JP5957071B2 - スタータ - Google Patents

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、自動車のエンジン始動用に用いられるスタータとして、回転力を発生するモータ部と、このモータ部の回転力を受けて回転する出力軸と、出力軸に軸方向にスライド移動可能に設けられ、エンジンのリングギヤに噛合してリングギヤと連係可能なピニオンを有するピニオン機構と、ピニオン機構にリングギヤ側に向かって押圧力を付勢する電磁装置と、を備えた構成が知られている。

電磁装置は、通電されることにより磁路を形成する励磁コイルと、この励磁コイルに吸引されて移動するプランジャとを備えている。一方、ピニオン機構は、電磁装置からの押圧力を受けて、出力軸に沿ってスライド移動するピニオンインナを備えており、このピニオンインナにピニオンがヘリカルスプライン嵌合され、ピニオンインナに対してピニオンが軸方向に移動可能に設けられている（例えば特許文献１参照）。

このような構成のもと、電磁装置に通電が行われるとプランジャが移動してピニオン機構に押圧力が付勢される。すると、ピニオンがドライブシャフトに設けられたヘリカルギヤに沿って軸回りに回転しながらリングギヤ側に向かって押出される。
このとき、ピニオンには、押圧力と回転力とが作用している。このため、リングギヤとピニオンとの噛合位相がずれて互いの端面同士が当接した場合であっても、その後スムーズにリングギヤにピニオンを噛合させることができる。
そして、リングギヤにピニオンが噛合されて連係されると、モータ部の回転力が出力軸およびピニオンを介してリングギヤに伝達され、リングギヤが回転することによりエンジンが始動する。
エンジンが始動し、ピニオンの回転速度よりリングギヤの回転速度が速くなると、スタータに設けられたクラッチ機構のワンウェイクラッチ機能が作用してピニオンが空転し、リングギヤの回転がスタータのモータ部に伝達されないように構成されている。

また、近年、自動車の燃費を向上させたり、排気ガスを低減したりするために、例えば信号待ち等にて車両が停止する際に、アイドリング状態のエンジンを一旦停止させるとともに、自動車を再発進させる際、エンジンを再始動させるアイドリングストップ機能を備えた自動車がある。特許文献１に記載のスタータは、スムーズにリングギヤにピニオンを噛合させることができるため、上述のアイドリングストップ機能を備えた自動車にも適用可能とされている。

特開２０１０−１６４７１８号公報

しかしながら、上述の従来技術にあっては、スムーズにリングギヤとピニオンとを連係させるという点では優れているが、以下の点で課題が残されている。
例えば、エンジンの回転中（すなわちリングギヤの回転中）に運転者がキー操作を誤るなどしてスタータを作動させた場合には、ピニオンの回転速度がリングギヤの回転速度よりも遅い状態で、ピニオンがリングギヤ側に押し出される場合がある。
また、例えばアイドリングストップ機能を備えた自動車にあっては、エンジンの燃料噴射を停止した直後にエンジンを再始動させる場合、リングギヤが惰性回転している場合がある。したがって、エンジンの再始動時には、上述同様にピニオンの回転速度がリングギヤの回転速度よりも遅い状態で、ピニオンがリングギヤ側に押し出されることがある。
このとき、ピニオンギヤとリングギヤの歯同志の噛合位相がずれていれば、ギヤ同志が噛合うことはなく、また、噛合位相が合ってピニオンギヤとリングギヤが噛合ってしまった場合でも、スタータに組み込まれているワンウェイクラッチが作動して、リングギヤ側の回転がモータ部に伝達されることはないよう設定されている。
しかしながら、歯同志が噛合った状態が継続すると、スタータのクラッチ機構にリングギヤの回転力による負荷が継続して伝達されるため、スタータの部品の寿命が低下する可能性がある。

そこで本発明は、リングギヤとピニオンとの良好な連係性を確保しつつ、部品の延命化を図ることが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、本発明の第１の態様によれば、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、かつエンジンのリングギヤと連係可能に設けられ、前記出力軸の回転を前記リングギヤに伝達するためのピニオン機構と、前記モータ部への通電および遮断を行うとともに、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電磁装置と、を備える。前記ピニオン機構は、前記出力軸に外挿され、前記出力軸に沿ってスライド移動可能なピニオンインナと、前記ピニオンインナの径方向外側に、前記ピニオンインナと同心円状に設けられ、前記リングギヤと噛合って連係可能なピニオンと、前記ピニオンと前記ピニオンインナとの間に配置され、前記ピニオンを前記リングギヤ側に向かって付勢するピニオンスプリングと、を備える。前記ピニオンには、捩れ角を有し前記リングギヤに連係するピニオン側ヘリカル外歯と、捩れ角を有し前記ピニオンインナに連係するピニオン側ヘリカル内歯とが形成されている。一方、前記ピニオンインナには、捩れ角を有し前記ピニオン側ヘリカル内歯に連係するピニオンインナ側ヘリカル外歯が形成されている。前記ピニオン側ヘリカル外歯は、前記リングギヤと前記ピニオンとが噛合されずに衝突した時において、前記リングギヤの回転速度よりも前記ピニオンの回転速度が遅い場合、前記リングギヤから離反する方向に向かって前記ピニオン側ヘリカル外歯にスラスト荷重が発生するように形成され、かつ前記リングギヤと前記ピニオンとが噛合した時において、前記リングギヤの回転速度よりも前記ピニオンの回転速度が速い場合、前記リングギヤに接近する方向に向かって前記ピニオン側ヘリカル外歯にスラスト荷重が発生するように形成されるとともに、前記ピニオン側ヘリカル内歯および前記ピニオンインナ側ヘリカル外歯は、前記リングギヤと前記ピニオンとが噛合されずに衝突した時において、前記リングギヤの回転速度よりも前記ピニオンの回転速度が遅い場合、前記リングギヤから離反する方向に向かって前記ピニオンにスラスト荷重が発生するように形成され、かつ前記リングギヤと前記ピニオンとが噛合した時において、前記リングギヤの回転速度よりも前記ピニオンの回転速度が速い場合、前記リングギヤに接近する方向に向かって前記ピニオンにスラスト荷重が発生するように形成されている。

