JP2013083180A - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】片持ち構造のスタータにおいて、出力軸５やピニオンチューブ６の傾斜を抑制して寿命延長を達成する。
【解決手段】出力軸５は、雄ヘリカルスプライン５ａ以外の外周面とピニオンチューブ６の雌ヘリカルスプライン６ａ以外の内周面との直接当接構造αにより、ピニオンチューブ６に軸支されている。これにより、軸受等の他部品を介することなく、出力軸５をピニオンチューブ６により軸支することができるので、ピニオンチューブ６による出力軸５の軸支に関して、径方向のクリアランス合計を、出力軸５の外周面である摺動面５αとピニオンチューブ６の内周面である摺動面６αとの間に形成される径方向クリアランスのみに限定することができる。このため、ピニオンチューブ６やピニオン７の出力軸５に対する傾斜を抑制することができるので、スタータの寿命延長を達成することができる。
【選択図】図２

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、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に示すように、モータ（図示せず）に駆動される出力軸１００、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、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、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、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に示すように、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、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

近年、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アイドリングストップシステム（以下ＩＳＳと呼ぶ）を搭載した車両が増加しており、ＩＳＳを搭載する車両では、ＩＳＳを搭載していない車両と比較して、エンジンの始動頻度が大幅に増加するとともにスタータの作動回数も大幅に増加する。このため、ＩＳＳ搭載車両が増加している状況において、スタータの寿命延長に対する要請は極めて高く、このスタータの寿命延長の観点から、出力軸１００やピニオンチューブ１２０の傾斜を抑制する要求は大きい。

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、片持ち構造のスタータにおいて、ピニオンチューブやピニオンの出力軸に対する傾斜を抑制して寿命延長を達成することにある。

（請求項１の発明）
請求項１の発明は、トルクを発生するモータと、モータの回転軸と同一軸線上に配置され、かつ、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、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、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、シフトレバーを介して、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る。

また、請求項１の発明によれば、出力軸は、雄スプライン以外の外周面とピニオンチューブの雌スプライン以外の内周面とが直接当接する直接当接構造により、ピニオンチューブに軸支されている。
これにより、軸受等の他部品を介することなく、出力軸をピニオンチューブにより軸支することができるので、ピニオンチューブによる出力軸の軸支に関して、径方向に発生するクリアランスを、出力軸の外周面とピニオンチューブの内周面との間に形成されるクリアランスのみに限定して設定することができる。このため、ピニオンチューブによる出力軸の軸支に関して、径方向のクリアランスを小さく設定することができるので、ピニオンチューブやピニオンの出力軸に対する傾斜を抑制してスタータの寿命延長を達成することができる。

また、雄スプラインと雌スプラインとの噛み合いおよび直接当接構造の両方により、出力軸をピニオンチューブによって軸支することができるので、ピニオンチューブやピニオンの出力軸に対する傾斜を、さらに抑制することができる。つまり、直接当接構造は、雄スプライン以外の外周面と雌スプライン以外の内周面とが直接当接することで形成されるので、直接当接構造および雄、雌スプライン同士の噛み合いは、軸方向に重複することなく、軸方向に離れて形成される。このため、軸方向に離れた２つの構造（つまり、直接当接構造および雄、雌スプライン同士の噛み合い）により、出力軸をピニオンチューブによって軸支することができるので、ピニオンチューブやピニオンの出力軸に対する傾斜を、さらに抑制することができる。

（請求項２の発明）
請求項２の発明によれば、雄スプラインの歯先と雌スプラインの歯底との径方向距離である外周側歯間距離、および、雄スプラインの歯底と雌スプラインの歯先との径方向距離である内周側歯間距離の少なくとも一方の歯間距離は、雄スプラインと雌スプラインとの周方向のバックラッシュよりも小さい。また、直接当接構造における出力軸の外周面とピニオンチューブの内周面との間の径方向クリアランスは、外周側歯間距離および内周側歯間距離の両方の歯間距離よりも小さい。

これにより、ピニオンチューブが出力軸に対して傾く場合、雄スプラインと雌スプラインとの接触に関し、歯先と歯底との接触が歯面同士の接触に先行する。このため、ピニオンチューブの出力軸に対する傾きを抑制することができる。また、歯面同士の接触面積を増やすことができるので、歯面間に作用する面圧を低減して焼き付きや凝着の虞を低減することができる。さらに、直接当接構造における径方向クリアランスを、外周側歯間距離および内周側歯間距離よりも小さくすることで、より一層、ピニオンチューブの出力軸に対する傾きを抑制することができる。

