JP2006307680A - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】リングギヤ２３に噛み合うピニオン６の傾きを小さくすることで、ピニオン６に働く後退力を小さくできるスタータ１を提供する。
【解決手段】ピニオン６がリングギヤ２３に対し角度θの傾きを有して噛み合うと、ピニオン６をリングギヤ２３から離脱させる方向に後退力Ｆが働く。この後退力Ｆがピニオンスプリング２０の反力Ｓｐより大きくなると、リングギヤ２３からピニオン６が後退して、最悪の場合、リングギヤ２３からピニオン６が外れることがある。そこで、ピニオンスプリング２０の反力Ｓｐより、ピニオン６に働く後退力Ｆの方が小さくなる様に、ピニオンの傾き角度θが設定されている。これにより、リングギヤ２３からピニオン６が後退することを抑制でき、ピニオン６のばたつきが少なくなるため、騒音を低減できると共に、ピニオン６及びリングギヤ２３の摩耗を抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの回転力をピニオンからエンジンのリングギヤに伝達してエンジンを始動させるスタータに関する。

従来技術として、例えば、特許文献１に記載されたスタータがある。
このスタータは、図５に示す様に、モータ１００の回転力がクラッチ１１０を介して伝達される筒状のスプラインチューブ１２０と、このスプラインチューブ１２０の内周にヘリカルスプライン結合される出力軸１３０と、この出力軸１３０の端部にスプライン結合されるピニオン１４０と、このピニオン１４０と出力軸１３０との間に反力を蓄えるピニオンスプリング１５０等を有し、電磁スイッチ１６０の働きで出力軸１３０を図示左方向に押し出すことにより、ピニオン１４０をエンジンのリングギヤ１７０に噛み合わせる方式である。
この構成では、ピニオンスプリング１５０の反力によって質量の軽いピニオン１４０をリングギヤ１７０に押し込むことができるので、ピニオン１４０とリングギヤ１７０との噛み合い性が向上する。
実公昭５６−１０９３１号公報

ところが、上記のスタータは、図６に示す様に、出力軸１３０とピニオン１４０とのスプライン結合部に多少のクリアランスがあるため、出力軸１３０に対しピニオン１４０が角度θだけ傾くことがある。このため、図７に示す様に、ピニオン１４０がリングギヤ１７０に角度θの傾きを有して噛み合うと、ピニオン１４０に後退力Ｆ（スラスト力）が発生する。このスラスト力Ｆは、ピニオン１４０をリングギヤ１７０から離脱させる方向（図示右方向）に働くため、その後退力Ｆがピニオンスプリング１５０の反力より大きくなると、ピニオン１４０がピニオンスプリング１５０を押し縮めながら出力軸１３０上を後退（図示右方向へ移動）する。このピニオン１４０の後退によってピニオンスプリング１５０の反力がスラスト力Ｆより大きくなると、再度、ピニオン１４０がピニオンスプリング１５０に付勢されて出力軸１３０上を前進する。

