JP2013137015A - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップや大型化を招くことなく、ハウジングの耐久性を向上できるスタータを提供する。
【解決手段】モータ部の回転力を受けて回転する出力軸４と、出力軸５の一方側端を回転自在に支持するハウジング１７と、モータ部への通電、遮断を行うと共に、クラッチ機構を介してピニオンギヤに、リングギヤ側に向かう押圧力を付勢する電磁装置とを備え、ハウジング１７に、出力軸４の一方側端面４ｃと当接して出力軸４に発生する軸方向の荷重を受ける荷重受部材５０を設けたことを特徴としている。
【選択図】図２

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。

従来から、自動車の始動用に用いられるスタータとして、エンジン始動時にピニオンギヤをリングギヤ側に飛び込ませてリングギヤに噛み合わせ、ピニオンギヤによりリングギヤを駆動することによりエンジンの始動を行う飛び込み式のスタータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年、車両の静粛性向上や燃費性改善のために、車両の一時停止時にエンジンを一旦オフする、所謂アイドルストップ機能を備えた車両が増えてきている。

特許文献１に記載のスタータは、上述のアイドルストップ機能を備えた車両にも適用可能とされており、始動用モータのロータ軸に遊星歯車式減速機を介して駆動軸（出力軸）が連結されている。駆動軸は、軸方向の両端側がスタータのハウジングに回転自在に軸支されている。駆動軸には、マグネットスイッチ（電磁装置）によりレバーを介して軸方向に進退移動する可動子がスプライン係合されている。また、駆動軸には、ピニオンギヤがリングギヤに向けて軸方向に進退自在に設けられている。

リングギヤおよびピニオンギヤは、はすば歯車（ヘリカルギヤ）で構成されており、リングギヤとピニオンギヤとの歯のねじれ方向は、ピニオンギヤがリングギヤを駆動する状態でピニオンギヤに飛び込み方向のスラスト荷重が作用するように設定されている。
特許文献１によれば、ピニオンギヤが一旦リングギヤに噛み合うと、両ギヤの歯のねじれ角によって発生するスラスト荷重を受けてピニオンギヤが飛び込み方向に自ら進行するようになり、ピニオンギヤのリングギヤに対する噛合性が向上する。

一方、特許文献２に記載のスタータでは、駆動軸（出力軸）と同軸的に設けられたマグネットスイッチ（電磁装置）により、第二プランジャユニットが軸方向に進退移動可能に配設され、駆動軸には、ピニオンギヤがリングギヤに向けて軸方向に進退自在に設けられている。

特開２００２−１３００９７号公報 特開２００７−７１０４３号公報

一般的に、スタータのハウジングはアルミニウム材をダイカスト鋳造成形して作られているが、上述の技術にあっては、ヘリカルギヤで発生するスラスト荷重を受けて可動子がリングギヤ側にスライド移動するとき、可動子と連結された出力軸にもスラスト荷重が発生する。これにより、出力軸がリングギヤ側にスライド移動するため、出力軸の一方側端面とハウジングとが摺接することがある。したがって、出力軸がスライド移動してハウジングに当接する時の当接衝撃や、当接後の出力軸の回転力（摩擦力）がハウジングに加わることになるため、ハウジングの耐久性を向上させる必要がある。そこで、このハウジングの材質を高品位のものに変えたり、ハウジングの肉厚を厚くしたりすることも考えられるが、スタータのコストアップや、スタータの大型化を招いてしまうため、ここに本願が解決しようとする課題があった。

特に、アイドルストップ機能を備えた車両においては、エンジンの停止／始動が頻繁に行われ、一般のスタータよりも使用頻度が高まるため、上記の課題に対する最良の改善策が望まれていた。

そこで本発明は、コストアップや大型化を招くことなく、ハウジングの耐久性を向上できるスタータの提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係るスタータは、通電により回転力を発生するモータ部と、前記モータ部の回転力を受けて回転する出力軸と、前記出力軸の少なくとも一方側端を回転自在に支持するハウジングと、前記出力軸上にスライド移動可能に設けられ、エンジンのリングギヤとヘリカル噛合可能なピニオンギヤと、前記出力軸と前記ピニオンギヤとの間に設けられ、前記出力軸の回転力を前記ピニオンギヤに伝達するクラッチ機構と、前記出力軸に設けられ、前記ピニオンギヤおよび前記クラッチ機構が一方側に所定値以上スライド移動するのを規制する移動規制部と、前記モータ部への通電、遮断を行うと共に、前記クラッチ機構を介して前記ピニオンギヤに、前記リングギヤ側に向かう押圧力を付勢する電磁装置とを備え、前記ハウジングに、前記出力軸の一方側端と当接して前記出力軸に発生する軸方向の荷重を受ける荷重受部材を設けたことを特徴としている。

本発明によれば、ピニオンギヤがリングギヤとヘリカル噛合してリングギヤ側に移動し、移動規制部を介して出力軸にスラスト荷重が発生したときでも、ハウジングに設けた荷重受部材で出力軸の移動を規制しつつ、出力軸のスラスト荷重を効果的に受けることができる。また、出力軸の回転時には、出力軸の一方側端と荷重受部材とが摺接するので、出力軸の一方側端とハウジングとが直接摺接するのを防止できる。したがって、ハウジングのコストアップや大型化を抑制しつつ、耐久性に優れたスタータとすることができる。

