(57)【要約】【課題】リングギヤとピニオンギヤとの噛合伝達誤差を低減できるエンジン始動装置の提供を課題とする。【解決手段】エンジンのクランクシャフト２８に連結されるリングギヤ４０と、回転軸方向に移動することでリングギヤ４０に対して噛合及び離脱可能とされ、噛合時にクランクシャフト２８に回転トルクを伝達するピニオンギヤ３０と、を備えたエンジン始動装置１０において、リングギヤ４０を、周縁部全体に歯を有する第１歯車４２と、周縁部の間隔を空けた複数の領域Ｓに歯を有し、第１歯車４２と歯位相が略半ピッチずれて一体に形成された第２歯車４４と、で構成し、ピニオンギヤ３０を、周縁部全体に歯を有し、噛合時に第１歯車４２と噛合する第３歯車３２と、周縁部全体に歯を有し、第３歯車３２と歯位相が略半ピッチずれて一体に形成され、噛合時に第２歯車４４と噛合する第４歯車３４と、で構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトに連結されるリングギヤと、
回転軸方向に移動することで前記リングギヤに対して噛合及び離脱可能とされ、噛合時に前記クランクシャフトに回転トルクを伝達するピニオンギヤと、
を備えたエンジン始動装置において、
前記リングギヤが、
周縁部全体に歯を有する第１歯車と、
周縁部の間隔を空けた複数の領域に歯を有し、前記第１歯車と歯位相が略半ピッチずれて一体に形成された第２歯車と、
で構成され、
前記ピニオンギヤが、
周縁部全体に歯を有し、前記噛合時に前記第１歯車と噛合する第３歯車と、
周縁部全体に歯を有し、前記第３歯車と歯位相が略半ピッチずれて一体に形成され、前記噛合時に前記第２歯車と噛合する第４歯車と、
で構成されていることを特徴とするエンジン始動装置。
【請求項２】
前記リングギヤの第１歯車と前記ピニオンギヤの第３歯車のうち、少なくとも前記第１歯車が樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン始動時には、スターターのピニオンギヤをクランクシャフトに連結されたリングギヤに噛合させ、そのクランクシャフトを回転駆動させるが、このとき、ピニオンギヤとリングギヤとの噛合伝達誤差が起振力となって、クランキング音が発生してしまう問題がある。一方、ギヤ同士の噛合伝達誤差（起振力）を低減させるために、互いに噛合する各ギヤを、周縁部全体に歯が形成された２枚の歯車が歯位相を略半ピッチずらして一体化されたギヤとすることが、従来に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、このようなギヤを、クランクシャフトに連結されるリングギヤとスターターのピニオンギヤに使用すると、それらの一体化された２枚の歯車の歯位相は略半ピッチずれているため、ピニオンギヤを、その回転軸方向に移動させようとしても、リングギヤの歯にピニオンギヤの歯が干渉して、移動させることができない。つまり、このような構成のギヤでは、ピニオンギヤを回転軸方向に移動させて、リングギヤに対して噛合及び離脱させることができないため、エンジン始動装置に適用することができない。
【特許文献１】特開２００７−１０７６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、リングギヤとピニオンギヤとの噛合伝達誤差を低減できるエンジン始動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のエンジン始動装置は、エンジンのクランクシャフトに連結されるリングギヤと、回転軸方向に移動することで前記リングギヤに対して噛合及び離脱可能とされ、噛合時に前記クランクシャフトに回転トルクを伝達するピニオンギヤと、を備えたエンジン始動装置において、前記リングギヤが、周縁部全体に歯を有する第１歯車と、周縁部の間隔を空けた複数の領域に歯を有し、前記第１歯車と歯位相が略半ピッチずれて一体に形成された第２歯車と、で構成され、前記ピニオンギヤが、周縁部全体に歯を有し、前記噛合時に前記第１歯車と噛合する第３歯車と、周縁部全体に歯を有し、前記第３歯車と歯位相が略半ピッチずれて一体に形成され、前記噛合時に前記第２歯車と噛合する第４歯車と、で構成されていることを特徴としている。