JP3384193B2 - スタータ及びその歯面衝撃緩和方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リングギアとピニオン
ギアとの噛合を通じてエンジンに結合されるスタータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスタ−タは、スタータモータのア
ーマチャの回転軸である電機子出力軸が一方向性クラッ
チ（オーバーランニングクラッチ）を介してピニオンギ
アに結合され、このピニオンギアはリングギアと噛合し
てエンジンのクランク軸に結合されている。

【０００３】近年は、始動トルクの増大及びスタ−タモ
ータの小型軽量化などのためにピニオンギアと電機子出
力軸との間に減速機構を介設する減速型スタータが主流
となている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したリングギアと
ピニオンギアとの噛合を通じて始動トルクを伝達する従
来のスタータでは、両ギヤの歯面間の隙間があるために
通常のギヤ機構と同じくバックラッシュによる歯面衝撃
が不可避的に発生する。スタ−タ内部に減速装置を有す
る従来の減速型スタータでは、この減速分だけピニオン
ギア側回転系の慣性が増大し、このため上記歯面衝撃が
一層増大するという問題があった。

【０００５】特に、エンジンのクランキング時において
はエンジンの爆発行程期間と圧縮行程期間とでエンジン
の発生トルクが正負に反転し、いわゆるトルク脈動が生
じてリングギアの歯面をピニオンギアの歯面が繰り返し
叩く現象が生じ、騒音低減の障害となっていた。また、
この時に生じる大きな歯面衝撃を考慮してスタータの駆
動系を設計せねばならず、スタータの小型軽量化の障害
となっていた。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、簡素な対策により始動時の歯面衝撃及びそれによ
り生じる騒音の低減が可能な小型軽量のスタ−タ及びそ
の歯面衝撃緩和方法を提供することを、その、目的とし
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
エンジンのリングギアにバックラッシュを有して噛合す
るピニオンギアと、前記ピニオンギアと電機子出力軸と
の間に介設されて前記電機子出力軸から前記ピニオンギ
アにトルクを伝達する一方向性クラッチとを有するスタ
−タにおいて、前記電機子出力軸と前記リングギヤとの
回転数比を掛けて前記両者の回転数が定回転状態で等値
となるように換算した前記電機子出力軸の換算回転数が
前記エンジンのクランキング回転数の脈動変化時の減速
局面にて前記リングギアの回転数以上となる回転数交差
時点以前に、前記ピニオンギアの駆動側の歯面を前記リ
ングギアの被駆動側の歯面に当接させる歯面衝撃緩和手
段を有している。

【０００８】また、前記一方向性クラッチが前記歯面衝
撃緩和手段を兼ねており、前記一方向性クラッチの空転
トルクは、前記エンジンのクランキング回転数の脈動変
化時の減速局面にて前記両歯面が前記回転数交差時点以
前に当接可能な値に設定されている。 更に、前記一方向
性クラッチが、内外周面が互いに対面するとともに一方
がピニオンギアに他方が電機子出力軸に結合されるクラ
ッチアウタ及びクラッチインナと、前記内外周面の一方
に周方向一端側で浅く周方向他端側で深く凹設されるロ
ーラ収容溝に周方向へ所定空走距離内で変位可能に収容
されるクラッチローラと、前記ローラ収容溝に連通して
前記内外周面の一方に凹設されるスプリング収容溝に収
容されて前記ローラを前記周方向一端側へ付勢するクラ
ッチスプリングとを備え、前記クラッチスプリングの前
記ローラ付勢力は、エンジンのクランキング回転数の脈
動変化時の減速局面における前記クラッチの空転により
前記両歯面が前記回転数交差時点以前に当接可能な値に
設定される。

【０００９】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記ピニオンギアと前記電機子出力軸との
間に介設された減速機構を有することを特徴としてい
る。本発明の第３の構成は、上記第２の構成において更
に、前記一方向性クラッチが、遊星減速式の前記減速機
構のインターナルギアと固定部材との間に介設されるこ
とを特徴としている。

【００１０】本発明の第２の構成は、エンジンのリング
ギアにバックラッシュを有して噛合するピニオンギア
と、前記ピニオンギアと電機子出力軸との間に介設され
て前記電機子出力軸から前記ピニオンギアにトルクを伝
達する一方向性クラッチとを有するスタ−タの歯面衝撃
緩和方法であって、前記電機子出力軸と前記リングギヤ
との回転数比を掛けて前記両者の回転数が定回転状態で
等値となるように換算した前記電機子出力軸の換算回転
数が、前記エンジンのクランキング回転数の脈動変化時
の減速局面にて前記リングギアの回転数以上となる以前
に、前記ピニオンギアの駆動側の歯面を前記リングギア
の被駆動側の歯面に当接させる。

