(57)【要約】【課題】エンジン始動に伴ってエンジン側から過大なショックトルクによってワンウェイクラッチが破損するのを防止する。【解決手段】クランクシャフト3のウエブ部3bにはクランクフランジ31が設けられると共にヘリカル歯16aを備えたリングギア16が嵌着され、リングギア16に、エンジン始動装置20のワンウェイクラッチ30付き出力ギア25が常時噛み合っている。クランクフランジ31の外径寸法は、リングギア16の歯のピッチ円と同じ又はこれを僅かでも超えるように設定される。【選択図】図6
2007278158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの始動時に動作する始動用モータと、
複数のギアが共通ギアシャフトに取り付けられ、前記始動用モータの駆動力をエンジンに伝達する中間ギアユニットとを有し、
該中間ギアユニットが、クランクシャフトのウエブ部に設けられたクランクギアと常時噛み合う出力ギアと、該出力ギアと前記共通ギアシャフトとの間に配設されたワンウェイクラッチとを含むエンジン始動装置において、
前記クランクギアが、前記クランクシャフトのウエブ部に嵌着された、ヘリカル歯を備えたリングギアで構成され、
該リングギアが前記ウエブ部回りで摺動し始める滑りトルクが前記ワンウェイクラッチの許容トルクよりも低くなるように前記リングギアの前記ウエブ部に対する嵌合度合いが設定され、
前記リングギアが嵌着された前記ウエブ部には、前記リングギアの一側面と当接するクランクフランジが設けられ、該クランクフランジの外径が前記リングギアの歯のピッチ円と同じ又は該ピッチ円よりも大きな径を有していることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
エンジンの始動時に動作する始動用モータと、
複数のギアが共通ギアシャフトに取り付けられ、前記始動用モータの駆動力をエンジンに伝達する中間ギアユニットとを有し、
該中間ギアユニットが、クランクシャフトのウエブ部に設けられたクランクギアと常時噛み合う出力ギアと、該出力ギアと前記共通ギアシャフトとの間に配設されたワンウェイクラッチとを含むエンジン始動装置において、
前記クランクギアが、前記クランクシャフトのウエブ部に嵌着された、ヘリカル歯を備えたリングギアで構成され、
該リングギアが前記ウエブ部回りで摺動し始める滑りトルクが前記ワンウェイクラッチの許容トルクよりも低くなるように前記リングギアの前記ウエブ部に対する嵌合度合いが設定され、
前記リングギアが嵌着されるウエブ部には、該リングギアの一側面と当接するクランクフランジが設けられ、
前記リングギアが、その内周面を段付き形状に形作られて、前記ウエブ部と前記クランクフランジとに嵌合されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項３】
前記段付き形状の内周面を備えたリングギアが、前記ウエブ部との嵌合によって前記滑りトルクが規定されている、請求項２に記載のエンジン始動装置。
【請求項４】
エンジンの始動時に動作する始動用モータと、
複数のギアが共通ギアシャフトに取り付けられ、前記始動用モータの駆動力をエンジンに伝達する中間ギアユニットとを有し、
該中間ギアユニットが、クランクシャフトのウエブ部に設けられたクランクギアと常時噛み合う出力ギアと、該出力ギアと前記共通ギアシャフトとの間に配設されたワンウェイクラッチとを含むエンジン始動装置において、
前記クランクギアが、前記クランクシャフトのウエブ部に嵌着された、ヘリカル歯を備えたリングギアで構成され、
該リングギアが前記ウエブ部回りで摺動し始める滑りトルクが前記ワンウェイクラッチの許容トルクよりも低くなるように前記リングギアの前記ウエブ部に対する嵌合度合いが設定され、
前記リングギアが嵌着されるウエブ部には、該リングギアの一側面と当接するクランクフランジが設けられ、
