JP2949899B2 - 慣性飛込み式始動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は慣性飛込み式始動装置に
係り、特にリングギヤに噛合するピニオンのストローク
を大とし、噛合性を向上せしめた慣性飛込み式始動装置
である。

【０００２】

【従来の技術】慣性飛込み式始動装置においては、始動
モータの回転により始動装置のドライブギヤおよび該ギ
ヤを支承するシヤフトが回転せしめられると、該シヤフ
トにヘリカルスプラインを介してアウタ部材が噛合して
いる一方向クラツチの慣性によつて、該一方向クラツチ
のインナ部材および該インナ部材と一体的に回転するピ
ニオンギヤが前記シヤフトの軸方向に飛び出し、前記ピ
ニオンギヤは内燃機関のクランク軸に固定されているリ
ングギヤに衝突し、前記ピニオンギヤはリングギヤの端
面を滑りながら該リングギヤに噛合する。この状態を図
８により説明する。図８はリングギヤの周面に沿うリン
グギヤの歯７１，７１の配置を平面に展開して、ピニオ
ンギヤの歯７２がリングギヤの歯７１に噛合する状態を
説明する図である。ピニオンギヤの歯７２はリングギヤ
からシヤフトの軸方向に距たつた位置から矢印方向に前
進し、破線７３に示す位置でリングギヤの端面に衝突
し、該リングギヤの周方向に矢印方向に滑動する。次い
でピニオンギヤの歯７２は、該歯７２の面取り部がリン
グギヤの歯７１の面取り部に沿つて破線７４で示すよう
に前記軸方向に前進し、一点鎖線７５で示す位置におい
てリングギヤの隣接する歯７１に衝突する。この状態か
らはピニオンギヤの歯７２はリングギヤの周方向への滑
動は阻止され、衝突したリングギヤの歯７１に沿つて前
記軸方向に前進し、噛合を完了する。

【０００３】図８において、ピニオンギヤの歯７２が一
点鎖線７５で示す位置においてリングギヤの歯７１と衝
突したときの噛合い深さｈ（図８）が大であるほど、噛
合性が良好であり、ピニオンギヤおよびリングギヤの損
傷が比較的に少ないことが、一般的に知られている。上
記噛合い深さを得る手段として、図９に示すように、始
動装置のシヤフト８１に設けられる一方向クラツチ８２
のクラツチアウタ８３を前記シヤフト８１にヘリカルス
プライン８４を介して螺合させ、クラツチアウタ８３の
椀状拡大径部の内側にローラ８５を介して従動側を構成
する円筒状のクラツチインナ８６が設けられ、このクラ
ツチインナ８６の内周をピニオンギヤ８７のスリーブ８
８にストレートスプラインにより噛合させ、前記ピニオ
ンギヤ８７のスリーブ８８とクラツチアウタ８３の椀状
拡大径部の底辺との間にゴム・合成樹脂等の弾性体から
なる緩衝装置８９を介在させたものが、特公昭５６−１
１０７４号公報に開示されている。上記装置によれば、
ピニオンギヤ８７がリングギヤ（図示せず）に衝突した
とき（図８の破線７３）から後は、ピニオンギヤ８７の
前進は止められ、クラツチアウタ８３が緩衝装置８９を
圧縮させながら前進し、緩衝装置８９を所定量だけ撓ま
せた後ピニオンギヤ８７をリングギヤの端面で滑らせ、
互いの面取り部で滑り（図８の破線７４）、その後緩衝
装置８９に蓄えられた弾力でピニオンギヤ８７を飛出さ
せることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記のように一方向ク
ラツチのクラツチアウタとピニオンギヤとの間に緩衝装
置を配設した慣性飛込み式始動装置において、ピニオン
ギヤがリングギヤに衝突した時において前述の噛合深さ
ｈを十分に大とするには、比較的高荷重で長いストロー
クのばね特性を有する緩衝装置ほど有利である。しか
し、図９に示す構造の場合、緩衝装置として高荷重で長
いストロークのばね特性を有するものを使用するには、
緩衝装置に設定荷重に耐え得るばね応力をもたせなけれ
ばならない点を考慮すると、緩衝装置の大型化による一
方向クラツチの大型化を招き、内燃機関に搭載するのに
不適切となる。そこで本発明は、一方向クラツチの大型
化を招来することなく、リングギヤに対するピニオンギ
ヤの良好な噛合性を備えた慣性飛込み式始動装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、駆動シヤフト
上に、該シヤフトに対し回転および軸方向移動自在に設
けられたピニオンギヤと、前記駆動シヤフトに駆動側部
材がヘリカルスプラインを介して螺装され、始動操作時
に前記駆動シヤフトと前記駆動側部材との相対回転に基
いて前記ピニオンギヤを前記軸方向に押進するとともに
一体的に回転せしめる従動側部材とを有する一方向クラ
ツチを備えた慣性飛込み式始動装置において、前記一方
向クラツチの駆動側部材と従動側部材との間に第１のば
ねを挟持せしめるとともに、前記駆動シヤフトの軸方向
に予め定めた寸法ａだけ両部材の相対近接移動を許容す
る第１の隙間部と、前記駆動側部材と従動側部材との間
において、前記両部材の何れか一方の部材に基部が取付
けられ、他方の部材に自由端部を向けた第２のばねが配
設され、かつ前記駆動シヤフトの軸方向に両部材が相対
近接移動自在とされている第２の隙間部とを備え、前記
第１のばねはそのばね定数を前記第２のばねのばね定数
より小に設定するとともに、前記第２のばねの自由伸長
状態において、該第２のばねの前記自由端部と該自由端
部が対向する前記他方の部材との間に、前記寸法ａより
小なる寸法ｃの間隔を隔てさせたことを特徴とするもの
である。

