(57)【要約】【課題】  スタータのギヤの確実で衝突音の小さい噛合を低コストで実現でき、エネルギ消費の増大を伴なわずに迅速スタートできるようにする。【解決手段】  スタータモータのピニオンギヤ１６をアイドルギヤ１７を介してリングギヤ５に径方向から噛合させる。その際、第１アーム部４２がアイドルギヤ１７に当接し第２アーム部４３がリングギヤ５に当接可能なバッフル部材４０を設け、アイドルギヤ１７がリングギヤ５に向けて揺動することにより、第１アーム部４２がシザーズギヤ方式のアイドルギヤ１７の本体ギヤ部１８の切欠き１８ｂのない歯に当接した後、第２アーム部４３がリングギヤ５の歯面に当接し、アイドルギヤ５が揺動しつつピニオンギヤ１６を回転フリーの方向へ回転させて逆方向に自転し、本体ギヤ部１８のピッチの短い部位でリングギヤ５と遭遇するよう位相が調整されて、ピッチが長い部位でリングギヤ５と確実に噛合するよう構成する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータモータの出力軸と一体となったピニオンギヤをエンジンの出力軸と一体となったリングギヤに噛合させてエンジンを始動させる始動装置において、上記ピニオンギヤと上記リングギヤの間で上記ピニオンギヤと噛合しつつ上記リングギヤに対し径方向外方に離れる待避位置と該リングギヤと噛合する噛合位置との間を揺動可能なアイドルギヤと、該アイドルギヤを上記待避位置と上記噛合位置との間で揺動させる揺動機構を設けるとともに、
上記アイドルギヤの歯面に当接可能な第１アーム部と該第１アーム部が上記アイドルギヤの歯面に当接した状態で上記リングギヤの歯面に当接可能な第２アーム部とを備え、上記アイドルギヤの待避位置において上記第２アーム部が上記リングギヤから離反し、該アイドルギヤの揺動軌跡の途中で上記第２アーム部が上記リングギヤの歯面に当接し上記アイドルギヤの歯面に当接する上記第１アーム部が該アイドルギヤの歯面を押して、該アイドルギヤをその回転方向の位相が上記リングギヤと噛合可能な所定の位相となる位置まで回転させるバッフル部材を設けたことを特徴とするエンジンの始動装置。
【請求項２】
上記バッフル部材は、回動可能に支承されるとともに上記リングギヤから離反する方向に付勢され、上記アイドルギヤの揺動により上記第１アーム部が上記アイドルギヤの歯面で押されて付勢力に抗して揺動することにより、上記第２アーム部が上記リングギヤの歯面に当接する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。
【請求項３】
上記アイドルギヤは、上記ピニオンギヤおよび上記リングギヤと噛合可能な本体ギヤ部と、該本体ギヤ部と同軸略同径で該本体ギヤ部に対し一つ置きに歯が欠けた形状の補助ギヤ部とを備え、上記本体ギヤ部と補助ギヤ部とが回転方向に相対的に所定位相ずれるよう付勢手段により付勢されて上記本体ギヤ部が上記バッフル部材の第１アーム部に当接する構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの始動装置。
【請求項４】
上記揺動機構は、上記ピニオンギヤと同軸に支承されるとともに上記アイドルギヤを回転可能に支承し上記アイドルギヤを揺動させるよう上記ピニオンギヤの回転中心を中心として揺動可能な揺動部材と、該揺動部材を揺動させるアクチュエータとで構成され、
上記揺動機構の揺動部材を揺動可能に支承する支承部と上記アクチュエータと上記バッフル部材を揺動可能に支承する支承部とが、上記スタータモータと一体に、エンジン本体に取り付けるブラケットに取り付けられたことを特徴とする請求項１、２または３に記載のエンジンの始動装置。
【請求項５】
上記バッフル部材を上記リングギヤから離反する方向に付勢する第１スプリングと、該第１スプリングに当接し該第１スプリングのスプリング力により上記バッフル部材が上記待避位置を越えて反リングギヤ方向へ移動するのを阻止するスプリングストッパと、上記バッフル部材を上記第１スプリングのスプリング力よりも小さいスプリング力で上記リングギヤに当接する方向に付勢する第２スプリングとで構成され上記バッフル部材を上記待避位置へ復帰させ該待避位置に保持するダブルスプリング構造のスプリングバック機構を備えたことを特徴とする請求項１、２、３または４に記載のエンジンの始動装置。
【請求項６】
上記スプリングバック機構は、上記第１スプリングおよび第２スプリングが互いに逆方向から上記バッフル部材の支承軸を巻いてそれぞれ両端部が径方向に延びる配置で設けられ、上記スプリングストッパが、上記バッフル部材の支承軸に対し上記ピニオンギヤ側に離れた位置にて、上記スタータモータをエンジン本体に取り付けるブラケットに固定され、上記バッフル部材の支承軸に対し上記スプリングストッパとは反対側に離れた位置にて、上記スタータモータをエンジン本体に取り付けるブラケットに第２のスプリングストッパが固定され、上記バッフル部材の支承軸から径方向に離れた位置にて上記バッフル部材の第１アーム部に第３のスプリングストッパが固定され、上記第１スプリングは、径方向に延びる各端部が上記第２のスプリングストッパと上記第３のスプリングストッパにそれぞれリングギヤ側から当接し、上記第２スプリングは、径方向に延びる各端部が上記第２のスプリングストッパと上記第３のスプリングストッパにそれぞれ反リングギヤ側から当接する構成としたことを特徴とする請求項５に記載のエンジンの始動装置。
【請求項７】
