JP4174829B2 - スタータ - Google Patents

Description

一端側がチューブの内周にヘリカルスプライン結合し、他端側が軸受を挿通して支持される出力軸を備え、軸受より外側に突き出る出力軸の端部にピニオンギヤが配置されることで、出力軸が片持ち支持構造となるスタータに関する。

従来、出力軸を支持する軸受の外側にピニオンギヤを配置した、いわゆる片持ち支持構造のスタータが公知である（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１のＦＩＧ．３に示されるスタータは、モータの駆動力が伝達されて回転する駆動軸と、この駆動軸の外周にヘリカルスプライン結合すると共に、軸受を介してハウジングに支持された略円筒形状の出力軸とを有し、軸受よりハウジングの外側へ突き出る出力軸の端部にピニオンギヤが設けられている。

しかし、上記（特許文献１）のスタータでは、出力軸を支持する軸受が１個だけであり、駆動軸に対して出力軸がエンジン側に飛び出した時に、軸受より突き出る出力軸のオーバーハング量が増大するため、出力軸が傾き易くなる。その結果、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってエンジンをクランキングする際に、軸受を支点として出力軸が傾いた状態で回転するため、軸受に過大な負荷が作用して軸受の寿命低下を招くと共に、出力軸が傾いた状態で回転することにより、異音が発生する恐れがあった。

これに対し、本出願人は、モータの回転力が伝達されて回転する略円筒形状のチューブと、このチューブの内周にヘリカルスプライン結合する出力軸とを備え、この出力軸の端部に配置されるピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせる際に、出力軸に固定された係合部材を介して出力軸を軸方向に移動させる方式のスタータを提案している。
このスタータでは、チューブを軸方向に長く形成して、そのチューブの一端側外周をセンタハウジングに対し第１の軸受で支持し、チューブの他端側外周をスタータハウジングに対し第２の軸受で支持することにより、両軸受間の距離（軸受スパン）を長く取ることができる。

これにより、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合う位置まで出力軸がエンジン側に飛び出した時でも、出力軸のオーバーハング量（第２の軸受よりエンジン側へ突き出る量）より、前記軸受スパンの方が大きく（長く）できるため、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合ってエンジンをクランキングしている時（出力軸に大きな負荷が加わっている時）でも、出力軸の傾きを防止できる。その結果、軸受の寿命低下を抑制できると共に、異音の発生を防止または低減できる。
米国特許出願公開第２００３／００９７８９１号明細書（ＦＩＧ．３）

ところが、上述の本出願人が提案した先願のスタータでは、チューブが軸方向に長く形成され、そのチューブの他端側がスタータハウジングに対し第２の軸受で支持されている。つまり、スタータハウジングの内部では、出力軸の外側をチューブが覆っているため、出力軸に固定される係合部材をチューブの外側に配置するための工夫が必要となる。これに対し、先願のスタータでは、出力軸に開けた穴にピンを差し込んで固定すると共に、そのピンをチューブの外側に取り出すために、チューブにピンを通すための長溝を形成し、その長溝を通ってチューブの外側に取り出されたピンに係合部材を固定している。

上記の構成では、チューブの外側に係合部材を配置する関係上、必然的に係合部材の外径が大きくなるため、その係合部材の外側を覆っているスタータハウジングの外径を大きくする必要があり、エンジン取り付け上の制約を受ける恐れがあった。
また、チューブを長く形成したり、係合部材の外径が大きくなること等により、重量が増加する問題もある。

更に、チューブに形成される長溝は、チューブに対し出力軸が軸方向に移動する際に、ヘリカルスプラインの捩じり角に沿って回転しながら移動するため、長溝の形状を軸方向に沿った単純な直線形状とすることができず、ヘリカルスプラインの捩じれ角と略等しくなる様に斜めに形成する必要があり、加工が困難である。

また、出力軸に係合部材を直接固定することができないため、出力軸と係合部材とを連結するピンが必要となるだけでなく、そのピンを出力軸に固定するための加工（出力軸にピンを差し込むための穴を開ける加工）が必要となり、且つ、何らかの方法でピンに係合部材を固定する必要もある。この様に、構造が複雑であり、その構造を実現するための加工も複雑になることから、製造コストが高くなってしまう。

本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、出力軸を支持する軸受の外側（軸受より突き出る出力軸の端部）にピニオンギヤを配置した、いわゆる片持ち支持構造のスタータにおいて、ハウジングの小径化を可能にすることで、エンジンへの取り付け自由度を向上でき、且つ、構造の簡略化による部品点数の削減及び軽量化を実現できるスタータを提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、モータの回転力が伝達されて回転する略円筒形状のチューブを有し、このチューブの内周に出力軸の一端側がヘリカルスプライン結合され、チューブより突出する出力軸の他端側が、ハウジングに固定される第１の軸受を挿通して回転自在及び摺動自在に支持され、第１の軸受より外側（反チューブ側）へ突き出る出力軸の端部にピニオンギヤが配置されている、いわゆる片持ち支持構造のスタータである。
チューブは、略円筒形状の一端側内周が、モータの回転軸に設けられた軸受部に第２の軸受を介して相対回転可能に支持され、略円筒形状の他端側外周が、ハウジングまたはハウジングに支持された構造体に第３の軸受を介して回転自在に支持されている。

