JPWO2006043579A1

JPWO2006043579A1 - アイドルギヤ付始動電動機

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Publication number: JPWO2006043579A1
Application number: JP2006543024A
Authority: JP
Inventors: 小野　一志; 一志小野; 道夫岡田; 茂之円角; 信哉齋藤; 千博堀越
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2008-05-22
Also published as: CN101044316A; EP1806499A1; US20080257077A1; WO2006043579A1

Abstract

遊星歯車機構１２を介してモータ１１によって回転されるドライブシャフト３２にヘリカルスプライン部６１を形成し、そこに軸方向に移動可能なオーバーランニングクラッチ１３を取り付ける。アイドルギヤ１５と噛合するピニオン１４をオーバーランニングクラッチ１３のクラッチインナ５７と一体に形成する。ピニオン１４の先端部に、アイドルギヤ１５と係合し、ピニオン１４の軸方向への移動に伴って、アイドルギヤ１５をリングギヤ１６から離脱させる移送フランジ７２を形成する。ピニオン１４のギヤ部７１の歯底外径は、クラッチインナ５７の外径よりも小径となっており、ピニオン１４は移送フランジ７２及びクラッチインナ５７と一体に冷間鍛造にて形成される。これにより、部品点数を増大させることなくアイドルギヤとリングギヤを噛合・離脱させることが可能な簡単かつ安価で信頼性の高い始動電動機を提供する。

Description

本発明は、自動車等のエンジンに取り付けられる始動電動機に関し、特に、電動機によって回転駆動され軸方向に移動可能なアイドルギヤを備える始動電動機における前記アイドルギヤとエンジンのリングギヤとの間の噛合・離脱制御機構に関する。

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では、エンジンに取り付けられた始動電動機（スタータモータ）によって始動動作が行われるのが一般的である。このような始動電動機としては、特許文献１のように、軸方向に移動可能なアイドルギヤが備えたものが知られている。このアイドルギヤは、エンジンのリングギヤと噛合・離脱可能に配置されており、エンジン始動時に両ギヤが噛合し、エンジン始動後にそれらの噛合が解除されるようになっている。アイドルギヤはまた、始動電動機によって回転駆動されるピニオンと噛合しており、ピニオンはオーバーランニングクラッチを介してモータの回転軸に接続されている。

図５,６は、このような従来の始動電動機における、アイドルギヤとリングギヤの噛合・離脱を制御する機構の構成を示す説明図である。図５の機構は、特許文献１〜３の始動電動機にて採用されている構成であり、アイドルギヤ101はシフトレバー102の動作によって軸方向に移動する。シフトレバー102は図示しない電磁スイッチによって駆動され、その先端側はオーバーランニングクラッチ103の一端側と係合している。オーバーランニングクラッチ103は軸方向に移動可能となっており、シフトレバー102が作動するとその動作により図中右方向に移動する。

オーバーランニングクラッチ103の他端側は、スペーサ104を介してアイドルギヤ101と当接している。オーバーランニングクラッチ103が図中右方向に移動すると、それに伴ってアイドルギヤ101もまた右方向に移動し、リングギヤ105と噛合する。アイドルギヤ101はピニオン106と噛合しており、ピニオン106がオーバーランニングクラッチ103を介してモータ107によって回転駆動されると、その回転はアイドルギヤ101からリングギヤ105に伝わり、エンジンを始動させる。

エンジンが始動すると、リングギヤ105からアイドルギヤ101を介してピニオン106にその回転が伝達される。この際、ピニオン106の回転数がモータ107の回転数よりも高い場合には、オーバーランニングクラッチ103がオーバーラン状態となり、モータ107側にピニオン106の回転は伝達されない。一方、電磁スイッチがＯＦＦされると、シフトレバー102の先端部が図中左方に移動する。これにより、オーバーランニングクラッチ103、ピニオン106及びアイドルギヤ101が左方向に移動し、アイドルギヤ101はリングギヤ105から離脱する。

次に、図６の機構は、特許文献４の始動電動機にて採用されている構成であり、ここでは、ピニオン111に取り付けられたリング112によってアイドルギヤ113が移動する。アイドルギヤ113の一端側には係合溝114が形成されており、この係合溝114にはリング112が係合している。ピニオン111は、オーバーランニングクラッチ115及び遊星歯車機構116を介してモータ117の回転軸118に接続されている。モータ117の図中左端側には、図示しない電磁スイッチが配されており、そのＯＮ／ＯＦＦにより、ピニオン111が固定された出力軸119が図中左右方向に移動する。

