(57)【要約】【課題】破損しにくいリングギアを提供する。【解決手段】リングギアは、内燃機関の始動に用いられるスタータが有するピニオンギアと噛み合うリングギアであって、前記スタータによる前記内燃機関の始動時に前記ピニオンギアと噛み合う部位である第１部位と、前記スタータによる前記内燃機関の始動時に前記ピニオンギアと噛み合わない部位である第２部位とを有し、前記第１部位の剛性は前記第２部位の剛性よりも小さい。【選択図】図１
2019011727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の始動に用いられるスタータが有するピニオンギアと噛み合うリングギアであって、
前記スタータによる前記内燃機関の始動時に前記ピニオンギアと噛み合う部位である第１部位と、
前記スタータによる前記内燃機関の始動時に前記ピニオンギアと噛み合わない部位である第２部位とを有し、
前記第１部位の剛性は前記第２部位の剛性よりも小さい、
リングギア。
【請求項２】
前記第１部位の歯底部の径方向厚さは前記第２部位の歯底部の径方向厚さよりも小さい、
請求項１に記載のリングギア。
【請求項３】
前記第１部位の内面と前記リングギアの回転中心軸との距離は、前記第２部位の内面と前記リングギアの回転中心軸との距離よりも大きい、
請求項２に記載のリングギア。
【請求項４】
前記第１部位及び前記第２部位は、互いに同軸の円筒内面を有する、
請求項３に記載のリングギア。
【請求項５】
前記第１部位が有する円筒内面と前記第２部位が有する円筒内面とは、前記リングギアの回転中心軸からの距離が徐々に変化する遷移部によって接続されている、
請求項４に記載のリングギア。
【請求項６】
前記第２部位は前記第１部位よりも硬い、
請求項１乃至５の何れかに記載のリングギア。
【請求項７】
前記第１部位の歯部、前記第２部位の歯底部及び前記第２部位の歯部は、前記第１部位の歯底部よりも硬い、
請求項１乃至６の何れかに記載のリングギア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リングギア、特に、内燃機関の始動時に内燃機関のスタータのピニオンギアと噛み合うリングギアに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関のクランクシャフトの一端部には、フライホイール又はドライブプレート等の円盤状部材が取り付けられている。また、当該円盤状部材の外周部には、リングギアが固定されている。
【０００３】
このような内燃機関の始動は、クランクシャフトと一体的に回転するリングギアを、スタータのピニオンギアによって強制的に回転させることによって行われる。
【０００４】
また、内燃機関は、一般に、いずれかの気筒において圧縮行程上死点を迎える状態で停止する。よって、内燃機関停止時、クランクシャフトは回転方向の特定の位置で停止する。したがって、クランクシャフトと一体的に回転するリングギアも、内燃機関停止時、回転方向の特定の位置で停止する。
【０００５】
その結果、内燃機関の始動時、リングギアは特定の部位のみにおいて、スタータのピニオンギアと噛み合うこととなる。
【０００６】
特許文献１には、内燃機関の始動時にスタータのピニオンギアと噛み合う部位の剛性を、他の部位の剛性よりも高めたリングギアの固定構造に関する発明が開示されている。当該発明によれば、エンジン始動時の騒音を低減させることができるとのことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０４−１５３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、内燃機関の始動時にスタータのピニオンギアと噛み合う部位の剛性を高めると、当該部位は脆くなり、リングギアが破損しやすくなる恐れがある。特許文献１に記載の発明においてはこの点は何ら考慮されていない。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みなされたものであり、破損しにくいリングギアを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るリングギアは、内燃機関の始動に用いられるスタータが有するピニオンギアと噛み合うリングギアであって、前記スタータによる前記内燃機関の始動時に前記ピニオンギアと噛み合う部位である第１部位と、前記スタータによる前記内燃機関の始動時に前記ピニオンギアと噛み合わない部位である第２部位とを有し、前記第１部位の剛性は前記第２部位の剛性よりも小さい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、破損しにくいリングギアを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】内燃機関の気筒数が４である場合のリングギアとピニオンギアの噛み合いの様子を示す模式図