また、本発明の請求項２に係るスタータは、前記荷重受部材がワッシャであることを特徴としている。

本発明によれば、荷重受部材を簡単かつ低コストに形成できる。したがって、ハウジングのコストアップや大型化を抑制できるスタータを低コストに提供できる。

また、本発明の請求項３に係るスタータは、前記ワッシャは、金属板をプレス加工して形成され、前記ハウジングは、前記出力軸の一方側に、前記ワッシャの主面が当接して配置される底部を有し、前記底部の前記ワッシャの縁部に対応する位置には、一方側に凹んだ逃げ部が形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、ワッシャをプレス加工で形成することにより、荷重受部材をさらに低コストに形成できる。また、ハウジングの底部には、ワッシャの縁部に対応する位置に逃げ部が形成されているので、プレス加工時に発生するワッシャのバリがハウジングと干渉するのを回避し、ワッシャの主面とハウジングの底部とが面同士で当接できる。これにより、出力軸の一方側端とワッシャとが摺接し、出力軸の回転に連動してワッシャが回転したときでも、ワッシャのバリによってハウジングの底部が摩耗するのを抑制できる。したがって、ハウジングの耐久性をさらに向上できる。

また、本発明の請求項４に係るスタータは、前記ピニオンギヤおよび前記クラッチ機構を前記出力軸に沿ってスライド移動させる電磁装置を備え、前記電磁装置は、前記出力軸と同軸的に設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、電磁装置と出力軸とが同軸的に設けられた、いわゆる一軸式のスタータに好適に採用できる。したがって、一軸式のスタータにおいても、ハウジングのコストアップや大型化を抑制しつつ、耐久性に優れたスタータとすることができる。

本発明によれば、ピニオンギヤがリングギヤとヘリカル噛合してリングギヤ側に移動し、移動規制部を介して出力軸にスラスト荷重が発生したときでも、ハウジングに設けた荷重受部材で出力軸の移動を規制しつつ、出力軸のスラスト荷重を受けることができる。また、出力軸の回転時には、出力軸の一方側端と荷重受部材とが摺接するので、出力軸の一方側端とハウジングとが直接摺接するのを防止できる。したがって、ハウジングのコストアップや大型化を抑制しつつ、耐久性に優れたスタータとすることができる。

本発明の実施形態におけるスタータの断面図である。 ハウジングの底部の拡大図であり、荷重受部材の説明図である。 スイッチプランジャ移動直後の説明図であり、図３（ａ）は、スタータの動作説明図であり、図３（ｂ）は、ピニオンギヤの動作説明図である。 可動接点板と固定接点板とが当接したときの説明図であり、図４（ａ）は、スタータの動作説明図であり、図４（ｂ）は、ピニオンギヤの動作説明図である。 ピニオンギヤとリングギヤとが噛合したときの説明図であり、図５（ａ）は、スタータの動作説明図であり、図５（ｂ）は、ピニオンギヤの動作説明図である。

続いて、本発明の実施形態に係るスタータについて、図面を参照して説明をする。
図１は、本発明の実施形態におけるスタータ１の断面図である。なお、図１では、中心線より上側にスタータ１の静止状態を示し、下側にスタータ１の通電状態（ピニオンギヤとリングギヤとが噛合った状態）を示している。
図１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の一方側（図１における左側）に連結されている出力軸４と、出力軸４上にスライド移動可能に設けられたクラッチ機構５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、略円筒状のモータヨーク５３と、モータヨーク５３の径方向内側に配置され、モータヨーク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。モータヨーク５３の内周面には、複数（本実施形態では６個）の永久磁石５７が、周方向に磁極が交互となるように設けられている。

モータヨーク５３の他方側（図１における右側）の端部には、モータヨーク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の他方側端を回転自在に支持するための滑り軸受５６ａ、および、スラスト軸受５６ｂ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各スロット間には、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、かつ互いに電気的に絶縁されるように所定間隔を空けた状態で設けられている。
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。ライザ６３には、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ている。

モータヨーク５３のエンドプレート５５とは反対側には、有底筒状のトッププレート１２が設けられている。トッププレート１２には、アーマチュアコア５８側の内面に、遊星歯車機構２が設けられている。
遊星歯車機構２は、回転軸５２と一体成型されたサンギヤ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に対応する位置に複数の支持シャフト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がセレーション係合により噛合っている。

内歯リングギヤ１５は、トッププレート１２のアーマチュアコア５８側の内周面に一体成形されている。トッププレート１２の内周面における径方向中央には、滑り軸受１２ａが設けられている。滑り軸受１２ａは、回転軸５２と同軸上に配置されている出力軸４の他方側端（図１における右側端）を回転自在に支持している。

また、トッププレート１２には、出力軸４とクラッチ機構５とピニオン機構７０と電磁装置９等が内装され、不図示のエンジンにスタータ１を固定するためのアルミニウム製のハウジング１７が装着されている。ハウジング１７は、一方側（図１における左側）に底部１７ｃを有し、他方側（図１における右側）に開口部１７ａを有する有底筒状にダイカスト鋳造にて形成されている。

ハウジング１７の開口部１７ａ側には、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側の外周面には、軸方向に沿うように雌ネジ部１７ｂが刻設されている。また、モータヨーク５３の他方側（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９５を挿入し、雌ネジ部１７ｂにボルト９５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。

ハウジング１７の内壁には、後述するクラッチアウタ１８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１８が当接した際の衝撃を緩和できるようになっている。

