(57)【要約】【課題】スタータにおいて、モータ駆動によらずピニオンとリングギヤとの噛み合いを確実にすることを目的とする。【解決手段】スタータ１は、第１ヘリカルスプライン結合部１３に加えて、ピニオン５とインナチューブ１５ａとの間に第１ヘリカルスプライン結合部１３とはねじり方向が反対の第２ヘリカルスプライン結合部１７を設けている。これによれば、ピニオン５がリングギヤＲの軸方向端面に当接してしまった場合、その後にクラッチ４をさらに押し出すと、ピニオン５は第１ヘリカルスプライン結合部１３と第２ヘリカルスプライン結合部１７の両方の合計のねじれ角の分だけ回転するため、ピニオン５の回転角度を増加させることができる。この結果、モータ駆動によらずリングギヤＲとの噛み合いを確実にすることができる。【選択図】図４
2014114704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により回転力を発生するモータ（２）と、
このモータ（２）の回転力が伝達されて回転する出力軸（３）と、
この出力軸（３）の外周に第１のヘリカルスプライン結合部（１３）によって結合して前記出力軸から回転が伝達されるアウタ（１４）と、前記アウタ（１４）から回転が伝達されるインナ（１５）とを有し、前記出力軸（３）に対して軸方向に相対移動可能に配されるクラッチ（４）と、
前記出力軸（３）及び前記クラッチ（４）に対して、軸方向に相対移動可能に配されるとともに、前記インナ（１５）を介して前記モータ（２）の回転力が伝達されるピニオン（５）と、
前記ピニオン（５）を前記クラッチ（４）と共にエンジンのリングギヤ（Ｒ）に向かって軸方向に押し出す電磁スイッチ（８）とを備え、
前記電磁スイッチ（８）は、前記ピニオン（５）が前記リングギヤ（Ｒ）の軸方向端面に当接して停止した後に、前記クラッチ（４）のみをさらに押し出し、前記ピニオン（５）を前記クラッチ（４）に対して軸方向に相対移動させることが可能なスタータであって、
前記ピニオン（５）は、前記インナ（１５）の外周に第２のヘリカルスプライン結合部（１７）によって結合しており、
前記第２のヘリカルスプライン結合部（１７）のねじれ方向は、前記第１のヘリカルスプライン結合部（１３）のねじれ方向と反対であ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のヘリカルスプライン結合部（１７）は、前記ピニオン（５）が前記モータ（２）により駆動される際に前記ピニオン（５）の前記インナ（１５）に対する反押し出し方向への滑りを抑制する滑り止め手段（２５）を有す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、
前記滑り止め手段（２５）は、前記ピニオン（５）が前記モータ（２）により駆動されている際に圧接するスプライン歯面間に生じる摩擦力を高くする摩擦力増加手段（２５）であることを特徴とするスタータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転力をピニオンからエンジンのリングギヤに伝達してエンジンを始動させるスタータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、電磁スイッチにより駆動されるレバーによってクラッチ及びピニオンを押し出し、クラッチ及びピニオンがモータの出力軸上を軸方向に移動し、ピニオンがリングギヤに対して押し出されるスタータがある（特許文献１）。
【０００３】
また、ピニオンがクラッチに対して軸方向に移動可能であり、クラッチが出力軸にヘリカルスプライン嵌合されたスタータが開示されている。これにより、ピニオンをリングギヤに押し出した際に噛み合わずに軸方向端面同士で当接してしまった場合でも、モータ駆動前にピニオンをリングギヤに噛み合せやすくすることができる。すなわち、ピニオンがリングギヤの軸方向端面に当接した後、クラッチをレバーによってさらに押し出すことで、ヘリカルスプラインの作用でクラッチ及びピニオンが回転し、リングギヤと噛み合うことのできる位置まで回転したなら、ピニオンが押し出されリングギヤと噛み合せることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６８９８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記記載の方法でも、ピニオンの回転が足らずリングギヤと噛み合わない場合がある。この場合には、モータを駆動させて噛み合せることになる。
モータ駆動によらずピニオン及びクラッチの移動のみで、より確実にリングギヤと噛み合せる手段として、ヘリカルスプラインのねじれ角を大きくしてクラッチ及びピニオンの回転角度を広げる方法が考えられる。このピニオンの回転角度をピニオンのギヤ歯ピッチより大きくできれば、確実に噛みあわせることができるからである。
