(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータのピニオンギヤと噛み合うエンジンのリングギヤを、前記エンジンのクランク軸と所定回転位置関係に組付け、かつ、前記エンジンの各気筒のピストン停止位置より定まる前記リングギヤの所定回転角度範囲内で、前記ピニオンギヤを前記リングギヤと噛み合わせる配置とし、前記所定回転角度範囲内では前記リングギヤと前記ピニオンギヤとの間のバックラッシが他の部分より大きくなるようにし、
前記リングギヤの前記所定回転角度範囲内では、前記リングギヤの端面の歯を面取りし、それ以外の位置では前記リングギヤの端面の歯を面取りしないことを特徴とするエンジン用リングギヤ。
【請求項２】
前記バックラッシの大きさは、前記リングギヤの歯形寸法または転位量を前記リングギヤの位置により変えることによって変化させることを特徴とする請求項１に記載のエンジン用リングギヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの出力を受けて回転する回転部材に固定されたエンジン用リングギヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン用リングギヤは、その外周にスタータのピニオンギヤと噛み合う歯が設けられており、エンジン始動時にスタータのピニオンギヤがリングギヤに飛び込み噛み合って、ピニオンギヤからリングギヤに回転力が伝達されることで、リングギヤと一体に回転してエンジンを始動することができる。
【０００３】
この従来のリングギヤの個々の歯には一律に同じ加工がなされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、エンジン始動時にピニオンギヤから回転力が伝達されてリングギヤが回転する際に、ピニオンギヤとリングギヤとの噛み合い時の衝突により、エンジン始動時特有の騒音を発生する。
【０００５】
近年、排気ガス低減や騒音低減を図るために、車両停止時（アイドリング時）にエンジンを停止し、再走行時にスタータにより再びエンジンを始動する、いわゆるアイドリングストップを目指す傾向にある。その場合、スタータの使用頻度が大幅に増加し、しかも交差点などでは多くの車両が一斉にエンジンを始動させるため、スタータのピニオンギヤとリングギヤとの噛み合い時の騒音低減をはかることが重要になってきた。
【０００６】
本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、その目的は、エンジン始動時に発生する騒音を低減できるエンジン用リングギヤを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１ないし請求項６に記載の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、スタータのピニオンギヤと噛み合うエンジンのリングギヤを、エンジンのクランク軸と所定回転位置関係に組付け、かつ、エンジンの各気筒のピストン停止位置より定まるリングギヤの所定回転角度範囲内で、ピニオンギヤをリングギヤと噛み合わせる配置とし、所定回転角度範囲内ではリングギヤとピニオンギヤとの間のバックラッシが他の部分より大きくなるようにしたので、ピニオンギヤがリングギヤに飛び込んだ時、ピニオンギヤはリングギヤにスムーズに噛み合い、ギヤどうしのたたき音はほとんど発生しないので始動音が低減される。
また、請求項１に記載の発明によれば、リングギヤの所定回転角度範囲内では、リングギヤの端面の歯を面取りし、それ以外の位置ではリングギヤの端面の歯を面取りしないので、始動音が低減され、しかもリングギヤの加工費を安価なものにできる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明によれば、バックラッシの大きさは、リングギヤの歯形寸法または転位量をリングギヤの位置により変えることによって変化させるので、バックラッシの大きさを確実に高い精度で設定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の説明に入る前に、まず本発明の基本的概要について説明する。エンジン（内燃機関）は通常複数の気筒から構成され、クランク軸よりコンロッドを介してピストンを、上死点と下死点との間で往復運動させる構成である。そしてエンジン停止時には、各気筒のピストンの位置により必要トルクが異なるため、ほとんどは上死点および下死点の中間のクランク角度位置で停止する。その際、エンジンが複数の気筒を備える場合には、全てのピストンが共通のクランク軸に対しトルクバランスするクランク角度位置、すなわち予め予測された所定のクランク角度範囲内で停止する。そのため気筒数によって、全ピストンのトルクバランスするクランク角度範囲が異なってくるものの、気筒数に応じてそのクランク角度範囲を特定可能である。  