このように構成することで、リングギヤの回転速度よりもピニオンの回転速度が遅い場合において、リングギヤとピニオンとが連係してリングギヤからピニオンに回転力が伝達されたときに、リングギヤから離反する方向にピニオンを容易にスライド移動させることができる。つまり、ピニオンがピニオンインナ側ヘリカル外歯とピニオン側ヘリカル内歯とのヘリカル角度に沿って軸方向に下がることで、端面接触時のピニオンの衝撃力を緩和し、ピニオンとリングギヤとの連係時における部品の摩耗を抑制することができる。これにより、リングギヤの回転力による負荷がスタータに伝達するのを抑制できるので、部品の延命化を図ることができる。
また、リングギヤから離反する方向にスライド移動するピニオンにはリングギヤの回転によって回転力が付与され、この状態を繰り返す度にピニオンの回転速度は加速し、ピニオンの回転速度がリングギヤの回転速度に追いついて両者の回転が同期する。
そして、リングギヤの回転速度に対してピニオンの回転速度が同じ（同期した状態）又は速くなって、一旦リングギヤとピニオンとが連係し始めると、ピニオンにはリングギヤに接近する方向に向かってスラスト荷重が発生するので、ピニオンをリングギヤにスムーズに連係させることができる。
また、ピニオンとピニオンインナとの間にピニオンスプリングを備えているので、ピニオンとリングギヤとの連係時における衝撃を吸収しつつピニオンとリングギヤとの回転速度を同期させながら、ピニオンスプリングの付勢力によりピニオンをリングギヤ側に押圧できる。したがって、ピニオンとリングギヤとの連係時における部品の摩耗を抑制するとともに、素早く連係させることができる。
したがって、リングギヤとピニオンとの良好な連係性を確保しつつ、部品の延命化を図ることができる。

また、本発明の第２の態様に係るスタータによれば、前記ピニオンインナ側ヘリカル外歯の捩れ方向は、前記リングギヤと連係する前記ピニオン側ヘリカル外歯の捩れ方向と同一の方向に設定されている。

このように構成することで、ピニオンとリングギヤとの連係部分およびピニオンとピニオンインナとの連係部分に発生するスラスト荷重の方向を逆向きにすることができる。これにより、リングギヤの回転速度よりもピニオンの回転速度が遅い場合、ピニオンとリングギヤとの端面接触時にリングギヤから離反する方向にピニオンを移動させることができるとともに、リングギヤの回転速度よりもピニオンの回転速度が速い場合に、リングギヤに接近する方向にピニオンを移動させることができる。したがって、リングギヤとピニオンとのさらに良好な連係性を確保しつつ、さらなる部品の延命化を図ることができる。

また、本発明の第３の態様によれば、スタータは、前記ピニオン側ヘリカル外歯、前記ピニオン側ヘリカル内歯および前記ピニオンインナ側ヘリカル外歯の捩れ方向は、前記リングギヤの歯部の捩れ方向に基づき規定される。

このように構成することで、ピニオンとリングギヤとの間に、例えばアイドルギヤ等の他のギヤが介在している構造であっても、ピニオンのピニオン側ヘリカル外歯、ピニオン側ヘリカル内歯およびピニオンインナ側ヘリカル外歯の捩れ方向を簡単に設定できる。したがって、ピニオンとリングギヤとが直接噛合することなく連係される構造であっても、本発明の態様を適用できる。

また、本発明の第４の態様によれば、スタータは、前記電磁装置は、筒状に設けられた励磁コイルと、前記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、を備える。前記電磁装置は、前記出力軸と同軸に設けられている。

このように構成することで、電磁装置と出力軸とが同軸に設けられた、所謂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、リングギヤとピニオンとの良好な連係性を確保しつつ、部品の延命化を図ることができる。

