JP2011226389A - 内燃機関の始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動装置の部品点数を少なく抑えて構成の簡素化を図る。
【解決手段】始動用のモータＭと、モータＭの駆動力が伝達される駆動軸Ｓ１と、駆動軸Ｓ１上に設けた第１ワンウェイクラッチＣ１を介してエンジンＥに駆動力を伝達する始動用歯車列ＧＡと、駆動軸Ｓ１上に設けた第２ワンウェイクラッチＣ２を介して駆動力が蓄えられる蓄力装置ＳＰとを備え、第１、第２ワンウェイクラッチＣ１，Ｃ２は、作動方向が互いに逆方向であり、モータＭの正転駆動で第１ワンウェイクラッチＣ１を介してエンジンＥを始動する第１の動作と、モータＭの逆転駆動で第２ワンウェイクラッチＣ２を介して蓄力装置ＳＰに駆動力を蓄える第２の動作と、ラチェット機構ＲＴで蓄力装置ＳＰに蓄えられた駆動力を解放することで、蓄力装置ＳＰとモータＭの協働でエンジンＥを始動する第３の動作とが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、始動用モータを用いた内燃機関の始動装置に関する。

車両に搭載されたエンジン（内燃機関）を始動する手段として、始動用モータを備えた始動装置（電動スタータ）がある。このような始動装置の従来例として、特許文献１に開示された先行技術がある。特許文献１に記載のエンジン始動装置は、遊星歯車機構に接続された始動モータと、遊星歯車機構の一要素に固定された遊星減速機ケースと筐体との間に設けられた蓄力用のゼンマイと、プランジャによって駆動される作動機構と、スタータピニオンを一方端に有する始動駆動軸部と、遊星減速機ケースを一方向にのみ回転できるように規制するラチェット装置とを含んで構成されている。そして、作動機構が第１状態にあるときは、始動モータによってゼンマイが巻き上げられ、第２状態にあるときは、ラチェット装置が外れ、ゼンマイに蓄えられたエネルギが解放されることで、始動モータの駆動力とゼンマイの駆動力とが重畳してエンジンを始動するようになっている。

特開２００７−２３１８７９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたエンジン始動装置は、始動モータによってゼンマイが巻き上げられる動作状態と、ゼンマイに蓄えられたエネルギが解放される動作状態とを切り替えるための機構として、揺動アームやプランジャなど多数の部品からなる作動機構を備えている。そのため、エンジン始動装置の部品点数が多くなり、構成の複雑化につながっている。また、第１状態と第２状態を切り替える際に、スタータピニオンと回転止めとが噛み合うように構成した始動駆動部において、それらが噛み合うことで発生する騒音（噛合音）についての懸念もある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を少なく抑えた簡単な構成とした内燃機関の始動装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかる内燃機関の始動装置は、内燃機関（Ｅ）を始動するための始動用モータ（Ｍ）と、始動用モータ（Ｍ）の駆動力が伝達される駆動軸（Ｓ１，Ｓ３）と、駆動軸（Ｓ１，Ｓ３）上に設けた第１ワンウェイクラッチ（Ｃ１）を介して内燃機関（Ｅ）に駆動力を伝達する始動用歯車列（ＧＡ）と、駆動軸（Ｓ１，Ｓ３）上に設けた第２ワンウェイクラッチ（Ｃ２）を介して駆動力が蓄えられると共に、蓄えた駆動力を解放可能な蓄力装置（ＳＰ）と、蓄力装置（ＳＰ）に蓄えた駆動力を解放するための蓄力解放手段（ＲＴ）と、を備え、第１ワンウェイクラッチ（Ｃ１）と第２ワンウェイクラッチ（Ｃ２）は、駆動軸（Ｓ１，Ｓ３）の回転方向に対する作動方向が互いに逆方向であり、始動用モータ（Ｍ）の正転駆動で駆動軸（Ｓ１，Ｓ３）が正方向に回転することで、第１ワンウェイクラッチ（Ｃ１）の作動により内燃機関（Ｅ）を始動する第１の動作と、始動用モータ（Ｍ）の逆転駆動で駆動軸（Ｓ１，Ｓ３）が逆方向に回転することで、第２ワンウェイクラッチ（Ｃ２）の作動により蓄力装置（ＳＰ）に駆動力を蓄える第２の動作と、蓄力装置（ＳＰ）に蓄えた駆動力を蓄力解放手段（ＲＴ）で解放することで、第２ワンウェイクラッチ（Ｃ２）を介して駆動軸（Ｓ１，Ｓ３）が回転し、該駆動軸（Ｓ１，Ｓ３）の回転が第１ワンウェイクラッチ（Ｃ１）を介して始動用歯車列（ＧＡ）に伝達されることで、内燃機関（Ｅ）を始動する第３の動作と、が可能であることを特徴とする。