図２は、ハウジング１７の底部１７ｃの拡大図であり、荷重受部材５０の説明図である。
ハウジング１７の底部１７ｃには、出力軸４と同軸に、有底の軸受孔４７が形成されている。軸受孔４７は、内径が出力軸４の外径よりも大きく形成されており、軸受圧入部４７ａと、軸受圧入部４７ａの一方側（図２における左側）に形成された荷重受部材装着部４７ｂと、により構成されている。
軸受圧入部４７ａには、出力軸４の一方側端（図１における左側端）を回転自在に支持するための滑り軸受１７ｄが圧入固定されている。この、滑り軸受１７ｄには所望の基油からなる潤滑油が含浸されており、出力軸４を円滑に摺接させることができるようになっている。
また、荷重受部材装着部４７ｂは、軸受圧入部４７ａより若干縮径されて形成されている。荷重受部材装着部４７ｂには、荷重受部材５０が配置されている。

荷重受部材５０は、平板状の金属部材であり、例えばプレスにより形成されたリング状のワッシャが採用される。荷重受部材５０は、硬度が出力軸４よりも高く耐摩耗性に優れた材料により形成されている。荷重受部材５０の材料としては、例えばＳＫ８５等の炭素工具鋼が好適である。荷重受部材５０は、出力軸４の一方側端面４ｃと、軸受孔４７の底面４７ｃとの間に配置可能な厚さに形成されている。
荷重受部材５０の直径は、荷重受部材装着部４７ｂの内径と略同一か、若干小さく形成されている。これにより、荷重受部材５０は、荷重受部材装着部４７ｂに挿入配置可能となっている。

また、軸受孔４７の底面４７ｃには、複数の逃げ部４７ｄ，４７ｅが形成されている。第一の逃げ部４７ｄは、環状の溝であり、荷重受部材５０の外周縁に対応した位置に形成されている。第二の逃げ部４７ｅは、凹部であり、荷重受部材５０の内周縁に対応した位置に形成されている。逃げ部４７ｄ，４７ｅにより、荷重受部材５０をプレスにより形成した際に発生したバリを逃がすことができるので、荷重受部材５０の一方側主面５０ｂと、軸受孔４７の底面４７ｃとが面接触できる。これにより、後述するように、出力軸４が一方側（図２における左側）に移動し、出力軸４の一方側端面４ｃと荷重受部材５０の他方側主面５０ｃとが当接してスラスト荷重が発生しても、荷重受部材５０で確実に受けることができる。
なお、荷重受部材５０の周囲には、出力軸４の一方側端面４ｃとの摺接時の摩擦を軽減するためのグリスが塗布されるが、このグリスに、滑り軸受１７ｄに含浸される潤滑油と同種の基油を含むものが採用されているため、滑り軸受１７ｄの潤滑油を長期間保持できるようになっている。

図１に示すように、出力軸４の他方側端（図１における右側端）には、回転軸５２の一方側端（図１における左側端）を挿入可能な凹部４ａが形成されている。凹部４ａの内周面には、滑り軸受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。

（クラッチ機構）
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。ヘリカルスプライン１９には、クラッチ機構５がヘリカル噛合されている。
クラッチ機構５は、略円筒状のクラッチアウタ１８と、このクラッチアウタ１８と同軸に形成されたクラッチインナ２２とを有している。そして、このクラッチ機構５には、クラッチアウタ１８側からの回転力はクラッチインナ２２に動力を伝達するが、クラッチインナ２２側からの回転力はクラッチアウタ１８に伝達しない、所謂公知のワンウェイクラッチ機能が設けられており、これにより、エンジン始動時に、クラッチアウタ１８よりもクラッチインナ２２の方が速くなるオーバーラン状態になった際には、エンジンのリングギヤ２３側からの回転力を遮断するよう構成されている。また、クラッチアウタ１８とクラッチインナ２２との間に生じるトルク差、および回転速度差が所定値以内の場合、互いに回転力を伝達する一方、トルク差および回転速度差が所定値を越えた場合、回転力の伝達が遮断される所謂トルクリミッタ機能も備えている。

クラッチアウタ１８の他方側（図１における右側）には、縮径されたスリーブ１８ａが一体形成されており、この内周面に、出力軸４のヘリカルスプライン１９に噛合するヘリカルスプライン１８ｂが形成されている。これにより、クラッチ機構５は、出力軸４に対して軸方向にスライド移動可能に設けられる。なお、出力軸４のヘリカルスプライン１９およびクラッチアウタ１８のヘリカルスプライン１８ｂの傾斜角度は、軸方向に対して例えば１６°程度に設定されている。
また、クラッチアウタ１８の内周面におけるスリーブ１８ａの一方側には、段部１８ｃが形成されている。段部１８ｃの内周面は、スリーブ１８ａの内周面よりも大径に形成されており、段部１８ｃの内周面と出力軸４の外周面との間には空間が形成される。この空間には、後述するリターンスプリング２１が配置されている。