（請求項３の発明）
請求項３の発明によれば、直接当接構造を形成するピニオンチューブの内周面は、雌スプラインよりも軸方向反モータ側に形成され、直接当接構造を形成する出力軸の外周面は、雄スプラインよりも軸方向反モータ側に形成されている。
これにより、軸方向に関してピニオンに近い位置で、外周側歯間距離および内周側歯間距離よりも小さい径方向クリアランスを形成してピニオンチューブにより出力軸を軸支することができる。このため、ピニオンとリングギヤとが噛み合って、ピニオンに大きな荷重が加わっても、ピニオンチューブの出力軸に対する傾きを抑制することができる。

（請求項４の発明）
請求項４の発明によれば、雄スプラインの歯底は、直接当接構造を形成する出力軸の外周面よりも小径である。
これにより、雄、雌スプラインそれぞれの歯丈を長くして雄、雌スプラインの径方向に関する重複長さを長くすることができる。このため、歯面間に作用する面圧を低減して焼き付きや凝着の虞を低減することができる。

（請求項５の発明）
請求項５の発明によれば、直接当接構造を形成する出力軸の外周面およびピニオンチューブの内周面の少なくとも一方の面には、潤滑剤を溜める溝が設けられている。
これにより、出力軸に対するピニオンチューブの摺動に関して潤滑性を維持することができる。また、ピニオンチューブの円筒孔において直接当接構造の軸方向反モータ側の領域と軸方向モータ側の領域との間を連通するように溝を設けることで、直接当接構造の軸方向反モータ側の領域と軸方向モータ側の領域との間で空気を容易に流出入させることができる。このため、出力軸に対するピニオンチューブの軸方向の移動を円滑化することができる。

スタータの全体を示す全体構成図である（実施例）。 （ａ）はスタータの停止時における要部を示す要部構成図であり、（ｂ）はスタータの駆動時における要部を示す要部構成図である（実施例）。 （ａ）は外周側、内周側歯間距離および雄スプラインと雌スプラインとの周方向のバックラッシュを示す説明図であり、（ｂ）は直接当接構造における径方向クリアランスを示す説明図である（実施例）。 （ａ）は本発明に係る直接当接構造を形成する出力軸の外周面と雄スプラインの歯底との径方向における位置関係を示す説明図であり、（ｂ）は本発明に対する比較例に係る直接当接構造を形成する出力軸の外周面と雄スプラインの歯底との径方向における位置関係を示す説明図である（実施例）。 特許文献１に係るスタータの要部構成図である（従来例）。 特許文献２に係るスタータの要部構成図である（従来例）。

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）
スタータ１は、図１に示すように、トルクを発生するモータ２と、モータ２の回転を減速する減速装置３と、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、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、ピニオンチューブ６の軸方向反モータ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、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と一体に出力軸５に対して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、軸方向モータ側（図示右側）を後端側、軸方向反モータ側を前端側と定義し、電磁スイッチ９の作動によってピニオンチューブ６が出力軸５に対して押し出される方向（図示左方向）を反モータ方向、ピニオンチューブ６が押し戻される方向をモータ方向と定義する。

モータ２は、例えば、フレームを兼ねるヨーク２ａの内周に永久磁石（界磁コイルでもよい）を配置して構成される界磁と、電機子軸２ｂの外周に整流子（図示せず）を備える電機子と、整流子の外周上に配置されるブラシ（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に示すように、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、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遊星歯車減速機である。

クラッチ４は、図２に示すように、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と一体に設けられたアウタ４ａと、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との間に配設されるローラ４ｃ（本発明の動力断続部材）等より構成され、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である。
出力軸５は、図２に示すように、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（図示右側）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。

また、出力軸５には、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の前端面より前端側には、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、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１２が取り付けられている。

ストッパ部材１２は、例えばＥクリップであり、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１３を被せてもよい。

ピニオンチューブ６は、図２に示すように、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、チューブ本体６Ａより前端側に設けられるピニオン摺動部６Ｂとを有し、チューブ本体６Ａの外周面が軸受１６を介してハウジング１７に回転自在および軸方向に摺動自在に支持されるとともに、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、かつ、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１６にボールベアリングを使用しているが、すべり軸受（平軸受）やニードルベアリングでも良い。

