(57)【要約】【課題】リングギヤ逆回転時に過大衝撃を生じることなくピニオンを押出してリングギヤに噛み合わせることが可能なスタータを提供することにある。【解決手段】スタータ１は、ピニオン６が一方向クラッチ５のインナチューブ２６上に軸方向に移動可能に配されており、ピニオン６と一方向クラッチ５との間には、軸方向ギャップＧが所定距離以下になったらピニオン６と一方向クラッチ５とを回転方向に係合する係合構造が設けられている。初期状態においては、ピニオン６は一方向クラッチ５に対して回転方向に係合しておらず、ピニオン６はインナチューブ２６上に相対回転可能であり、リングギヤＲが逆回転中にピニオン６をリングギヤＲに押し出した場合でも、過大衝撃を生じることなくピニオン６をリングギヤＲに噛み合わせることができる。【選択図】図２
2014077355.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（４）と、
この出力軸（４）の外周に軸方向に摺動可能に配される一方向クラッチ（５）と、
この一方向クラッチ（５）に対して軸方向に相対移動可能に配され、前記一方向クラッチ（５）を介して前記モータ（２）の回転力が伝達されるピニオン（６）と、
このピニオン（６）と前記一方向クラッチ（５）とをエンジンのリングギヤ（Ｒ）側へ押し出すピニオン押出手段（８、３１）とを備えるスタータにおいて、
前記ピニオン押出手段（８、３１）は、前記ピニオン（６）と前記一方向クラッチ（５）とを両者間に軸方向ギャップ（Ｇ）を有した状態で押し出して、前記ピニオン（６）の軸方向移動が停止した後に、前記軸方向ギャップ（Ｇ）を縮めながら前記一方向クラッチ（５）のみを押し出し、
前記ピニオン（６）と前記一方向クラッチ（５）との間には、前記軸方向ギャップ（Ｇ）が所定距離以下になったら前記ピニオン（６）と前記一方向クラッチ（５）とを回転方向に係合する係合構造が設けら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、
前記係合構造は、前記ピニオン（６）の軸方向における前記一方向クラッチ（５）側の面（３０）に設けられたのこぎり歯（３５）と、前記一方向クラッチ（５）の軸方向における前記ピニオン（６）側の面（２５）に設けられたのこぎり歯（３６）とを有することを特徴とするスタータ。
【請求項３】
請求項１に記載のスタータにおいて、
前記一方向クラッチ（５）は、クラッチインナ（５ａ）から軸方向反モータ側に延びて設けられ前記ピニオン（６）を外周に支持する支持部（２６）を備え、
前記係合構造は、前記支持部外周と前記ピニオン内周との間に設けられたスプライン係合構造であることを特徴とするスタータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のスタータにおいて、
前記ピニオン（６）と前記一方向クラッチ（５）との間に配される弾性部材（２９、４５）を備え、
前記ピニオン押出手段（８、３１）は、前記一方向クラッチ（５）のみを押し出す際、前記弾性部材（２９、４５）の付勢力に抗しながら軸方向ギャップ（Ｇ）を縮めることを特徴とするスタータ。
【請求項５】
請求項４に記載のスタータにおいて、
前記弾性部材（２９、４５）は、圧縮コイルスプリングであることを特徴とするスタータ。
【請求項６】
請求項４に記載のスタータにおいて、
前記弾性部材（２９、４５）は、ゴムあるいはゴム及び樹脂の複合材であるエラストマーよりなる弾性体であることを特徴とするスタータ。
【請求項７】
請求項４に記載のスタータにおいて、
前記弾性部材（２９、４５）は、コイルスプリングと、ゴムあるいはゴム及び樹脂の複合材であるエラストマーよりなる弾性体とを組み合わせてなることを特徴とするスタータ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載のスタータにおいて、
前記一方向クラッチ（５）は、前記出力軸（４）上にヘリカルスプライン嵌合されてい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、エンジンを始動させるためのスタータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、エンジンの停止および再始動を自動制御するエンジン自動停止／再始動装置に用いられるスタータとして、ピニオンをリングギヤ側へ押し出すためのピニオン押出手段と、モータの通電電流をオン／オフするモータ通電手段とを備え、そのピニオン押出手段とモータ通電手段とが個別に作動できるように構成されたものがある（特許文献１参照）。
