(57)【要約】【課題】プラネタリギヤ機構及び、該プラネタリギヤ機構を備える始動装置の耐久性向上【解決手段】被駆動体に設けられた第１サンギヤ３１と、固定体１１に、第１サンギヤ３１と同軸上に位置するように設けられた第２サンギヤ３２と、第１サンギヤ３１と常時噛合する第１ピニオンギヤ３５と、第１ピニオンギヤ３５と常時噛合すると共に、第２サンギヤ３２と噛合する第１位置と、第２サンギヤ３２から離反し、且つ回転を規制される第２位置との間を選択的に移動する第２ピニオンギヤ３６と、第１ピニオンギヤ３５を回転可能に支持すると共に、第２ピニオンギヤ３６を回転可能、且つ第１位置と第２位置との間で移動可能に支持し、駆動体と動力伝達可能に連結されたキャリア３３と、キャリア３３に設けられると共に、第２ピニオンギヤ３６を第２位置において係止可能な係止部５５とを備える。【選択図】図２
2020118047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体に設けられた第１サンギヤと、
固定体に、前記第１サンギヤと同軸上に位置するように設けられた第２サンギヤと、
前記第１サンギヤと常時噛合する第１ピニオンギヤと、
前記第１ピニオンギヤと常時噛合すると共に、前記第２サンギヤと噛合する第１位置と、前記第２サンギヤから離反し、且つ回転を規制される第２位置との間を選択的に移動する第２ピニオンギヤと、
前記第１ピニオンギヤを回転可能に支持すると共に、前記第２ピニオンギヤを回転可能、且つ前記第１位置と前記第２位置との間で移動可能に支持し、駆動体と動力伝達可能に連結されたキャリアと、
前記キャリアに設けられると共に、前記第２ピニオンギヤを前記第２位置において係止可能な係止部と、を備え、
前記第２ピニオンギヤが前記第１位置にある状態において、前記駆動体の動力が前記キャリアに伝達されると、当該動力が前記キャリアから前記第１ピニオンギヤに伝達され、前記第１ピニオンギヤに伝達された動力が前記第１サンギヤを介して前記被駆動体に伝達される第１状態と、
前記第２ピニオンギヤが前記第２位置にある状態において、前記被駆動体の動力が前記第１サンギヤに伝達されると、当該動力が前記第１サンギヤから前記第１ピニオンギヤを介して前記第２ピニオンギヤに伝達され、前記第２ピニオンギヤに伝達された動力が前記キャリアを介して前記駆動体に伝達される第２状態とに選択的に切替可能に構成されている
ことを特徴とするプラネタリギヤ機構。
【請求項２】
前記第１ピニオンギヤ及び、前記第２ピニオンギヤと常時噛合すると共に、前記キャリアに回転可能に支持された第３ピニオンギヤをさらに備え、
前記第１状態においては、前記駆動体の動力が前記キャリアから前記第３ピニオンギヤに伝達され、前記第３ピニオンギヤに伝達された動力が前記第１ピニオンギヤに伝達される一方、
前記第２状態においては、前記被駆動体の動力が前記第１サンギヤから前記第１ピニオンギヤを介して前記第３ピニオンギヤに伝達され、前記第３ピニオンギヤに伝達された動力が前記第２ピニオンギヤに伝達される
請求項１に記載のプラネタリギヤ機構。
【請求項３】
前記第１サンギヤの歯数が、前記第２サンギヤの歯数よりも多く設定されると共に、
前記第１状態においては、前記駆動体の動力が増幅されて前記被駆動体に伝達される
請求項１又は請求項２に記載のプラネタリギヤ機構。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載のプラネタリギヤ機構を備える始動装置であって、
前記被駆動体は、車両に搭載されたエンジンであり、
前記駆動体は、バッテリから供給される電力で駆動する電動発電機であり、
前記エンジンの始動時には、前記プラネタリギヤ機構が前記第１状態に切替えられると共に、前記電動発電機が前記バッテリの電力で電動機として駆動し、前記電動発電機の動力が前記プラネタリギヤ機構を介して前記エンジンに伝達されることで、前記エンジンを始動する一方、
前記車両の減速時及び、又は前記バッテリの残容量が所定の閾値以下の場合には、前記プラネタリギヤ機構が前記第２状態に切替えられると共に、前記電動発電機が前記エンジンから前記プラネタリギヤ機構を介して伝達される動力で発電機として駆動され、該駆動により発電された電力が前記バッテリに蓄電される