上記によれば、リングギヤの回転速度よりもピニオンの回転速度が遅い場合において、リングギヤとピニオンとが連係してリングギヤからピニオンに回転力が伝達されたときに、リングギヤから離反する方向にピニオンを容易にスライド移動させることができる。つまり、ピニオンがピニオンインナ側ヘリカル外歯とピニオン側ヘリカル内歯とのヘリカル角度に沿って軸方向に下がることで、端面接触時のピニオンの衝撃力を緩和し、ピニオンとリングギヤとの連係時における部品の摩耗を抑制することができる。これにより、リングギヤの回転力による負荷がスタータに伝達するのを抑制できるので、部品の延命化を図ることができる。
また、リングギヤから離反する方向にスライド移動するピニオンにはリングギヤの回転によって回転力が付与され、この状態を繰り返す度にピニオンの回転速度は加速し、ピニオンの回転速度がリングギヤの回転速度に追いついて両者の回転が同期する。
そして、リングギヤの回転速度に対してピニオンの回転速度が同じ（同期した状態）又は速くなって、一旦リングギヤとピニオンとが連係し始めると、ピニオンにはリングギヤに接近する方向に向かってスラスト荷重が発生するので、ピニオンをリングギヤにスムーズに連係させることができる。
また、ピニオンとピニオンインナとの間にピニオンスプリングを備えているので、ピニオンとリングギヤとの連係時における衝撃を吸収しつつピニオンとリングギヤとの回転速度を同期させながら、ピニオンスプリングの付勢力によりピニオンをリングギヤ側に押圧できる。したがって、ピニオンとリングギヤとの連係時における部品の摩耗を抑制するとともに、素早く連係させることができる。
したがって、リングギヤとピニオンとの良好な連係性を確保しつつ、部品の延命化を図ることができる。

本発明の実施形態におけるスタータの断面図である。 スイッチプランジャの移動直後の説明図である。 スイッチプランジャの移動直後の説明図である。 スイッチプランジャの移動直後の説明図である。 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る。 ピニオンとリングギヤとが衝突したときの説明図である。 ピニオンとリングギヤとが衝突したときの説明図である。 ピニオンとリングギヤとが衝突したときの説明図である。 ピニオンとリングギヤとが噛合し始めたときの説明図である。 ピニオンとリングギヤとが噛合し始めたときの説明図である。 ピニオンとリングギヤとが噛合し始めたときの説明図である。 ピニオンとリングギヤとが噛合した時の説明図である。 ピニオンとリングギヤとが噛合した時の説明図である。 ピニオンとリングギヤとが噛合した時の説明図である。

（スタータ）
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、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７４とリングギヤ２３とが噛合した状態）を示している。

同図に示すように、スタータ１は、自動車の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部材であって、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）
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の軸方向他方側（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の径方向略中央には、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。

コンミテータ６１の径方向外側には、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、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。

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、後述する可動接点板８が跨るように当接するように構成されている。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。

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３４ｄを介して軸端子４４ａがブラシホルダ３３の外壁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には、コンミテータ６１の周囲に４つのブラシ４１が、径方向に沿って進退可能に配置されている。ブラシ４１は、不図示の外部バッテリに電気的に接続され、コンミテータ６１に外部バッテリの電力を供給するための部材である。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に摺接するように構成されている。

４つのブラシ４１は、２つの陽極側ブラシと２つの陰極側ブラシとで構成され、このうち２つ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つのブラシ４１のうちの２つ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つのブラシ４１のうち、２つの陰極側ブラシは、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つのブラシ４１のうちの２つの陰極側ブラシが電気的に接続されるように構成されている。

センタープレートの径方向略中央には、ブラシ付直流モータ５１の回転軸５２が挿通可能な筒部４３ｂがブラシホルダ３３側（コンミテータ６１側）に向かって突出するように一体成形されている。コンミテータ６１には、筒部４３ｂを受け入れ可能な略円環状の溝部６１ａが形成されており、この溝部６１ａに筒部４３ｂが配置されている。これにより、後述の遊星歯車機構２等に使用される潤滑剤がブラシ付直流モータ５１側に侵入してしまうのが防止される。

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と一体成形されているサンギヤ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、それぞれ支持シャフト１６ａが設けられており、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の径方向略中央には、出力軸４がセレーション接合により噛合されている。

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略中央には、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、クラッチ機構５、ピニオン機構７０、および電磁装置９等が内装されており、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、軸方向一方側（図１における左側）に底部１７ｃを有し、軸方向他方側（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の軸方向他方側（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構成されている。

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の内径は、出力軸４の外径よりも大きく設定されている。
また、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構成されている。

また、軸受孔４７の底部には、ハウジング１７の底部１７ｃ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。

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ている。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構成されている。

一方、出力軸４の軸方向他方側端（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。

（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としては、所謂公知のワンウェイクラッチ機能が採用されている。すなわち、クラッチ機構５は、クラッチインナ２２にクラッチアウタ１８側からの回転力を伝達する一方、クラッチアウタ１８にクラッチインナ２２側からの回転力を伝達しないように構成されている。これにより、エンジン始動時に、クラッチアウタ１８の回転速度よりもクラッチインナ２２の回転速度が速くなるオーバーラン状態になった際、エンジンのリングギヤ２３側からの回転力を遮断することができる。

