WO2017216889A1

WO2017216889A1 - 内燃機関の始動装置

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Publication number: WO2017216889A1
Application number: PCT/JP2016/067742
Authority: WO
Inventors: 祐伊藤
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-12-21
Also published as: DE112016006976B4; CN109312706A; JPWO2017216889A1; CN109312706B; US20190136819A1; US10718308B2; DE112016006976T5; JP6479270B2

Abstract

　出力軸の反モータ側の部分を、内輪部の内径よりも細くする制約を無くすと共に、出力軸の軸方向の反モータ側への移動を規制する部材を、別部品として追加する必要のない内燃機関の始動装置を提供する。外側ヘリカルスプライン（１１）は外側突条部（１２）を設け、内側ヘリカルスプライン（２０）は両側開口凹溝部（２１）及び片側開口凹溝部（２２）を設け、外側突条部（１２）は、片側開口凹溝部（２２）と噛み合い、出力軸（４）の内側小径部（２４）の外径は、外側ヘリカルスプライン（１１）の歯先面の内径より小さく、出力軸（４）の内側大径部（３３）の外径は、外側ヘリカルスプライン（１１）の歯先面の内径よりも大きく、内側小径部（２４）の軸方向長さは、外側突条部（１２）の軸方向長さ以上である内燃機関の始動装置（１）。

Description

内燃機関の始動装置

　本発明は、内燃機関を始動させる内燃機関の始動装置に関するものである。

　下記の特許文献１及び特許文献２のように、一方向クラッチの内輪部と出力軸とがヘリカルスプライン結合された始動装置が知られている。特許文献１の技術では、ヘリカルスプライン結合により出力軸に作用する軸方向の反モータ側のスラスト力を受け止めるために、内輪部の内周面に設けた外側ヘリカルスプラインの軸方向の反モータ側にストッパ１６を設けている。

　特許文献２の技術では、ヘリカルスプライン結合により出力軸に作用する軸方向の反モータ側のスラスト力を受け止めるために、出力軸の外周面に設けた内側ヘリカルスプラインの軸方向のモータ側の端部に、環状部材を嵌合させている。

特開２００４－２７０６１６号公報特開２０１３－３６３５１号公報

　しかしながら、特許文献１の技術では、始動装置の組み立てを考えた場合、内輪部の内周面には、出力軸の軸方向のモータ側への挿入を妨げるストッパ１６が設けられている。そのため、出力軸を内輪部に軸方向のモータ側から挿入する必要がある。このモータ側からの挿入を可能にするためには、出力軸における内側ヘリカルスプラインよりも軸方向の反モータ側の部分を、内輪部の内径よりも細くする必要がある。そのため、特許文献１の技術では、シフトレバーが係合するフランジ部が、出力軸と別部品にされている。すなわち、出力軸を内輪部に挿入した後、フランジ部を出力軸に取り付ける必要がある。このフランジ部は、出力軸に対して軸方向の移動が規制される必要があるため、出力軸に溝を設けて嵌め込む必要があり、この溝により出力軸の強度が低下するおそれがあった。

　特許文献２の技術では、出力軸を内輪部に軸方向の反モータ側から挿入することができるので、特許文献１のような問題が生じない。しかし、出力軸を内輪部に挿入した後、出力軸の内側ヘリカルスプラインに環状部材を嵌合させる必要がある。環状部材は、出力軸に作用するスラスト力を受け止めるため十分な強度と耐久性を持たせる必要がある。また、出力軸の内側ヘリカルスプラインが内輪部の径方向内側に隠れた状態で、環状部材を嵌合させる必要があり、組み立ての作業性が悪い。

　そこで、出力軸における内側ヘリカルスプラインよりも軸方向の反モータ側の部分を、内輪部の内径よりも細くする制約を無くすと共に、出力軸の軸方向の反モータ側への移動を規制する部材を、別部品として追加する必要のない内燃機関の始動装置が望まれる。

　本発明に係る内燃機関の始動装置は、モータと、前記モータの回転駆動力が伝達される筒状の外輪部、前記外輪部の径方向内側に配置され、内周面に外側ヘリカルスプラインが形成された筒状の内輪部、及び前記外輪部と前記内輪部とを一方向回転時に係合する複数の係合部材を有する一方向クラッチと、前記外側ヘリカルスプラインに噛み合う内側ヘリカルスプラインが、外周面における軸方向のモータ側の部分に形成され、軸方向に移動可能な出力軸と、前記出力軸における軸方向の反モータ側の部分に連結されたピニオンギヤと、を備え、前記外側ヘリカルスプラインは、歯を構成する外側突条部を設け、前記内側ヘリカルスプラインは、前記外側突条部が軸方向のモータ側及び反モータ側に通過できるように、軸方向のモータ側及び反モータ側が開口している凹溝部である両側開口凹溝部と、軸方向のモータ側への前記外側突条部の通過を阻止するが、前記外側突条部が軸方向の反モータ側に通過できるように、軸方向のモータ側が塞がり、軸方向の反モータ側が開口している凹溝部である片側開口凹溝部と、を設け、前記外側突条部は、前記片側開口凹溝部と噛み合い、前記内側ヘリカルスプラインの軸方向の反モータ側の前記出力軸の部分である内側小径部は、外径が前記外側ヘリカルスプラインの歯先面の内径より小さく、前記内側小径部の軸方向の反モータ側の前記出力軸の部分である内側大径部は、外径が前記外側ヘリカルスプラインの歯先面の内径よりも大きく、前記内側小径部の軸方向長さは、前記外側突条部の軸方向長さ以上であるものである。

