JP5651034B2 - スタータ - Google Patents

Description

本発明は、自動車等のエンジンに取り付けられるスタータに関し、特に、電動モータによって回転駆動されるピニオンギヤを軸方向に作動させてエンジン側リングギヤと噛合させるエンジンスタータに関する。

自動車や自動二輪車、大型発電機等に使用されるエンジンは、電動モータを用いたエンジン始動装置（スタータ）によって起動されるのが一般的である。例えば、特許文献１には、モータの回転力によってピニオンギヤが軸方向に移動し、エンジンのリングギヤに噛合する形式のスタータが記載されている。図３は、このようなスタータの要部構成を示す説明図である。図３のスタータでは、自動車のイグニッションキースイッチがＯＦＦ状態のときは、ピニオンギヤ101は右方の離脱位置にあり、リングギヤ102とは噛み合っていない状態となっている（図３の上半分の状態）。これに対し、イグニッションキースイッチをＯＮすると、ピニオンギヤ101は、オーバーランニングクラッチ103と共に左方へ移動し、ピニオンギヤ101はリングギヤ102と噛合してエンジンを起動させる（図３の下半分の状態）。

一方、このようなスタータでは、エンジン始動時の機械音を低減するため、例えば特許文献２のように、ピニオンギヤとリングギヤをヘリカルギヤ（はすば歯車）にて形成し、両ギヤの強度向上や噛み合い音の静音化を図ったものも提案されている。特許文献２のスタータでは、エンジン始動時にピニオンギヤがリングギヤに噛み合うと、ヘリカルギヤによって発生するスラスト力により、ピニオンギヤは飛び込み方向に自ら進行する。また、エンジン始動後、ピニオンギヤがリングギヤによって駆動される状態になると、ピニオンギヤにはリングギヤから離脱する方向のスラスト力が作用する。

特開2006-161590号公報 特開2002-130097号公報

しかしながら、ヘリカルギヤを採用した特許文献２のようなスタータでは、前述のように、ピニオンギヤやリングギヤにスラスト力が作用する。このため、特許文献１のように、ピニオンギヤをオーバーランニングクラッチのインナ部材とは別体に形成し、インナ部材に取り付けたピニオンストッパ（Ｃリング）によって、ピニオンギヤの軸方向への移動を規制する構成のスタータでは、先のスラスト力によってＣリングにダメージが発生するという問題があった。また、リングギヤが通常とは逆方向に回転すると、ピニオンギヤをリングギヤ側に引き込む衝撃力が働く場合があり、その際、ピニオンストッパ（Ｃリング）を変形させてしまうおそれがあるという問題もあった。

本発明の目的は、ヘリカルギヤにて形成したピニオンギヤに発生するスラスト力を減殺し、このスラスト力によってＣリングが受けるダメージを低減させることにある。

本発明のスタータは、電動モータによって回転駆動される出力軸と、前記出力軸に取り付けられ、前記出力軸上を軸方向に移動可能なオーバーランニングクラッチと、前記オーバーランニングクラッチを介して前記出力軸に接続され、前記出力軸の回転に伴って一方向に回転し、前記オーバーランニングクラッチと共に軸方向に移動するピニオンギヤと、を備え、前記ピニオンギヤを軸方向に移動させ、該ピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛合させることにより、前記エンジンを始動させるスタータであって、前記ピニオンギヤと前記リングギヤは、共にヘリカルギヤにて形成され、該ヘリカルギヤは、前記ピニオンギヤと前記リングギヤの噛合によって、前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に引き寄せる方向に働くスラスト力Ｆtxが生じるように設けられ、前記オーバーランニングクラッチは、前記出力軸上に取り付けられ軸方向に移動可能なクラッチアウタと、該クラッチアウタとローラを介して接続され前記クラッチアウタと共に軸方向に移動するクラッチインナと、を備え、前記ピニオンギヤは、ヘリカルギヤにて形成されたギヤ部を介して前記クラッチインナに取り付けられ、該ギヤ部は、前記クラッチインナに形成された第１ギヤ部と、前記ピニオンギヤに形成され前記第１ギヤ部と噛合する第２ギヤ部とからなり、前記ピニオンギヤと前記リングギヤの噛合によって生じる前記スラスト力Ｆtxとは反対方向のスラスト力Ｆtyを発生させるように、前記第１ギヤ部は前記ピニオンギヤのねじれ方向と同一のねじれのヘリカルギヤ、前記第２ギヤ部は前記リングギヤのねじれ方向と同一のねじれのヘリカルギヤに形成されてなることを特徴とする。

