JP3901132B2

JP3901132B2 - エンジンの始動装置

Info

Publication number: JP3901132B2
Application number: JP2003179420A
Authority: JP
Inventors: 彰伸青木; 誠川▲崎▼; 宗彦内田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: JP2005016338A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの始動装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば環境保護のために排気エミッションを可及的に抑制するアイドルストップ車両では、停車中に所定の条件が整えばエンジンが自動停止され、次にブレーキペダルが解放されてアクセルペダルが踏み込まれる等して発進するときにはエンジンが自動再始動される。したがってこのような環境対応型車両では頻繁にエンジンの始動が行われる。
【０００３】
一般に、エンジンの始動時には、スタータモータで駆動されるピニオンを、ソレノイド等のアクチュエータを用いて軸方向に移動させてクランクシャフトに一体の外歯のリングギヤに噛合させ、この状態でピニオンを駆動してリングギヤ及びクランクシャフトを回転させることによりエンジンを始動する（例えば特許文献１参照）。ここで、ピニオンの軸方向の移動時に該ピニオンの歯とリングギヤの歯とが衝突して異音が発生することがあり、この衝突音の問題は、通常車両のみならず、特にエンジン始動が頻繁に行われる上記アイドルストップ車両において顕著となる。
【０００４】
そこで、上記衝突音を解消するサイレントスタートの技術が知られている。例えば、ピニオンを微小量回しながらリングギヤに噛み合わせることが提案されている。しかし、この技術は緻密な電気的制御を必要とし、スタータモータに汎用されるＤＣモータでは適用が困難である。また、歯と歯を噛み合わせなくて済むベルト駆動式のスタータも提案されている。つまり、スタータモータのプーリとクランクシャフトのプーリとをベルトで連結するのである。しかし、この場合、スタータは、同様にクランクシャフトとベルトで連結され駆動される他の補機類と共にエンジン本体の一端部（例えば前部）に配設されることになるので、どうしてもプーリやベルトの幅だけエンジンの気筒列方向（クランクシャフトの軸方向）の長さが増大する。
【０００５】
加えて、アイドルストップ車両では、すばやくエンジンを再始動する迅速スタートのために、ピニオンのプリセット方式が採用されることがある（例えば特許文献２参照）。つまり、エンジンが自動停止されるとすぐにピニオンをリングギヤに噛み合せておいて次の発進に備えるのである。しかし、従来のソレノイド等のアクチュエータによる軸方向の飛び出し方式の構造では、アイドルストップ中ピニオンをずっとリングギヤに噛合させておくために、上記ソレノイド等のアクチュエータを長時間ＯＮにしておかねばならず、エネルギ消費が増えて好ましくない。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３０３２３６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２５７０１４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑み、複雑なスタータモータの電気的制御をせずに済み、またエンジンのコンパクト化を阻害しないサイレントスタート、及びエネルギ消費の増大をもたらさない迅速スタートが実現可能なエンジンの始動装置の提供を課題とする。以下、その他の課題を含め、本発明を詳しく説明する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、スタータモータで駆動される駆動ギヤをクランクシャフトのリングギヤに噛合させて上記クランクシャフトを回転させることによりエンジンを始動するエンジンの始動装置であって、上記駆動ギヤが上記リングギヤに対し該リングギヤの径方向に移動可能に設けられ、該駆動ギヤを上記リングギヤの外方から径方向に移動させて該リングギヤに噛合させるアクチュエータが備えられており、上記駆動ギヤは、エンジン本体側に固定されたスタータモータのピニオンと常時噛合しながら該ピニオンの回転中心を中心とする円弧状の経路を移動可能に構成されたアイドルギヤであり、上記アクチュエータは、該アイドルギヤを上記円弧状経路に沿って移動させるように構成されており、かつ、上記アイドルギヤより歯数の少ない補助ギヤが該アイドルギヤと同軸にかつ周方向に付勢されて設けられ、該補助ギヤの歯と上記アイドルギヤの歯とにより、該アイドルギヤの歯同士によるピッチよりも狭いピッチが生成していることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、スタータモータで駆動される駆動ギヤをリングギヤの外方から該リングギヤの径方向に移動させて該リングギヤに噛合させるので、従来のように軸方向に移動させてリングギヤに噛合させるよりも、歯と歯が衝突する確立が低くなり、また衝突の衝撃も小さくなって、衝突音の問題が低減される。