出力軸４のヘリカルスプライン１９よりも一方側（図１における左側）には、移動規制部２０が設けられている。
移動規制部２０は、出力軸４に外嵌された略リング状の部材であり、サークリップ２０ａによって軸方向一方側への移動が規制された状態に設けられるとともに、クラッチアウタ１８に形成された段部１８ｃと干渉可能なように、段部１８ｃの内周面よりも大径に形成されている。後述するようにクラッチ機構５が一方側にスライド移動したときには、クラッチアウタ１８の段部１８ｃと移動規制部２０とが干渉する。これにより、クラッチ機構５の一方側へのスライド移動量が規制される。
移動規制部２０とクラッチアウタ１８のスリーブ１８ａとの間であって、段部１８ｃの内周面と出力軸４の外周面との間には、出力軸４を取り囲むように形成された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。これにより、クラッチアウタ１８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。
このように形成されたクラッチ機構５には、クラッチインナ２２の先端に、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２２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２つの滑り軸受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、クラッチ機構５とは反対側である先端側に、スプライン７３が形成されている。このスプライン７３には、エンジン（不図示）のリングギヤ２３に噛合可能なピニオンギヤ７４がスプライン嵌合されている。すなわち、ピニオンインナ７１の先端側に、スプライン７３が形成されている一方、ピニオンギヤ７４の内周面の先端側に、スプライン７３に噛合うスプライン７４ａが形成されている。これにより、ピニオンインナ７１とピニオンギヤ７４とは、互いに相対回転不能かつ軸方向にスライド移動可能に設けられた状態になる。
ここで、リングギヤ２３およびピニオンギヤ７４は、はすば歯車（ヘリカルギヤ）で構成されており、リングギヤ２３とピニオンギヤ７４との歯のねじれ方向は、ピニオンギヤ７４がリングギヤ２３を駆動する状態でピニオンギヤ７４に飛び込み方向のスラスト荷重が作用するように設定されている。

また、ピニオンギヤ７４の内周面には、スプライン７４ａの後端側に、段差部７４ｃを介して拡径された拡径部７５が形成されており、ピニオンインナ７１とピニオンギヤ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のクラッチ機構５側に形成されている開口部は、クラッチインナ２２の基端側に設けられた段差部７１ａによって閉塞された状態になっている。すなわち、ピニオンギヤ７４は、ピニオンインナ７１によって軸方向に摺動可能に支持された状態になっている。これにより、ピニオンギヤ７４は、ピニオンインナ７１に対して大きくがたつくことなく軸方向にスライド移動する。

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ピニオンスプリング１１が収納されている。ピニオンスプリング１１は、収納部７６に収納された状態で、ピニオンギヤ７４の拡径部７５の段差部７４ｃと、ピニオンインナ７１の段差部７１ａとにより圧縮変形されている。これによりピニオンギヤ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。
また、ピニオンインナ７１の一方側（図１における左側）の外周面には、止め輪７７が設けられている。これにより、ピニオンインナ７１に対して出力軸４の一方側にピニオンギヤ７４が抜けるのを規制している。

（電磁装置）
ハウジング１７の内周面には、クラッチ機構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は磁性材からなる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、磁性材からなる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、コネクタを介してイグニションスイッチ（いずれも不図示）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たギヤプランジャ８０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８０とは、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。また、プランジャホルダ２６とスイッチプランジャ２７との間には、プランジャホルダ２６に対してスイッチプランジャ２７をモータ部３側（図１における右側）に付勢する板ばね材からなるスイッチリターンスプリング２７ａが配設されている。

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の外周部側には、スイッチシャフト３０がホルダ部材３０ａを介して軸方向に沿って立設されている。このスイッチシャフト３０は、モータ部３のトッププレート１２および後述するブラシホルダ３３を貫通している。スイッチシャフト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、スイッチシャフト３０に対して軸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、スイッチスプリング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、後述のブラシホルダ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に対して接近離反可能になっている。

固定接点板３４は、スイッチシャフト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一固定接点板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二固定接点板３４ｂとに分割構成されている。これら第一固定接点板３４ａ、および第二固定接点板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が第一固定接点板３４ａおよび第二固定接点板３４ｂに当接することにより、第一固定接点板３４ａおよび第二固定接点板３４ｂが電気的に接続される。

また、スイッチプランジャ２７の内周面には、後述するギヤプランジャ８０と当接および離反するリング部材２８が一体的に設けられている。リング部材２８は、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際、初期的にギヤプランジャ８０をリングギヤ２３側に向かって押圧するためのものである。

ここで、クラッチ機構５のクラッチアウタ１８は、リターンスプリング２１によりプランジャインナ８１へ向かって付勢されている。したがって、スタータ１の静止状態（図１における中心線より上側）において、クラッチ機構５は、ギヤプランジャ８０およびリング部材２８を介して、スイッチプランジャ２７を他方側（図１における右側）に押圧している。これにより、可動接点板８は他方側に押圧されて、固定接点板３４と離反した状態となっている。

スイッチプランジャ２７の径方向内側に配置されたギヤプランジャ８０は、径方向内側に配置されたプランジャインナ８１と、径方向外側に配置されたプランジャアウタ８５と、プランジャインナ８１とプランジャアウタ８５との間に配置されるプランジャスプリング９１と、を備えている。
プランジャインナ８１は、樹脂等により略円筒形状に形成されている。プランジャインナ８１の内径は、出力軸４に外挿可能なように、出力軸４の外径よりも若干大きく形成されている。これにより、プランジャインナ８１は、出力軸４に対して軸方向にスライド移動可能に設けられている。

プランジャインナ８１の一方側端８１ａ（図１における左側端）は、径方向外側に張り出した外フランジ部８２が一体的に形成されている。後述するようにプランジャインナ８１が一方側にスライド移動したとき、プランジャインナ８１の一方側端８１ａがクラッチアウタ１８の他方側端と当接し、クラッチ機構５およびピニオン機構７０を一方側にスライド移動させている。
プランジャインナ８１の他方側端８１ｂ（図１における右側端）には、他方側から一方側に向かって漸次外径が大きくなる爪部８３が周方向に複数個所設けられている。また、爪部８３の一方側（図１における左側）には、周方向に沿って溝部８４が形成されている。