本発明にあっては、従来一体化されていたオーバーランニングクラッチのクラッチインナとピニオンギヤを分割構造とし、クラッチインナとピニオンギヤとの間にヘリカルギヤにて形成したギヤ部を設け、このギヤ部にて、共にヘリカルギヤにて形成されたピニオンギヤとリングギヤの噛合によって生じるスラスト力とは反対方向のスラスト力を発生させる。これにより、ピニオンギヤに生じるスラスト力が、ギヤ部のスラスト力により減殺され、ピニオンギヤとリングギヤの噛み合いによって生じるスラスト荷重が低減される。

前記スタータにおいて、前記第１ギヤ部を、前記クラッチインナに形成された軸方向に延びる円筒状のボス部外周に形成し、前記第２ギヤ部を、前記ピニオンギヤに形成され前記ボス部が挿通可能な軸孔の内周部に形成し、前記ピニオンギヤを、前記ボス部の端部に取り付けられたピニオンストッパによって軸方向に抜け止めするようにしても良い。

前記ギヤ部に生じる前記スラスト力が、前記エンジン始動時に、前記ピニオンギヤと前記リングギヤの噛合によって生じるスラスト力よりも小さくなるように設定しても良い。この場合、前記ギヤ部に生じる前記スラスト力Ｆtyが、前記ピニオンギヤを前記電動モータ側に引き戻そうとする方向に作用し、前記エンジン始動時に、前記ピニオンギヤと前記リングギヤの噛合によって生じるスラスト力Ｆtxよりも小さく設定され、該スラスト力Ｆtxは、前記スラスト力Ｆtyによって減殺されるようにしても良い。

本発明のスタータによれば、ピニオンギヤとリングギヤを共にヘリカルギヤにて形成したスタータにて、オーバーランニングクラッチのクラッチインナとピニオンギヤとを別体とし、クラッチインナとピニオンギヤとの間に、ピニオンギヤとリングギヤの噛合によって生じるスラスト力とは反対方向のスラスト力を発生させるギヤ部を設けたので、ピニオンギヤとリングギヤとの間に生じるスラスト力を、ギヤ部のスラスト力により減殺することが可能となる。このため、ピニオンギヤとリングギヤの噛み合いによってピニオンギヤとリングギヤの噛み合い部に生じるスラスト荷重が低減され、スラスト力発生に伴うＣリングへのダメージを抑えることができ、スタータの耐久性向上を図ることが可能となる。

本発明の一実施例であるエンジン始動装置の構成を示す断面図であり、中心線より上側は静止状態を、下側は通電状態を示している。 ピニオンギヤの取付構造を示す説明図である。 従来のスタータの要部構成を示す説明図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例であるエンジン始動装置の構成を示す断面図であり、中心線より上側は静止状態を、下側は通電状態を示している。図１のスタータ１は、自動車用エンジンの起動に使用され、駆動源として、電動モータ（以下、モータと略記する）２を備えている。モータ２は減速装置３と接続されており、モータ２の回転は減速装置３を介してドライブシャフト４に伝達される。ドライブシャフト（出力軸）４上には、オーバーランニングクラッチ５とピニオンギヤ６が軸方向に移動自在に設けられている。

スタータ１は、マグネットスイッチ７がドライブシャフト４と同軸状に配置された１軸タイプのスタータとなっており、ピニオンギヤ６は、マグネットスイッチ７の作用によって、オーバーランニングクラッチ５と共に軸方向に移動し、エンジンのリングギヤ８と噛合する。ピニオンギヤ６とリングギヤ８はヘリカルギヤに形成されており、静かで滑らかな噛み合い状態となっている。

モータ２は、円筒形状のモータハウジング２１内にアーマチュア２２を回転自在に配置した構成となっている。モータハウジング２１はモータ２のヨークを兼ねており、鉄等の磁性体金属によって形成されている。モータハウジング２１の右端部には、金属製のエンドカバー２３が取り付けられる。一方、モータハウジング２１の左端部は、ピニオンギヤ６が収容されるギヤカバー２４に取り付けられる。エンドカバー２３はセットボルト２５によってギヤカバー２４に固定され、モータハウジング２１はエンドカバー２３とギヤカバー２４との間に固定される。

モータハウジング２１の内周面には、周方向に複数個のマグネット２６が固定されており、マグネット２６の内側にはアーマチュア２２が配置される。アーマチュア２２は、モータシャフト２７に固定されたアーマチュアコア２８と、アーマチュアコア２８に巻装されたアーマチュアコイル２９とから構成されている。モータシャフト２７の右端部は、エンドカバー２３に取り付けられたメタル軸受３１によって回転自在に支持されている。一方、モータシャフト２７の左端部は、ピニオンギヤ６等が取り付けられたドライブシャフト４の端部に回転自在に支持されている。ドライブシャフト４の右端部には軸受部３２が凹設されており、モータシャフト２７はそこに取り付けられたメタル軸受３３によって回転自在に支持される。これにより、ドライブシャフト４は、モータ２のモータシャフト２７と同軸状に配置される。