この構成を用いると、エンジンが停止する過程の減速中（エンジンが完全に停止する前）に再始動要求が発生した場合でも、回転中のリングギヤにピニオンを押し出して噛み合わせ、噛み合いが成立した後、モータに通電してエンジンを再始動することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３０８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のスタータでは、ピニオンが一方向クラッチによって逆回転方向に係止されているため、エンジン停止過程でリングギヤが逆回転する際に、ピニオンを押し出してリングギヤに噛み合わせようとすると、リングギヤとピニオンとの間に過大衝撃が生じてしまう。
【０００５】
この問題点を解決する手段として、再始動要求の有無に関わらず、エンジン停止指令後の正回転時にピニオンを噛ませておき、再始動要求があったらモータに通電するという方法がある。
しかしながら、この方法では、再始動要求がない場合にも、エンジン停止過程において、ピニオンを押し出してリングギヤに噛み合わせようとするため、ピニオンとリングギヤとの間の衝突音が車両室内に届き、運転手に不快感を与える虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、リングギヤ逆回転時に過大衝撃を生じることなくピニオンを押出してリングギヤに噛み合わせることが可能なスタータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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軸方向に摺動可能に配される一方向クラッチと、この一方向クラッチに対して軸方向に相対移動可能に配され、前記一方向クラッチを介して前記モータの回転力が伝達されるピニオンと、このピニオンと前記一方向クラッチとをエンジンのリングギヤ側へ押し出すピニオン押出手段とを備える。
【０００８】
そして、ピニオン押出手段は、ピニオンと一方向クラッチとを両者間に軸方向ギャップを有した状態で押し出して、ピニオンの軸方向移動が停止した後に、軸方向ギャップを縮めながら一方向クラッチのみを押し出す。
ピニオンと一方向クラッチとの間には、軸方向ギャップが所定距離以下になったらピニオンと一方向クラッチとを回転方向に係合する係合構造が設けられている。
【０００９】
すなわち、ピニオンの軸方向移動が停止し、軸方向ギャップが所定距離以下になるまでは、ピニオンは一方向クラッチに対して相対回転可能となっている。つまり、ピニオンは一方向クラッチと回転方向に係合するまでの間は回転方向に自由に動けるため、リングギヤが逆回転中にピニオンをリングギヤに押し出した場合でも、過大衝撃を生じることなくピニオンをリングギヤに噛み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】スタータの断面図である（実施例１）。
【図２】スタータの部分拡大図である（実施例１）。
【図３】ピニオンとクラッチとの間の係合状態を示す説明図である（実施例１）。
【図４】スタータの部分拡大図である（実施例１）。
【図５】スタータの部分拡大図である（実施例１）。
【図６】スタータの部分拡大図である（実施例１）。
【図７】スタータの部分拡大図である（実施例１）。
【図８】スタータの部分拡大図である（実施例２）。
【図９】スタータの部分拡大図である（実施例３）。
【図１０】スタータの部分拡大図である（実施例３）。
【図１１】スタータの部分拡大図である（実施例４）。
【図１２】スタータの部分拡大図である（実施例５）。
【図１３】スタータの構成を示す概要図である（変形例）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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】
【００１２】
〔実施例１〕
〔実施例１の構成〕
実施例１を図１〜７を用いて説明する。
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の回転が減速装置３を介して伝達される出力軸４と、この出力軸４上に配される一方向クラッチ５とピニオン６と、シフトレバー７を介してクラッチ５とピニオン６を反モータ方向（図１の左方向）へ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。
