(57)【要約】【課題】  常時接続スタータは、ブラシの寿命が低下するに従ってスタータの固定トルクが低下し、スタータが一方向クラッチの空転トルクによって連れ回る可能性がある。【解決手段】  常時接続スタータは、一方向クラッチ６の最大空転トルクよりも、出力軸４とアーマチャの中間部材の最小固定トルクとアーマチャの最小固定トルクとの和が大きくなるように設定される。このため、ブラシが寿命を迎えるなどして、スタータ３の出力軸４の固定トルクが最小になり、且つ一方向クラッチ６の空転トルクが最大の状態になっても、一方向クラッチ６の空転トルクによってスタータ３が連れ回りしない。これによって、連れ回りによるアーマチャの遠心破壊を確実に防ぐことができ、常時接続スタータの信頼性を高めることができる。【選択図】  図１
2005220847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸と、スタータの出力軸とが、当該出力軸から前記クランク軸のみに回転動力を伝達する一方向クラッチを介して常時接続される常時接続スタータにおいて、
前記一方向クラッチの最大空転トルクより、前記出力軸の最小固定トルクが大きいことを特徴とする常時接続スタータ。
【請求項２】
請求項１に記載の常時接続スタータにおいて、
前記一方向クラッチの最大空転トルクより、前記スタータの電動モータのアーマチャの最小固定トルクが大きいことを特徴とする常時接続スタータ。
【請求項３】
請求項１に記載の常時接続スタータにおいて、
前記一方向クラッチの最大空転トルクより、前記一方向クラッチと前記アーマチャの間に介在される回転支持部材による最小固定トルクと、前記スタータの電動モータのアーマチャの最小固定トルクとの和が大きいことを特徴とする常時接続スタータ。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の常時接続スタータにおいて、
前記アーマチャの最小固定トルクは、前記電動モータのブラシの寿命時における前記アーマチャの固定トルクであることを特徴とする常時接続スタータ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の常時接続スタータにおいて、
前記一方向クラッチの駆動輪は、前記出力軸に装着され、
前記クランク軸と前記一方向クラッチの従動輪は、動力伝達手段を介して動力伝達されることを特徴とする常時接続スタータ。
【請求項６】
請求項５に記載の常時接続スタータにおいて、
前記動力伝達手段は、ベルトとプーリとを備えることを特徴とする常時接続スタータ。
【請求項７】
請求項５に記載の常時接続スタータにおいて、
前記動力伝達手段は、複数のギヤを備えることを特徴とする常時接続スタータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとスタータ（始動装置）が一方向クラッチを介して常時接続される常時接続スタータに関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来の技術）
アイドルストップシステム等に用いられる常時接続スタータが知られている。この常時接続スタータは、エンジンのクランク軸と、スタータの出力軸とを、一方向クラッチ（ワンウェイクラッチ）を介して常時接続するものである。一方向クラッチは、出力軸からクランク軸の方向へのみ回転動力を伝達し、クランク軸の回転トルクによってスタータが回転駆動されること、いわゆる連れ回りを防ぐものである。なお、通常は、ベルトやギヤを用いた動力伝達手段と、一方向クラッチとを介して、クランク軸と出力軸とが接続される。動力伝達手段はスタータの回転をクランク軸に減速伝達する減速手段を兼ねることもできる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
（従来技術の問題点）