【００１１】また、前記歯面衝撃緩和手段を兼ねる前記
一方向性クラッチの空転トルクを、前記エンジンのクラ
ンキング回転数の脈動変化時の減速局面にて前記両歯面
が前記回転数交差時点以前に当接可能な値に設定する。
更に、前記一方向性クラッチが、内外周面が互いに対面
するとともに一方がピニオンギアに他方が電機子出力軸
に結合されるクラッチアウタ及びクラッチインナと、前
記内外周面の一方に周方向一端側で浅く周方向他端側で
深く凹設されるローラ収容溝に周方向へ所定空走距離内
で変位可能に収容されるクラッチローラと、前記ローラ
収容溝に連通して前記内外周面の一方に凹設されるスプ
リング収容溝に収容されて前記ローラを前記周方向一端
側へ付勢するクラッチスプリングとを備え、前記クラッ
チスプリングの前記ローラ付勢力を、エンジンのクラン
キング回転数の脈動変化時の減速局面における前記クラ
ッチの空転により前記両歯面が前記回転数交差時点以前
に当接可能な値に設定する。

【００１２】

【作用及び発明の効果】本発明の第１、第２の構成で
は、エンジンのクランキング回転数の脈動変化時の減速
局面において、電機子出力軸の換算回転数がリングギア
の回転数以上となる回転数交差時点以前に、ピニオンギ
アの駆動側の歯面をリングギアの被駆動側の歯面に当接
させる。なお、上記換算回転数とは、電機子出力軸とリ
ングギヤとの間の減速比を電機子出力軸の回転数に掛け
て、電機子出力軸の回転数をリングギアの回転数に等し
く見做した回転数を意味する。

【００１３】このようにすれば、上記回転数交差時点経
過後、ピニオンギアが電機子出力軸により駆動されてリ
ングギアを駆動し始める時点でのバックラッシュが解消
されているので歯面衝撃を大幅に低減することができ、
その結果、始動騒音低減及びスタータ強度の格段の低減
を実現することができる。本発明では更に、一方向性ク
ラッチの空転トルクの低減により両歯面を上記回転数交
差時点以前に当接させる。このようにすれば、非常に簡
単な構成により、上記効果を実現することができる。好
適には、一方向性クラッチの空転トルクの低減又はピニ
オンギア回転質量系の質量増大によりそれを実現する。
特に空転トルクの低減でそれを実現する場合には、ピニ
オンギアの回転質量系の質量増大を図る必要がなく、そ
れによる歯面衝接時の衝撃の増大も回避することができ
る。

【００１４】更に説明すれば、ピニオンギアと一体に回
転する回転質量系であるピニオンギア回転質量系は、バ
ックラッシュを通じてリングギアに対して相対微小回転
可能となっており、一方向性クラッチを通じて電機子出
力軸に対して所定の相対回転範囲において相対回転可能
となっている。リングギアのクランキング脈動時の減速
局面では、いままでリングギアにより駆動されていたピ
ニオンギアはリングギアより過渡的に相対的に高速とな
り、その結果、ピニオンギアの被駆動側の歯面はリング
ギアの駆動側の歯面より離れ、それに続く更なるリング
ギアの減速によりピニオンギアの駆動側の歯面がリング
ギアの被駆動側の歯面に当接する。すなわち、両ギアの
当接状態は、ピニオンギア駆動当接状態からリングギア
駆動当接状態に変化する。ピニオンギア駆動当接状態
は、リングギアの回転数がピニオンギアの換算回転数よ
り小さくなった時点から開始される。リングギア駆動当
接状態が生じる時点は、摩擦を無視すれば原理的には次
のように決定される。

【００１５】まず、以下の説明で角速度、角加速度はリ
ングギヤに換算した値とする。時点ｔｐはリングギアが
加速から減速に向かう時点すなわちその振動周期におい
て角速度がピークとなる時点とし、この時のリングギア
の角速度ωｒをωｒｏとし、ピニオンギアの角速度ωｐ
をωｐｏとし、この時のアーマチャの角速度ωａをωａ
ｏとする。ωａｏはωｐｏに等しい。時点ｔｐから時間
Δｔ後の時点ｔ１におけるリングギアの角速度ωｒをω
ｒ１とし、この時のピニオンギアの角速度ωｐをωｐ１
とする。次に、その後、リングギアの角速度ωｒとピニ
オンギアの角速度ωｐとが一致した時点ｔｃ（＝ｔｐ＋
Δｔｐｃ）におけるリングギアの角速度ωｒをωｒ２と
し、ピニオンギアの角速度ωｐをωｐ２とし、この時の
アーマチャの角速度ωａをωａ２とする。当然、ωｒ２
＝ωｐ２＝ωａ２である。

