JP2006063809A - Internal combustion engine starting device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine starting device for suppressing adverse effects due to a change of thrust with a change in the state of a one-way clutch. <P>SOLUTION: The starting device comprises a pinion 4 provided on a rotating shaft 3 of a starter motor 2, a crank gear 6 provided on a crank shaft, and a gear assembly 7 having a combination of a driven gear 8 provided on the side of the pinion 4, an intermediate gear 9 provided on the side of the crank gear 6, and the one-way clutch 10 laid between the gears, in such a manner as to be integrally movable in the direction of an axis CL1. The tooth torsional directions of the driven gear 8 and the intermediate gear 9 are set to generate thrust in mutually opposite directions. In opposition to the direction of generating thrust on the intermediate gear 9, a side wall 20a and a metal spring 21 are provided for restricting the movement of the gear assembly 7 and for easing the collision of the gear assembly 7 with the side wall 20a, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の始動装置に関する。   The present invention relates to a starter for an internal combustion engine.

内燃機関の始動装置として、スタータモータの回転をヘリカルギアで構成されたピニオンとリングギアとを介してクランク軸に伝達し、リングギアとクランク軸との間にピニオン側からクランク軸側への回転伝達を許容する一方で反対方向の回転伝達を阻止する一方向クラッチを介在させたものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び特許文献３が存在する。   As a starting device for an internal combustion engine, the rotation of the starter motor is transmitted to the crankshaft via a pinion and a ring gear composed of a helical gear, and the rotation from the pinion side to the crankshaft side is between the ring gear and the crankshaft. There is known one in which a one-way clutch that allows transmission while preventing rotation transmission in the opposite direction is interposed (Patent Document 1). In addition, there are Patent Document 2 and Patent Document 3 as prior art documents related to the present invention.

特開２０００−２７４３３７号公報JP 2000-274337 A 特開平９−４１９８３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-41983 特開平８−２８４６１８号公報JP-A-8-284618

上記の始動装置では、ピニオン及びリングギアがそれぞれヘリカルギアであるので各ギアにスラスト力が発生する。そして、ピニオンの回転がクランク軸に伝達している状態から一方向クラッチにて遮断された状態に変化すると、各ギアに発生するスラスト力が変化する。このようなスラスト力の変化によって、例えばリングギアが軸線方向に移動して周辺部品と衝突し打音を生じる等の弊害が生じる。   In the starter described above, since the pinion and the ring gear are helical gears, a thrust force is generated in each gear. Then, when the rotation of the pinion is changed from being transmitted to the crankshaft to being interrupted by the one-way clutch, the thrust force generated in each gear is changed. Due to such a change in the thrust force, for example, the ring gear moves in the axial direction and collides with peripheral components to generate a hitting sound.

そこで、本発明は、一方向クラッチの状態変化に伴うスラスト力の変化によって生じる弊害を抑制できる内燃機関の始動装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a starter for an internal combustion engine that can suppress adverse effects caused by changes in thrust force accompanying changes in the state of a one-way clutch.

本発明の内燃機関の始動装置は、スタータモータの回転軸に設けられたピニオンと、内燃機関のクランク軸に設けられたクランクギアと、前記ピニオンの回転を前記クランクギアに伝達する回転伝達機構と、を具備し、前記回転伝達機構は、前記ピニオン側に設けられた第１のヘリカルギアと、前記クランクギア側に設けられた第２のヘリカルギアと、これらのヘリカルギアの間に介在して、前記ピニオンから前記クランクギアへの回転伝達を許容するとともに前記クランクギアから前記ピニオンへの回転伝達を阻止する一方向クラッチと、を軸線方向に一体移動可能に組合わせたギアアッセンブリを含み、前記ギアアッセンブリの前記第１のヘリカルギア及び前記第２のヘリカルギアのそれぞれの歯のねじれ方向は、前記ピニオンから前記クランクギアへの回転伝達に伴って互いに逆向きのスラスト力が発生するように設定されており、前記ピニオンから前記クランクギアへの回転伝達に伴って前記第２のヘリカルギアに生じるスラスト力の方向と反対方向に、前記ギアアッセンブリの移動を規制する移動規制部材と、前記移動規制部材と前記ギアアッセンブリとの衝突を緩和する緩衝部材と、がそれぞれ設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。   An internal combustion engine starter according to the present invention includes a pinion provided on a rotation shaft of a starter motor, a crank gear provided on a crankshaft of the internal combustion engine, and a rotation transmission mechanism that transmits rotation of the pinion to the crank gear. The rotation transmission mechanism is interposed between the first helical gear provided on the pinion side, the second helical gear provided on the crank gear side, and these helical gears. A one-way clutch that allows rotation transmission from the pinion to the crank gear and prevents rotation transmission from the crank gear to the pinion, and includes a gear assembly that is integrally movable in the axial direction, The twist direction of each tooth of the first helical gear and the second helical gear of the gear assembly is from the pinion to the It is set so that thrust forces in opposite directions are generated with the transmission of rotation to the rank gear, and the direction of the thrust force generated in the second helical gear with the transmission of rotation from the pinion to the crank gear The movement restriction member for restricting the movement of the gear assembly and the buffer member for reducing the collision between the movement restriction member and the gear assembly are provided in opposite directions, thereby solving the above-described problems. (Claim 1).