上記の構成によれば、チューブの軸方向両端が、第２の軸受と第３の軸受とを介して、ハウジングに安定した状態で支持される。また、出力軸は、一端側がチューブの内周にヘリカルスプライン結合され、他端側が第１の軸受を介してハウジングに支持されるので、出力軸の両端側が安定した状態で支持されることになる。その結果、ピニオンギヤがリングギヤと噛み合ってエンジンをクランキングしている時でも、出力軸の傾きを抑制できるので、軸受（特に、第１の軸受）に掛かる負荷を軽減でき、軸受の早期摩耗による寿命低下を抑制できる。

また、請求項１に係るスタータは、ピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせるために、出力軸をエンジン側へ移動させる出力軸移動手段を有し、この出力軸移動手段は、チューブより反モータ方向へ突出する出力軸に固定された係合部材と、この係合部材を介して出力軸に軸方向へ押し出す力を付与する駆動手段とを備えている。
この構成では、係合部材をチューブの外側に配置する必要がなく、且つ出力軸に直接固定できるので、上述した先願のスタータと比較すると、係合部材を小径化でき、それに伴って、係合部材を内部に収容するハウジングの外径を小さくすることが可能である。

また、チューブの軸方向長さを短くでき、且つ係合部材の外径を小さくすること等により、スタータの軽量化を実現できる。
更には、係合部材を出力軸に直接固定できるので、チューブに長溝（ヘリカルスプラインの捩じり角に沿った長溝）を形成する必要がなく、且つピンを介して出力軸と係合部材とを連結する必要もない。その結果、先願のスタータと比較した場合に、部品点数を削減でき、且つ構造を簡略化できるので、部品の組み付けも容易であり、コストダウンに寄与できる。
モータとチューブとの間で動力の伝達を断続するクラッチは、モータに直接または間接的に駆動されて回転するクラッチアウタと、このクラッチアウタより動力が伝達されて回転するクラッチインナとを有し、このクラッチインナが、チューブの一部として形成されている。
この構成によれば、チューブの軸方向長さにクラッチインナの分が含まれるので、それに伴い、ヘリカルスプライン結合によってチューブに支持される出力軸の一端側と、第１の軸受を介してハウジングに支持される出力軸の他端側との間（ここでは、軸支持スパンと呼ぶ）を長くすることが可能となり、ピニオンギヤがリングギヤと噛み合うために、出力軸がエンジン側へ飛び出した時のオーバーハング量に対し相対的に軸支持スパンを長くできる。その結果、エンジンのクランキング時に出力軸に生じる応力を低減でき、安定した片持ち支持構造のスタータを提供できる。また、出力軸の応力低減により、出力軸の小径化及び軽量化も可能である。
さらに、クラッチは、クラッチアウタと一体に設けられたアウタプレートを有し、このアウタプレートの径方向中央部に開口する中空穴の内側に従動ギヤまたは直スプラインが形成され、この従動ギヤまたは直スプラインが、モータの回転軸に形成された駆動ギヤまたは直スプラインに噛み合って、クラッチアウタがモータに直接駆動されることを特徴とする。上記の構成によれば、クラッチアウタがモータの回転軸に直接芯出しされ、且つクラッチインナ（チューブ）も第２の軸受を介してモータの回転軸に芯出しされるので、クラッチの偏心を防止でき、安定したクラッチ性能を確保できる。

