(57)【要約】【課題】簡易な構成により機関始動に要する時間を短くすることができる。【解決手段】内燃機関始動装置は、クランクシャフト１に連結される円盤状リングプレート２、クランクシャフト１の回転方向Ｒｃと同一回転方向Ｒａに回転するスタータモータ、モータ出力軸４に連結される円盤状スタータローラ５を備える。また回転可能に設けられる円盤状アイドルローラ６、スタータローラ５の外周面にアイドルローラ６の外周面を当接させつつモータ出力軸４の中心軸線Ａを中心としてアイドルローラ６を揺動可能に支持する支持機構を備える。アイドルローラ６は、スタータローラ５の回転に伴いリングプレート２の外周面に当接してスタータローラ５の回転力を自身の回転を通じてリングプレート２に伝達する一方、スタータモータの回転停止状態にてリングプレート２の回転に伴いリングプレート２の外周面から離間する。【選択図】図２
2011157836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力軸に連結される円盤状のリングプレートと、
内燃機関の出力軸の回転方向と同一の回転方向に回転するスタータモータと、
前記スタータモータの出力軸に連結される円盤状のスタータローラと、
前記リングプレートの外周面と前記スタータローラの外周面との間にて回転可能に設けられる円盤状のアイドルローラと、
前記スタータローラの外周面に前記アイドルローラの外周面を当接させつつ前記スタータモータの出力軸の軸線を中心として前記アイドルローラを揺動可能に支持する支持機構と、を備え、
前記アイドルローラは、前記スタータローラの回転に伴い前記リングプレートの外周面に当接して前記スタータローラの回転力を前記アイドルローラの回転を通じて前記リングプレートに伝達するように構成される一方、前記スタータモータの回転が停止された状態にて前記リングプレートの回転に伴い同リングプレートの外周面から離間するように構成される内燃機関始動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関始動装置において、
前記アイドルローラの外周面を前記リングプレートの外周面から離間する方向に付勢する付勢部材を備える
ことを特徴とする内燃機関始動装置。
【請求項３】
前記アイドルローラが前記リングプレートの外周面に当接するとき、前記リングプレートの中心軸線、前記スタータローラの中心軸線、及び前記アイドルローラの中心軸線の全てに対して垂直な平面上において、前記リングプレートの中心軸線と前記スタータローラの中心軸線とを結ぶ直線に対して前記アイドルローラの中心軸線が、前記リングプレートの回転方向前方であり且つ前記スタータローラの回転方向後方に位置するように構成される請求項１又は請求項２に記載の内燃機関始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタータモータの回転力を内燃機関の出力軸に伝達して機関始動を行う内燃機関始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関始動装置においては、スタータモータの回転力をクランクシャフトに連結されたリングギヤを介してクランクシャフトに伝達することにより、内燃機関の始動を行うようにしている。具体的には、機関始動に際して、スタータモータの出力軸に連結されるピニオンギヤをリングギヤに噛合させ、この状態においてスタータモータに通電することにより、スタータモータの回転力がピニオンギヤ及びリングギヤを介してクランクシャフトに伝達される。ここで例えば、ソレノイド等のアクチュエータによりピニオンギヤを軸方向に変位させることにより、ピニオンギヤがリングギヤに噛合されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７―１２６９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、こうした従来の内燃機関始動装置にあっては、機関始動に際して、その都度、ピニオンギヤをリングギヤに噛合させるべくアクチュエータによりピニオンギヤを変位させる必要がある。このため、機関始動を開始してからピニオンギヤがリングギヤに噛合するまでの時間の分だけ、機関始動に多くの時間を要するといった問題が生じる。これらの問題は、特に、機関始動が頻繁に行なわれる自動停止・自動始動機能を備える内燃機関に適用される始動装置において顕著なものとなる。
【０００５】
