(57)【要約】【課題】ピニオンギア２のすべり軸受２３の端面とリターンスプリング１４との当接面の間の磨耗防止を図った慣性噛合式スタータ１の提供。【解決手段】モータ出力軸３に進退可能に設けられ、モータ出力軸３の回転により、モータ出力軸３に沿って前進し、リングギア５０に噛合うピニオンギア２を有するクラッチ４０と、ピニオンギア２を初期位置に後退させるリターンスプリング１４とを備え、モータ出力軸３の回転トルクを伝達してエンジンを始動する慣性噛合式のスタータ１において、リターンスプリング１４とピニオンギア２との当接面の間にスラスト軸受４１を設け、スラスト軸受４１のアウタレース側をピニオンギア２に嵌入して固定し、リターンスプリング１４のスラスト方向の押付力をこのスラスト軸受４１のインナレース側にて支持するように配設した。【選択図】図１
2009121430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに設けられたリングギアと、
モータ出力軸に進退可能に設けられ、前記モータ出力軸の回転により、前記モータ出力軸に沿って前進し、前記リングギアに噛合うピニオンギアを有するクラッチと、
前記ピニオンギアを初期位置に後退させるリターンスプリングと、を備え、
前記モータ出力軸の回転トルクを伝達して前記エンジンを始動するスタータにおいて、
前記リターンスプリングと前記ピニオンギアとの当接面の間にスラスト軸受を設けた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、
前記スラスト軸受は、前記スラスト軸受の端面と前記ピニオンギアの端面とが略一致するように配設され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に記載のスタータにおいて、
前記スラスト軸受は、前記ピニオンギアの内周部に圧入されて固定されることを特徴とするスタータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のスタータにおいて、
前記スラスト軸受は、アウタおよびインナレース型のボールベアリングもしくはニードルベアリングであ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、
前記スラスト軸受のインナレースの外形寸法は、前記リターンスプリングの外径寸法より大きい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、リングギアとピニオンギアとの噛合いを通じてエンジンを始動するスタータに関し、特に慣性噛合式スタータに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
一般に、エンジンの始動の際には、スタータのモータ出力軸に取付けられたピニオンギアを進退駆動させて、クランクシャフトに設けられたリングギアと噛合させ、回転トルクをピニオンギアからリングギアに伝達させて、クランクシャフトを回転し、エンジンを始動させる。
【０００３】
従来から、小型汎用エンジンのスタータは、ピニオンギアを有する一方向性クラッチがモータ出力軸のヘリカルスプラインと螺合し、モータ出力軸の回転を推力に変えて、ピニオンギアを前方へ移動させ、リングギアと噛合う慣性噛合式スタータが採用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図２に示すように、慣性噛合式スタータ１００には、クラッチ１４０およびピニオンギア１０２の進退を滑らかに支持するようにすべり軸受１２３がピニオンギア１０２の内周に嵌着され、そのすべり軸受端面に直接当接してクラッチ１４０およびピニオンギア１０２の飛出し後に初期の位置に戻すためのリターンスプリング１１４が設けられている。また、すべり軸受１２３の当接する端面の磨耗低減目的ですべり軸受１２３とリターンスプリング１１４との間にワッシャ１４２を介する場合もある（図２（ｃ）参照）。
【０００５】