エンジンの運転中は、クランク軸の回転速度の方が出力軸の回転速度より高い。このようなエンジンの運転中は、一方向クラッチが空転して、クランク軸の回転トルクによってスタータが駆動されることが阻止される。しかし、その一方向クラッチが空転している時でも、一方向クラッチの引きずり、一方向クラッチのベアリング類、ローラ類の回転抵抗等によって、スタータの出力軸に一方向クラッチの空転トルクが与えられる。ここで、空転トルクとは、一方向クラッチが空転している時に、その出力側から入力側へ伝達されるトルクを指す。例えば、空転する一方向クラッチを通して、エンジンからスタータの出力軸へ伝達され、スタータの出力軸を逆回転させるトルクである。
【０００４】
このため、一方向クラッチの空転トルクでスタータの出力軸が連れ回りしないようにする必要があるが、上述した特許文献１の技術では、エンジンの始動後における空転トルクと、スタータの固定トルクの関係については開示がない。なお、固定トルクとは、回転が開始する直前の回転方向のトルクである。例えば、スタータの出力軸が静止状態を維持できる最大のトルクである。
スタータに内蔵される電動モータは、大電流、高出力を得るために、ブラシによって給電を行う直流モータ（ＤＣモータ）が用いられる。しかし、常時接続スタータを構成した場合、ブラシの寿命が低下するに従って、アーマチャの固定トルクが低下し、出力軸の固定トルクが低下してゆく。出力軸の固定トルクは、スタータの固定トルクとも呼ばれる。  そして、出力軸の固定トルクが、一方向クラッチの空転トルクより小さくなると、空転トルクによってスタータが連れ回りし、スタータ内のアーマチャが回転してアーマチャが破損する要因になる。特に、出力軸とアーマチャの間に、アーマチャの回転を減速して出力軸に伝達する減速装置が配置される場合は、出力軸の回転を減速装置が増速してアーマチャに伝えるため、アーマチャが高速で連れ回され、アーマチャが遠心破壊する可能性がある。
【特許文献１】実開昭５２−１５６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スタータの出力軸の固定トルクが製造直後より低下しても、スタータのアーマチャが連れ回りしない常時接続スタータの提供にある。
本発明の他の目的は、長期間に亘って初期の性能を維持できる常時接続スタータの提供にある。
本発明のさらに他の目的は、ブラシが摩耗するなどして、スタータの出力軸の固定トルクが最小になっても、スタータが連れ回りしない常時接続スタータの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する常時接続スタータは、一方向クラッチの最大空転トルクよりも、出力軸の最小固定トルクを大きく設定したものである。
このように設けることにより、ブラシが摩耗するなどして、スタータの出力軸の固定トルクが最小になっても、スタータが連れ回りする不具合が生じない。
【０００７】
［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する常時接続スタータは、一方向クラッチの最大空転トルクよりも、アーマチャの最小固定トルクを大きく設定したものである。
このように設けることにより、一方向クラッチの最大空転トルクよりも、出力軸の最小固定トルクを大きくできる。この結果、請求項１の手段で示したように、ブラシが摩耗するなどして、スタータの出力軸の固定トルクが最小になっても、スタータが連れ回りする不具合が生じない。
【０００８】
［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する常時接続スタータは、一方向クラッチの最大空転トルクよりも、一方向クラッチとアーマチャの間に介在される回転支持部材による最小固定トルク（例えば、ベアリング類などによる最小固定トルク）と、アーマチャの最小固定トルクとの和を大きく設定したものである。
このように設けることにより、一方向クラッチの最大空転トルクよりも、出力軸の最小固定トルクを大きくできる。この結果、請求項１の手段で示したように、ブラシが摩耗するなどして、スタータの出力軸の固定トルクが最小になっても、スタータが連れ回りする不具合が生じない。
【０００９】
