ１４と一体に形成されたクラッチインナ５７が配設されている。クラッチアウタ５６とクラッチインナ５７の間には、ローラ５８及びクラッチスプリング５９が複数組配置されている。また、クラッチ部５６ｂの外周にはクラッチカバー６８が外装されており、クラッチ部５６ｂの左端面とクラッチカバー６８との間には、クラッチワッシャ６９が取り付けられている。このクラッチワッシャ６９によって、ローラ５８及びクラッチスプリング５９は、クラッチ部５６ｂの内周側に、軸方向の移動を規制された状態で収容される。

クラッチ部５６ｂの内周壁はカム面となっており、楔状斜面部と曲面部が形成されている。ローラ５８は、通常、クラッチスプリング５９によって曲面部側に押されている。クラッチアウタ５６が回転し、クラッチスプリング５９の付勢力に抗して、ローラ５８が楔状斜面部とクラッチインナ５７の外周面との間に挟持されると、クラッチインナ５７はローラ５８を介してクラッチアウタ５６と一体に回転する。これにより、モータ１１が作動しピニオンシャフト３２が回転すると、その回転はクラッチアウタ５６からローラ５８を介してクラッチインナ５７に伝達され、ピニオンギヤ１４が回転する。

これに対し、エンジンが始動し、クラッチインナ５７がクラッチアウタ５６よりも早く回転すると、ローラ５８は曲面部側に移動し、クラッチインナ５７はクラッチアウタ５６に対し空転状態となる。すなわち、クラッチインナ５７がオーバーラン状態となると、ローラ５８が楔状斜面部とクラッチインナ外周面との間には挟持されず、クラッチインナ５７の回転はクラッチアウタ５６には伝達されない。従って、エンジン始動後、エンジン側からより高い回転数でクラッチインナ５７が回されても、その回転はオーバーランニングクラッチ１３にて遮断され、モータ１１側には伝達されない。

ピニオンギヤ１４は冷間鍛造によって形成された鋼製部材であり、アイドルギヤ１５と噛合している。ピニオンギヤ１４とアイドルギヤ１５には、クロム鋼（例えば、SCr 420H）に浸炭処理を施したものが使用されている。ピニオンギヤ１４はクラッチインナ５７と一体に成形されており、クラッチインナ５７の左方には、ギヤ部７１とボス部９４が形成されている。ボス部９４の外径はギヤ部７１の歯底外径よりも小径となっており、ピニオンギヤ１４を容易に冷鍛加工できるようになっている。ピニオンギヤ１４は、冷鍛加工にて形成されているため、ギヤ部７１の軸方向寸法の精度が高く、ピニオンギヤ１４とアイドルギヤ１５間など部品間のガタが小さく、摩耗や破損が抑えられている。また、冷間鍛造によってギヤ部７１を形成することにより、加工硬化が生じ、ギヤ部７１の強度が増大し、ギヤ連結部の強度向上も図られている。

ボス部９４には、鋼製のピニオンワッシャ７２が外挿されている。ピニオンワッシャ７２は、ボス部９４に装着されたＣリング７３によって軸方向に抜け止め固定されている。ピニオンワッシャ７２の外周部は、アイドルギヤ１５の左側面に当接しており、エンジン始動後、始動電動機１が停止する際に、ピニオンギヤ１４と共にアイドルギヤ１５を右方に移動させ、アイドルギヤ１５をリングギヤ１６から離脱させる。また、ギヤ部７１の右側にはフランジ部９５が形成されている。

ピニオンギヤ１４の内径側には、シャフト孔７４とスプリング収容部７５が形成されている。シャフト孔７４にはピニオンギヤメタル７６が取り付けられており、ピニオンギヤ１４は、ピニオンギヤメタル７６を介してピニオンシャフト３２に回動自在に支持される。スプリング収容部７５はクラッチインナ５７の内周側に形成されており、そこには、ストッパ６３やギヤリターンスプリング６５が収容される。

