JP2016056723A - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃吸収機構としての遮断機構部のバネ荷重を安定させ、摩擦係合による遮断トルクの設定及び管理を容易に行うことができるエンジン始動装置を得る。
【解決手段】第１の伝達部材と第２の伝達部材とのうちの何れか一方は、自身の爪部に軸方向に対して垂直に形成された第１の平坦面を備え、前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材とのうちの他方は、自身の面部に前記軸方向に対して垂直に形成され前記第１の平坦面に当接し得る第２の平坦面を備え、前記バネ荷重の初期値は、前記第１の平坦面と前記第２の平坦面とが当接することで確保される。
【選択図】図６

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、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。

更に、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）。

又、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

アイドリングストップ搭載車の場合、アイドリングストップ時に、逆回転中のリングギヤとピニオンギヤとが噛み合うことに起因してリングギヤ側に衝撃トルクが発生し、その衝撃トルクがエンジン始動装置に衝撃を与えることがある。又、アイドリングストップ搭載車及びアイドリングストップ非搭載車の何れの場合に於いても、エンジン回転中に、通常のキー始動によりピニオンギヤがリングギヤに再飛込み噛み合いする動作に起因してリングギヤ側に衝撃トルクが発生し、その衝撃トルクがエンジン始動装置に衝撃を与えることがある。

前述の特許文献２に開示されている従来のエンジン始動装置は、減速機構部分に摩擦係合による衝撃吸収機構を設け、衝撃吸収機構の摩擦係合により発生する遮断トルクによりリングギヤ側に発生する衝撃トルクを緩和するようにしているが、摩擦係合による遮断トルクは摩擦面の摩擦係数とバネ荷重とで定まるものであり、摩擦面のわずかな摩耗係数とばね荷重の変化により遮断トルクは大きく変化する。従って、衝撃吸収機構のばね部材によるばね荷重を適正に保つ必要があるが、ばね部材のバネ荷重はばね部材単品での調整は可能であるが、エンジン始動装置を組み付けた際の衝撃吸収機構に於ける摩擦面の状態や、バネ部材の軸方向位置の規制の状態によっては、初期の遮断トルクは安定せず、摩擦係合による遮断トルクの管理が困難である。

この発明は、従来のエンジン始動装置に於ける前述のような課題を解決するために成されたものであり、衝撃吸収機構としての遮断機構部のバネ荷重を安定させ、摩擦係合による遮断トルクの設定及び管理を容易に行うことができるエンジン始動装置を得ることができる。

この発明によるエンジン始動装置は、
モータ部と、
エンジンに設けられたリングギヤに噛み合い得るピニオンギヤ部を備え、前記モータ部の出力軸にヘリカルスプライン結合され、前記出力軸の軸心の延びる方向に移動することが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部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部が、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、
前記モータ部の前記出力軸側と前記ピニオンギヤ部側との間に設けられ、前記出力軸側と前記ピニオンギヤ部側との間に所定値以上のトルクが加えられたとき、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に形成された第１の面部から前記軸方向に突出する第１の爪部と、前記第１の爪部に形成された第１のトルク伝達面と、を有する第１の伝達部材と、
前記軸方向に対して垂直に形成され前記第１の面部に前記軸方向に対応する第２の面部から前記軸方向に突出する第２の爪部と、前記第２の爪部に形成され前記第１のトルク伝達面に当接し得る第２のトルク伝達面と、を有する第２の伝達部材と、
前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材との間に前記軸方向のバネ荷重を付与して、前記第１のトルク伝達面と前記第２のトルク伝達面とを当接させるバネ部材と、
を備え、
前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材は、相対的に前記軸方向に移動可能に設けられ、
前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材とのうちの何れか一方は、自身の爪部に前記軸方向に対して垂直に形成された第１の平坦面を備え、
前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材とのうちの他方は、自身の面部に前記軸方向に対して垂直に形成され前記第１の平坦面に当接し得る第２の平坦面を備え、
前記バネ荷重の初期値は、前記第１の平坦面と前記第２の平坦面とが当接することで確保される、
ことを特徴とする。