電磁スイッチが作動し、出力軸119が図中右方向に移動すると、ピニオン111は右方向へ移動する。それに伴い、リング112によって係合接続されたアイドルギヤ113もまた右方向へ移動し、リングギヤ121と噛合する。モータ117の回転は、その回転軸118から遊星歯車機構116及びオーバーランニングクラッチ115を介して出力軸119に伝わり、ピニオン111を回転させる。この回転は、アイドルギヤ113からリングギヤ121に伝わり、エンジンを始動させる。

エンジンが始動すると、図５の機構と同様に、オーバーランニングクラッチ115がオーバーラン状態となり、リングギヤ121側からの回転はモータ117側には伝達されない。電磁スイッチがＯＦＦされると、図示しないリターンスプリングによって出力軸119が図中左方向に移動する。これに伴い、ピニオン111及びアイドルギヤ113も左方向へ移動し、アイドルギヤ113はリングギヤ121から離脱する。
特開昭61-204968号公報特開平5-71454号公報特開平11-37021号公報特開平4-303175号公報

しかしながら、始動電動機においては、アイドルギヤ101,113をピニオン106,111と噛合させつつ軸方向に移動させてリングギヤ105,121に対し噛合・離脱させる必要があり、前述のような機構では、それを行うための機構が別途必要となる。例えば、図５のような機構では、シフトレバー102やその周辺部品が必要となり、図６のような機構では、リング112や係合溝114などが必要となる。すなわち、従来の始動電動機では、アイドルギヤ101,113をリングギヤ105,121に押し込んだり、引き戻したりするため、それ専用の特別な機構が配せられており、その分、部品点数が増大し、組付工数も増大し、コストアップにつながるという問題があった。

また、アイドルギヤ移動用の部材は、エンジン始動時に大きな衝撃を受けやすく、エンジン始動後も高回転の摺動作用を受けるため、部品の破損や摩耗が生じ易いという問題もあった。さらに、特に図５のような機構では、アイドルギヤ移動用の機構が大きいため、始動電動機全体が大型化するという問題もあった。

本発明の目的は、部品点数を増大させることなくアイドルギヤとリングギヤを噛合・離脱させることが可能な簡単かつ安価で信頼性の高い始動電動機を提供することにある。

本発明のアイドルギヤ付始動電動機は、電動機によって回転される出力軸と、前記出力軸に形成されたスプライン部に取り付けられ前記スプライン部に沿って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駆動されると共に、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と、前記出力軸と平行に配設されたアイドルシャフトと、前記アイドルシャフトに回転自在かつ軸方向に移動可能に支持され軸方向の移動によってエンジンのリングギヤに噛合・離脱するアイドルギヤと、前記ピニオンと一体に設けられ、前記アイドルギヤと係合し、前記ピニオンの軸方向への移動に伴って、前記リングギヤと噛合状態にある前記アイドルギヤを前記リングギヤから離脱させるアイドルギヤ移送手段とを有することを特徴とする。

本発明のアイドルギヤ付始動電動機にあっては、ピニオンと一体に形成されたアイドルギヤ移送手段によって、アイドルギヤをリングギヤから離脱させるので、従来の始動電動機のように、アイドルギヤとピニオンギヤを連結させるために複雑な機構や多くの部品を配する必要ない。また、本発明のアイドルギヤ付始動電動機は、従来の装置よりも摺動部品が少ない構成となるため、クランキング時の衝撃等によって部品の破損や摩耗が生じにくい。さらに、既存のピニオンを利用してアイドルギヤの復帰を行い、特別な機構が不要なため、装置の簡略化、小型化が図られる。

前記アイドルギヤ付始動電動機において、前記アイドルギヤ移送手段として、前記ピニオンの先端部に前記ピニオンと一体に形成された円板状の移送フランジを設けても良い。また、前記移送フランジの基部に曲面部を設けても良い。

前記アイドルギヤ付始動電動機において、前記ピニオンを冷間鍛造にて形成しても良い。ピニオンを冷間鍛造にて形成することにより、ピニオンの寸法精度が向上し、ピニオンとアイドルギヤ間など、各部品間のガタが小さくなる。また、冷間鍛造によってギヤ部を形成することにより、加工硬化が生じ、ギヤ部の強度が増大する。

