JP2012036970A - クラッチ機構、およびスタータ - Google Patents

Abstract

【課題】延命化を図ることができるクラッチ機構、およびこれを用いたスタータを提供する。
【解決手段】有底筒状のクラッチアウタ８１と、このクラッチアウタ８１の内周側に同心円状に配置された筒状のクラッチインナ８２と、クラッチアウタ８１の内周面と、クラッチインナの外周面との間に配置された複数のクラッチローラ８３とを備え、クラッチインナ８２に対するクラッチアウタ８１の回転方向が一方の方向であるとき、クラッチアウタ８１とクラッチローラ８３とが同時に回転し、クラッチインナ８２に対するクラッチアウタ８１の回転方向が他方の方向であるとき、クラッチインナ８２の外周面とクラッチアウタ８１の内周面とにクラッチローラ８３が挟持され、これによって生じる摩擦力が、クラッチインナ８２とクラッチアウタ８１との相対回転を阻止するクラッチ８０であって、クラッチアウタ８１の周壁の底壁側に、肉盗み部８７を形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、自動車に搭載されるスタータに関するものである。

自動車の始動用に用いられるスタータは、モータ部と、このモータ部の回転力を受けて回転する出力軸と、この出力軸にクラッチを介して連結され、かつ出力軸に沿って進退移動可能に設けられたピニオンと、このピニオンを進退移動させる電磁装置とを備えている。そして、電磁装置によってピニオンを押出すと、このピニオンがエンジンのリングギヤに噛合うようになっており、これによって、出力軸の回転力がエンジンに伝達され、エンジンが始動する。

ここで、クラッチは、エンジンが始動し、リングギヤの回転速度がピニオンの回転速度を上回った際に、リングギヤによってピニオンが回されるのを防ぐオーバーランニング機能と、過大トルクが生じた際に滑ってトルクを逃がすトルクリミッタ機能を有している（例えば、特許文献１参照）。

図５は、従来のクラッチを示し、（ａ）は一部縦断面図、（ｂ）は正面図である。
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、クラッチ２００は、有底筒状のクラッチアウタ２０１と、このクラッチアウタ２０１と同心円状に配置された筒状のクラッチインナ２０２と、クラッチローラ２０３と、スプリング２０４とを有し、クラッチアウタ２０１とクラッチインナ２０２とによって形成されるクラッチカム室２０５に、クラッチローラ２０３を収納するようになっている。そして、クラッチアウタ２０１に出力軸（不図示）の回転が伝達される一方、クラッチインナ２０２にピニオン２０６が固定される。

ここで、クラッチカム室２０５は、径方向の寸法が一方向（図５（ｂ）における反時計方向、矢印ＣＣＷ参照）に向けて徐々に縮小し狭くなるように形成されている。一方、スプリング２０４は、クラッチローラ２０３を一方向に向かって付勢している。このため、出力軸の回転を受けてクラッチアウタ２０１が回転すると、クラッチアウタ２０１とクラッチインナ２０２との間にクラッチローラ２０３が噛み込まれ、クラッチアウタ２０１とクラッチインナ２０２とが機械的に結合される。
すなわち、クラッチアウタ２０１とクラッチインナ２０２とによりクラッチローラ２０３が挟持される。これによって生じる摩擦力により、クラッチアウタ２０１の回転がクラッチインナ２０２に伝達される。

これに対し、例えばエンジンが始動し、クラッチインナ２０２がクラッチアウタ２０１よりも高速に回転すると、クラッチアウタ２０１とクラッチインナ２０２との相対回転方向が逆転する。このため、スプリング２０４の付勢力に抗してクラッチローラ２０３が他方向（図５（ｂ）における矢印ＣＷ参照）に向かって移動し、クラッチアウタ２０１とクラッチローラ２０３とが同時に回転する。これにより、クラッチアウタ２０１とクラッチインナ２０２との機械的な結合が解除され、スタータのオーバーランニング状態が防止される。

