JP2004218591A

JP2004218591A - 車両用エンジンの始動装置

Info

Publication number: JP2004218591A
Application number: JP2003009142A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Sakai; 和人酒井; Toshiaki Asada; 俊昭浅田; Shuichi Ezaki; 修一江崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05
Also published as: EP1439305A2; EP1439305A3

Abstract

【課題】クランク軸の回転に対する抵抗を増加させるおそれがなく、始動用のギヤの回転を利用して始動系のギヤ列に潤滑油を適切に供給することが可能な車両用エンジンの始動装置を提供する。
【解決手段】始動モータ２と、始動モータ２の回転をクランク軸３に伝達するギヤ列４と、始動モータ２とクランク軸３の間に設けられ始動モータ２からクランク軸３への回転伝達は許容しクランク軸３から始動モータ２への回転伝達は阻止するワンウェイクラッチ８とを備えた車両用エンジンの始動装置１において、ワンウェイクラッチ８とクランク軸３との間に配置されたギヤ９、１０をクランク室の最高油面位置１１に潤滑油が達してもその潤滑油面と干渉しない位置に設け、始動モータ２とワンウェイクラッチ８との間に配置されているスタータギヤ５をクランク室の最低油面位置１２にある潤滑油と干渉する位置に設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用エンジンの始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用エンジンの始動装置として、始動モータの出力軸とクランク軸との間に始動系ギヤ列が設けられ、その始動系ギヤ列の途中にワンウェイクラッチが設けられることにより、始動系ギヤ列に含まれる一部のギヤがクランク軸とともに回転する常時噛み合い式の始動装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２０５１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の始動装置では、始動系ギヤ列の各ギヤとクランク室の下部のオイルパン内に蓄えられる潤滑油の油面との位置関係について何ら考慮されていない。しかし、始動系ギヤ列の各ギヤはクランク軸と同軸のクランクギヤが最も下に位置するようにレイアウトされているため、仮にオイルパンの潤滑油をギヤで掻き上げて潤滑を実現するならば、クランクギヤを潤滑油内に浸す必要がある。ところが、クランク軸とともに回転するクランクギヤを潤滑油に浸した場合はクランクギヤと潤滑油との間の摩擦抵抗がクランク軸の回転に対する抵抗として継続的に作用し、エンジンの摩擦損失が増加する。
【０００５】
また、クランクギヤを潤滑油の油面よりも上方に配置した場合には始動系ギヤ列に含まれる全てのギヤが潤滑油に触れないため、オイルポンプを設けたり潤滑用の油経路を追加する等の対策が必要となり、コストアップの要因となる。特に、クランク軸からワンウェイクラッチまでの間のギヤは、内燃機関が運転されている限り互いに噛み合った状態でクランク軸とともに回転を続けており、適正な潤滑が必要不可欠である。
【０００６】
そこで、本発明はクランク軸の回転に対する抵抗を増加させるおそれがなく、好ましくは始動用のギヤの回転を利用して始動系のギヤ列に潤滑油を適切に供給することが可能な車両用エンジンの始動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、始動モータと、前記始動モータの回転をクランク軸に伝達するギヤ列と、前記始動モータと前記クランク軸の間に設けられて前記始動モータから前記クランク軸への回転伝達は許容し前記クランク軸から前記始動モータへの回転伝達は阻止するクラッチ手段とを備えた車両用エンジンの始動装置において、前記ギヤ列を構成するギヤのうち前記クラッチ手段と前記クランク軸との間に配置されているギヤを、クランク室に設定されている最高油面位置に潤滑油が達してもその潤滑油面と干渉しない位置に設けたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
この始動装置によれば、クランク軸とクラッチ手段との間に配置されたギヤがクランク軸とともに回転するが、それらのギヤはクランク室の最高油面位置の潤滑油と干渉せず、潤滑油との間で摩擦抵抗を発生させることがない。従って、エンジンの運転中において始動用のギヤ列と潤滑油との間に継続的に摩擦抵抗が発生するおそれがなく、よって、エンジンの摩擦損失の増加を防止することができる。
【０００９】
本発明の車両用エンジンの始動装置においては、前記ギヤ列を構成するギヤのうち、前記始動モータと前記クラッチ手段との間に配置されている少なくとも１つのギヤを、前記クランク室に設定されている最低油面位置にある前記潤滑油と干渉する位置に設けることが望ましい（請求項２）。
