JP2000274336A - 内燃機関の始動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン始動時にギアの歯面同士の衝突によ
って生ずる騒音を未然に防止できる内燃機関の始動装置
を提供する。 【解決手段】 スタータ手段の出力軸７に設けられたピ
ニオンギア１０を内燃機関のリングギアに噛合させて回
転駆動可能な内燃機関の始動装置において、ピニオンギ
ア１０を、出力軸７に固定されたメインギア８と、メイ
ンギア８に対して付勢手段１３にて特定方向に回動付勢
されたシザースギア９とから構成した。従って、メイン
ギア８にてリングギアが回転駆動される際に、回動付勢
されたシザースギア９によってリングギアとの間のバッ
クラッシュが解消される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
エンジンという）の始動装置に関するものである。

【０００２】

【関連する背景技術】周知のようにエンジンに設けられ
た始動用のスタータは、その出力軸に固定したピニオン
ギアをモータにより回転駆動可能に、且つソレノイドに
よりエンジンのリングギア側に突出可能に構成されてい
る。通常時はピニオンギアをリングギアに対して離脱さ
せて、エンジン運転に伴うリングギアの回転でスタータ
が逆駆動されるのを防止しており、始動時には、ソレノ
イドにてピニオンギアを突出させてリングギアに噛合さ
せた上で、モータにてリングギアを回転駆動してエンジ
ンのクランキングを行っている。

【０００３】一方、近年では信号待ち等でエンジンを自
動停止及び自動始動するアイドルストップ車両が実用化
されており、この種の車両に用いるエンジンでは、上記
した構成のスタータの他に、常時噛合い式のスタータが
用いられることがある。例えば実公平２−１０３０６号
公報に記載のように、このスタータはピニオンギアをエ
ンジン側のリングギアに常に噛合させており、始動時に
はリングギアに内蔵したワンウエイクラッチを介してス
タータの駆動力を伝達してクランキングを行い、始動完
了後は、ワンウエイクラッチを空転させることでスター
タの逆駆動を防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た通常のスタータ及び常時噛合い式のスタータのいずれ
においても、ピニオンギアとリングギアとのバックラッ
シュが存在することから、その歯面同士がクランキング
時のトルク変動により衝突して騒音を発生し、運転者に
不快感を与える不具合があった。特にアイドルストップ
車両では、信号待ち等での自動始動により始動の機会が
格段に多くなり、且つ、運転者の意志と関係なく始動さ
れることから騒音を耳障りに感じ易い。従って、上記し
た騒音による不具合がより顕著に顕れ、ひいては、アイ
ドルストップ車両としての商品価値を損ねるという虞が
あった。

【０００５】本発明の目的は、エンジン始動時にギアの
歯面同士の衝突によって生ずる騒音を未然に防止するこ
とができる内燃機関の始動装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、スタータ手段の出力軸に設けられたピ
ニオンギアを内燃機関のリングギアに噛合させて回転駆
動可能な内燃機関の始動装置において、ピニオンギア
を、出力軸に固定されたメインギアと、メインギアと同
一歯数で、且つ、付勢手段にて特定方向に歯の位相がず
れるように回動付勢されたシザースギアとから構成し
た。従って、メインギアにてリングギアが回転駆動され
る際に、回動付勢されたシザースギアによってリングギ
アとの間のバックラッシュが解消される。

【０００７】

【発明の実施の形態】［第１実施例］以下、本発明をア
イドルストップ車両に用いるエンジンの始動装置に具体
化した第１実施例を説明する。図１の全体構成図に示す
ように、エンジン１には各気筒毎に点火プラグ２及び燃
料噴射弁３が取り付けられている。又、エンジン１には
手動式の変速機４が連結され、この変速機は図示しない
ディファレンシャル装置を介して車両の駆動輪に接続さ
れている。エンジン１と変速機４との間にはクラッチ５
が設けられ、このクラッチ５は運転者によるクラッチ操
作に応じて、エンジン１側から変速機４側への動力伝達
を制御する。エンジン１にはスタータ手段としての常時
噛合い式のスタータ６が設けられている。

