(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータモータのアーマチャシャフトの外周に形成されたサンギヤと、
前記アーマチャシャフトの同一軸心上に配置されるドライブシャフトの一端に枢支され、前記サンギヤと噛合するプラネタリーギヤと、
このプラネタリーギヤと噛合するインターナルギヤとを有する遊星歯車減速装置を備えたスタータにおいて、
前記インターナルギヤに設けられ、軸方向にのびる第１の円筒部と、前記第１の円筒部の内周と所定の間隔を介し配置され、固定側をなす第２の円筒部と、前記第１の円筒部と前記第２の円筒部との間に配置されるローラとを備え、前記第１の円筒部の内周に、前記第２の円筒部との間で前記ローラを係止するローラ係合面を有するローラ溝を形成すると共に、該ローラ溝には前記ローラを収納したときに前記第２の円筒部の外周に接しないように収納部が連設されているオーバーランニングクラッチを有し、かつ
前記ドライブシャフトの一端に形成された径大部を有し、この径大部に前記遊星歯車を回転自在に支持すると共に、前記第２の円筒部は、前記径大部の外周側に少なくとも一部が重なって配置されていることを特徴とするスタータ。
【請求項２】
請求項１に記載のスタータにおいて、
前記第２の円筒部の外周には、前記ローラの一部のみが入り込む溝部が設けられていることを特徴とするスタータ。
【請求項３】
請求項２に記載のスタータにおいて、
前記溝部の数は、前記収納部の数よりも多いことを特徴するスタータ。
【請求項４】
請求項２もしくは３に記載のスタータにおいて、
前記溝部の前記ローラを係止する面は、前記ローラの半径と略同一の曲率半径を有することを特徴とするスタータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のスタータにおいて、
前記インターナルギヤ及び第１の円筒部は、樹脂、または非鉄金属材料で一体に形成されていることを特徴とするスタータ。
【請求項６】
請求項１ないし６のいずれかに記載のスタータにおいて、
前記第２の円筒部は、前記ドライブシャフトを回転自在に保持し、かつ前記遊星歯車減速機構を覆うセンタブラケットに一体で設けられていることを特徴とするスタータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、オーバーランニングクラッチを有する遊星歯車減速機構付スタータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の実開昭５２−１９５２８号公報に示す遊星歯車減速機構付スタータにおいては、遊星歯車減速機構のインターナルギヤの外周面と、この遊星歯車減速機構を収容する固定側をなすケーシングの内周面との間にオーバーランニングクラッチを配設することを開示している。
【０００３】
上述の従来のものでは、遊星歯車減速機構の外周にオーバーランニングクラッチが配設されているので、オーバーランニングクラッチの占有する軸方向のスペースが不要となり、デッドスペースが小さく、重量増加による製造コストのアップが小さくてすむという利点がある。また、高負荷のオーバーランニングクラッチとして直径が大きな動力伝達部を必要とする場合にも、遊星歯車減速機構の外周を利用できる利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のものでは以下のような問題点がある。
このクラッチのクラッチアウタ（ローラカム）はフロントブラケットに嵌着されており、スタータがエンジンによりオーバーランされたとき、その回転をスタータモータに伝達しないようにするために、エンジンにより回されるピニオンギヤとスタータモータの回転差を吸収すべくリングギヤ（クラッチインナ）が回転する。このとき、このクラッチインナである遊星歯車減速装置のリングギヤ外周にローラを常に接するように構成しているので、周速が大きいクラッチインナ円周上をローラが転動することになり、ローラが摩耗しやすいという問題がある。
【０００５】
また、オーバーランニングクラッチ部分が遊星歯車減速装置の外周に配設されているので、必然的にクラッチインナの径は大きくなってしまうが、このことは以下のような問題をも生じさせる。例えばクラッチインナの肉厚を、上述のスタータ出力軸上に配設されたローラ式オーバーランニングクラッチのクラッチインナの肉厚と同じにした場合と比較すると、本公報によるクラッチではクラッチインナ外径に対する肉厚の比が小さくなり、クラッチインナの円環としての強度が低下して、クラッチインナのローラ接触部にかかる内径方向の力に対し、クラッチインナの変形量が大きくなって、トルク伝達のために必要な接触面の抗力が得られなくなり、高トルクの伝達ができなくなるという問題がある。また、これを解決するためにクラッチインナの肉厚を確保すると、内歯歯車の内径は内包する遊星歯車等の寸法や減速比による歯数で決められているので、おのずと外径を大きくするしかなく、遊星歯車減速装置部分だけが他の部分より径大となってしまうという問題もある。
【０００６】
さらに、このオーバーランニングクラッチは、クラッチアウタである固定側のブラケットの内周に設けられた、周方向に傾斜したカム状の溝と、クラッチインナである遊星歯車減速機構の内歯歯車外周とで形成された楔状空間の狭小方向にローラが食い込んで回転力を伝達する機構であるので、スタータがオーバーランされる時には、クラッチインナをなす内歯歯車は高速回転させられ、その素材が金属であり重量物であることから、回転時の慣性エネルギーが大きく、オーバーラン状態から急激にエンジン駆動状態に移行したときに、他のクラッチ部品に与える衝撃が増加したり、回転時のアンバランスを発生したりして、装置の破損や駆動時の異音が生じるという問題があった。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、ローラの磨耗を、大幅に低減できるスタータ用オーバーランニングクラッチを提供することにある。
