JP5959556B2

JP5959556B2 - エンジン始動装置

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Publication number: JP5959556B2
Application number: JP2014048354A
Authority: JP
Inventors: 善弘佐々木; 水野　大輔; 大輔水野; 弘明北野; 亀井　光一郎; 光一郎亀井; 小田原　一浩; 一浩小田原; 健修松原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2016-08-02
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Description

この発明は、エンジンを始動するためのエンジン始動装置に関するものである。

従来、エンジンを始動するためのエンジン始動装置は、エンジンが停止している状態でエンジンの始動動作を行う。従って、エンジン始動装置に設けられたピニオンギアは、エンジンに設けられたリングギアが回転していない状態で、リングギアとの噛み合わせが行われていた。しかしながら、近年では低燃費化のためにアイドリングストップを行うシステムにおいては、エンジンの再始動性を確保するため、リングギアの回転中でもピニオンギアをリングギアと噛み合わせることがある。

例えば、アイドリングストップした瞬間であってエンジンの回転がまだ止まっていない状態で再始動要求が入った場合、或いはエンジンの停止状態から再始動の際に時間を短縮する必要がある場合には、リングギアの回転中に事前にピニオンギアとの噛み合わせを行なうようにしている。このような場合にリングギアの回転中にピニオンギアを噛み合わせる方法として、ピニオンギアを押し、ピニオンギアとリングギアの回転数が所定の回転数差の間にあるときに、ピニオンギアをリングギアに噛み合わせるようにしている。

更に、エンジンの逆回転時のピニオンギアとリングギアの噛み合い等は衝撃が大きくなる可能性があるため、エンジン始動装置に設けられているモータの回転開始タイミングを通常より遅らせる制御をすることが可能なスイッチを用いてモータの回転開始タイミングを遅らせ、エンジンの逆回転時に於けるピニオンギアとリングギアの噛み合いを避けることにより衝撃を回避するようにしたエンジン始動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

更に、ピニオンギアとリングギアの噛み合いによる衝撃を緩和するために、エンジン始動装置の減速機構部分に衝撃緩和機構を設けることで、ピニオンギアとリングギアの噛み合いによる衝撃を緩和するようにしたエンジン始動装置も提案されている。（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１２−０３１８１９号公報特許第５２７２８７９号公報

前述の従来のエンジン始動装置のように、ピニオンギアとリングギアの噛み合いによる衝撃を緩和する機構を減速機構部に設けるようにした従来のエンジン始動装置の場合、ピニオンが受けた衝撃は、オーバーランニングクラッチ部とヘリカルスプラインを通じてトルクがリングギアに伝達されたときに発生するため、ヘリカルスプラインの損傷等が発生してしまう。また、エンジンの逆回転による大きな衝撃トルクによりリングギア等が摩耗して変形する等の異常が発生することがあり、その結果、エンジン始動装置のヘリカルスプラインやピニオンギア等も含めて大きく損傷する可能性がある。

このようなリングギア側からの衝撃トルクによるヘリカルスプラインやピニオンギアの損傷は、アイドリングストップに於けるリングギアの逆回転中での衝撃トルクに起因するのみならず、アイドリングストップ搭載車に於けるキー始動時やリングギアが完全に停止した後に再始動する場合であっても起こり得るものである。これ等の何れの場合であっても、ピニオンギアの回転停止であるロックが発生し、異常に大きい衝撃トルクがヘリカルスプラインやピニオンギアに与えられ、特許文献２に記載の従来の衝撃緩和構造ではヘリカルスプラインやピニオンギアが大きく損傷することは避けられない。更に、ピニオンギアにロックが発生し異常に大きい衝撃トルクがヘリカルスプラインやピニオンギアに与えられる場合は、アイドリングストップ非搭載車であっても起こり得るものである。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、リングギア側からピニオンギア側に異常なトルクが加わった場合に、エンジン始動装置の内部に設けられたギアや機構の保護を可能にしたエンジン始動装置を得ることを目的とする。