【００１６】ここで、アーマチャの角加速度をα、リン
グギアの角加速度をβ、ピニオンギアの角加速度をγと
する。計算範囲において、これらの角加速度は一定と近
似する。角度で表したバックラッシュ量をθｂ、Ｔｋを
空走トルク、Ｉを慣性質量とする。当然、各加速度は加
速方向を＋として取り扱う。時点ｔｐから時点ｔｃの間
の期間Δｔｐｃにおいて、すなわち、リングギアの角速
度ωｒがピーク値から減速し、逆にピニオンギアの角速
度ωｐが増大して、両者が一致するまでの期間Δｔｐｃ
において、以下の数式が成立する。

【００１７】

【数１】ωｒｏ−ωａｏ＝△ｔｐｃ（α−β） 数式１を移項して、

【００１８】

【数２】△ｔｐｃ＝（ωｒｏ−ωａｏ）／（α−β） 次に、時点ｔｐから時点ｔ１の間の期間Δｔ（Δｔ＜Δ
ｔｐｃ）において、以下の数式が成立する。

【００１９】

【数３】θｂ＝０．５（γ−β）△ｔ² 数式２を移項して、

【００２０】

【数４】 △ｔ＝（２θｂ／（γ−β））^1/2 ，（γ−β＞０） なお、γは空走トルクＴｋと慣性質量Ｉとの間で以下の
数式で規定される。

【００２１】

【数５】γ＝−Ｔｋ／Ｉ 上式から、以下の数式が成立する。

【００２２】

【数６】 △ｔｐｃ−△ｔ ＝（ωｒｏ−ωａｏ）／（α−β）ー（（２θｂ）／（γ−β））^1/2 ＝（ωｒｏ−ωａｏ）／（α−β） ー（２θｂ／（−Ｔｋ／Ｉ−β））^1/2 ＞０ 数式６から、以下の数式を導出できる。

【００２３】

【数７】（（ωｒｏ−ωａｏ）／（α−β））²＞２θ
ｂ／（−Ｔｋ／Ｉ−β）＝−２θｂＩ／（Ｔｋ＋βＩ） したがって、次の数式が成り立つ。

【００２４】

【数８】 −（Ｔｋ＋βＩ）＞（（α−β）／（ωｒｏ−ωａｏ））² ・２θｂＩ したがって、次の数式が成り立つ。

【００２５】

【数９】 Ｔｋ＜−βＩ−（（α−β）／（ωｒｏ−ωａｏ））² ・２θｂＩ 上記数式の物理的な意味を以下に説明する。

【００２６】上記期間において一方向性クラッチは空転
しており、この時、ピニオンギア回転質量系から電機子
出力軸側へ空転トルクが供給され、電機子出力軸側の回
転質量系はこれにより加速され、またこの時スタ−タモ
ータが電動動作していればその電動トルクによっても加
速される。逆に、上記両状態間の間において、ピニオン
ギア回転質量系は上記空転トルクによる電機子出力軸の
加速により消耗して減速される。

【００２７】ピニオンギアの減速及び電機子出力軸の増
速によりピニオンギアの換算角速度ωｐが電機子出力軸
の換算角速度ωａに一致する時点をｔｃとすれば、上記
時点ｔｐから時点ｔｃまでの時間（すなわち、ピニオン
ギアがリングギアよるトルクを受け取らなくなってから
ピニオンギアが電機子出力軸と実質的に結合されるまで
の時間）Δｔｐｃを、上記Δｔより長く設定すれば、歯
面衝撃を解消できることがわかる。

【００２８】空転トルクＴｋが大きければ、リングギア
が減速するにも関わらずピニオンギアの運動エネルギ消
耗も大きくなってピニオンギアの減速率も増大する。そ
の結果、ピニオンギアよりリングギアの換算角速度が相
対的に大きくなって、ピニオンギアが上記両歯面間で変
位してバックラッシュを解消する時点が遅れてしまう。
一方、ピニオンギア回転質量系の慣性質量Ｉが増大する
と、空転トルクによる運動エネルギの消耗によるピニオ
ンギアの減速率が小さくなり、この結果、ピニオンギア
がリングギアより相対的に高速化して上記バックラッシ
ュの解消を速やかに行うことができる。

【００２９】すなわち、空転トルクＴｋを（−βＩ−
（（α−β）／（ωｒｏ−ωａｏ））2 ・２θｂＩ）よ
り小さく設定することにより、歯面衝撃を大幅に低減で
きることがわかる。本発明の第２の構成では、上記第１
の構成において更に、ピニオンギアと電機子出力軸との
間に減速機構が介設されるいわゆる減速型スタータに上
記第２実施例が適用される。減速型スタータは特に電機
子出力軸側の慣性質量が増大しているために歯面衝接時
の衝撃が大きく、第２の構成の効果が一層顕著となる。