本発明にかかる内燃機関の始動装置によれば、始動用モータの駆動力が伝達される駆動軸上に、互いの作動方向が逆方向である２個のワンウェイクラッチを設け、一方のワンウェイクラッチで内燃機関に駆動力を伝達し、他方のワンウェイクラッチで蓄力装置に駆動力を伝達するように構成した。したがって、始動用モータの正転／逆転駆動の切り替えによって、第１ワンウェイクラッチの作動により始動用モータで内燃機関を始動する第１の動作と、第２ワンウェイクラッチの作動により始動用モータで蓄力装置に駆動力を蓄える第２の動作とを切り替えて行うことができる。それに加えて、蓄力装置に蓄えた駆動力を解放することで、当該蓄えた駆動力で内燃機関を始動する第３の動作を行うことができる。すなわち、本発明では、２個のワンウェイクラッチを有する簡単な構成の動力伝達経路を採用したことで、特許文献１に示す従来のエンジン始動装置と比較して、部品点数を少なく抑えた簡単な構成で、内燃機関の始動を行う始動装置を実現できる。

また、本発明にかかる上記構成の始動装置では、始動用モータ（Ｍ）で内燃機関（Ｅ）を始動する第１の動作と、始動用モータ（Ｍ）で蓄力装置（ＳＰ）に駆動力を蓄える第２の動作との切り替えは、始動用モータ（Ｍ）の駆動方向の正逆を切り替えるだけで行うことができる。したがって、動作の切り替えに伴う部材の噛み合いなどが生じないので、特許文献１に示す従来のエンジン始動装置のように、スタータピニオンとその回転止めとが噛み合う際に発生する噛合音などの騒音が発生する懸念が無く、装置を低騒音で駆動することができる。

また、本発明にかかる内燃機関の始動装置の一実施態様として、蓄力装置（ＳＰ）は、駆動軸（Ｓ１）と平行に配置した支持軸（Ｓ４）上に設置されており、駆動軸（Ｓ１）上の第２ワンウェイクラッチ（Ｃ２）を介して蓄力装置（ＳＰ）との間で駆動力を伝達する蓄力用歯車列（ＧＢ）を備え、蓄力用歯車列（ＧＢ）は、駆動軸（Ｓ１）上に第２ワンウェイクラッチ（Ｃ２）を介して設置した駆動ギヤ（Ｇ２）と、蓄力装置（ＳＰ）側に取り付けられて駆動ギヤ（Ｇ２）に噛合する従動ギヤ（Ｇ４）とで構成されていてよい。

この構成によれば、内燃機関の始動装置の構成を簡単にしながらも、始動用モータで駆動される駆動軸と内燃機関側及び蓄力装置側それぞれとの動力伝達を機械的な歯車列で行うようにしているため、それらの間での駆動力の伝達ロスを少なく抑えることができる。

また、本発明にかかる始動装置の他の実施態様として、始動用モータ（Ｍ）と駆動軸（Ｓ３）との間の動力伝達経路には、サンギヤ（ＳＧ）と、サンギヤ（ＳＧ）に噛合するピニオンギヤ（ＰＧ）を支持するキャリア（ＣＲ）と、ピニオンギヤ（ＰＧ）に噛合するリングギヤ（ＲＧ）とを有する遊星歯車機構（ＰＴ）が設置されており、サンギヤ（ＳＧ）は、始動用モータ（Ｍ）のモータ軸（Ｓ１）に接続されており、キャリア（ＣＲ）は固定側の部材（Ｋ）に固定されており、リングギヤ（ＲＧ）は、駆動軸（Ｓ３）に接続されているとよい。

この構成によれば、遊星歯車機構（ＰＴ）からなる減速機構を始動用モータ（Ｍ）と駆動軸（Ｓ３）との間に設けたことで、始動用モータのモータトルクが小さい状態でも、内燃機関の始動及び蓄力装置への蓄力を効率良く行うことが可能となる。したがって、始動用モータの小型化や電力消費の低減を図ることができる。

また、上記の始動装置では、蓄力装置（ＳＰ）として、駆動力を蓄えるためのゼンマイ（Ｚ）を有する機構を用いるとよい。このように、蓄力装置にゼンマイを有する機構を用いることで、簡単な構成で始動用モータの駆動力を効果的に蓄力することが可能となる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明によれば、始動用モータを有する内燃機関の始動装置において、部品点数を少なく抑えた簡単な構成を実現できる。

