JP2012112479A - リングギヤ - Google Patents

Abstract

【課題】コストの上昇を抑制しつつも、耐久性の高いリングギヤを提供する。
【解決手段】内燃機関のフライホイール１２に設けられ、前記内燃機関の始動時にセルフスタータモータ１０のスタータピニオンギヤ１１が噛合されて回転駆動されるリングギヤ１であって、前記リングギヤ１が周方向において複数に分割されて複数のリングギヤ構成部材小片１ａ〜１ｄにより構成され、複数の前記リングギヤ構成部材小片１ａ〜１ｄのうち、前記内燃機関の始動時に前記スタータピニオンギヤ１１が最初に噛み合う飛び込み箇所を含む部位に相当する前記リングギヤ構成部材小片１ａ，１ｃを、他の前記リングギヤ構成部材小片１ｂ，１ｄよりも耐久性の高い材料により形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のフライホイールの周縁部に設けられるリングギヤに関する。

内燃機関には、軸トルクを平均化し回転を円滑にするために、クランク軸に慣性モーメントの大きな円盤であるフライホイールが設置される。そして、フライホイールの周縁部には、内燃機関の始動時にセルフスタータモータのスタータピニオンギヤと噛み合って回転駆動されることで、内燃機関に始動トルクを伝達する環状のリングギヤが設けられている（例えば、下記特許文献１，２参照）。

一般的にセルフスタータモータのスタータピニオンギヤは、軸方向にスライド可能に設けられており、内燃機関の始動時に回転されつつ軸方向に移動されてリングギヤの歯部に噛み合わされる。つまり、スタータピニオンギヤは、内燃機関の始動の度にリングギヤの歯部に向かってリングギヤの側方から飛び込む仕組みとなっている。

特開平４−１５３５２号公報 特開２００３−３１４４１６号公報

通常、内燃機関が停止される時は、いずれかのシリンダが圧縮行程にある時にピストンにかかる負荷で停止されるため、内燃機関停止時のクランク軸の角度は、限定された一定の範囲内となる傾向を持つ。

このため、内燃機関始動時にセルフスタータモータのスタータピニオンギヤと、フライホイールの周縁部のリングギヤとが接続されるときの、リングギヤにおけるスタータピニオンギヤとの接続箇所（以下、スタータピニオンギヤの飛込み箇所という）が決まった位置となり、リングギヤにおけるスタータピニオンギヤの飛込み箇所の摩耗が問題となっていた。

なお、摩耗を抑制するために従来の一部材で形成されたリングギヤを耐久性の高い材料で形成することも考えられるが、この場合、高価な材料を多く用いる必要があるため、コストが増大してしまうという問題がある。

以上のことから、本発明は、コストの上昇を抑制しつつも、耐久性の高いリングギヤを提供することを目的とする。

上記の解決するための第１の発明に係るリングギヤは、
内燃機関のフライホイールに設けられ、前記内燃機関の始動時にセルフスタータモータのピニオンギヤが噛合されて回転駆動されるリングギヤであって、
前記リングギヤが周方向において複数に分割されて複数の小片部材により構成され、
複数の前記小片部材のうち、前記内燃機関の始動時に前記ピニオンギヤが最初に噛み合う飛び込み箇所を含む部位に相当する前記小片部材が、他の前記小片部材よりも耐久性の高い材料により形成される
ことを特徴とする。

上記の解決するための第２の発明に係るリングギヤは、第１の発明に係るリングギヤにおいて、
前記リングギヤは、環状の歯車であり前記リングギヤを構成するリングギヤ構成部材を軸方向に複数積層させて構成され、
複数の前記リングギヤ構成部材は、少なくとも隣接する前記リングギヤ構成部材同士で分割位置が重ならないように積層される
ことを特徴とする。

