JP5873758B2 - スタータ - Google Patents

Description

この発明は、例えば車両に搭載されるスタータに関するものである。

従来から、車両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、通電により回転力を発生するモータ部と、このモータ部の回転力が伝達されて回転する出力軸と、前記モータ部の回転力をエンジンのリングギヤに伝達するためのピニオンギヤとを有し、このピニオンギヤと一体に前記出力軸の外周上に配置され、且つ、前記出力軸上を軸方向に移動可能に設けられたピニオン移動体と、このピニオン移動体をリングギヤ側へ押し出す働きを担うピニオン押出手段（請求項の「第一電磁装置」に相当。）と、前記モータへの通電電流をＯＮ／ＯＦＦするモータ通電手段（請求項の「第二電磁装置」に相当。）とを備え、第一電磁装置と第二電磁装置とが軸方向に直列に配置されて一体に構成され、モータと並列に配置されてスタータハウジングに固定されており、前記ピニオン押出手段の作動と前記モータ通電手段の作動とを個々に独立して制御している。

特許文献１によれば、ピニオン押出手段とモータ通電手段とを個々に独立して制御できるので、アイドルストップ機能を備えた車両において、エンジンが停止する過程の減速中（エンジンが完全に停止する前）に再始動要求が発生した場合でも、回転中のリングギヤにピニオンギヤを押し込んで噛み合わせ、噛み合いが成立した後、モータ部に通電してエンジンを再始動することが可能である。

特開２０１０−２５５５９０号公報

しかしながら、上述の従来技術にあっては、以下の点で課題が残されている。
第一電磁装置および第二電磁装置は、同軸上に直列に配置されているとともに、出力軸と並列に配置されている。したがって、従来技術のスタータは、出力軸の径方向外側において軸方向に大型化してしまうため、車両への取付スペースの確保が必要となり、レイアウト性が悪化するおそれがある。

また、第一電磁装置および第二電磁装置は、スタータハウジングの外部に配置されて第一電磁装置側がスタータハウジングと連結されている。各電磁装置の内部には、コイル（ソレノイドコイル、スイッチコイル）が収納されており、その中央部位には、それぞれ可動子（プランジャ、可動鉄心）が設けられている。ここで、上記の従来技術のような大型化したスタータであると、スタータを車両に組込む際にエンジンルーム内の補機類と緩衝しやすくなり、その緩衝荷重がスタータハウジングの外部に露出した電磁装置部位に加わると、電磁装置自体の作動信頼性を損なうことも考えられる。また、第一電磁装置および第二電磁装置がスタータハウジングの外部に露出した状態であると、第一電磁装置および第二電磁装置とハウジングとの連結部分から塵埃や水等が浸入し、防塵性および防水性が悪化するおそれがある。特に、従来技術のスタータは、第一電磁装置および第二電磁装置を一体に構成してハウジングと連結しているため、第一電磁装置および第二電磁装置とハウジングとの連結部分が大きくなり、防塵性および防水性の悪化が顕著である。

そこで本発明は、大型化を抑制して良好なレイアウト性を確保できるとともに、電磁装置の耐衝撃性、防塵性および防水性に優れた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、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連係可能なピニオン機構と、前記ピニオン機構に前記リングギヤ側へ向かう押圧力を付勢する第一電磁装置と、前記モータ部への通電および遮断を行う第二電磁装置と、前記出力軸、前記ピニオン機構、前記第一電磁装置および前記第二電磁装置を内蔵するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記第一電磁装置を内蔵する第一筒部と、前記第二電磁装置を内蔵する第二筒部と、を有し、前記出力軸と同軸上となるように前記第一筒部内に前記第一電磁装置を配置するとともに、前記第一電磁装置と並列になるように前記第二筒部内に前記第二電磁装置を配置し、前記ハウジング内に前記第一電磁装置と前記第二電磁装置とを内蔵したことを特徴としている。

このように構成することで、出力軸と同軸上に配置された第一電磁装置に対して第二電磁装置が並列に配置されているので、出力軸の径方向外側において軸方向にスタータが大型化するのを抑制できる。したがって、良好なレイアウト性を確保できる。
また、第一電磁装置および第二電磁装置は、出力軸およびピニオン機構とともにハウジングに内蔵されるので、第一電磁装置および第二電磁装置とハウジングとの連結部分がハウジングの外部に露出することがない。これにより、各電磁装置はハウジングにて保護されるとともに、ハウジングの内部に水や塵埃が入り込むのを抑制できるので、電磁装置の耐衝撃性、防塵性および防水性に優れたスタータを得ることができる。

また、本発明の請求項２に係るスタータは、前記第一電磁装置および前記第二電磁装置が、それぞれ個別のスイッチング手段によってＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切替可能とされていることを特徴としている。

このように構成することで、第一電磁装置によるリングギヤ側へのピニオン機構の付勢と、第二電磁装置によるモータ部への通電および遮断とを、個別のスイッチング手段によって独立して制御できる。これにより、リングギヤの状況に対応してピニオン機構を回転および停止させつつ、リングギヤとピニオン機構とを連係できる。したがって、ピニオン機構とリングギヤとを素早く連係できるとともに、ピニオン機構とリングギヤとの連係時における部品の摩耗を抑制して部品の延命化を図ることができる。

また、本発明の請求項３に係るスタータは、前記出力軸と前記ピニオン機構との間に設けられ、前記出力軸の回転力を前記ピニオン機構に伝達するクラッチ機構を備え、前記第一電磁装置は、前記クラッチ機構を介して前記ピニオン機構に前記リングギヤ側へ向かう押圧力を付勢することを特徴としている。

このように構成することで、例えばリングギヤとピニオン機構との連係時において、リングギヤがピニオン機構よりも高回転で回転したときに、リングギヤの回転力による負荷が出力軸に伝達するのを抑制できる。したがって、スタータを構成する部品の延命化を図ることができる。