マグネットスイッチ部４は、遊星歯車機構１２の左方にモータ１１や遊星歯車機構１２と同心状に配設されている。マグネットスイッチ部４は、ギヤカバー２４に固定された鋼製の固定部７７と、固定鉄心８２に沿って左右方向に移動自在に配置された可動部７８とからなる。固定部７７には、ギヤカバー２４に固定されたケース７９と、ケース７９内に収容されたコイル８１及びケース７９の内周側に取り付けられた固定鉄心８２が設けられている。可動部７８には、スイッチシャフト４５が取り付けられた可動鉄心８３が設けられ、可動鉄心８３の内周側にはギヤプランジャ８４が取り付けられている。可動鉄心８３の外周側（図中下端側）には、スイッチリターンスプリング９０が取り付けられている。スイッチリターンスプリング９０の他端側はギヤカバー２４に当接しており、可動鉄心８３は右方に付勢されている。

可動鉄心８３の内周にはさらに、ブラケットプレート８５が固定されている。ブラケットプレート８５には、プランジャスプリング８６の一端がカシメ固定されている。プランジャスプリング８６の他端側は、イグニッションキースイッチがＯＦＦのとき（図１の状態のとき）は、ギヤプランジャ８４に当接しており、ギヤプランジャ８４はプランジャスプリング８６によって左方に付勢されている。ギヤプランジャ８４はピニオンシャフト３２に軸方向に移動可能取り付けられており、可動鉄心８３の内周面との間には摺動鉄心８７が介設されている。

ケース部５はアルミダイカスト製のギヤカバー２４を備えており、ギヤカバー２４には、メタル軸受８８を介してピニオンシャフト３２の左端側が回動自在に支持されている。ギヤカバー２４にはまた、アイドルギヤ１５を支持するアイドルシャフト８９が取り付けられている。アイドルシャフト８９の左端側は、図示しないアイドルシャフトストッパにて抜け止めされている。ギヤカバー２４内には、前述のように、合成樹脂製（例えば、ガラス繊維強化ポリアミド）のクラッチストッパ６７やケース７９等が固定され、右端面側には、モータハウジング２１やエンドカバー２３がセットボルト２５によって固定されている。

アイドル部６には、アイドルギヤ１５が配設されている。ギヤカバー２４にはアイドルギヤ取付部100が設けられており、そこにアイドルギヤ１５がアイドルシャフト８９に軸支された状態で配設される。アイドルギヤ１５には、ギヤ部９２とボス部９３が設けられており、ギヤ部９２はピニオンギヤ１４のギヤ部７１と噛合している。ボス部９３には、合成樹脂製（例えば、ガラス繊維強化ポリアミド）のカラー９６が外装されている。カラー９６は、アイドルギヤ１５の端面とピニオンギヤ１４のフランジ部９５との間に介設されている。カラー９６と、フランジ部９５及びアイドルギヤ１５との間には、摺動性向上のため潤滑剤としてグリスが塗布される。カラー９６の右端部には、ボス部９３に取り付けられたＣリング９７が当接している。カラー９６は、このＣリング９７によって軸方向に抜け止め固定されている。

アイドルギヤ１５は、アイドルシャフト８９にメタル軸受９１を介して回動自在に支持されている。アイドルシャフト８９は、ギヤカバー２４に設けられた軸受部９８,９９に軸支されている。軸受部９８,９９にはそれぞれ軸孔101，軸穴102が形成されており、アイドルシャフト８９は、アイドルギヤ１５を軸支した状態で軸孔101,軸穴102間に取り付けられる。図２は、アイドルシャフト８９の構成を示す斜視図である。図２に示すように、アイドルシャフト８９には、軸受部９８側の端部（一端側）に係合突起（突起部）103が設けられている。係合突起103は、アイドルシャフト８９の外周部から径方向に向かって突出する形で形成されており、径方向の突出量と略同寸法で軸方向に延びている。また、アイドルシャフト８９の一端側端面には、工具装着溝104が凹設されている

