JP3966131B2 - スタータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力軸上を移動可能に設けられたピニオン軸の反モータ側端部にピニオンギヤを有する片持ち構造のスタータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば図５に示す様な片持ち構造のスタータ100 が公知である（例えば特許文献１、２参照）。
このスタータ100 は、モータ110 に駆動されて回転する出力軸120 と、ボールベアリング130 を介してハウジング140 に支持されると共に、出力軸120 上に平軸受150 を介して嵌合する筒状のピニオン軸160 、このピニオン軸160 の先端部（図示左側端部）に取り付けられて片持ち支持されるピニオンギヤ170 、及び出力軸120 にヘリカルスプライン嵌合してピニオン軸160 と一体に出力軸120 上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸120 の回転をピニオン軸160 に伝達する一方向クラッチ180 等を備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭62-131972 号公報
【特許文献２】
特公平6-47982 号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のスタータ100 は、ピニオン軸160 の先端部にピニオンギヤ170 が取り付けられた片持ち構造であるため、ピニオンギヤ170 がエンジンのリングギヤ190 に噛み合ってエンジンを始動する際に、ピニオンギヤ170 に偏荷重（高負荷）が加わると、ピニオン軸160 に曲げモーメントが作用する。このとき、ピニオン軸160 と出力軸120 との間に配置される平軸受150 には、摺動性確保のため出力軸120 との間に僅かなクリアランスが設けられているが、このクリアランスにより、出力軸120 に対してピニオン軸160 が傾いた状態で駆動されることがある。その結果、ピニオン軸160 と出力軸120 との間にこじりが発生し、それが駆動時の損失となるため、結果としてモータ出力の低下に繋がる可能性があった。
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、駆動時にピニオン軸の傾きを抑制して、ピニオン軸と出力軸とのこじりによる損失を低減できるスタータを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、軸方向に複数個配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、複数個のころがり軸受によってピニオン軸を軸方向に幅広く支持できるので、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ころがり軸受によってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
【０００７】
また、ころがり軸受を複数個使用することにより、ころがり軸受とピニオン軸及びハウジングとの接触面積が増えるので、モータ内部からピニオン軸に伝わった熱を複数個のころがり軸受を介して積極的にハウジングに逃がすことができる。その結果、モータ内部の温度を下げることができ、更にころがり軸受自体の温度も下げることができるので、モータの熱ダメージを低減できると共に、軸受寿命を延ばすことが可能である。
【０００８】
更に、ピニオン軸ところがり軸受との接触長さ（軸方向）が長くなるので、水分や塵埃などの侵入を防止する能力が向上する。
また、ころがり軸受を複数個使用することにより、軸受１個当たりの分担荷重が減るので、軸受の外径を小さくできる。その結果、ハウジングの先端部を細く形成でき、車両への搭載性向上が期待できる。
【０００９】
（請求項２の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、軸方向に複数個配置され、且つ、その複数個のころがり軸受は、軸方向に隣合う第１のころがり軸受と第２のころがり軸受との間に距離を開けて配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
この場合、第１のころがり軸受と第２のころがり軸受との間を油溜として利用できる。即ち、ピニオン軸の前後移動によって上記の油溜に油分が溜まるので、ピニオン軸の良好な摺動性を長期に亙って保つことができる。
また、油溜に油分が溜まることにより、ころがり軸受とピニオン軸との間に長期間油膜を形成することができるので、ピニオン軸の摺動性を保持できるだけでなく、同時に水分や塵埃の侵入を防止できる効果を長期間保つことが可能である。
さらに、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ころがり軸受によってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
【００１０】
（請求項３の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、転動体としてボールを使用したボールベアリングであり、且つ、そのボールベアリングが軸方向に複数個配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
この構成によれば、複数個のボールベアリングによってピニオン軸を軸方向に幅広く支持できるので、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ボールベアリングによってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
（請求項４の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、転動体としてボールを使用したボールベアリングであり、そのボールベアリングが軸方向に複数個配置され、且つ、軸方向に隣合う第１のボールベアリングと第２のボールベアリングとの間に距離を開けて配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
この構成によれば、複数個のボールベアリングによってピニオン軸を軸方向に幅広く支持できるので、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ボールベアリングによってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
さらに、第１のボールベアリングと第２のボールベアリングとの間を油溜として利用できる。即ち、ピニオン軸の前後移動によって上記の油溜に油分が溜まるので、ピニオン軸の良好な摺動性を長期に亙って保つことができる。
また、油溜に油分が溜まることにより、ボールベアリングとピニオン軸との間に長期間油膜を形成することができるので、ピニオン軸の摺動性を保持できるだけでなく、同時に水分や塵埃の侵入を防止できる効果を長期間保つことが可能である。
【００１１】
（請求項５の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、転動体としてローラまたはニードルを使用したローラベアリングであり、且つ、そのローラベアリングが軸方向に複数個配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