前記ウエブ部には、前記クランクフランジとは反対側の面にストッパープレートが取り付けられて、該ストッパープレートと前記クランクフランジとで前記リングギアが挟持されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン始動装置に関し、より詳しくはアイドリングストップ機構を備えた車両に好適に適用される。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、クランクシャフトのウエブ部に設けたリングギアに対して中間ギアを介して始動用モータに連結すると共に中間ギアにワンウェイクラッチを介在させた、常時噛み合い式のエンジン始動装置が開示されている。また、この特許文献１のエンジン始動装置では、ノイズの発生を抑えるために、リングギアとしてヘリカルギアが採用されている。
【０００３】
このようにエンジン始動装置として常時噛み合い式を採用することでエンジン始動をスムーズに行うことができるため、エンジン停止及びこれに続くエンジン始動を実行するアイドリングストップ機構を搭載した車両に好適である。
【特許文献１】特開２００４−２３９２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、常時噛み合い式のエンジン始動装置では、エンジン始動に伴うエンジン側からの急激なショックトルクがワンウェイクラッチに入力されることから、このショックトルクによってワンウェイクラッチが損傷してしまう虞を有している。
【０００５】
本発明の目的は、エンジン始動に伴ってエンジン側から過大なショックトルクによってワンウェイクラッチが破損するのを防止することのできるエンジン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】
【０００６】
上記技術的課題は、本発明の第１の観点によれば、
エンジンの始動時に動作する始動用モータと、
複数のギアが共通ギアシャフトに取り付けられ、前記始動用モータの駆動力をエンジンに伝達する中間ギアユニットとを有し、
該中間ギアユニットが、クランクシャフトのウエブ部に設けられたクランクギアと常時噛み合う出力ギアと、該出力ギアと前記共通ギアシャフトとの間に配設されたワンウェイクラッチとを含むエンジン始動装置において、
前記クランクギアが、前記クランクシャフトのウエブ部に嵌着された、ヘリカル歯を備えたリングギアで構成され、
該リングギアが前記ウエブ部回りで摺動し始める滑りトルクが前記ワンウェイクラッチの許容トルクよりも低くなるように前記リングギアの前記ウエブ部に対する嵌合度合いが設定され、
前記リングギアが嵌着された前記ウエブ部には、前記リングギアの一側面と当接するクランクフランジが設けられ、該クランクフランジの外径が前記リングギアの歯のピッチ円と同じ又は該ピッチ円よりも大きな径を有していることを特徴とするエンジン始動装置を提供することにより達成される。
【０００７】
この第１の観点による発明によれば、リングギアをクランクシャフトのウエブ部に嵌着させると共に、リングギアがウエブ部回りで摺動し始める滑りトルクがワンウェイクラッチの許容トルクよりも低くなるように設定されているため、エンジン始動用モータを動作させてエンジンスタートを実行している最中に、例えば車両の駆動系に設けたクラッチが急に締結されてクランクシャフトの回転が急に停止して、そのショックトルクがリングギアに加わった場合には、リングギアがウエブ部回りに摺動することによって、これを緩和することができるため、エンジン始動装置に組み込まれているワンウェイクラッチを保護することができる。
【０００８】
しかし、このように、ワンウェイクラッチの保護のためにクランクギアとしてのリングギアの摺動（滑り）を使った場合、これが消音のためにヘリカル歯を備えているときには、横方向の力が発生し、これに伴ってリングギアが傾いてリングギアと出力ギアとの不整合な噛み合いによって大きなギアノイズが発生する虞がある。
【０００９】
これに対して、第１の観点の発明によれば、リングギアの一側面と当接するクランクフランジの外径がリングギアの歯のピッチ円と同じ又は該ピッチ円よりも大きな径を有する構成としてあるため、リングギアのヘリカル歯の近傍に働くモーメントに対してクランクフランジによって対抗することができるため、リングギアが傾く現象を抑制して大きなギアノイズの発生を防止することができる。