ピニオンからクランクギアへ回転伝達されている場合には、第１のヘリカルギアと第２のヘリカルギアとには互いに逆向きのスラスト力が発生し、これらのスラスト力が互いにキャンセルし合うから、ギアアッセンブリに作用するスラスト力が一方向に偏らない。一方、例えば内燃機関の始動クランキング中に、ある気筒が圧縮行程から膨張行程に転じたときのように、ピニオンからクランクギアへの回転伝達が一方向クラッチにより遮断されると同時に第２のヘリカルギアにクランクギアの回転力が入力されて第２のヘリカルギアが空転する場合には、第２のヘリカルギアに作用するスラスト力の方向が反転し、ギアアッセンブリに作用するスラスト力がその反転した方向に偏るから、ギアアッセンブリはその方向に移動する。この発明によれば、その移動方向、即ち、ピニオンからクランクギアへの回転伝達に伴って第２のヘリカルギアに生じるスラスト力の方向と反対方向に、移動規制部材と緩衝部材とがそれぞれ設けられているため、ギアアッセンブリと移動規制部材との衝突が緩和され、その衝突による打音や破損を抑制できる。更に、緩衝部材が前記ピニオンから前記クランクギアへの回転伝達に伴って前記第２のヘリカルギアに生じるスラスト力の方向と反対方向のみに設けられているので、ギアアッセンブリの両側に干渉部材を設ける形態と比較して、製作コストを低減でき、組み立てが容易になる。ギアアッセンブリの両側に緩衝部材を設ける形態では、ギアアッセンブリの移動方向の反対側に設けられた緩衝部材が遊んでしまうが、この発明によればそのようなおそれはない。   When rotation is transmitted from the pinion to the crank gear, thrust forces in opposite directions are generated in the first helical gear and the second helical gear, and these thrust forces cancel each other. Thrust force acting on the assembly is not biased in one direction. On the other hand, the rotation of the rotation from the pinion to the crank gear is interrupted by the one-way clutch at the same time as when a cylinder changes from the compression stroke to the expansion stroke, for example, during start cranking of the internal combustion engine. When the rotational force of the crank gear is input to the gear and the second helical gear rotates idly, the direction of the thrust force acting on the second helical gear is reversed, and the thrust force acting on the gear assembly is reversed. Because it is biased in the direction, the gear assembly moves in that direction. According to the present invention, the movement restricting member and the buffer member are provided in the moving direction, that is, in the direction opposite to the direction of the thrust force generated in the second helical gear when the rotation is transmitted from the pinion to the crank gear. Therefore, the collision between the gear assembly and the movement restricting member is mitigated, and the hitting sound and damage due to the collision can be suppressed. Furthermore, since the buffer member is provided only in the direction opposite to the direction of the thrust force generated in the second helical gear when the rotation is transmitted from the pinion to the crank gear, interference members are provided on both sides of the gear assembly. Compared with the form, the manufacturing cost can be reduced and the assembly becomes easy. In the form in which the buffer member is provided on both sides of the gear assembly, the buffer member provided on the opposite side of the moving direction of the gear assembly is idle, but according to the present invention, there is no such fear.

本発明の内燃機関の始動装置において、前記緩衝部材として、前記ギアアッセンブリと前記移動規制部材との間に金属バネが設けられていてもよい（請求項２）。この場合には、一方向クラッチに供給する潤滑油等による緩衝部材の劣化の影響を抑えることができる。   In the internal combustion engine starter according to the present invention, a metal spring may be provided between the gear assembly and the movement restricting member as the buffer member. In this case, it is possible to suppress the influence of deterioration of the buffer member due to the lubricating oil supplied to the one-way clutch.

本発明の内燃機関の始動装置において、前記ギアアッセンブリと前記金属バネとの間に介在するクリアランスリングを更に具備してもよい（請求項３）。この形態によれば、金属バネがギアアッセンブリにつられて回転することを防止できる。   The starter for an internal combustion engine of the present invention may further comprise a clearance ring interposed between the gear assembly and the metal spring. According to this aspect, it is possible to prevent the metal spring from being rotated by the gear assembly.

以上説明したように、本発明によれば、ピニオンからクランクギアへの回転伝達に伴って第２のヘリカルギアに生じるスラスト力の方向と反対方向に、移動規制部材と緩衝部材とがそれぞれ設けられているため、ギアアッセンブリと移動規制部材との衝突が緩和され、その衝突による打音や破損を抑制できる。   As described above, according to the present invention, the movement restricting member and the buffer member are provided in the direction opposite to the direction of the thrust force generated in the second helical gear as the rotation is transmitted from the pinion to the crank gear. Therefore, the collision between the gear assembly and the movement restricting member is mitigated, and the hitting sound and damage due to the collision can be suppressed.