ことを特徴とする始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラネタリギヤ機構、及び該プラネタリギヤ機構を備える始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動発電機とクランクシャフトとをプラネタリギヤ機構を介して接続し、エンジン始動時には電動発電機の動力をプラネタリギヤ機構からクランクシャフトに伝達してエンジンを駆動すると共に、車両の減速時にはクランクシャフトからプラネタリギヤ機構を介して伝達される動力により電動発電機を発電機として駆動させて、回生発電を行う始動装置が広く用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１６００号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７７８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１，２に記載のような構成では、プラネタリギヤ機構にリングギヤの一方向への回転を許容し、他方向への回転を規制するワンウェイクラッチが設けられている。ワンウェイクラッチは電動発電機の動力でエンジンを始動する際に、リングギヤの回転を規制してプラネタリギヤ機構の減速比を大きくするように作用する。このため、ワンウェイクラッチには、エンジン始動時の大トルクに対する耐久性が求められる。一方、ワンウェイクラッチの耐久性を高めると、装置が大型になるという課題がある。
【０００５】
本開示の技術は、プラネタリギヤ機構の耐久性を効果的に向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の技術は、被駆動体に設けられた第１サンギヤと、固定体に、前記第１サンギヤと同軸上に位置するように設けられた第２サンギヤと、前記第１サンギヤと常時噛合する第１ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤと常時噛合すると共に、前記第２サンギヤと噛合する第１位置と、前記第２サンギヤから離反し、且つ回転を規制される第２位置との間を選択的に移動する第２ピニオンギヤと、前記第１ピニオンギヤを回転可能に支持すると共に、前記第２ピニオンギヤを回転可能、且つ前記第１位置と前記第２位置との間で移動可能に支持し、駆動体と動力伝達可能に連結されたキャリアと、前記キャリアに設けられると共に、前記第２ピニオンギヤを前記第２位置において係止可能な係止部と、を備え、前記第２ピニオンギヤが前記第１位置にある状態において、前記駆動体の動力が前記キャリアに伝達されると、当該動力が前記キャリアから前記第１ピニオンギヤに伝達され、前記第１ピニオンギヤに伝達された動力が前記第１サンギヤを介して前記被駆動体に伝達される第１状態と、前記第２ピニオンギヤが前記第２位置にある状態において、前記被駆動体の動力が前記第１サンギヤに伝達されると、当該動力が前記第１サンギヤから前記第１ピニオンギヤを介して前記第２ピニオンギヤに伝達され、前記第２ピニオンギヤに伝達された動力が前記キャリアを介して前記駆動体に伝達される第２状態とに選択的に切替可能に構成されていることを特徴とする。
【０００７】
また、前記第１ピニオンギヤ及び、前記第２ピニオンギヤと常時噛合すると共に、前記キャリアに回転可能に支持された第３ピニオンギヤをさらに備え、前記第１状態においては、前記駆動体の動力が前記キャリアから前記第３ピニオンギヤに伝達され、前記第３ピニオンギヤに伝達された動力が前記第１ピニオンギヤに伝達され、前記第２状態においては、前記被駆動体の動力が前記第１サンギヤから前記第１ピニオンギヤを介して前記第３ピニオンギヤに伝達され、前記第３ピニオンギヤに伝達された動力が前記第２ピニオンギヤに伝達されることが好ましい。
【０００８】
また、前記第１サンギヤの歯数が、前記第２サンギヤの歯数よりも多く設定されると共に、前記第１状態においては、前記駆動体の動力が増幅されて前記被駆動体に伝達されることが好ましい。
【０００９】