一方、リターンスプリング１１４の他端は、ピニオンストッパ１１３に係合されて付勢力が支持され、ピニオンストッパ１１３はモータ出力軸１０３の周溝１１２に嵌入されたＣ形リングスナップ１１５と当接してピニオンギア１０２の飛出し荷重を支持するとともに圧縮したリターンスプリング１１４を内部に収容する構造となっている（図２（ｂ）参照）。
【特許文献１】特開平４−１４８０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、リターンスプリングの端面をピニオンギアのすべり軸受端面に直接、またはワッシャを介して当接する構造では、特に、通常より想定外の極めて大きな振動の高い車両においては、走行時のバウンド等が加わって、ピニオンギアがリターンスプリングの付勢力に逆らってバウンドし、すべり軸受の端面が擦れ、磨耗に至る可能性が考えられる。磨耗が促進した場合には、リターンスプリングの荷重が変化して適切な押付力が得られなかったり、磨耗粉によりピニオンギアの摺動性能が低下する恐れがある。
【０００７】
また、ピニオンギアのバウンド防止に対しては、リターンスプリングのばね力を強くすることが有効な手段の１つとなるが、その一方で、すべり軸受端面へのリターンスプリングの押付力も大きくなるため、磨耗に対しては逆効果となる可能性もあり、ばね力を強くすることには限界がある。また、ワッシャを介する場合には直接リターンスプリングがすべり軸受に当接する場合より磨耗低減は図られるものの、ワッシャがすべり軸受端面に当接することに変わりなく、十分な磨耗低減効果が得にくい可能性が考えられる。
【０００８】
また、このように極めて高い振動がスタータに作用する場合は、一方向性クラッチの共振等によりピニオンギアが空転する場合があり、この空転によりリターンスプリング、ピニオンストッパ、Ｃ形リングスナップは連れ回り、すべり軸受端面がさらに磨耗し、モータ出力軸の周溝およびＣ形リングスナップも磨耗することが懸念される。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、慣性噛合式スタータにおいて、ピニオンギアのすべり軸受端面とリターンスプリングとの当接面の間の磨耗防止を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、エンジンに設けられたリングギアと、モータ出力軸に進退可能に設けられ、モータ出力軸の回転により、モータ出力軸に沿って前進し、リングギアに噛合うピニオンギアを有するクラッチと、ピニオンギアを初期位置に後退させるリターンスプリングとを備え、モータ出力軸の回転トルクを伝達してエンジンを始動するスタータにおいて、リターンスプリングとピニオンギアとの当接面の間にスラスト軸受を設けたことを特徴としている。
【００１１】
これにより、ピニオンギアの内周面に嵌入され、リターンスプリングと常に当接したすべり軸受の軸受端面の磨耗を防止できる。また、リターンスプリングのばね力を強くすることがすべり軸受の軸受端面の磨耗の懸念なしに可能となるので、ピニオンギアのバウンドも抑制できる。また、極めて高い振動によるピニオンギアの空転に対しては、その回転力をスラスト軸受で遮断し、リターンスプリング、ピニオンストッパ、Ｃ形リングスナップの連れ回りを防止できる。従って、モータ出力軸の周溝およびＣ形リングスナップの磨耗も防止できる。
【００１２】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、スラスト軸受は、スラスト軸受の端面とピニオンギアの端面とが略一致するように配設されることを特徴としている。
これにより、リターンスプリングやピニオンストッパの形状寸法を変えることなく互換性を維持してピニオンギアの後退をさせることができるので、簡単に、かつ、簡素な構造で済む。
【００１３】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、スラスト軸受は、ピニオンギアの内周部に圧入されて固定されることを特徴としている。
これにより、スラスト軸受とピニオンギアとの間のすべりが全くなくなるので、連れ回りの防止をさらに確実なものとすることができる。
【００１４】
〔請求項４の手段〕