尚、こうした問題に対して、例えば特許文献１に記載の技術のように、ピニオンギヤとリングギヤとを常時噛合させるとともに、リングギヤとクランクシャフトとの間に、ピニオンギヤからリングギヤへの回転力の伝達を許容する一方、リングギヤからピニオンギヤへの回転力の伝達を阻止するワンウェイクラッチを設ける構成を採用するものがある。こうした構成によれば、上述した機関始動に要する時間の短縮を図ることができるようにはなる。しかしながら、この場合、リングギヤとクランクシャフトとの間にワンウェイクラッチを設ける構成を採用することに伴い、クランクシャフトに対してリングギヤを回転可能に軸支するためのベアリングや、これらワンウェイクラッチやベアリング等に対して潤滑のためのオイルを供給するためのオイル供給機構、更に潤滑油の漏出を防止するためのシール部材を設けなければならず、内燃機関始動装置としての構成が複雑なものとなるといった新たな問題が生じる。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成により機関始動に要する時間を短くすることのできる内燃機関始動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、内燃機関の出力軸に連結される円盤状のリングプレートと、内燃機関の出力軸の回転方向と同一の回転方向に回転するスタータモータと、前記スタータモータの出力軸に連結される円盤状のスタータローラと、前記リングプレートの外周面と前記スタータローラの外周面との間にて回転可能に設けられる円盤状のアイドルローラと、前記スタータローラの外周面に前記アイドルローラの外周面を当接させつつ前記スタータモータの出力軸の軸線を中心として前記アイドルローラを揺動可能に支持する支持機構と、を備え、前記アイドルローラは、前記スタータローラの回転に伴い前記リングプレートの外周面に当接して前記スタータローラの回転力を前記アイドルローラの回転を通じて前記リングプレートに伝達するように構成される一方、前記スタータモータの回転が停止された状態にて前記リングプレートの回転に伴い同リングプレートの外周面から離間するように構成されることをその要旨としている。
【０００８】
同構成によれば、スタータモータへの通電がなされて内燃機関の始動が開始されると、スタータローラの回転に伴いアイドルローラがスタータモータの出力軸の軸線を中心として揺動することにより、リングプレートの外周面に当接するようになる。これにより、スタータローラの回転力がアイドルローラの回転を通じてリングプレートに伝達されることで、内燃機関の出力軸が回転駆動されるようになる。このように、スタータモータから内燃機関の出力軸への回転力の伝達が、それぞれ円盤状をなすスタータローラの外周面、アイドルローラの外周面、及びリングプレートの外周面を当接させた状態で回転させる際の抵抗力を利用することにより行なわれる。このため、従来の内燃機関始動装置のように、スタータモータの出力軸に連結されるピニオンギヤをアクチュエータによりその軸方向に変位させて、ピニオンギヤを、内燃機関の出力軸に連結されるリングギヤに噛合させる構成とは異なり、ピニオンギヤの変位に要する時間や、各ギヤが完全に噛み合うまでに要する時間が発生しない分だけ、機関始動に要する時間を短くすることができるようになる。
【０００９】
一方、内燃機関の出力軸の回転速度が高くなることで、スタータモータへの通電が停止されると、スタータローラの回転力がなくなることで、リングプレートの外周面に対してアイドルローラを当接させる力がなくなる。このため、リングプレートの回転によってアイドルローラが押し出されてリングプレートの外周面から離間するようになる。こうした状態では、リングプレートの回転力がアイドルローラに伝達されなくなることから、リングプレートの回転力がスタータモータに伝達されなくなる。このように、内燃機関の出力軸からスタータモータの出力軸への回転力の伝達の遮断が、リングプレートの回転力とアイドルローラを揺動可能に支持する揺動部材とによって行なわれる。このため、従来の内燃機関始動装置のように、内燃機関の回転力がスタータモータの出力軸に伝達されることを防止するためにワンウェイクラッチやベアリング等を設ける構成とは異なり、内燃機関始動装置を簡易な構成により実現することができるようになる。
【００１０】
従って、簡易な構成により機関始動に要する時間を短くすることができるようになる。
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関始動装置において、前記アイドルローラの外周面を前記リングプレートの外周面から離間する方向に付勢する付勢部材を備えることをその要旨としている。
【００１１】