本発明は、上記した点に着目し、スタータのピニオンギヤと噛み合うエンジンのリングギヤの回転角度位置をクランク軸と所定回転位置関係になるように予め規定して、リングギヤをクランク軸に組付けておけば、エンジン停止時に、全ピストンがトルクバランスするクランク角度範囲に対応したリングギヤの回転角度範囲を特定することができる。その回転角度範囲内に、ピニオンギヤを対向配置しておけば、エンジン始動時には常にピニオンギヤをリングギヤのその回転角度範囲内に飛び込み噛み合いさせることができる。そのため、その回転角度範囲内のみ飛び込み噛み合いを満たす構造（リングギヤとピニオンギヤとの間のバックラッシが大となる構造）とし、その他の部分は例えば静粛性を考慮した構造とすれば、全体として騒音を低減可能にできる。もちろん、その他の部分の加工精度を粗くして、加工コストを低減することも可能である。
【００１６】
次に多気筒エンジンへの適合構造について述べる。
【００１７】
先ず、４気筒エンジン（４サイクル）の場合、通常それぞれ２個の気筒（例えば第１、第４気筒と、第２、第３気筒）のピストンどうしがペアとなって略同じクランク角度位置に応じた往復運動をする。従って、一方のペアが上死点近傍にあると、他方のペアは下死点近傍となる。両ペアは１８０°ＣＡ（クランクアングル）の位相差を持つ。
【００１８】
そのため、エンジン停止時には、両ペアのピストンがトルクバランスするのは、上下死点のほぼ中間となるクランク角度位置に全ピストンが停止することになり、そのクランク角度位置は１８０°ＣＡ間隔となる。
【００１９】
次に、直列型６気筒エンジン（４サイクル）の場合、通常それぞれ２個の気筒（例えば第１、第６気筒、第２、第５気筒、第３、第４気筒）のピストンどうしがペアとなって、略同じクランク角度位置に応じた往復運動をする。
【００２０】
そこで、３つのペアが１２０°ＣＡの位相差をもって順次往復運動するため、結果として６０°ＣＡ毎にいずれか１つのペアが上死点もしくは下死点近傍にある。
【００２１】
そのため、エンジン停止時には、３つのペアのピストンがトルクバランスするのは、上下死点の中間付近のクランク角度位置にピストンが停止することになる。そのクランク角度位置は６０°ＣＡ間隔となる。
【００２２】
以下、上記した本発明の基本的概要に従って、４気筒エンジン（４サイクル）に適用した実施形態について説明する。
【００２３】
図１ないし図３は、本発明の第１実施形態に関するものである。
【００２４】
図１は本発明のエンジン用リングギヤ５のバックラッシ大の部分の中央にスタータ２のピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いした状態を示すリングギヤ５とピニオンギア２１の側面図である。
【００２５】
図２は従来より行われているリングギヤ５の歯５ａの面取り５ｂを示す部分拡大斜視図である。
【００２６】
図３はエンジンフレーム１に取り付けられたスタータ２のピニオンギヤ２１、リングギヤ５等の配置を示す平面図である。
【００２７】
第１実施形態は４気筒の場合であり、図３に示すように各気筒６、７、８、９及びそれらに直結されるクランク軸３、このクランク軸３に図示しないキー溝で結合されるフライホイール４、このフライホイール４に図示しないボルト結合されているリングギヤ５が示されると共に、このリングギヤ５の外周に形成されるギヤの歯５ａ（図２参照）に面取り５ｂ（図２参照）をガイド部として飛び込み噛み合いするスタータ２のピニオンギア２１の配置が示されている。
【００２８】
リングギヤ５はクランク軸３と、１番気筒６（図３参照）が上死点に来た時に図１中の矢印Ａ１で示した水平な一点鎖線の左側のリングギヤ５の歯５ａ（図２参照）がピニオンギヤ２１と噛み合う位置関係になるように組付けされている。
【００２９】
従って、図１においてリングギヤ５の位置Ａ１では、１番気筒６と４番気筒９が上死点となり、他方、反対側（１８０°ＣＡの位相差側）の位置Ａ２では、２番気筒７と３番気筒８が下死点となるように、各気筒６〜９のピストン位置とリングギヤ５とのクランク回転角度位置関係が決まる。そこで、エンジン停止時には、本発明の基本的概要で説明したように各ピストンは上下死点のほぼ中間付近で停止する。そのためリングギヤ５では位置Ａ１、Ａ２の中間点を中心とした第１の所定回転角度範囲I、ＩＩ（それぞれ約９０°ＣＡ）が停止範囲となり、その範囲I、ＩＩ内にピニオンギヤ２１を対向配置している。
【００３０】
そこで、リングギヤ５に対し、ピニオンギヤ２１とリングギヤ５との間のバックラッシを、その第１の所定回転角度範囲I、ＩＩ、つまりピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いする確率の高い範囲約９０°ＣＡにわたって大きくし、その他の部分では小さくした。それによりピニオンギヤ２１がリングギヤ５にスムーズに噛み合い、ギヤどうしのたたき音は発生しないので始動音が低減される。