（第１実施形態）
図１は、本発明の始動装置を多気筒のレシプロ式の内燃機関に適用した実施形態を示した図である。この図に示したように、始動装置１Ａは、スタータモータ２と、スタータモータ２の回転軸３に取り付けられたピニオン４と、ピニオン４の回転を内燃機関のクランクシャフト（不図示）に設けらたクランクギア６に伝達する回転伝達機構５と、を備えている。スタータモータ２の回転軸３は軸受１３，１４により回転可能に支持されている。ピニオン４及びクランクギア６はそれぞれヘリカルギアである。回転伝達機構５は、第１のヘリカルギアとしてのドリブンギア８と第２のヘリカルギアとしての中間ギア９とが一方向クラッチ１０を介して組み合わされたギアアッセンブリ７を含んでいる。 (First embodiment)
FIG. 1 is a view showing an embodiment in which the starting device of the present invention is applied to a multi-cylinder reciprocating internal combustion engine. As shown in this figure, the starter 1A includes a starter motor 2, a pinion 4 attached to the rotating shaft 3 of the starter motor 2, and rotation of the pinion 4 provided on a crankshaft (not shown) of the internal combustion engine. And a rotation transmission mechanism 5 for transmitting to the crank gear 6. The rotation shaft 3 of the starter motor 2 is rotatably supported by bearings 13 and 14. Each of the pinion 4 and the crank gear 6 is a helical gear. The rotation transmission mechanism 5 includes a gear assembly 7 in which a driven gear 8 as a first helical gear and an intermediate gear 9 as a second helical gear are combined via a one-way clutch 10.

ドリブンギア８はピニオン４と噛み合うヘリカルギアであり、その歯部８ａは金属材料で構成されている。ドリブンギア８は軸線ＣＬ１の一方（図１の右方向）に延びる円筒部８ｂを有し、玉軸受１５，１６にてギア軸１１に回転可能かつ摺動可能に支持されている。円筒部８ｂとギア軸１１との間には、玉軸受１５，１６のそれぞれの内輪に当接するカラー１２が介在している。中間ギア９はクランクギア６と噛み合うヘリカルギアであり、樹脂製の歯部９ａと金属製のインサート９ｂとを有している。歯部９ａはインサート９ｂの外周面に形成された突部９ｃを包み込むようにして成形されてインサート９ｂに取り付けられている。ドリブンギア８と中間ギア９とは、ドリブンギア８の円筒部８ｂの外周面に玉軸受１７，１８にて挟み込まれるようにして配置された一方向クラッチ１０を介在させて組み合わされている。これにより、ドリブンギア８、中間ギア９、及び一方向クラッチ１０が一体となって軸線ＣＬ方向を移動できる。一方向クラッチ１０はドリブンギア８から中間ギア９への回転伝達を許容する一方で反対方向の回転伝達を阻止するように機能する。即ち、ピニオン４からクランクギア６への回転伝達が許容され、クランクギア６からピニオン４への回転伝達が阻止される。この一方向クラッチ１０により、内燃機関の始動後にスタータモータ２が停止した場合にも中間ギア９とクランクギア６とが常時噛み合うことができる。この場合、中間ギア９はクランクギア６にて駆動される。   The driven gear 8 is a helical gear that meshes with the pinion 4, and the tooth portion 8a is made of a metal material. The driven gear 8 has a cylindrical portion 8b extending in one of the axis lines CL1 (right direction in FIG. 1), and is supported on the gear shaft 11 by ball bearings 15 and 16 so as to be rotatable and slidable. Between the cylindrical portion 8 b and the gear shaft 11, a collar 12 that abuts on the inner rings of the ball bearings 15 and 16 is interposed. The intermediate gear 9 is a helical gear that meshes with the crank gear 6 and has a resin tooth portion 9a and a metal insert 9b. The tooth portion 9a is molded so as to wrap around a protrusion 9c formed on the outer peripheral surface of the insert 9b, and is attached to the insert 9b. The driven gear 8 and the intermediate gear 9 are combined with each other via a one-way clutch 10 disposed so as to be sandwiched between the ball bearings 17 and 18 on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 8 b of the driven gear 8. As a result, the driven gear 8, the intermediate gear 9, and the one-way clutch 10 can move together in the direction of the axis CL. The one-way clutch 10 functions to allow rotation transmission from the driven gear 8 to the intermediate gear 9 while preventing rotation transmission in the opposite direction. That is, rotation transmission from the pinion 4 to the crank gear 6 is allowed, and rotation transmission from the crank gear 6 to the pinion 4 is blocked. The one-way clutch 10 allows the intermediate gear 9 and the crank gear 6 to always mesh with each other even when the starter motor 2 is stopped after the internal combustion engine is started. In this case, the intermediate gear 9 is driven by the crank gear 6.

ドリブンギア８及び中間ギア９のそれぞれの歯のねじれ方向は、ピニオン４からクランクギア６へ回転伝達がされている場合、つまり一方向クラッチ１０が締結状態にある場合に互いに逆向きのスラスト力が発生するように設定されている。これらのねじれ方向は、ピニオン４の回転方向を考慮して適宜に定めればよい。本実施形態では、ピニオン４からクランクギア６へ回転伝達がされている場合に、ドリブンギア８には図１の右側へのスラスト力Ｆ１が、中間ギア９には図１の左側へのスラスト力Ｆ２がそれぞれ発生するようにねじれ方向を設定した。なお、ピニオン４及びクランクギア６のそれぞれの歯のねじれ方向は、ドリブンギア８と中間ギア９の歯のねじれ方向を設定することにより一義的に決まる。   The torsional directions of the teeth of the driven gear 8 and the intermediate gear 9 are such that when the rotation is transmitted from the pinion 4 to the crank gear 6, that is, when the one-way clutch 10 is in the engaged state, It is set to occur. These twist directions may be appropriately determined in consideration of the rotation direction of the pinion 4. In this embodiment, when rotation is transmitted from the pinion 4 to the crank gear 6, the driven gear 8 has a thrust force F1 to the right in FIG. 1, and the intermediate gear 9 has a thrust force to the left in FIG. The twist direction was set so that F2 was generated. Note that the twisting directions of the teeth of the pinion 4 and the crank gear 6 are uniquely determined by setting the twisting directions of the teeth of the driven gear 8 and the intermediate gear 9.