【００１０】
前述した技術的課題は、本発明の第２の観点によれば、
エンジンの始動時に動作する始動用モータと、
複数のギアが共通ギアシャフトに取り付けられ、前記始動用モータの駆動力をエンジンに伝達する中間ギアユニットとを有し、
該中間ギアユニットが、クランクシャフトのウエブ部に設けられたクランクギアと常時噛み合う出力ギアと、該出力ギアと前記共通ギアシャフトとの間に配設されたワンウェイクラッチとを含むエンジン始動装置において、
前記クランクギアが、前記クランクシャフトのウエブ部に嵌着された、ヘリカル歯を備えたリングギアで構成され、
該リングギアが前記ウエブ部回りで摺動し始める滑りトルクが前記ワンウェイクラッチの許容トルクよりも低くなるように前記リングギアの前記ウエブ部に対する嵌合度合いが設定され、
前記リングギアが嵌着されるウエブ部には、該リングギアの一側面と当接するクランクフランジが設けられ、
前記リングギアが、その内周面を段付き形状に形作られて、前記ウエブ部と前記クランクフランジとに嵌合されていることを特徴とするエンジン始動装置を提供することにより達成される。
【００１１】
この第２の観点の発明によっても、第１の観点の発明と同様に、ワンウェイクラッチの保護のためにクランクギアとしてのリングギアの摺動（滑り）を使うものであるが、前述したリングギアが傾くことに伴う大きなギアノイズの発生の虞に関して、クランクシャフトのウエブ部とクランクフランジとに嵌合するリングギアの段付き形状の内面によって、リングギアのヘリカル歯の近傍に働くモーメントに対してクランクフランジによって対抗することができるため、リングギアが傾く現象を抑制して大きなギアノイズの発生を防止することができる。
【００１２】
この第２の観点の発明の好ましい実施の形態では、段付き形状の内周面を備えたリングギアがウエブ部との嵌合によって滑りトルクが規定される。つまり、リングギアとウエブ部との嵌合が、リングギアに過大なトルクが作用したときのリングギアのウエブ部回りの摺動を規定するように設計される。換言すれば、クランクフランジとの嵌合はリングギヤの内面とクランクフランジとが当接する程度であってもよい。これによれば、段付き形状の内面のリングギアを採用したとしても、上述した滑りトルクの管理が容易となる。
【００１３】
前述した技術的課題は、本発明の第３の観点によれば、
エンジンの始動時に動作する始動用モータと、
複数のギアが共通ギアシャフトに取り付けられ、前記始動用モータの駆動力をエンジンに伝達する中間ギアユニットとを有し、
該中間ギアユニットが、クランクシャフトのウエブ部に設けられたクランクギアと常時噛み合う出力ギアと、該出力ギアと前記共通ギアシャフトとの間に配設されたワンウェイクラッチとを含むエンジン始動装置において、
前記クランクギアが、前記クランクシャフトのウエブ部に嵌着された、ヘリカル歯を備えたリングギアで構成され、
該リングギアが前記ウエブ部回りで摺動し始める滑りトルクが前記ワンウェイクラッチの許容トルクよりも低くなるように前記リングギアの前記ウエブ部に対する嵌合度合いが設定され、
前記リングギアが嵌着されるウエブ部には、該リングギアの一側面と当接するクランクフランジが設けられ、
前記ウエブ部には、前記クランクフランジとは反対側の面にストッパープレートが取り付けられて、該ストッパープレートと前記クランクフランジとで前記リングギアが挟持されていることを特徴とするエンジン始動装置を提供することにより達成される。
【００１４】
この第３の観点の発明によっても、第１の観点の発明と同様に、ワンウェイクラッチの保護のためにクランクギアとしてのリングギアの摺動（滑り）を使うものであるが、前述したリングギアが傾くことに伴う大きなギアノイズの発生の虞に関して、ストッパープレートとクランクフランジとでリングギアを挟持させることでリングギアが傾く現象を抑制して大きなギアノイズの発生を防止することができる。
【００１５】