また、本発明の請求項４に係るスタータは、前記第一電磁装置が、前記出力軸の周囲を取り囲むように筒状に設けられた第一励磁コイルと、前記出力軸と前記第一励磁コイルとの間に設けられ、前記第一励磁コイルへの通電に基づいて前記出力軸に沿ってスライド移動し、前記ピニオン機構に押圧力を付勢するギヤプランジャと、を備え、前記第一励磁コイルへの通電前に、前記クラッチ機構に前記ギヤプランジャが弾性的に当接されていることを特徴としている。

このように構成することで、ギヤプランジャとクラッチ機構との間に空隙が発生するのを防止できる。これにより、クラッチ機構が軸方向に沿ってガタつくのを抑制できるので、クラッチ機構とギヤプランジャとが衝突して騒音が発生するのを防止できる。

また、本発明の請求項５に係るスタータは、前記第二電磁装置が、前記出力軸の軸方向に沿うように筒状に設けられた第二励磁コイルと、前記第二励磁コイルの径方向内側に配置され、前記第二励磁コイルの軸方向に沿ってスライド移動可能なスイッチプランジャと、前記スイッチプランジャに連結されて、前記第二励磁コイルの軸方向に沿ってスライド移動可能な可動接点部と、前記可動接点部と接離可能に設けられ、前記可動接点部と接触することにより、前記モータ部に電力を供給する固定接点部と、を備えたことを特徴としている。

このように構成することで、モータ部への通電および遮断を行う第二電磁装置を簡単かつ安価に形成できる。

また、本発明の請求項６に係るスタータは、前記モータ部が、筒状のモータヨークと、前記モータヨークに対して回転自在に設けられ、巻線が巻装されているアーマチュアコアと、前記巻線に電力を供給するためのブラシと、を備え、前記第一電磁装置、前記第二電磁装置および前記ブラシは、前記アーマチュアコアよりも前記リングギヤ側に配置されていることを特徴としている。

このように構成することで、第一電磁装置、第二電磁装置およびブラシに給電するための電気回路をアーマチュアコアよりもリングギヤ側に集約することができる。これにより、ハウジング内やモータ部の外部において電気回路（ターミナル部材、配線等）を広範囲にわたって引き回す必要がなく、配策スペースの効率化を図ることができるので、スタータが大型化するのをさらに抑制できる。したがって、より良好なレイアウト性を確保できる。

本発明によれば、出力軸と同軸上に配置された第一電磁装置に対して第二電磁装置が並列に配置されているので、出力軸の径方向外側において軸方向にスタータが大型化するのを抑制できる。したがって、良好なレイアウト性を確保できる。
また、第一電磁装置および第二電磁装置は、出力軸およびピニオン機構とともにハウジングに内蔵されるので、第一電磁装置および第二電磁装置とハウジングとの連結部分がハウジングの外部に露出することがない。これにより、各電磁装置はハウジングにて保護されるとともに、ハウジングの内部に水や塵埃が入り込むのを抑制できるので、電磁装置の耐衝撃性、防塵性および防水性に優れたスタータを得ることができる。

実施形態に係るスタータの断面図である。 リングギヤの静止時におけるギヤプランジャの移動直後のスタータの動作説明図である。 図２における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スタータの動作説明図である。 図４における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スタータの動作説明図である。 図６におけるピニオンギヤの動作説明図である。 リングギヤの惰性回転時におけるギヤプランジャの移動前のスタータの動作説明図である。 図８における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衝突したときのスタータの動作説明図である。 図１０における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のピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とが噛合した状態を示している。
図１に示すように、スタータ１は、エンジン（不図示）の始動時に、エンジンのリングギヤ２３と連係（噛合）し、エンジンの始動を行うのに必要な回転力を発生するものである。スタータ１は、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、ピニオン機構７０を軸方向に沿って移動させるための第一電磁装置９と、モータ部３への通電および遮断を行う第二電磁装置１２０と、を備えている。

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、巻線５９が例えば波巻により巻装されている。巻線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に巻装されている巻線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と一体形成されたサンギヤ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。

（ハウジング）
トッププレート１２は、不図示のエンジンにスタータ１を固定するため、例えばアルミニウムにより形成されたハウジング１７に装着されている。
ハウジング１７は、一方側（図１における左側）に第一底部１１７ａを有し他方側（図１における右側）に第一開口部１１７ｂを有する有底筒状の第一筒部１１７と、第一筒部１１７の径方向外側において一方側に第二底部１２７ａを有し他方側に第二開口部１２７ｂを有する有底筒状の第二筒部１２７と、により形成されている。ハウジング１７は、例えばダイカスト鋳造により形成されている。ハウジング１７の第一筒部１１７には、主に出力軸４やクラッチ機構５、ピニオン機構７０、第一電磁装置９等が内蔵されており、ハウジング１７の第二筒部１２７には、主に第二電磁装置１２０が内蔵されている。

ハウジング１７の第一筒部１１７には、第一開口部１１７ｂを閉塞するようにトッププレート１２が接合されている。
第一筒部１１７の第一開口部１１７ｂ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。
第一筒部１１７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。
また、第一筒部１１７には、トッププレート１２よりも第一底部１１７ａ側に、第一電磁装置９を構成する第一ヨーク２５が内嵌固定されている。第一電磁装置９については後述する。

第一筒部１１７の第一底部１１７ａ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いる。
軸受孔４７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、軸受孔４７の底部には、第一筒部１１７の第一底部１１７ａと出力軸４の一方側端面４ｃとの間に、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を配置することにより、一方側（図１における左側）に向かって出力軸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の摩耗を防止して耐久性に優れたスタータ１とすることができる。
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。このグリスとしては、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おり、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。

ハウジング１７の第二筒部１２７は、第一筒部１１７よりも小径に形成されている。第二筒部１２７の第二底部１２７ａは、第一筒部１１７の第一底部１１７ａよりも他方側（図１における右端側）であって、第一筒部１１７の略中央に配置されている。
第二筒部１２７には、第二電磁装置１２０を構成する第二ヨーク１２５が内嵌固定されている。第二電磁装置１２０については後述する。