本発明の第１実施形態にかかる始動装置の構成を示す概略図（スケルトン図）である。 第１実施形態にかかる始動装置を軸方向から見た概略図である。 第１実施形態の始動装置の動作を説明するための図で、始動用モータのみでエンジンを始動する際の動作を示す図である。 第１実施形態の始動装置の動作を説明するための図で、始動用モータで蓄力装置に蓄力する際の動作を示す図である。 第１実施形態の始動装置の動作を説明するための図で、始動用モータと蓄力装置との両方でエンジンを始動する際の動作を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる始動装置の構成を示す概略図である。 第２実施形態にかかる始動装置を軸方向から見た概略図である。 第２実施形態の始動装置の動作を説明するための図で、始動用モータのみでエンジンを始動する際の動作を示す図である。 第２実施形態の始動装置の動作を説明するための図で、始動用モータで蓄力装置に蓄力する際の動作を示す図である。 第２実施形態の始動装置の動作を説明するための図で、始動用モータと蓄力装置との両方でエンジンを始動する際の動作を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１及び図２は、本発明の第１実施形態にかかる始動装置１の構成を示す概略図であり、図１は、始動装置１のスケルトン図、図２は、始動装置１を軸方向から見た概略図である。なお、図２では、後述する駆動軸Ｓ１は、その軸方向における第１ワンウェイクラッチＣ１の位置と第２ワンウェイクラッチＣ２の位置とを左右それぞれに分けて図示している。これらの図に示す始動装置１は、車両に搭載されたエンジン（内燃機関）Ｅを始動するための装置であり、始動用モータＭと、始動用モータＭの駆動力が伝達される駆動軸Ｓ１と、駆動軸上Ｓ１上に設けた第１ワンウェイクラッチＣ１を介してエンジンＥに駆動力を伝達する第１歯車列（始動用歯車列）ＧＡ（Ｇ１，Ｇ３）と、駆動軸Ｓ１と平行に配置した支持軸Ｓ４上に設置された蓄力装置ＳＰと、駆動軸Ｓ１上に設けた第２ワンウェイクラッチＣ２を介して蓄力装置ＳＰとの間で駆動力を伝達する第２歯車列（蓄力用歯車列）ＧＢ（Ｇ３，Ｇ４）と、蓄力装置ＳＰに蓄えた駆動力を解放するためのラチェット機構（蓄力解放手段）ＲＴとを備えて構成されている。

なお、本実施形態では、後述する駆動軸Ｓ１、各ギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４、ゼンマイＺなどの回転方向として、正転方向というときは、図２に示す反時計回り方向（ＣＣＷ）を指し、逆転方向というときは、同図に示す時計回り方向（ＣＷ）を指すものとする。また、ここでいう回転方向の正逆は、回転方向を示すために便宜的に一方向を正方向と定義し、その反対方向を逆方向と定義したものにすぎず、上記と異なる定義をすることも可能である。

第１歯車列ＧＡは、駆動軸Ｓ１上に第１ワンウェイクラッチＣ１を介して設置した第１駆動ギヤＧ１と、エンジンＥのクランク軸Ｓ２上に固定されて第１駆動ギヤＧ１に噛合する第１従動ギヤＧ３とで構成されている。また、第２歯車列ＧＢは、駆動軸Ｓ１上に第２ワンウェイクラッチＣ２を介して設置した第２駆動ギヤＧ２と、支持軸Ｓ４上に蓄力装置ＳＰを介して設置されて第２駆動ギヤＧ２に噛合する第２従動ギヤＧ４とで構成されている。

蓄力装置ＳＰは、巻き上げによってエネルギを蓄え、解放によって蓄えたエネルギを放出することが可能なゼンマイＺを備える蓄力機構である。ゼンマイＺは、らせん状に巻回された板状のバネ部材で、らせんの内周端が支持軸Ｓ４に固定されており、外周端が第２従動ギヤＧ４に固定されている。また、ゼンマイＺの外周面には、後述するラチェット機構ＲＴの係止片Ｙと一方向のみで係合する係合歯Ｘが設けられている。したがって、ゼンマイＺの外周端及び第２従動ギヤＧ４は、係止片Ｙが噛み合った状態では、ラチェット機構ＲＴによって規定される一方向にのみ回転可能である。なお、ゼンマイＺは、例えば、らせん状に巻いた帯板状のバネ鋼で構成することができる。あるいは、帯板状の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）をらせん状に巻いて硬化させた構成などでもよい。