本開示の技術は、プラネタリギヤ機構を備える始動装置であって、前記被駆動体は、車両に搭載されたエンジンであり、前記駆動体は、バッテリから供給される電力で駆動する電動発電機であり、前記エンジンの始動時には、前記プラネタリギヤ機構が前記第１状態に切替えられると共に、前記電動発電機が前記バッテリの電力で電動機として駆動し、前記電動発電機の動力が前記プラネタリギヤ機構を介して前記エンジンに伝達されることで、前記エンジンを始動する一方、前記車両の減速時及び、又は前記バッテリの残容量が所定の閾値以下の場合には、前記プラネタリギヤ機構が前記第２状態に切替えられると共に、前記電動発電機が前記エンジンから前記プラネタリギヤ機構を介して伝達される動力で発電機として駆動され、該駆動により発電された電力が前記バッテリに蓄電されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の技術によれば、プラネタリギヤ機構の耐久性を効果的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る車両に搭載された始動装置を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態に係るプラネタリギヤ機構において、可動ピニオンギヤと第２サンギヤとが噛合している状態を図１のＺ方向視で模式的に示す図である。
【図３】本実施形態に係るプラネタリギヤ機構を図１のＹ方向視で模式的に示す一部断面図である。
【図４】本実施形態に係るプラネタリギヤ機構のエンジン始動時の作動を図１のＺ方向視で模式的に示す図である。
【図５】本実施形態に係るプラネタリギヤ機構の電動発電機の発電時の作動を図１のＺ方向視で模式的に示す図である。
【図６】（a）は、リングギヤ・シングルピニオン型のプラネタリギヤ機構の構成図であり、（b）は、リングギヤ・シングルピニオン型のプラネタリギヤ機構の共線図である。
【図７】（a）は、本実施形態に係るプラネタリギヤ機構の構成図であり、（b）は、本実施形態に係るプラネタリギヤ機構の共線図である。
【図８】本実施形態に係るプラネタリギヤ機構において仮想サンギヤと長ピニオンギヤとが噛合している状態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るプラネタリギヤ機構及び、該プラネタリギヤ機構を備える始動装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１３】
［全体構成］
図１は、本実施形態に係る車両に搭載された始動装置を模式的に示す図である。
【００１４】
車両１には、駆動源の一例としてエンジン１０が搭載されている。エンジン１０（被駆動体）のクランクシャフト１０Ａの出力側には、例えば、何れも不図示のクラッチ装置や変速機等を介して車両１の駆動輪が接続されている。
【００１５】
クランクシャフト１０Ａの前端側には、詳細を後述する始動装置２０の一部であるプラネタリギヤ機構３０が、クランクシャフト１０Ａと始動装置２０との間で動力伝達可能に設けられている。クランクシャフト１０Ａの前方には、クランクシャフト１０Ａと同軸上に固定シャフト１１（固定体）が設けられている。固定シャフト１１は、一端部をクランクシャフト１０Ａの前端部側に向けると共に、他端部を不図示の車体等に固定されている。
【００１６】
始動装置２０は、電動発電機２１（駆動体）と、モータプーリ２３と、詳細を後述するプラネタリギヤ機構３０と、ベルト２５とを備えている。電動発電機２１の作動は電子制御ユニット（Electronic Control Unit：以下、ＥＣＵ）５０により制御される。
【００１７】
ＥＣＵ５０は、車両１の各種制御を行うもので、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。
【００１８】
ＥＣＵ５０による電動発電機２１の制御は、具体的には以下のように行われる。エンジン１０の始動／停止を選択するための不図示のイグニッションスイッチがＯＮ操作されると、ＥＣＵ５０からの指令に応じて、電動発電機２１には、バッテリ２６から電力が供給され、電動発電機２１は電動機として駆動する。電動発電機２１が電動機として駆動すると、電動発電機２１の駆動力はモータプーリ２３、ベルト２５、プラネタリギヤ機構３０を介してクランクシャフト１０Ａに伝達されて、エンジン１０をクランキングさせる。
【００１９】