【００１０】
始動モータからクラッチ手段までの間のギヤは始動モータが回転した場合に回転するが、クランク軸によって回転駆動されることはない。従って、始動モータの動作時には最低油面位置の油面と干渉する位置に配置されたギヤの回転に伴って潤滑油が掻き上げられ、それによりギヤ列の各所に潤滑油が飛散してクランク軸とクラッチ手段との間のギヤに潤滑油が行き渡る。その一方、エンジンが始動して始動モータが停止した後は、潤滑油に浸されたギヤが停止し、クランク軸に対して継続的に摩擦抵抗が付加されるおそれはない。
【００１１】
前記ギヤ列が前記始動モータの出力軸の回転を漸次減速して前記クランク軸まで伝達するように構成され、前記始動モータの前記出力軸に取り付けられたスタータギヤが前記最低油面位置にある前記潤滑油と干渉する位置に配置されていてもよい（請求項３）。この場合には、スタータギヤが最も高速で回転するため、これを潤滑油に浸すことにより潤滑油を十分に掻き上げて潤滑油を広範囲に飛散させることができる。
【００１２】
本発明の始動装置において、前記最高油面位置及び前記最低油面位置のそれぞれは、車両又はエンジン側の制約に基づいて定められる（請求項４）。例えば、エンジン内において潤滑油面と干渉させたくない特有の部品（例えばコネクティングロッド）が存在する場合には、車両の仕様から許容される最大限の傾きを与えてもその部品が潤滑油面内に浸されないように最高油面位置が決定される。その一方、潤滑油内に必ず浸されている必要のある部品（例えば潤滑油ポンプの吸い込み口やそれに接続されるストレーナ）がある場合に、車両の仕様から許容される最大限の傾きを与えてもその部品が潤滑油面内に浸されているように最低油面位置が定められる。その他にもエンジンや車両の構造的な制約から要求される種々の条件を考慮して最高油面位置や最低油面位置を定めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明の一実施形態に係る車両用エンジンの始動装置を示している。なお、車両用エンジンはピストンの往復運動を回転運動に変換するレシプロ式のエンジンである。始動装置１は、始動モータ２と、エンジンのクランク軸３に始動モータ２の回転を伝達するギヤ列４とを備えている。ギヤ列４は、始動モータ２の出力軸２ａによって駆動されるスタータギヤ５と、クランク軸３及び始動モータ２と平行に設けられた支持軸６上にスタータギヤ５と噛み合うように設けられたドリブンギヤ７と、支持軸６上にクラッチ手段としてのワンウェイクラッチ８を介して同軸的に設けられた中間ギヤ９と、中間ギヤ９と噛み合うようにしてクランク軸３に設けられたクランクギヤ１０とを備えている。スタータギヤ５とドリブンギヤ７、中間ギヤ９とクランクギヤ１０との間の歯数比はそれぞれのギヤ間で始動モータ２の出力軸２ａ側からクランク軸３側に向かって回転が減速して伝達されるように設定されている。従って、ギヤ列４においては回転が漸次減速されてクランク軸３まで伝達される。
【００１４】
ドリブンギヤ７は支持軸６と一体回転可能である。ワンウェイクラッチ８は、ドリブンギヤ７から中間ギヤ９への回転伝達を許容し、中間ギヤ９からドリブンギヤ７への回転伝達を阻止する。ギヤ列４はエンジンのクランク室の下部に設けられたオイルパン（不図示）内に収められている。オイルパンには潤滑油の最高油面位置１１及び最低油面位置１２が設定されている。
【００１５】
最高油面位置１１及び最低油面位置１２は、始動装置１によって始動されるエンジン、又は始動装置１が搭載される車両の構造的な制約からそれぞれ決定される。最高油面位置１１は、例えばクランク軸３とピストンとを結ぶコネクティングロッドが潤滑油に浸かることがないように設定される。最低油面位置１２は、例えば車両が許容されている範囲で最大限に傾いてもオイルパンの底に配置された潤滑油ポンプのストレーナが潤滑油内に浸かっているように設定される。その他にも、エンジン底部の形状、エンジンの振動を打ち消すためのバランスシャフトを回転させるギヤの位置、車両へ搭載した状態におけるエンジンの傾き等が最高油面位置１１及び最低油面位置１２の決定に際して考慮されることもある。
【００１６】
そして、始動装置１において、ギヤ列４を構成する各ギア５、７、９及び１０は上述した最高油面位置１１及び最低油面位置１２との関連において次のように配置されている。
【００１７】
まず、スタータギヤ５は少なくともその一部が最低油面位置１２よりも下方に位置するように配置されている。次に、クランクギヤ１０に関しては最高油面位置１１よりも上方に離れるようにその歯先円直径が設定されている。また、中間ギヤ９に関しては、その全体が最高油面位置１１よりも上方に離れるように軸芯位置及び歯先円直径がそれぞれ設定されている。さらに、ドリブンギヤ７に関しては中間ギヤ９と同軸でかつスタータギヤ５と噛み合うようにその直径が設定されている。以上のように各ギヤ５、７、９及び１０を配置することにより、ワンウェイクラッチ８とクランク軸３との間に配置される中間ギヤ９及びクランクギヤ１０はオイルパン内の潤滑油の油面が最高油面位置１１に達した場合でも潤滑油の油面と干渉せず、その一方、始動モータ２とワンウェイクラッチ８との間に配置されたスタータギヤ５は最低油面位置１２まで潤滑油の油面が低下してもその油面と干渉するようになる。ドリブンギヤ７についてはその歯先円の下端が最高油面位置１１と最低油面位置１２との間にあるため、潤滑油の油面位置の変動に応じて油面から離れ又は潤滑油に浸かっている。