この発明によるエンジン始動装置によれば、第１の伝達部材と第２の伝達部材とのうちの何れか一方は、自身の爪部に軸方向に対して垂直に形成された第１の平坦面を備え、前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材とのうちの他方は、自身の面部に前記軸方向に対して垂直に形成され前記第１の平坦面に当接し得る第２の平坦面を備え、前記バネ荷重の初期値は、前記第１の平坦面と前記第２の平坦面とが当接することで確保されるように構成されているので、衝撃吸収機構としての遮断機構部のバネ荷重を安定させ、摩擦係合による遮断トルクの設定及び管理を容易に行うことができるエンジン始動装置を得ることができる。

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部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を説明する説明図である。 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ギヤ部側の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遮断機構部の説明図である。 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。

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、及び減速ギヤ部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。

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１０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が接点バネ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、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値以上の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、前述のピニオンギヤ部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と係合するレバーかかり部３８、及びレバーかかり部３８を止めるレバーかかり部用とめ部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ヤ側伝達部材の斜視図、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７に示すバネ部材としての皿バネ３６と、皿バネカバー３６ａ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３５ｃを備えている。又、出力軸側伝達部材３３１は、その軸方向に対して垂直に形成された第１の面部３３１０に第１の爪部３３１ｄを備えている。この第１の爪部３３１ｄは、出力軸側伝達部材３３１の第１の面部３３１０から軸方向に突出する第１のトルク伝達面３３１aと、第１のトルク伝達面３３１ａに接する爪部３３１ｄの頂部に形成された第１の平坦面３３１ｃと、この第１の平坦面３３１ｃから漸次、第１の面部３３１０からの高さが減少する傾斜面に形成された第１の滑り面３３１ｂと、を備えている。実施の形態１では、図４に示すように第１の爪部３３１ｄは、軸心の周りに９０［度］の角度間隔を介して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、軸方向に対して垂直に形成された第２の面部３３２０に第２の爪部３３２ｄを備えている。この第２の爪部３３２ｄは、ピニオンギヤ側伝達部材３３２の第２の面部３３２０から軸方向に突出する第２のトルク伝達面３３２aと、第２のトルク伝達面３３２aの頂部から漸次、第２の面部３３２０からの高さが減少する傾斜面に形成された第２の滑り面３３２ｂと、から構成されている。又、ピニオンギヤ側伝達部材３３２は、第２のトルク伝達面３３２ａ側の第２の爪部３３２ｂの近傍の第２の面部３３２０に第２の平坦面３３２ｃを備えている。又、この実施の形態１では、図５に示すように、第２の爪部３３２ｃは軸心の周りに９０［度］の角度間隔で４個設けられている。

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ピニオン移動体部の断面図である。図７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、第１の面部３３１０と第２の面部３３２０とが軸方向に対向するように配置され、且つ、相対的に軸方向に移動可能に支持されている。ばね部材としての皿バネ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３６ａの内壁部との間に挿入されている。皿バネカバー３６ａ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。

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遮断機構部の説明図である。図６に示すように、第１の爪部３３１ｄと第２の爪部３３２ｄとが軸方向に対向し、出力軸側伝達部材３３１の第１のトルク伝達面３３１ａと、ピニオンギヤ側伝達部材３３２の第２のトルク伝達面３３２ａとが皿バネ３６のバネ荷重に基づいて押圧されて当接しおり、第１のトルク伝達面３３１ａと第２のトルク伝達面３３２ａとの間の摩擦力により、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギヤ側伝達部材３３２との間で回転方向のトルクを伝達することができるように構成されている。

皿バネカバー３６ａ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、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。即ち、皿バネ３６は、皿バネカバー３６ａ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の軸方向の初期荷重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。

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の何れにもトルクが印加されていない状態では、バネ部材としての皿バネ３６のバネ荷重により、出力軸側伝達部材３３１の第１のトルク伝達面３３１ａに接する第１の爪部３３１ｄの頂部に設けられている第１の平坦面３３１ｃと、ピニオンギヤ側伝達部材３３２に於ける第２のトルク伝達面３３２ａ側の第２の爪部３３２ｂの近傍の第２の面部３３２０に設けられている第２の平坦面３３２ｃとが当接するように構成されている。その結果、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギヤ側伝達部材３３２との軸方向の間隔が一定の値となり、皿バネ３６の初期たわみ量Ｓは常に一定値となり、皿バネ３６の初期荷重Ｆｋ１は一定値で安定する。その結果、遮断機構部３３の遮断トルクを適正に設定することができる。