上記バッフル部材の第２アーム部は、上記リングギヤの歯面に当接する部分が、上記第１アーム部と一体に回転する本体部分に回動可能に支持されて上記バッフル部材が上記リングギヤの歯面に当接する方向に回動する際には上記本体部分と一体に回動し、該バッフル部材が上記リングギヤの歯面から離脱する際には上記本体部分に対し上記リングギヤの歯面との干渉を避ける方向に回動可能な別体の補助アーム部材を備えた構成としたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６に記載のエンジンの始動装置。
【請求項８】
上記ピニオンギヤは、上記アイドルギヤが上記リングギヤに向けて移動するときに該アイドルギヤから受ける回転力の方向には回転が規制される一方で、上記アイドルギヤが上記リングギヤに向けて移動中に該アイドルギヤの歯面に上記バッフル部材の第１アーム部が当接し且つ上記リングギヤの歯面に上記バッフル部材の第２アーム部が当接することにより該アイドルギヤから受ける回転力の方向には回転が許容され、
上記アイドルギヤは、上記リングギヤとは上記本体ギヤ部と上記補助ギヤ部が共に噛合する一方で上記ピニオンとは本体ギヤ部のみが噛合し、該アイドルギヤに対して上記バッフル部材は上記第１アーム部が上記本体ギヤ部にのみ当接し、且つ、上記アイドルギヤの本体ギヤ部の歯には、一つおきに、上記バッフル部材との当接を逃げる切欠きが形成されていることを特徴とする請求項３、４、５、６または７に記載のエンジンの始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの始動装置に関し、特に始動装置のギアの噛合を確実で衝突音の小さいものとするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば環境保護のために排気エミッションを可及的に抑制する環境対応型のアイドルストップ車両では、停車中に所定の条件が整えばエンジンが自動停止される。そして、次にブレーキペダルが解放され、アクセルペダルが踏み込まれて発進するときには、エンジンが自動再始動される。そのため、このような環境対応型の車両では頻繁にエンジンの始動が行われる。
【０００３】
ところで、一般にエンジンの始動には、スタータモータを使用する始動装置（スタータ）を用いる。つまり、始動時にスタータモータのピニオンギヤを、クランクシャフトに固定されたフライホールの外周のリングギヤに噛合させ、この状態でスタータモータに通電し、ピニオンギヤとリングギヤとの噛合によりクランクシャフトを駆動して、エンジンを始動させる。そして、そのようなスタータモータを使用する始動装置として、始動時に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飛び出させて、クランクシャフトに固定されたフライホールの外周のリングギヤに噛合させ、この状態でスタータモータに通電し、ピニオンギヤとリングギヤとの噛合によりクランクシャフトを駆動してエンジンを始動させるようにしたもの（ピニオン飛び出し式のスタータ）が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、このようにエンジン始動時にピニオンギヤを軸方向に飛び出させる方式のスタータの場合、飛び出したピニオンギヤはリングギヤとの位相のずれにより、ピニオンギヤの歯とリングギヤの歯が衝突して異音を発生することがあり、その衝突音は通常車両においても騒音となり、特に、エンジン始動が頻繁に行われるアイドルストップ車両においては大きな問題となる。
【０００５】
そこで、上記衝突音を解消するサイレントスタートの技術として、例えば、ピニオンギヤを微小量回しながら飛び出させてリングギヤに噛み合わせることが提案されている。しかし、これを具体化するには、複雑な電気的制御が必要で、スタータモータに通常使用されているＤＣモータでは適用が困難である。
【０００６】
また、他に、ギヤの歯と歯を噛み合わせなくて済むよう、スタータモータの出力軸に取り付けたプーリをクランクシャフト側のプーリとベルトで連結するベルト駆動式のスタータも提案されているが、ベルト駆動式のスタータは、同様にクランクシャフトによりベルト駆動される他の補機類と共にエンジン本体の一端部（例えば前部）に配設することになるので、どうしてもスタータ駆動用のプーリやベルトの幅だけエンジンの長さが気筒列方向（クランクシャフトの軸方向）に増大してしまう。
【０００７】
また、特にアイドルストップ車両ではエンジンをすばやく再始動することが必要で、そうした迅速スタートを可能にするため、始動操作をする前に予めピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせておくプリセット方式を採用することがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、エンジンが自動停止すると直ちに次の発進に備えてピニオンをリングギヤに噛み合せておく。しかし、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飛び出させてリングギヤと噛合させる従来のピニオン飛び出し式のスタータの場合、プリセット方式を採用すると、アイドルストップ中、ピニオンギヤをすっとリングギヤに噛合させた状態にするために、ソレノイド等のアクチュエータを長時間作動状態に保持しておかねばならず、エネルギ消費が増大する。