［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する常時接続スタータは、アーマチャの最小固定トルクを、電動モータのブラシの寿命時におけるアーマチャの固定トルクによって設定するものである。  
【００１０】
［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する常時接続スタータは、一方向クラッチの駆動輪が出力軸に装着され、クランク軸と一方向クラッチの従動輪が動力伝達手段を介して動力伝達されるものである。
【００１１】
［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用する常時接続スタータは、動力伝達手段としてベルトとプーリとを備える。
【００１２】
［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用する常時接続スタータは、動力伝達手段として複数のギヤを備える。
複数のギヤの噛合による動力伝達手段を用いる場合は、一方向クラッチや、出力軸に、軸方向に直交した方向の荷重が加わらないため、複数のギヤの噛合による動力伝達手段を考慮せずに、一方向クラッチの最大空転トルクおよび出力軸の最小固定トルクの設定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態における常時接続スタータは、エンジンのクランク軸と、スタータの出力軸とが、出力軸からクランク軸のみに回転動力を伝達する一方向クラッチを介して常時接続されるものである。そして、この常時接続スタータは、一方向クラッチの最大空転トルクより、出力軸の最小固定トルクが大きく設定されたものである。
【００１４】
常時接続スタータは、一方向クラッチの最大空転トルクより、スタータの電動モータのアーマチャの最小固定トルクが大きく設定されることができる。
常時接続スタータは、一方向クラッチの最大空転トルクより、一方向クラッチとアーマチャの間に介在される回転支持部材による最小固定トルクとスタータの電動モータのアーマチャの最小固定トルクの和が大きく設定されることができる。
常時接続スタータは、アーマチャの最小固定トルクを、電動モータのブラシの寿命時におけるアーマチャの固定トルクとすることができる。
常時接続スタータは、一方向クラッチの駆動輪が出力軸に装着され、クランク軸と一方向クラッチの従動輪がベルトとプーリからなる動力伝達手段を介して動力伝達されることができる。
常時接続スタータは、一方向クラッチの駆動輪が出力軸に装着され、クランク軸と一方向クラッチの従動輪が複数のギヤの噛合による動力伝達手段を介して動力伝達されることができる。
【実施例１】
【００１５】
実施例１を図１〜図５を参照して説明する。
実施例１における常時接続スタータシステムを採用したエンジンシステムの概略を図１を参照して説明する。
エンジン１は、内燃機関である。エンジン１は、例えば自動車の動力源として自動車に搭載されている。この自動車は、アイドルストップシステムを採用している。制御装置１０（ＥＣＵ）は、アイドルストップ制御を実行する制御装置である。なお、アイドルストップシステムの採用は必須ではない。常時接続スタータシステムは、エンジン１のクランク軸２と、スタータ３の出力軸４とが、動力伝達手段５および一方向クラッチ６を介して常時接続されるものである。
この実施例１の動力伝達手段５は、一例として２つのプーリ（大径プーリ７と小径プーリ８）とベルト９を用いたものであり、スタータ３の回転出力を減速してクランク軸２に伝える減速手段を兼ねるものである。
また、この実施例１の一方向クラッチ６は、動力伝達手段５とスタータ３との間、具体的には小径プーリ８とスタータ３の出力軸４との間に配置されたものである。例えば、一方向クラッチ６の入力側部材としての内輪をスタータ３の出力軸４に連結し、一方向クラッチ６の出力側部材としての外輪を小径プーリ８に連結あるいは一体化した構成を採用できる。
【００１６】
次に、この実施例１におけるスタータ３の構成を図２を参照して説明する。
