JP2008184988A - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フライホイール１５が固定されたクランク軸５と、リングギヤ１３のギヤ１６と噛み合うピニオンギヤが固定された電動機出力軸との機械的接続を一方向クラッチ２により断続するエンジン始動装置１において、リングギヤ１３の多品種化を回避する。
【解決手段】エンジン始動装置１は、ピニオンギヤと噛み合うギヤ１６を有し、電動機の出力により回転する第１回転体１９と、フライホイール１５とは別体に設けられ、クランク軸５に対し相対的に固定されてクランク軸５とともに回転する第２回転体２０とを備える。そして、第１回転体１９は内輪２１を有し、第２回転体２０は外輪２２を有する。これにより、外輪２２をフライホイール１５から切り離し、一方向クラッチ２を内蔵するリングギヤ１３とフライホイール１５とを、完全に別機器として分離できる。このため、エンジン始動装置１においてリングギヤ１３の多品種化を回避することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一方向クラッチにより電動機の出力軸とエンジンのクランク軸とを機械的に接続し、電動機の出力によりエンジンを始動するエンジン始動装置に関する。

従来より、エンジン始動装置は、エンジン始動時にのみ電動機のピニオンギヤが前進してクランク軸に固定されたリングギヤと機械的に接続することで、電動機の出力をエンジンに伝達してエンジンを始動する。そして、エンジン始動後には、電動機への通電が遮断されピニオンギヤが後退してリングギヤから離脱することで機械的接続が遮断され、エンジン出力の電動機出力軸への伝達が回避される。

近年、アイドルストップ車やハイブリッド車等では、エンジン側のリングギヤと電動機側のピニオンギヤとを、常時、噛み合わせておき、必要に応じて電動機出力によりエンジンを始動できる常時噛み合い型の始動装置が考えられている。

この常時噛み合い型の始動装置には、例えば、フライホイールの外周にリングギヤを設け、電動機出力軸とピニオンギヤとの間に一方向クラッチを配し、エンジン始動後は一方向クラッチにより電動機出力軸とピニオンギヤとの機械的接続を遮断してピニオンギヤを空転させ、エンジン出力が電動機出力軸に伝わるのを回避するものがある（例えば、特許文献１参照）。しかし、この技術によれば、エンジン運転中はリングギヤとピニオンギヤとが常に噛み合って回転するため、ギヤの磨耗が著しく騒音も高いと考えられる。

これに対し、フライホイールとリングギヤとを別体とし、フライホイールとリングギヤとの間に一方向クラッチを配し、エンジン始動後は一方向クラッチによりフライホイールとリングギヤとの機械的接続を遮断してリングギヤおよびピニオンギヤを両方とも回転停止させるものがある（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、エンジン運転中のリングギヤおよびピニオンギヤの回転が回避されるため、ギヤ磨耗の進行や高騒音が阻止される。

ところで、特許文献２に記載の技術によれば、一方向クラッチがエンジン始動後に遠心力を利用できるようにするため、一方向クラッチの外輪がフライホイールに設けられ、一方向クラッチの内輪がリングギヤに設けられる。しかし、フライホイールは、車両メーカごとに異なるだけでなくエンジン品種ごとにも異なり、極めて多品種である。このため、内輪を含むリングギヤの品種も、フライホイールの品種ごとに設定する必要があり、リングギヤが多品種化してしまう。
特開２０００−２９７７３０号公報 特開２０００−２７４３３７号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、フライホイールとリングギヤとが別体であり、ピニオンギヤが固定された電動機出力軸と、フライホイールが固定されたクランク軸との機械的接続を一方向クラッチにより断続するエンジン始動装置において、リングギヤの多品種化を回避することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のエンジン始動装置は、一方向クラッチにより電動機の出力軸とクランク軸とを機械的に接続し、電動機の出力によりエンジンを始動するものである。このエンジン始動装置は、電動機の出力軸に固定されたピニオンギヤと噛み合うギヤを有し、電動機の出力により回転する第１回転体と、フライホイールとは別体に設けられ、クランク軸に対し相対的に固定されてクランク軸とともに回転する第２回転体とを備える。そして、第１回転体は一方向クラッチの内輪を有し、第２回転体は一方向クラッチの外輪を有する。

これにより、第１、第２回転体は、リングギヤとして機能するとともに、フライホイールが固定されたクランク軸とリングギヤとの機械的接続を断続する一方向クラッチとしても機能する（以下、第１、第２回転体を主構成要素とし、リングギヤの機能、およびフライホイールが固定されたクランク軸とリングギヤとの機械的接続を断続する一方向クラッチの機能を兼ねる機器を「一方向クラッチ内蔵リングギヤ」と呼ぶ）。また、外輪を有する第２回転体とフライホイールとは別体に設けられ、外輪がフライホイールから切り離されているため、一方向クラッチ内蔵リングギヤとフライホイールとは、完全に別機器として分離できる。