上記の解決するための第３の発明に係るリングギヤは、第１の発明に係るリングギヤにおいて、
前記リングギヤは、環状の歯車であり前記リングギヤを構成するリングギヤ構成部材を軸方向に複数積層させて構成され、
前記ピニオンギヤが飛び込む側と反対側に位置する前記リングギヤ構成部材が、一部材により形成される
ことを特徴とする。

上記の解決するための第４の発明に係るリングギヤは、第２の発明又は第３の発明に係るリングギヤにおいて、
複数の前記リングギヤ構成部材のうちの一つが、前記ピニオンギヤとのバックラッシュを詰めるべく、他の前記リングギヤ構成部材に対して歯の位置を周方向にずらして配置される
ことを特徴とする。

本発明によれば、リングギヤが周方向において複数に分割された小片部材により構成され、複数の小片部材のうち内燃機関の始動時にピニオンギヤが最初に噛み合う飛び込み箇所を含む部位に相当する小片部材が、他の小片部材よりも耐久性の高い材料により形成されるため、コストの上昇を抑制しつつも、耐久性の高いリングギヤを提供することができる。

本発明の第１の実施例に係るリングギヤの構成を示した斜視図である。 本発明の第１の実施例に係るリングギヤを各部材ごとに分解した様子を示した斜視図である。 本発明の第１の実施例に係るリングギヤが設置されたフライホイールの断面を示した模式図である。 ４気筒の内燃機関におけるスタータピニオンギヤの飛込み箇所を示した模式図である。 ３気筒の内燃機関におけるスタータピニオンギヤの飛込み箇所を示した模式図である。 本発明の第１の実施例に係るリングギヤ及び従来の一部材で形成されたリングギヤのスタータピニオンギヤにおける飛込み回数に対するリングギヤの摩耗量のグラフを示した図である。 本発明の第２の実施例に係るリングギヤの構成を示した斜視図である。 本発明の第２の実施例に係るリングギヤを各層ごと及び各部材ごとに分解した様子を示した斜視図である。 本発明の第３の実施例に係るリングギヤの構成を示した斜視図である。 本発明の第３の実施例に係るリングギヤを各層ごと及び各部材ごとに分解した様子を示した斜視図である。

以下、本発明に係るリングギヤを実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

以下、本発明に係るリングギヤの第１の実施例について説明する。
図３は、本実施例に係るリングギヤ１が設置されたフライホイール１２の断面を示した模式図である。なお、図３においては、矢印Ｉによりスタータピニオンギヤ１１の飛び込み方向を示す。
図３に示すように、本実施例に係るリングギヤ１は、内燃機関のクランク軸に設置されるフライホイール１２の周縁部に圧入により嵌め込まれている。リングギヤ１の中心軸は、フライホイール１２の中心軸と一致している。

はじめに、４気筒の内燃機関におけるスタータピニオンギヤの飛込み箇所と、３気筒の内燃機関におけるスタータピニオンギヤの飛込み箇所について説明する。

図４は、４気筒の内燃機関におけるスタータピニオンギヤの飛込み箇所を示した模式図である。
図４に示すように、４気筒の内燃機関においては、リングギヤ１におけるセルフスタータモータ１０（図１参照）のスタータピニオンギヤ１１の飛込み箇所は、図４中に破線で示した円の位置のいずれかとなる。

図４に示すように、４気筒の内燃機関の場合、本実施例に係るリングギヤ１は、周方向に９０°ごとに４等分され４つのリングギヤ構成部材小片１ａ〜１ｄにより構成する。そして、リングギヤ構成部材小片１ａ〜１ｄのうち、スタータピニオンギヤ１１の飛込み箇所にあたるリングギヤ構成部材小片１ａ及びリングギヤ構成部材小片１ｃを耐久性の高い材料により形成する。

図５は、３気筒の内燃機関におけるスタータピニオンギヤの飛込み箇所を示した模式図である。
図５に示すように、３気筒の内燃機関においては、リングギヤ１におけるスタータピニオンギヤ１１の飛込み箇所は、図５中に破線で示した円の位置のいずれかとなる。