前記アイドルギヤ付始動電動機において、前記オーバーランニングクラッチを、前記出力軸に取り付けられるアウタ部と、前記アウタ部の内周側に配設されるインナ部と、前記アウタ部と前記インナ部との間に介設されるローラ部材とを備える構成とし、前記ピニオンと前記オーバーランニングクラッチの前記インナ部とを一体に形成しても良く、これにより、部品点数の削減が図られる。この場合、前記ピニオンに形成されたギヤ部の歯底外径を、前記インナ部の外径よりも大径としても良く、これにより、ギヤ部の形成に際しクラッチインナが障害となることがなく、クラッチインナとギヤ部が一体となったピニオンを冷間鍛造によって容易に形成できる。

本発明のアイドルギヤ付始動電動機によれば、アイドルギヤと係合し、ピニオンの軸方向への移動に伴って、リングギヤと噛合状態にあるアイドルギヤをリングギヤから離脱させるアイドルギヤ移送手段をピニオンと一体に形成したので、従来の始動電動機のように、アイドルギヤとピニオンギヤを連結させるために複雑な機構や多くの部品を配する必要なく、部品点数を削減し、コスト低減を図ることが可能となる。

また、本発明のアイドルギヤ付始動電動機では、シフトレバーやリング及び係合溝等が不要なため、従来の装置よりも摺動部品が少なくでき、クランキング時の衝撃等によって部品の破損や摩耗が生じにくく、製品の信頼性も向上する。さらに、既存のピニオンの一部を利用してアイドルギヤをリングギヤから離脱させるので、特別な機構が不要であり、装置の簡略化、小型化を図ることが可能となり、エンジンのコンパクト化にも寄与できる。

一方、ピニオンを冷間鍛造にて形成することにより、ピニオンの寸法精度が向上し、ピニオンとアイドルギヤ間など、部品間のガタが小さくなり、部品の摩耗や破損を防止できる。また、冷間鍛造によってギヤ部を形成すると、加工硬化が生じ、ギヤ部の強度が増大し、ギヤ連結部の強度アップを図ることが可能となる。

さらに、ピニオンとオーバーランニングクラッチのインナ部とを一体に形成した場合、ピニオンに形成されたギヤ部の歯底外径を、インナ部の外径よりも小径とすることにより、ギヤ部の形成に際しクラッチインナが障害となることがなく、クラッチインナとギヤ部が一体となったピニオンを冷間鍛造によって容易に形成することが可能となる。

本発明の一実施例である始動電動機の構成を示す断面図である。図１の始動電動機の要部拡大図である。ピニオンの構成を示す断面図である。図１の始動電動機が、イグニッションキースイッチＯＮに伴って、作動状態となった場合の構成を示す断面図である。従来の始動電動機におけるアイドルギヤとリングギヤとの間の噛合・離脱を制御する機構の一例を示す説明図である。従来の始動電動機におけるアイドルギヤとリングギヤとの間の噛合・離脱を制御する機構の他の例を示す説明図である。

符号の説明

１始動電動機２モータ部
３ギヤ部４マグネットスイッチ部
５ケース部６アイドル部
１１モータ（電動機）１２遊星歯車機構
１３オーバーランニングクラッチ１４ピニオン
１５アイドルギヤ１６リングギヤ
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永久磁石
２７モータ軸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ドライブシャフト（出力軸）３３軸受部
３４メタル軸受３５コンミテータ
３６コンミテータ片３７ブラシホルダ
３８ブラシ収容部３９ブラシ
４１導電プレート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内歯歯車
４９メタル軸受５１遊星歯車
５２ベースプレート５３支持ピン
５４メタル軸受５５太陽歯車
５６クラッチアウタ（アウタ部）５６ａボス部
５６ｂクラッチ部５７クラッチインナ（インナ部）
５８ローラ（ローラ部材）５９クラッチスプリング
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ギヤ部
７２移送フランジ（アイドルギヤ移送手段）
７３曲面部７４シャフト孔
７５スプリング収容部７６ピニオンギヤメタル
７７固定部７８可動部
７９ケース８１コイル
８２固定鉄心８３可動鉄心
８４ギヤプランジャ８５ブラケットプレート
８６プランジャスプリング８７摺動軸受
８８メタル軸受８９アイドルシャフト
９０スイッチリターンスプリング９１メタル軸受
９２ギヤ部９３ボス部
９４スリッププレート９５Ｃリング
101 アイドルギヤ 102 シフトレバー
103 オーバーランニングクラッチ 104 スペーサ
105 リングギヤ 106 ピニオン
107 モータ 111 ピニオン
112 リング 113 アイドルギヤ
114 係合溝 115 オーバーランニングクラッチ
116 遊星歯車機構 117 モータ
118 回転軸 119 出力軸
121 リングギヤＡクラッチインナ外径
Ｂピニオンギヤ部歯底外径