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の軸方向他方側（図１における右側）には、縮径されたスリーブ１８ａが一体成形されている。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、軸方向にスライド移動可能になる。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。

クラッチアウタ１８の内周面におけるスリーブ１８ａの軸方向一方側には、段差部１８ｃが形成されている。段差部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、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）において、段差部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、スタータ１の通電状態において、後述するリターンスプリング２１が配置されている。
クラッチアウタ１８の外周面１８ｄには、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おり、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）において、クラッチインナ２２、段差部１８ｃの内周面、および出力軸４との間に、空間が形成されている。この空間には、スタータ１の静止状態において、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の軸方向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の軸方向一方側（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、ピニオン７４の軸方向他方側（図１における右側）に形成された延長筒部７４ｄと当接することにより、ピニオン７４の軸方向他方側へのスライド移動量を規制する第一規制部９７を構成している。

クラッチカバー６は、本体筒部６８と、本体筒部６８の軸方向一方側（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の軸方向他方側の縁部をクラッチアウタ１８の軸方向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。

クラッチカバー６の底壁６６には、径方向略中央に、軸方向一方側と軸方向他方側とを貫通する開口が形成されており、ここに出力軸４が挿通されている。また、底壁６６の開口には、軸方向一方側に向かって延びる補強筒部６７が一体的に形成されている。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設定されている。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で設けられている。また、移動規制部２０は、この直径がクラッチアウタ１８に形成された段差部１８ｃと干渉可能なように、段差部１８ｃの内周面よりも大径に設定されている。

そして、クラッチ機構５が軸方向一方側にスライド移動したときには、クラッチアウタ１８の段差部１８ｃと移動規制部２０とが干渉するように構成されている。これにより、クラッチ機構５、およびピニオン機構７０の軸方向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、かつ段差部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と、ピニオンインナ７１の径方向外側にピニオンインナ７１と同軸に設けられたピニオン７４と、を備えている。

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、ピニオンインナ側ヘリカル外歯７３が形成されている。このピニオンインナ側ヘリカル外歯７３には、不図示のエンジンのリングギヤ２３に噛合可能なピニオン７４が外嵌されている。

ピニオン７４は、リングギヤ２３の歯部２３Ａと噛合するピニオン側ヘリカル外歯７４Ａと、ピニオンインナ７１のピニオンインナ側ヘリカル外歯７３と噛合するピニオン側ヘリカル内歯７４ａと、を備えている。
リングギヤ２３の歯部２３Ａ、およびピニオン７４のピニオン側ヘリカル外歯７４Ａは、それぞれ所定の方向に捩れ角度を有している。ピニオン７４のピニオン側ヘリカル外歯７４Ａの捩れ方向は、リングギヤ２３の歯部２３Ａの捩れ方向に基づいて規定されている。具体的には、ピニオン７４とリングギヤ２３との噛合時において、リングギヤ２３に接近する方向（飛び込み方向）にピニオン７４にスラスト荷重が発生するように設定されている。
ピニオンインナ７１のピニオンインナ側ヘリカル外歯７３およびピニオン７４のピニオン側ヘリカル内歯７４ａは、それぞれ所定の方向に捩れ角度を有している。具体的には、ピニオン７４とリングギヤ２３との噛合時において、リングギヤ２３から離間する方向（離反方向）にピニオン７４にスラスト荷重が発生するように設定されている。

ピニオンインナ側ヘリカル外歯７３の捩れ方向は、ピニオン７４のピニオン側ヘリカル外歯７４Ａの捩れ方向と同一の方向に設定されている。したがって、ピニオン７４とリングギヤ２３との噛合部分およびピニオン７４とピニオンインナ７１との噛合部分に発生するスラスト荷重の方向が逆向きとなる。これにより、リングギヤ２３の回転速度よりもピニオン７４の回転速度が遅い場合、ピニオン７４とリングギヤ２３との端面接触時にリングギヤ２３から離反する方向に確実に離反させることができる。また、ピニオン７４がピニオンインナ７１のヘリカルに沿って下がることで、端面接触時のピニオン７４の衝撃力を緩和するとともに、ピニオンとリングギヤとの連係時における部品の摩耗を抑制することができる。リングギヤ２３の回転速度よりもピニオン７４の回転速度が速い場合に、ピニオン７４をリングギヤ２３に確実に噛合させることができる。したがって、リングギヤ２３とピニオン７４とのさらに良好な噛合性を確保しつつ、さらなる延命化を図ることができる。

ピニオン７４の内周面には、ピニオン側ヘリカル内歯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７４との間に収納部７６が形成されている。
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７４は、ピニオンインナ７１に対して大きくガタ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７４およびリングギヤ２３の摩耗を抑制し、ピニオン７４およびリングギヤ２３の延命化を図っている。

ピニオン７４の軸方向他方側（図１における右側）の端面には、軸方向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７４が軸方向他方側（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と当接するように構成されている。

すなわち、ピニオン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は、互いに当接することでピニオン７４の軸方向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。
延長筒部７４ｄの外径は、クラッチカバー６の開口部６６ａの直径および補強筒部６７の内径よりも小さく設定されている。これにより、ピニオン７４が軸方向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と当接できる。

