(57)【要約】      （修正有）【課題】スタータ駆動部の信頼性向上。製造コストおよび保守費用低下。【解決手段】リングギア１３０と、スタータ出力シャフトとクラッチアセンブリ２２６とバレルアセンブリ２６２とを含むスタータ駆動アセンブリ１０６とを有する。スタータ出力シャフトは、一方の端部から他方の端部に向かって軸方向に延在する複数の軸溝２０６を有する。クラッチアセンブリ２２６は、エンジンの始動時に、スクリューシャフト２２８が第１の方向２５４に回転中には、クラッチプレート２０２を軸溝２０６に係合させることにより、クラッチプレート２０２を出力シャフトと一緒に回転させ、第２の方向２５６においては前記クラッチプレート２０２を解放する。バレルアセンブリ２６２は、スクリューシャフト２２８に螺合するように構成された第１の端部２６４とエンジンの始動動作中にリングギア１３０に係合するピニオンギア１２８を設けられた第２の端部２６６を有する。【選択図】図３
2010101314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン（１０）であって、
前記内燃エンジンの回転可能な部材に連結されているリングギア（１３０）と、
スタータ駆動アセンブリ（１０６）とを含み、前記スタータ駆動アセンブリが
第１の端部および第２の端部を含むスタータ出力シャフトであって、前記第１の端部が、円周方向に離間して設けられ、前記第１の端部に向かって軸方向に延在するよう設けられた複数の軸溝（２０６）を含む、スタータ出力シャフトと、
内燃エンジンの始動動作中に、前記出力シャフトの前記軸溝（２０６）に係合することにより、前記出力シャフトと一緒に回転するように構成されたクラッチプレート（２０２）と、
前記クラッチプレート（２０２）に選択的に嵌合可能なスクリューシャフト（２２８）であって、前記スクリューシャフト（２２８）が第１の方向（２５４）に回転中には前記クラッチプレート（２０２）に係合して前記スクリューシャフト（２２８）と前記クラッチプレート（２０２）とを前記第１の方向（２５４）に一緒に回転するようにさせ、第２の方向（２５６）においては前記クラッチプレート（２０２）を解放するように構成されてたスクリューシャフト（２２８）と、
を含むクラッチアセンブリ（２２６）と、
前記スクリューシャフト（２２８）に螺合するように構成された第１の端部（２６４）と、前記内燃エンジンの始動動作中に前記リングギア（１３０）に係合するように構成されているピニオンギア（１２８）を含む、第２の端部（２６６）と、
を有するバレルアセンブリ（２６２）と、
を含む、内燃エンジン。
【請求項２】
前記クラッチプレート（２０２）が、
内面（２３２）およびリップ（２３４）を含む開口部（２３０）と、
前記内面を巡って円周方向に離間された複数のスプライン（２３６）であって、前記出力シャフトの前記軸溝（２０６）に係合するように構成されている、複数のスプラインと、
前記開口部の前記リップに隣接して円周方向に離間された複数のラチェット歯（２３８、２５０）と、
をさらに含む、請求項１記載の内燃エンジン（１０）。
【請求項３】
前記スクリューシャフト（２２８）が、その中に前記スタータ出力シャフトを受容するような大きさに作られており、前記スクリューシャフト（２２８）が、複数の対応するラチェット歯を介して前記クラッチプレート（２０２）に連結するように構成されている、請求項２記載の内燃エンジン（１０）。
【請求項４】
前記バレルアセンブリ（２６２）が制御ナット（２７０）をさらに含み、前記制御ナットは、前記第１の端部（２６４）に固定連結され、前記スクリューシャフト（２２８）に螺合するように構成されている、請求項１記載の内燃エンジン（１０）。
【請求項５】
前記スタータ出力シャフトを制限し、前記スタータ出力シャフトに沿った前記バレルアセンブリ（２６２）の軸方向移動の終端を画定するように構成されている制御ナット停止フランジ（２７８）をさらに含む、請求項４記載の内燃エンジン（１０）。
【請求項６】
前記スタータ出力シャフトと前記バレルアセンブリ（２６２）との間の摩擦の低減を促進するように構成されている、前記スタータ出力シャフトの少なくとも一部に沿って延在しているブシュ（２９４）をさらに含む、請求項１記載の内燃エンジン（１０）。
【請求項７】
前記出力シャフトの前記第１の端部に連結されているケーシング（２２０）をさらに含み、凹部（２２２）が、前記ケーシングと前記クラッチアセンブリとの間に画定されるように、前記ケーシングが、前記第１の端部の少なくとも一部および前記クラッチアセンブリ（２２６）の少なくとも一部を覆って延在している、請求項１記載の内燃エンジン（１０）。
【請求項８】