図５に示すように、３気筒の内燃機関の場合、本実施例に係るリングギヤ１は、周方向に６０°ごとに６等分され６つのリングギヤ構成部材小片８ａ〜８ｆにより構成する。そして、リングギヤ構成部材小片８ａ〜８ｆのうち、スタータピニオンギヤ１１の飛込み箇所にあたるリングギヤ構成部材小片８ａ、リングギヤ構成部材小片８ｃ及びリングギヤ構成部材小片８ｅを耐久性の高い材料により形成する。

次に、本実施例に係るリングギヤ１の構成について説明する。
以下、停止クランク角制御が実施される４気筒の内燃機関に設置される４分割のリングギヤ１を例として説明する。

図１は、本実施例に係るリングギヤ１の構成を示した斜視図である。また、図２は、本実施例に係るリングギヤ１を各部材ごとに分解した様子を示した斜視図である。なお、図１においては、矢印Ｉによりスタータピニオンギヤ１１の飛び込み方向を示す。

図１に示すように、本実施例に係るリングギヤ１は、周面に歯が形成された環状の歯車となっている。
図２に示すように、本実施例に係るリングギヤ１は、周方向に９０°ごとに４等分され４つの部材（リングギヤ構成部材小片１ａ〜１ｄ）に分かれている。すなわち、リングギヤ１は、４つのリングギヤ構成部材小片１ａ〜１ｄにより構成されている。

本実施例に係るリングギヤ１においては、リングギヤ構成部材小片１ａ〜１ｄのうち、図４に示すスタータピニオンギヤ１１の飛込み箇所にあたるリングギヤ構成部材小片１ａ及びリングギヤ構成部材小片１ｃを耐久性の高い材料により形成した。
そして、本実施例に係るリングギヤ１においては、溶接により、リングギヤ構成部材小片１ａ〜１ｄがそれぞれ結合されることでリングギヤ１を構成している。

また、本実施例に係るリングギヤ１においては、リングギヤ構成部材小片１ａ〜１ｄの製造効率と、リングギヤ構成部材小片１ａ〜１ｄを組み合わせてリングギヤ１を構成する際の組立効率を考え、リングギヤ１を周方向に４等分することとしたが、これ以外にも、２，３等分又は５等分以上とすることも可能であり、さらに、各リングギヤ構成部材小片１ａ〜１ｄを分割する大きさをそれぞれ変えることも可能である。

図６は、本実施例に係るリングギヤ及び従来の一部材で形成されたリングギヤのスタータピニオンギヤにおける飛込み回数に対するリングギヤの摩耗量のグラフを示した図である。
なお、図６においては、本実施例に係るリングギヤのスタータピニオンギヤ１１の飛込み回数に対するリングギヤ１の摩耗量の値を実線で示し、従来の一部材で形成されたリングギヤのスタータピニオンギヤ１１の飛込み回数に対するリングギヤの摩耗量の値を破線で示している。
また、本実施例に係るリングギヤ１のリングギヤ構成部材小片１ａ及びリングギヤ構成部材小片１ｃ以外のリングギヤ構成部材小片１ｂ及びリングギヤ構成部材小片１ｄと、従来の一部材で形成されたリングギヤは、同一の材料により形成している。

例えば、リングギヤ摩耗量の限界値を２ｍｍと仮定した場合、図６より、従来の一部材で形成されたリングギヤは、飛込み回数が２万回強でリングギヤ摩耗量の限界値に達することが分かる。
これに対し、本実施例に係るリングギヤ１は、飛込み回数が４万回弱でリングギヤ摩耗量の限界値に達することが分かる。このように、本実施例に係るリングギヤ１は、従来の一部材で形成されたリングギヤに比べ、耐久性が高いということが分かる。

以上説明したように、本実施例に係るリングギヤ１によれば、停止クランク角制御が実施される内燃機関におけるフライホイール１２に設置されるリングギヤ１において、高い耐久性を実現することができる。