これに対し、ギヤカバー２４の軸受部９８には、この係合突起103に対応して、係合突起103が挿入可能な突起係止溝（突起係止部）105が設けられている。図３,４は、この突起係止溝105の構成を示す説明図であり、図３は図１の矢示Ｐ方向、図４は図１の矢示Ｑ方向から突起係止溝105を見た状態を示している。図３,４に示すように、突起係止溝105は、軸孔101の内周上端部に溝状に形成されており、軸孔101の一端側開口106から軸方向に延びている。突起係止溝105には、一端側開口106からアイドルシャフト８９の軸方向に向かって延びる導入溝107と、導入溝107の奥部から鉤の手に曲がって径方向に向かって延びる係止溝108が設けられている。

アイドルシャフト８９は、係合突起103を突起係止溝105に挿入する形でギヤカバー２４に取り付けられる。この際、まず、係合突起103を導入溝107に挿入し、そのまま係合突起103が導入溝107の奥壁109に当接するまで、アイドルシャフト８９を軸方向に移動させる（図１,３の矢示Ｘ方向）。その後、工具装着溝104に装着した図示しない工具を用いて、アイドルシャフト８９を図２,３の矢示Ｙ方向に回転させ、係合突起103を係止溝108内に挿入し、係止させる。これにより、アイドルシャフト８９は軸方向の移動が規制され、軸方向に抜け止めされる。このようにしてアイドルシャフト８９をギヤカバー２４に取り付けた後、アイドルシャフト８９の軸受部９８側の端部には、ゴム製の防塵キャップ112が取り付けられる。

一方、突起係止溝105では、係止溝108がアイドルシャフト８９の回転方向に向かって延設されている。すなわち、係止溝108は、アイドルギヤ１５の回転によってアイドルシャフト８９が回転しようとする方向に向かって延びている。このため、アイドルシャフト８９は、スタータ作動に際し、常に係合突起103が係止溝108内に進入する方向の回転力を受ける。従って、アイドルシャフト８９は、係止溝108によって回り止めされると共に、係合突起103が係止溝108内から抜け出てしまうこともない。

このように、アイドルシャフト８９は、係合突起103と突起係止溝105の係合により、回り止め、抜け止めされた状態でギヤカバー２４に取り付けられる。そして、このようなアイドルシャフト取付構造を採用すると、従来の取付構造を採用した場合に比してアイドルシャフトの構成が簡素化され、アイドルシャフトのネジ挿通孔切削加工や面取り加工が不要となり、その分、加工工程が簡略化されると共に、シャフトの組付性も向上する。

図５は、アイドルシャフト８９の加工工程を示す説明図である。ここでは、まず、(1)切断・圧造工程にて、棒状のブランク材を所定長さに切断すると共に、一方の端部に係合突起103を形成するためのフランジ111を形成する。また、それと共に、アイドルシャフト８９の端面に工具装着溝104を形成する。この切断・圧造工程の後、(2)トリミング工程にて、フランジ111を打ち抜き、係合突起103を形成する。その後、(3)熱処理加工を行い、さらに、(4)研削加工にてシャフト表面を仕上げることにより、アイドルシャフト８９が形成される。

図５と図７を比較すれば明らかなように、アイドルシャフト８９では、図７における(2)(3)の第１，第２切削加工工程が不要となる。すなわち、アイドルシャフトの製造には、従来５工程を要していたものを４工程に削減することができる。また、当該アイドルシャフト８９では、切削加工はなく、全てプレス系の加工にて製造することができる。従って、アイドルシャフト８９の製造工数を従来よりも削減することができ、シャフト加工コストを低減させることが可能となる。また、図５の工程によって形成されるアイドルシャフト８９では、圧造工程にて端面を圧潰するため、シャフトの長さ方向（軸方向）の寸法公差を従来の製造工程よりも厳密に設定することが可能である。