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、リングギヤが、周縁部全体に歯を有する第１歯車と、周縁部の間隔を空けた複数の領域に歯を有し、第１歯車と歯位相が略半ピッチずれて一体に形成された第２歯車と、で構成され、ピニオンギヤが、周縁部全体に歯を有し、噛合時に第１歯車と噛合する第３歯車と、周縁部全体に歯を有し、第３歯車と歯位相が略半ピッチずれて一体に形成され、噛合時に第２歯車と噛合する第４歯車と、で構成されているので、リングギヤとピニオンギヤとが噛合したときに発生する噛合伝達誤差、即ち起振力を低減させることができる。したがって、その起振力が原因となって発生するクランキング音を低減させることができる。
【０００７】
また、リングギヤにおいて、第１歯車に対して歯位相を略半ピッチずらした第２歯車は、周縁部の間隔を空けた複数の領域に（部分的に）歯が形成されているため、第２歯車には第４歯車と噛合しない領域（上記間隔部分）が存在する。したがって、そのときに、ピニオンギヤを回転軸方向に移動させることができ、これにより、ピニオンギヤをリングギヤに対して噛合又は離脱させることができる。つまり、リングギヤの第２歯車を本発明のように構成すると、リングギヤに対するピニオンギヤの噛合及び離脱が支障なく実行でき、エンジン始動装置に適用可能となる。
【０００８】
また、請求項２に記載のエンジン始動装置は、請求項１に記載のエンジン始動装置において、前記リングギヤの第１歯車と前記ピニオンギヤの第３歯車のうち、少なくとも前記第１歯車が樹脂材料で形成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、リングギヤの第１歯車とピニオンギヤの第３歯車のうち、少なくともリングギヤの第１歯車が樹脂材料で形成されているので、リングギヤとピニオンギヤとが噛合したときに発生する噛合伝達誤差、即ち起振力を更に低減させることができる。したがって、その起振力が原因となって発生するクランキング音を更に低減させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、リングギヤとピニオンギヤとの噛合伝達誤差を低減できるエンジン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】
【００１１】
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。図１はエンジン始動装置１０におけるピニオンギヤ３０及びリングギヤ４０の構成を示す概略側断面図であり、図２（Ａ）はピニオンギヤ３０の回転軸方向から見た概略正面図、図２（Ｂ）はリングギヤ４０の回転軸方向から見た概略正面図である。また、図３はリングギヤ４０にピニオンギヤ３０が噛合している状態を示す概略斜視図であり、図４はリングギヤ４０に対してピニオンギヤ３０が噛合又は離脱する様子を示す概略斜視図である。なお、各図において、矢印ＵＰを上方向、矢印ＦＲを前方向とし、ピニオンギヤ３０及びリングギヤ４０の回転軸方向を前後方向と同方向とする。
【００１２】
まず最初に、エンジン始動装置１０の概略構成を簡単に説明する。図１で示すように、自動車等のエンジン（図示省略）は、通常、金属製のピニオンギヤ３０を回転駆動させるモーター１４と、そのピニオンギヤ３０を回転軸方向にスライド移動させ、金属製のリングギヤ４０に対して噛合及び離脱させるマグネットスイッチ１６と、を備えたスターター１２によって始動される。
【００１３】
モーター１４の回転軸１４Ａには、回転軸方向（前後方向）にスライド移動可能なスライド部２２が遊嵌されており、スライド部２２の前側にはクラッチ部２４を介してピニオンギヤ３０が取り付けられている。そして、そのクラッチ部２４よりも後側のスライド部２２は回転不能に構成されており、クラッチ部２４よりも前側のピニオンギヤ３０は、モーター１４の回転駆動力により回転可能に構成されている。
【００１４】
マグネットスイッチ１６は、前後方向（回転軸方向）に伸縮可能なプランジャー１８を有しており、そのプランジャー１８の前端部には、上下方向に延在するドライブレバー２０の一端部２０Ａが接続されている。そして、ドライブレバー２０の他端部２０Ｂは、ピニオンギヤ３０を回転軸方向（前後方向）にスライド移動させるスライド部２２に接続されている。