又、第２の平坦面３３１ｃにより第１の爪部３３１ｄに於ける第１の面部３３１０からの軸方向高さを調整することにより、遮断機後部３３の静止状態に於ける皿バネ３６の初期荷重Ｆｋ１を、オーバーランニングクラッチ部３１の空転トルクよりも高く設定でき、オーバーランニングクラッチ部３１の空転時にピニオンギヤ側伝達部材３３２が出力軸側伝達部材３３１に対して相対的に回転することを抑制することができる。

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於いて、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。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の第１のトルク伝達面３３１ａからピニオンギヤ側伝達部材３３２の第２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ヤ部３４に伝達される。ピニオンギヤ部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のトルクが発生すれば、エンジンの逆回転によるトルクは、前述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８に示す。即ち、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８に於いて、エンジンのリングギヤ１００が逆回転してトルクＴがピニオンギヤ部３４及びオーバーランニングクラッチ部３１に加われば、当接している第１のトルク伝達面３３１ａと第２のトルク伝達面３３２ａに垂直な力Ｆが働く。ここで、第１のトルク伝達面３３１ａと第２のトルク伝達面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の軸方向に対してθの傾きを備えている。従って、第１のトルク伝達面３３１ａと第２のトルク伝達面３３２ａとを介して、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、第１のトルク伝達面３３１ａと第２のトルク伝達面３３２ａとの間には、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がたわみ始めることになる。

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遮断機構部の動作を説明する説明図である。図９の（ａ）に示すように、前述の軸方向反力Ｆｓｉｎθが皿バネ３６の初期荷重Ｆｋ１以下であるときは、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からピニオンギヤ部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。

次に、エンジンの逆回転によるトルクＴが所定値以上大きく、軸方向反力Ｆｓｉｎθが皿バネ３６の初期荷重Ｆｋ１よりも大きいときは、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、そのたわみ量が第１のトルク伝達面３３１ａと第２のトルク伝達面３３２ａと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９の（ｂ）に示すように、出力軸側伝達部材３３１の第１のトルク伝達面３３１ａとピニオンギヤ側伝達部材３３２の第２のトルク伝達面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。

ここで、図９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のたわみ量がストロークＬに達したとき、第１のトルク伝達面３３１ａと第２のトルク伝達面３３２ａとの係合が外れ、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９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９の（ｃ）に示すように、出力軸側伝達部材３３１の第１の滑り面３３１ｂとピニオンギヤ側伝達部材３３２の第２の滑り面３３２ｂとが当接して滑りながら空転し、次の第１のトルク伝達面３３１ａが第２のトルク伝達面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９で模式的にいえば、出力軸側伝達部材３３１の図９に示すトルク伝達面３３１ａが、ピニオンギヤ側伝達部材３３２の図９のトルク伝達面３３２ａに対して図の左側に存在する次のトルク伝達面(図示せず)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、第１の爪部３３１ｃ、と第２の爪部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第１の爪部３３１ｄと第２の爪部３３２ｄの数は、夫々４個であるから、９０［度］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１００に噛み合っているピニオンギヤ部３４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第１の爪部３３１ｄと第２の爪部３３２ｄ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、第１の滑り面３３１ｂと第２の滑り面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、ピニオンギヤ部３４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第１のトルク伝達面３３１ａ及び第２のトルク伝達面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までたわんだときの皿バネ３６のバネ荷重Ｆｋ２以下であれば、トルク伝達面３３１ａと３３２ａとがバネ荷重Ｆｋと軸方向反力Ｆｓｉｎθがバランスする位置まで摺動するのみで、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部３４とリングギヤ１００から発生する衝撃音を低減させることができる。

前述の遮断機構部３３の構成は、前述したように、リングギヤ１００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。

