JP6095636B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

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ヤは、エンジンに設けられたリングギヤが回転していない状態で、リングギヤ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、リングギヤの回転中でもピニオンギヤをリングギヤ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直後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、リングギヤの回転中に事前にピニオンギヤ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ヤの回転中にピニオンギヤを噛み合わせる方法として、ピニオンギヤを押し出し、ピニオンギヤとリングギヤの回転数が所定の回転数差の間にあるときに、ピニオンギヤをリングギヤに噛み合わせるようにしている。

このような場合では、エンジンの逆回転時のピニオンギヤとリングギヤ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ヤとリングギヤ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）。

あるいは、ピニオンギヤとリングギヤ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、ピニオンギヤとリングギヤ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、ピニオンギヤとリングギヤ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ヤ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ヤ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ヤ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ヤ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ヤの損傷は、アイドリングストップに於けるリングギヤ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ヤが完全に停止した後に再始動する場合であっても、何かの異常により、ピニオンギヤの回転停止であるロックが発生すると、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ヤに与えられ、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ヤが大きく損傷することは避けられない。更に、ピニオンギヤ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ヤ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。

この発明は、このような問題を解決するためになされたもので、リングギヤ側からピニオンギヤ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ヤ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ヤに噛み合い得るピニオンギヤを備え、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ヤが前記リングギヤ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、
前記リングギヤと噛み合った前記ピニオンギヤが、前記リングギヤ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ヤ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、前記リングギヤへの前記トルクの伝達を遮断する遮断機構部と、
を備え、
前記出力軸は、出力軸側ヘリカルスプライン部を備え、
前記ピニオン移動体部は、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部を備え、
前記出力軸側ヘリカルスプライン部は、噛合い部と、前記噛合い部に対して前記出力軸の軸方向の反モータ部側に間隔を介して対向するように設けられたストッパ部とを備え、
前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部は、前記出力軸側ヘリカルスプライン部の前記噛合い部に噛合う歯部を備え、
前記ピニオン移動体部は、前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部の前記歯部が前記出力軸側ヘリカルスプライン部の前記ストッパ部に当接することにより、前記リングギヤ側への軸方向の移動が規制されるように構成されており、
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は、夫々軸方向に垂直な面に対して所定の角度を有するトルク伝達面と、前記軸方向に垂直な面に対して前記所定の角度より小さくなだらかな角度に設定された滑り面を備えている、
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、リングギヤ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ヤおよび機構を、異常な衝撃から保護することができる。

又、ピニオン移動体部の軸方向を規制するストッパを出力軸に設けることで、リングギヤ側から異常なトルクが加わった際の、遮断機構部の動作性を向上させることができる。

更に、ピニオン移動体部の軸方向を規制するストッパを出力軸に設けることで、リングギヤ側から異常なトルクが加わった際、ピニオンとリングギヤの噛み合い代を増加させることができるため、歯のダメージ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ヤ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１によるエンジン始動装置の出力軸側ヘリカルスプライン部を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置の出力軸側ヘリカルスプライン部とピニオン移動体側ヘリカルスプライン部との組付け手順を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるエンジン始動装置のオーバーランニングクラッチ部の構成図である。 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の斜視図である。

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、止め輪８０、及び減速ギヤ部９０により構成されている。プランジャ５０とレバー６０は、押し出し機構部を構成する。

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に減速ギヤ部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。出力軸２０には、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が形成されているが、この出力軸側ヘリカルスプライン部２１の詳細については後述する。

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に電流が流れ励磁されることにより、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、リングギヤ１００に噛み合ったピニオンギヤ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、ピニオンギヤ３４、レバー６０と係合するレバーかかり部品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（後述の図４参照）は出力軸側ヘリカルスプライン部２１（前述の図１参照）に噛み合わされている。

図１１は、この発明の実施の形態１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１１に於いて、オーバーランニングクラッチ部３１は、図１１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ヤ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ヤ側伝達部材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ヤ側伝達部材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、ピニオンギヤ側伝達部材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とピニオンギヤ側伝達部材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、ピニオンギヤ側伝達部材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とピニオンギヤ側伝達部材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をピニオンギヤ側伝達部材３３２の方向に押圧している。

