JP2016532808A - 内燃機関用のスタータ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関用のスタータ装置（Ｄ）に関し、前記スタータ装置（Ｄ）は、スタータハウジング（Ｈ）と、電気モータ（Ｍ）と、前記モータ（Ｍ）によってピニオン回転軸（Ｘ−Ｘ’）周りに回転可能に駆動される係合ピニオン（１０）と、を備え、前記ピニオン（１０）は、収納位置と前記内燃機関に接続されるギア（１２）に係合する係合位置との間において、前記ピニオン回転軸（Ｘ−Ｘ’）に沿って並進移動可能であり、前記並進移動は、前記電気モータ（Ｍ）の回転によって起こり、前記スタータ装置（Ｄ）は、前記スタータハウジング（Ｈ）に対する回転を規制されている非回転要素（１４）と、前記電気モータ（Ｍ）によって回転可能に駆動される回転要素（６）と、前記ピニオン（１０）の並進移動を起こすための、前記非回転要素（１４）と前記回転要素（６）との間のらせん状のリンク機構と、をさらに備える。前記非回転要素（１４）は、前記ピニオン回転軸（Ｘ−Ｘ’）に沿って前記スタータハウジング（Ｈ）に対して並進不可に固定され、前記回転要素（６）は、前記スタータハウジング（Ｈ）に対して並進可能であり、前記回転要素（６）の並進によって、前記ピニオン（１０）の前記係合位置に向かう並進が起こる。非回転要素は並進移動可能なピンを備えた収納可能なクラッチ部材を備え、それにより前記らせんリンク機構は、その動作を停止可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関用のスタータ装置に関する。

トラック等の自動車は、多くの場合において、始動段階において車両の内燃機関を駆動するスタータ装置を備える。スタータ装置は、例えばエンジンのフライホイール上に実装されるリング等の、内燃機関に接続されるギアと選択的に係合するピニオンを備える。スタータ装置は、一部のシーケンスの間のみで使用され、始動回転数は、公称エンジン回転数よりも低い場合がある。一般的に電気的に駆動されるスタータモータを過速度及び摩耗によって起こる損傷から保護するために、ピニオンは、始動段階のみでリングギアと係合する。従って、スタータ装置は、ピニオンをリングギアに対して係合するか、当該係合を解除する作動システムを備える。作動システムは、また、スタータモータを車両の電力供給装置に対して電気的に接続するように動作する必要がある。

周知の作動システムは、機械カプラ及び電気接触器と連動するプランジャを移動する電気ソレノイドを備える。電流がソレノイドに対して供給されたときに、それに続くプランジャの移動によって、機械カプラがピニオンをリングギアに対して係合させる。そして、電気接触器は、スタータモータに対して供給を行う電気回路を閉じ、それによって、内燃機関に対してトルクを伝達する。

当該ソレノイドの使用において、大きな欠点が見られる。このソレノイドは、高価な材料である多量の銅から形成される。比較的長い移動が必要であるため、ソレノイドの体積は重要である。従って、ソレノイドは、比較的重く、内燃機関構造内に組み込むことが困難となる。

このような問題を解決するために、例えば特許文献１にあるように、スタータモータの回転を利用してピニオンをリングギアに対して係合し、ピニオンを並進させることが知られている。ある部材が、スタータモータによって駆動されるシャフトのらせん溝に係合することによって、ピニオンをリングギアに向かって押圧する部分を並進可能に駆動するらせん状のリンク機構が構成可能となる。

このような技術には、ピニオンを軸方向に押圧する中間部を含む、比較的多数の部品を要する。さらに、この中間部は、らせん状のリンク機構に含まれ、従って、その回転を規制する必要があり、これにより、付加的な規制手段、ならびに、ピニオンと中間部との間の相対的な回転を可能とする手段を要する。従って、スタータの組立が複雑となる。

仏国特許出願公開第２ ８８６ ６８８号明細書

本発明は、ピニオンの並進を起こすらせん状のリンク機構が、より少ない部品で、従来に比べてより簡易な方法で稼働する、新しいスタータ装置を提供することを１つの目的とする。

このために、本発明は、内燃機関用のスタータ装置に関し、当該スタータ装置は、スタータハウジングと、電気モータと、モータによってピニオン回転軸周りに回転可能に駆動される係合ピニオンと、を備え、ピニオンは、収納位置と内燃機関に接続されるギアに係合する係合位置との間において、ピニオン回転軸に沿って並進移動可能であり、並進移動は、電気モータの回転によって起こり、スタータ装置は、スタータハウジングに対する回転を規制されている非回転要素と、電気モータによって回転可能に駆動される回転要素と、ピニオンの並進移動を起こすための、非回転要素と回転要素との間のらせん状のリンク機構と、をさらに備える。当該スタータ装置は、以下を特徴とする：非回転要素は、ピニオン回転軸に沿ってスタータハウジングに対して並進不可に固定され、回転要素は、スタータハウジングに対して並進可能であり、回転要素の並進によって、ピニオンの係合位置に向かった並進が起こる。