この発明によるエンジン始動装置は、
モータ部と、
エンジン側に設けられたリングギアに噛み合い得るピニオンギアを備え、前記モータ部の出力軸にヘリカルスプライン結合され軸方向に移動可能に形成されたピニオン移動体部と、
前記ピニオン移動体部を前記ピニオンギアが前記リングギアと噛み合う位置に移動させる押し出し機構部と、前記モータ部への通電電流をオン／オフするスイッチ部とを有するソレノイドスイッチ部と、
を備えたエンジン始動装置であって、
前記ピニオン移動体部は、
前記リングギアと噛み合った前記ピニオンギアが、前記リングギアを介して前記エンジンにより駆動され前記出力軸の回転よりも高速で回転する場合に、空転するオーバーランニングクラッチ部と、
前記オーバーランニングクラッチ部が前記モータ部の回転によるトルクを前記リングギアに伝達する方向に対して前記トルクの値が所定の条件のとき、前記リングギアへの前記トルクの伝達を遮断する遮断機構部と、
を備え、
前記遮断機構部は、軸方向に対して垂直な面で対向する一対の伝達部材と、前記一対の伝達部材を前記軸方向に押圧するバネ部材とを備え、
前記一対の伝達部材の夫々は、それらの軸心の延びる方向に対して直交する平面部から前記軸心の延びる方向に突出するトルク伝達面と、前記トルク伝達面から漸次前記平面部からの高さが減少する傾斜面に形成された滑り面とを夫々備え、
前記平面部に対する前記滑り面の傾斜角度は、前記平面部に対する前記トルク伝達面の傾斜角度よりもなだらかな角度に設定されており、
前記トルクの伝達は、前記一対の伝達部材の夫々の前記トルク伝達面が互いに当接しているときに行われ、
前記トルクの伝達の遮断は、前記一対の伝達部材の夫々の前記トルク伝達面の前記当接が外れることによりに行われ、
前記一対の伝達部材の夫々の前記滑り面は、前記一対の伝達部材の夫々の前記トルク伝達面の前記当接が外れた後、前記夫々のトルク伝達面が再度当接するまでの間に、互いに当接して摺動するように構成され、
前記バネ部材は皿バネであって、前記ピニオン移動体部に形成されたヘリカルスプライン部と前記オーバーランニングクラッチ部のクラッチインナのうちの何れか一方の外周側に設けられ、
前記皿バネにより前記一対の伝達部材を前記軸方向に押圧する初期荷重は、通常始動時に前記エンジンの出力が立ち上がっていく場合のトルクにより前記軸方向に発生する力では前記トルクの伝達を遮断しない荷重に設定されている、
ことを特徴とするものである。

この発明によるエンジン始動装置によれば、リングギア側から異常なトルクが発生した場合に、トルク伝達する方向に対してトルク伝達を遮断する機構部がピニオン移動体部に設けられているため、エンジン始動装置内部のギアおよび機構を、異常な衝撃から保護することができる。

この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の分解斜視図である。この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の断面図である。この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のピニオン移動体部の分解斜視図である。この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の出力軸側の伝達部材の斜視図である。この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のピニオンギア側の伝達部材の斜視図である。この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のピニオン移動体部の断面図である。この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の遮断機構部の説明図である。この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の遮断機構部の動作イメージ図である。この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のピニオン移動体部の分解斜視図である。この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置の出力軸側伝達部材の斜視図である。この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のピニオン軸側伝達部材の斜視図である。この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のピニオン移動体部の断面図である。この発明の実施の形態１及び実施の形態２によるエンジン始動装置のオーバーランニングクラッチ部の構成図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置を図に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の分解斜視図である。図１に示すこの発明の実施の形態１によるエンジン始動装置は、モータ部１０、出力軸２０、ピニオン移動体部３０、ソレノイドスイッチ部４０、プランジャ５０、レバー６０、ブラケット７０、ストッパ８０、及び減速ギア部９０により構成されている。

モータ部１０は、エンジンを始動するための回転力を発生する。出力軸２０は、モータ部１０に減速ギア部９０を介して結合されている。ピニオン移動体部３０は、出力軸２０とヘリカルスプライン結合され、出力軸２０の周面を出力軸の軸方向に摺動することができる。

ソレノイドスイッチ部４０は、車両のキースイッチがオンされたとき、若しくはエンジン制御装置（以下、ＥＣＵと称する）からエンジン始動装置にオン指令が発動されたときに内部に設けられた後述する吸引コイルが付勢され、プランジャ５０を吸引する。レバー６０は、ほぼ中央部が回動自在に支持され、一端がプランジャ５０に係合され他端がピニオン移動体部３０に係合されている。プランジャ５０が吸引コイルに吸引されてソレノイドスイッチ部４０側に移動すると、レバー６０の一端はプランジャ５０と共に移動し、レバー６０の他端に係合されているピニオン移動体部３０を反ソレノイドスイッチ部４０部側に押し出す。ブラケット７０は、モータ部１０、出力軸２０、及びピニオン移動体部３０からなる夫々の部品を、ピニオン移動体部３０が反モータ部側に所定位置まで移動した際にその移動を停止させるストッパ８０を介して、エンジン側に固定している。

図２は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の断面図であって、エンジンに取り付けた状態を示している。図２に於いて、エンジンの始動を行う場合は、車両のキースイッチをオンとするか、或いはＥＣＵからエンジン始動装置のオン指令を発動する。これにより、ソレノイドスイッチ部４０の吸引コイル４１に電流が流れて、プランジャ５０が吸引コイル４１に吸引される。プランジャ５０が吸引コイル４１に吸引されると、レバー６０の一端がソレノイドスイッチ部４０側に引き込まれて、レバー回転軸中心６１を中心として図２の反時計方向に回転する。