スタータ３は、回転力を発生する電動モータ１１、この電動モータ１１の回転を減速するスタータ３側の減速機構としての遊星歯車減速装置１２、この遊星歯車減速装置１２で減速された回転力が伝達される出力軸４を備える。この出力軸４の軸上に一方向クラッチ６が搭載されている。
【００１７】
電動モータ１１は、大きな駆動出力を発生する直流電動機である。アーマチャ１３に搭載されたコイル１４と電気的に接続されたコンミテータ１５の外周には、給電用のブラシ１６が配置されている。電動モータ１１は、複数のブラシ１６を備える。例えば、正極側ブラシと、負極側ブラシとを備えて構成される。電動モータ１１は、ブラシ１６をコンミテータ１５に向けて押し付けるブラシスプリングを備える。ブラシスプリングとしては、広く知られた圧縮コイルバネ、あるいは渦巻きバネを用いることができる。このブラシスプリングの付勢力によってブラシ１６がコンミテータ１５と常時当接する。このブラシ１６は、ブラシホルダ１７によって径方向へ摺動自在に支持され、ブラシスプリングの付勢力でコンミテータ１５に押し付けられる構造になっている。ブラシ１６に接続されるリード１８に外部から通電されるとともに、アーマチャ１３の外周のヨーク１９内に固定されたステータコイル２０が通電されると、アーマチャ１３に正方向の回転力が発生する。この正方向は、スタータ３によりエンジン１をクランキングする方向である。
【００１８】
遊星歯車減速装置１２は、アーマチャ１３の回転軸であるアーマチャシャフト２１の一端外周に形成されたサンギヤ２２、このサンギヤ２２に噛み合うプラネタリギヤ２３、このプラネタリギヤ２３に噛み合うインターナルギヤ２４、プラネタリギヤ２３を回転自在に支持するプラネタリキャリア２５から構成されている。
このプラネタリキャリア２５は出力軸４の後端においてピン２６を介してプラネタリギヤ２３を回転自在に支持するものであり、プラネタリギヤ２３はピン軸受２７（滑り軸受）を介して回転自在に支持される。
インターナルギヤ２４は、ハウジング２８に直接に連結され、あるいはハウジング２８に間接的に衝撃吸収装置等を介して連結されて、回転が規制される。すなわち、遊星歯車減速装置１２は、インターナルギヤ２４の回転が規制されている。このため、アーマチャ１３が回転すると、サンギヤ２２が回転し、プラネタリギヤ２３が自転回転しながらサンギヤ２２の外周を公転する。そのプラネタリギヤ２３の公転は、プラネタリキャリア２５を介して出力軸４に伝達される。
【００１９】
次に、この実施例１における一方向クラッチ６の構成を、図２〜図４を参照して説明する。
一方向クラッチ６は、駆動輪としてのインナ３１、従動輪としてのアウタ３２、ローラ３３等から構成されている。インナ３１は入力側部材に、アウタ３２は出力側部材に位置づけられる。一方向クラッチ６は、出力軸４がエンジン１を始動させる方向を正回転とする。一方向クラッチ６は、エンジン１の回転によって出力軸４が駆動される方向の回転を逆方向とする。一方向クラッチ６は、正回転のインナ３１からアウタ３２への伝達を許容し、逆回転のアウタ３２からインナ３１への伝達を空転により遮断するものである。一方向クラッチ６は、アウタ３２の回転数がインナ３１の回転数と同じ状態と、アウタ３２の回転数がインナ３１の回転数より高い状態とだけを許容する。
インナ３１は、出力軸４の外周にスプライン嵌合されるものであり、出力軸４と一体に回転する。
アウタ３２は、クラッチベアリング３４（転がり軸受）を介してインナ３１の外周に同軸配置される。このアウタ３２は、小径プーリ８を兼ねるものであり、アウタ３２の外周面には、多段ベルト９が架け渡される多段溝３２ａが形成されている。
【００２０】
アウタ３２の内周面には、複数の凹部が形成されている。凹部は、アウタ３２とインナ３１との間にカム室３５と、このカム室３５に連続するスプリング室（図示しない）とを形成する。各凹部の内部には、ローラ３３およびクラッチスプリング３６が配置されている。カム室３５は、回転方向の一方がローラ３３の直径より狭く、回転方向の他方がローラ３３の直径より広くなる楔状の空間であり、ローラ３３はクラッチスプリング３６によって常にカム室３５の狭い側に向けて付勢される。これらカム室３５の広狭の配置は、一方向クラッチ６の正回転、逆回転の方向に対応している。
