(57)【要約】【課題】ベルトにかかる負荷を下げつつ、エンジンの始動トルクを確保することができる内燃機関の始動装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の始動装置は、内燃機関に接続されるキャリア、キャリアに軸支されるピニオンギアに噛合するとともに電動機に無端ベルトを介して接続される第一ギア、および、ピニオンギアに噛合する第二ギアを有し、電動機の回転を前記内燃機関に伝達する差動歯車機構と、キャリアの回転数の上昇に応じた遠心力により、第二ギアを、固定側部材と相対回転不能に結合させる第一位置から、キャリアと相対回転不能に結合させる第二位置へと移動させる遠心クラッチと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に接続されるキャリア、前記キャリアに軸支されるピニオンギアに噛合するとともに電動機に無端ベルトを介して接続される第一ギア、および、前記ピニオンギアに噛合する第二ギアを有し、前記電動機の回転を前記内燃機関に伝達する差動歯車機構と、
前記キャリアの回転数の上昇に応じた遠心力により、前記第二ギアを、固定側部材と相対回転不能に結合させる第一位置から、前記キャリアと相対回転不能に結合させる第二位置へと移動させる遠心クラッチと、を備える、
内燃機関の始動装置。
【請求項２】
前記遠心クラッチは、前記キャリアと同軸に対向配置された回転体と、遠心力により前記回転体を軸方向へ移動させる重錘と、を有し、
前記第二ギアは、前記回転体の前記軸方向への移動に伴って前記軸方向へ移動する、
請求項１に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項３】
前記第二ギアの外周面には、円周方向に連続する溝が設けられており、
前記回転体は、前記溝と係合するフォークを有する、
請求項２に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項４】
前記固定側部材は、前記差動歯車機構のケースである、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項５】
前記第二ギアは、前記内燃機関の回転数がアイドル回転数に達した場合に、前記第一位置から前記第二位置へ移動する、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の内燃機関の始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関の始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両燃費を向上する手段として、ベルテッド・オルタネーター・スターター（Ｂｅｌｔｅｄ  Ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ  Ｓｔａｒｔｅｒ：ＢＡＳ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＢＡＳでは、オルタネーターの位置にモーターを搭載することにより、エンジンの駆動を補助すると共にエンジンを静かに始動できる利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−３００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エンジンの排気量が大きくなると、エンジンの始動に必要なトルクが大きくなる。これにより、ベルトに大きな負荷がかかるという問題がある。
【０００６】
本開示の目的は、ベルトにかかる負荷を下げつつ、エンジンの始動トルクを確保することができる内燃機関の始動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る内燃機関の始動装置は、
内燃機関に接続されるキャリア、前記キャリアに軸支されるピニオンギアに噛合するとともに電動機に無端ベルトを介して接続される第一ギア、および、前記ピニオンギアに噛合する第二ギアを有し、前記電動機の回転を前記内燃機関に伝達する差動歯車機構と、
前記キャリアの回転数の上昇に応じた遠心力により、前記第二ギアを、固定側部材と相対回転不能に結合させる第一位置から、前記キャリアと相対回転不能に結合させる第二位置へと移動させる遠心クラッチと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、ベルトにかかる負荷を下げつつ、エンジンの始動トルクを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一実施の形態に係る内燃機関の始動装置の構成を概略的に示す図