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、クラッチアウタ１８およびクラッチインナ２２を一体的に固定するクラッチカバー６と、を有している。
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いる。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に構成されている。また、クラッチ機構５は、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。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°程度であり、モータ部３が駆動されて出力軸４が回転したときに、回転慣性力によりクラッチ機構５がリングギヤ２３側に飛び出さないように設定されている。

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いる。クラッチアウタ１８の外周面には、後述するクラッチカバー６が、例えばカシメ等により固定されている。
クラッチインナ２２は、クラッチアウタ１８のスリーブ１８ａよりも拡径形成されている。クラッチインナ２２、段部１８ｃの内周面および出力軸４との間には、空間が形成されており、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。
クラッチインナ２２の外周面には、クラッチアウタ１８の一方側端面と径方向で対応した位置に、略円盤状のクラッチワッシャ６４が外嵌固定されている。

クラッチワッシャ６４の一方側（図１における左側）には、規制段差部２２ｂが形成されている。規制段差部２２ｂは、クラッチインナ２２の外周面が全周にわたって径方向外側に張り出して形成されている。規制段差部２２ｂは、後述するように、ピニオンギヤ７４の他方側（図１における右側）に形成された延長筒部７４ｄと当接することで、ピニオンギヤ７４の他方側へのスライド移動量を規制する第一規制部９７を形成している。

クラッチカバー６は、本体筒部６８と、本体筒部６８の一方側（図１における左側）の底壁６６と、を有する有底筒状の部材であり、例えば鉄等の金属板材を絞り加工することにより形成されている。
本体筒部６８は、クラッチアウタ１８およびクラッチワッシャ６４に外挿され、本体筒部６８の他方側の縁部をクラッチアウタ１８の他方側端面にカシメることにより、クラッチアウタ１８およびクラッチワッシャ６４に固定される。
底壁６６の略中央には、一方側と他方側とを貫通する開口が形成されており、出力軸４が挿通されている。また、底壁６６の開口には、軸方向の一方側に向かって延びる補強筒部６７が形成されている。補強筒部６７は、出力軸４と同心円状に形成されている。補強筒部６７の内径は、規制段差部２２ｂの外径よりも大きく形成されている。これにより、補強筒部６７は、規制段差部２２ｂと干渉することなく、規制段差部２２ｂの径方向外側に配置される。

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およびピニオン機構７０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。

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がスプライン噛合されている。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。

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発生するように設定されている。

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、例えばコイルスプリングであり、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。
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とが当接したときに軸方向に弾性変形することで衝撃を吸収する、ダンパ機構として機能している。これにより、ピニオンギヤ７４およびリングギヤ２３の摩耗を抑制し、スタータ１の耐久性向上を図っている。
ピニオンインナ７１の一方側（図１における左側）には、出力軸４に外嵌固定された止め輪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。

ピニオンギヤ７４の他方側（図１における右側）の端面には、他方側に向かって延びる延長筒部７４ｄが設けられている。延長筒部７４ｄは、出力軸４と同心円状に形成されている。延長筒部７４ｄは、ピニオンスプリング１１が弾性変形してピニオンギヤ７４が軸方向の他方側（図１における右側）にスライド移動したとき、クラッチインナ２２の規制段差部２２ｂと当接可能となっている。すなわち、ピニオンギヤ７４とピニオンインナ７１とが互いにスライド移動して、ピニオンギヤ７４の延長筒部７４ｄおよびクラッチインナ２２の規制段差部２２ｂとが、互いに当接することでピニオンギヤ７４の他方側への移動を規制する第一規制部９７を構成している。
ここで、延長筒部７４ｄの外径は、クラッチカバー６の補強筒部６７の内径よりも小さく形成されている。これにより、ピニオンギヤ７４が他方側に移動しても、延長筒部７４ｄがクラッチカバー６と干渉することなく、規制段差部２２ｂと当接可能とされている。

（第一電磁装置）
ハウジング１７の第一筒部１１７内には、クラッチ機構５のクラッチインナ２２よりもモータ部３側に、第一電磁装置９が配置されている。第一電磁装置９は、主に第一ヨーク２５と、ギヤプランジャホルダ２６と、第一励磁コイル２４と、ギヤプランジャ８０とにより構成されている。
第一ヨーク２５は、例えば磁性材により形成された有底筒状の部材であり、第一ヨーク底部２５ａの径方向中央の大部分が大きく開口されている。第一電磁装置９は、第一ヨーク２５が第一筒部１１７の内周面に内嵌されることで固定されている。
第一ヨーク底部２５ａの反対側端には、例えば磁性材により形成された円環状のギヤプランジャホルダ２６が設けられている。ギヤプランジャホルダ２６の径方向内側は、軸方向の他方側に向かって延出された円筒部２６ａとなっている。これにより、後述するギヤプランジャ８０の鉄心８８との離間距離が狭くなるので、ギヤプランジャホルダ２６による鉄心８８の吸引力を上げることができる。

第一ヨーク２５とギヤプランジャホルダ２６とにより形成される第一収納部２５ｂには、略円筒状に形成された第一励磁コイル２４が収納されている。後述するように、第一励磁コイル２４には、スタータ１の外部に設けられた第一電源Ｐ１から電力が供給される。
第一励磁コイル２４の内周面と出力軸４の外周面との間の空隙には、ギヤプランジャ機構３７が第一励磁コイル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。
ギヤプランジャ機構３７は、磁性材で形成された略円筒状の外側プランジャ２７と、この外側プランジャ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。これら外側プランジャ２７とギヤプランジャ８０とは、互いに同心となるように設けられ、軸方向に相対移動可能に設けられている。また、ギヤプランジャホルダ２６と外側プランジャ２７との間には、両者を離反方向に付勢する板ばね材からなるリターンスプリング２７ａが配設されている。