アーマチュアコア２８の一端側には、モータシャフト２７に外嵌固定されたコンミテータ３４が隣接配置されている。コンミテータ３４の外周面には、導電材にて形成されたコンミテータ片３５が複数個取り付けられており、各コンミテータ片３５にはアーマチュアコイル２９の端部が固定されている。モータハウジング２１の左端部には、ブラシホルダ３６が取り付けられている。ブラシホルダ３６には、周方向に間隔をあけて、ブラシ収容部３７が複数個配置されている。各ブラシ収容部３７にはそれぞれブラシ３８が出没自在に内装されている。ブラシ３８の突出先端部（内径側先端部）は、コンミテータ３４の外周面に摺接している。

ブラシ３８の後端側には図示しないピグテールが取り付けられており、ブラシホルダ３６に設けられた導電プレート４１の第１プレート４１ａと電気的に接続されている。導電プレート４１は、この第１プレート４１ａと、電源ターミナル４４と電気的に接続された第２プレート４１ｂとから構成されており、両プレート４１ａ,４１ｂの間には両者間を絶縁する絶縁部４１ｃが設けられている（以下、第１及び第２プレート４１ａ,４１ｂは、それぞれ、プレート４１ａ,プレート４１ｂと略記する）。絶縁部４１ｃには、スイッチプレート４３が対向配置されており、導電プレート４１（プレート４１ａ,４１ｂ）とスイッチプレート４３の両電気接点によってスイッチ部４２が形成されている。

スイッチプレート４３はスイッチシャフト４５に取り付けられており、エンジンのイグニッションスイッチがＯＮされてマグネットスイッチ７が通電されると、スイッチシャフト４５が左方に移動する。スイッチプレート４３がプレート４１ａ,４１ｂに接触すると、絶縁部４１ｃが導通しスイッチ部４２がＯＮ状態となる。これにより、図示しない給電ケーブルが取り付けられた電源ターミナル４４とブラシ３８との間が電気的に接続され、バッテリからコンミテータ３４に電源が供給される。これに対し、イグニッションスイッチがＯＦＦのときは、絶縁部４１ｃが開放されてスイッチ部４２がＯＦＦ状態となり、導電プレート４１とスイッチプレート４３の間には空隙が形成され、モータ２への給電が停止する。

減速装置３の遊星歯車機構１１には、インターナルギヤユニット４６とドライブプレートユニット４７が設けられている。インターナルギヤユニット４６は、ギヤカバー２４の右端部に固定されており、その内周側には内歯リングギヤ４８が形成されている。インターナルギヤユニット４６の中央にはメタル軸受４９が内装されており、ドライブシャフト４の右端側が回転自在に支持されている。ドライブプレートユニット４７は、ドライブシャフト４の右端部に固定されており、プラネタリギヤ５１が３個等分間隔で取り付けられている。プラネタリギヤ５１は、ベースプレート５２に固定された支持ピン５３に、メタル軸受５４を介して回転自在に支持されている。プラネタリギヤ５１は内歯リングギヤ４８と噛合している。

モータシャフト２７の左端部には、サンギヤ５５が形成されている。サンギヤ５５はプラネタリギヤ５１と噛合しており、プラネタリギヤ５１は、サンギヤ５５と内歯リングギヤ４８との間で、自転しつつ公転する。モータ２が作動すると、モータシャフト２７と共にサンギヤ５５が回転し、サンギヤ５５の回転に伴い、プラネタリギヤ５１が内歯リングギヤ４８と噛み合いながらサンギヤ５５の周りを公転する。これにより、ドライブシャフト４に固定されたベースプレート５２が回転し、モータシャフト２７の回転が減速されてドライブシャフト４に伝達される。

オーバーランニングクラッチ５は、遊星歯車機構１１によって減速された回転をピニオンギヤ６に対し一回転方向に伝達する。オーバーランニングクラッチ５は、クラッチアウタ５６とクラッチインナ５７との間に、ローラ５８とクラッチスプリング（図示せず）を配した構成となっている。クラッチアウタ５６は、ボス部５６ａとクラッチ部５６ｂとからなり、ボス部５６ａは、ドライブシャフト４のヘリカルスプライン部６１に取り付けられている。ボス部５６ａの内周側には、ヘリカルスプライン部６１と噛み合うスプライン部６２が形成されている。これにより、クラッチアウタ５６は、ドライブシャフト４上をヘリカルスプライン部６１に沿って軸方向に移動可能となっている。