ラチェット機構ＲＴは、巻き込まれて駆動力が蓄えられたゼンマイＺを係止するための機構であり、ゼンマイＺの係合歯Ｘを係止する係止片Ｙを有している。また、ラチェット機構ＲＴの駆動を制御するためのコントローラ（ラチェットコントローラ）ＣＴが設けられている。図２に示すように、ラチェット機構ＲＴの係止片Ｙは、一端を中心に先端が回動可能な回動片からなる。この係止片Ｙは、ラチェットコントローラＣＴの指令に応じて、先端が係合歯Ｘを係止する係止位置と、係合歯Ｘに対する係止を解除する解除位置との間で回動するようになっている。

上記の蓄力装置ＳＰでは、ゼンマイＺの外周端は、係止片Ｙが噛み合った状態では、ラチェット機構ＲＴによって規定される回転方向（図２では反時計回り方向）にのみ回転可能である。したがって、第２従動ギヤＧ４がラチェット機構ＲＴによって規定される回転方向に回転すると、ゼンマイＺが巻き込まれてエネルギ（駆動力）を蓄えることができる。一方、ラチェット機構ＲＴがゼンマイＺの回転規制を解除すると、それまでに蓄えられたエネルギが第２従動ギヤＧ４を回転させる駆動力として放出される。

第１ワンウェイクラッチＣ１は、駆動軸Ｓ１と第１駆動ギヤＧ１との間に設けたワンウェイクラッチである。モータＭの正転駆動により駆動軸Ｓ１が正転方向（ＣＣＷ）に回転する場合には、第１ワンウェイクラッチＣ１が係合状態（作動状態）となり、駆動軸Ｓ１の回転が第１駆動ギヤＧ１に伝達される。その一方で、モータＭの逆転駆動により駆動軸Ｓ１が逆転方向（ＣＷ）に回転する場合には、第１ワンウェイクラッチＣ１が空転状態（非作動状態）となり、駆動軸Ｓ１の回転が第１駆動ギヤＧ１に伝達されない。

第２ワンウェイクラッチＣ２は、駆動軸Ｓ１と第２駆動ギヤＧ２との間に設けたワンウェイクラッチである。モータＭの正転駆動により駆動軸Ｓ１が正転方向に回転する場合には、第２ワンウェイクラッチＣ２が空転状態となり、駆動軸Ｓ１の回転が第２駆動ギヤＧ２に伝達されない。その一方で、モータＭの逆転駆動により駆動軸Ｓ１が逆転方向に回転する場合には、第２ワンウェイクラッチＣ２が係合状態となり、駆動軸Ｓ１の回転が第２駆動ギヤに伝達される。また、蓄力装置ＳＰのゼンマイＺが、蓄えられた駆動力で回転する場合には、第２ワンウェイクラッチＣ２が係合状態となり、ゼンマイＺの駆動力が第２駆動ギヤＧ２及び駆動軸Ｓ１に伝達される。

次に、上記構成の始動装置１の動作について説明する。図３（ａ）乃至（ｃ）は、始動装置１の動作を説明するための図で、（ａ）は、始動用モータＭのみでエンジンＥを始動する際の動作を示す図、（ｂ）は、始動用モータＭで蓄力装置ＳＰに蓄力する際の動作を示す図、（ｃ）は、始動用モータＭと蓄力装置ＳＰとの両方でエンジンＥを始動する際の動作を示す図である。

まず、図３（ａ）を参照して、始動用モータＭのみでエンジンＥを始動する動作（第１の動作）について説明する。このときは、始動用モータＭを正転駆動することで、駆動軸Ｓ１が正方向に回転する。したがって、第１ワンウェイクラッチＣ１が係合状態となり、第２ワンウェイクラッチＣ２が非係合状態となる。これにより、始動用モータＭの回転は、駆動軸Ｓ１→第１ワンウェイクラッチＣ１→第１駆動ギヤＧ１→第１従動ギヤＧ３→クランク軸Ｓ２の経路で伝達される。これにより、始動用モータＭの駆動力でエンジンＥを始動することができる。なお、この状態では、第２ワンウェイクラッチＣ２が非係合状態なので、駆動軸Ｓ１から第２駆動ギヤＧ２への動力伝達は行われず、第２駆動ギヤＧ２及び第２従動ギヤＧ４は動かない。

次に、図３（ｂ）を参照して、始動用モータＭで蓄力装置ＳＰに駆動力を蓄える動作（第２の動作）について説明する。このときは、始動用モータＭを逆転駆動することで、駆動軸Ｓ１が逆転方向に回転する。したがって、第１ワンウェイクラッチＣ１が非係合状態となり、第２ワンウェイクラッチＣ２が係合状態となる。これにより、始動用モータＭの回転は、駆動軸Ｓ１→第２ワンウェイクラッチＣ２→第２駆動ギヤＧ２→第２従動ギヤＧ４→蓄力装置ＳＰのゼンマイＺの経路で伝達される。したがって、始動用モータＭの駆動力でゼンマイＺを巻き上げて蓄力装置ＳＰに駆動力（エネルギ）を蓄えることができる。なお、この状態では、第１ワンウェイクラッチＣ１が非係合状態なので、駆動軸Ｓ１から第１駆動ギヤＧ１への動力伝達は無い。したがって、クランク軸Ｓ２への駆動力の伝達は行われない。