　本発明に係る内燃機関の始動装置によれば、組み立てにおいて、内輪部の外側突条部を、軸方向のモータ側から両側開口凹溝部に挿入することにより、出力軸を内輪部に軸方向の反モータ側から挿入することができる。その後、外側突条部を両側開口凹溝部から軸方向の反モータ側に抜き出して、内側小径部まで移動させることができる。そして、外側突条部を、内側小径部内を周方向に移動させ、軸方向の反モータ側から片側開口凹溝部に挿入することができ、最終的に、外側突条部が片側開口凹溝部に噛み合った状態にできる。このように、出力軸を内輪部に軸方向の反モータ側から挿入することができる。よって、出力軸における内側ヘリカルスプラインよりも軸方向の反モータ側の部分を、内輪部の内径よりも細くする制約を無くすことができる。また、最終的に、外側突条部が片側開口凹溝部に噛み合った状態になるので、片側開口凹溝部のモータ側の閉塞部が、外側突条部に当接することにより、出力軸の軸方向の反モータ側への移動が規制される。よって、出力軸の軸方向の反モータ側への移動を規制する部材を、別部品として追加する必要がない。

実施の形態１に係る内燃機関の始動装置の部分断面図である。実施の形態１に係る内燃機関の始動装置の組み立てを説明する要部側面図である。実施の形態１に係る内燃機関の始動装置の組み立てを説明する要部側面図である。実施の形態２に係る内燃機関の始動装置の要部断面図である。

１．実施の形態１
　実施の形態１に係る内燃機関の始動装置１（以下、単に始動装置１と称す）について図面を参照して説明する。図１は、出力軸４の回転軸心Ｃを通る平面で切断した、始動装置１の部分断面図である。

　出力軸４の回転軸心Ｃに平行な方向を軸方向Ｘと定義する。モータ２は、出力軸４と同軸上に配置されている。出力軸４等のモータ２の駆動力出力部材は、モータ２の軸方向Ｘの一方側（図１における右側）に配置されている。駆動力出力部材が配置されている側において、軸方向Ｘにおけるモータ２に近づく側を、軸方向のモータ側Ｘ１（図１における左側）と定義する。軸方向Ｘにおけるモータ２から離れる側を、軸方向の反モータ側Ｘ２（図１における右側）と定義する。

＜始動装置１の概略構成＞
　モータ２は、モータケース３７の内周面に固定された円筒状のステータと、ステータの径方向内側に配置され、軸受により回転可能に支持された円筒状のロータと、を有した電動機である。モータ２には、直流直巻モータが用いられている。ステータには、電磁石を構成する巻線が備えられ、ロータには、巻線と整流子が備えられている。なお、ステータに、永久磁石が備えられてもよい。

　モータ２の回転駆動力は、一方向クラッチ５を介して、出力軸４に伝達される。一方向クラッチ５は、外輪部１４、内輪部１５、及び複数の係合部材１７を有している。外輪部１４は、モータ２の回転駆動力が伝達される筒状（本例では円筒状）の部材である。内輪部１５は、外輪部１４の径方向内側に配置される筒状（本例では円筒状）の部材である。内輪部１５の内周面に外側ヘリカルスプライン１１が形成されている。係合部材１７は、外輪部１４と内輪部１５との間に配置され、外輪部１４と内輪部１５とを一方向回転時に係合する係合部材である。

　一方向クラッチ５は、始動装置１のオーバーラン防止機構とされている。すなわち、一方向クラッチ５は、モータ２側の外輪部１４の回転速度が、内燃機関側の内輪部１５の回転速度以上である場合に連結し、内燃機関の燃焼開始等により内輪部１５の回転速度が外輪部１４の回転速度よりも高くなった場合に連結解除する。

　本実施の形態では、カム式の一方向クラッチ５とされており、係合部材１７は、円柱状のローラとされ、各ローラを周方向の一方側に付勢するばね（不図示）が備えられている。

　内輪部１５は、係合部材１７に係合する部分よりも軸方向の反モータ側Ｘ２に延出している軸方向延出部３０を有している。軸方向延出部３０の外周面が、軸受８１を介して、センターハウジング８に対して回転自在に支持されている。また、内輪部１５は、軸受８１及びセンターハウジング８により軸方向の反モータ側Ｘ２への移動が規制されており、軸方向Ｘの位置決めがされている。