【０００８】図２の分解斜視図及び図３の断面図に示す
ように、スタータ６の出力軸７にはメインギア８及びシ
ザースギア９が相互に重なり合って嵌め込まれ、これら
のギア８，９によってスタータ６のピニオンギア１０が
構成されている。メインギア８及びシザースギア９は共
に同一の歯数の平歯車として形成されている。スタータ
６の出力軸７には、基端側よりスプライン部７ａ、第１
段差部７ｂ、第２段差部７ｃ、及びねじ部７ｄが形成さ
れ、前記メインギア８はスプライン部７ａに位置し、そ
のスプライン孔８ａをスプライン部７ａに係合させて出
力軸７に対する回動を規制されている。又、前記シザー
スギア９は第１段差部７ｂと第２段差部７ｃとの間に位
置し、そのシザースギア９の側面より突出した出力軸７
のねじ部７ｄには座金１１を介してナット１２が螺合
し、メインギア８及びシザースギア９を出力軸７に固定
している。シザースギア９の歯幅は、第１段差部７ｂと
第２段差部７ｃとの間隔より若干小さく設定されている
ため、シザースギア９は出力軸７に対する回転を許容さ
れている。

【０００９】一方、メインギア８及びシザースギア９は
エンジン１側のリングギア１ａにそれぞれ噛合してい
る。メインギア８のシザースギア９側の側面には円形状
の凹部８ｂが形成され、凹部８ｂ内には付勢手段として
の環状のばね１３が配設されている。ばね１３の一端は
メインギア８の掛止孔８ｃ内に、他端はシザースギア９
の掛止孔９ａ内に挿入され、このばね１３により、シザ
ースギア９はメインギア８に対して出力軸７を中心とし
てスタータ６による駆動方向とは逆方向に回動付勢され
ている。そして、これによりメインギア８とシザースギ
ア９との歯の位相がずれるようになっている。

【００１０】又、図示はしないが、フライホイール内に
はワンウエイクラッチが設けられ、このワンウエイクラ
ッチは、始動時にスタータ６によるリングギア１ａの回
転をクランク軸側に伝達してクランキングを行い、且
つ、始動完了後に空転することでエンジン１にてスター
タ６が逆駆動されるのを防止するようになっている。
尚、その構造の詳細は、例えば実公平２−１０３０６号
公報に記載のスタータを参照されたい。

【００１１】一方、図１に示すように、スタータ６のモ
ータ２１は常開のリレー接点２２ａを介してバッテリ２
３に接続され、そのリレー接点２２ａと対応するリレー
コイル２２ｂは、イグニションスイッチ２４のＳＴ接点
２４ａを介してバッテリ２３に接続されている。従っ
て、イグニションスイッチ２４がＳＴ接点２４ａの位置
まで操作されると、リレーコイル２２ｂの励磁によりリ
レー接点２２ａが閉じられてモータ２１が通電し、スタ
ータ６によりエンジン１がクランキングされる。又、ス
タータ６のリレーコイル２２ｂは、スタータ制御用コン
トローラ２５のリレー接点２５ａ及びイグニションスイ
ッチ２４のＯＮ接点２４ｂを介してバッテリ２３に接続
されており、このリレー接点２５ａと対応するリレーコ
イル２５ｂはバッテリ２３に接続されている。従って、
イグニションスイッチ２４がＯＮ接点２４ｂの位置であ
っても、リレーコイル２５ｂの励磁によりリレー接点２
５ａが閉じられると、モータ２１が通電してクランキン
グが行われる。

【００１２】車室内には、図示しない入出力装置、制御
プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置
（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ３１（エンジ
ン制御ユニット）が設置されている。ＥＣＵ３１の入力
側には、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数
センサ３２、車速Ｖを検出する車速センサ３３、クラッ
チ５の操作状態を検出するクラッチセンサ３４、変速機
４のシフト位置を検出するシフトポジションセンサ３
５、及びその他の各種スイッチやセンサ類が接続されて
いる。

