(57)【要約】【課題】 Ｄｍｎ値が大きいという厳しい条件下での転がり軸受の使用を回避して、始動時のノイズを低減することができるスタータ装置を提供する。【解決手段】  スタータ装置1は、クランク軸2の両端間に収まるように配置されたスタータ・モータ3と、クランク軸2に設けられかつスタータ・モータ3のピニオン・ギア4に常時噛み合わされたリング・ギア5と、クランク軸2が高速回転になった際にリング・ギア5とクランク軸2との結合を分離する一方向クラッチ6と、リング・ギア5の周囲に配置されて同ギア5を支持する複数の支持部材（アイドル・ギア）7とを備えている。【選択図】    図２
2006029283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータ・モータのピニオン・ギアとクランク軸に設けられたリング・ギアとが常時噛み合わされているとともに、高速回転になったクランク軸とリング・ギアとが一方向クラッチによって分離されるスタータ装置において、リング・ギアは、その周囲に配置された複数の円筒状または円柱状支持部材によって保持されていることを特徴とするスタータ装置。
【請求項２】
支持部材の１つがリング・ギアを駆動するピニオン・ギアとされている請求項１のスタータ装置。
【請求項３】
ピニオン・ギアは、他の支持部材よりも重力方向に対して上方に位置させられている請求項２のスタータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車エンジンのスタータ装置に関し、特に、アイドリングストップ車用として好適なスタータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車においては、省エネルギおよび二酸化炭素排出量抑制の観点から、自動車が停止した際にエンジンを自動的に停止させるアイドリングストップ機能を搭載することが進められている。従来のスタータ装置は、スタータ・モータのピニオン・ギアを軸方向に移動させて、エンジン側のリング・ギアに噛み合わせ、エンジンを始動するようになされており、噛み合い時に大きいノイズが発生するため、一旦停止後発進するたびにエンジンを始動させるアイドリングストップ車にそのまま搭載するには不向きなものとなっている。そのため、アイドリングストップ車に適したスタータ装置の開発が望まれている。特許文献１には、このようなスタータ装置として、スタータ・モータのピニオン・ギアとクランク軸に設けられたリング・ギアとが常時噛み合わされているとともに、高速回転になったクランク軸とリング・ギアとが一方向クラッチによって分離されるものが提案されている。このスタータ装置では、クランク軸とフライホイールとはボルトで結合されており、一方向クラッチがこのボルトよりも径方向外側に設けられるとともに、転がり軸受が一方向クラッチに並列に設けられている。
【特許文献１】特開２０００−２７４３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１のスタータ装置では、ピニオン・ギアとリング・ギアとが常時噛み合うようになされているので、始動時にこれらのギア同士を噛み合わせることによって生じていた大きいノイズをなくすことができるという利点を有しているが、転がり軸受の径が大きくかつ回転数も大きいため、軸受のＤｍｎ値（Ｐ．Ｃ．Ｄ．×回転数）が大きくなり、軸受の使用条件が厳しいという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、Ｄｍｎ値が大きいという厳しい条件下での転がり軸受の使用を回避して、始動時のノイズを低減することができるスタータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明によるスタータ装置は、スタータ・モータのピニオン・ギアとクランク軸に設けられたリング・ギアとが常時噛み合わされているとともに、高速回転になったクランク軸とリング・ギアとが一方向クラッチによって分離されるスタータ装置において、リング・ギアは、その周囲に配置された複数の円筒状または円柱状支持部材によって保持されていることを特徴とするものである。
【０００６】
ピニオン・ギアおよびリング・ギアは、はすば歯車でもよく、平歯車でもよい。これらのギアが常時噛み合うようになされていることで、始動時にこれらのギア同士を噛み合わせることによって生じていた大きいノイズをなくすことができる。リング・ギアは、クランク軸のカウンタ・ウエイトをギア化することにより形成してもよく、別体で形成してクランク軸をくぐらして所要の位置に固定するようにしてもよい。
【０００７】
クランク軸が高速回転になった際にクランク軸とリング・ギアとの結合を分離する一方向クラッチとしては、公知のものが使用可能であり、軸とこれの周囲に同心状に配されたリング・ギアとの間に、内輪、外輪、両輪間に配された噛み込み部材および噛み込み部材を噛み込み方向へ付勢する付勢部材を備えた一方向クラッチが設けられる。一方向クラッチとしては、噛み込み部材としてのスプラグおよびこれを付勢するばねを作動部材として備えているスプラグ式のものであってもよく、また、噛み込み部材としてのころおよびこれを付勢するばねを作動部材として備えているころ式のものであってもよい。また、外輪に平面または曲面のカム面が設けられた外輪カム式であってもよく、内輪にカム面が設けられた内輪式であってもよい。