請求項４の手段によれば、スラスト軸受は、アウタおよびインナレース型のボールベアリングもしくはニードルベアリングであることを特徴としている。
これにより、コンパクトに、かつ、確実にスラスト方向の荷重支持が可能となる。
【００１５】
〔請求項５の手段〕
請求項５の手段によれば、スラスト軸受のインナレースの外形寸法は、リターンスプリングの外径寸法より大きいことを特徴としている。
【００１６】
これにより、著しく高い振動もしくはバウンドによって互いにずれが発生しても、リターンスプリングの押付力は常にスラスト軸受に作用することが可能となる。また、ピニオンギアのピニオンストッパとの当接がスラスト軸受のインナレースにて支持可能となるので、ピニオンギアによるピニオンストッパおよびＣ形リングスナップの連れ回りを抑制しやすくなる。従って、モータ出力軸の周溝およびＣ形リングスナップの磨耗も防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の最良の実施形態を、図に示す実施例１とともに説明する。
【実施例１】
【００１８】
〔実施例１の構成〕
図１は、本実施例におけるスタータを示し、（ａ）は軸方向の半断面図であり、（ｂ）はスタータ要部の拡大半断面図である。
【００１９】
本実施例のスタータ１は、図１（ａ）に示すように、ピニオンギア２の慣性により生ずるピニオンギア２のモータ出力軸（アーマチャシャフト）３に対する回転遅れと、ヘリカルスプライン４による推力とにより、ピニオンギア２が前方へ飛出し、リングギア５０に噛合う慣性噛合式スタータ１である。なお、以下の説明では、モータ出力軸３の軸方向のピニオンギア寄りを前方側、後記するモータ部寄りを後方側とし、前後方向はこれに従うものとする。
【００２０】
モータ部は、アーマチャシャフト３、コンミテータ５、およびアーマチャコイル６などからなる周知のアーマチャと、ヨーク７、界磁極８、ブラシ９、ブラシホルダ１０、および給電のためのモータ端子１１などからなる周知の構造を有している。
【００２１】
ここで、アーマチャシャフト３はモータ出力軸３を兼ねて、アーマチャコイル６より前方側の外周部に、ヘリカルスプライン４を備え、モータ出力軸３の回転トルクと軸方向の推力を伝達するようになっている。また、モータ出力軸３の前方側先端の外周部には、断面が略半円状の周溝１２を備え、後記するピニオンストッパ１３を係止するＣ形リングスナップ１５を保持するようになっている。
【００２２】
また、モータ出力軸３のアーマチャコイル６の前方側近傍には、断面が矩形状の周溝３５を備え、この周溝３５にＣ形サークリップ３６を嵌入させてアーマチャ自体の軸方向の移動を規制するようにしている。ヨーク７は界磁極８と磁気回路を形成しアーマチャコイル６を内包する筒状体をなしている。界磁極８は、通常永久磁石で構成されるが、電磁コイルで構成されてもよい。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、スタータ１の要部は、リングギア５０と噛み合うピニオンギア２と、ピニオンギア２の過大な飛出しを規制するピニオンストッパ１３、ピニオンギア２を常時後方側に付勢するリターンスプリング１４、ピニオンギア２をエンジン始動後スムーズにリングギア５０から離脱させるクラッチ４０などから構成されている。
【００２４】
ピニオンストッパ１３はモータ出力軸３と同軸の円筒状をなし、モータ出力軸３の前方側先端に嵌着されている。そして、周溝１２には嵌着されたＣ形リングスナップ１５によりピニオンストッパ１３は係止され、前方への移動が規制されている。
【００２５】
リターンスプリング１４はモータ出力軸３の外周部に装着され、一端がピニオンギア２の前方側端部に後記するスラスト軸受４１を介して係止され、他端はピニオンストッパ１３の内周に入り込み、圧縮時に内部に収容可能にピニオンストッパ１３に係止される。そして、ピニオンギア２を押し戻すように常時後方側に付勢する。
【００２６】