外側プランジャ２７の内周面には、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、外側プランジャ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。
外側プランジャ２７のモータ部３側端には、径方向外側に張り出す外フランジ部２９が一体成形されている。ここで、外側プランジャ２７は、スタータ１の静止状態において、リターンスプリング２７ａによりモータ部３側に付勢される。さらに、外側プランジャ２７は、クラッチ機構５のリターンスプリング２１により、後述するギヤプランジャ８０およびリング部材２８を介して、モータ部３側に付勢される。これにより、外フランジ部２９は、スタータ１の静止状態において、トッププレート１２と当接しており、外側プランジャ２７の初期位置を位置決めしている。

（ギヤプランジャ）
外側プランジャ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ギヤプランジャインナ８１と、径方向外側に配置されたギヤプランジャアウタ８５と、ギヤプランジャインナ８１とギヤプランジャアウタ８５との間に配置されるギヤプランジャスプリング９１と、を備えている。
ギヤプランジャインナ８１は、樹脂等により略円筒形状に形成されている。ギヤプランジャインナ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、ギヤプランジャインナ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。

ギヤプランジャインナ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。後述するようにギヤプランジャインナ８１が一方側にスライド移動したとき、ギヤプランジャインナ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。
ギヤプランジャインナ８１の他方側端８１ｂ（図１における右側端）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。

ギヤプランジャアウタ８５は、ギヤプランジャインナ８１と同様に樹脂等により略円筒形状に形成されている。ギヤプランジャアウタ８５の内径は、ギヤプランジャインナ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、ギヤプランジャインナ８１に外挿されている。
ギヤプランジャアウタ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、ギヤプランジャインナ８１の爪部８３の外径よりも小さく、かつギヤプランジャインナ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、ギヤプランジャインナ８１の溝部８４内にギヤプランジャアウタ８５の内フランジ部８６を配置することで、ギヤプランジャインナ８１とギヤプランジャアウタ８５とが一体化され、ギヤプランジャ機構３７が構成される。

ギヤプランジャアウタ８５の内フランジ部８６の厚さは、ギヤプランジャインナ８１の溝部８４の幅よりも薄く形成されている。これにより、ギヤプランジャアウタ８５の内フランジ部８６とギヤプランジャインナ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、ギヤプランジャインナ８１とギヤプランジャアウタ８５とは、ギヤプランジャアウタ８５の内フランジ部８６とギヤプランジャインナ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。

ギヤプランジャアウタ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、外側プランジャ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、ギヤプランジャアウタ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、ギヤプランジャアウタ８５と一体成型されている。鉄心８８は、第一励磁コイル２４に電流が供給されたときに発生する磁束により、所定の吸引力で第一電磁装置９に吸引される。

第一電磁装置９の第一励磁コイル２４は、不図示のコネクタおよびスイッチングリレーＳ１（請求項の「スイッチング手段」に相当。）を介して、第一電源Ｐ１と電気的に接続されている。スイッチングリレーＳ１は、例えば不図示のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の指令に基づき、ＯＮ／ＯＦＦ制御される電磁リレーである。第一電磁装置９は、ＥＣＵの指令に基づいてＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切替え、磁力によりギヤプランジャ８０の鉄心８８を吸引および離反できる。これにより、ギヤプランジャ８０は、出力軸４に沿ってスライド移動し、クラッチ機構５を介してピニオン機構７０に押圧力を付勢できる。

ギヤプランジャインナ８１の外フランジ部８２と、ギヤプランジャアウタ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、ギヤプランジャインナ８１の外周面を取り囲むように形成されたギヤプランジャスプリング９１が収納されている。
ギヤ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、ギヤプランジャインナ８１の外フランジ部８２と、ギヤプランジャアウタ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、ギヤプランジャインナ８１は一方側（図１における左側）に向かって、ギヤプランジャアウタ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。
このため、スタータ１の静止状態において、ギヤプランジャインナ８１は、ピニオン機構７０側のクラッチアウタ１８と弾性的に当接する。したがって、ギヤプランジャ８０とクラッチ機構５との間に空隙が発生するのを防止できる。これにより、クラッチ機構５が軸方向に沿ってガタつくのを抑制できるので、クラッチ機構５とギヤプランジャ８０とが衝突して騒音が発生するのを防止できる。

また、スタータ１の通電状態（図１における中心線より下側の状態）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、ギヤプランジャインナ８１の一方側端８１ａが常にクラッチ機構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、ギヤプランジャスプリング９１は、クラッチ機構５と外側プランジャ２７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。

（第二電磁装置）
ハウジング１７の第二筒部１２７内には、クラッチ機構５のクラッチインナ２２よりもモータ部３側に、第一電磁装置９に対して並列となるように第二電磁装置１２０が配置されている。
第二電磁装置１２０は、第三電源Ｐ３から供給される電力をモータ部３へ通電および遮断する機能を有している。第三電源Ｐ３は、例えば車両に搭載される１２Ｖバッテリである。第二電磁装置１２０は、主に第二ヨーク１２５と、第二励磁コイル１２４と、スイッチプランジャ１３０と、可動接点板８（請求項の「可動接点部」に相当）と、固定接点板３４（請求項の「固定接点部」に相当）と、により構成されている。
第二ヨーク１２５は、例えば磁性材により形成された有底筒状の部材であり、第二筒部１２７の第二底部１２７ａ側に第二ヨーク底部１２５ａが配置され、第二筒部１２７の第二開口部１２７ｂ側に第二ヨーク開口部１２５ｂが配置されている。第二電磁装置１２０は、第二ヨーク１２５が第二筒部１２７の内周面に内嵌されることで固定されている。

第二ヨーク底部１２５ａには、収納溝１２５ｄが形成されている。収納溝１２５ｄは、第二筒部１２７の第二底部１２７ａ側に深さを有するとともに、第二ヨーク１２５の軸方向から見て第二ヨーク１２５の中心と同心円状に形成されている。収納溝１２５ｄ内には、後述するスイッチリターンスプリング１３２の端部が配置される。
第二ヨーク開口部１２５ｂには、例えば磁性材により形成された円環状のホルダプレート１２６が設けられている。ホルダプレート１２６は、第二ヨーク開口部１２５ｂに例えばカシメられて固定されている。
第二ヨーク１２５とホルダプレート１２６とにより形成される収納部１２５ｃには、略円筒状に形成された第二励磁コイル１２４が収納されている。