前記凹部（２２２）内部に配置されており、前記クラッチプレート（２０２）に予め負荷を与えるように構成されており、ガスタービンの始動動作中に圧縮されて、前記スタータ駆動アセンブリ（１０６）内部の衝撃負荷の減衰を促進するように構成されている略円形の付勢部材をさらに含む、請求項７記載の内燃エンジン（１０）。
【請求項９】
内燃エンジン（１０）のためのスタータ駆動アセンブリ（１０６）であって、
第１の端部および第２の端部を含むスタータ出力シャフトであって、前記第１の端部が、円周方向に離間されており、かつ前記第１の端部に向かって軸方向に延在している複数の軸溝（２０６）を含む、スタータ出力シャフトと、
クラッチプレート（２０２）であって、内燃エンジンの始動動作中に前記出力シャフトと前記クラッチプレート（２０２）とが一緒に回転するように、前記出力シャフトの前記軸溝（２０６）に係合するように構成されているクラッチプレート（２０２）、および
前記クラッチプレート（２０２）に選択的に嵌合可能なスクリューシャフト（２２８）であって、前記スクリューシャフト（２２８）と前記クラッチプレート（２０２）とが第１の方向（２５４）で一緒に回転するように、前記スクリューシャフト（２２８）が、前記第１の方向（２５４）に回転中に前記クラッチプレート（２０２）に係合し、第２の方向（２５６）で前記クラッチプレート（２０２）を解放するように構成されている、スクリューシャフト（２２８）
を含む、クラッチアセンブリ（２２６）と、
前記スクリューシャフト（２２８）に螺合するように構成されている第１の端部（２６４）、および
前記内燃エンジンの始動動作中に前記リングギア（１３０）に係合するように構成されているピニオンギア（１２８）を含む、第２の端部（２６６）
を含む、バレルアセンブリ（２６２）と、
を含む、スタータ駆動アセンブリ。
【請求項１０】
前記クラッチプレート（２０２）が、
内面（２３２）およびリップ（２３４）を含む開口部（２３０）と、
前記内面を巡って円周方向に離間された複数のスプライン（２３６）であって、前記出力シャフトの前記軸溝（２０６）に係合するように構成されている、複数のスプラインと、
前記開口部の前記リップに隣接して円周方向に離間された複数のラチェット歯（２３８、２５０）と、
をさらに含む、請求項９記載の内燃エンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、全般的に、内燃エンジンに関し、特に、そのようなエンジンで使用するスタータ駆動部に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力発生に使用される少なくともいくつかの既知の内燃エンジンは、燃料と空気との混合物を燃焼させる室の内部で直線的に移動する複数のピストンを有するコアエンジンを含む。この燃焼は、トルクを生成する主シャフトの駆動を促進する。
【０００３】
そのようなエンジンは、一般に、エンジン回転を開始すること、適時に燃料を導入して点火すること、およびエンジンを持続的な基本の遊休状態まで加速することを促進する、エンジンの始動動作の実行に使用されるスタータ駆動部を含む。少なくともいくつかの既知のスタータは、電気または圧縮空気／ガスの供給により駆動され、少なくとも１つのクラッチプレートを介してスタータ駆動部に連結されているシャフトを回転させるスタータモータを含む。そのようなスタータ駆動部は、一般的に「慣性駆動部」として既知であり、通常、ピニオンギアが上で移動する螺旋状のねじ式シャフトを含む。エンジンの始動を促進するために、スタータモータは、電気または圧縮空気／ガスのいずれかの動力源により駆動され、それにより、出力シャフトを駆動する。回転運動は、クラッチプレートを介して接続され、スクリューシャフトを駆動する。ピニオンギアの慣性により、ピニオンギアはスクリューシャフトに沿って移動し、エンジンのリングギアと係合する。ピニオンギアが、スクリューシャフトに沿ったその移動の終端に到達すると、ピニオンギアは、エンジンのリングギアと完全に噛合する。スクリューシャフトの継続回転によりピニオンギアが回転し、それにより、リングギアが回転する。該リングギアは、エンジン内部でフライホイールに連結されており、エンジンの始動を促進する。良好なエンジン点火の後、エンジンは、スクリューシャフトの回転より速くリングギアを加速し始める。このことにより、ピニオンギアはリングギアから離れ、それとの係合を脱して、スクリューシャフトに沿って移動することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３６６４２０１号公報
【特許文献２】米国特許第３６６６９５８号公報
【特許文献３】米国特許第３６９０１８８号公報