そして、その場合に、駆動ギヤをリングギヤの外方から径方向に移動させるだけなので、例えば従来のように駆動ギヤを微小量回しながらリングギヤに噛み合わせる、というような複雑・緻密なスタータモータの電気的制御をせずに済む。また、駆動ギヤとしてピニオンで回転されるアイドルギヤを採用し、該アイドルギヤを円弧軌跡を描くように径方向に移動させるから、スタータモータを可動構造にしなくて済む。更に、アイドルギヤと補助ギヤとで所謂シザーズギヤ構造が形成され、アイドルギヤに歯と歯のピッチが異なる部位が生成して、アイドルギヤが相対的に狭いピッチの部位でリングギヤと遭遇して噛合することにより、該アイドルギヤの歯とリングギヤの歯とが確実・円滑に噛み合うようになる。
【００１０】
なお、ここで、駆動ギヤは、スタータモータで直接駆動されるピニオンであってもよいし、また、該ピニオンで回転される中間ギヤ等であってもよい。さらに、駆動ギヤの径方向の移動は、直線軌跡を描くものであってもよい。
【００１３】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、アイドルギヤがリングギヤに噛合したときの該アイドルギヤの回転中心は、ピニオンの回転中心とリングギヤの回転中心とを結ぶラインよりもリングギヤの回転方向の前方側に位置していることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、エンジンが始動すると、その回転を受けて、リングギヤと噛合していたアイドルギヤが自然とリングギヤから離脱するので、アクチュエータは、アイドルギヤをリングギヤから離脱する方向に移動させる必要がなくなる。
【００１５】
また、始動前のクランキング時は、リングギヤを回転させる反力により、アイドルギヤはリングギヤに食い込む方向に力が作用するため、アクチュエータをＯＦＦとすることができる。
【００１６】
加えて、アイドルギヤをリングギヤに噛合させるときは、アイドルギヤの歯がリングギヤの歯に食い込む方向にアイドルギヤを移動させるから、両ギヤの噛み合い後にアクチュエータをＯＦＦにしても両ギヤは外れることがない。したがって、迅速スタートのためにアイドルギヤをプリセットしておく場合に、該アイドルギヤをアイドルストップ中ずっとリングギヤに噛合させておくためにソレノイド等のアクチュエータを長時間ＯＮにしておく必要がなくなり、エネルギ消費の増大をもたらさない。
【００１９】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項１又は２に記載の発明において、補助ギヤの歯とアイドルギヤの歯とによる狭いピッチの部位でリングギヤと噛合するように、アイドルギヤの位相を、該アイドルギヤをリングギヤに向けて円弧状経路に沿って移動させている途中で調整する噛合部位調整手段が備えられていることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、アイドルギヤをリングギヤに噛合させる前に円弧状の移動経路上でアイドルギヤの位相を調整するから、アイドルギヤの歯とリングギヤの歯とがより一層確実・円滑に噛み合うようになる。
【００２１】
次に、請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の発明において、噛合部位調整手段は、アイドルギヤの円弧状経路に進出してリングギヤに向けて移動中のアイドルギヤに当接する当接部材を含むことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、アイドルギヤがリングギヤに向けて移動するときの推進力によってアイドルギヤが当接部材に押圧されて回転し、位相が調整される。
【００２３】
次に、請求項５に記載の発明は、上記請求項４に記載の発明において、ピニオンは、アイドルギヤがリングギヤに向けて移動することで該アイドルギヤから受ける回転の方向には回転が規制され、アイドルギヤがリングギヤに向けて移動中に該アイドルギヤが当接部材と当接することで該アイドルギヤから受ける回転の方向には回転が許容されることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、アイドルギヤがリングギヤに向けて移動するときは、ピニオンの回転が規制されるから、アイドルギヤが１方向に回転せざるを得なくなる。そして、その途中で、アイドルギヤが当接部材と当接したときは、ピニオンの回転が許容されるから、アイドルギヤが逆方向に回転することができる。その結果、リングギヤとの噛合前にアイドルギヤが当接部材に押圧されて確実に回転し、位相が調整される。