この構成によれば、複数個のローラベアリングによってピニオン軸を軸方向に幅広く支持できるので、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ローラベアリングによってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
（請求項６の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、転動体としてローラまたはニードルを使用したローラベアリングであり、そのローラベアリングが軸方向に複数個配置され、且つ、軸方向に隣合う第１のローラベアリングと第２のローラベアリングとの間に距離を開けて配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
この構成によれば、複数個のローラベアリングによってピニオン軸を軸方向に幅広く支持できるので、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ローラベアリングによってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
さらに、第１のローラベアリングと第２のローラベアリングとの間を油溜として利用できる。即ち、ピニオン軸の前後移動によって上記の油溜に油分が溜まるので、ピニオン軸の良好な摺動性を長期に亙って保つことができる。
また、油溜に油分が溜まることにより、ローラベアリングとピニオン軸との間に長期間油膜を形成することができるので、ピニオン軸の摺動性を保持できるだけでなく、同時に水分や塵埃の侵入を防止できる効果を長期間保つことが可能である。
【００１２】
（請求項７の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、転動体としてボールを使用したボールベアリングであり、且つ一組の外輪と内輪との間に、ボールが軸方向に複数列配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、通常のボールベアリング（ボールが１列の場合）と比較して、軸方向の軸受長さが長くなるので、その分、ピニオン軸を軸方向に幅広く支持することができる。これにより、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ボールベアリングによってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
【００１４】
また、軸方向の軸受長さが長くなることにより、ボールベアリングとピニオン軸及びハウジングとの接触面積が増えるので、モータ内部からピニオン軸に伝わった熱をボールベアリングを介して積極的にハウジングに逃がすことができる。その結果、モータ内部の温度を下げることができ、更にボールベアリング自体の温度も下げることができる。その結果、モータの熱ダメージを低減できると共に、軸受寿命を延ばすことも可能である。
【００１５】
更に、ピニオン軸とボールベアリングとの接触長さ（軸方向）が長くなるので、水分や塵埃などの侵入を防止できる効果が向上する。
また、複数のボールが軸方向に配列されているので、各列のボールに掛かる分担荷重が減ることにより、ボールベアリングの外径を小さくできる。その結果、ハウジングの先端部を細く形成でき、車両への搭載性向上が期待できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１はスタータ１の全体図である。
本実施例のスタータ１は、アーマチャ（図示しない）に回転力を発生するモータ２と、このモータ２の通電電流をON/OFFする電磁スイッチ３、モータ２に駆動されて回転する出力軸４、この出力軸４上を軸方向に移動可能に設けられたピニオン軸５、このピニオン軸５の先端部（反モータ側端部）に取り付けられたピニオンギヤ６、及び出力軸４の回転をピニオン軸５に伝達する一方向クラッチ７等より構成される。
【００２３】
モータ２は、周知の直流電動機であり、電磁スイッチ３によりモータ接点（図示しない）が閉じると、車載バッテリから給電されてアーマチャに回転力を生じる。
電磁スイッチ３は、IGキーのON操作により通電されるコイル（図示しない）と、コイルの内側を往復動可能に配置されたプランジャ８とを内蔵し、コイルが通電されてプランジャ８に吸引力が作用すると、図示しないリターンスプリングを撓ませながらプランジャ８が図示右方向へ移動してモータ接点を閉じると共に、その吸引力がプランジャ８に連結されたレバー９を介して一方向クラッチ７に伝達され、一方向クラッチ７を反モータ方向（図１の左方向）へ押し出す力として作用する。
【００２４】
出力軸４は、モータ２の回転軸（アーマチャ軸）と一体に設けられ、センタプレート１０より前方（図１の左方向）へ突出している。出力軸４の一部には、外ヘリカルスプライン４ａが形成され、その外ヘリカルスプライン４ａより後方側（モータ側）には、一方向クラッチ７の静止位置を規制するストッパ１１が取り付けられている。
センタプレート１０は、モータヨーク２ａのクラッチ側（図１の左側）開口部を閉塞すると共に、平軸受１２を介して出力軸４を回転自在に支持している。
【００２５】
ピニオン軸５は、先端部に直スプライン（図示しない）が形成された軸部５ａを有し、この軸部５ａより後方側（図１の右方向）が円筒形状に設けられて、その円筒内周面に圧入された平軸受１３を介して出力軸４の外周に嵌合し、且つ円筒外周面がボールベアリング（以下ベアリング１４と略す）を介してハウジング１５に支持されている。なお、平軸受１３は、出力軸４との間に僅かなクリアランスCBを有して組付けられている。
ピニオンギヤ６は、始動時にエンジンのリングギヤ１６に噛み合ってモータ回転力をリングギヤ１６に伝達するもので、ピニオン軸５の軸部５ａにスプライン結合されて、ピニオン軸５と一体に回転する。
【００２６】
ハウジング１５は、エンジンへの取り付け面１５ａを有し、この取り付け面１５ａより反モータ方向へ略筒状に突き出たノーズ部１５ｂが設けられ、このノーズ部１５ｂの円筒内周面にベアリング１４が固定されている。
ベアリング１４は、図１に示す様に、軸方向に複数個（図１では３個）並べて配置されている。個々のベアリング１４は、それぞれアウタレース１４ａ（外輪）がノーズ部１５ｂの円筒内周面に圧入して固定され、インナレース１４ｂ（内輪）とピニオン軸５との間に僅かなクリアランスCAを有して組付けられている。但し、上記の平軸受１３と出力軸４とのクリアランスCBの方が、ベアリング１４とピニオン軸５とのクリアランスCAより大きく設定されている。
複数個のうち最もクラッチ側（図１の右側）に配置されるベアリング１４は、図２に示す様に、ピニオンギヤ６がリングギヤ１６に噛み合う位置までピニオン軸５が反モータ方向へ移動した時に、一方向クラッチ７に近接している。
【００２７】
一方向クラッチ７は、スタータ１に多く用いられるローラ式クラッチであり、アウタ７ａ、インナ７ｂ、ローラ７ｃ等から構成される。
アウタ７ａは、内周に内ヘリカルスプライン７ｄを有する円筒状のバレル部と一体に設けられ、このバレル部が出力軸４の外周に嵌合して、バレル部の内ヘリカルスプライン７ｄと出力軸４に設けられた外ヘリカルスプライン４ａとが噛み合っている。この内ヘリカルスプライン７ｄと外ヘリカルスプライン４ａとの嵌合隙間CCは、上記のベアリング１４とピニオン軸５とのクリアランスCAより大きく設定されている。
バレル部の外周には、電磁スイッチ３の吸引力を伝えるレバー９の端部が係合されている。
【００２８】