特開２００８−２５００号公報

ところで、上述の従来技術にあっては、クラッチアウタ２０１とクラッチインナ２０２との間にクラッチローラ２０３が噛み込まれた際、クラッチアウタ２０１の周壁２０１ａに径方向外側に向かう押圧力が作用する（図５（ａ）における矢印Ｙ２０１参照）。このとき、クラッチアウタ２０１が有底筒状に形成されているので、周壁２０１ａの開口部側が底壁２０１ｂとの接続部２０１ｃを基点として拡径する方向に向かって変位する（図５（ａ）における矢印Ｙ２０２参照）。
このように変位すると、周壁２０１ａの接続部２０１ｃ近傍に、クラッチローラ２０３による応力が集中し、ピッチングが生じたり、片当たりによるクラッチローラ２０３の摩耗が増大したりしてクラッチ２００の寿命が低下してしまうという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、延命化を図ることができるクラッチ機構、およびこれを用いたスタータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、有底筒状のクラッチアウタと、このクラッチアウタの内周側に同心円状に配置され、前記クラッチアウタに対して相対回転可能、かつ軸方向に相対移動不能に設けられた筒状のクラッチインナと、前記クラッチアウタの内周面と、前記クラッチインナの外周面との間に配置された複数の逆転防止部材とを備え、前記クラッチインナに対する前記クラッチアウタの回転方向が一方の方向であるとき、前記クラッチアウタと前記逆転防止部材とが同時に回転し、前記クラッチインナに対する前記クラッチアウタの回転方向が他方の方向であるとき、前記クラッチインナの外周面と前記クラッチアウタの内周面とに前記逆転防止部材が挟持され、これによって生じる摩擦力が、前記クラッチインナと前記クラッチアウタとの相対回転を阻止するクラッチ機構であって、前記クラッチアウタの周壁の底壁側に、肉盗み部を形成したことを特徴とする。
このように構成することで、クラッチアウタの周壁の底壁側の剛性を弱めることができる。このため、クラッチアウタの周壁を逆転防止部材が押圧する際、周壁の開口部側が底壁側を基点として拡径変形するのを抑制でき、周壁の開口部側で逆転防止部材の押圧力を受けることができる。すなわち、周壁のかかる応力を分散させることができ、逆転防止部材の摩耗を抑制することができる。よって、クラッチ機構の延命化を図ることが可能になる。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載のクラッチ機構のクラッチアウタを出力軸に連係する一方、前記クラッチインナにピニオン機構を取り付け、このピニオン機構を介して前記出力軸の出力をエンジンのリングギヤに伝達することを特徴とするスタータとした。
このように構成することで、スタータの製品寿命を延命化することができる。

本発明によれば、クラッチアウタの周壁の底壁側の剛性を弱めることができる。このため、クラッチアウタの周壁を逆転防止部材が押圧する際、周壁の開口部側が底壁側を基点として拡径変形するのを抑制でき、周壁の開口部側で逆転防止部材の押圧力を受けることができる。すなわち、周壁のかかる応力を分散させることができ、逆転防止部材の摩耗を抑制することができる。よって、クラッチ機構の延命化を図ることが可能になる。

本発明の実施形態におけるスタータの断面図である。 本発明の実施形態におけるクラッチの正面図である。 本発明の実施形態におけるクラッチアウタの側面図である。 図１の要部拡大図である。 従来のクラッチを示し、（ａ）は一部縦断面図、（ｂ）は正面図である。

（スタータ）
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、スタータの断面図であって、中心線より上側に静止状態を示し、下側に通電状態を示している。
同図に示すように、スタータ１は、不図示のエンジンの始動に必要な回転力を発生するためのものであって、モータ部３と、モータ部３に連結されている出力軸４と、出力軸４上に摺動自在に設けられたクラッチ８０、およびピニオン機構７０と、モータ部３に対する電源供給路を開閉するスイッチユニット７と、スイッチユニット７の可動接点板８、およびピニオン機構７０を軸線方向に沿って移動させるための電磁装置９とを有している。

モータ部３は、ブラシ付直流モータ５１と、ブラシ付直流モータ５１の回転軸５２に連結され、この回転軸５２の回転力を出力軸４に伝達するための遊星歯車機構２とにより構成されている。
ブラシ付直流モータ５１は、略円筒状のヨーク５３と、ヨーク５３の径方向内側に配置され、ヨーク５３に対して回転自在に設けられているアーマチュア５４とを有している。
ヨーク５３の内周面には、複数（例えば、この実施形態では６つ）の永久磁石５７が周方向に磁極が順番となるように配設されている。

ヨーク５３の遊星歯車機構２とは反対側の一端には、ヨーク５３の開口部５３ａを閉塞するエンドプレート５５が設けられている。エンドプレート５５の径方向中央には、回転軸５２の一端を回転自在に支持するための滑り軸受け５６が設けられている。
アーマチュア５４は、回転軸５２と、回転軸５２の永久磁石５７に対応する位置に外嵌固定されているアーマチュアコア５８と、回転軸５２のアーマチュアコア５８よりも遊星歯車機構２側（図１における左側）に外嵌固定されているコンミテータ６１とにより構成されている。

アーマチュアコア５８は、放射状に形成された複数のティース（不図示）と、周方向に隣接する各ティース間に形成された複数のスロット（不図示）とを有している。周方向に所定間隔をあけた２つのスロット間には、コイル５９が例えば波巻により巻装されている。コイル５９の端末部は、コンミテータ６１に向かって引き出されている。

