(57)【要約】【課題】  ギアから発生する騒音を低減できるとともに製造コストの増加を抑制できる内燃機関の始動装置を提供する。【解決手段】  本発明の内燃機関の始動装置１は、回転運動を発生する始動モータ２とクランク軸３とを接続するギア列４の途中にクランク軸３側から始動モータ２側への回転伝達を阻止する一方向クラッチ１２が設けられている。そして、ギア列４の構成要素として一方向クラッチ１２とクランク軸３との間に配置された中間ギア７及びクランクギア８のうち、中間ギア７の歯部７ａを樹脂製とし、更に歯部７ａを補強する補強部材１４を設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動を発生する駆動源とクランク軸とを接続するギア列の途中にクランク軸側から駆動源側への回転伝達を阻止するクラッチ手段が設けられた内燃機関の始動装置において、
前記ギア列の構成要素として前記クラッチ手段と前記クランク軸との間に配置された少なくとも一対の互いに噛合うギアのうち、いずれか一方のギアの歯部を樹脂製とし、更に前記樹脂製の歯部を補強する補強部を設けたことを特徴とする内燃機関の始動装置。
【請求項２】
前記樹脂製の歯部を有するギアははす歯ギアであり、前記補強部は前記樹脂製の歯部を有するギアに作用するスラスト荷重の方向の反対側から該樹脂製の歯部を支持するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項３】
前記補強部は、前記樹脂製の歯部を有するギアと同軸に設けられ該ギアのスラスト方向に延びる円筒部と、前記樹脂製の歯部を支持し前記円筒部から前記樹脂製の歯部を有するギアのラジアル方向に延びるフランジ部とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項４】
前記樹脂製の歯部を有するギアは金属製のインサートを有し、前記円筒部は前記樹脂製の歯部を有するギアの駆動軸と前記インサートとの間に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項５】
前記樹脂製の歯部は、該歯部の側面に向かって突出する第１凸部と該歯部の内周面に向かって突出する第２凸部とにより回り止めされ、これらの凸部は該歯部の周方向に関して食い違うようにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動装置。
【請求項６】
回転運動を発生する駆動源とクランク軸とを接続するギア列の途中にクランク軸側から駆動源側への回転伝達を阻止するクラッチ手段が設けられた内燃機関の始動装置において、
前記ギア列の構成要素として前記クラッチ手段と前記クランク軸との間に配置された少なくとも一対の互いに噛合うギアのうち、いずれか一方のギアの歯部を樹脂製とし、
前記樹脂製の歯部は、前記クラッチ手段と同軸かつそのアウターを取り囲むように配置され、
前記クラッチ手段の前記アウターは、前記樹脂製の歯部を有するギアのラジアル方向に延びて該歯部を支持するフランジ部を備えていることを特徴とする内燃機関の始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転駆動源とクランク軸とを接続するギア列中にクラッチ手段を設けた内燃機関の始動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の始動装置として、回転駆動源としての始動モータの出力軸とクランク軸との間にギア列が設けられ、そのギア列の途中に一方向クラッチが設けられることにより、ギア列に含まれる一部のギアがクランク軸とともに回転するいわゆる常時噛み合い式の始動装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２０５１４号公報
【特許文献２】特開平８−７４９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の始動装置では、内燃機関のクランク軸の回転速度が内燃機関の吸気、圧縮、膨張、排気の各行程の影響を受けて周期的に変化するため、これに伴ってギアの歯部同士が衝突を繰り返して歯打ち音とよばれる音が発生する。歯打ち音の低減にはバックラッシュ量を小さくすることが効果的であるが、バックラッシュ量を小さくすると歯部同士の摩擦によって発生するいわゆる噛み合い音が大きくなるおそれがある。