(57)【要約】【課題】クラッチの体格を大きくすることなく、過大な衝撃からスタータの駆動系を保護することができ、且つ、ローラ４３およびインナ４１の摩耗を抑制できる耐久性に優れたクラッチを提供する。【解決手段】クラッチは、ピニオンギヤが３０００ｒｐｍ以上の回転数でリングギヤに再噛み合いした時に、ローラ４３がインナ４１の外周面から浮く様に設定されている。これにより、スタータ回転数が３０００ｒｐｍ以上で惰性回転している場合は、ピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いしても、ピニオンギヤは空回りするだけであり、ピニオンギヤとリングギヤとの間に大きな再噛合衝撃は発生しない。また、ピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いした後、スタータ回転数が３０００ｒｐｍまで低下してクラッチが繋がった時点で衝撃が発生するが、この衝撃は、スタータの駆動系を損傷させる程の大きさではない。【選択図】図４
2009097442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動トルクを出力軸に伝達するクラッチを備え、前記出力軸に支持されたピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛み合わせて前記エンジンを始動させるスタータであって、
前記クラッチは、内周にカム面が形成されたアウタと、このアウタの内周側に相対回転可能に配置されるインナと、前記カム面と前記インナの外周面との間に形成されるくさび状のカム室に配置されるローラと、このローラを前記カム室の空間が狭くなる狭小方向へ付勢するスプリングとを有し、前記モータの駆動トルクを受けて前記アウタが一方向に回転する時に、前記ローラを介して前記アウタから前記インナにトルク伝達され、エンジン回転数がスタータ回転数を上回るオーバラン時には、前記ローラが空転して前記インナから前記アウタへのトルク伝達を遮断するローラ式一方向クラッチであり、
前記スタータの惰性回転中に前記ピニオンギヤが前記リングギヤに再噛み合いした時のスタータ回転数を再噛合回転数と呼び、前記スタータの惰性回転中に前記ピニオンギヤが前記リングギヤに再噛み合いした時に発生する衝撃を再噛合衝撃と呼ぶ時に、
再噛合衝撃により前記スタータの駆動系に損傷が発生する再噛合回転数以上では、前記ローラが遠心力により前記インナの外周面から浮いていることを特徴とするスタータ。
【請求項２】
モータの駆動トルクを出力軸に伝達するクラッチを備え、前記出力軸に支持されたピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛み合わせて前記エンジンを始動させるスタータであって、
前記クラッチは、内周にカム面が形成されたアウタと、このアウタの内周側に相対回転可能に配置されるインナと、前記カム面と前記インナの外周面との間に形成されるくさび状のカム室に配置されるローラと、このローラを前記カム室の空間が狭くなる狭小方向へ付勢するスプリングとを有し、前記モータの駆動トルクを受けて前記アウタが一方向に回転する時に、前記ローラを介して前記アウタから前記インナにトルク伝達され、エンジン回転数がスタータ回転数を上回るオーバラン時には、前記ローラが空転して前記インナから前記アウタへのトルク伝達を遮断するローラ式一方向クラッチであり、
前記スタータの惰性回転中に前記ピニオンギヤが前記リングギヤに再噛み合いした時のスタータ回転数を再噛合回転数と呼び、前記スタータの惰性回転中に前記ピニオンギヤが前記リングギヤに再噛み合いした時に生じる衝撃を再噛合衝撃と呼ぶ時に、
再噛合衝撃により前記リングギヤに損傷が発生する再噛合回転数以上では、前記ローラが遠心力により前記インナの外周面から浮い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、
前記クラッチは、前記ローラが前記インナの外周面と前記カム面の両方に当接している状態で、前記インナの外周円に対し前記インナと前記ローラとの接点を通る接線を引き、その接線と前記スプリングの中心線とが成す角度をセンター角と呼ぶ時に、
前記センター角は、前記接線に対する前記カム面の傾斜角より０度以上大きい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、
前記インナは、前記ローラと接触する外周面側の表面層を硬化するために熱処理が行われ、その熱処理層の深さを素材の厚さの１／３〜２／３の範囲とすることを特徴とするスタータ。