コンミテータ６１には、複数枚（例えば、この実施形態では２６枚）のセグメント６２が周方向に沿って、かつ互いに絶縁されるように所定間隔をあけた状態で配設されている。
各セグメント６２のアーマチュアコア５８側端には、折り返すように曲折形成されたライザ６３が設けられている。このライザ６３にアーマチュアコア５８に巻装されているコイル５９の端末部が接続されるようになっている。

ヨーク５３の他端には、有底筒状のトッププレート１２が設けられており、このトッププレート１２のアーマチュアコア５８側の内面に、遊星歯車機構２が配置されている。
遊星歯車機構２は、回転軸５２に外嵌固定されているサンギヤ１３と、サンギヤ１３に噛合され、サンギヤ１３を中心に公転する複数のプラネタリギヤ１４と、これらプラネタリギヤ１４の外周側に設けられた環状の内歯リングギヤ１５とにより構成されている。

複数のプラネタリギヤ１４は、キャリアプレート１６により連結されている。キャリアプレート１６には、各プラネタリギヤ１４に対応する位置に支持シャフト１６ａが立設されており、ここにプラネタリギヤ１４が回転自在に支持されている。また、キャリアプレート１６の径方向中央には、出力軸４の一端が接合されている。

内歯リングギヤ１５は、トッププレート１２の内周面に一体成形されている。トッププレート１２の底面には、径方向中央に滑り軸受け１２ａが設けられている。この滑り軸受け１２ａは、回転軸５２と同軸上に配置されている出力軸４の一端を回転自在に支持するためのものである。

また、トッププレート１２には、不図示のエンジンにスタータ１を固定するためのハウジング１７が接合されている。ハウジング１７は有底筒状に形成されており、開口部１７ａ側に、トッププレート１２が開口部１７ａを閉塞するように接合されている。
ハウジング１７の開口部１７ａ側外周面には、軸線方向に沿うように雌ネジ部１７ｂが刻設されている。

一方、ブラシ付直流モータ５１のヨーク５３の一端側（図１における右端側）に配置されたエンドプレート５５には、雌ネジ部１７ｂに対応する位置にボルト孔５５ａが形成されている。このボルト孔５５ａにボルト９１を挿入し、雌ネジ部１７ｂにボルト９１を螺入することによって、モータ部３とハウジング１７とが一体化される。
さらに、ハウジング１７には、底部１７ｃの径方向中央に出力軸４の一端を回転自在に支持するための滑り軸受け１７ｄが設けられている。

出力軸４の一端には、回転軸５２の他端を挿入可能な凹部４ａが形成されている。この凹部４ａの内周面には、滑り軸受け４ｂが圧入されており、出力軸４と回転軸５２とが相対回転可能に連結されるようになっている。
また、出力軸４の軸方向略中央には、ヘリカルスプライン１９が形成されている。このヘリカルスプライン１９に、クラッチ８０がヘリカルスプライン嵌合されている。

（クラッチ）
図２はクラッチの正面図、図３はクラッチを構成するクラッチアウタの側面図である。
図１〜図３に示すように、クラッチ８０は、有底筒状のクラッチアウタ８１と、このクラッチアウタ８１と同心円状に形成されたクラッチインナ８２と、クラッチアウタ８１の周壁１８ａとクラッチインナ８２の周壁８２ａとの間に配置された円柱状のクラッチローラ８３、およびコイルスプリング８４と、これらクラッチローラ８３、およびコイルスプリング８４の脱落防止やクラッチ８０内への塵埃の侵入を防止するためのクラッチカバー８５とを備えている。

クラッチアウタ８１の底壁８１ｂには、径方向中央にスリーブ８６がモータ部３側に向かって突出形成されている。スリーブ８６は、クラッチアウタ８１の周壁８１ａよりも縮径された形になっており、出力軸４に外嵌された状態になっている。そして、スリーブ８６の内周面には、出力軸４のヘリカルスプライン１９に噛合うヘリカルスプライン８６ａが形成されている。

また、クラッチアウタ８１の周壁８１ａには、外周面の底壁８１ｂ側に肉盗み部８７が形成されている。これにより、周壁８１ａは、開口部８１ｃ側に形成された大径部８８ａと、肉盗み部８７が形成されて、大径部８８ａよりも薄肉になっている小径部８８ｂと、これら大径部８８ａと小径部８８ｂとを滑らかに連結する段差部８８ｃとで構成される。
小径部８８ｂよりも肉厚な大径部８８ａには、内周面側に複数（この実施形態では５つ）の凹部９０が周方向に等間隔で形成されている。凹部９０は、ローラ収納部８９ａと、スプリング収納部８９ｂとが連通形成されたものである。