【０００６】

【実施例】図１に本発明の一実施例を一部欠截側面図
で、図２にその要部を断面図で示す。図において、始動
装置の駆動シヤフト１はその一部の周面にヘリカルスプ
ライン２を備え、該ヘリカルスプライン２に一方向クラ
ツチ３の駆動側部材４が螺装され、前記一方向クラツチ
３の従動側部材５は前記駆動シヤフト１に軸受６を介し
て回転および摺動自在に支承される。前記従動側部材５
はその一端にピニオンギヤ７を一体にかつ同軸的に形成
している。一方向クラツチ３の駆動側部材４は、図２に
示すように内周面に前記ヘリカルスプライン２に噛合す
るスプライン部を形成した小径筒部４１と、該小径筒部
４１より大径に形成した大径筒部４２と、両筒部４１，
４２を連結して駆動シヤフト１の半径方向に延在する環
状部４３とよりなる。前記従動側部材５は駆動側部材４
の大径筒部４１の内周面と、ローラ４０とともに一方向
クラツチ機能を果たす内周面を備えた基筒部５１とピニ
オンギヤ７を形成した支持筒部５２とよりなり、支持筒
部５２において駆動シヤフト１に軸受６で支承されてい
る。前記駆動シヤフト１にはヘリカルスプライン２に隣
接した位置に、駆動ギヤ８がセレーシヨンまたはキーに
より駆動シヤフト１と一体に回転するように同軸的に取
付けられ、前記駆動ギヤ８は始動モータ（図示せず）に
より回転せしめられるシヤフト９に形成したギヤ９１と
噛合せしめられる。前記駆動シヤフト１の他端には、前
記ピニオンギヤ７を形成した従動側部材５の支持筒部５
２の端面が当接するに適した形状のストツパ１０が、駆
動シヤフト１に形成した周溝１１に嵌めたスナツプリン
グ１２により支承され、前記従動側部材５の支持筒部５
２とストツパ１０との間にリターンスプリング１３が介
装される。本実施例において始動モータが電源に接続さ
れてシヤフト９が急激に回転せしめられると、ギヤ９
１，駆動ギヤ８を介して駆動シヤフト１が回転せしめら
れ、一方向クラツチ３のアウタ部材に相当する駆動側部
材４の小径筒部４１と駆動シヤフト１のヘリカルスプラ
イン２との係合および一方向クラツチ３の慣性とによ
り、インナ部材に相当する従動側部材５とともに、リタ
ーンスプリング１３の付勢力に抗して急激に駆動シヤフ
ト１の軸方向に移動を開始し、ピニオンギヤ７の歯端面
の一部が、内燃機関のクランクシヤフトに同軸的に固定
したリングギヤ（図示せず）に衝突する。