【請求項５】
請求項１〜３に記載した何れかのスタータにおいて、
前記インナは、外周面側と内周面側の表面層を硬化するために熱処理が行われ、その熱処理層の深さを、外周面側および内周面側ともに、素材の厚さの略１／３とす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、一方向クラッチを備えたスタータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、電磁スイッチ（電磁石）の吸引力を利用してピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛み合わせた後、モータの駆動トルクをピニオンギヤからリングギヤに伝達してエンジンを始動させる電磁押込み式スタータがある。
この電磁押込み式スタータは、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合っている状態で、エンジン回転数がスタータ回転数を上回った時に、エンジンの回転がモータの電機子に伝わらない様に、トルクの伝達を遮断する一方向クラッチを備えている。
しかし、例えば、運転者がキー操作を誤ってスタータを二度掛けした場合、つまり、スタータの惰性回転中にスタータを再起動させると、ピニオンギヤがリングギヤに噛み合った時の衝撃が大きくなるため、スタータの駆動系（例えば、ピニオンギヤ、出力軸等）に損傷を生じる恐れがあった。
【０００３】
これに対し、特許文献１には、エンジン側からスタータに過大なトルクが伝達された時に、ローラがインナに対し滑ることによって伝達トルクを抑制するローラ式クラッチが示されている。このローラ式クラッチは、図７に示す様に、アウタ１００の内周に第１のカム面１１０と第２のカム面１２０とが形成され、第１のカム面１１０は、ローラ１３０の食い込み角度が摩擦角以下になる様に構成され、第２のカム面１２０は、ローラ１３０の食い込み角度が摩擦角を超える様に構成されている。なお、摩擦角とは、インナ１４０の外周面とカム面との間に形成されるくさび状の空間（カム室と呼ぶ）に食い込んだローラ１３０が、摩擦力によって固定される滑りの無い状態から、滑り出す状態における傾斜角度を言う。
【０００４】
ここで、エンジン始動時、つまり、アウタ１００がモータに駆動されて図示矢印方向へ回転すると、ローラ１３０がスプリング１５０に付勢されてカム室の狭小方向（カム室の空間が狭くなる方向）に食い込み、第１のカム面１１０の範囲Ｅでは、図８に示す様に、伝達トルクがＧ点まで上昇する。更に、ローラ１３０が第２のカム面１２０の範囲Ｆまで食い込んだ時、即ち、図８に示すアウタ１００とインナ１４０との相対回転角がＲを超えると、インナ１４０に対しローラ１３０が滑りを生じて、伝達トルクの上昇が抑制される。これにより、エンジン側からスタータに大きな衝撃トルクが加わると、ローラ１３０が第２のカム面１２０の範囲まで食い込んで滑りを生じることにより、衝撃トルクが吸収されて、スタータの駆動系を過大な衝撃から保護することができる。
【特許文献１】実公昭６１−２３６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の特許文献１に記載された従来技術では、アウタ１００のカム面を二段に形成するため、必然的にカム室が周方向に長くなる。その結果、クラッチに形成できるカム室の数、つまり、ローラ１３０の配置数が少なくなるため、伝達トルクが小さくなる欠点があった。これを克服するためには、クラッチ全体の外径、即ち、体格を大きくする必要があり、小型化が要求されるスタータへの搭載が困難になる。
また、ローラ１３０が第２のカム面１２０の範囲まで食い込んだ場合は、ローラ１３０とインナ１４０との間に大きな面圧が掛かった状態で滑りを生じるため、ローラ１３０およびインナ１４０（特にインナ１４０）の表面に生じる摩耗が大きくなり、耐久性の面でも問題があった。
【０００６】
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、クラッチの体格を大きくすることなく、過大な衝撃からスタータの駆動系を保護することができ、且つ、ローラおよびインナの摩耗を抑制できる耐久性に優れたクラッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１の発明）