【００２５】
次に、請求項６に記載の発明は、上記請求項５に記載の発明において、ピニオンとスタータモータとの間に、スタータモータ側からピニオン側へエンジン始動の方向に回転が伝達されるときはロックし、ピニオン側からスタータモータ側へ同方向に回転が伝達されるときにはフリーとなるワンウェイクラッチが備えられて、該ワンウェイクラッチにより、ピニオンの回転の規制及び回転の許容が達成されることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、エンジン始動後のエンジンの高速回転によりスタータモータが過回転することを防止するためにもともとピニオンとスタータモータとの間に備えられているワンウェイクラッチを利用して、上記のようなピニオンの回転の規制及び回転の許容が達成されるから、それ専用の機構を省略でき、部品点数及びコストの削減が図れる。
【００２７】
次に、請求項７に記載の発明は、上記請求項１から６のいずれかに記載の発明において、スタータモータとアクチュエータとが単一のケースにユニット化されて、エンジン本体と変速機との連結部において、シリンダブロックの側面に配置されていることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、スタータユニットを通常通りにエンジン本体の後部に配設できるから、エンジンの気筒列方向（クランクシャフトの軸方向）の長さが増大せず、エンジンのコンパクト化を阻害しない。以下、発明の実施の形態を通して、本発明をさらに詳しく説明する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本実施の形態においては、本発明は、図１に示すエンジン１に適用されている。このエンジン１は、車体前部のエンジンルーム内に気筒列及びクランクシャフトが前後方向に延びるように縦置きされている。エンジン本体の後部には自動変速機２が連結されている。なお、図例では、エンジン縦置きの場合を示すが、例えばＦＦ車両での横置きエンジンにも本発明が適用可能なことはいうまでもない。
【００３０】
このエンジン１は、アイドルストップ車両に搭載され、車両の停車中に所定の条件が整えば自動停止され、次の発進時には自動再始動される。したがって、このエンジン１は、アイドルストップ車両でない通常の車両等と比べると、頻繁に停止及び始動が実行される。
【００３１】
上記エンジン１の始動に用いられるスタータ３は、エンジン本体の後部において、該エンジン本体と自動変速機２との連結部（より詳しくはトルクコンバータとの連結部）に配置されている。スタータ３は、シリンダブロックの側面に組み付けられ、エンジン１と自動変速機２との間にあるフライホイール４の外周部に形成された外歯のリングギヤ５に臨んでいる。
【００３２】
図２に示すように、スタータ３は、スタータモータ１１とソレノイド１２とが単一のケース１３にユニット化された構造である。ケース１３はハウジング１４とカバー１５とを含み、ハウジング１４にスタータモータ１１が、カバー１５にソレノイド１２が組み付けられている。
【００３３】
スタータモータ１１は、内蔵された回転軸１１ａと、外部に突出した出力軸１１ｂとの間に、遊星歯車式の減速機構１１ｃを備え、上記出力軸１１ｂにピニオン１６が一体に固定されている。ピニオン１６にはアイドルギヤ１７が常時噛合している。アイドルギヤ１７は、後に詳しく述べるように、同軸に並設された２つのギヤ１８，１９からなり、スイングアーム２０に立設された軸２１に回転自在に支持されている。スイングアーム２０は円柱ボス２２を有し、該ボス２２がカバー１５にベアリング２３，２３で回転自在に支持されて、スイングアーム２０はボス２２を中心に揺動可能である。その場合に、ボス２２の回転中心と、スタータモータ１１の出力軸１１ｂの回転中心とが一致している。これにより、アイドルギヤ１７は、ピニオン１６との噛合状態を維持したままで、該ピニオン１６の周囲を該ピニオン１６の回転中心を中心とする円弧状の軌跡を描きながら移動する。
【００３４】
カバー１５は、上記円柱ボス２２の長さ方向とほぼ平行に広がる組み付け壁１５ａを有し、ソレノイド１２は、該組み付け壁１５ａに組み付けられて、ソレノイド１２のプランジャ２４が円柱ボス２２と交差するように突出している。そして、上記プランジャ２４の端部が円柱ボス２２の端面にピン２５で係止されている。これにより、ソレノイド１２が通電されて、図３に矢印アで示すようにプランジャ２４が引き込まれると、図４に矢印イで示すようにスイングアーム２０がソレノイド１２に近づくように揺動し、アイドルギヤ１７がリングギヤ５の外方から該リングギヤ５の径方向に移動して、最終的に図５及び図２に示すようにアイドルギヤ１７がリングギヤ５に噛合する。
