(57)【要約】【課題】逆転防止用クラッチ７に使用されるローラ４０及びクラッチインナ３７の摩耗を抑制でき、クラッチ寿命の低下を防止できるスタータ１を提供する。【解決手段】クラッチインナ３７は、電機子軸１５と一体に設けられ、クラッチアウタ３９に対し軸受４１を介して芯出しされている。軸受４１は、例えば、ボールベアリングであり、クラッチアウタ３９に設けられるカム室形成部３９ａの外周に圧入されたリング部材４２に対しクラッチインナ３７を回転自在に支持している。  上記の構成によれば、クラッチアウタ３９に対するクラッチインナ３７の偏心（芯ずれ）を抑制できる。その結果、エンジン駆動時にローラ４０がクラッチインナ３７の外周面を摺動することはなく、適当な浮き量を確保できるので、ローラ４０及びクラッチインナ３７の摩耗を抑えることができ、クラッチ７の寿命低下を防止できる。【選択図】図１
2007231806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子軸に回転力を発生するモータと、
前記電機子軸の回転を減速する遊星歯車減速機と、
この減速機を介して前記モータの駆動トルクが伝達される出力軸と、
この出力軸上に設けられると共に、エンジン側のリングギヤに常時噛み合い、前記出力軸と一体に回転して前記リングギヤを駆動するピニオンと、
前記電機子軸がエンジン駆動時と逆方向に回転することを防止する逆転防止用クラッチとを備え、
この逆転防止用クラッチは、前記電機子軸上に設けられるクラッチインナと、ハウジングまたは前記モータのヨークに回転規制され、前記クラッチインナとの間にカム室を形成するクラッチアウタと、前記カム室に配設され、エンジン駆動時と逆方向の回転が前記電機子軸に伝達された時に、前記クラッチアウタと前記クラッチインナとに係合して前記クラッチインナの回転を阻止するローラとを有し、前記クラッチインナは、前記クラッチアウタに対し軸受を介して芯出しされていることを特徴とするスタータ。
【請求項２】
電機子軸に回転力を発生するモータと、
前記電機子軸の回転を減速する遊星歯車減速機と、
この減速機を介して前記モータの駆動トルクが伝達される出力軸と、
この出力軸上に設けられると共に、エンジン側のリングギヤに常時噛み合い、前記出力軸と一体に回転して前記リングギヤを駆動するピニオンと、
前記電機子軸がエンジン駆動時と逆方向に回転することを防止する逆転防止用クラッチとを備え、
この逆転防止用クラッチは、前記電機子軸上に設けられるクラッチインナと、前記モータのヨークに嵌合した状態でハウジングに回転規制され、前記クラッチインナとの間にカム室を形成するクラッチアウタと、前記カム室に配設され、エンジン駆動時と逆方向の回転が前記電機子軸に伝達された時に、前記クラッチアウタと前記クラッチインナとに係合して前記クラッチインナの回転を阻止するローラとを有し、前記クラッチインナは、前記モータのヨークに対し軸受を介して芯出しされていることを特徴とするスタータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載したスタータにおいて、
前記モータの反減速機側を覆うエンドフレームを有し、
前記電機子軸は、前記クラッチインナの芯出しを行う前記軸受と、前記エンドフレームに取り付けられる軸受とに支持されていることを特徴とするスタータ。
【請求項４】
請求項１〜３に記載した何れかのスタータにおいて、
前記クラッチインナの芯出しを行う前記軸受は、前記逆転防止用クラッチと前記モータとの間に配置され、少なくとも軸方向モータ側にシール機能を有し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、エンジン側のリングギヤにピニオンが常時噛み合わされ、且つモータの電機子軸がエンジン駆動時と逆方向に回転することを防止する逆転防止用クラッチを備えるスタータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スタータのピニオンがエンジン側のリングギヤに常時噛み合っている常時噛合い式スタータが知られている。この常時噛合い式スタータは、エンジン始動後、ピニオンがリングギヤから離脱することはなく、常時噛み合っているので、エンジンの始動をより短時間に行うことが可能である。