【特許文献４】米国特許第３６９１８５４号公報
【特許文献５】米国特許第３７６６４５３号公報
【特許文献６】米国特許第３８２０４０６号公報
【特許文献７】米国特許第３８７５８０５号公報
【特許文献８】米国特許第４２０８９２２号公報
【特許文献９】米国特許第４３２６４２９号公報
【特許文献１０】米国特許第４３６６３８５号公報
【特許文献１１】米国特許第４３６９６６６号公報
【特許文献１２】米国特許第４３９５９２３号公報
【特許文献１３】米国特許第４４２５８１２号公報
【特許文献１４】米国特許第４４６４５７６号公報
【特許文献１５】米国特許第４５２４６２９号公報
【特許文献１６】米国特許第４６９５７３５号公報
【特許文献１７】米国特許第４７３８１４８号公報
【特許文献１８】米国特許第４７４８８６２号公報
【特許文献１９】米国特許第４８８３１５２号公報
【特許文献２０】米国特許第４９６２３４０号公報
【特許文献２１】米国特許第５０４２３１２号公報
【特許文献２２】米国特許第６９４８３９２Ｂ２号公報
【特許文献２３】米国特許第７１７６５８８Ｂ２号公報
【特許文献２４】米国特許第７３０２８７０Ｂ２号公報
【特許文献２５】米国特許出願公開第２００３０１３１８１７Ａ１号公報
【特許文献２６】米国特許出願公開第２００６００８２３１６Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
いくつかの既知のエンジンは、スタータモータの出力シャフト上を滑動し、かつキーと位置決めねじとの組合せを使用して定位置および定配向に維持されるスタータ駆動部を使用する。そのようなスタータ駆動部では、このキーと位置決めねじとの組合せにより、そのようなスタータ駆動部の構成要素故障率が増大し、信頼性が低下する可能性がある。さらに、そのような構成により、結果的に、部品点数が増加し、スタータ駆動部の全長が長くなって、製造コストおよび保守費用が増大すると同時に、そのようなスタータ駆動部を使用し得るエンジンの種類が限定される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、例示的な内燃エンジンが提供される。該エンジンは、エンジンの回転可能な部材に連結されているリングギアと、スタータ駆動アセンブリとを含む。スタータ駆動アセンブリは、複数の円周方向に離間された軸溝を有するスタータ出力シャフトと、クラッチアセンブリと、バレルアセンブリとを含む。クラッチアセンブリは、出力シャフトとクラッチプレートとが、エンジンの始動動作中に一緒に回転するように、出力シャフトの軸溝に係合するように構成されているクラッチプレートを含む。クラッチアセンブリは、クラッチプレートに選択的に嵌合可能なスクリューシャフトをさらに含み、スクリューシャフトとクラッチプレートとが第１の方向に一緒に回転するように、スクリューシャフトは、第１の方向に回転中にクラッチプレートに係合し、第２の方向でクラッチプレートを解放するように構成されている。バレルアセンブリは、スクリューシャフトに螺合するように構成されている第１の端部と、エンジンの始動動作中にリングギアに係合するように構成されているピニオンギアを含む第２の端部と、を含む。
【０００７】
別の例示的実施形態では、スタータ駆動アセンブリが提供される。スタータ駆動アセンブリは、複数の円周方向に離間された軸溝を有するスタータ出力シャフトと、クラッチアセンブリと、バレルアセンブリとを含む。クラッチアセンブリは、エンジンの始動動作中に出力シャフトとクラッチプレートとが一緒に回転するように、出力シャフトの軸溝に係合するように構成されているクラッチプレートを含む。クラッチアセンブリは、クラッチプレートに選択的に嵌合可能なスクリューシャフトをさらに含み、スクリューシャフトは、スクリューシャフトとクラッチプレートとが第１の方向に一緒に回転するように、第１の方向に回転中にクラッチプレートに係合し、第２の方向でクラッチプレートを解放するように構成されている。バレルアセンブリは、スクリューシャフトに螺合するように構成されている第１の端部と、エンジンの始動動作中にリングギアに係合するように構成されているピニオンギアを含む第２の端部と、を含む。
【０００８】
さらに別の例示的実施形態では、エンジンを始動する方法が提供される。該方法は、クラッチプレートに形成されている複数のラチェット歯が、スクリューシャフトの相補的なラチェット歯に係合するように、クラッチプレートを第１の回転方向に回転させるステップと、スクリューシャフトがバレルアセンブリの第１の軸方向の移動を促進するように、回転および係合を用いてスクリューシャフトを回転させるステップと、を含む。該方法は、第１の軸方向と反対の第２の軸方向にクラッチプレートを移動させるステップと、クラッチプレートの移動を用いて付勢部材を圧縮するステップと、エンジンの始動を促進するために、エンジンの回転可能な部材に連結されているリングギアに係合するステップと、をさらに含む。