【００３５】
なお、図３〜図５に示した矢印Ｘは、リングギヤ５の回転方向を表す。また、図４及び図５に示した点Ａは、ピン２５の位置、すなわち円柱ボス２２とプランジャ２４との連結点を表す。
【００３６】
図５に明らかなように、スイングアーム２０に突出部２０ａが形成されており、該突出部２０ａがハウジング１４に備えられたストッパ部３０に当接することにより、スイングアーム２０のそれ以上の揺動が規制されている。ストッパ部３０は、例えばハウジング１４に固着されたナットに螺合したボルトの端部で構成されており、該ボルト端部の突出長さを調整することにより、アイドルギヤ１７のリングギヤ５との噛合位置（噛み込み度合い）が調整可能である。
【００３７】
このように、本実施形態では、スタータモータ１１で駆動されるアイドルギヤ１７をリングギヤ５の外方から該リングギヤ５の径方向に移動させて該リングギヤ５に噛合させるようにしたから、例えば従来のようにピニオン１６を軸方向に移動させてリングギヤ５に噛合させるよりも、歯と歯が衝突する確立が低くなり、また衝突の衝撃も小さくなって、衝突音の問題が低減される。そして、その場合に、アイドルギヤ１７をリングギヤ５の外方から径方向イに移動させるだけなので、例えば従来のようにピニオン１６を微小量回しながらリングギヤ５に噛み合わせる、というような複雑・緻密なスタータモータ１１の電気的制御をせずに済む。
【００３８】
なお、本実施形態では、アイドルギヤ１７を円弧状経路に沿って移動させるようにしたが、これに限らず、例えば直線状経路に沿って移動させるようにしてもよい。また、本実施形態では、ピニオン１６で回転されるアイドルギヤ１７を採用し、該アイドルギヤ１７を円弧状経路に沿って移動させるようにしたから、スタータモータ１１を可動構造にしなくて済む、という利点がある。ただし、これに限らず、状況に応じて、アイドルギヤ１７を採用せず、スタータモータ１１で直接駆動されるピニオン１６をリングギヤ５の外方から径方向に移動させて、該ピニオン１６をリングギヤ５に噛合させるようにしてもよい。
【００３９】
ここで、図６に示すように、アイドルギヤ１７がリングギヤ５に噛合したときの該アイドルギヤ１７の回転中心（ピン２１で代表する）は、ピニオン１６の回転中心（出力軸１１ｂで代表する）とリングギヤ５の回転中心とを結ぶラインＬよりもリングギヤ５の回転方向Ｘの前方側に位置している。
【００４０】
これにより、アイドルギヤ１７を矢印イ方向に移動させてリングギヤ５に噛合させるときは、該アイドルギヤ１７の歯がリングギヤ５の歯に食い込む方向に該アイドルギヤ１７を移動させることになるから、両ギヤ１７，５の噛み合い後にソレノイド（アクチュエータ）１２をＯＦＦにしても両ギヤ１７，５は外れることがない。したがって、迅速スタートのためにアイドルギヤ１７をプリセットしておく場合に、該アイドルギヤ１７をアイドルストップ中ずっとリングギヤ５に噛合させておくためにソレノイド１２を長時間ＯＮにしておく必要がなくなり、エネルギ消費の増大が回避される。
【００４１】
また、エンジン１の始動前のクランキング時には、リングギヤ５を回転させる反力により、アイドルギヤ１７はリングギヤ５に食い込む方向に力が作用するため、アクチュエータをＯＦＦにしても、アイドルギヤ１７がリングギヤ５から外れたりすることがなく、この時点でアクチュエータをＯＦＦとすることができる。
【００４２】
そして、エンジン１が始動すると、リングギヤ５と噛合していたアイドルギヤ１７は、今度は、その回転を受けて、リングギヤ５から跳ね飛ばされて、自然と該リングギヤ５から矢印ウ方向に離脱するので、ソレノイド１２は、アイドルギヤ１７をリングギヤ５から離脱する方向ウに移動させなくて済み、この点においても、エネルギ消費の増大が回避される。
【００４３】
加えて、スタータモータ１１とソレノイド１２とを単一のケース１３にユニット化して、エンジン本体と自動変速機２との連結部において、シリンダブロックの側面に組み付けたから、このスタータユニット３を通常通りにエンジン本体の後部に配置でき、したがって、エンジン１の縦方向（気筒列方向あるいはクランクシャフトの軸方向）の長さが増大せず、エンジン１のコンパクト化が阻害されない。
【００４４】
ところで、このようにアイドルギヤ１７を揺動させることにより、アイドルギヤ１７をリングギヤ５に噛合させることを企図した場合、図７に例示したように、アイドルギヤ１７の隣接する２つの歯がリングギヤ５の隣接する２つの歯に同時に乗り上げて、円滑な噛合が実現しなくなることが考えられる。このようなことは現実に生じることは稀ではあるが、万一のことを考慮し、商品性を高めるために対策することがより好ましい。
【００４５】