ギアアッセンブリ７はギア軸１１の両端を支持するギアハウジング２０にて保持され、ギアハウジング２０の一対の側壁２０ａ，２０ａにて軸線ＣＬ方向の移動範囲が規制されている。図２にも示したように、ギアアッセンブリ７と移動規制部材としての右側の側壁２０ａとの間には、緩衝部材としての金属バネ２１が設けられている。金属バネ２１は、ギア軸１１に通された皿バネである。金属バネ２１は、ドリブンギア８を支持する玉軸受１６の内輪に当接するクリアランスリング２３と、右側の側壁２０ａに沿うようにして配置されたスプリングシート２４とに挟まれて設けられている。金属バネ２１とギアアッセンブリ７との間にクリアランスリング２３が介在しているので、ギアアッセンブリ７の回転につられて金属バネ２１が回転することを防止できる。なお、スプリングシート２４は必要に応じて設ければよく、これを取り外して金属バネ２１と右側の側壁２０ａとが接するようにしてもよい。また、金属バネ２１を所定量たわませた状態で取り付けてもよい。この場合は、金属バネ２１の弾性力によってギアアッセンブリ７が左側の側壁２０ａに押し付けられることになる（図１も参照）。   The gear assembly 7 is held by a gear housing 20 that supports both ends of the gear shaft 11, and a range of movement in the axis line CL direction is restricted by a pair of side walls 20 a, 20 a of the gear housing 20. As shown in FIG. 2, a metal spring 21 as a buffer member is provided between the gear assembly 7 and the right side wall 20a as the movement restricting member. The metal spring 21 is a disc spring passed through the gear shaft 11. The metal spring 21 is sandwiched between a clearance ring 23 that contacts the inner ring of the ball bearing 16 that supports the driven gear 8 and a spring seat 24 that is disposed along the right side wall 20a. Since the clearance ring 23 is interposed between the metal spring 21 and the gear assembly 7, it is possible to prevent the metal spring 21 from being rotated by the rotation of the gear assembly 7. The spring seat 24 may be provided as necessary, and may be removed so that the metal spring 21 contacts the right side wall 20a. Moreover, you may attach in the state which bent the metal spring 21 predetermined amount. In this case, the gear assembly 7 is pressed against the left side wall 20a by the elastic force of the metal spring 21 (see also FIG. 1).

金属バネ２１が設けられた側のギアアッセンブリ７の移動範囲の大きさ（スラストクリアランスＣ）は、ギアアッセンブリ７に設けられたクリアランスプレート２５の軸線ＣＬ１方向の大きさを適宜に定めることにより調整できる。スラストクリアランスＣと金属バネ２１のバネ定数のそれぞれの大きさは、内燃機関の始動時及び運転時においてギアアッセンブリ７に加わるスラスト力と、ギアアッセンブリ７の質量を考慮して適宜に定めればよい。例えば、（１）始動クランキング時にギアアッセンブリ７と側壁２０ａと衝突する時の速度が許容値の範囲内にあること、（２）内燃機関の全運転条件においてギアアッセンブリ７と側壁２０ａとの衝突時の速度が許容値の範囲内にあること、を満足するようにスラストクリアランスＣと金属バネ２１のバネ定数をそれぞれ定めてもよい。なお、このバネ定数は線形でも非線形でもよい。   The size (thrust clearance C) of the moving range of the gear assembly 7 on the side where the metal spring 21 is provided can be adjusted by appropriately determining the size of the clearance plate 25 provided in the gear assembly 7 in the direction of the axis CL1. . The magnitudes of the thrust clearance C and the spring constant of the metal spring 21 may be determined as appropriate in consideration of the thrust force applied to the gear assembly 7 and the mass of the gear assembly 7 when the internal combustion engine is started and operated. . For example, (1) the speed at which the gear assembly 7 collides with the side wall 20a during start cranking is within an allowable range, and (2) the collision between the gear assembly 7 and the side wall 20a under all operating conditions of the internal combustion engine. The thrust constant C and the spring constant of the metal spring 21 may be determined so as to satisfy that the hour speed is within the allowable value range. This spring constant may be linear or non-linear.

これらの大きさを具体的に決定するためには、例えば始動装置１Ａを図３に示したようにモデル化し、運動方程式を立式することにより計算できる。なお、図３のリア側は図１２の右側に、図３のフロント側が図１の左側にそれぞれ対応している。   In order to specifically determine these sizes, for example, the starter 1A can be modeled as shown in FIG. 3 and calculated by formulating an equation of motion. 3 corresponds to the right side of FIG. 12, and the front side of FIG. 3 corresponds to the left side of FIG.