【特許文献１】特開２００２−２５７０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、ピニオン飛び出し式のスタータにより始動するエンジンにおいて、始動時のスタータのギヤの衝突音の問題を解消しサイレントスタートを実現する技術として、ピニオンギヤを微小量回しながら飛び出させてリングギヤに噛み合わせる技術や、ベルト駆動式とする技術が提案されており、また、それとは別に、特にアイドルストップ車両での迅速スタータの技術として、予めピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせておくプリセット方式が知られているが、例えばピニオンギヤを微小量回しながら飛び出させてリングギヤに噛み合わせるには、複雑な電気的制御が必要で、高コストとなることが避けられず、また、ベルト駆動式の場合はエンジン全長が長くなり、エンジンのコンパクト化が阻害される。また、ピニオン飛び出し式のスタータの場合、プリセット方式にするにはソレノイド等のアクチュエータを長時間作動状態に保持しておく必要があって、エネルギ消費が増大する。
【０００９】
本発明は、こうした問題点を解消するためのもので、スタータモータの複雑な電気的制御を必要とせず、また、エンジンのコンパクト化を阻害することなしに、スタータのギヤの確実で衝突音の小さい噛合を、低コストで実現でき、且つエネルギ消費の増大を伴なわずに迅速スタートを実現できるエンジン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】
【００１０】
本発明は、スタータのギヤを噛合させる機構を、ピニオンギヤを軸方向に移動させる従来のピニオン飛び出し方式ではなく、アイドルギヤの揺動により径方向からギヤを噛合させるとともに、ギヤの位相合わせを低コストの機械的手段により実現できるよう構成することにより、上記課題を解決したものである。
【００１１】
すなわち、請求項１に係るエンジンの始動装置は、スタータモータの出力軸と一体となったピニオンギヤをエンジンの出力軸と一体となったリングギヤに噛合させてエンジンを始動させる始動装置において、上記ピニオンギヤと上記リングギヤの間で上記ピニオンギヤと噛合しつつ上記リングギヤに対し径方向外方に離れる待避位置と該リングギヤと噛合する噛合位置との間を揺動可能なアイドルギヤと、該アイドルギヤを上記待避位置と上記噛合位置との間で揺動させる揺動機構を設けるとともに、上記アイドルギヤの歯面に当接可能な第１アーム部と該第１アーム部が上記アイドルギヤの歯面に当接した状態で上記リングギヤの歯面に当接可能な第２アーム部とを備え、上記アイドルギヤの待避位置において上記第２アーム部が上記リングギヤから離反し、該アイドルギヤの揺動軌跡の途中で上記第２アーム部が上記リングギヤの歯面に当接し上記アイドルギヤの歯面に当接する上記第１アーム部が該アイドルギヤの歯面を押して、該アイドルギヤをその回転方向の位相が上記リングギヤと噛合可能な所定の位相となる位置まで回転させるバッフル部材を設けたことを特徴とする。
【００１２】
この始動装置は、常時はスタータモータが非通電で、アイドルギヤがリングギヤに対し径方向に離れる待避位置にあり、バッフル部材はリングギヤから離反している。そして、エンジンが停止し、所定条件が成立したときに、揺動機構が作動して、アイドルギヤを待避位置から停止状態のリングギヤに向けて移動させる。その際、バッフル部材は第１アーム部がアイドルギヤの歯面に当接しつつ、第２アーム部がリングギヤの歯面に当接する位置まで移動する。そして、バッフル部材の第２アーム部がリングギヤの歯面に当接した後、アイドルギヤがさらにリングギヤに向けて移動することにより、第２アーム部がリングギヤの歯面に当接して停止したバッフル部材の第１アーム部がアイドルギヤの歯面を押し、アイドルギヤを回転（自転）させる。それにより、アイドルギヤはバッフル部材を介しリングギヤに対して回転方向に所定の位相となるよう調整され、位相が合った状態でリングギヤに当接し噛合する。
【００１３】
この場合、ピニオンギヤとリングギヤは、径方向からリングギヤに向けて移動するアイドルギヤを介して噛合させるので、従来のようにピニオンギヤを軸方向に移動させてリングギヤに噛合させるよりも滑らかに噛合し、衝突音も小さくなる。そして、ギヤの位相合わせを複雑な電気的制御を必要としない低コストの機械的手段により実現でき、確実に噛合させることができる。また、ベルト駆動式のようにエンジン全長を増大させることはなくて、エンジンのコンパクト化を阻害せず、また、一般にスタータモータには遊星歯車機構等の減速機が組み込まれており、アイドルギヤがリングギヤと一端噛合するとギヤの食い込みと減速機構のフリクションにより、揺動機構のソレノイド等のアクチュエータをＯＦＦにしてもエンジンが始動してアイドルギヤが跳ね飛ばされるまで噛合状態を維持でき、したがって、アイドルストップ後の迅速スタートのためにプリセットしておく場合のエネルギ消費の増大を回避できる。
【００１４】
請求項２に係るエンジンの始動装置は、上記請求項１に係るエンジンの始動装置において、上記バッフル部材は、回動可能に支承されるとともに上記リングギヤから離反する方向に付勢され、上記アイドルギヤの揺動により上記第１アーム部が上記アイドルギヤの歯面で押されて付勢力に抗して揺動することにより、上記第２アーム部が上記リングギヤの歯面に当接する構成としたことを特徴とする。
【００１５】