歯打ち音や噛み合い音は互いに噛み合うギアの少なくとも一方の歯部を樹脂製にすることにより低減できるが、金属製の歯部と遜色ない強度を確保するためには歯幅を増やす必要があり、製造コストの増加を招くおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明はギアから発生する騒音を低減できるとともに製造コストの増加を抑制できる内燃機関の始動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の始動装置は、回転運動を発生する駆動源とクランク軸とを接続するギア列の途中にクランク軸側から駆動源側への回転伝達を阻止するクラッチ手段が設けられた内燃機関の始動装置において、前記ギア列の構成要素として前記クラッチ手段と前記クランク軸との間に配置された少なくとも一対の互いに噛合うギアのうち、いずれか一方のギアの歯部を樹脂製とし、更に前記樹脂製の歯部を補強する補強部を設けたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この発明によれば、互いに噛み合う一対のギアの少なくとも一方の歯部を樹脂製としているため、金属製の歯部同士が噛み合う場合と比べて歯打ち音を低減できる。しかも、樹脂製の歯部を補強する補強部が設けられているため、歯幅を必要以上に増やすことなく十分な強度を確保できる。従って、歯幅の増加に起因する製造コストの増加を抑えることが可能となる。
【０００８】
本発明の内燃機関の始動装置において、前記樹脂製の歯部を有するギアははす歯ギアであり、前記補強部は前記樹脂製の歯部を有するギアに作用するスラスト荷重の方向の反対側から該樹脂製の歯部を支持するように設けられていてもよい（請求項２）。一般に、はす歯ギアにはギアの回転軸方向（スラスト方向）にスラスト荷重が作用し、それにより歯部がスラスト方向に倒れこむ場合がある。この態様によれば、樹脂製の歯部がスラスト荷重の方向の反対側から補強部にて支持されるので、このような歯部の倒れ込みを防止できる。従って、倒れ込みを防止できる限度で可能な限り歯幅を小さくすることができるので、製造コストの低減効果を更に向上できる。
【０００９】
本発明の内燃機関の始動装置において、前記補強部は、前記樹脂製の歯部を有するギアと同軸に設けられ該ギアのスラスト方向に延びる円筒部と、前記樹脂製の歯部を支持し前記円筒部から前記樹脂製の歯部を有するギアのラジアル方向に延びるフランジ部とを備えてもよい（請求項３）。この場合は、樹脂製の歯部を有するギアと同軸に設けられた円筒部からそのラジアル方向にフランジ部が延び出ているので、補強部の強度が向上する。従って、樹脂製の歯部をより強固に支持できるので、歯幅を更に狭くすることができる。この場合には、樹脂製の歯部を有するギアのインサートとギアの駆動軸との間に円筒部を設けてもよい（請求項４）。
【００１０】
本発明の内燃機関の始動装置において、前記樹脂製の歯部は、該歯部の側面に向かって突出する第１凸部と該歯部の内周面に向かって突出する第２凸部とにより回り止めされ、これらの凸部は該歯部の周方向に関して食い違うようにそれぞれ配置されてもよい（請求項５）。例えば、樹脂製の歯部の周方向に沿ってその内部にリング状の強化繊維等の強化部材を埋め込むとともに、歯部の側面及び内周面のそれぞれに向かって突出する凸部により強化部材を挟み込んで歯部の強度を高める場合には、これらの凸部が歯部の側面側、内周面側、側面側・・と互い違いに強化部材を押し付けることになるので、これらの凸部を歯部の周方向に食い違わせずに並列に配置する場合と比べて強化部材の断面変形を抑えることができる。
【００１１】
本発明の内燃機関の始動装置は、回転運動を発生する駆動源とクランク軸とを接続するギア列の途中にクランク軸側から駆動源側への回転伝達を阻止するクラッチ手段が設けられた内燃機関の始動装置において、前記ギア列の構成要素として前記クラッチ手段と前記クランク軸との間に配置された少なくとも一対の互いに噛合うギアのうち、いずれか一方のギアの歯部を樹脂製とし、前記樹脂製の歯部は、前記クラッチ手段と同軸かつそのアウターを取り囲むように配置され、前記クラッチ手段の前記アウターは、前記樹脂製の歯部を有するギアのラジアル方向に延びて該歯部を支持するフランジ部を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項６）。
【００１２】
この発明によれば、互いに噛み合う一対のギアの少なくとも一方の歯部を樹脂製としているため歯打ち音を低減できるとともに、樹脂製の歯部がクラッチ手段のアウターのフランジ部にて支持されているので、歯幅を必要以上に増やすことなく十分な強度を確保できる。しかも、クラッチ手段のアウターを歯部の補強に利用しているので、アウターとは別に補強部材を用意する必要がなく部品点数を削減できる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも一対の互いに噛合うギアのうち、いずれか一方のギアの歯部を樹脂製とし、更に前記樹脂製の歯部を補強する補強部を設けたので、ギアから発生する騒音を低減できるとともに製造コストの増加を抑制できる内燃機関の始動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明に係る内燃機関の始動装置を、ピストンの往復運動を回転運動に変換するレシプロ式の内燃機関（以下エンジンと略称する。）