プランジャアウタ８５は、プランジャインナ８１と同様に樹脂等により略円筒形状に形成されている。プランジャアウタ８５の内径は、プランジャインナ８１の外フランジ部８２の外径よりも若干大きく形成されており、プランジャインナ８１に外挿されている。
プランジャアウタ８５の他方側端８５ａ（図１における右側端）には、径方向内側に張り出した内フランジ部８６が一体的に形成されている。内フランジ部８６の内径は、プランジャインナ８１の爪部８３の外径よりも小さく、かつプランジャインナ８１の溝部８４の底部の外径よりも大きくなるように形成されている。そして、プランジャインナ８１の溝部８４内にプランジャアウタ８５の内フランジ部８６を配置することで、プランジャインナ８１とプランジャアウタ８５とが一体化され、プランジャ機構３７が構成される。

プランジャアウタ８５の内フランジ部８６の厚さは、プランジャインナ８１の溝部８４の幅よりも薄く形成されている。これにより、プランジャアウタ８５の内フランジ部８６とプランジャインナ８１の溝部８４との間にはクリアランスが設けられる。したがって、プランジャインナ８１とプランジャアウタ８５とは、プランジャアウタ８５の内フランジ部８６とプランジャインナ８１の溝部８４とのクリアランス分だけ、軸方向に相対的にスライド移動可能となっている。

プランジャアウタ８５の他方側端８５ａ（図１における右側端）には、径方向外側に張り出した外フランジ部８７が一体的に形成されている。外フランジ部８７は、スイッチプランジャ２７のリング部材２８と当接する当接部として機能している。
また、外フランジ部８７の一方側（図１における左側）であって、プランジャアウタ８５の外周面には、リング状の鉄心８８が設けられている。鉄心８８は、例えば樹脂モールドにより、プランジャアウタ８５と一体成型されている。鉄心８８は、後述するように励磁コイル２４に電流が供給されたときに発生する磁束により吸引される。

プランジャインナ８１の外フランジ部８２と、プランジャアウタ８５の内フランジ部８６との間には、収納部９０が形成されている。収納部９０には、プランジャインナ８１の外周面を取り囲むように形成されたプランジャスプリング９１が収納されている。
プランジャスプリング９１は、収納部９０に収納された状態で、プランジャインナ８１の外フランジ部８２と、プランジャアウタ８５の内フランジ部８６とにより圧縮変形させられている。そして、プランジャインナ８１は一方側（図１における左側）に向かって、プランジャアウタ８５は他方側（図１における右側）に向かって、互いに付勢された状態となっている。

これにより、図１に示すように、スタータ１の静止状態（図１における中心線より上側の状態）では、プランジャスプリング９１により、プランジャインナ８１は一方側（図１における左側）に向かって、プランジャアウタ８５は他方側（図１における右側）に向かって、互いに付勢されており、プランジャインナ８１の一方側端８１ａとクラッチアウタ１８の他方側端とは接しておらず、これにより、クラッチアウタ１８はリターンスプリング２１のばね荷重によって、ストッパ９４に押し付けられた状態となっている。これにより、スタータ１の静止状態では、プランジャスプリング９１のばね荷重によって、クラッチ機構５を押出さない、つまり、ピニオン機構７０を不用意に押出さないように設定されている。
また、スタータ１の通電状態（図１における中心線より上側の状態）では、ギヤプランジャ８０が一方側（図１における左側）に最大変位したとき、プランジャインナ８１の一方側端８１ａは常にクラッチ機構５のクラッチアウタ１８の他方側端と当接した状態となっている。
すなわち、プランジャスプリング９１は、クラッチ機構５とギヤプランジャ８０との間における軸方向の空隙の発生を防止し、クラッチ機構５のガタつきを吸収するガタ吸収機構を構成している。

電磁装置９および遊星歯車機構２よりも他方側（図１における右側）には、ブラシホルダ３３が設けられている。ここで、第二固定接点板３４ｂの外周側には、軸方向に折曲して一体形成された切起し部３４ｃが設けられ、この切起し部３４ｃの挿通孔を介して軸端子４４ａがブラシホルダ３３の外壁３３ａを貫通してスタータ１の径方向外側に突出するよう設けられている。さらに、軸端子４４ａの突出側の先端には、バッテリの陽極が電気的に接続されるターミナルボルト４４ｂが取付けられている。なお、このブラシホルダ３３には、固定接点板３４、スイッチシャフト３０周りを保護するカバー４５が装着されている。ブラシホルダ３３およびカバー４５は、モータヨーク５３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。ブラシホルダ３３には、コンミテータ６１の周囲に４個のブラシ４１が、径方向に沿って進退可能に配置されている。
各ブラシ４１の基端側には、ブラシスプリング４２が設けられている。このブラシスプリング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個のブラシ４１は、２個の陽極側ブラシと２個の陰極側ブラシとで構成され、このうち２個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の第一固定接点板３４ａに接続されている。一方、固定接点板３４の第二固定接点板３４ｂには、ターミナルボルト４４ｂ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４４ｂ、固定接点板３４、ピグテール（不図示）を介して４個のブラシ４１のうちの２個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。

また、４個のブラシ４１のうち、２個の陰極側ブラシは、不図示のピグテールを介してリング状のセンタープレートに接続されている。そして、このセンタープレート、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個のブラシ４１のうちの２個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。