これにより、バッフル部材は常時はリングギヤから退避させて耐久性を確保しつつ、アイドルギヤの動きを利用して機械的にリングギヤに当接させるようにでき、ギヤ位相合わせのための機構を簡素化できる。
【００１６】
請求項３に係るエンジンの始動装置は、上記請求項１または２に係るエンジンの始動装置において、上記アイドルギヤは、上記ピニオンギヤおよび上記リングギヤと噛合可能な本体ギヤ部と、該本体ギヤ部と同軸略同径で該本体ギヤ部に対し一つ置きに歯が欠けた形状の補助ギヤ部とを備え、上記本体ギヤ部と補助ギヤ部とが回転方向に相対的に所定位相ずれるよう付勢手段により付勢されて上記本体ギヤ部が上記バッフル部材の第1アーム部に当接する構成としたことを特徴とする。
【００１７】
この場合、アイドルギヤは、本体ギヤ部と補助ギヤ部とで所謂シザーズギヤを構成し、アイドルギヤ全体として歯のピッチは、相対的にピッチが長い部位と相対的にピッチが短い部位とが交互に表れたものとなる。そのため、アイドルギヤを相対的に歯のピッチが短い部位でリングギヤと遭遇させるよう構成することにより、たとえ最初に遭遇した歯と歯が歯先同士で当接しても、アイドルギヤがさらに移動すると次にピッチが長い部位が来て、アイドルギヤの歯溝にリングギヤの歯先が入り込み、確実に噛合する。こうしてアイドルギヤの歯とリングギヤの歯とをより確実且つ円滑に噛み合わせることができ、また、シザーズギヤ本来の機能としてバックラッシュを防止でき、歯打音も一層低減できる。
【００１８】
請求項４に係るエンジンの始動装置は、上記請求項１、２または３に係るエンジンの始動装置において、上記揺動機構は、上記ピニオンギヤと同軸に支承されるとともに上記アイドルギヤを回転可能に支承し上記アイドルギヤを揺動させるよう上記ピニオンギヤの回転中心を中心として揺動可能な揺動部材と、該揺動部材を揺動させるアクチュエータとで構成され、上記揺動機構の揺動部材を揺動可能に支承する支承部と上記アクチュエータと上記バッフル部材を揺動可能に支承する支承部とが、上記スタータモータと一体に、エンジン本体に取り付けるブラケットに取り付けられたことを特徴とする。
【００１９】
こうして始動装置をブラケット上にモジュール化することにより、始動装置各部の組付け精度を高めることができ、また、エンジン本体への組付性も良好となる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、上記請求項１、２、３または４に係るエンジンの始動装置において、上記バッフル部材を上記リングギヤから離反する方向に付勢する第１スプリングと、該第１スプリングに当接し該第１スプリングの付勢力により上記バッフル部材が上記待避位置を越えて反リングギヤ方向へ移動するのを阻止するスプリングストッパと、上記バッフル部材を上記第１スプリングのスプリング力よりも小さいスプリング力で上記リングギヤに当接する方向に付勢する第２スプリングとで構成され上記バッフル部材を上記待避位置へ復帰させ該待避位置に保持するダブルスプリング構造のスプリングバック機構を備えたことを特徴とする。
【００２１】
こうしたダブルスプリング構造のスプリングバック機構を設けることにより、エンジン始動後はバッフル部材をアイドルギヤの戻りを阻害することなく確実に待避位置へ復帰させて次回停車後の再始動時まで待避位置に保持できるとともに、アイドルギヤがリングギヤに向けて揺動する際に、アイドルギヤの歯面にバッフル部材を確実に当接させてリングギヤに向けて回動させ、リングギヤの歯面に確実に当接させることができる。その際、ダブルスプリングだけではバッフル部材の待避位置は安定しないが、スプリングストッパにより規制されるためバッフル部材は待避位置に安定して保持され、アイドルギヤの揺動時にアイドルギヤとバッフル部材が確実に当接する。
【００２２】
請求項６に係る発明は、上記請求項５に係るエンジンの始動装置において、上記スプリングバック機構は、上記第１スプリングおよび第２スプリングが互いに逆方向から上記バッフル部材の支承軸を巻いてそれぞれ両端部が径方向に延びる配置で設けられ、上記スプリングストッパが、上記バッフル部材の支承軸に対し上記ピニオンギヤ側に離れた位置にて、上記スタータモータをエンジン本体に取り付けるブラケットに固定され、上記バッフル部材の支承軸に対し上記スプリングストッパとは反対側に離れた位置にて、上記スタータモータをエンジン本体に取り付けるブラケットに第２のスプリングストッパが固定され、上記バッフル部材の支承軸から径方向に離れた位置にて上記バッフル部材の第１アーム部に第３のスプリングストッパが固定され、上記第１スプリングは、径方向に延びる各端部が上記第２のスプリングストッパと上記第３のスプリングストッパにそれぞれリングギヤ側から当接し、上記第２スプリングは、径方向に延びる各端部が上記第２のスプリングストッパと上記第３のスプリングストッパにそれぞれ反リングギヤ側から当接する構成としたことを特徴とする。ダブルスプリング構造のスプリングバック機構はより詳細にはこのように構成するのが好ましい。
【００２３】
請求項７に係るエンジンの始動装置は、上記請求項１、２、３、４、５または６に係るエンジンの始動装置において、上記バッフル部材の第２アーム部は、上記リングギヤの歯面に当接する部分が、上記第１アーム部と一体に回転する本体部分に回動可能に支持されて上記バッフル部材が上記リングギヤの歯面に当接する方向に回動する際には上記本体部分と一体に回動し、該バッフル部材が上記リングギヤの歯面から離脱する際には上記本体部分に対し上記リングギヤの歯面との干渉を避ける方向に回動可能な別体の補助アーム部材を備えた構成としたことを特徴とする。