　モータ２のロータ軸４２は、遊星歯車減速機構３を介して、一方向クラッチ５の外輪部１４に連結されている。遊星歯車減速機構３は、モータ２と一方向クラッチ５との軸方向Ｘ間に、回転軸心Ｃ上に配置されている。遊星歯車減速機構３は、シングルピニオン型の遊星歯車機構とされており、軸方向の反モータ側Ｘ２から複数の遊星ギヤ５２を支持するキャリヤ５３と、遊星ギヤ５２に径方向内側から噛み合う外歯のサンギヤ５１と、遊星ギヤ５２に径方向外側から噛み合う内歯のリングギヤ５４と、を有している。ロータ軸４２にサンギヤ５１が形成され、キャリヤ５３は外輪部１４に連結され、リングギヤ５４は、センターハウジング８の内周面に固定されている。

　キャリヤ５３は、円筒状に形成されており、遊星ギヤ５２の軸方向の反モータ側Ｘ２に配置されている。キャリヤ５３の径方向外側の端部が、外輪部１４の軸方向のモータ側Ｘ１の端部に連結されている。本実施の形態では、キャリヤ５３は、外輪部１４と一体形成さており、外輪部１４の軸方向のモータ側Ｘ１の端部から径方向内側に延びる径方向延在部１６とされている。径方向延在部１６は、内輪部１５よりも径方向内側に延びており、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１に配置される。内輪部１５の軸方向のモータ側Ｘ１の端面は、径方向延在部１６の軸方向の反モータ側Ｘ２の端面に当接している。径方向延在部１６の内周面は、軸受を介して、ロータ軸４２の先端部の外周面を支持している。

　センターハウジング８は、遊星歯車減速機構３及び一方向クラッチ５の径方向外側を覆う筒状のケース部材である。センターハウジング８は、モータケース３７の軸方向の反モータ側Ｘ２に固定されている。

　出力軸４の外周面における軸方向のモータ側Ｘ１の部分に、内側ヘリカルスプライン２０が形成されている。内側ヘリカルスプライン２０は、内輪部１５の内周面に形成された外側ヘリカルスプライン１１に噛み合う。内輪部１５と出力軸４とは、ヘリカルスプライン結合されている。出力軸４は、外側ヘリカルスプライン１１と内側ヘリカルスプライン２０との相対回転によって生じるスラスト力、シフト機構７の駆動力により、軸方向Ｘに移動可能である。出力軸４は、回転軸心Ｃを中心とする円柱状に形成されている。

　出力軸４における軸方向の反モータ側Ｘ２の部分に、ピニオンギヤ６が連結されている。本実施の形態では、出力軸４の外周面と、ピニオンギヤ６の内周面とがスプライン結合されている。ピニオンギヤ６は、ばね２２により出力軸４に対して軸方向の反モータ側Ｘ２に付勢されている。

　出力軸４におけるピニオンギヤ６の連結部の軸方向のモータ側Ｘ１の部分が、軸受９１を介してフロントハウジング９に対して回転自在に支持されている。フロントハウジング９は、始動装置１の軸方向の反モータ側Ｘ２を覆うケース部材である。フロントハウジング９は、センターハウジング８の軸方向の反モータ側Ｘ２に固定されている。

　出力軸４の軸方向Ｘの中間付近には、シフト機構７と係合するシフト機構係合部３１が設けられている。シフト機構係合部３１は、内輪部１５を回転自在に支持している軸受８１よりも軸方向の反モータ側Ｘ２に配置されている。シフト機構係合部３１は、径方向内側に窪む円筒状の係合凹部３５を設けており、当該係合凹部３５にシフト機構７のシフトレバー７２の二股フォーク状の先端部が挿入されている。係合凹部３５は、軸方向Ｘに間隔を空けて形成された、出力軸４の外周面から径方向外側に突出した円環板状の２つのフランジ部３３、３４の間の空間とされている。軸方向のモータ側Ｘ１のフランジ部３３が、後述する内側大径部３３とされている。２つのフランジ部３３、３４は、出力軸４の軸体と一体形成されている。

　シフト機構７は、出力軸４を軸方向Ｘに移動させる電動アクチュエータである。シフト機構７は、電磁コイル７１、プランジャ７４、及びシフトレバー７２を備えている。電磁コイル７１は、通電時にプランジャ７４を軸方向のモータ側Ｘ１に吸引する。プランジャ７４は、軸方向Ｘに移動可能な磁性体からなり、ばねにより軸方向の反モータ側Ｘ２に付勢されている。電磁コイル７１、プランジャ７４は、モータ２、一方向クラッチ５、出力軸４等の径方向外側に配置されている。