【００３０】本発明の第３の構成では、上記第２の構成
において更に、一方向性クラッチを遊星減速式の前記減
速機構のインターナルギアと固定部材との間に介設す
る。このようにすれば、ピニオンギア回転質量系の慣性
質量が増大するので、上記空転トルク伝達時のピニオン
ギアの回転数低下を抑止してバックラッシュ隙間の解消
を速やかに行うことができる。また、空転トルクの範囲
も拡大することができ、製造が容易となる。

【００３１】

【実施例】次に、本実施例のスタ−タを、図１を参照し
て説明する。このスタ−タは、エンジンに配設されたリ
ングギア１００に噛み合うピニオン２００や遊星歯車機
構３００を内包するハウジング４００と、モータ５００
と、マグネットスイッチ６００を内包するエンドフレー
ム７００とに大別される。また、スタ−タの内部では、
ハウジング４００とモータ５００との間がモータ隔壁８
００によって区画されている。 〔ピニオン２００の説明〕図１に示すように、ピニオン
２００には、エンジンのリングギア１００に噛合するピ
ニオンギア２１０が形成されている。

【００３２】ピニオンギア２１０の内周面には、出力軸
２２０に形成されたヘリカルスプライン２２１に嵌まり
合うピニオンヘリカルスプライン２１１が形成されてい
る。一方、ピニオンギア２１０は、圧縮コイルバネより
なるリターンスプリング２４０により常に出力軸２２０
の後方へ付勢されている。リターンスプリング２４０
は、直接ピニオンギア２１０を付勢するのではなく、リ
ング体４２０を介してピニオンギア２１０を付勢する。 〔遊星歯車機構３００の説明〕遊星歯車機構３００は、
図１に示すように、モータ５００の回転数を減速して、
モータ５００の出力トルクを増大する減速手段である。
遊星歯車機構３００は、モータ５００のアーマチャシャ
フト５１０の前側外周に形成されたサンギヤ３１０と、
このサンギヤ３１０に噛合し、このサンギヤ３１０の周
囲で回転する複数のプラネタリーギヤ３２０と、このプ
ラネタリーギヤ３２０をサンギヤ３１０の周囲で回転自
在に支持する出力軸２２０と一体形成されたプラネット
キャリア３３０と、プラネタリーギヤ３２０の外周にお
いてプラネタリーギヤ３２０と噛合する筒状で、かつ樹
脂からなるインターナルギヤ３４０とからなる。 〔オーバーランニングクラッチ３５０の説明〕オーバー
ランニングクラッチ３５０は、インターナルギヤ３４０
を、一方向のみ（エンジンの回転を受けて回転する方向
のみ）回転可能に支持されている。オーバーランニング
クラッチ３５０は、インターナルギヤ３４０の前側に一
体形成された第１の円筒部をなすクラッチアウタ３５１
と、遊星歯車機構３００の前方を覆う固定側をなすセン
ターブラケット３６０の後面に形成され、クラッチアウ
タ３５１の内周と対面して配置された第２の円筒部をな
す環状のクラッチインナ３５２と、クラッチアウタ３５
１の内周面に傾斜して形成されたローラ収納部に収納さ
れるローラ３５３とを有している。

【００３３】このように構成すれば、遊星歯車機構３０
０のインターナルギヤ３４０に設けられた第１の円筒部
をクラッチアウタ３５１となし、固定側をなす第２の円
筒部をクラッチインナ３５２とするとともに、クラッチ
アウタ３５１の内周にローラ３５３のローラ収納部を形
成しているので、スタ−タがエンジンによりオーバーラ
ンされた時に、モータ５００とピニオンギア２１０との
回転差を吸収するようにクラッチアウタ３５１であるイ
ンターナルギヤ３４０がクラッチインナ３５２に対し空
転すると、ローラ３５３はその遠心力を受けてクラッチ
インナ３５２外周面から離脱し、ローラ３５３やクラッ
チインナ３５２の外周面の異常摩耗が防止できる。

【００３４】オーバーランニングクラッチ３５０は、出
力軸２２０を軸受３７０を介して回転自在に支持するセ
ンターブラケット３６０を利用しているので、軸方向長
も長くすることなしに小型化を図ることができる。 〔センターブラケット３６０の説明〕センターブラケッ
ト３６０は、図４および図５に示すもので、ハウジング
４００の後側の内部に配置されている。ハウジング４０
０とセンターブラケット３６０とは、ハウジング４００
に係止されている。 〔プラネットキャリア３３０の説明〕プラネットキャリ
ア３３０は、後端に、プラネタリーギヤ３２０を支持す
るために径方向に伸びるフランジ形突出部３３１を備え
る。このフランジ形突出部３３１には、後方に伸びるピ
ン３３２が固定されており、このピン３３２がメタル軸
受３３３を介してプラネタリーギヤ３２０を回転自在に
支持している。