＜１＞まず、内燃機関の始動クランキング時に、ギアアッセンブリ７がリア方向のスラスト力を受けて運動する場合には、その運動方程式は式（１）となる。なお、式（１）ではリア方向を＋の方向としている。   <1> First, when the gear assembly 7 is moved by receiving a thrust force in the rear direction at the time of start cranking of the internal combustion engine, the equation of motion is expressed by equation (1). In the expression (1), the rear direction is the + direction.

ここで、ｍ：ギアアッセンブリ７の質量、ｋ：金属バネ２１のバネ定数、ｘ：金属バネ２１の初期たわみ位置を０とし、その位置からの金属バネ２１の縮み代、ＦＲｒ：ギアアッセンブリ７に負荷されるリア側へのスラスト力（なお、これに摩擦力や潤滑油による抵抗等を加味してもよい）、Ｆ０：バネの初期たわみによるスラスト力、である。なお、ここでいう「初期たわみ」は、ギアアッセンブリ７がフロント側の側壁２０ａに押さえつけられている場合の金属バネ２１のたわみである。   Here, m is the mass of the gear assembly 7, k is the spring constant of the metal spring 21, x is the initial deflection position of the metal spring 21, 0 is the contraction allowance of the metal spring 21 from that position, and FRr is the gear assembly 7. The thrust force to the rear side to be loaded (in addition, frictional force, resistance due to lubricating oil, etc. may be added), F0: thrust force due to initial deflection of the spring. Here, the “initial deflection” is the deflection of the metal spring 21 when the gear assembly 7 is pressed against the front side wall 20a.

式（１）において、初期条件：ｔ＝０のとき、ｘ（ｔ）＝０，ｄｘ（ｔ）／ｄｔ＝ｖ（ｔ）＝０、とした解は、次の式（２）及び（３）の通りである。   In equation (1), the initial condition: when t = 0, x (t) = 0, dx (t) / dt = v (t) = 0, the solutions are as follows: ).

式（２）及び（３）における、ｘ（ｔ）、ｖ（ｔ）、及びｋの関係より、スラストクリアランスＣと金属バネ２１のバネ定数をパラメータとして、ギアアッセンブリ７がリア側の側壁２０ａに衝突する時の衝突速度を求めることができる。   From the relationship of x (t), v (t), and k in the equations (2) and (3), the gear assembly 7 is attached to the rear side wall 20a using the thrust clearance C and the spring constant of the metal spring 21 as parameters. The collision speed at the time of collision can be obtained.

＜２＞次に、始動クランキング時において、ギアアッセンブリ７がリア方向のスラスト力を受けてリア側の側壁２０ａに衝突した後にフロント側へ運動する場合には、その運動方程式は式（４）となる。この式（４）は式（１）の（ＦＲｒ−Ｆ０）を（−ＦＦｒ−Ｆ０）に置き換えたものである。ここで、ＦＦｒはギアアッセンブリ７に負荷されるフロント方向へのスラスト力である。その他は式（１）と同様である。   <2> Next, in starting cranking, when the gear assembly 7 receives the thrust force in the rear direction and collides with the rear side wall 20a and then moves to the front side, the equation of motion is expressed by the equation (4). It becomes. This formula (4) is obtained by replacing (FRr-F0) of formula (1) with (-FFr-F0). Here, FFr is a thrust force in the front direction applied to the gear assembly 7. Others are the same as the formula (1).

この式（４）を、初期条件：ｔ＝０のとき、ｘ（ｔ）＝スラストクリアランス量Ｃ，ｄｘ（ｔ）／ｄｔ＝ｖ（ｔ）＝０、として解き、上述と同様にｘ（ｔ）、ｖ（ｔ）、及びｋの関係を求める。これにより、金属バネ２１がスラストクリアランス量Ｃだけ伸びて、ギアアッセンブリ７がフロント側の側壁２０ａに衝突する時の速度を求めることができる。   Equation (4) is solved as follows: when initial condition: t = 0, x (t) = thrust clearance amount C, dx (t) / dt = v (t) = 0, and x (t ), V (t), and k. Thus, the speed at which the metal spring 21 extends by the thrust clearance amount C and the gear assembly 7 collides with the front side wall 20a can be obtained.

＜３＞次に、内燃機関の全運転域においてリア方向及びフロント方向のそれぞれのスラスト力の最大値（最大スラスト力）を特定し、各最大スラスト力によるギアアッセンブリ７とリア側の側壁２０ａとの衝突速度、及びフロント側の側壁２０ａとの衝突速度を上述の式（１），（４）より求める。   <3> Next, the maximum value (maximum thrust force) of each thrust force in the rear direction and the front direction is specified in the entire operation range of the internal combustion engine, and the gear assembly 7 and the side wall 20a on the rear side by each maximum thrust force And the collision speed with the side wall 20a on the front side are obtained from the above equations (1) and (4).

＜４＞ そして、上記＜１＞，＜２＞，＜３＞で求められた衝突速度が要求条件を満足するようにして、スラストクリアランス量Ｃと金属バネ２１のバネ定数をそれぞれ設定することができる。例えば、上記＜１＞，＜２＞で求められる衝突速度が、ギアアッセンブリ７と側壁２０ａとの衝突による打音（スラスト打音）の許容値以下となり、上記＜３＞で求められる衝突速度が、金属バネ２１が無い場合の衝突速度よりも小さく、かつスラスト打音が許容値以下になること、を条件としてスラストクリアランス量Ｃと金属バネ２１のバネ定数を定めることができる。   <4> Then, the thrust clearance amount C and the spring constant of the metal spring 21 can be set so that the collision speeds obtained in the above <1>, <2>, and <3> satisfy the required conditions. it can. For example, the collision speed obtained in the above <1> and <2> is equal to or less than the permissible value of the hitting sound (thrust hitting sound) due to the collision between the gear assembly 7 and the side wall 20a, and the collision speed obtained in the above <3> The thrust clearance amount C and the spring constant of the metal spring 21 can be determined on condition that the impact velocity is lower than the collision speed when the metal spring 21 is not provided and the thrust hitting sound is less than the allowable value.