本発明は、モータの回転力が伝達されて回転する略円筒形状のチューブを有し、このチューブの内周に出力軸の一端側がヘリカルスプライン結合され、チューブより突出する出力軸の他端側が、ハウジングに固定される第１の軸受を挿通して回転自在及び摺動自在に支持され、第１の軸受より外側（反チューブ側）へ突き出る出力軸の端部にピニオンギヤが配置されている、いわゆる片持ち支持構造のスタータである。
チューブは、略円筒形状の一端側内周が、モータの回転軸に設けられた軸受部に第２の軸受を介して相対回転可能に支持され、略円筒形状の他端側外周が、ハウジングまたはハウジングに支持された構造体に第３の軸受を介して回転自在に支持されている。
上記の構成によれば、チューブの軸方向両端が、第２の軸受と第３の軸受とを介して、ハウジングに安定した状態で支持される。また、出力軸は、一端側がチューブの内周にヘリカルスプライン結合され、他端側が第１の軸受を介してハウジングに支持されるので、出力軸の両端側が安定した状態で支持されることになる。その結果、ピニオンギヤがリングギヤと噛み合ってエンジンをクランキングしている時でも、出力軸の傾きを抑制できるので、軸受（特に、第１の軸受）に掛かる負荷を軽減でき、軸受の早期摩耗による寿命低下を抑制できる。
また、請求項２に係るスタータは、ピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせるために、出力軸をエンジン側へ移動させる出力軸移動手段を有し、この出力軸移動手段は、チューブより反モータ方向へ突出する出力軸に固定された係合部材と、この係合部材を介して出力軸に軸方向へ押し出す力を付与する駆動手段とを備えている。
この構成では、係合部材をチューブの外側に配置する必要がなく、且つ出力軸に直接固定できるので、上述した先願のスタータと比較すると、係合部材を小径化でき、それに伴って、係合部材を内部に収容するハウジングの外径を小さくすることが可能である。
また、チューブの軸方向長さを短くでき、且つ係合部材の外径を小さくすること等により、スタータの軽量化を実現できる。
更には、係合部材を出力軸に直接固定できるので、チューブに長溝（ヘリカルスプラインの捩じり角に沿った長溝）を形成する必要がなく、且つピンを介して出力軸と係合部材とを連結する必要もない。その結果、先願のスタータと比較した場合に、部品点数を削減でき、且つ構造を簡略化できるので、部品の組み付けも容易であり、コストダウンに寄与できる。
また、第２の軸受は、チューブの内周に圧入固定されていることを特徴とする。
この構成によれば、スタータの各構成部品を組み立てる際に、出力軸をチューブの内周に挿通した後、チューブの一端側内周に第２の軸受を組み付けることで、その第２の軸受が出力軸の抜け止めとして機能するので、組付け性が向上する。なお、第２の軸受は、ボールベアリングやローラベアリング等の転がり軸受、あるいはプレーンベアリングと呼ばれる様な滑り軸受等を用いることができる。
モータとチューブとの間で動力の伝達を断続するクラッチは、モータに直接または間接的に駆動されて回転するクラッチアウタと、このクラッチアウタより動力が伝達されて回転するクラッチインナとを有し、このクラッチインナが、チューブの一部として形成されている。
この構成によれば、チューブの軸方向長さにクラッチインナの分が含まれるので、それに伴い、ヘリカルスプライン結合によってチューブに支持される出力軸の一端側と、第１の軸受を介してハウジングに支持される出力軸の他端側との間（ここでは、軸支持スパンと呼ぶ）を長くすることが可能となり、ピニオンギヤがリングギヤと噛み合うために、出力軸がエンジン側へ飛び出した時のオーバーハング量に対し相対的に軸支持スパンを長くできる。その結果、エンジンのクランキング時に出力軸に生じる応力を低減でき、安定した片持ち支持構造のスタータを提供できる。また、出力軸の応力低減により、出力軸の小径化及び軽量化も可能である。
さらに、クラッチは、クラッチアウタと一体に設けられたアウタプレートを有し、このアウタプレートの径方向中央部に開口する中空穴の内側に従動ギヤまたは直スプラインが形成され、この従動ギヤまたは直スプラインが、モータの回転軸に形成された駆動ギヤまたは直スプラインに噛み合って、クラッチアウタがモータに直接駆動されることを特徴とする。上記の構成によれば、クラッチアウタがモータの回転軸に直接芯出しされ、且つクラッチインナ（チューブ）も第２の軸受を介してモータの回転軸に芯出しされるので、クラッチの偏心を防止でき、安定したクラッチ性能を確保できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１はスタータ１の断面図、図４はスタータ１の電気回路図である。
本実施例のスタータ１は、回転力を発生するモータ２と、このモータ２の回転力が、減速装置とクラッチ（共に後述する）を介して伝達される略円筒形状のチューブ３と、このチューブ３の内周を軸方向に移動可能に設けられた出力軸４と、この出力軸４の端部に組み付けられるピニオンギヤ５と、このピニオンギヤ５をエンジンのリングギヤ６に噛み合わせるために、出力軸４をエンジン側（図１の左側）へ移動させる出力軸移動手段（後述する）等より構成されている。

モータ２は、磁束を発生する界磁７（図１では磁石式界磁を示しているが、巻線式界磁でも良い）と、整流子を有する電機子８、及び整流子に摺接するブラシ９（図４参照）等より構成される周知の直流電動機である。このモータ２は、界磁７として磁気回路を形成するヨーク１０がモータ２の機枠を兼ねており、フロントハウジング１１とエンドフレーム１２との間に挟持されて、図示しないスルーボルトの締め付けにより固定されている。

減速装置は、モータ２の回転軸（以後、電機子軸８ａと呼ぶ）に形成されたサンギヤ１３と、内歯を有するインターナルギヤ１４とに噛み合う複数の遊星歯車１５を有する周知の遊星歯車機構によって構成され、電機子８の回転速度を遊星歯車１５の公転速度まで減速する。
クラッチは、遊星歯車１５を回転自在に支持するギヤ軸１６を介して、遊星歯車１５の公転運動（減速後のモータ回転）が伝達されるクラッチアウタ１７と、チューブ３の一部として形成されるクラッチインナ１８と、クラッチアウタ１７とクラッチインナ１８との間に配置されるクラッチローラ１９等より構成され、このクラッチローラ１９を介してクラッチアウタ１７からクラッチインナ１８（チューブ３）へトルク伝達を行い、クラッチインナ１８からクラッチアウタ１７へのトルク伝達を遮断する一方向クラッチである。

クラッチアウタ１７には、遊星歯車１５のギヤ軸１６を支持するキャリア部２０が一体に設けられると共に、このキャリア部２０の径方向中央部に円形の嵌合穴が形成され、この嵌合穴がチューブ３の外周に嵌合している。なお、支持するギヤ軸１６は、キャリア部２０と一体に設けても良いが、キャリア部２０と別体に形成してキャリア部２０に固定（例えば、キャリア部２０に開けた穴に圧入固定）しても良い。