　シフトレバー７２は、プランジャ７４の軸方向Ｘの移動を、モータ側Ｘ１と反モータ側Ｘ２とを反転させて出力軸４に伝達する。シフトレバー７２は、中間に設けられた支点部７５を中心に回転可能にされた、径方向に延びる棒状の部材である。シフトレバー７２において、二股フォーク状の径方向外側の端部がプランジャ７４のボス部に係合され、二股フォーク状の径方向内側の端部がシフト機構係合部３１（係合凹部３５）に係合されている。例えば、ユーザにより始動スイッチがオンにされると、バッテリ等の直流電源から電磁コイル７１に電力が供給されて通電状態となり、始動スイッチがオフにされると、電磁コイル７１への電力供給が停止して非通電状態となる。

　シフト機構７は、モータ２への直流電力の供給をオンオフするモータスイッチ７６を備えている。モータスイッチ７６の開閉接点は、プランジャ７４の軸方向のモータ側Ｘ１に配置されており、プランジャ７４の軸方向のモータ側Ｘ１への移動量が、予め設定された通電移動量以上になった場合に、開閉接点が閉じるように構成されている。

＜ヘリカルスプラインの詳細構成＞
　内輪部１５の内周面に形成された外側ヘリカルスプライン１１は、外側ヘリカルスプライン１１の歯を構成する外側突条部１２を設けている。外側突条部１２は、内輪部１５の内周面から径方向内側に突出すると共に、軸方向Ｘに対して斜めに延びている。

　外側突条部１２は、全周に亘って設けられておらず、全周に亘って設けられると仮定した場合の数（本例では８）の半分以下の数設けられている。本実施の形態では、外側突条部１２は１つ設けられている。外側突条部１２が設けられていない外側ヘリカルスプライン１１の部分は、外側ヘリカルスプライン１１の幅広の凹溝部を構成している。

　外側ヘリカルスプライン１１（外側突条部１２）は、内輪部１５の内周面における軸方向の反モータ側Ｘ２の部分（本例では軸方向延出部３０の内周面）に形成されている。内輪部１５の内周面における外側ヘリカルスプライン１１（外側突条部１２）の軸方向のモータ側Ｘ１の部分である外側大径部１３は、内径が内側ヘリカルスプライン２０の歯先面の外径より大きくなっている。よって、内側ヘリカルスプライン２０が、外側大径部１３の径方向内側を軸方向Ｘ及び周方向に移動可能になっている。本実施の形態では、外側大径部１３の内径は、外側ヘリカルスプライン１１の溝底面の内径と等しくされている。なお、外側ヘリカルスプライン１１の溝底面の内径は、内側ヘリカルスプライン２０の歯先面の外径よりも大きくなっている。なお、外径、内径は、直径であってもよく、半径であってもよい。外側大径部１３の軸方向長さは、内側ヘリカルスプライン２０の軸方向長さよりも長くなっている。

　出力軸４における軸方向のモータ側Ｘ１の部分に形成された内側ヘリカルスプライン２０は、両側開口凹溝部２１及び片側開口凹溝部２２を設けている。両側開口凹溝部２１及び片側開口凹溝部２２は、外側ヘリカルスプライン１１の外側突条部１２が噛み合い可能な内側ヘリカルスプライン２０の歯溝を構成する。両側開口凹溝部２１は、外側突条部１２が軸方向のモータ側Ｘ１及び反モータ側Ｘ２に通過できるように、軸方向のモータ側Ｘ１及び反モータ側Ｘ２が開口している凹溝部である。片側開口凹溝部２２は、軸方向のモータ側Ｘ１への外側突条部１２の通過を阻止するが、外側突条部１２が軸方向の反モータ側Ｘ２に通過できるように、軸方向のモータ側Ｘ１が塞がり、軸方向の反モータ側Ｘ２が開口している凹溝部である。

　両側開口凹溝部２１及び片側開口凹溝部２２は、出力軸４の外周面から径方向外側に突出した突条部により形成されている。両側開口凹溝部２１及び片側開口凹溝部２２は、外側ヘリカルスプライン１１の外側突条部１２と同じ角度で、軸方向Ｘに対して斜めに延びている。

　両側開口凹溝部２１は、少なくとも、外側突条部１２の数以上の数（本例では同数）設けられている。複数の外側突条部１２が設けられる場合は、複数の両側開口凹溝部２１の間の相対角度は、複数の外側突条部１２の間の相対角度と同じとされる。これにより、後述する組み立て工程において、全ての外側突条部１２が、両側開口凹溝部２１を軸方向のモータ側Ｘ１及び反モータ側Ｘ２に通過可能になる。本実施の形態では、内側ヘリカルスプライン２０の凹溝部は、全周に亘って設けられており、その凹溝部の１つが、両側開口凹溝部２１とされており、それ以外の凹溝部（本例では７つ）が、片側開口凹溝部２２とされている。

