JP2003176770A - 内燃機関のスタータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの始動前はリングギアに対してピニ
オンギアを噛み合わせやすく、エンジンの始動後はリン
グギアからピニオンギアを引き抜きやすくしたスタータ
装置を提供する。 【解決手段】 スタータ装置１におけるリングギア３
は、本体ギア１１と、シザーズギア１２を備えている。
シザーズギア１２は本体ギア１１と同軸に配置され、ト
ーションスプリング１３によってそれらの回転方向に付
勢されている。また、本体ギア１１の歯１１Ａおよびシ
ザーズギア１２の歯１２Ａには、それらの回転軸の軸方
向に沿ってピニオンギア２から離れる方向にいくにした
がって拡幅するテーパが付されている。またピニオンギ
ア２における歯２Ａには、出力軸４Ａの軸方向に沿って
リングギア３から離れる方向にいくにしたがって拡幅す
るテーパが付されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などにおけ
る内燃機関のスタート時に使用するエンジンのスタータ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車などの内燃機関、たとえばエンジ
ンを始動させる際には、一般に、スタータ装置が用いら
れる。このスタータ装置は、スタータの出力軸に設けら
れたピニオンギアと、このピニオンギアに噛み合うリン
グギアを有し、リングギアには、エンジンのクランク軸
が連結されている。スタータ装置は、スタータを駆動す
ることにより、出力軸、ピニオンギア、リングギア、お
よびクランク軸を介してエンジンを回転させて始動させ
るというものである。

【０００３】このスタータ装置では、エンジンが始動し
て自立したら、ピニオンギアをその軸方向に移動させる
ことにより、リングギアからピニオンギアを抜き取る。
このときにピニオンギアを円滑に抜き取ることができる
ようにするために、ピニオンギアとリングギアにある程
度のバックラッシュが設定されている。このバックラッ
シュの影響により、スタータ装置を作動させると、歯打
ち音が大きくなってしまう問題がある。

【０００４】この問題に対して、特開２０００−２７４
３３６号公報に開示された内燃機関の装置がある。この
内燃機関の始動装置は、ピニオンギアがシザーズギアを
有することにより、バックラッシュに基づく歯打ち音を
低減させることができるというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の公
報に開示された始動装置においては、ピニオンギアはシ
ザーズギアを有し、ピニオンギアの歯は、リングギアの
歯が平行となるように形成されている。このため、エン
ジンが自立した後にリングギアからピニオンギアを引き
抜く際に、シザーズギアの拘束力が働いてリングギアか
らピニオンギアを引き抜きにくくなるという問題があっ
た。

【０００６】そこで、本発明の課題は、スタータ装置に
よってエンジンを始動させる際に、その騒音を低減する
とともに、エンジンの始動前はリングギアに対してピニ
オンギアを噛み合わせやすく、エンジンの始動後はリン
グギアからピニオンギアを引き抜きやすくすることにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決した本
発明は、スタータの出力軸に設けられたピニオンギアを
スライド移動させ、内燃機関のクランク軸を回転させる
リングギアに噛み合わせることにより、クランク軸を回
転させて内燃機関を始動させる内燃機関のスタータ装置
において、リングギアが、本体ギアと、本体ギアに同軸
に配置され、本体ギアに対して歯の位相をずらして配置
されたシザーズギアと、本体ギアに対してシザーズギア
をそれらの回転方向に付勢する付勢手段とを備え、ピニ
オンギアの歯、本体ギアの歯、およびシザーズギアの歯
に、ピニオンギアのスライド方向に沿って離れる方向に
いくにしたがって拡幅するテーパが付されていることを
特徴とする内燃機関のスタータ装置である。

【０００８】本発明に係るスタータ装置では、リングギ
アがシザーズギアを備えているので、エンジンを始動さ
せる際の騒音を低減することができる。ここで、シザー
ズギアを設けることにより、リングギアとピニオンギア
の間の拘束力が大きくなるので、リングギアからピニオ
ンギアを引き抜くのが困難になる。これに対して、本発
明におけるピニオンギアおよびリングギアにおける本体
ギアとシザーズギアには、それぞれそれらの回転軸の軸
方向に沿って離れる方向にいくにしたがって拡幅するテ
ーパが付されている。このため、リングギアからピニオ
ンギアを引き抜くときの引き抜きが進むにしたがって、
リングギアの歯とピニオンギアの歯の間における幅が広
がるようになる。よって、リングギアからピニオンギア
を引き抜きやすくすることができる。