さらに、第２の目的は、トルク伝達が確実に行われる、信頼性の高いスタータ用オーバーランニングクラッチを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のオーバーランニングクラッチを有するスタータは、次の技術的手段を採用した。請求項１のスタータは、遊星歯車減速装置の内歯歯車に設けられた第１の円筒部をクラッチアウタとなし、固定側をなす第２の円筒部をクラッチインナとするとともに、クラッチアウタの内周にクラッチインナの外周面との間でローラを係止するローラ係合面を有するローラ溝を形成するとともに、該ローラ溝にローラを収納したときに、ローラがクラッチインナの外周面に接しないようにローラ収納部が連設されているので、スタータがエンジンを駆動しているときには、固定側であるクラッチインナに対してクラッチアウタは拘束されて、スタータモータの動力はドライブシャフトに伝達され、スタータがエンジンによりオーバーランされた時、スタータモータとピニオンギヤとの回転差を吸収するようにクラッチアウタである内歯歯車がクラッチインナに対し空転するため、ローラはその遠心力を受けてクラッチインナ外周面から離脱し、ローラやクラッチインナ外周面の異常磨耗が防止される。また、前記ドライブシャフトの一端に形成され、前記遊星歯車を回転自在に支持する径大部の外周側に少なくとも一部が重なって配置された第２の円筒部を有することで、第２の円筒部およびローラを径大部の外周のわずかな空間を利用して、配置することができる。それによって、スタータ全体の軸方向長を少なくすることかできる。
【０００９】
請求項２のスタータは、第２の円筒部にも、ローラの一部を収容する溝部を設け、そこにローラを介在させて、ローラ収納部及び溝部のローラ接触面でトルク伝達方向前後から挟み込むようにしているので、それぞれの接触面とローラとの接触部に、楔効果を利用したローラ式オーバーランニングクラッチのような大きな応力がかからず、トルク容量の大きなオーバーランニングクラッチが供給できる。
【００１０】
請求項３のスタータは、溝部の数を、収納部の数より多くしているので、スタータを始動させる時、ローラがローラ溝部に係合していない状態から起動したり、スタータがオーバーランされた状態から急にエンジンが停止して再度エンジン駆動状態に移行する場合など、ローラをローラ溝部に再係合する時に、第１および第２の円筒部の空転距離が少なくなり、滑らかで確実にローラとクラッチインナが係合でき、係合時に発生する衝撃を低く抑えることができる。
【００１１】
請求項４のスタータは、ローラ係合面をローラの半径と略同一の曲率半径を有する曲面としているので、トルクの伝達面が広くなり、さらにトルク容量の大きなクラッチを供給できる。この結果スタータをますます小型化することができる。なお、ここで述べる略同一の曲率半径とはローラの中心と同じ側に中心を持ち半径がローラの半径と同じかそれ以上であることを意味している。
【００１２】
請求項５のスタータは、クラッチアウタの内周に収納溝を採用しているため、大きな応力を生じることなく、クラッチアウタやクラッチインナに特に高強度材料を使用しなくても確実なトルク伝達ができるので、加工方法が簡単な樹脂や非鉄金属材料が採用できる。そのため、例えば鉄鋼材料より材料費、加工費が安価で軽量な材料を使用することも可能で、低コストで、軽量なオーバーランニングクラッチを提供できる。また、内歯歯車と同時に、樹脂によって一体に形成することができる。
【００１３】
請求項６のスタータでは、前記第２の円筒部は、前記ドライブシャフトを回転自在に保持する中間ブラケットに一体で設けていることで、部品点数を少なくすることができる。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明装置スタータを、図１ないし図１１に示す一実施例に基づき説明する。
スタータは、エンジンに配設されたリングギヤ１００に噛み合うピニオン２００や遊星歯車減速機構３００を内包するハウジング４００と、モータ５００と、マグネットスイッチ６００を内包するエンドフレーム７００とに大別される。また、スタータの内部では、ハウジング４００とモータ５００との間がモータ隔壁８００によって区画され、モータ５００とエンドフレーム７００との間がブラシ保持部材９００によって区画されている。
【００１５】
（ピニオン２００の説明）
図１または図２に示すように、ピニオン２００には、エンジンのリングギヤ１００に噛合するピニオンギヤ２１０が形成されている。
ピニオンギヤ２１０の内周面には、出力軸２２０に形成されたヘリカルスプライン２２１に嵌まり合うピニオンヘリカルスプライン２１１が形成されている。
【００１６】
ピニオンギヤ２１０の反リングギヤ側には、ピニオンギヤ２１０の外径寸法よりも大径なフランジ２１３が環状に形成されている。このフランジ２１３の外周には、全周に亘ってピニオンギヤ２１０の外歯枚数よりも多い凹凸２１４が形成されている。この凹凸２１４は、後述するピニオン回転規制部材２３０の規制爪２３１が嵌まり合うためのものである。ワッシャ２１５は、ピニオンギヤ２１０の後端に形成した円環部２１６を外周側へ曲げ込むことにより、フランジ２１３の後面において回転自在で、且つ軸方向へ抜けない構造としている。
【００１７】
一方、ピニオンギヤ２１０は、圧縮コイルバネよりなるリターンスプリング２４０により、常に出力軸２２０の後方へ付勢されている。リターンスプリング２４０は、直接ピニオンギヤ２１０を付勢するのではなく、本実施例では、ハウジング４００の開口部４１０を開閉する後述するシャッタ４２０のリング体４２１を介してピニオンギヤ２１０を付勢する。
【００１８】
（ピニオン回転規制部材２３０の説明）
回転規制部２３２の一端には、ピニオンギヤ２１０のフランジ２１３に形成された多数の凹凸２１４に嵌まり合う軸方向にのびる規制部をなす規制爪２３１が設けられている。この規制爪２３１は、ピニオンギヤ２１０の凹凸２１４に嵌合するとともに、規制爪２３１の剛性を向上するために、軸方向に長く形成されるとともに、径方向内側に折り曲げられ、断面Ｌ字状に形成されている。（棒状となっている）