【図２】リングギアがキャリアと相対回転不能に結合され、クランクプーリとクランク軸とが直結された状態の一例を概略的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
まず、本開示の一実施の形態に係る内燃機関の始動装置の構成について説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る内燃機関１の始動装置１００の概略構成図である。なお、図１には、Ｘ軸が描かれている。以下の説明では、図１における左右方向をＸ方向または内燃機関１の出力軸の方向といい、右方向を「＋Ｘ方向」、左方向を「−Ｘ方向」という。また、Ｘ軸から離れる方向を「遠心方向」といい、Ｘ軸に近づく方向を「求心方向」という。
【００１３】
この内燃機関１は、変速機（図示略）を介して駆動輪（図示略）を駆動させて車両を走行させる。
【００１４】
内燃機関１の始動装置１００は、電動発電機２、ケース８（本発明の「固定部材」に対応）、差動歯車機構１０、動力伝達要素２０、および、遠心クラッチ３０を備えている。
【００１５】
電動発電機２は、電動機および発電機としての機能を有する。電動発電機２は、電力線を介してバッテリ（図示略）と接続される。電動発電機２は、電動機として機能するとき、バッテリの蓄電力により駆動される。電動発電機２は、発電機として機能するとき、その発電エネルギーはバッテリに蓄電される。
【００１６】
ケース８は、車両の非回転系に固定されている。ケース８は、スリーブ３２（後述する）が嵌合するケース側ドッグクラッチ８ａを有している。なお、ケース８は差動歯車機構１０の本体である。また、ケース８は遠心クラッチ３０の本体である。
【００１７】
差動歯車機構１０は、動力伝達要素２０を介して電動発電機２に接続されている。差動歯車機構１０は、キャリア１１、回転軸１２、サンギア１３（本発明の「第一ギア」に対応）、ピニオンギア１４、及び、リングギア１５（本発明の「第二ギア」に対応）を備える遊星歯車装置である。
【００１８】
キャリア１１は、内燃機関１のクランク軸１ａ（出力軸）に接続されている。キャリア１１は、キャリア側ドッグクラッチ１１ａおよびキャリア側傾斜溝１１ｂを有している。キャリア側ドッグクラッチ１１ａは、スリーブ３２が＋Ｘ方向に移動した場合に嵌合し、スリーブ３２が−Ｘ方向に移動した場合に離脱する嵌合溝である。キャリア側傾斜溝１１ｂは、求心方向に深くなる溝である。
【００１９】
回転軸１２は、クランク軸１ａと同軸上に配置されている。
【００２０】
サンギア１３は、回転軸１２の一端部に接続されている。
【００２１】
ピニオンギア１４は、キャリア１１に軸支されて自転しながら回転軸１２回りを公転するように構成されている。
【００２２】
リングギア１５は内歯歯車である。
【００２３】
動力伝達要素２０は、電動発電機側プーリ２１、クランクプーリ２２および無端ベルト２３を備えている。
【００２４】
電動発電機側プーリ２１は、電動発電機２の回転軸２ａに接続されている。
【００２５】
クランクプーリ２２は、回転軸１２の他端部に接続されている。
【００２６】
無端ベルト２３は、電動発電機側プーリ２１およびクランクプーリ２２に巻き掛けられ、内燃機関１のクランク軸１ａのトルクを電動発電機２側に伝達し、また、電動発電機２の回転軸２ａのトルクをクランク軸１ａ側に伝達する。
【００２７】
以上の構成を備える始動装置１００において、電動発電機２側のトルクは、差動歯車機構１０および動力伝達要素２０を介して所定の減速比でクランク軸１ａに伝達される。
【００２８】
遠心クラッチ３０は、回転体３１、スリーブ３２、遠心フォーク３３、ばね部材３４および重錘３５を有している。
【００２９】
回転体３１は、クランク軸１ａに対してＸ方向に相対移動するように、かつ、クランク軸１ａと一体的に回転するように設けられている。回転体３１は、キャリア１１の＋Ｘ方向側に配置されている。回転体３１は、回転体側傾斜溝３１ｂを有している。回転体側傾斜溝３１ｂは、キャリア側傾斜溝１１ｂにＸ方向で対向するように設けられている。回転体側傾斜溝３１ｂは、求心方向に深くなる溝である。
【００３０】