スタータモータへの通電が停止されることにより、リングプレートの外周面に対してアイドルローラの外周面を当接させる力がなくなることで、リングプレートの回転に伴いアイドルローラがリングプレートの外周面から一時的に離間するようにはなる。ただし、内燃機関始動装置の構成によっては、アイドルローラがリングプレートに再び接触することとなり、同接触により異音が発生する等の問題が生じるおそれがある。この点、上記構成によれば、付勢部材により、アイドルローラの外周面がリングプレートの外周面から離間する方向に同アイドルローラが付勢されることから、スタータモータへの通電が停止された後にアイドルローラがリングプレートに再び接触することが抑制されるようになる。尚、スタータローラの回転に伴いアイドルローラをスタータモータの出力軸の軸線を中心として揺動させることができるように、付勢部材による付勢力を適切な大きさに設定する必要がある。
【００１２】
（３）請求項１又は請求項２に記載の内燃機関始動装置は、請求項３に記載の発明によるように、前記アイドルローラが前記リングプレートの外周面に当接するとき、前記リングプレートの中心軸線、前記スタータローラの中心軸線、及び前記アイドルローラの中心軸線の全てに対して垂直な平面上において、前記リングプレートの中心軸線と前記スタータローラの中心軸線とを結ぶ直線に対して前記アイドルローラの中心軸線が、前記リングプレートの回転方向前方であり且つ前記スタータローラの回転方向後方に位置するように構成されるといった態様をもって具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る内燃機関始動装置の一実施形態について、その概略構成を示す概略構成図。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図。
【図３】図２に対応する断面図であって、アイドルローラが当接位置にあるとき及び離間位置にあるときの各位置関係を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る内燃機関始動装置の一実施形態について、図１〜３を参照して詳細に説明する。
図１に、本実施形態の内燃機関始動装置の概略構成を示す。また、図２に、図１のＸ−Ｘ断面構造を示す。尚、図１、２は、後述するアイドルローラ６がリングプレート２の外周面に対して当接する位置（以下、当接位置）にあるときの構成を示している。
【００１５】
図１に示すように、内燃機関始動装置は、大きくは、リングプレート２、スタータモータ３、スタータローラ５、アイドルローラ６、支持機構７、及びスプリング（図示略）を備えている。
【００１６】
図１、２に併せ示すように、リングプレート２は、円盤状をなすとともに内燃機関の出力軸であるクランクシャフト１に連結されている。尚、クランクシャフト１及びリングプレート２の中心軸線を「Ｃ」にて示している。
【００１７】
スタータモータ３は、バッテリからの電力供給により回転駆動されるモータであって、その出力軸（以下、モータ出力軸）４の先端には、円盤状のスタータローラ５が連結されている。尚、モータ出力軸４及びスタータローラ５の中心軸線を「Ａ」にて示している。
【００１８】
図１に示すように、スタータモータ３には、モータ出力軸４の一部を覆うようにハウジング３１が取り付けられている。このハウジング３１において中心軸線Ａ方向の先端には、円筒状のカバー７１が取り付けられている。また、カバー７１の内部には、円筒状の揺動部材７２が設けられている。具体的には、カバー７１の内周面と揺動部材７２の外周面との間には、ボールベアリング７３が設けられている。また、揺動部材７２には、モータ出力軸４の先端側の端部（図中１左側の端部）に、径方向外側に突出する揺動片７４が形成されている。この揺動片７４にはアイドルシャフト６１が連結されている。また、アイドルシャフト６１には、モータ出力軸４の先端側の端部（図中１左側の端部）に、円盤状のアイドルローラ６が設けられている。ここで、アイドルローラ６はアイドルシャフト６１に対して回動可能に設けられている。これにより、揺動部材７２、揺動片７４、アイドルシャフト６１、及びアイドルローラ６は、モータ出力軸４の中心軸線Ａを中心に揺動可能とされている。また、これらカバー７１、揺動部材７２、ボールベアリング７３、揺動片７４、アイドルシャフト６１により上記支持機構７が構成される。尚、アイドルシャフト６１及びアイドルローラ６の中心軸線を「Ｂ」にて示している。
【００１９】
図１、２からも明らかなように、クランクシャフト１及びリングプレート２の中心軸線Ｃと、モータ出力軸４及びスタータローラ５の中心軸線Ａと、アイドルシャフト６１及びアイドルローラ６の中心軸線Ｂとは互いに平行とされている。また、図２に示すように、モータ出力軸４の回転方向Ｒａと、クランクシャフト１の回転方向Ｒｃとが同一となるように構成されている。