チューブ３は、図２に示す様に、略円筒形状の内周に雌ヘリカルスプライン３ａが形成され、その雌ヘリカルスプライン３ａが形成された軸方向一端側（図２の右側）の内周（雌ヘリカルスプライン３ａの内周）が、モータ２の電機子軸８ａに設けられた軸受部８ｂに対し、軸受２１（本発明の第２の軸受）を介して相対回転可能に支持され、軸方向他端側の外周が、フロントハウジング１１に固定されたセンタケース２２（本発明の構造体）に対し、軸受２３を介して回転自在に支持されている。

このチューブ３は、クラッチインナ１８として使用される外周面の外径より、軸受２３に支持される外周面の外径の方が若干小さく形成されて、両外周面の間に段差が設けられており、この段差と、軸受２３の他端側端面（反クラッチ側の端面）に隣接してチューブ３の外周面に固定される固定部材２４（ワッシャあるいは止め輪等）とにより、軸受２３に対して軸方向の移動が阻止されている。また、チューブ３の内周に形成された雌ヘリカルスプライン３ａは、チューブ３の一端から他端側の途中まで形成され、その終端が、出力軸４がエンジン側へ移動する時に、その出力軸４の移動を停止させるストッパ３ｂとして設けられている。

チューブ３の内周を支持する軸受２１は、図３に示す様に、内輪２１ａと外輪２１ｂとがボール２１ｃ（転動体）を介して相対回転可能に設けられたボールベアリングであり、内輪２１ａが電機子軸８ａに設けられた軸受部８ｂの外周に隙間嵌めされ、外輪２１ｂがチューブ３の内周（雌ヘリカルスプライン３ａの内周）に圧入固定されている。なお、ボールベアリングの他に、転動体としてローラを使用するローラベアリングを採用することも可能である。

出力軸４は、図２に示す様に、軸方向の一端側に外径が若干大きく設けられた大径部を有し、この大径部の外周に雄ヘリカルスプライン４ａが形成されて、この雄ヘリカルスプライン４ａが、チューブ３の内周に形成された雌ヘリカルスプライン３ａに噛み合わされている。また、大径部より小径の他端側（小径部）は、図１に示す様に、チューブ３の端面より突出して反モータ方向（図１の左方向）へ延設され、フロントハウジング１１の端部に固定された軸受２５の内側を挿通して回転自在及び摺動自在に支持されている。なお、軸受２５の外側（図１の左側）には、軸受２５と出力軸４との摺動隙間に異物が入り込むのを防止するシール部材２６が配置されている。

この出力軸４は、チューブ３に対してエンジン側へ移動した時に、雄ヘリカルスプライン４ａの端部が雌ヘリカルスプライン３ａの終端（ストッパ３ｂ）に当接した位置で停止する。また、チューブ３の内側に挿通される出力軸４（小径部）の外周とチューブ３の内周との間には、エンジン側へ移動した出力軸４を押し戻すための弾力を発生するリターンスプリング２７（図２参照）が配置されている。
リターンスプリング２７の一端は、出力軸４の外周に設けられる大径部と小径部との段差部４ｂ（本発明のスプリング受け部）に支持され、リターンスプリング２７の他端は、チューブ３の他端側端部の内側に設けられるスプリング受け部３ｃに支持されている。

ピニオンギヤ５は、軸受２５より外側（エンジン側）へ突き出る出力軸４の端部にスプライン結合され、出力軸４と一体に回転可能に支持されている。
出力軸移動手段は、出力軸４に固定されたリング形状の係合部材２８と、この係合部材２８の回転方向（出力軸４の回転方向）に交差して係合部材２８と係合可能な回転規制ロッド２９と、連結バー３０を介して回転規制ロッド２９を駆動する電磁スイッチ３１等より構成される。

係合部材２８は、チューブ３の反クラッチ側端面（図１の左側端面）より突出する出力軸４（小径部）の外周に圧入嵌合して、出力軸４に対し軸方向および周方向に固定されている。また、係合部材２８の外周には、回転規制ロッド２９と係合可能な凹凸部２８ａが周方向に連続して設けられている。なお、出力軸４に対する係合部材２８の固定方法は、圧入嵌合に限定されるものではなく、出力軸４に対し軸方向および周方向に固定できれば、圧入嵌合以外の方法（例えば、ローレット嵌合等）でも良い。

出力軸４に対する係合部材２８の固定位置は、出力軸４を支持する軸受２５より軸方向内側（反エンジン側）であることは言うまでもなく、且つスタータ１の静止時（図１に示す状態）に、係合部材２８がチューブ３の反クラッチ側端面に当接（接触）する位置である。つまり、係合部材２８は、エンジン側へ移動した出力軸４が、リターンスプリング２７の反力で図１に示す静止位置へ戻る時に、チューブ３の反クラッチ側端面に当接することで、出力軸４を静止位置に停止できるストッパとしての機能を有している。

回転規制ロッド２９は、連結バー３０を介して、電磁スイッチ３１の電磁力を受けるアーム部３２（図１参照）と一体に設けられている。その具体的な一例としては、棒状のスプリング素材をリング状に形成し、そのリング形状の径方向に略対向する位置から、スプリング素材の両端部を同一方向へ略直角に折り曲げて、一方の端部を回転規制ロッド２９とし、他方の端部をアーム部３２として設けている。