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。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、図３に示すように、雄ヘリカルスプライン５ａの歯先と雌ヘリカルスプライン６ａの歯底との径方向距離を外周側歯間距離Ｘ１と定義し、雄ヘリカルスプライン５ａの歯底と雌ヘリカルスプライン６ａの歯先との径方向距離を内周側歯間距離Ｘ２と定義すると、外周側、内周側歯間距離Ｘ１、Ｘ２は、両方とも雄ヘリカルスプライン５ａと雌ヘリカルスプライン６ａとの周方向のバックラッシュＹよりも小さい。

なお、雄ヘリカルスプライン５ａの歯数は、雌ヘリカルスプライン６ａの歯数の２倍である。このため、雄ヘリカルスプライン５ａと雌ヘリカルスプライン６ａとが噛み合っているとき、雌ヘリカルスプライン６ａの歯間には、雄ヘリカルスプライン５ａの歯が２つ入り込んでいる。

そして、出力軸５は、雄ヘリカルスプライン５ａ以外の外周面とピニオンチューブ６の雌ヘリカルスプライン６ａ以外の内周面とが直接当接する直接当接構造αにより、チューブ本体６Ａに軸支されている（図２、図３参照）。
すなわち、円筒孔６ｂの前端側では、円筒孔６ｂの内周面（ピニオンチューブ６の内周面）と出力軸５の外周面との間の径方向クリアランスＺが、外周側、内周側歯間距離Ｘ１、Ｘ２の両方よりも小さく設定され、出力軸５の外周面およびピニオンチューブ６の内周面は、それぞれ、軸方向および周方向に互いに摺接し合う摺動面５α、６αを形成している。

つまり、円筒孔６ｂの前端側では、出力軸５がピニオンチューブ６との間に径方向クリアランスＺを形成してピニオンチューブ６により軸支されている。ここで、直接当接構造αを形成するピニオンチューブ６側の摺動面６αは、雌ヘリカルスプライン６ａよりも前端側に形成され、直接当接構造αを形成する出力軸５側の摺動面５αは、雄ヘリカルスプライン５ａよりも前端側に形成されている。また、雄ヘリカルスプライン５ａの歯底は、図４（ａ）に示すように、摺動面５αよりも小径である。

さらに、摺動面５α、６αの少なくとも一方には、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（つまり、直接当接構造αの前端側に形成される空間Ｓ）と、円筒孔６ｂの後端側の空間Ｓ’（つまり、直接当接構造αの後端側に形成される空間Ｓ’）とを連通する連通溝１８が軸方向に沿って形成されている。そして、連通溝１８には、潤滑剤としてのグリスが溜まっている。

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の後端側の端部には、図１に示すように、シフトレバー８の端部に係合するレバー係合部１９が取り付けられている。
また、チューブ本体６Ａの外周には、軸受１６の前端側に外部からの異物の侵入を防止するシール部材２０が配設されている。シール部材２０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１７に保持されている。
ピニオン摺動部６Ｂは、チューブ本体６Ａより外径が小さく形成され、かつ、外周面に直スプライン歯６ｃが軸方向に沿って形成されている（図２参照）。

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、かつ、ピニオンスプリング２１によってピニオン摺動部６Ｂの前端側へ付勢され、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２２によって軸方向の移動が規制されている。
また、ピニオン７は、図２に示すように、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、摺動孔７ｂに連通して後端側の内周に開口するとともに、摺動孔７ｂより内径が大きく形成された大径孔７ｃとを有する。

そして、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の後端側の端部の内周にチューブ本体６Ａの前端側の端部の外周が嵌合している。
ピニオンスプリング２１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に示すように、電磁石の吸引力によってプランジャ２３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２４とを有し、樹脂カバー２４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２５、励磁コイル２５の内周を軸方向に移動可能に配置されるプランジャ２３、励磁コイル２５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２３を押し戻すためのリターンスプリング２６、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２７、ドライブスプリング２７を介してプランジャ２３の動きをシフトレバー８に伝達するジョイント２８等より構成される。

メイン接点は、樹脂カバー２４に固定される２本の端子ボルト２９、３０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２３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。
そして、メイン接点は、プランジャ２３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一組の固定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２３がリターンスプリング２６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一組の固定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１７に回動自在に支持されるレバー支点部８ａを有し、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２８に連結され、レバー支点部８ａより他端側のレバー端部がチューブ本体６Ａに取り付けられたレバー係合部１９に係合する。