この様に、ピニオン１４０の後退と前進とが繰り返されると、そのピニオン１４０のばたつきに伴って発生する騒音が問題になるだけでなく、ピニオン１４０とリングギヤ１７０とが噛み合ったまま軸方向に擦れ合うため、ピニオン１４０及びリングギヤ１７０の摩耗が促進される。
また、ピニオン１４０とリングギヤ１７０との噛み合い幅、つまり両ギヤが噛み合っている部分の軸方向長さより、ピニオンストローク（ピニオン１４０が出力軸１３０上を軸方向に移動できる最大長さ）が大きく設定されていると、スラスト力Ｆによってピニオン１４０が出力軸１３０上を後退した時に、ピニオン１４０がリングギヤ１７０から外れることがある。この場合、リングギヤ１７０に対しピニオン１４０が噛み合いと離脱とを繰り返すため、そのピニオン１４０のばたつき（噛み合いと離脱とを繰り返す動作）に伴って発生する騒音が大きくなり、更にピニオン１４０及びリングギヤ１７０に摩耗や欠け等が発生する恐れがある。
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、リングギヤに噛み合うピニオンの傾きを小さくすることで、ピニオンに働く後退力を小さくできるスタータを提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、回転力を発生するモータと、このモータに駆動されて回転する出力軸と、この出力軸の外周にヘリカルスプライン結合または直スプライン結合されるアウタ、および出力軸の外周に軸受を介して相対回転可能に、且つ軸方向に摺動可能に嵌合するインナチューブを有し、出力軸からアウタに一方向の回転が伝達された時に、アウタからインナチューブへトルク伝達するクラッチと、インナチューブの外周に直スプライン結合またはヘリカルスプライン結合され、インナチューブに対し軸方向に所定量だけ移動可能に支持されたピニオンと、インナチューブとピニオンとの間に配設され、両者間に軸方向の反力を蓄えるピニオンスプリングと、電磁力を発生してプランジャを吸引することにより、モータの通電回路に接続されるメイン接点を閉操作すると共に、プランジャを吸引する電磁力を利用して、ピニオンをクラッチと一体に軸方向に押し出す働きを有する電磁スイッチとを備え、軸方向に押し出されたピニオンがエンジンのリングギヤに噛み合わされて、モータの回転力をピニオンからリングギヤに伝達するスタータであって、
ピニオンがリングギヤに対し角度θの傾きを有して噛み合っている時に、ピニオンをリングギヤから離脱させる方向に働く後退力をＦ、
ピニオンからリングギヤに伝達される最大トルクをＴ、
ピニオンとインナチューブとのスプライン結合部、及びピニオンとリングギヤとの噛み合い部における摩擦係数をμ、
リングギヤに噛み合うピニオンの噛み合いピッチ半径をＤとすると、
Ｆ＝Ｔ・ｓｉｎθ・μ／Ｄ………………………（１）
上記（１）式によってピニオンに働く後退力Ｆが求められ、ピニオンに作用するピニオンスプリングの反力をＳｐとした時に、
Ｆ＜Ｓｐ……………………………………………（２）
上記（２）式の関係が成立する様に、ピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、ピニオンをリングギヤ側に付勢するピニオンスプリングの反力Ｓｐより、リングギヤに対するピニオンの傾きによって発生する後退力Ｆの方が小さくなる様に、ピニオンの傾き角度θが設定されているので、ピニオンの傾きによって後退力が生じても、リングギヤに対してピニオンの後退が抑制される。その結果、ピニオンのばたつき（後退と前進とを繰り返す動作）が少なくなるため、騒音を低減できると共に、ピニオン及びリングギヤの摩耗を抑制できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、ピニオンとインナチューブとのスプライン結合部に生じるクリアランスを調整することで、前記（２）式の関係が成立するために必要なピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とする。
ピニオンが傾く要因の一つには、ピニオンとインナチューブとのスプライン結合部に生じるクリアランスがある。つまり、スプライン結合部のクリアランスが大きくなれば、必然的にピニオンの傾きも大きくなる。そこで、スプライン結合部のクリアランスを調整して、ピニオンの傾きを小さくすることにより、前記（２）式の関係を満足することができる。

（請求項３の発明）
請求項１に記載したスタータにおいて、ピニオンは、インナチューブに対し軸方向へ移動する際に、インナチューブの外周面に案内される筒状のガイド部が設けられ、ピニオンとインナチューブとのスプライン結合部に生じるクリアランスと、インナチューブとガイド部との間に生じるクリアランスとを調整することで、前記（２）式の関係が成立するために必要なピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とする。
上記の構成では、ピニオンがインナチューブに対し軸方向へ移動する際に、ピニオンに設けられたガイド部がインナチューブの外周面に案内されるので、ピニオンとインナチューブとのスプライン結合部に生じるクリアランスと、インナチューブとガイド部との間に生じるクリアランスとを調整することで、ピニオンの傾きを小さく抑えることができ、前記（２）式の関係を満足することができる。

（請求項４の発明）
請求項２または３に記載したスタータにおいて、出力軸の傾きを小さくできる様に、出力軸の剛性および出力軸を支持するハウジングの剛性が確保されていることを特徴とする。出力軸およびハウジングの剛性が低いと、出力軸の傾きが大きくなる恐れがあり、結果的に、リングギヤに対するピニオンの傾きが大きくなる。従って、出力軸およびハウジングの剛性を高めて、出力軸の傾きを小さくすることにより、リングギヤに対するピニオンの傾きを小さくできる。

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかのスタータにおいて、ピニオンスプリングを押し縮めながら、ピニオンがインナチューブに対し軸方向に移動できる最大距離をピニオンストロークと呼ぶ時に、このピニオンストロークは、軸方向に押し出されたピニオンがリングギヤの端面に当接した後、メイン接点が閉じる前に、ヘリカルスプライン結合部の捩じり作用によって、ピニオンがリングギヤに噛み合い可能な位置まで回転できるだけの長さが確保されていることを特徴とする。

上記の構成、つまり、リングギヤの端面に当接したピニオンが、ヘリカルスプライン結合部の捩じり作用によってリングギヤに噛み合い可能な位置まで回転できるためには、ピニオンストロークを比較的大きく設定する必要がある。この場合、ピニオンとリングギヤとの噛み合い幅よりピニオンストロークの方が大きく設定され、且つ前記（２）式の関係が成立していないと、ピニオンに働く後退力Ｆによってピニオンがリングギヤから外れる可能性が生じる。これに対し、前記（２）式の関係が成立するために必要なピニオンの傾き角度θが設定されていれば、ピニオンストロークを大きく設定しても、ピニオンがリングギヤから外れることはない。