【００１３】又、ＥＣＵ３１の出力側には前記した点火
プラグ２及び燃料噴射弁３が接続されると共に、スター
タ制御用コントローラ２５のリレーコイル２５ｂが接続
されている。ＥＣＵ３１は上記した各検出情報に基づき
燃料噴射制御や点火時期制御を始めとするエンジン１を
運転するための各種制御を実行すると共に、信号待ち等
の停車時にエンジン１の自動停止始動処理を実行する。

【００１４】次に、アイドルストップ車両特有のエンジ
ン１の自動停止始動処理の概要を説明する。ＥＣＵ３１
は、走行中の車両が信号待ち等で停車したときに、予め
設定されたエンジン停止条件の成立によりエンジン１を
自動停止し、同じく予め設定されたエンジン始動条件の
成立によりエンジン１を自動始動し、もって停車中にお
けるエミッション排出や燃料消費を防止する。エンジン
停止条件としては、車速センサ３３にて検出された車速
Ｖがゼロであること、クラッチセンサ３４にてクラッチ
５の踏込み操作が検出されていないこと（クラッチ接続
状態）、及びシフトポジションセンサ３５にて検出され
たシフト位置がＮ（ニュートラル）位置であることが設
定され、これらの条件が満たされたときに、ＥＣＵ３１
はエンジン停止条件が成立したと判断し、燃料噴射制御
及び点火時期制御を中止してエンジン１を停止させる。

【００１５】又、エンジン始動条件としては、クラッチ
センサ３４にてクラッチ５の踏込み操作が検出されたこ
と（クラッチ遮断状態）、及びシフトポジションセンサ
３５にて検出されたシフト位置がＮ位置であることが設
定され、これらの条件が満たされたときに、ＥＣＵ３１
はエンジン始動条件が成立したと判断し、スタータ制御
用コントローラ２５のリレーコイル２５ｂを励磁すると
共に、噴射制御及び点火時期制御を再開する。リレーコ
イル２５ｂの励磁によりリレー接点２５ａが閉じられる
ため、スタータ６のモータ２１が通電してクランキング
が行われ、エンジン１が始動されて発進可能となる。

【００１６】尚、通常の運転者によるエンジン始動及び
停止は一般的な車両と同様であり、イグニションスイッ
チ２４がＳＴ接点２４ａの位置まで操作されると、スタ
ータ６のモータ２１が通電してクランキングが行われる
と共に、ＥＣＵ３１により燃料噴射制御及び点火時期制
御が開始されてエンジン１が始動され、又、エンジン１
の運転中にイグニションスイッチ２４がＯＮ接点２４ｂ
から図示しないＯＦＦ接点等に戻されると、ＥＣＵ３１
の燃料噴射制御及び点火時期制御が中止されてエンジン
１が停止する。

【００１７】次に、以上の始動時におけるスタータ６の
ピニオンギア１０とエンジン１側のリングギア１ａとの
噛合状態を説明する。前記のようにピニオンギア１０の
メインギア８及びシザースギア９はエンジン１側のリン
グギア１ａにそれぞれ噛合しており、リングギア１ａの
歯溝内において、メインギア８とシザースギア９の歯は
相互に反対方向に付勢され、メインギア８の歯はリング
ギア１ａの歯溝内の駆動方向の歯面に、シザースギア９
の歯はリングギア１ａの歯溝内の反駆動方向の歯面にそ
れぞれ当接して、そのバックラッシュが解消されてい
る。

【００１８】運転者による手動始動、或いはエンジン始
動条件の成立に基づく自動始動が行われて、スタータ６
が作動すると、その出力軸７と共にメインギア８及びシ
ザースギア９が回転する。これに伴いメインギア８によ
りリングギア１ａが回転駆動されてエンジン１のクラン
キングが行われると共に、ばね１３でスタータ６の駆動
方向とは逆方向に付勢されたシザースギア９によって、
リングギア１ａとの間のバックラッシュが解消される。