本発明によれば、らせん状のリンク機構の非回転要素は、ピニオンをフライホイールリングに対して係合するように並進移動可能とする代わりに、並進不可に固定されている。従って、回転要素に対して直接並進が伝達されることにより、ピニオンと回転要素との相対的な回転を可能とする手段の使用を回避可能である。

有利であるが必須ではない本発明のさらなる態様によれば、上述のスタータ装置は、以下の特徴の１つ以上を有してもよい：
− らせん状のリンク機構は、その動作を停止可能である。これにより、スタータモータの回転方向を反対にする必要なく、ピニオンを非係合位置により容易に戻すことが可能である；
− 非回転要素は、スタータハウジングに実装される収納可能なクラッチ部材を備えてもよい。収納可能なクラッチ部材は、第１の動作停止位置と起動位置との間において、スタータハウジングに対して移動可能であってもよい。らせん溝が、回転要素の外面に設けられてもよい。収納可能なクラッチ部材は、起動位置にあるときに、らせん溝に係合してもよい；
− 回転要素は、電気モータによって駆動され、ピニオンが非係合位置にある第１の位置とピニオンが係合位置にある第２の位置との間において、ハウジングに対して並進移動可能である、伝動軸を備えてもよい；
− スタータ装置は、伝動軸を第１の位置に向かわせるように構成される弾性要素を備えてもよい。これにより、例えばモータからの正の力を利用することなく、ピニオンを非係合位置に向かって自動的に引き戻すことが可能である；
− らせん状のリンク機構は、収納可能なクラッチ部材をらせん溝から収納することによって動作を停止してもよい；
− らせん溝の端部は、回転可能な部材の回転軸を中心に半径方向に延びる周辺溝において開口し、周辺溝において、ピニオンがリングギアに対して完全に係合したときに、収納可能なクラッチ部材を収容してもよい。これにより、ピニオンの並進、ならびに、クラッチ部材の動作停止の必要なく、ピニオンの回転が可能である；
− 収納可能なクラッチ部材は、第１の動作停止位置と起動位置との間において、横断軸に沿って並進移動可能である；
− 収納可能なクラッチ部材は、第１の動作停止位置から、クラッチ部が可動要素の外面に接触する第２の位置、クラッチ部をらせん溝において収容する第３の位置、ならびに、クラッチ部を周辺溝において収容する第４の位置に移動可能である。この特徴の１つの利点は、収納可能なクラッチ部材の位置を検出することによって、スタータ状態を決定可能となることである；
− スタータ装置は、収納可能なクラッチ部材を動作停止位置に向かわせる弾性要素を備えてもよい；
− スタータモータに対する電流の供給は、収納可能なクラッチ部材の移動によって制御されてもよい；
− 収納可能なクラッチ部材は、ピニオンの回転軸を中心に半径方向に延びる溝にあるときに、例えばスタータモータにおける公称電力を可能とするために第１及び第２の接続タブと接触することによって、スタータモータ（Ｍ）用の高電力回路を閉じ、それにより、スタータモータを公称トルク又は公称回転数で駆動するように構成される主接触板を備えてもよい。言い換えれば、主接触板が、スタータモータ用の高電力回路を閉じる；
− 収納可能なクラッチ部材は、らせん溝にあるときに、例えばスタータモータにおける低電力を可能とするために第３及び第４の接続タブと接触することによって、低電力回路を閉じ、それにより、スタータモータを低トルク又は低回転数で駆動するように構成される副接触板を備えてもよい。言い換えれば、副接触板が、スタータモータ用の低電力回路を閉じる。らせん溝の深さは、周辺溝よりも浅くてもよい。これにより、潜在的な損傷を最小限に抑えてピニオンを係合可能となる；
− 収納可能なクラッチ部材の動作停止位置において、主及び副接触板及び接続タブは、収納可能なクラッチ部材のらせん溝に向かう移動の間、主接触板と第１及び第２の接続タブとの接触前に、副接触板と第３及び第４の接続タブとが接触するように位置してもよい。これにより、主接触板が高電力回路を閉じる前に、副接触板が低電力回路を閉じる；
− 副接触板は、収納可能なクラッチ部材が第２及び第３の位置にあるときに、例えば第３及び第４の接続タブに接続することによって、低電力回路を閉じ、主接触板は、収納可能なクラッチ部材が第４の位置にあるときに、例えば第１及び第２の接続タブに接続することによって、高電力回路を閉じてもよい；
− 主及び副接触板は、収納可能なクラッチ部材の長手方向軸に沿って収納可能なクラッチ部材に対して並進移動可能である；
− 主及び副接触板との間に実装される弾性要素によって、副接触板と第３及び第４の接続タブとの間の電気的接触を維持し、それにより、低電力回路が閉じた状態に維持され、第１の接触板と収納可能なクラッチ部材のカラーとの間に実装される弾性要素によって、主接触板と第１及び第２の接続タブとの間の電気的接触を維持し、それにより、高電力回路が閉じた状態に維持されてもよい；
− ピニオンは、回転要素に対して並進移動可能であり、弾性要素は、リングギアの側面に位置する、回転要素の端部にピニオンを向かわせてもよい。これにより、歯間接触状態においても、正確な角度位置でピニオンを回転させることによって、効果的にピニオンを係合可能となる。