レバー６０が反時計方向に回転すると、レバー６０の他端がピニオン移動体部３０を図２の右側つまり反モータ部１０側に押し出し、その結果、出力軸２０の周面に設けられている第１のヘリカルスプライン部としての出力軸側ヘリカルスプライン部２１に沿って、出力軸２０にスプライン結合したピニオン移動体部３０が回転しながら図２の右方へ押し出される。更にプランジャ５０が吸引コイル４１に吸引されて接点軸４２の端部に当接し、この接点軸４２がバネ４５を圧縮しながら図２の左方へ押し込む。これにより、接点軸４２に設けられている移動接点部４３が一対のモータ接点４４aと４４ｂを橋絡し、モータ部１０への通電が開始され、モータ部１０のモータが回転する。

図３は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のピニオン移動体部の分解斜視図である。図３に於いて、ピニオン移動体部３０は、リングギア１００に噛み合ったピニオンギア部３４がエンジンによって回転されて出力軸２０の回転数よりも大きくなった際には空転するオーバーランニングクラッチ部３１と、クラッチカバー３２、モータの回転によるトルクを伝達する方向に対して、そのトルクが後述する所定の条件にあるときそのトルクの伝達を遮断する後述する遮断機構部３３、ピニオンギア部３４、ピニオン移動体部３０に設けられている第２のヘリカルスプライン部としてのピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５、レバー６０と係合するレバー係り部品３８、及びレバーかかり部品３８を止めるレバーかかり部品用のとめ部品３７で構成される。ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５は出力軸側ヘリカルスプライン部２１に噛み合わされている。

図１３は、この発明の実施の形態１及び後述する実施の形態２によるエンジン始動装置のオーバーランニングクラッチ部の構成図である。図１３に於いて、オーバーランニングクラッチ部３１は、図１３に示すとおり、クラッチアウタ３１１、クラッチインナ３１２、クラッチローラ３１３、及びクラッチローラ３１３を押圧付勢するクラッチバネ３１４で構成される。

図４はこの発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の出力軸側伝達部材の斜視図、図５はこの発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のピニオンギア側伝達部材の斜視図、図６はこの発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のピニオン移動体部の断面図である。遮断機構部３３は、図４に示す第１の伝達部材としての出力軸側伝達部材３３１と、図５に示す第２の伝達部材としてのピニオンギア側伝達部材３３２と、図６に示す皿バネ３６と、皿バネカバー３６１とにより構成される。

第１の伝達部材としての出力軸側伝達部材３３１は、図４に示すように、その内周面に、出力軸側ヘリカルスプライン部２１と噛み合わされる前述のピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５を備えている。又、出力軸側伝達部材３３１は、その軸心の延びる方向に対して直交する平面部に爪部３３１ｃを備えている。この爪部３３１ｃは、出力軸側伝達部材３３１の前記平面部から前記軸心の延びる方向に突出するトルク伝達面３３１aと、このトルク伝達面３３１aから漸次前記平面部からの高さが減少する傾斜面に形成された滑り面３３１ｂとから構成されている。実施の形態１では、図４に示すように爪部３３１ｃは軸心の周りに所定の角度間隔で４個設けられている。

第２の伝達部材としてのピニオンギア側伝達部材３３２は、図５に示すように、オーバーランニングクラッチ部３１のクラッチアウタ３１１と一体に構成されており、その軸心の延びる方向に対して直交する平面部に爪部３３２ｃを備えている。この爪部３３２ｃは、ピニオンギア側伝達部材３３２の前記平面部から前記軸心の延びる方向に突出するトルク伝達面３３２aと、このトルク伝達面３３２aから漸次前記平面部からの高さが減少する傾斜面に形成された滑り面３３２ｂとから構成されている。実施の形態１では、図５に示すように爪部３３２ｃは軸心の周りに所定の角度間隔で４個設けられている。

図６に示すように、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２は、夫々の爪部３３１ｃと３３２ｃとが対向するように配置され、出力軸側伝達部材３３１の爪部３３１ｃのトルク伝達面３３１ａと、ピニオンギア側伝達部材３３２の爪部３３２ｃのトルク伝達面３３２ａとが当接して、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２とが、一方から他方へ回転トルクを伝達することができるように構成されている。

皿バネ３６は、出力軸側伝達部材３３１の軸方向端面部と皿バネカバー３６１の内壁部との間に挿入されている。皿バネカバー３６１は、その外周面部に形成された溝部３６１aにクラッチカバー３２の端縁をかしめることでクラッチカバー３２と一体に固定されている。皿バネカバー３６１と出力軸側伝達部材３３１との間に挿入されている皿バネ３６は、後述するように、所定の初期荷重Ｆｋ１で常に出力軸側伝達部材３３１をピニオンギア側伝達部材３３２の方向に押圧している。

モータ部１０からのトルクは、出力軸２０に設けられた出力軸ヘリカルスプライン部２１からピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５を通じて、ピニオン移動体部３０へ伝達される構造となっている。ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５に伝達されたモータ部１０からのトルクは、出力軸側伝達部材３３１のトルク伝達面３３１ａからピニオンギア側伝達部材３３２のトルク伝達面３３２ａへ伝達され、オーバーランニングクラッチ３１のクラッチアウタ３１１とクラッチローラ３１３とクラッチインナ３１２を介してピニオンギア３４に伝達される。ピニオンギア３４に伝達されたモータ部１０からのトルクは、エンジンのリングギア１００に伝達され、エンジンを始動させる。