【００３５】また、プラネットキャリア３３０は、前側
端部がハウジング４００の前端内部に固定されたハウジ
ング軸受（図示せず）と、センターブラケット３６０の
内周の内側筒部３６５内に固定されたセンターブラケッ
ト軸受３７０とによって、回転自在に支持されている。
このプラネットキャリア３３０は、内側筒部３６５の前
端位置に環状溝３３４を備え、この環状溝３３４には、
止め輪が嵌め合わされている。この止め輪と内側筒部３
６５の前端との間には、プラネットキャリア３３０に対
して回転自在に装着されたワッシャ３３６が設けられて
おり、止め輪がワッシャ３３６を介して内側筒部３６５
の前端に当接することにより、プラネットキャリア３３
０が後方に移動することが規制される。また、プラネッ
トキャリア３３０の後側を支持するセンターブラケット
軸受３７０の後端は、内側筒部３６５の後端と、フラン
ジ形突出部３３１との間に挟まれるフランジ部３７１を
備え、フランジ形突出部３３１がフランジ部３７１を介
して内側筒部３６５の後端に当接することにより、プラ
ネットキャリア３３０が前方に移動することが規制され
る。

【００３６】なお、プラネットキャリア３３０の後面に
は、軸方向に伸びる凹部３３７を備え、この凹部３３７
内に配置されるプラネットキャリア軸受３８０を介して
アーマチャシャフト５１０の前端を回転自在に支持して
いる。 〔ハウジング４００の説明〕ハウジング４００は、ハウ
ジング４００の前端内部に固定された図示しないハウジ
ング軸受で出力軸２２０を軸支するとともに、図示しな
い開口部からの雨水等の進入を極力低減するために、開
口部にシャッタ４２０が配設される。 〔モータ５００の説明〕モータ５００は、ヨーク５０
１、モータ隔壁８００、不図示のブラシ保持部材に囲ま
れて配置されている。なお、モータ隔壁８００は、セン
ターブラケット３６０との間で遊星歯車機構３００を収
納するもので、遊星歯車機構３００内の潤滑油がモータ
５００に進入するのを防ぐ役目も果たす。

【００３７】モータ５００は、図１に示すように、アー
マチャシャフト５１０、このアーマチャシャフト５１０
に固定されて一体に回転する不図示の電機子鉄心および
電機子コイルから構成されるアーマチャ（図示せず）
と、このアーマチャを回転させる固定磁極（図示せず）
とから構成され、固定磁極はヨーク（図示せず）の内周
に固定されている。 〔アーマチャシャフト５１０の説明〕アーマチャシャフ
ト５１０は、プラネットキャリア３３０の後内部のプラ
ネットキャリア軸受３８０、およびエンドフレーム７０
０内にある図示しない軸受によって回転自在に支持され
る。このアーマチャシャフト５１０の前端は、遊星歯車
機構３００の内側に挿通されるとともに、上述のよう
に、アーマチャシャフト５１０の前端外周には遊星歯車
機構３００のサンギヤ３１０が形成されている。 （作動説明）乗員によってキースイッチがスタ−タ位置
に設定されると、バッテリからマグネットスイッチ６０
０の吸引コイルに通電されて、スイッチ６００の接点が
ＯＮし、端子６２０を介してモータ５００へ通電される
と同時に、図示しないピニオン移行装置によりピニオン
２００が、リングギア１００に噛合い、モータ５００で
発生する回転力がアーマチャシャフト５１０から減速機
構３００を通じて増大されてプラネットキャリア３３０
に伝達され、更にスプライン２２１、２１１を通じてピ
ニオン２００へ更にリングギア１００へ伝達され、エン
ジンを駆動する。後述するクランキング状態を経てエン
ジンが着火して始動することによって、エンジンのリン
グギア１００がリングギア２１０の回転よりも速く回転
されると、リングギア１００の回転によってリングギア
２１０が回転駆動される。すると、リングギア１００か
らピニオンギア２１０に伝えられた回転トルクは、プラ
ネットキャリア３３０を介してプラネタリーギヤ３２０
を支持するピン３３２に伝えられる。つまり、プラネッ
トキャリア３３０によってプラネタリーギヤ３２０が駆
動される。すると、インターナルギヤ３４０には、エン
ジン始動時とは逆回転のトルクがかかるため、オーバー
ランニングクラッチ３５０がリングギア１００の回転を
許す。つまり、インターナルギヤ３４０にエンジン始動
時とは逆回転のトルクがかかると、オーバーランニング
クラッチ３５０のローラ３５３がクラッチインナ３５２
より離脱し、インターナルギヤ３４０の回転が可能にな
る。