インナ７ｂは、ピニオン軸５と一体に設けられた円筒体であり、アウタ７ａの内径側に配置されている。
ローラ７ｃは、アウタ７ａとインナ７ｂとの間に形成されるくさび状空間に配され、出力軸４の回転を受けてアウタ７ａが回転すると、アウタ７ａとインナ７ｂとの間にロックされて、アウタ７ａの回転をインナ７ｂへ伝達する。その後、エンジンの始動によってピニオン軸５の回転速度が出力軸４の回転速度を上回ると、アウタ７ａとインナ７ｂとの間で空転することにより、両者間の動力伝達を遮断する。
【００２９】
次に、スタータ１の作動を説明する。
IGキーのON操作により、電磁スイッチ３のコイルに通電されてプランジャ８が吸引されると、その吸引力がプランジャ８に連結されたレバー９を介して一方向クラッチ７に伝達され、一方向クラッチ７に反モータ方向へ押し出す力が加わる。これにより、一方向クラッチ７がピニオン軸５と一体に前方（反モータ方向）へ移動し、ピニオンギヤ６がリングギヤ１６に当接して停止する。
【００３０】
一方、プランジャ８の移動によりモータ接点が閉じると、アーマチャが通電されて回転し、そのアーマチャの回転力が出力軸４に伝達され、更に出力軸４から一方向クラッチ７を介してピニオン軸５に伝達される。ここで、ピニオンギヤ６がリングギヤ１６と噛み合い可能な位置まで回転すると、ピニオン軸５が両ヘリカルスプライン４ａ、７ｄにより生じるスラスト力を受けて前方へ押し出されるため、ピニオンギヤ６がリングギヤ１６に噛み合い（図２参照）、モータ回転力がピニオンギヤ６からリングギヤ１６に伝達されて、エンジンをクランキングする。
【００３１】
（第１実施例の効果）
ピニオンギヤ６がリングギヤ１６に噛み合ってリングギヤ１６を駆動する際に、その駆動トルクの反力である荷重がピニオンギヤ６に加わるため、ピニオンギヤ６を片持ち支持するピニオン軸５に曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントは、ピニオン軸５を傾ける力となるが、本実施例では、ピニオン軸５を支持するベアリング１４を複数個並べて配置しているので、ベアリング１４が１個である従来のスタータと比較して、ピニオン軸５の傾きを抑えることができる。
【００３２】
また、平軸受１３と出力軸４とのクリアランスCBの方が、ベアリング１４とピニオン軸５とのクリアランスCAより大きく設定されているので、ピニオン軸５がクリアランスCA分だけ傾いても、出力軸４との間にこじりが発生することはなく、ピニオン軸５はスムーズに回転することができる。この結果、こじりによる駆動時の損失を無くすことができ、モータ２の出力低下を防止できる。
【００３３】
また、複数個のベアリング１４を軸方向に並べて配置しているので、ピニオン軸５及びハウジング１５との接触面積が増大し、モータ２の内部からピニオン軸５に伝わった熱を複数個のベアリング１４を介して積極的にハウジング１５に逃がすことができる。その結果、モータ２の内部温度を下げることができるので、モータ２の熱ダメージを低減でき、且つベアリング１４の温度も下げることができるので、ベアリング１４の寿命を延ばすことも可能である。
【００３４】
更に、軸方向に複数個のベアリング１４とピニオン軸５との接触長さが長くなるので、ハウジングノーズ部１５ｂの開口部から水分や塵埃等が侵入することを防止できる能力が向上する。
また、複数個のベアリング１４によってピニオン軸５を支持するので、１個のベアリング１４でピニオン軸５を支持する場合と比較して、個々のベアリング１４が受け持つ分担荷重が低減する。その結果、ベアリング１４の外径を小さくできるので、ハウジングノーズ部１５ｂを従来より細く形成でき、車両への搭載性向上に貢献できる。
【００３５】
また、複数個のベアリング１４のうち、最もクラッチ側のベアリング１４は、ピニオンギヤ６がリングギヤ１６に噛み合う位置までピニオン軸５が反モータ方向へ移動した時に、一方向クラッチ７に近接する位置に配置されている。この場合、一方向クラッチ７の内部から染み出した油分がピニオン軸５を伝ってベアリング１４まで到達し、ベアリング１４の潤滑剤として使用できるので、ベアリング１４の寿命を延ばすことが可能である。
【００３６】
従来のスタータでは、ピニオン軸５を傾き難くするために、一方向クラッチと出力軸とに精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本実施例では、複数個のベアリング１４によってピニオン軸５の傾きを抑えることができるので、内ヘリカルスプライン７ｄと外ヘリカルスプライン４ａとの嵌合隙間CCを大きくすることが可能である（嵌合隙間CCは、ベアリング１４とピニオン軸５とのクリアランスCAより大きく設定されている）。その結果、ヘリカルスプライン７ｄ、４ａの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
【００３７】
（第２実施例）
図３はスタータ１の全体図である。
本実施例のスタータ１は、図３に示す様に、ピニオン軸５を支持する１個のベアリング１４を有し、そのベアリング１４のアウタレース１４ａとインナレース１４ｂとの間にボール１４ｃが軸方向に複数列（図３では２列）配置されている。即ち、１個のベアリング１４に使用される一組のアウタレース１４ａとインナレース１４ｂの軸方向長さが、第１実施例に示したベアリング１４より長く形成されている。
この構成によれば、第１実施例のスタータ１よりベアリング１４の数を削減でき、且つ第１実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【００３８】
（第３実施例）
図４はスタータ１の全体図である。
本実施例のスタータ１は、図４に示す様に、ピニオン軸５を支持する複数個（図４では２個）のベアリング１４（ボールベアリング）を有し、且つ軸方向に隣合う第１のベアリング１４Ａと第２のベアリング１４Ｂとが、両者間に距離を開けて配置されている。
【００３９】
この構成によれば、第１実施例の効果に加えて、第１のベアリング１４Ａと第２のベアリング１４Ｂとの間を油溜として利用できる。即ち、ピニオン軸５が軸方向に移動する際に、ピニオン軸５に付着した余分な油分がベアリング１４に掻き出されて上記の油溜に溜まるので、ピニオン軸５の良好な摺動性を長期に亙って保つことができる。
また、油溜に油分が溜まることにより、ベアリング１４とピニオン軸５との間に長期間油膜を形成することができるので、ピニオン軸５の摺動性を保持できるだけでなく、同時に水分や塵埃の侵入を防止できる効果を長期間保つことが可能である。
【００４０】
また、本実施例のスタータ１は、アーマチャと出力軸４との間に減速装置１７を配置し、この減速装置１７によりアーマチャの回転を減速して出力軸４に伝達する減速型スタータ１である。
減速装置１７は、図４に示す様に、アーマチャ軸２ｂと出力軸４とを同軸上に連結する遊星ギヤ減速装置１７であり、出力軸４と一体に設けられたキャリア１８に複数の遊星ギヤ１９が回転可能に支持され、その遊星ギヤ１９がサンギヤ２０とインターナルギヤ２１とに噛み合って自転しながらサンギヤ２０の周囲を公転することにより、アーマチャの回転を減速してキャリア１８に伝達する。
【００４１】
この減速装置１７を有するスタータ１は、一般的にトルクが高く、リングギヤ１６とピニオンギヤ６との噛み合い時にピニオンギヤ６に加わる偏荷重も大きくなるため、ピニオン軸５の傾きに伴ってこじりが発生する場合には、そのこじりによる損失が大きくなる。従って、減速装置１７を有するスタータ１では、複数個のベアリング１４によりピニオン軸５の傾きを防止して、こじりによる駆動時の損失を防止できる効果がますます顕著に現れる。