以上の始動装置１Ａによれば、内燃機関の始動クランキング中において、ある気筒が圧縮行程にあるときは、一方向クラッチ１０が締結状態となってスタータモータ２の駆動力がクランクギア６に伝達されるので、ドリブンギア８には図１の右側へのスラスト力Ｆ１が、中間ギア９には図１の左側へのスラスト力Ｆ２がそれぞれ作用する。一方、ある気筒が圧縮行程から膨張行程に転じたときには、一方向クラッチが開放状態となって、クランクギア６により中間ギア９が空転し中間ギア９に作用していたスラスト力の方向が反転する。このようなスラスト力の変動は、始動クランキング中に気筒毎に順次繰り返される。始動装置１Ａにはその反転した方向（図１の右方向）に、側壁２０ａと金属バネ２１とがそれぞれ設けられているため、ギアアッセンブリ７と側壁２０ａとの衝突が緩和され、これらの衝突による打音や破損が抑制される。   According to the starter 1A described above, when a certain cylinder is in the compression stroke during start cranking of the internal combustion engine, the one-way clutch 10 is engaged and the driving force of the starter motor 2 is transmitted to the crank gear 6. Therefore, a thrust force F1 to the right in FIG. 1 acts on the driven gear 8, and a thrust force F2 to the left in FIG. On the other hand, when a cylinder changes from the compression stroke to the expansion stroke, the one-way clutch is released, and the intermediate gear 9 is idled by the crank gear 6 and the direction of the thrust force acting on the intermediate gear 9 is reversed. . Such fluctuations in thrust force are sequentially repeated for each cylinder during start cranking. Since the starter 1A is provided with the side wall 20a and the metal spring 21 in the reversed direction (right direction in FIG. 1), the collision between the gear assembly 7 and the side wall 20a is alleviated. Striking and damage are suppressed.

始動装置１Ａの中間ギア９はクランクギア６と常時噛み合っているので、内燃機関の始動後には、内燃機関のトルク変動、クランクシャフトの捩り共振等による回転変動が発生し中間ギア９に衝撃力が加わる。始動装置１Ａには、中間ギア９がクランクギア６で駆動されている状態で生じるスラスト力の方向（図１の右方向）に、スラストクリアランスＣが形成され、右側の側壁２０ａとギアアッセンブリ７との間に金属バネ２１が設けられている。このため、中間ギア９に作用する衝撃力の持つエネルギーを中間ギア９のスラスト方向の運動エネルギーと金属バネ２１の位置エネルギーにそれぞれ変換でき、この衝撃力の最大値を低減できる。その結果、中間ギア９をより小さく軽量化することもでき、内燃機関の運転時に中間ギア９とクランクギア６との噛み合いにより発生する音や、ギアアッセンブリ７と側壁２０ａとの衝突による打音を低減することもできる。特に、中間ギア９が樹脂材料で構成されている本実施形態では、金属等の他の材料で中間ギア９を構成した場合よりも衝撃力の低減効果が顕著に反映される。樹脂製のギアは金属製のギアよりも強度が低いためモジュールや歯幅等のギアの諸元を金属製のギアより大きくして強度を確保する必要があるが、衝撃力の低減により大型化を抑えることができるためである。   Since the intermediate gear 9 of the starting device 1A is always meshed with the crank gear 6, after the internal combustion engine is started, the internal gear 9 is subject to torque fluctuations, rotational fluctuations due to crankshaft torsional resonance, etc., and impact force is exerted on the intermediate gear 9. Join. In the starting device 1A, a thrust clearance C is formed in the direction of the thrust force generated when the intermediate gear 9 is driven by the crank gear 6 (the right direction in FIG. 1), and the right side wall 20a, the gear assembly 7, A metal spring 21 is provided between the two. For this reason, the energy of the impact force acting on the intermediate gear 9 can be converted into the kinetic energy in the thrust direction of the intermediate gear 9 and the potential energy of the metal spring 21, respectively, and the maximum value of this impact force can be reduced. As a result, the intermediate gear 9 can be made smaller and lighter, and the sound generated by the engagement of the intermediate gear 9 and the crank gear 6 during operation of the internal combustion engine and the hitting sound caused by the collision between the gear assembly 7 and the side wall 20a can be produced. It can also be reduced. In particular, in the present embodiment in which the intermediate gear 9 is made of a resin material, the effect of reducing the impact force is more significantly reflected than when the intermediate gear 9 is made of another material such as metal. Resin gears have lower strength than metal gears, so it is necessary to secure the strength by making the specifications of the gears such as modules and tooth widths larger than metal gears. It is because it can suppress.