ドライブシャフト４にはストッパ６３が取り付けられている。ストッパ６３は、ドライブシャフト４に装着されたサークリップ６４によって軸方向の移動が規制されている。ストッパ６３には、ギヤリターンスプリング６５の一端側が取り付けられている。ギヤリターンスプリング６５の他端側は、ボス部５６ａの内端壁６６に当接している。クラッチアウタ５６は、このギヤリターンスプリング６５によって右方向に付勢されており、通常時（非通電時）には、クラッチアウタ５６はギヤカバー２４に固定されたクラッチストッパ６７に当接した位置で保持される。

クラッチアウタ５６のクラッチ部５６ｂ内周には、クラッチインナ５７が配置されている。クラッチインナ５７は、冷間鍛造によって形成された鋼製部材であり、クロム鋼（例えば、SCr 420H）に浸炭処理を施したものが使用される。クラッチインナ５７の内径側にはシャフト孔７１が形成されており、シャフト孔７１にはメタル軸受７２が取り付けられている。クラッチインナ５７は、このメタル軸受７２を介してドライブシャフト４に回転自在に支持される。一方、クラッチインナ５７の内径側にはスプリング収容部７３が形成されており、そこには、ストッパ６３やギヤリターンスプリング６５が収容されている。

クラッチインナ５７の左端側には、クラッチインナ５７と同様の材料・製造方法にて形成されたピニオンギヤ６が取り付けられている。図２は、ピニオンギヤ６の取付構造を示す説明図であり、本発明のスタータ１では、ピニオンギヤ６とクラッチインナ５７が別部材にて分割形成されている。図２に示すように、クラッチインナ５７の左端側には、円筒状のボス部９１が軸方向に沿って延設されており、ピニオンギヤ６は、このボス部９１の外側に装着される。ボス部９１の外周には、ヘリカルギヤにて形成されたギヤ部９２（第１ギヤ部）が設けられている。これに対し、ピニオンギヤ６にも、軸孔９７の内周部には、ヘリカルギヤにて形成されたギヤ部９３（第２ギヤ部）が設けられており、ピニオンギヤ６は、ギヤ部９２,９３を噛み合わせた状態でクラッチインナ５７に取り付けられている。

ピニオンギヤ６の内部には、スプリング収容部９４が形成されている。スプリング収容部９４は円筒状の空洞となっており、その内部には、圧縮コイルばねを用いたピニオンスプリング９５が取り付けられている。ピニオンギヤ６は、ボス部９１の左端に取り付けられたＣリング９６によって軸方向に抜け止めされつつ、ピニオンスプリング９５によって軸方向に付勢された状態で、クラッチインナ５７に取り付けられる。

クラッチアウタ５６とクラッチインナ５７の間には、ローラ５８及びクラッチスプリングが複数組配置されている。また、クラッチ部５６ｂの外周にはクラッチカバー６８が外装されており、クラッチ部５６ｂの左端面とクラッチカバー６８との間には、クラッチワッシャ６９が取り付けられている。このクラッチワッシャ６９によって、ローラ５８及びクラッチスプリングは、クラッチ部５６ｂの内周側に、軸方向の移動を規制された状態で収容される。

クラッチ部５６ｂの内周壁はカム面となっており、楔状斜面部と曲面部が形成されている。ローラ５８は、通常、クラッチスプリングによって曲面部側に押されている。クラッチアウタ５６が回転し、クラッチスプリングの付勢力に抗して、ローラ５８が楔状斜面部とクラッチインナ５７の外周面との間に挟持されると、クラッチインナ５７はローラ５８を介してクラッチアウタ５６と一体に回転する。これにより、モータ２が作動しドライブシャフト４が回転すると、その回転はクラッチアウタ５６からローラ５８を介してクラッチインナ５７に伝達される。クラッチインナ５７の回転は、ギヤ部９２,９３を介して、ピニオンギヤ６に伝達され、ピニオンギヤ６が回転する。

これに対し、エンジンが始動し、ピニオンギヤ６とクラッチインナ５７がクラッチアウタ５６よりも早く回転すると、ローラ５８は曲面部側に移動し、クラッチインナ５７はクラッチアウタ５６に対し空転状態となる。すなわち、クラッチインナ５７がオーバーラン状態となると、ローラ５８が楔状斜面部とクラッチインナ外周面との間には挟持されず、クラッチインナ５７の回転はクラッチアウタ５６には伝達されない。従って、エンジン始動後、エンジン側からより高い回転数でクラッチインナ５７が回されても、その回転はオーバーランニングクラッチ５にて遮断され、モータ２側には伝達されない。