【図２】内燃機関の気筒数が６である場合のリングギアとピニオンギアの噛み合いの様子を示す模式図
【図３】一実施形態に係るリングギアの部分拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこの実施形態により限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明に係るリングギア１１を備える内燃機関１０の概略構成を示す図である。本実施形態における内燃機関１０は、４気筒のディーゼルエンジンである。内燃機関１０は４つのシリンダ１２を有する。各シリンダ１２内にはピストン１３が１つずつ配置されている。なお、図１には、シリンダ１２及びピストン１３については１組のみが示されている。なお、内燃機関１０は、往復動機関であればディーゼルエンジンには限られないし、その気筒数も４に限られないことは勿論である。
【００１５】
ピストン１３にはコンロッド１４の一端が接続されている。コンロッド１４の他端にはクランクシャフト１５が接続されている。ピストン１３の往復運動とクランクシャフト１５の回転運動とは互いに変換可能である。
【００１６】
クランクシャフト１５の一端部にはフライホイール１６が互いの回転軸が一致するように固定されている。また、フライホイール１６の外周にはリングギア１１が互いの回転軸が一致するように固定されている。よって、クランクシャフト１５とリングギア１１とは互いの回転軸を一致させた状態で一体的に回転する。なお、リングギア１１は、例えば焼嵌めによってフライホイール１６に固定されている。
【００１７】
内燃機関１０は制御装置（不図示）からの指令に応じて作動するスタータ（不図示）を備える。スタータはピニオンギア１７を有する。ピニオンギア１７はリングギア１１と噛み合う。
【００１８】
内燃機関１０の始動時には、スタータが有するピニオンギア１７がリングギア１１と噛み合うとともに、スタータで生じたトルクがピニオンギア１７、リングギア１１、フライホイール１６を介してクランクシャフト１５に伝達され、クランクシャフト１５が回転する。よって、ピストン１３がシリンダ１２内で往復動を開始する。また、いずれも図示しない燃料噴射弁、グロープラグ、吸気弁及び排気弁等が制御装置から指令を受け各々作動を開始する。これらの機器の作動によって、内燃機関１０が始動する。
【００１９】
また、制御装置から内燃機関１０を停止する指令が出されると、燃料噴射弁からの燃料噴射が停止される。よって、シリンダ１２内でピストン１３を動かすための駆動力が発生しなくなる。よって、フライホイール１６やクランクシャフト１５が有する回転エネルギーは、圧縮行程を迎えたシリンダ１２でのピストン１３による圧縮仕事や、内燃機関１０内部の各所における摩擦熱に変換される。ピストン１３による圧縮仕事によってシリンダ１２内にためられたエネルギーは、その後の膨張行程でシリンダ１２を移動させる仕事や、内燃機関１０内部の各所における摩擦熱に変換される。
【００２０】
このように圧縮行程と膨張行程とが繰り返されることによって、内燃機関１０の回転エネルギーは減衰する。最終的に特定のシリンダ１２における圧縮行程での圧力（クランクシャフト１５の回転を停止させる方向に働くトルク）と、他のシリンダ１２における膨張行程での圧力（クランクシャフト１５の回転を促す方向に働くトルク）とが釣り合うと、内燃機関１０は停止する。
【００２１】
この圧力の釣り合いは、多少のばらつきはあるものの、４気筒エンジンである内燃機関１０の特性によって、上記２つの特定のシリンダ１２におけるピストン１３の高さが略同一となるときに達成される。よって、内燃機関１０が停止するとき、クランクシャフト１５はその回転方向における特定の位置を挟んだ所定の範囲内で停止する。すなわち、リングギア１１はその回転方向における特定の位置を挟んだ所定の範囲内で停止する。したがって、内燃機関１０が停止するとき、リングギア１１の所定の範囲である特定の部位がピニオンギア１７に噛み合い得ることとなる。当該特定の部位とは、具体的には、リングギア１１の互いに１８０°離間した位置にある２つの部位２１である。この部位２１が本発明における第１部位である。また、第１部位２１以外の部位２２が本発明における第２部位である。
【００２２】
なお、内燃機関１０の気筒数が６である場合は、図２に示されるように、リングギア１１の互いに１２０°離間した３つの部位が、ピニオンギア１７に噛み合い得ることとなる第１部位２１となる。また、第１部位２１以外の部位が第２部位２２となる。
【００２３】
また、通常、内燃機関１０は、前回停止した状態から始動される。始動時には、停止しているクランクシャフト１５やピストン１３等を動かす必要があるため、比較的大きな力が必要である。よって、リングギア１１の第１部位２１にはピニオンギア１７から比較的大きな荷重が加えられる。
【００２４】
リングギア１１全体の剛性が高すぎるとリングギア１１全体が脆くなり、ピニオンギア１７から比較的大きな荷重が加わったときに、この荷重を逃がすことができず、リングギア１１が破損してしまう恐れがある。