この回転規制ロッド２９は、図１に示す様に、係合部材２８の径方向外側に若干の隙間を保って配置され、電磁スイッチ３１の電磁力を受けてアーム部３２が図示下方へ押圧されると、そのアーム部３２と一体に図示下方へ押し下げられ、係合部材２８の凹凸部２８ａに係合して係合部材２８の回転を規制する。また、電磁スイッチ３１の電磁力が消滅すると、図示しないスプリングの反力により、係合部材２８の凹凸部２８ａから離脱して、アーム部３２と一体に図１に示す位置に復帰する。

連結バー３０は、電磁スイッチ３１の電磁力をアーム部３２へ伝達するもので、例えば、金属製の棒状素材の両端側を所定角度折り曲げて略クランク状に設けられ、一端側が電磁スイッチ３１のプランジャ３３（図４参照）にフック３４（図１参照）を介して連結され、他端側が前記アーム部３２に直接係合している。
電磁スイッチ３１は、上記の出力軸移動手段として使用されると共に、図４に示すモータ２の通電回路に設けられる接点手段（メイン接点Ａとサブ接点Ｂ）の開閉操作を行うもので、励磁コイル３５（図４参照）と上記プランジャ３３、及びリターンスプリング（図示せず）等より構成され、図１に示す様に、スタータ１の後部（モータ２の反エンジン側）に配置されて、外側をエンドフレーム１２が覆っている。

励磁コイル３５は、図４に示す始動スイッチ３６（イグニッションスイッチ）の閉操作により、バッテリ３７から通電されて磁力を発生する。
プランジャ３３は、励磁コイル３５の内側に挿入され、励磁コイル３５が通電されて磁力が発生すると、磁化された固定鉄心（図示せず）に吸引されて、図１の上方へ移動することにより、サブ接点Ｂ及びメイン接点Ａを閉操作する。
リターンスプリングは、励磁コイル３５への通電が停止して磁力が消滅した時に、プランジャ３３を押し戻すことで、メイン接点Ａ及びサブ接点Ｂを開操作する。

メイン接点Ａは、端子ボルト３８を介してバッテリ３７の＋極に接続される第１の固定接点３９と、ブラシリード線９ａを介して正極側のブラシ９（図４参照）に接続される第１の可動接点４０とで形成され、この第１の可動接点４０が、プランジャ３３に連結される接点ホルダ４１に絶縁保持され、第１の固定接点３９に対向してプランジャ３３と一体に可動する。
端子ボルト３８は、図１に示す様に、エンドフレーム１２を貫通して取り付けられ、エンドフレーム１２の内側に第１の固定接点３９が一体的に設けられて、エンドフレーム１２の外側に取り出された雄ねじ部にバッテリケーブル４２（図４参照）が接続される。

サブ接点Ｂは、第１の固定接点３９と電気的に接続して設けられた第２の固定接点４３と、第１の可動接点４０と一体に設けられ、且つ第２の固定接点４３に対向して可動する第２の可動接点４４とで形成される。
第２の固定接点４３は、第１の固定接点３９より電気抵抗の大きい材料（例えばカーボン材）を使用して形成され、例えば、金属プレート（図示せず）を介して端子ボルト３８に固定されている。
第２の可動接点４４は、例えば、Ｕ字状に折り曲げて弾力を持たせた金属板によって形成されている。

なお、メイン接点Ａとサブ接点Ｂは、モータ２の起動時（ピニオンギヤ５がリングギヤ６に噛み合うまでの間）に、電機子８の回転速度を抑えるために、メイン接点Ａより先にサブ接点Ｂが閉じる様に構成されている。具体的には、図４に示す様に、メイン接点Ａを形成する第１の固定接点３９と第１の可動接点４０との接点間距離より、サブ接点Ｂを形成する第２の固定接点４３と第２の可動接点４４との接点間距離の方が小さく設定されている。

次に、スタータ１の作動を説明する。
始動スイッチ３６を閉操作すると、電磁スイッチ３１の励磁コイル３５が通電されて磁力が発生し、その磁力によりプランジャ３３が吸引されて、図１の上方へ移動する。このプランジャ３３の移動が連結バー３０を介してアーム部３２に伝達されると、アーム部３２と一体に回転規制ロッド２９が図１の下方へ移動して、係合部材２８の凹凸部２８ａに係合することにより、係合部材２８と共に出力軸４の回転を規制する。

また、プランジャ３３の移動に伴い、メイン接点Ａより先にサブ接点Ｂが閉じると、第２の固定接点４３の電気抵抗が大きいため、バッテリ３７から電機子８に流れる始動電流が低減されて、電機子８が低速度で回転する。この電機子８の回転が減速装置で更に減速され、クラッチを介してチューブ３に伝達されると、チューブ３がゆっくり回転する。
ここで、チューブ３が回転しても、出力軸４が回転規制されているので、チューブ３の回転力がヘリカルスプラインの作用でスラスト力（前進力）に変換されて出力軸４に付与され、その結果、出力軸４がエンジン側へ移動する。