マグネットスイッチ７は、遊星歯車機構１１の左方にドライブシャフト４と同軸状に配置されており、モータ２や遊星歯車機構１１とも同心状となっている。マグネットスイッチ７は、ギヤカバー２４に固定された鋼製の固定部７４と、ボビン７８に沿って左右方向に移動自在、すなわち、ボビン７８に対し相対移動可能に配置された可動部７５とからなる。固定部７４には、ギヤカバー２４に固定されたケース７６と、ケース７６内に収容されたコイル７７及びケース７６の内周側に取り付けられたボビン７８が設けられている。コイル７７は、図示しないイグニッションスイッチと電気的に接続されている。可動部７５には、スイッチシャフト４５が取り付けられた可動鉄心７９が設けられ、可動鉄心７９の内周側にはギヤプランジャ８１が取り付けられている。可動鉄心７９の外周側（図中下端側）には、スイッチリターンスプリング８６が取り付けられている。スイッチリターンスプリング８６の他端側はギヤカバー２４に当接しており、可動鉄心７９は右方に付勢されている。

可動鉄心７９の内周にはさらに、ブラケットプレート８２が固定されている。ブラケットプレート８２には、プランジャスプリング８３の一端がカシメ固定されている。プランジャスプリング８３の他端側は、イグニッションキースイッチがＯＦＦのとき（図１の上半分の状態のとき）は、ギヤプランジャ８１に当接しており、ギヤプランジャ８１はプランジャスプリング８３によって左方に付勢されている。ギヤプランジャ８１はドライブシャフト４に軸方向に移動可能取り付けられており、可動鉄心７９の内周面との間には摺動鉄心８４が介設されている。

ギヤカバー２４はアルミダイカストにて形成されており、ギヤカバー２４の左端部には、メタル軸受８５を介してドライブシャフト４の左端側が回転自在に支持されている。ギヤカバー２４内には、合成樹脂製（例えば、ガラス繊維強化ポリアミド）のクラッチストッパ６７やケース７６等が固定されている。また、ギヤカバー２４の右端面側には、モータハウジング２１やエンドカバー２３がセットボルト２５によって固定されている。

次に、このようなスタータ１を用いたエンジン始動動作について説明する。まず、自動車のイグニッションキースイッチがＯＦＦされているときは、図１の上半分のように、ギヤリターンスプリング６５の付勢力によって、クラッチアウタ５６はクラッチストッパ６７に当接した状態にある。このとき、スイッチプレート４３は導電プレート４１から離れており、モータ２への給電は行われない。また、ピニオンギヤ６は、右方の離脱位置にあり、リングギヤ８とは噛み合っていない状態にある。

これに対し、イグニッションキースイッチをＯＮすると、まず、コイル７７に電流が流れ、マグネットスイッチ７に吸引力が発生する。コイル７７が励磁されると、ケース７６及びボビン７８を通る磁路が形成され、可動鉄心７９が左方に吸引される。可動鉄心７９が左方に吸引されると、ブラケットプレート８２が左方へ移動し、プランジャスプリング８３が押し縮められる。このときのプランジャスプリング８３の反発力は、ギヤリターンスプリング６５の反発力よりも大きくなるように設定されており、ギヤプランジャ８１は、摺動鉄心８４に加わる吸引力と、プランジャスプリング８３によって左方に押される。これにより、クラッチアウタ５６がヘリカルスプライン部６１上を軸方向に沿って移動し、それと共にピニオンギヤ６もまた左方へ移動する。

一方、可動鉄心７９がスイッチリターンスプリング８６の付勢力に抗して左方に移動すると、スイッチシャフト４５も左方へ移動し、スイッチプレート４３が導電プレート４１に接触して接点が閉じる。これにより、電源ターミナル４４とブラシ３８との間が電気的に接続され、コンミテータ３４に電源が供給されてモータ２が作動しアーマチュア２２が回転する。モータ２が作動し、アーマチュア２２が回転すると、遊星歯車機構１１を介してドライブシャフト４が回転する。

ドライブシャフト４の回転に伴い、ヘリカルスプライン部６１に取り付けられたクラッチアウタ５６もまた回転する。ヘリカルスプライン部６１は、ドライブシャフト４の回転方向を考慮してねじり方向が設定されており、クラッチアウタ５６の回転数が増大すると、その慣性マスによって、クラッチアウタ５６がヘリカルスプライン部６１に沿って左方に移動する。モータ２の回転に伴ってクラッチアウタ５６が左方へ飛び出すと、クラッチインナ５７とピニオンギヤ６がクラッチアウタ５６と共に左方に移動し、ピニオンギヤ６はリングギヤ８と噛合する。