したがって、本実施例に係るリングギヤ１によれば、高い耐久性を実現しつつも、リングギヤ構成部材小片１ａ及びリングギヤ構成部材小片１ｃ、又は、リングギヤ構成部材小片８ａ、リングギヤ構成部材小片８ｃ及びリングギヤ構成部材小片８ｅのみを耐久性の高い材料で形成するため、コストの増大を抑制することができる。

以下、本発明に係るリングギヤの第２の実施例について説明する。
第１の実施例に係るリングギヤ１においては、リングギヤ１を周方向において複数の部材に分割する構成とした上で、スタータピニオンギヤ１１の飛び込み箇所の領域に相当する部材を耐久性の高い材料で形成することとした。

しかしながら、第１の実施例に係るリングギヤのように、リングギヤ１を周方向に複数の部材に分割する構成とした場合、従来の一部材により形成したリングギヤに比べ、どうしても分割位置における強度が弱くなってしまう。

そこで、本実施例に係るリングギヤ１においては、後述するようにリングギヤ１を軸方向において積層構造とすることにより、リングギヤ１の周方向における分割位置の強度の低下を抑制することとした。

以下、本実施例に係るリングギヤ１の構成について説明する。
図７は、本実施例に係るリングギヤ１の構成を示した斜視図である。また、図８は、本実施例に係るリングギヤ１を各層ごと及び各部材ごとに分解した様子を示した斜視図である。なお、図７においては、矢印Ｉによりスタータピニオンギヤ１１の飛び込み方向を示す。

図７に示すように、本実施例に係るリングギヤ１は、周面に歯が形成された環状の歯車となっている。
図８に示すように、本実施例に係るリングギヤ１は、軸方向に３つの環状の歯車（リングギヤ構成部材２〜４）に分かれている。すなわち、リングギヤ１は、各リングギヤ構成部材２〜４を３層積層させることにより構成されている。

なお、本実施例においては、リングギヤ１は、各リングギヤ構成部材２〜４を３層積層させることにより構成する場合を例として説明するが、これ以外にも、２層又は４層以上積層させて構成することも可能である。

また、図８に示すように、リングギヤ構成部材２〜４は、周方向に９０°ごとに４等分され４つの部材（リングギヤ構成部材小片２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄ）に分かれている。すなわち、リングギヤ構成部材２〜４は、それぞれ４つのリングギヤ構成部材小片２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄにより構成されている。

また、リングギヤ構成部材小片３ａ〜３ｄは、リングギヤ構成部材小片２ａ〜２ｄ、及び、リングギヤ構成部材小片４ａ〜４ｄに対し、周方向にずらして配置されている。
すなわち、リングギヤ構成部材小片２ａとリングギヤ構成部材小片２ｂとが接合される位置（分割位置）、及び、リングギヤ構成部材小片４ａとリングギヤ構成部材小片４ｂとが接合される位置（分割位置）には、リングギヤ構成部材小片３ａが重なる構成となっている。このように、分割位置における強度の低下を抑えるように互いに補うように組み合わされている。

そして、本実施例に係るリングギヤ１においては、溶接部７（図７，８参照）においてリングギヤ構成部材小片２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄがそれぞれ溶接されることにより、リングギヤ１を構成している。

本実施例に係るリングギヤ１においては、リングギヤ構成部材小片２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄのうち、図４に示すスタータピニオンギヤ１１の飛込み箇所にあたるリングギヤ構成部材小片２ａ，３ａ，４ａ及びリングギヤ構成部材小片２ｃ，３ｃ，４ｃを耐久性の高い材料により形成した。

また、本実施例においては、リングギヤ構成部材小片２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄの製造効率と、リングギヤ構成部材小片２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄを組み合わせてリングギヤ１を構成する際の組立効率を考え、リングギヤ構成部材２〜４を周方向に４等分することとしたが、これ以外にも、２，３等分又は５等分以上とすることも可能であり、さらに、各リングギヤ構成部材小片２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄを分割する大きさをそれぞれ変えることも可能である。