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始動電動機の構成を示す断面図、図２は図１の始動電動機の要部拡大図である。図１の始動電動機１は、自動車用エンジンの始動に使用され、停止しているエンジンに対して、燃料の吸入、微粒化、圧縮、点火に必要な回転を与える。

始動電動機１は、大別すると、モータ部２、ギヤ部３、マグネットスイッチ部４、ケース部５及びアイドル部６とから構成されている。モータ部２には駆動源であるモータ（電動機）１１が配設され、ギヤ部３には減速装置である遊星歯車機構１２やオーバーランニングクラッチ１３、ピニオン１４などが配設されている。アイドル部６には、ピニオン１４と噛合するアイドルギヤ１５が配設されている。アイドルギヤ１５は、軸方向（図中左右方向）に移動可能に取り付けられており、図中左方向（以下、左右方向は図１を基準とし「図中」の記載は省略する）に移動すると、エンジンのリングギヤ１６と噛合する。モータ１１の回転力は、遊星歯車機構１２及びオーバーランニングクラッチ１３を介してピニオン１４に伝わり、アイドルギヤ１５からリングギヤ１６へと伝達され、エンジンが始動される。

モータ１１は、円筒形状のモータハウジング２１内にアーマチュア２２を回動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１１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、ケース部５のギヤカバー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、周方向に複数個の永久磁石２６が固定されており、永久磁石２６の内側にはアーマチュア２２が配設される。アーマチュア２２は、モータ軸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。モータ軸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によって回動自在に支持されている。一方、モータ軸２７の左端部は、ピニオン１４等が取り付けられたドライブシャフト（出力軸）３２の端部に回動自在に支持されている。ドライブシャフト３２の右端部には軸受部３３が凹設されており、モータ軸２７はそこに取り付けられたメタル軸受３４によって回動自在に支持される。

アーマチュアコア２８の一端側には、モータ軸２７に外嵌固定されたコンミテータ３５が隣接配置されている。コンミテータ３５の外周面には、導電材にて形成されたコンミテータ片３６が複数個取り付けられており、各コンミテータ片３６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３７が取り付けられている。ブラシホルダ３７には、周方向に間隔をあけて、ブラシ収容部３８が４個配置されている。各ブラシ収容部３８にはそれぞれブラシ３９が出没自在に内装されている。ブラシ３９の突出先端部（内径側先端部）は、コンミテータ３５の外周面に摺接している。

ブラシ３９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３７の導電プレート４１と電気的に接続されている。導電プレート４１にはスイッチ部４２が設けられており、スイッチプレート４３が導電プレート４１に接触すると電源ターミナル４４とブラシ３９との間が電気的に接続され、コンミテータ３５に電源が供給される。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、マグネットスイッチ部４が通電されると、スイッチシャフト４５が左方に移動し、スイッチプレート４３が導電プレート４１に接触するようになっている。

ギヤ部３の遊星歯車機構１２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歯車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３２の右端側が回動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３２の右端部に固定されており、遊星歯車５１が３個等分間隔で取り付けられている。遊星歯車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を介して回動自在に支持されている。遊星歯車５１は内歯歯車４８と噛合している。

モータ軸２７の左端部には、太陽歯車５５が形成されている。太陽歯車５５は遊星歯車５１と噛合しており、遊星歯車５１は、太陽歯車５５と内歯歯車４８との間で、自転しつつ公転する。モータ１１が作動すると、モータ軸２７と共に太陽歯車５５が回転し、太陽歯車５５の回転に伴い、遊星歯車５１が内歯歯車４８と噛み合いながら太陽歯車５５の周りを公転する。これにより、ドライブシャフト３２に固定されたベースプレート５２が回転し、モータ軸２７の回転が減速されてドライブシャフト３２に伝達される。