すなわち、イグニッションキースイッチＯＮに伴い、ピニオンギヤ６は、まず、ギヤプランジャ８１によって左方に押され、その後、モータ２の作動と共に一気に左方に飛び出し、リングギヤ８と噛み合う。これにより、ピニオンギヤ６は、図１の下半分の状態のような作動位置に移動し、モータ２の回転がリングギヤ８に伝達され、リングギヤ８が回転する。リングギヤ８はエンジンのクランク軸に接続されており、リングギヤ８の回転に伴ってクランク軸が回転し、エンジンが起動する。

なお、クラッチアウタ５６が左方に移動すると、ギヤリターンスプリング６５もクラッチアウタ５６に押されて縮められる。また、プランジャスプリング８３は、ギヤプランジャ８１を左方に押し出し、ピニオンギヤ６とリングギヤ８が完全に噛み合った状態となると解放され、自然長状態となる。このため、クラッチアウタ５６に当接した状態のギヤプランジャ８１とプランジャスプリング８３との間には、図１の下半分の状態のように、若干の隙間が生じる。

一方、ピニオンギヤ６とリングギヤ８はヘリカルギヤに形成されているため、両ギヤにはスラスト力が発生する。スタータ１では、エンジン始動時（ピニオンギヤ６が駆動側，リングギヤ８が被動側）に、図２の矢示Ｘの方向、つまり、ピニオンギヤ６がリングギヤ８に引き寄せられる方向にスラスト力（Ｆtx）が生じるようにヘリカルギヤが形成されている。従って、スタータ１では、エンジン始動の際には、両ギヤに対しＸ方向にスラスト力（Ｆtx）が加わる。前述のように、このようなスラスト力は、Ｃリングにダメージを与えるおそれがあり、スタータの耐久性上好ましくない。

これに対し、本発明によるスタータ１は、ヘリカルギヤからなるギヤ部９２,９３を介して、ピニオンギヤ６がクラッチインナ５７に取り付けられている。そして、ギヤ部９２,９３を形成するヘリカルギヤのねじれ方向が、前述のスラスト力（Ｆtx）を減殺する方向にスラスト力が生じるように設定されている。すなわち、ピニオンギヤ６（図２左方側から見てＣＷ回転）とリングギヤ８は、エンジン始動時にＸ方向へのスラスト力（Ｆtx）が生じるように、ピニオンギヤ６が左ねじれ、リングギヤ８が右ねじれに形成されている。一方、ギヤ部９２,９３は、エンジン始動の際、Ｘ方向とは逆方向にスラスト力（Ｆty）が生じるように、クラッチインナ５７側のギヤ部９２は左ねじれ、ピニオンギヤ６側のギヤ部９３は右ねじれ（ピニオンギヤ６とは逆方向）に形成されている。

エンジン始動時にピニオンギヤ６がリングギヤ８に噛み合うと、ピニオンギヤ６はリングギヤ８を回転させ、その際、ピニオンギヤ６にはリングギヤ８の回転負荷が加わる。また、ピニオンギヤ６には、前述のスラスト力（Ｆtx）も作用する。ここで、ピニオンギヤ６は、ヘリカルギヤからなるギヤ部９２,９３を介してクラッチインナ５７に取り付けられており、ピニオンギヤ６にリングギヤ８の負荷が加わり、その状態でクラッチインナ５７が回転すると、ヘリカルギヤの作用により、クラッチインナ５７が前方方向へ進もうとする。つまり、ピニオンギヤ６の回転が押さえられた状態でクラッチインナ５７が回転しようとすると、ギヤ部９２,９３の噛み合いにより、クラッチインナ５７が前進しようとする。

このように、ピニオンギヤ６に対してクラッチインナ５７が前進しようとすると、その力の反力がピニオンギヤ６に加わり、ピニオンギヤ６をモータ側に引き戻そうとする力が働く。すなわち、ギヤ部９２,９３の作用により、前述のＸ方向のスラスト力（Ｆtx）とは逆方向の力（Ｙ方向:Ｆty）がピニオンギヤ６に加わる。このため、ピニオンギヤ６とリングギヤ８の噛合に伴うスラスト力（Ｆtx）が、ギヤ部９２,９３のスラスト力（Ｆty）によって減殺される。従って、スラスト力発生に伴うＣリングへのダメージを抑えることができ、スタータの耐久性向上を図ることが可能となる。特に、アイドルストップ機能を備えた自動車では、エンジン始動回数が従来よりも大幅に増加するため、スタータの耐久性向上に資する本発明のような構成は非常に有用である。