次に、図３（ｃ）を参照して、始動用モータＭと蓄力装置ＳＰの両方でエンジンＥを始動する動作（第３の動作）について説明する。このときは、蓄力装置ＳＰのゼンマイＺに駆動力が蓄えられた状態で、コントローラＣＴの指令でラチェット機構ＲＴの係止片Ｙを解除位置へ回動させる。これにより、ゼンマイＺが解放されて駆動力が発生する。この駆動力により、第２従動ギヤＧ４が逆転方向に回転するので、第２駆動ギヤＧ２が正転方向に回転する。これにより、第２ワンウェイクラッチＣ２が係合状態となり、駆動軸Ｓ１が正転方向に回転する。また、駆動軸Ｓ１の正転方向への回転で、第１ワンウェイクラッチＣ１が係合状態となり、第１駆動ギヤＧ１が回転する。したがって、ゼンマイＺの駆動力は、第２従動ギヤＧ４→第２駆動ギヤＧ２→第２ワンウェイクラッチＣ２→駆動軸Ｓ１→第１ワンウェイクラッチＣ１→第１駆動ギヤＧ１→第１従動ギヤＧ３→クランク軸Ｓ２の経路で伝達される。

またこのとき、始動用モータＭを正転駆動することで、駆動軸Ｓ１が正方向に回転する。これにより、第１ワンウェイクラッチＣ１が係合状態となり、第２ワンウェイクラッチＣ２が非係合状態となる。したがって、始動用モータＭの回転は、駆動軸Ｓ１→第１ワンウェイクラッチＣ１→第１駆動ギヤＧ１→第１従動ギヤＧ３→クランク軸Ｓ２の経路で伝達される。

これらによって、始動用モータＭの駆動力と蓄力装置ＳＰの駆動力との協働でエンジンＥを始動することができる。なお、この場合は、始動用モータＭによる駆動軸Ｓ１の回転数と、蓄力装置ＳＰによる駆動軸Ｓ１の回転数のうち、いずれか高い方の回転（すなわち、大きい方の駆動力）がエンジンＥ側に伝達されるようになる。

以上説明したように、本実施形態の始動装置１では、始動用モータＭの駆動力が伝達される駆動軸Ｓ１上に、互いの作動方向が逆方向である２個のワンウェイクラッチＣ１，Ｃ２を設け、一方のワンウェイクラッチＣ１でエンジンＥに駆動力を伝達し、他方のワンウェイクラッチＣ２で蓄力装置ＳＰに駆動力を伝達するように構成している。これにより、始動用モータＭの正転／逆転駆動の切り替えによって、第１ワンウェイクラッチＣ１の作動により始動用モータＭでエンジンＥを始動する第１の動作と、第２ワンウェイクラッチＣ２の作動により始動用モータＭで蓄力装置ＳＰに駆動力を蓄える第２の動作との両方を行うことができる。それに加えて、蓄力装置ＳＰに蓄えた駆動力をラチェット機構（蓄力解放手段）ＲＴで解放することで、当該蓄えた駆動力を利用してエンジンＥを始動する第３の動作を行うことができる。すなわち、本実施形態の始動装置１によれば、２個のワンウェイクラッチＣ１，Ｃ２を有する簡単な構成の動力伝達経路を採用したことで、特許文献１に示す従来のエンジン始動装置と比較して、部品点数を少なく抑えた簡単な構成で、エンジンＥの始動を行う始動装置１を実現できる。

また、本発明にかかる上記構成の始動装置１では、始動用モータＭでエンジンＥを始動する第１の動作と、始動用モータＭで蓄力装置ＳＰに駆動力を蓄える第２の動作との切り替えは、始動用モータＭの駆動方向の正逆を切り替えるだけで行うことができる。したがって、動作の切り替えに伴って部材の噛み合いなどが生じないので、特許文献１に示す従来のエンジン始動装置のように、スタータピニオンとその回転止めとが噛み合う際に発生する噛合音などの騒音が発生する懸念が無く、装置を低騒音で駆動することができる。