ここで、スタータ１の通電状態におけるリングギヤ２３とピニオン７４との最大噛み合い代Ｌ１（図１における下側参照）、および第一規制部９７を構成するピニオン７４の延長筒部７４ｄとクラッチインナ２２の規制段差部２２ｂとの離間距離Ｌ２は、
Ｌ１＞Ｌ２・・・（１）
を満たすように設定されている。このように設定することで、リングギヤ２３から離間する方向にピニオン７４がピニオンスプリング１１の離間距離Ｌ２だけスライド移動しても、ピニオン７４とリングギヤ２３との噛合が外れることがない。

また、ピニオンインナ７１の軸方向一方側（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７４が抜けるのが規制される。

（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の径方向略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。プランジャホルダ２６は、ヨーク２５の底部２５ａに対応するように略円環状に形成されたホルダ本体部２６ａと、このホルダ本体部２６ａの内周縁から軸方向他方側に向かって屈曲延出されたホルダ円筒部２６ｂとが一体成形された部材である。ホルダ円筒部２６ｂ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、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。

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には、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（何れも不図示）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、互いに同心円状に設けられ、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、両者を離反方向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２７ｂ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が一体的に成形されている。この外フランジ部２９の外周部側には、モータ部３のトッププレート１２を貫通するスイッチシャフト３０がホルダ部材３０ａおよびセンタープレートの貫通孔４３ａを介して軸方向に沿って設けられている。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、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に対して当接離反可能になっている。

すなわち、固定接点板３４を構成する第一固定接点板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。可動接点板８が出力軸４に沿ってストロークし、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ＯＮ状態となって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部材である。

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と離間したＯＦＦ状態となる。

ここで、スタータ１の静止状態（図１における中心線より上側）における可動接点板８と固定接点板３４との離間距離、すなわち可動接点板８がＯＦＦ状態からＯＮ状態になる際の可動接点板８の軸方向に沿ったストローク量をＬ３とし、リングギヤ２３とピニオン７４との最大離間距離をＬ４としたとき、ストローク量Ｌ３、および最大離間距離Ｌ４は、
Ｌ３＞Ｌ４・・・（２）
を満たすように設定されている。したがって、電磁装置９がピニオン７４と可動接点板８とを軸方向一方側（図１における左側）にスライド移動させたときに、可動接点板８がＯＮ状態となる前に、ピニオン７４がリングギヤ２３に当接する。

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の軸方向一方側端８１ａ（図１における左側端）には、径方向外側に張り出した外フランジ部８２が一体成形されている。プランジャインナ８１が軸方向一方側にスライド移動したとき、プランジャインナ８１の軸方向一方側端８１ａがクラッチアウタ１８の軸方向他方側端と当接し、クラッチ機構５、およびピニオン機構７０を軸方向一方側にスライド移動させる。
プランジャインナ８１の軸方向他方側端８１ｂ（図１における右側端）には、軸方向他方側から軸方向一方側に向かって漸次外径が大きくなる爪部８３が周方向に沿って複数形成されている。また、爪部８３の軸方向一方側（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設定されており、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の軸方向他方側端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設定されている。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の肉厚は、プランジャインナ８１の溝部８４の幅よりも薄くなるように設定されている。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の軸方向他方側端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の軸方向一方側（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、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は軸方向一方側（図１における左側）に向かって、プランジャアウタ８５は軸方向他方側（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。

このような構成のもと、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）においては、プランジャスプリング９１により、プランジャインナ８１が軸方向一方側（図１における左側）に向かって付勢される。一方、プランジャアウタ８５が他方側（図１における右側）に向かって付勢される。

プランジャインナ８１の軸方向一方側端８１ａと、クラッチアウタ１８の他方側端は、互いに接触しておらず、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に押圧された状態になる。したがって、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下側の状態）において、ギヤプランジャ８０が軸方向一方側（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の軸方向一方側端８１ａは、常にクラッチ機構５のクラッチアウタ１８の軸方向他方側端と当接した状態になる。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。

（スタータの動作）
続いて、図１から図４Ｃの各図に基づいて、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の静止状態では、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７４とリングギヤ２３とが最大離間距離Ｌ４を有した状態で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の軸方向一方側端８１ａとクラッチアウタ１８の軸方向他方側端とは僅かにクリアランスをもった状態とされている。
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に押圧された状態になっている。したがって、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。

さらに、スイッチプランジャ２７は、スイッチリターンスプリング２７ｂ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に設けら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に対して距離Ｌ３（すなわち可動接点板８のストローク量Ｌ３）だけ離間しており、電気的に切断されている。