また、電動発電機２１は、車両１の減速時及び、又はバッテリ２６の残容量が所定の閾値以下の場合には、ＥＣＵ５０からの指令に応じて、発電機として稼働する。具体的には、電動発電機２１は、車両１の減速時には、駆動輪から変速機、クラッチ等を介してクランクシャフト１０Ａ、プラネタリギヤ機構３０、ベルト２５、モータプーリ２３に伝達される動力により発電機として駆動されて回生発電を行う。
【００２０】
また、電動発電機２１は、バッテリ２６の残容量が所定の閾値以下の場合には、クランクシャフト１０Ａから、プラネタリギヤ機構３０、ベルト２５、モータプーリ２３を介して伝達されるエンジン１０の駆動力により駆動されて発電する。電動発電機２１により発電されたこれらの電力はバッテリ２６に充電されると共に不図示の電装部品へ供給される。
【００２１】
プラネタリギヤ機構３０は、エンジン１０の始動時には電動発電機２１のトルクを増幅してクランクシャフト１０Ａに伝えるように構成されている。一方、プラネタリギヤ機構３０は、車両１の減速時等に電動発電機２１が発電機として稼働する際には、クランクシャフト１０Ａの回転を増速せずに同一の減速比で電動発電機２１側に伝えるように構成されている。以下、プラネタリギヤ機構３０の詳細について説明する。
【００２２】
［プラネタリギヤ機構］
図２は、本実施形態に係るプラネタリギヤ機構３０において、可動ピニオンギヤと第２サンギヤとが噛合している状態を図１のＺ方向視で模式的に示す図である。
【００２３】
同図に示すように、プラネタリギヤ機構３０は、第１サンギヤ３１と、第２サンギヤ３２と、キャリア・プーリ３３と、軸方向に所定の長さを有する短ピニオンギヤ３４（第３ピニオンギヤ）と、軸方向の長さが短ピニオンギヤ３４よりも長い長ピニオンギヤ３５（第１ピニオンギヤ）と、可動ピニオンギヤ３６（第２ピニオンギヤ）とを備えている。各ピニオンギヤ３４〜３６は、ギヤ歯が形成された本体部３４Ａ〜３６Ａと、本体部３４Ａ〜３６Ａの軸心を軸方向に延びる支持軸部３４Ｂ〜３６Ｂとを備えている。
【００２４】
第１サンギヤ３１は、クランクシャフト１０Ａ（図１参照）と同軸上に設けられており、クランクシャフト１０Ａの前端部に一体回転可能に固定されている。第２サンギヤ３２は、クランクシャフト１０Ａと同軸上に設けられており、固定シャフト１１に回転不能に固定されている。第１サンギヤ３１と第２サンギヤ３２とは所定の間隔を隔てて、同軸上に対向して設けられている。第１サンギヤ３１の歯数Ｚ３１と、第２サンギヤ３２の歯数Ｚ３２は、Ｚ３１＞Ｚ３２の関係になっている。第１サンギヤ３１と第２サンギヤ３２とは、各ピニオンギヤ３４〜３６を介して噛合する。
【００２５】
図３は、本実施形態に係るプラネタリギヤ機構３０を図１のＹ方向視で模式的に示す一部断面図である。
【００２６】
キャリア・プーリ３３は、中空筒状に形成されている。具体的には、キャリア・プーリ３３は、ベルト２５（図１参照）が巻きかけられる円環状の外周部３７と、外周部３７のクランクシャフト１０Ａ側の端部に設けられる円盤状の第１側板３８Ａと、外周部３７の固定シャフト１１側の端部に設けられる円盤状の第２側板３８Ｂと、外周部３７の軸方向の中央部に設けられる円盤状の仕切板３９とを備えている。
【００２７】
第１側板３８Ａの中心部には、開口４０Ａが貫通形成されている。開口４０Ａには、クランクシャフト１０Ａが挿通されている。第１側板３８Ａには、短ピニオンギヤ３４の支持軸部３４Ｂを軸支する円形孔５１と、長ピニオンギヤ３５の支持軸部３５Ｂを軸支する円形孔５２とが、周方向に１２０度の等ピッチで各３個形成されている（図では各１個を示す）。第２側板３８Ｂの中心部には、開口４０Ｂが貫通形成されている。開口４０Ｂには、固定シャフト１１が挿通されている。仕切板３９には、長ピニオンギヤ３５が挿通される不図示の挿通孔が形成されている。
【００２８】
長ピニオンギヤ３５は、第１側板３８Ａと第２側板３８Ｂとに軸支されており、短ピニオンギヤ３４及び可動ピニオンギヤ３６と常時噛合する。長ピニオンギヤ３５の本体部３５Ａの軸方向の長さＬ１は、好ましくは、短ピニオンギヤ３４の本体部３４Ａの軸方向の長さＬ２と可動ピニオンギヤ３６の本体部３６Ａの軸方向の長さＬ３とを加算した長さよりも長く形成されている。長ピニオンギヤ３５は、第１サンギヤ３１の外周方向と第２サンギヤ３２の外周方向に亘って１２０度の等ピッチで３個設けられている（図３では１個のみを示す）。長ピニオンギヤ３５は、支持軸部３５Ｂを軸心として自転すると共に、第１サンギヤ３１および第２サンギヤ３２の周りを公転する。