【００１５】
また、ドライブレバー２０の中途部２０Ｃは、前後方向（回転軸方向）に延在する支持部材２６の前端部に枢支されており、ドライブレバー２０の一端部２０Ａと他端部２０Ｂは、その中途部２０Ｃを中心に、互いに反対方向（前後逆方向）に揺動可能とされている。また、リングギヤ４０は、モーター１４の回転軸１４Ａと平行に設けられたクランクシャフト２８に、ドライブプレート（フライホイール）（図示省略）を介して取り付けられており、回転軸方向（前方向）にスライド移動したピニオンギヤ３０と噛合可能な位置関係に配設されている。
【００１６】
以上のような構成のエンジン始動装置１０において、次にピニオンギヤ３０とリングギヤ４０の構成について、図２〜図４も参照して詳細に説明する。なお、ここでは、軽自動車等に搭載する直列３気筒エンジンのエンジン始動装置１０を例に採る。また、当然ながら、ピニオンギヤ３０は、リングギヤ４０よりも小径とされ、その歯数は、例えばリングギヤ４０（メイン歯車４２）が略１００歯に対して、ピニオンギヤ３０（メイン歯車３２）が略１０歯とされている。
【００１７】
ピニオンギヤ３０は、図１〜図４で示すように、周縁部全体に歯を有し、リングギヤ４０との噛合時に、そのメイン歯車４２（後述）と噛合するメイン歯車３２と、周縁部全体に歯を有し、メイン歯車３２と歯位相が略半ピッチずれて一体に形成され、リングギヤ４０との噛合時に、そのサブ歯車４４（後述）と噛合するサブ歯車３４と、で構成されている。
【００１８】
一方、リングギヤ４０は、図１〜図４で示すように、周縁部全体に歯を有するメイン歯車４２と、周縁部の間隔を空けた複数（本実施形態では直列３気筒エンジンを例に採っているため、３箇所）の領域Ｓ１〜Ｓ３のみに部分的に歯を有し、その領域Ｓ１〜Ｓ３における歯の歯位相がメイン歯車４２と略半ピッチずれるようにして一体に形成されたサブ歯車４４と、で構成されている。
【００１９】
リングギヤ４０のサブ歯車４４において、歯が形成されている領域Ｓ１〜Ｓ３は、リングギヤ４０に対してピニオンギヤ３０が回転（駆動）トルクを伝達する回転角度期間Ｄ１〜Ｄ３（図５参照）である。つまり、スターター１２のピニオンギヤ３０が、リングギヤ４０に回転（駆動）トルクを伝達し、そのリングギヤ４０を回転駆動するのは、特定の回転角度期間Ｄ１〜Ｄ３だけであり、そのときだけ、サブ歯車３４がサブ歯車４４に噛合するように、サブ歯車４４の歯の有る領域Ｓ１〜Ｓ３が規定されている。
【００２０】
図５はクランクシャフト２８の回転角度に対するリングギヤ４０の回転速度（実線）とリングギヤ４０とのギヤ比を換算した上で算出したピニオンギヤ３０の回転速度（波線）を示すグラフである。本実施形態では、軽自動車等に搭載する直列３気筒エンジンを例に採って説明しているため、ピニオンギヤ３０がリングギヤ４０に対して回転（駆動）トルクを伝達する回転角度期間Ｄ、即ちリングギヤ４０とのギヤ比を換算して算出したピニオンギヤ３０の回転速度とリングギヤ４０の回転速度がほぼ重なる回転角度期間Ｄが、クランクシャフト２８が２回転する間に３回ある（Ｄ１〜Ｄ３）。
【００２１】
なお、図２（Ｂ）で示すように、この場合、サブ歯車４４の歯が形成されている領域Ｓ１〜Ｓ３の中心角αはそれぞれＤ１°〜Ｄ３°であり、サブ歯車４４の歯が形成されていない領域Ｔ１〜Ｔ３の中心角βはそれぞれ１２０°−αとなっている。そして、各領域Ｓ、Ｔは交互に（等間隔になるように）３個ずつ形成されている。また、各領域Ｓ、Ｔの中心角α、βは、上記数値に限定されるものではなく、ピニオンギヤ３０とリングギヤ４０のギヤ比（直径）やスターター１２の仕様等によって、適宜設計変更されるものである。
【００２２】
以上のような構成のピニオンギヤ３０とリングギヤ４０を備えたエンジン始動装置１０において、次にその作用について説明する。まず、イグニッションスイッチ（図示省略）を操作してスターター１２をＯＮにすると、マグネットスイッチ１６の接点が閉じ、プランジャー１８の前端部が後方向へ移動する。すると、ドライブレバー２０の一端部２０Ａが後方向へ移動し、中途部２０Ｃを中心に、ドライブレバー２０の他端部２０Ｂが前方向へ移動する。
【００２３】
