JP2006161786A - Starter of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の始動装置に関し、より特定的には、歯打ち音の発生を低減することが可能な内燃機関の始動装置に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine starter, and more particularly to an internal combustion engine starter that can reduce the occurrence of rattling noise.
従来、内燃機関の始動装置は、たとえば実開平4−24668号公報(特許文献1)、特開2002−130098号公報(特許文献2)、特開昭64−15461号公報(特許文献3)、特開昭64−15463号公報(特許文献4)に開示されている。
特許文献1ではリングギアとスタータのピニオンギアとの間の噛合いを異ならせるエンジン始動装置が開示されている。
特許文献2ではリングギアとスタータのピニオンギアとの噛合いを異ならせたエンジン始動装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses an engine starting device in which the engagement between a ring gear and a starter pinion gear is different.
特許文献3および特許文献4では、スタータがギアの径方向にスライドして噛合う構成が開示されている。 Patent Documents 3 and 4 disclose a configuration in which the starter slides and meshes in the radial direction of the gear.
しかしながら、いずれの従来の技術においても、内燃機関の膨張行程での歯打ち音を低減することができないという問題があった。 However, in any of the conventional techniques, there is a problem that it is not possible to reduce the rattling noise in the expansion stroke of the internal combustion engine.
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、膨張行程における歯打ち音を低減することが可能な内燃機関の始動装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a starter for an internal combustion engine that can reduce rattling noise in an expansion stroke.
この発明に従った内燃機関の始動装置は、ピストンを有する内燃機関のクランクシャフトとともに回転するリングギアと、内燃機関の始動時にリングギアに噛合いリングギアを駆動するスタートギアとを備える。リングギアは、ピストンの上死点に対応する上死点位置とピストンの下死点に対応する下死点位置とを有し、リングギアは、上死点位置において第1領域を含み、上死点位置と下死点位置との間で内燃機関の膨張行程に対応する第2領域を含み、第2領域におけるリングギアとスタートギアとの間のバックラッシュは、第1領域におけるリングギアとスタートギアとの間のバックラッシュよりも小さい。 An internal combustion engine starter according to the present invention includes a ring gear that rotates together with a crankshaft of an internal combustion engine having a piston, and a start gear that engages the ring gear and drives the ring gear when the internal combustion engine is started. The ring gear has a top dead center position corresponding to the top dead center of the piston and a bottom dead center position corresponding to the bottom dead center of the piston. The ring gear includes a first region at the top dead center position, A second region corresponding to the expansion stroke of the internal combustion engine between the dead center position and the bottom dead center position, and the backlash between the ring gear and the start gear in the second region is Smaller than the backlash between the start gear.
このように構成された内燃機関の始動装置では膨張行程に対応する第2領域におけるリングギアとスタートギアとの間のバックラッシュは第1領域におけるリングギアとスタートギアとの間のバックラッシュよりも小さいため、膨張行程ではリングギアとスタートギアとの間の隙間が小さくなる。その結果、膨張行程においてリングギアがピストンで駆動された場合であってもスタートギアとリングギアとの間の歯打ち音を防止できる。その結果、膨張行程での歯打ち音が低減した内燃機関の始動装置を低減することができる。 In the internal combustion engine starter configured as described above, the backlash between the ring gear and the start gear in the second region corresponding to the expansion stroke is more than the backlash between the ring gear and the start gear in the first region. Since it is small, the gap between the ring gear and the start gear is reduced during the expansion stroke. As a result, rattling noise between the start gear and the ring gear can be prevented even when the ring gear is driven by the piston during the expansion stroke. As a result, it is possible to reduce the internal combustion engine starter device in which the rattling noise in the expansion stroke is reduced.
より好ましくは、スタートギアはリングギアの径方向にスライド可能であり、内燃機関の始動時にリングギアに近づくように径方向にスライドしてリングギアに噛合う。 More preferably, the start gear is slidable in the radial direction of the ring gear, and is slid in the radial direction so as to approach the ring gear when the internal combustion engine is started, and meshes with the ring gear.
好ましくは、内燃機関の始動時には第1領域にスタートギアが噛合うようにリングギアの位相を制御する制御装置をさらに備える。 Preferably, a control device is further provided for controlling the phase of the ring gear so that the start gear meshes with the first region when the internal combustion engine is started.
