JP4532451B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両に搭載されたエンジンの始動装置に関するものである。

始動モータの回転軸上に設けられたピニオン部材をマグネティックスイッチにより揺動されるシフトレバーを介してフライホィール側に移動させ、そのピニオン部材の外歯がフライホィールの外周部に設けられたリングギヤと噛合する状態で始動モータを駆動して、エンジンを駆動するエンジン始動装置においては、特許文献１に記載されているように、始動モータの回転軸とピニオン部材との間にオーバランニング型の一方向クラッチを組込んで、回転軸からの回転をピニオン部材に伝達すると共に、リングギヤの回転速度がピニオン部材の回転速度を上回った際に、リングギヤからピニオン部材への回転伝達を遮断するようにしている。

特開２００２−９８０３１号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたエンジン始動装置においては、リングギヤにピニオン部材を噛合させる際に、そのピニオン部材と共に一方向クラッチを軸方向に移動させる構成であるため、リングギヤ側に移動される可動部材の質量が大きく、マグネティックスイッチとして、容量の大きいものを必要とする。

また、リングギヤに対するピニオン部材の噛み合い時に、そのピニオン部材がリングギヤの端面に衝突した際に、質量が大きい分だけ衝撃も大きく、大きな衝突音が発生するという不都合がある。

この発明の課題は、マグネティックスイッチとして容量の小さいものを使用することができると共に、クランキング時の騒音の低減化を図ることができるようにしたエンジン始動装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、始動モータの回転軸上に設けられたピニオン部材をマグネティックスイッチにより揺動または回転軸に対して平行移動されるシフトレバーを介してフライホィール側に移動させ、そのピニオン部材の外歯がフライホィールの外周部に設けられたギヤと噛合する状態で始動モータを駆動し、その始動モータの回転軸の回転をオーバランニング型の一方向クラッチを介してピニオン部材に伝達してフライホィールを回転させるようにしたエンジン始動装置において、前記ピニオン部材を筒状とし、そのピニオン部材を一方向クラッチの外輪の外周にスプライン嵌合して外輪に回り止めし、かつ、軸方向に移動自在とした構成を採用したのである。

ここで、一方向クラッチとして、始動モータの回転軸に回り止めされた内輪と、その内輪の外側に設けられた外輪を有し、前記外輪の内周に円筒面を形成し、内輪の外周にその円筒面との間で周方向の一端が狭小のくさび形空間を形成する複数のカム面と、各カム面の小径端に連続する円筒面とを設け、各カム面と外輪円筒面間に組込まれたローラを保持器で保持し、その保持器をスイッチばねによってローラが外輪円筒面と内輪円筒面間に配置される方向に付勢し、前記ピニオン部材には外輪の端面と軸方向で対向するフランジを設け、そのフランジと外輪の端面間に前記保持器に対して軸方向にのみ可動とされたアーマチュアを設け、そのアーマチュアを保持器との間に組込まれた離反ばねによって外輪の端面から離反する方向に付勢した構成からなるものを採用すると、ローラが外輪円筒面と内輪円筒面間に配置される中立状態において、内輪は両方向に空転可能であるため、アイドルストップ車では、始動モータをエンジン始動以外にも補機駆動用としても用いることができる。

上記のような一方向クラッチを採用するエンジン始動装置においては、モータが空転した場合、内輪と共に回転するローラに遠心力が作用して、外輪の円筒面にローラが接触し、外輪に引き摺りトルクが作用して、外輪およびピニオン部材が連れ回る可能性がある。ここで、ピニオン部材が回転すると、そのピニオン部材をフライホィール側に移動させて外歯をフライホィールのギヤに噛合させる場合に、スムーズに噛み合わせることができなくなる。

そこで、シフトレバーの一端に設けられた二股部とピニオン部材の外周に形成された係合溝の係合部間に、そのピニオン部材に回転抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段を設けることにより、始動モータの空転時に外輪およびピニオン部材が連れ回るのを防止することができ、上記ピニオン部材の軸方向の移動によって、そのピニオン部材の外歯をフライホィールのギヤにスムーズに噛み合わせることができる。

上記摩擦抵抗付与手段として、前記回転軸の軸方向に平行移動されるシフトレバーの二股部とピニオン部材の係合溝の軸方向の係合部間にワッシャを組込むことにより、簡単な構成によってピニオン部材に回転抵抗を付与することができる。