【００２４】
バッフル部材の第２アーム部が一体だと、エンジンが始動して、アイドルギヤが跳ね飛ばされ、バッフル部材がスプリング力でリングギヤから離れようとする際に、リングギヤの歯面に当接していた第２アーム部の先端が反対側でリングギヤの次の歯に引っ掛かって、待避位置に戻りにくくなることがあるが、こうした補助アーム部材を備えた構成とすることにより、バッフル部材はリングギヤの歯面に当接する方向に回動する際には第２アーム部の本体部分と補助アーム部材が一体に機能し、待避位置に戻る際には、補助アーム部材がリングギヤの次の歯に引っ掛かっても、補助アーム部材はリングギヤに押されて本体部分に対し回動し、リングギヤの歯溝から抜け出す。そのため、バッフル部材が待避位置に戻る時のリングギヤとの干渉による戻り不良を防止できる。
【００２５】
請求項８に係るエンジンの始動装置は、上記請求項３、４、５、６または７に係るエンジンの始動装置において、上記ピニオンギヤは、上記アイドルギヤが上記リングギヤに向けて移動するときに該アイドルギヤから受ける回転力の方向には回転が規制される一方で、上記アイドルギヤが上記リングギヤに向けて移動中に該アイドルギヤの歯面に上記バッフル部材の第１アーム部が当接し且つ上記リングギヤの歯面に上記バッフル部材の第２アーム部が当接することにより該アイドルギヤから受ける回転力の方向には回転が許容され、上記アイドルギヤは、上記リングギヤとは上記本体ギヤ部と上記補助ギヤ部が共に噛合する一方で上記ピニオンとは本体ギヤ部のみが噛合し、該アイドルギヤに対して上記バッフル部材は上記第１アーム部が上記本体ギヤ部にのみ当接し、且つ、上記アイドルギヤの本体ギヤ部の歯には、一つおきに、上記バッフル部材との当接を逃げる切欠きが形成されていることを特徴とする。
【００２６】
これにより、アイドルギヤがリングギヤに向けて移動するときは、ピニオンギヤの回転が規制されることによって、アイドルギヤは一方向に回転（自転）しつつ揺動し、その際、バッフル部材は、第１アーム部が、アイドルギヤの本体ギヤ部の切欠きのある歯を素通りして、本体ギヤ部の切欠きのない歯の歯面に当接する。そして、さらに揺動することにより、リングギヤの歯面にバッフル部材の第２アーム部が当接すると、ピニオンギヤは逆方向への回転が許容され、バッフル部材の第１アーム部が、アイドルギヤの本体ギヤ部の切欠きのない歯の歯面に当たることにより、アイドルギヤは、ピニオンギヤを回転が許容されフリーとなった方向（上記一方向とは逆の方向）へ回転させつつ、逆方向に回転（自転）し、リングギヤ５と確実に噛合可能な位相になるよう調整される。
【発明の効果】
【００２７】
以上のとおり、本発明のエンジンの始動装置は、径方向からギヤを噛合させるので、噛合が滑らかで、衝突音も小さく、しかも、複雑な電気的制御を必要としない低コストの機械的手段により確実にギヤの位相を合わせて噛合させることができ、エンジン全長を増大させることはなくて、エンジンのコンパクト化を阻害せず、且つ、エネルギ消費の増大を伴なわずにエンジン停止後の再始動に際し迅速スタートを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１〜６に本発明の実施の形態の一例に係るエンジンの始動装置を示す。図１は全体概略図、図２はギヤ噛合状態における部分断面図、図３はパワートレインフロント側から見たギヤ配置を非作動状態にて示す説明図、図４はギヤ噛合時の動作の一つのパターンを示す説明図、図５はギヤ噛合時の動作の他のパターンを示す説明図、図６は復帰時のバッフル部材の動作を示す説明図（ａ）〜（ｄ）である。
【００２９】
図１において、１はエンジン、２は自動変速機であり、３はスタータ（始動装置）、４は図示しないエンジン出力軸（クランクシャフト）の後端に設けられたフライホイール、５はフライホイール４の外周部に形成されたリングギヤである。スタータ３は、エンジン１と自動変速機２との連結部（より詳しくはトルクコンバータとの連結部）の、エンジン出力軸（クランクシャフト）と自動変速機２との連結部に位置するフライホイール４の外周のリングギヤ５に臨む位置に配置され、後述のブラケット６を介してエンジン本体（シリンダブロック）の側面に組み付けられる。
【００３０】
この実施の形態の始動装置は、エンジン１が所謂縦置きエンジンの場合で、図示しない車体前部のエンジンルーム内に気筒列方向すなわち出力軸（クランクシャフト）方向が車体の前後方向と略一致する配置で搭載され、エンジン１とエンジン後部に連結された自動変速機２とが自動車のパワートレインを構成する。なお、図示はしないが、例えば所謂ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両等の横置きエンジンの場合にも本発明を適用可能なことはいうまでもない。
【００３１】
また、この実施の形態の始動装置は、特にアイドルストップ車両に適用した例であって、停車中に所定の条件が整えばエンジン１が自動停止される。そして、次に発進するときには、エンジン１は自動再始動される。そのため、エンジン１の始動は頻繁に行われる。
【００３２】
スタータ３は、図２に示すように、スタータモータ１１とソレノイド１２とが組み合わせ構造のケース１３を介してユニット化されたものである。ケース１３は、ハウジング１４とカバー１５とからなり、ハウジング１４にスタータモータ１１が組み付けられ、カバー１５にソレノイド１２が組み付けられている。
【００３３】