この出力軸４の移動により、出力軸４上に配置されたピニオンギヤ５がリングギヤ６にスムーズに噛み合うと、回転規制ロッド２９が係合部材２８の凹凸部２８ａから外れて、係合部材２８の後側（チューブ３側）に入り込むことで、出力軸４の回転規制が解除される。また、回転規制ロッド２９の先端が係合部材２８の後側面を支持することで、出力軸４の後退が阻止される。なお、係合部材２８の後側（回転規制ロッド２９の先端が当接する部位）にスラストベアリング（図示せず）を組み付けて、このスラストベアリングに回転規制ロッド２９の先端を当接させても良い。この場合、回転規制ロッド２９に対し、スラストベアリングによって係合部材２８の回転を吸収できるので、回転規制ロッド２９の変形を防止できる。

一方、ピニオンギヤ５がリングギヤ６にスムーズに噛み合うことなく、両ギヤ５、６の側面同士が衝突すると、その時点で、出力軸４の移動が一旦停止するため、チューブ３の回転力がスラスト力に変換されることなく、出力軸４を回転させる方向に作用する。この時、出力軸４は、回転規制ロッド２９によって回転規制されているが、スプリング素材で形成された回転規制ロッド２９が弾性を有することから、回転規制ロッド２９が係合部材２８の凹凸部２８ａに係合したまま、若干の回転（例えばピニオンギヤ５の一歯分の回転）が許容される。これにより、ピニオンギヤ５がリングギヤ６と噛み合い可能な位置まで出力軸４が回転すると、再び、スラスト力を受けて出力軸４が前進することで、ピニオンギヤ５がリングギヤ６に噛み合うことができる。

この後、メイン接点Ａが閉じると、サブ接点Ｂより電気抵抗の低いメイン接点Ａを通ってモータ２に大電流が流れるため、電機子８が高速度で回転する。この電機子８の高速回転が、減速装置で減速された後、クラッチを介してチューブ３に伝達され、そのチューブ３と一体に出力軸４が高速回転することにより、ピニオンギヤ５と噛み合うリングギヤ６に回転力が伝達されてエンジンをクランキングする。

エンジン始動後、始動スイッチ３６を開操作すると、励磁コイル３５への通電が遮断されて磁力が消滅するため、プランジャ３３がリターンスプリングの反力で押し戻される。このプランジャ３３の移動に伴い、連結バー３０を介してアーム部３２に作用していた力（回転規制ロッド２９を図１の下方へ押し下げる力）が解除されると、スプリングの反力により、回転規制ロッド２９がアーム部３２と一体に図１の上方へ押し戻される。その結果、回転規制ロッド２９が係合部材２８の後側から抜け出るため、出力軸４の後退規制が解除されて、リターンスプリング２７の反力により、出力軸４が反エンジン側へ押し戻され、係合部材２８がチューブ３の端面に当接して静止位置に停止する。

（実施例１の効果）
上記のスタータ１によれば、チューブ３の軸方向一端側の内周（雌ヘリカルスプライン３ａの内周）が、モータ２の電機子軸８ａに設けられた軸受部８ｂに対し、軸受２１を介して相対回転可能に支持され、軸方向他端側の外周が、センタケース２２に対し、軸受２３を介して回転自在に支持されている。また、出力軸４は、一端側がチューブ３の内周にヘリカルスプライン結合され、他端側が軸受２５を介してフロントハウジング１１の端部に支持されているので、出力軸４の両端側が安定した状態で支持されることになる。その結果、ピニオンギヤ５がリングギヤ６と噛み合ってエンジンをクランキングしている時でも、出力軸４の傾きを抑制できるので、軸受（特に、軸受２５）に掛かる負荷を軽減でき、軸受２５の早期摩耗による寿命低下を抑制できる。

また、クラッチインナ１８をチューブ３の一部として形成している（チューブ３の軸方向長さにクラッチインナ１８の分が含まれる）ので、ヘリカルスプライン結合によってチューブ３に支持される出力軸４の一端側と、軸受２５を介してフロントハウジング１１の端部に支持される出力軸４の他端側との間（軸支持スパン）を長くすることが可能となり、ピニオンギヤ５がリングギヤ６に噛み合うために、出力軸４がエンジン側へ飛び出した時のオーバーハング量に対し、相対的に軸支持スパンを長くできる。その結果、エンジンのクランキング時に出力軸４に生じる応力を低減でき、より安定した片持ち支持構造のスタータ１を提供できる。また、出力軸４の応力低減により、出力軸４の小径化及び軽量化も可能である。

実施例１に記載したスタータ１は、リング形状の係合部材２８が、チューブ３の端面より突出する出力軸４（小径部）の外周に直接固定されている。この場合、「背景技術」で説明した先願のスタータと比較すると、係合部材２８を小径化できるので、それに伴って、係合部材２８を内部に収容するフロントハウジング１１の外径を小さくすることが可能となり、エンジン取り付け上の制約を受けにくくなるため、エンジンへの取り付け自由度が向上する。

また、係合部材２８を出力軸４に直接固定することで、チューブ３に長溝（ヘリカルスプラインの捩じり角に沿った長溝）を形成する必要がなく、且つピン等を介して出力軸４と係合部材２８とを連結する必要もないため、部品点数を削減して構造を簡略化でき、部品の組み付けも容易にできる。更に、チューブ３の他端側をフロントハウジング１１の端部まで延ばす必要がないため、チューブ３の全長を短くできると共に、係合部材２８の小径化、及び前述した出力軸４の小径化などにより、スタータ１の軽量化を実現できる。