【０００９】
非制限の包括的な実施形態を、以下の図面を参照して説明する。同様の参照番号は、別途指定されない限り、個々の図全てを通して同様の部品を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な内燃エンジンの概略図である。
【図２】図１に示されている内燃エンジンと共に使用される例示的な統合スタータシステムの概略図である。
【図３】後退している構成で図２に示されているスタータ駆動アセンブリの概略図である。
【図４】係合している構成で図２に示されているスタータ駆動アセンブリの概略図である。
【図５】例示的なクラッチプレートの概略図である。
【図６】エンジン、例えば図１に示されている内燃エンジンなど、を始動する例示的な方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、例示的な間欠的内燃エンジン１０の概略図である。本例示的実施形態では、内燃エンジン１０は、個別量の燃料および空気の断続的な点火を特徴とする圧縮型エンジン、即ちディーゼルエンジン、である。あるいは、エンジン１０は、ガスタービンエンジンもしくはピュアジェットエンジンなどの連続燃焼エンジン、または火花点火（ガソリン）エンジンなどの断続燃焼エンジンであってもよい。
【００１２】
本例示的実施形態では、エンジン１０は、クランクシャフトアセンブリ１６に連結されている独立した連接棒１４に連結されている複数のシリンダ１２を含む。燃焼過程は、排気弁／マニホルド１８、吸気弁／マニホルド２０、および燃料噴射器２２の点火時調整により促進される。
【００１３】
動作中、本例示的実施形態では、吸気行程、圧縮行程、出力行程、および排気行程を含む、エンジン１０の特徴的な４つの燃焼段階がある。吸気行程中、ピストン２４が、空気の燃焼室２６内への送り込みを促すために下降している間、吸気弁２０は開かれている。圧縮行程中、ピストン２４は上昇を開始し、吸気弁２０は閉じる。ピストン２４が上昇するにつれて空気が圧縮され、圧縮行程の最後に、燃料が燃焼室２６内に噴射される。圧縮空気の温度は、燃料が室２６内に噴射された時に燃料を自然発火させるのに十分である。出力行程中、爆発の高圧が、ピストン２４の下降を促進する。出力衝撃は、ピストン２４を通り、次に連接棒１４を通り、クランクシャフトアセンブリ１６に伝達される。クランクシャフトアセンブリ１６は、その力により回転する。排気行程中、ピストン２４が燃焼後に上方へ戻ると、排気弁１８は開く。ピストン２４がその移動の最上部に到達すると、排気弁１８は閉じ、吸気弁２０は開く。本例示的実施形態では、エンジンの動作中、この４つの周期が継続的に繰り返している。
【００１４】
図２は、図１に示されている内燃エンジン１０と共に使用される例示的な統合スタータシステム１００の概略図である。本例示的実施形態では、スタータシステム１００は、回転軸１０８を含む中心シャフト１０７を介してスタータ駆動アセンブリ１０６に動作可能に連結されているタービンハウジング１０４内部に取り付けられているタービンアセンブリ１０２を含み、タービンアセンブリ１０２は、始動動作中、スタータ駆動アセンブリ１０６にトルクを供給するように動作可能である。本例示的実施形態では、空気流１１２をタービンアセンブリ１０２内に方向付ける際に使用するために、リレーバルブ１１０がタービンアセンブリ１０２に連結されている。代替の実施形態では、スタータシステム１００がリレーバルブ１１０を含まなくてよい。スタータシステム１００は、スタータシステム１００からの排気ガスを送る際に使用するために、タービンアセンブリ出口１１６から延出する排気エルボ１１４を含む。タービンアセンブリ１０２は、中心シャフト１０７に沿って連結されている第１のロータ１１８と第２のロータ１２０とを含む。さらに具体的には、第２のロータ１２０は、中心シャフト１０７に沿って第１のロータ１１８からタービンアセンブリ出口１１６の方へ距離Ｄ１だけ下流で、中心シャフト１０７に連結されている。回転軸１０８の軸がスタータ駆動アセンブリの駆動シャフト１２２と軸方向に一直線になっているように、タービンアセンブリ１０２は、スタータ駆動アセンブリ１０６に連結されている。本例示的実施形態では、タービンハウジング１０４は、複数のピン１２６により、スタータ駆動部のハウジング１２４に連結されている。あるいは、タービンハウジング１０４は、溶接継ぎ手および／または少なくとも１つのボルトを含むがそれらに限定されない、スタータシステム１００が本明細書に記載の通り機能することを可能にする任意のタイプのファスナを使用して、スタータ駆動部のハウジング１２４に連結されていてもよい。本例示的実施形態では、本明細書により詳細に記載の通り、スタータ駆動アセンブリ１０６は、タービンアセンブリ１０２から付与されたトルクに応答して、リングギア１３０を介してエンジン、例えば図１に示されている内燃エンジン１０、と連動するピニオンギア１２８を前進させ、良好なエンジンの始動後にピニオンギア１２８を後退させるように動作可能である。