（スタータの動作）
続いて、図面を用いてスタータ１の動作について説明をする。
図１における中心線の上側の状態に示すように、励磁コイル２４に電流を供給する前のスタータ１の静止状態にあっては、リターンスプリング２１に付勢されたクラッチアウタ１８が、ピニオンギヤ７４と一体化されているクラッチインナ２２を引っ張った状態でモータ部３側（図１における右側）へ一杯に付勢されている。そして、クラッチ機構５のクラッチアウタ１８がストッパ９４に当接した位置で停止しており、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３との結合が断たれている。

また、スタータ１の静止状態では、プランジャインナ８１の一方側端８１ａとクラッチアウタ１８の他方側端とは僅かにクリアランスをもった状態とされ、これにより、クラッチアウタ１８はリターンスプリング２１のばね荷重によって、ストッパ９４に押し付けられた状態となっている。これにより、スタータ１の静止状態では、プランジャスプリング９１のばね荷重によって、クラッチ機構５を押圧しない、つまり、不用意にピニオン機構７０をリングギヤ２３側に押出さないように設定されている。

また、スイッチプランジャ２７は、スイッチリターンスプリング２７ａにより押し戻され、モータ部３側（図１における右側）へ一杯に移動している。そして、スイッチプランジャ２７の外フランジ部２９がトッププレート１２に当接した状態で停止している。さらに、外フランジ部２９に立設されているスイッチシャフト３０の可動接点板８は、固定接点板３４に対して離間しており、電気的に切断されている。

図３は、スイッチプランジャ２７の移動直後の説明図であり、図３（ａ）は、スタータ１の動作説明図であり、図３（ｂ）は、ピニオンギヤ７４の動作説明図である。なお、図３（ｂ）は、ピニオンギヤ７４およびリングギヤ２３を径方向から見たときの模式図となっている。
この状態から車両のイグニションスイッチ（不図示）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、スイッチプランジャ２７およびギヤプランジャ８０を磁束が通る磁路が形成される。これにより、図３（ａ）に示すように、スイッチプランジャ２７およびギヤプランジャ８０がリングギヤ２３側（図３における左側）へ向かってスライド移動する。

図１に示すように、スタータ１の静止状態において、スイッチプランジャ２７とプランジャホルダ２６とのギャップ（軸方向クリアランス）は、ギヤプランジャ８０の鉄心８８とプランジャホルダ２６とのギャップ（軸方向クリアランス）よりも小さく設定されている（図１参照）。このため、スイッチプランジャ２７に発生する吸引力は、ギヤプランジャ８０に発生する吸引力よりも大きいので、ギヤプランジャ８０に先行してスイッチプランジャ２７がスライド移動しようとする。
このとき、スイッチプランジャ２７の内周面にリング部材２８が一体的に設けられていることから、このリング部材２８がギヤプランジャ８０を押圧し、初期的にギヤプランジャ８０をリングギヤ２３側に向かって押圧することで、スイッチプランジャ２７およびギヤプランジャ８０が一体となってリングギヤ２３側へ向かってスライド移動する。

また、クラッチアウタ１８は、出力軸４にヘリカルスプライン嵌合されており、スリーブ１８ａがギヤプランジャ８０のプランジャインナ８１と当接している。ここで、出力軸４のヘリカルスプライン１９およびクラッチアウタ１８のヘリカルスプライン１８ｂの傾斜角度は、軸方向に対して例えば１６°程度に設定されている。したがって、図３（ａ）に示すように、クラッチアウタ１８は、スイッチプランジャ２７およびギヤプランジャ８０がリングギヤ２３側へスライド移動すると、出力軸４に対して、ヘリカルスプライン１８ｂの傾斜角度分、若干相対回転しながら押出される。さらに、ピニオン機構７０も、クラッチ機構５を介してギヤプランジャ８０のスライド移動に連動し、リングギヤ２３側へ押出される。
このとき、ピニオンギヤ７４は、図３（ｂ）に示すように、リングギヤ２３側に所定距離移動する。そして、ピニオンギヤ７４の一方側（図３（ｂ）における左側）端面７４ｂとリングギヤ２３の他方側（図３（ｂ）における右側）端面２３ａとが当接するか、または両者間の軸方向寸法距離がゼロの状態となっている。

図４は、可動接点板８と固定接点板３４とが当接したときの説明図であり、図４（ａ）は、スタータ１の動作説明図であり、図４（ｂ）は、ピニオンギヤ７４の動作説明図である。
さらにスイッチプランジャ２７が吸引されてリングギヤ２３側へ向かってスライド移動すると、図４（ａ）に示すように、可動接点板８が固定接点板３４に接触する。可動接点板８は、スイッチシャフト３０に対して軸方向変位可能に浮動支持されているので、スイッチスプリング３２の押圧力が可動接点板８および固定接点板３４に加わることになる。