【０００６】
しかし、ヘリカルスプラインのねじれ角を大きくすると、出力軸に対してクラッチを軸方向へ移動させる際の摩擦力が大きくなるため、スプラインギヤが磨耗しやすくなり耐久性の問題が生じる。また、電磁スイッチによりクラッチを元の位置に戻す際に、戻りが遅くなる可能性もある。
【０００７】
そこで、本発明では、スタータにおいて、モータ駆動によらずピニオンとリングギヤとの噛み合いを確実にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスタータは、通電により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出力軸と、この出力軸の外周に第１のヘリカルスプライン結合部によって結合して前記出力軸から回転が伝達されるアウタと、アウタから回転が伝達されるインナとを有し、出力軸に対して軸方向に相対移動可能に配されるクラッチと、出力軸及びクラッチに対して、軸方向に相対移動可能に配されるとともに、インナを介してモータの回転力が伝達されるピニオンと、ピニオンをクラッチと共にエンジンのリングギヤに向かって軸方向に押し出す電磁スイッチとを備える。
【０００９】
電磁スイッチは、ピニオンがリングギヤの軸方向端面に当接して停止した後に、クラッチのみをさらに押し出し、ピニオンをクラッチに対して軸方向に相対移動させることが可能となっている。
【００１０】
ピニオンは、インナの外周に第２のヘリカルスプライン結合部によって結合しており、第２のヘリカルスプライン結合部のねじれ方向は、第１のヘリカルスプライン結合部のねじれ方向と反対である。
【００１１】
これによれば、ピニオンがリングギヤの軸方向端面に当接してしまった場合、その後にクラッチをさらに押し出すと、ピニオンは第１のヘリカルスプライン結合部と第２のヘリカルスプライン結合部の両方の合計のねじれ角でピニオンの回転角度を確保するため、ピニオンの回転角度を増加させることができる。
この結果、モータ駆動によらずピニオンをリングギヤに確実に噛み合せることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】スタータの全体図である（実施例１）。
【図２】スタータの要部拡大図である（実施例１）。
【図３】スタータの要部拡大図である（実施例１）。
【図４】スタータの要部拡大図である（実施例１）。
【図５】ピニオンの斜視図及びその部分拡大図である（実施例２）。
【図６】第２のヘリカルスプラインをモデル化した図である（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
実施例１の構成を図１〜４を用いて説明する。
スタータ１は、図１に示す様に、回転力を発生するモータ２と、このモータ２の回転が減速装置（図示せず）を介して伝達される出力軸３と、この出力軸３上に配されるクラッチ４及びピニオン５と、シフトレバー７を介してクラッチ４とピニオン５をリングギヤＲへ向かって押し出す機能及びモータ２への通電を断続する機能を有する電磁スイッチ８等より構成される。
【００１５】
モータ２は、磁気回路を形成するヨーク１１の内周に複数の永久磁石または界磁巻線を配置して構成される界磁と、この界磁の内周に回転自在に配置されるとともに一方の端部に整流子を設けた電機子と、整流子の外周面（整流子面と呼ぶ）に当接して配置されるブラシ等を備える周知の構造を有する直流整流子電動機である。
出力軸３は、減速装置を介して電機子軸と同一軸線上に配置され、電機子の回転が減速装置で減速されて伝達される。
以降、モータ２から出力軸３が延びる方向（図示左方向）を反モータ側または押し出し方向と呼び、その反対方向をモータ側または反押し出し方向と呼ぶ。
【００１６】
クラッチ４は、出力軸３の外周にヘリカルスプライン結合部（以下、第１ヘリカルスプライン結合部１３と呼ぶ）により嵌合するアウタ１４と、このアウタ１４の内周に相対回転自在に配置されるインナ１５と、アウタ１４とインナ１５との間で回転力の伝達を断続するローラ１６と、このローラ１６を付勢するスプリング（図示せず）等を有し、ローラ１６を介してアウタ１４からインナ１５へ一方向のみ回転力を伝達する一方向クラッチとして構成されている。
【００１７】
第１ヘリカルスプライン結合部１３は、出力軸３の外周に形成された雄スプライン歯１３ａと、アウタ１４に形成された雌スプライン歯１３ｂとにより構成されている。
インナ１５は、アウタ１４の反モータ側に突出して出力軸上に配されるインナチューブ１５ａを有している。インナ１５は、出力軸３に対して相対回転可能且つ軸方向に摺動可能に配されている。