このため、第２回転体のクランク軸に対する固定方法を一方法に特定しておけば、一方向クラッチ内蔵リングギヤは、あらゆる品種のフライホイールに対して相対的に固定することが可能になる。この結果、フライホイールが固定されたクランク軸とリングギヤとの機械的接続を一方向クラッチにより断続するエンジン始動装置において、リングギヤの多品種化を回避することができる。

また、一方向クラッチ内蔵リングギヤとフライホイールとを別機器として分離することで、フライホイールの振動が一方向クラッチ内蔵リングギヤに、直接、伝わるのを緩和することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のエンジン始動装置によれば、第２回転体は、一方向クラッチの外輪よりも内周側に設けられるクランク軸への固定部、一方向クラッチの外輪と固定部との間を架橋する連結部を有する。そして、連結部は、一方向クラッチの外輪と固定部との間に形成される空間を、フライホイールに対して遮蔽する。

外輪と固定部との間の空間には、内輪、クラッチ部材やベアリング等が配されるため、この空間への異物侵入が問題となる。また、この空間と対向して配されるフライホールには孔が設けられているため、この空間には、孔を介して異物が侵入しやすい。そこで、外輪と固定部との間を架橋する連結部により、この空間をフライホイールに対して遮蔽すれば、この空間への異物の侵入を容易に阻止することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のエンジン始動装置によれば、固定部は、クランク軸の端面に固定される。
これにより、固定部と連結部とを面一に設けることができるので、第２回転体の製造コストを低減できる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載のエンジン始動装置によれば、一方向クラッチの外輪と連結部とは、一体成形されている。
外輪は、クラッチ部材の当接を受けるため熱処理による硬度アップが必要である。また、２つの材料の接合部に熱処理を施すと、接合による残留応力で歪みが生じたり、接合部の疲労強度が低下したりする。このため、外輪と連結部とを、接合により一体化すると接合部を避けて熱処理を施す必要があり、クラッチ部材との当接長さを充分に確保できなくなる。

そこで、外輪と連結部とを一体成形し接合部がない状態にすれば、外輪および連結部に熱処理を自在に施すことができるのでクラッチ部材との当接長さを充分に確保することができる。
なお、一体成形とは、プレスや冷鍛等により、１個の材料を分離することなく加工して成形することを意味する。

最良の形態１のエンジン始動装置は、一方向クラッチにより、ピニオンギヤが固定された電動機の出力軸と、フライホイールが固定されたクランク軸とを機械的に接続し、電動機の出力によりエンジンを始動するものである。このエンジン始動装置は、電動機の出力軸に固定されたピニオンギヤと噛み合うギヤを有し、電動機の出力により回転する第１回転体と、フライホイールとは別体に設けられ、クランク軸に対し相対的に固定されてクランク軸とともに回転する第２回転体とを備える。そして、第１回転体は一方向クラッチの内輪を有し、第２回転体は一方向クラッチの外輪を有する。

また、第２回転体は、一方向クラッチの外輪よりも内周側に設けられるクランク軸への固定部、一方向クラッチの外輪と固定部との間を架橋する連結部を有する。そして、連結部は、一方向クラッチの外輪と固定部との間に形成される空間を、フライホイールに対して遮蔽する。
また、一方向クラッチの外輪と連結部とは、一体成形されている。
最良の形態２のエンジン始動装置によれば、固定部は、クランク軸の端面に固定される。

〔実施例１の構成〕
実施例１のエンジン始動装置１の構成を、図１ないし図３を用いて説明する。
エンジン始動装置１は、一方向クラッチ２により電動機３の出力軸（電動機出力軸４とする）とクランク軸５とを機械的に接続し、電動機３の出力によりエンジン６を始動するものである。ここで、電動機３は、例えば、界磁コイルへの通電により生じる磁界と電機子コイルに流れる電流との相互作用により出力を発生するものであり、スタータリレー７やマグネットスイッチ８等を介して車載電源９から電力の供給を受ける（図２参照）。

そして、エンジン６の始動後には、一方向クラッチ２により電動機出力軸４とクランク軸５との機械的接続が遮断され、エンジン出力の電動機出力軸４への伝達が回避される。
また、エンジン始動装置１は、エンジン６の側のリングギヤ１３と電動機出力軸４に固定されたピニオンギヤ１４とを、常時、噛み合わせておき、必要に応じて電動機３の出力によりエンジン６を始動できる常時噛み合い型の始動装置である。