ローラ収納部８９ａは、クラッチローラ８３を収納するためのものであって、その深さがスプリング収納部８９ｂとは反対方向、つまり、図２における反時計回り方向（図２における矢印ＣＣＷ方向）に向かうに従って漸次浅くなるように形成されている。また、スプリング収納部８９ｂは、コイルスプリング８４を収納するためのものである。スプリング収納部８９ｂは、コイルスプリング８４を周方向に沿って配置可能なように形成されている。そして、コイルスプリング８４は、クラッチローラ８３を常時図２における反時計回り方向に向かって付勢している。

クラッチローラ８３、およびコイルスプリング８４を収納したクラッチアウタ８１には、開口部８１ｃ側からクラッチカバー８５が取り付けられる。クラッチカバー８５は、有底筒状に形成されており、底壁８５ａをクラッチアウタ８１の開口部８１ｃ側に向けた状態で、クラッチアウタ８１に外嵌されている。そして、クラッチカバー８５の周壁８５ｂをかしめることにより、クラッチアウタ８１に固着される。
ここで、クラッチアウタ８１の段差部８８は、クラッチカバー８５のカシメ代として設定される。また、クラッチカバー８５の底壁８５ａには、径方向中央の大部分にクラッチインナ８２を挿通可能な挿通孔８５ａ１が形成されている。

図１に示すように、クラッチインナ８２は、クラッチアウタ８１のスリーブ８６よりも拡径形成されており、クラッチインナ８２と出力軸４との間に、空隙２２が形成されている。出力軸４の空隙２２に対応する位置には、ストッパプレート２０が設けられている。ストッパプレート２０とスリーブ８６との間には、出力軸４を取り囲むように形成された第２リターンスプリング２１が圧縮変形した状態で設けられている。すなわち、空隙２２は、第２リターンスプリング２１を収納する収納部として機能している。第２リターンスプリング２１を収納することにより、クラッチアウタ８１は、常時モータ部３側へ向かって押し戻されるように付勢された状態になる。

ここで、ハウジング１７の内壁には、クラッチアウタ８１のモータ部３側への変位を規制するリング状のストッパ９４が設けられている。このストッパ９４は、樹脂やゴム等により形成され、クラッチアウタ８１の底壁８１ｂが当接した際の衝撃を緩和できるようになっている。また、クラッチインナ８２の先端には、ピニオン機構７０が一体的に設けられている。

（ピニオン機構）
ピニオン機構７０は、クラッチインナ８２の先端に一体成形された筒状のピニオンインナ７１を有している。ピニオンインナ７１の内周面には、軸方向両端側にそれぞれ出力軸４にピニオンインナ７１を摺動可能に支持するための滑り軸受け７２，７２が設けられている。
一方、ピニオンインナ７１の外周面には、クラッチ８０とは反対側である先端側に、段差により縮径された縮径部７３が形成されている。この縮径部７３には、不図示のエンジンのリングギヤ２３に噛合可能なピニオン７４がスプライン嵌合されている。

また、ピニオン７４の内周面には、後端側に段差により拡径された拡径部７５が形成されており、ピニオンインナ７１とピニオン７４との間に収納部７６が形成されるようになっている。収納部７６のクラッチ８０側に形成されている開口部は、クラッチインナ８２の基端側によって閉塞された状態になっている。すなわち、ピニオンインナ７１に、ピニオン７４の先端側、および基端側が摺動可能に支持された状態になっている。これにより、ピニオンインナ７１に対して大きくがたつくことなく、ピニオン７４が軸回りに回転しながら軸方向に移動する。

収納部７６には、ピニオンインナ７１の外周面を取り囲むように形成されたコイルスプリング１１が収納されている。コイルスプリング１１は、収納部７６に収納された状態で、ピニオン７４の拡径部７５の段差面と、ピニオンインナ７１の段差面とにより圧縮変形されている。これによりピニオン７４は、ピニオンインナ７１に対してリングギヤ２３側に向かって付勢された状態になる。ここで、ピニオンインナ７１の外周面には、先端側にピニオン７４の抜けを規制する止め輪７７が設けられている。

（電磁装置）
ハウジング１７の内周面には、クラッチ５よりもモータ部３側に、電磁装置９を構成するヨーク２５が内嵌固定されている。ヨーク２５は有底筒状に形成されており、底部２５ａの径方向中央の大部分が大きく開口されている。また、ヨーク２５の底部２５ａとは反対側端には、円環状のプランジャホルダ２６が設けられている。
これらヨーク２５、およびプランジャホルダ２６によって径方向内側に形成される収納凹部２５ｂに、略円筒状に形成された励磁コイル２４が収納されている。励磁コイル２４は、スイッチユニット７に設けられたダイオード９２、およびコネクタ９３を介し、不図示のイグニションスイッチに電気的に接続されている。