スタータモータ１１は、ロータの回転軸１１ａと外部に突出する出力軸１１ｂとの間に遊星歯車式の減速機構１１ｃを備え、出力軸１１ｂの先端部にピニオンギヤ１６が固定されている。そして、ピニオンギヤ１６にアイドルギヤ１７が常時噛合している。アイドルギヤ１７は、後に詳しく述べるように、同軸配置で並設された２つのギヤ１８，１９からなるもので、スイングアーム２０の一端に立設された支持軸２１に回転自在に支持されている。
【００３４】
スイングアーム２０（揺動部材）は、上記支持軸２１とは反対側の端部に円柱状のボス２２を有し、該ボス２２が、カバー１５にベアリング２３，２３で回転自在に支持され、ボス２２を中心に揺動可能で、ボス２２の回転中心はピニオンギヤ１６の回転中心（スタータモータ１１の出力軸１１ｂの回転中心）と一致している。このため、スイングアーム２０が揺動すると支持軸２１はピニオンギヤ１６の回転中心を中心とする円弧状の軌跡を描きながら移動し、アイドルギヤ１７は、支持軸２１に支持されてピニオン１６との噛合状態を維持したまま、ピニオン１６の周囲を該ピニオン１６の回転中心を中心とする円弧状の軌跡を描きながらリングギヤ5に向けて移動し、リングギヤ５に径方向から噛合する。
【００３５】
ソレノイド１２は、カバー１５の先端に円柱ボス２２の長さ方向と略平行に設けられた組み付け壁１５ａに組み付けられている。そして、ソレノイド１２のプランジャ２４が、スイングアーム２０のボス２２の端面偏心位置にピン２５で係止されている。
【００３６】
そして、この実施例の始動装置は、リングギヤ５に対しピニオンギヤ１６を、径方向からリングギヤに向けて移動するアイドルギヤ１７を介して噛合させるもので、その際、アイドルギヤ１７をリングギヤ５に対し位相が合った状態で当接させ確実に噛合させるよう、アイドルギヤ１７の回転方向の位相（回転姿勢）を、アイドルギヤ１７をリングギヤ５に向けて円弧状経路に沿って移動させている途中で調整する手段として、レバー状のバッフル部材４０を備えている。
【００３７】
バッフル部材４０は、例えば図３に示されているように、支承軸４１（支承部）を中心に所定の角度で第１アーム部４２と第２アーム部４３を有し、支承軸４１に回転自在に支承され、支承軸４１を中心に第１アーム部４２と第２アーム部４３が一体に揺動可能である。そして、このバッフル部材４０には、バッフル部材４０を待避位置へ復帰させ該待避位置に保持するため、バッフル部材４０をリングギヤ５から離反する方向に付勢する第１スプリング４４（コイルスプリング）と、該第１スプリング４４に当接し該第１スプリング４４のスプリング力（付勢力）によりバッフル部材４０が待避位置を越えて反リングギヤ方向へ移動するのを阻止するピン状の第１のスプリングストッパ４５と、バッフル部材４０を第１スプリング４４のスプリング力よりも小さいスプリング力でリングギヤ５に当接する方向に付勢する第２スプリング４６（コイルスプリング）とで構成されたダブルスプリング構造のスプリングバック機構が設けられている。
【００３８】
上記スプリングバック機構において、第１スプリング４４および第２スプリング４６は互いに逆方向から支承軸４１を巻いてそれぞれ両端部が径方向に延びる配置で設けられ、第１のスプリングストッパ４５は、バッフル部材４０の支承軸４１に対しピニオンギヤ１６側に離れた位置にて、スタータ３のケース１３をエンジン本体に取り付けるブラケット６に固定されている。また、このブラケット６には、バッフル部材４０の支承軸４１に対し第１のスプリングストッパ４５とは反対側に離れる位置に、ピン状の第２のスプリングストッパ４７が固定されている。さらに、バッフル部材４０の第１アーム部４２には、支承軸４１から径方向に離れた位置にピン状の第３のスプリングストッパ４８が固定されている。そして、第１スプリング４４は、径方向に延びる各端部が第２のスプリングストッパ４７と第３のスプリングストッパ４８にそれぞれリングギヤ５側から当接し、第２スプリング４７は、径方向に延びる各端部が第２のスプリングストッパ４７と第３のスプリングストッパ４８にそれぞれ反リングギヤ側から当接している。
【００３９】
バッフル部材４０は、第１アーム部４２の先端部がアイドルギヤ１７の歯面に当接可能で、第１アーム部４２がアイドルギヤ１７の歯面に当接した状態で、リングギヤ５へ向けて移動するアイドルギヤ１７に押されて回転することにより、第２アーム部４３がリングギヤ５の歯面に当接可能である。
【００４０】
そして、そのバッフル部材４０の第２アーム部４３は、リングギヤ５の歯面に当接する部分が別体の補助アーム部材４９にて構成され、この補助アーム部材４９が、軸ピン５０により、第１アーム部４２と一体に回転する第２アーム部の本体部分に回動可能に支持されている。そして、補助アーム部材４９はスプリング５１（コイルスプリング）により、本体部分と一体となる方向に付勢され、バッフル部材４０がリングギヤ５の歯面に当接する方向に回動する際には本体部分と一体に回動し、バッフル部材４０がリングギヤ５の歯面から離脱する際には本体部分に対しリングギヤ５の歯面との干渉を避ける方向に回動可能なよう構成されている。
【００４１】