上記のように、一方向クラッチの外輪の外周に筒状のピニオン部材をスプライン嵌合して外輪に回り止めし、かつ、軸方向に移動自在とすることにより、エンジン始動時に、マグネティックスイッチは筒状のピニオン部材をフライホィールに向けて移動させるだけでよく、一方向クラッチを共に移動させる従来のエンジン始動装置に比較して、可動される部材の質量が小さく、マグネスティックスイッチとして、容量の小さい小型のものを使用することができる。

また、マグネスティックスイッチによってピニオン部材をフライホィール側に移動させて外歯をギヤに噛み合わせる際に、そのピニオン部材がフライホィールの端面に衝突しても、質量が小さい分、衝突音も小さく、クランキング時の騒音の低減化を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１および図２に示すように、始動モータ１の回転軸２上には一方向クラッチ１０が設けられている。

一方向クラッチ１０は、始動モータ１の回転軸２に嵌合された内輪１１と、その内輪１１の外側に設けられた外輪１２とを有し、上記内輪１１はスプライン１３により回転軸２に回り止めされて、回転軸２と一体に回転するようになっている。

図５および図６に示すように、外輪１２は、その一端部内に組込まれた軸受１４を介して内輪１１に対し相対的に回転自在とされ、その内周には円筒面１５が形成されている。一方、内輪１１の外周には、外輪１２の円筒面１５との間に周方向の一端が狭小のくさび形空間を形成する複数のカム面１６と、各カム面１６の小径端に連続する円筒面１７とが周方向に等間隔に設けられている。

内輪１１と外輪１２との間には保持器１８が組込まれ、その保持器１８の一端部に形成された内向きのフランジ１９が内輪１１の一端部に形成された小径筒部１１ａに回転自在に嵌合され、その小径筒部１１ａの外周に取り付けた止め輪２０と内輪１１の一端の肩部１１ｂとによって軸方向に移動するのが防止されている。

保持器１８には、内輪１１の各カム面１６と対向する位置にポケット２１が形成され、各ポケット２１内にローラ２２が組込まれている。ローラ２２は内輪１１と保持器１８が一方向に相対回転したとき円筒面１５およびカム面１６に係合して、内輪１１の回転を外輪１２に伝達する。

図２に示すように、内輪１１の他端部には小径筒部１１ｃが形成され、その小径筒部１１ｃの付け根に形成された肩部１１ｄにばね収容凹部２３が設けられ、そのばね収容凹部２３内にスイッチばね２４が組込まれている。

図３に示すように、スイッチばね２４は、周方向の一部が切離され、その両端
から外向きに形成された一対の押圧片２４ａは、ばね収容凹部２３の周壁に形成された切欠部２５から保持器１８の他端に設けられた切欠き２６内に挿入されて、切欠部２５および切欠き２６の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、その押圧によって、図６に示すように、ローラ２２が外輪円筒面１５と内輪円筒面１７間に位置する中立状態に保持器１８が弾性保持されている。

図２に示すように、一方向クラッチ１０の外輪１２の外側には、筒状のピニオン部材３０が嵌合されている。ピニオン部材３０は、外輪１２に対してスプライン３１による嵌合とされて外輪１２に回り止めされ、かつ、軸方向に移動自在とされている。

図１および図２に示すように、ピニオン部材３０の一端部外周にはフライホィール３２の外周部に設けられたギヤ３３に対して噛合可能な外歯３４が形成されている。なお、フライホィール３２は図示省略したクランクシャフトの端部に設けられ、そのフライホィール３２を回転させることによってエンジンが始動する。

また、ピニオン部材３０の他端部外周には周方向の係合溝３５が形成され、その係合溝３５にシフトレバー３６の一端の二股部３６ａに設けられた一対のピン３７が嵌合されている。

ここで、シフトレバー３６は、その長さ方向の中央部に設けられた支点ピン３８を中心にして揺動自在に支持され、他端部に連結したマグネティックスイッチ３９により揺動されるようになっている。

なお、実施の形態では、シフトレバー３６を揺動自在に支持したが、始動モータ１の回転軸２に平行移動可能に支持して、マグネティックスイッチ３９により回転軸２の軸方向に平行移動させるようにしてもよい。