励磁コイル２４の内周面と出力軸４の外周面との間の空隙には、プランジャ機構３７が励磁コイル２４に対して軸方向にスライド移動可能に設けられている。プランジャ機構３７は、磁性材で形成された略円筒状のスイッチプランジャ２７と、このスイッチプランジャ２７と出力軸４の外周面との間の空隙に配置され略円筒状のギヤプランジャ２８とを有している。これらスイッチプランジャ２７とギヤプランジャ２８は、互いに同心円上に設けられ、軸方向に相対移動可能に設けられている。

スイッチプランジャ２７のモータ部３側端には、外フランジ部２９が一体成形されている。この外フランジ部２９の外周側には、連結ロッド３０が軸線方向に沿って立設されている。この連結ロッド３０は、モータ部３のトッププレート１２を貫通している。連結ロッド３０のトッププレート１２から突出した端部には、ブラシ付直流モータ５１のコンミテータ６１に隣接配置されたスイッチユニット７の可動接点板８が連結されている。

可動接点板８は、連結ロッド３０に対して軸線方向に沿ってスライド移動可能に取り付けられていると共に、コイルバネ３２によって浮動的に支持されている。そして、可動接点板８は、コンミテータ６１の周囲に設けられたブラシステー３３に固定されているスイッチユニット７の固定接点板３４に対し、近接離反可能になっている。

固定接点板３４は、連結ロッド３０を挟んでコンミテータ６１側である径方向内側に配置された第１固定接点板３４ａと、コンミテータ６１とは反対側である径方向外側に配置された第２固定接点板３４ｂとに分割構成されている。これら第１固定接点板３４ａ、および第２固定接点板３４ｂに可動接点板８が跨るように当接するようになっている。可動接点板８が第１固定接点板３４ａ、および第２固定接点板３４ｂに当接することにより、両者３４ａ，３４ｂが導通される。

また、スイッチプランジャ２７は、外フランジ部２９とハウジング１７の内壁との間に圧縮した状態で設けられている第１リターンスプリング３５によって、モータ部３側に向かって付勢された状態になっている。これにより、スイッチプランジャ２７は、通常、接点間を開いた状態（図１の中心線の上側の状態）で静止している。
ギヤプランジャ２８は、樹脂で形成されたものであって、モータ部３側の外周面にリング状の鉄心２８ａが装着されている。また、ギヤプランジャ２８のモータ部３側には、軸線方向平面視略円環状の凹部２８ｂが形成されており、ここに出力軸４を取り囲むように形成されたシフトスプリング３６が収納されている。

一方、スイッチプランジャ２７の内周面にシフトスプリング３６の端部に対応する位置に、軸線方向平面視略円環状の受け皿４８が設けられている。この受け皿４８とギヤプランジャ２８の凹部２８ｂの底面とにより、シフトスプリング３６の軸線方向への移動が規制されている。

スイッチユニット７の固定接点板３４が固定されているブラシステー３３には、コンミテータ６１の周囲に４つのブラシ４１が進退可能に配置されている。
各ブラシ４１の基端側には、コイルスプリング４２が設けられている。このコイルスプリング４２によって、各ブラシ４１がコンミテータ６１側に向かって付勢され、各ブラシ４１の先端がコンミテータ６１のセグメント６２に摺接するようになっている。

４つのブラシ４１は、２つの陽極側ブラシと２つの陰極側ブラシとで構成され、このうち２つの陽極側ブラシが不図示のピグテールを介して固定接点板３４の第１固定接点板３４ａに接続されている。一方、固定接点板３４の第２固定接点板３４ｂには、ターミナルボルト４４を介して不図示のバッテリの陽極が電気的に接続される。

すなわち、固定接点板３４に可動接点板８が当接した際、ターミナルボルト４４、固定接点板３４、ピグテール（不図示）を介して４つのブラシ４１のうちの２つの陽極側ブラシに電圧が印加され、コイル５９に電流が供給されるようになっている。
ターミナルボルト４４は、スタータ１に取り付けるためのカバー４５を有している。カバー４５は、ヨーク１０、およびハウジング１７に挟持された状態で固定されている。

また、４つのブラシ４１のうち、２つの陰極側ブラシは、不図示のピグテールを介して後述のセンタープレート４３に接続されている。そして、このセンタープレート４３、ハウジング１７、および不図示の車体を介して、バッテリの陰極に４つのブラシ４１のうちの２つの陰極側ブラシが電気的に接続されるようになっている。