　両側開口凹溝部２１は、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１の端面まで延びており、当該端面に開口している。よって、外側突条部１２は、後述する組み立て工程において、軸方向のモータ側Ｘ１から両側開口凹溝部２１に挿入可能になっている。一方、片側開口凹溝部２２は、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１の端面まで延びておらず、片側開口凹溝部２２の軸方向のモータ側Ｘ１の部分は、内側ヘリカルスプライン２０の突条部の歯先面の高さまで径方向外側に突出したストッパ部２５（閉塞部）となっている。よって、外側突条部１２は、ストッパ部２５により阻止されて、片側開口凹溝部２２から軸方向のモータ側Ｘ１に移動できないようになっている。

　本実施の形態では、ストッパ部２５は、円環状に形成されており、ストッパ部２５と凹溝部２１、２２との間に、径方向内側に窪む円環状の溝が形成されている。ストッパ部２５は、両側開口凹溝部２１の部分で、溝底面と同じ外径まで径方向内側に窪んでおり、両側開口凹溝部２１の軸方向のモータ側Ｘ１の開口を形成している。

　始動装置１の組み立て完了状態では、外側突条部１２は、片側開口凹溝部２２と噛み合っている。よって、出力軸４が、ヘリカルスプラインのスラスト力、シフト機構７の駆動力により、軸方向の反モータ側Ｘ２に移動した場合に、片側開口凹溝部２２のストッパ部２５（閉塞部）が、外側突条部１２の軸方向のモータ側Ｘ１の端面に当接して、出力軸４の軸方向の反モータ側Ｘ２の移動が規制される。すなわち、片側開口凹溝部２２のストッパ部２５（閉塞部）が、出力軸４の軸方向の反モータ側Ｘ２への移動を規制するストッパとして機能する。

　内側ヘリカルスプライン２０の軸方向の反モータ側Ｘ２の出力軸４の部分である内側小径部２４は、外径が外側ヘリカルスプライン１１（外側突条部１２）の歯先面の内径より小さくなっている。よって、外側ヘリカルスプライン１１（外側突条部１２）が、内側小径部２４の径方向外側を軸方向Ｘに移動可能になっている。本実施の形態では、内側小径部２４の外径は、内側ヘリカルスプライン２０の溝底面の外径と等しくされている。なお、内側ヘリカルスプライン２０の溝底面の外径は、外側ヘリカルスプライン１１（外側突条部１２）の歯先面の内径よりも小さくなっている。両側開口凹溝部２１及び片側開口凹溝部２２の溝底面は、内側小径部２４の外周面とつながっている。

　内側小径部２４の軸方向の反モータ側Ｘ２の出力軸４の部分である内側大径部３３は、外径が外側ヘリカルスプライン１１（外側突条部１２）の歯先面の内径より大きくなっている。図２に示すように、後述する組み立て工程において、外側突条部１２が、内側大径部３３に当接して、外側突条部１２の軸方向の反モータ側Ｘ２への移動が規制される。本実施の形態では、内側大径部３３は、上述したように、シフト機構係合部３１のフランジ部３３とされており、出力軸４の軸体と一体形成されている。

　内側小径部２４の軸方向長さは、外側突条部１２の軸方向長さ以上となっている。この構成によれば、図２に示すように、後述する組み立て工程において、内側小径部２４の径方向外側に外側突条部１２を配置することができるため、外側突条部１２（内輪部１５）と内側小径部２４（出力軸４）とを相対回転させることができる。よって、図２に示すように、組み立て工程において、外側突条部１２を、軸方向のモータ側Ｘ１から両側開口凹溝部２１に挿入し、内側小径部２４まで移動させた後、内側小径部２４内を周方向に移動させ、軸方向の反モータ側Ｘ２から片側開口凹溝部２２に挿入することができる。

　図１及び図３に示すように、始動装置１の組み立て完了状態では、内側小径部２４における軸方向の反モータ側Ｘ２の端部の外周面に嵌合された環状のスペーサ１０が備えられている。スペーサ１０の軸方向の反モータ側Ｘ２の端面は、内側大径部３３の軸方向のモータ側Ｘ１の端面に当接しており、スペーサ１０は、内側大径部３３により軸方向の反モータ側Ｘ２から支持されている。

　内側小径部２４の軸方向長さからスペーサ１０の軸方向長さを減算した軸方向長さは、外側突条部１２の軸方向長さよりも短くなっている。この構成によれば、組み立て完了状態では、スペーサ１０により、外側突条部１２の軸方向の反モータ側Ｘ２への移動が阻止されて、外側突条部１２を、片側開口凹溝部２２から軸方向の反モータ側Ｘ２に抜き出すことができない。従って、スペーサ１０により、外側突条部１２が、片側開口凹溝部２２と噛み合った状態を維持できる。

　また、シフト機構７の駆動力により、出力軸４が軸方向のモータ側Ｘ１に移動した場合に、スペーサ１０が、外側突条部１２の軸方向の反モータ側Ｘ２の端面に当接して、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１の移動が規制される。よって、スペーサ１０及び内側大径部３３は、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１への移動を規制するストッパとして機能する。