さらに、アイドルシャフト８９は、係合突起103を突起係止溝105に係入しつつ、軸孔101,軸穴102にシャフトを挿入し回転させるだけでギヤカバー２４に取り付けることができ、アイドルシャフト８９の組付作業が非常に容易であり、組付性の改善も図られる。なお、アイドルシャフト８９の中心位置精度も、専ら軸孔101,軸穴102の精度に依存するため、芯出しが容易であり、しかも、径方向からネジ止めを行わないため芯ズレも生じにくい。このため、スタータ作動時における作動音や、車両の振動による振動音を低減させることができ、装置の静音化も図られる。

次に、このような始動電動機１を用いたエンジン始動動作について説明する。まず、自動車のイグニッションキースイッチがＯＦＦされているときは、図１のように、ギヤリターンスプリング６５の付勢力によって、クラッチアウタ５６はクラッチストッパ６７に当接した状態にある。このとき、スイッチプレート４３は導電プレート４１から離れており、モータ１１への給電は行われない。また、アイドルギヤ１５は、右方の離脱位置にあり、リングギヤ１６とは噛み合っていない状態にある。これに対し、イグニッションキースイッチをＯＮすると、アイドルギヤ１５が左方へ移動し、リングギヤ１６に噛み合う。

すなわち、イグニッションキースイッチをＯＮすると、まず、コイル８１に電流が流れ、マグネットスイッチ部４に吸引力が発生する。コイル８１が励磁されると、ケース７９及び固定鉄心８２を通る磁路が形成され、可動鉄心８３が左方に吸引される。可動鉄心８３がスイッチリターンスプリング９０の付勢力に抗して左方に移動すると、スイッチシャフト４５も左方へ移動し、スイッチプレート４３が導電プレート４１に接触して接点が閉じる。これにより、電源ターミナル４４とブラシ３９との間が電気的に接続され、コンミテータ３５に電源が供給されてモータ１１が起動しアーマチュア２２が回転する。また、ブラケットプレート８５も左方へ移動し、それに伴って、プランジャスプリング８６も押し縮められる。

アーマチュア２２が回転すると、遊星歯車機構１２を介してピニオンシャフト３２が回転する。ピニオンシャフト３２の回転に伴い、ヘリカルスプライン部６１に取り付けられたクラッチアウタ５６もまた回転する。ヘリカルスプライン部６１は、ピニオンシャフト３２の回転方向を考慮してねじり方向が設定されており、クラッチアウタ５６の回転数が増大すると、その慣性マスによって、クラッチアウタ５６がヘリカルスプライン部６１に沿って左方に移動する（静止位置→作動位置）。クラッチアウタ５６が左方へ飛び出すと、ピニオンギヤ１４もクラッチアウタ５６と共に左方に移動する。このとき、ギヤリターンスプリング６５もクラッチアウタ５６に押されて縮められる。

クラッチアウタ５６が左方へ移動すると、アイドルギヤ１５もまたピニオンフランジ部９５に押されて左方へ移動し、リングギヤ１６に噛み合う。アイドルギヤ１５がリングギヤ１６と噛み合うと、モータ１１の回転がリングギヤ１６に伝達され、リングギヤ１６が回転する。リングギヤ１６はエンジンのクランク軸に接続されており、リングギヤ１６の回転に伴ってクランク軸が回転され、エンジンが始動される。エンジンが始動すると、リングギヤ１６からアイドルギヤ１５を介してピニオンギヤ１４が高回転で回転されるが、オーバーランニングクラッチ１３の作用によって、その回転はモータ１１側には伝達されない。

また、クラッチアウタ５６が左方に移動すると、押し縮められていたプランジャスプリング８６の付勢力によってギヤプランジャ８４が左方に移動し、ギヤプランジャ８４はクラッチアウタ５６の右端面に当接する。このとき、プランジャスプリング８６は自然長状態となり、クラッチアウタ５６に当接した状態のギヤプランジャ８４とプランジャスプリング８６との間には、若干の隙間が生じる。