【０００７】一方向クラツチ３の従動側部材５の基筒部
５１の自由端５３にはその外周部の端面を軸方向に削除
して前記自由端５３の中心部を環状に突出せしめた段部
壁５４を形成するとともに、駆動側部材４の環状部４３
の前記段部壁５４と対向する面に内径側を削除して凹設
した底壁４４を形成し、前記段部壁５４と底壁４４との
間に形成される空間に環状のばね１４（これを第１のば
ねと称する）を挿置して、該ばね１４の弾力を従動側部
材５を駆動側部材４より離反する方向に付勢せしめる。
前記駆動側部材４の大径筒部４２の開口端にはローラ４
０の脱落防止のための円環状端板（平ワツシヤ）４５が
当接せしめられ、その外側に半環状ワツシヤ４６が２枚
当接され、さらにその外側に半環状形の外形形状を有す
るばね１５（これを第２のばねと称する）が２枚当接せ
しめられた上で、大径筒部４２の外周面全面に装着せし
めた金属板よりなるほぼ椀状のカバー１６の端縁を前記
ばね１５の外側面に当接させて、前記環状部４３側にか
しめ込み、大径筒部４２に固定せしめる。前記第１のば
ね１４は、その平面形状を図３に、その直径線に沿う断
面を図４に示すようにウエーブワツシヤ状の板ばねで、
その環状内周縁により前記従動側部材５の段部壁５４に
当接し、その環状外周縁により前記駆動側部材４の底壁
４４に当接する。また前記第２のばね１５は平面形状を
図５に、その側面形状を図６に示すとおりの構成のもの
で、平面形状において半円環状に延在する周縁連結部６
１より半径方向に延在する複数個の直線状隙間６２を介
して平面形状が台形のばね部６３を複数個形成し、前記
周縁連結部６１を周縁とする皿状に成形された板ばね
で、前記周縁連結部６１において前記駆動側部材４の大
径筒部４２の開口端の半環状ワツシヤ４６とカバー１６
の端縁との間で挟持され、その台形のばね部６３の各自
由端縁６４を、前記従動側部材５の基筒部５１のピニオ
ンギヤ７側または該ピニオンギヤの基部に形成した半径
方向外方に向かう支壁５５に対向せしめている。これら
ばね１４，１５は、第１のばね１４のばね定数が、第２
のばね１５のばね定数よりかなり小になるように設定さ
れる。