本発明は、モータの駆動トルクを出力軸に伝達するクラッチを備え、出力軸に支持されたピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛み合わせてエンジンを始動させるスタータであって、クラッチは、内周にカム面が形成されたアウタと、このアウタの内周側に相対回転可能に配置されるインナと、カム面とインナの外周面との間に形成されるくさび状のカム室に配置されるローラと、このローラをカム室の空間が狭くなる狭小方向へ付勢するスプリングとを有し、モータの駆動トルクを受けてアウタが一方向に回転する時に、ローラを介してアウタからインナにトルク伝達され、エンジン回転数がスタータ回転数を上回るオーバラン時には、ローラが空転してインナからアウタへのトルク伝達を遮断するローラ式一方向クラッチであり、スタータの惰性回転中にピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いした時のスタータ回転数を再噛合回転数と呼び、スタータの惰性回転中にピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いした時に生じる衝撃を再噛合衝撃と呼ぶ時に、再噛合衝撃によりスタータの駆動系に損傷が発生する再噛合回転数以上では、ローラが遠心力によりインナの外周面から浮いていることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、再噛合衝撃によりスタータの駆動系に損傷が発生する再噛合回転数以上では、クラッチが切れている（ローラがインナの外周面から浮いている）ので、スタータの惰性回転中に生じる再噛合衝撃からスタータの駆動系を保護することができる。  すなわち、クラッチが繋がった状態（ローラがカム室に食い込んでロックされた状態）でピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いした場合、あるいは、ピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いした瞬間にクラッチが繋がると、ピニオンギヤとリングギヤとの間で大きな衝撃（再噛合衝撃）が発生する。これに対し、ピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いした時にクラッチが切れていると、アウタに対しインナが空回りするので、ピニオンギヤとリングギヤとの間に、スタータの駆動系が損傷を受ける程の大きな衝撃は発生しない。  
【０００９】
また、本発明に係るクラッチの設定（再噛合衝撃によりスタータの駆動系に損傷が発生する再噛合回転数以上では、ローラがインナの外周面から遠心分離する設定）は、ローラの質量に対しスプリングの荷重を調整することで可能である。これにより、クラッチの体格を大きくすることなく、再噛合衝撃を低減できるので、スタータの駆動系自体も小型軽量化が可能であり、スタータ全体の小型軽量化に寄与できる。
更に、再噛合衝撃によりスタータの駆動系に損傷が発生する再噛合回転数以上では、ローラがインナの外周面を滑ることはなく、インナの外周面からローラが浮いた状態でトルクの伝達を遮断できるため、ローラおよびインナ（特にインナ）の摩耗を防止できる。
【００１０】
（請求項２の発明）
本発明は、モータの駆動トルクを出力軸に伝達するクラッチを備え、出力軸に支持されたピニオンギヤをエンジンのリングギヤに噛み合わせてエンジンを始動させるスタータであって、クラッチは、内周にカム面が形成されたアウタと、このアウタの内周側に相対回転可能に配置されるインナと、カム面とインナの外周面との間に形成されるくさび状のカム室に配置されるローラと、このローラをカム室の空間が狭くなる狭小方向へ付勢するスプリングとを有し、モータの駆動トルクを受けてアウタが一方向に回転する時に、ローラを介してアウタからインナにトルク伝達され、エンジン回転数がスタータ回転数を上回るオーバラン時には、ローラが空転してインナからアウタへのトルク伝達を遮断するローラ式一方向クラッチであり、スタータの惰性回転中にピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いした時のスタータ回転数を再噛合回転数と呼び、スタータの惰性回転中にピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いした時に生じる衝撃を再噛合衝撃と呼ぶ時に、再噛合衝撃によりリングギヤに損傷が発生する再噛合回転数以上では、ローラが遠心力によりインナの外周面から浮いていることを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、再噛合衝撃によりリングギヤに損傷が発生する再噛合回転数以上では、クラッチが切れている（ローラがインナの外周面から浮いている）ので、スタータの惰性回転中に生じる再噛合衝撃からリングギヤを保護することができる。