ピニオン回転規制部材２３０の作動を説明する。紐状部材６８０は、マグネットスイッチ６００の作動を規制爪２３１に伝達する伝達手段で、マグネットスイッチ６００の作動によって、回転規制部２３２を下方へ引き、規制爪２３１と、ピニオンギヤ２１０のフランジ２１３の凹凸２１４とを係合させる。その際、復帰バネ部２３３の一端部２３６が、位置の規制のための規制棚３６２に当接されており、復帰バネ部２３３がたわむこととなる。規制爪２３１がピニオンギヤ２１０の凹凸２１４に係合しているので、モータ５００のアーマチャシャフト５１０及び遊星歯車減速機構３００を介して、ピニオンギヤ２１０を回転させようとすると、ピニオンギヤ２１０が出力軸２２０のヘリカルスプライン２２１に沿って、前進する。ピニオンギヤ２１０が、リングギヤ１００に当接し、ピニオンギヤ２１０の前進が防止されると、出力軸２１０の更なる回動力により、ピニオン回転規制部材２３０自身がたわんで、ピニオンギヤ２１０がわずかに回動し、リングギヤ１００に噛み合う。そして、ピニオンギヤ２１０が前進すると、規制爪２３１が凹凸２１４から外れ、規制爪２３１がピニオンギヤ２１０のフランジ２１３の後方に落ち込み、規制爪２３１の前端がワッシャ２１５の後面に当たり、ピニオンギヤ２１０がエンジンのリングギヤ１００の回転を受けて後退するのを防ぐ。
【００１９】
（ピニオン係止リング２５０の説明）
ピニオン係止リング２５０は、出力軸２２０の周囲に形成された断面矩形の環状溝内に固定されている。このピニオン係止リング２５０は、断面矩形の鋼材を丸め加工して形成したもので、両端のそれぞれには、図４ないし図６に示すように、略Ｓ字状の凹凸２５１（係合手段の一例）が形成され、一方の凸部が他方の凹部に係合し、他方の凸部が一方の凹部に係合している。
【００２０】
（遊星歯車減速機構３００の説明）
遊星歯車減速機構３００は、図１に示すように、後述するモータ５００の回転数を減速して、モータ５００の出力トルクを増大する減速手段である。遊星歯車機構３００は、モータ５００のアーマチャシャフト５１０（後述する）の前側外周に形成されたサンギヤ３１０と、このサンギヤ３１０に噛合し、このサンギヤ３１０の周囲で回転する複数のプラネタリーギヤ３２０と、このプラネタリーギヤ３２０をサンギヤ３１０の周囲で回転自在に支持する出力軸２２０と一体形成されたプラネットキャリア３３０と、プラネタリーギヤ３２０の外周においてプラネタリーギヤ３２０と噛合する筒状で、かつ樹脂からなるインターナルギヤ３４０とからなる。
【００２１】
（オーバーランニングクラッチ３５０の説明）
図３に示すように、オーバーランニングクラッチ３５０は、インターナルギヤ３４０を、一方向のみ（エンジンの回転を受けて回転する方向のみ）回転可能に支持されている。（図７はオーバーランニングクラッチ３５０の部分拡大図である。）オーバーランニングクラッチ３５０は、インターナルギヤ３４０の前側に一体形成された第１の円筒部をなすクラッチアウタ３５１と、遊星歯車機構３００の前方を覆う固定側をなすセンターブラケット３６０の後面に形成され、クラッチアウタ３５１の内周と対抗して配置された第２の円筒部をなす環状のクラッチインナ３５２と、クラッチアウタ３５１の内周面に傾斜して形成されたローラ収納部３５１ａに収納されるローラ３５３とを有している。このローラ収納部３５１ａは周方向に傾斜しており、スタータ駆動時にローラ３５３と係合するローラ係合面３５１ｂを有している。
【００２２】
クラッチインナ３５２の外周面には、周方向に複数個のローラ溝部３５５が形成されている。このローラ溝部３５５はスタータ駆動時にローラ３５３を係合するローラ係合面３５２ｂと、このローラ収納部３５２ｂに導くローラガイド面３５２ｃとを有している。また、ローラ収納部３５１ａのローラ係合面３５１ｂの対面側には、スタータオーバーラン時に、ローラ３５３をローラ収納部３５１ａにすくい上げる働きをするローラ収納ガイド部３５１ｄを備える。ここで、ローラ溝部３５５は、クラッチアウタ３５１のローラ収納部３５１ａより多く形成しているが、少なくとも、同じ数だけ形成し、ローラを介在させれば、クラッチのトルク伝達容量の等しいクラッチが構成できるのは明白である。
【００２３】
クラッチアウタ３５１のローラ係合面３５１ｂと、クラッチインナ３５２のローラ係合面３５２ｂとの位置関係は、スタータ駆動時にローラ３５３をそれぞれの面でトルク伝達方向前後から挟み込みように構成されている。
また、クラッチアウタ３５１のローラ収納部３５１ａは、スタータオーバーラン時に、ローラ３５３を収納した際に、ローラ３５３の最内径がクラッチインナ３５２の最外径より若干大きくなるように設定されている。
【００２４】
このように構成すれば、遊星歯車機構３００のインターナルギヤ３４０に設けられた第１の円筒部をクラッチアウタ３５１となし、固定側をなす第２の円筒部をクラッチインナ３５２とするともに、クラッチアウタ３５１の内周にローラ３５３のローラ収納部３５１ａを形成しているので、スタータがエンジンによりオーバーランされた時に、モータ５００とピニオンギヤ２１０との回転差を吸収するようにクラッチアウタ３５１であるインターナルギヤ３４０がクラッチインナ３５２に対し空転すると、ローラ３５３はその遠心力を受けてクラッチインナ３５２外周面から離脱し、ローラ３５３やクラッチインナ３５２外周面の異常摩耗が防止できる。
【００２５】
また、第２の円筒部をなすクラッチインナ３５２にも、ローラ係合面３５２ｂとローラ３５３との接触部に、楔効果を利用したローラ式一方向クラッチのような大きな応力がかからず、トルク容量の大きな一方向クラッチが供給できる。
さらに、オーバランニングクラッチ３５０は、出力軸２２０を軸受３７０を介して回転自在に支持するセンターブラケット３６０を利用しているので、軸方向長も長くすることをなし、小型化を計ることができる。