また、リングギヤの端面に当接したピニオンが、ヘリカルスプライン結合部の捩じり作用によってリングギヤに噛み合い可能な位置まで回転できるだけのピニオンストロークが設定されていると、ピニオンがリングギヤの端面に当接した後、電磁スイッチによってモータ接点が閉操作される前に、ピニオンがリングギヤに噛み合い可能な位置まで回転して、ピニオンスプリングに蓄えられた反力によりピニオンを押し込んでリングギヤに噛み合わせることができる。この場合、ピニオンとリングギヤとの噛み合い荷重を小さくできる、つまり噛み合いをソフトに行うことができるので、ピニオンおよびリングギヤの摩耗や欠け等を防止できる。

（請求項６の発明）
本発明は、回転力を発生するモータと、このモータの回転がクラッチを介して伝達されるスプラインチューブと、このスプラインチューブの内周にヘリカルスプライン結合または直スプライン結合される出力軸と、スプラインチューブの反モータ方向へ突き出る出力軸の外周に直スプライン結合またはヘリカルスプライン結合され、出力軸に対し軸方向に所定量だけ移動可能に支持されたピニオンと、出力軸とピニオンとの間に配設され、両者間に軸方向の反力を蓄えるピニオンスプリングと、電磁力を発生してプランジャを吸引することにより、モータの通電回路に接続されるメイン接点を閉操作すると共に、プランジャを吸引する電磁力を利用して、ピニオンを出力軸と一体に軸方向に押し出す働きを有する電磁スイッチとを備え、軸方向に押し出されたピニオンがエンジンのリングギヤに噛み合わされて、モータの回転力をピニオンからリングギヤに伝達するスタータであって、
ピニオンがリングギヤに対し角度θの傾きを有して噛み合っている時に、ピニオンをリングギヤから離脱させる方向に働く後退力をＦ、
ピニオンからリングギヤに伝達される最大トルクをＴ、
ピニオンと出力軸とのスプライン結合部、及びピニオンとリングギヤとの噛み合い部における摩擦係数をμ、
リングギヤに噛み合うピニオンの噛み合いピッチ半径をＤとすると、
Ｆ＝Ｔ・ｓｉｎθ・μ／Ｄ………………………（１）
上記（１）式によってピニオンに働く後退力Ｆが求められ、ピニオンに作用するピニオンスプリングの反力をＳｐとした時に、
Ｆ＜Ｓｐ……………………………………………（２）
上記（２）式の関係が成立する様に、ピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、ピニオンをリングギヤ側に付勢するピニオンスプリングの反力Ｓｐより、リングギヤに対するピニオンの傾きによって発生する後退力Ｆの方が小さくなる様に、ピニオンの傾き角度θが設定されているので、ピニオンの傾きによって後退力が生じても、リングギヤに対してピニオンの後退が抑制される。その結果、ピニオンのばたつき（後退と前進とを繰り返す動作）が少なくなるため、騒音を低減できると共に、ピニオン及びリングギヤの摩耗を抑制できる。

（請求項７の発明）
請求項６に記載したスタータにおいて、ピニオンと出力軸とのスプライン結合部に生じるクリアランスを調整することで、前記（２）式の関係が成立するために必要なピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とする。
ピニオンが傾く要因の一つには、ピニオンと出力軸とのスプライン結合部に生じるクリアランスがある。つまり、スプライン結合部のクリアランスが大きくなれば、必然的にピニオンの傾きも大きくなる。そこで、スプライン結合部のクリアランスを調整して、ピニオンの傾きを小さくすることにより、前記（２）式の関係を満足することができる。

（請求項８の発明）
請求項６に記載したスタータにおいて、ピニオンは、出力軸に対し軸方向へ移動する際に、出力軸の外周面に案内される筒状のガイド部が設けられ、ピニオンと出力軸とのスプライン結合部に生じるクリアランスと、出力軸とガイド部との間に生じるクリアランスとを調整することで、前記（２）式の関係が成立するために必要なピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とする。
上記の構成では、ピニオンが出力軸に対し軸方向へ移動する際に、ピニオンに設けられたガイド部が出力軸の外周面に案内されるので、ピニオンと出力軸とのスプライン結合部に生じるクリアランスと、出力軸とガイド部との間に生じるクリアランスとを調整することで、ピニオンの傾きを小さく抑えることができ、前記（２）式の関係を満足することができる。

（請求項９の発明）
請求項７または８に記載したスタータにおいて、出力軸の傾きを小さくできる様に、出力軸の剛性および出力軸を支持するハウジングの剛性が確保されていることを特徴とする。出力軸およびハウジングの剛性が低いと、出力軸の傾きが大きくなる恐れがあり、結果的に、リングギヤに対するピニオンの傾きが大きくなる。従って、出力軸およびハウジングの剛性を高めて、出力軸の傾きを小さくすることにより、リングギヤに対するピニオンの傾きを小さくできる。