このため、図４（ａ）に示すように、インナ３１がローラ３３をカム室３５の狭い側に向けて転がす方向へ回転すると、ローラ３３がカム室３５の狭い空間内で噛み込み、インナ３１の回転がアウタ３２に伝達される。例えば、スタータ３によりエンジン１をクランキングし、始動するときに図４（ａ）の状態が実現される。
逆に、図４（ｂ）に示すように、インナ３１とアウタ３２の相対回転差が逆転して、アウタ３２がローラ３３をカム室３５の広い側に向けて転がす方向へ回転すると、ローラ３３がクラッチスプリング３６に抗してカム室３５の広い空間内に移動して噛み込みが解除され、インナ３１に対してアウタ３２が空転する。例えば、スタータ３によるエンジン１の始動が完了し、エンジン１が自ら回転を開始した後、あるいはエンジン１が自ら持続的に回転している運転中に図４（ｂ）の状態が実現される。
【００２１】
（作動説明）
エンジン１が停止した状態からの最初の始動時には、運転者の始動指令が制御装置１０に入力される。制御装置１０は、スタータ３への通電を指令し、スタータ３を作動させてエンジン１を始動させる。所定のアイドルストップ運転条件が成立すると、制御装置１０がエンジン１を自動停止する。制御装置１０は、センサによりアイドルストップ条件を検出する。アイドルストップ条件としては、例えば、車速ゼロが所定時間経過した場合などが用いられる。エンジン１の自動停止は、制御装置１０により、例えばエンジン１への燃料供給の停止、あるいは点火の停止によって実施される。制御装置１０によってエンジン１が自動停止された後、所定の再始動運転条件が成立すると、制御装置１０がスタータ３への通電を指令し、スタータ３を作動させてエンジン１を自動的に再始動する。制御装置１０は、センサにより再始動条件を検出する。再始動条件としては、例えば、乗員がアクセルペダルを踏み込んだ場合などが用いられる。
制御装置１０がスタータ３を作動させる場合、制御装置１０はバッテリ（図示しない）から電動モータ１１に給電を実施する。電動モータ１１がバッテリから給電されると、アーマチャ１３に回転力が発生し、その回転が遊星歯車減速装置１２で減速されて出力軸４に伝達される。すると、インナ３１がローラ３３をカム室３５の狭い側に向けて転がす方向へ回転し、一方向クラッチ６がロックする。これにより、遊星歯車減速装置１２で減速された回転力が、一方向クラッチ６、動力伝達手段５を介してエンジン１のクランク軸２に伝えられ、エンジン１を始動させる。
【００２２】
エンジン１の完爆を制御装置１０が判断すると、制御装置１０は電動モータ１１への給電を停止し、スタータ３を停止させる。一方、エンジン１が完爆して、アウタ３２（小径プーリ８）の回転速度が、インナ３１の回転速度よりも上回ると、アウタ３２がローラ３３をカム室３５の広い側に向けて転がす方向へ回転し、一方向クラッチ６のロックが解除され、インナ３１に対してアウタ３２が空転する。この結果、アーマチャ１３のオーバーランが防がれる。
【００２３】
（実施例１の特徴）
エンジン１の運転中は、クランク軸２の回転速度が出力軸４の回転速度より高い。このエンジン１の運転中は、一方向クラッチ６が空転して、クランク軸２の回転トルクによってスタータ３が駆動されるのを防ぐ。しかし、一方向クラッチ６が空転している時でも、一方向クラッチ６の引きずり、クラッチベアリング３４の回転抵抗等によって、一方向クラッチ６の空転トルクが出力軸４に与えられる。エンジン１の運転中は、一方向クラッチ６の空転トルクによって、出力軸４が連れ回りしないようにする必要がある。ここで、空転トルクとは、一方向クラッチ６が空転しているときに、その出力側から入力側へ伝達されるトルクを指す。例えば、空転する一方向クラッチ６を通して、エンジン１からスタータ３の出力軸４へ伝達され、スタータ３の出力軸４を逆回転させるトルクである。
【００２４】