なお、この減速装置１７は、第１実施例または第２実施例に記載したスタータ１にも同様に用いることができることは言うまでもない。
【００４２】
（第４実施例）
第１〜３実施例では、本発明のころがり軸受としてボールベアリング１４を記載しているが、例えば、ころがり軸受の転動体としてローラまたはニードルを使用したローラベアリングを用いても良い。
また、ローラベアリングを用いる場合は、第１実施例または第３実施例と同様に、複数個のローラベアリングを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータの全体図（停止時）である（第１実施例）。
【図２】スタータの全体図（始動時）である（第１実施例）。
【図３】スタータの全体図である（第２実施例）。
【図４】スタータの全体図である（第３実施例）。
【図５】スタータの全体図である（従来技術）。
【符号の説明】
１ スタータ
２ モータ
４ 出力軸
５ ピニオン軸
６ ピニオンギヤ
７ 一方向クラッチ
１３ 平軸受
１４ ボールベアリング（ころがり軸受）
１４Ａ 第１のベアリング（第１のころがり軸受）
１４Ｂ 第２のベアリング（第２のころがり軸受）
１４ａ アウタレース（外輪）
１４ｂ インナレース（内輪）
１４ｃ ボール（転動体）
１５ ハウジング
１６ リングギヤ
１７ 遊星ギヤ減速装置（減速装置）
２２ ローラベアリング（ころがり軸受）
CA ベアリングとピニオン軸とのクリアランス
CB 平軸受と出力軸とのクリアランス
CC ヘリカルスプラインの嵌合隙間
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力軸上を移動可能に設けられたピニオン軸の反モータ側端部にピニオンギヤを有する片持ち構造のスタータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば図５に示す様な片持ち構造のスタータ100 が公知である（例えば特許文献１、２参照）。
このスタータ100 は、モータ110 に駆動されて回転する出力軸120 と、ボールベアリング130 を介してハウジング140 に支持されると共に、出力軸120 上に平軸受150 を介して嵌合する筒状のピニオン軸160 、このピニオン軸160 の先端部（図示左側端部）に取り付けられて片持ち支持されるピニオンギヤ170 、及び出力軸120 にヘリカルスプライン嵌合してピニオン軸160 と一体に出力軸120 上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸120 の回転をピニオン軸160 に伝達する一方向クラッチ180 等を備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭62-131972 号公報
【特許文献２】
特公平6-47982 号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のスタータ100 は、ピニオン軸160 の先端部にピニオンギヤ170 が取り付けられた片持ち構造であるため、ピニオンギヤ170 がエンジンのリングギヤ190 に噛み合ってエンジンを始動する際に、ピニオンギヤ170 に偏荷重（高負荷）が加わると、ピニオン軸160 に曲げモーメントが作用する。このとき、ピニオン軸160 と出力軸120 との間に配置される平軸受150 には、摺動性確保のため出力軸120 との間に僅かなクリアランスが設けられているが、このクリアランスにより、出力軸120 に対してピニオン軸160 が傾いた状態で駆動されることがある。その結果、ピニオン軸160 と出力軸120 との間にこじりが発生し、それが駆動時の損失となるため、結果としてモータ出力の低下に繋がる可能性があった。
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、駆動時にピニオン軸の傾きを抑制して、ピニオン軸と出力軸とのこじりによる損失を低減できるスタータを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、軸方向に複数個配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、複数個のころがり軸受によってピニオン軸を軸方向に幅広く支持できるので、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ころがり軸受によってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
【０００７】
また、ころがり軸受を複数個使用することにより、ころがり軸受とピニオン軸及びハウジングとの接触面積が増えるので、モータ内部からピニオン軸に伝わった熱を複数個のころがり軸受を介して積極的にハウジングに逃がすことができる。その結果、モータ内部の温度を下げることができ、更にころがり軸受自体の温度も下げることができるので、モータの熱ダメージを低減できると共に、軸受寿命を延ばすことが可能である。
【０００８】
更に、ピニオン軸ところがり軸受との接触長さ（軸方向）が長くなるので、水分や塵埃などの侵入を防止する能力が向上する。
また、ころがり軸受を複数個使用することにより、軸受１個当たりの分担荷重が減るので、軸受の外径を小さくできる。その結果、ハウジングの先端部を細く形成でき、車両への搭載性向上が期待できる。
【０００９】
（請求項２の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、軸方向に複数個配置され、且つ、その複数個のころがり軸受は、軸方向に隣合う第１のころがり軸受と第２のころがり軸受との間に距離を開けて配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
この場合、第１のころがり軸受と第２のころがり軸受との間を油溜として利用できる。即ち、ピニオン軸の前後移動によって上記の油溜に油分が溜まるので、ピニオン軸の良好な摺動性を長期に亙って保つことができる。
また、油溜に油分が溜まることにより、ころがり軸受とピニオン軸との間に長期間油膜を形成することができるので、ピニオン軸の摺動性を保持できるだけでなく、同時に水分や塵埃の侵入を防止できる効果を長期間保つことが可能である。
さらに、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ころがり軸受によってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
【００１０】
（請求項３の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、転動体としてボールを使用したボールベアリングであり、且つ、そのボールベアリングが軸方向に複数個配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
この構成によれば、複数個のボールベアリングによってピニオン軸を軸方向に幅広く支持できるので、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ボールベアリングによってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