（請求項１０の発明）
請求項６〜９に記載した何れかのスタータにおいて、ピニオンスプリングを押し縮めながら、ピニオンが出力軸に対し軸方向に移動できる最大距離をピニオンストロークと呼ぶ時に、このピニオンストロークは、軸方向に押し出されたピニオンがリングギヤの端面に当接した後、メイン接点が閉じる前に、ヘリカルスプライン結合部の捩じり作用によって、ピニオンがリングギヤに噛み合い可能な位置まで回転できるだけの長さが確保されていることを特徴とする。

上記の構成、つまり、リングギヤの端面に当接したピニオンが、メイン接点が閉じる前に、ヘリカルスプライン結合部の捩じり作用によってリングギヤに噛み合い可能な位置まで回転できるためには、ピニオンストロークを比較的大きく設定する必要がある。この場合、ピニオンとリングギヤとの噛み合い幅よりピニオンストロークの方が大きく設定され、且つ前記（２）式の関係が成立していないと、ピニオンに働く後退力Ｆによってピニオンがリングギヤから外れる可能性が生じる。これに対し、前記（２）式の関係が成立するために必要なピニオンの傾き角度θが設定されていれば、ピニオンストロークを大きく設定しても、ピニオンがリングギヤから外れることはない。

また、リングギヤの端面に当接したピニオンが、ヘリカルスプライン結合部の捩じり作用によってリングギヤに噛み合い可能な位置まで回転できるだけのピニオンストロークが設定されていると、ピニオンがリングギヤの端面に当接した後、電磁スイッチによってモータ接点が閉操作される前に、ピニオンがリングギヤに噛み合い可能な位置まで回転して、ピニオンスプリングに蓄えられた反力によりピニオンを押し込んでリングギヤに噛み合わせることができる。この場合、ピニオンとリングギヤとの噛み合い荷重を小さくできる、つまり噛み合いをソフトに行うことができるので、ピニオンおよびリングギヤの摩耗や欠け等を防止できる。

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。

図１はスタータ１の半断面図である。
実施例１に係るスタータ１は、回転力を発生するモータ２と、減速装置３を介してモータ２に駆動される出力軸４と、この出力軸４上にクラッチ５と一体に配置されるピニオン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）へ押し出す働きを有すると共に、モータ２の通電回路に接続されるメイン接点（後述する）を開閉する電磁スイッチ８等より構成される。

モータ２は、磁気回路を形成するヨーク９の内周に複数の永久磁石１０（界磁コイルでも良い）を配置して構成される界磁と、電機子軸１１ａに固定された電機子鉄心１１ｂに電機子コイル１１ｃを巻線して構成され、電機子コイル１１ｃに作用する電磁力によって電機子軸１１ａに回転力を発生する電機子１１と、整流子１２を介して電機子コイル１１ｃにバッテリ電流を供給するブラシ１３等を備える周知の直流電動機である。
減速装置３は、電機子軸１１ａに形成された太陽歯車１４に噛み合う複数の遊星歯車１５を有し、この遊星歯車１５が太陽歯車１４の周囲を自転しながら公転する周知の遊星歯車減速機である。

出力軸４は、電機子軸１１ａと同一軸線上に配置され、一端側端部が減速装置３を介して電機子軸１１ａに連結され、他端側端部が軸受１６を介してハウジング１７に回転自在に支持されている。
ハウジング１７には、モータ２と電磁スイッチ８が固定されると共に、エンジン側への取付け面を形成するフランジ部１７ａが設けられている。
クラッチ５は、出力軸４の外周にヘリカルスプライン結合されるアウタ５ａと、出力軸４の外周に軸受１８を介して相対回転可能に、且つ軸方向に摺動可能に嵌合するインナチューブ１９と、出力軸４からアウタ５ａに一方向の回転が伝達された時に、アウタ５ａからインナチューブ１９へトルク伝達するローラ５ｂ等より構成される。

ピニオン６は、クラッチ５より前方（反モータ方向）へ突き出るインナチューブ１９の外周に直スプライン結合され、インナチューブ１９に対し軸方向に所定距離（ピニオンストロークＳと呼ぶ）だけ移動可能に支持されている。
このピニオン６は、ピニオンスプリング２０の反力を受けてインナチューブ１９の先端方向（反クラッチ方向）に付勢され、インナチューブ１９の先端部に取り付けられたピニオンストッパ２１にピニオン６の先端面が当接して位置決めされている。また、ピニオン６の後側（クラッチ５側）には、インナチューブ１９に対しピニオン６が軸方向へ移動する際に、インナチューブ１９の外周面に案内される筒状のガイド部６ａ（図２参照）が設けられている。