ブラシステー３３とトッププレート１２との間には、金属により形成されたリング状のセンタープレート４３が介設されており、遊星歯車機構２とブラシ付直流モータ５１との間を隔絶している。このセンタープレート４３の径方向略中央には、円筒部４３ａがコンミテータ６１側に向かって突設されている。

円筒部４３ａの内径は、回転軸５２の直径よりもやや大きく設定されており、円筒部４３ａと回転軸５２との間の微小間隙が形成されるようになっている。この円筒部４３ａの遊端は、コンミテータ６１の端面に形成された凹部６１ａに臨まされ、遊星歯車機構２のグリスがコンミテータ６１側へ漏洩することを防止している。

（スタータの動作）
次に、図１に基づいて、スタータ１の動作について説明する。
同図に示すように、まず、励磁コイル２４に電流を供給する前の静止状態にあっては、スイッチプランジャ２７は、第１リターンスプリング３５に付勢されてモータ部３側（図１における右側）へ一杯に移動し、外フランジ部２９がトッププレート１２に当接した状態で停止している。そして、外フランジ部２９に立設されている連結ロッド３０に設けられている可動接点板８は、固定接点板３４に対して離間している。

これと同時に、第２リターンスプリング２１に付勢されたクラッチアウタ８１が、ピニオン機構７０と一体化されているクラッチインナ８２、およびギヤプランジャ２８をモータ部３側へ一杯に移動している。そして、クラッチ８０のクラッチアウタ８１がストッパ９４に当接した位置で停止しており、ピニオン機構７０とリングギヤ２３との結合が断たれている（図１における中心線の上側の状態）。

この状態からイグニションスイッチをオンすると、励磁コイル２４に電流が供給されて励磁される。すると、スイッチプランジャ２７、およびギヤプランジャ２８を磁束が通る磁路が形成され、これらスイッチプランジャ２７、およびギヤプランジャ２８がリングギヤ２３側（図１における左側）へ向かって移動する。このとき、スイッチプランジャ２７がギヤプランジャ２８の鉄心２８ａよりもプランジャホルダ２６とのギャップ（軸方向クリアランス）が小さく、吸引力が大きいので、ギヤプランジャ２８に先行してスイッチプランジャ２７が移動する。

ここで、シフトスプリング３６のバネ力は、ピニオン機構７０の静止状態にあってはクラッチアウタ８１に設けられた第２リターンスプリング２１のバネ力より弱く設定されている。また、ギヤプランジャ２８よりも先に移動するスイッチプランジャ２７による最大圧縮状態に至る途中で、第２リターンスプリング２１のバネ力より強くなるように設定されている。
すなわち、シフトスプリング３６のバネ力は、第２リターンスプリング２１のバネ力より弱いため、スイッチプランジャ２７の吸引移動の初期ではギヤプランジャ２８の静止状態が保たれて、先にコイルばね３６が圧縮変形される。

スイッチプランジャ２７がリングギヤ２３側へ向かって移動すると、外フランジ部２９、および連結ロッド３０を介して可動接点板８が固定接点板３４側に向かって移動し、固定接点板３４に接触する。このとき、スイッチプランジャ２７のフルストロークに対して早めに可動接点板８が固定接点板３４に接触し、かつ可動接点板８が連結ロッド３０に対して軸線方向変位可能に浮動支持されているので、コイルばね３２の押圧力が両接点板８，３４間に加わることになる。

固定接点板３４に可動接点板８が接触すると、４つのブラシ４１のうちの２つの陽極側ブラシにバッテリの電圧が印加され、コンミテータ６１のセグメント６２を介してコイル５９が通電される。すると、アーマチュアコア５８に磁界が発生し、この磁界とヨーク１０に設けられている永久磁石５７との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、アーマチュア５４が継続的に回転する。

アーマチュア５４が回転することにより、このアーマチュア５４の回転軸５２の回転力が遊星歯車機構２を介して出力軸４に伝達され、出力軸４が回転する。出力軸４が回転することにより、出力軸４のヘリカルスプライン１９に噛合うクラッチアウタ８１が連れ回り、クラッチ８０に慣性力が作用する。そして、慣性力によってクラッチ８０がヘリカルスプライン１９に沿うように第２リターンスプリング２１のバネ力に抗してリングギヤ２３側へ向かって押し出される。
ここで、ギヤプランジャ２８には、リングギヤ２３側へ向かう力が作用しているので、クラッチ８０の移動に伴ってギヤプランジャ２８もリングギヤ２３側へ向かって移動する。