また、本実施形態の始動装置１では、蓄力装置ＳＰは、駆動軸Ｓ１と平行に配置した支持軸Ｓ４上に設置されており、駆動軸Ｓ１上の第２ワンウェイクラッチＣ２を介して蓄力装置ＳＰとの間で駆動力を伝達する蓄力用歯車列ＧＢを備え、蓄力用歯車列ＧＢは、駆動軸Ｓ１上に第２ワンウェイクラッチＣ２を介して設置した駆動ギヤＧ２と、蓄力装置ＳＰ側に取り付けられて駆動ギヤＧ２に噛合する従動ギヤＧ４とで構成されている。

すなわち、本実施形態では、始動装置１の骨格構造として、いわゆる平行軸式の構造を採用していることで、始動装置１−２の構成を簡単にしながらも、始動用モータＭで駆動される駆動軸Ｓ１とエンジンＥ側及び蓄力装置ＳＰ側それぞれとの動力伝達を機械的な歯車列ＧＡ，ＧＢで行うようにしているため、それらの間での駆動力の伝達ロスを少なく抑えることができる。

また、本実施形態の始動装置１では、蓄力装置ＳＰとして、駆動力を蓄えるためのゼンマイＺを有する機構を用いている。このように、蓄力装置ＳＰにゼンマイを有する機構を用いることで、始動用モータＭの駆動力を効果的に蓄えることが可能となる。したがって、蓄えた駆動力の解放によって、エンジンＥをスムーズに始動することが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。

図４は、本発明の第２実施形態にかかる始動装置１−２の構成を示す概略図である。また図５は、始動装置１−２を軸方向から見た概略図である。なお、図５では、後述する駆動軸Ｓ３は、その軸方向における第１ワンウェイクラッチＣ１の位置と第２ワンウェイクラッチＣ２の位置とを左右それぞれに分けて図示している。本実施形態の始動装置１−２は、始動用モータＭのモータ軸Ｓ５と、該モータ軸Ｓ５と同軸上に設置した駆動軸Ｓ３と、これらモータ軸Ｓ５と駆動軸Ｓ３との間に設置した遊星歯車機構ＰＴからなる減速機構とを備えて構成されている。

遊星歯車機構ＰＴは、サンギヤＳＧと、該サンギヤＳＧに噛合するピニオンギヤＰＧを支持するキャリアＣＲと、ピニオンギヤＰＧに噛合するリングギヤＲＧとの３要素を備えて構成されたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。そして、サンギヤＳＧは、始動用モータＭのモータ軸Ｓ５に接続（固定）されており、キャリアＣＲは、始動用モータＭを囲むケーシング（固定側の部材）Ｋ１に固定されており、リングギヤＲＧは、駆動軸Ｓ３と一体に形成されている。

駆動軸Ｓ３上には、蓄力装置ＳＰとの間に介在する第２ワンウェイクラッチＣ２と、第１駆動ギヤＧ１との間に介在する第１ワンウェイクラッチＣ１とが設置されている。第２ワンウェイクラッチＣ２と第１ワンウェイクラッチＣ１は、駆動軸Ｓ３の軸方向に沿って遊星歯車機構ＰＴに近い側からこの順で設けられている。また、第１ワンウェイクラッチＣ１と第２ワンウェイクラッチＣ２の間には、遊星歯車機構ＰＴ及び駆動軸Ｓ３の外周側を囲むケーシングＫ２に対して駆動軸Ｓ３を回転自在に支持する軸受Ｈが設置されている。

本実施形態の始動装置１−２では、モータＭの逆転駆動によりモータ軸Ｓ５が逆転方向に回転する場合には、遊星歯車機構ＰＴによって駆動軸Ｓ３が正転方向に回転する。このとき、第１ワンウェイクラッチＣ１が係合状態となり、駆動軸Ｓ３の回転が第１駆動ギヤＧ１に伝達される。その一方で、第２ワンウェイクラッチＣ１が非係合状態となり、駆動軸Ｓ３の回転が蓄力装置ＳＰに伝達されない。

また、モータＭの正転駆動によりモータ軸Ｓ５が正転方向に回転する場合には、遊星歯車機構ＰＴによって駆動軸Ｓ３が逆転方向に回転する。このとき、第１ワンウェイクラッチＣ１が非係合状態となり、駆動軸Ｓ３の回転が第１駆動ギヤＧ１に伝達されない。その一方で、第２ワンウェイクラッチＣ２が係合状態となり、駆動軸Ｓ３の回転が蓄力装置ＳＰのゼンマイＺに伝達される。また、蓄力装置ＳＰのゼンマイＺが蓄えた駆動力の放出で回転する場合には、第２ワンウェイクラッチＣ２が係合状態となり、ゼンマイＺの駆動力が駆動軸Ｓ３に伝達される。