そこで、この実施例１では、クランク軸２から一方向クラッチ６を介して出力軸４に伝達される最大空転トルクａより、出力軸４の最小固定トルク（ｂ＋ｃ）が大きくなるように設定されている。ここで、固定トルクとは、対象物が回転を開始する直前の回転方向のトルクである。例えば、スタータ３の出力軸４が静止状態を維持できる最大のトルクである。
具体的に、この実施例１では、「クランク軸２から一方向クラッチ６を介して出力軸４に伝達される一方向クラッチ６の最大空転トルクａ（Ｎｍ）」よりも、「一方向クラッチ６とアーマチャ１３の間に介在される回転支持部材による最小固定トルクｂ（Ｎｍ）」と「アーマチャ１３の最小固定トルクｃ（Ｎｍ）」との和が大きくなるように設定されている。従って、ａ＜ｂ＋ｃの関係が成立するように、各部が構成されている。なお、回転支持部材は、中間部材とも呼ばれる。
【００２５】
（最大空転トルクａの説明）
一方向クラッチ６の空転トルクは、主として、クラッチベアリング３４の回転抵抗と、ローラ３３の摺動抵抗とで表すことができる。よって、一方向クラッチ６の空転トルクは、クラッチベアリング３４の回転抵抗と、ローラ３３の摺動抵抗との和となる。
クラッチベアリング３４の回転抵抗は、クラッチベアリング３４におけるシール部材３４ａのシール緊迫力、クラッチベアリング３４に付与されるグリス量、クラッチベアリング３４に付与されるグリス粘度、ベルト９のテンション（引っ張り力）によって変化する。
また、ローラ３３の摺動抵抗は、カム室３５に付与されるグリス量、カム室３５に付与されるグリス粘度、ローラ３３を付勢するクラッチスプリング３６の付勢力によって変化する。よって、一方向クラッチ６の空転トルクは、最小値から最大値の間で変動する。
【００２６】
このため、例えば、一方向クラッチ６の最大空転トルクａ（Ｎｍ）は、クラッチベアリング３４のシール緊迫力が最大値、クラッチベアリング３４に付与されるグリス量が最大量、クラッチベアリング３４に付与されるグリス粘度が最大粘度、ベルト９のテンションが最大テンション、カム室３５に付与されるグリス量が最大量、カム室３５に付与されるグリス粘度が最大粘度、クラッチスプリング３６の付勢力が最大値の時の値とすることができる。このように、一方向クラッチ６の最大空転トルクａは、一方向クラッチ６の製造上のバラツキ、一方向クラッチ６の経時変化など、空転トルクの変動要因を考慮して、一方向クラッチ６がとりうる最大の空転トルクとされる。
【００２７】
出力軸４の最小固定トルクは、出力軸４より電動モータ１１側に配置される構成要素の製造上のバラツキ、それら構成要素の経時変化など、固定トルクの変動要因を考慮して、出力軸４がとりうる最小の固定トルクとすることができる。この実施例では、出力軸４の固定トルクを決定する要素としては、減速機構などを含む中間部材と、電動モータ１１とが主たる要素である。
（中間部材の最小固定トルクｂの説明）
一方向クラッチ６とアーマチャ１３の間には、固定トルクを発生する部材として、出力軸４を回転自在に支持する出力軸ベアリング３７と、ピン２６の外周でプラネタリギヤ２３を回転自在に支持するピン軸受２７とが配置されている。出力軸ベアリング３７は、ベルト９のテンションを受ける。これら中間部材が発生する回転方向への固定抵抗の和として中間部材の固定トルクを表すことができる。
中間部材固定抵抗は、出力軸ベアリング３７のシール緊迫力、出力軸ベアリング３７に付与されるグリス量、出力軸ベアリング３７に付与されるグリス粘度、ピン軸受２７に付与されるグリス量、ピン軸受２７に付与されるグリス粘度、ベルト９のテンションによって変化する。
【００２８】
このため、例えば、中間部材の最小固定トルクｂ（Ｎｍ）は、出力軸ベアリング３７のシール緊迫力が最小値、出力軸ベアリング３７に付与されるグリス量が最小量、出力軸ベアリング３７に付与されるグリス粘度が最小粘度、ピン軸受２７に付与されるグリス量が最小量、ピン軸受２７に付与されるグリス粘度が最小粘度、ベルト９のテンションが最小テンションの時の値とすることができる。
【００２９】
（アーマチャ１３の最小固定トルクｃの説明）
アーマチャ１３の固定トルクは、アーマチャシャフト２１の両端をそれぞれ回転自在に支持するアーマチャベアリング３８の回転抵抗と、アーマチャ１３自身の固定トルクとの和として表すことができる。