スリーブ３２は、サンギア１３を径方向から囲むような環状体を有している。スリーブ３２の内周面には、リングギア１５を構成する歯が円周方向に連続的に設けられている。つまり、スリーブ３２は、リングギア１５と一体的に設けられている。スリーブ３２の外周面には、溝部３２ａが円周方向に連続的に設けられている。
【００３１】
遠心フォーク３３は、回転体３１と一体的に設けられている。遠心フォーク３３は、スリーブ３２に対して相対的に回転するように、かつ、スリーブ３２と一体的にＸ方向に移動するように溝部３２ａに嵌合している。
【００３２】
ばね部材３４は、回転体３１を−Ｘ方向に付勢する。
【００３３】
重錘３５は、キャリア側傾斜溝１１ｂと回転体側傾斜溝３１ｂとの間の隙間に配置されている。重錘３５は、例えば鋼球である。重錘３５は、クランク軸１ａおよびキャリア１１の回転速度が上がるに応じて遠心方向に移動する（図２参照）。これにより、回転体３１は、ばね部材３４の付勢力に抗して＋Ｘ方向に移動する。また、遠心フォーク３３およびスリーブ３２も＋Ｘ方向に移動する。スリーブ３２は、＋Ｘ方向に移動した場合、キャリア側ドッグクラッチ１１ａに嵌合する。その結果、リングギア１５は、キャリア１１と相対回転不能に結合される第二位置に移動する。
【００３４】
重錘３５は、クランク軸１ａおよびキャリア１１の回転速度が下がるに応じて求心方向に移動する（図１参照）。これにより、回転体３１は、ばね部材３４の付勢力により−Ｘ方向に移動する。また、遠心フォーク３３およびスリーブ３２も−Ｘ方向に移動する。スリーブ３２は、−Ｘ方向に移動した場合、キャリア側ドッグクラッチ１１ａから離脱し、その後、ケース側ドッグクラッチ８ａに嵌合する。その結果、リングギア１５とキャリア１１との結合が解除される。また、リングギア１５は、ケース８と相対回転不能に結合される第一位置に移動する。
【００３５】
次に、内燃機関１の始動装置１００の動作の一例について図１および図２を参照して説明する。図１は、リングギア１５がケース８と相対回転不能に結合され、クランクプーリ２２とクランク軸１ａとが差動歯車機構１０を介して結合された状態の一例を概略的に示す図である。図２は、リングギア１５がキャリア１１と相対回転不能に結合され、クランクプーリ２２とクランク軸１ａとが直結された状態の一例を概略的に示す図である。なお、本実施の形態においては、キャリア１１（クランク軸１ａ）の回転速度が予め定められた回転速度（例えば、アイドル回転速度）に達するまでは、リングギア１５がケース８と相対回転不能に結合されているものとする。また、キャリア１１（クランク軸１ａ）の回転速度が予め定められた回転速度に達した場合、リングギア１５がキャリア１１と相対回転不能に結合されるものとする。
【００３６】
内燃機関１の始動時において、電動発電機２から内燃機関１を加速させる方向へトルクが流れる場合、スリーブ３２がケース側ドッグクラッチ８ａに嵌合している。これにより、リングギア１５がケース８と相対回転不能に結合されている。このため、サンギア１３に入力されたトルクは、キャリア１１へ伝達される。キャリア１１の回転速度がアイドル回転速度に達するまでは、リングギア１５がケース８と相対回転不能に結合されているため、キャリア１１とサンギア１３とが相対回転する。このため、電動発電機２から無端ベルト２３を介してサンギア１３に入力されたトルクは、差動歯車機構１０で減速されてクランク軸１ａに伝達される。これにより、内燃機関１の始動性を向上させることができる。また、差動歯車機構１０でトルクが増幅されるため、内燃機関１の始動時において、無端ベルト２３に大きな負荷をかけずに、クランク軸１ａの回転速度を上げることができる。
【００３７】
キャリア１１の回転速度を上げるに応じて、重錘３５が遠心方向に移動する。これにより、回転体３１がばね部材３４の付勢力に抗して＋Ｘ方向に移動する。その結果、遠心フォーク３３およびスリーブ３２が＋Ｘ方向に移動する。なお、キャリア１１の回転速度を上げても、予め定められた回転速度に達するまでは、スリーブ３２は、ケース側ドッグクラッチ８ａに嵌合されている状態に維持される。
【００３８】
キャリア１１の回転速度が予め定められた回転速度に達した場合、スリーブ３２がケース側ドッグクラッチ８ａから離脱する。また、スリーブ３２がキャリア側ドッグクラッチ１１ａに嵌合する。これにより、リングギア１５がキャリア１１と相対回転不能に結合される。その結果、差動歯車機構１０は、直結状態となる。これにより、クランクプーリ２２とクランク軸１ａとは、同じ回転速度で回転する。
【００３９】