クラッチ４０は、図１（ｂ）に示すように、クラッチアウタ１７、クラッチインナ１８、クラッチローラ１９、クラッチスプリング（図示せず）、およびクラッチカバー２０などから構成されている。クラッチアウタ１７は、クラッチインナ１８、クラッチローラ１９、およびクラッチスプリングを内包する。クラッチアウタ１７の前方側開口部はクラッチワッシャ２１および輪板２２で閉じられている。そして、クラッチカバー２０がかしめられて、このクラッチワッシャ２１および輪板２２の外縁部とクラッチアウタ１７の外周部とを覆っている。
【００２７】
また、クラッチアウタ１７は、回転軸方向に貫通する螺合穴３９を有する。この螺合穴３９には、モータ出力軸３が嵌挿されるとともに、ヘリカルスプライン４が螺合している。そして、クラッチアウタ１７は、エンジン側のリングギヤ５０との結合および離脱に際し、ヘリカルスプライン４と螺合し相対的に回動するとともに軸方向に前後動する。
【００２８】
クラッチインナ１８は、その前方側にピニオンギア２が一体かつ同軸に形成され、その後方側がクラッチアウタ１７の内部に嵌り込んで当接している。また、クラッチインナ１８の内周側は、ピニオンギア２と同様に、モータ出力軸３と同軸に貫通した貫通穴２４を有する。貫通穴２４の前方側の内周面には軸方向にすべり軸受２３が嵌入されるとともに、このすべり軸受２３を介してクラッチインナ１８がモータ出力軸３に嵌挿されている。そして、クラッチインナ１８はリングギヤ５０との結合および離脱に伴い、すべり軸受２３とともにモータ出力軸３上を摺動しつつ相対的に回動し、かつ軸方向に前後動する。
【００２９】
クラッチローラ１９はクラッチアウタ１７とクラッチインナ１８との間に介在し、クラッチスプリングにより押圧されて、クラッチアウタ１７の内周面とクラッチインナ１８の後方側の外周面とに接している。そして、ヘリカルスプライン４、クラッチアウタ１７を通して伝達されたモータ出力軸３の回転トルクを、クラッチインナ１８へ伝達する。
【００３０】
なお、エンジン始動後は、ピニオンギア２と一体のクラッチインナ１８がモータ出力軸３よりも高速回転になるため、クラッチスプリングが圧縮されるとともに、クラッチローラ１９がクラッチアウタ１７の内周面とクラッチインナ１８の外周面とから離れる方向に移動する。このため、クラッチインナ１８からモータ出力軸３へのトルク伝達は遮断される。つまり、クラッチ４０は一方向性クラッチの構成を備えている。従って、ピニオンギア２と一体のクラッチインナ１８はトルク伝達なくリターンスプリング１４の付勢力によって初期の位置に押し戻される。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、ハウジング部は、ヨーク７の前方側に配されてピニオンギア２やクラッチ４０を収容するフロントハウジング３３と、ヨーク７の後方側に配されてコンミテータ５、ブラシ９およびブラシホルダ１０などを収容するエンドフレーム２５と、このエンドフレーム２５とフロントハウジング３３との間に、ヨーク７を回転軸方向に締結するスルーボルト２６などからなる。
【００３２】
フロントハウジング３３は、周壁部２７、モータ出力軸３と摺動するすべり軸受２８が嵌入される軸受部２９、エンジンへの取付インロー部を有して、エンジンの所定位置に取付けられるフランジ３１からなる。周壁部２７は、モータ出力軸３と同軸の円筒状をなし、この円筒内にピニオンギア２およびクラッチ４０が収容されている。そして、ピニオンギア２およびクラッチ４０は、モータ出力軸３の回転開始とともに、このフロントハウジング３３内から前方へ飛出し、エンジン始動後、このフロントハウジング３３内へ戻る。
【００３３】
軸受部２９は、モータ出力軸３と同軸の貫通穴を有し、この貫通穴にすべり軸受２８が嵌入されている。また、この軸受部２９の前方側には、ワッシャ３０が装着されており、このワッシャ３０にリングギヤ５０から離脱したクラッチアウタ１７の後端が、リターンスプリング１４の付勢力により当接する。
【００３４】
また、この軸受部２９の貫通穴の後方側には、オイルシール３２が備えられ、ヨーク７内へ水滴や塵埃が浸入するのを防止している。そして、さらに、この軸受部２９の後方側端面は、モータ出力軸３のアーマチャコイル６の前方側近傍に設けられた周溝３５に嵌入されて、アーマチャ自体の前後動を規制するためのＣ形サークリップ３６が、ワッシャ３７を介して当接され、スラスト方向の荷重を支持するようになっている。