インナチューブ１９のクラッチ近傍には、ピニオン６の後退を規制する後退ストッパ２２が突設され、この後退ストッパ２２とガイド部６ａの後端面との間に上記ピニオンストロークＳが設定されている（図２参照）。つまり、ピニオン６は、ピニオンストッパ２１に位置決めされる前進位置（図１及び図２に示す位置）と、ガイド部６ａの後端面が後退ストッパ２２に当接して後退規制される後退位置との間でインナチューブ１９に対し軸方向に移動可能に支持されている。
なお、ピニオンストロークＳは、軸方向に押し出されたピニオン６がエンジンのリングギヤ２３の端面に当接した後、電磁スイッチ８によってメイン接点が閉操作される前に、出力軸４とアウタ５ａとのヘリカルスプライン結合部の捩じり作用によって、ピニオン６がリングギヤ２３に噛み合い可能な位置まで回転できるだけの長さが確保されている。

ピニオンスプリング２０は、図２に示す様に、ピニオン６の内側に設けられる段差面と、インナチューブ１９の外周に設けられる段差面との間に初期荷重を蓄えた状態で配設されている。このピニオンスプリング２０は、初期荷重を蓄えた状態から全圧縮するまでの撓み量が前記ピニオンストロークＳと同等、あるいはそれ以上に設定されている。

電磁スイッチ８は、始動スイッチ（図示せず）の閉操作により、バッテリから通電されて電磁石を形成する励磁コイル２４と、電磁石に吸引されて図１の右方向へ移動するプランジャ２５と、このプランジャ２５に連動して可動するロッド２６と、励磁コイル２４への通電が停止して電磁石の吸引力が消滅した時に、プランジャ２５を押し戻すためのリターンスプリング２７等より構成される。
シフトレバー７は、レバーホルダ２８を介して揺動可能に支持され、プランジャ２５の動き（図示左右方向への動き）をクラッチ５に伝達する。

メイン接点は、２本の外部端子２９、３０を介してモータ２の通電回路に接続される一組の固定接点３１と、ロッド２６の端部に支持されてロッド２６と一体に可動する可動接点３２とで構成され、可動接点３２が一組の固定接点３１に当接して両固定接点３１が導通することによりメイン接点が閉状態となり、可動接点３２が一組の固定接点３１から離れて両固定接点３１の導通が遮断されることによりメイン接点が開状態となる。
なお、図１に示す電磁スイッチ８は、プランジャ２５とロッド２６が別体に構成されており、プランジャ２５とロッド２６との間に所定のストロークギャップが設けられている。従って、プランジャ２５は、図１に示す静止位置よりストロークギャップを単独で移動した後、ロッド２６の端面に当接してからロッド２６と共に移動する。

次に、実施例１に係るスタータ１の特徴を説明する。
ピニオン６がリングギヤ２３に対し角度θの傾きを有して噛み合うと、ピニオン６をリングギヤ２３から離脱させる方向に後退力Ｆが働く（図７参照）。
この後退力Ｆは、ピニオン６からリングギヤ２３に伝達される最大トルクをＴ、
ピニオン６とインナチューブ１９とのスプライン結合部、及びピニオン６とリングギヤ２３との噛み合い部における摩擦係数をμ、
リングギヤ２３に噛み合うピニオン６の噛み合いピッチ半径をＤとすると、
下記（１）式によって求めることができる。
Ｆ＝Ｔ・ｓｉｎθ・μ／Ｄ………………………（１）

ここで、ピニオン６を付勢するピニオンスプリング２０の反力Ｓｐより、ピニオン６に働く後退力Ｆの方が大きくなると、リングギヤ２３からピニオン６が後退して、最悪の場合、リングギヤ２３からピニオン６が外れることがある。
そこで、ピニオン６に働く後退力Ｆとピニオンスプリング２０の反力Ｓｐとの間に、下記（２）式の関係が成立する様に、ピニオン６の傾き角度θが設定されている。
Ｆ＜Ｓｐ……………………………………………（２）

ピニオン６の傾き角度θは、ピニオン６とインナチューブ１９とのスプライン結合部に生じるクリアランスと、ピニオン６に設けられたガイド部６ａとインナチューブ１９との間に生じるクリアランスとで調整できる。
なお、ピニオン６とインナチューブ１９とのスプライン結合部では、例えば、図３（ａ）大径合わせ、（ｂ）小径合わせ、（ｃ）歯面合わせ等の方法により、クリアランスの調整が可能である。