添付の図面を参照して、本発明の例を説明する。添付の図面は以下の通りである。

第１の構成における本発明のスタータ装置の概略図である。 第２の構成における図１のスタータ装置の概略図である。 図１においてＩＩＩで示す部分の詳細な概略拡大図である。

図１乃至図３に示すように、内燃機関用のスタータ装置Ｄは、スタータモータＭと、スタータ装置のピニオン１０と内燃機関のリングギア１２との係合を可能とする作動システムＳと、を備える。ピニオン１０は、スタータモータＭによって駆動される。一部の実施形態において、スタータモータＭは、低電力を供給し、低トルク又は低回転数を得るために、ピニオン１０をリングギア１２に係合する第１の低電力電気回路Ｃ１を介して接続されるか、公称電力を供給し、モータＭの公称トルク又は公称回転数を得るために、内燃機関を始動する第２の高電力回路Ｃ２を介して接続されてもよい。電気回路Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ、モータにおいて低電力コイル一式及び高電力コイル一式を備える、及び／又は低電力源及び高電力源を備えてもよい。トラック等の自動車のバッテリセットによって電流が供給されてもよく、当該自動車において、内燃機関及びスタータ装置Ｄが一体化していてもよい。

本発明の不図示の実施形態によれば、スタータモータＭは、高電力のみで制御されてもよく、ピニオン１０は、スタータモータＭの公称トルク又は公称回転数で、リングギア１２に対して直接係合してもよい。

スタータモータＭは、出力軸２の長手方向軸である回転軸Ｘ−Ｘ’周りに回転する出力軸２を備えてもよい。本実施形態において、軸Ｘ−Ｘ’は、ピニオン１０の回転軸を構成する。本実施形態において、出力軸２は、３つの部分２ａ，２ｂ，２ｃに区分可能である。第１の部分２ａは、スタータモータＭによって直接駆動される。第２の部分２ｂは、任意の減速ギア３を介して第１の部分２ａに対して回転可能に連結される。第３の部分２ｃは、一方クラッチ４を介して第２の部分２ｂに対して回転可能に連結される。一方クラッチ４は、第２の部分２ｂが第３の部分２ｃを一方向のみに駆動可能とする一方、第３の部分２ｃが当該方向に沿って第２の部分２ｂを駆動可能としないように動作する。これは、第３の部分２ｃが、第２の部分２ｂよりも高い回転数で回転可能であることを意味する。

スタータモータＭの回転によって、ピニオン１０が、収納位置から係合位置までリングギア１２に向かって並進動作する。スタータモータＭの回転動作は、出力軸２に対して回転可能に連結されることによりスタータモータＭによって回転可能に駆動される回転要素と、非回転要素との間のらせん状のリンク機構を使用して、並進動作に変換される。回転要素は、非回転要素に対して回転可能であり、非回転要素は、スタータ装置ＤのハウジングＨに対する回転要素の回転軸周りの回転を規制されている。

非回転要素は、軸Ｘ−Ｘ’に沿ってハウジングＨに対して並進不可に固定され、回転要素は、軸Ｘ−Ｘ’に沿ってハウジングＨに対して並進可能である。回転要素の並進によって、ピニオン１０が係合位置に向かって並進する。回転要素は、ピニオン１０要素の回転が回転要素の回転に直接連動するように、ピニオンに対して回転可能に連結される。

回転要素は、伝動軸６であってもよい。伝動軸６は、スプライン２ｃ１のおかげで、出力軸２の第３の部分２ｃを介して出力軸２に対して回転可能に連結されてもよい。実際には、一方クラッチ４とは反対側の第３の部分２ｃの端部において、直線状のスプライン２ｃ１が設けられてもよい。出力軸のスプライン２ｃａは、伝動軸６の不図示の直線状のスプラインと協働してもよい。スプライン２ｃ１によって、ハウジングＨに対して伝動軸６が並進可能となる。本実施形態において、出力軸２及び伝動軸６は、同一の軸、即ち回転軸Ｘ−Ｘ’に沿って延びる。しかしながら、これらは、平行であるが異なる２つの軸に沿って配置可能である。