に適用した一実施形態を示している。図１に示すように、始動装置１は、始動モータ２と、始動モータ２の回転をエンジンのクランク軸３に伝達するギヤ列４とを備えている。ギヤ列４は、スタータギヤ５と、スタータギヤ５と噛み合うドリブンギヤ６と、ドリブンギヤ６と同軸的に設けられた中間ギヤ７と、クランク軸３と一体に形成され中間ギヤ７と噛み合うクランクギヤ８とを備えている。これらのギヤ５、６、７、８はそれぞれはす歯ギアである。はず歯ギアは、ギアの回転軸に対して斜めに傾いた歯筋を有する円筒ギアで、円滑な回転伝達を行なうことができる。それぞれの歯数比は始動モータ２側からクランク軸３側に向かって回転が減速して伝達されるように設定されており、始動モータ２の回転は漸次減速されてクランク軸３まで伝達される。
【００１５】
スタータギヤ５は、歯部５ａとその中心にスタータギヤ軸５ｂとを備えている。歯部５ａ及びスタータギヤ軸５ｂは金属材料によって一体で成形され、ギア軸５ｂは軸受９により回転自在に支持されている。ドリブンギヤ６は、歯部６ａとその中心に支持軸６ｂとを備えている。歯部６ａ及び支持軸６ｂは、金属材料によって一体で成形されている。支持軸６ｂは、その回転中心線ＣＬ１がスタータギヤ軸５ｂの回転中心線ＣＬ２及びクランク軸３の回転中心線ＣＬ３のそれぞれと平行になるように配置され、その端部６ｃ，６ｄは軸受１０，１１にて回転自在に支持されている。支持軸６ｂ上には中間ギヤ７がクラッチ手段としての一方向クラッチ１２を介して同軸に設けられており、支持軸６ｂは中間ギア７の駆動軸として機能する。
【００１６】
図２及び図３に詳しく示すように、中間ギア７は、樹脂製の歯部７ａと、焼結材やアルミニウム材等の金属材料で形成された中空のインサート１３と、中間ギア７のスラスト方向に延びる円筒部１４ａと円筒部１４ａから中間ギア７のラジアル方向に延びるフランジ部１４ｂとを有しインサート１３と支持軸６ｂの間に設けられた金属製の補強部材１４とを備えている。中間ギア７の歯部７ａはインサート１３の外周面１３ａ上に形成され、その側面は補強部材１４のフランジ部１４ｂにて支持されている。言い換えると、中間ギア７の歯部７ａは、図２の矢印で示したスラスト荷重の方向の反対側からフランジ部１４ｂにて支持されている。従って、補強部材１４は歯部７ａを補強する補強部として機能する。
【００１７】
図３に示したように、歯部７ａは、補強部材１４の円筒部１４ａをインサート１３の内周面１３ｂに沿って圧入してこれを図示しない金型内に装填し、その後、フランジ部１４ｂに設けられた第１凸部としての第１アンカー１５及びインサート１３の外周面１３ａに複数個設けられた第２凸部としての第２アンカー１６を包み込むように溶融樹脂を注入して固化させる、いわゆる射出成形によって形成される。歯部７ａは第１アンカー１５及び第２アンカー１６によって回り止めされ、インサート１３と補強部材１４との密着力が強化されている。図３に示した第１アンカー１５はフランジ部１４ｂの周方向に沿ったリング状の形態であるが、複数のアンカーを所定間隔で並べるようにして第１アンカー１５を構成してもよい。
【００１８】
また、図２及び図３に示したように、歯部７ａの強度を高めるため、例えばリング状の強化繊維１７等の強化部材が歯部７ａの内部に埋め込まれている。強化繊維１７の埋め込みは、インサート１３に補強部材１４を圧入する前に、２つの強化繊維１７，１７をインサート１３の第２アンカー１６の両側に沿わせるように配置し、フランジ部１４ｂ側の強化繊維１７を第１アンカー１５と第２アンカー１６で挟み込むようにして射出成形を行うことにより実現できる。
【００１９】
図１に戻って、中間ギア７は、円筒部１４ａの内側に一方向クラッチ１２と、一方向クラッチ１２を挟み込むように配置された軸受１８，１９とが嵌め込まれた状態で支持軸６ｂに設けられている。補強部材１４は、一方向クラッチ１２を構成するローラ、カム等の回り止め手段（不図示）と接触する一方向クラッチ１２のアウターとして機能している。補強部材１４（アウター）と回り止め手段との間には比較的大きな摩擦力が作用するので、補強部材１４の材料として、例えばクロムモリブデン鋼等に代表される剛性、耐久性等の機械的性質が強化された特殊鋼を選択することが好ましい。これにより、補強部材１４と組み合わされるインサート１３を、焼結材やアルミニウム材等の安価な材料で構成することができるので、製造コストを低減することができる。更に、回り止め手段と接触する部分（円筒部１４ａ）の強度を向上させるために、例えば高周波焼入れ等の熱処理をその部分に施すことがなお好ましい。
【００２０】