逆にエンジン側から逆回転でトルクが発生すれば、エンジンの逆回転によるトルクは、上記とは逆の経路で出力軸２０へ伝達される。その際の遮断機構部３３の動作イメージを図７に示す。即ち、図７はこの発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の遮断機構部の説明図であって、エンジン側から逆回転でトルクが発生した場合の遮断機構部３３に於けるピニオンギア側伝達部材３３２と出力軸側伝達部材３３１に加わる力の関係を示している。

図７に於いて、皿バネ３６は、皿バネカバー３６１と出力軸側伝達部材３３１との間に組み込まれるときに、出力軸側伝達部材３３１の軸心の延びる方向（以下、軸方向と称する）の初期荷重Ｆｋ１を出力軸側伝達部材３３１に与えるように設定されている。ここで、
初期荷重Ｆｋ１＝Ｋ×Ｓ
但し、Ｋは皿バネ３６のバネ定数、Ｓは皿バネ３６の初期たわみ量、である。

エンジンのリングギア１００が逆回転してトルクＴがピニオンギア３４及びオーバーランニングクラッチ部３１に加われば、当接しているトルク伝達面３３１ａとトルク伝達面３３２ａに垂直な力Ｆが働く。ここで、トルク伝達面３３１ａとトルク伝達面３３２ａは、夫々出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２の軸心に対してθの傾きを備えている。従って、トルク伝達面３３１ａ、３３２ａを通じて前述のエンジンの逆回転によるトルクＴは、実際にはＦｃｏｓθとして発生し、ピニオンギア側伝達部材３３２から出力軸側伝達部材３３１に伝達される。このとき、トルク伝達面３３１ａ、３３２ａには軸方向反力Ｆｓｉｎθが働く。

ここで、皿バネ３６による初期荷重Ｆｋ１と軸方向反力Ｆｓｉｎθとの関係が、
Ｆｋ１＜Ｆｓｉｎθ
となったときに、皿バネ３６は初期設定時よりも更に圧縮されてたわむ。従って、トルクＴが大きくなり軸方向反力Ｆｓｉｎθが皿バネ３６の初期荷重Ｆｋよりも大きくなると、皿バネ３６がたわみ始めることになる。

図８は、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の遮断機構部の動作イメージ図である。図８の（ａ）は、前述の軸方向反力Ｆｓｉｎθが皿バネ３６の初期荷重Ｆｋ以下であり、エンジンの逆回転によるトルクによりエンジンのリングギア１００からピニオンギア３４に伝達されたトルクがピニオンギア側伝達部材３３２から出力軸側伝達部材３３１へ伝達される状態を示している。

次に、エンジンの逆回転によるトルクＴが所定値以上大きければ、軸方向反力Ｆｓｉｎθが皿バネ３６の初期荷重Ｆｋ１よりも大きい場合、前述したように皿バネ３６は圧縮されてたわむことになるが、そのたわみ量がトルク伝達面３３１ａとトルク伝達面３３２ａが噛み合っている軸方向のストロークＬよりも大きくなると、図８の（ｂ）に示すように、出力軸側伝達部材３３１のトルク伝達面３３１ａと、ピニオンギア側伝達部材３３２の３３２ａとが噛み合わなくなり、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２は空転することになる。

図８の（ｂ）に示す出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２の空転時には、皿バネ３６による荷重Ｆｋ２は、
Ｆｋ２＝Ｋ×（Ｓ＋Ｌ）
となる。そして、皿バネ３６のたわみ量がストロークＬに達したときの皿バネの荷重Ｆｋ２と軸方向反力Ｆｓｉｎθとの関係が、Ｆｋ２＜Ｆsinθとなったときに、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２とは空転することになる。

図８の（ｂ）に示すように出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２とが空転を開始したあとは、図８の（ｃ）に示すように、出力軸側伝達部材３３１の滑り面３３１ｂとピニオンギア側伝達部材３３２の滑り面３３２ｂとが当接して滑りながら空転し、次のトルク伝達面３３１ａ１がトルク伝達面３３２ａに噛み合ってトルクを伝達する。従って前述の空転は、図８で模式的にいえば、出力軸側伝達部材３３１の次のトルク伝達面３３１ａ１が、ピニオンギア側伝達部材３３２のトルク伝達面３３２ａに当接するまで出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２とは空転することになる。

この空転している時間は、爪部３３１ｃ、３３２ｃの数で決定される。この発明の実施例では出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２に夫々設けられている爪部３３１ｃ、３３２ｃの数は夫々４つであるから、９０°空転したあとに再びトルクを伝達する。従って、エンジンの逆回転によるトルクＴが所定の値よりも大きければある一定時間空転することを繰り返す。

尚、以上は、エンジンが逆回転してエンジン側からピニオンギア側にトルクが加わった場合について説明したが、例えばエンジン側がロックしてリングギアに噛み合っているピニオンギアがロックした場合にも、前述と同様に、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２とは空転する。