また、リングギヤが通常とは逆方向に回転し、ピニオンギヤ６をリングギヤ８側に引き込む衝撃力が働いた場合も、ギヤ部９２,９３には、その衝撃力を打ち消す方向にスラスト力が発生する。つまり、スタータ１では、ピニオンギヤ６とクラッチインナ５７という１つの構造体の中で、スラスト力が適宜釣り合って減少するようになっている。従って、この様な場合も、スタータ１内に生じるスラスト荷重は、ピニオンギヤ６及びクラッチインナ５７の中で低減され、スラスト力によるＣリングへのダメージが抑えられる。

なお、スタータ１では、ギヤ部９２,９３に生じるＹ方向の逆スラスト力（Ｆty）は、Ｘ方向のスラスト力（Ｆtx）よりも小さくなるように設定されている（Ｆty＜Ｆtx）。ヘリカルギヤの噛み合いに伴うスラスト力は、ギヤの周速やねじれ角β（tanβ）が大きくなると増大する傾向があり、ギヤ部９２,９３は、ピニオンギヤ６に比してギヤ径が小さく、その周速も小さくなることから、通常、ＦtyはＦtxよりも小さくなる。また、ヘリカルギヤのねじれ角βを小さくするとスラスト力が小さくなることから、Ｆty＜Ｆtxとなるよう、適宜各ギヤのねじれ角βを設定しても良い。このように、ＦtyをＦtxより小さくすることにより、エンジン始動時にピニオンギヤ６が後退し、リングギヤ８から抜け出てしまうことを防止できる。

エンジンが始動するとピニオンギヤ６は高回転で回転され、オーバーランニングクラッチ５は空転方向に回転される。すなわち、エンジンが起動すると、リングギヤ８によってピニオンギヤ６は高回転で回転されるが、オーバーランニングクラッチ５の作用によりその回転はモータ２側には伝達されない。オーバーランニングクラッチ５が空転方向に回されるとクラッチ内に空転トルクが生じ、クラッチアウタ５６には切れトルクと呼ばれる回転力が働く。この回転力により、クラッチアウタ５６にはヘリカルスプライン部６１を介して右方へのスラスト力が生じ、クラッチアウタ５６が右方へ移動しピニオンギヤ６がリングギヤ８から離脱するおそれがある。そこで、スタータ１では、摺動鉄心８４に加わる電磁吸引力によって、ギヤプランジャ８１を移動左端位置（図１の下半分参照）にて保持し、クラッチアウタ５６の移動を規制する。これにより、ピニオンギヤ６の右方への移動が規制され、ピニオンギヤ６の離脱が抑えられる。

一方、エンジンが始動しイグニッションキースイッチがＯＦＦされると、マグネットスイッチ７への通電も停止され、その吸引力も消滅する。すると、スイッチリターンスプリング８６の付勢力によってブラケットプレート８２が右方に押され、それまでボビン７８による吸引力にて左方に保持されていた可動鉄心７９が右方に移動する。可動鉄心７９が右方に移動すると、スイッチシャフト４５も右方へ移動し、スイッチプレート４３が導電プレート４１から離れ接点が開く。これにより、モータ２に対する給電が遮断され、ドライブシャフト４の回転が停止し、クラッチアウタ５６の回転も停止する。

クラッチアウタ５６の回転が停まると、その慣性マスによる軸方向への移動力も消滅する。このため、押し縮められていたギヤリターンスプリング６５の付勢力によって、クラッチアウタ５６は、ヘリカルスプライン部６１に沿って作動位置から静止位置へと右方へ移動する。このとき、ギヤプランジャ８１もクラッチアウタ５６に押されて図１の上半分の状態となる。なお、ギヤリターンスプリング６５の付勢力は、この時点におけるプランジャスプリング８３の付勢力よりも大きくなるように設定されている。クラッチアウタ５６が右方に移動すると、ピニオンギヤ６もまた右方に移動してリングギヤ８から離脱し、図１の上半分の状態へと戻る。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