　本実施の形態では、スペーサ１０は、周方向の一部分が切断された円筒状のスナップリングとされており、内側小径部２４に嵌め込むときに、スペーサ１０の径が拡大される。スペーサ１０は、内輪部１５の軸方向の反モータ側Ｘ２の端面にも当接する。なお、スペーサ１０が外側突条部１２及び内輪部１５に当接している状態で、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１の端面と、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１に配置される径方向延在部１６との間には隙間が生じている。

＜始動装置１の組み立て工程＞
　始動装置１の組み立て工程（始動装置１の製造方法）について説明する。
　ステップ♯１において、内輪部１５の軸方向の反モータ側Ｘ２の開口部に、出力軸４を、軸方向のモータ側Ｘ１の端部から、軸方向のモータ側Ｘ１に挿入する。この時、図２に示すように、外側突条部１２を、軸方向のモータ側Ｘ１から両側開口凹溝部２１に挿入し、外側突条部１２を、両側開口凹溝部２１に噛み合わせる。その後、外側突条部１２を、両側開口凹溝部２１内を、軸方向の反モータ側Ｘ２に移動させる。そして、外側突条部１２を、両側開口凹溝部２１から軸方向の反モータ側Ｘ２に抜き出し、外側突条部１２を、内側小径部２４の径方向外側に配置させる。

　次に、ステップ♯２において、図２に示すように、出力軸４と内輪部１５とを相対回転させて、外側突条部１２と片側開口凹溝部２２との周方向位置を一致させる。そして、外側突条部１２を、軸方向の反モータ側Ｘ２から片側開口凹溝部２２に挿入し、外側突条部１２を、片側開口凹溝部２２に噛み合わせる。

　次に、ステップ♯３において、図３に示すように、外側突条部１２が片側開口凹溝部２２に噛み合っている状態で、スペーサ１０を、内側小径部２４における軸方向の反モータ側Ｘ２の端部の外周面に嵌合させる。これにより、外側突条部１２が片側開口凹溝部２２に噛み合っている状態が維持される。

　他の部品の組み立ての全部又は一部は、ステップ♯１の前に行われてもよいし、ステップ♯３の後に行われてもよい。

　このように、内側小径部２４よりも軸方向の反モータ側Ｘ２の出力軸４の部分を、内輪部１５の径方向内側を通す必要がない。よって、シフト機構係合部３１を構成する内側大径部３３のように、内側小径部２４よりも反モータ側Ｘ２の出力軸４の部分を、内輪部１５の内径よりも大きくすることができる。よって、シフト機構係合部３１のフランジ部３３、３４を出力軸４と一体形成させることができる等、部品点数の削減、組み立て工数の削減を図ることができると共に、出力軸４の形状の自由度及び強度を高めることができる。

　外側ヘリカルスプライン１１を形成する方法としては、ヘリカルブローチによる加工、又は冷鍛成型での形成が一般的である。しかし、特許文献１のように、外側ヘリカルスプラインにストッパを設ける場合は、ヘリカルブローチにより形成し難く、また、冷鍛成型では、金型費用が高価であり、少量生産には不向きであった。一方、本実施の形態に係る外側ヘリカルスプライン１１は、外側突条部１２を形成するだけであるので、ヘリカルブローチにより形成可能である。一方、ストッパ部２５（閉塞部）が設けられた内側ヘリカルスプライン２０は、２種類のダイスを組み合わせて転造するだけで加工できるなど、技術的な難易度は高くない。

＜始動装置１の動作＞
　図１に示すように、シフト機構７の電磁コイル７１に通電されていない状態では、プランジャばねの付勢力により、出力軸４が、軸方向のモータ側Ｘ１に移動している。この状態では、出力軸４に設けられたスペーサ１０が、外側突条部１２の軸方向の反モータ側Ｘ２の端面に当接して、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１の移動が規制される。

　始動スイッチがオンにされると、電磁コイル７１に通電されて、プランジャ７４が軸方向のモータ側Ｘ１に移動する。シフトレバー７２が、プランジャ７４の軸方向のモータ側Ｘ１への移動を、軸方向の反モータ側Ｘ２への移動に反転させて、出力軸４に伝達する。これにより、出力軸４が軸方向の反モータ側Ｘ２に移動する。

　外側突条部１２の軸方向のモータ側Ｘ１の端部が、片側開口凹溝部２２の軸方向のモータ側Ｘ１のストッパ部２５（閉塞部）に当接するまで、出力軸４が、軸方向の反モータ側Ｘ２に移動する。この際、ピニオンギヤ６も、出力軸４と一体的に軸方向の反モータ側Ｘ２に移動し、不図示の内燃機関のリングギヤに噛み合う。ピニオンギヤ６がリングギヤと十分に噛み合う位置まで、出力軸４が軸方向の反モータ側Ｘ２に移動すると、モータスイッチ７６の開閉接点が閉じて、バッテリからモータ２に電力が供給され、モータ２が回転駆動力を発生する。