次に、上記構成の始動装置１−２の動作について説明する。図６（ａ）乃至（ｃ）は、始動装置１−２の動作を説明するための図で、（ａ）は、始動用モータＭのみでエンジンＥを始動する際の動作を示す図、（ｂ）は、始動用モータＭで蓄力装置ＳＰに蓄力する際の動作を示す図、（ｃ）は、始動用モータＭと蓄力装置ＳＰとの両方でエンジンＥを始動する際の動作を示す図である。

まず、図６（ａ）を参照して、始動用モータＭのみでエンジンＥを始動する動作（第１の動作）について説明する。このときは、始動用モータＭを逆転駆動することで、モータ軸Ｓ５が逆転方向に回転する。これにより、遊星歯車機構ＰＴのリングギヤＲＧ及び駆動軸Ｓ３が正転方向に回転する。したがって、第１ワンウェイクラッチＣ１が係合状態となり、第２ワンウェイクラッチＣ２が非係合状態となる。これにより、始動用モータＭの回転は、モータ軸Ｓ５→遊星歯車機構ＰＴ→駆動軸Ｓ３→第１ワンウェイクラッチＣ１→第１駆動ギヤＧ１→第１従動ギヤＧ３→クランク軸Ｓ２の経路で伝達される。したがって、始動用モータＭの駆動力でエンジンＥを始動することができる。なお、この状態では、第２ワンウェイクラッチＣ２が非係合状態なので、駆動軸Ｓ３から蓄力装置ＳＰへの動力伝達は無い。

次に、図６（ｂ）を参照して、始動用モータＭで蓄力装置ＳＰに駆動力を蓄える動作（第２の動作）について説明する。このときは、始動用モータＭを正転駆動することで、モータ軸Ｓ５が正転方向に回転する。これにより、遊星歯車機構ＰＴのリングギヤＲＧ及び駆動軸Ｓ３が逆転方向に回転する。したがって、第１ワンウェイクラッチＣ１が非係合状態となり、第２ワンウェイクラッチＣ２が係合状態となる。これにより、始動用モータＭの回転は、モータ軸Ｓ５→遊星歯車機構ＰＴ→駆動軸Ｓ３→第２ワンウェイクラッチＣ２→第２駆動ギヤＧ２→第２従動ギヤＧ４→蓄力装置ＳＰのゼンマイＺの経路で伝達される。これにより、始動用モータＭの駆動力でゼンマイＺを巻き上げて蓄力装置ＳＰに駆動力（エネルギ）を蓄えることができる。なお、この状態では、第１ワンウェイクラッチＣ１が非係合状態なので、モータ軸Ｓ５から第１駆動ギヤＧ１への動力伝達は無い。したがって、クランク軸Ｓ２への駆動力の伝達は行われない。

次に、図６（ｃ）を参照して、始動用モータＭと蓄力装置ＳＰの両方でエンジンＥを始動する動作（第３の動作）について説明する。このときは、蓄力装置ＳＰに駆動力が蓄えられた状態で、コントローラＣＴの指令でラチェット機構ＲＴを解除位置へ回動させる。これにより、巻き上げられていたゼンマイＺが解放されて駆動力が発生する。この駆動力により、ゼンマイＺが逆転方向（反時計回り方向）に回転するので、第２ワンウェイクラッチＣ２が係合状態となる。また、第２ワンウェイクラッチＣ２の係合によって、駆動軸Ｓ３が正転方向に回転する。これにより、第１ワンウェイクラッチＣ１が係合状態となる。これらによって、ゼンマイＺの駆動力は、第２ワンウェイクラッチＣ２→駆動軸Ｓ３→第１ワンウェイクラッチＣ１→第１駆動ギヤＧ１→第１従動ギヤＧ３→クランク軸Ｓ２の経路で伝達される。

またこのとき、始動用モータＭを逆方向に駆動することで、モータ軸Ｓ５が逆転方向に回転する。これにより、遊星歯車機構ＰＴのリングギヤＲＧ及び駆動軸Ｓ３が正転方向に回転する。したがって、第１ワンウェイクラッチＣ１が係合状態となり、第２ワンウェイクラッチＣ２が非係合状態となる。これにより、始動用モータＭの回転は、モータ軸Ｓ５→遊星歯車機構ＰＴ→駆動軸Ｓ３→第１ワンウェイクラッチＣ１→第１駆動ギヤＧ１→第１従動ギヤＧ３→クランク軸Ｓ２の経路で伝達される。