次に、上記スタータ１の作動を説明する。
始動スイッチの閉操作により、電磁スイッチ８の励磁コイル２４に通電されて電磁石が形成されると、その電磁石にプランジャ２５が吸引されて、図１の右方向へ移動する。このプランジャ２５の移動により、シフトレバー７を介してクラッチ５が反モータ方向へ押し出されるため、クラッチ５と一体にピニオン６が出力軸４上を反モータ方向へ移動（前進）して、リングギヤ２３の端面に当接する。

ピニオン６がリングギヤ２３の端面に当接した後、更に、ピニオンスプリング２０を撓ませながらクラッチ５のみ出力軸４上を前進する。この時、ピニオン６は、クラッチ５が前進した分だけインナチューブ１９上を相対的に後退しながら、リングギヤ２３に噛み合い可能な位置まで移動（回転）する。これにより、ピニオンスプリング２０に蓄えられた反力によって、ピニオン６がリングギヤ２３に押し込まれる。
ピニオン６とリングギヤ２３との噛み合いが完了した後、メイン接点が閉じてモータ２に通電されると、モータ２のトルクがピニオン６からリングギヤ２３に伝達されて、エンジンを駆動する。

（実施例１の効果）
本実施例のスタータ１は、ピニオン６をリングギヤ２３側に付勢するピニオンスプリング２０の反力Ｓｐより、ピニオン６がリングギヤ２３に傾いて噛み合った時に生じる後退力Ｆの方が小さくなる様に、ピニオン６の傾き角度θが設定されているので、リングギヤ２３からピニオン６が後退することを抑制できる。特に、ピニオン６とリングギヤ２３との噛み合い幅よりピニオンストロークＳの方が大きく設定されている場合は、後退力Ｆがピニオンスプリング２０の反力Ｓｐを上回ると、ピニオン６が後退してリングギヤ２３から外れることがある。これに対し、前記（２）式の関係が成立するために必要なピニオン６の傾き角度θが設定されていれば、ピニオン６の後退が抑制されて、リングギヤ２３から外れることはない。その結果、ピニオン６のばたつき（後退と前進とを繰り返す動作）が少なくなるため、騒音を低減できると共に、ピニオン６及びリングギヤ２３の摩耗を抑制できる。

図４はスタータ４１の半断面図である。
この実施例２に係るスタータ４１は、実施例１のスタータ１と比較して、出力軸４に対するモータ２と電磁スイッチ８の位置が異なり、図４に示す様に、出力軸４と同一軸線上に電磁スイッチ８が配置され、出力軸４とモータ２の電機子軸１１ａとが平行に配置されている。このスタータ４１の基本的な構成は、特許文献１に記載されたスタータと略同じである。
出力軸４は、クラッチ５を介してモータ２の回転が伝達されるスプラインチューブ４２の内周に挿入され、スプラインチューブ４２にヘリカルスプライン結合されている。

ピニオン６は、スプラインチューブ４２より反クラッチ方向（図示左方向）へ突き出る出力軸４の端部に直スプライン結合されると共に、ピニオンスプリング２０に付勢されて、出力軸４の先端部に取り付けられたピニオンストッパ２１に当接して位置決めされている。このピニオン６は、電磁スイッチ８の励磁コイル２４に通電されて、プランジャ２５が吸引されると、プランジャロッド４３の先端に配置されるボール４４を介して出力軸４が図示左方向へ押し出されることにより、出力軸４と一体に移動してリングギヤ２３に噛み合わされる。
但し、ピニオン６がリングギヤ２３の端面に当接した場合は、実施例１と同じく、メイン接点が閉じる前に、ピニオン６がリングギヤ２３に噛み合い可能な位置まで回転できる様に、ピニオンストロークとヘリカルスプライン結合部の捩じり角とが設定されている。

また、ピニオン６がリングギヤ２３に対し角度θの傾きを有して噛み合った時（図７参照）に、ピニオン６をリングギヤ２３から離脱させる方向に後退力Ｆが働き、この後退力Ｆが、ピニオンスプリング２０の反力Ｓｐより小さくなる様に、ピニオン６の傾き角度θが設定されることは、実施例１と同じである。
これにより、ピニオン６に後退力Ｆが働いても、ピニオン６がリングギヤ２３から後退することを抑制できるので、ピニオン６のばたつきにより発生する騒音を低減できると共に、ピニオン６及びリングギヤ２３の摩耗を抑制できる。
なお、図４に示すピニオン６には、実施例１に記載したガイド部６ａが設けられていないため、ピニオン６と出力軸４とのスプライン結合部に生じるクリアランスを詰めることで、ピニオン６の傾きを小さくすることができる。但し、実施例１の場合と同様に、ピニオン６の後側にガイド部６ａを設けることも可能である。