すなわち、クラッチが繋がった状態（ローラがカム室に食い込んでロックされた状態）でピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いした場合、あるいは、ピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いした瞬間にクラッチが繋がると、ピニオンギヤとリングギヤとの間で大きな衝撃（再噛合衝撃）が発生する。これに対し、ピニオンギヤがリングギヤに再噛み合いした時にクラッチが切れていると、アウタに対しインナが空回りするので、ピニオンギヤとリングギヤとの間に大きな衝撃は発生しない。
【００１２】
また、本発明に係るクラッチの設定（再噛合衝撃によりリングギヤに損傷が発生する再噛合回転数以上では、ローラがインナの外周面から遠心分離する設定）は、ローラの質量に対しスプリングの荷重を調整することで可能である。これにより、クラッチの体格を大きくすることなく、再噛合衝撃を低減できるので、スタータの駆動系自体も小型軽量化が可能であり、スタータ全体の小型軽量化に寄与できる。
更に、再噛合衝撃によりリングギヤに損傷が発生する再噛合回転数以上では、ローラがインナの外周面を滑ることはなく、インナの外周面からローラが浮いた状態でトルクの伝達を遮断できるため、ローラおよびインナ（特にインナ）の摩耗を防止できる。
【００１３】
（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、クラッチは、ローラがインナの外周面とカム面の両方に当接している状態で、インナの外周円に対しインナとローラとの接点を通る接線を引き、その接線とスプリングの中心線とが成す角度をセンター角と呼ぶ時に、センター角は、接線に対するカム面の傾斜角より０度以上大きいことを特徴とする。
上記の構成によれば、ローラがインナの外周面から遠心分離した状態では、スプリングがローラを保持する方向が、ローラをインナの外周面から浮かせる方向に働く。これにより、ローラが遠心力で浮いた場合に、スプリングによるローラの保持が容易となり、スタータの駆動系あるいはリングギヤに損傷が発生する再噛合回転数以上での再噛み合いを確実に防止できる。
【００１４】
（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、インナは、ローラと接触する外周面側の表面層を硬化するために熱処理が行われ、その熱処理層の深さを素材の厚さの１／３〜２／３の範囲とすることを特徴とする。
この場合、インナの素材全体を熱処理するのではなく、インナの表面層のみ素材の厚さの１／３〜２／３の範囲に熱処理が行われる。
つまり、インナの内周側は、少なくとも１／３だけ熱処理されていない状態となる。これにより、ローラと接触するインナの外周面側の表面層のみを硬化させて、内周側は柔軟な構造を持たせることができる。その結果、耐磨耗性と靭性を両立させることが可能であり、耐久性に優れたクラッチを提供できる。なお、素材の表面層を硬化するための熱処理として、例えば、浸炭処理が知られている。
【００１５】
（請求項５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、インナは、外周面側と内周面側の表面層を硬化するために熱処理が行われ、その熱処理層の深さを、外周面側および内周面側ともに、素材の厚さの略１／３とすることを特徴とする。
この場合、インナの素材全体を熱処理するのではなく、インナの外周面側と内周面側の表面層のみ、それぞれ素材の厚さの略１／３に熱処理が行われる。
つまり、インナの内部は、略１／３だけ熱処理されていない状態となる。これにより、インナの外周面側と内周面側の表面層のみを硬化させて、内部は柔軟な構造を持たせることができる。その結果、耐磨耗性と靭性を両立させることが可能であり、耐久性に優れたクラッチを提供できる。なお、素材の表面層を硬化するための熱処理として、例えば、浸炭処理が知られている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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】
【００１７】
図１はスタータ１の一部を示す断面図である。