さらに、本実施例に係るリングギヤ１においては、リングギヤ構成部材２〜４のうちの１枚を他のリングギヤ構成部材２〜４に対して歯の位置を周方向にずらして配置することにより、リングギヤ１のバックラッシュを詰めることができる。なお、ずらしたリングギヤ構成部材２〜４を馴染み性の良い材質とすることにより、リングギヤ１のバックラッシュを詰める効果をより高めることができる。

以上説明したように、本実施例に係るリングギヤ１においては、リングギヤ１を軸方向において積層構造とし、それぞれ隣接するリングギヤ構成部材２〜４同士でリングギヤ構成部材小片２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄに分割される位置が重ならないように分割位置をずらして組み合わせている。

したがって、本実施例に係るリングギヤ１によれば、第１の実施例に係るリングギヤ１により奏する効果に加え、リングギヤ１の分割位置における強度の低下を抑制することができる。

以下、本発明に係るリングギヤの第３の実施例について説明する。
一般的に、スタータピニオンギヤ１１は、図３，９中に矢印Ｉで示すように、リングギヤ１に対してリングギヤ１の回転軸方向から飛び込んできて噛み合う構成となっている。このため、リングギヤ１の歯は、スタータピニオンギヤ１１が飛び込んで来る側の面の磨耗がより激しくなる。

そこで、本実施例に係るリングギヤ１においては、後述するようにリングギヤ１を２層構造として磨耗の激しいスタータピニオンギヤ１１の飛び込んで来る側の部材のみを小片部材に分割する構成とした上で、スタータピニオンギヤ１１の飛び込み箇所の領域に相当する小片部材を耐久性の高い材料で形成することとした。これにより、本実施例に係るリングギヤ１によれば、耐久性を向上させつつ、コストの増大をより一層抑制することができる。

以下、本実施例に係るリングギヤ１の構成について説明する。
図９は、本実施例に係るリングギヤ１の構成を示した斜視図である。また、図１０は、本実施例に係るリングギヤ１を各層ごと及び各部材ごとに分解した様子を示した斜視図である。なお、図９においては、矢印Ｉによりスタータピニオンギヤ１１の飛び込み方向を示す。

図９に示すように、本実施例に係るリングギヤ１は、周面に歯が形成された環状の歯車となっている。
図１０に示すように、本実施例に係るリングギヤ１は、軸方向に２つの環状の歯車（リングギヤ構成部材５，６）に分かれている。すなわち、リングギヤ１は、各リングギヤ構成部材５，６を２層積層させることにより構成されている。

なお、本実施例においては、リングギヤ１は、各リングギヤ構成部材５，６を２層積層させることにより構成する場合を例として説明するが、これ以外にも、３層以上積層させて構成することも可能である。

また、図１０に示すように、リングギヤ構成部材６は、周方向に９０°ごとに４等分され４つの部材（リングギヤ構成部材小片６ａ〜６ｄ）に分かれている。すなわち、リングギヤ構成部材６は、４つのリングギヤ構成部材小片６ａ〜６ｄにより構成されている。

また、リングギヤ構成部材小片６ａとリングギヤ構成部材小片６ｂとが接合される位置（分割位置）には、リングギヤ構成部材５が重なる構成となっている。このように、リングギヤ構成部材５とリングギヤ構成部材６は、リングギヤ構成部材６の分割位置における強度の低下を抑えるように組み合わされている。

そして、本実施例に係るリングギヤ１においては、溶接部７（図９，１０参照）においてリングギヤ構成部材５とリングギヤ構成部材小片６ａ〜６ｄがそれぞれ溶接されることにより、リングギヤ１を構成している。

本実施例に係るリングギヤ１においては、リングギヤ構成部材小片６ａ〜６ｄのうち、図４に示すスタータピニオンギヤ１１の飛込み箇所にあたるリングギヤ構成部材小片６ａ及びリングギヤ構成部材小片６ｃを耐久性の高い材料により形成した。