ピニオン１０は、第３の部分２ｃとは反対側の伝動軸６の端部６４に実装される。ピニオン１０は、例えば、ピニオン及び伝動軸の端部６４上のそれぞれ対になるスプラインを介して、伝動軸に対して回転可能に連結される。伝動軸６は、図１に示すようなピニオン１０がリングギア１２に対して係合しない第１の位置と、図２に示すようなピニオン１０がリングギア１２に対して完全に係合する（さらに後ほど説明するが、ピニオンがその係合位置の前でリングギアによって阻まれても伝動軸がその第２の位置に達することを可能とする手段をさらに設けてもよい）第２の位置との間で、軸Ｘ−Ｘ’に沿って出力軸２に対して並進移動可能である。伝動軸６は、好ましくは、バネ７２等の弾性要素によって第１の位置に向かわされる。

伝動軸６の回転は、伝動軸６とスタータ装置ＤのハウジングＨとの間に実装される転がり軸受８によって可能である。転がり軸受８の外側リング８０は、ハウジングＨに対して回転可能に連結され、転がり軸受８の内側リング８２は、伝動軸６に対して回転可能に連結される。伝動軸６は、スプライン等の不図示の摺動手段又は滑り軸受を介して、軸Ｘ−Ｘ’に沿って内側リング８２に対して自由に移動可能である。

図示の実施形態において、らせん状のリンク機構に含まれる非回転要素は、収納可能な制御クラッチ部材であり、例えば電気的に制御可能である。本実施形態において、収納可能なクラッチ部材は、ピン１４を備え、ピン１４は、横断軸Ｙ−Ｙ’に沿ってハウジングＨに対して並進可能に移動する。横断軸Ｙ−Ｙ’は、軸Ｘ−Ｘ’に対して垂直であってもよく、ピン１４の長手方向軸を構成する。ハウジングＨに対するピン１４の並進移動は、図３に示すようなハウジングＨの穴に実装される軸受リング１８によって可能である。

あるいは、不図示の実施形態において、収納可能なクラッチ部材は、ハウジングＨに対して、例えば軸Ｘ−Ｘ’に対して垂直な軸周りに回転可能に移動してもよく、らせん状のリンク機構を起動し、半径方向に延びる部材を備えてもよい。

伝動軸６は、軸Ｘ−Ｘ’を中心に半径方向に延びる周辺溝６０を備える。伝動軸６は、また、周辺溝６０に隣接する周辺らせん溝６２を備える。らせん溝６２の端部は、溝６０において開口する。溝６０，６２は、伝動軸６の外面６１に形成される。

収納可能なクラッチ部材は、前述の溝に係合可能であり、係合時には、回転可能な部材の並進方向に沿って溝に対して固定隣接部を構成するクラッチ部を備える。クラッチ部は、回転部材の回転を規制することなく溝においてクラッチ部を収容するために、溝に合う形状を有している。図示の実施形態のようにピン状の収納可能なクラッチ部材の場合には、ピンの先端が、収納可能なクラッチ部材のクラッチ部を構成する。しかしながら、クラッチ部は、らせん溝の形状を補完する等、その他の形状を有してもよく、例えば、らせん溝とクラッチ部との接触面を広げるような、ねじ歯車の歯の扇形状等である。

ピン１４は、バネ１６によって図１及び図３に示す収納位置に向かって付勢されるバネである。収納位置において、ピン１４は、伝動軸６から離れた位置にあり、それによって、らせん状のリンク機構の動作が停止している。

ピン１４は、金属磁性材料から成る中央部１４１を備える。中央部１４１は、その周囲を囲むソレノイド１９内において半径方向に延びるように実装される。ソレノイド１９は、制御部１９１を介して車両のバッテリセットに対して電気的に接続され、制御部１９１は、ソレノイド１９における電流の通電を可能にするか、停止するように構成される。ソレノイド１９における電流の通電によって、バネ１６の作用に抗って、ピン１４がらせん溝６２に向かう。

らせん溝６２が、ボール１４３によって構成可能な、ピン１４の先端を収容するときに、ピン１４と伝動軸６との間のらせん状のリンク機構が起動し、モータＭが出力軸２を駆動したときに、伝動軸６が、軸Ｘ−Ｘ’に沿ってリングギア１２に向かって並進移動する。ボール１４３によって、伝動軸６とピン１４との間の相対的な回転を可能とし、それらの間の摩擦を制限する。