前述のように一定の角度毎に爪部を備えることで、爪部の数で空転時間を設定することができる。又、滑り面３３１ｂ、３３２ｂの傾きは任意で設定することができる。例えば、傾斜面の角度をなだらかな角度にすれば、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２とが空転しているときの摩擦力は大きくなるため、その摩擦力が熱エネルギーに変換されるため、ピニオンギアに加わる衝撃のエネルギーの吸収量が大きくなる。従って、この場合、単に大きな衝撃を受けた際に空転するだけでなく衝撃吸収効果がある。

又、エンジン始動時に於いて、エンジンの脈動による衝撃トルクによりトルク伝達面３３１ａ、３３２ａに発生する前述の軸方向反力Ｆｓｉｎθが、皿バネ３６の初期荷重Ｆｋ１以上で、且つ皿バネ３６がストロークＬまでたわんだ時の皿バネ３６の荷重Ｆｋ２以下であれば、トルク伝達面３３１ａと３３２ａとが摺動するのみで出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２が空転することはない。そして、エンジンのクランキング時にエンジンが脈動しても、皿バネ３６がたわむことでピニオンギアとリングギアから発生する衝撃音を低減させることができる。

以上述べたように、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置によれば、リングギア側から異常なトルクが発生した場合、例えばリングギアの逆転中にピニオンギア３４とリングギア１００を噛み合わせた際にリングギア１００から受けるトルクの衝撃によって、ピニオン移動体部３０の内部で空転が発生する。このようにピニオン移動体部３０の内部で空転を発生させる構成に於いては、ピニオンギア３４から近い位置に空転させ得る機構である遮断機構部を備えているため、減速ギア部９０にトルク衝撃が伝達する前に空転が発生してヘリカルスプライン部２１、３５等を損傷させることがなく、又、ピニオンギアとリングギアの衝突による衝撃音を小さくすることが可能となる。

尚、前述の遮断機構部の構成は、リングギアが逆転した場合だけでなく、エンジン側がロックしたときにも同様の機構で空転するため、逆回転以外の異常な状態が発生したときにもこの機構によって内部の機構の破壊を抑制することができる。

この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置によれば、例えば、従来の惰性回転中でエンジンが逆転中にピニオンギアとリングギアを噛み合わせる際に過大な衝撃トルクが発生するような場合であっても、ピニオン移動体部３０で空転して衝撃を吸収するため逆回転数が大きくても噛み合わせることが可能となる。

又、同様にエンジンの逆回転とモータ回転力とが衝突した際にもよりピニオンギア側のピニオンギア３４に近い位置で空転することで衝撃と過大なトルクを緩和および空転できるので、モータ回転を遅らせる制御などをしなくてもヘリカルスプラインなどを傷めずに十分に噛み合いが可能となる。したがって、再始動時間が早くなるだけでなく、ピニオンギアの押し出しとモータ回転を連続で実施できる一体型スイッチを使用することが可能となり低コストと小型化が可能となる。

更に、遮断機構部３３は、ピニオン移動体部３０のヘリカルスプライン部もしくはオーバーランニングクラッチ３１のクラッチインナの何れかの外周側に設けられている。このように遮断機構部３３をヘリカルスプライン部と軸方向に並列に構成することで、エンジン始動装置を大型化することなく小型化の衝撃緩和と空転機構が可能となる。

又、爪部でトルクを伝達し、皿バネの荷重で空転できる荷重を設定できるため、従来できなかった空転トルクの値の設定が容易となる。即ち、オーバーランニングクラッチ部３１のクラッチローラ３１３が動力伝達方向の回転の時に逆転時のトルクやモータ回転のトルクを伝達することになるが、この部分で衝撃トルクを吸収するような構造にした場合、摩擦係数が安定せず、経年変化によるばらつきも大きくなる。しかし、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置によれば遮断機構部３３が空転するトルクの量産時のばらつきも抑制できる。更に、前述したようにクランキング時の騒音低減するための荷重設定も容易に行うことが可能となる。

以上述べたように、この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置によればトルク設定が容易に小型で実施されることで逆回転時だけでなく摩耗によってギア同士がロックしたときにも容易に保護が可能となる。又、遮断機構部３３は爪部でトルクを伝達する構造であり、且つピニオン移動体部のヘリカルスプライン部の外周側に構成し、オーバーランニングクラッチ部３１と遮断機構部３３をクラッチカバー３２で連結することで大型化することなく安定したトルク衝撃による空転と伝達を実施することが可能となる。

尚、以上の説明では、アイドリングストップでリングギアが惰性回転中にピニオンギアとリングギアを噛み合わせる場合のエンジン始動装置について記載したが、アイドリングストップでリングギアが完全停止してから噛み合わせる場合や、アイドリングストップ非搭載車用のエンジン始動装置であっても、ギアが摩耗した場合にロックすることでモータ回転が開始されれば異常な衝撃トルクが発生することによって、通常エンジン始動装置でも起こり得るので、本発明を適用すれば効果がある。