【００１５】
図３および４は、それぞれ、後退している構成２００および係合している構成３００におけるスタータ駆動アセンブリ１０６の概略図である。図５は、スタータ駆動アセンブリ１０６で使用される例示的なクラッチプレート２０２の概略図である。本例示的実施形態では、本明細書により詳細に記載の通り、スタータ駆動アセンブリ１０６は、タービンアセンブリ１０２（図２に示されている）から付与されたトルクをエンジンのリングギア１３０に移動させるために使用される駆動シャフト１２２を含む。さらに具体的には、本例示的実施形態では、駆動シャフト１２２は、駆動シャフト第１の端部２０８に隣接して配置されている、複数の円周方向に離間された軸方向に延在する溝２０６を含む。支持ワッシャ２１０は、駆動シャフト第１の端部２０８に固定連結されている。さらに具体的には、支持ワッシャ２１０は、駆動シャフト第１の端部２０８をその中に受容するような大きさに作られ、そのように配向されている開口部２１２を内部に含む。あるいは、駆動シャフト１２２は、駆動シャフト第１の端部２０８に連結界面を設けることを容易にし、しかも、スタータ駆動アセンブリ１０６が本明細書に記載の通り機能することを可能にする、任意のそのような支持特徴を含んでもよい。
【００１６】
本例示的実施形態では、係合フランジ２１４が、駆動シャフト第１の端部２０８に固定連結されており、支持ワッシャ２１０から軸方向外側に延出している。係合フランジ２１４は、スタータ駆動アセンブリ１０６をタービンアセンブリ（図２に示されている）に連結する際に使用するために、ギアアセンブリ（図示せず）をその中に受容するような大きさに作られ、そのように配向されている凹部２１６を画定している。さらに具体的には、凹部内に配置されているギアアセンブリは、始動動作中、タービンアセンブリがスタータ駆動アセンブリ１０６に係合し、そこにトルクを供給することを可能にする。本例示的実施形態では、ギアアセンブリは、太陽／遊星／リングギアの組合せである。あるいは、ギアアセンブリは、スタータシステム１００が本明細書に記載の通り機能することを可能にする、任意のギア要素構成であってもよい。
【００１７】
略円形のケーシング２２０は、支持ワッシャ２１０から軸方向内側に延在している。本例示的実施形態では、ケーシング２２０は、略環状の付勢要素２２４をその中に受容するような大きさに作られている凹部２２２を画定している。本明細書により詳細に記載の通り、使用中、ケーシング２２０は、付勢要素２２４および他のスタータ駆動構成要素のための支持を提供する。さらに、本明細書により詳細に記載の通り、付勢要素２２４は、クラッチプレート２０２に対して支持ワッシャ２１０から軸方向内側に予め負荷を与え、始動動作中にスタータ駆動アセンブリ１０６内部の軸方向の衝撃負荷を減衰させるために、圧縮されるように構成されている。
【００１８】
本例示的実施形態では、スタータ駆動アセンブリ１０６は、クラッチアセンブリ２２６を含み、該クラッチアセンブリは、環状のクラッチプレート２０２と、円筒状のスクリューシャフト２２８とを含み、駆動シャフト１２２上で滑動可能に支えられている。さらに具体的に、ここで図５を参照すると、クラッチプレート２０２は、内面２３２とリップ２３４とを画定している開口部２３０を含む。本例示的実施形態では、クラッチプレート２０２は、内面２３２を巡って配置されている、複数の円周方向に離間されたスプライン２３６と、リップ２３４に隣接した複数の円周方向に離間されたラチェット歯２３８と、を含む。スプライン２３６は、エンジンの始動動作中に駆動シャフト１２２とクラッチプレート２０２とが一緒に回転するように、駆動シャフトの軸溝２０６に係合するような大きさに作られ、そのように配向されている。本例示的実施形態では、図３および４に示されている通り、クラッチプレート２０２は、ケーシング２２０内部に受容されるような大きさに作られ、付勢要素２２４により付勢される。スタータ駆動アセンブリ１０６のこの例示的構成は、他の既知のタービンエンジンのスタータシステムにおいて故障箇所となるキー／キー溝の組合せの必要性を無くすことにより、構成要素の統合を容易にし、システムの部品点数を減少させて、より効率的で信頼できるシステムにする、統合スタータシステム１００を実現する。