勿論のことであるが、ストッパープレートとクランクフランジとでリングギアを挟持させたとしても、リングギアに所定のトルク（前述した滑りトルク）が作用したときに、これに応じてリングギアがウエブ部回りに摺動するのを阻害しないように、リングギアの側面に対してストッパープレート、クランクフランジが過度に圧接しないように設計するのがよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。図１は本発明を適用したエンジンを示し、図２は、図１のエンジンに含まれるエンジン始動装置を示す。
【００１７】
図１を参照して、エンジン１は、シリンダブロック２を有し、このシリンダブロック２は、クランクシャフト３の軸心よりも下方に延びるディープスカート形式のものが採用されている。シリンダブロック２の上にはシリンダヘッド４が締結され、他方、シリンダブロック２の下にはオイルパン５が締結されている。オイルパン５は、比較的剛性が高く遮音性に優れた鋳造品で構成されている。なお、エンジン１は、アクセルペダル（図示せず）を開放し且つブレーキペダル（図示せず）を踏み込んだことを前提としてエンジン１の運転を停止するアイドルストップ機構が設けられている。
【００１８】
エンジン１は、四つのシリンダ２ａを直列に配置した直列四気筒エンジンであり、各シリンダ２ａ毎に、ピストン６とシリンダヘッド４とで燃焼室７が画成され、この燃焼室７に臨んで、吸気ポート８及び排気ポート９が開口されている。そして、吸気ポート８には、第１のカム軸１０によって開閉駆動される吸気弁１１が配設され、また、排気ポート９には第２のカム軸１２によって開閉駆動される排気弁１３が配設されている。
【００１９】
第１、第２カム軸１０、１２はクランクシャフト３とタイミングベルト（図示せず）を介して連結され、クランクシャフト３の回転に同期した第１、第２カム軸１０、１１の回転によって吸気弁１１、排気弁１３が所定のタイミングで開閉される。なお、このエンジン１は点火プラグ（図示せず）を備えたガソリンエンジンである。各ピストン６の往復上下動作はコネクティングロッド１５を介してクランクシャフト３に伝達され、クランクシャフト３の回転運動によって出力が取り出される。
【００２０】
図２を参照して、クランクシャフト３は、各コネクティングロッド１５が回転可能に連結されるクランク軸３ａを挟んで位置するウエブ部又はカウンタウエイト３ｂを有し、このうち、一つのウエブ部３ｂは円形輪郭に形成され、このウエブ部３ｂにリングギア１６が圧入、焼嵌めなどの方法を使って嵌着されている。このリングギア１６はエンジン始動装置２０の一部をなす始動用クランクギアを構成するものである。この始動用クランクギア、つまりリングギア１６はヘリカル歯１６ａを備えている。
【００２１】
エンジン始動装置２０は、直流モータで構成された始動用モータ２１と、始動用モータ２１の出力を上記リングギア１６に伝達する中間ギアユニット２２とを有する。始動用モータ２１は、オイルパン５の外部に配設されており、この始動用モータ２１をエンジン１の下部に受け入れるために、オイルパン５の一部を内方に窪ませて、オイルパン５の底壁の一部を上方に凹陥した始動用モータ収納部５ａが形成されている（図１）。
【００２２】
中間ギアユニット２２は、オイルパン５の内部に配設されている。中間ギアユニット２２は、クランクシャフト３と平行に配置されたギアシャフト２３を有し、このギアシャフト２３は、その一端の入力ギア２４と、他端の出力ギア２５とを備えている。
【００２３】
上記入力ギア２４は、ギアシャフト２３に対してスプライン結合されており、これによりギアシャフト２３と一体回転する。この入力ギア２４には、始動用モータ２１のピニオンギア２６を介して始動用モータ２１からの回転力が入力される。他方、上記出力ギア２５は、上述したリングギア（クランクギア）１６と噛み合っており、そして、ワンウェイクラッチ３０を介してギアシャフト２３に取り付けられている。
【００２４】
このワンウェイクラッチ３０は、ギアシャフト２３側の動力をリングギア（クランクギア）１６に伝達することを許容する一方で、リングギア１６側からギアシャフト２３への動力伝達を遮断する。これにより、中間ギアユニット２２は、始動用モータ２１の回転駆動力をクランクシャフト３に伝達してエンジン１を始動することができ、エンジン１が始動した後は、エンジン１（クランクシャフト３）側からの動力が中間ギアユニット２２に入力するのを阻止することができる。