【００１３】
モータ２は、磁束を発生する界磁と、整流子９を有する電機子１０、および整流子９に摺接するブラシ１１等を備える周知の直流電動機であり、電磁スイッチ８によりモータ接点が閉じると、バッテリ（図示せず）から給電されて電機子１０に回転力を発生する。
界磁は、磁気回路を形成するヨーク１２の内周に複数個の永久磁石１３を配置して構成される。なお、永久磁石１３の代りに界磁巻線を用いることもできる。
電機子１０は、電機子軸１４の一端側端部が軸受１５を介して出力軸４に相対回転可能に支持され、電機子軸１４の他端側端部が軸受１６を介してエンドフレーム１７に回転自在に支持されている。
【００１４】
減速装置３は、電機子軸１４に形成された太陽歯車１８に噛み合う複数の遊星歯車１９を有し、この遊星歯車１９が自転しながら太陽歯車１８の周囲を公転する周知の遊星歯車減速機である。
出力軸４は、減速装置３を介して電機子軸１４と同軸線上に配置され、反モータ側の端部が軸受２０を介してフロントハウジング２１に回転自在に支持されている。
【００１５】
一方向クラッチ５は、出力軸４の外周に設けられたヘリカルスプライン部４ａと嵌合するアウタ５ａ、このアウタ５ａの内周に相対回転自在に配置されるインナ５ｂ、アウタ５ａとインナ５ｂとの間で回転力の伝達を断続するローラ５ｃ等を有している。ローラ５ｃを介してアウタ５ａからインナ５ｂへ一方向のみ回転力を伝達する。
インナ５ｂは、外周にローラ５ｃが配される径大部２４と、径大部２４の軸方向反モータ側に段差２５を介して径小に設けられたインナチューブ２６とを有する。
【００１６】
ピニオン６は、リングギヤＲに噛み合うギヤ歯６ａを有する回転体であって、インナチューブ２６の外周に、軸方向に移動可能に支持されている。ピニオン６とインナチューブ２６との回転方向の係合状態については後に詳述する。
インナチューブ２６の先端部には、ピニオン６のインナチューブ２６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２７が設けられており、ピニオン６はスプリング２９によって反モータ方向に付勢され、ピニオンストッパ２７にピニオン６の先端面が当接している。
またピニオン６は、ギヤ歯６ａの反モータ側に、リングギヤＲに向けて押し出す際の押し出し限界位置を規定するストッパ６ｂが設けられている。
【００１７】
スプリング２９は、軸方向におけるピニオン６の一方向クラッチ側の端面（以下、ピニオン後端面３０と呼ぶ）に形成されたバネ座３０ａと、径大部２４のピニオン側の端面（以下、インナ前端面２５と呼ぶ）に形成されたバネ座２５ａとの間に配設された圧縮コイルスプリングである。
【００１８】
そして、スプリング２９の付勢力によってピニオン６がピニオンストッパ２７に当接した状態において、ピニオン６とインナ５ａとの間には軸方向ギャップＧが存在している。
なお、軸方向ギャップＧは、ピニオン６と一方向クラッチ５の軸方向の相対移動の移動可能距離のことである。スプリング２９の付勢力によってピニオン６がピニオンストッパ２７に当接した状態で軸方向ギャップＧが最大であり、この状態を初期状態とする。
【００１９】
電磁スイッチ８は、励磁コイルが発生する磁力を利用してスタータのピニオンを軸方向に押し出す第１ソレノイド３１と、コイルの励磁／非励磁に応じてモータ２に流れる電流を断続するためのメインスイッチを開閉する第２ソレノイド（図示せず）とを備える。すなわち、第１ソレノイド３１は、本発明のピニオン押出手段として機能する。
【００２０】
第１ソレノイド３１は、励磁コイルが発生する磁力によって軸方向に移動するプランジャ３２を有し、プランジャ３２には、プランジャ３２の動きをシフトレバー７に伝達するためのジョイント３２ａが設けられている。
シフトレバー７は、一端がジョイント３２ａに、他端が一方向クラッチ５に接続され、一端と他端との間に設けられた支点部７ａを中心に揺動する。これにより、プランジャ３２の移動が、一方向クラッチ５に伝達されて、一方向クラッチ５が軸方向に移動する。
【００２１】
〔本実施例の特徴〕
本実施例のスタータ１によれば、ピニオン６と一方向クラッチ５との間には、軸方向ギャップＧが所定距離以下になったらピニオン６と一方向クラッチ５とを回転方向に係合する係合構造が設けられている。