図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、スイッチプランジャ２７の移動直後の説明図である。図２Ａは、スタータ１の動作を示し、図２Ｂは、リングギヤ２３に対するピニオン７４の動作を示し、図２Ｃは、ピニオンインナ７１に対するピニオン７４の動作を示す。また、図２Ｂおよび図２Ｃは、ピニオン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おり、ピニオン７４およびリングギヤ２３の回転方向は、図２Ｂおよび図２Ｃにおける上方となっている。また、図２Ｂにおいて、移動前のピニオン７４を２点鎖線で図示している。
図２Ａに示すように、スイッチプランジャ２７の移動直後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、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２Ａ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。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噛合されており、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２Ａ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側へスライド移動すると、クラッチアウタ１８が、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７４は、図２Ｂ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７４の軸方向一方側（図２Ｂにおける左側）端面７４ｂとリングギヤ２３の軸方向他方側（図２Ｂ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になる。
また、スイッチプランジャ２７は、ギヤプランジャ８０と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ため、スイッチプランジャ２７、およびこれと連動する可動接点板８も、最大離間距離Ｌ４だけ軸方向一方側（図２Ｂにおける左側）に移動する。

なお、図２Ｃに示すように、ピニオン７４は、ピニオンインナ７１とヘリカルスプライン嵌合しているが、ピニオンスプリング１１（図２Ａ参照）によって、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ている。したがって、ピニオン７４は、リングギヤ２３との当接直前まで、ピニオンインナ７１に対して相対移動することなく保持されている。

ここで、前述のとおり、可動接点板８のストローク量Ｌ３（図１参照）、およびリングギヤ２３とピニオン７４との最大離間距離Ｌ４は、
Ｌ３＞Ｌ４・・・（２）
を満たすように設定されている。したがって、ピニオン７４との最大離間距離Ｌ４だけ軸方向一方側（図２Ａにおける左側）に移動したときであっても、可動接点板８と固定接点板３４との間に、ストローク量Ｌ３と最大離間距離Ｌ４との差に等しいクリアランスＣ（図２Ａ参照）を有した状態で、可動接点板８がＯＦＦ状態となっている。すなわち、可動接点板８がＯＮ状態となる前に、ピニオン７４の軸方向一方側端面７４ｂとリングギヤ２３の軸方向他方側端面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。

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃ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る。なお、図３Ａ以降の図３Ａ〜図３Ｃは、それぞれ図２Ａ〜図２Ｃに対応した図となっている。
図３Ａに示すように、プランジャホルダ２６によりスイッチプランジャ２７が吸引され、さらにリングギヤ２３側へ向かってスライド移動すると、スイッチプランジャ２７の円筒部２７ａとプランジャホルダ２６のホルダ円筒部２６ｂとが径方向で重複した状態になる。このため、ホルダ円筒部２６ｂとスイッチプランジャ２７の円筒部２７ａとの間の磁束が増し、励磁コイル２４のスイッチプランジャ２７に対する磁力が大きくなる。よって、スイッチプランジャ２７のスライド移動した状態が確実に保持される。

また、スイッチプランジャ２７が吸引され、さらにリングギヤ２３側へ向かってスライド移動することにより、可動接点板８のストローク量Ｌ３（図１参照）が最大になる。そして、固定接点板３４に可動接点板８が接触する。可動接点板８は、スイッチシャフト３０に対して軸方向に変位可能なよう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。

このとき、ピニオン７４の軸方向一方側端面７４ｂと、リングギヤ２３の軸方向他方側端面２３ａとが互いに当接していた場合、スイッチプランジャ２７によってピニオン機構７０が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７４の軸方向一方側端面７４ｂは、リングギヤ２３の軸方向他方側端面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として機能している。したがって、ピニオン７４の軸方向一方側端面７４ｂと、リングギヤ２３の軸方向他方側端面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共に、ピニオン７４の軸方向一方側端面７４ｂ、およびリングギヤ２３の軸方向他方側端面２３ａの摩耗を抑制でき、ピニオン７４およびリングギヤ２３の延命化を図ることができる。

続いて、固定接点板３４に可動接点板８が接触すると、コイル５９が通電されてアーマチュアコア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７４の軸方向一方側端面７４ｂとリングギヤ２３の軸方向他方側端面２３ａとが当接していた場合には、その当接状態（図２Ｂ参照）が解除される。そして、図３Ｂ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７４がリングギヤ２３側に押出される。

図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、ピニオン７４とリングギヤ２３とが衝突したときの説明図である。
ところで、ピニオン７４とリングギヤ２３との噛合時において、ピニオン７４とリングギヤ２３との間には、一般に、相対的な回転速度差が発生する。例えば、アイドリングストップ機能を備えた自動車において、エンジンの燃料噴射を停止した直後にエンジンを再始動させる場合が想定される。この場合には、リングギヤ２３が惰性回転しているため、ピニオン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。