【００３８】つまり、エンジンが始動して、エンジンの
リングギア１００がピニオンギア２１０を回転駆動する
相対回転は、オーバーランニングクラッチ３５０で吸収
され、エンジンによってアーマチャが回転駆動されるこ
とがない。エンジンが始動すると、乗員によってキース
イッチ１０がスタ−ト位置から外され、マグネットスイ
ッチ６００の吸引コイル６５０への通電が停止される。

【００３９】これによりスイッチの接点がＯＦＦすると
同時に図示しないピニオン移行装置も通電前の状態へ戻
り、ピニオン２００はリターンスプリング２４０により
リングギアより離脱し、静止状態へ戻る。図４にエンジ
ン着火前のクランキング状態でのリングギア１００の回
転数及びモータ軸（電機子出力軸）５１０の換算回転数
の時間変化を示し、図５に従来のスタ−タにおけるエン
ジン着火後のクランキング状態でのリングギア１００の
回転数及びモータ軸（電機子出力軸）５１０の換算回転
数の時間変化を示し、図６に本実施例のスタ−タにおけ
るエンジン着火後のクランキング状態でのリングギア１
００の回転数及びモータ軸（電機子出力軸）５１０の換
算回転数の時間変化を示す。なお、上記従来のスタータ
に比べて本実施例のスタータは一方向性クラッチ３５０
の空転トルクが所定値以下に低減されている。

【００４０】まず、従来のクラッチを用いた場合を図
４、５にて説明する。図４のようにクランキング行程に
おいて上死点を過ぎると、エンジン（以後、エンジンは
リングギア１００と一体回転するためリングギア１００
の運動をエンジンの運動として説明する）は、膨張行程
となるため急激に速度（回転数）が上昇する。しかし、
スタ−タモータ５００は、エンジンからの力がクラッチ
３５０で遮断されるため、モータ５００自身のトルクと
クラッチ３５０の空転トルクとの合成トルクにて加速さ
れるのみである。従って、図４の破線のようにリングギ
ア１００と比較してゆっくり増速する。この時、ピニオ
ンギア２１０は、図７のようにＢ面にてリングギア１０
０より力を受けてリングギア１００と同一速度となって
いる。リングギア１００が更に回転し、中間点を過ぎる
と、図４の実線のようにリングギア１００は圧縮力によ
り減速される。この状態では、破線で示すようにスタ−
タモータ５００は更に加速を続けている。一方、ピニオ
ンギア２１０は、クラッチ３５０の空転トルクにより減
速されながら図５のようにリングギア１００と噛合った
まま一体で回転している。この時、従来のクラッチでは
空転トルクがピニオン２００等の慣性に対して大きくさ
れていてリングギア１００より速く減速されるため、依
然として図７のようにリングギア１００より力を受ける
状態となっている。更に、リングギア１００が回転する
と圧縮力が大きくなり急速に減速され、ついには増速中
のスタ−タモータ５００の回転とＡ点にて同一となる。
この直前の時点ではまだ図７のように、リングギア１０
０からピニオンギア２１０、クラッチ３５０を介してモ
ータ５００へ力が伝達される状態であり、モータ軸（電
機子出力軸）５１０とリングギア１００の間には図７、
図９のようにギア間の駆動側のバックラッシュＣｎ、Ｃ
ｎ１、Ｃｎ２やクラッチの遊び等があり、すぐには、モ
ータ５００からの動力をリングギア１００に伝達できな
い。従ってギア間のバックラッシュやクラッチの遊びが
「０」となり駆動が可能となるまでに空走状態が生じ、
図４に示すようにリングギア１００は更に減速され、モ
ータ５００は更に加速された状態となり、大きな相対回
転差（Ｎ１）が生じた後、Ｂ点にて初めて動力を伝達す
る事になる。当然、ギア間では衝突が生じ、大きな衝撃
や、騒音が発生する。また、この衝突によりスタ−タモ
ータ５００は図４に示すように急激に減速されるととも
にリングギア１００は加速されるため、リングギア１０
０の回転がスタ−タモータ５００の回転より再度大きく
なる現象が生じる。従って上死点をすぎるまで衝突を繰
り返す事となる。