【００２９】
キャリア・プーリ３３の内部空間は、クランクシャフト１０Ａ側の第１ギヤ収容室４５Ａと、固定シャフト１１側の第２ギヤ収容室４５Ｂとに区画形成されている。具体的には、第１ギヤ収容室４５Ａは、外周部３７と、第１側板３８Ａと、仕切板３９とにより区画されて、第２ギヤ収容室４５Ｂは、外周部３７と、第２側板３８Ｂと、仕切板３９とにより区画されている。
【００３０】
第１ギヤ収容室４５Ａには、第１サンギヤ３１と、短ピニオンギヤ３４と、長ピニオンギヤ３５のクランクシャフト１０Ａ側とが収容されている。短ピニオンギヤ３４は、第１側板３８Ａと仕切板３９とに軸支されている。第２ギヤ収容室４５Ｂには、第２サンギヤ３２と、可動ピニオンギヤ３６と、長ピニオンギヤ３５の固定シャフト１１側とが収容されている。可動ピニオンギヤ３６は、第２側板３８Ｂと仕切板３９とに軸支されている。第２ギヤ収容室４５Ｂの第２側板３８Ｂと仕切板３９との間には、詳細を後述するロックピン５５（係止部）が周方向に１２０度の等ピッチで３個設けられている（図では２個のみを示す）。
【００３１】
図２に戻って、第２側板３８Ｂには、長ピニオンギヤ３５の支持軸部３５Ｂを軸支する円形孔５２と、可動ピニオンギヤ３６の支持軸部３６Ｂを摺動可能に軸支する長穴状の円弧スロット５３とが、周方向に１２０度の等ピッチで各３個形成されている。仕切板３９には、短ピニオンギヤ３４の支持軸部３４Ｂを軸支する円形孔５１と、可動ピニオンギヤ３６の支持軸部３６Ｂを摺動可能に軸支する長穴状の円弧スロット５３とが、周方向に１２０度の等ピッチで各３個形成されている。円形孔５２は、キャリア・プーリ３３の周方向の円形孔５１と円弧スロット５３との略中央に形成されている。
【００３２】
円弧スロット５３は、キャリア・プーリ３３の半径方向を長手方向として、短ピニオンギヤ３４の軸心を通る長ピニオンギヤ３５の軸心を中心とした円４５の周上に円弧状に形成されている。可動ピニオンギヤ３６は、円弧スロット５３に軸支されることにより、長ピニオンギヤ３５と噛合った状態で円４５の周上を移動することが許容されている。
【００３３】
円弧スロット５３から所定の間隔を隔てたキャリア・プーリ３３の外周部３７側には、ロックピン５５が設けられている。可動ピニオンギヤ３６は、円弧スロット５３内を移動した際に、キャリア・プーリ３３の中心側端部では、第２サンギヤ３２と噛合し、一方、キャリア・プーリ３３の外周部３７側では、ロックピン５５と噛合する。
【００３４】
短ピニオンギヤ３４は、第１サンギヤ３１の外周方向に１２０度の等ピッチで３個設けられている。短ピニオンギヤ３４は、第１サンギヤ３１および長ピニオンギヤ３５と常時噛合している。短ピニオンギヤ３４は、支持軸部３４Ｂを軸心として自転すると共に、第１サンギヤ３１の周りを公転する。
【００３５】
可動ピニオンギヤ３６は、第２サンギヤ３２の外周方向に１２０度の等ピッチで３個設けられている。可動ピニオンギヤ３６は、長ピニオンギヤ３５と常時噛合している。可動ピニオンギヤ３６は、支持軸部３６Ｂを軸心として自転すると共に、第２サンギヤ３２の周りを公転する。
【００３６】
図４は、本実施形態に係るプラネタリギヤ機構３０のエンジン１０の始動時の動作を図１のＺ方向視で模式的に示す図である。
【００３７】
電動発電機２１（図１参照）の駆動トルクが伝達されて、キャリア・プーリ３３が、図中における時計回り方向に回転すると、クランクシャフト１０Ａ（図１参照）は、クランクシャフト１０Ａ及びクランクシャフト１０Ａに接続された不図示の駆動系部材の重みにより回転しないため、各ピニオンギヤ３４〜３６は矢印Ｍ１〜Ｍ３方向にそれぞれ自転する。この際、短ピニオンギヤ３４は、第１サンギヤ３１の周りを、長ピニオンギヤ３５は、第１サンギヤ３１及び第２サンギヤ３２の周りを、可動ピニオンギヤ３６は、第２サンギヤ３２の周りを図中における時計回り方向にそれぞれ公転する。各ピニオンギヤ３４〜３６の自転により、可動ピニオンギヤ３６の支持軸部３６Ｂは、長ピニオンギヤ３５からの反作用により円弧スロット５３内の長ピニオンギヤ３５から離れる向きに押し付けられる。
【００３８】