本実施例のスタータ１は、図１に示す様に、電機子２ａに回転力を発生するモータ２と、電機子２ａの回転を減速する減速機３と、この減速機３にクラッチ４を介して連結される出力軸５と、この出力軸５の軸上に支持されるピニオンギヤ６と、バッテリ（図示せず）から電機子２ａに通電するためのモータ回路に設けられるメイン接点（後述する）を開閉すると共に、シフトレバー７を介して出力軸５を軸方向に移動させる働きを有する電磁スイッチ８等より構成される。なお、図１に示す出力軸５及び電磁スイッチ８の中心線より上側は、スタータ１の停止状態を表し、中心線より下側は、スタータ１の作動状態を表している。
【００１８】
モータ２は、電機子２ａの回転を出力する電機子軸２ｂの一端側（反減速機側）に整流子（図示せず）が設けられ、この整流子の外周に摺接するブラシ（図示せず）を介して電機子２ａに通電される周知の整流子電動機である。このモータ２は、スタータハウジング９にセンタケース１０を介して組み付けられ、複数本のスルーボルト１１をスタータハウジング９に締め付けて固定されている。
減速機３は、電機子軸２ｂと同軸上で減速できる遊星歯車減速機であり、電機子軸２ｂに形成される太陽ギヤ１２と、この太陽ギヤ１２と同心に配置され、且つ、センタケース１０に回転規制される環状のインターナルギヤ１３と、両ギヤ１２、１３に噛み合う複数の遊星ギヤ１４と、この遊星ギヤ１４の公転運動を出力する遊星キャリア１５とで構成され、この遊星キャリア１５が、以下に説明するクラッチ４のアウタ４０と一体に設けられている。
【００１９】
クラッチ４は、図２に示す様に、内周にカム面４０ａが形成された円環状のアウタ４０と、このアウタ４０の内周側に相対回転可能に配置され、且つ、ボールベアリング１６（図１参照）を介してセンタケース１０に回転自在に支持される円筒状のインナ４１と、アウタ４０のカム面４０ａとインナ４１の外周面との間に形成される楔状のカム室４２に配置されるローラ４３と、このローラ４３をカム室４２の空間が狭くなる狭小方向（図示矢印方向）へ付勢するスプリング４４等より構成され、エンジンを始動させる時に、減速機３で増幅されたモータ２の駆動トルクを出力軸５へ伝達し、エンジン回転数がスタータ回転数を上回った時は、アウタ４０とインナ４１との間でトルクの伝達を遮断する働きを有する。
【００２０】
出力軸５は、電機子軸２ｂと同軸線上に配置され、一端側がインナ４１の内周にヘリカルスプライン結合され、他端側が軸受１７を介してスタータハウジング９に回転自在及び摺動自在に支持されている。
ピニオンギヤ６は、軸受１７より前方（図１の左方向）へ突き出る出力軸５の先端部にセレーション嵌合して出力軸５と一体に回転可能に設けられ、且つ、ピニオンギヤ６と出力軸５との間に配設されたピニオンスプリング１８に付勢されて、出力軸５の先端部に取り付けられたストッパ１９に当接している。このピニオンギヤ６は、エンジン始動時にエンジンのリングギヤ２０に噛み合って、モータ２の駆動トルクをリングギヤ２０に伝達する働きを有する。
【００２１】
電磁スイッチ８は、電磁コイル２１への通電により電磁石を形成してプランジャ２２を吸引する働きを有し、このプランジャ２２の動き（図１の右方向への移動）に連動して、モータ回路のメイン接点を閉操作する。また、電磁コイル２１への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅すると、リターンスプリング２３に蓄えられた反力により、プランジャ２２が押し戻されてメイン接点を開操作する。
メイン接点は、モータ回路の高電位側（バッテリ側）に接続されるＢ固定接点（図示せず）と、モータ回路の低電位側（モータ側）に接続されるＭ固定接点（図示せず）と、プランジャ２２と一体に移動して両固定接点間を断続する可動接点（図示せず）とで形成され、この可動接点が両固定接点に当接して両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、可動接点が両固定接点から離れて両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。
【００２２】
シフトレバー７は、揺動自在に支持されるレバー支点部７ａを有し、このレバー支点部７ａより一端側のレバー端部が、電磁スイッチ８に設けられるシフト用ロッド２４に連結され、レバー支点部７ａより他端側のレバー端部が、出力軸５の外周に嵌合するレバーリング２５に連結されている。レバーリング２５は、出力軸５に取り付けられる一組のリングワッシャ２６により、出力軸５に対し軸方向の動きが規制されている。