ところが、常時噛合い式スタータでは、エンジンが停止する際に生じるクランク軸の揺動あるいは登板路のエンスト等で車両が後退する時にエンジンが逆回転すると、その逆回転がリングギヤからピニオンに伝達されるため、エンジン駆動時とは逆方向の回転が出力軸に伝わる。その結果、リングギヤとピニオンとのギヤ比を乗じた回転数（減速機を有するスタータでは、更に減速比を乗じた回転数）でモータの電機子が回されるため、ブラシ寿命の低下やコンミテータの破損をもたらすことが懸念される。
【０００３】
そこで、本出願人は、図５に示す様に、電機子１００がエンジン駆動時と逆方向に回転することを防止する逆転防止用クラッチ１１０を備えたスタータを提案している（特許文献１参照）。
逆転防止用クラッチ１１０は、電機子軸１２０と一体に設けられたインナ１３０と、このインナ１３０との間にくさび状のカム室を形成し、且つハウジング１４０等に回転規制されたアウタ１５０と、カム室に配設されて、インナ１３０とアウタ１５０との間でトルク伝達を断続するローラ１６０等より構成される。エンジン始動時には、ローラ１６０が空転して電機子軸１２０の回転を許容し、エンジンの逆回転が電機子軸１２０に伝達されると、ローラ１６０がカム室の狭小方向に移動してインナ１３０とアウタ１５０との間にロックされることにより、電機子１００の逆回転を防止する。
【特許文献１】特願２００５−３８０８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記スタータの電機子軸１２０は、出力軸１７０の円筒部１８０に配置された軸受１９０と、エンドフレーム２００の軸受部２１０に配置された軸受２２０とに支持されて芯出しされている。ところが、出力軸１７０の円筒部１８０は、ハウジング１４０の内周に嵌合するセンタベアリング２３０によって径方向の位置が決まり、エンドフレーム２００は、モータのヨーク２４０に嵌合して径方向の位置が決まるため、センタベアリング２３０とヨーク２４０とが径方向の逆側に振れると、電機子軸１２０の傾きが大きくなる。
【０００５】
上記の場合、逆転防止用クラッチ１１０では、電機子軸１２０に設けられているインナ１３０が傾くことにより、エンジン駆動時にローラ１６０の浮き量（図２参照）を確保することが難しくなる。その結果、ローラ１６０がインナ１３０と接触することにより、ローラ１６０及びインナ１３０に摩耗が発生するため、クラッチ１１０の寿命が短くなる問題があった。
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、逆転防止用クラッチに使用されるローラ及びクラッチインナの摩耗を抑制でき、クラッチ寿命の低下を防止できる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】
【０００６】
（請求項１の発明）
本発明のスタータは、モータの電機子軸がエンジン駆動時と逆方向に回転することを防止する逆転防止用クラッチを備えている。この逆転防止用クラッチは、電機子軸上に設けられるクラッチインナと、ハウジングまたはモータのヨークに回転規制され、クラッチインナとの間にカム室を形成するクラッチアウタと、カム室に配設され、エンジン駆動時と逆方向の回転が電機子軸に伝達された時に、クラッチアウタとクラッチインナとに係合してクラッチインナの回転を阻止するローラとを有し、クラッチインナは、クラッチアウタに対し軸受を介して芯出しされていることを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、クラッチインナが軸受を介してクラッチアウタに芯出しされているので、クラッチアウタに対するクラッチインナの偏心（芯ずれ）を抑制できる。これにより、エンジン駆動時にローラがクラッチインナの外周面を摺動することはなく、適当な浮き量を確保できる。その結果、ローラ及びクラッチインナの摩耗を抑えることができ、逆転防止用クラッチの寿命低下を防止できる。