これにより、ドライブレバー２０の他端部２０Ｂが接続されているスライド部２２が前方向に移動し、ピニオンギヤ３０が回転軸方向前方側へスライド移動してリングギヤ４０に噛合するが、このとき、リングギヤ４０のサブ歯車４４において、歯が形成されていない領域Ｔ１〜Ｔ３がピニオンギヤ３０に対向する回転角度と予めなっていなくても、ピニオンギヤ３０のメイン歯車３２がリングギヤ４０のサブ歯車４４にまず噛合し、リングギヤ４０を回転させるので、リングギヤ４０のサブ歯車４４において、歯が形成されていない領域Ｔ１〜Ｔ３がピニオンギヤ３０に対向する回転角度となる。したがって、リングギヤ４０に対してピニオンギヤ３０を支障なく噛合させることができる（図４参照）。
【００２４】
こうして、ピニオンギヤ３０がリングギヤ４０に噛合すると、モーター１４によって回転駆動されているピニオンギヤ３０によって、リングギヤ４０がピニオンギヤ３０とは逆方向に回転する（図３参照）。そして、ピニオンギヤ３０から、その回転（駆動）トルクがリングギヤ４０に伝達されると、ドライブプレート（フライホイール）（図示省略）を介してクランクシャフト２８が回転し、エンジンが始動する。
【００２５】
一方、エンジンが始動し（クランクシャフト２８が回転し）、スターター１２がＯＦＦになると、モーター１４の回転が停止するとともに、マグネットスイッチ１６の接点が開き、プランジャー１８の前端部が前方向へ移動して、ドライブレバー２０の一端部２０Ａが前方向へ移動し、中途部２０Ｃを中心に、ドライブレバー２０の他端部２０Ｂが後方向へ移動する。
【００２６】
これにより、ドライブレバー２０の他端部２０Ｂが接続されているスライド部２２が後方向に移動し、ピニオンギヤ３０が回転軸方向後方側へスライド移動してリングギヤ４０から離脱するが、このときも、リングギヤ４０のサブ歯車４４において、歯が形成されていない領域Ｔ１〜Ｔ３がピニオンギヤ３０に対向する回転角度と予めなっていなくても、リングギヤ４０の回転に伴って、リングギヤ４０のサブ歯車４４において、歯が形成されていない領域Ｔ１〜Ｔ３がピニオンギヤ３０に対向する回転角度となる。したがって、リングギヤ４０に対してピニオンギヤ３０を支障なく離脱させることができる（図４参照）。
【００２７】
なお、ピニオンギヤ３０がリングギヤ４０から離脱すると、当然ながらクランクシャフト２８の回転駆動力はピニオンギヤ３０に伝達されない。また、図３、図４ではリングギヤ４０のサブ歯車４４の形状を基準にしてピニオンギヤ３０を描いているため、相対的にピニオンギヤ３０の位置が異なって表現されているが、これは、サブ歯車４４において、歯が形成されていない領域Ｔ１〜Ｔ３のときに、ピニオンギヤ３０が回転軸方向（図４で示す矢印方向）にスライド移動することを解りやすく表現するためである。
【００２８】
さて、リングギヤ４０にピニオンギヤ３０が噛合しているときで、ピニオンギヤ３０からリングギヤ４０に回転（駆動）トルクが作用している回転角度期間Ｄ１〜Ｄ３のときには、メイン歯車３２とメイン歯車４２とが噛合し、かつサブ歯車３４とサブ歯車４４とが噛合している。そして、そのメイン歯車３２、４２とサブ歯車３４、４４とは互いに歯位相が略半ピッチずれている。したがって、リングギヤ４０とピニオンギヤ３０との噛合時に、その噛合伝達誤差が相殺され、それによる起振力を低減させることができる。よって、その起振力が原因となって発生するクランキング音を低減させることができる。
【００２９】
一方、メイン歯車３２、４２のみで噛合する回転角度期間、即ちメイン歯車３２とメイン歯車４２とが噛合し、サブ歯車３４とサブ歯車４４とが噛合しない回転角度期間（Ｄ１〜Ｄ３を除いた期間）においては、リングギヤ４０とピニオンギヤ３０の噛合伝達誤差が相殺されないが、リングギヤ４０にピニオンギヤ３０から回転（駆動）トルクが作用しないため、発生する噛合伝達誤差は小さく、それによる起振力も小さい。したがって、その起振力が原因となって発生するクランキング音も小さくなり、この場合、問題にはならない。
【００３０】
また、上記したように、ピニオンギヤ３０のサブ歯車３４がリングギヤ４０のサブ歯車４４に噛合する領域Ｓ１〜Ｓ３では、ピニオンギヤ３０を回転軸方向にスライド移動させることができず、リングギヤ４０に対してピニオンギヤ３０を噛合及び離脱させることができないが、ピニオンギヤ３０のサブ歯車３４がリングギヤ４０のサブ歯車４４と噛合しない領域Ｔ１〜Ｔ３では、ピニオンギヤ３０を回転軸方向へスライド移動させることができるため、リングギヤ４０に対してピニオンギヤ３０を噛合及び離脱させることができる。