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２５に通電されて電磁石が形成され、電磁石に吸引されてプランジャ２３が移動する。プランジャ２３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２１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２７に反力を蓄えながらプランジャ２３がさらに移動してメイン接点が閉成すると、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２７に蓄えられた反力と、モータ２の発生トルクが雄、雌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２１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２５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２６の反力でプランジャ２３が押し戻される。その結果、メイン接点が開成し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２３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がモータ方向へ押し返されることにより、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１の停止状態までピニオンチューブ６と一体に後退する。

（実施例の作用および効果）
実施例に示すスタータ１は、軸受１６を介してハウジング１７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、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。つまり、スタータ１は、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である。
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ているため、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。
以上により、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と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に発生するクリアランス（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に発生するクリアランスと、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１６、および、減速装置３を構成する歯車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、かつ、ピニオンスプリング２１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２１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、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２１を配設でき、かつ、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２１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２１の耐環境性を確保でき、性能劣化を抑制できる。

さらに、出力軸５およびピニオンチューブ６では、摺動面５α、６αの少なくとも一方に連通溝１８が形成されている。連通溝１８は、ピニオンチューブ６の内部に形成される先端側の空間Ｓと後端側の空間Ｓ’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にか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と仮定した場合に、スタータ１の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１の駆動時からピニオンチューブ６が押し戻されると、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。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と空間Ｓ’とを連通する連通溝１８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と空間Ｓ’との間で空気が連通溝１８を通じて容易に移動できるため、ピニオンチューブ６にかかる負荷が小さくなる。その結果、ピニオンチューブ６をより円滑に移動させることができる。

また、出力軸５は、雄ヘリカルスプライン５ａ以外の外周面とピニオンチューブ６の雌ヘリカルスプライン６ａ以外の内周面とが直接当接する直接当接構造αにより、ピニオンチューブ６に軸支されている。
これにより、軸受等の他部品を介することなく、出力軸５をピニオンチューブ６により軸支することができるので、ピニオンチューブ６による出力軸５の軸支に関して、径方向に発生するクリアランスを、出力軸５の外周面である摺動面５αとピニオンチューブ６の内周面である摺動面６αとの間に形成される径方向クリアランスＺのみに限定することができる。

このため、径方向クリアランスＺを小さく設定して、ピニオンチューブ６やピニオン７の出力軸５に対する傾斜を抑制することができるので、軸受１０、１６および減速装置３を構成する歯車３ａ〜３ｃの摩耗を抑制してスタータ１の寿命向上に寄与できる。
また、雄、雌ヘリカルスプライン５ａ、６ａの噛み合いと直接当接構造αとの両方により、出力軸５をピニオンチューブ６によって軸支することができる。このため、ピニオンチューブ６やピニオン７の出力軸５に対する傾斜を、さらに抑制することができるので、スタータ１の寿命向上効果をより一層高めることができる。

また、雄、雌ヘリカルスプライン５ａ、６ａにおける外周側、内周側歯間距離Ｘ１、Ｘ２は、雄、雌ヘリカルスプライン５ａ、６ａ間の周方向のバックラッシュＹよりも小さく、かつ、直接当接構造αにおける径方向クリアランスＺは、外周側、内周側歯間距離Ｘ１、Ｘ２よりも小さい（図３参照）。

これにより、ピニオンチューブ６が出力軸５に対して傾く場合、雄、雌ヘリカルスプライン５ａ、６ａ間の接触に関し、歯先と歯底との接触が歯面同士の接触に先行する。このため、ピニオンチューブ６の出力軸５に対する傾きを抑制してスタータ１の寿命向上効果を高めることができる。また、歯面同士の接触面積を増やすことができるので、歯面同士の凝着を抑制することができる。さらに、径方向クリアランスＺを、外周側、内周側歯間距離Ｘ１、Ｘ２よりも小さくすることで、より一層、ピニオンチューブ６の出力軸５に対する傾きを抑制してスタータ１の寿命向上効果を高めることができる。

また、直接当接構造αを形成するピニオンチューブ６側の摺動面６αは、雌ヘリカルスプライン６ａよりも前端側に形成され、出力軸５側の摺動面５αは、雄ヘリカルスプライン５ａよりも前端側に形成されている。
これにより、軸方向に関してピニオン７に近い前端側で、外周側、内周側歯間距離Ｘ１、Ｘ２よりも小さい径方向クリアランスＺを形成してピニオンチューブ６により出力軸５を軸支することができる。このため、ピニオン７とリングギヤＧとが噛み合って、ピニオン７に大きな荷重が加わっても、ピニオンチューブ６の出力軸５に対する傾きを抑制することができる。