以上のように、本実施の形態に係る内燃機関１の始動装置１００によれば、内燃機関１に接続されるキャリア１１、キャリア１１に軸支されるピニオンギア１４に噛合するとともに電動発電機２に無端ベルト２３を介して接続されるサンギア１３、および、ピニオンギア１４に噛合するリングギア１５を有し、電動発電機２の回転を内燃機関１に伝達する差動歯車機構１０と、キャリア１１の回転数の上昇に応じた遠心力により、リングギア１５を、ケース８と相対回転不能に結合させる第一位置から、キャリア１１と相対回転不能に結合させる第二位置へと移動させる遠心クラッチ３０と、を備える。これにより、内燃機関１の回転速度がアイドル回転速度に達するまでは、リングギア１５がケース８と結合されるため、電動発電機２から無端ベルト２３を介してサンギア１３に入力されたトルクは、差動歯車機構１０で減速されてクランク軸１ａに伝達される。これにより、内燃機関１の始動時において、無端ベルト２３に大きな負荷をかけずに、クランク軸１ａの回転速度を上げることができる。このため、無端ベルト２３にかかる負荷を下げつつ、内燃機関１の始動トルクを確保することができる。
【００４０】
また、上記実施の形態に係る内燃機関１の始動装置１００によれば、リングギア１５とスリーブ３２との両者が一体的に設けられている。これにより、両者を別個に設けないで済むため、始動装置１００を小型化することが可能となる。また、始動装置１００の製造コストを下げることが可能となる。
【００４１】
なお、上記実施の形態においては、電動発電機２側のトルクの入力先をサンギア１３としたが、本発明はこれに限らず、例えば、リングギア１５であってもよい。この場合、遠心クラッチ３０は、キャリア１１の回転数の上昇に応じた遠心力により、サンギア１３をケース８と相対回転不能に結合させる位置から、キャリア１１と相対回転不能に結合させる位置へと移動させる。
【００４２】
また、上記実施の形態においては、スリーブ３２とケース側ドッグクラッチ８ａ等との回転速度差を吸収することで、ケース側ドッグクラッチ８ａ等に円滑に嵌合させるために、回転速度差シンクロナイザーリングを設けてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態においては、スリーブ３２をケース側ドッグクラッチ８ａから離脱させた後に、キャリア側ドッグクラッチ１１ａに嵌合させる場合、電動発電機２の回転速度を以下のように制御してもよい。例えば、スリーブ３２を中立位置（ケース側ドッグクラッチ８ａおよびキャリア側ドッグクラッチ１１ａのいずれにも嵌合させない位置）に一時的に留まらせるよう、かつ、サンギア１３とキャリア１１が同じ回転速度に保持されるように制御する。そして、サンギア１３とキャリア１１を同じ回転速度に保持しつつ、スリーブ３２をキャリア側ドッグクラッチ１１ａに嵌合させる。これにより、スリーブ３２をキャリア側ドッグクラッチ１１ａに円滑に嵌合させることが可能となる。
【００４４】
また、上記実施の形態においては、リングギア１５をケース８と相対回転不能に結合させることで、リングギア１５の回転を阻止するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、リングギア１５を差動歯車機構１０の本体と相対回転不能に結合させてもよく、また、リングギア１５をモーターと相対回転不能に結合させてもよい。
【００４５】
その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本開示の内燃機関１の始動装置１００は、ベルトにかかる負荷を下げつつ、エンジンの始動トルクを確保することが要求される内燃機関１を搭載した車両用として有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１  内燃機関
１ａ  クランク軸
２  電動発電機
２ａ  回転軸
８  ケース
８ａ  ケース側ドッグクラッチ
１０  差動歯車機構
１１  キャリア
１１ａ  キャリア側ドッグクラッチ
１１ｂ  キャリア側傾斜溝
１２  回転軸
１３  サンギア
１４  ピニオンギア
１５  リングギア
２０  動力伝達要素
２１  電動発電機側プーリ
２２  クランクプーリ
２３  無端ベルト
３０  遠心クラッチ
３１  回転体
３１ｂ  回転体側傾斜溝
３２  スリーブ
３３  遠心フォーク
３４  ばね部材
３５  重錘
１００  始動装置
【図１】
2019157637.tif 000003
【図２】
2019157637.tif 000004