【００１９】
図３および４を再度参照すると、スクリューシャフト２２８は、スクリューシャフト第１の端部２５２に沿って、複数の円周方向に離間されたラチェット歯２５０を含む。ラチェット歯２５０は、エンジンの始動動作中にクラッチプレートのラチェット歯２３８に選択的に係合するような大きさに作られ、そのように配向されている。さらに具体的に、本例示的実施形態では、スクリューシャフト２２８は、第１の方向２５４に回転中にクラッチプレート２０２と係合し、それと一緒に回転し、第２の方向２５６に回転中にクラッチプレート２０２を解放する。本例示的実施形態では、スクリューシャフト２２８は、スクリューシャフト２２８の外側部分２６０に沿って延在する複数のねじ山２５８を含み、本明細書により詳細に記載の通り、ねじ山２５８は、バレルアセンブリ２６２を受容し、それと嵌合するような大きさに作られ、そのように配向されている。エンジンの始動動作中、駆動シャフト１２２、クラッチプレート２０２、およびスクリューシャフト２２８は、図５に示されている対応するラチェット歯２３８、２５０および溝／スプラインの組合せ２０６、２３６それぞれにより、一構成単位として回転する。そのような構成は、エンジンの始動動作中に使用する構成要素の機能性を組み合わせることにより、他の既知のスタータシステムで使用されているような別個のスタータ駆動部の必要性を実質的に排除する。
【００２０】
本例示的実施形態では、バレルアセンブリ２６２は、バレルアセンブリ第１の端部２６４で駆動シャフト１２２に螺合されており、エンジンの始動動作中にバレルアセンブリ２６２がピニオンギア１２８を移動させてエンジンのリングギア１３０に接触させるように、ピニオンギア１２８は、バレルアセンブリ第２の端部２６６に固定連結されている。さらに具体的には、バレルアセンブリ２６２は、スクリューシャフト２２８上に延在するような大きさに作られている略円筒形の本体部分２６８を含む。制御ナット２７０は、バレルアセンブリ第１の端部２６４内部に受容されており、スクリューシャフトのねじ山２５８に対応し係合する複数の螺旋状スプライン２７４を有する内面２７２を含む。本例示的実施形態では、制御ナット２７０は、放射状に内側に延在するフランジ２７６とスナップリング２７７とにより、バレルアセンブリ２６２内部の定位置に維持されている。あるいは、制御ナット２７０は、ボルト締め、溶接、および／もしくは接着剤の使用、またはそれらの任意の組合せを含むがそれらに限定されない、スタータシステム１００が本明細書に記載の通り機能することを可能にする、任意のファスナデバイスまたは方法を使用して、バレルアセンブリ２６２内部に結合されてもよい。本例示的実施形態では、制御ナット停止部２７８が、スクリューシャフト第２の端部２８０に結合されており、動作中、制御ナット２７０に係合する。さらに具体的には、ピニオンギア１２８が移動してエンジンのリングギア１３０に接触した時、制御ナット停止部２７８は、バレルアセンブリ２６２の軸方向移動の終端を画定する。
【００２１】
本例示的実施形態では、ピニオンギア１２８は、バレルアセンブリ第２の端部２６６から放射状に内側に延在しており、かつピニオンギア１２８上に画定されているレセプタクル２８４内部に受容されている継ぎ手フランジ２８２により、バレルアセンブリ２６２に連結されている。あるいは、ピニオンギア１２８は、ボルト締め、溶接、および／もしくは接着剤の使用、またはそれらの任意の組合せを含むがそれらに限定されない、スタータシステム１００が本明細書に記載の通り機能することを可能にする、任意のファスナデバイスまたは方法を使用して、バレルアセンブリ第２の端部２６６に連結されていてもよい。複数の円周方向に離間されたギア歯２８６は、ピニオンギア外面２８８に沿って配置されており、ピニオンギア１２８がエンジンのリングギア１３０に係合することを可能にする。ピニオンギア１２８は、駆動シャフト１２２の部分２９２を受容しそれに沿って移動する大きさに作られている、ピニオンギアを貫通して軸方向に位置合わせされた開口部２９０を含む。本例示的実施形態では、ピニオンギアの開口部２９０の内面２９５に沿ってブシュ２９４が具備されており、回転中の摩擦の減少を促し、エンジンの始動動作中に、駆動シャフト１２２に沿ったピニオンギア１２８の容易な移動を促進する。あるいは、ブシュ２９４は、ピニオンギアの開口部２９０内部に具備されていなくてもよいが、代わりに、潤滑剤、膜、および／もしくはライニング、またはそれらの組合せが使用されて、始動動作中に、その中で摩擦を低減し、ピニオンギア１２８の移動を促進してもよい。