実施の形態２．
前述の実施の形態１によるエンジン始動装置では、遮断機構部３３をピニオン移動体３０の中でオーバーランニングクラッチ部３１よりもモータ部１０側に配置したが、実施の形態２によるエンジン始動装置では、遮断機構部３３をオーバーランニングクラッチ部３１よりもピニオンギア部３４側に配置するようにしたものである。

図９は、この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のピニオン移動体部の分解斜視図である。図９に於いて、ピニオン移動体部３０は、実施の形態１と同様に、オーバーランニングクラッチ部３１と、クラッチカバー３２、モータ回転によるトルク伝達する方向に対してトルクが所定の条件で伝達を遮断する遮断機構部３３、ピニオンギア部３４、出力軸２０とヘリカルスプライン結合するピニオン移動体部側ヘリカルスプライン部３５、レバーと係合するレバーかかり部品３８、及びレバーかかり部品を止めるレバーかかり部品のとめ部品３７で構成される。

更に、オーバーランニングクラッチ３１は、クラッチアウタ３１１、クラッチインナ３１２、ローラ３１３、及びクラッチローラ３１３を押圧付勢するクラッチバネ３１４で構成されている。

遮断機構部３３は、第１の伝達部材としての出力軸側伝達部材３３１と、第２の伝達部材としてのピニオンギア側伝達部材３３２、及び実施の形態１に於ける皿バネ３６に相当するバネ部材３９とにより構成される。この実施の形態２では、クラッチカバー３２が、実施の形態１に於ける皿バネカバー３６１も代用している。

図１０は、この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置の出力軸側伝達部材の斜視図である。図１０に於いて、第１の伝達部材としての出力軸側伝達部材３３１は、図１３に示すクラッチインナ３１２に一体に構成されている。出力軸側伝達部材３３１は、その軸心の延びる方向に対して直交する平面部に爪部３３１ｃを備えている。この爪部３３１ｃは、出力軸側伝達部材３３１の前記平面部から前記軸心の延びる方向に突出するトルク伝達面３３１aと、このトルク伝達面３３１aから漸次前記平面部からの高さが減少する傾斜面に形成された滑り面３３１ｂとから構成されている。実施の形態２では、図１０に示すように爪部３３１ｃは軸心の周りに所定の角度間隔で４個設けられている。

図１１は、この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のピニオン軸側伝達部材の斜視図である。図１１に於いて、図１０に示す出力軸側伝達部材３１１に軸方向に対向して配置される第２の伝達部材としてのピニオンギア側伝達部材３３２は、ピニオン移動体部３４側に構成され、出力軸側伝達部材３３１に対向する平面部に、爪部３３２ｃを備えている。この爪部３３２ｃは、ピニオンギア側伝達部材３３２の前記平面部から前記軸心の延びる方向に突出するトルク伝達面３３２aと、このトルク伝達面３３２aから漸次前記平面部からの高さが減少する傾斜面に形成された滑り面３３２ｂとから構成されている。実施の形態１では、図５に示すように爪部３３２ｃは軸心の周りに所定の角度間隔で４個設けられている。

図１２は、この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置のピニオン移動体部の断面図である。図１２に於いて、遮断機構部３３をバネ部材３９で覆い、その外周にクラッチカバー３２を構成する。クラッチカバー３２はクラッチアウタ３１１に設けられた溝部３１１ａにクラッチカバー３２をかしめて一体型としている。

このように構成されたこの発明の実施の携帯２によるエンジン始動装置に於いて、実施の形態１と同様にリングギアの逆転によって発生した衝撃はピニオンギア部３４からピニオンギア側伝達部材３３２のトルク伝達面３３２ａと出力軸側伝達部材３３１のトルク伝達面３３１ａの間にトルクＦを発生させてトルクを伝える。そしてその時に発生した軸方向の力Ｆsinθでこの出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２を連結させているバネ３６の初期荷重Ｆｋ１よりも大きくなった場合に、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギア側伝達部材３３２は軸方向に離反し始めて、皿バネ３６がたわんだときに発生する荷重Ｆｋ２以上になると空転しての実施例１と同様に図８に於いてのべた動作を行う。このように構成された衝撃トルクの緩和機構は、よりピニオンギア側に近いため衝撃トルクに敏感に反応して衝撃の緩和や内部の保護が簡単に可能となる。

尚、前述の実施の形態１及び２の何れに於いても、アイドリングストップでリングギアが惰性回転中にピニオンギアとリングギアを噛み合わせる場合のエンジン始動装置について記載したが、アイドリングストップでリングギアが完全停止してから噛み合わせる場合や、アイドリングストップ非搭載車用のエンジン始動装置であっても、ギアが摩耗した場合にロックすることでモータ回転が開始されれば異常な衝撃トルクが発生するため、例えばキー操作で一度エンジン始動装置を駆動したのち、エンジンが始動できず、一旦、キーを戻した直後に再度、エンジン始動装置を再駆動した場合（いわゆる、再噛み込み状態）等、ピニオンギア部に異常衝撃が加わっても、この発明によるエンジン始動装置を適用すれば、エンジン始動装置側、或いは、エンジン側のリングギアの破損を防止するのに有効である。