【０００８】
（請求項２の発明）
本発明のスタータは、モータの電機子軸がエンジン駆動時と逆方向に回転することを防止する逆転防止用クラッチを備えている。この逆転防止用クラッチは、電機子軸上に設けられるクラッチインナと、モータのヨークに嵌合した状態でハウジングに回転規制され、クラッチインナとの間にカム室を形成するクラッチアウタと、カム室に配設され、エンジン駆動時と逆方向の回転が電機子軸に伝達された時に、クラッチアウタとクラッチインナとに係合してクラッチインナの回転を阻止するローラとを有し、クラッチインナは、モータのヨークに対し軸受を介して芯出しされていることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、クラッチインナが軸受を介してモータのヨークに芯出しされているので、ヨークに対するクラッチインナの偏心（芯ずれ）を抑制できる。また、クラッチアウタは、ヨークに嵌合した状態でハウジングに回転規制されているので、クラッチアウタに対してもクラッチインナの偏心を抑制できる。これにより、エンジン駆動時にローラがクラッチインナの外周面を摺動することはなく、適当な浮き量を確保できる。その結果、ローラ及びクラッチインナの摩耗を抑えることができ、逆転防止用クラッチの寿命低下を防止できる。
【００１０】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したスタータにおいて、モータの反減速機側を覆うエンドフレームを有し、電機子軸は、クラッチインナの芯出しを行う軸受と、エンドフレームに取り付けられる軸受とに支持されていることを特徴とする。
クラッチインナは、電機子軸上に設けられているので、クラッチインナの芯出しを行う軸受とエンドフレームに取り付けられる軸受とで電機子軸の芯出しを行うことができる。この構成によれば、電機子軸の反エンドフレーム側の端部を支持する軸受（図５に示す軸受１９０）を廃止できる。
【００１１】
（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのスタータにおいて、クラッチインナの芯出しを行う軸受は、逆転防止用クラッチとモータとの間に配置され、少なくとも軸方向モータ側にシール機能を有していることを特徴とする。
この場合、軸受のモータ側にシール機能を有しているので、逆転防止用クラッチに使用されるグリースがモータ側へ流れ出ることを防止できる。
また、軸受の反モータ側にもシール機能を設けた場合には、軸受に使用されるグリースと逆転防止用クラッチに使用されるグリースとが混合することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【実施例１】
【００１３】
図１は常時噛合い式スタータ１の半断面図である。
実施例１のスタータ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の通電回路（モータ回路と呼ぶ）に設けられるメイン接点（後述する）を開閉する電磁リレー３と、モータ２の回転を減速する減速機４と、この減速機４を介してモータ２の駆動トルクが伝達される出力軸５と、この出力軸５に支持されるピニオン６と、モータ２の逆回転を防止する逆転防止用クラッチ７等より構成され、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／再始動システム（アイドルストップシステム、エコランシステム等と呼ばれる）に用いられる。
【００１４】
モータ２は、磁気回路を形成するヨーク８と、このヨーク８の内周に磁界を形成する永久磁石９（界磁コイルでも良い）と、電磁力の働きにより回転する電機子１０等より構成される周知の直流電動機である。