【００１８】
以上の構成の始動装置１によれば、エンジンの始動時においては始動モータ２の回転がスタータギヤ５及びドリブンギヤ７、ワンウェイクラッチ８、中間ギヤ９及びクランクギヤ１０に順次伝達されてクランク軸３が回転駆動される。その際、スタータギヤ５が潤滑油を掻き上げるため、ギヤ列４の周りに潤滑油がミスト状に飛び散って潤滑油の油面よりも上方に位置している中間ギヤ９及びクランクギヤ１０にも潤滑油が供給される。従って、特にこれらのギヤ９、１０に対して潤滑油を供給する機構を別途設ける必要がない。また、スタータギヤ５はギヤ列４内において最も高速で回転するため、潤滑油を掻き上げる効果も高く、潤滑油を広範囲に飛散させることができる。
【００１９】
エンジンが始動して始動モータ２の出力軸２ａが停止すると、クランクギヤ１０及び中間ギヤ９はクランク軸３によって回転駆動されて回転を続けるが、その回転の伝達がワンウェイクラッチ８によって遮断されてドリブンギヤ７及びスタータギヤ５は始動モータ２の出力軸２ａと同様に停止する。このため、スタータギヤ５やドリブンギヤ７が潤滑油に浸かっていても、それらのギヤ５、７と潤滑油との間の摩擦抵抗がクランク軸３の回転に対する抵抗として作用することはなく、ギヤ列４と潤滑油との接触に起因してエンジンの摩擦損失が増加するおそれがない。
【００２０】
本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、スタータギヤ５に代え、又は加えてドリブンギヤ７の歯先円の下端を最低油面位置１２よりも下方に配置してもよい。始動モータ２とワンウェイクラッチ８との間に配置される少なくとも一つのギヤが最低油面位置の潤滑油の油面と干渉するように配置されている限り、始動時のギヤの回転を利用して潤滑油を各所に供給することができる。その他にも、ギヤ列４を構成するギヤの個数、及び配置は、本発明の技術的思想と実質的に同一の範囲に含まれる限りにおいて適宜に変更してよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の始動装置によれば、クラッチ手段とクランク軸との間に配置されてクランク軸とともに回転するギヤを潤滑油面と干渉させないようにしたので、始動用のギヤ列と潤滑油との継続的な摩擦に伴うエンジンの摩擦損失の増加を防止できる。また、始動モータとクラッチ手段との間に配置される少なくとも一つのギヤを必ず潤滑油に浸かるように設けることにより、始動用のギヤの回転を利用して始動系のギヤ列に潤滑油を適切に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る始動装置をギヤの軸線方向から見た状態を示す図。
【図２】図１の始動装置をギヤの軸線方向に沿って一部破断して示す図。
【符号の説明】
１始動装置
２始動モータ
３クランク軸
４ギヤ列
５スタータギヤ
６支持軸
７ドリブンギヤ
８ワンウェイクラッチ（クラッチ手段）
９中間ギヤ
１０クランクギヤ
１１最高油面位置
１２最低油面位置

Claims

始動モータと、前記始動モータの回転をクランク軸に伝達するギヤ列と、前記始動モータと前記クランク軸の間に設けられ、前記始動モータから前記クランク軸への回転伝達は許容し前記クランク軸から前記始動モータへの回転伝達は阻止するクラッチ手段とを備えた車両用エンジンの始動装置において、
前記ギヤ列を構成するギヤのうち前記クラッチ手段と前記クランク軸との間に配置されているギヤを、クランク室に設定されている最高油面位置に潤滑油が達してもその潤滑油面と干渉しない位置に設けたことを特徴とする車両用エンジンの始動装置。
前記ギヤ列を構成するギヤのうち、前記始動モータと前記クラッチ手段との間に配置されている少なくとも一つのギヤを、前記クランク室に設定されている最低油面位置にある前記潤滑油と干渉する位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの始動装置。
前記ギヤ列が前記始動モータの出力軸の回転を漸次減速して前記クランク軸まで伝達するように構成され、前記始動モータの前記出力軸に取り付けられたスタータギヤが前記最低油面位置にある前記潤滑油と干渉する位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンの始動装置。
前記最高油面位置及び前記最低油面位置のそれぞれは、車両又はエンジン側の制約から定められていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用エンジンの始動装置。