【００４１】一方、本実施例のスタ−タでは図６に示す
ように、膨張行程から圧縮行程へ入いる場合において、
ピニオンギア２１０を減速させるクラッチ３５０の空転
トルクが小さくされているので、ピニオンギア２１０の
減速がリングギア１００の減速より遅くなり（図６の破
線参照）、駆動側のバックラッシュは図６のＣ点におい
て図８のように「０」の状態となる。従って、Ａ点にお
いて、ピニオンギア２１０とリングギア１００と間のバ
ックラッシュのための空走は生じない。

【００４２】次に、この時の遊星減速機構３００におけ
る状態を説明する。まず、圧縮行程に入ってリングギア
１００が減速され始めると、ピニオンギアを含む減速部
は、慣性にて回転をつづけようとしている。この時、イ
ンターナルギヤ３４０はクラッチの空転トルクにより減
速される。しかし、図９に示すようにインターナルギヤ
３４０とプラネタリギヤ３２０は噛合っているため、プ
ラネタリギヤ３２０、シャフト３３１、ピニオンギア２
００も同時に減速される。ところで、アーマチャギア３
１０はモータ５００の増速により加速されているため、
図９に示したプラネタリギヤ３２０とアーマチャギア３
１０との間のバックラッシュＣｎ２はすぐに「０」とな
り、アーマチャギア３１０からプラネタリギヤ３２０に
動力を伝える状態となる。

【００４３】このアーマチャギア３１０からの動力によ
り加速されたプラネタリギヤ３２０は図９に示すインタ
ーナルギヤ３４０とのバックラッシュＣｎ１を「０」と
するように回転し、図１０及び図１１の駆動状態と同
じ、ギアの噛合状態となる。従って、内部減速装置３０
０内のバックラッシュも「０」となり、図６のＡ点にお
いてギア間のバックラッシュによる空走がなくなる。

【００４４】なお、空転トルクＴｋを（−βＩ−（（α
−β）／（ωｒｏ−ωａｏ））² ・２θｂＩ）より小さ
く設定することにより、歯面衝撃を大幅に低減できるこ
とがわかる。 （実施例２）他の実施例を図２を参照して説明する。こ
の実施例では実施例１に比べて一方向性クラッチ３５０
が変更されている。

【００４５】本実施例では、ピニオンギア２１０ａのみ
がリングギア１００ａと噛合ってほぼ同一回転で回転
し、クラッチアウタ３５１ａ、出力軸２１１ａ、プラネ
タリギヤ３２０ａはスタ−タモータ５００ａの回転数に
同期して回転し、インタナルギヤ３４０ａは停止してい
る。今、圧縮行程に入るとリングギア１００ａはエンジ
ンの圧縮力により減速され、ピニオンギア２１０ａはク
ラッチ３５０ａの空転トルクにより減速されて上述した
過程に従って運動する。一方、遊星減速機構３００ａに
おいては、クラッチ３５０ａの空転トルクによりアウタ
３５１ａを通じて、出力軸３３１ａ、プラネタリギヤ３
２０ａが加速される。しかしながら、モータ５００ａの
トルクによる加速に比較するとクラッチ３５０ａの空転
トルクが非常に小さく、その加速は非常に遅いため、遊
星減速機構３００ａは短時間に図１１に示すような状態
となる。従って、図１の構造と同じようにギア間のバッ
クラッシュが「０」の状態にて図６のＡ点を抑える事に
なる。

【００４６】次に、Ａ点以降について説明する。エンジ
ンと、スタ−タの回転が同一となった図６のＡ点により
動力を伝達するまでには、クラッチ３５０ａ内の伝動子
（ローラ）３５３ａがオーバーラン状態より駆動状態へ
わずかに回転方向に変位する。従って、図６に示すよう
にわずかな空走状態が生じる。しかしながら、従来のク
ラッチに比較して非常に空走時間が短く、相対回転数も
小さいため、衝撃や、騒音を小さく抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスタ−タの一実施例を示す一部破断軸
方向側面図である。