さらに、エンジン始動装置１のリングギヤ１３は、後記のように、一方向クラッチ２を内蔵してその機能を兼ねるものであり、一方向クラッチ２は、ピニオンギヤ１４が固定された電動機出力軸４と、フライホイール１５が固定されたクランク軸５との機械的接続を断続する。このため、エンジン６が始動して電動機３が停止すると、電動機出力軸４とクランク軸５との機械的接続が遮断され、リングギヤ１３のギヤ１６とピニオンギヤ１４とは噛み合ったまま回転停止する。

次に、エンジン始動装置１の要部を説明する。
エンジン始動装置１は、図１に示すように、ピニオンギヤ１４と噛み合うギヤ１６を有し、電動機３の出力により回転する第１回転体１９と、フライホイール１５とは別体に設けられ、クランク軸５に対し相対的に固定されてクランク軸５とともに回転する第２回転体２０とを備え、第１回転体１９は一方向クラッチ２の内輪２１を有し、第２回転体２０は一方向クラッチ２の外輪２２を有する。そして、エンジン始動装置１は、第１、第２回転体１９、２０を主構成要素として、一方向クラッチ２を内蔵するリングギヤ１３を構成する（以下、リングギヤ１３を一方向クラッチ内蔵リングギヤ１３とする）。

第１回転体１９は、最外周部にギヤ１６を有し、ギヤ１６がピニオンギヤ１４と噛み合うことでリングギヤとしての機能を担う。また、第１回転体１９は、最内周部が軸方向一方側に筒状に突出して内輪２１をなす。

第２回転体２０は、最外周部および最内周部が軸方向に筒状に突出するように設けられる（図３参照）。そして、これらの突出部が軸方向他方側に突出するように組み込まれ、最外周部の突出部は外輪２２をなし、最内周部の突出部はクランク軸５への固定部２５をなす。さらに、両突出部間の円板部は、外輪２２と固定部２５との間を架橋する連結部２６をなす。

外輪２２は、内輪２１の外周側にローラやスプラグ等のクラッチ部材２８を介して対向配置され、内輪２１およびクラッチ部材２８とともに一方向クラッチ２を構成する。一方向クラッチ２は、クラッチ部材２８が内輪２１および外輪２２の両方に当接しているときに、内輪２１と外輪２２とを機械的に接続し内輪２１と外輪２２と間の出力伝達を可能とする。

そして、エンジン６が始動してクランク軸５の回転が電動機出力軸４の回転よりも高速回転になる（電動機３への給電が停止された場合を含む）と、クラッチ部材２８と内輪２１との当接が解除され、さらに遠心力が増加するとクラッチ部材２８と内輪２１との間に隙間が生じる。この当接の解除により、内輪２１と外輪２２との機械的接続が遮断されるので、内輪２１と外輪２２との間の出力伝達は不可能になる。なお、内輪２１と外輪２２とで形成されクラッチ部材２８を収容する空間には、潤滑性を保つためのグリスが注入されており、外輪２２の外周側には、グリスの流出を防止するためのシール材３０が配されている。

固定部２５は、フライホイール１５とクランク軸５とにより軸方向に挟持され、ボルト３２の軸力によりフライホイール１５およびクランク軸５に固着する。また、固定部２５は、内輪２１よりも内周側に配され、固定部２５と内輪２１との間にはベアリング３３が配される。

連結部２６は、フライホイール１５と軸方向に対向するように配され、外輪２２と固定部２５との間に形成される空間（つまり、クラッチ部材２８、内輪２１、およびベアリング３３等を収容する空間）を、フライホイール１５に対して遮蔽する。
また、連結部２６と外輪２２とは一体成形されている。なお、一体成形とは、プレスや冷鍛等により、１個の材料を分離することなく加工して成形することを意味する。

〔実施例１の効果〕
実施例１のエンジン始動装置１は、ピニオンギヤ１４と噛み合うギヤ１６を有し、電動機３の出力により回転する第１回転体１９と、フライホイール１５とは別体に設けられ、クランク軸５に対し相対的に固定されてクランク軸５とともに回転する第２回転体２０とを備える。そして、第１回転体１９は内輪２１を有し、第２回転体２０は外輪２２を有する。

これにより、第１、第２回転体１９、２０は、リングギヤおよび一方向クラッチ２の両方の機能を具備する一方向クラッチ内蔵リングギヤ１３を構成する。また、外輪２２を有する第２回転体２０とフライホイール１５とは別体に設けられ、外輪２２がフライホイール１５から切り離されているため、一方向クラッチ内蔵リングギヤ１３とフライホイール１５とは、完全に別機器として分離できる。

このため、第２回転体２０のクランク軸５に対する固定方法を一方法に特定しておけば（実施例１では、固定部２５をフライホイール１５とクランク軸５とで挟み込みボルト３２の軸力で固定する）、一方向クラッチ内蔵リングギヤ１３を、フライホイール１５の品種に応じて改変する必要がなくなる。この結果、エンジン始動装置１において、リングギヤの多品種化を回避することができる。