第二励磁コイル１２４の径方向内側には、スイッチプランジャ１３０が第二励磁コイル１２４に対して軸方向にスライド移動可能に設けられている。スイッチプランジャ１３０は、例えば鉄等の磁性材からなる略円柱状の部材であり、直径が第二励磁コイル１２４の内径よりも若干小さくなるように形成されている。
スイッチプランジャ１３０の第二ヨーク底部１２５ａ側は、他の部分よりも縮径された小径部１３０ａとなっており、スイッチリターンスプリング１３２が挿入配置されている。スイッチリターンスプリング１３２は、例えば非磁性のステンレス鋼等により形成されている。

スイッチリターンスプリング１３２は、スイッチプランジャ１３０の小径部１３０ａと、第二励磁コイル１２４の径方向内側との間において、第二励磁コイル１２４の中心軸と同軸上に配置されている。スイッチリターンスプリング１３２の第二底部１２７ａ側の端部は、収納溝１２５ｄ内に配置されて第二底部１２７ａと当接している。また、スイッチリターンスプリング１３２の第二ヨーク開口部１２５ｂ側の端部は、スイッチプランジャ１３０の小径部１３０ａにより形成された段部１３０ｂと当接している。そして、スイッチリターンスプリング１３２は、第二底部１２７ａと段部１３０ｂとの間において、圧縮変形した状態で設けられている。これにより、スイッチプランジャ１３０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。

スイッチプランジャ１３０のモータ部３側の端部には、連結部材１３１が設けられている。連結部材１３１は、例えば樹脂等の絶縁材料により形成され、スタータ１の軸方向に厚みを有する板状の部材である。連結部材１３１の両主面のうち、第二励磁コイル１２４側に面する一方側主面１３１ａ側には、スイッチプランジャ１３０がアウトサート成型されている。連結部材１３１は、スタータ１の中心側に向かって延びており、連結部材１３１の他方側主面１３１ｂにおけるスタータ１の中心側から、モータ部３側に向かって、スイッチシャフト３０が軸方向に沿って立設されている。

スイッチシャフト３０は、例えば樹脂等の絶縁材料により形成され、連結部材１３１と一体成型されている。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、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ともに、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。可動接点板８は、後述のブラシホルダ３３に設けられた固定接点板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。これにより、第三電源Ｐ３から、モータ部３のアーマチュアコア５８に巻装された巻線５９に電力が供給されて、アーマチュアコア５８が回転する。
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が設けられている。切起し部３４ｃには挿通孔が形成されており、この挿通孔を介して、軸端子４４ａが後述するブラシホルダ３３の外壁３３ａを貫通し、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。

スイッチプランジャ１３０は、スイッチリターンスプリング１３２によりモータ部３側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、可動接点板８はモータ部３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。このとき、スイッチプランジャ１３０とスイッチシャフト３０とを接続する連結部材１３１の他方側主面１３１ｂは、後述するブラシホルダ３３の径方向外側において、第二筒部１２７に向かって立設された規制部３３ｂの先端と当接している。これにより、スイッチプランジャ１３０と連動してスライド移動する可動接点板８の初期位置が位置決めされている。

第二電磁装置１２０の第二励磁コイル１２４は、不図示のコネクタおよびスイッチングリレーＳ２（請求項の「スイッチング手段」に相当。）を介して、第二電源Ｐ２と電気的に接続されている。スイッチングリレーＳ２は、例えば不図示のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の指令に基づき、ＯＮ／ＯＦＦ制御される電磁リレーである。第二電磁装置１２０は、ＥＣＵの指令に基づいてＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切替え、磁力によりスイッチプランジャ１３０を吸引および離反できる。これにより、スイッチプランジャ１３０が出力軸４に沿ってスライド移動できるので、可動接点板８と固定接点板３４とが当接および離反し、第三電源Ｐ３から供給される電力をモータ部３へ通電および遮断することができる。

アーマチュアコア５８よりもリングギヤ２３側には、ブラシホルダ３３が設けられている。ブラシホルダ３３には、固定接点板３４およびスイッチシャフト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。
ブラシホルダ３３径方向外側の外壁３３ａには、スタータ１の径方向外側に突出するように軸端子４４ａが設けられている。さらに、軸端子４４ａの突出側の先端には、第三電源Ｐ３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。

ブラシホルダ３３に収納される各ブラシ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。固定接点板３４の第二固定接点板３４ｂは、ターミナルボルト４４ｂを介して第三電源Ｐ３の陽極が電気的に接続されており、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第三電源Ｐ３から電圧が印加され、巻線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、第三電源Ｐ３（本実施形態では１２Ｖバッテリに相当）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

上述のように、アーマチュアコア５８よりもリングギヤ２３側にブラシホルダ３３を設けることで、第一電磁装置９、第二電磁装置１２０およびブラシ４１に給電するための不図示の電気回路をアーマチュアコア５８よりもリングギヤ２３側に集約することができる。これにより、ハウジング１７内やモータ部３の外部において電気回路（ターミナル部材、配線等）を広範囲にわたって引き回す必要がなく、配策スペースの効率化を図ることができるので、スタータ１が大型化するのを抑制でき、より良好なレイアウト性を確保できる。

（リングギヤの静止時にエンジンを始動する際のスタータの動作）
続いて、図面を用いて、リングギヤ２３の静止時にエンジンを始動する際のスタータ１の動作について説明する。
図１における中心線の上側の状態に示すように、スイッチングリレーＳ１がＯＦＦ状態であって、第一励磁コイル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。クラッチ機構５のクラッチアウタ１８は、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との噛合が断たれている。