ヨーク８は、円筒形状に設けられ、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、エンドフレーム１２の後部から複数本のスルーボルト１３をフロントハウジング１１に締め付けて固定されている。
永久磁石９は、磁石保持器１４を介してヨーク８の内周面に固定され、ヨーク８の周方向等間隔に複数個配置されている。
【００１５】
電機子１０は、電機子軸１５と、この電機子軸１５の外周にセレーション嵌合する電機子鉄心１６と、この電機子鉄心１６に巻線される電機子コイル１７と、電機子軸１５の一端側に設けられるコンミテータ１８より構成される。
電機子軸１５は、一端側の端部が、エンドフレーム１２の軸受部１２ａに圧入された軸受１９に支持され、他端側の端部が、出力軸５と一体に設けられた円筒部の内周に相対回転可能に嵌合している。
コンミテータ１８は、電機子軸１５の周囲に絶縁材２０を介して円筒状に配置される複数のセグメントによって形成され、各セグメントが電機子コイル１７に電気的且つ機械的に接続されている。コンミテータ１８の外周には、複数のカーボンブラシ２１が配置されている。
【００１６】
電磁リレー３は、車載バッテリ（図示せず）から通電されて電磁石を形成する電磁コイル（図示せず）と、この電磁コイルの内側を軸方向（図１の左右方向）に可動するプランジャ２２等を備え、電磁コイルへの通電によって電磁石が形成されると、その電磁石にプランジャ２２が吸引されてモータ回路のメイン接点を閉操作する。また、電磁コイルへの通電が停止して電磁石の吸引力が消滅すると、図示しないリターンスプリングの反力にプランジャ２２が押し戻されて、メイン接点を開操作する。
【００１７】
メイン接点は、２本の外部端子２３、２４を介してモータ回路に接続される一組の固定接点（図示せず）と、プランジャ２２と一体に可動して一組の固定接点間を断続する可動接点（図示せず）とで形成され、この可動接点を通じて一組の固定接点間が導通することでメイン接点が閉状態となり、一組の固定接点間の導通が遮断されることでメイン接点が開状態となる。
２本の外部端子２３、２４は、バッテリケーブルを介して車載バッテリに接続されるＢ端子２３と、モータ２から取り出されたリード線２５が接続されるＭ端子２４であり、共に電磁リレー３のカバー３ａに固定されている。
【００１８】
減速機４は、電機子軸１５と同軸上で減速できる周知の遊星歯車減速機であり、電機子軸１５の他端側（反コンミテータ側）に形成されたサンギヤ２６と、このサンギヤ２６と同心に配置され、且つトルクリミッタを介して回転規制されるインターナルギヤ２７と、両ギヤ２６、２７に噛み合う複数の遊星ギヤ２８とで構成される。
トルクリミッタは、摩擦力によって回転規制された回転ディスク２９を有し、この回転ディスク２９の静止トルクを超える過大トルクがインターナルギヤ２７に加わると、回転ディスク２９が摩擦力に抗して滑る（回転する）ことにより、インターナルギヤ２７の回転が許容されて、過大トルクを吸収する。
【００１９】
出力軸５は、電機子軸１５と同一軸線上に配置されて、一端側が減速機４を介して電機子軸１５に連結され、他端側が軸受３０を介してフロントハウジング１１に回転自在に支持されている。
ピニオン６は、出力軸５の外周に軸受３１を介して相対回転自在に嵌合すると共に、以下に説明する衝撃吸収装置を介して出力軸５に連結され、且つエンジン側のリングギヤ３２に常時噛み合わされている。
【００２０】
衝撃吸収装置は、出力軸５の外周にセレーション嵌合する第１の回転体３３と、ピニオン６と一体に設けられた円筒部６ａの外周にセレーション嵌合する第２の回転体３４と、両回転体３３、３４の間に配置されるゴム等の弾性体３５等より構成される。なお、弾性体３５は、両回転体３３、３４の間に中間部材３６を介して直列に複数個（図１では１段あたり３個×２段の計６個）配置される。
この衝撃吸収装置は、大きな慣性エネルギを有するエンジンを始動する際に、スタータ１に伝わる衝撃トルクを弾性体３５が圧縮変形することによって吸収する。