すなわち、いま、スタータモータ１１がＯＦＦで、ピニオン１６が回転していないものとすると、アイドルギヤ１７が待機位置（図３、図４に示す位置）から矢印イ方向に揺動する（公転する）に伴い、アイドルギヤ１７はピニオン１６との噛合により矢印ｇ方向に回転する（自転する）。このときの詳細は図１３以下でさらに後述する。噛合が最も円滑・良好に進行する事例の１つは、アイドルギヤ１７がリングギヤ５に遭遇するときに、例えばアイドルギヤ１７の歯の１つがリングギヤ５の隣接する２つの歯の間（ピッチ）に入っていって収まることである。しかし、アイドルギヤ１７の回転の姿勢あるいは位相はその都度ばらばらであるから、多くの場合は、アイドルギヤ１７の歯の１つがリングギヤ５の歯の１つの側面に当たり、そこを支点として、揺動の推進力を受けて、今度はアイドルギヤ１７が矢印ｆ方向に回転をして、その結果、揺動方向イに１つ隣接するアイドルギヤ１７の歯がリングギヤ５のピッチに落ちていって収まることが起こる。
【００４６】
ところが、図７に例示したように、最初のアイドルギヤ１７の歯とリングギヤ５の歯との当接が歯先に近いところで起こると（符号ｉ）、次のアイドルギヤ１７の歯とリングギヤ５の歯との当接もまた歯先に近いところで起こり（符号ｉｉ）、その結果、アイドルギヤ１７のｆ方向の自転、ひいてはイ方向の公転が不能となり、こじれが発生し、噛合できなくなってしまう。この問題は、アイドルギヤ１７のピッチとリングギヤ５のピッチとが近似していることに原因の１つがある。
【００４７】
そこで、本実施形態では、図８に例示したように、上記アイドルギヤ１７に、第１、第２の２つのギヤ１８，１９による、いわゆるシザーズギヤ方式を採用し、第１ギヤ（本体ギヤ）１８の歯と第２ギヤ（補助ギヤ）１９の歯との間に相対的に狭いピッチＰ２を生成した。したがって、アイドルギヤ１７が、この相対的に狭いピッチＰ２の部位でリングギヤ５と遭遇すれば、たとえ符号ｉｉｉで示したように、最初のアイドルギヤ１７の歯とリングギヤ５の歯との当接が歯先に近いところで起こっても、アイドルギヤ１７の次の歯は、ピッチが短いから、符号ｉｖで示したように、リングギヤ５の次の歯の上に乗り上げることがなく、それゆえ、アイドルギヤ１７は、揺動の推進力を受けて、矢印ｆ方向に回転をして、リングギヤ５のピッチに良好に嵌り込んでいく。
【００４８】
図２及び図９に詳しく示したように、アイドルギヤ１７は、ピン２１に同軸に回転自在に並設された本体ギヤ１８と補助ギヤ１９との２つのギヤで構成されている。スタータ３の背面側の補助ギヤ１９は本体ギヤ１８とほぼ同形状であるが、１つおきに歯が欠けている。両ギヤ１８，１９は環状の板バネ５０により相互に回転方向α，βに付勢されている。板バネ５０は、両ギヤ１８，１９の対向面間に介設されている。板バネ５０の両端部は、両ギヤ１８，１９の対向面に立設されたピン１８ａ，１９ａにそれぞれ係止されている。板バネ５０は、径が縮小する方向に付勢力を作用し、ピン１８ａ，１９ａ同士を近づけようとする。
【００４９】
その結果、両ギヤ１８，１９の歯が周方向に位相ずれを起こして、補助ギヤ１９の歯が本体ギヤ１８の歯から所定量だけ飛び出し、ピッチの狭い部位Ｐ２が生成する。一方、補助ギヤ１９の歯が欠けている部位はピッチの広い部位Ｐ１として残る。図示しないが、アイドルギヤ１７には、補助ギヤ１９の歯の飛び出し量（位相ずれ量）を決定する規制手段が備えられている。該規制手段は、例えば相手方のピンに当接し、相手方のギヤをそれ以上回転させないように機能する、自分方のギヤに形成された段部等で構成される。
【００５０】
ここで、本体ギヤ１８の歯同士による相対的に広いピッチＰ１は、リングギヤ５のピッチと略同じであり、アイドルギヤ１７の周縁部には、この相対的に広いピッチＰ１と、本体ギヤ１８の歯と補助ギヤ１９の歯とによる相対的に狭いピッチＰ２とが交互に生成している。また、図２に明らかなように、アイドルギヤ１７の両ギヤ１８，１９ともリングギヤ５と噛合するが、ピニオン１６は本体ギヤ１８とのみ噛合している。
【００５１】
ところが、せっかくこのようにアイドルギヤ１７に短いピッチの部位Ｐ２をつくっても、アイドルギヤ１７の回転姿勢あるいは位相を制御しなければ、図１０に例示したように、アイドルギヤ１７が広いピッチの部位Ｐ１でリングギヤ５に遭遇し、その結果、図７の場合と同様、アイドルギヤ１７の隣接する２つの歯がリングギヤ５の隣接する２つの歯に同時に乗り上げて（図１０の符号ｖ，ｖｉ）、円滑な噛合が実現しなくなってしまう。
【００５２】
そこで、本実施形態では、図１１に例示したように、アイドルギヤ１７とリングギヤ５との噛合時に、必ず、アイドルギヤ１７が本体ギヤ１８の歯と補助ギヤ１９の歯とによる相対的に狭いピッチの部位Ｐ２でリングギヤ５に遭遇し噛合するように、該アイドルギヤ１７の位相（回転姿勢）を、該アイドルギヤ１７をリングギヤ５に向けて円弧状経路に沿って移動させている途中で調整する噛合部位調整手段４０を備えた。該手段４０は、リングギヤ５に向けてイ方向に移動中のアイドルギヤ１７に当接して該アイドルギヤ１７の位相を決めるバッフルレバー（じゃま板）４１を含む。該レバー４１は、アイドルギヤ１７の円弧状経路に進出して、アイドルギヤ１７の歯先が僅かに触れるか触れないかの位置にある。