シフト用ロッド２４は、電磁スイッチ８のプランジャ２２にドライブスプリング２７と共に組み付けられ、そのドライブスプリング２７を介してプランジャ２２の動きをシフトレバー７に伝達する働きを有する。
【００２３】
次に、本発明に係るクラッチ４の設定について詳述する。
本実施例のスタータ１は、例えば、図５（ａ）に示す様に、ピニオンギヤ６が４０００ｒｐｍ以上でリングギヤ２０に再噛み合いした時には、ピニオンギヤ６とリングギヤ２０との間に生じる衝撃（再噛合衝撃と呼ぶ）によって駆動系（例えば、ピニオンギヤ６、出力軸５等）に損傷が発生し、ピニオンギヤ６が４０００ｒｐｍより低い回転数で再噛み合いした時は、再噛合衝撃によって駆動系に損傷が生じない様に強度設計されている。
一方、クラッチ４は、再噛合衝撃からスタータ１の駆動系を保護するために、再噛み合い時のスタータ回転数（ピニオンギヤ６の回転数）が所定回転数以上の時は、図４に示す様に、ローラ４３が遠心力によりインナ４１の外周面から浮く（遠心分離する）様に構成されている。具体的には、安全率を考慮して、スタータ回転数が３０００ｒｐｍ以上の時は繋がらない、つまり、ローラ４３が遠心力によりインナ４１の外周面から浮き上がり、スタータ回転数が３０００ｒｐｍまで低下した時点で繋がる（ローラ４３がカム室４２に食い込んでアウタ４０とインナ４１との間にロックされる）様に設定されている。この設定は、ローラ４３の質量に対してスプリング４４の荷重を調整することで行われる。
【００２４】
また、上記のクラッチ４は、図３に示す様に、ローラ４３がインナ４１の外周面とアウタ４０のカム面４０ａの両方に当接している状態で、インナ４１の中心からローラ４３の中心Ｏを通ってローラ４３の外周上まで達する直線Ａ−Ａを引き、その直線Ａ−Ａがローラ４３の外周と交差する点Ｂを起点に直線Ａ−Ａと直角に交差する直線Ｂ−Ｂ（インナ４１とローラ４３との接点を通る接線と平行な直線）を引き、その直線Ｂ−Ｂとスプリング４４の中心線Ｃ−Ｃとが成す角度をセンター角αと呼ぶ時に、このセンター角αは、直線Ｂ−Ｂに対するカム面４０ａの傾斜角θより０度以上大きくなる様に構成されている。なお、カム面４０ａの傾斜角θは、カム面４０ａと直線Ｂ−Ｂとが成すカム室４２の楔角と同意であり、例えば、５度に設定される。
【００２５】
更に、インナ４１は、表面層を硬化するために熱処理（例えば、浸炭処理）が行われている。但し、熱処理層の深さ（浸炭深さ）は、図６に示す様に、インナ４１を形成する素材の厚さＴの略１／３とする。つまり、インナ４１の外周面から略１／３までの深さ、および、インナ４１の内周面から略１／３までの深さに熱処理層Ｄが形成され、インナ４１の内部は、略１／３だけ熱処理されていない状態となっている。
また、アウタ４０に熱処理を行うこともできる。この場合、インナ４１と同様に、アウタ４０の外周面から略１／３までの深さ、および、アウタ４０の内周面から略１／３までの深さに熱処理層Ｄが形成され、アウタ４０の内部は、略１／３だけ熱処理されていない状態となっている。
ローラ４３は、例えば、ＳＵＪ２鋼を熱処理して使用される。
【００２６】
次に、スタータ１の作動を説明する。
始動スイッチ（図示せず）の閉操作により、電磁スイッチ８の電磁コイル２１に通電されてプランジャ２２が吸引されると、そのプランジャ２２の動きがシフトレバー７を介して出力軸５に伝達される。これにより、出力軸５は、クラッチインナ４１の内周をヘリカルスプラインの作用で回転しながら反モータ方向（図１の左方向）へ移動して、ピニオンギヤ６の端面がリングギヤ２０の端面に当接した後、ピニオンスプリング１８を押し縮めた状態で一旦停止する。
【００２７】
その後、ドライブスプリング２７に反力を蓄えながら、プランジャ２２が更に移動してメイン接点を閉じると、バッテリからモータ２に給電されて電機子２ａに回転力が発生する。この電機子２ａの回転力は、減速機３で増幅された後、クラッチ４を介して出力軸５に伝達される。これにより、出力軸５が強制的に回されるため、ピニオンギヤ６がリングギヤ２０に噛み合い可能な位置まで回転した時点で、ドライブスプリング２７に蓄えられた反力により、出力軸５と共にピニオンギヤ６が押し出されてリングギヤ２０に噛み合い、減速機３で増幅されたモータ２の駆動トルクがピニオンギヤ６からリングギヤ２０に伝達されて、エンジンをクランキングする。
【００２８】
クランキングからエンジンが完爆した後、始動スイッチが開操作されると、電磁コイル２１への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅するため、リターンスプリング２３の反力でプランジャ２２が押し戻される。その結果、メイン接点が開いてバッテリからモータ２への給電が停止されることにより、電機子２ａの回転が次第に減速して停止する。