以上の始動装置１では、スタータギヤ５及びドリブンギヤ６は、金属製の歯部５ａ、６ａの噛み合いによって回転を伝達し、中間ギヤ７及びクランクギヤ８は、樹脂製の歯部７ａと金属製の歯部８ａとの噛み合いによって回転を伝達する。また、一方向クラッチ１２は支持軸６ｂから補強部材１４への回転伝達を許容し、補強部材１４から支持軸６ｂへの回転伝達を阻止する。従って、エンジンの始動時には、始動モータ２の回転がスタータギヤ５、ドリブンギヤ６、一方向クラッチ１２、中間ギヤ７、クランクギヤ８の順に伝達され、クランク軸３が回転駆動される。また、エンジンが始動した後に始動モータ２が停止すると、クランクギヤ８、中間ギヤ７はクランク軸３によって回転駆動されるが、その回転の伝達は一方向クラッチ１２にて遮断される。これにより、スタータギヤ５、ドリブンギヤ６、中間ギヤ７、クランクギヤ８が常時噛み合っていても、ドリブンギヤ６及びスタータギヤ５は回転しない。
【００２１】
以上の形態によれば、クランク軸３の回転変動に伴ってクランクギヤ８及び中間ギヤ７の歯部同士が衝突しても、金属と樹脂との衝突となるので歯打ち音を低減できる。しかも、中間ギア７の歯部７ａは、その側面が補強部としての補強部材１４にて支持されているので、歯部７ａが倒れ込まない限度で歯幅を可能な限り小さくでき、歯幅の増加に起因する製造コストの増加を抑制できる。また、一方向クラッチ１２のアウターとして機能する補強部材１４を歯部７ａの補強に利用しているので、アウターとは別に補強部材１４を用意する必要がなく部品点数を削減できる。
【００２２】
本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、ギヤ列４を構成するギヤの個数及び配置は、必要に応じて適宜に変更してよい。クランクギヤ８と中間ギヤ７との間にギヤを追加した場合でも、一方向クラッチ１２よりクランク軸３側に配置されたギヤ列に金属製の歯部と樹脂製の歯部との噛み合いを含む限り、ギヤから発生する歯打ち音を低減することができる。クランクギヤ８の歯部８ａはクランク軸３の素材に歯切り成形してもよいし、クランク軸３とは別工程で成形し、圧入等の結合方法を用いてクランク軸３に固定されてもよい。
【００２３】
中間ギヤ７の歯部７ａの成形の際には、図４に示すように、フランジ部１４ｂに第１凸部として複数のアンカーピン２０を設け、アンカーピン２０と第２アンカー１６とが歯部７ａの周方向に関して食い違うようにして、インサート１３に補強部材１４を圧入してもよい。この態様によれば、歯部７ａの側面側からアンカーピン２０、内周面側から第２アンカー１６、側面側からアンカーピン２０・・という具合に、強化繊維１７がアンカーピン２０及び第２アンカー１６によって互い違いに押し付けられることになるので、図３の形態又はアンカーピン２０と第２アンカー１６とを食い違わせずに並列に配置する場合と比べて強化繊維１７の断面変形を抑えることができる。また、図１に示した第１アンカー１５を複数のアンカーを並べて構成した場合においても、図４と同様に、第１アンカー１５と第２アンカー１６とを歯部７ａの周方向に関して食い違うように配置することにより同様の効果を得ることができる。
【００２４】
歯部７ａを補強する補強部材１４の形態は図示のものに制限されない。例えば、円筒部１４ａとフランジ部１４ｂとを切削等により一体に形成してもよいし、円筒部１４ａとフランジ部１４ｂとを別部品として、これらを溶接、かしめ、ボルト等の連結手段により連結してもよい。また、インサート１３を省略して、補強部材１４の外周面に中間ギア７の歯部７ａを形成してもよい。円筒部１４ａをフランジ部１４ｂを跨ぐようにして双方に延ばしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る始動装置の部分断面図。
【図２】図１の始動装置に組み込まれる中間ギアの要部を示す図。
【図３】中間ギアの作成方法を示す分解斜視図。
【図４】中間ギアの他の作成方法を示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００２６】
１  始動装置
２  始動モータ（駆動源）
３  クランク軸
４  ギア列
１２  一方向クラッチ（クラッチ手段）
６  ドリブンギア
６ａ  支持軸（駆動軸）
７  中間ギア（樹脂製の歯部を有するギア）
７ａ  歯部（樹脂製の歯部）
１４  補強部材（補強部、アウター）
１４ａ  円筒部
１４ｂ  フランジ部
１３  インサート
１５  第１アンカー（第１凸部）
１６  第２アンカー（第２凸部）
２０  アンカーピン（第１凸部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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