【００５３】
バッフルレバー４１は、図４、図５に示したように、ハウジング１４にピン４３を介して回転自在に組み付けられている。バッフルレバー４１は、図１１、図１２にも示したように、ピン４３に巻き掛けたコイルスプリング４４により、アイドルギヤ１７の円弧状移動経路に進出する方向に付勢されている。このバッフルレバー４１の移動経路への所定以上の進出を規制するストッパピン４２が適宜部位（例えばシリンダブロック）から延設されている。
【００５４】
バッフルレバー４１は、図１２に示したように、スタータ３の比較的正面側に配置されており、アイドルギヤ１７の本体ギヤ１８（より詳しくは本体ギヤ１８の歯）とのみ当接可能である。しかも、図１１、図１２に示したように、該本体ギヤ１８の歯には１つおきに切欠き１８ｂ…１８ｂが形成されて、バッフルレバー４１は、本体ギヤ１８の歯と１つおきに当接する。その場合に、図１１に明らかなように、切欠き１８ｂ…１８ｂは、対応する補助ギヤ１９の歯がある本体ギヤ１８の歯に形成されている。したがって、バッフルレバー４１は、切欠き１８ｂのある本体ギヤ１８の歯を素通りし、切欠き１８ｂのない本体ギヤ１８の歯（対応する補助ギヤ１９の歯がない本体ギヤ１８の歯）と当接する。
【００５５】
図１１に示したように、このバッフルレバー４１と本体ギヤ１８との当接により、アイドルギヤ１７は、イ方向の揺動の推進力により、矢印ｆ方向への回転力をバッフルレバー４１から受け、位相が調整（回転姿勢が矯正）される。後に図１３以下を参照して詳しく説明するように、ピニオン１６は、アイドルギヤ１７がこのリングギヤ５に向かう方向イに移動中にバッフルレバー４１と当接することで該アイドルギヤ１７から受ける回転の方向ｅには回転が許容されている。したがって、アイドルギヤ１７は、リングギヤ５との噛合前に、バッフルレバー４１に押圧されて確実に回転し、位相が調整され、その結果、リングギヤ５との円滑・良好な噛合が保証される。そして、アイドルギヤ１７は、この調整された位相（回転姿勢）を起点として再びｇ方向に自転しながらイ方向に揺動していくことにより、リングギヤ５との噛合時には、必ず本体ギヤ１８の歯と補助ギヤ１９の歯とによる相対的に狭いピッチの部位Ｐ２でリングギヤ５と遭遇し、円滑・良好な噛合が達成される。
【００５６】
つぎに、図１３以下を参照して、アイドルギヤ１７が噛合するピニオン１６とスタータモータ１１との間に備えられたワンウェイクラッチ６０について説明する。このワンウェイクラッチ６０は、スタータモータ１１側（回転軸１１ａ側）からピニオン１６側（出力軸１１ｂ）へ、エンジン１の始動の方向に回転が伝達されるときはロックし、逆にピニオン１６側からスタータモータ１１側へ、エンジン１の始動の方向に回転が伝達されるときにはフリーとなる。つまり、このワンウェイクラッチ６０は、エンジン１が完爆してエンジン１が始動した後の該エンジンの高速回転を受けてスタータモータ１１が過回転することを防止し、該スタータモータ１１の耐久性を図るためにもともと備えられたもので、ピニオン１６（出力軸１１ｂ）とスタータモータ１１（回転軸１１ａ）との間に備えられている遊星歯車式の減速機構１１ｃに併設されている。
【００５７】
すなわち、図１３において、減速機構１１ｃのサンギヤがスタータモータ１１の回転軸１１ａに連結している。複数のプラネタリギヤがサンギヤ及びインターナルギヤ（内歯リングギヤ）１１ｄに噛合し、該プラネタリギヤのキャリヤがスタータモータ１１の出力軸１１ｂ及びピニオン１６に連結している。スタータモータ１１がＯＮされるとサンギヤ１１ａが矢印ａ方向に回転し、これを受けてプラネタリギヤは矢印ｂ方向に自転し、インターナルギヤ１１ｄは矢印ｃ方向に回転しようとする。しかしワンウェイクラッチ６０はこのインターナルギヤ１１ｄの矢印ｃ方向の回転を規制する。その結果、キャリヤないしピニオン１６が矢印ｅ方向に回転する。アイドルギヤ１７はピニオン１６のｅ方向の回転を受けてｆ方向に回転する。クランクシャフトのリングギヤ５は矢印Ｘ方向に回転する。
【００５８】
図１４に示すように、アイドルギヤ１７が待機位置からイ方向に揺動するとき、該ギヤ１７は矢印ｇ方向に回転する。ピニオン１６はこれを受けて矢印ｈ方向に回転しようとし、このとき回転軸１１ａが回転していないから、プラネタリギヤは矢印ｂ方向に回転しようとする。しかし、インターナルギヤ１１ｄがｃ方向にはロックされるから、ピニオン１６は回転せず、結局アイドルギヤ１７のみがｇ方向に自転する。
【００５９】