【００２６】
（センターブラケット３６０の説明）
センターブラケット３６０は、図４および図５に示すもので、ハウジング４００の後側の内部に配置されている。ハウジング４００とセンターブラケット３６０とは、一端がハウジング４００に係止され、他端がセンターブラケット３６０に係止されたリングバネ３９０によって連結され、オーバーランニングクラッチ３５０を構成するクラッチインナ３５２の受ける回転反力をリングバネ３９０で吸収し、反力が直接ハウジング４００に伝わらないように設けられている。
【００２７】
また、センターブラケット３６０の前面には、ピニオン回転規制部材２３０を保持する２本の支持腕３６１と、ピニオン回転規制部材２３０の下端が搭載される規制棚３６２が設けられている。さらに、センターブラケット３６０の周囲には、ハウジング４００の内側の凸部（図示しない）と嵌まり合う切欠部３６３が複数形成されている。また、センターブラケット３６０の下端には、紐状部材６８０（後述する）を軸方向に挿通する凹部３６４が形成されている。
【００２８】
（プラネットキャリア３３０の説明）
プラネットキャリア３３０は、後端に、プラネタリーギヤ３２０を支持するために径方向に伸びるフランジ形突出部３３１を備える。このフランジ形突出部３３１には、後方に伸びるピン３３２が固定されており、このピン３３２がメタル軸受３３３を介してプラネタリーギヤ３２０を回転自在に支持している。
【００２９】
また、プラネットキャリア３３０は、前側端部がハウジング４００の前端内部に固定されたハウジング軸受４４０と、センターブラケット３６０の内周の内側筒部３６５内に固定されたセンターブラケット軸受３７０とによって、回転自在に支持されている。
このプラネットキャリア３３０は、内側筒部３６５の前端位置に環状溝３３４を備え、この環状溝３３４には、止め輪３３５が嵌め合わされている。この止め輪３３５と内側筒部３６５の前端との間には、プラネットキャリア３３０に対して回転自在に装着されたワッシャ３３６が設けられており、止め輪３３５がワッシャ３３６を介して内側筒部３６５の前端に当接することにより、プラネットキャリア３３０が後方に移動することが規制される。また、プラネットキャリア３３０の後側を支持するセンターブラケット軸受３７０の後端は、内側筒部３６５の後端と、フランジ形突出部３３１との間に挟まれるフランジ部３７１を備え、フランジ形突出部３３１がフランジ部３７１を介して内側筒部３６５の後端に当接することにより、プラネットキャリア３３０が前方に移動することが規制される。
【００３０】
なお、プラネットキャリア３３０の後面には、軸方向に伸びる凹部３３７を備え、この凹部３３７内に配置されるプラネットキャリア軸受３８０を介してアーマチャシャフト５１０の前端を回転自在に支持している。
（ハウジング４００の説明）
ハウジング４００は、ハウジング４００の前端内部に固定されたハウジング軸受４４０で出力軸２２０を軸支するとともに、開口部４１０からの雨水等の進入を極力低減するために、開口部４１０の下部においてハウジング４００とピニオンギヤ２１０の外径との隙間を極力小さくする遮水壁４６０を備えている。また、ハウジング４００の前端の下部には、軸方向に伸びる２つのスライド溝４５０が設けられ、このスライド溝４５０に後述するシャッタ４２０が配設される。
【００３１】
（シャッタ４２０の説明）
シャッタ４２０は、樹脂性部材（例えばナイロン）からなり、出力軸２２０の周囲に装着され、リターンスプリング２４０とピニオンギヤ２１０との間に挟持されるリング体４２１と、ハウジング４００の開口部４１０を開閉する遮水部４２２とからなる。
【００３２】
シャッタ４２０の作動は、スタータが起動してピニオンギヤ２１０が出力軸２２０に沿って前方へ移動すると、リング体４２１がピニオンギヤ２１０ともに前方へ移動する。すると、リング体４２１と一体の遮水部４２２が前方へ移動し、ハウジング４００の開口部４１０を開く。スタータの作動が停止してピニオンギヤ２１０が出力軸２２０に沿って後方へ移動すると、リング体４２１もピニオンギヤ２１０とともに後方へ移動する。すると、リング体４２１と一体の遮水部４２２も後方へ移動し、ハウジング４００の開口部４１０を閉じる。この結果、開閉手段をなすシャッタ４２０は、スタータの非作動時には、リングギヤ１００の遠心力等によって飛散する雨水等が遮水部４２２によってハウジング４００内に進入するのを防ぐ。
【００３３】
（シール部材４３０の説明）
シール部材４３０は、端面に環状溝４３０ａが配設され、この環状溝４３０ａに、リターンスプリング２４０の一端が配置される。このシール部材４３０は、出力軸２２０の周囲をシールするもので、ハウジング４００の開口部４１０より進入した雨水や塵等が、ハウジング４００の前端のハウジング軸受４４０へ進入するのを阻止している。
【００３４】
（モータ５００の説明）
モータ５００は、ヨーク５０１、モータ隔壁８００、後述するブラシ保持部材９００に囲まれて構成される。なお、モータ隔壁８００は、センターブラケット３６０との間で遊星歯車機構３００を収納するもので、遊星歯車機構３００内の潤滑油がモータ５００に進入するのを防ぐ役目も果たす。
【００３５】
モータ５００は、図１に示すように、アーマチャシャフト５１０、このアーマチャシャフト５１０に固定されて一体に回転する電機子鉄心５２０および電機子コイル５３０から構成されるアーマチュア５４０と、アーマチュア５４０を回転させる固定磁極５５０とから構成され、固定磁極５５０はヨーク５０１の内周に固定される。
【００３６】
（アーマチャシャフト５１０の説明）
アーマチャシャフト５１０は、プラネットキャリア３３０の後内部のプラネットキャリア軸受３８０、およびブラシ保持部材９００の内周に固着されたブラシ保持部材軸受５６４によって回転自在に支持される。このアーマチャシャフト５１０の前端は、遊星歯車機構３００の内側に挿通されるとともに、上述のように、アーマチャシャフト５１０の前端外周には遊星歯車機構３００のサンギヤ３１０が形成されている。