図４Ｂに示すように、例えば、リングギヤ２３の回転速度がピニオン７４の回転速度よりも速い場合には、リングギヤ２３の歯部２３Ａの先端角部とピニオン７４のピニオン側ヘリカル外歯７４Ａの先端角部とが衝突する。これにより、ピニオン７４には、リングギヤ２３の歯部２３Ａとピニオン７４のピニオン側ヘリカル外歯７４Ａとのヘリカル角度に沿うように、リングギヤ２３から離反する方向に向かってスラスト荷重Ｆ１が発生する。
このとき、リングギヤ２３は所定の回転速度で回転しているため、リングギヤ２３に衝突したピニオン７４はスラスト荷重Ｆ１を受けるとともに、回転中のリングギヤ２３によってリングギヤ２３の回転方向に回転力Ｆ２が付与される。
また、このとき、図４Ｃに示すように、ピニオン７４には、ピニオンインナ７１のピニオンインナ側ヘリカル外歯７３とピニオン７４のピニオン側ヘリカル内歯７４ａとの間に、衝突による衝突反力荷重Ｆ３が、ピニオン７４の回転方向とは反対方向に発生する。さらに、ピニオンインナ側ヘリカル外歯７３とピニオン側ヘリカル内歯７４ａとのヘリカル角度に沿って衝突反力荷重Ｆ３のベクトルが分割され、リングギヤ２３から離反する方向に向かってスラスト荷重Ｆ４が発生する。これにより、ピニオン７４は、リングギヤ２３から離反する方向に向かって移動する。

ここで、図４Ａに示すように、ピニオンスプリング１１は、ピニオン７４の軸方向への移動量に対応して収縮する。すなわち、ピニオンスプリング１１は、ピニオン７４とリングギヤ２３とが衝突したときのスラスト荷重を吸収するダンパ機構として機能している。したがって、ピニオン７４とリングギヤ２３とが衝突時においても、ピニオン７４の軸方向一方側端面７４ｂ、およびリングギヤ２３の軸方向他方側端面２３ａの摩耗を抑制でき、ピニオン７４およびリングギヤ２３の延命化を図ることができる。
そして、再び、図４Ｂに示すような、リングギヤ２３の歯部２３Ａの先端角部とピニオン７４のピニオン側ヘリカル外歯７４Ａの先端角部とが衝突する状態となり、その都度ピニオン７４はリングギヤ２３から回転力Ｆ２が与えられ、この状態を繰り返す度にピニオン７４の回転速度は加速し、ピニオン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。

図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、ピニオン７４とリングギヤ２３とが噛合し始めたときの説明図である。
図５Ｃに示すように、ピニオン７４には、収縮させられたピニオンスプリング１１の付勢力により、リングギヤ２３側に接近する方向に押圧力が働く。さらに、出力軸４（図５Ａ参照）の回転により、ピニオン７４の回転速度がリングギヤ２３の回転速度に対して同じ（同期した状態）又は速くなる。そして、一旦リングギヤ２３とピニオン７４とが連係し始めると、ピニオン７４とリングギヤ２３との噛合いによって発生するスラスト荷重Ｆ５により、ピニオン７４はピニオンインナ側ヘリカル外歯７３とピニオン側ヘリカル内歯７４ａとのヘリカル角度に沿って、リングギヤ２３側に接近する方向に移動する。
そして、図５Ｂに示すように、リングギヤ２３側に押出されたピニオン７４はリングギヤ２３と噛合し始める。

図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、ピニオン７４とリングギヤ２３とが噛合した時の説明図である。
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、ピニオン７４とリングギヤ２３とがヘリカル噛合し、かつピニオンインナ７１とヘリカルスプライン嵌合していることから、リングギヤ２３側に接近する方向のスラスト荷重がさらに発生する。
これにより、図６Ｂに示すように、ピニオン７４とリングギヤ２３とが所定の噛み合い位置で噛合する。なお、このとき、図６Ｃに示すように、ピニオン７４は、ピニオンスプリング１１（図６Ａ参照）によって、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ている。したがって、ピニオン７４は、リングギヤ２３と噛合後、ピニオンインナ７１に対して相対移動することなく保持されている。

エンジンが始動し、ピニオン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から離反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、リングギヤ２３の回転速度よりもピニオン７４の回転速度が遅い場合において、リングギヤ２３とピニオン７４とが噛合してリングギヤ２３からピニオン７４に回転力が伝達されたときに、リングギヤ２３からから離反する方向にピニオン７４を容易にスライド移動させることができる。つまり、ピニオン７４がピニオンインナ側ヘリカル外歯７３とピニオン側ヘリカル内歯７４ａとのヘリカル角度に沿って下がることで、端面接触時のピニオン７４の衝撃力を緩和し、ピニオン７４とリングギヤ２３との連係時における部品の摩耗を抑制することができる。これにより、リングギヤ２３の回転力による負荷がスタータ１に伝達するのを抑制できるので、クラッチ機構５等の部品の摩耗を抑制して延命化を図ることができる。また、ピニオンインナ７１のインナ側外歯とピニオン７４の内歯とがストレートスプライン噛合した構造に対して、円滑にピニオン７４をリングギヤ２３から離反させることができる。
また、リングギヤ２３から離反する方向にスライド移動するピニオン７４にはリングギヤ２３の回転によって回転力が付与さられ、この状態を繰り返す度にピニオン７４の回転速度は加速し、ピニオン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。
そして、リングギヤ２３の回転速度に対してピニオン７４の回転速度が同じ（同期した状態）又は速くなって、一旦リングギヤ２３とピニオン７４とが噛合し始めると、ピニオン７４にはリングギヤ２３に接近する方向に向かってスラスト荷重が発生するので、ピニオン７４をリングギヤ２３にスムーズに噛合させることができる。
また、ピニオン７４とピニオンインナ７１との間にピニオンスプリング１１を備えているので、ピニオン７４とリングギヤ２３との噛合時における衝撃を吸収しつつピニオン７４とリングギヤ２３との回転速度を同期させながら、ピニオンスプリング１１の付勢力によりピニオン７４をリングギヤ２３側に押圧できる。したがって、ピニオン７４とリングギヤ２３との噛合時におけるピニオン７４やリングギヤ２３等の部品の摩耗を抑制するとともに、リングギヤ２３からピニオン７４が離反した後に、素早く噛合させることができる。
したがって、リングギヤ２３とピニオン７４との良好な噛合性を確保しつつ、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。