これらによって、始動用モータＭの駆動力と蓄力装置ＳＰの駆動力との協働でエンジンＥを始動することができる。なお、この場合は、始動用モータＭによる駆動軸Ｓ３の回転と、蓄力装置ＳＰによる駆動軸Ｓ３の回転のうち、回転数が高い方の回転（すなわち、大きい方の駆動力）がエンジンＥ側に伝達されるようになる。

以上説明したように、本実施形態の始動装置１−２では、始動用モータＭと駆動軸Ｓ３との間の動力伝達経路には、サンギヤＳＧと、該サンギヤＳＧに噛合するピニオンギヤＰＧを支持するキャリアＣＲと、ピニオンギヤＰＧに噛合するリングギヤＲＧとを有する遊星歯車機構ＰＴからなる減速機構が設置されている。このように、遊星歯車機構ＰＴからなる減速機構を始動用モータＭと駆動軸Ｓ３との間に設けたことで、始動用モータＭのモータトルクが小さい状態でも、エンジンＥの始動及び蓄力装置ＳＰへの蓄力を効率良く行うことが可能となる。したがって、始動用モータＭの小型化や電力消費の低減を図ることができる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１，１−２ 始動装置
Ｃ１ 第１ワンウェイクラッチ
Ｃ２ 第２ワンウェイクラッチ
ＣＴ コントローラ（ラチェットコントローラ）
ＥＧ エンジン（内燃機関）
Ｇ１ 第１駆動ギヤ
Ｇ２ 第２駆動ギヤ
ＧＡ 第１歯車列（始動用歯車列）
ＧＢ 第２歯車列（蓄力用歯車列）
Ｋ１ ケーシング（固定側の部材）
Ｋ２ ケーシング
Ｍ 始動用モータ
ＳＧ サンギヤ
ＰＧ ピニオンギヤ
ＣＲ キャリア
ＲＧ リングギヤ
ＰＴ 遊星歯車機構
ＲＴ ラチェット機構（蓄力解放手段）
Ｓ１ 駆動軸
Ｓ２ クランク軸
Ｓ３ 駆動軸
Ｓ４ 支持軸
Ｓ５ モータ軸
ＳＰ 蓄力装置
Ｘ 係合歯
Ｙ 係止片
Ｚ ゼンマイ

Claims (4)

1. 内燃機関を始動するための始動用モータと、
   前記始動用モータの駆動力が伝達される駆動軸と、
   前記駆動軸上に設けた第１ワンウェイクラッチを介して前記内燃機関に駆動力を伝達する始動用歯車列と、
   前記駆動軸上に設けた第２ワンウェイクラッチを介して駆動力が蓄えられると共に、蓄えた駆動力を解放可能な蓄力装置と、
   前記蓄力装置に蓄えた駆動力を解放するための蓄力解放手段と、を備え、
   前記第１ワンウェイクラッチと前記第２ワンウェイクラッチは、前記駆動軸の回転方向に対する作動方向が互いに逆方向であり、
   前記始動用モータの正転駆動で前記駆動軸が正方向に回転することで、前記第１ワンウェイクラッチの作動により前記内燃機関を始動する第１の動作と、
   前記始動用モータの逆転駆動で前記駆動軸が逆方向に回転することで、前記第２ワンウェイクラッチの作動により前記蓄力装置に駆動力を蓄える第２の動作と、
   前記蓄力装置に蓄えた駆動力を前記蓄力解放手段で解放することで、前記第２ワンウェイクラッチを介して前記駆動軸が回転し、該駆動軸の回転が前記第１ワンウェイクラッチを介して前記始動用歯車列に伝達されることで、前記内燃機関を始動する第３の動作と、が可能である
   ことを特徹とする内燃機関の始動装置。
2. 前記蓄力装置は、前記駆動軸と平行に配置した支持軸上に設置されており、
   前記駆動軸上の前記第２ワンウェイクラッチを介して前記蓄力装置との間で駆動力を伝達する蓄力用歯車列を備え、
   前記蓄力用歯車列は、前記駆動軸上に前記第２ワンウェイクラッチを介して設置した駆動ギヤと、前記蓄力装置側に取り付けられて前記駆動ギヤに噛合する従動ギヤとで構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動装置。
3. 前記始動用モータと前記駆動軸との間の動力伝達経路には、
   サンギヤと、前記サンギヤに噛合するピニオンギヤを支持するキャリアと、前記ピニオンギヤに噛合するリングギヤとを有する遊星歯車機構からなる減速機構が設置されており、
   前記サンギヤは、前記始動用モータのモータ軸に接続されており、前記キャリアは固定側の部材に固定されており、前記リングギヤは、前記駆動軸に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動装置。
4. 前記蓄力装置は、駆動力を蓄えるためのゼンマイを有する機構である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の始動装置。

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