このとき、ピニオンギヤ７４の一方側端面７４ｂとリングギヤ２３の他方側端面２３ａとは、互いに当接するか、または両者間の軸方向寸法距離がゼロの状態となっている（図３（ｂ）参照）。このため、ピニオンギヤ７４の一方側端面７４ｂとリングギヤ２３の他方側端面２３ａとが互いに当接していた場合には、ピニオン機構７０がスイッチプランジャ２７によってさらに押出されると、ピニオンスプリング１１が縮む。これにより、ピニオンギヤ７４の一方側端面７４ｂは、リングギヤ２３の他方側端面２３ａに向かって付勢される。すなわち、ピニオンスプリング１１は、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とが当接したときのスラスト荷重を吸収するダンパ機構を構成している。これにより、ピニオンギヤ７４の一方側端面７４ｂとリングギヤ２３の他方側端面２３ａとが互いに当接していた状態であっても、スイッチプランジャ２７を所定の位置にまで押出すことができるとともに、ピニオンギヤ７４の一方側端面７４ｂおよびリングギヤ２３の他方側端面２３ａの摩耗を抑制でき、スタータ１の耐久性向上を図ることができる。

続いて、図４（ａ）に示すように、固定接点板３４に可動接点板８が接触すると、４個のブラシ４１のうちの２個の陽極側ブラシにバッテリ（不図示）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、この磁界とモータヨーク５３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が回転し始める。そして、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が回転し始める。

出力軸４が回転し始めると、ピニオンギヤ７４の一方側端面７４ｂとリングギヤ２３の他方側端面２３ａとが当接していた場合にはその当接状態（図３（ｂ）参照）が解除される。そして、図４（ｂ）に示すように、ピニオンスプリング１１の付勢力により、ピニオンギヤ７４がリングギヤ２３側に押出され、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とが噛合し始める。

図５は、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とが噛合したときの説明図であり、図５（ａ）は、スタータ１の動作説明図であり、図５（ｂ）は、ピニオンギヤ７４の動作説明図である。
出力軸４の回転速度が上昇すると、出力軸４のヘリカルスプライン１９に噛合されたクラッチアウタ１８に慣性力が作用する。このとき、前述のように、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とがヘリカル噛合していることから、ピニオンギヤ７４にリングギヤ２３方向（飛び込み方向）へのスラスト力が発生するため、このスラスト力によってピニオンギヤ２３はヘリカルスプライン１９に沿うように、リターンスプリング２１の付勢力に抗してリングギヤ２３側（図５における左側）へ向かって移動する。また、図５（ａ）に示すように、クラッチアウタ１８も、慣性力によってヘリカルスプライン１９に沿うように、リターンスプリング２１の付勢力に抗してリングギヤ２３側（図５における左側）へ向かって押し出される。
このとき、ギヤプランジャ８０には、リングギヤ２３側へ向かう吸引力が作用している。したがって、ギヤプランジャ８０は、クラッチアウタ１８のスライド移動に連動するように、クラッチアウタ１８を押圧しつつリングギヤ２３側へ向かってスライド移動する。
これにより、図５（ｂ）に示すように、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とが所定の噛み合い位置で噛合する。

ここで、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とはヘリカル噛合しているため、出力軸４の回転力をピニオンギヤ７４からリングギヤ２３に伝達すると、ピニオンギヤ７４には一方側（図５における左側）に向かってスラスト荷重が発生する。ピニオンギヤ７４に発生したスラスト荷重は、ピニオンギヤ７４の一方側に設けられた止め輪７７に伝達された後、ピニオンインナ７１、クラッチインナ２２、クラッチアウタ１８および移動規制部２０、サークリップ２０ａを介して、出力軸４に伝達される。このため、出力軸４には一方側（図５における左側）に向かってスラスト荷重が発生し、一方側に向かってスライド移動する。
特に、アイドルストップ機能を備えた車両においては、エンジンの停止／始動が頻繁に行われ、一般のスタータよりも使用頻度が高まるため、上記の出力軸４のスライド移動も頻繁に行われることになる。
しかし、図２に示すように、ハウジング１７の底部１７ｃには、荷重受部材５０が設けられている。これにより、出力軸４は、一方側端面４ｃが荷重受部材５０に当接し、出力軸４の一方側（図５における左側）へのスライド移動が規制される。

エンジンが始動し、ピニオンギヤ７４の回転速度が出力軸４の回転速度を上回ると、クラッチ機構５のワンウェイクラッチ機能が作用してピニオンギヤ７４が空転する。また、エンジンが始動に伴って励磁コイル２４への通電を停止すると、クラッチアウタ１８に対するリターンスプリング２１の付勢力により、ピニオンギヤ７４がリングギヤ２３から離脱すると共に、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）
本実施形態によれば、ピニオンギヤ７４がリングギヤとヘリカル噛合してリングギヤ２３側に移動し、止め輪７７、ピニオンインナ７１、クラッチインナ２２、クラッチアウタ１８および移動規制部２０を介して出力軸４にスラスト荷重が発生したときでも、ハウジング１７に設けた荷重受部材５０で出力軸４の移動を規制しつつ、出力軸４のスラスト荷重を効果的に受けることができる。また、出力軸４の回転時には、出力軸４の一方側端面４ｃと荷重受部材５０とが摺接するので、出力軸４の一方側端面４ｃとハウジング１７とが直接摺接するのを防止できる。したがって、ハウジング１７のコストアップや大型化を抑制しつつ、耐久性に優れたスタータとすることできる。