また、このような衝撃力の低減により玉軸受１５，１６，１７，１８に作用する負荷を低減できるので、これらの破損を防止することができるとともに、これらの寿命を向上することもできる。   In addition, since the load acting on the ball bearings 15, 16, 17, and 18 can be reduced by reducing the impact force, it is possible to prevent the breakage of these ball bearings and to improve the service life thereof.

（第２実施形態）
次に本発明の始動装置の第２実施形態を図４及び図５を参照して説明する。図４では、図１と同一構成には同一符号が付されている。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。図４に示したように、始動装置１Ｂの回転伝達機構５０は、ドリブンギア８０とギア軸１１０とが一体的に構成されたギアアッセンブリ７０を有している。ドリブンギア８０と中間ギア９のそれぞれの歯のねじれ方向は、ピニオン４からクランクギア６への回転伝達に伴ってドリブンギア８０及び中間ギア９のそれぞれに発生するスラスト力が互いに逆向きとなるように設定されている。この形態では、ドリブンギア８０には図４の左方向のスラスト力Ｆ３が、中間ギア９には図４の右方向のスラスト力Ｆ４がそれぞれ発生するように各ギアの歯のねじれ方向が設定されている。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the starting device of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, the same components as those in FIG. Hereinafter, the difference from the first embodiment will be mainly described. As shown in FIG. 4, the rotation transmission mechanism 50 of the starter 1 </ b> B has a gear assembly 70 in which a driven gear 80 and a gear shaft 110 are integrally formed. The twisting directions of the teeth of the driven gear 80 and the intermediate gear 9 are such that the thrust forces generated in the driven gear 80 and the intermediate gear 9 are opposite to each other as the rotation is transmitted from the pinion 4 to the crank gear 6. Is set to In this configuration, the twisting direction of the gear teeth is set so that the driven gear 80 generates the left thrust F3 in FIG. 4 and the intermediate gear 9 generates the right thrust F4 in FIG. ing.

ギア軸１１０の両端１１０ａ，１１０ａはギアハウジング２００の側壁２００ａ，２００ａに設けられた玉軸受２６，２６によって軸線ＣＬ２に関して回転可能かつ摺動可能に支持されている。ギアアッセンブリ７０は側壁２００ａ，２００ａにて軸線ＣＬ２方向の移動範囲が規制されている。図５にも示したように、ギアアッセンブリ７０と移動規制部材としての図４の左側の側壁２００ａとの間には緩衝部材としての金属バネ２１が設けられている。金属バネ２１とギア軸１１０の側部１１０ａとの間にはクリアランスリング２３０が介在する。これにより、ギア軸１１０の回転につられて金属バネ２１が回転することが防止される。   Both ends 110a, 110a of the gear shaft 110 are supported by ball bearings 26, 26 provided on the side walls 200a, 200a of the gear housing 200 so as to be rotatable and slidable with respect to the axis CL2. The movement range of the gear assembly 70 in the direction of the axis CL2 is regulated by the side walls 200a and 200a. As shown in FIG. 5, a metal spring 21 as a buffer member is provided between the gear assembly 70 and the left side wall 200a in FIG. 4 as a movement restricting member. A clearance ring 230 is interposed between the metal spring 21 and the side portion 110 a of the gear shaft 110. Thereby, it is prevented that the metal spring 21 is rotated by the rotation of the gear shaft 110.

スラストクリアランスＣは、第１実施形態と同様に、ギアアッセンブリ７０に設けられたクリアランスプレート２５の軸線ＣＬ２方向の大きさを適宜に定めることにより調整できる。スラストクリアランスＣと金属バネ２１のバネ定数のそれぞれの大きさは、内燃機関の始動時及び運転時においてギアアッセンブリ７０に加わるスラスト力と、ギアアッセンブリ７の質量を考慮して適宜に定めればよい。これらは、上記＜１＞〜＜４＞の手法に準じて計算することができる。   Similar to the first embodiment, the thrust clearance C can be adjusted by appropriately determining the size of the clearance plate 25 provided in the gear assembly 70 in the direction of the axis CL2. The magnitudes of the thrust clearance C and the spring constant of the metal spring 21 may be determined as appropriate in consideration of the thrust force applied to the gear assembly 70 and the mass of the gear assembly 7 when the internal combustion engine is started and operated. . These can be calculated according to the above methods <1> to <4>.

以上の始動装置１Ｂによっても、上記始動装置１Ａと同様の作用効果が得られる。   Also with the above starting device 1B, the same effects as the starting device 1A can be obtained.

本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の形態で実施してよい。例えば、ピニオンとドリブンギアとの間に他のギアを介在させてもよいし、中間ギアとクランクギアとの間に他のギアを介在させてよい。本発明の移動規制部材としては、ギアアッセンブリを保持するギアハウジングに限られず、他の部材によってギアアッセンブリの軸線方向の移動が規制されるように構成してもよい。また、ギアアッセンブリを構成する各ギアの材料に制限はなく、金属製でも樹脂製でもよい。緩衝部材としては、衝撃を緩和する部材であればよく、ゴムや樹脂等の弾性体でもよい。また、金属バネでなく非金属のバネでもよいし、バネの形態として皿バネの他円錐コイルバネ等の各種のバネ要素を用いてもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various forms. For example, another gear may be interposed between the pinion and the driven gear, or another gear may be interposed between the intermediate gear and the crank gear. The movement restricting member of the present invention is not limited to the gear housing that holds the gear assembly, and may be configured such that the movement of the gear assembly in the axial direction is restricted by another member. Moreover, there is no restriction | limiting in the material of each gear which comprises a gear assembly, Metal and resin may be sufficient. The buffer member may be a member that reduces impact, and may be an elastic body such as rubber or resin. Further, not a metal spring but a non-metallic spring may be used, and various spring elements such as a conical coil spring other than a disc spring may be used as the form of the spring.