また、アイドルギヤ１７は、ピニオンギヤ１６およびリングギヤ５と噛合可能な本体ギヤ部１８と、該本体ギヤ部１８と同軸略同径でほぼ同形状の歯形を有するが、一つおきに歯が欠けた形状の補助ギヤ部１９とを備え、これら本体ギヤ部１８と補助ギヤ部１９とが所謂シザーズギヤを構成している。そして、本体ギヤ部１８と補助ギヤ部１９は、回転方向に相対的に所定位相ずれるよう、図示しない付勢手段（板バネ等）により付勢され、補助ギヤ部１９の歯が本体ギヤ部１８の歯に一つおきに一部重なりつつ所定量だけ周方向に飛び出して、補助ギヤ部１９と重ならない本体ギヤ部１８の次の歯との間に相対的にピッチの短い部位を生成し、その補助ギヤ部１９と重ならないと本体ギヤ部１８の歯と、本体ギヤ部１９のさらに次の歯との間が相対的にピッチが長い部位となる、という繰り返しで、アイドルギヤ１７全体として、相対的に歯のピッチの長い部位と短い部位が交互に表れたものとなる。本体ギヤ１８の歯同士の間の相対的に長いピッチは、リングギヤ５の歯のピッチと略同じである。
【００４２】
そして、このアイドルギヤ１７は、図２に示すように、リングギヤ５とは本体ギヤ部１８と補助ギヤ部１９が共に噛合し、ピニオン１６とは本体ギヤ部１８のみが噛合する。
【００４３】
また、このアイドルギヤ１７に対して、バッフル部材４０（詳細には第１アーム部４２）は本体ギヤ部１８にのみ当接する。しかも、アイドルギヤ１７の本体ギヤ部１８の歯には、一つおきに、バッフル部材４０との当接を逃げる切欠き１８ｂが形成されている。この切欠き１８ｂは、本体ギヤ部１８の歯の内、補助ギヤ１９の歯と一部重なる歯に形成されたものである。
【００４４】
この始動装置は、スタータモータ１１の出力軸１１ｂと一体となったピニオンギヤ１６をエンジン１の出力軸（クランクシャフト）と一体となったリングギヤ５に噛合させてエンジン１を始動させるもので、常時はスタータモータ１１およびソレノイド１２が非通電で、図３に示すように、アイドルギヤ１７がリングギヤ５に対し径方向に離れた待避位置にあり、バッフル部材４０はリングギヤ５から離反している。そして、エンジンが停止すると、直ちにソレノイド１２が通電され、ソレノイド１２のプランジャ２４が引き込まれることによって、スイングアーム２０がソレノイド１２に近づく方向に揺動し、それにより、アイドルギヤ１７は、例えば図４に示すように、待避位置（Ｔ１）から停止状態のリングギヤ５に向けて、停止したピニオンギヤ１６と噛合して一方向（図４において時計回り方向）に回転（自転）しつつ揺動する。その際、バッフル部材４０は、第１アーム部４２が、アイドルギヤ１７の本体ギヤ部１８の切欠き１８ｂのある歯を素通りして、本体ギヤ部１８の切欠き１８ｂのない歯（補助ギヤ部１９と一部重なるの歯）に当接し、例えば図４に示すように、第２アーム部４３がリングギヤ５の歯面に当接する位置まで回転する。
【００４５】
そして、バッフル部材４０の第２アーム部４３がリングギヤ５の歯面に当接した後、アイドルギヤ５がさらにリングギヤ５に向けて移動し、バッフル部材４０の第１アーム部４２が、アイドルギヤ１７の本体ギヤ部１８の切欠き１８ｂのない歯（補助ギヤ部１９と一部重なるの歯）の歯面に当たることにより、アイドルギヤ１７は、ピニオンギヤ１６をその回転フリーの方向（図４において時計回り方向）へ回転させつつ逆方向（図４において反時計回り方向）に回転（自転）し、リングギヤ５と確実に噛合可能な位相になるよう調整される。
【００４６】
図４において、θ１は、アイドルギヤ１７のある歯が最終的にリングギヤ５に噛合った時のアイドルギヤ１７の中心とリングギヤ１７の中心とを結ぶ線Ａを基準とした、そのアイドルギヤ１７の歯の角度であり、ξ１は、それに先立ってアイドルギヤ１７の位相が調整された時点でのピニオンギヤ１６の中心とアイドルギヤ１７の中心を結ぶ線Ｂを基準とした時の、バッフル部材４０の第１アーム部４２に当接した歯（本体ギヤ部１８の切欠き１８ｂのない歯）の角度（位相）である。アイドルギヤ１７のある歯が最終的にリングギヤ５に噛合った時のアイドルギヤ１７の中心とリングギヤ１７の中心とを結ぶ線Ａを基準とした、そのアイドルギヤ１７の歯の角度は、その都度異なり、例えば、図５に示す角度θ２の場合、バッフル部材４０の作用によりアイドルギヤ１７の位相が調整された時点でのピニオンギヤ１６の中心とアイドルギヤ１７の中心を結ぶ線Ｂを基準とした時の、バッフル部材４０の第１アーム部４２に当接した歯（本体ギヤ部１８の切欠き１８ｂのない歯）の角度（位相）が変わり、ξ２となる。
【００４７】
そして、アイドルギヤ１７はこの調整された位相を起点として再び元の方向に回転（自転）しながらリングギヤ５に向けて揺動し、それにより、必ず本体ギヤ部１８の歯と補助ギヤ部１９の歯との間の相対的にピッチの短い部位でリングギヤ５と遭遇し、確実且つ円滑に噛合する。スイングアーム２０は、ハウジング１４に設けられたストッパ部（図示せず）に当接することにより、所定位置で揺動が規制される。
【００４８】
バッフル部材４０は、第２アーム部４３がリングギヤ５の歯面に当接した後、第１アーム部４２がアイドルギヤ１７の本体ギヤ部１８の切欠き１８ｂのない歯の歯面を押した状態で、アイドルギヤ１７を逆方向に回転（自転）しつつ揺動することにより、本体ギヤ部１８を相対的にピッチの短い部位でリングギヤ５と遭遇させるよう、支承軸４１、第１アーム部４２並びに第２アーム部４３の位置関係が設定される。
【００４９】