【００２１】
逆転防止用クラッチ（以下クラッチ７と略す）は、電機子軸１５に設けられるクラッチインナ３７と、このクラッチインナ３７との間にくさび状のカム室３８（図２参照）を形成するクラッチアウタ３９と、カム室３８に配設されるローラ４０等より構成される。
クラッチインナ３７は、電機子軸１５の電機子鉄心１６が圧入されるセレーション軸部とサンギヤ２６との間に形成され、サンギヤ２６より外径が大きい円柱形状に設けられている。このクラッチインナ３７は、クラッチアウタ３９に対し軸受４１を介して芯出しされている。なお、クラッチインナ３７は、電機子軸１５と一体に設けることもできるが、クラッチインナ３７を円筒状に形成して、電機子軸１５の外周に圧入等により固定することもできる。
【００２２】
クラッチアウタ３９は、内周にカム室３８を形成するカム室形成部３９ａと、このカム室形成部３９ａの反モータ側（図示左側）を閉塞する円板状のアウタ壁部３９ｂとを有し、このアウタ壁部３９ｂの外周がヨーク８の端部に嵌合して組み合わされ、且つフロントハウジング１１の内周に係合して回転規制されている。
軸受４１は、例えば、左右両側にシール機能（例えば、ゴム製のシール板）を有するボールベアリングであり、カム室形成部３９ａの外周に圧入されたリング部材４２に対しクラッチインナ３７を回転自在に支持している。
リング部材４２は、図１に示す様に、軸方向の一端側（反アウタ壁部側）がカム室形成部３９ａよりモータ２側（図示右側）に所定長さ突き出ており、その突き出た部分の内周に軸受４１が圧入されている。
【００２３】
カム室３８は、図２に示す様に、クラッチインナ３７の外周面との間に形成される隙間が、周方向の一方側（図示右側）から他方側へ向かって次第に狭くなるくさび状に形成され、且つ周方向の一方側では、ローラ４０の外径（ローラ径Ｄ）より広く形成され、周方向の他方側ではローラ径Ｄより狭く形成されている。
ローラ４０は、クラッチインナ３７とクラッチアウタ３９との間でトルク伝達を断続するもので、スプリング４３によってカム室３８の狭小方向（図示反時計回転方向）へ付勢されている。
【００２４】
上記のクラッチ７は、図３（ａ）に示す様に、クラッチインナ３７が図中矢印で示す時計回転方向に駆動された時、即ちエンジン駆動時には、ローラ４０がスプリング４３を押し縮めながらカム室３８の一方側（広大方向）に移動して、クラッチインナ３７との間に所定の浮き量が確保されることにより、クラッチインナ３７の回転を許容する。
一方、図３（ｂ）に示す様に、クラッチインナ３７が図中矢印で示す反時計回転方向に駆動された時、即ちエンジン駆動時と逆方向に駆動された時は、ローラ４０がカム室３８の他方側（狭小方向）に移動して、クラッチインナ３７とクラッチアウタ３９との間に挟み込まれる（ロックされる）ため、クラッチインナ３７の回転が阻止される。
【００２５】
次に、上記スタータ１の作動及び効果について説明する。
電磁リレー３によりモータ回路のメイン接点が閉操作されると、車載バッテリから電機子コイル１７に通電され、その電機子コイル１７に働く電磁力によって電機子１０に回転力を発生する。電機子１０の回転は、減速機４を介して出力軸５に伝達され、更に、ピニオン６からリングギヤ３２に伝達されて、エンジンをクランキングする。この時、スタータ１に生じる衝撃トルクは、衝撃吸収装置によって効果的に吸収される。また、衝撃吸収装置で吸収しきれない（つまり弾性体３５が全圧縮した場合）過大な衝撃は、トルクリミッタによってカットされる。
【００２６】
エンジンが完爆してエンジン回転数がスタータ回転数を上回ると、例えば、リングギヤ３２に内蔵された一方向クラッチ（図示せず）が空転して、エンジンのクランク軸からリングギヤ３２が切り離されるため、エンジンの回転がピニオン６に伝達されることはなく、電機子１０のオーバランを防止できる。