【００３５】
しかるに、本実施例では、スタータ１の要部であって、モータ出力軸３に沿って進退可能に移動し、エンジン側のリングギヤ５０と噛合って始動トルクを伝達するクラッチ４０およびピニオンギア２と、このクラッチ４０およびピニオンギア２をエンジン始動後初期の位置に押し戻すリターンスプリング１４との間に、リターンスプリング１４のスラスト方向の付勢力を支持するスラスト軸受４１を介装して、直接すべり軸受２３と当接することなくピニオンギア２を後方側へ押し戻すことを可能としている。
【００３６】
図１（ｂ）に示すように、スラスト軸受４１はピニオンギア２の前方側端部に、モータ出力軸３と同軸の段差状の嵌合穴を設け、好ましくは、この嵌合穴の深さはスラスト軸受４１の軸方向厚さと略同等であり、また、スラスト軸受４１はアウタおよびインナレース型のボール式またはニードル式のスラスト軸受（ベアリング）が好適であり、このアウタレース側を嵌合穴に嵌入して固定させている。これにより、スラスト軸受４１はピニオンギア２の前方側端部から突き出ることがなく略面一に、また、インナレース側とモータ出力軸３とは干渉することなしに、専らリターンスプリング１４の付勢力をインナレースで支持して、互いの当接部では擦れることなくスラスト方向の荷重の伝達を可能としている。
【００３７】
さらに、好ましくは、スラスト軸受４１のインナレース側の外周径寸法は、リターンスプリング１４の外周径寸法より大きくなるように設定されており、例えば、高い振動もしくはバウンドが生じて互いの中心軸がずれても常に当接がインナレース側にて確保され、スラスト方向の荷重の伝達を可能としている。
【００３８】
これにより、ピニオンギア２には新たに嵌合穴の加工が必要となるものの、スラスト軸受４１を嵌入させた後、ピニオンギア２の前方側端部は略面一に確保されるので、リターンスプリング１４やピニオンストッパ１３の形状を変更することなく互換性を維持でき、新たな部品や工程の追加を必要としない簡単、かつ、簡素な構造で済ませることができる。
【００３９】
また、ピニオンギア２が飛出し、リングギヤ５０と噛合う際に、ピニオンギア２はピニオンストッパ１３と当接して飛出し量が規定されるが、このとき、ピニオンストッパ１３の後方側端部とスラスト軸受４１のインナレース側とで当接がなされるため、当接後のピニオンストッパ１３のピニオンギア２の回転に伴う連れ回りは、スラスト軸受４１がスラスト方向の荷重をインナレース側にて支持するため、発生しにくくなる。
【００４０】
本実施例のスラスト軸受４１のピニオンギア２への嵌着は、リターンスプリング１４が大きい場合でも採用が可能であり、著しく振動の高い車両や走行時のバウンドが加わる場合には、リターンスプリング１４のばね力を強くすることが有効となる。しかも、本構成ではリターンスプリング１４の押付力が大きくなっても何ら当接部の磨耗を増加させることはない。
【００４１】
〔実施例１の作用〕
本実施例のスタータ１の作用を説明する。キースイッチ（図示せず）がオンされる前は、図１に示すように、ピニオンギア２とクラッチ４０は、ピニオンギア２の前方側端部を除いてフロントハウジング３３内に収容されている。キースイッチがオンされてバッテリからモータ端子１１に給電されると、モータ出力軸３が回転を始める。モータ出力軸３の回転により、ピニオンギア２を有するクラッチ４０が、ヘリカルスプライン４によって推力を受け、モータ出力軸３に沿って移動（前進）する。
【００４２】
クラッチ４０はリターンスプリング１４の付勢力に抗して、ピニオンギア２の前方側端部がピニオンストッパ１３の後方側端部に当接するまで前方へ飛出し（図１（ｂ）の２点鎖線図示参照）、ピニオンギア２の前方側端部と略面一であるスラスト軸受４１のインナレースと当接しながらピニオンギア２とリングギア５０とが噛合い、モータ出力軸３の回転トルクがクラッチ４０に負荷され、ピニオンギア２を介してリングギア５０に伝達され、これにより、エンジンが始動する。
【００４３】