【００３１】
つまり、リングギヤ４０のサブ歯車４４を、上記のように部分的に歯が有る構成にすれば、リングギヤ４０に対するピニオンギヤ３０の噛合及び離脱が支障なく実行でき、歯位相が略半ピッチずれた２重歯車とされたギヤでもエンジン始動装置１０に適用可能となる。また、ピニオンギヤ３０及びリングギヤ４０は、通常、メイン歯車３２、４２もサブ歯車３４、４４も金属材料で形成されるが、メイン歯車３２、４２のうち、少なくともメイン歯車４２は樹脂材料で形成してもよい。
【００３２】
このように、メイン歯車３２、４２のうち、少なくともメイン歯車４２を樹脂材料で形成すれば、噛合伝達誤差が相殺されない領域Ｔ１〜Ｔ３で発生する起振力をも低減させることが可能となるため、ピニオンギヤ３０とリングギヤ４０とが噛合したときに発生するクランキング音を更に低減させることができる。なお、リングギヤ４０のメイン歯車４２を樹脂製にしても、ピニオンギヤ３０からリングギヤ４０に回転（駆動）トルクが作用する回転角度期間Ｄ１〜Ｄ３では、金属製のサブ歯車３４が金属製のサブ歯車４４に噛合するため、回転（駆動）トルク伝達時におけるリングギヤ４０の耐久強度は確保される。
【００３３】
また、上記樹脂材料としては、例えばアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などのプラスチック材料が挙げられる。
【００３４】
以上、説明したように、ピニオンギヤ３０とリングギヤ４０のそれぞれを、歯位相を略半ピッチずらしたメイン歯車３２、４２とサブ歯車３４、４４の組として一体に形成した（２重歯車とした）ので、ピニオンギヤ３０とリングギヤ４０の噛合伝達誤差、即ち起振力を低減させることができ、それが原因となって発生するクランキング音を低減させることができる。
【００３５】
また、リングギヤ４０では、メイン歯車４２に対して歯位相を略半ピッチずらしたサブ歯車４４の歯を、ピニオンギヤ３０から回転（駆動）トルクが作用する領域Ｓ１〜Ｓ３のみに存在させ、歯を存在させない領域Ｔ１〜Ｔ３を形成するようにしたので、その領域Ｔ１〜Ｔ３では、ピニオンギヤ３０の回転軸方向への移動、即ちリングギヤ４０に対するピニオンギヤ３０の噛合及び離脱動作が可能となる。したがって、このような２重歯車とされたギヤでもエンジン始動装置１０に適用可能となる。
【００３６】
また、上記実施形態では、軽自動車等に搭載する直列３気筒エンジンのエンジン始動装置１０を例に採って説明したため、リングギヤ４０のサブ歯車４４において、歯が有る領域Ｓ１〜Ｓ３は、ピニオンギヤ３０から回転（駆動）トルクが伝達される回転角度期間Ｄ１〜Ｄ３に対応して、等間隔に３箇所とされている。つまり、リングギヤ４０のサブ歯車４４に形成する歯の有る領域Ｓは、エンジンの種類によって、例えば４箇所になるなど、適宜設計変更されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】エンジン始動装置におけるピニオンギヤ及びリングギヤの構成を示す概略側断面図
【図２】（Ａ）ピニオンギヤの回転軸方向から見た概略正面図、（Ｂ）リングギヤの回転軸方向から見た概略正面図
【図３】リングギヤにピニオンギヤが噛合している状態を示す概略斜視図
【図４】リングギヤに対してピニオンギヤが噛合又は離脱する様子を示す概略斜視図
【図５】クランクシャフトの回転角度に対するリングギヤの回転速度とリングギヤとのギヤ比を換算した上で算出したピニオンギヤの回転速度を示すグラフ
【符号の説明】
【００３８】
１０  エンジン始動装置
１２  スターター
１４  モーター
１６  マグネットスイッチ
１８  プランジャー
２０  ドライブレバー
２２  スライド部
２４  クラッチ部
２６  支持部材
２８  クランクシャフト
３０  ピニオンギヤ
３２  メイン歯車（第３歯車）
３４  サブ歯車（第４歯車）
４０  リングギヤ
４２  メイン歯車（第１歯車）
４４  サブ歯車（第２歯車）
【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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