すなわち、初期状態においては、ピニオン６は一方向クラッチ５に対して回転方向に係合しておらず、ピニオン６はインナチューブ２６上に相対回転可能に配されている。
【００２２】
以下、係合構造について具体的に説明する。
係合構造は、ピニオン後端面３０に形成されたのこぎり歯３５と、インナ前端面２５に形成されてのこぎり歯３５と噛み合い可能なのこぎり歯３６とを有する。
のこぎり歯３５は、ピニオン後端面３０に放射状に並んで形成されており、のこぎり歯３６はインナ前端面２５に放射状に並んで形成されている。
のこぎり歯３５の歯先はインナ前端面２５側に向かって延びており、のこぎり歯３６の歯先はピニオン後端面３０に向かって延びている。
【００２３】
この係合構造では、のこぎり歯３５とのこぎり歯３６との軸方向距離が近づき、軸方向ギャップＧが歯同士の重なり始める距離以下になると、ピニオン６が一方向クラッチ５に対して回転方向に係合され始める。
【００２４】
本実施例のスタータ１の作動を図４〜７を用いて説明する。
リングギヤＲの逆回転中にピニオン６を押し出す際のスタータ１の作動について説明する。
ａ）図４に示すように、初期状態（押し出される前の状態）では、ピニオン６と一方向クラッチ５との間の軸方向ギャップＧが最大であり、ピニオン６と一方向クラッチ５とは回転方向に係合されていない。
【００２５】
ｂ）図４の状態から、プランジャ３２の移動によりシフトレバー７を介して一方向クラッチ５が反モータ方向へ押し出されると、スプリング２９によって軸方向ギャップＧが初期状態に保たれつつピニオン６が一方向クラッチ５と共に出力軸４上を反モータ方向へ移動する。一方向クラッチ５とピニオン６とが共に移動している間は、軸方向ギャップＧが初期状態であり、ピニオン６と一方向クラッチ５とは回転方向に係合されていない。すなわち、ピニオン６を正回転にも逆回転にも自由に回転可能な状態で、リングギヤＲに押し出すことができ、過大衝撃なく噛み合うことができる（図５参照）。
なお、ピニオン６は軸方向に押し出されながらリングギヤＲに押し出されて噛み合った後、ストッパ６ｂによって軸方向移動が停止する。
【００２６】
ｃ）ピニオン６の軸方向移動が停止した後は、プランジャ３２の移動に伴って一方向クラッチ５のみが出力軸４上を軸方向に移動する。すなわち、スプリング２９の付勢力に抗して軸方向ギャップＧを縮めながら一方向クラッチ５のみが押し出される。
そして、軸方向ギャップＧがのこぎり歯３５とのこぎり歯３６とが噛み合い始める距離以下になると、ピニオン６と一方向クラッチ５との回転方向の係合が開始する。最終的に、図６に示すように、軸方向ギャップＧがゼロになるまで一方向クラッチ５が押し出され、のこぎり歯３５とのこぎり歯３６とが完全に噛み合い、ピニオン６と一方向クラッチ５とが回転方向に完全に係合される。
【００２７】
ｄ）図６の状態で、第２のソレノイドによってメインスイッチを閉じ、モータ２への通電を開始する。これにより、モータ２のトルクがピニオン６からリングギヤＲに伝達されて、エンジンを駆動する。
【００２８】
〔本実施例の効果〕
本実施例によれば、ピニオン６がリングギヤＲに押し出される際、ピニオン６が一方向クラッチ５に対して回転方向に係合されておらず、一方向クラッチ５からの回転トルクが伝達されない。このため、逆回転中のリングギヤＲにピニオン６を押し出した場合でも、過大衝撃を生じることなく噛み合わせることが可能である。
【００２９】
なお、ピニオン６を押し出す際に、ピニオン６とリングギヤＲとが噛み合わず、軸方向端面同士で当接してしまうことによって、ピニオン６の軸方向移動が停止する場合もある。
このような場合でも、図７に示すように、ピニオン６の軸方向移動停止後、軸方向ギャップＧを縮めながら一方向クラッチ５のみが押し出され、最終的に一方向クラッチ５とピニオン６とが係合構造によって回転方向に係合する。そして、この状態でモータ２を回転させることで、ピニオン６の歯の位置が回転方向にずれて、リングギヤＲに噛み合わせることができる。
【００３０】
また、一方向クラッチ５を押し出す際に、ヘリカルスプライン部４ａの捩り角に応じて一方向クラッチ５が回転するため、モータ２の回転ではなく、この回転を用いてピニオン６をリングギヤＲに噛み合わせることも可能である。
【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８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。
本実施例のピニオン６と一方向クラッチ５との係合構造は、インナチューブ２６の外周とピニオン６の内周との間に設けられたスプライン係合構造である。