図示の実施形態において、スタータモータＭに対する電流の供給は、収納可能なクラッチ部材の動作によって制御される。本実施形態において、スタータモータＭに対する供給は、ピン１４の並進動作によって制御される。図３のみにおいて示すように、ピン１４は、軸Ｘ−Ｘ’とは反対側の中央部１４１の側において、軸Ｙ−Ｙ’に沿って延びるロッド１４２を備える。ロッド１４２の周囲において軸Ｙ−Ｙ’に垂直となるように、ピン１４は、２つの接触板１４４，１４６を備え、接触板１４４，１４６のそれぞれは、導電性材料から成る。主接触板１４６は、副接触板１４４よりも中央部１４１から離れた位置にある。接触板１４４，１４６は、それぞれ、スタータモータＭ用の低電力及び高電力回路に対応する電気回路Ｃ１，Ｃ２を閉じるように構成される。

絶縁スリーブ１４８が、ロッド１４２と接触板１４４，１４６との間に実装され、それによって、接触板１４４，１４６とロッド１４２との間、あるいは、接触板１４４，１４６それら自身の間において電気接触が起こらない。接触板１４６，１４４は、絶縁スリーブ１４８の周りに実装され、それによって、当該接触板１４６，１４４は、ピン１４のロッド１４２に対して軸Ｙ−Ｙ’に沿って並進移動可能となる。図３から分かるように、スリーブ１４８は、板１４４，１４６の静止位置を規定する２つの隣接面を有する。図３に示すように、これらの隣接面は、直径が減少するように連続する３つの部分によって形成される、スリーブ１４８の環状面によって形成されてもよい。各隣接面は、異なる直径を有するスリーブの２つの連続した部分の間の境界において形成される。隣接面は、伝動軸６に背を向ける。隣接面は、また、スリーブの外面に形成される対応する環状溝に実装される弾性リングによって形成されてもよい。

第１のバネ１４９は、副接触板１４４と主接触板１４６との間において絶縁スリーブ１４８の周りに実装される。バネ１４９は、らせん溝に向かって、接触板１４６から離れるように接触板１４４を移動させ、図３の静止位置において、バネ１４９は、スリーブの対応する隣接面に対して副接触１４４板を押圧する。

第２のバネ１５１は、接触板１４６とカラー１５３との間において絶縁スリーブ１４８の周りに実装され、カラー１５３は、ロッド１４２上に固定され、中央部１４１とは反対側に位置するロッド１４２の端部から半径方向に延びる。バネ１５１は、伝動軸に向かって、カラー１５３から離れるように接触板１４６を移動させる。図３の静止位置において、バネ１５１は、スリーブの対応する隣接面に対して主接触板１４６を押圧する。

バネ１５１の剛性は、バネ１４９よりも高くてもよく、それによって、静止位置において、２つの接触板１４４，１４６は、それらに対応する隣接面に対して押圧されてもよい。

接触板１４４，１４６とバネ１４９，１５１との間のいかなる電気接触も防止するために、バネ１４９，１５１が実装される、接触板１４４，１４６の部分は、絶縁材料から成る層を備え、当該層は、明快性のために図示しない。

ピニオン１０が、スタータモータＭの公称トルク又は公称回転数で直接係合する場合に、ピン１４は、モータＭがその公称トルク又は公称回転数を直接伝達するように、高電力電気回路Ｃ２を閉じる接触板１４６を１つのみ備える。

作動システムＳは、以下のように稼働する：最初に、作動ピン１４は、バネ１６の作用下では、伝動軸６から離れるように図１及び図３の位置に収納される。この位置においては、接触板１４４，１４６は、それぞれ、静止位置にあり、タブＴ１〜Ｔ４に接触しておらず、それによって、両方の回路Ｃ１，Ｃ２が開く。スタータモータＭは、停止している。内燃機関の始動が必要なときには、電流がソレノイド１９を流れるように、始動信号が制御部１９１に対して送信される。これにより、ピン１４が、図３の矢印Ａ１によって示すように、軸Ｘ−Ｘ’、即ち伝動軸６に向かって移動する。軸Ｙ−Ｙ’に沿ったピン１４の移動によって、副接触板１４４は、作動システムＳの固定接続タブＴ１に接触する。副接触板１４４は、また、モータＭに対して電気的に接続される固定接続タブＴ２にも接触する。接続タブＴ１，Ｔ２は、低電力回路Ｃ１に対応する。このように、副接触板１４４と接続タブＴ１，Ｔ２との間の接触によって、電流がスタータモータＭに向かって流れ、スタータモータＭは、低トルク又は低回転数で回転し始める。副接触板１４４が接続タブＴ１，Ｔ２に接触すると、副接触板１４４は、バネ１４９によって接続タブＴ１，Ｔ２に対して接触し続けるが、ピン１４のさらなる移動も可能である。