【００２５】
そこで、本実施形態に係るリングギア１１においては、第１部位２１の剛性が、第２部位２２の剛性よりも小さくされている。よって、比較的大きな荷重が第１部位２１に加わっても、第１部位２１は微小な弾性変形をすることができる。したがって、リングギア１１が第１部位２１において破損することを防止することができる。
【００２６】
また、第２部位２２の剛性は第１部位２１に比べて大きくされている。よって、リングギア１１に必要とされるリングギア１１全体の剛性を確保することができる。
【００２７】
第１部位２１の剛性を第２部位２２の剛性よりも小さくすることは、例えば、図３に示されるように、第１部位２１の歯底部２３の径方向厚さＴを、第２部位２２の歯底部２３の径方向厚さＴよりも小さくすることによって達成される。
【００２８】
歯底部２３の径方向厚さＴは、リングギア１１の内面Ｓとリングギア１１の回転中心軸との間の距離を調整することによって達成することができる。よって、第１部位２１の内面Ｓとリングギア１１の回転中心軸との距離を、第２部位２２の内面Ｓとリングギア１１の回転中心軸との距離よりも大きくすることによって、第１部位２１の剛性を第２部位２２の剛性よりも小さくすることができる。
【００２９】
この場合、第１部位２１の内面Ｓ及び第２部位２２の内面Ｓはいずれも円筒面であることが好ましい。第１部位２１の内面Ｓを円筒面とすることにより、第１部位２１における剛性が均一化され、第１部位２１の中のいずれの部分がピニオンギア１７から比較的大きな荷重を受けても、確実に微小な弾性変形を生じさせ、この荷重を吸収することができる。また、第２部位２２の内面Ｓを円筒面とすることにより、フライホイール１６の外周面に強固に固定することが可能となる。
【００３０】
更に、この場合、第１部位２１の内面Ｓが有する円筒面と、第２部位２２の内面Ｓが有する円筒面とは、リングギア１１の回転中心軸からの距離が徐々に変化する遷移部２５で接続することが好ましい。これにより、第１部位２１と第２部位２２との間に段部が形成され、ピニオンギア１７から荷重を受けた際に当該段部に応力集中が生じ、リングギア１１が破損することが防止される。
【００３１】
また、歯底部２３の径方向厚さＴは、リングギア１１の回転中心軸から歯部２４の先端までの距離が全ての歯部２４に関して一定であるという前提の下、歯底部２３の深さ（すなわち歯部２４の高さ）を調整することによって達成することができる。よって、図３には示されていないが、第１部位２１における歯底部２３の深さを第２部位２２における歯底部２３の深さよりも大きくすることによって、第１部位２１の剛性を第２部位２２の剛性よりも小さくすることができる。
【００３２】
第１部位２１の剛性を第２部位２２の剛性よりも小さくすることは、第２部位２２を第１部位２１よりも硬くすることによって達成することができる。このようにすれば、ピニオンギア１７から比較的大きな荷重を受けた際に、第１部位２１が微小に弾性変形する。よって、この荷重を吸収することができ、リングギア１１の破損を防止することができる。
【００３３】
また、第１部位２１の剛性を第２部位２２の剛性よりも小さくすることは、第１部位２１の歯底部２３よりも前記第１部位２１の歯部２４、前記第２部位２２の歯底部２３及び前記第２部位２２の歯部２４を硬くすることによって達成することができる。このようにすれば、ピニオンギア１７から比較的大きな荷重を受けた際に、第１部位２１の歯底部２３が微小に弾性変形し、この荷重を吸収することができる。よって、この荷重を吸収することができ、リングギア１１の破損を防止することができる。しかも、第１部位２１及び第２部位２２のいずれにおいても歯部２４は要求される硬さを確実に有することができる。
【００３４】
特定部位を硬くすることは、例えば、焼入時間又は焼入深さ等の焼入条件を変えることによって達成することができる。そのような焼入としては、例えば高周波焼入を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、破損しにくいリングギアを提供することができる。よって、その産業上の利用可能性は多大である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  内燃機関
１１  リングギア
１２  シリンダ
１３  ピストン
１４  コンロッド
１５  クランクシャフト
１６  フライホイール
１７  ピニオンギア
２１  第１部位
２２  第２部位
２３  歯底部
２４  歯部
２５  遷移部
Ｔ  歯底部の径方向厚さ
Ｓ  内面
【図１】
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【図２】
2019011727.tif 000004
【図３】
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