上述の実施形態では、ピニオン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の実施の形態を適用できる。

上述の実施形態では、電磁装置９を、励磁コイル２４とプランジャ機構３７とを備えた構成とし、励磁コイル２４、プランジャ機構３７および出力軸４を同軸に配置した、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、本発明の実施の形態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、本発明の実施の形態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）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の実施の形態を適用してもよい。

上述の実施形態では、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、上述の実施形態のスタータ１は、上述のように、ピニオン機構７０にダンパ機構を設けるとともに、ピニオン７４とリングギヤ２３とが安定して噛合できる。したがって、実施形態のスタータ１の適用は、アイドリングストップ機能を備えた自動車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自動車にも好適である。

上記によれば、ピニオンとリングギヤとの連係時における部品の摩耗を抑制することができる。また、リングギヤの回転力による負荷がスタータに伝達するのを抑制できるので、リングギヤとピニオンとの良好な連係性を確保しつつ、部品の延命化を図ることができる。

１ スタータ
３ モータ部
４ 出力軸
９ 電磁装置
１１ ピニオンスプリング
２３ リングギヤ
２４ 励磁コイル
７０ ピニオン機構
７１ ピニオンインナ
７３ ピニオンインナ側ヘリカル外歯
７４ ピニオン
７４Ａ ピニオン側ヘリカル外歯
７４ａ ピニオン側ヘリカル内歯
８０ ギヤプランジャ
Ｆ１，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５ スラスト荷重

Claims (4)

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、かつエンジンのリングギヤと連係可能に設けられ、前記出力軸の回転を前記リングギヤに伝達するためのピニオン機構と、
   前記モータ部への通電および遮断を行うとともに、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電磁装置と、
   を備えたスタータであって、
   前記ピニオン機構は、
   前記出力軸に外挿され、前記出力軸に沿ってスライド移動可能なピニオンインナと、
   前記ピニオンインナの径方向外側に、前記ピニオンインナと同心円状に設けられ、前記リングギヤと噛合って連係可能なピニオンと、
   前記ピニオンと前記ピニオンインナとの間に配置され、前記ピニオンを前記リングギヤ側に向かって付勢するピニオンスプリングと、
   を備え、
   前記ピニオンには、捩れ角を有し前記リングギヤに連係するピニオン側ヘリカル外歯と、捩れ角を有し前記ピニオンインナに連係するピニオン側ヘリカル内歯とが形成されている一方、前記ピニオンインナには、捩れ角を有し前記ピニオン側ヘリカル内歯に連係するピニオンインナ側ヘリカル外歯が形成されており、
   前記ピニオン側ヘリカル外歯は、前記リングギヤと前記ピニオンとが噛合されずに衝突した時において、前記リングギヤの回転速度よりも前記ピニオンの回転速度が遅い場合、前記リングギヤから離反する方向に向かって前記ピニオン側ヘリカル外歯にスラスト荷重が発生するように形成され、
   かつ前記リングギヤと前記ピニオンとが噛合した時において、前記リングギヤの回転速度よりも前記ピニオンの回転速度が速い場合、前記リングギヤに接近する方向に向かって前記ピニオン側ヘリカル外歯にスラスト荷重が発生するように形成されるとともに、
   前記ピニオン側ヘリカル内歯および前記ピニオンインナ側ヘリカル外歯は、前記リングギヤと前記ピニオンとが噛合されずに衝突した時において、前記リングギヤの回転速度よりも前記ピニオンの回転速度が遅い場合、前記リングギヤから離反する方向に向かって前記ピニオンにスラスト荷重が発生するように形成され、
   かつ前記リングギヤと前記ピニオンとが噛合した時において、前記リングギヤの回転速度よりも前記ピニオンの回転速度が速い場合、前記リングギヤに接近する方向に向かって前記ピニオンにスラスト荷重が発生するように形成されているスタータ。
2. 前記ピニオンインナ側ヘリカル外歯の捩れ方向は、前記リングギヤと連係する前記ピニオン側ヘリカル外歯の捩れ方向と同一の方向に設定されている請求項１に記載のスタータ。
3. 前記ピニオン側ヘリカル外歯、前記ピニオン側ヘリカル内歯および前記ピニオンインナ側ヘリカル外歯の捩れ方向は、前記リングギヤの歯部の捩れ方向に基づき規定される請求項１または２に記載のスタータ。
4. 前記電磁装置は、
   筒状に設けられた励磁コイルと、
   前記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、
   前記出力軸と同軸に設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載のスタータ。

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