ここで、エンジンが始動するとピニオンギヤ１４は高回転で回転され、オーバーランニングクラッチ１３は空転方向に回転される。オーバーランニングクラッチ１３が空転方向に回されるとクラッチ内に空転トルクが生じ、クラッチアウタ５６には切れトルクと呼ばれる回転力が働く。この回転力により、クラッチアウタ５６にはヘリカルスプライン部６１を介して右方へのスラスト力が生じ、クラッチアウタ５６が右方へ移動しアイドルギヤ１５がリングギヤ１６から離脱するおそれがある。このため、始動電動機１では、ギヤプランジャ８４によってクラッチアウタ５６を作動位置にて保持し、アイドルギヤ１５の右方への移動を規制してアイドルギヤ１５の離脱を防止している。

一方、エンジンが始動しイグニッションキースイッチがＯＦＦされると、マグネットスイッチ部４への通電も停止され、その吸引力も消滅する。すると、スイッチリターンスプリング９０の付勢力によってブラケットプレート８５が右方に押され、それまで固定鉄心８２による吸引力にて左方に保持されていた可動鉄心８３が右方に移動する。可動鉄心８３が右方に移動すると、スイッチシャフト４５も右方へ移動し、スイッチプレート４３が導電プレート４１から離れ接点が開く。これにより、モータ１１に対する給電が遮断され、ピニオンシャフト３２の回転が停止し、クラッチアウタ５６の回転も停止する。

クラッチアウタ５６の回転が停まると、その慣性マスによる軸方向への移動力も消滅する。このため、押し縮められていたギヤリターンスプリング６５の付勢力によって、クラッチアウタ５６は、ヘリカルスプライン部６１に沿って作動位置から静止位置へと右方へ移動する。このとき、ギヤプランジャ８４もクラッチアウタ５６に押されて図１の状態に戻る。なお、ギヤリターンスプリング６５の付勢力は、この時点におけるプランジャスプリング８６の付勢力よりも大きくなるように設定されている。

クラッチアウタ５６が右方に移動すると、ピニオンギヤ１４もまた右方に移動する。ピニオンギヤ１４が右方に移動すると、ピニオンワッシャ７２がアイドルギヤ１５の左端面に当接する。これにより、アイドルギヤ１５はピニオンワッシャ７２によって右方に移動し、アイドルギヤ１５がリングギヤ１６から離脱し、図１の状態となる。当該始動電動機１では、このようなアイドルギヤ１５の移動に際しても、アイドルシャフト８９の芯ズレが少なく、アイドルギヤ１５と他のギヤとの間のピッチ精度も高いため、作動音や振動音が小さく抑えられる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、係合突起103をトリミングにて形成する例を示したが、突起部の構成はこれには限定されず、例えば、アイドルシャフト８９にピンを圧入にて突起を形成しても良い。

一方、前述の実施例では、遊星歯車機構１２を介してモータ１１によって回転されるピニオンシャフト３２にオーバーランニングクラッチ１３を取り付ける形態の始動電動機を示したが、モータシャフト２７の先端部にオーバーランニングクラッチを装着した形態の始動電動機や、レバー等によってアイドルギヤを移動させる形態の始動電動機にも本発明は適用可能である。

本発明の一実施例である始動電動機の構成を示す断面図である。 アイドルシャフトの構成を示す斜視図である。 突起係止溝の構成を示す説明図であり、図１の矢示Ｐ方向から突起係止溝を見た状態を示している。 突起係止溝の構成を示す説明図であり、図１の矢示Ｑ方向から突起係止溝を見た状態を示している。 アイドルシャフトの加工工程を示す説明図である。 従来の始動電動機の構成を示す説明図である。 従来の始動電動機におけるアイドルシャフトの加工工程を示す説明図である。