（請求項４の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、転動体としてボールを使用したボールベアリングであり、そのボールベアリングが軸方向に複数個配置され、且つ、軸方向に隣合う第１のボールベアリングと第２のボールベアリングとの間に距離を開けて配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
この構成によれば、複数個のボールベアリングによってピニオン軸を軸方向に幅広く支持できるので、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ボールベアリングによってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
さらに、第１のボールベアリングと第２のボールベアリングとの間を油溜として利用できる。即ち、ピニオン軸の前後移動によって上記の油溜に油分が溜まるので、ピニオン軸の良好な摺動性を長期に亙って保つことができる。
また、油溜に油分が溜まることにより、ボールベアリングとピニオン軸との間に長期間油膜を形成することができるので、ピニオン軸の摺動性を保持できるだけでなく、同時に水分や塵埃の侵入を防止できる効果を長期間保つことが可能である。
【００１１】
（請求項５の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、転動体としてローラまたはニードルを使用したローラベアリングであり、且つ、そのローラベアリングが軸方向に複数個配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
この構成によれば、複数個のローラベアリングによってピニオン軸を軸方向に幅広く支持できるので、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ローラベアリングによってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
（請求項６の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、転動体としてローラまたはニードルを使用したローラベアリングであり、そのローラベアリングが軸方向に複数個配置され、且つ、軸方向に隣合う第１のローラベアリングと第２のローラベアリングとの間に距離を開けて配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
この構成によれば、複数個のローラベアリングによってピニオン軸を軸方向に幅広く支持できるので、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ローラベアリングによってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
さらに、第１のローラベアリングと第２のローラベアリングとの間を油溜として利用できる。即ち、ピニオン軸の前後移動によって上記の油溜に油分が溜まるので、ピニオン軸の良好な摺動性を長期に亙って保つことができる。
また、油溜に油分が溜まることにより、ローラベアリングとピニオン軸との間に長期間油膜を形成することができるので、ピニオン軸の摺動性を保持できるだけでなく、同時に水分や塵埃の侵入を防止できる効果を長期間保つことが可能である。
【００１２】
（請求項７の発明）
本発明のスタータは、ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、ピニオン軸と一体に出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ出力軸の回転をピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力をリングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、ころがり軸受は、転動体としてボールを使用したボールベアリングであり、且つ一組の外輪と内輪との間に、ボールが軸方向に複数列配置されており、ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、ころがり軸受とピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、通常のボールベアリング（ボールが１列の場合）と比較して、軸方向の軸受長さが長くなるので、その分、ピニオン軸を軸方向に幅広く支持することができる。これにより、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってリングギヤを駆動する時に、ピニオンギヤに偏荷重が加わっても、ピニオン軸の傾きを防止できる。その結果、ピニオン軸と出力軸との間にこじりが発生することがなく、そのこじりによる駆動時の損失を防止できるので、モータ出力の低下を防ぐことができる。
また、従来のスタータでは、ピニオン軸の傾きを抑える（ピニオン軸を傾き難くする）ために、精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本発明では、ボールベアリングによってピニオン軸の傾きを抑えることができるので、ヘリカルスプラインの嵌合隙間を大きくすることが可能になる。その結果、ヘリカルスプラインの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
【００１４】
また、軸方向の軸受長さが長くなることにより、ボールベアリングとピニオン軸及びハウジングとの接触面積が増えるので、モータ内部からピニオン軸に伝わった熱をボールベアリングを介して積極的にハウジングに逃がすことができる。その結果、モータ内部の温度を下げることができ、更にボールベアリング自体の温度も下げることができる。その結果、モータの熱ダメージを低減できると共に、軸受寿命を延ばすことも可能である。
【００１５】
更に、ピニオン軸とボールベアリングとの接触長さ（軸方向）が長くなるので、水分や塵埃などの侵入を防止できる効果が向上する。
また、複数のボールが軸方向に配列されているので、各列のボールに掛かる分担荷重が減ることにより、ボールベアリングの外径を小さくできる。その結果、ハウジングの先端部を細く形成でき、車両への搭載性向上が期待できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１はスタータ１の全体図である。
本実施例のスタータ１は、アーマチャ（図示しない）に回転力を発生するモータ２と、このモータ２の通電電流をON/OFFする電磁スイッチ３、モータ２に駆動されて回転する出力軸４、この出力軸４上を軸方向に移動可能に設けられたピニオン軸５、このピニオン軸５の先端部（反モータ側端部）に取り付けられたピニオンギヤ６、及び出力軸４の回転をピニオン軸５に伝達する一方向クラッチ７等より構成される。
【００２３】
モータ２は、周知の直流電動機であり、電磁スイッチ３によりモータ接点（図示しない）が閉じると、車載バッテリから給電されてアーマチャに回転力を生じる。
電磁スイッチ３は、IGキーのON操作により通電されるコイル（図示しない）と、コイルの内側を往復動可能に配置されたプランジャ８とを内蔵し、コイルが通電されてプランジャ８に吸引力が作用すると、図示しないリターンスプリングを撓ませながらプランジャ８が図示右方向へ移動してモータ接点を閉じると共に、その吸引力がプランジャ８に連結されたレバー９を介して一方向クラッチ７に伝達され、一方向クラッチ７を反モータ方向（図１の左方向）へ押し出す力として作用する。
【００２４】