（変形例）
リングギヤ２３に対しピニオン６が傾く要因には、スプライン結合部のクリアランス以外にも、出力軸４の剛性不足あるいはハウジング１７の剛性不足がある。つまり、出力軸４およびハウジング１７の剛性が低いと、ピニオン６がリングギヤ２３に噛み合って回転する時に、出力軸４の傾きが大きくなり、結果的に、リングギヤ２３に対するピニオン６の傾きが大きくなる。従って、出力軸４およびハウジング１７の剛性を高めることで、出力軸４の傾きを小さくして、リングギヤ２３に対するピニオン６の傾きを小さく抑えることもできる。また、ピニオン６の傾きを小さくする上で、ハウジング１７を取り付けるエンジン側の取付け面の剛性を高めることも有効である。

実施例１に記載したスタータ１は、出力軸４の外周にクラッチ５のアウタ５ａがヘリカルスプライン結合され、インナチューブ１９の外周にピニオン６が直スプライン結合されているが、ヘリカルスプラインと直スプラインとの関係を逆にしても良い。つまり、出力軸４の外周にアウタ５ａを直スプライン結合し、インナチューブ１９の外周にピニオン６をヘリカルスプライン結合しても良い。あるいは、出力軸４とアウタ５ａ、およびインナチューブ１９とピニオン６とを、共にヘリカルスプライン結合としても良い。

同様に、実施例２に記載したスタータ４１においても、スプラインチューブ４２の内周に出力軸４を直スプライン結合し、出力軸４の外周にピニオン６をヘリカルスプライン結合しても良い。あるいは、スプラインチューブ４２と出力軸４、および出力軸４とピニオン６とを、共にヘリカルスプライン結合としても良い。

スタータの半断面図である（実施例１）。 ピニオン周辺の半断面図である（実施例１）。 スプライン結合部のクリアランスを示す断面図である。 スタータの半断面図である（実施例２）。 従来技術に係るスタータの部分断面図である。 ピニオンの傾きを示す断面図である（従来技術の説明）。 リングギヤにピニオンが傾いて噛み合った状態を示す図である。

符号の説明

１ スタータ（実施例１）
２ モータ
４ 出力軸
５ クラッチ
５ａ アウタ
６ ピニオン
６ａ ガイド部
８ 電磁スイッチ
１７ ハウジング
１８ 軸受
１９ インナチューブ
２０ ピニオンスプリング
２３ リングギヤ
２５ プランジャ
３１ 固定接点（メイン接点）
３２ 可動接点（メイン接点）
４１ スタータ（実施例２）
４２ スプラインチューブ
Ｓ ピニオンストローク

Claims (10)