クラッチ８０がリングギヤ２３側へ向かって押し出されることにより、クラッチ８０と一体化しているピニオン機構７０がリングギヤ２３側へと回転しながら押し出される。
このとき、ピニオン機構７０のピニオン７４とリングギヤ２３との噛合わせ位相がずれていると、リングギヤ２３にピニオン７４が歯当たりして噛合わない。この場合、ピニオン機構７０のコイルスプリング１１が圧縮変形し、ピニオン７４のリングギヤ２３に対する歯当たりの衝撃を吸収しつつ、ピニオン７４にリングギヤ２３側に向かう付勢力を付与する。

すなわち、リングギヤ２３にピニオン７４が歯当たりして噛み合いに失敗しても、コイルスプリング１１を圧縮変形させながら、ピニオン７４がリングギヤ２３により軸線方向への移動を止められた状態において、可動接点板８が固定接点板３４への接触によりアーマチュア５４が回転することにより、ピニオン７４が回転し、ピニオン７４は、リングギヤ２３との噛合わせ位相が合ったところで、リングギヤ２３に確実に噛合う。

（クラッチの動作）
ここで、図２〜図４に基づいて、クラッチ８０の動作について説明する。
図４は、図１の要部拡大図である。
図２〜図４に示すように、出力軸４にクラッチアウタ８１が連れ回される状態では、このクラッチアウタ８１は、図２における時計回り方向（図２における矢印ＣＷ方向）に回転する。すると、クラッチローラ８３が、クラッチアウタ８１に形成されているローラ収納部８９ａの凹み深さが浅くなっている側に向かって移動する。

このため、クラッチアウタ８１とクラッチインナ８２との間にクラッチローラ８３が噛み込まれ、クラッチアウタ８１とクラッチインナ８２とが機械的に結合される。すなわち、クラッチアウタ８１とクラッチインナ８２とによりクラッチローラ８３が挟持され、これにより生じる摩擦力によって、クラッチアウタ８１の回転がクラッチインナ８２に伝達される。
クラッチインナ８２が回転すると、これと一体化されているピニオン機構７０が回転する。これにより、出力軸４の回転力がピニオン機構７０を介してリングギヤ２３に伝達され、これによってエンジンが始動する。

ここで、クラッチアウタ８１とクラッチインナ８２との間にクラッチローラ８３を噛み込んだ状態にあっては、クラッチアウタ８１の周壁８１ａに、径方向外側に向かって押し広げられるように力が作用する（図４における矢印Ｙ１参照）。このとき、クラッチアウタ８１の周壁８１ａに肉盗み部８７が形成されているので、大径部８８ａと比較して薄肉な小径部８８ｂの剛性が弱くなっている。このため、小径部８８ｂが押し広げられる一方、大径部８８ａの開口部８１ｃ側が底壁８１ｂ側を基点にして押し広げられることが抑制される。よって、周壁８１ａのクラッチローラ８３から受ける応力が分散される。

また、クラッチ８０は、クラッチアウタ８１とクラッチインナ８２との間のトルク差が大きくなると、クラッチローラ８３が回転してクラッチインナ８２に対してクラッチアウタ８１が回転し始める。これにより、クラッチアウタ８１からクラッチインナ８２への回転力の伝達が遮断される。

次に、エンジンが始動した場合のクラッチ８０の動作について説明する。
エンジンが始動し、ピニオン機構７０の回転数が出力軸４の回転数を上回ると、ピニオンインナ７１（クラッチインナ８２）とクラッチアウタ８１との相対回転方向が逆転する。つまり、クラッチアウタ８１は、クラッチインナ８２に対して図２における反時計回り方向（図２における矢印ＣＣＷ方向）に回転する状態になる。すると、クラッチローラ８３がコイルスプリング８４の付勢力に抗し、ローラ収納部８９ａにおける凹み深さが深くなっている側（図２における矢印ＣＷ方向）に向かって移動する。

このため、クラッチアウタ８１とクラッチインナ８２とによるクラッチローラ８３の噛み込みが解除される、つまり、クラッチアウタ８１とクラッチインナ８２との機械的な結合が解除される。この結果、クラッチアウタ８１とクラッチローラ８３とが同時に回転し、ピニオン機構７０が出力軸４に対して空転する。このため、クラッチインナ８２からクラッチアウタ８１への回転力の伝達が遮断され、モータ部３の逆転、つまり、スタータ１のオーバーランニング状態が防止される。
このように、クラッチローラ８３は、クラッチアウタ８１とクラッチインナ８２とを機械的に結合したり、機械的結合を解除したりすることにより、クラッチインナ８２とクラッチアウタ８１との相対回転を許容したり阻止したりするための逆転防止部材として機能している。