【００３７】
（電機子コイル５３０の説明）
電機子コイル５３０は、本実施例では複数（例えば２５本）の上層コイルバー５３１と、この上層コイルバー５３１と同数の下層コイルバー５３２とを用い、それぞれの上層コイルバー５３１と下層コイルバー５３２とを径方向に積層した２層巻コイルを採用する。そして、各上層コイルバー５３１と各下層コイルバー５３２とを組み合わせ、各上層コイルバー５３１の端部と各下層コイルバー５３２の端部とを電気的に接続して環状のコイルを構成している。
【００３８】
（上層コイルバー５３１の説明）
上層コイルバー５３１は、電導性に優れた材質（例えば銅）よりなり、固定磁極５５０に対して平行に伸び、スロット５２４の外周側に保持される上層コイル辺５３３と、この上層コイル辺５３３の両端から内側に曲折され、アーマチャシャフト５１０の軸方向に対して垂直方向に伸びる２つの上層コイル端５３４とを備える。なお、上層コイル辺５３３および２つの上層コイル端５３４は、冷間鍛造によって一体成形したものであっても、プレスによってコ字状に曲折して形成したものであっても、別部品で形成した上層コイル辺５３３と２つの上層コイル端５３４とを溶接等の接合技術で接合して形成したものであっても良い。
【００３９】
（下層コイルバー５３２の説明）
下層コイルバー５３２は、上層コイルバー５３１と同様、電導性に優れた材質（例えば銅）よりなり、固定磁極５５０に対して平行に伸び、スロット５２４の内側に保持される下層コイル辺５３６と、この下層コイル辺５３６の両端から内側に曲折され、シャフト５１０の軸方向に対して垂直方向に伸びる２つの下層コイル端５３７とを備える。なお、下層コイル辺５３６および２つの下層コイル端５３７は、上層コイルバー５３１と同様、冷間鋳造によって一体成形したものであっても、プレスによってコ字状に曲折して形成したものであっても、別部品で形成した下層コイル辺５３６と２つの下層コイル端５３７とを溶接等の接合技術で接合して形成したものであっても良い。
【００４０】
なお、各上層コイル端５３４と各下層コイル端５３７との絶縁は、絶縁スペーサ５６０によって確保され、各下層コイル端５３７と電機子鉄心５２０との絶縁は、樹脂製（例えばナイロンやフェノール樹脂）の絶縁リング５９０によって確保される。
また、２つの上層コイル端５３４の内周端部には、軸方向に伸びる上層内部延長部５３８を備える。この上層内部延長部５３８の内周面は、前述した下層コイルバー５３２の内端に設けられた下層内部延長部５３９の外周に重ね合わされ、溶接等の接合技術で電気的、且つ機械的に接続される。また、上層内部延長部５３８の外周面は、アーマチャシャフト５１０に圧入固定された固定部材５７０の外周環状部５７１の内面に、絶縁キャップ５８０を介して当接する。
【００４１】
このアーマチャ５４０においては、電機子コイル５３０を構成する上層コイルバー５３１の両端の上層コイル端５３４、および下層コイルバー５３２の両端の下層コイル端５３７が、それぞれアーマチャシャフト５１０の軸方向に対して、垂直に設けられているため、アーマチャ５４０の軸方向寸法を短くできるため、モータ５００の軸方向寸法も短くでき、この結果、スタータを従来に比較して小型化できる。
【００４２】
（固定磁極５５０の説明）
固定磁極５５０は、固定磁極５５０の内周に配置される固定スリーブ５５３によって、ヨーク５０１の内部に固定され、本実施例では永久磁石を用いたものであるが、永久磁石の代わりに通電によって磁力を発生するコイルを用いても良い。
【００４３】
（マグネットスイッチ６００の説明）
マグネットスイッチ６００は、図１に示すように、後述するブラシ保持体９００に保持されて、後述するエンドフレーム７００内に配置され、アーマチャシャフト５１０に対して略垂直方向になるように固定されている。
マグネットスイッチ６００は、通電によって、プランジャ６１０を上方へ駆動し、プランジャ６１０と一体に移動する２つの接点（下側可動接点６１１と上側可動接点６１２）を、順次、端子ボルト６２０の頭部６２１および固定接点６３０の当接部６３１に当接させるものである。なお、端子ボルト６２０には、図示されないバッテリケーブルが接続されている。
【００４４】
プランジャ６１０の上側には、プランジャ６１０の上方へ伸びるプランジャシャフト６１５が固定されている。このプランジャシャフト６１５は、ステーショナリコア６４２の中央に設けられた貫通穴から上方に突出している。このプランジャシャフト６１５のステーショナリコア６４２の上側には、上側可動接点６１２がプランジャシャフト６１５に沿って上下方向に摺動自在に挿通されている。この上側可動接点６１２は、図７に示すように、プランジャシャフト６１５の上端に取り付けられた止め輪６１６によって、プランジャシャフト６１５の上端より上方に移動しないように規制されている。この結果、上側可動接点６１２は、止め輪６１６とステーショナリコア６４２の間においてプランジャシャフト６１５に沿って上下方向に摺動自在とされている。なお、上側可動接点６１２は、プランジャシャフト６１５に取り付けられた板バネよりなる接点圧スプリング６７０によって、常に上方へ付勢されている。
【００４５】
上側可動接点６１２は、銅など導電性に優れた金属よりなり、上側可動接点６１２の両端が上側に移動した際、固定接点６３０に設けられた２つの当接部６３１に当接する。また、上側可動接点６１２には、一対のブラシ９１０の各リード線９１０ａが、カシメや溶接等によって、電気的、且つ機械的に固定されている。さらに、上側可動接点６１２の溝部には、複数（本実施例では２つ）の制限手段をなす抵抗体６１７の端部が、挿入され、電気的、且つ機械的に固定されている。
【００４６】
なお、上側可動接点６１２にはブラシ９１０の各リード線９１０ａが、カシメや溶接等によって電気的、且つ機械的に固定されているが、上側可動接点６１２とブラシ９１０の各リード線９１０ａとを一体形成しても良い。