このため、可動ピニオンギヤ３６の支持軸部３６Ｂは、円弧スロット５３内をキャリア・プーリ３３の中心側端部に移動し、可動ピニオンギヤ３６は第２サンギヤ３２と噛合する。この結果、図中の点線矢印Ｐ１，Ｐ２で示される固定シャフト１１からの反トルクが、図中の矢印Ｑ１〜Ｑ３で示される電動発電機２１の駆動トルクと合わさりクランクシャフト１０Ａを回転させる。この状態において、キャリア・プーリ３３からクランクシャフト１０Ａへ伝達されるトルクはプラネタリギヤ機構３０を介して増幅される。具体的には、キャリア・プーリ３３のトルクが、短ピニオンギヤ３４と長ピニオンギヤ３５と可動ピニオンギヤ３６とを介して、第２サンギヤ３２に伝達され、第２サンギヤ３２からの反トルクが可動ピニオンギヤ３６と長ピニオンギヤ３５と短ピニオンギヤ３４とを介して第１サンギヤ３１に伝達される。プラネタリギヤ機構３０の減速比については後述する。
【００３９】
図５は、本実施形態に係るプラネタリギヤ機構３０の電動発電機２１の発電時の作動を図１のＺ方向視で模式的に示す図である。
【００４０】
電動発電機２１（図１参照）の発電に伴う負荷トルクが伝達されて、キャリア・プーリ３３が、図中における反時計回り方向に回転すると、各ピニオンギヤ３４〜３６は矢印Ｎ１〜Ｎ３方向にそれぞれ自転する。この際、短ピニオンギヤ３４は、第１サンギヤ３１の周りを、長ピニオンギヤ３５は、第１サンギヤ３１及び第２サンギヤ３２の周りを、可動ピニオンギヤ３６は、第２サンギヤ３２の周りを図中における反時計回り方向にそれぞれ公転する。各ピニオンギヤ３４〜３６の自転により、可動ピニオンギヤ３６の支持軸は、長ピニオンギヤ３５からの反作用により円弧スロット５３内の長ピニオンギヤ３５から離れる向きに押し付けられる。
【００４１】
このため、可動ピニオンギヤ３６の支持軸部３６Ｂは、円弧スロット５３内をキャリア・プーリ３３の外周側端部に移動し、可動ピニオンギヤ３６はロックピン５５と噛合する。ロックピン５５は、キャリア・プーリ３３に固定されており、各ピニオンギヤ３４〜３６および第１サンギヤ３１はキャリア・プーリ３３に対して相対回転できない状態となる。言い換えれば、キャリア・プーリ３３とクランクシャフト１０Ａ（図１参照）とが直結した状態となる。
【００４２】
この状態でクランクシャフト１０Ａからキャリア・プーリ３３へ伝達されるトルクは、矢印Ｒ１〜Ｒ３及び点線矢印Ｒ４，Ｒ５で示される。点線矢印Ｒ４，Ｒ５は可動ピニオンギヤ３６を介して伝わるトルクを示しており、このトルクはロックピン５５を介してキャリア・プーリ３３に伝わる。具体的には、クランクシャフト１０Ａのトルクは、第１サンギヤ３１と、短ピニオンギヤ３４と、長ピニオンギヤ３５と、可動ピニオンギヤ３６と、ロックピン５５と、キャリア・プーリ３３と、ベルト２５とを介して電動発電機２１に伝達される。このように、プラネタリギヤ機構３０は、クランクシャフト１０Ａのトルクを増減せずに、キャリア・プーリ３３へ伝える。
【００４３】
なお、３個の可動ピニオンギヤ３６の円弧スロット５３内での移動に偏りが生じて、何れかの可動ピニオンギヤ３６が第２サンギヤ３２と噛合したまま、他の可動ピニオンギヤ３６がロックピン５５と噛合すると、プラネタリギヤ機構３０の全体が固定シャフト１１にロックされた状態となる。そのため、３個の可動ピニオンギヤ３６の円弧スロット５３内での移動に偏りが生じないように、不図示のスプリング等で可動ピニオンギヤ３６同士の円弧スロット５３内における位置を均等にすることが好ましい。また、可動ピニオンギヤ３６が、第２サンギヤ３２との噛合いを外れた後に、ロックピン５５と噛合するまでに、その支持軸部３６Ｂを円弧スロット５３内の長手方向の中央部に位置させた状態で、第２サンギヤ３２及びロックピン５５の何れとも噛合しない所定の遊びを設けることが好ましい。
【００４４】
次に、図６及び図７に基づいてプラネタリギヤ機構３０の減速比について説明する。
【００４５】
図６（a）は、リングギヤ・シングルピニオン型のプラネタリギヤ機構の構成図であり、（b）は、リングギヤ・シングルピニオン型のプラネタリギヤ機構の共線図である。
【００４６】
一般的なプラネタリギヤであるリングギヤ・シングルピニオン型のプラネタリギヤは図６（a）に示すように、リングギヤＡと、サンギヤＢと、キャリアＣとを備えて構成されている。図６（b）に示すように、リングギヤ・シングルピニオン型のプラネタリギヤにおいては、減速比を大きくするには、リングギヤＡとサンギヤＢとの歯数の差を大きくしなければならない。従って、リングギヤ・シングルピニオン型のプラネタリギヤにおいては、減速比を大きくすると装置が大型化してしまう。