【０００８】一方向クラツチ３の従動側部材５の基筒部
５１の自由端５３と、駆動側部材４の前記底壁４４との
間には、第１のばね１４の自由伸長状態において、駆動
シヤフト１の軸方向に予め定めた寸法ａの隙間（これを
第１の隙間部と称する）を有する。また駆動側部材４に
固定された半環状ワツシヤ４６と従動側部材５に形成さ
れた前記支壁５５との間には、前記第１のばね１４の自
由伸長状態において、前記寸法ａより大なる寸法ｂの隙
間（これを第２の隙間部と称する）を有し、さらに第１
および第２のばね１４，１５の自由伸長状態において、
前記第２のばね１５の台形状のばね部６３の自由端縁６
４と前記支壁５５との間には、前記寸法ａよりは大では
ない寸法ｃの隙間を形成する。そして前述したように始
動モータが電源に接続されて一方向クラツチ３の駆動側
部材４がヘリカルスプライン２との係合および一方向ク
ラツチ３の慣性とにより、従動側部材５を伴つて急激に
駆動シヤフト１の軸方向に移動し、ピニオンギヤ７の歯
端面の一部が前記リングギヤ（図示せず）に衝突する
と、従動側部材５の基筒部５１とローラ４０との間に駆
動シヤフト１の軸方向の滑りを生じ、従動側部材５が駆
動側部材４に対し軸方向に相対移動を開始し、従動側部
材５の基筒部５１の端部に形成した段部壁５４と駆動側
部材４の環状部４３に形成した底壁４４との間で第１の
緩衝ばね１４が撓まされ始め、前記基筒部５１の自由端
５３と前記駆動側部材４の環状部４３に形成した底壁４
４との間の第１の隙間部の寸法ａは減少する。前記従動
側部材５の駆動側部材４に対する前記軸方向の相対移動
量が寸法ｃに達すると、従動側部材５の基筒部５１に形
成した支壁５５が第２のばね１５のばね部６３の自由端
縁６４に当接し、該ばね部６３を撓ませ始める。この第
１のばね１４および第２のばね１５の撓みによる弾発力
は、ピニオンギヤ７の歯端面のリングギヤとの押圧力
（荷重）として作用するから、当該押圧力は、図７に実
線Ｘで示すように、ピニオンギヤ７の歯端面がリングギ
ヤに当接してからの従動側部材５の駆動側部材４に対す
る相対移動量（ばねのストローク）が寸法ｃに達するま
では一点鎖線Ｙで示す第１のばね１４により生ずる押圧
力（ばね荷重）に等しく、相対移動量が寸法ｃを超える
と、第１のばね１４により生ずる押圧力と破線Ｚで示す
第２のばね１５により生ずる押圧力（ばね荷重）が合成
されたものとなる。

【０００９】従つてピニオンギヤ７の歯の面取り部がリ
ングギヤの面取り部に係合可能な位置まで回転する（図
８の破線７４の位置）と、ピニオンギヤ７および一方向
クラツチ３の従動側部材５は、先ず第２のばね１５の強
い押圧力で飛び出すように前進し、その余勢を補うよう
に第１のばね１４が従動側部材５を押し出すこととな
る。さらに駆動シヤフト１の回転によりピニオンギヤ７
の歯がリングギヤに端面当りした歯に隣接した歯に当接
して（図８の一点鎖線７５の位置）噛合深さｈを得た後
は、ピニオンギヤ７または従動側部材５の支持筒部５２
の端面がストツパ１０に当接するまで前進して、ピニオ
ンギヤ７のリングギヤに対する噛合が完了する。ピニオ
ンギヤ７がリングギヤと噛合した後における駆動シヤフ
ト１の回転は、一方向クラツチ３のクラツチ作用によ
り、ピニオンギヤ７およびリングギヤを介して内燃機関
のクランクシヤフトを回転させ、内燃機関が始動すると
一方向クラツチ３の従動側部材５は駆動側部材４に対し
てオーバランし、始動モータと電源との接続を断つこと
で、一方向クラツチ３はリターンスプリング１３により
原位置に戻される。

【００１０】なお前記実施例においては、ピニオンギヤ
７を一方向クラツチ３のクラツチインナに相当する従動
側部材５と一体に成形したものを示したが、前記実施例
におけるピニオンギヤ７を一体に成形した基筒部５１と
ローラ４０に当接するクラツチインナとを別体に形成
し、両者を駆動シヤフト１の軸方向に平行なセレーシヨ
ンまたはキーで一体に回転するように連結してもよく、
また第２のばね１５を平面形状において内周に半円環状
に内縁連結部を形成し複数のばね部を前記内縁連結部よ
り半径方向外方に向けて形成したものを用い、内縁連結
部において従動側部材５の支壁５５に固定し、ばね部の
先端を半環状ワツシヤ４６の側面に対向せしめてもよ
い。さらに第１および第２のばね１４，１５は図示の板
ばねに代え、コイルばね等の形状の異なるもの、または
ゴム、合成樹脂等の材質の異なる弾性体のばねを用いる
こともできる。