１ スタータ
２ 電動モータ
３ 減速装置
４ ドライブシャフト
５ オーバーランニングクラッチ
６ ピニオンギヤ
７ マグネットスイッチ
８ リングギヤ
１１ 遊星歯車機構
２１ モータハウジング
２２ アーマチュア
２３ エンドカバー
２４ ギヤカバー
２５ セットボルト
２６ マグネット
２７ モータシャフト
２８ アーマチュアコア
２９ アーマチュアコイル
３１ メタル軸受
３２ 軸受部
３３ メタル軸受
３４ コンミテータ
３５ コンミテータ片
３６ ブラシホルダ
３７ ブラシ収容部
３８ ブラシ
４１ 導電プレート
４１ａ 第１プレート
４１ｂ 第２プレート
４１ｃ 絶縁部
４２ スイッチ部
４３ スイッチプレート
４４ 電源ターミナル
４５ スイッチシャフト
４６ インターナルギヤユニット
４７ ドライブプレートユニット
４８ 内歯リングギヤ
４９ メタル軸受
５１ プラネタリギヤ
５２ ベースプレート
５３ 支持ピン
５４ メタル軸受
５５ サンギヤ
５６ クラッチアウタ
５６ａ ボス部
５６ｂ クラッチ部
５７ クラッチインナ
５８ ローラ
６１ ヘリカルスプライン部
６２ スプライン部
６３ ストッパ
６４ サークリップ
６５ ギヤリターンスプリング
６６ 内端壁
６７ クラッチストッパ
６８ クラッチカバー
６９ クラッチワッシャ
７１ シャフト孔
７２ メタル軸受
７３ スプリング収容部
７４ 固定部
７５ 可動部
７６ ケース
７７ コイル
７８ ボビン
７９ 可動鉄心
８１ ギヤプランジャ
８２ ブラケットプレート
８３ プランジャスプリング
８４ 摺動鉄心
８５ メタル軸受
８６ スイッチリターンスプリング
９１ ボス部
９２ ギヤ部（第１ギヤ部）
９３ ギヤ部（第２ギヤ部）
９４ スプリング収容部
９５ ピニオンスプリング
９６ Ｃリング
９７ 軸孔
１０１ ピニオンギヤ
１０２ リングギヤ
Ｆtx スラスト力（ピニオンギヤ−リングギヤ）
Ｆty スラスト力（ギヤ部：ピニオンギヤ−クラッチインナ）

Claims (4)

1. 電動モータによって回転駆動される出力軸と、
   前記出力軸に取り付けられ、前記出力軸上を軸方向に移動可能なオーバーランニングクラッチと、
   前記オーバーランニングクラッチを介して前記出力軸に接続され、前記出力軸の回転に伴って一方向に回転し、前記オーバーランニングクラッチと共に軸方向に移動するピニオンギヤと、を備え、
   前記ピニオンギヤを軸方向に移動させ、該ピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛合させることにより、前記エンジンを始動させるスタータであって、
   前記ピニオンギヤと前記リングギヤは、共にヘリカルギヤにて形成され、該ヘリカルギヤは、前記ピニオンギヤと前記リングギヤの噛合によって、前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に引き寄せる方向に働くスラスト力Ｆtxが生じるように設けられ、
   前記オーバーランニングクラッチは、前記出力軸上に取り付けられ軸方向に移動可能なクラッチアウタと、該クラッチアウタとローラを介して接続され前記クラッチアウタと共に軸方向に移動するクラッチインナと、を備え、
   前記ピニオンギヤは、ヘリカルギヤにて形成されたギヤ部を介して前記クラッチインナに取り付けられ、
   該ギヤ部は、前記クラッチインナに形成された第１ギヤ部と、前記ピニオンギヤに形成され前記第１ギヤ部と噛合する第２ギヤ部とからなり、前記ピニオンギヤと前記リングギヤの噛合によって生じる前記スラスト力Ｆtxとは反対方向のスラスト力Ｆtyを発生させるように、前記第１ギヤ部は前記ピニオンギヤのねじれ方向と同一のねじれのヘリカルギヤ、前記第２ギヤ部は前記リングギヤのねじれ方向と同一のねじれのヘリカルギヤに形成されてなることを特徴とするスタータ。
2. 請求項１記載のスタータにおいて、
   前記第１ギヤ部は、前記クラッチインナに形成された軸方向に延びる円筒状のボス部外周に形成され、
   前記第２ギヤ部は、前記ピニオンギヤに形成され前記ボス部が挿通可能な軸孔の内周部に形成され、
   前記ピニオンギヤは、前記ボス部の端部に取り付けられたピニオンストッパによって軸方向に抜け止めされていることを特徴とするスタータ。
3. 請求項１又は２記載のスタータにおいて、前記ギヤ部に生じる前記スラスト力は、前記エンジン始動時に、前記ピニオンギヤと前記リングギヤの噛合によって生じるスラスト力よりも小さいことを特徴とするスタータ。
4. 請求項３記載のスタータにおいて、前記ギヤ部に生じる前記スラスト力Ｆtyは、前記ピニオンギヤを前記電動モータ側に引き戻そうとする方向に作用し、
   前記エンジン始動時に、前記ピニオンギヤと前記リングギヤの噛合によって生じるスラスト力Ｆtxよりも小さく設定され、該スラスト力Ｆtxは、前記スラスト力Ｆtyによって減殺されることを特徴とするスタータ。
   

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