この発明に従った内燃機関の始動装置は、内燃機関のクランクシャフトとともに回転するリングギアと、内燃機関の始動時にリングギアに噛合いリングギアを駆動するスタートギアとを備える。リングギアは、内燃機関の膨張行程時にスタートギアと噛合う部分を有し、その部分でのリングギアとスタートギアとの間のバックラッシュは他の部分でのリングギアとスタートギアとの間のバックラッシュよりも小さい。 An internal combustion engine starter according to the present invention includes a ring gear that rotates together with a crankshaft of the internal combustion engine, and a start gear that engages the ring gear and drives the ring gear when the internal combustion engine is started. The ring gear has a portion that meshes with the start gear during the expansion stroke of the internal combustion engine, and backlash between the ring gear and the start gear in that portion is between the ring gear and the start gear in other portions. Smaller than backlash.
このように構成された内燃機関の始動装置では、膨張行程においてピニオンギアと噛合うリングギアの部分のバックラッシュが小さいので、膨張行程における歯打ち音の発生を低減することができる。 In the internal combustion engine starter configured as described above, since the backlash of the ring gear portion that meshes with the pinion gear is small during the expansion stroke, it is possible to reduce the occurrence of rattling noise during the expansion stroke.
この発明に従えば、歯打ち音の発生を低減することができる内燃機関の始動装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an internal combustion engine starter that can reduce the occurrence of rattling noise.
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った内燃機関の始動装置の模式図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1に従った内燃機関の始動装置1は、ピストン34に接続されてクランクシャフト31とともに回転するリングギア10と、内燃機関の始動時にリングギア10に噛合いリングギア10を駆動させるスタートギアとしてのピニオンギア20とを備える。リングギア10は、ピストン34の上死点に対応する上死点位置13とピストン34の下死点に対応する下死点位置14とを有する。リングギア10は上死点位置13において第1領域11を含み、上死点位置13と下死点位置14との間で内燃機関の膨張行程に対応する第2領域12を含む。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine starter according to
第2領域12におけるリングギア10とピニオンギア20との間のバックラッシュは、第1領域11におけるリングギア10とピニオンギア20との間のバックラッシュよりも小さい。内燃機関の始動時には、第2領域12と異なるリングギア10の部分(第1領域11)にピニオンギア20が噛合うように制御装置としてのECU(電子制御ユニット)50はリングギア10の位相を制御する。
The backlash between the
内燃機関の始動装置1は、内燃機関のクランクシャフト31に接続されてピストンとともに回転するリングギア10と、内燃機関の始動時にリングギア10に噛合いリングギア10を駆動されるスタートギアとしてのピニオンギア20とを備える。リングギア10は、内燃機関の膨張行程時にピニオンギア20と噛合う第2領域12を有し、その部分でのリングギア10とピニオンギア20との間のバックラッシュは他の部分でのリングギアとスタートギアとの間のバックラッシュよりも小さい。
An internal
リングギア10はクランクシャフト31に接続されてクランクシャフト31とともに回転する。クランクシャフト31は内燃機関の出力軸であり、クランクシャフト31にはクランクアーム32がリングギア10の径方向(ラジアル方向)に延びるように設けられる。クランクアーム32はコネクティングロッド33と接続され、コネクティングロッド33の先端にはピストン34が取付けられる。ピストン34はシリンダ壁35で囲まれた空間内を往復運動し、燃料の燃焼によりピストン34は下方向へ押圧されるように力を受ける。この力がコネクティングロッド33およびクランクアーム32により回転力に変換され、クランクシャフト31が回転する。
The
図1では、ピストン34が上死点にある状態を示しており、圧縮行程終了時または排気行程終了時となる。クランクアーム32の延長線上にリングギア10の上死点位置13および下死点位置14が位置している。リングギア10は、ピニオンギアとの噛合い率が低い(バックラッシュが大きい)第1領域11と、ピニオンギア20との噛合い率の高い(バックラッシュの小さい)第2領域12とを有する。リングギア10は環状であり、その外周部分に歯面が形成されている。この歯はスパーギアまたはスパイラルギアのいずれであってもよい。図1では、リングギア10は右回りに回転する。リングギア10の回転はクランクシャフト31の回転と同期している。
FIG. 1 shows a state in which the
ピニオンギア20は図示しないセルモータに接続されており、ピニオンギア20はセルモータにより回転する。ピニオンギア20は内燃機関の始動時にのみリングギア10と噛合い、リングギア10を回転させる。これによりクランキングが起こりエンジンが始動する。ピニオンギア20の位置は噛合い率の低い、すなわちバックラッシュの大きい第1領域11とされる。これは、ピニオンギア20はスタート時のみリングギア10と噛合い、他の場合ではピニオンギア20はリングギア10から離れて位置するため、リングギア10にピニオンギア20を噛合いやすくするためである。
The
リングギア10の向い合う部分に上死点位置13および下死点位置14が設けられる。上死点位置13および下死点位置14はともに180°位相がずれた領域となる。上死点位置13は圧縮行程が終了した位置および排気行程が終了した位置であり、下死点位置14は吸入行程が終了した位置および膨張行程が終了した位置である。
A top