【００１１】

【発明の作用および効果】本発明は、駆動シヤフト上に
該シヤフトに対し回転および軸方向移動自在に設けられ
たピニオンギヤと、前記駆動シヤフトに駆動側部材がヘ
リカルスプラインを介して螺装され、始動操作時に前記
駆動シヤフトと前記駆動側部材との相対回転に基いて前
記ピニオンギヤを前記軸方向に押進するとともに一体的
に回転せしめる従動側部材とを有する一方向クラツチを
備えた慣性飛込み式始動装置に関するものである。上記
始動装置は始動操作時に始動モータにより駆動シヤフト
が静止状態から急激に回転せしめられると、一方向クラ
ツチは、その慣性と、該一方向クラツチの駆動側部材が
ヘリカルスプラインを介して駆動シヤフトに螺装されて
いることにより、該一方向クラツチの従動側部材とピニ
オンギヤとを伴つて駆動シヤフトの軸方向に急激に前進
し、前記ピニオンギヤを内燃機関のクランクシヤフトに
固定されているリングギヤに衝突させ、前記ピニオンギ
ヤを回転させつつ前記リングギヤに噛合させてこれを回
転させ、内燃機関を始動させることが知られている。

【００１２】本発明においては、前記一方向クラツチの
駆動側部材と従動側部材との間に第１のばねを挟持せし
めるとともに、前記駆動シヤフトの軸方向に予め定めた
寸法ａだけ両部材の相対近接移動を許容する第１の隙間
部と、前記第１の隙間部のほかに、前記一方向クラツチ
の駆動側部材と従動側部材との間に、前記両部材の何れ
か一方に基部が取付けられ、他方の部材に自由端部を向
けた第２のばねが配設され、かつ前記駆動シヤフトの軸
方向に両部材が相対移動自在とされている第２の隙間部
が備えられたことにより、前記始動操作時に一方向クラ
ツチとともに前進したピニオンギヤがリングギヤに衝突
すると、前記ピニオンギヤはリングギヤの端面で軸方向
の移動が止められるが、一方向クラツチの駆動側部材と
従動側部材とは、前記第１の隙間部により許容されてい
る寸法ａの範囲内において、一方向クラツチの駆動側部
材に対し駆動シヤフトの軸方向に相対移動可能とされて
いるから、前記駆動側部材は先ず第１のばねを撓ませ、
次に前記第２の隙間部の寸法ｃだけ前進すると前記第２
のばねを撓ませて、さらに前進する。このとき両ばねの
撓み荷重だけ前記ピニオンギヤのリングギヤに対する押
圧力を高める。これにより前記ピニオンギヤがリングギ
ヤに衝突した際の軸方向の衝撃力が第１および第２のば
ねにより吸収される。このとき、両ばねの合成ばね特性
は、例えば図７のごとく設定されているので、これと同
じ撓み荷重で同じ撓み量を一つのばねで達成する場合よ
り、圧縮時の応力との関係から、ばねのスペースを小さ
くすることができる。