矢印Ａ１に沿った並進動作中に、ピン１４は、外面６１に対して接触してもよい。スタータモータＭが低電力回路Ｃ１の作用下において回転し始めたときに、らせん溝６２は、伝動軸６と共に回転する。ピン１４が永続的に軸Ｙ−Ｙ’に向かって押圧されるときに、ピン１４のボール１４３がらせん溝６２に入り、ピンがらせん溝に係合するまで、らせん溝６２は回転する。溝６２のらせん形状のため、らせん溝６２及びピン１４の協働によって、図１の矢印Ａ２に示すように、軸Ｘ−Ｘ’に沿ってリングギア１２に向かって伝動軸６が移動する。このような並進移動の間、ピニオン１０は、その歯とリングギア１２の歯とが互いに係合するまで、リングギア１２に近づく。

ボール１４３によって形成されるピン１４の先端がらせん溝６２内に位置している限り、矢印Ａ１の方向のピン１４の移動は、ボール１４３がらせん溝６２の底部に接していることにより制限される。

ピニオン１０及びリングギア１２が、図２に示すように、適切に係合しているときに、伝動軸は、ピンのボールがらせん溝６２の全長分移動する程度に軸に沿って並進すると、周辺溝６０に対向する。従って、ピン１４のボール１４３は、らせん溝６２の端部において周辺溝６０に到達する。溝６０の深さは、らせん溝６２よりも深い。ピン１４がソレノイド１９によって軸Ｙ−Ｙ’に沿って未だに押圧されているときに、ピン１４は、ある位置に達するまで軸Ｘ−Ｘ’に向かってさらに移動する。当該位置において、主接触板１４６が、作動システムＳの固定接続タブＴ３、ならびに、スタータモータＭに対して電気的に接続される接続タブＴ４に対して接触する。接続タブＴ３，Ｔ４は、高電力回路Ｃ２に対応する。接続タブＴ３，Ｔ４と主接触板１４６との接触によって、スタータモータＭが高電力又は高回転数を伝達可能とする高電力電気回路Ｃ２が閉じる。従って、スタータモータＭは、ギアリング１２に対して始動トルクを伝達し、内燃機関を始動するために、公称回転数で出力軸２を駆動し始める。始動動作中、主接触板１４６は、バネ１５１によって接続タブＴ３，Ｔ４に対して接触し続ける。

バネ１４９から生じる力によって、主接触板１４６が接続タブＴ３，Ｔ４との接触を確実に失わないようにするために、バネ１５１の剛性は、主接触板１４６に対するバネ１４９の力を主接触板に対するバネ１５１の力よりも低くすることによって、バネ１４９の剛性よりも高く設定してもよい。

ピニオン１０とリングギア１２との間で適切な係合が確実になされるために、ピニオン１０は、好ましくは、最初は低回転数で回転する。このために、スタータモータＭは、好ましくは、低電力で動作し、公称トルク又は公称回転数を伝達するために公称電力で動作する前に、ピニオンがリングギアに適切に係合するまで低トルク及び低回転数を伝達する。ピン１４の収納位置において、接触板１４４，１４６及び接続タブＴ１〜Ｔ４は、互いに相対的に位置し、これによって、矢印Ａ１に沿ってピン１４が移動し始めたときに、接続タブＴ１，Ｔ２と接触板１４４が最初に接触する。接続タブＴ３，Ｔ４は、ピン１４のボール１４３が周辺溝６０に達するまで接触板１４６に接触しない。

ピニオン１０が、モータＭの公称トルク又は公称回転数でリングギア１２に対して直接係合する場合には、スタータ装置Ｄは、接続タブＴ３，Ｔ４のみを備え、らせん溝６２の深さは、溝６０と同一でもよい。

ピン１４が溝６０に達したときに、センサは、ピニオン１０がリングギア１２に対して適切に係合したことを車両の運転手に対して警告する信号を生成してもよい。当該センサは、実際には、軸Ｙ−Ｙ’に沿ったピン１４の位置を決定可能な制御部１９１であってもよい。

ピニオン１０及びリングギア１２の歯が同一の軸に沿って配置されている場合、ピニオン１０及びリングギア１２は、互いに適切に係合できない。これは、リングギア１２の歯が、矢印Ａ２の方向におけるピニオン１０の並進移動を妨げるためである。従って、ピニオン１０は、軸Ｘ−Ｘ’に沿って端部６４に対して移動可能となるように、伝動軸６上に実装される。伝動軸６は、直線状のスプライン６６を備え、スプライン６６は、ピニオン１０の不図示の直線状の内側スプラインと協働する。

端部６４とは反対側に向かう、ピニオン１０の伝動軸６に対する並進移動は、バネ６８等の弾性要素によって制限され、当該弾性要素は、ピニオン１０を端部６４に向かわせる。端部６４に向かうピニオン１０の並進移動は、弾性リング７０によって規制される。