また、皿バネ３６の組付け方向を、皿バネ３６の内径側形状と出力軸側伝達部材３３１が接するようにすることで、皿バネ荷重による出力軸側伝達部材３３１と、皿バネカバー３６１が受けるせん断応力を低減することができる。前述の皿バネ３６の組付け方向とすることにより、皿バネ荷重の作用点と出力軸側伝達部材３３１の支点、および皿バネ荷重の作用点と皿バネカバーの支点の距離を小さくでき、各々にかかる負荷を低減することができる。

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側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からピニオンギヤ側伝達部材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部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ヤ３４に伝達される。ピニオンギヤ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ヤ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ヤ側伝達部材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６及び図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。 尚、図７は、後述するように皿バネ３６が初期設定時よりも更に圧縮されて初期たわみ量Ｓ以上にたわみ、初期荷重Ｆｋ１より大きい荷重Ｆｋを出力軸側伝達部材３３１に与えている状態を示している。

エンジンのリングギヤ１００が逆回転してトルクＴがピニオンギヤ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とピニオンギヤ側伝達部材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、ピニオンギヤ側伝達部材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Ｆｋ１よりも大きくなると、皿バネ３６が初期たわみ量Ｓから更に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ヤ１００からピニオンギヤ３４に伝達されたトルクが、ピニオンギヤ側伝達部材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よりも大きくなり、前述したように皿バネ３６は初期圧縮量Ｓから更に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、ピニオンギヤ側伝達部材３３２の３３２ａとが噛み合わなくなり、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギヤ側伝達部材３３２は空転することになる。

即ち、図８の（ｂ）に示す出力軸側伝達部材３３１とピニオンギヤ側伝達部材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、（Ｓ＋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とピニオンギヤ側伝達部材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とピニオンギヤ側伝達部材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とピニオンギヤ側伝達部材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、ピニオンギヤ側伝達部材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とピニオンギヤ側伝達部材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。この発明の実施の形態１では出力軸側伝達部材３３１とピニオンギヤ側伝達部材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ヤ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ヤに噛み合っているピニオンギヤ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とピニオンギヤ側伝達部材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の傾きは任意に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とピニオンギヤ側伝達部材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、ピニオンギヤ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が初期たわみ量Ｓから更にストローク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とピニオンギヤ側伝達部材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ヤとリングギヤ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、リングギヤ側から異常なトルクが発生した場合、例えばリングギヤの逆転中にピニオンギヤ３４とリングギヤ１００を噛み合わせた際にリングギヤ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、ピニオンギヤ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、減速ギヤ部９０にトルク衝撃が伝達する前に空転が発生して出力軸側ヘリカルスプライン部２１、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン３５等を損傷させることがなく、又、ピニオンギヤとリングギヤ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、リングギヤ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ヤとリングギヤ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ヤ側のピニオンギヤ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、ピニオンギヤ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。

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。

次に、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について説明する。図１に於いて、出力軸２０に設けられた出力軸側ヘリカルスプライン部２１は、ピニオン移動体部３０の出力軸側伝達部材３３１に設けられたピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５と噛合する噛合い部２１ａと、ピニオン移動体部３０の反モータ部側への軸方向の移動を規制するストッパ部２１ｂとで構成されている。図１２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の斜視図である。

図９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ヘリカルスプライン部を示す説明図であって、噛合い部２１ａとストッパ部２１ｂの構成を模式的に示している。図９に示すように、噛合い部２１ａは、複数の歯部２１ａ１１、２１ａ１２、２１ａ１３と、歯部２１ａ１１と歯部２１ａ１２との間に形成された歯間部２１ａ２１、歯部２１ａ１２と歯部２１ａ１３との間に形成された歯間部２１ａ２２とにより構成されている。夫々の歯部２１ａ１１、２１ａ１２、２１ａ１３は、その長さ方向が出力軸２０の軸心Ｘに対して所定角度だけ傾斜するように形成されている。