符号の説明

１ 始動電動機
２ モータ部
３ ギヤ部
４ マグネットスイッチ部
５ ケース部
６ アイドル部
１１ モータ
１２ 遊星歯車機構
１３ オーバーランニングクラッチ
１４ ピニオンギヤ
１５ アイドルギヤ
１６ リングギヤ
２１ モータハウジング
２２ アーマチュア
２３ エンドカバー
２４ ギヤカバー（カバー部材）
２５ セットボルト
２６ 永久磁石
２７ モータシャフト
２８ アーマチュアコア
２９ アーマチュアコイル
３１ メタル軸受
３２ ピニオンシャフト
３３ 軸受部
３４ メタル軸受
３５ コンミテータ
３６ コンミテータ片
３７ ブラシホルダ
３８ ブラシ収容部
３９ ブラシ
４１ 導電プレート
４２ スイッチ部
４３ スイッチプレート
４４ 電源ターミナル
４５ スイッチシャフト
４６ インターナルギヤユニット
４７ ドライブプレートユニット
４８ 内歯歯車
４９ メタル軸受
５１ 遊星歯車
５２ ベースプレート
５３ 支持ピン
５４ メタル軸受
５５ 太陽歯車
５６ クラッチアウタ
５６ａ ボス部
５６ｂ クラッチ部
５７ クラッチインナ
５８ ローラ
５９ クラッチスプリング
６１ ヘリカルスプライン部
６２ スプライン部
６３ ストッパ
６４ サークリップ
６５ ギヤリターンスプリング
６６ 内端壁
６７ クラッチストッパ
６８ クラッチカバー
６９ クラッチワッシャ
７１ ギヤ部
７２ ピニオンワッシャ
７３ Ｃリング
７４ シャフト孔
７５ スプリング収容部
７６ ピニオンギヤメタル
７７ 固定部
７８ 可動部
７９ ケース
８１ コイル
８２ 固定鉄心
８３ 可動鉄心
８４ ギヤプランジャ
８５ ブラケットプレート
８６ プランジャスプリング
８７ 摺動鉄心
８８ メタル軸受
８９ アイドルシャフト
９０ スイッチリターンスプリング
９１ メタル軸受
９２ ギヤ部
９３ ボス部
９４ ボス部
９５ フランジ部
９６ カラー
９７ Ｃリング
９８ 軸受部
９９ 軸受部
100 アイドルギヤ取付部
101 軸孔
102 軸穴
103 係合突起（突起部）
104 工具装着溝
105 突起係止溝（突起係止部）
106 開口
107 導入溝
108 係止溝
109 奥壁
111 フランジ
112 防塵キャップ
201 始動電動機
202 モータ部
203 ギヤ部
204 マグネットスイッチ部
205 ケース部
206 アイドル部
211 モータ
212 遊星歯車機構
213 オーバーランニングクラッチ
214 ピニオンギヤ
215 アイドルギヤ
216 リングギヤ
217 フランジ部
218 ヘリカルスプライン部
219 ギヤカバー
220 アイドルシャフト
221 固定ネジ
222 ネジ孔指標
223 挿通孔形成部
224 ネジ挿通孔
225 固定ネジ挿入孔
226 雌ネジ孔
227 軸穴

Claims (3)

1. 電動機によって回転駆動され、軸方向に移動することによりエンジンのリングギヤと噛合するアイドルギヤと、
   前記アイドルギヤを回転自在かつ軸方向に移動可能に支持するアイドルシャフトと、
   前記エンジンに取り付けられ、前記アイドルシャフトの両端部を支持するカバー部材とを有してなる始動電動機であって、
   前記アイドルシャフトの一端側外周に設けられ、径方向に向かって突出する突起部と、
   前記カバー部材の前記アイドルシャフト一端側に形成され、前記突起部が挿入され、係止される突起係止部とを有することを特徴とする始動電動機。
2. 請求項１記載の始動電動機であって、前記突起係止部は、前記アイドルシャフトの軸方向に沿って延びる導入溝と、前記導入溝の奥部から径方向に向かって延びる係止溝を有することを特徴とする始動電動機。
3. 請求項２記載の始動電動機において、前記係止溝は、前記アイドルシャフトの回転方向に向かって延設されることを特徴とする始動電動機。

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