【図２】本発明のスタ−タの他実施例を示す一部破断軸
方向側面図である。

【図３】図２の一方向性クラッチ３５０の径方向半断面
図を示すＤ−Ｄ線矢視断面図である。

【図４】従来におけるエンジン未着火時のエンジンクラ
ンキング脈動状態におけるリングギア、ピニオンギア、
電機子出力軸の回転数の変化を示す図である。

【図５】従来におけるエンジン着火後のエンジンクラン
キング脈動状態におけるリングギア、ピニオンギア、電
機子出力軸の回転数の変化を示す図である。

【図６】実施例１、２におけるエンジン着火後のエンジ
ンクランキング脈動時のリングギア、ピニオンギア、電
機子出力軸の回転数の変化を示す図である。

【図７】リングギア１００及びピニオンギア２１０のオ
ーバーラン時の状態を示す図である。

【図８】リングギア１００及びピニオンギア２１０の駆
動時の状態を示す図である。

【図９】遊星減速機構の各ギヤのオーバーラン時の状態
を示す図である。

【図１０】リングギア１００及びピニオンギア２１０の
駆動時の状態を示す図である。

【図１１】遊星減速機構の各ギヤのオーバーラン時（圧
縮行程時）の状態を示す図である。

【符号の説明】

１００はリングギア、２１０はピニオンギア、５１０は
電機子出力軸、３５０は一方向性クラッチ（歯面衝撃緩
和手段）。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのリングギアにバックラッシュを
   有して噛合するピニオンギアと、前記ピニオンギアと電
   機子出力軸との間に介設されて前記電機子出力軸から前
   記ピニオンギアにトルクを伝達する一方向性クラッチと
   を有するスタ−タにおいて、 前記電機子出力軸と前記リングギヤとの回転数比を掛け
   て前記両者の回転数が定回転状態で等値となるように換
   算した前記電機子出力軸の換算回転数が前記エンジンの
   クランキング回転数の脈動変化時の減速局面にて前記リ
   ングギアの回転数以上となる回転数交差時点以前に、前
   記ピニオンギアの駆動側の歯面を前記リングギアの被駆
   動側の歯面に当接させる歯面衝撃緩和手段を有し、 前記一方向性クラッチは前記歯面衝撃緩和手段を兼ねて
   おり、前記一方向性クラッチの空転トルクは、前記エン
   ジンのクランキング回転数の脈動変化時の減速局面にて
   前記両歯面が前記回転数交差時点以前に当接可能な値に
   設定され、 前記一方向性クラッチは、内外周面が互いに対面すると
   ともに一方がピニオンギアに他方が電機子出力軸に結合
   されるクラッチアウタ及びクラッチインナと、前記内外
   周面の一方に周方向一端側で浅く周方向他端側で深く凹
   設されるローラ収容溝に周方向へ所定空走距離内で変位
   可能に収容されるクラッチローラと、前記ローラ収容溝
   に連通して前記内外周面の一方に凹設されるスプリング
   収容溝に収容されて前記ローラを前記周方向一端側へ付
   勢するクラッチスプリングとを備え、前記クラッチスプ
   リングの前記ローラ付勢力は、エンジンのクランキング
   回転数の脈動変化時の減速局面における前記クラッチの
   空転により前記両歯面が前記回転数交差時点以前に当接
   可能な値に設定されていることを特徴とするスタ−タ。
2. 【請求項２】前記ピニオンギアと前記電機子出力軸との
   間に介設された減速機構を有する請求項１記載のスター
   タ。
3. 【請求項３】前記一方向性クラッチは、遊星減速式の前
   記減速機構のインターナルギアと固定部材との間に介設
   される請求項２記載のスタ−タ。
4. 【請求項４】エンジンのリングギアにバックラッシュを
   有して噛合するピニオンギアと、前記ピニオンギアと電
   機子出力軸との間に介設されて前記電機子出力軸から前
   記ピニオンギアにトルクを伝達する一方向性クラッチと
   を有するスタ−タの歯面衝撃緩和方法であって、 前記電機子出力軸と前記リングギヤとの回転数比を掛け
   て前記両者の回転数が定回転状態で等値となるように換
   算した前記電機子出力軸の換算回転数が、前記エンジン
   のクランキング回転数の脈動変化時の減速局面にて前記
   リングギアの回転数以上となる以前に、前記ピニオンギ
   アの駆動側の歯面を前記リングギアの被駆動側の歯面に
   当接させ、 前記歯面衝撃緩和手段を兼ねる前記一方向性クラッチの
   空転トルクを、前記エンジンのクランキング回転数の脈
   動変化時の減速局面にて前記両歯面が前記回転数交差時
   点以前に当接可能な値に設定し、 前記一方向性クラッチは、内外周面が互いに対面すると
   ともに一方がピニオンギアに他方が電機子出力軸に結合
   されるクラッチアウタ及びクラッチインナと、前記内外
   周面の一方に周方向一端側で浅く周方向他端側で深く凹
   設されるローラ収容溝に周方向へ所定空走距離内で変位
   可能に収容されるクラッチローラと、前記ローラ収容溝
   に連通して前記内外周面の一方に凹設されるスプリング
   収容溝に収容されて前記ローラを前記周方向一端側へ付
   勢するクラッチスプリングとを備え、前記クラッチスプ
   リングの前記ローラ付勢力を、エンジンのクランキング
   回転数の脈動変化時の減速局面における前記クラッチの
   空転により前記両歯面が前記回転数交差時点以前に当接
   可能な値に設定することを特徴とするスタ−タの歯面衝
   撃緩和方法。