抵抗体６１７は、スタータの起動初期時に、モータ５００の回転を低速回転させるためのもので、抵抗値の大きな金属線を複数巻いて構成されている。抵抗体６１７の他端には、端子ボルト６２０の頭部６２１の下側に位置する下側可動接点６１１がカシメ等によって固定されている。
【００４７】
下側可動接点６１１は、銅など導電性に優れた金属よりなり、マグネットスイッチ６００が停止して、プランジャ６１０が下方に位置する際にステーショナリコア６４２の上面に当接し、抵抗体６１７がプランジャシャフト６１５の移動に伴って上方に移動する際、上側可動接点６１２が固定接点６３０の当接部６３１に当接する前に、端子ボルト６２０の頭部６２１に当接するように設けられている。
【００４８】
（エンドフレーム７００の説明）
エンドフレーム７００は、図８に示すように、樹脂製（例えばフェノール樹脂）のマグネットスイッチカバーで、内部にマグネットスイッチ６００を収容する。
エンドフレーム７００の後面には、ブラシ９１０を前方へ付勢する圧縮コイルバネ９１４を保持するバネ保持柱７１０が、ブラシ９１０の位置に応じて前方に突出して設けられている。
【００４９】
（ブラシ保持体９００の説明）
ブラシ保持体９００は、ヨーク５０１の内部とエンドフレーム７００の内部とを区画してアーマチャシャフト５１０の後端をブラシ保持体軸受５６４を介して回転自在に支持する役目のほか、ブラシホルダの役目、マグネットスイッチ６００を保持する役目、および紐状部材６８０を案内する滑車６９０を保持する役目を果たす。なお、ブラシ保持体９００には、紐状部材６８０が通る図示されない穴部を有している。
【００５０】
ブラシ保持体９００は、アルミニウム等の金属を鋳造技術によって成形した隔壁で、図９および図１０に示すように、ブラシ９１０を軸方向に保持するブラシ保持穴９１１、９１２を複数（本実施例では上側に２つ、下側に２つ）備える。上側のブラシ保持穴９１１は、プラス電圧を受けるブラシ９１０を保持する穴で、この上側のブラシ保持穴９１１は、樹脂製（例えばナイロン、フェノール樹脂）の絶縁筒９１３を介してブラシ９１０を保持する。また、下側のブラシ保持穴９１２は、アース接地されるブラシ９１０を保持する穴で、この下側のブラシ保持穴９１２は、穴の内部で直接ブラシ９１０を保持する。
【００５１】
このように、ブラシ保持体９００によって、ブラシ９１０を保持させることにより、スタータに独立したブラシホルダを設ける必要がない。このため、スタータの部品点数を低減し、組付工数を低減することができる。
また、ブラシ９１０は、圧縮コイルバネ９１４によって、前端面が電機子コイル５３０の後側の上層コイル端５３４の後面に付勢される。
【００５２】
〔実施例の作動〕
次に、上記スタータの作動を図１１（ａ）ないし（ｃ）の電気回路図に従い、説明する。
乗員によって、キースイッチ１０がスタート位置に設定されると、バッテリ２０から、マグネットスイッチ６００の吸引コイル６５０に通電される。吸引コイル６５０が通電されると、吸引コイル６５０の発生する磁力にプランジャ６１０が引き寄せられ、プランジャ６１０が下方位置から上方へ上昇する。
【００５３】
プランジャ６１０が上昇を開始すると、プランジャシャフト６１５の上昇に伴って上側可動接点６１２および下側可動接点６１１が上昇するとともに、紐状部材６８０の後端も上方に上昇する。紐状部材６８０の後端が上昇すると、紐状部材６８０の前端は下方に引かれ、ピニオン回転規制部材２３０が下降する。ピニオン回転規制部材２３０の下降によって、規制爪２３１がピニオンギヤ２１０の外周の凹凸２１４に嵌まり合う時点で、下側可動接点６１１が端子ボルト６２０の頭部６２１に当接する（図１１（ａ）参照）。端子ボルト６２０には、バッテリ２０の電圧が印加されており、端子ボルト６２０の電圧が、下側可動接点６１１→抵抗体６１７→上側可動接点６１２→リード線９１０ａを介して上側のブラシ９１０に伝えられる。つまり、抵抗体６１７を介した低電圧が上側のブラシ９１０を介して電機子コイル５３０に伝えられる。そして、下側のブラシ９１０は、ブラシ保持体９００を介して常にアース接地されているため、各上層コイルバー５３１と各下層コイルバー５３２とを組み合わせてコイル状に構成された電機子コイル５３０が低電圧で通電される。すると、電機子コイル５３０が比較的弱い磁力を発生し、この磁力が固定磁極５５０の磁力に作用（吸着あるいは反発）して、アーマチャ５４０が低速回転する。
【００５４】
アーマチャシャフト５１０が回転すると、遊星歯車機構３００のプラネタリーギヤ３２０が、アーマチャシャフト５１０の前端のサンギヤ３１０によって回転駆動される。プラネタリーギヤ３２０がプラネットキャリア３３０を介してリングギヤ１００を回転駆動する方向の回転トルクをインターナルギヤ３４０に与える場合は、オーバーランニングクラッチ３５０の作動によって、インターナルギヤ３４０の回転が規制される。つまり、インターナルギヤ３４０は回転しないため、プラネタリーギヤ３２０の回転によって、プラネットキャリア３３０が減速回転する。プラネットキャリア３３０が回転すると、ピニオンギヤ２１０も回転しようとするが、ピニオンギヤ２１０はピニオン回転規制部材２３０によって回転が規制されているため、ピニオンギヤ２１０は出力軸２２０のヘリカルスプライン２２１に沿って前進する。
【００５５】
ピニオンギヤ２１０の前進に伴い、シャッタ４２０も前進し、ハウジング４００の開口部４１０を開く。そして、ピニオンギヤ２１０の前進によって、ピニオンギヤ２１０がエンジンのリングギヤ１００に完全に噛合し、その後、ピニオン係止リング２５０に当接する。また、ピニオンギヤ２１０が前進すると、規制爪２３１がピニオンギヤ２１０の凹凸２１４から外れ、その後、規制爪２３１の前端が、ピニオンギヤ２１０の後面に設けられたワッシャ２１５の後側に落ち込む。
【００５６】