また、プランジャ２２が押し戻されると、エンジン始動時とは反対方向にシフトレバー７が揺動することにより、出力軸５が反エンジン方向（図１の右方向）へ押し戻されて、ピニオンギヤ６がリングギヤ２０から離脱する。
【００２９】
（実施例１の効果）
例えば、運転者がキー操作を誤って、スタータ１の惰性回転中にスタータ１を再起動させると、ピニオンギヤ６がリングギヤ２０に噛み合った時の衝撃が大きい（通常の噛み合い時と比較して数倍大きい）ため、スタータ１の駆動系に損傷を生じる恐れがある。
これに対し、本実施例のスタータ１は、ピニオンギヤ６が３０００ｒｐｍ以上の回転数でリングギヤ２０に再噛み合いした場合に、クラッチ４が繋がらない（ローラ４３がインナ４１の外周面から浮く）様に構成されているので、再噛合衝撃からスタータ１の駆動系を保護することができる。つまり、スタータ回転数が３０００ｒｐｍ以上の時は、ピニオンギヤ６がリングギヤ２０に再噛み合いしても、ローラ４３がインナ４１の外周面から浮いているため、ピニオンギヤ６は空回りするだけであり、ピニオンギヤ６とリングギヤ２０との間に大きな再噛合衝撃は発生しない。また、ピニオンギヤ６がリングギヤ２０に再噛み合いした後、スタータ回転数が３０００ｒｐｍまで低下した時点でクラッチ４が繋がると、図５（ｂ）に示す様に、再噛合衝撃Ｔ１が発生するが、この再噛合衝撃Ｔ１は、スタータ１の駆動系を損傷させる程の大きさではない。
【００３０】
また、本実施例に係るクラッチ４の設定（３０００ｒｐｍ以上では、ローラ４３がインナ４１の外周面から遠心分離する設定）は、ローラ４３の質量に対しスプリング４４の荷重を調整することで可能である。これにより、クラッチ４の体格を大きくすることなく、再噛合衝撃を低減できるので、スタータ１の駆動系自体も小型軽量化が可能であり、スタータ全体の小型軽量化に寄与できる。
更に、３０００ｒｐｍ以上では、ローラ４３がインナ４１の外周面を滑ることはなく、インナ４１の外周面からローラ４３が浮いた状態でトルクの伝達を遮断できるため、ローラ４３およびインナ４１（特にインナ４１）の摩耗を防止できる。
また、インナ４１およびアウタ４０は、熱処理（例えば、浸炭処理）により、外周面側と内周面側の表面層のみを硬化させ、内部は柔軟な構造を持たせているので、耐磨耗性と靭性を両立させることが可能であり、耐久性に優れたクラッチ４を提供できる。
【００３１】
（変形例）
実施例１では、スタータ１の惰性回転中にピニオンギヤ６がリングギヤ２０に再噛み合いした時に生じる再噛合衝撃からスタータ１の駆動系を保護する一例を記載したが、同様に、再噛合衝撃からエンジン側のリングギヤ２０が損傷しない様に、クラッチ４の作動を設定することもできる。つまり、再噛合衝撃によりリングギヤ２０に損傷が発生する再噛合回転数以上では、ローラ４３が遠心力によりインナ４１の外周面から浮く様に設定することで、再噛合衝撃によるリングギヤ２０の損傷を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】スタータの断面図である。
【図２】クラッチの断面図である。
【図３】クラッチの構成を説明する一部断面図である。
【図４】遠心力によりローラがインナの外周面から遠心分離した状態を示すクラッチの一部断面図である。
【図５】（ａ）再噛合回転数と伝達トルクとの関係を示す特性図、（ｂ）再噛合衝撃の波形図である。
【図６】クラッチに熱処理を実施した場合の断面図である。
【図７】従来技術に係るクラッチの一部断面図である。
【図８】従来技術に係るクラッチの動作を説明する特性図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    スタータ
２    モータ
４    クラッチ
５    出力軸
６    ピニオンギヤ
２０    リングギヤ
４０    アウタ
４０ａ  カム面
４１    インナ
４２    カム室
４３    ローラ
４４    スプリング
【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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【図７】
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【図８】
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