【００３１】
上記したように、ピニオンギヤ２１のリングギヤ５への飛び込み噛み合い位置では、他の位置に比べるとバックラッシは大となる。
【００３２】
また、噛み合い後のエンジンクランク時にはギヤどうしのトルクの伝達だけでよいことから飛び込み噛み合い位置におけるよりもバックラッシをより小さく設定できる。
【００３３】
バックラッシの大きさは、リングギヤ５の歯形寸法または転移量をリングギヤ５の所定回転角度範囲Ｉ、ＩＩ内とそれ以外の位置とで変えることによって変化させるので、バックラッシの大きさを確実に高い精度で設定することができる。
【００３４】
また、リングギヤ５の所定回転角度範囲Ｉ、ＩＩ内では、従来と同じくリングギヤ５の端面の歯を面取りしてピニオンギヤ２１との噛み合いをスムーズとするものの、それ以外の位置では端面の歯の面取りを止めて加工コストの低減を図ることもできる。
【００３５】
次に第１実施形態の作動を説明する。
【００３６】
図３において、図示しないエンジンキーによりスタータスイッチを入れるとスタータ２からピニオンギヤ２１が押し出され、リングギヤ５の所定回転角度範囲Ｉ、ＩＩ内の外周に当たる。その際は従来と同様のスムーズな噛み合いとなる。
【００３７】
その後、ピニオンギヤ２１はスタータ２により回転されてリングギヤ５の外周に確実に噛み込み、リングギヤ５を回転させてエンジンをクランキングさせてエンジンを始動させる。
【００３８】
エンジン始動後、ピニオンギヤ２１はスタータ２側に引き込まれ、ピニオンギヤ２１はリングギヤ５から切り離される。
【００３９】
図４は本発明の第２実施形態に関する。上記した第１実施形態では、始動時の騒音低減のために、ピニオンギヤ２１と噛み合う第１の所定回転角度範囲I、ＩＩ以外のリングギヤ５部分のバックラッシを小さくするようにした。それに対し、第２実施形態では、リングギヤ５のバックラッシは全周にわたって従来と同様に一様とするものの、始動時にピニオンギヤ２１と噛み合うことのない各気筒の上下死点Ａ１、Ａ２を中心とした第２の所定回転角度範囲内では、リングギヤ５の歯幅を厚くしたり、ギヤ精度を高くして、噛み合い音を低減している。
【００４０】
図４によれば、本発明のエンジン用リングギヤ５の歯幅が薄く、かつ歯の精度が低い部分１００、１０１の中央にスタータ２のピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いした状態を示す。
【００４１】
第２実施形態も４気筒の場合であり、スタータ２のピニオンギヤ２１、リングギヤ５等の配置も図３に示す場合と同様になっている。
【００４２】
そして、第２実施形態の場合も、リングギヤ５はクランク軸３と、１番気筒６（図３参照）が上死点に来た時に図１中の矢印Ａ１で示した水平な一点鎖線の左側のリングギヤ５の歯５ａ（図２参照）がピニオンギヤ２１と噛み合う位置関係になるように組付けされている。
【００４３】
図４において、リングギヤ５は、エンジンの各気筒のピストン停止位置より定まるリングギヤ５の第１の所定回転角度範囲１００、１０１として、リングギヤ５のうちピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いする確率の高い、エンジン各気筒の上下死点の中間付近でリングギヤ５の上下方向に約３０°ＣＡにわたって歯幅を薄くすると共に、その範囲のリングギヤ５の歯５ａ（図２参照）のギヤ精度も低くした。この第１の所定回転角度範囲１００、１０１は、図１で示した回転角度範囲I、ＩＩに比べて、更にピニオンギヤ２１の飛び込み噛み合い確率の高い部分を選んである。
【００４４】
リングギヤ５のうちピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いする確率の高い位置１００、１０１で歯幅を薄くしたのは、この位置は上下死点の中間付近の伝達トルクの低い部分１００、１０１と一致し、歯面の応力も低く、歯幅を大きくする必要は無く、噛合性の点からは歯幅が薄い程良く、噛み合い音を低減できるからである。
【００４５】
リングギヤ５のうちピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いする確率の高い位置１００、１０１でリングギヤ５のギヤ精度を低くしたのは、ギヤ歯面の伝達力の小さい部分ではリングギヤ５のギヤ精度が低くても、リングギヤ５とピニオンギヤ２１との間のこすれ音はギヤ精度が低い部分があるにもかかわらず大きな音は発生しない。このため、こすれ音が低減されて始動音低減に効果があるばかりでなく、リングギヤ５の加工費を安価なものにできる。
【００４６】
また、図４において、リングギヤ５は、エンジンの各気筒の上下死点Ａ１、Ａ２より定まるリングギヤ５の第２の所定回転角度範囲２００、２０１として、リングギヤ５のうちピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いしない確率の高い範囲２００、２０１、すなわちエンジン各気筒の上下死点付近でリングギヤ５の左右方向に約３０°ＣＡにわたって歯幅を厚くすると共に、その範囲のリングギヤ５の歯５ａ（図２参照）のギヤ精度を高くし、しかもリングギヤ５の端面の面取りを廃止した。