【００１９】クランキング時のエンジン１の回転抵抗は
各気筒の行程変化に応じて変動するため、スタータ６の
メインギア８に作用する反力も変動することになるが、
上記のようにバックラッシュが解消されることから、メ
インギア８及びシザースギア９の歯面は、それぞれリン
グギア１ａの歯面に対して当接状態に保持され、歯面同
士の衝突によって生ずる騒音を未然に防止することがで
きる。特にアイドルストップ車両では始動の機会が格段
に多く、且つ、自己の意志とは関係ない自動始動により
運転者が騒音を耳障りに感じ易いが、騒音自体が防止さ
れることから、このような不具合が回避されて、ひいて
は、アイドルストップ車両としての商品価値を高めるこ
とができる。

【００２０】［第２実施例］以下、本発明をアイドルス
トップ車両に用いるエンジン１の始動装置に具体化した
第２実施例を説明する。ここで、本実施例の始動装置の
全体的な構成は第１実施例と同一であり、相違点は、ス
タータ６の構成にある。従って、相違点を重点的に説明
する。

【００２１】本実施例の始動装置ではスタータ６ａの構
成を、第１実施例の常時噛合い式からピニオンギア１０
をリングギア１ａに噛合・離脱させる通常の形式に変更
している。スタータ６自体の内部構造は一般的なものと
何ら相違せず、ピニオンギア１０をモータにより回転可
能に、且つソレノイドによりリングギア１ａ側に突出可
能に構成されている。

【００２２】そして、本実施例でも、スタータ６のピニ
オンギア１０はメインギア８とシザースギア９からなっ
ており、この部分の構成は、図２及び図３に基づいて説
明した第１実施例のものとほとんど同じである。第１実
施例との相違点を述べると、まず、ピニオンギア１０が
リングギア１ａから離脱した場合を想定して、メインギ
ア８に対しシザースギア９を所定角度でばね１３に抗し
て回動規制するストッパ機構（図示なし）を設けてい
る。

【００２３】図４はリングギア１ａ及びピニオンギア１
０の歯を上方から見た状態を示しており、このようにリ
ングギア１０から離脱しているときのピニオンギア１０
の歯の厚みＷ2（メインギア８とシザースギア９との位
相ずれに応じて決定される）は、前記ストッパ機構の回
動規制により、リングギア１ａの歯溝の幅Ｗ1より若干
大きい状態に保持されている。尚、図から明らかなよう
に、本実施例のピニオンギア１０は、メインギア８に先
行してシザースギア９をリングギア１ａに噛合させるよ
うに、両ギア８，９の配列が設定されている。

【００２４】又、第１実施例との相違点としては、メイ
ンギア８の回転駆動方向側の歯面に、リングギア１ａ側
に向けて傾斜するテーパ状のガイド面４１が形成されて
いる。図では単一の歯のみが示されているが、ガイド面
４１は勿論メインギア８の全ての歯に形成されている。
尚、シザースギア９及びリングギア１ａの歯に形成され
た面取り４２は、通常のスタータのピニオンギア及びリ
ングギアに施されているものと同じく、シザースギア９
をリングギア１ａに噛合させ易いように配慮したもので
ある。

【００２５】次に、上記のように構成されたピニオンギ
ア１０をスタータ６の作動に伴ってリングギア１ａに噛
合させるときの動作順序を説明する。スタータ６の作動
によりソレノイドが励磁されると、内部の図示しないス
パイラルスプラインに沿ってピニオンギア１０は図４に
示す矢印Ａ方向の回転を伴いながら突出し、まず、その
シザースギア９が面取り４２に案内されてリングギア１
ａの歯溝内に進入し始める。ピニオンギア１０が移動を
続けると、図５に示すように、そのメインギア８のガイ
ド面４１がリングギア１ａの歯に当接し、ガイド面４１
に案内されてメインギア８はばね１３が押し縮めながら
リングギア１ａの歯溝内に進入する。よって、図６に示
す噛合完了の時点では、メインギア８の歯がリングギア
１ａの歯溝内の駆動方向の歯面に、シザースギア９の歯
がリングギア１ａの歯溝内の反駆動方向の歯面にそれぞ
れ当接して、そのバックラッシュが解消される。