【００１３】前記第１の隙間部の寸法ａの範囲内で、前
記従動側部材に対して前記駆動側部材が前進するが、そ
の前進力が前記第１および第２のばねの撓み荷重より大
なるときは、寸法ａだけ前進し、前記従動側部材と前記
駆動側部材とが当接したときに、また、小なるときは、
その前進力が前記第１および第２のばねの荷重がつり合
つたときに、ヘリカルスプラインの作用により一方向ク
ラツチがシヤフトの回転とともに回転し、前記ピニオン
ギヤがリングギヤと適切に噛合う位置を求めて、リング
ギヤの端面を滑動する。それにより、ピニオンの歯がリ
ングギヤの歯に適切に噛合する位置にもたらされたと
き、ピニオンギヤを押進する一方向クラツチの従動側部
材には、第１および第２のばねの撓み荷重による押圧力
が作用しているから、ピニオンギヤ及び従動側部材は先
ず第２のばねに蓄えられていた荷重により飛び出すよう
に前進し、その余勢を補うように第１のばねに蓄えられ
ていた荷重がピニオンギヤ及び従動側部材を押進する。
これにより、さらに一方向クラツチが回転し、リングギ
ヤの次の歯にピニオンギヤが当接したときのピニオンギ
ヤのリングギヤに対する噛合深さｈ（図８参照）を大き
くすることができる。次にピニオンギヤは、リングギヤ
の次の歯に当接したため、周方向の滑動は阻止され、リ
ングギヤの歯に沿つて軸方向に前進し、噛合を完了す
る。

【００１４】以上のごとく本発明においては、始動装置
の始動操作におけるピニオンギヤの急激な前進によるリ
ングギヤに対する衝突の衝撃力は、前記ピニオンギヤを
押進する一方向クラツチの従動側部材と該一方向クラツ
チの駆動側部材との間に備えた第１および第２のばねに
より吸収できるとともに、リングギヤに噛合う時の噛合
深さを得るピニオンスプリングを長ストロークで低荷重
の第１のばねと短ストロークで高荷重の第２のばねとを
併用することにより、ピニオンスプリングを大型化する
ことなく、それぞれのスプリングが許容応力内で使用で
きる、長ストロークで高荷重のばね特性が得られるた
め、より大きな噛合深さを得ることができ、始動装置の
噛合性及び耐久性を向上する効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の一部欠截側面図。

【図２】その要部拡大断面図。

【図３】第１のばねの平面図。

【図４】その直径線に沿う断面図。

【図５】第２のばねの平面図。

【図６】その側面図。

【図７】第１および第２のばねの合成荷重を示す線図。

【図８】ピニオンギヤがリングギヤに噛合する状態の説
明図。

【図９】従来の慣性飛込み式始動装置における一方向ク
ラツチの要部断面図。

【符号の説明】

１ 駆動シヤフト ２ ヘリカルスプライン ３ 一方向クラツチ ４ その駆動側部材 ５ その従動側部材 ７ ピニオンギヤ １４ 第１のばね １５ 第２のばね ４０ ローラ ４１ 駆動側部材の小径筒部 ４２ その大径筒部 ４３ その環状部 ４４ その底壁 ５１ 従動側部材の基筒部 ５２ その支持筒部 ５３ その自由端 ５４ その段部壁 ５５ その支壁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動シヤフト上に、該シヤフトに対し回
   転および軸方向移動自在に設けられたピニオンギヤと、
   前記駆動シヤフトに駆動側部材がヘリカルスプラインを
   介して螺装され、始動操作時に前記駆動シヤフトと前記
   駆動側部材との相対回転に基いて前記ピニオンギヤを前
   記軸方向に押進するとともに一体的に回転せしめる従動
   側部材とを有する一方向クラツチを備えた慣性飛込み式
   始動装置において、前記一方向クラツチの駆動側部材と
   従動側部材との間に第１のばねを挟持せしめるととも
   に、前記駆動シヤフトの軸方向に予め定めた寸法ａだけ
   両部材の相対近接移動を許容する第１の隙間部と、前記
   駆動側部材と従動側部材との間において、前記両部材の
   何れか一方に基部が取付けられ、他方の部材に自由端部
   を向けた第２のばねが配設され、かつ前記駆動シヤフト
   の軸方向に両部材が相対近接移動自在とされている第２
   の隙間部とを備え、前記第１のばねはそのばね定数を前
   記第２のばねのばね定数より小に設定するとともに、前
   記第２のばねの自由伸長状態において、該第２のばねの
   前記自由端部と該自由端部が対向する前記他方の部材と
   の間に、前記寸法ａより小なる寸法ｃの間隔を隔てさせ
   たことを特徴とする慣性飛込み式始動装置。