【０００９】ここで、シザーズギアは、本体ギアよりも
ピニオンギアから遠い位置であって、本体ギアに対して
それらの回転方向に位相を進めた位置に配置されてお
り、シザーズギアが付勢手段によって回転方向に反する
方向に付勢されているのが望ましい。

【００１０】この場合、エンジンが自立する前は、ピニ
オンギアは、シザーズギアよりも本体ギアの方に主に接
触することになるので、スタータの動力をピニオンギア
からリングギアに好適に伝達することができる。また、
エンジンが自立した後は、リングギアの方がピニオンギ
アよりも速度が早くなるので、本体ギアよりもシザーズ
ギアの方がピニオンギアに対して主に接触することにな
る。したがって、ピニオンギアに対する拘束力が弱まる
ので、リングギアからピニオンギアを一層引き抜き易く
することができる。

【００１１】さらに、本発明は、スタータの出力軸に設
けられたピニオンギアをスライド移動させ、内燃機関の
クランク軸を回転させるリングギアに噛み合わせること
により、クランク軸を回転させて内燃機関を始動させる
内燃機関のスタータ装置において、ピニオンギアが、本
体ギアと、本体ギアに同軸に配置され、本体ギアに対し
て歯の位相をずらして配置されたシザーズギアと、本体
ギアに対してシザーズギアをそれらの回転方向に付勢す
る付勢手段とを備え、リングギアの歯、本体ギアの歯、
およびシザーズギアの歯に、ピニオンギアのスライド方
向に沿って離れる方向にいくにしたがって拡幅するテー
パが付されていることを特徴とする内燃機関のスタータ
装置とすることもできる。

【００１２】このように本体ギアおよびシザーズギアを
有するのは、リングギアでなく、ピニオンギアとするこ
ともできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
好適な実施形態について詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の第１の実施形態に係るエ
ンジンのスタータ装置の部分分解斜視図、図２は図１の
要部拡大斜視図である。図１に示すように、内燃機関で
あるエンジンのスタータ装置１は、ピニオンギア２およ
びリングギア３を備えている。ピニオンギア２は、スタ
ータモータ４の動力を出力する出力軸４Ａに取り付けら
れており、出力軸４Ａとともに出力軸４Ａの軸周りに回
転可能である。したがって、たとえば図示しないドライ
バがイグニッションスイッチをＯＮにしてスタータモー
タ４を駆動させると、出力軸４Ａおよびピニオンギア２
が回転する。また、出力軸４Ａには、スライド機構５が
設けられている。スライド機構５は、枢軸６周りに揺動
するリンク部材７を備えており、このリンク部材７を揺
動させることにより、出力軸４Ａがその軸方向に沿って
進退する。したがって、出力軸４Ａの進退に伴ってピニ
オンギア２が出力軸４Ａの軸方向に沿ってスライド移動
して進退する構成となっている。また、出力軸４Ａにお
けるピニオンギア２とスライド機構５の間には、オーバ
ーランニングクラッチ８が設けられている。スタータモ
ータ４を駆動してエンジンを始動した後、エンジンのク
ランク軸の周速度が出力軸の周速度を上回ったときに、
このオーバーランニングクラッチ８が作用して、スター
タモータ４の損傷を防止している。

【００１５】リングギア３は、図示しないエンジンのク
ランク軸に対して取り付けられており、クランク軸の軸
周りに回転可能である。このため、リングギア３が回転
することにより、エンジンのクランク軸が回転してエン
ジンの始動が行われる。また、リングギア３は、本体ギ
ア１１とシザーズギア１２と、本体ギア１１に対してシ
ザーズギア１２を回動方向に付勢する付勢手段であるト
ーションスプリング１３によって構成されている。

【００１６】本体ギア１１は、シザーズギア１２よりも
幅広とされており、ピニオンギア２から伝達されるスタ
ータモータ４の動力を、クランク軸等を介してエンジン
に伝達するものである。シザーズギア１２は、本体ギア
１１と同一の歯数を有しており、本体ギア１１に同軸に
配置されている。トーションスプリング１３における両
端部には、それぞれフック１３Ａ，１３Ｂが設けられて
いる。また、本体ギア１１におけるシザーズギア１２側
には、トーションスプリング１３のフック１３Ａが嵌め
込まれる貫通孔１４が形成されており、シザーズギア１
２には、フック１３Ｂが嵌め込まれる嵌入孔１５が形成
されている。トーションスプリング１３におけるフック
１３Ａ，１３Ｂがそれぞれ貫通孔１４および嵌入孔１５
に嵌め込まれることによって、シザーズギア１２は、本
体ギア１１の回動方向に付勢される。シザーズギア１２
は、トーションスプリング１３によって、本体ギア１１
に対して、それらの回転方向に反する方向に付勢されて
いる。