また、スイッチングリレーＳ２がＯＦＦ状態であって、第二励磁コイル１２４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、スイッチプランジャ１３０がスイッチリターンスプリング１３２によりハウジング１７の第二開口部１２７ｂ側に付勢され、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、連結部材１３１の他方側主面１３１ｂがブラシホルダ３３の規制部３３ｂに当接した状態で停止している。さらに、連結部材１３１の他方側主面１３１ｂから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、第三電源Ｐ３からモータ部３への電力の供給が断たれている。

図２は、ギヤプランジャ８０の移動直後のスタータ１の動作説明図であり、図３は、図２におけるピニオンギヤ７４の動作説明図である。なお、図３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。また、図３において、移動前のピニオンギヤ７４を二点鎖線で図示している。
車両のイグニションスイッチ（不図示）をＯＮすると、ＥＣＵの指令に基づいてスイッチングリレーＳ１がＯＮされる。これにより、第一励磁コイル２４は、第一電源Ｐ１から電流が供給されて励磁され、外側プランジャ２７およびギヤプランジャ８０を磁束が通過して磁路が形成される。そして、図２に示すように、外側プランジャ２７およびギヤプランジャ８０がリングギヤ２３側（図２における左側）へ向かってスライド移動する。

このとき、スイッチングリレーＳ２はＯＦＦ状態となっており、スイッチシャフト３０の可動接点板８は、固定接点板３４に対して離間している。したがって、第三電源Ｐ３からモータ部３への電力の供給は断たれており、アーマチュア５４は回転することなく静止状態となっている。

図１に示すように、スタータ１の静止状態において、外側プランジャ２７とギヤプランジャホルダ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とギヤプランジャホルダ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。このため、外側プランジャ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に先行して外側プランジャ２７がスライド移動しようとする。
このとき、外側プランジャ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側に向かって押圧している。これにより、外側プランジャ２７およびギヤプランジャ８０は、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ことができる。

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噛合されており、スリーブ１８ａがギヤプランジャインナ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２に示すように、クラッチアウタ１８は、外側プランジャ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。
ピニオンギヤ７４は、図３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における左側）端面７４ｂとリングギヤ２３の他方側（図３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、スイッチングリレーＳ２がＯＮ状態であって可動接点板８と固定接点板３４とが当接したときのスタータ１の動作説明図であり、図５は、ピニオンギヤ７４の動作説明図である。
続いて、ＥＣＵの指令に基づき、所定のタイミングでスイッチングリレーＳ２がＯＮされる。なお、所定のタイミングとは、例えば、スイッチングリレーＳ１がＯＮされた後にピニオンギヤ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るタイミングであり、ＥＣＵ内にマッピングされている。
スイッチングリレーＳ２がＯＮされると、第二励磁コイル１２４は、第二電源Ｐ２から電流が供給されて励磁され、スイッチプランジャ１３０を磁束が通過して磁路が形成される。そして、図４に示すように、スイッチプランジャ１３０が第二筒部１２７の第二底部１２７ａ側（図４における左側）へ向かってスライド移動する。これにより、可動接点板８と固定接点板３４とが当接する。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。

ここで、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とが互いに当接した場合には、ピニオン機構７０が外側プランジャ２７およびギヤプランジャ８０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。したがって、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、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。

また、このとき、スイッチングリレーＳ１がＯＮ状態のままであるため、第一励磁コイル２４の吸引力により、外側プランジャ２７およびギヤプランジャ８０がリングギヤ２３側へ向かってさらにスライド移動しようとする。このとき、ピニオンギヤ７４とクラッチ機構５とは、ピニオンスプリング１１が縮むことにより、相対的に近接するようにスライド移動する。そして、ピニオンギヤ７４の延長筒部７４ｄと、クラッチインナ２２の規制段差部２２ｂとが当接して第一規制部９７が機能する。これにより、ピニオンギヤ７４とクラッチ機構５との相対スライド移動量が規制される。
ここで、クラッチカバー６の補強筒部６７は、第一規制部９７を構成する延長筒部７４ｄおよび規制段差部２２ｂよりも径方向外側に配置されている。したがって、クラッチカバー６の補強筒部６７と第一規制部９７とが干渉することなく、ピニオンスプリング１１によるダンパ機構が機能できる。

続いて、図４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第三電源Ｐ３の電圧が印加され、コンミテータ６１のセグメント６２を介して巻線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て、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（モータ部３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３参照）が解除される。そして、図５に示すように、ピニオンスプリング１１（図４参照）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６は、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とが噛合したときのスタータ１の動作説明図であり、図７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に回転慣性力が作用し、リングギヤ２３方向（飛び込み方向）へのスラスト荷重が発生する。ただし、前述のとおり、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°程度である。したがって、クラッチアウタ１８に発生するスラスト荷重は、リングギヤ２３側に不用意に飛び出さない程度の大きさになっている。
さらに、ギヤプランジャ８０には、リングギヤ２３側へ向かう所定の吸引力が作用している。したがって、クラッチアウタ１８は、回転慣性力によるスラスト荷重とギヤプランジャ８０の押圧力との合力により、ヘリカルスプライン１８ｂ，１９の傾斜角に沿うように回転しつつ、リングギヤ２３側へ向かってスライド移動する。

また、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、出力軸４の回転速度が上昇すると、ピニオンギヤ７４にリングギヤ２３方向（飛び込み方向）へのスラスト荷重が発生する。これにより、ピニオンギヤ７４は、リングギヤ２３側（図６における左側）へ向かってさらに移動する。
そして、図７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し、リングギヤ２３が回転させられてエンジンが始動する。

（リングギヤの惰性回転時にエンジンを始動する際のスタータの動作）
続いて、図面を用いて、リングギヤ２３の惰性回転時にエンジンを始動する際のスタータ１の動作について説明する。ここで、リングギヤ２３の惰性回転時にエンジンを始動する場合としては、例えば、アイドリングストップ機能を備えた車両において、エンジンの燃料噴射を停止した直後、エンジンおよびリングギヤが惰性回転している時にエンジンを再始動させる場合が想定される。なお、以下では、リングギヤ２３の静止時にエンジンを始動する際のスタータ１の動作と重複する動作については、詳細な説明を省略している。