ストッパ部２１ｂは、複数のストッパ２１ｂ１１、２１ｂ１２と、ストッパ２１ｂ１１とストッパ２１ｂ１２との間に形成されたストッパ切欠部２１ｂ２とにより構成されている。複数のストッパ２１ｂ１１、２１ｂ１２と、ストッパ切欠部２１ｂ２とは、軸心Ｘと直交する方向に出力軸２０の周面を取り巻くように、直列に整列して配置されている。ストッパ部２１ｂのストッパ切欠部２１ｂ２は、噛合い部２１ａの歯間部２１ａ２１の延びる方向に一致するように配置されている。この実施の形態１では、ストッパ切欠部２１ｂ２の幅寸法は、歯間部２１ａ２１の幅寸法と同一に形成されている。ストッパ部２１ｂのストッパ２１ｂ１１、２１ｂ１２は、噛合い部２１ａの歯間部２１ａ２２に対向する位置に配置されている。

噛合い部２１ａに於ける複数の歯部２１ａ１１、２１ａ１２、２１ａ１３・・、及び、ストッパ部２１ｂに於ける複数のストッパ切欠部２１ｂ２・・は、ピニオン移動体部３０のピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５のスプライン形状に対応したギヤ諸元によるスプライン形状となっている。又、ストッパ部２１ｂに於ける複数のストッパ切欠部２１ｂ２・・は、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５の複数の歯部に夫々対応する位置に形成されている

次に、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５と、出力軸側ヘリカルスプライン部２１との組付けについて説明する。図１０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ヘリカルスプライン部とピニオン移動体側ヘリカルスプライン部との組付け手順を示す説明図である。ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５と、出力軸側ヘリカルスプライン部２１とを組付けるには、先ず、出力軸２０の反モータ部側の端部から、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５を出力軸側ヘリカルスプライン部２１のモータ部側の端部まで挿入する。

具体的には、図１０の（ａ）に示すように、出力軸側ヘリカルスプライン部２１のストッパ部２１ｂに於ける複数のストッパ切欠部２１ｂ２に、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５の歯部を破線で示すように挿入し、次に、出力軸側ヘリカルスプライン部２１の歯間部２１ａ２１と歯間部２１ａ２２との間の歯間部２１ａ２１に、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５の歯部を挿入して矢印で示すように実線で示す位置まで移動させる。実線で示すピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５の歯部の位置は、出力軸側ヘリカルスプライン部２１の噛合い部２１ａのモータ部側の端部を通り越した位置に存在する。

次に、図１０の（ｂ）に示すように、出力軸側ヘリカルスプライン部２１とピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５とを、出力軸２０の軸心の周りに相対的に回転させて、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５の歯部を、破線で示す位置から実線で示す位置まで噛合い部２１ａの１歯分だけ回転させる。実線で示すピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５の歯部は、出力軸側ヘリカルスプライン部２１の噛合い部２１ａの歯間部２１ａ２２に対応した位置に存在する。

次に、図１０の（ｃ）に示すように、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５を、フロント方向に移動させて出力軸側ヘリカルスプライン部２１の歯間部２１ａ２２内に若干挿入する。そして、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５のモータ部側（リヤ方向）への移動を規制するための止め輪８０を、出力軸２０の周面に固定する。このとき、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５の歯部と出力軸側ヘリカルスプライン部の噛合い部２１ａが軸方向に対してラップするように止め輪８０の位置が設定されている。

以上述べた手順により、出力軸側ヘリカルスプライン部２１とピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５とを容易に組み付けることができる。又、出力軸側ヘリカルスプライン部２１とピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５とは、前述と逆の手順により、容易に分離することができる。

前述のように、出力軸側ヘリカルスプライン部２１とピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５とが構成されているので、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５の歯部の反モータ部側の端部が出力軸側ヘリカルスプライン部２１のストッパ部２１ａに於けるストッパ２１ｂ１２に当接することで、ピニオン移動体部３０の反モータ部側への移動を規制する。従って、従来の装置が出力軸の反モータ部側の先端部に設けていたストッパ部材を廃止することができる。