【００２６】従って、歯面同士が衝突することなくクラ
ンキングが行われ、第１実施例と同じく始動時の騒音を
未然に防止することができる。又、以上のように、メイ
ンギア８をガイド面４１で案内してリングギア１ａに確
実に噛合させるため、噛合不良による始動性の悪化とい
う弊害を未然に回避することができる。以上で実施例の
説明を終えるが、本発明の態様はこの実施例に限定され
るものではない。例えば、上記第１及び第２実施例で
は、アイドルストップ車両に用いるエンジン１の始動装
置に具体化したが、ハイブリッド車両用のエンジンの始
動装置として具体化してもよいし、通常の車両に用いる
エンジンの始動装置に具体化してもよい。更に、エンジ
ン１に組み合わせる変速機についても、上記実施例のよ
うな手動変速機４に代えて自動変速機を組み合わせても
よい。

【００２７】又、上記第２実施例では、メインギア８に
先行してシザースギア９をリングギア１ａに噛合させる
ように、両ギア８，９の配列を設定したが、その位置関
係を逆転させてもよい。この場合には、図７に示すよう
に、シザースギア９のばね１３による付勢方向側の歯面
に、リングギア１ａ側に向けて傾斜するテーパ状のガイ
ド面５１を形成する。又、シザースギア９の歯幅が短く
てガイド面５１が急角度になることから、このガイド面
５１に対応してリングギア１ａの面取り５２の角度を緩
やかに形成してシザースギア９を案内し易くする。そし
て、始動に伴ってピニオンギア１０をリングギア１ａに
噛合させる際には、図８に示すように、シザースギア９
はガイド面５１及び面取り５２の案内によりリングギア
１ａの歯溝内に進入して、図９に示すように噛合を完了
させることができる。

【００２８】更に、上記第１及び第２実施例では、メイ
ンギア８、シザースギア９、及びリングギア１ａを平歯
車として形成したが、例えば、これらのギア８，９，１
ａをはすば歯車とし、更なる騒音低減を図ってもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関の
始動装置によれば、回動付勢されたシザースギアによっ
てメインギアとリングギアとの間のバックラッシュを解
消するため、エンジン始動時に歯面同士の衝突によって
生ずる騒音を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のエンジンの始動装置を示す全体構
成図である。

【図２】ピニオンギアの構成を示す分解斜視図である。

【図３】ピニオンギアの構成を示す断面図である。

【図４】第２実施例のピニオンギアの噛合開始の状態を
示す説明図である。

【図５】第２実施例のピニオンギアの噛合途中の状態を
示す説明図である。

【図６】第２実施例のピニオンギアの噛合完了の状態を
示す説明図である。

【図７】別例のピニオンギアの噛合開始の状態を示す説
明図である。

【図８】別例のピニオンギアの噛合途中の状態を示す説
明図である。

【図９】別例のピニオンギアの噛合完了の状態を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ エンジン（内燃機関） ６ スタータ（スタータ手段） ７ 出力軸 ８ メインギア ９ シザースギア １０ ピニオンギア １３ ばね（付勢手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関始動用のスタータ手段の出力軸に設
   けられたピニオンギアを内燃機関のクランク軸に連結さ
   れたリングギアに噛合させ、上記スタータ手段にてクラ
   ンク軸を回転駆動可能な内燃機関の始動装置において、 上記ピニオンギアを、上記出力軸に固定されたメインギ
   アと、該メインギアに対して同一歯数で、且つ、付勢手
   段にて上記出力軸を中心として特定方向に歯の位相がず
   れるように回動付勢されたシザースギアとから構成した
   ことを特徴とする内燃機関の始動装置。