すなわち、インナチューブ２６の反モータ側の所定軸方向範囲に直スプライン４０が形成されており、ピニオン６の内周面には直スプライン４０と噛み合う直スプライン４１が形成されている。
直スプライン４０の軸方向範囲は、初期状態では直スプライン４１と噛み合わないように設定されている。
【００３２】
軸方向ギャップＧが大きい間は、ピニオン６は一方向クラッチ５に対して回転方向に係合しておらず、ピニオン６はインナチューブ２６上に相対回転可能に配されている。そして、ピニオン６の軸方向移動停止後、一方向クラッチ５のみが移動し、軸方向ギャップＧが小さくなり、直スプライン４０と直スプライン４１とが噛み合い始めると、ピニオン６は一方向クラッチ５に対して回転方向に係合する。
本実施例によっても実施例１と同様の作用効果を奏する。
【００３３】
〔実施例３〕
実施例３を、実施例１とは異なる点を中心に、図９、１０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。
実施例１では、ピニオン６に設けたストッパ６ｂをリングギヤＲに当接させることで、ピニオン６の反モータ側への押し出し限界位置が規制されていた。
本実施例では、ストッパ６ｂの代わりに、出力軸４に、出力軸４上でのピニオン６の反モータ側への移動を規制するストッパ４３を設けている。
【００３４】
すなわち、図１０に示すように、ピニオン６がストッパ４３に当接することによって反モータ側への移動が規制される。出力軸４とリングギヤＲとの相対位置は固定されているため、出力軸４に固定したストッパ４３によって、リングギヤＲに対するピニオン６の反モータ側への押し出し限界位置を規制できる。
本実施例によっても実施例１と同様の作用効果を奏する。
【００３５】
〔実施例４〕
実施例４を、実施例１とは異なる点を中心に、図１１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、実施例１のスプリング２９に代えて、ゴムあるいはゴム及び樹脂の複合材であるエラストマーよりなる弾性体４５を配する。
本実施例によっても実施例１と同様の作用効果を奏する。
【００３６】
〔実施例５〕
実施例５を、実施例１とは異なる点を中心に、図１２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。
前記弾性部材は、実施例１のスプリング２９に加えて、ゴムあるいはゴム及び樹脂の複合材であるエラストマーよりなる弾性体４５をピニオン６と一方向クラッチ５との間に配する。
本実施例によっても実施例１と同様の作用効果を奏する。
【００３７】
〔変形例〕
実施例１〜５のスタータ１の電磁スイッチ８は、励磁コイルが発生する磁力を利用してピニオン６を軸方向に押し出す第１ソレノイド３１と、モータの通電電流をオン／オフするための第２ソレノイドとの２つのソレノイドを備えるタンデムタイプであった。しかし、図１３に示すように１つのソレノイドからなる電磁スイッチ８であってもよい。すなわち、１つのソレノイド５０のプランジャの軸方向移動によって、シフトレバー７を動かすとともに、モータ２のメインスイッチ５１のオン／オフを切り替えるタイプのものであってもよい。
なお、図１３には、実施例１と同一構成を示すものに、同じ符号を付してある。
【符号の説明】
【００３８】
１  スタータ、２  モータ、４  出力軸、５  一方向クラッチ、５ａ  インナ、６  ピニオン、８  電磁スイッチ（ピニオン押出手段）、２６  インナチューブ（支持部）、３１  第１ソレノイド（ピニオン押出手段）、Ｇ  軸方向ギャップ、Ｒ  リングギヤ
【図１】
2014077355.tif 000003
【図２】
2014077355.tif 000004
【図３】
2014077355.tif 000005
【図４】
2014077355.tif 000006
【図５】
2014077355.tif 000007
【図６】
2014077355.tif 000008
【図７】
2014077355.tif 000009
【図８】
2014077355.tif 000010
【図９】
2014077355.tif 000011
【図１０】
2014077355.tif 000012
【図１１】
2014077355.tif 000013
【図１２】
2014077355.tif 000014
【図１３】
2014077355.tif 000015