【００４７】
図７（a）は、本実施形態に係るプラネタリギヤ機構３０の構成図であり、（b）は、本実施形態に係るプラネタリギヤ機構３０の共線図である。
【００４８】
本実施形態においては、プラネタリギヤ機構３０は、３個のピニオンギヤ３４〜３６を備えるトリプル・ピニオン型のプラネタリギヤとして構成されている。具体的には、プラネタリギヤ機構３０は図７（a）に示すように、第１サンギヤ３１と、第２サンギヤ３２と、キャリア・プーリ３３と、各ピニオンギヤ３４〜３６とを備えて構成されている。図７（ｂ）に示すように、プラネタリギヤ機構３０においては、第１サンギヤ３１と第２サンギヤ３２との歯数の差が、小さい程、減速比は大きくなる。従って、プラネタリギヤ機構３０は、装置を大型化することなく減速比を大きくできるように構成されている。具体的には、プラネタリギヤ機構３０の減速比は、第１サンギヤ３１の歯数Ｚ３１／（第１サンギヤ３１の歯数Ｚ３１−第２サンギヤ３２の歯数Ｚ３２）で求められる。本実施形態においては、第１サンギヤ３１の歯数Ｚ３１＝２９、第２サンギヤ３２の歯数Ｚ３２＝２０であり、減速比はＺ３１／（Ｚ３１−Ｚ３２）≒３．２２となっている。
【００４９】
次に、プラネタリギヤ機構３０の各ピニオンギヤ３４〜３６の配置の制約について検証する。
【００５０】
図８は、本実施形態に係るプラネタリギヤ機構３０において仮想サンギヤと長ピニオンギヤ３５とが噛合している状態を示す構成図である。
【００５１】
トリプル・ピニオン型のプラネタリギヤであるプラネタリギヤ機構３０においては、他の型式のプラネタリギヤと同様に各ピニオンギヤ３４〜３６の配置には制約がある。各ピニオンギヤ３４〜３６を均等に配置し、各ピニオンギヤ３４〜３６の噛合い位相を一致させるために、長ピニオンギヤ３５と噛合する仮想サンギヤ７１を想定すると、仮想サンギヤ７１の歯数Ｚ７１は、第１サンギヤ３１の歯数Ｚ３１との間、及び第２サンギヤ３２の歯数Ｚ３２との間でそれぞれ次式を満たす必要がある。
【００５２】
（第１サンギヤ３１の歯数Ｚ３１）＋（仮想サンギヤ７１の歯数Ｚ７１）＝（ピニオンギヤの個数）×ｎ（ｎは任意の整数）
（第２サンギヤ３２の歯数Ｚ３２）＋（仮想サンギヤ７１の歯数Ｚ７１）＝（ピニオンギヤの個数）×ｎ（ｎは任意の整数）
長ピニオンギヤ３５は、第１サンギヤ３１との干渉を避ける位置に設けられるため、仮想サンギヤ７１は、第１サンギヤ３１よりも大きく、且つ上記の式を満たすように、その歯数Ｚ７１が定められる。例えば、第１サンギヤ３１の歯数Ｚ３１＝２９、第２サンギヤ３２の歯数Ｚ３２＝２０に対して、仮想サンギヤ７１の歯数Ｚ７１＝３４とすることで、仮想サンギヤ７１は第１サンギヤ３１よりも大きく、且つ上記の式を満たすものとして想定できる。このように仮想サンギヤ７１を想定することで、本実施形態においてプラネタリギヤ機構３０の各ピニオンギヤ３４〜３６の配置の制約は満たされることになる。
【００５３】
以上詳述した本実施形態に係るプラネタリギヤ機構３０によれば、エンジン１０の始動時には、可動ピニオンギヤ３６が、キャリア・プーリ３３の中心側に移動し、第２サンギヤ３２と噛合する第１状態となる。第１状態においては、キャリア・プーリ３３のトルクが、短ピニオンギヤ３４と長ピニオンギヤ３５と可動ピニオンギヤ３６とを介して、第２サンギヤ３２に伝達され、第２サンギヤ３２からの反トルクが可動ピニオンギヤ３６と長ピニオンギヤ３５と短ピニオンギヤ３４とを介して第１サンギヤ３１に伝達される。このため、第１状態においては、プラネタリギヤ機構３０は、電動発電機２１のトルクを増幅してクランクシャフト１０Ａに伝達することができる。
【００５４】
これにより、プラネタリギヤ機構３０を備える始動装置２０においては、始動時に大きなトルクが求められる大型のエンジンにも効果的に対応しつつ、電動発電機２１の小型化が可能になることで、装置全体の小型化やコストの上昇を抑えることができる。また、プラネタリギヤ機構３０でトルクが増幅されるため、エンジン１０の始動時にベルト２５にかかる負荷を低減することが可能となり、ベルト２５の耐久性も確実に向上させることができる。
【００５５】