【００２５】
リングギア（クランクギア）１６の取り付けに関し、前述したように、リングギア１６は、ヘリカルギアであり、また、クランクシャフト３のウエブ部３ｂに嵌合されている。したがって、リングギア１６に無理な力が作用すると、リングギア（ヘリカルギア）１６が摺動してウエブ部３ｂとの間で相対変位する可能性を含む。実施例では、リングギア１６とこれに噛合する出力ギア２５との間に過度なトルクが加わったときにはリングギア１６がウエブ部３ｂとの間で摺動するようにリングギア１６の嵌合度合いが設定されており、これによりワンウェイクラッチ３０を含む中間ギアユニット２２の保護が図られている。過度なトルクの典型例としては、ワンウェイクラッチ３０の許容トルク以上のトルクであり、これを基準とするのであれば、リングギア１６がウエブ部３ｂに対して摺動を開始する滑りトルクが、リングギア１６の嵌合度合いはワンウェイクラッチ３０の許容トルクよりも低くなるようにリングギア１６のウエブ部３ｂに対する嵌合度合いが設定される。
【００２６】
図３は、始動用モータ２１でエンジン始動を行っている最中での問題点を説明するための図である。図中、参照符号３１は、クランクシャフト３のウエブ部３ｂに形成されたクランクフランジであり、このクランクフランジ３１に当接するまでリングギア１６を圧入することでリングギア１６の位置決めが行われる。なお、この図３は、図２との関係で、ギヤシャフト２３に対する出力ギア２５及びワンウェイクラッチ３０の配置が相違しているが機能的には実質的に同じである。
【００２７】
図３を参照して、エンジン始動装置２０を動作させてエンジンスタートを実行している最中、つまり中間ギアユニット２２のギアシャフト２３が始動用モータ２１によって回転駆動されている状態で、例えば車両の駆動系に設けたクラッチ（図示せず）が急に締結される等によりクランクシャフト３の回転が急に停止した場合、そのショックトルクがリングギア１６とこれに噛合する出力ギア２５に加わり、過度なトルクであればリングギア１６はウエブ部３ｂ回りに摺動する。そして、この出力ギア２５とリングギア１６は共にヘリカルギアで構成されているため、出力ギア２５及びリングギア１６には、夫々、クランクシャフト３及びギアシャフト２３と平行な方向にＦ１、Ｆ２のスラスト力が作用する。このようなことを念頭に入れたときに、スラスト力Ｆ２がクランクフランジ３１によって受け止められるように、リングギア１６を嵌入する方向を設定するのが好ましいことは言うまでもない。
【００２８】
以上のことを前提としたときに、リングギア１６のヘリカル歯１６ａの近傍には矢印の方向にモーメントＭ１が発生し、このモーメントＭ１が出力ギア２５と噛み合っている部分とは直径方向反対側の部分に伝わって、当該直径方向反対側で、クランクフランジ３１から離間する方向に力Ｆ３が働いて、この力Ｆ３によって当該部位がクランクフランジ３１から離れる方向に移動する可能性がある。そして、これによりリングギア１６に傾きが発生すると、リングギア１６と出力ギア２５との不整合な噛み合いによって大きなギアノイズが発生してしまう虞がある。
【００２９】
図４は上述した懸念に対する対処の一例を示す。この第１例では、リング形状のストッパープレート３５を用意して、リングギア１６のウエブ部３ｂ回りの上述した摺動を阻害しないようにしつつ、上述したクランクフランジ３１とストッパープレート３５とでリングギア１６を挟持する構成が採用されている。ストッパープレート３５は、リングギア１６をウエブ部３ｂに嵌入した後に例えばボルト３６を使ってウエブ部３ｂの上記クランクフランジ３１とは反対側の側面に固定される。
【００３０】
この図４に例示の例１によれば、リングギア１６に添設したストッパープレート３５によって、上述したＦ３の力が受け止められることから、リングギア１６が傾く現象を抑制することができ、これによりギアノイズが大きくなるのを防止することができる。
【００３１】