【０００８】
円筒状または円柱状支持部材は、リング・ギアに噛み合うギア（アイドル・ギア）とされてもよく、噛み合わないでリング・ギアを支持するブッシュであってもよい。ギアとする場合には、例えば、円筒状歯車部、これと同心の支持軸、および両者間に介在されたサポート軸受からなるものとされる。
【０００９】
ピニオン・ギアは、リング・ギアを支持する支持部材としての機能を有していても有していなくてもよいが、支持部材の１つがリング・ギアを駆動するピニオン・ギアとされていることがより好ましい。
【００１０】
また、ピニオン・ギアは、他の支持部材（アイドル・ギア、ブッシュ等）およびリング・ギアよりも重力方向に対して上方に位置させられていることが好ましい。このようにすると、リング・ギアの自重がピニオン・ギアに負荷されないため、エンジンおよびスタータ・モータの停止時にピニオン・ギアとリング・ギアとの間クリアランスを良好に保つことができ、始動時のピニオン・ギアによるリング・ギアの回転を良好に行うことができるとともに、スタータ・モータ始動時のモータ負荷を低減することもできる。また、アイドル・ギアまたはブッシュ等でリング・ギアの位置決めができるため、ピニオン・ギアおよびスタータ・モータを設置する際、ピニオン・ギアとリング・ギアの噛み合い性を考慮した最適な位置決めが容易となる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明のスタータ装置によると、リング・ギアは、その周囲に配置された複数の円筒状または円柱状支持部材によって保持されているので、クランク軸とリング・ギアとの間に大径の転がり軸受を配置することが不要となり、Ｄｍｎ値が大きいという厳しい条件下での転がり軸受の使用を回避して、始動時のノイズ低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。
【００１３】
図１および図２は、この発明のスタータ装置の第１実施形態を示している。以下の説明において、左右とは、図２の左右をいうものとする。
【００１４】
スタータ装置(1)は、クランク軸(2)の左右両端間に収まるように配置されたスタータ・モータ(3)と、クランク軸(2)に同心に設けられかつスタータ・モータ(3)のピニオン・ギア(4)に常時噛み合わされたリング・ギア(5)と、リング・ギア(5)とフライホイール(20)との間に設けられかつクランク軸(2)が高速回転になった際に両者間の結合を分離する一方向クラッチ(6)と、リング・ギア(5)の周囲に配置されて同ギア(5)を支持する複数の円筒状支持部材(7)とを備えている。
【００１５】
リング・ギア(5)は、クランク軸(2)の右端部にボルト(21)で固定されているフライホイール(20)の内側に、フライホイール(20)とは別体とされてクランク軸(2)に取り付けられている。
【００１６】
一方向クラッチ(6)は、内輪としてのクランク軸(2)と、外輪としてのリング・ギア(5)と、これらの間に設けられた噛み込み部材としての複数のスプラグ(8)と、これらのスプラグ(8)を保持する保持リング(9)と、スプラグ(8)を噛み込み方向に付勢する付勢部材としてのばね(10)などから構成されている。この一方向クラッチ(6)によると、エンジン始動時は、スタータ・モータ(3)のピニオン・ギア(4)→リング・ギア(5)→一方向クラッチ(6)を介してスタートさせることができ、リング・ギア(5)とエンジンとの相対回転は、エンジンが所定の回転数に達した際に一方向クラッチ(6)がディスエンゲージすることにより切断される。これ以後の高回転数では、リング・ギア(5)は回転せず、一方向クラッチ(6)のディスエンゲージした状態は、フライホイール(20)の回転により持続される。この一方向クラッチ(6)を内蔵したリング・ギア(5)がスタータ・モータ(3)のピニオン・ギア(4)に常時噛み合わされていることにより、ピニオン・ギアを軸方向に移動させてリング・ギアに噛み合わせるものに比べて、始動時のノイズが低減されている。
【００１７】
円筒状支持部材(7)は、リング・ギア(5)に噛み合うギア（アイドル・ギア）とされており、円筒状の歯車部(11)と、これと同心の支持軸(12)と、支持軸(12)外径とギア(11)内径との間に介在されたサポート軸受(13)とからなる。サポート軸受(13)は、例えば、２つの単列玉軸受を並列に配したものとされる。アイドル・ギア(7)は、２つとされて、重力方向に対して上方に位置させられたピニオン・ギア(4)からそれぞれ１２０°離れた位置に配され、これらのアイドル・ギア(7)およびピニオン・ギア(4)によって、一方向クラッチ(6)付きのリング・ギア(5)を支持する回転支持機構が構成され、これにより、リング・ギア(5)の位置決めおよびスムーズな回転が確保されている。アイドル・ギア(7)の数および位置は、２つに限られるものではなく、リング・ギア(5)の中心を規定しかつリング・ギア(5)を回転可能に支持することができる範囲内で種々の変更が可能である。上記実施形態では、ピニオン・ギア(4)は、リング・ギア(5)を支持する支持部材の機能を兼ねているが、アイドル・ギア(7)の数を３つ以上として、アイドル・ギア(7)だけでリング・ギア(5)を支持するようにしてももちろんよい。