また、本実施形態によれば、荷重受部材５０を簡単かつ低コストに形成できる。したがって、ハウジング１７のコストアップや大型化を抑制できるスタータ１を低コストに提供できる。
さらに、ワッシャをプレス加工で形成することにより、荷重受部材５０をさらに低コストに形成できる。また、ハウジング１７の底部１７ｃには、ワッシャの縁部に対応する位置に逃げ部４７ｄ，４７ｅが形成されているので、プレス加工時に発生するワッシャのバリがハウジング１７と干渉するのを回避し、ワッシャの一方側主面５０ｂとハウジング１７の底部１７ｃとが面同士で当接できる。これにより、出力軸４の一方側端面４ｃとワッシャ５０ａとが摺接し、出力軸４の回転に連動してワッシャ５０ａが回転したときでも、ワッシャ５０ａのバリによってハウジング１７の底部１７ｃが摩耗するのを抑制できる。したがって、ハウジング１７の耐久性をさらに向上できる。

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。

本実施形態では、電磁装置９を、励磁コイル２４と、プランジャ機構３７と、スイッチユニット７とを備えた構成とし、プランジャ機構３７と出力軸４とを同軸的に配置した、いわゆる一軸式のスタータ１について説明した。
しかしながら、本発明の適用は一軸式のスタータ１に限られることはなく、ピニオン機構７０を進退動作させることができる構成を含むスタータであれば、本発明を適用することが可能である。例えば、電磁装置（プランジャ機構３７）の軸と出力軸４とを異なる軸上に配置した、いわゆる二軸式のスタータや、電磁装置（プランジャ機構３７）の軸と回転軸５２と出力軸４とを異なる軸上に配置した、いわゆる三軸式のスタータ等、様々な形式のスタータに本発明を適用してもよい。

本実施形態では、出力軸４にヘリカルスプライン１９を形成し、クラッチアウタ１８にヘリカルスプライン１８ｂを形成して、クラッチ機構５を出力軸４にヘリカルスプライン嵌合することにより、クラッチ機構５を出力軸４に対して軸方向にスライド移動可能としている場合について説明した。このときの、出力軸４のヘリカルスプライン１９およびクラッチアウタ１８のヘリカルスプライン１８ｂの傾斜角度は、軸方向に対して１６°程度に設定されていたが、これに限定されることはない。出力軸４のヘリカルスプライン１９およびクラッチアウタ１８のヘリカルスプライン１８ｂの軸方向に対する傾斜角度は、スイッチプランジャ２７およびギヤプランジャ８０がリングギヤ２３側へスライド移動し始めたとき、クラッチアウタ１８が出力軸４に対して若干相対回転しながら押出されるように設定されていればよい。

本実施形態では、ピニオンインナ７１の先端側に、スプライン７３が形成されている一方、ピニオンギヤ７４の内周面の先端側に、スプライン７３に噛合うスプライン７４ａが形成されていた。これにより、ピニオンインナ７１とピニオンギヤ７４とは、互いに相対回転不能かつ軸方向にスライド移動可能に設けられていた。
しかしながら、上述のように、ピニオンインナ７１とピニオンギヤ７４とをスプライン噛合によりスライド移動可能に形成する場合に限られない。例えば、ピニオンインナ７１にキーを設ける一方、ピニオンギヤ７４にキー溝を設け、ピニオンインナ７１とピニオンギヤ７４とをスライド移動可能に形成してもよい。

本実施形態では、自動車の始動用に用いられるスタータ１を例に挙げて説明をしているが、スタータ１の適用は自動車に限定されることはなく、例えば自動二輪車等に適用してもよい。

また、本実施形態のスタータ１は、上述のように、ピニオンギヤ７４がリングギヤ２３側に移動し、出力軸４にスラスト荷重が発生したときでも、荷重受部材５０で出力軸４の移動を規制しつつ、出力軸４のスラスト荷重を受ける構造とした。したがって、スタータ１が適用される自動車の中でも、特にスタータ１の使用頻度の高いアイドリングストップ機能を備えた自動車に好適である。

１ スタータ
３ モータ部
４ 出力軸
５ クラッチ機構
９ 電磁装置
１７ ハウジング
１７ｃ 底部
２０ 移動規制部
２３ リングギヤ
４７ｄ 逃げ部
４７ｅ 逃げ部
５０ 荷重受部材
５０ａ ワッシャ
５０ｂ 一方側主面（主面）
７４ ピニオンギヤ

Claims (4)

1. 通電により回転力を発生するモータ部と、
   前記モータ部の回転力を受けて回転する出力軸と、
   前記出力軸の少なくとも一方側端を回転自在に支持するハウジングと、
   前記出力軸上にスライド移動可能に設けられ、エンジンのリングギヤとヘリカル噛合可能なピニオンギヤと、
   前記出力軸と前記ピニオンギヤとの間に設けられ、前記出力軸の回転力を前記ピニオンギヤに伝達するクラッチ機構と、
   前記出力軸に設けられ、前記ピニオンギヤおよび前記クラッチ機構が一方側に所定値以上スライド移動するのを規制する移動規制部と、
   前記モータ部への通電、遮断を行うと共に、前記クラッチ機構を介して前記ピニオンギヤに、前記リングギヤ側に向かう押圧力を付勢する電磁装置とを備え、
   前記ハウジングに、前記出力軸の一方側端と当接して前記出力軸に発生する軸方向の荷重を受ける荷重受部材を設けたことを特徴とするスタータ。
2. 前記荷重受部材はワッシャであることを特徴とする請求項１に記載のスタータ。
3. 前記ワッシャは、金属板をプレス加工して形成され、
   前記ハウジングは、前記出力軸の一方側に、前記ワッシャの主面が当接して配置される底部を有し、
   前記底部の前記ワッシャの縁部に対応する位置には、一方側に凹んだ逃げ部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のスタータ。
4. 前記電磁装置は、前記出力軸と同軸的に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスタータ。

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