また、一方向クラッチ内蔵リングギヤ１３とフライホイール１５とを別機器として分離することで、フライホイール１５の振動が一方向クラッチ内蔵リングギヤ１３に、直接、伝わるのを緩和することができる。

また、第２回転体２０は、最内周側に配されるクランク軸５への固定部２５、外輪２２と固定部２５との間を架橋する連結部２６を有する。そして、連結部２６は、外輪２２と固定部２５との間に形成される空間を、フライホイール１５に対して遮蔽する。
これにより、外輪２２と固定部２５との間に形成される空間（つまり、内輪２１、クラッチ部材２８やベアリング３３等が配される空間）に、フライホイール１５の方から異物が侵入するのを阻止することができる。

また、外輪２２と連結部２６とは一体成形されている。
これにより、外輪２２と連結部２６との間には接合部が存在しなくなるので、熱処理による歪みの発生や疲労強度の低下が発生しない。このため、外輪２２や連結部２６に自在に熱処理を施すことができるので、外輪２２におけるクラッチ部材２８との当接長さを充分に確保することができる。

実施例２のエンジン始動装置１によれば、第２回転体２０は、図４に示すように、最外周部のみが軸方向に筒状に突出するように設けられ、中央部にはクランク軸５にボルト締結するためのボルト穴３５が設けられている。そして、最外周部の突出部は、軸方向他方側に突出するように組み込まれて外輪２２をなし、中央部は、クランク軸５の一端面に対向配置され、クランク軸５の一端面にボルト締結により固定される固定部２５をなす。
これにより、固定部２５と連結部２６とを面一に設けることができるので、第２回転体２０の製造コストを低減できる。

〔変形例〕
実施例のエンジン始動装置１によれば、連結部２６によるフライホイール１５に対する遮蔽は、全面遮蔽でも部分遮蔽でもよいが、全面遮蔽にすれば確実に異物の侵入を阻止でき、部分遮蔽にすれば材料コストを低減できる。
また、実施例のエンジン始動装置１は、常時噛み合い式の始動装置であったが、ピニオンギヤ１４がギヤ１６に向かって飛び込んで噛み合う飛び込み式の始動装置に対しても、本発明を適用することができる。

また、実施例のエンジン始動装置１によれば、フライホイール１５と連結部２６とが軸方向に接触しているか否かについて明記されていないが、フライホイール１５と連結部２６との間に積極的に隙間を形成してもよい。この場合、フライホイール１５の振動が一方向クラッチ内蔵リングギヤ１３に伝わるのをさらに緩和することができる。

エンジン始動装置の要部断面図である（実施例１）。 エンジン始動装置の説明図である（実施例１）。 第２回転体の斜視図である（実施例１）。 第２回転体の斜視図である（実施例２）。

符号の説明

１ エンジン始動装置
２ 一方向クラッチ
３ 電動機
４ 電動機出力軸（電動機の出力軸）
５ クランク軸
６ エンジン
１４ ピニオンギヤ
１５ フライホイール
１６ ギヤ
１９ 第１回転体
２０ 第２回転体
２１ 内輪（一方向クラッチの内輪）
２２ 外輪（一方向クラッチの外輪）
２５ 固定部
２６ 連結部

Claims (4)

1. 一方向クラッチにより電動機の出力軸とクランク軸とを機械的に接続し、前記電動機の出力によりエンジンを始動するエンジン始動装置において、
   前記電動機の出力軸に固定されたピニオンギヤと噛み合うギヤを有し、前記電動機の出力により回転する第１回転体と、フライホイールとは別体に設けられ、前記クランク軸に対し相対的に固定されて前記クランク軸とともに回転する第２回転体とを備え、
   前記第１回転体は前記一方向クラッチの内輪を有し、前記第２回転体は前記一方向クラッチの外輪を有することを特徴とするエンジン始動装置。
2. 請求項１に記載のエンジン始動装置において、
   前記第２回転体は、前記一方向クラッチの外輪よりも内周側に設けられる前記クランク軸への固定部、前記一方向クラッチの外輪と前記固定部との間を架橋する連結部を有し、
   この連結部は、前記一方向クラッチの外輪と前記固定部との間に形成される空間を、前記フライホイールに対して遮蔽することを特徴とするエンジン始動装置。
3. 請求項２に記載のエンジン始動装置において、
   前記固定部は、前記クランク軸の端面に固定されることを特徴とするエンジン始動装置。
4. 請求項２または請求項３に記載のエンジン始動装置において、
   前記一方向クラッチの外輪と前記連結部とは、一体成形されていることを特徴とするエンジン始動装置。

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