図８は、リングギヤ２３の惰性回転時におけるスタータ１の動作説明図であり、図９は、図８におけるピニオンギヤ７４の動作説明図である。
ところで、リングギヤ２３の惰性回転時であって、ピニオンギヤ７４（すなわちスタータ１）が静止している場合には、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３との間に、大きな回転速度差が発生している。この状態で、スイッチングリレーＳ１がＯＮされて第一励磁コイル２４が励磁され、ピニオンギヤ７４がリングギヤ２３側に押し出された場合には、以下のような課題が発生する。
例えば、ピニオンギヤ７４およびリングギヤ２３の噛合位相がずれていると、ギヤ同志が噛合することはなく、ピニオンギヤ７４およびリングギヤ２３が摩耗するおそれがある。
また、ピニオンギヤ７４およびリングギヤ２３の噛合位相が合致すると、ピニオンギヤ７４およびリングギヤ２３が噛合して、クラッチ機構５が作動する。しかしながら、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３との回転速度差が大きな状態が継続すると、クラッチ機構５にリングギヤ２３の回転力による負荷が継続して伝達され、クラッチ機構５の構成部品が摩耗するおそれがある。
そこで、リングギヤ２３の惰性回転時においては、予めアーマチュア５４およびこれに連動するピニオンギヤ７４を回転させ、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３との回転速度差を小さくしてから互いに噛合させている。

リングギヤ２３の惰性回転時においては、図８に示すように、ＥＣＵの指令に基づいてスイッチングリレーＳ２がＯＮされる。ＥＣＵからのスイッチングリレーＳ２のＯＮ指令は、例えば、エンジンの燃料噴射を停止した直後であってリングギヤ２３が惰性回転している時に、車両の運転者がアクセルをＯＮした場合等に発信される。
スイッチングリレーＳ２がＯＮされると、第二励磁コイル１２４は、第二電源Ｐ２から電流が供給されて励磁される。スイッチプランジャ１３０は、第二底部１２７ａ側へ向かってスライド移動し、可動接点板８と固定接点板３４とが当接する。これにより、第三電源Ｐ３の電圧がアーマチュア５４の巻線５９に印加され、アーマチュア５４が回転するとともにピニオンギヤ７４が回転する。ここで、スイッチングリレーＳ１はＯＦＦ状態であるため、ピニオンギヤ７４はリターンスプリング２１によりモータ部３側へ一杯に付勢されている。したがって、図９に示すように、ピニオンギヤ７４は、リングギヤ２３から離間した状態で回転する。このとき、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３との間の回転速度差は、ピニオンギヤ７４が静止している場合と比較して小さくなる。

図１０は、リングギヤ２３の惰性回転時において、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とが衝突したときのスタータ１の動作説明図であり、図１１は、ピニオンギヤ７４の動作説明図である。
続いて、ＥＣＵの指令に基づいてスイッチングリレーＳ１がＯＮされる。これにより、第一励磁コイル２４は、第一電源Ｐ１から電流が供給されて励磁され、図１０に示すように、外側プランジャ２７およびギヤプランジャ８０がリングギヤ２３側（図１０における左側）へ向かってスライド移動する。
このとき、スイッチングリレーＳ２はＯＮ状態となっているので、アーマチュア５４およびピニオンギヤ７４は回転している。したがって、図１１に示すように、ピニオンギヤ７４は、所定の回転数を維持したまま、リングギヤ２３側へ向かってスライド移動し、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とが衝突する。

ここで、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３との衝突直後には、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３との間に相対的な回転速度差が発生している。
しかし、例えば、リングギヤ２３の回転速度がピニオンギヤ７４の回転速度よりも速い場合には、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とが衝突して、リングギヤ２３の回転力がピニオンギヤ７４に付与される。これにより、ピニオンギヤ７４の回転速度は加速され、ピニオンギヤ７４の回転速度がリングギヤ２３の回転速度に追いついて両者の回転が同期する。
これに対して、リングギヤ２３の回転速度がピニオンギヤ７４の回転速度よりも遅い場合には、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とが衝突して、ピニオンギヤ７４の回転力がリングギヤ２３に付与される。これにより、リングギヤ２３の回転速度は加速され、リングギヤ２３の回転速度がピニオンギヤ７４の回転速度に追いついて両者の回転が同期する。
なお、前述のとおり、ピニオン機構７０は、ピニオンスプリング１１を備えているので、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とが衝突したとき、ピニオンスプリング１１が軸方向に弾性変形することで衝撃を吸収できる。したがって、ピニオンギヤ７４およびリングギヤ２３の摩耗を抑制し、ピニオンギヤ７４およびリングギヤ２３の延命化を図ることができる。

ピニオンギヤ７４の回転速度とリングギヤ２３の回転速度とが同期すると、リングギヤ２３側にスライド移動したピニオンギヤ７４は、リングギヤ２３と噛合し始める（図５参照）。このとき、ギヤプランジャ８０には、リングギヤ２３側へ向かう所定の吸引力が作用している。したがって、クラッチアウタ１８は、回転慣性力によるスラスト荷重とギヤプランジャ８０の押圧力との合力により、ヘリカルスプライン１８ｂ，１９の傾斜角に沿うように回転しつつ、リングギヤ２３側へ向かってスライド移動する。
また、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、出力軸４の回転速度がリングギヤ２３の回転速度よりも大きくなると、ピニオンギヤ７４にリングギヤ２３方向（飛び込み方向）へのスラスト荷重が発生する。これにより、ピニオンギヤ７４は、リングギヤ２３側へ向かってさらに移動する。
そして、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し、リングギヤ２３が回転させられてエンジンが始動する（図７参照）。