また、エンジンが停止する際に生じるクランク軸の揺動あるいは登板路のエンストで車両が後退する時等にエンジンが逆回転すると、その逆回転がリングギヤ３２に常時噛み合うピニオン６に伝達され、エンジン駆動時とは逆方向の回転が出力軸５に伝わる。この出力軸５の逆回転が減速機４を介して電機子軸１５に伝達されると、クラッチ７のローラ４０がクラッチインナ３７とクラッチアウタ３９との間にロックされて、クラッチインナ３７の回転、すなわち電機子軸１５の逆回転が阻止されるため、電機子１０がエンジン駆動時と逆方向に回転することを防止できる。
【００２７】
（実施例１の効果）
本実施例のクラッチ７は、クラッチインナ３７がクラッチアウタ３９に対し軸受４１を介して芯出しされているので、クラッチアウタ３９に対するクラッチインナ３７の偏心（芯ずれ）を抑制できる。これにより、エンジン駆動時にローラ４０がクラッチインナ３７の外周面を摺動することはなく、適当な浮き量を確保できるので、ローラ４０及びクラッチインナ３７の摩耗を抑えることができ、クラッチ７の寿命低下を防止できる。
また、電機子軸１５は、クラッチインナ３７を支持する軸受４１と、エンドフレーム１２の軸受部１２ａに取り付けられる軸受１９とで芯出しされるので、電機子軸１５の反エンドフレーム側の端部を支持する軸受（図５に示す軸受１９０）を廃止できる。
【００２８】
更に、軸受４１は、左右両側にシール機能を有しているので、クラッチ７に使用されるグリース、及び軸受４１に使用されるグリースがモータ２側へ流れ出ることを防止できると共に、軸受４１に使用されるグリースとクラッチ７に使用されるグリースとが混合することも防止できる。なお、クラッチ７と軸受４１に同種のグリースを使用する場合は、軸受４１のモータ２側のみシール機能を設けて、クラッチ７側のシール機能を廃止することもできる。
【実施例２】
【００２９】
図４は常時噛合い式スタータ１の半断面図である。
この実施例２に示すスタータ１は、クラッチインナ３７が軸受４１を介してモータ２のヨーク８に芯出しされている。
軸受４１は、図４に示す様に、ヨーク８の内周に嵌合するリング状のスペーサ部材４４とクラッチインナ３７との間に配置され、スペーサ部材４４に対してクラッチインナ３７を回転自在に支持している。
【００３０】
上記の構成によれば、クラッチインナ３７がスペーサ部材４４及び軸受４１を介してモータ２のヨーク８に芯出しされているので、ヨーク８に対するクラッチインナ３７の偏心（芯ずれ）を抑制できる。また、クラッチアウタ３９は、ヨーク８に嵌合した状態でフロントハウジング１１に回転規制されているので、クラッチアウタ３９に対してもクラッチインナ３７の偏心を抑制できる。これにより、エンジン駆動時にローラ４０がクラッチインナ３７の外周面を摺動することはなく、適当な浮き量を確保できるので、ローラ４０及びクラッチインナ３７の摩耗を抑えることができ、クラッチ７の寿命低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】常時噛合い式スタータの半断面図である（実施例１）。
【図２】クラッチのカム室を示す断面図である。
【図３】（ａ）エンジン駆動時のクラッチの作動説明図、（ｂ）エンジン駆動時と逆方向の回転が入力された時のクラッチの作動説明図である。
【図４】常時噛合い式スタータの半断面図である（実施例２）。
【図５】常時噛合い式スタータの半断面図である（先願例）。
【符号の説明】
【００３２】
１  スタータ
２  モータ
４  遊星歯車減速機
５  出力軸
６  ピニオン
７  逆転防止用クラッチ
８  モータのヨーク
１１  フロントハウジング
１２  エンドフレーム
１５  電機子軸
１９  軸受
３２  リングギヤ
３７  クラッチインナ
３８  カム室
３９  クラッチアウタ
４０  ローラ
４１  軸受
【図１】
2007231806.tif 000003
【図２】
2007231806.tif 000004
【図３】
2007231806.tif 000005
【図４】
2007231806.tif 000006
【図５】
2007231806.tif 000007