図２に示すように、ピニオン部材３０の他端部には、外輪１２の端面と軸方向で対向する内向きのフランジ４０が設けられ、そのフランジ４０と外輪１２の端面間にアーマチュア４１が組込まれている。

アーマチュア４１は内輪１１の他端の小径筒部１１ｃにスライド自在に嵌合されて保持器１８に対し軸方向にのみ移動可能とされ、そのアーマチュア４１と保持器１８間に組込まれた離反ばね４２は、外輪１２の端面から離反する方向にアーマチュア４１を付勢している。

実施の形態で示すエンジン始動装置は上記の構造からなり、エンジンの始動に際しては、マグネスティックスイッチ３９によりシフトレバー３６を揺動させて、ピン３７と係合溝３５の軸方向の係合によりピニオン部材３０をフライホィール３２に向けて移動させ、そのピニオン部材３０の外歯３４がフライホィール３２のギヤ３３に噛合する状態において、始動モータ１を駆動する。

ここで、ピニオン部材３０がフライホィール３２に向けて移動すると、そのピニオン部材３０に形成されたフランジ４０がアーマチュア４１を押圧し、その押圧によりアーマチュア４１が外輪１２の端面に向けて移動する。

図７に示すように、ピニオン部材３０の外歯３４がフライホィール３２のギヤ３３と噛み合う位置までピニオン部材３０が移動すると、アーマチュア４１は外輪１２の端面に押し付けられた状態となる。

その状態で始動モータ１が駆動されて回転軸２が回転すると、外輪１２端面とアーマチュア４１の衝合面に作用する摩擦抵抗は保持器１８の回転抵抗となるため、上記保持器１８に対して回転軸２と一体に回転する内輪１１が相対回転し、図８に示すように、ローラ２２が外輪１２の円筒面１５と内輪１１のカム面１６に係合する。

このため、内輪１１の回転はローラ２２を介して外輪１２に伝達され、その外輪１２からピニオン部材３０に伝達されてフライホィール３２が回転し、エンジンが始動される。

エンジンの始動後、フライホィール３２の回転速度が回転軸２と一体に回転する内輪１１の回転速度を上回ると、外輪１２がオーバランニングし、外輪１２から内輪１１に回転が伝達されることはない。

ここで、内輪１１が保持器１８に対して相対回転してローラ２２が円筒面１５およびカム面１６に係合する時、図３に示すスイッチばね２４が弾性変形する。このため、マグネティックスイッチ３９の作動によりシフトレバー３６を介してピニオン部材３０が、図５に示すように、フライホィール３２のギヤ３３から噛み合いが解除する位置に戻され、離反ばね４２の復元弾性によりアーマチュア４１が外輪１２端面から離反すると、上記スイッチばね２４の復元弾性により、保持器１８が回転されて、図６に示すように、ローラ２２は外輪円筒面１５と内輪１１の円筒面１７間に位置する中立位置に戻される。

このため、始動モータ１は回転状態に保持されたとしても、その回転によって一方向クラッチ１０は係合状態にされるようなことはない。

このように、一方向クラッチが中立位置に保持されると、一方向クラッチは両方向に空転可能な状態となるため、実施の形態で示すエンジン始動装置をアイドルストップ車に採用することによって、始動モータ１はエンジン始動以外にも補機駆動用としても用いることができる。

実施の形態で示すエンジン始動装置においては、上記のように、一方向クラッチ１０の外輪１２の外周に筒状のピニオン部材３０をスプライン嵌合して外輪１２に回り止めし、かつ、軸方向に移動自在としているため、エンジン始動時、マグネティックスイッチ３９はピニオン部材３０をフライホィール３２に向けて移動させるだけでよい。このため、一方向クラッチを共に移動させる前述従来のエンジン始動装置に比較して、可動される部材の質量が小さく、マグネスティックスイッチ３９として、容量の小さい小型のものを使用することができる。

また、マグネスティックスイッチ３９によってピニオン部材３０をフライホィール３２側に移動させて外歯３４をギヤ３３に噛み合わせる際に、そのピニオン部材３０がフライホィール３２の端面に衝突しても、質量が小さい分、衝突音も小さく、クランキング時の騒音の低減化を図ることができる。