【００１８】
ピニオン５は、リングギヤＲに噛み合うギヤ歯５ａを有する回転体であって、インナチューブ１５ａの外周にヘリカルスプライン結合部（以下、第２ヘリカルスプライン結合部１７と呼ぶ）により嵌合している。
第２ヘリカルスプライン結合部１７のねじり方向は、第１ヘリカルスプライン結合部１３のねじり方向とは反対方向になっている。
第２ヘリカルスプライン結合部１７は、インナチューブ１５ａの外周に形成された雄スプライン歯１７ａと、ピニオン５の内周に形成された雌スプライン歯１７ｂとにより構成されている。
【００１９】
インナチューブ１５ａの先端部には、ピニオン５のインナチューブ１５ａ上での軸方向反モータ側への移動を規制するピニオンストッパ１８が設けられており、ピニオン５はピニオン５とインナチューブ１５ａとの間に配されたピニオンスプリング１９によって反モータ方向に付勢され、ピニオンストッパ１８にピニオン５の先端面が当接している。
これにより、クラッチ４とピニオン５とは一体的に出力軸上を軸方向へ移動可能であるとともに、ピニオンスプリング１９が押し縮められることでインナチューブ１５ａ上でピニオン５が軸方向に相対移動可能に構成されている。
なお、ピニオンスプリング１９は、ピニオン５の内側に設けられる段差面とインナチューブ１５ａの外周に設けられる段差面との間に配されている。
【００２０】
電磁スイッチ８は、通電によって電磁石を形成する励磁コイル（図示せず）と、電磁石によって吸引されて図示右方向へ移動するプランジャ２０と、プランジャ２０の移動により開閉されてモータ２への通電の断続がされるメイン接点（図示せず）、プランジャ２０の移動に伴って揺動するシフトレバー７等により構成される。
【００２１】
励磁コイルへの通電が開始されると、プランジャ２０が図示右方向へ移動しシフトレバー７が揺動し、シフトレバー７に支持されたクラッチ４及びピニオン５が一体的に反モータ側へ押し出される。
そして、ピニオン５がリングギヤＲに噛み合う位置までプランジャ２０が移動すると、メイン接点が閉じて、モータ２に通電される。
なお、電磁スイッチ８は、ピニオン５を押し出すソレノイドと、モータへの通電電流を断続するメイン接点を開閉するソレノイドとが別々になっているタンデム型の電磁スイッチであってもよい。
【００２２】
本実施例のスタータ１の作動を図２〜４を用いて説明する。図２〜４で、リングギヤＲのピニオン側の軸方向端面の軸方向位置をＸとする。
ａ）図２は励磁コイル非通電時であり、押し出される前の状態である。この状態から励磁コイルへの通電に伴ってシフトレバー７を介してピニオン５がクラッチ４と共に押し出される。ピニオン５はインナチューブ１５ａのピニオンストッパ１８に当接した状態のまま、クラッチ４と一体的に反モータ側（すなわちリングギヤ側）へ押し出される。
【００２３】
ｂ）図３は、図２の状態からピニオン５がクラッチ４とともに押し出されてリングギヤＲの軸方向端面に当接してピニオン５の軸方向移動が停止した状態を示す。
ピニオン５の軸方向移動が停止した後は、図４に示すように、プランジャ２０の移動に伴ってクラッチ４のみが出力軸３上を軸方向に移動する。すなわち、ピニオンスプリング１９の付勢力に抗してピニオン５に対してインナチューブ１５ａが反モータ側へ移動をする。
このとき、第１ヘリカルスプライン結合部１３によってピニオン５及びクラッチ４が回転するとともに、この回転方向と同じ方向に第２ヘリカルスプライン結合部１７によってピニオン５が回転する。
【００２４】
ｃ）そして、ピニオン５がリングギヤＲと噛み合うことのできる回転位置で、ピニオンスプリング１９によりピニオン５がリングギヤＲへ押し込まれる。そして、モータ２への通電が開始され、モータ２の回転がピニオン５からリングギヤＲに伝達されて、エンジンを駆動する。
なお、第１、２ヘリカルスプライン結合部１３、１７によってピニオン５を回転させて噛み合せる際（噛み合わせ回転時）の回転方向は、モータ２駆動時にピニオン５が回転する回転方向とは逆方向である。
【００２５】
〔本実施例の作用効果〕
本実施例によれば、第１ヘリカルスプライン結合部１３に加えて、ピニオン５とインナチューブ１５ａとの間に第１ヘリカルスプライン結合部１３とはねじり方向が反対の第２ヘリカルスプライン結合部１７を設けている。
これによれば、ピニオン５がリングギヤＲの軸方向端面に当接してしまった場合、その後にクラッチ４をさらに押し出すと、ピニオン５は第１ヘリカルスプライン結合部１３と第２ヘリカルスプライン結合部１７の両方の合計のねじれ角の分だけ回転するため、ピニオン５の回転角度を増加させることができる。
この結果、モータ駆動によらずリングギヤＲとの噛み合いを確実にすることができる。
【００２６】