ピニオン１０と伝動軸６との間における相対的な並進移動可能性のおかげで、ピニオン１０及びリングギア１２が歯間接触状態であっても、矢印Ａ２の方向に伝動軸６が並進移動し続ける。従って、リングギア１２の抵抗力により、ピニオン１０は、バネ６６の作用に抗って、矢印Ａ２とは反対の方向に軸Ｘ−Ｘ’に沿って弾性リング７０から離れるように移動する。伝動軸６が軸Ｘ−Ｘ’周りに回転し続けると、ピニオン１０もまた、リングギア１２に対して回転し、ピニオン１０及びリングギア１２の歯は、角度オフセットし、それによって、ピニオン１０及びリングギア１２が互いに適切に係合することができる。この際、バネ６６の作用下において、ピニオン１０は、図２に示すように、ピニオン１０及びリングギア１２の歯が互いに完全に係合するまで、リングギア１２に向かって押し戻され、弾性リング７０に対して押圧される。

内燃機関が適切に始動すると、ピニオン１０は、スタータモータＭの公称回転数よりも高い回転数で回転し始める。一方クラッチ４のおかげで、伝動軸６及び第３の部分２ｃは、内燃機関の回転数で回転し、第１及び第２の部分２ａ，２ｂは、スタータモータＭの公称回転数で回転し続ける。これによって、スタータモータＭに対する損傷を防ぐ。

スタータモータＭの電源を切らなければならないときには、ピニオン１０を、リングギア１２から収納する必要がある。例えば内燃機関の動作を監視する自動制御部から制御部１９１に対して信号を発し、ソレノイド１９における電流の通電を停止する。ピン１４がソレノイド１９によって軸Ｙ−Ｙ’に沿って駆動されなくなったときに、ピン１４は、バネ１６によって図３の収納位置に押し戻される。ピン１４は、図２の位置において伝動軸６を規制しなくなり、伝動軸６は、図２において矢印Ａ３で示すように、バネ７２によって図１の位置に押し戻される。第１の位置にあるピン１４の収納によって、第１の接触板１４４と接続タブＴ１，Ｔ２との接触、ならびに、第２の接触板１４６と接続タブＴ３，Ｔ４との接触を抑制する。従って、スタータモータＭの回転が停止する。

本発明の不図示の実施形態によれば、スタータモータＭに対する電流の供給は、軸Ｙ−Ｙ’に沿ったピン１４の位置の代わりに、軸Ｘ−Ｘ’に沿った伝動軸６の位置によって制御可能である。

上述の実施形態の特徴は、本発明の範囲内で組み合わせ可能である。

Claims (18)