ここで、上記のような一方向クラッチを採用するエンジン始動装置においては、始動モータ１が空転した場合、内輪１１と共に回転するローラ２２に遠心力が作用して、外輪１２の円筒面１５にローラ２２が接触し、外輪１２に引き摺りトルクが作用して、外輪１２およびピニオン部材３０が連れ回る可能性がある。ピニオン部材３０が連れ回ると、そのピニオン部材３０をフライホィール３２側に移動させて外歯３４をフライホィール３２のギヤ３３に噛合させる場合に、スムーズに噛み合わせることができなくなる。

そこで、図９では、始動モータ１の回転軸２の軸方向に平行移動されるシフトレバー３６の二股部３６ａをピニオン部材３０の係合溝３５に嵌合し、その嵌合部間に摩擦抵抗付与手段としてのワッシャ４３を組込んで、ワッシャ４３との接触による摩擦抵抗によりピニオン部材３０に回転抵抗を付与している。

上記のように、ピニオン部材３０に回転抵抗を付与することにより、始動モータ１の空転時に外輪１２およびピニオン部材３０が連れ回るのを防止することができ、上記ピニオン部材３０の軸方向の移動によって、そのピニオン部材３０の外歯３４をフライホィール３２のギヤ３３にスムーズに噛み合わせることができる。

この発明に係るエンジン始動装置の実施の形態を示す縦断正面図 図１に示す一方向クラッチの横断平面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図２のIV−IV線に沿った断面図 図２の一部を拡大して示す断面図 図５のVI−VI線に沿った断面図 一方向クラッチの係合状態を示す断面図 図７のVIII−VIII線に沿った断面図 外輪に回転抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段の一例を示す断面図

符号の説明

１ 始動モータ
２ 回転軸
１０ 一方向クラッチ
１１ 内輪
１２ 外輪
１５ 円筒面
１６ カム面
１７ 円筒面
１８ 保持器
２２ ローラ
２４ スイッチばね
３０ ピニオン部材
３２ フライホィール
３３ ギヤ
３５ 係合溝
３６ シフトレバー
３６ａ 二股部
３９ マグネティックスイッチ
４０ フランジ
４１ アーマチュア
４２ 離反ばね
４３ ワッシャ

Claims (4)

1. 始動モータの回転軸上に設けられたピニオン部材をマグネティックスイッチにより揺動または回転軸に対して平行移動されるシフトレバーを介してフライホィール側に移動させ、そのピニオン部材の外歯がフライホィールの外周部に設けられたギヤと噛合する状態で始動モータを駆動し、その始動モータの回転軸の回転をオーバランニング型の一方向クラッチを介してピニオン部材に伝達してフライホィールを回転させるようにしたエンジン始動装置において、
   前記ピニオン部材を筒状とし、そのピニオン部材を一方向クラッチの外輪の外周にスプライン嵌合して外輪に回り止めし、かつ、軸方向に移動自在としたことを特徴とするエンジン始動装置。
2. 前記一方向クラッチが、始動モータの回転軸に回り止めされた内輪と、その内輪の外側に設けられた外輪を有し、前記外輪の内周に円筒面を形成し、内輪の外周にその円筒面との間で周方向の一端が狭小のくさび形空間を形成する複数のカム面と、各カム面の小径端に連続する円筒面とを設け、各カム面と外輪円筒面間に組込まれたローラを保持器で保持し、その保持器をスイッチばねによってローラが外輪円筒面と内輪円筒面間に配置される方向に付勢し、前記ピニオン部材には外輪の端面と軸方向で対向するフランジを設け、そのフランジと外輪の端面間に前記保持器に対して軸方向にのみ可動とされたアーマチュアを設け、そのアーマチュアを保持器との間に組込まれた離反ばねによって外輪の端面から離反する方向に付勢した構成からなる請求項１に記載のエンジン始動装置。
3. 前記シフトレバーの一端に設けられた二股部とピニオン部材の外周に形成された係合溝の係合部間に、そのピニオン部材に回転抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段を設けた請求項１又は２に記載のエンジン始動装置。
4. 前記摩擦抵抗付与手段が、前記回転軸の軸方向に平行移動されるシフトレバーの二股部と係合溝の係合部間に組込まれたワッシャからなる請求項３に記載のエンジン始動装置。

Images