（効果）
本実施形態によれば、出力軸４と同軸上に配置された第一電磁装置９に対して第二電磁装置１２０が並列に配置されているので、出力軸４の径方向外側において軸方向にスタータ１が大型化するのを抑制できる。したがって、良好なレイアウト性を確保できる。
また、第一電磁装置９および第二電磁装置１２０は、出力軸４およびピニオン機構７０とともにハウジング１７に内蔵されるので、第一電磁装置９および第二電磁装置１２０とハウジング１７との連結部分がハウジング１７の外部に露出することがない。これにより、第一電磁装置９および第二電磁装置１２０はハウジング１７にて保護されるとともに、ハウジング１７の内部に水や塵埃が入り込むのを抑制できるので、第一電磁装置９および第二電磁装置１２０の耐衝撃性、防塵性および防水性に優れたスタータ１を得ることができる。

また、第一電磁装置９によるリングギヤ２３側へのピニオン機構７０の付勢と、第二電磁装置１２０によるモータ部３への通電および遮断とを、個別のスイッチングリレーＳ１とスイッチングリレーＳ２とによって独立して制御できる。これにより、リングギヤ２３の状況に対応してピニオン機構７０を回転および停止させつつ、リングギヤ２３とピニオンギヤ７４とを連係できる。したがって、ピニオン機構７０とリングギヤ２３とを素早く連係できるとともに、ピニオン機構７０とリングギヤ２３との連係時における部品の摩耗を抑制して部品の延命化を図ることができる。

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。

実施形態では、リングギヤ２３およびピニオンギヤ７４は、ヘリカルギヤで構成されていた。これに対して、リングギヤ２３およびピニオンギヤ７４は、スパーギヤで構成されていてもよい。ただし、ピニオンギヤ７４の回転速度がリングギヤ２３の回転速度よりも高い場合には、ピニオンギヤ７４にリングギヤ２３方向（飛び込み方向）へのスラスト荷重が発生し、より素早く噛合できる。したがって、リングギヤ２３およびピニオンギヤ７４をヘリカルギヤで構成した本実施形態に優位性がある。

実施形態では、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とが直接噛合することにより互いに連係される構造について説明をしたが、ピニオンギヤ７４とリングギヤ２３との間に、例えばアイドルギヤ等の他のギヤが介在しており、アイドルギヤを介してピニオンギヤ７４とリングギヤ２３とが連係される構造であっても本発明を適用できる。

また、実施形態のスタータ１は、アイドリングストップ機能を備えた車両に限定されることはなく、アイドリングストップ機能を備えていない車両にも適用できる。

１ スタータ
３ モータ部
４ 出力軸
５ クラッチ機構
８ 可動接点板（可動接点部）
９ 第一電磁装置
１７ ハウジング
２３ リングギヤ
２４ 第一励磁コイル
３４ 固定接点板（固定接点部）
４１ ブラシ
５３ モータヨーク
５８ アーマチュアコア
５９ 巻線
７０ ピニオン機構
８０ ギヤプランジャ
１２０ 第二電磁装置
１２４ 第二励磁コイル
１３０ スイッチプランジャ
Ｓ１ スイッチングリレー（スイッチング手段）
Ｓ２ スイッチングリレー（スイッチング手段）

Claims (6)

1. 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連係可能なピニオン機構と、
   前記ピニオン機構に前記リングギヤ側へ向かう押圧力を付勢する第一電磁装置と、
   前記モータ部への通電および遮断を行う第二電磁装置と、
   前記出力軸、前記ピニオン機構、前記第一電磁装置および前記第二電磁装置を内蔵するハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングは、
   前記第一電磁装置を内蔵する第一筒部と、
   前記第二電磁装置を内蔵する第二筒部と、
   を有し、
   前記出力軸と同軸上となるように前記第一筒部内に前記第一電磁装置を配置するとともに、前記第一電磁装置と並列になるように前記第二筒部内に前記第二電磁装置を配置し、前記ハウジング内に前記第一電磁装置と前記第二電磁装置とを内蔵したことを特徴とするスタータ。
2. 前記第一電磁装置および前記第二電磁装置は、それぞれ個別のスイッチング手段によってＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切替可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のスタータ。
3. 前記出力軸と前記ピニオン機構との間に設けられ、前記出力軸の回転力を前記ピニオン機構に伝達するクラッチ機構を備え、
   前記第一電磁装置は、前記クラッチ機構を介して前記ピニオン機構に前記リングギヤ側へ向かう押圧力を付勢することを特徴とする請求項１または２に記載のスタータ。
4. 前記第一電磁装置は、
   前記出力軸の周囲を取り囲むように筒状に設けられた第一励磁コイルと、
   前記出力軸と前記第一励磁コイルとの間に設けられ、前記第一励磁コイルへの通電に基づいて前記出力軸に沿ってスライド移動し、前記ピニオン機構に押圧力を付勢するギヤプランジャと、
   を備え、
   前記第一励磁コイルへの通電前に、前記クラッチ機構に前記ギヤプランジャが弾性的に当接されていることを特徴とする請求項３に記載のスタータ。
5. 前記第二電磁装置は、
   前記出力軸の軸方向に沿うように筒状に設けられた第二励磁コイルと、
   前記第二励磁コイルの径方向内側に配置され、前記第二励磁コイルの軸方向に沿ってスライド移動可能なスイッチプランジャと、
   前記スイッチプランジャに連結されて、前記第二励磁コイルの軸方向に沿ってスライド移動可能な可動接点部と、
   前記可動接点部と接離可能に設けられ、前記可動接点部と接触することにより、前記モータ部に電力を供給する固定接点部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスタータ。
6. 前記モータ部は、
   筒状のモータヨークと、
   前記モータヨークに対して回転自在に設けられ、巻線が巻装されているアーマチュアコアと、
   前記巻線に電力を供給するためのブラシと、
   を備え、
   前記第一電磁装置、前記第二電磁装置および前記ブラシは、前記アーマチュアコアよりも前記リングギヤ側に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のスタータ。

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