そして、エンジンが始動するとエンジン回転数が上昇する。このエンジン回転数はモータ出力軸３の回転数よりも高いので、ピニオンギア２が逆にリングギア５０により回される。これにより、ピニオンギア２と一体のクラッチインナ１８がモータ出力軸３よりも高速回転になるため、クラッチローラ１９がクラッチアウタ１７の内周面とクラッチインナ１８の外周面とから離れてクラッチ４０が遮断する。
【００４４】
このため、クラッチインナ１８からモータ出力軸３へのトルク伝達が解除され、リターンスプリング１４の付勢力により、ピニオンギア２は始動前の初期の位置であるクラッチアウタ１７の後方側端部がワッシャ３０に当接するまで、ヘリカルスプライン４に沿って後退する。これにより、ピニオンギア２がリングギア５０から離脱して、ピニオンギア２とクラッチ４０はフロントハウジング３３内に戻る。
【００４５】
このとき、リターンスプリング１４の付勢力は常にスラスト軸受４１のインナレースに作用し、リターンスプリング１４とインナレースとは互いに滑ることはない。そして、エンジンが始動して後、エンジンの振動等によりスタータ１に負荷されるスラスト方向の荷重は、専らこのスラスト軸受４１で支持、吸収される。
【００４６】
〔実施例１の効果〕
本実施例では、モータ出力軸３に進退可能に設けられ、モータ出力軸３の回転により、モータ出力軸３に沿って前進し、リングギア５０に噛合うピニオンギア２を有するクラッチ４０と、ピニオンギア２を初期位置に後退させるリターンスプリング１４とを備え、モータ出力軸３の回転トルクを伝達してエンジンを始動する慣性噛合式のスタータ１において、リターンスプリング１４とピニオンギア２との当接面の間にスラスト軸受４１を設け、リターンスプリング１４のスラスト方向の付勢力をこのスラスト軸受４１にて支持するような構成とした。
【００４７】
これにより、ピニオンギア２の内周面に嵌入され、リターンスプリング１４と常に当接したすべり軸受２３の軸受端面の磨耗を防止できる。また、リターンスプリング１４のばね力を強くすることがすべり軸受２３の軸受端面の磨耗の懸念なしに可能となるので、ピニオンギア２のバウンド防止が容易にできる。また、極めて高い振動によるピニオンギア２の空転に対しては、その回転力をスラスト軸受で遮断でき、リターンスプリング１４、ピニオンストッパ１３、Ｃ形リングスナップ１５の連れ回りを防止できる。従って、モータ出力軸３の周溝１２およびＣ形リングスナップ１５の磨耗も防止できる。
【００４８】
また、このスラスト軸受４１はピニオンギア２の嵌合穴にアウタレース側を嵌入して固定し、スラスト軸受４１の端面とピニオンギア２の端面とが略一致するように配設しているので、リターンスプリング１４など構成部品の形状変更や新たな部品追加なしに互換性を維持でき、構造が簡単、かつ、コンパクトで、しかも、極めて高い振動やバウンドが生じても、連れ回りを抑制して、磨耗の防止をさらに確実なものとする。
【００４９】
また、スラスト軸受４１のインナレースの外径をリターンスプリング１４の外周径より大きく設定するので、リターンスプリング１４のばね力を強めることの自由度が高まり、極めて高い振動やバウンドに対する押付力が確保しやすく、従って、連れ回りの発生を抑制しやすくなる。また、ピニオンギア２のピニオンストッパ１３との当接がスラスト軸受４１のインナレースにて支持可能となるので、ピニオンギア２によるピニオンストッパ１３およびＣ形リングスナップ１５の連れ回りを抑制しやすくなる。従って、モータ出力軸３の周溝１２およびＣ形リングスナップ１５の磨耗も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（ａ）はスタータの軸方向の半断面図であり、（ｂ）はスタータ要部の拡大半断面図である（実施例１）。
【図２】（ａ）はスタータの一部断面図であり、（ｂ）はスタータ要部の拡大断面図であり、（ｃ）はワッシャ追加型のスタータ要部の拡大断面図である（従来例）。
【符号の説明】
【００５１】
１      スタータ（慣性噛合式スタータ）
２      ピニオンギア
３      モータ出力軸（アーマチャシャフト）
１４    リターンスプリング
４０    クラッチ
４１    スラスト軸受
５０    リングギア
【図１】
2009121430.tif 000003
【図２】
2009121430.tif 000004