一方、ピニオンギヤ２１０が前進した状態で、上側可動接点６１２が固定接点６３０の当接部６３１に当接する。すると、端子ボルト６２０のバッテリ電圧が、上側可動接点６１２→リード線９１０ａを介して直接上側のブラシ９１０に伝えられる。つまり、各上層コイルバー５３１および各下層コイルバー５３２よりなる電機子コイル５３０に高い電流が流れ、電機子コイル５３０が強い磁力を発生し、アーマチャ５４０を高速回転する。
【００５７】
アーマチャシャフト５１０の回転は、遊星歯車機構３００によって減速されて回転トルクが増大し、プラネットキャリア３３０を回転駆動する。このとき、ピニオンギヤ２１０は、前端がピニオン係止リング２５０に当接して、プラネットキャリア３３０と一体に回転する。そして、ピニオンギヤ２１０は、エンジンのリングギヤ１００に噛合しているため、ピニオンギヤ２１０は、リングギヤ１００を回転駆動して、エンジンの出力軸を回転駆動する。
【００５８】
さらに、オーバーランニングクラッチ３５０について詳しく言うと、オーバーラン時に、エンジンの駆動力は出力軸２２０から、プラネタリーギヤ３２０に伝達されるが、この時ピニオンギヤ２１０の回転数はアーマチャ５４０による回転数より高くなり、プラネタリーギヤ３２０が噛み合うインターナルギヤ３４０と一体のクラッチアウタ３５１は図７の矢印Ｃ方向へ回り出す。すると、その遠心力により、ローラ３５３はローラ収納ガイド部３５１ｄとローラガイド部３５２ｃによって、クラッチインナ３５２のローラ収納部３５２ｂ内に収納され、クラッチアウタ３５１はクラッチインナ３５２の外周を空転する。
【００５９】
このようにしてクラッチアウタ３５１、すなわちインターナルギヤ３４０が空転することにより、アーマチャシャフト５１０に形成されたサンギヤ３１０へのエンジン駆動力の伝達が遮断され、アーマチャ５４０が過回転するのを防止する。
次に、エンジンが始動し、エンジンのリングギヤ１００がピニオンギヤ２１０の回転よりも速く回転すると、ヘリカルスプラインの作用によって、ピニオンギヤ２１０に後退力が生じる。しかるに、ピニオンギヤ２１０の後方に落ち込んだ回転規制爪２３１によって、ピニオンギヤ２１０の後退が阻止され、ピニオンギヤ２１０の早期離脱を防止して、エンジンを確実に始動することができる（図１１（ｂ）参照）。
また、エンジンの始動によって、エンジンのリングギヤ１００がピニオンギヤ２１０の回転よりも速く回転されると、リングギヤ１００の回転によってピニオンギヤ２１０が回転駆動される。すると、リングギヤ１００からピニオンギヤ２１０に伝えられた回転トルクは、プラネットキャリア３３０を介してプラネタリーギヤ３２０を支持するピン３３２に伝えられる。つまり、プラネットキャリア３３０によってプラネタリーギヤ３２０が駆動される。すると、インターナルギヤ３４０には、エンジン始動時とは逆回転のトルクがかかるため、オーバーランニングクラッチ３５０がリングギヤ１００の回転を許す。つまり、インターナルギヤ３４０にエンジン始動時とは逆回転のトルクがかかると、オーバーランニングクラッチ３５０のローラ３５３が、クラッチインナ３５２の凹部３５５の外側へ離脱し、インターナルギヤ３４０の回転が可能になる。
【００６０】
つまり、エンジンが始動して、エンジンのリングギヤ１００がピニオンギヤ２１０を回転駆動する相対回転は、オーバーランニングクラッチ３５０で吸収され、エンジンによってアーマチャ５４０が回転駆動されることがない。
エンジンが始動すると、乗員によってキースイッチ１０がスタート位置から外され、マグネットスイッチ６００の吸引コイル６５０への通電が停止される。吸引コイル６５０の通電が停止されると、プランジャ６１０が圧縮コイルバネ６６０の作用によって、下方に戻される。
【００６１】
すると、上側可動接点６１２が固定接点６３０の当接部６３１から離れるとともに、その後下側可動接点６１１も端子ボルト６２０の頭部６２１から離れ、上側のブラシ９１０への通電が停止する。
また、プランジャ６１０が下方に戻されると、ピニオン回転規制部材２３０の復帰バネ部２３６の作用によって、ピニオン回転規制部材２３０が上方に復帰し、規制爪２３１がピニオンギヤ２１０の後方から離脱する。すると、ピニオンギヤ２１０は、戻しバネ２４０の作用によって後方に戻され、ピニオンギヤ２１０とエンジンのリングギヤ１００との噛み合いが外れるとともに、ピニオンギヤ２１０の後端が出力軸２２０のフランジ形突出部２２２に当接する。つまり、ピニオンギヤ２１０が、スタータの始動前に戻される（図１１（ｃ）参照）。
【００６２】
さらに、プランジャ６１０が下方に戻されることにより、下側可動接点６１１が、マグネットスイッチ６００のステーショナリコア６４２の上面に当接し、上側のブラシ９１０のリード線が、上側可動接点６１２→抵抗体６１７→下側可動接点６１１→ステーショナリコア６４２→マグネットスイッチカバー６４０→ブラシ保持体９００の順に導通する。つまり、上側のブラシ９１０と下側のブラシ９１０とが、ブラシ保持体９００を介して短絡する。一方、アーマチャ５４０の惰性回転により電機子コイル５３０には、起電力が生じる。そして、この起電力が、上側のブラシ９１０、ブラシ保持体９００、下側のブラシ９１０を介して短絡するため、アーマチャ５４０の惰性回転に制動力が与えらえる。この結果、アーマチャ５４０は急速に停止する。
【００６３】
（実施例の効果）
遊星歯車機構３００のインターナルギヤ３４０に設けられた第１の円筒部をクラッチアウタ３５１をなし、固定側をなす第２の円筒部をクラッチインナ３５２とするともに、クラッチアウタ３５１の内周にローラ３５３のローラ収納部３５１ａを形成しているので、スタータがエンジンによりオーバーランされた時に、モータ５００とピニオンギヤ２１０との回転差を吸収するようにクラッチアウタ３５１であるインターナルギヤ３４０がクラッチインナ３５２に対し空転すると、ローラ３５３はその遠心力を受けてクラッチインナ３５２外周面から離脱し、ローラ３５３やクラッチインナ３５２外周面の異常摩耗が防止できる。
【００６４】