本発明の第１実施形態に係る始動装置を示した図。The figure which showed the starting device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１の右側の側壁とギアアッセンブリとの間の付近を拡大した部分拡大図。FIG. 2 is a partially enlarged view in which a portion between a right side wall and a gear assembly in FIG. 1 is enlarged. スラストクリアランス及びバネ定数をそれぞれ計算するための計算モデルの一例を示した図。The figure which showed an example of the calculation model for calculating a thrust clearance and a spring constant, respectively. 本発明の第２実施形態に係る始動装置を示した図。The figure which showed the starting device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図４の左側の側壁とギアアッセンブリとの間の付近を拡大した部分拡大図。The elements on larger scale which expanded the vicinity between the left side wall of FIG. 4, and a gear assembly.

符号の説明Explanation of symbols

１Ａ、１Ｂ 始動装置
２ スタータモータ
３ 回転軸
４ ピニオン
５ 回転伝達機構
６ クランクギア
７ ギアアッセンブリ
８、８０ ドリブンギア（第１のヘリカルギア）
９ 中間ギア（第２のヘリカルギア）
１０ 一方向クラッチ
２０、２００ ギアハウジング
２０ａ、２００ａ 側壁（移動規制部材）
２１ 金属バネ（緩衝部材）
２３、２３０ クリアランスリング
ＣＬ１、ＣＬ２ 軸線
1A, 1B Starter 2 Starter motor 3 Rotating shaft 4 Pinion 5 Rotation transmission mechanism 6 Crank gear 7 Gear assembly 8, 80 Driven gear (first helical gear)
9 Intermediate gear (second helical gear)
10 One-way clutch 20, 200 Gear housing 20a, 200a Side wall (movement restricting member)
21 Metal spring (buffer member)
23, 230 Clearance ring CL1, CL2 Axis

Claims (3)

スタータモータの回転軸に設けられたピニオンと、内燃機関のクランク軸に設けられたクランクギアと、前記ピニオンの回転を前記クランクギアに伝達する回転伝達機構と、を具備し、
前記回転伝達機構は、前記ピニオン側に設けられた第１のヘリカルギアと、前記クランクギア側に設けられた第２のヘリカルギアと、これらのギアの間に介在して、前記ピニオンから前記クランクギアへの回転伝達を許容するとともに前記クランクギアから前記ピニオンへの回転伝達を阻止する一方向クラッチと、を軸線方向に一体移動可能に組合わせたギアアッセンブリを含み、
前記ギアアッセンブリの前記第１のヘリカルギア及び前記第２のヘリカルギアのそれぞれの歯のねじれ方向は、前記ピニオンから前記クランクギアへの回転伝達に伴って互いに逆向きのスラスト力が発生するように設定されており、
前記ピニオンから前記クランクギアへの回転伝達に伴って前記第２のヘリカルギアに生じるスラスト力の方向と反対方向に、前記ギアアッセンブリの移動を規制する移動規制部材と、前記ギアアッセンブリと前記移動規制部材との衝突を緩和する緩衝部材とがそれぞれ設けられ、
前記緩衝部材は、前記ピニオンから前記クランクギアへの回転伝達に伴って前記第２のヘリカルギアに生じるスラスト力の方向と反対方向のみに設けられていることを特徴とする内燃機関の始動装置。 A pinion provided on the rotation shaft of the starter motor, a crank gear provided on the crankshaft of the internal combustion engine, and a rotation transmission mechanism for transmitting the rotation of the pinion to the crank gear,
The rotation transmission mechanism includes a first helical gear provided on the pinion side, a second helical gear provided on the crank gear side, and a gear interposed between these gears from the pinion to the crank. A one-way clutch that allows rotation transmission to the gear and prevents rotation transmission from the crank gear to the pinion, and a gear assembly that is combined in an axially movable manner,
The twist directions of the teeth of the first helical gear and the second helical gear of the gear assembly are such that thrust forces opposite to each other are generated in accordance with the rotation transmission from the pinion to the crank gear. Is set,
A movement restricting member for restricting movement of the gear assembly in a direction opposite to a direction of a thrust force generated in the second helical gear in accordance with rotation transmission from the pinion to the crank gear; and the gear assembly and the movement restriction A cushioning member that alleviates the collision with the member,
The internal combustion engine starter according to claim 1, wherein the buffer member is provided only in a direction opposite to a direction of a thrust force generated in the second helical gear when rotation is transmitted from the pinion to the crank gear. 前記緩衝部材として、前記ギアアッセンブリと前記移動規制部材との間に金属バネが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の始動装置。   The starter for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a metal spring is provided as the buffer member between the gear assembly and the movement restricting member. 前記ギアアッセンブリと前記金属バネとの間に介在するクリアランスリングを更に具備することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の始動装置。
The internal combustion engine starter according to claim 2, further comprising a clearance ring interposed between the gear assembly and the metal spring.

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