【００２０】
図１、２に示すように、支持機構７は、スタータローラ５の外周面にアイドルローラ６の外周面を当接させつつモータ出力軸４の中心軸線Ａを中心としてアイドルローラ６を揺動可能に支持する。また、図２において、アイドルローラ６及びアイドルシャフト６１の中心軸線Ｂの揺動の軌道Ｅを二点鎖線にて示している。尚、実際には、アイドルローラ６及びアイドルシャフト６１は、円状の軌道Ｅの一部を揺動するようになっている。
【００２１】
また、カバー７１には、上記円状の軌道Ｅにおいてアイドルローラ６をリングプレート２の外周面から離間する方向Ｒｓに付勢するためのスプリング（図示略）が取り付けられている。
【００２２】
図２に示すように、アイドルローラ６が当接位置にあるとき、中心軸線Ａ，Ｂ，Ｃの全てに対して垂直な平面上において、中心軸線Ｃと中心軸線Ａとを結ぶ直線Ｌ１に対して、中心軸線Ｂはリングプレート２の回転方向Ｒｃ前方に位置するように構成されている。また、上記直線Ｌ１に対して、アイドルローラ６の中心軸線Ｂはスタータローラ５の回転方向Ｒａ後方に位置するように構成されている。上記平面上において、中心軸線Ｃと中心軸線Ａとの間の距離Ｌ１と、中心軸線Ｃと中心軸線Ｂとの間の距離Ｌ２と、中心軸線Ａと中心軸線Ｂとの間の距離Ｌ３との間には、以下の関係式（１）が成立する。
Ｌ１  ＜  Ｌ２  ＋  Ｌ３  ・・・（１）
すなわち、距離Ｌ１は、距離Ｌ２と距離Ｌ３との加算値よりも小さいという関係が成立する。
【００２３】
次に、図３を参照して、本実施形態の内燃機関始動装置の作動態様を説明する。尚、図３は、図２に対応する図であって、アイドルローラ６が当接位置にあるとき及びアイドルローラ６の外周面がリングプレート２の外周面から離間した位置（以下、離間位置）にあるときの各位置関係をそれぞれ示している。尚、同図において、離間位置にあるアイドルローラ６を実線にて示すとともに当接位置にあるアイドルローラ６を一点鎖線にて示している。
【００２４】
同図に実線にて示すように、内燃機関の停止時には、スタータモータ３への通電がなされておらず、モータ出力軸４及びスタータローラ５が回転停止されている。このとき、アイドルローラ６はスプリングにより矢印Ｒｓ方向に付勢されて離間位置に保持される。
【００２５】
このようにアイドルローラ６が離間位置にある状態において、スタータモータ３への通電がなされて内燃機関の始動が開始されると、スタータローラ５が回転するとともに、これに伴いアイドルローラ６が上記円状の軌道Ｅに沿って揺動することにより、同図に一点鎖線にて示すように、アイドルローラ６の外周面がリングプレート２の外周面に当接するようになる（当接位置）。
【００２６】
このようにアイドルローラ６が当接位置にある状態においては、スタータローラ５が矢印Ｒａ方向に回転すると、アイドルローラ６が矢印Ｒａ方向とは反対方向の矢印Ｒｂ方向に回転する。これにより、リングプレート２が矢印Ｒｃ方向に回転するようになる。このようにして、スタータローラ５の回転力がアイドルローラ６の回転を通じてリングプレート２に伝達されることで、クランクシャフト１が回転駆動されるようになる。
【００２７】
一方、機関回転速度が高くなることで、スタータモータ３への通電が停止されると、スタータローラ５の回転力がなくなることで、リングプレート２の外周面に対してアイドルローラ６の外周面を当接させる力がなくなる。このため、リングプレート２の回転に伴いアイドルローラ６が押し出されてリングプレート２の外周面から離間するようになる（離間位置）。こうした状態では、リングプレート２の回転力がアイドルローラ６に伝達されなくなることから、リングプレート２の回転力がスタータモータに伝達されなくなる。
【００２８】
ここで、内燃機関始動装置の構成によっては、スタータモータ３への通電が停止された後にアイドルローラ６がリングプレート２に再び接触することとなり、同接触により異音が発生する等の問題が生じるおそれがある。しかし、本実施形態では、スプリングにより、矢印Ｒｓ方向にアイドルローラ６が付勢されることから、すなわち、アイドルローラ６の外周面がリングプレート２の外周面から離間する方向にアイドルローラ６が付勢されることから、スタータモータ３への通電が停止された後にアイドルローラ６がリングプレート２に再び接触することが抑制されるようになっている。またこうしたスプリングの付勢力としては、スタータローラ５の回転に伴いアイドルローラ６をモータ出力軸４の中心軸線Ａを中心として揺動させることができるように、適切な大きさに設定されている。
【００２９】