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、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギヤ側伝達部材３３２の何れにもトルクが印加されていない状態では、バネ部材としての皿バネ３６のバネ荷重により、出力軸側伝達部材３３１の第１のトルク伝達面３３１ａに接する第１の爪部３３１ｄの頂部に設けられている第１の平坦面３３１ｃと、ピニオンギヤ側伝達部材３３２に於ける第２のトルク伝達面３３２ａ側の第２の爪部３３２ｂの近傍に設けられている第２の平坦面３３２ｃとが当接するように構成されている。その結果、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギヤ側伝達部材３３２の軸方向の間隔が一定値に定まり、出力軸側伝達部材３３１を軸方向の押圧する皿バネ３６の初期荷重ｋ１を安定させることができる。このため、遮断機構部３３の遮断トルクを適正に設定することができる。

又、第１の平坦面３３１ｃにより第１の爪部３３１ｄに於ける第１の面部３３１０からの高さを調整することにより、遮断機後部３３の静止状態に於ける皿バネ３６の初期荷重Ｆｋ１を、オーバーランニングクラッチ部３１の空転トルクよりも高く設定でき、オーバーランニングクラッチ部３１の空転時にピニオンギヤ側伝達部材３３２が出力軸側伝達部材３３１に対して相対回転することを抑制することができる。

又、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部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、ピニオンギヤ部３４から近い位置に空転させ得る機構である遮断機構部３３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部３５ｃ等を損傷させることがなく、又、ピニオンギヤ部３４とリングギヤ１００の衝突による衝撃音を小さくすることが可能となる。

更に、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、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部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、よりピニオンギヤ部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及び空転できるので、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等を傷めずに十分に噛み合いが可能となる。従って、再始動時間が早くなるだけでなく、ピニオンギヤ部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、ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部３５ｃ若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３１２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をピニオン移動体側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、第１の爪部３３１ｄの第１のトルク伝達面３３１ａと第２の爪部３３２ｄの第２のトルク伝達面３３２ａとでトルクを伝達し、皿バネ３６のバネ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、従来の装置のように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。

更に、トルク設定が容易に行うことができ、しかもそれを小型な構成で実施できるので、エンジンの逆回転時だけでなく摩耗によってギヤ同士がロックしたときにも容易にトルクを遮断してエンジン始動装置の保護を行なうことが可能となる。又、遮断機構部３３は第１の爪部及び第２の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側ヘリカルスプライン部の外周側に構成され、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ヤが惰性回転中にピニオンギヤとリングギヤ部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。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２によるエンジン制御装置について説明する。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、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。前述の実施の形態１では、出力軸側伝達部材３３１の第１のトルク伝達面３３１ａに接する第１の爪部３３１ｄの頂部に第１の平坦面３３１ｃを形成し、ピニオンギヤ側伝達部材３３２に於ける第２のトルク伝達面３３２ａ側の第２の爪部３３２ｂの近傍であって第２の面部３３２０に第２の平坦面３３２ｃを形成したが、実施の形態２によるエンジン制御装置では、図１０に示すように、出力軸側伝達部材３３１は、その第１のトルク伝達面３３１ａ側の第１の爪部３３１ｄの近傍であって第１の面部３３１０に第１の平坦面３３１ｃを備えている。又、図１１に示すように、ピニオンギヤ側伝達部材３３２は、その第２のトルク伝達面３３２ａに接する第２の爪部３３２ｂの頂部に第２の平坦面３３２ｃを備えている。

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遮断機構部の説明図である。図１２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、第１の爪部３３１ｄと第２の爪部３３２ｄとが対向するように配置され、出力軸側伝達部材３３１の第１の爪部３３１ｄの第１のトルク伝達面３３１ａとピニオンギヤ側伝達部材３３２の第２の爪部３３２ｄの第２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、一方から他方へトルクを伝達することができるように構成されている。

この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置は、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギヤ側伝達部材３３２の何れにもトルクが印加されていない状態では、バネ部材としての皿バネ３６のバネ荷重により、出力軸側伝達部材３３１に於ける第１のトルク伝達面３３１ａ側の第１の爪部３３１ｄの近傍に設けられている第１の平坦面３３１ｃと、ピニオンギヤ側伝達部材３３２の第２のトルク伝達面３３２ａに接する第２の爪部３３２ｂの頂部に形成されている第２の平面面３３２ｃとが当接するように構成されている。その結果、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギヤ側伝達部材３３２との軸方向の間隔が規制されて一定値となり、出力軸側伝達部材３３１を軸方向に押圧する皿バネ３６の初期荷重ｋ１を安定させることができる。このため、遮断機構部３３の遮断トルクを適正に設定することができる。