図1では、リングギア10の噛合い率の高い第2領域12が対向して設けられる。これは、図1で示す内燃機関が直列4気筒エンジンであることを示している。直列4気筒エンジンでは、両端の2本のピストンの上死点および下死点位置が同一となり、中央の2本のピストンの上死点および下死点位置が同一であることが一般的である。図1では、4気筒のうち端部に位置するピストン34を図示しており、中央に位置するピストンは、図1で示すピストン34と180°ずれた位相で回転する。すなわち、両端のピストン34が上死点に位置するときには、中央部のピストンは下死点に位置し、両端のピストン34が下死点に位置するときは中央部のピストンは上死点に位置する。このそれぞれのピストンの圧縮行程に対応する領域が第2領域12である。
In FIG. 1, the 2nd area |
なお、この例では、直列4気筒型のエンジンを示しているが、単気筒または複数気筒を有するエンジンに本発明を採用することができる。 In this example, an in-line four-cylinder engine is shown, but the present invention can be applied to an engine having a single cylinder or a plurality of cylinders.
また、ピストンの並び方に関しても、直列型だけでなく、V型、W型または水平対向型などのさまざまなエンジンに本発明を適用することが可能である。 Further, regarding the arrangement of the pistons, the present invention can be applied not only to the series type but also to various engines such as a V type, a W type, and a horizontally opposed type.
図2および図3は、第2領域と噛合うピニオンギアを説明するための図である。図2を参照して、膨張行程の初期時に第2領域12とピニオンギア20が噛合う。膨張行程(爆発行程)ではピストン34が下方向に押され、リングギア10の回転がピストン34により加速される。そのためリングギア10の歯面がピニオンギア20の歯面を押す。しかしながら、第2領域12とピニオンギア20との間の歯面の隙間(バックラッシュ)が小さいため、歯打ち音の低減を図ることができる。
2 and 3 are diagrams for explaining the pinion gear meshing with the second region. Referring to FIG. 2,
図3を参照して、膨張行程の終了時まで第2領域12がピニオンギア20と噛合う。第2領域12はピニオンギア20に対し噛合い率が高い(バックラッシュが小さい)ため、リングギア10が加速するように回転しても歯打ち音の低減を図ることができる。
Referring to FIG. 3,
すなわち、直列4気筒型のエンジンの場合、上死点および下死点付近では、4気筒のうち、どれかの気筒が圧縮行程にあるため、エンジンのコンプレッショントルクが増加してエンジンの回転数は低下する。 That is, in the case of an in-line four-cylinder engine, since one of the four cylinders is in the compression stroke near the top dead center and the bottom dead center, the compression torque of the engine increases and the engine speed is descend.
これに対して、上死点位置と下死点の間では、4気筒のうち、いずれかの気筒が膨張(爆発)行程にあるため、エンジンの回転数が上昇する。エンジンの回転数が上昇すると、リングギア10の回転速度も上昇し、スタータのピニオンギア20よりもリングギア10の回転が速くなる。このとき、ギアとギアの隙間が大きいと、リングギア10がピニオンギア20を押す方向に力が加わるため、ギアとギアが一瞬離れ反対方向で接触することになる。さらに、膨張行程を経過して上死点または下死点に近づくと、エンジンの回転数が低下するので、ピニオンギア20がリングギア10を押すようになり、一瞬ギアとギアが離れる。これらの繰返しにより、歯打ち音が発生する。本発明では、上死点位置13と下死点位置14との間のギアの歯の噛合い率を高くすることで、ギアの歯の離れを防止できる。これによって、歯打ち音の発生を防止できる。
On the other hand, between the top dead center position and the bottom dead center, since any one of the four cylinders is in the expansion (explosion) stroke, the engine speed increases. When the engine speed increases, the rotation speed of the
さらに、ピニオンギア20の噛合い位置は、エンジンが停止したときに、噛合い率が低い第1領域11となるように搭載する。このような制御としては、ECU50を用いてリングギア10の停止位置を調整する。これにより、駆動時にピニオンギア20とリングギア10の噛合いを容易なものとすることができる。
Further, the meshing position of the
(実施の形態2)
図4は、この発明の実施の形態2に従った内燃機関の始動装置の模式図である。図4を参照して、この発明の実施の形態2に従った始動装置では、ピニオンギア20にアイドルギア21が噛合い、このアイドルギアが矢印23で示す方向にスライドしてリングギア10と噛合う。すなわち、スタートギアとしてのアイドルギア21はリングギア10の径方向(矢印23で示す方向)にスライド可能であり、内燃機関の始動時にリングギア10に近づく方向に径方向にスライドしてリングギア10に噛合う。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic diagram of an internal combustion engine starter according to Embodiment 2 of the present invention. Referring to FIG. 4, in the starting device according to the second embodiment of the present invention,
スタータ非駆動時には、アイドルギア21は、リングギア10と離れたところで停止している。スタータ駆動時には、アイドルギア21はリングギア10側へスライドしてリングギア10と噛合い、スタータの駆動トルクをエンジン側へ伝達する。
When the starter is not driven, the
以上のような実施の形態2に従った内燃機関の始動装置1では、アイドルギア21が径方向にスライドするため、従来の軸方向スライド式のスタータのようにギアの噛合い率を低下させる必要がないため、歯打ち音を小さくすることができる。
In the internal
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the embodiment shown here can be variously modified.