1. 回転力を発生するモータと、
   このモータに駆動されて回転する出力軸と、
   この出力軸の外周にヘリカルスプライン結合または直スプライン結合されるアウタ、および前記出力軸の外周に軸受を介して相対回転可能に、且つ軸方向に摺動可能に嵌合するインナチューブを有し、前記出力軸から前記アウタに一方向の回転が伝達された時に、前記アウタから前記インナチューブへトルク伝達するクラッチと、
   前記インナチューブの外周に直スプライン結合またはヘリカルスプライン結合され、前記インナチューブに対し軸方向に所定量だけ移動可能に支持されたピニオンと、
   前記インナチューブと前記ピニオンとの間に配設され、両者間に軸方向の反力を蓄えるピニオンスプリングと、
   電磁力を発生してプランジャを吸引することにより、前記モータの通電回路に接続されるメイン接点を閉操作すると共に、前記プランジャを吸引する電磁力を利用して、前記ピニオンを前記クラッチと一体に軸方向に押し出す働きを有する電磁スイッチとを備え、
   軸方向に押し出された前記ピニオンがエンジンのリングギヤに噛み合わされて、前記モータの回転力を前記ピニオンから前記リングギヤに伝達するスタータであって、
   前記ピニオンが前記リングギヤに対し角度θの傾きを有して噛み合っている時に、前記ピニオンを前記リングギヤから離脱させる方向に働く後退力をＦ、
   前記ピニオンから前記リングギヤに伝達される最大トルクをＴ、
   前記ピニオンと前記インナチューブとのスプライン結合部、及び前記ピニオンと前記リングギヤとの噛み合い部における摩擦係数をμ、
   前記リングギヤに噛み合う前記ピニオンの噛み合いピッチ半径をＤとすると、
   Ｆ＝Ｔ・ｓｉｎθ・μ／Ｄ………………………（１）
   上記（１）式によって前記ピニオンに働く後退力Ｆが求められ、
   前記ピニオンに作用する前記ピニオンスプリングの反力をＳｐとした時に、
   Ｆ＜Ｓｐ……………………………………………（２）
   上記（２）式の関係が成立する様に、前記ピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とするスタータ。
2. 請求項１に記載したスタータにおいて、
   前記ピニオンと前記インナチューブとのスプライン結合部に生じるクリアランスを調整することで、前記（２）式の関係が成立するために必要な前記ピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とするスタータ。
3. 請求項１に記載したスタータにおいて、
   前記ピニオンは、前記インナチューブに対し軸方向へ移動する際に、前記インナチューブの外周面に案内される筒状のガイド部が設けられ、
   前記ピニオンと前記インナチューブとのスプライン結合部に生じるクリアランスと、前記インナチューブと前記ガイド部との間に生じるクリアランスとを調整することで、前記（２）式の関係が成立するために必要な前記ピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とするスタータ。
4. 請求項２または３に記載したスタータにおいて、
   前記出力軸の傾きを小さくできる様に、前記出力軸の剛性および前記出力軸を支持するハウジングの剛性が確保されていることを特徴とするスタータ。
5. 請求項１〜４に記載した何れかのスタータにおいて、
   前記ピニオンスプリングを押し縮めながら、前記ピニオンが前記インナチューブに対し軸方向に移動できる最大距離をピニオンストロークと呼ぶ時に、
   このピニオンストロークは、軸方向に押し出された前記ピニオンが前記リングギヤの端面に当接した後、前記メイン接点が閉じる前に、ヘリカルスプライン結合部の捩じり作用によって、前記ピニオンが前記リングギヤに噛み合い可能な位置まで回転できるだけの長さが確保されていることを特徴とするスタータ。
6. 回転力を発生するモータと、
   このモータの回転がクラッチを介して伝達されるスプラインチューブと、
   このスプラインチューブの内周にヘリカルスプライン結合または直スプライン結合される出力軸と、
   前記スプラインチューブの反モータ方向へ突き出る前記出力軸の外周に直スプライン結合またはヘリカルスプライン結合され、前記出力軸に対し軸方向に所定量だけ移動可能に支持されたピニオンと、
   前記出力軸と前記ピニオンとの間に配設され、両者間に軸方向の反力を蓄えるピニオンスプリングと、
   電磁力を発生してプランジャを吸引することにより、前記モータの通電回路に接続されるメイン接点を閉操作すると共に、前記プランジャを吸引する電磁力を利用して、前記ピニオンを前記出力軸と一体に軸方向に押し出す働きを有する電磁スイッチとを備え、
   軸方向に押し出された前記ピニオンがエンジンのリングギヤに噛み合わされて、前記モータの回転力を前記ピニオンから前記リングギヤに伝達するスタータであって、
   前記ピニオンが前記リングギヤに対し角度θの傾きを有して噛み合っている時に、前記ピニオンを前記リングギヤから離脱させる方向に働く後退力をＦ、
   前記ピニオンから前記リングギヤに伝達される最大トルクをＴ、
   前記ピニオンと前記出力軸とのスプライン結合部、及び前記ピニオンと前記リングギヤとの噛み合い部における摩擦係数をμ、
   前記リングギヤに噛み合う前記ピニオンの噛み合いピッチ半径をＤとすると、
   Ｆ＝Ｔ・ｓｉｎθ・μ／Ｄ………………………（１）
   上記（１）式によって前記ピニオンに働く後退力Ｆが求められ、
   前記ピニオンに作用する前記ピニオンスプリングの反力をＳｐとした時に、
   Ｆ＜Ｓｐ……………………………………………（２）
   上記（２）式の関係が成立する様に、前記ピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とするスタータ。
7. 請求項６に記載したスタータにおいて、
   前記ピニオンと前記出力軸とのスプライン結合部に生じるクリアランスを調整することで、前記（２）式の関係が成立するために必要な前記ピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とするスタータ。
8. 請求項６に記載したスタータにおいて、
   前記ピニオンは、前記出力軸に対し軸方向へ移動する際に、前記出力軸の外周面に案内される筒状のガイド部が設けられ、
   前記ピニオンと前記出力軸とのスプライン結合部に生じるクリアランスと、前記出力軸と前記ガイド部との間に生じるクリアランスとを調整することで、前記（２）式の関係が成立するために必要な前記ピニオンの傾き角度θが設定されていることを特徴とするスタータ。
9. 請求項７または８に記載したスタータにおいて、
   前記出力軸の傾きを小さくできる様に、前記出力軸の剛性および前記出力軸を支持するハウジングの剛性が確保されていることを特徴とするスタータ。
10. 請求項６〜９に記載した何れかのスタータにおいて、
    前記ピニオンスプリングを押し縮めながら、前記ピニオンが前記出力軸に対し軸方向に移動できる最大距離をピニオンストロークと呼ぶ時に、
    このピニオンストロークは、軸方向に押し出された前記ピニオンが前記リングギヤの端面に当接した後、前記メイン接点が閉じる前に、ヘリカルスプライン結合部の捩じり作用によって、前記ピニオンが前記リングギヤに噛み合い可能な位置まで回転できるだけの長さが確保されていることを特徴とするスタータ。

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