更に、エンジン側へ移動した出力軸４を押し戻す時に、出力軸４に固定された係合部材２８がチューブ３の端面に当接することにより、チューブ３が出力軸４の後退力を受けて出力軸４を静止させるストッパとして機能するので、出力軸４の後退力を受け止めるための別部品を使用する必要がなく、安価にストッパ機能を構成できる。

また、出力軸４を押し戻すためのリターンスプリング２７は、チューブ３の内周と出力軸４の外周との間に配置されて、出力軸４に設けられる段差部４ｂ（スプリング受け部）と、チューブ３に設けられるスプリング受け部３ｃとで支持されている。この構成によれば、エンジン着火後に、ピニオンギヤ５がリングギヤ６により回されて、出力軸４がオーバラン状態となった時でも、出力軸４とチューブ３との相対回転差が殆ど無い（出力軸４とチューブ３とが略一体に回転する）ため、リターンスプリング２７に対して、ワッシャ等の回転吸収用部材が不要である。

実施例１に記載したスタータ１では、電機子軸８ａに設けられた軸受部８ｂに対し、チューブ３の一端側内周を支持する軸受２１として、例えば、ボールベアリングを使用し、そのボールベアリングの外輪２１ｂをチューブ３の内周に圧入固定して、内輪２１ａを軸受部８ｂの外周に隙間嵌めして組み付けている。この構成によれば、スタータ１の各構成部品を組み立てる際に、ボールベアリングが出力軸４の抜け止めとして機能する。つまり、リターンスプリング２７の反力で出力軸４がチューブ３から抜け出ることをボールベアリング（軸受２１）で防止できるので、その後の部品の組み立てが容易にできる。

また、実施例１に記載したスタータ１は、モータ２の回転を減速する遊星歯車減速装置を備え、遊星歯車１５を支持するギヤ軸１６が、クラッチアウタ１７のキャリア部２０に一体または別体にて固定されている。また、キャリア部２０の径方向中央部には、チューブ３の一端側外周に相対回転自在に嵌合する円形の嵌合穴が形成されている。
この構成によれば、クラッチアウタ１７が遊星歯車減速装置を介して電機子軸８ａに芯出しされ、且つクラッチインナ１８（チューブ３）も軸受２１を介して電機子軸８ａに芯出しされるので、クラッチの偏心を防止でき、安定したクラッチ性能を確保できる。

図５は実施例２に係るスタータ１の断面図である。
この実施例２に係るスタータ１は、電機子８の回転速度が減速されることなく、クラッチを介してチューブ３に伝達されるタイプであり、実施例１に記載したスタータ１との大きな違いは、モータ２とクラッチとの間に減速装置を持たないことである。その他の構造は、基本的に実施例１に記載したスタータ１と同じである。
ここでは、実施例１に記載したスタータ１との違い、つまり、モータ２とクラッチとの連結構造について説明する。

クラッチは、クラッチアウタ１７と一体に設けられたアウタプレート１７ａを有し、このアウタプレート１７ａの径方向中央部に開口する中空穴の内側に従動ギヤ１７ｂ（または直スプライン）が形成され、この従動ギヤ１７ｂ（または直スプライン）が、電機子軸８ａに形成された駆動ギヤ８ｃ（または直スプライン）に噛み合って、クラッチアウタ１７がモータ２に直接駆動される。

上記の構成においても、減速装置を持たないだけで、出力軸４を安定して支持できることは、実施例１のスタータ１と同じであり、安定した片持ち支持構造のスタータ１を提供できる。また、クラッチアウタ１７が電機子軸８ａに直接芯出しされ、且つクラッチインナ１８（チューブ３）も軸受２１（ボールベアリング）を介して電機子軸８ａに芯出しされるので、クラッチの偏心を防止でき、安定したクラッチ性能を確保できる。

（変形例）
実施例１及び実施例２では、出力軸４をエンジン側へ移動させる手段として、出力軸４に固定された係合部材２８に回転規制ロッド２９を係合させ、出力軸４の回転を規制した状態で、モータ２の回転力とヘリカルスプラインの作用とで、出力軸４をエンジン側へ移動させる方式を採用しているが、一般的なスタータに採用されるシフトレバーを使用して出力軸４を押し出す方式でも良い。つまり、電磁スイッチ３１の電磁力でシフトレバーを駆動し、そのシフトレバーを介して、出力軸４に固定された係合部材２８に軸方向へ押し出す力を付与することで、出力軸４をエンジン側へ移動させる方式である。

また、実施例１及び実施例２に記載したスタータ１は、２個の軸受２１、２３でチューブ３を支持する構造であるが、１個の軸受（例えば軸受２３）だけでチューブ３を支持する構造でも良い。この場合、実施例１及び実施例２に記載したスタータ１と比較して、出力軸４を安定的に支持できる効果は若干低下する可能性もあるが、チューブ３の端面より突出する出力軸４に直接、係合部材２８を固定（例えば、圧入嵌合）することで、係合部材２８の小径化を実現でき、それによって、フロントハウジング１１の外径を小さくできる効果（エンジン取り付け上の制約を受けにくくなる）を得ることはできる。

実施例１及び実施例２では、軸受２１の一例としてボールベアリングを記載したが、ボールベアリングの他にも、転動体としてローラを使用するローラベアリング、あるいはプレーンベアリングと呼ばれる様な滑り軸受を軸受２１として使用することもできる。