以上のように構成された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、リングギヤ側から異常なトルクがエンジン始動装置に加わった際の、遮断機構部の動作性を向上させることができる。

即ち、リングギヤ側から異常なトルクがエンジン始動装置に加わると、皿バネ３６がたわみ、出力軸側伝達部材３３１の爪部３３１ｃのトルク伝達面３３１ａと、ピニオンギヤ側伝達部材３３２の爪部３３２ｃのトルク伝達面３３２ａとの噛合いが外れる。このとき、プランジャ５０とレバー６０により構成される押し出し機構部によって、ピニオン移動体部３０が反モータ部側に力が加えられているため、レバーかかり部品３８、皿バネカバー３６１、ピニオンギヤ側伝達部材３３２、クラッチローラ３１３、クラッチインナ３１２を介して、ピニオンギヤ３４が反モータ部側、即ちリングギヤ側に移動することになるが、従来の出力軸の先端部にストッパ部材が配置されている構造の場合、ピニオンギヤ３４のピニオンギヤ側への移動が規制されてしまうため、出力軸側伝達部材３３１の爪部３
３１ｃとピニオンギヤ側伝達部材３３２の爪部３３２ｃ噛合いを外し、ピニオンギヤ３４をリングギヤ側へ押し出そうとする力と、出力軸の先端部に設けられたストッパ部材によりピニオンギヤ３４のリングギヤ側への移動を規制する反力とが働き、遮断機構部３３の動作性が悪くなってしまう。

しかし、従来の出力軸の先端部に設けていたストッパ部材を、この発明の実施の形態１のように出力軸２０と一体化させて出力軸側ヘリカルスプライン部２１にストッパ部２１ｂとして設けることで、ピニオン移動体部３０の反モータ部側即ちリングギヤ側への移動は、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５と出力軸側ヘリカルスプライン部２１のストッパ部２１ｂとが当接することで達成され、ピニオンギヤ３４が反モータ側即ちリングギヤ側への移動が規制されることが無くなり、遮断機構部３３の動作性を向上させることができる。

又、リングギヤ側から異常なトルクが加わり、遮断機構部３３の爪部３３１ｃと爪部３３２ｃの噛合いが外れる際、ピニオンギヤ３４が爪部の噛合い高さＬ分だけリングギヤ側に移動するため、リングギヤ１００とピニオンギヤ３４の噛合い代が増加し、面圧を低減させることができる。つまり、リングギヤ１００から異常トルクが加わり、最もピニオンギヤ３４に負荷がかかる瞬間、噛合い代が増加し、歯のダメージを抑制することができる。

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、トルク設定が容易に小型で実施することができ、エンジンの逆回転時だけでなく摩耗によってピニオンギヤとリングギヤ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３０のヘリカルスプライン部の外周側で、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で連結するようにしているので、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ヤが惰性回転中にピニオンギヤとリングギヤ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ヤ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、ギヤ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。

尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

以上述べたこの発明の実施の形態１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ヤに噛み合い得るピニオンギヤを備え、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ヤが前記リングギヤ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、
前記リングギヤと噛み合った前記ピニオンギヤが、前記リングギヤ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ヤ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、前記リングギヤへの前記トルクの伝達を遮断する遮断機構部と、
を備え、
前記出力軸は、出力軸側ヘリカルスプライン部を備え、
前記ピニオン移動体部は、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部を備え、
前記出力軸側ヘリカルスプライン部は、噛合い部と、前記噛合い部に対して前記出力軸の軸方向の反モータ部側に間隔を介して対向するように設けられたストッパ部とを備え、
前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部は、前記出力軸側ヘリカルスプライン部の前記噛合い部に噛合う歯部を備え、
前記ピニオン移動体部は、前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部の前記歯部が前記出力軸側ヘリカルスプライン部の前記ストッパ部に当接することにより、前記リングギヤ側への軸方向の移動が規制されるように構成されており、
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は、夫々軸方向に垂直な面に対して所定の角度を有するトルク伝達面と、前記軸方向に垂直な面に対して前記所定の角度より小さくなだらかな角度に設定された滑り面を備えている、
ことを特徴とするエンジン始動装置。