オーバーランニングクラッチ１３は、遊星歯車機構１２によって減速された回転をピニオン１４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１３は、クラッチアウタ（アウタ部）５６とクラッチインナ（インナ部）５７との間に、ローラ（ローラ部材）５８及びクラッチスプリング５９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３２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３２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３２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３２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、ピニオン１４と一体に形成されたクラッチインナ５７が配設されている。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５９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５９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５９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５９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１１が作動しドライブシャフト３２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、ピニオン１４が回転する。

これに対し、エンジンが始動し、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１３にて遮断され、モータ１１側には伝達されない。

ピニオン１４は冷間鍛造によって形成された鋼製部材であり、アイドルギヤ１５と噛合している。図３は、ピニオン１４の構成を示す断面図である。図３に示すように、ピニオン１４は、クラッチインナ５７と一体に成形されており、そのギヤ部７１の先端部には、円板状の移送フランジ（アイドルギヤ移送手段）７２が形成されている。移送フランジ７２はアイドルギヤ１５の側面に当接しており、エンジン始動後に通電が停止されると、ピニオン１４と共にアイドルギヤ１５を右方に移動させ、アイドルギヤ１５をリングギヤ１６から離脱させる。

クラッチインナ５７の外径Ａは、ギヤ部７１の歯底外径Ｂよりも小径（Ａ＜Ｂ）となっている。これにより、ギヤ部７１の形成に際しクラッチインナ５７が障害となることがなく、クラッチインナ５７とギヤ部７１が一体となったピニオン１４を冷間鍛造によって形成することが可能となる。ピニオン１４を冷鍛加工することにより、ギヤ部７１の軸方向寸法（図中の寸法Ｘ）の精度が向上し、ピニオン１４とアイドルギヤ１５間など、部品間のガタを小さくすることができ、部品の摩耗や破損を防止できる。また、冷間鍛造によってギヤ部７１を形成することにより、加工硬化が生じ、ギヤ部７１の強度が増大し、ギヤ連結部の強度アップを図ることが可能となる。

移送フランジ７２の基部には、曲面部７３が形成されている。移送フランジ７２は、後述するように、アイドルギヤ１５をリングギヤ１６から離脱させる際に、アイドルギヤ１５に当接し、アイドルギヤ１５を右方に移動させる。その際、移送フランジ７２にはアイドルギヤ１５の移動に伴って負荷が加わり、移送フランジ７２の基部がシャープエッジにてギヤ部７１から立ち上がっている場合、角隅部に応力集中が生じ、強度上問題がある。これに対し、当該始動電動機１では、移送フランジ７２の基部が曲面部７３となっているので、応力集中が生じにくく、信頼性向上が図られる。

ピニオン１４の内径側には、シャフト孔７４とスプリング収容部７５が形成されている。シャフト孔７４にはピニオンギヤメタル７６が取り付けられており、ピニオン１４は、ピニオンギヤメタル７６を介してドライブシャフト３２に回動自在に支持される。スプリング収容部７５はクラッチインナ５７の内周側に形成されており、そこには、ストッパ６３やギヤリターンスプリング６５が収容される。

マグネットスイッチ部４は、遊星歯車機構１２の左方にモータ１１や遊星歯車機構１２と同心状に配設されている。マグネットスイッチ部４は、ギヤカバー２４に固定された鋼製の固定部７７と、ドライブシャフト３２に沿って左右方向に移動自在に配置された可動部７８とからなる。固定部７７には、ギヤカバー２４に固定されたケース７９と、ケース７９内に収容されたコイル８１及びケース７９の内周側に取り付けられた固定鉄心８２が設けられている。可動部７８には、スイッチシャフト４５が取り付けられた可動鉄心８３が設けられ、可動鉄心８３の内周側にはギヤプランジャ８４が取り付けられている。可動鉄心８３の外周側（図中下端側）には、スイッチリターンスプリング９０が取り付けられている。スイッチリターンスプリング９０の他端側はギヤカバー２４に当接しており、可動鉄心８３は右方に付勢されている。

可動鉄心８３の内周にはさらに、ブラケットプレート８５が固定されている。ブラケットプレート８５には、プランジャスプリング８６の一端がカシメ固定されている。プランジャスプリング８６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の状態のとき）は、ギヤプランジャ８４に当接しており、ギヤプランジャ８４はプランジャスプリング８６によって左方に付勢されている。ギヤプランジャ８４はドライブシャフト３２に軸方向に移動可能取り付けられており、可動鉄心８３の内周面との間には摺動軸受８７が介設されている。