また、本実施形態のプラネタリギヤ機構３０は、電動発電機２１の発電時には、可動ピニオンギヤ３６が、キャリア・プーリ３３の外周部３７側に移動し、ロックピン５５と噛合する第２状態となる。第２状態においては、各ピニオンギヤ３４〜３６および第１サンギヤ３１は、クランクシャフト１０Ａ及びキャリア・プーリ３３に対してロックされた状態となる。この状態においては、クランクシャフト１０Ａのトルクは、第１サンギヤ３１と、短ピニオンギヤ３４と、長ピニオンギヤ３５と、可動ピニオンギヤ３６と、ロックピン５５と、キャリア・プーリ３３と、ベルト２５とを介して電動発電機２１に伝達される。このように、プラネタリギヤ機構３０においては、第２状態において、クランクシャフト１０Ａとキャリア・プーリ３３とがロックされるため、ワンウェイクラッチを廃止することができる。これにより、プラネタリギヤ機構３０を備える始動装置２０においては、エンジン１０の始動に必要なトルクが大きい場合においても、大トルクに耐えうる大型のワンウェイクラッチを備える必要がなく、プラネタリギヤ機構３０の小型化を図ることが可能になる。
【００５６】
また、本実施形態のプラネタリギヤ機構３０は、リングギヤを備えていないため、一般的なプラネタリギヤのようにインボリュート干渉（リングギヤが回転不可となる状態）を考慮することなく、各サンギヤ３１，３２及び各ピニオンギヤ３４〜３６の歯数を少なく設定することができる。これにより、各サンギヤ３１，３２及び各ピニオンギヤ３４〜３６のモジュールを大きくして耐久性を向上させることが可能となり、部品点数を効果的に削減しつつ、コストも抑えることができる。
【００５７】
［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００５８】
例えば、プラネタリギヤ機構３０は、３個のピニオンギヤ３４〜３６を備えるものとして説明したが、ピニオンギヤは２個以上であればよい。２個のピニオンギヤを備える場合は、可動ピニオンギヤ３６と、第１サンギヤ３１及び可動ピニオンギヤ３６と常時噛合する長ピニオンギヤ３５とを備えて、長ピニオンギヤ３５の本体部３５Ａの軸方向の長さを可動ピニオンギヤ３６の本体部３６Ａの軸方向の長さよりも長く形成すればよい。
【００５９】
また、電動発電機２１とクランクシャフト１０Ａとは、ベルト２５を介して接続されているものとして説明したが、ギヤを介して接続されてもよい。また、第１サンギヤ３１の歯数Ｚ３１と第２サンギヤ３２の歯数Ｚ３２とは、ＺＡ＞ＺＢの関係であれば、実施例と異なる歯数でもよい。また、キャリア・プーリ３３は、ロックピン５５を備えているものとして説明したが、キャリア・プーリ３３は、ロックピン５５に替えて可動ピニオンギヤ３６と噛合可能な内歯を部分的に備えてもよい。
【００６０】
また、キャリア・プーリ３３は、仕切板３９を備えているものとして説明したが、キャリア・プーリ３３は仕切板３９を備えていないものとして構成してもよい。この場合は、短ピニオンギヤ３４の支持軸部３４Ｂと、可動ピニオンギヤ３６の支持軸部３６Ｂとを延長して、各ピニオンギヤ３４〜３６が第１側板３８Ａ及び第２側板３８Ｂにより軸支されるようにすると共に、ロックピン５５を軸方向に延長して、第１側板３８Ａ及び第２側板３８Ｂとの間にロックピン５５が設けられるように構成すればよい。
【００６１】
また、上記実施形態は、車両１に搭載されるエンジン１０の始動装置２０に適用されるものとして説明したが、エンジンは車両に搭載されるものに限定されず、エンジンにより発電駆動されるジェネレータ等、エンジンを備える他の産業機械にも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０  エンジン（被駆動体）
１０Ａ  クランクシャフト
１１  固定軸（固定体）
２０  始動装置
２１  電動発電機（駆動体）
２５  ベルト
３０  プラネタリギヤ機構
３１  第１サンギヤ
３２  第２サンギヤ
３３  キャリア・プーリ
３４  短ピニオンギヤ（第３ピニオンギヤ）
３５  長ピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ）
３６  可動ピニオンギヤ（第２ピニオンギヤ）
５０  ＥＣＵ
５３  円弧スロット
５５  ロックピン（係止部）
【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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