出力軸４は、モータ２の回転軸（アーマチャ軸）と一体に設けられ、センタプレート１０より前方（図１の左方向）へ突出している。出力軸４の一部には、外ヘリカルスプライン４ａが形成され、その外ヘリカルスプライン４ａより後方側（モータ側）には、一方向クラッチ７の静止位置を規制するストッパ１１が取り付けられている。
センタプレート１０は、モータヨーク２ａのクラッチ側（図１の左側）開口部を閉塞すると共に、平軸受１２を介して出力軸４を回転自在に支持している。
【００２５】
ピニオン軸５は、先端部に直スプライン（図示しない）が形成された軸部５ａを有し、この軸部５ａより後方側（図１の右方向）が円筒形状に設けられて、その円筒内周面に圧入された平軸受１３を介して出力軸４の外周に嵌合し、且つ円筒外周面がボールベアリング（以下ベアリング１４と略す）を介してハウジング１５に支持されている。なお、平軸受１３は、出力軸４との間に僅かなクリアランスCBを有して組付けられている。
ピニオンギヤ６は、始動時にエンジンのリングギヤ１６に噛み合ってモータ回転力をリングギヤ１６に伝達するもので、ピニオン軸５の軸部５ａにスプライン結合されて、ピニオン軸５と一体に回転する。
【００２６】
ハウジング１５は、エンジンへの取り付け面１５ａを有し、この取り付け面１５ａより反モータ方向へ略筒状に突き出たノーズ部１５ｂが設けられ、このノーズ部１５ｂの円筒内周面にベアリング１４が固定されている。
ベアリング１４は、図１に示す様に、軸方向に複数個（図１では３個）並べて配置されている。個々のベアリング１４は、それぞれアウタレース１４ａ（外輪）がノーズ部１５ｂの円筒内周面に圧入して固定され、インナレース１４ｂ（内輪）とピニオン軸５との間に僅かなクリアランスCAを有して組付けられている。但し、上記の平軸受１３と出力軸４とのクリアランスCBの方が、ベアリング１４とピニオン軸５とのクリアランスCAより大きく設定されている。
複数個のうち最もクラッチ側（図１の右側）に配置されるベアリング１４は、図２に示す様に、ピニオンギヤ６がリングギヤ１６に噛み合う位置までピニオン軸５が反モータ方向へ移動した時に、一方向クラッチ７に近接している。
【００２７】
一方向クラッチ７は、スタータ１に多く用いられるローラ式クラッチであり、アウタ７ａ、インナ７ｂ、ローラ７ｃ等から構成される。
アウタ７ａは、内周に内ヘリカルスプライン７ｄを有する円筒状のバレル部と一体に設けられ、このバレル部が出力軸４の外周に嵌合して、バレル部の内ヘリカルスプライン７ｄと出力軸４に設けられた外ヘリカルスプライン４ａとが噛み合っている。この内ヘリカルスプライン７ｄと外ヘリカルスプライン４ａとの嵌合隙間CCは、上記のベアリング１４とピニオン軸５とのクリアランスCAより大きく設定されている。
バレル部の外周には、電磁スイッチ３の吸引力を伝えるレバー９の端部が係合されている。
【００２８】
インナ７ｂは、ピニオン軸５と一体に設けられた円筒体であり、アウタ７ａの内径側に配置されている。
ローラ７ｃは、アウタ７ａとインナ７ｂとの間に形成されるくさび状空間に配され、出力軸４の回転を受けてアウタ７ａが回転すると、アウタ７ａとインナ７ｂとの間にロックされて、アウタ７ａの回転をインナ７ｂへ伝達する。その後、エンジンの始動によってピニオン軸５の回転速度が出力軸４の回転速度を上回ると、アウタ７ａとインナ７ｂとの間で空転することにより、両者間の動力伝達を遮断する。
【００２９】
次に、スタータ１の作動を説明する。
IGキーのON操作により、電磁スイッチ３のコイルに通電されてプランジャ８が吸引されると、その吸引力がプランジャ８に連結されたレバー９を介して一方向クラッチ７に伝達され、一方向クラッチ７に反モータ方向へ押し出す力が加わる。これにより、一方向クラッチ７がピニオン軸５と一体に前方（反モータ方向）へ移動し、ピニオンギヤ６がリングギヤ１６に当接して停止する。
【００３０】
一方、プランジャ８の移動によりモータ接点が閉じると、アーマチャが通電されて回転し、そのアーマチャの回転力が出力軸４に伝達され、更に出力軸４から一方向クラッチ７を介してピニオン軸５に伝達される。ここで、ピニオンギヤ６がリングギヤ１６と噛み合い可能な位置まで回転すると、ピニオン軸５が両ヘリカルスプライン４ａ、７ｄにより生じるスラスト力を受けて前方へ押し出されるため、ピニオンギヤ６がリングギヤ１６に噛み合い（図２参照）、モータ回転力がピニオンギヤ６からリングギヤ１６に伝達されて、エンジンをクランキングする。
【００３１】
（第１実施例の効果）
ピニオンギヤ６がリングギヤ１６に噛み合ってリングギヤ１６を駆動する際に、その駆動トルクの反力である荷重がピニオンギヤ６に加わるため、ピニオンギヤ６を片持ち支持するピニオン軸５に曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントは、ピニオン軸５を傾ける力となるが、本実施例では、ピニオン軸５を支持するベアリング１４を複数個並べて配置しているので、ベアリング１４が１個である従来のスタータと比較して、ピニオン軸５の傾きを抑えることができる。
【００３２】
また、平軸受１３と出力軸４とのクリアランスCBの方が、ベアリング１４とピニオン軸５とのクリアランスCAより大きく設定されているので、ピニオン軸５がクリアランスCA分だけ傾いても、出力軸４との間にこじりが発生することはなく、ピニオン軸５はスムーズに回転することができる。この結果、こじりによる駆動時の損失を無くすことができ、モータ２の出力低下を防止できる。
【００３３】
また、複数個のベアリング１４を軸方向に並べて配置しているので、ピニオン軸５及びハウジング１５との接触面積が増大し、モータ２の内部からピニオン軸５に伝わった熱を複数個のベアリング１４を介して積極的にハウジング１５に逃がすことができる。その結果、モータ２の内部温度を下げることができるので、モータ２の熱ダメージを低減でき、且つベアリング１４の温度も下げることができるので、ベアリング１４の寿命を延ばすことも可能である。
【００３４】
更に、軸方向に複数個のベアリング１４とピニオン軸５との接触長さが長くなるので、ハウジングノーズ部１５ｂの開口部から水分や塵埃等が侵入することを防止できる能力が向上する。
また、複数個のベアリング１４によってピニオン軸５を支持するので、１個のベアリング１４でピニオン軸５を支持する場合と比較して、個々のベアリング１４が受け持つ分担荷重が低減する。その結果、ベアリング１４の外径を小さくできるので、ハウジングノーズ部１５ｂを従来より細く形成でき、車両への搭載性向上に貢献できる。
【００３５】
また、複数個のベアリング１４のうち、最もクラッチ側のベアリング１４は、ピニオンギヤ６がリングギヤ１６に噛み合う位置までピニオン軸５が反モータ方向へ移動した時に、一方向クラッチ７に近接する位置に配置されている。この場合、一方向クラッチ７の内部から染み出した油分がピニオン軸５を伝ってベアリング１４まで到達し、ベアリング１４の潤滑剤として使用できるので、ベアリング１４の寿命を延ばすことが可能である。
【００３６】
従来のスタータでは、ピニオン軸５を傾き難くするために、一方向クラッチと出力軸とに精度の高い（嵌合隙間が小さい）ヘリカルスプラインを採用する必要があった。これに対し、本実施例では、複数個のベアリング１４によってピニオン軸５の傾きを抑えることができるので、内ヘリカルスプライン７ｄと外ヘリカルスプライン４ａとの嵌合隙間CCを大きくすることが可能である（嵌合隙間CCは、ベアリング１４とピニオン軸５とのクリアランスCAより大きく設定されている）。その結果、ヘリカルスプライン７ｄ、４ａの加工精度を落とすことができ、加工コストを抑えることができる。