図１に戻り、エンジンが始動し、出力軸４に対してピニオン機構７０が空転すると、不図示の制御機器からの信号に基づいて、イグニションスイッチがオフされ、励磁コイル２４への通電が停止される。より具体的には、不図示の制御機器は、リングギヤ２３の回転数が、例えば約４００ｒｐｍ以上になると励磁コイル２４への通電を遮断する信号を出力する。なお、リングギヤ２３の回転数は、車体に設けられた不図示の回転センサ等を用いて検出する。

励磁コイル２４への通電を停止すると、スイッチプランジャ２７、およびギヤプランジャ２８を磁束が通る磁路が消磁され、励磁コイル２４によるスイッチプランジャ２７、およびギヤプランジャ２８のリングギヤ２３側への付勢力が作用しなくなる。さらに、クラッチアウタ８１に対する第２リターンスプリング２１の付勢力、およびスイッチプランジャ２７に対する第１リターンスプリング３５の付勢力が作用する。このため、ピニオン機構７０がリングギヤ２３から容易に離脱すると共に、可動接点板８が固定接点板３４から離間してブラシ付直流モータ５１が停止する。

（効果）
したがって、上述の実施形態によれば、クラッチアウタ８１の周壁８１ａにおける底壁８１ｂ側に肉盗み部８７を形成し、周壁８１ａの底壁８１ｂ側の剛性を弱めているので、クラッチアウタ８１とクラッチインナ８２とが機械的に結合した際、周壁８１ａが底壁８１ｂ側を基点にして押し広げられることを抑制できる。このため、周壁８１ａのクラッチローラ８３から受ける応力が分散され、周壁８１ａやクラッチローラ８３の摩耗を抑制できる。よって、クラッチ８０の延命化を図ることが可能になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、スタータ１のモータ部３、電磁装置９、出力軸４、およびピニオン６を同軸上に配置した場合について説明した。そして、モータ部３の駆動に伴って出力軸４が回転することにより、クラッチ８０に生じる慣性力を利用してピニオン機構７０をリングギヤ２３側に向かって移動させる場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、電磁装置９がモータ部３の径方向外側に配置され、例えばシフトレバーを用いてピニオン機構をスライド移動させるように構成したスタータにも、本実施形態のクラッチ８０を適用することが可能である。

また、上述の実施形態では、クラッチアウタ８１とクラッチインナ８２とを機械的に結合したり、機械的結合を解除したりすることにより、クラッチインナ８２とクラッチアウタ８１との相対回転を許容したり阻止したりするための逆転防止部材として円柱状のクラッチローラ８３を用いた場合について説明した。しかしながら、逆転防止部材はクラッチローラ８３に限られるものではなく、クラッチインナ８２とクラッチアウタ８１との相対回転を許容したり阻止したりすることが可能な部材であればよい。例えば、円柱状のクラッチローラ８３に代わって球形状の逆転防止部材を用いることも可能である。

１ スタータ
３ モータ部
４ 出力軸
２３ リングギヤ
７０ ピニオン機構
７１ ピニオンインナ
７４ ピニオン
８０ クラッチ（クラッチ機構）
８１ クラッチアウタ
８１ａ，８２ａ 周壁
８２ クラッチインナ
８３ クラッチローラ（逆転防止部材）
８４ コイルスプリング
８５ クラッチカバー
８６ スリーブ
８７ 肉盗み部
８８ａ 大径部
８８ｂ 小径部
８８ｃ 段差部

Claims (2)

1. 有底筒状のクラッチアウタと、
   このクラッチアウタの内周側に同心円状に配置され、前記クラッチアウタに対して相対回転可能、かつ軸方向に相対移動不能に設けられた筒状のクラッチインナと、
   前記クラッチアウタの内周面と、前記クラッチインナの外周面との間に配置された複数の逆転防止部材とを備え、
   前記クラッチインナに対する前記クラッチアウタの回転方向が一方の方向であるとき、前記クラッチアウタと前記逆転防止部材とが同時に回転し、
   前記クラッチインナに対する前記クラッチアウタの回転方向が他方の方向であるとき、前記クラッチインナの外周面と前記クラッチアウタの内周面とに前記逆転防止部材が挟持され、これによって生じる摩擦力が、前記クラッチインナと前記クラッチアウタとの相対回転を阻止するクラッチ機構であって、
   前記クラッチアウタの周壁の底壁側に、肉盗み部を形成したことを特徴とするクラッチ機構。
2. 請求項１に記載のクラッチ機構のクラッチアウタを出力軸に連係する一方、前記クラッチインナにピニオン機構を取り付け、このピニオン機構を介して前記出力軸の出力をエンジンのリングギヤに伝達することを特徴とするスタータ。

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