また、本実施例においては、リングギヤ構成部材小片６ａ〜６ｄの製造効率と、リングギヤ構成部材５とリングギヤ構成部材小片６ａ〜６ｄを組み合わせてリングギヤ１を構成する際の組立効率を考え、リングギヤ構成部材６を周方向に４等分することとしたが、これ以外にも、２，３等分又は５等分以上とすることも可能であり、さらに、各リングギヤ構成部材小片６ａ〜６ｄを分割する大きさをそれぞれ変えることも可能である。

さらに、本実施例に係るリングギヤ１においては、リングギヤ構成部材５，６のうちの１枚を他のリングギヤ構成部材５，６に対して歯の位置を周方向にずらして配置することにより、リングギヤ１のバックラッシュを詰めることができる。なお、ずらしたリングギヤ構成部材５，６を馴染み性の良い材質とすることにより、リングギヤ１のバックラッシュを詰める効果をより高めることができる。

以上説明したように、本実施例に係るリングギヤ１においては、リングギヤ１を２層構造として磨耗の激しいスタータピニオンギヤ１１の飛び込んで来る側のリングギヤ構成部材６のみをリングギヤ構成部材小片６ａ〜６ｄに分割する構成とした上で、スタータピニオンギヤ１１の飛び込み箇所の領域に相当するリングギヤ構成部材小片６ａ及びリングギヤ構成部材小片６ｃを耐久性の高い材料で形成することとした。

したがって、本実施例に係るリングギヤ１によれば、第１の実施例に係るリングギヤ１と同様に耐久性を向上させることができ、さらに、第１の実施例に係るリングギヤ１に比べ、コストの増大をより一層抑制することができる。

本発明は、例えば、リングギヤ、特に、内燃機関のフライホイールの周縁部に設けられるリングギヤに利用することが可能である。

１ リングギヤ
１ａ〜１ｄ リングギヤ構成部材小片
２〜４ リングギヤ構成部材
２ａ〜２ｄ，３ａ〜３ｄ，４ａ〜４ｄ リングギヤ構成部材小片
５，６ リングギヤ構成部材
６ａ〜６ｄ リングギヤ構成部材小片
７ 溶接部
８ａ〜８ｆ リングギヤ構成部材小片
１０ セルフスタータモータ
１１ スタータピニオンギヤ
１２ フライホイール

Claims (4)

1. 内燃機関のフライホイールに設けられ、前記内燃機関の始動時にセルフスタータモータのピニオンギヤが噛合されて回転駆動されるリングギヤであって、
   前記リングギヤが周方向において複数に分割されて複数の小片部材により構成され、
   複数の前記小片部材のうち、前記内燃機関の始動時に前記ピニオンギヤが最初に噛み合う飛び込み箇所を含む部位に相当する前記小片部材が、他の前記小片部材よりも耐久性の高い材料により形成される
   ことを特徴とするリングギヤ。
2. 前記リングギヤは、環状の歯車であり前記リングギヤを構成するリングギヤ構成部材を軸方向に複数積層させて構成され、
   複数の前記リングギヤ構成部材は、少なくとも隣接する前記リングギヤ構成部材同士で分割位置が重ならないように積層される
   ことを特徴とする請求項１に記載のリングギヤ。
3. 前記リングギヤは、環状の歯車であり前記リングギヤを構成するリングギヤ構成部材を軸方向に複数積層させて構成され、
   前記ピニオンギヤが飛び込む側と反対側に位置する前記リングギヤ構成部材が、一部材により形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のリングギヤ。
4. 複数の前記リングギヤ構成部材のうちの一つが、前記ピニオンギヤとのバックラッシュを詰めるべく、他の前記リングギヤ構成部材に対して歯の位置を周方向にずらして配置される
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のリングギヤ。

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