アーマチャベアリング３８の回転抵抗は、アーマチャベアリング３８のシール緊迫力、アーマチャベアリング３８に付与されるグリス量、アーマチャベアリング３８に付与されるグリス粘度によって変化する。
【００３０】
アーマチャ１３自身の固定トルクは、図５の傾斜実線Ａに示すように、ブラシスプリングからブラシ１６に与えられる荷重に応じて変化する。このブラシスプリングの荷重は、ブラシ１６の摩耗によって変化する。
しかし、アーマチャ１３の固定トルクは、図５の傾斜破線Ａ１、Ａ２に示すように、ブラシスプリングの荷重以外の要因によっても変化する。例えば、ブラシスプリングの荷重バラツキ、ブラシスプリングとブラシ１６の接触箇所のバラツキ、ブラシ１６の製造時の長さの誤差、バラツキ、さらにはブラシホルダ１７の組付けバラツキ等によってアーマチャ１３の固定トルクは変化する。
【００３１】
ブラシ１６の寿命時には、図５の縦実線Ｂに示すように、ブラシ１６がコンミテータ１５を押し付ける力が急激に弱まり、アーマチャ１３の固定トルクが急激に低下する。ここで、ブラシ１６の寿命時としては、ブラシ１６の摩耗が進行し、ブラシ１６の長さが使用に耐える最小長さに達したときとすることができる。また、ブラシ１６の寿命時として、ブラシ１６の摩耗が進行し、スタータ３としての機能を維持できる値として推奨される長さにまで摩耗したときとしても良い。
このブラシ１６の摩耗によってアーマチャ１３の固定トルクが急激に低下するスプリング荷重は、図５の縦破線Ｂ１、Ｂ２に示すように、ブラシ１６の製造時の長さの誤差、バラツキ、さらにはブラシホルダ１７の組付けバラツキ等によって変化する。
なお、ブラシ１６の摩耗は、通常、正極側ブラシの方が早く、負極側ブラシが残るが、図５では正極側ブラシと負極側ブラシが均一に摩耗して、同時に寿命に至る最悪時を想定したものである。
【００３２】
このため、アーマチャ１３の最小固定トルクｃ（Ｎｍ）は、アーマチャベアリング３８のシール緊迫力が最小値、アーマチャベアリング３８に付与されるグリス量が最小量、アーマチャベアリング３８に付与されるグリス粘度が最小粘度、さらにブラシ１６が寿命を迎えるまでに摩耗した時における値である。このように、アーマチャ１３の最小固定トルクは、アーマチャ１３に関連する構成要素の製造上のバラツキ、それら構成要素の経時変化など、固定トルクの変動要因を考慮して、アーマチャ１３がとりうる最小の固定トルクとすることができる。
【００３３】
この実施例１におけるブラシ１６の寿命時は、ブラシ１６の摩耗によって、ブラシ１６とコンミテータ１５の電気的な接続が弱まり、あるいは停止して、スタータ３によるエンジン１の始動ができなくなった時点を指すものとすることができる。このような固定的な寿命時の設定に代えて、制御装置１０が、ブラシ１６が新品の時からのスタータ３の運転回数をカウントし、そのカウント数が所定値に達した時としても良い。この所定値としては、例えば、所定のブラシ交換回数と安全マージン回数の和とすることができる。さらに、制御装置１０が、ブラシ１６が新品の時からの走行距離をカウントし、そのカウント数が所定値に達した時としても良い。この所定値としては、例えば、所定のブラシ交換距離と安全マージン距離の和とすることができる。
【００３４】
（実施例１の効果）
この実施例１で示す常時接続スタータは、上述したように、一方向クラッチ６の最大空転トルクａ（Ｎｍ）よりも、中間部材の最小固定トルクｂ（Ｎｍ）とアーマチャ１３の最小固定トルクｃ（Ｎｍ）との和が大きくなるように設定したものである。すなわち、ａ＜ｂ＋ｃの関係になるように各部部品が構成されている。
このようにａ＜ｂ＋ｃの関係が成立するように設けることにより、一方向クラッチ６の最大空転トルクａよりも、出力軸４の最小固定トルク（ｂ＋ｃ）が常に大きくなるため、ブラシ１６が寿命を迎えるなどして、スタータ３の出力軸４の固定トルク（ｂ＋ｃ）が最小になり、且つ一方向クラッチ６の空転トルクａが最大になっても、一方向クラッチ６の空転トルクによってアーマチャ１３が連れ回りする不具合が生じない。