【００３７】
（第２実施例）
図３はスタータ１の全体図である。
本実施例のスタータ１は、図３に示す様に、ピニオン軸５を支持する１個のベアリング１４を有し、そのベアリング１４のアウタレース１４ａとインナレース１４ｂとの間にボール１４ｃが軸方向に複数列（図３では２列）配置されている。即ち、１個のベアリング１４に使用される一組のアウタレース１４ａとインナレース１４ｂの軸方向長さが、第１実施例に示したベアリング１４より長く形成されている。
この構成によれば、第１実施例のスタータ１よりベアリング１４の数を削減でき、且つ第１実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【００３８】
（第３実施例）
図４はスタータ１の全体図である。
本実施例のスタータ１は、図４に示す様に、ピニオン軸５を支持する複数個（図４では２個）のベアリング１４（ボールベアリング）を有し、且つ軸方向に隣合う第１のベアリング１４Ａと第２のベアリング１４Ｂとが、両者間に距離を開けて配置されている。
【００３９】
この構成によれば、第１実施例の効果に加えて、第１のベアリング１４Ａと第２のベアリング１４Ｂとの間を油溜として利用できる。即ち、ピニオン軸５が軸方向に移動する際に、ピニオン軸５に付着した余分な油分がベアリング１４に掻き出されて上記の油溜に溜まるので、ピニオン軸５の良好な摺動性を長期に亙って保つことができる。
また、油溜に油分が溜まることにより、ベアリング１４とピニオン軸５との間に長期間油膜を形成することができるので、ピニオン軸５の摺動性を保持できるだけでなく、同時に水分や塵埃の侵入を防止できる効果を長期間保つことが可能である。
【００４０】
また、本実施例のスタータ１は、アーマチャと出力軸４との間に減速装置１７を配置し、この減速装置１７によりアーマチャの回転を減速して出力軸４に伝達する減速型スタータ１である。
減速装置１７は、図４に示す様に、アーマチャ軸２ｂと出力軸４とを同軸上に連結する遊星ギヤ減速装置１７であり、出力軸４と一体に設けられたキャリア１８に複数の遊星ギヤ１９が回転可能に支持され、その遊星ギヤ１９がサンギヤ２０とインターナルギヤ２１とに噛み合って自転しながらサンギヤ２０の周囲を公転することにより、アーマチャの回転を減速してキャリア１８に伝達する。
【００４１】
この減速装置１７を有するスタータ１は、一般的にトルクが高く、リングギヤ１６とピニオンギヤ６との噛み合い時にピニオンギヤ６に加わる偏荷重も大きくなるため、ピニオン軸５の傾きに伴ってこじりが発生する場合には、そのこじりによる損失が大きくなる。従って、減速装置１７を有するスタータ１では、複数個のベアリング１４によりピニオン軸５の傾きを防止して、こじりによる駆動時の損失を防止できる効果がますます顕著に現れる。
なお、この減速装置１７は、第１実施例または第２実施例に記載したスタータ１にも同様に用いることができることは言うまでもない。
【００４２】
（第４実施例）
第１〜３実施例では、本発明のころがり軸受としてボールベアリング１４を記載しているが、例えば、ころがり軸受の転動体としてローラまたはニードルを使用したローラベアリングを用いても良い。
また、ローラベアリングを用いる場合は、第１実施例または第３実施例と同様に、複数個のローラベアリングを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータの全体図（停止時）である（第１実施例）。
【図２】スタータの全体図（始動時）である（第１実施例）。
【図３】スタータの全体図である（第２実施例）。
【図４】スタータの全体図である（第３実施例）。
【図５】スタータの全体図である（従来技術）。
【符号の説明】
１ スタータ
２ モータ
４ 出力軸
５ ピニオン軸
６ ピニオンギヤ
７ 一方向クラッチ
１３ 平軸受
１４ ボールベアリング（ころがり軸受）
１４Ａ 第１のベアリング（第１のころがり軸受）
１４Ｂ 第２のベアリング（第２のころがり軸受）
１４ａ アウタレース（外輪）
１４ｂ インナレース（内輪）
１４ｃ ボール（転動体）
１５ ハウジング
１６ リングギヤ
１７ 遊星ギヤ減速装置（減速装置）
２２ ローラベアリング（ころがり軸受）
CA ベアリングとピニオン軸とのクリアランス
CB 平軸受と出力軸とのクリアランス
CC ヘリカルスプラインの嵌合隙間
Claims (7)
- アーマチャに回転力を発生するモータと、
このモータに駆動されて回転する出力軸と、
転動体を有するころがり軸受の内周に挿通され、前記ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、前記出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、
前記出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、前記ピニオン軸と一体に前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ前記出力軸の回転を前記ピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、
前記ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力を前記リングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、
前記ころがり軸受は、軸方向に複数個配置され、
前記ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、前記ころがり軸受と前記ピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とするスタータ。 - アーマチャに回転力を発生するモータと、
このモータに駆動されて回転する出力軸と、
転動体を有するころがり軸受の内周に挿通され、前記ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、前記出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、
前記出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、前記ピニオン軸と一体に前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ前記出力軸の回転を前記ピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、
前記ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力を前記リングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、
前記ころがり軸受は、軸方向に複数個配置され、且つ、その複数個の前記ころがり軸受は、軸方向に隣合う第１のころがり軸受と第２のころがり軸受との間に距離を開けて配置されており、
前記ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、前記ころがり軸受と前記ピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とするスタータ。 - アーマチャに回転力を発生するモータと、
このモータに駆動されて回転する出力軸と、