　モータ２の回転駆動力が、遊星歯車減速機構３、一方向クラッチ５、及びヘリカルスプライン結合部を介して、出力軸４に伝達される。出力軸４に伝達された回転駆動力は、ピニオンギヤ６及びリングギヤを介して内燃機関のクランク軸に伝達され、内燃機関の回転速度を上昇させる。内燃機関の燃焼が開始すると、内燃機関の出力トルクにより内燃機関の回転速度が上昇するため、一方向クラッチ５が連結解除され、モータ２のオーバーランが防止される。

　始動スイッチがオフにされると、電磁コイル７１の通電が停止し、プランジャコイルの付勢力によりプランジャ７４が軸方向の反モータ側Ｘ２に移動する。シフトレバー７２が、プランジャ７４の軸方向の反モータ側Ｘ２への移動を、軸方向のモータ側Ｘ１への移動に反転させて、出力軸４に伝達する。これにより、出力軸４が軸方向のモータ側Ｘ１に移動する。図１に示すように、出力軸４に設けられたスペーサ１０が、外側突条部１２の軸方向の反モータ側Ｘ２の端面に当接するまで、出力軸４が、軸方向のモータ側Ｘ１に移動する。

２．実施の形態２
　実施の形態２に係る始動装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。図４は、実施の形態２に係る始動装置１の要部断面図である。本実施の形態に係る始動装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、実施の形態１と異なりスペーサ１０が設けられていない。

　本実施の形態では、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１の端面が、径方向延在部１６の軸方向の反モータ側Ｘ２の端面に当接することで、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１への移動が規制される。出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１の端面が、径方向延在部１６の軸方向の反モータ側Ｘ２の端面に当接した状態で、外側突条部１２の軸方向位置と、片側開口凹溝部２２の軸方向位置が重複している。この構成によれば、実施の形態１のように、スペーサ１０を設けることなく、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１に配置された径方向延在部１６を利用して、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１への移動を規制することができため、構造を簡素化できる。径方向延在部１６により、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１への移動を受け止めるため、ストッパの強度を確保できる。また、径方向延在部１６により、外側突条部１２が、片側開口凹溝部２２と噛み合った状態が維持される。

　径方向延在部１６の軸方向の反モータ側Ｘ２の端面と外側ヘリカルスプライン１１の軸方向のモータ側の端面との間の軸方向長さは、内側ヘリカルスプライン２０の軸方向長さよりも短くなっている。内輪部１５の軸方向のモータ側Ｘ１の端面は、径方向延在部１６の軸方向の反モータ側Ｘ２の端面に当接している。内輪部１５の外側大径部１３の軸方向長さは、内側ヘリカルスプライン２０の軸方向長さよりも短くなっている。

　本実施の形態に係る始動装置１の組み立て工程について説明する。ステップ♯１は、内輪部１５が径方向延在部１６（外輪部１４）と分離された状態で行われる。すなわち、一方向クラッチ５が分解された状態で行われる。その他の点は、実施の形態１のステップ♯１と同様であるので説明を省略する。

　次に、本実施の形態に係るステップ♯２は、実施の形態１のステップ♯２と同様であるので説明を省略する。そして、ステップ♯３において、一方向クラッチ５が組み立てられ、出力軸４の軸方向のモータ側Ｘ１に径方向延在部１６が配置される。

〔その他の実施の形態〕
　最後に、本発明のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の各実施の形態においては、外側突条部１２が１つ設けられ、両側開口凹溝部２１が１つ設けられている場合を例に説明した。しかし、本発明の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、外側突条部１２が２つ以上設けられ、両側開口凹溝部２１が、外側突条部１２の数以上設けられてもよい。この場合の、複数の両側開口凹溝部２１の間の相対角度は、複数の外側突条部１２の間の相対角度と同じとされる。例えば、外側突条部１２が１８０度間隔で２つ設けられ、両側開口凹溝部２１が、１８０度間隔で２つ設けられてもよく、外側突条部１２が９０度間隔で４つ設けられ、両側開口凹溝部２１が、９０度間隔で４つ設けられてもよい。

（２）上記の各実施の形態においては、内側ヘリカルスプライン２０の凹溝部は、全周に亘って設けられており、その凹溝部の１つが、両側開口凹溝部２１とされており、それ以外の凹溝部が、片側開口凹溝部２２とされている場合を例に説明した。しかし、本発明の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、片側開口凹溝部２２は、ストッパの機能を奏するために、少なくとも１つ以上設けられていればよい。そのため、内側ヘリカルスプライン２０の凹溝部は、全周に亘って設けられてなくてもよい。