まず、本発明を適用するエンジンはレシプロエンジンに限られず、ロータリエンジンであってもよい。すなわち、ロータリエンジンの膨張行程においてスタートギアと噛合うリングギアの部分のバックラッシュを小さくすることでも同様の効果が得られる。 First, the engine to which the present invention is applied is not limited to a reciprocating engine, but may be a rotary engine. That is, the same effect can be obtained by reducing the backlash of the ring gear portion that meshes with the start gear in the expansion stroke of the rotary engine.
さらに、レシプロエンジンとしてディーゼルエンジンまたはガソリンエンジンのいずれにも本発明を適用することが可能である。 Furthermore, the present invention can be applied to either a diesel engine or a gasoline engine as a reciprocating engine.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
この発明は、内燃機関の分野で用いることができる。 The present invention can be used in the field of internal combustion engines.
1 内燃機関の始動装置、10 リングギア、11 第1領域、12 第2領域、20 ピニオンギア、21 アイドルギア、31 クランクシャフト、32 クランクアーム、33 コネクティングロッド、34 ピストン、35 シリンダ壁、50 ECU。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
内燃機関の始動時に前記リングギアに噛合い前記リングギアを駆動するスタートギアとを備え、
前記リングギアは、ピストンの上死点に対応する上死点位置とピストンの下死点に対応する下死点位置とを有し、
前記リングギアは、前記上死点位置において第1領域を含み、前記上死点位置と下死点位置との間で内燃機関の膨張行程に対応する第2領域を含み、前記第2領域における前記リングギアと前記スタートギアとの間のバックラッシュは、前記第1領域における前記リングギアと前記スタートギアとの間のバックラッシュよりも小さい、内燃機関の始動装置。 A ring gear that rotates with a crankshaft of an internal combustion engine having a piston;
A start gear that meshes with the ring gear when the internal combustion engine is started and drives the ring gear;
The ring gear has a top dead center position corresponding to the top dead center of the piston and a bottom dead center position corresponding to the bottom dead center of the piston,
The ring gear includes a first region at the top dead center position, a second region corresponding to an expansion stroke of the internal combustion engine between the top dead center position and the bottom dead center position, The internal combustion engine starter, wherein a backlash between the ring gear and the start gear is smaller than a backlash between the ring gear and the start gear in the first region.
内燃機関の始動時に前記リングギアに噛合い前記リングギアを駆動するスタートギアとを備え、
前記リングギアは、内燃機関の膨張行程時に前記スタートギアと噛合う部分を有し、その部分でのリングギアとスタートギアとの間のバックラッシュは他の部分でのリングギアとスタートギアとの間のバックラッシュよりも小さい、内燃機関の始動装置。 A ring gear that rotates with the crankshaft of the internal combustion engine;
A start gear that meshes with the ring gear when the internal combustion engine is started and drives the ring gear;
The ring gear has a portion that meshes with the start gear during an expansion stroke of the internal combustion engine, and backlash between the ring gear and the start gear in that portion is between the ring gear and the start gear in other portions. An internal combustion engine starter that is smaller than the backlash in between.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004358760A JP2006161786A (en) | 2004-12-10 | 2004-12-10 | Starter of internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010031851A (en) * | 2008-07-04 | 2010-02-12 | Toyota Motor Corp | Starter for internal combustion engine |
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2004
- 2004-12-10 JP JP2004358760A patent/JP2006161786A/en not_active Withdrawn
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