尚、実施の形態１及び２に於いて、前記出力軸側伝達部材とピニオンギア側トルク伝達部材のトルク伝達部のトルク伝達面の形状は、一方と他方、つまりトルク伝達側の角度とトルク非伝達側の角度が異なっているように構成してもよい。

又、実施の形態１及び２に於いて、皿バネ等のバネ部材により一対の伝達部材を軸方向に押圧する初期荷重は、通常始動時に前記エンジンの出力が立ち上がっていく場合のトルクにより前記軸方向に発生するトルクでは前記トルクの伝達を遮断しない荷重に設定されているものである。このように構成によれば、空転する前に始動のときにもクランキング時にエンジンが脈動して衝突を緩和する衝撃トルクに対してものときに皿バネ３６がたわむことでピニオンギアとリングギアから発生する衝突音も低減できる。

以上述べたこの発明による各実施の形態によるエンジン始動装置は、下記の発明を具体化したものである。
（１）モータ部と、
エンジン側に設けられたリングギアに噛み合い得るピニオンギアを備え、前記モータ部の出力軸にヘリカルスプライン結合され軸方向に移動可能に形成されたピニオン移動体部と、
前記ピニオン移動体部を前記ピニオンギアが前記リングギアと噛み合う位置に移動させる押し出し機構部と、前記モータ部への通電電流をオン／オフするスイッチ部とを有するソレノイドスイッチ部と、
を備えたエンジン始動装置であって、
前記ピニオン移動体部は、
前記リングギアと噛み合った前記ピニオンギアが、前記リングギアを介して前記エンジンにより駆動され前記出力軸の回転よりも高速で回転する場合に、空転するオーバーランニングクラッチ部と、
前記オーバーランニングクラッチ部が前記モータ部の回転によるトルクを前記リングギアに伝達する方向に対して前記トルクの値が所定の条件のとき、前記リングギアへの前記トルクの伝達を遮断する遮断機構部と、
を備え、
前記遮断機構部は、軸方向に対して垂直な面で対向する一対の伝達部材と、前記一対の伝達部材を前記軸方向に押圧するバネ部材とを備え、
前記一対の伝達部材の夫々は、それらの軸心の延びる方向に対して直交する平面部から前記軸心の延びる方向に突出するトルク伝達面と、前記トルク伝達面から漸次前記平面部からの高さが減少する傾斜面に形成された滑り面とを夫々備え、
前記平面部に対する前記滑り面の傾斜角度は、前記平面部に対する前記トルク伝達面の傾斜角度よりもなだらかな角度に設定されており、
前記トルクの伝達は、前記一対の伝達部材の夫々の前記トルク伝達面が互いに当接しているときに行われ、
前記トルクの伝達の遮断は、前記一対の伝達部材の夫々の前記トルク伝達面の前記当接が外れることによりに行われ、
前記一対の伝達部材の夫々の前記滑り面は、前記一対の伝達部材の夫々の前記トルク伝達面の前記当接が外れた後、前記夫々のトルク伝達面が再度当接するまでの間に、互いに当接して摺動するように構成され、
前記バネ部材は皿バネであって、前記ピニオン移動体部に形成されたヘリカルスプライン部と前記オーバーランニングクラッチ部のクラッチインナのうちの何れか一方の外周側に設けられ、
前記皿バネにより前記一対の伝達部材を前記軸方向に押圧する初期荷重は、通常始動時に前記エンジンの出力が立ち上がっていく場合のトルクにより前記軸方向に発生する力では前記トルクの伝達を遮断しない荷重に設定されている、
ことを特徴とするエンジン始動装置。
この発明の構成によれば、リングギア側から異常なトルクが発生した場合に、トルク伝達する方向に対してトルク伝達を遮断する機構部がピニオン移動体部に設けられているため、エンジン始動装置内部のギアおよび機構を、異常な衝撃から保護することができる。更にこの発明の構成によれば、簡易な構造によって、遮断機構部を構成することができる。この発明の構成によれば、エンジン始動装置が軸方向に大型化することがない。又、この発明の構成によれば、空転する前に始動のときにもクランキング時にエンジンが脈動して衝突を緩和する衝撃トルクに対してものときに皿バネ３６がたわむことでピニオンギアとリングギアから発生する衝突音も低減できる。更に、この発明の構成によれば、簡易な構造によって、トルク伝達面を構成できる効果がある。

（２）前記トルク伝達面と前記滑り面は、回転方向に複数個設けられていることを特徴とする上記（１）に記載のエンジン始動装置。
この発明の構成によれば、空転時間を容易に設定できる効果がある。