例えば、ピニオン５が８ｍｍ移動する間のねじれ角が、第１ヘリカルスプライン結合部１３で１７ｄｅｇ、第２ヘリカルスプライン結合部１７で１７ｄｅｇである場合、両方のヘリカルスプラインにおける回転は３４ｄｅｇとなる。
このときのヘリカルスプラインにおける回転量は、
８ｍｍ×ｔａｎ（１７ｄｅｇ）×２＝４．８９ｍｍ
となる。
【００２７】
この回転量の場合のピニオン５の回転角度を計算すると、
ピニオン５の径が４０ｍｍの場合は、
４．８９ｍｍ÷４０π×３６０ｄｅｇ＝１４ｄｅｇ
となり、
ピニオン５の径が３５ｍｍの場合は、
４．８９ｍｍ÷３５π×３６０ｄｅｇ＝１６ｄｅｇ
となる。
【００２８】
一方、ピニオン５のギヤ歯５ａのピッチは、
ギヤ歯５ａが１１枚の場合：１６．４ｄｅｇ
ギヤ歯５ａが１２枚の場合：１５ｄｅｇ
ギヤ歯５ａが１３枚の場合：１３．８ｄｅｇ
ギヤ歯５ａが１４枚の場合：１２．９ｄｅｇ
である。
【００２９】
これにより、第１、第２ヘリカルスプライン結合部１７のねじれ角がそれぞれ１７ｄｅｇの場合、４０ｍｍ径のピニオン５ではギヤ歯５ａが１３枚以上、３５ｍｍ径のピニオンの場合はギヤ歯５ａが１２枚以上において、確実に押し出しのみでピニオン５をリングギヤＲに噛み合わせることが可能となる。
なお、第１ヘリカルスプライン結合部１３のねじれ角の大きさと、第１ヘリカルスプライン結合部１３のねじれ角の大きさは同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３０】
また、本実施例では、２つのヘリカルスプライン結合部１３、１７で回転角を確保するため、それぞれのねじれ角を大きくする必要はなく、スプラインギヤの耐久性を維持できる。
【００３１】
〔実施例２〕
実施例２を、実施例１とは異なる点を中心に、図５、６を用いて説明する。
なお、実施例１と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、第２ヘリカルスプライン結合部１７は、ピニオン５がモータ２により駆動される際にピニオン５のインナ１５に対する反押し出し方向への滑りを抑制する滑り止め手段を有する。
滑り止め手段は、ピニオン５がモータ２により駆動されている際に圧接するスプライン歯面間に生じる摩擦力を高くする摩擦力増加手段２５である。
【００３２】
ピニオン５の内周に形成された雌スプライン歯１７ｂは、回転方向の一方の面がモータ駆動時に雄スプライン歯１７ａが圧接する面となっている。この面を駆動面１７ｍと呼ぶ。なお、回転方向の他方の面は、噛み合わせ回転時に雄スプライン歯１７ａが滑る面となっている。この面をスライド面１７ｓと呼ぶ。
【００３３】
摩擦力増加手段２５は、例えば、ショットブラスト処理を施された駆動面１７ｍである。すなわち、駆動面１７ｍの表面粗さをスライド面１７ｓの表面粗さよりも大きくしている。駆動面１７ｍの摩擦係数を大きくすることにより、モータ駆動時に雄スプライン歯１７ａから荷重を受けて反押し出し方向に滑ろうとする際の摩擦力を大きくしている。
なお、ショットブラスト処理に限らず、駆動面１７ｍの表面粗さを大きくする加工を施すことができる。また、雄スプライン歯１７ａの駆動面１７ｍに当接する側の面の表面粗さを大きくしてもよい。
【００３４】
図６に示すように、第２ヘリカルスプライン結合部１７のねじれ角をθ、モータ駆動力（ピニオンの接線方向にかかる力）をＦ、駆動面１７ｍの摩擦係数をμとすると、モータ駆動時にピニオン５が押し戻されないようにするためには、
Ｆｓｉｎθ−μＦｃｏｓθ≦０
の関係が成り立つ必要がある。
このため、例えばθ＝１７ｄｅｇの場合には、μは０．３以上である必要がある。
通常の金属接触の場合、約０．１５＜μ＜０．２であるため、通常の金属接触の摩擦係数よりも大きくするために表面粗さを大きくする加工をする必要があることがわかる。
【００３５】
本実施例によれば、実施例１の作用効果に加えて、モータ駆動時のピニオン５の押し戻しを防止することができる。
なお、モータ駆動時のピニオン５の押し戻しは、リングギヤＲとピニオン５との噛み合わせに斜歯を採用することによっても防止することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  スタータ、２  モータ、３  出力軸、４  クラッチ、５  ピニオン、１３  第１ヘリカルスプライン結合部、１４  アウタ、１５  インナ、１７  第２ヘリカルスプライン結合部、Ｒ  リングギヤ
【図１】
2014114704.tif 000003
【図２】
2014114704.tif 000004
【図３】
2014114704.tif 000005
【図４】
2014114704.tif 000006
【図５】
2014114704.tif 000007
【図６】
2014114704.tif 000008