また、雄ヘリカルスプライン５ａの歯底は、直接当接構造αを形成する出力軸５側の摺動面５αよりも小径である（図４（ａ）参照）。
これにより、例えば、図４（ｂ）に示すように摺動面５αが雄ヘリカルスプライン５ａの歯底よりも小径である場合に比べ、雄、雌ヘリカルスプライン５ａ、６ａの歯丈を長くして雄、雌ヘリカルスプライン５ａ、６ａの径方向に関する重複長さＬを長くすることができる。このため、歯面間に作用する面圧を低減して焼き付きや凝着の虞を低減することができる。

また、連通溝１８は、直接当接構造αを形成する摺動面５α、６αの少なくとも一方に設けられ、連通溝１８にはグリスが溜まっている。
これにより、出力軸５に対するピニオンチューブ６の摺動に関して潤滑性を維持することができる。なお、グリスをより広範囲に径方向クリアランスＺに行き渡らせるため、連通溝１８をヘリカル状等の曲線形状に曲げてもよい。

（変形例）
スタータ１の態様は実施例に限定されず、種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例のスタータ１によれば、雄、雌ヘリカルスプライン５ａ、６ａにおける外周側、内周側歯間距離Ｘ１、Ｘ２は、両方とも、雄、雌ヘリカルスプライン５ａ、６ａ間の周方向のバックラッシュＹよりも小さいものであったが、外周側、内周側歯間距離Ｘ１、Ｘ２の一方のみをバックラッシュＹよりも小さくし、他方をバックラッシュＹよりも大きくしてもよい。

実施例のクラッチ４は、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であったが、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よい。
また、スタータ１に使用されるモータ２は、実施例の直流整流子モータ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できる。
実施例では、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であったが、ピニオン７とピニオンチューブ６とを一体に設けてもよい。

実施例の電磁スイッチ９は、電磁石によって吸引されたプランジャ２３が移動することで、シフトレバー８を駆動するとともに、メイン接点を閉成するものであったが、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ようにしてもよい。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を使用してもよい。

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。
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の作動とモータ通電用ソレノイドの作動とを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ＩＳＳ（アイドリングストップシステム）に対して好適に採用することができる。

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）
５α 摺動面（雄スプライン以外の外周面、出力軸の外周面）
６ ピニオンチューブ
６ａ 雌ヘリカルスプライン（雌スプライン）
６ｂ 円筒孔
６α 摺動面（雌スプライン以外の内周面、ピニオンチューブの内周面）
７ ピニオン
８ シフトレバー
１８ 連通溝（溝）
α 直接当接構造
Ｇ リングギヤ
ＳＬ ソレノイド（電磁ソレノイド）
Ｘ１ 外周側歯間距離
Ｘ２ 内周側歯間距離
Ｙ バックラッシュ
Ｚ 径方向クリアランス

Claims (5)

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、かつ、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、このシフトレバーを介して、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であり、
   前記出力軸は、前記雄スプライン以外の外周面と前記ピニオンチューブの前記雌スプライン以外の内周面とが直接当接する直接当接構造により、前記ピニオンチューブに軸支されていることを特徴とするスタータ。
2. 請求項１に記載のスタータにおいて、
   前記雄スプラインの歯先と前記雌スプラインの歯底との径方向距離である外周側歯間距離、および、前記雄スプラインの歯底と前記雌スプラインの歯先との径方向距離である内周側歯間距離の少なくとも一方の歯間距離は、前記雄スプラインと前記雌スプラインとの間の周方向のバックラッシュよりも小さく、
   前記直接当接構造における前記出力軸の外周面と前記ピニオンチューブの内周面との径方向クリアランスは、前記外周側歯間距離および前記内周側歯間距離の両方の歯間距離よりも小さいことを特徴とするスタータ。
3. 請求項２に記載のスタータにおいて、
   前記直接当接構造を形成する前記ピニオンチューブの内周面は、前記雌スプラインよりも軸方向反モータ側に形成され、
   前記直接当接構造を形成する前記出力軸の外周面は、前記雄スプラインよりも軸方向反モータ側に形成されていることを特徴とするスタータ。
4. 請求項１ないし請求項３の内のいずれか１つに記載のスタータにおいて、
   前記雄スプラインの歯底は、前記直接当接構造を形成する前記出力軸の外周面よりも小径であることを特徴とするスタータ。
5. 請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載のスタータにおいて、
   前記直接当接構造を形成する前記出力軸の外周面および前記ピニオンチューブの内周面の少なくとも一方の面には、潤滑剤を溜める溝が設けられていることを特徴とするスタータ。

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