ケース部５はアルミダイカスト製のギヤカバー２４を備えており、ギヤカバー２４には、メタル軸受８８を介してドライブシャフト３２の左端側が回動自在に支持されている。ギヤカバー２４にはまた、アイドルギヤ１５を支持するアイドルシャフト８９が取り付けられている。アイドルシャフト８９の左端側は、図示しないアイドルシャフトストッパにて抜け止めされている。ギヤカバー２４内には、前述のように、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７９等が固定され、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。

アイドル部６には、アイドルギヤ１５が配設されている。アイドルギヤ１５は、アイドルシャフト８９にメタル軸受９１を介して回動自在に支持されている。アイドルギヤ１５には、ギヤ部９２とボス部９３が設けられており、ギヤ部９２はピニオン１４のギヤ部７１と噛合している。ボス部９３には、合成樹脂製（例えば、ガラス繊維強化ポリアミド）のスリッププレート９４が装着されている。スリッププレート９４はリング状に形成され、Ｃリング９５によって抜け止めされてボス部９３に外挿される。スリッププレート９４の外径は、ギヤ部９２の歯底外径よりも若干小さく形成されており、スリッププレート９４の外周部は、クラッチカバー６８の左端面とギヤ部９２の右端面との間に介設される。

次に、このような始動電動機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１１への給電は行われない。また、アイドルギヤ１５は、右方の離脱位置にあり、リングギヤ１６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、図４のように、アイドルギヤ１５が左方へ移動し、リングギヤ１６に噛み合う。

すなわち、イグニッションキースイッチをＯＮすると、まず、コイル８１に電流が流れ、マグネットスイッチ部４に吸引力が発生する。コイル８１が励磁されると、ケース７９及び固定鉄心８２を通る磁路が形成され、可動鉄心８３が左方に吸引される。可動鉄心８３がスイッチリターンスプリング９０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３９との間が電気的に接続され、コンミテータ３５に電源が供給されてモータ１１が起動しアーマチュア２２が回転する。また、ブラケットプレート８５も左方へ移動し、それに伴って、プランジャスプリング８６も押し縮められる。

アーマチュア２２が回転すると、遊星歯車機構１２を介してドライブシャフト３２が回転する。ドライブシャフト３２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３２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（静止位置→作動位置）。クラッチアウタ５６が左方へ飛び出すと、ピニオン１４もクラッチアウタ５６と共に左方に移動する。このとき、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。

クラッチアウタ５６が左方へ移動すると、アイドルギヤ１５もまたクラッチアウタ５６に押されて左方へ移動し、図４に示すように、リングギヤ１６に噛み合う。アイドルギヤ１５がリングギヤ１６と噛み合うと、モータ１１の回転がリングギヤ１６に伝達され、リングギヤ１６が回転する。リングギヤ１６はエンジンのクランク軸に接続されており、リングギヤ１６の回転に伴ってクランク軸が回転され、エンジンが始動される。エンジンが始動すると、リングギヤ１６からアイドルギヤ１５を介してピニオン１４が高回転で回転されるが、オーバーランニングクラッチ１３の作用によって、その回転はモータ１１側には伝達されない。

また、クラッチアウタ５６が左方に移動すると、押し縮められていたプランジャスプリング８６の付勢力によってギヤプランジャ８４が左方に移動し、ギヤプランジャ８４はクラッチアウタ５６の右端面に当接する。このとき、プランジャスプリング８６は自然長状態となり、クラッチアウタ５６に当接した状態のギヤプランジャ８４とプランジャスプリング８６との間には、若干の隙間が生じる。

ここで、エンジンが始動するとピニオン１４は高回転で回転され、オーバーランニングクラッチ１３は空転方向に回転される。オーバーランニングクラッチ１３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が右方へ移動しアイドルギヤ１５がリングギヤ１６から離脱するおそれがある。そこで、当該始動電動機１では、ギヤプランジャ８４によってクラッチアウタ５６を作動位置にて保持し、アイドルギヤ１５の右方への移動を規制してアイドルギヤ１５の離脱を防止している。