（３）前記エンジン始動装置は、
前記押し出し機構部と前記スイッチ部を作動させて、前記エンジンが停止する過程の減速期間中に前記エンジンを再始動させるエンジン始動装置であって、
前記ソレノイドスイッチ部は、
前記押し出し機構と前記スイッチ部とを作動させるコイルを１つのコイルで構成し、前記ピニオンギアを、前記押し出し機構部のプランジャを前記コイルに引き込む動作の過程で押し出しつつ、前記プランジャが更に前記コイルに引き込まれたときに前記モータ部の主回路を閉路し前記モータ部の駆動を開始するように構成されている、
ことを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のエンジン始動装置。
この発明の構成によれば、エンジンが惰性回転中で逆回転の回転数が大きく、衝撃力が大きい場合においてもピニオンギアとリングギアが噛みあうことが可能であり、異常なロックが発生した場合でもエンジン始動装置の保護でき、従来のようなピニオン押し出しとモータ回転を独立させて制御させる必要もなく、低コストで迅速に再始動することが可能となる。

尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０モータ部、２０出力軸、２１出力軸側ヘリカルスプライン部、３０ピニオン移動体部、３１オーバーランニングクラッチ部、３１１クラッチアウタ、３１２クラッチインナ、３１３クラッチローラ、３１４クラッチバネ、３２クラッチカバー、３３遮断機構部、３３１出力軸側伝達部材、３３１ａ、３３１ａ１、３３２ａトルク伝達面、３３１ｂ、３３２ｂ滑り面、３３１ｃ、３３２ｃ爪部、３３２ピニオンギア側伝達部材、３４ピニオンギア部、３５ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部、３６皿バネ、３６１、皿バネカバー、３６１ａ溝部、３７レバーかかり部品のとめ部品、３８レバーかかり部品、３９バネ部材、４０ソレノイドスイッチ部、４１吸引コイル、４２接点軸、４３移動接点部、４４ａ、４４ｂモータ接点、４５バネ、５０プランジャ、６０レバー、６１レバー回転軸中心、７０ブラケット、８０ストッパ、９０減速ギア部、１００リングギア

Claims

モータ部と、
エンジン側に設けられたリングギアに噛み合い得るピニオンギアを備え、前記モータ部の出力軸にヘリカルスプライン結合され軸方向に移動可能に形成されたピニオン移動体部と、
前記ピニオン移動体部を前記ピニオンギアが前記リングギアと噛み合う位置に移動させる押し出し機構部と、前記モータ部への通電電流をオン／オフするスイッチ部とを有するソレノイドスイッチ部と、
を備えたエンジン始動装置であって、
前記ピニオン移動体部は、
前記リングギアと噛み合った前記ピニオンギアが、前記リングギアを介して前記エンジンにより駆動され前記出力軸の回転よりも高速で回転する場合に、空転するオーバーランニングクラッチ部と、
前記オーバーランニングクラッチ部が前記モータ部の回転によるトルクを前記リングギアに伝達する方向に対して前記トルクの値が所定の条件のとき、前記リングギアへの前記トルクの伝達を遮断する遮断機構部と、
を備え、
前記遮断機構部は、軸方向に対して垂直な面で対向する一対の伝達部材と、前記一対の伝達部材を前記軸方向に押圧するバネ部材とを備え、
前記一対の伝達部材の夫々は、それらの軸心の延びる方向に対して直交する平面部から前記軸心の延びる方向に突出するトルク伝達面と、前記トルク伝達面から漸次前記平面部からの高さが減少する傾斜面に形成された滑り面とを夫々備え、
前記平面部に対する前記滑り面の傾斜角度は、前記平面部に対する前記トルク伝達面の傾斜角度よりもなだらかな角度に設定されており、
前記トルクの伝達は、前記一対の伝達部材の夫々の前記トルク伝達面が互いに当接しているときに行われ、
前記トルクの伝達の遮断は、前記一対の伝達部材の夫々の前記トルク伝達面の前記当接が外れることによりに行われ、
前記一対の伝達部材の夫々の前記滑り面は、前記一対の伝達部材の夫々の前記トルク伝達面の前記当接が外れた後、前記夫々のトルク伝達面が再度当接するまでの間に、互いに当接して摺動するように構成され、
前記バネ部材は皿バネであって、前記ピニオン移動体部に形成されたヘリカルスプライン部と前記オーバーランニングクラッチ部のクラッチインナのうちの何れか一方の外周側に設けられ、
前記皿バネにより前記一対の伝達部材を前記軸方向に押圧する初期荷重は、通常始動時に前記エンジンの出力が立ち上がっていく場合のトルクにより前記軸方向に発生する力では前記トルクの伝達を遮断しない荷重に設定されている、
ことを特徴とするエンジン始動装置。
前記トルク伝達面と前記滑り面は、回転方向に複数個設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
前記エンジン始動装置は、
前記押し出し機構部と前記スイッチ部を作動させて、前記エンジンが停止する過程の減速期間中に前記エンジンを再始動させるエンジン始動装置であって、
前記ソレノイドスイッチ部は、
前記押し出し機構と前記スイッチ部とを作動させるコイルを１つのコイルで構成し、前記ピニオンギアを、前記押し出し機構部のプランジャを前記コイルに引き込む動作の過程で押し出しつつ、前記プランジャが更に前記コイルに引き込まれたときに前記モータ部の主回路を閉路し前記モータ部の駆動を開始するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン始動装置。