実施例１に係るスタータの断面図である。 実施例１に係るチューブ周辺の拡大断面図である。 実施例１に係るチューブの内周を支持する軸受の断面図である。 実施例１に係るスタータの電気回路図である。 実施例２に係るスタータの断面図である。

符号の説明

１ スタータ
２ モータ
３ チューブ
３ｃ チューブの内周に設けられるスプリング受け部
４ 出力軸
４ｂ 段差部（出力軸の外周に設けられるスプリング受け部）
５ ピニオンギヤ
６ リングギヤ
８ａ 電機子軸（モータの回転軸）
８ｂ 軸受部
８ｃ 駆動ギヤ
１１ フロントハウジング（ハウジング）
１５ 遊星歯車
１６ ギヤ軸
１７ クラッチアウタ
１７ａ アウタプレート
１７ｂ 従動ギヤ
１８ クラッチインナ
２０ キャリア部
２１ 軸受（第２の軸受）
２２ センタケース（構造体）
２３ 軸受（第３の軸受）
２５ 軸受（第１の軸受）
２７ リターンスプリング
２８ 係合部材
２９ 回転規制ロッド（回転規制部材／駆動手段）
３１ 電磁スイッチ（駆動手段）
Ａ メイン接点（接点手段）
Ｂ サブ接点（接点手段）

Claims (2)

1. 回転力を発生するモータと、
   このモータの回転力が伝達されて回転する略円筒形状を有するチューブと、
   前記モータと前記チューブとの間で動力の伝達を断続するクラッチと、
   軸方向の一端側が前記チューブの内周にヘリカルスプライン結合され、軸方向の他端側が、前記チューブより突出して設けられると共に、ハウジングに固定される第１の軸受を挿通して回転自在及び摺動自在に支持される出力軸と、
   前記第１の軸受より外側（反チューブ側）へ突き出る前記出力軸の端部に一体または別体に配置され、前記チューブから前記出力軸に伝達される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、
   前記ピニオンギヤを前記リングギヤに噛み合わせるために、前記出力軸をエンジン側へ移動させる出力軸移動手段とを備えたスタータであって、
   前記チューブは、前記略円筒形状の一端側内周が、前記モータの回転軸に設けられた軸受部に第２の軸受を介して相対回転可能に支持され、前記略円筒形状の他端側外周が、前記ハウジングまたは前記ハウジングに支持された構造体に第３の軸受を介して回転自在に支持されており、
   前記出力軸移動手段は、前記チューブより反モータ方向へ突出する前記出力軸に固定された係合部材と、この係合部材を介して前記出力軸に軸方向へ押し出す力を付与する駆動手段とを備え、
   前記クラッチは、前記モータに直接または間接的に駆動されて回転するクラッチアウタと、このクラッチアウタと一体に設けられたアウタプレートと、前記クラッチアウタより動力が伝達されて回転するクラッチインナとを有し、このクラッチインナが、前記チューブの一部として形成され、且つ、前記アウタプレートの径方向中央部に開口する中空穴の内側に従動ギヤまたは直スプラインが形成され、この従動ギヤまたは直スプラインが、前記モータの回転軸に形成された駆動ギヤまたは直スプラインに噛み合って、前記クラッチアウタが前記モータに直接駆動されることを特徴とするスタータ。
2. 回転力を発生するモータと、
   このモータの回転力が伝達されて回転する略円筒形状を有するチューブと、
   前記モータと前記チューブとの間で動力の伝達を断続するクラッチと、
   軸方向の一端側が前記チューブの内周にヘリカルスプライン結合され、軸方向の他端側が、前記チューブより突出して設けられると共に、ハウジングに固定される第１の軸受を挿通して回転自在及び摺動自在に支持される出力軸と、
   前記第１の軸受より外側（反チューブ側）へ突き出る前記出力軸の端部に一体または別体に配置され、前記チューブから前記出力軸に伝達される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、
   前記ピニオンギヤを前記リングギヤに噛み合わせるために、前記出力軸をエンジン側へ移動させる出力軸移動手段とを備えたスタータであって、
   前記チューブは、前記略円筒形状の一端側内周が、前記モータの回転軸に設けられた軸受部に、前記チューブの内周に圧入固定された第２の軸受を介して相対回転可能に支持され、前記略円筒形状の他端側外周が、前記ハウジングまたは前記ハウジングに支持された構造体に第３の軸受を介して回転自在に支持されており、
   前記出力軸移動手段は、前記チューブより反モータ方向へ突出する前記出力軸に固定された係合部材と、この係合部材を介して前記出力軸に軸方向へ押し出す力を付与する駆動手段とを備え、
   前記クラッチは、前記モータに直接または間接的に駆動されて回転するクラッチアウタと、このクラッチアウタと一体に設けられたアウタプレートと、前記クラッチアウタより動力が伝達されて回転するクラッチインナとを有し、このクラッチインナが、前記チューブの一部として形成され、且つ、前記アウタプレートの径方向中央部に開口する中空穴の内側に従動ギヤまたは直スプラインが形成され、この従動ギヤまたは直スプラインが、前記モータの回転軸に形成された駆動ギヤまたは直スプラインに噛み合って、前記クラッチアウタが前記モータに直接駆動されることを特徴とするスタータ。

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