次に、図１５に符号エで示すように、アイドルギヤ１７がバッフルレバー４１に当接して、ｆ方向の回転力を受けると、ピニオン１６はこれを受けて矢印ｅ方向に回転しようとし、このとき回転軸１１ａが回転していないから、プラネタリギヤは矢印ｉ方向に回転しようとする。そして、インターナルギヤ１１ｄがｄ方向にはフリーであるから、ピニオン１６はｅ方向に回転し、アイドルギヤ１７はｆ方向に自転可能となる。つまり、アイドルギヤ１７は、ｆ方向に自転しながらイ方向に公転する。そして、その後、バッフルレバー４１との当接が外れたら、アイドルギヤ１７は、その当接が外れた時点での位相（回転姿勢）を起点として、図１６に示すように、再び矢印ｇ方向に回転しながら、イ方向に揺動する。
【００６０】
一方、図１７に示すように、エンジン１が始動し、リングギヤ５と噛合していたアイドルギヤ１７がその高速回転を受けてリングギヤ５から矢印ウ方向に跳ね飛ばされたときには、アイドルギヤ１７は高速回転でｆ方向に回転しており、バッフルレバー４１を円弧状移動経路上から跳ね除けて（バッフルレバー４１はスプリング４４に抗して矢印オ方向に回動する）、確実に元の待機位置に復帰できる。このとき、スタータモータ１１の回転軸１１ａは、ワンウェイクラッチ６０の機能（エンジン１側からスタータモータ１１側へ回転が伝達されるときフリーとなる機能）により、エンジン１側からの高速回転を受けず、耐久性が担保される。これは、アイドルギヤ１７が、モータ１１により回転駆動されるときの回転速度よりも高い速度でリングギヤ５により回転駆動された状態を保ったまま、バッフルレバー４１にウ方向に当接した場合に奏される作用である。
【００６１】
しかし、いまもし仮に、逆に、アイドルギヤ１７が、バッフルレバー４１にウ方向に当接したときには回転速度が落ちており、モータ１１側から回転駆動力が伝達される状態にあったとしても、ピニオン１６は、アイドルギヤ１７がリングギヤ５から離れる方向ウに移動中にバッフルレバー４１と当接することで生じる回転の方向ｇにはアイドルギヤ１７は回転が規制（阻止）されているから、アイドルギヤ１７は、やはり、安定にバッフルレバー４１を円弧状移動経路上から跳ね除けて、確実に元の待機位置に復帰できる。
【００６２】
このように、ワンウェイクラッチ６０を利用して、ピニオン１６は、アイドルギヤ１７がリングギヤ５に向けてイ方向に移動することで該アイドルギヤ１７から受ける回転の方向ｈには回転が規制され、アイドルギヤ１７がリングギヤ５に向けて移動中に該アイドルギヤ１７がバッフルレバー４１と当接することで該アイドルギヤ１７から受ける回転の方向ｅには回転が許容される。したがって、ピニオン１６の回転をそのように制御する専用の機構を省略でき、部品点数及びコストの削減が図れる。
【００６３】
なお、以上の実施の形態において、ソレノイド１２をＯＦＦにした後もアイドルギヤ１７を安定に噛合位置に留めて置くために、例えばスイングアーム２０をイ方向に付勢する側と、ウ方向に付勢する側とに、思案点をもったリターンスプリングを、スイングアーム２０に設けてもよい。ただしスイングアーム２０の離反方向ウへの移動の障害にならないようにする。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複雑なスタータモータの電気的制御が回避され、またエンジンのコンパクト化を阻害しないサイレントスタート、及びエネルギ消費の増大をもたらさない迅速スタートが実現可能なエンジンの始動装置が提供される。本発明は、アイドルストップ車両等の、エンジンの始動装置一般の技術分野において幅広い産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジンの始動装置がエンジン及び自動変速機に対していずれの位置に配置されているかを示すパワートレインの概略側面図である。
【図２】上記エンジンの始動装置であるスタータ及びクランクシャフトのリングギヤの位置関係を示す展開断面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線に沿う上記スタータの背面図である。
【図４】図２のＩＩ−ＩＩ線に沿う上記スタータの縦断面図であって、アイドルギヤが待機位置にあることを示すものである。
【図５】同じく図２のＩＩ−ＩＩ線に沿う上記スタータの縦断面図であって、アイドルギヤが噛合位置にあることを示すものである。
【図６】スタータモータのピニオンに常時噛合しているアイドルギヤがリングギヤに噛合した状態を示す実施形態の作用説明図である。
【図７】一般に、揺動噛合方式とした場合に起こり得る、スタータのアイドルギヤがリングギヤに円滑に噛合しない問題を示す、図６と類似の説明図である。
【図８】上記図７の問題を解決する本発明の技術思想を示す、図７と類似の説明図である。
【図９】上記図８に示した実施形態に係るシザーズギヤ方式のアイドルギヤの構造説明図であって、（ａ）はスタータの背面側から見たもの、（ｂ）は正面側から見たものである。