　なお、片側開口凹溝部２２は、外側突条部１２と同数設けられれば、ストッパの機能及び強度を強化することができる。この場合の、複数の片側開口凹溝部２２の間の相対角度は、複数の外側突条部１２の間の相対角度と同じとされる。例えば、外側突条部１２が１８０度間隔で２つ設けられ、片側開口凹溝部２２が、１８０度間隔で２つ設けられてもよく、外側突条部１２が９０度間隔で４つ設けられ、片側開口凹溝部２２が、９０度間隔で４つ設けられてもよい。

（３）上記の各実施の形態においては、モータ２の回転速度が、遊星歯車減速機構３により減速されて一方向クラッチ５に伝達される場合を例に説明した。しかし、本発明の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、モータ２の回転速度が、遊星歯車減速機構３とは異なる機構の減速機により減速されて一方向クラッチ５に伝達されるように構成されてもよい。或いは、モータ２の回転速度が、直接、一方向クラッチ５に伝達されるように構成されてもよい。

（４）上記の各実施の形態においては、シフト機構７は、電磁コイル７１及びプランジャ７４の駆動力を、シフトレバー７２を用いて出力軸４に伝達するように構成されている場合を例に説明した。しかし、本発明の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、シフト機構７は、電磁コイル７１及びプランジャ７４の駆動力を、シフトレバー７２を用いずに、出力軸４に伝達するように構成さてもよい。或いは、シフト機構７が備えられておらず、外側ヘリカルスプライン１１と内側ヘリカルスプライン２０の相対回転により生じるスラスト力により、出力軸４を軸方向の反モータ側Ｘ２又はモータ側Ｘ１に移動させるように構成されてもよい。

　なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１　内燃機関の始動装置、２　モータ、３　遊星歯車減速機構、４　出力軸、５　一方向クラッチ、６　ピニオンギヤ、７　シフト機構、１０　スペーサ、１１　外側ヘリカルスプライン、１２　外側突条部、１３　外側大径部、１４　外輪部、１５　内輪部、１６　径方向延在部、１７　係合部材、２０　内側ヘリカルスプライン、２１　両側開口凹溝部、２２　片側開口凹溝部、２４　内側小径部、２５　ストッパ部、３０　軸方向延出部、３３　内側大径部、Ｃ　回転軸心、Ｘ１　軸方向のモータ側、Ｘ２　軸方向の反モータ側

Claims

　モータと、
　前記モータの回転駆動力が伝達される筒状の外輪部、前記外輪部の径方向内側に配置され、内周面に外側ヘリカルスプラインが形成された筒状の内輪部、及び前記外輪部と前記内輪部とを一方向回転時に係合する複数の係合部材を有する一方向クラッチと、
　前記外側ヘリカルスプラインに噛み合う内側ヘリカルスプラインが、外周面における軸方向のモータ側の部分に形成され、軸方向に移動可能な出力軸と、
　前記出力軸における軸方向の反モータ側の部分に連結されたピニオンギヤと、を備え、
　前記外側ヘリカルスプラインは、歯を構成する外側突条部を設け、
　前記内側ヘリカルスプラインは、前記外側突条部が軸方向のモータ側及び反モータ側に通過できるように、軸方向のモータ側及び反モータ側が開口している凹溝部である両側開口凹溝部と、軸方向のモータ側への前記外側突条部の通過を阻止するが、前記外側突条部が軸方向の反モータ側に通過できるように、軸方向のモータ側が塞がり、軸方向の反モータ側が開口している凹溝部である片側開口凹溝部と、を設け、
　前記外側突条部は、前記片側開口凹溝部と噛み合い、
　前記内側ヘリカルスプラインの軸方向の反モータ側の前記出力軸の部分である内側小径部は、外径が前記外側ヘリカルスプラインの歯先面の内径より小さく、
　前記内側小径部の軸方向の反モータ側の前記出力軸の部分である内側大径部は、外径が前記外側ヘリカルスプラインの歯先面の内径よりも大きく、
　前記内側小径部の軸方向長さは、前記外側突条部の軸方向長さ以上である内燃機関の始動装置。
　前記内側小径部における軸方向の反モータ側の端部の外周面に嵌合された環状のスペーサを備え、
　前記内側小径部の軸方向長さから前記スペーサの軸方向長さを減算した軸方向長さは、前記外側突条部の軸方向長さよりも短い請求項１に記載の内燃機関の始動装置。
　前記外輪部の軸方向のモータ側の端部は、径方向内側に延びる径方向延在部に連結され、
　前記出力軸の軸方向のモータ側の端面が、前記径方向延在部の軸方向の反モータ側の端面に当接することで、前記出力軸の軸方向のモータ側への移動が規制され、
　前記出力軸の軸方向のモータ側の端面が、前記径方向延在部の軸方向の反モータ側の端面に当接した状態で、前記外側突条部の軸方向位置と、前記片側開口凹溝部の軸方向位置が重複している請求項１に記載の内燃機関の始動装置。