【００４７】
第２の所定回転角度範囲２００、２０１と第１の所定回転角度範囲１００、１０１とは互いに直交する。
【００４８】
リングギヤ５のうちピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いしない確率の高い位置２００、２０１でリングギヤ５の歯幅を厚くしたのは、この位置は上下死点付近の伝達トルクの高い部分と一致し、歯面の応力も高く、こすれ音を低減するために歯幅を厚くする必要があるからである。
【００４９】
リングギヤ５のうちピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いしない確率の高い位置２００、２０１でリングギヤ５のギヤ精度を高くしたのは、ギヤ歯面の伝達力の大きい部分２００、２０１ではリングギヤ５のギヤ精度が低いと、リングギヤ５とピニオンギヤ２１との間のこすれ音は粗い面によって大きな音が発生するからである。ギヤ精度の高い、すなわち滑らかな面によっては大きな音は発生しない。
【００５０】
リングギヤ５のうちピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いしない確率の高い位置２００、２０１でリングギヤ５の歯５ａ（図２参照）の面取り５ｂ（図２参照）を廃止したのは、この位置ではピニオンギヤ２１はリングギヤ５に飛び込み噛み合いしないからである。
【００５１】
図４において、リングギヤ５のうちピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いする確率の高い上下約３０°ＣＡの範囲の位置１００、１０１、及びリングギヤ５のうちピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いしない確率の高い左右約３０°ＣＡの範囲の位置２００、２０１以外の位置３００、３０１、３０２、３０３では、これらの上下約３０°ＣＡの範囲の位置１００、１０１と左右約３０°ＣＡの範囲の位置２００、２０１の歯幅、精度の中間の値でリングギヤ５の歯５ａ（図２参照）が形成されている。
【００５２】
なお、図４に示す第２実施形態のリングギヤ５において、図１に示す第１実施形態のリングギヤ５のように、上下約９０°ＣＡの範囲の位置I、ＩＩにおいて、バックラッシが他の位置におけるよりも大きい部分を更に設けてもよい。
【００５３】
図５は本発明の第３実施形態に関するものであり、リングギヤ５にピニオンギヤ２１が噛み込む前の状態を示す平面図である。
【００５４】
図５において示すように、ピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いする確率の高いところのリングギヤ５を、歯５ａの噛み合い入口部分のみバックラッシを大きくするようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のエンジン用リングギヤ５のバックラッシ大の部分の中央にスタータ２のピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いした状態を示すリングギヤ５とピニオンギア２１の側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態のエンジン用リングギヤ５で用いられている、従来より行われているリングギヤ５の歯５ａの面取り５ｂを示す部分拡大斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態で用いられている、エンジンフレーム１に取り付けられたスタータ２のピニオンギヤ２１、リングギヤ５等の配置を示す平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に関し、本発明のエンジン用リングギヤ５の歯幅が薄く、かつ歯の精度が低い部分１００、１０１の中央にスタータ２のピニオンギヤ２１が飛び込み噛み合いした状態を示すリングギヤ５とピニオンギア２１の側面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に関するものであり、リングギヤ５にピニオンギヤ２１が噛み込む前の状態を示す平面図である。
【符号の説明】
２  スタータ
３  クランク軸
５  リングギヤ
５ａ  歯
５ｂ  面取り
２１  ピニオンギヤ
【図１】
0004228535.tif 000002
【図２】
0004228535.tif 000003
【図３】
0004228535.tif 000004
【図４】
0004228535.tif 000005
【図５】
0004228535.tif 000006