【００１７】また、本体ギア１１にシザーズギア１２が
組み付けられると、リングギア３の歯となる本体ギア１
１の歯１１Ａ，１１Ａ…とシザーズギア１２の歯１２
Ａ，１２Ａ…はそれぞれずれて配置される。本実施形態
では、具体的に図３（ａ）および図４（ａ）に示すよう
に、シザーズギア１２の歯１２Ａ，１２Ａ…の位相は、
本体ギア１１の歯１１Ａ，１１Ａ…に対してそれらの回
転方向Ｒに進むようにずれて配置されている。ここで、
ピニオンギア２がリングギア３に噛み合うと、リングギ
ア３における本体ギア１１の歯１１Ａ，１１Ａ…とシザ
ーズギア１２の歯１２Ａ，１２Ａ…がほぼ同位相となる
位置に配置される。このとき、トーションスプリング１
３は、シザーズギア１２の歯１２Ａ，１２Ａ…の位相が
本体ギア１１の歯１１Ａ，１１Ａ…に対して進む方向に
付勢している。このトーションスプリング１３の付勢力
により、本体ギア１１の歯１１Ａ，１１Ａ…とシザーズ
ギア１２の歯１２Ａ，１２Ａ…でピニオンギア２の歯２
Ａ，２Ａ…が拘束される。

【００１８】また、図２に示すように、ピニオンギア２
の歯２Ａ，２Ａ…には、ピニオンギア２のスライド方向
に沿って、リングギア３から離れる方向にいくにしたが
って拡幅するテーパが全体的に付されている。したがっ
てピニオンギア２の歯２Ａにおけるリングギア３に噛み
合わされる際の先端側は幅が狭く、その反対の後端側は
幅が広くなっている。さらに、ピニオンギア２の歯２
Ａ，２Ａ…には、その半径方向内側に近づくにつれて拡
幅するテーパが付されている。

【００１９】リングギア３における本体ギア１１の歯１
１Ａ，１１Ａ…、およびシザーズギア１２の歯１２Ａ，
１２Ａ…には、ピニオンギア２のスライド方向に沿っ
て、ピニオンギア２から離れる方向にいくにしたがって
拡幅するテーパが全体的に付されている。したがって、
本体ギア１１の歯１１Ａおよびシザーズギア１２の歯１
２Ａにおけるピニオンギア２に噛み合わされる際の先端
側は幅が狭く、その反対の後端側は幅が広くなってい
る。逆に、本体ギア１１の歯１１Ａ，１１Ａ間の谷部分
およびシザーズギア１２の歯１２Ａ，１２Ａの間の谷部
分には、ピニオンギア２のスライド方向に沿って、ピニ
オンギア２に近づく方向にいくにしたがって拡幅するテ
ーパが全体的に付されている。また、本体ギア１１の歯
１１Ａ，１１Ａ…およびシザーズギア１２の歯１２Ａ，
１２Ａ…には、それらの半径方向内側に近づくにつれて
拡幅するテーパが付されている。

【００２０】以上の構成を有するスタータ装置１の作用
について説明する。

【００２１】自動車のエンジンを始動させる前は、図３
（ａ）に示すように、ピニオンギア２に対してリングギ
ア３は噛み合っていない。また、この段階では、図４
（ａ）に示すように、リングギア３における本体ギア１
１とシザーズギア１２は、それらの回転方向Ｒにずれて
配置されている。このときの本体ギア１１の歯１１Ａに
おける回転方向後端部とシザーズギア１２の歯１２Ａに
おける回転方向前端部の間の開口広さは、ピニオンギア
２における歯２Ａの先端部（幅狭側）の幅よりも若干広
くなるように設定されている。

【００２２】このとき、図示しないドライバがイグニッ
ションスイッチをＯＮにすると、スライド機構５が作動
し、ピニオンギア２をリングギア３の方向にスライドさ
せ、図３（ｂ）に示すように、リングギア３に対してピ
ニオンギア２を噛み合わせる。このとき、本体ギア１１
の歯１１Ａにおける回転方向後端部とシザーズギア１２
の歯１２Ａにおける回転方向前端部の間の開口広さは、
ピニオンギア２における歯２Ａの先端部の幅よりも広
い。また、ピニオンギア２の歯２Ａ，２Ａ…には、リン
グギア３から離れる方向にいくにしたがって拡幅するテ
ーパが付されている。さらに、リングギア３の本体ギア
１１の歯１１Ａ，１１Ａ…およびシザーズギア１２の歯
１２Ａ，１２Ａ…にもピニオンギア２から離れる方向に
いくにしたがって拡幅するテーパが付されている。この
ため、図４（ｂ）に示すように、本体ギア１１の歯１１
Ａとシザーズギア１２の歯１２Ａの間にピニオンギア２
の歯２Ａを容易に挿入することができる。