【図１０】さらに、一般に、アイドルギヤをシザーズギヤ方式とした場合に起こり得る、該アイドルギヤがリングギヤに円滑に噛合しない問題を示す、図７と類似の説明図である。
【図１１】上記図１０の問題を解決する本発明の技術思想を示す、図１０と類似の説明図である。
【図１２】上記図１１に示した実施形態に係るアイドルギヤの切欠き及びバッフルレバーの位置関係を示す展開断面図であって、概ね図４の矢印ＩＩＩ方向から見たものである。
【図１３】スタータモータに内蔵された遊星歯車式の減速機構及び該減速機構に併設されたワンウェイクラッチの作用の説明図である。
【図１４】アイドルギヤが待機位置からリングギヤに向けて円弧状経路を移動する場合の各回転要素の回転の方向を示す、図１３と類似の説明図である。
【図１５】同じくアイドルギヤがリングギヤに向けて移動中にバッフルレバーに当接した場合の各回転要素の回転の方向を示す、図１３と類似の説明図である。
【図１６】同じくアイドルギヤがリングギヤに向けて移動中にバッフルレバーに当接した後の各回転要素の回転の方向を示す、図１３と類似の説明図である。
【図１７】アイドルギヤが噛合位置から待機位置に向けて移動中にバッフルレバーに当接した場合の各回転要素の回転の方向を示す、図１３と類似の説明図である。
【符号の説明】
１エンジン
２自動変速機
３スタータ
５リングギヤ
１１スタータモータ
１１ｃ減速機構
１２ソレノイド（アクチュエータ）
１３ケース
１６ピニオン
１７アイドルギヤ（駆動ギヤ）
１８，１９シザーズギヤ（本体ギヤ、補助ギヤ）
１８ｂ切欠き
２０スイングアーム
４０噛合部位調整手段
４１バッフルレバー（当接部材）
５０板バネ
６０ワンウェイクラッチ

Claims

スタータモータで駆動される駆動ギヤをクランクシャフトのリングギヤに噛合させて上記クランクシャフトを回転させることによりエンジンを始動するエンジンの始動装置であって、
上記駆動ギヤが上記リングギヤに対し該リングギヤの径方向に移動可能に設けられ、該駆動ギヤを上記リングギヤの外方から径方向に移動させて該リングギヤに噛合させるアクチュエータが備えられており、
上記駆動ギヤは、エンジン本体側に固定されたスタータモータのピニオンと常時噛合しながら該ピニオンの回転中心を中心とする円弧状の経路を移動可能に構成されたアイドルギヤであり、上記アクチュエータは、該アイドルギヤを上記円弧状経路に沿って移動させるように構成されており、
かつ、上記アイドルギヤより歯数の少ない補助ギヤが該アイドルギヤと同軸にかつ周方向に付勢されて設けられ、該補助ギヤの歯と上記アイドルギヤの歯とにより、該アイドルギヤの歯同士によるピッチよりも狭いピッチが生成していることを特徴とするエンジンの始動装置。
アイドルギヤがリングギヤに噛合したときの該アイドルギヤの回転中心は、ピニオンの回転中心とリングギヤの回転中心とを結ぶラインよりもリングギヤの回転方向の前方側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの始動装置。
補助ギヤの歯とアイドルギヤの歯とによる狭いピッチの部位でリングギヤと噛合するように、アイドルギヤの位相を、該アイドルギヤをリングギヤに向けて円弧状経路に沿って移動させている途中で調整する噛合部位調整手段が備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの始動装置。
噛合部位調整手段は、アイドルギヤの円弧状経路に進出してリングギヤに向けて移動中のアイドルギヤに当接する当接部材を含むことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの始動装置。
ピニオンは、アイドルギヤがリングギヤに向けて移動することで該アイドルギヤから受ける回転の方向には回転が規制され、アイドルギヤがリングギヤに向けて移動中に該アイドルギヤが当接部材と当接することで該アイドルギヤから受ける回転の方向には回転が許容されることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの始動装置。
ピニオンとスタータモータとの間に、スタータモータ側からピニオン側へエンジン始動の方向に回転が伝達されるときはロックし、ピニオン側からスタータモータ側へ同方向に回転が伝達されるときにはフリーとなるワンウェイクラッチが備えられて、該ワンウェイクラッチにより、ピニオンの回転の規制及び回転の許容が達成されることを特徴とする請求項５に記載のエンジンの始動装置。
スタータモータとアクチュエータとが単一のケースにユニット化されて、エンジン本体と変速機との連結部において、シリンダブロックの側面に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のエンジンの始動装置。