又、第２の平坦面３３２ｃにより第２の爪部３３２ｄに於ける第２の面部３３２０からの高さを調整することにより、遮断機後部３３の静止状態に於ける皿バネ３６の初期荷重Ｆｋ１を、オーバーランニングクラッチ部３１の空転トルクよりも高く設定でき、オーバーランニングクラッチ部３１の空転時にピニオンギヤ側伝達部材３３２が出力軸側伝達部材３３１に対して相対回転することを抑制することができる。

その他の構成、及び動作は、前述の実施の形態１によるエンジン制御装置と同様である。

以上述べたように、この発明の実施の形態２によるエンジン始動装置によれば、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギヤ側伝達部材３３２の何れにもトルクが印加されていない状態では、バネ部材としての皿バネ３６のバネ荷重により、出力軸側伝達部材３３１に於ける第１のトルク伝達面３３１ａ側の第１の爪部３３１ｄの近傍の第１の面部３３１０に設けられている第１の平坦面３３１ｃと、ピニオンギヤ側伝達部材３３２の第２のトルク伝達面３３２ａに接する第２の爪部３３２ｂの頂部に設けられている第２の平坦面３３２ｃとが当接するように構成されているので、出力軸側伝達部材３３１とピニオンギヤ側伝達部材３３２との間の軸方向の間隔が一定値となり、出力軸側伝達部材３３１を軸方向の押圧する皿バネ３６の初期荷重ｋ１を安定させることができる。このため、遮断機構部３３の遮断トルクを適正に設定することができる。

又、第２の平坦面３３２ｃにより第２の爪部３３２ｄの第２の面部３３２０からの高さを調整することにより、遮断機構部３３の静止状態に於ける皿バネ３６の初期荷重Ｆｋ１を、オーバーランニングクラッチ部３１の空転トルクよりも高く設定でき、オーバーランニングクラッチ部３１の空転時にピニオンギヤ側伝達部材３３２が出力軸側伝達部材３３１に対して相対回転することを抑制することができる。

その他、この発明の実施の形態２によるエンジン制御によれば、前述の実施の形態１によるエンジン制御装置と同様の効果を奏する。

尚、この発明によるエンジン始動装置は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を適宜組み合わせ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 第１の伝達部材としての出力軸側伝達部材、３３１０ 第１の面部、３３１ａ 第１のトルク伝達面、３３２ａ 第２のトルク伝達面、３３１ｂ
第１の滑り面、３３２ｂ 第２の滑り面、３３１ｃ 第１の平坦面、３３２ｃ 第２の平坦面、３３１ｄ 第１の爪部、３３２ｄ 第２の爪部、３３２ 第２の伝達部材としてのピニオンギア側伝達部材、３３２０ 第２の面部、３４ ピニオンギア部、３５ｃ ピニオン移動体側ヘリカルスプライン部、３６ バネ部材としての皿バネ、３６ａ 皿バネカバー、３６１ａ 溝部、３７ レバーかかり部用とめ部、３８ レバーかかり部、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 接点バネ、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。

この発明によるエンジン始動装置は、
モータ部と、
エンジンに設けられたリングギヤに噛み合い得るピニオンギヤ部を備え、前記モータ部の出力軸にヘリカルスプライン結合され、前記出力軸の軸心の延びる方向に移動することが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部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部が、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、
前記モータ部の前記出力軸側と前記ピニオンギヤ部側との間に設けられ、前記出力軸側と前記ピニオンギヤ部側との間に所定値以上のトルクが加えられたとき、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に形成された第１の面部から前記軸方向に突出する第１の爪部と、
前記第１の爪部に形成された第１のトルク伝達面と、を有する第１の伝達部材と、
前記軸方向に対して垂直に形成され前記第１の面部に前記軸方向に対応する第２の面部から前記軸方向に突出する第２の爪部と、前記第２の爪部に形成され前記第１のトルク伝達面に当接し得る第２のトルク伝達面と、を有する第２の伝達部材と、
前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材との間に前記軸方向のバネ荷重を付与して、前記第１のトルク伝達面と前記第２のトルク伝達面とを当接させるバネ部材と、
を備え、
前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材は、相対的に前記軸方向に移動可能に設けられ、
前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材とのうちの何れか一方は、自身の爪部に前記軸方向に対して垂直に形成された第１の平坦面を備え、
前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材とのうちの他方は、自身の面部に前記軸方向に対して垂直に形成され前記第１の平坦面に当接し得る第２の平坦面を備え、
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、
前記バネ荷重の初期値は、
前記第１の平坦面と前記第２の平坦面とが当接しているときに、前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材との間に付与する前記軸方向のバネ荷重であり、前記エンジンの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。