【００２３】また、イグニッションスイッチがＯＮにな
ると、ピニオンギア２をスライドさせてリングギア３に
噛み合わせるのとほぼ同時にスタータモータ４が駆動す
る。スタータモータ４が駆動すると、スタータの出力軸
４Ａが回転し、ピニオンギア２が出力軸４Ａ周りに回転
を始める。したがって、ピニオンギア２がリングギア３
に完全に噛み合わされる前にピニオンギア２が回転し、
ピニオンギア２は、習慣的にリングギア３における本体
ギア１１にのみ噛み合っている状態となる。この状態か
ら、スライド機構５により、ピニオンギア２をさらにリ
ングギア３の方向に向けてスライドさせて、図３（ｂ）
に示すように、ピニオンギア２をリングギア３に対して
噛み合わせる。いま、シザーズギア１２は、本体ギア１
１よりもピニオンギア２から遠い位置に配置されてい
る。このため、リングギア３にピニオンギア２を噛み合
わせようとする際、シザーズギア１２よりも先に本体ギ
ア１１がピニオンギア２に噛み合い、その回転方向に力
を受け、本体ギア１１がシザーズギア１２よりも先に回
転を始める。ここで、シザーズギア１２は本体ギア１１
よりもその回転方向に位相を進めた位置に配置されてい
るので、本体ギア１１がシザーズギア１２よりも先に回
転を始めることにより、本体ギア１１とシザーズギア１
２の間における開口部の幅を広くすることができる。し
たがって、ピニオンギア２の歯２Ａをリングギア３の本
体ギア１１の歯１１Ａとシザーズギア１２の歯１２Ａの
間にさらに容易に挿入させることができる。

【００２４】こうしてピニオンギア２をリングギア３に
噛み合わせると、スタータモータ４の動力がピニオンギ
ア２を介してリングギア３に伝達され、リングギア３が
回転方向Ｒに向けて回転を始める。ここで、シザーズギ
ア１２は本体ギア１１に対してその回転方向に位相を進
めた位置に配置されていることから、図４（ｂ）に示す
ように、ピニオンギア２の歯２Ａは、主にリングギア３
における本体ギア１１の歯１１Ａに接触することにな
る。このため、スタータモータ４の動力は主に本体ギア
１１に伝達されるので、動力の伝達を良好に行うことが
できる。

【００２５】こうして、ピニオンギア２とリングギア３
を噛み合わせたら、スタータモータの駆動力がピニオン
ギア２とリングギア３を介して、エンジンのクランク軸
に伝達され、エンジンが始動する。このとき、リングギ
ア３にはシザーズギア１２が設けられており、トーショ
ンスプリング１３の付勢力により、ピニオンギア２の歯
２Ａは、本体ギア１１の歯１１Ａとシザーズギア１２の
歯１２Ａに挟まれて拘束されている。このシザーズギア
１２の作用により、バックラッシュに基づくピニオンギ
ア２とリングギア３の間の歯打ち音を低減させることが
できる。

【００２６】その後、スタータモータ４の動力が伝達さ
れてエンジンが自立したら、スライド機構５を作動させ
てピニオンギア２をスライドさせ、リングギア３からピ
ニオンギア２を引き抜く動作が行われる。ここで、ピニ
オンギア２の歯２Ａには、リングギア３から遠ざかるに
したがって拡幅するテーパが付されている。また、リン
グギア３における本体ギア１１の歯１１Ａおよびシザー
ズギア１２の歯１２Ａには、ピニオンギア２から遠ざか
るにしたがって拡幅するテーパがそれぞれ付されてい
る。このため、リングギア３からピニオンギア２を引き
抜く際の引き抜きを容易に行うことができる。

【００２７】また、ピニオンギア２を引き抜く段階で
は、エンジンが自立して、リングギア３の方がピニオン
ギア２よりも速度が速くなっている。このため、オーバ
ーランニングクラッチ８が作動して、リングギア３によ
ってピニオンギア２が回転させられる状態となってい
る。この状態でピニオンギア２がリングギア３から引き
抜かれるので、ピニオンギア２はリングギア３における
本体ギア１１よりもシザーズギア１２の方に主に接触し
ている。この状態で、いわば微小なバックラッシュが生
じているので、リングギア３からピニオンギア２をさら
に容易に引き抜くことができる。