図５は、前述した懸念に対する対処の第２の例を示す。この第２の例は、上述した第１の例に代えて、又は、第１の例と一緒に採用することが可能である。図５を参照して、リングギア１６は、その幅がクランクフランジ３１と干渉する位置まで拡大されている。そして、リングギア１６の内周面は段付き形状に形作られている。すなわち、リングギア１６は、クランクフランジ３１の上に乗り上げる延長部分１６ｂを有し、そして、この延長部分１６ｂとクランクフランジ３１とは、本体部分１６ｃとウエブ部３ｂとの嵌合度合いよりも小さな嵌合度合い（例えば、本体部分１６ｃとウエブ部３ｂの圧入度合いの半分ぐらいの圧入度合い乃至延長部分１６ｂがクランクフランジ３１の外周面と当接する程度）となるように寸法を設定するのがよい。
【００３２】
これによれば、リングギア１６は、ウエブ部３ｂとの嵌合によって実質的にウエブ部３ｂと一体化しており、そしてリングギア１６のウエブ３ｂ回りの前述した摺動を阻害しないようにしつつ、リングギア１６の延長部分１６ｃとクランクフランジ３１との係合、つまりウエブ部３とクランクフランジ３１とに勘合するリングギア１６の内面の段付き形状によって、図３を参照して前述したモーメントＭ１に対抗することができるため、リングギア１６が傾く現象を抑制することができ、これによりリングギア１６が傾くことに伴うギアノイズの増大を防止することができる。
【００３３】
図６は、前述した懸念に対する対処の第３の例を示す。この第３の例は、上述した第１の例に代えて、又は、第１の例と一緒に採用することが可能である。図６を参照して、クランクフランジ３１は、リングギア１６の歯のピッチ円と同じ、又は、好ましくはこれを僅かでも超えるように、その外径寸法が拡大されている。勿論のことであるが、外径寸法を拡大したクランクフランジ３１は、中間ギアユニット２２の出力ギア２５の寸法交差及び幾何公差を考慮しても、この出力ギア２５とクランクフランジ３１とが干渉しない外径寸法を設定するのが好ましい。
【００３４】
この第３の例によれば、リングギア１６のヘリカル歯１６ａの近傍がクランクフランジ３１によって支えられることから、これにより、リングギア１６のウエブ部３ｂ回りの上述した摺動を阻害しないようにしつつ、図３を参照して前述したモーメントＭ１に対抗することができるため、リングギア１６が傾く現象を抑制することができ、リングギア１６が傾くことに伴うギアノイズの増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を適用したエンジンの一部を切り欠いて内部構造を示す図である。
【図２】図１のエンジンのエンジン始動装置に関連した部分を抽出した図である。
【図３】図１のエンジンに採用されたヘリカル歯付きクランクギア及びこれに常時噛み合うエンジン始動装置の出力ギアとの関係で発生する問題点を説明するための図である。
【図４】クランクギアが傾くのを防止する第１の改善策を説明するための図である。
【図５】クランクギアが傾くのを防止する第２の改善策を説明するための図である。
【図６】クランクギアが傾くのを防止する第３の改善策を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    エンジン
３    クランクシャフト
３ｂ  クランクシャフトのウエブ部
６    ピストン
１６    リングギア（クランクギア）
１６ａ  ヘリカル歯
１６ｂ  延長部分
２０    エンジン始動装置
２１    始動用モータ
２２    中間ギアユニット
２３    ギアシャフト（共通ギアシャフト）
２４    入力ギア
２５    出力ギア
２６    ピニオンギア（始動用モータ）
３０    ワンウェイクラッチ
３１    クランクシャフトのウエブ部のクランクフランジ
３５    ストッパープレート
【図１】
2007278158.tif 000003
【図２】
2007278158.tif 000004
【図３】
2007278158.tif 000005
【図４】
2007278158.tif 000006
【図５】
2007278158.tif 000007
【図６】
2007278158.tif 000008