ちなみに、アイドルローラ６が離間位置にあるときのアイドルローラ６の外周面とリングプレート２の外周面との距離の最大値ｄｍａｘを小さく設定するほど、アイドルローラ６が離間位置から当接位置まで変位する際に要する時間を短くすることができ、機関始動に要する時間を短くすることができる。従って、上記最大値ｄｍａｘを可及的小さく設定することが望ましい。
【００３０】
以上説明した本実施形態に係る内燃機関始動装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）内燃機関始動装置は、クランクシャフト１に連結される円盤状のリングプレート２と、クランクシャフト１の回転方向と同一の回転方向に回転するスタータモータ３と、モータ出力軸４に連結される円盤状のスタータローラ５とを備えるものとした。また、リングプレート２の外周面とスタータローラ５の外周面との間にて回転可能に設けられる円盤状のアイドルローラ６と、スタータローラ５の外周面にアイドルローラ６の外周面を当接させつつモータ出力軸４の中心軸線Ａを中心としてアイドルローラ６を揺動可能に支持する支持機構７と、を備えるものとした。また、アイドルローラ６は、スタータローラ５の回転に伴いリングプレート２の外周面に当接してスタータローラ５の回転力をアイドルローラ６の回転を通じてリングプレート２に伝達するように構成される一方、スタータモータ３の回転が停止された状態にてリングプレート２の回転に伴いリングプレート２の外周面から離間するように構成されるものとした。このように、スタータモータ３からクランクシャフト１への回転力の伝達が、それぞれ円盤状をなすスタータローラ５の外周面、アイドルローラ６の外周面、及びリングプレート２の外周面を当接させた状態でこれらが回転する際の抵抗力を利用することにより行なわれる。このため、従来の内燃機関始動装置のように、スタータモータの出力軸に連結されるピニオンギヤをアクチュエータによりその軸方向に変位させて、ピニオンギヤを、クランクシャフトに連結されるリングギヤに噛合させる構成とは異なり、ピニオンギヤの変位に要する時間や、各ギヤが完全に噛み合うまでに要する時間が発生しない分だけ、内燃機関の始動に要する時間を短くすることができるようになる。また、クランクシャフト１からモータ出力軸４への回転力の伝達の遮断が、リングプレート２の回転力とアイドルローラ６を揺動可能に支持する支持機構７とによって行なわれる。このため、従来の内燃機関始動装置のように、クランクシャフトの回転力がスタータモータの出力軸に伝達されることを防止するためにワンウェイクラッチやベアリング等を設ける構成とは異なり、内燃機関始動装置を簡易な構成により実現することができるようになる。従って、簡易な構成により機関始動に要する時間を短くすることができるようになる。
【００３１】
（２）内燃機関始動装置は、アイドルローラ６の外周面をリングプレート２の外周面から離間する方向に付勢するスプリングを備えるものとした。このように、スプリングにより、アイドルローラ６の外周面がリングプレート２の外周面から離間する方向にアイドルローラ６が付勢されることから、スタータモータ３への通電が停止された後にアイドルローラ６がリングプレート２に再び接触することが抑制されるようになる。
【００３２】
尚、本発明にかかる内燃機関始動装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施形態では、スプリングをカバー７１に取り付けられるものとしたが、これを内燃機関本体等の他の部材に取り付けるようにしてもよい。
【００３３】
・本発明に係る付勢部材はスプリングに限られるものではなく、アイドルローラ６の外周面をリングプレート２の外周面から離間する方向に付勢するものであれば、これを任意の構成に置換することができる。
【００３４】
・支持機構の構成は、図１にて例示した支持機構７に限られるものではない。スタータローラ５の外周面にアイドルローラ６の外周面を当接させつつモータ出力軸４の中心軸線Ａを中心としてアイドルローラ６を揺動可能に支持するものであれば、これを任意の構成に置換するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…クランクシャフト、２…リングプレート、３…スタータモータ、３１…モータハウジング、４…モータ出力軸、５…スタータローラ、６…アイドルローラ、６１…アイドルシャフト、７…支持機構、７１…カバー、７２…揺動部材、７３…ボールベアリング、７４…揺動片。
【図１】
2011157836.tif 000003
【図２】
2011157836.tif 000004
【図３】
2011157836.tif 000005