【００２２】
図３に示されている通り、使用中、エンジンの始動動作を開始する前には、スタータ駆動アセンブリ１０６は後退した位置にある。タービンアセンブリ１０２（図２に示されている）は、駆動シャフト１２２に沿ってトルクを伝達し、駆動シャフト１２２を始動方向２５４に回転させる。付与されたトルクの結果として、駆動シャフト１２２とクラッチアセンブリ２２６（クラッチプレート２０２とスクリューシャフト２２８とを含む）とが、本明細書に記載の対応するラチェット歯と溝の構成により、一構成単位として回転する。クラッチアセンブリ２２６が回転すると、バレルアセンブリ２６２は、スプライン／ねじ山の組合せにより第１の方向２９６に移動し、それにより、ピニオンギア１２８を移動させて、エンジンのリングギア１３０に接触させ、図４に示されている係合している構成３００にする。クラッチアセンブリは、第２の方向２９８に移動することが可能になり、（図４に示されている通り）始動動作中に圧縮される付勢部材２２４により付勢されて、移動したトルクによりスタータ駆動アセンブリ１０６上に与えられる衝撃負荷の減衰を促進する。そのようなスタータ駆動システムの構造により、既知のスタータ駆動部を駆動シャフトに連結するのに通常使用されるキー／キー溝の組合せの必要性が無くなり、それにより、駆動アセンブリの全長が縮小され、そのようなシステムがより広範囲のエンジンで使用されることが可能になる。
【００２３】
図６は、ガスタービンエンジン、例えば図１に示されている内燃エンジン１０など、を始動する例示的な方法４００の流れ図であるが、方法４００は、いかなるエンジンを始動するために使用されてもよい。本例示的実施形態では、方法４００は、スタータ駆動アセンブリに動力源を提供するステップ４０２と、それにより、クラッチプレートに形成されている複数のラチェット歯がスクリューシャフトの相補的なラチェット歯に係合するように、クラッチプレートを第１の回転方向に回転させるステップ４０４と、複数の円周方向に離間された軸溝を介してクラッチプレートに連結されているスタータ駆動シャフトを回転させるステップ４０６と、を含む。
【００２４】
本例示的実施形態では、方法４００は、スクリューシャフトがバレルアセンブリを第１の軸方向に移動させるステップ４１０と、第１の軸方向と反対の第２の軸方向にクラッチプレートを移動させるステップ４１２とを促すように、クラッチプレートの回転４０４およびクラッチプレートとの係合を用いてスクリューシャフトを回転させるステップ４０８と、を含む。
【００２５】
本例示的実施形態では、方法４００は、クラッチプレートの移動を用いて付勢部材を圧縮してスタータ駆動アセンブリ内部の衝撃負荷を減衰させるステップ４１４を含む。本例示的実施形態では、バレルアセンブリの移動およびクラッチプレートの移動の後に、エンジンの始動を促進するために、エンジンの回転可能な部材に連結されているリングギアが、スタータ駆動アセンブリにより係合される４１６。
【００２６】
燃焼エンジンで使用するスタータ駆動部の例示的実施形態は、詳細に前述されている。前述の統合スタータ駆動アセンブリは、スタータ駆動シャフトとクラッチアセンブリとの組合せを使用して、構成要素の統合およびシステムの部品数の減少を促進し、より効率的な信頼できるシステムになる。スタータ駆動アセンブリ内部で予め負荷が掛けられた状態を維持しながら、スタータ駆動アセンブリ全体に亘るより安定した負荷経路を作り出すことにより、そのような結果が達成される。さらに具体的には、構成要素上の対応する溝を介して統合されたクラッチアセンブリをスタータ駆動シャフトと基本的に組み合わせることにより、別個のスタータ駆動部の必要性が無くなる。さらに、そのような統合システムにより、他の既知のシステムにおいて故障箇所となるキー／キー溝の組合せの必要性が無くなる。本明細書に記載のこの部品の減少および統一により、駆動アセンブリの全長の縮小が促され、それにより、そのようなシステムがより広い範囲のエンジン、特により小さくより制限された空間を有するエンジン、で使用されることが可能になる。さらに、そのような統合システムにより、製造および組立て時のコストが低減される一方、既知のスタータ駆動システムと比較した場合により小さい全長を有する、構成要素の少ない、より信頼できるシステムが実現される。本明細書に開示の例示的なシステム構造は、エンジンの組立て作業時に迅速に組み込むことができ、かつ／または保守および修理作業時に迅速に除去される、容易に保守可能なスタータ駆動部を実現する。そのような構造は、他の既知のより複雑なシステムに一般的に付随するスタータ駆動アセンブリ内部の構成要素故障の可能性を、実質的に低減する。
【００２７】