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部４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９０の付勢力によってブラケットプレート８５が右方に押され、それまで固定鉄心８２による吸引力にて左方に保持されていた可動鉄心８３が右方に移動する。可動鉄心８３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１１に対する給電が遮断され、ドライブシャフト３２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８４もクラッチアウタ５６に押されて図１の状態に戻る。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８６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１４もまた右方に移動する。ピニオン１４が右方に移動すると、ピニオン１４の移送フランジ７２がアイドルギヤ１５のギヤ部９２の左端に当接する。これにより、アイドルギヤ１５は移送フランジ７２によって右方に移動し、アイドルギヤ１５がリングギヤ１６から離脱する。すなわち、当該始動電動機１では、ピニオン１４に一体的に形成された移送フランジ７２によって、アイドルギヤ１５が静止位置に戻される。従って、従来の始動電動機のように、アイドルギヤとピニオンギヤを連結させるために複雑な機構や多くの部品を配する必要なく、部品点数を削減し、コスト低減を図ることが可能となる。

また、当該始動電動機１では、従来の装置よりも摺動部品が少ない構成となるため、クランキング時の衝撃等によって部品の破損や摩耗が生じにくく、製品の信頼性も向上する。特に、移送フランジ７２はピニオン１４と一体に冷間鍛造にて形成されるため、精度が高く強度も高いため、破損や摩耗に強い。さらに、既存のピニオンの一部を利用してアイドルギヤ１５の復帰を行い、特別な機構が不要なため、装置の簡略化と共に小型化を図ることが可能となり、エンジンのコンパクト化にも大きく寄与することができる。

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。
例えば、前述の実施例では、遊星歯車機構１２を介してモータ１１によって回転されるドライブシャフト３２にオーバーランニングクラッチ１３を取り付ける形態の始動電動機を示したが、モータ軸２７の先端部にオーバーランニングクラッチを装着した形態の始動電動機にも本発明は適用可能である。

また、前述の実施例では、移送フランジ７２を円板状に形成した場合について述べたが、アイドルギヤ移送手段は、アイドルギヤ１５に係合し、アイドルギヤ１５がピニオン１４と共に移動する構成であれば足り、必ずしも円板状である必要はない。例えば、移送フランジ７２の円周を一部切り欠いたような形態や、ピニオン１４のギヤ部７１の谷を１個おきに埋めたような形態など、種々の形態を採用し得る。

Claims

電動機によって回転される出力軸と、
前記出力軸に形成されたスプライン部に取り付けられ、前記スプライン部に沿って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駆動されると共に、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と、
前記出力軸と平行に配設されたアイドルシャフトと、
前記アイドルシャフトに回転自在かつ軸方向に移動可能に支持され、軸方向の移動によってエンジンのリングギヤに噛合・離脱するアイドルギヤと、
前記ピニオンと一体に設けられ、前記アイドルギヤと係合し、前記ピニオンの軸方向への移動に伴って、前記リングギヤと噛合状態にある前記アイドルギヤを前記リングギヤから離脱させるアイドルギヤ移送手段とを有することを特徴とするアイドルギヤ付始動電動機。
請求項１記載のアイドルギヤ付始動電動機において、前記アイドルギヤ移送手段は、前記ピニオンの先端部に前記ピニオンと一体に形成された円板状の移送フランジであることを特徴とするアイドルギヤ付始動電動機。
請求項２記載のアイドルギヤ付始動電動機において、前記移送フランジの基部に曲面部を設けたことを特徴とするアイドルギヤ付始動電動機。
請求項１〜３の何れか１項に記載のアイドルギヤ付始動電動機において、前記ピニオンは冷間鍛造にて形成されることを特徴とするアイドルギヤ付始動電動機。
請求項１〜４の何れか１項に記載のアイドルギヤ付始動電動機において、前記オーバーランニングクラッチは、前記出力軸に取り付けられるアウタ部と、前記アウタ部の内周側に配設されるインナ部と、前記アウタ部と前記インナ部との間に介設されるローラ部材とを備え、前記ピニオンは、前記オーバーランニングクラッチの前記インナ部と一体に形成されることを特徴とするアイドルギヤ付始動電動機。
請求項５記載のアイドルギヤ付始動電動機において、前記ピニオンに形成されたギヤ部の歯底外径は、前記インナ部の外径よりも大径であることを特徴とするアイドルギヤ付始動電動機。