また、第２の円筒部をなすクラッチインナ３５２にも、ローラ３５３の一部を収納するローラ溝部３５５を設け、そこにローラ３５３を介在させて、ローラ収納部３５１ａ及びローラ溝部３５５のローラ接触面でトルク伝達方向前後から挟み込むようにしているので、それぞれの接触面とローラ３５３との接触部に、楔効果を利用したローラ式一方向クラッチのような大きな応力がかからず、トルク容量の大きな一方向クラッチが供給できる。
【００６５】
さらに、オーバランニングクラッチ３５０は、出力軸２２０を軸受３７０を介して回転自在に支持するセンターブラケット３６０の外周側の空間を有効利用しているので、軸方向長も長くすることをなし、小型化を計ることができる。
また、クラッチインナ３５２は、センターブラケット３６０に一体に形成していることで部品点数の低減を計ることができる。
【００６６】
さらに、この実施例では、クラッチアウタ３５１のローラ収納部３５１ａの数を、クラッチインナ３５２の溝部３５２ａの数より多くしたものである。このようにすれば、スタータを始動させる時、ローラ３５３がローラ収納部３５１ａに係合していない状態から起動したり、スタータがオーバーランされた状態から急にエンジンが停止して再度エンジン駆動状態に移行する場合など、ローラ３５３をローラ収納部３５１ａに再係合する時に、クラッチインナ３５２の空転距離が少なくなり、係合時に発生する衝撃を低く抑えることができる。
【００６７】
（実施例２）
実施例２を図１２を参照して説明する。
この実施例２は、クラッチアウタ３５１が樹脂成形により内歯歯車３４０と一体で形成されており、クラッチインナ３５２はアルミニウムで形成されているものである。そして、ローラ係合面３５１ｂ、３５２ｂが軸心からの半径線とのなす角度を一般的な平歯車の圧力角である２０°程度に形成しているものである。これは、一般的にスタータの遊星歯車減速装置に採用されている樹脂製の内歯歯車３４０の圧力角が２０°であり、圧力角２０°の金属製歯車と組み合わせた噛合でも充分耐久性があることから、この圧力角と同じ角度を有するローラ係合面であれば、そのまま一体でクラッチアウタやクラッチインナとして使用できることを意味するものである。また、樹脂だけでなく一般に鉄鋼材料より低強度の非鉄金属材料も使用可能であり、いわゆる加工方法が簡単な素材を使用できることになる。
【００６８】
本実施例では、例として平歯車の圧力角と同等の圧力角を有するローラ係合面を示したが、これに限らず全実施例に示されるように、内歯歯車とスタータ静止部材とに形成されたクラッチインナとクタッチアウタのローラ係合面で、トルク伝達方向前後からローラを挟み込むようにしているので、楔状空間の狭小方向にローラが食い込んでトルクを伝達するローラ式一方向クラッチのように、クラッチインナ、クラッチアウタ、ローラのそれぞれの接触面に大きな応力がかからないことは、本実施例のように、クラッチインナやクラッチアウタの素材に樹脂や非鉄金属材料などの低強度材料が使用できることであり、耐久性は充分確保しつつ、安価で軽量な一方向クラッチを供給できる。
【００６９】
（実施例３）
この実施例３は、図１３に示すように、ローラ３５３をクラッチインナ３５２のローラ溝部３５２ａ方向に押圧するように、ローラ押しバネ３５６をクラッチアウタ３５１のローラ収納部３５１ａに配設するとともに、ローラ押しバネ３５６の一端を収納するローラ押しバネ収納部３５１ｅをローラ収納部３５１ａに併設したものである。さらに、クラッチアウタ３５１とクラッチインナ３５２に設けられたローラ係合面３５１ｂ、３５２ｂを、ローラ３５３の半径と略同一の曲率半径を有する曲面で構成したものである。これにより、トルクの伝達面が広くなり、さらにトルク容量の大きなクラッチを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明スタータの実施例１を示す側面断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、ピニオン回転規制部材をピニオン部に組付けた際の正面図及び一部断面側面図である。
【図３】オーバーランニングクラッチの要部を示す断面図である。
【図４】センターブラケットの後面図である。
【図５】センターブラケットの側面断面図である。
【図６】アーマチュアの側面断面図である。
【図７】マグネットスイッチのプランジャーを示す斜視図である。
【図８】エンドフレームおよびブラシスプリングを示す断面図である。
【図９】ブラシ保持体を示す縦断面図である。
【図１０】ブラシ保持体を示す横断面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、ピニオンの作動状態を示してある、電気回路図である。
【図１２】実施例２のクラッチの要部拡大断面図である。
【図１３】実施例３のクラッチの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１００  リングギヤ
２００  ピニオン
２２０  出力軸
３００  遊星歯車減速機構
３１０  サンギヤ
３２０  プラネタリギヤ
３４０  インターナルギヤ
３５０  オーバーランニングクラッチ
３５１  クラッチアウタ
３５１ａ  収納部
３５２  クラッチインナ
３５２ａ  溝部
３５３  ローラ
３６０  センターブラケット
５００  スタータモータ
５１０  シャフト
５５０  固定磁極
【図１】
0003644092.tif 000002
【図２】
0003644092.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003644092.tif 000008
【図８】
0003644092.tif 000009
【図９】
0003644092.tif 000010
【図１０】
0003644092.tif 000011
【図１１】
0003644092.tif 000012
【図１２】
0003644092.tif 000013
【図１３】
0003644092.tif 000014