1. 内燃機関用のスタータ装置（Ｄ）において、前記スタータ装置（Ｄ）は、スタータハウジング（Ｈ）と、電気モータ（Ｍ）と、前記モータ（Ｍ）によってピニオン回転軸（Ｘ−Ｘ’）周りに回転可能に駆動される係合ピニオン（１０）と、を備え、前記ピニオン（１０）は、収納位置と前記内燃機関に接続されるギア（１２）に係合する係合位置との間において、前記ピニオン回転軸（Ｘ−Ｘ’）に沿って並進移動可能であり、前記並進移動は、前記電気モータ（Ｍ）の回転によって起こり、前記スタータ装置（Ｄ）は、前記スタータハウジング（Ｈ）に対する回転を規制されている非回転要素（１４）と、前記電気モータ（Ｍ）によって回転可能に駆動される回転要素（６）と、前記ピニオン（１０）の並進移動を起こすための、前記非回転要素（１４）と前記回転要素（６）との間のらせん状のリンク機構と、をさらに備え、
   − 前記非回転要素（１４）は、前記ピニオン回転軸（Ｘ−Ｘ’）に沿って前記スタータハウジング（Ｈ）に対して並進不可に固定され、
   − 前記回転要素（６）は、前記スタータハウジング（Ｈ）に対して並進可能であり、
   − 前記回転要素（６）の並進によって、前記ピニオン（１０）の前記係合位置に向かう並進が起こる、
   スタータ装置。
2. 前記らせん状のリンク機構は、その動作を停止可能である、請求項１に記載のスタータ装置。
3. 前記非回転要素は、前記スタータハウジング（Ｈ）に実装される収納可能なクラッチ部材（１４）を備え、前記収納可能なクラッチ部材（１４）は、第１の動作停止位置と起動位置との間において、前記スタータハウジング（Ｈ）に対して移動可能であり、らせん溝（６２）が、前記回転要素（６）の外面（６１）に設けられ、前記収納可能なクラッチ部材（１４）は、前記起動位置にあるときに、前記らせん溝（６２）に係合する、請求項２に記載のスタータ装置。
4. 前記回転要素は、前記電気モータ（Ｍ）によって駆動され、前記ピニオン（１０）が非係合位置にある第１の位置と前記ピニオン（１０）が係合位置にある第２の位置との間において、前記ハウジング（Ｈ）に対して並進移動（Ａ２）可能である、伝動軸（６）を備える、請求項３に記載のスタータ装置。
5. 前記伝動軸（６）を前記第１の位置に向かわせるように構成される弾性要素（７２）を備える、請求項４に記載のスタータ装置。
6. 前記らせん状のリンク機構は、前記収納可能なクラッチ部材（１４）を前記らせん溝（６２）から収納することによって動作を停止する、請求項３乃至５のいずれかに記載のスタータ装置。
7. 前記らせん溝（６２）の端部は、前記回転要素（６）の回転軸（Ｘ−Ｘ’）を中心に半径方向に延びる周辺溝（６０）において開口し、前記周辺溝（６０）において、前記ピニオン（１０）が前記リングギア（１２）に対して完全に係合したときに、前記収納可能なクラッチ部材（１４）を収容する、請求項３乃至６のいずれかに記載のスタータ装置。
8. 前記収納可能なクラッチ部材（１４）は、前記第１の動作停止位置と前記起動位置との間において、横断軸（Ｙ−Ｙ’）に沿って並進移動（Ａ１）可能である、請求項３乃至７のいずれかに記載の作動システム。
9. 前記収納可能なクラッチ部材（１４）は、前記第１の動作停止位置から、クラッチ部（１４３）が前記回転要素（６）の外面（６１）に接触する第２の位置、前記クラッチ部（１４３）を前記らせん溝（６２）において収容する第３の位置、ならびに、前記クラッチ部（１４３）を前記周辺溝（６０）において収容する第４の位置に移動可能である、請求項７又は８に記載のスタータ装置。
10. 前記収納可能なクラッチ部材（１４）を前記動作停止位置に向かわせる弾性要素（１６）を備える、請求項７乃至９のいずれかに記載のスタータ装置。
11. 前記スタータモータ（Ｍ）に対する電流（Ｃ１，Ｃ２）の供給は、前記収納可能なクラッチ部材（１４）の移動（Ａ１）によって制御される、請求項３乃至１０のいずれかに記載のスタータ装置。
12. 前記収納可能なクラッチ部材（１４）は、前記ピニオン（１０）の回転軸（Ｘ−Ｘ’）を中心に半径方向に延びる前記溝（６０）にあるときに、前記スタータモータ（Ｍ）用の高電力回路を閉じることにより、前記スタータモータ（Ｍ）を公称トルク又は公称回転数で駆動するように構成される主接触板（１４６）を備える、請求項１１に記載のスタータ装置。
13. 前記収納可能なクラッチ部材（１４）は、前記らせん溝（６２）にあるときに、前記スタータモータ（Ｍ）用の低電力回路を閉じることにより、前記スタータモータ（Ｍ）を低トルク又は低回転数で駆動するように構成される副接触板（１４４）を備え、前記らせん溝（６２）の深さは、前記周辺溝（６０）よりも浅い、請求項１２又は７に記載のスタータ装置。
14. 前記収納可能なクラッチ部材（１４）の動作停止位置において、前記主及び副接触板（１４６，１４４）は、前記収納可能なクラッチ部材（１４）の前記らせん溝（６２）に向かう移動（Ａ１）の間、前記副接触板（１４４）が、前記主接触板（１４６）が前記高電力回路を閉じる前に前記低電力回路を閉じるように位置する、請求項７又は１３に記載のスタータ装置。
15. 前記副接触板（１４４）は、前記収納可能なクラッチ部材（１４）が前記第２及び第３の位置にあるときに、前記低電力回路を閉じ、前記主接触板（１４６）は、前記収納可能なクラッチ部材（１４）が前記第４の位置にあるときに、前記高電力回路を閉じる、請求項９又は１４に記載のスタータ装置。
16. 前記主及び副接触板（１４６，１４４）は、前記収納可能なクラッチ部材（１４）の長手方向軸（Ｙ−Ｙ’）に沿って前記収納可能なクラッチ部材（１４）に対して並進移動可能である、請求項１３乃至１５のいずれかに記載のスタータ装置。
17. 前記低電力回路は、前記副接触板（１４４）と前記主接触板（１４６）との間に実装される弾性要素（１４９）によって閉じた状態に維持され、前記高電力回路は、前記主接触板（１４６）と前記収納可能なクラッチ部材（１４）のカラー（１５３）との間に実装される弾性要素（１５１）によって閉じた状態に維持される、請求項１６に記載のスタータ装置。
18. 前記ピニオン（１０）は、前記回転要素（６）に対して並進移動可能であり、弾性要素（６８）は、前記リングギア（１２）の側面に位置する、前記回転要素（６）の端部（６４）に前記ピニオン（１０）を向かわせる、請求項１乃至１７のいずれかに記載のスタータ装置。

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