即ち、一方向クラッチ６の空転トルクによってアーマチャ１３が連れ回りを発生すると、出力軸４に伝えられた回転が遊星歯車減速装置１２によって増速されて、アーマチャ１３が高速回転して、アーマチャ１３が遠心破壊される可能性があるが、このアーマチャ１３の遠心破壊を実施例１によって確実に防ぐことができるため、常時接続スタータの信頼性を高めることができる。
【実施例２】
【００３５】
以下における上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
この実施例２は、一方向クラッチ６の最大空転トルクａ（Ｎｍ）よりも、アーマチャ１３の最小固定トルクｃ（Ｎｍ）が大きくなるように設定したものである。すなわち、ａ＜ｃの関係が得られるように各部部品が構成されている。
このように、アーマチャ１３の最小固定トルクｃ（Ｎｍ）を、一方向クラッチ６の最大空転トルクａ（Ｎｍ）より大きく設けることにより、ブラシ１６が寿命を迎えるなどして、スタータ３の出力軸４の固定トルクｃが最小になり、且つ一方向クラッチ６の空転トルクａが最大になっても、一方向クラッチ６の空転トルクによってアーマチャ１３が連れ回りする不具合が生じない。
【実施例３】
【００３６】
上記実施例１では、クランク軸２と一方向クラッチ６が、ベルト９とプーリからなる動力伝達手段５によって動力伝達される例を示した。なお、プーリは大径プーリ７と小径プーリ８とを含む。実施例１の構成では、ベルト９のテンションが空転トルク、固定トルクに影響する。このため、ベルト９の最大テンションにおいて最大空転トルクａを設定するとともに、ベルト９の最小テンションにおいて出力軸４の最小固定トルク（ｂ＋ｃ）を設定した。
図６は、実施例３の構成を示す。この実施例３は、クランク軸２と一方向クラッチ６が、複数のギヤ７１、８１、９１の噛合からなる動力伝達手段５によって動力伝達されるものである。複数のギヤ７１、８１、９１の噛合による動力伝達手段５を用いる場合は、一方向クラッチ６および出力軸４に、軸方向に直交した方向の荷重が加わらない。
このため、この実施例３では、動力伝達手段５の影響を考慮せずに、一方向クラッチ６の最大空転トルクａおよび出力軸４の最小固定トルク（ｂ＋ｃ）の設定を行うことができる。
【００３７】
（変形例１）
上記の実施例では、出力軸４とアーマチャシャフト２１の間に遊星歯車減速装置１２を介在させる例を示したが、他の構成よりなる減速装置を出力軸４とアーマチャシャフト２１の間に介在させても良い。また、動力伝達手段５の減速比を高めるなどして、出力軸４とアーマチャシャフト２１の間に減速装置を介在させない場合の常時接続スタータに本発明を適用しても良い。
【００３８】
上記の実施例では、一方向クラッチ６を動力伝達手段５とスタータ３の出力軸４の間に介在させる例を示したが、一方向クラッチ６をエンジン１のクランク軸２と動力伝達手段５の間に介在させる常時接続スタータに本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１の常時接続スタータの概略構成図である。
【図２】一部断面構造を示すスタータの側面図である。
【図３】一方向クラッチの要部断面図である。
【図４】一方向クラッチの作動説明図である。
【図５】アーマチャの固定トルクとブラシスプリングの荷重との関係を示すグラフである。
【図６】実施例３の常時接続スタータの概略構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  エンジン
２  クランク軸
３  スタータ
４  出力軸
５  動力伝達手段
６  一方向クラッチ
７  大径プーリ
８  小径プーリ
９  ベルト
１１  電動モータ
１３  アーマチャ
１６  ブラシ
３１  インナ（駆動輪）
３２  アウタ（従動輪）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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