前述の説明は多くの詳細事項を含むが、これらは、本発明の範囲の限定と見做されるべきではなく、単に現在好適な実施形態のうちのいくつかの例証を提供しているに過ぎない。同様に、本発明の精神または範囲から離れない本発明の他の実施形態が考案されてよい。種々の実施形態の特徴は、組み合わせて採用されてもよい。したがって、本発明の範囲は、前述の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの合法的等価物によってのみ示され、限定される。特許請求の範囲の意味および範囲に入る、本明細書に開示の本発明に対する全ての付加、削除、および修正は、本発明によって包含される。
【００２８】
本明細書に記載の装置および方法は、内燃エンジンと共に使用するスタータ駆動アセンブリの場合において説明されているが、該装置および方法は、内燃エンジン用途に限定されないことが分かる。同様に、図示のシステム構成要素は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されず、逆に、本明細書に記載の他の構成要素から独立して、単独で、システム構成要素を利用することができる。
【００２９】
本明細書で使用されているように、単数形で記載されており、単語「ａ」または「ａｎ」で始まる要素またはステップは、除外が明記されていない限り、複数の要素またはステップを除外しないものとして理解されるべきである。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、記載された特徴を同様に組み込む付加的な実施形態の存在を除外することと解釈されないものとする。
【００３０】
本記載は、例を使用して、最良の形態を含めて本発明を開示し、同様に、いずれの当業者もが、任意のデバイスまたはシステムを作製し使用すること、任意の組み込まれた方法を実施することを含めて、本発明を実施することを可能にする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲により明示されており、当業者が思い浮かぶ他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言と極僅かな違いのある等価の構造要素を含む場合は、特許請求の範囲内にあるものとされる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  内燃エンジン
１２  シリンダ
１４  連接棒
１６  クランクシャフトアセンブリ
１８  排気弁／マニホルド
２０  吸気弁／マニホルド
２２  燃料噴射器
２４  ピストン
２６  燃焼室
１００  統合スタータシステム
１０２  タービンアセンブリ
１０４  タービンハウジング
１０６  スタータ駆動アセンブリ
１０７  中心シャフト
１０８  回転軸
１１０  リレーバルブ
１１２  空気流
１１６  タービンアセンブリ出口
１１８  第１のロータ
１２０  第２のロータ
１２２  駆動シャフト
１２４  ハウジング
１２６  ピン
１２８  ピニオンギア
１３０  リングギア
２００  後退している構成
２０２  クラッチプレート
２０６  軸溝
２０８  駆動シャフト第１の端部
２１０  支持ワッシャ
２１２  開口部
２１４  係合フランジ
２１６  凹部
２２０  ケーシング
２２２  凹部
２２４  付勢要素／付勢部材
２２６  クラッチアセンブリ
２２８  スクリューシャフト
２３０  開口部
２３２  内面
２３４  リップ
２３６  スプライン
２３８  ラチェット歯
２５０  ラチェット歯
２５２  スクリューシャフト第１の端部
２５４  第１の方向
２５６  第２の方向
２５８  ねじ山
２６０  外側部分
２６２  バレルアセンブリ
２６４  バレルアセンブリ第１の端部
２６６  バレルアセンブリ第２の端部
２６８  本体部分
２７０  制御ナット
２７２  内面
２７４  スプライン
２７６  フランジ
２７７  スナップリング
２７８  制御ナット停止部
２８０  スクリューシャフト第２の端部
２８２  継ぎ手フランジ
２８４  レセプタクル
２８６  ギア歯
２８８  ピニオンギア外面
２９０  開口部
２９２  部分
２９４  ブシュ
２９５  内面
２９６  第１の方向
２９８  第２の方向
３００  係合している構成
【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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【外国語明細書】
2010101314000001.pdf