（２）前記出力軸側ヘリカルスプライン部に於ける前記噛合い部は、前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部の前記歯部と係合するスラストスプライン形状の歯部を備え、
前記出力軸側ヘリカルスプライン部に於ける前記ストッパ部は、前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部の前記歯部に対応する位置にストッパ切欠部と、前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部の前記歯部に当接し得るストッパとを備えている、
ことを特徴とする上記（１）に記載のエンジン始動装置。

（３）前記トルク伝達面は、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）から（３）のうちの何れか一つに記載のエンジン始動装置。

（４）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、前記ピニオンギヤを、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、
ことを特徴とする上記（１）から（４）のうちの何れか一つに記載のエンジン始動装置。

（５）前記バネ部材は皿バネであって、前記ピニオン移動体部ヘリカルスプライン部の外周側に設けられている、
ことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のエンジン始動装置。

（６）前記皿バネは、その内径側が前記遮断機構部の前記一対の伝達部材をリングギヤ側に押圧するように構成されている、
ことを特徴とする上記（５）に記載のエンジン始動装置。

（７）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、
ことを特徴とする上記（５）又は（６）に記載のエンジン始動装置。

１０ モータ部、２０ 出力軸、２１ 出力軸側ヘリカルスプライン部、２１ａ 噛合い部、２１ａ１１、２１ａ１２、２１ａ２１３ 歯間部２１ａ２１、２１ａ２２ 歯間部、２１ｂ ストッパ部、２１ｂ１１、２１ｂ１２ ストッパ、２１ｂ２ ストッパ切欠部、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 ピニオンギヤ側伝達部材、３４ ピニオンギヤ、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、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 止め輪、９０ 減速ギヤ部、１００ リングギヤ。

Claims (7)

1. モータ部と、
   エンジン側に設けられたリングギヤに噛み合い得るピニオンギヤを備え、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ヤが前記リングギヤ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、
   前記リングギヤと噛み合った前記ピニオンギヤが、前記リングギヤ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ヤ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、前記リングギヤへの前記トルクの伝達を遮断する遮断機構部と、
   を備え、
   前記出力軸は、出力軸側ヘリカルスプライン部を備え、
   前記ピニオン移動体部は、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部を備え、
   前記出力軸側ヘリカルスプライン部は、噛合い部と、前記噛合い部に対して前記出力軸の軸方向の反モータ部側に間隔を介して対向するように設けられたストッパ部とを備え、
   前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部は、前記出力軸側ヘリカルスプライン部の前記噛合い部に噛合う歯部を備え、
   前記ピニオン移動体部は、前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部の前記歯部が前記出力軸側ヘリカルスプライン部の前記ストッパ部に当接することにより、前記リングギヤ側への軸方向の移動が規制されるように構成されており、
   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は、夫々軸方向に垂直な面に対して所定の角度を有するトルク伝達面と、前記軸方向に垂直な面に対して前記所定の角度より小さくなだらかな角度に設定された滑り面を備えている、
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
2. 前記出力軸側ヘリカルスプライン部に於ける前記噛合い部は、前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部の前記歯部と係合するスラストスプライン形状の歯部を備え、
   前記出力軸側ヘリカルスプライン部に於ける前記ストッパ部は、前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部の前記歯部に対応する位置にストッパ切欠部と、前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部の前記歯部に当接し得るストッパとを備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。
3. 前記トルク伝達面は、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又は２に記載のエンジン始動装置。
4. 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、前記ピニオンギヤを、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から３のうちの何れか一項に記載のエンジン始動装置。
5. 前記バネ部材は皿バネであって、前記ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部の外周側に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン始動装置。
6. 前記皿バネは、その内径側が前記遮断機構部の前記一対の伝達部材をリングギヤ側に押圧するように構成されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のエンジン始動装置。
7. 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、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載のエンジン始動装置。