【００１８】
アイドル・ギア(7)は、個数の他に、ギア諸元、材料などももちろん変更可能であり、これらの変更により、リング・ギア(5)の自重を支えるアイドル・ギア(7)の負荷を変えることができ、寿命のコントロールが可能となるとともに、アイドル・ギア(7)の小径化、材料の樹脂化などにより、軽量化や振動およびノイズの低減も可能となる。
【００１９】
リング・ギア(5)に一方向クラッチ(6)を設けるに際しては、一方向クラッチ(6)がサポート機構を有していないので、これ(6)と並列に転がり軸受が設けられることが一般的であった。しかしながら、一般的な自動車の場合、転がり軸受の内径は、φ７５〜φ９０となり、エンジンの最大回転数は、６８００程度とされるので、リング・ギア(5)とフライホイール(20)の相対回転は、エンジンの最大回転数まで許容できる必要があり、転がり軸受の玉のＰ．Ｃ．Ｄ．を軸径＋１０ｍｍとすると、転がり軸受のＤｍｎ値＝Ｐ．Ｃ．Ｄ．×回転数＝５７．８万〜６８万となり、軸受にとって非常に厳しい条件となる。
【００２０】
そこで、この発明によるスタータ装置(1)では、上述のように、アイドル・ギア(7)を使用することにより、Ｄｍｎ値が非常に厳しい条件下での軸受の使用を不要としている。すなわち、リング・ギア(5)は、エンジン始動時のみ（１０００ｒｐｍ程度）の回転を許容すればよく、モータ用の軸受のＰ．Ｃ．Ｄ．を仮にφ２０〜φ２５としても、軸受のＤｍｎ値＝２０万〜２５万となり、非常に小さくすることができる。こうして、上記厳しい条件に耐える転がり軸受を不要とすることにより、スタータ装置(1)の設計を容易なものとすることができる。
【００２１】
また、アイドル・ギア(7)とリング・ギア(4)とのギア比は種々変更可能であり、これにより、サポート軸受(13)のＤｍｎ値を任意に設定することができる。サポート軸受(13)の径は、クランク軸(2)に比べると小さくすることができ、Ｄｍｎ値を所定値以下に保ってサポート軸受(13)の回転数を大きくすることなども容易であり、アイドル・ギア(7)の歯数やサポート軸受(13)の場所を変えることによって、サポート軸受(13)への負担を自由に設計することができる。
【００２２】
なお、上記第１実施形態において、アイドル・ギア(7)は、リング・ギア(5)を回転可能に支持するためのものであるので、ギアとする必要はなく、図３に示す第２実施形態のように、アイドル・ギア(7)を樹脂製または金属製のブッシュ(17)に置き換えることもできる。同図において、ブッシュ(17)は、２つとされて、上方に位置させられたピニオン・ギア(4)からそれぞれ１２０°離れた位置に配され、これらのブッシュ(17)およびピニオン・ギア(4)によって、一方向クラッチ(6)付きのリング・ギア(5)を支持する回転支持機構が構成されている。ブッシュ(17)の数および位置は、これに限られるものではなく、また、ピニオン・ギア(4)は、リング・ギア(5)を支持する支持部材の機能を兼ねていてもいなくてもよい。そして、ブッシュ(17)の諸元、材料などの変更により、リング・ギア(5)の自重を支えるブッシュ(17)の負荷を変えることができ、寿命のコントロールが可能となるとともに、軽量化や振動およびノイズの低減も可能となる。
【００２３】
上記実施形態において、ピニオン・ギア(4)は、図に示されているように、他の支持部材（アイドル・ギア(7)、ブッシュ(17)）およびリング・ギア(5)よりも重力方向に対して上方（最上部または最上部近傍）に位置させられていることが好ましい。このようにすると、リング・ギア(5)の自重がピニオン・ギア(4)に負荷されないため、エンジンおよびスタータ・モータ(3)の停止時にピニオン・ギア(4)とリング・ギア(5)との間クリアランスを良好に保つことができる。そして、ピニオン・ギア(4)およびスタータ・モータ(3)を設置する際、アイドル・ギア(7)、ブッシュ(17)等でリング・ギア(5)の位置決めができるため、ピニオン・ギア(4)とリング・ギア(5)の噛み合い性を考慮した最適な位置決めが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、この発明によるスタータ装置の第１実施形態を示す横断面図である。
【図２】図２は、図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】図３は、この発明によるスタータ装置の第２実施形態を示す図１に相当する図である。
【符号の説明】
【００２５】
(1)         スタータ装置
(2)         クランク軸
(3)         スタータ・モータ
(4)         ピニオン・ギア
(5)         リング・ギア
(6)         一方向クラッチ
(7)         支持部材（アイドル・ギア）
(17)        支持部材（ブッシュ）
【図１】
2006029283.tif 000003
【図２】
2006029283.tif 000004
【図３】
2006029283.tif 000005