転動体を有するころがり軸受の内周に挿通され、前記ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、前記出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、
前記出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、前記ピニオン軸と一体に前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ前記出力軸の回転を前記ピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、
前記ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力を前記リングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、
前記ころがり軸受は、前記転動体としてボールを使用したボールベアリングであり、且つ、そのボールベアリングが軸方向に複数個配置されており、
前記ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、前記ころがり軸受と前記ピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とするスタータ。 - アーマチャに回転力を発生するモータと、
このモータに駆動されて回転する出力軸と、
転動体を有するころがり軸受の内周に挿通され、前記ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、前記出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、
前記出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、前記ピニオン軸と一体に前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ前記出力軸の回転を前記ピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、
前記ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力を前記リングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、
前記ころがり軸受は、前記転動体としてボールを使用したボールベアリングであり、そのボールベアリングが軸方向に複数個配置され、且つ、軸方向に隣合う第１のボールベアリングと第２のボールベアリングとの間に距離を開けて配置されており、
前記ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、前記ころがり軸受と前記ピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とするスタータ。 - アーマチャに回転力を発生するモータと、
このモータに駆動されて回転する出力軸と、
転動体を有するころがり軸受の内周に挿通され、前記ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、前記出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、
前記出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、前記ピニオン軸と一体に前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ前記出力軸の回転を前記ピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、
前記ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力を前記リングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、
前記ころがり軸受は、前記転動体としてローラまたはニードルを使用したローラベアリングであり、且つ、そのローラベアリングが軸方向に複数個配置されており、
前記ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、前記ころがり軸受と前記ピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とするスタータ。 - アーマチャに回転力を発生するモータと、
このモータに駆動されて回転する出力軸と、
転動体を有するころがり軸受の内周に挿通され、前記ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、前記出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、
前記出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、前記ピニオン軸と一体に前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ前記出力軸の回転を前記ピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、
前記ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力を前記リングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、
前記ころがり軸受は、前記転動体としてローラまたはニードルを使用したローラベアリングであり、そのローラベアリングが軸方向に複数個配置され、且つ、軸方向に隣合う第１のローラベアリングと第２のローラベアリングとの間に距離を開けて配置されており、 前記ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、前記ころがり軸受と前記ピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とするスタータ。 - アーマチャに回転力を発生するモータと、
このモータに駆動されて回転する出力軸と、
転動体を有するころがり軸受の内周に挿通され、前記ころがり軸受を介してハウジングに支持されると共に、前記出力軸上に平軸受を介して回転自在に配置され、且つ前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられるピニオン軸と、
前記出力軸にヘリカルスプライン嵌合して、前記ピニオン軸と一体に前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられ、且つ前記出力軸の回転を前記ピニオン軸に伝達する一方向クラッチと、
前記ピニオン軸の反モータ側端部に取り付けられて片持ち支持され、始動時にエンジンのリングギヤに噛み合ってモータ回転力を前記リングギヤに伝達するピニオンギヤとを有するスタータであって、
前記ころがり軸受は、前記転動体としてボールを使用したボールベアリングであり、且つ一組の外輪と内輪との間に、前記ボールが軸方向に複数列配置されており、
前記ヘリカルスプラインの嵌合隙間は、前記ころがり軸受と前記ピニオン軸とのクリアランスより大きいことを特徴とするスタータ。
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