この発明によるエンジン始動装置によれば、第１の伝達部材と第２の伝達部材とのうちの何れか一方は、自身の爪部に軸方向に対して垂直に形成された第１の平坦面を備え、前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材とのうちの他方は、自身の面部に前記軸方向に対して垂直に形成され前記第１の平坦面に当接し得る第２の平坦面を備え、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、前記バネ荷重の初期値は、前記第１の平坦面と前記第２の平坦面とが当接しているときに、前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材との間に付与する前記軸方向のバネ荷重であり、前記エンジンの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ので、衝撃吸収機構としての遮断機構部のバネ荷重を安定させ、摩擦係合による遮断トルクの設定及び管理を容易に行うことができるエンジン始動装置を得ることができる。

Claims (3)

1. モータ部と、
   エンジンに設けられたリングギヤに噛み合い得るピニオンギヤ部を備え、前記モータ部の出力軸にヘリカルスプライン結合され、前記出力軸の軸心の延びる方向に移動することが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部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部が、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、
   前記モータ部の前記出力軸側と前記ピニオンギヤ部側との間に設けられ、前記出力軸側と前記ピニオンギヤ部側との間に所定値以上のトルクが加えられたとき、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に形成された第１の面部から前記軸方向に突出する第１の爪部と、前記第１の爪部に形成された第１のトルク伝達面と、を有する第１の伝達部材と、
   前記軸方向に対して垂直に形成され前記第１の面部に前記軸方向に対応する第２の面部から前記軸方向に突出する第２の爪部と、前記第２の爪部に形成され前記第１のトルク伝達面に当接し得る第２のトルク伝達面と、を有する第２の伝達部材と、
   前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材との間に前記軸方向のバネ荷重を付与して、前記第１のトルク伝達面と前記第２のトルク伝達面とを当接させるバネ部材と、
   を備え、
   前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材は、相対的に前記軸方向に移動可能に設けられ、
   前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材とのうちの何れか一方は、自身の爪部に前記軸方向に対して垂直に形成された第１の平坦面を備え、
   前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材とのうちの他方は、自身の面部に前記軸方向に対して垂直に形成され前記第１の平坦面に当接し得る第２の平坦面を備え、
   前記バネ荷重の初期値は、前記第１の平坦面と前記第２の平坦面とが当接することで確保される、
   ことを特徴とするエンジン始動装置。
2. 前記第１の伝達部材は、前記モータ部の前記出力軸側に連結され、
   前記第２の伝達部材は、前記ピニオンギヤ部側に連結され、
   前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材は、前記当接した前記第１のトルク伝達面と前記第２のトルク伝達面とを介して、前記モータ部の出力軸側と前記ピニオンギヤ部側との間のトルクの伝達を行ない、
   前記トルクの値が前記バネ荷重の初期値を超え且つ前記所定値より小さいときは、前記バネ部材が撓むことにより前記バネ部材による前記バネ荷重が増大して前記モータ部の出力軸側と前記ピニオンギヤ部側との間のトルクの伝達が継続され、
   前記トルクの値が前記所定値以上のときは、前記第１のトルク伝達面と前記第２のトルク伝達面との当接が外れて前記第１の伝達部材と前記第２の伝達部材との間の前記トルクの伝達が遮断される、
   ことを特徴する請求項１に記載のエンジン始動装置。
3. 前記バネ部材による前記バネ荷重の初期値に基づく前記第１のトルク伝達面と前記第２のトルク伝達面との間の摩擦トルクは、前記オーバーランニングクラッチ部の空転トルクよりも大きい、
   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。