【００２８】その後、スタータモータ４が停止して、エ
ンジンの始動が完了する。

【００２９】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるもので
はない。たとえば、上記の実施形態では、好適な態様と
してはピニオンギアよりも大径であるため、製造が容易
となるように、リングギアに本体ギア、シザーズギア、
およびトーションスプリングを設ける態様としたが、そ
れらをピニオンギアに設ける態様とすることができる。
ピニオンギアに本体ギアやシザーズギアを設ける際に
は、シザーズギアを本体ギアよりもリングギアから遠い
位置に配置し、シザーズギアが本体ギアよりもそれらの
回転方向に位相を遅らせて配置するのが好適である。

【００３０】また、リングギアからピニオンギアを引き
抜く際に、単に引き抜くのみでは引き抜きにくい場合に
は、ピニオンギアにわずかな逆回転を与え、ピニオンギ
アの歯をリングギアの歯に接触させることにより、ピニ
オンギアを引き抜きやすくすることができる。さらに
は、シザーズギアにおけるトーションスプリングのばね
定数やシザーズギアの重量を適宜設定することにより、
シザーズギアおよびこれを付勢するトーションスプリン
グにダイナミックダンパとしての機能を付加することも
できる。

【００３１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、スター
タ装置によってエンジンを始動させる際に、その騒音を
低減することができる。このとき、エンジンの始動前は
リングギアに対してピニオンギアを噛み合わせやすく、
エンジンの始動後はリングギアからピニオンギアを引き
抜きやすくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るスタータ装置の部分分
解斜視図である。

【図２】図１の要部拡大斜視図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）とも、リングギアにピニオンギ
アを噛み合わせる工程を説明する斜視図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）とも、リングギアにピニオンギ
アを噛み合わせる工程を説明する平面図である。

【符号の説明】

１…スタータ装置、２…ピニオンギア、２Ａ…（ピニオ
ンギアの）歯、３…リングギア、４…スタータモータ、
４Ａ…出力軸、５…スライド機構、１１…本体ギア、１
１Ａ…（本体ギアの）歯、１２…シザーズギア、１２Ａ
…（シザーズギアの）歯、１３…トーションスプリン
グ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スタータの出力軸に設けられたピニオン
   ギアをスライド移動させ、内燃機関のクランク軸を回転
   させるリングギアに噛み合わせることにより、前記クラ
   ンク軸を回転させて前記内燃機関を始動させる内燃機関
   のスタータ装置において、 前記リングギアが、本体ギアと、前記本体ギアに同軸に
   配置され、前記本体ギアに対して歯の位相をずらして配
   置されたシザーズギアと、前記本体ギアに対して前記シ
   ザーズギアをそれらの回転方向に付勢する付勢手段とを
   備え、 前記ピニオンギアの歯、前記本体ギアの歯、および前記
   シザーズギアの歯に、前記ピニオンギアのスライド方向
   に沿って離れる方向にいくにしたがって拡幅するテーパ
   が付されていることを特徴とする内燃機関のスタータ装
   置。
2. 【請求項２】 前記シザーズギアは、前記本体ギアより
   も前記ピニオンギアから遠い位置であって、前記本体ギ
   アに対してそれらの回転方向に位相を進めた位置に配置
   されており、 前記シザーズギアが前記付勢手段によって前記回転方向
   に反する方向に付勢されている請求項１に記載の内燃機
   関のスタータ装置。
3. 【請求項３】 スタータの出力軸に設けられたピニオン
   ギアをスライド移動させ、内燃機関のクランク軸を回転
   させるリングギアに噛み合わせることにより、前記クラ
   ンク軸を回転させて前記内燃機関を始動させる内燃機関
   のスタータ装置において、 前記ピニオンギアが、本体ギアと、前記本体ギアに同軸
   に配置され、前記本体ギアに対して歯の位相をずらして
   配置されたシザーズギアと、前記本体ギアに対して前記
   シザーズギアをそれらの回転方向に付勢する付勢手段と
   を備え、 前記リングギアの歯、前記本体ギアの歯、および前記シ
   ザーズギアの歯に、前記ピニオンギアのスライド方向に
   沿って離れる方向にいくにしたがって拡幅するテーパが
   付されていることを特徴とする内燃機関のスタータ装
   置。