スタータモータ１１の回転軸１１ａと出力軸１１ｂとの間に設けられた遊星歯車式の減速機構１１ｃには、ワンウェイクラッチ（図示せず）が併設されていて、ワンウェイクラッチは、スタータモータ１１側（回転軸１１ａ側）からピニオン１６側（出力軸１１ｂ側）へ、エンジン１の始動方向への回転が伝達されるときはロックし、逆に、ピニオン１６側からスタータモータ１１側へ、エンジン１の始動方向への回転が伝達されるときにはフリーとなる。これにより、エンジン１が完爆し始動した後の、該エンジンの高速回転によるスタータモータ１１の過回転が防止される。バッフル部材４０がリングギヤ５に当接した後、アイドルギヤ１７の歯面を押して、アイドルギヤ１７を逆方向に回転（自転）させる動作は、上記ワンウェイクラッチを利用したものである。このワンウェイクラッチにより、ピニオンギヤ１６は、アイドルギヤ１７がリングギヤ５に向けて移動するときにアイドルギヤ１７から受ける回転力の方向には回転が規制され、アイドルギヤ１７がリングギヤ５に向けて移動中にアイドルギヤ１７の歯面にバッフル部材４０の第１アーム部４２が当接し且つリングギヤ５の歯面にバッフル部材４０の第２アーム部４３が当接することによりアイドルギヤ１７から受ける回転力の方向には回転が許容される。
【００５０】
この実施の形態では、アイドルギヤ１７は上記のようにバッフル部材４０により位相が調整されることにより、本体ギヤ部１８の相対的にピッチの短い部位でリングギヤ５と遭遇する。そのため、たとえ最初に遭遇した歯と歯が歯先同士で当接しても、アイドルギヤ１７がさらに移動すると次にピッチが長い部位が来て、アイドルギヤの歯溝にリングギヤの歯先が入り込み、確実に噛合する。こうしてアイドルギヤ１７の歯とリングギヤ５の歯とをより確実且つ円滑に噛み合わせることができる。また、アイドルギヤ１７はシザーズギヤ本来の機能としてバックラッシュを防止でき、歯打音も一層低減できる。
【００５１】
図４および図５に示すように、アイドルギヤ１７がリングギヤ５に噛合したときの該アイドルギヤ１７の回転中心（ピン２１の中心）は、ピニオン１６の回転中心（出力軸１１ｂの中心）とリングギヤ５の回転中心とを結ぶラインＬよりもリングギヤ５の回転方向Ｘの前方側に位置している。この場合、アイドルギヤ１７を図４あるいは図５において時計回り方向に揺動させてリングギヤ５に噛合させると、アイドルギヤ１７の歯がリングギヤ５の歯に食い込む方向に該アイドルギヤ１７を移動させることになり、そのため、両ギヤ１７、５の噛合後にソレノイド１２をＯＦＦにしても上記スタータモータの減速機構１１ｃのフリクションと合わさって両ギヤ１７，５は外れることがない。そのため、迅速スタートのためにアイドルギヤ１７をプリセットしておく場合でも、アイドルギヤ１７をアイドルストップ中ずっとリングギヤ５に噛合させておくためにソレノイド１２を長時間ＯＮにしておく必要はない。また、エンジン始動前のクランキング時には、リングギヤ５を回転させる際の反力により、アイドルギヤ１７にはリングギヤ５に食い込む方向に力が作用するため、ソレノイド１２をＯＦＦにしても、アイドルギヤ１７がリングギヤ５から外れたりすることがなく、この時点でソレノイド１２をＯＦＦにすることもできる。そして、エンジン１が始動すると、リングギヤ５と噛合していたアイドルギヤ１７は、今度は、リングギヤ５の回転を受けて、リングギヤ５から跳ね飛ばされ、自然とリングギヤ５から離脱するため、その際にアクチュエータの作用は必要がない。
【００５２】
また、この実施の形態では、バッフル部材４０は第２アーム部４３が上記のような補助アーム部材４９を備え、リングギヤ５の歯面に当接する方向に回動する際には、図６の（ａ）に示すように、第２アーム部４３の本体部分と補助アーム部材４９が一体に機能する。そして、待避位置に戻る際は、図６の（ｂ）に示すように、補助アーム部材４９がリングギヤ５のリングギヤ５の歯に引っ掛かっても、図６の（ｃ）に示すように、補助アーム部材４９はリングギヤ５の歯に押されて第２アーム部４３の本体部分に対して回動し、図６の（ｄ）に示すように、リングギヤ５の歯溝から抜け出す。そのため、バッフル部材４０が待避位置に戻る時のリングギヤ５との干渉による戻り不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態の一例に係る始動装置の全体概略図である。
【図２】図１の始動装置のギヤ噛合状態における部分断面図である。
【図３】図１の始動装置のパワートレインフロント側から見たギヤ配置を非作動状態にて示す説明図である。
【図４】図１の始動装置のギヤ噛合時の動作の一つのパターンを示す説明図である。
【図５】図１の始動装置のギヤ噛合時の動作の他のパターンを示す説明図である。
【図６】図1の始動装置の復帰時のバッフル部材の動作を示す説明図（ａ）〜（ｄ）である。
【符号の説明】
【００５４】
１  エンジン
２  自動変速機
３  スタータ（始動装置）
４  フライホイール
５  リングギヤ
６  ブラケット
１１  スタータモータ
１１ａ  スタータモータのロータの回転軸
１１ｂ  スタータモータの出力軸
１１ｃ  減速機構
１２  ソレノイド（アクチュエータ）
１３  ケース
１４  ハウジング
１５  カバー
１６  ピニオンギヤ
１７  アイドルギヤ
１８  本体ギヤ部
１９  補助ギヤ部
２０  スイングアーム（揺動部材）
２１  アイドルギヤの支持軸
４０  バッフル部材
４１  バッフル部材の支承軸
４２  第１アーム部
４３  第２アーム部
４４  第１スプリング
４５  第１のスプリングストッパ
４６  第２スプリング
４７  第２のスプリングストッパ
４８  第３のスプリングストッパ
４９  補助アーム部材
５０  軸ピン
５１  スプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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