JP4211767B2 - 内燃機関始動装置のオイル阻止構造 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の始動装置におけるオイル阻止構造に関する。

内燃機関の始動装置において、スタータモータのピニオンギアをクランクシャフト側のリングギアに常時噛み合わせておくタイプが知られている（例えば特許文献１参照）。
このような構成では内燃機関始動後にスタータモータが過回転することを防止するために、リングギアにワンウェイクラッチを配置して始動後にスタータモータ側が内燃機関から回転力を受けないようにしている。更にこのようにワンウェイクラッチを設けたことにより、リングギアのギア部側を回転可能に支持する必要性からギア部とクランクシャフトとの間にベアリングを配置している。
特開２００３−８３２１６号公報（第２頁、図７）

このように常時噛み合いの始動装置ではリングギアに付属させる構成が増加するため、リングギアの大径化が生じ易い。リングギアが大径化するとリングギアの下部が、オイル戻しのために形成しているオイルパンの開口部に近づくことになる。このため内燃機関の運転時にオイルパン内部の油面が大きく波立った場合には、油面自体あるいは油面から飛び出した飛沫が、開口部から逆流し、リングギアの下部に到達する場合がある。

上述したごとくリングギアが大径化しているので、リングギアにてオイルシールを行うシール部材も自ずと大径化されており下部がオイルパンの開口部に近づく配置となる。このためオイルパンの開口部から逆流したオイルがシール部材に付着することがある。オイルパンから逆流したオイルはオイルフィルタを介しておらず、オイルパン内に沈殿していた金属加工時の切り子などの異物が逆流オイルにて運搬されて、シール部材のシール位置に到達する場合がある。

このことにより異物がシール部材のシール位置に噛み込まれて、オイルシールが不完全となり、オイル漏れを生じるおそれがある。
又、異物が運搬されなくても逆流オイルによりシールリップの緊迫力を越える油圧がシール部材に作用してオイル漏れを生じさせるおそれもある。

このようなオイル漏れは、常時噛み合いの始動装置に限らず、始動時にピニオンギアとリングギアとが噛み合う始動装置においても、リングギアの下部がオイルパンの開口部に近づいた設計とされて、そこにシール部材が配置されている場合にも生じるおそれがある。

本発明は、リングギアにてオイルシールを行うシール部の下部がオイルパンの開口部に隣接している内燃機関において、オイル漏れを防止することを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関始動装置のオイル阻止構造は、内燃機関のクランクシャフトを連動回転させることによりスタータモータからの回転力を前記クランクシャフトに伝達するリングギアを備えると共に、該リングギアにてオイルシールを行うシール部材の下部がオイルパンの開口部に隣接している内燃機関において、前記シール部材の下部と前記オイルパンの開口部との間に堰堤部を形成し、前記堰堤部の上端位置は、前記シール部材の最下部におけるシール位置よりも上となるように形成されていることを特徴とする。

オイルパン内のオイルが開口部から逆流した場合、逆流オイルが直接、シール部材のシール位置に衝突すると、シール位置での異物噛み込みや過剰油圧が生じやすいことが判明した。このため本発明では、上記堰堤部を形成することにより、オイルパン内のオイルが開口部から逆流したとしても、シール位置に直接衝突し難くしている。このことによりシール位置での異物噛み込みや過剰油圧を防止して、オイルシールが不完全となるのを防ぎ、オイル漏れを防止することができる。

また、シール部材の最下部はオイルパン内のオイル表面に近接し、特に逆流オイルの直接衝突を受けやすいが、堰堤部の上端位置をシール部材の最下部におけるシール位置よりも上とすることにより、シール位置への逆流オイルの直接衝突をほとんど無くすことができる。このことによりシール位置での異物噛み込みや過剰油圧を確実に防止でき、オイル漏れを効果的に防止することができる。

請求項２に記載の内燃機関始動装置のオイル阻止構造では、請求項１において、前記堰堤部の下部には前記リングギア側と前記オイルパン側とを連通するオイル戻し孔が形成されていることを特徴とする。

尚、堰堤部の下部には上記オイル戻し孔を形成することで、堰堤部とリングギアとの間のオイルを円滑にオイルパン側に戻すことができる。更に堰堤部とリングギアとの間に異物が飛び込んだとしても、あるいはオイルパンと異なる機構から異物が堰堤部とリングギアとの間に入ったとしても、オイル戻し孔により円滑に異物をオイルパン側へ流し出すことができる。このため堰堤部とリングギアとの間に異物が蓄積するのを効果的に防止することができる。

更に内燃機関運転時には堰堤部とリングギアとの間には或程度のオイルが溜まって、オイル戻し孔ではリングギア側からオイルパン側へのオイルの流れが生じるので、オイル戻し孔を介するオイルパン側からのオイルの逆流は抑制できる。

請求項３に記載の内燃機関始動装置のオイル阻止構造では、請求項２において、前記オイル戻し孔の上端位置は、前記シール部材の最下部におけるシール位置よりも下とされていることを特徴とする。

シール部材の最下部におけるシール位置よりもオイル戻し孔の上端位置を下とすることにより、オイル戻し孔を介するオイルパン側からの逆流が生じたとしても、シール位置に対する直接衝突による異物噛み込みや過剰油圧を防止できるので、オイル漏れ防止をより確実にすることができる。

請求項４に記載の内燃機関始動装置のオイル阻止構造では、請求項１において、前記リングギアはワンウェイクラッチを介して前記スタータモータからの回転力を前記クランクシャフトに伝達すると共に、前記シール部材は、前記リングギアにて前記ワンウェイクラッチにて接続された部分をオイルシールする第１シール部材と、前記リングギアと前記オイルパン又は該オイルパンと接触している部材との間をオイルシールする第２シール部材とを備え、前記第１シール部材及び前記第２シール部材のうちで内側のシール部材の最下部におけるシール位置よりも、前記堰堤部の上端位置が上とされていることを特徴とする。

特にワンウェイクラッチが設けられたリングギアにおいては、このように第１シール部材と第２シール部材との２つのシール部材を設ける構成が採用される。この場合に、内側のシール部材の最下部におけるシール位置よりも堰堤部の上端位置を上とすることで、２つのシール部材に対して、各シール位置への逆流オイルの直接衝突をほとんど無くすことができる。このことにより２つのシール部材が存在してもシール位置での異物噛み込みや過剰油圧を確実に防止でき、オイル漏れを効果的に防止することができる。

請求項５に記載の内燃機関始動装置のオイル阻止構造では、請求項４において、前記堰堤部の下部には前記リングギア側と前記オイルパン側とを連通するオイル戻し孔が形成されていると共に、前記第１シール部材及び前記第２シール部材のうちで外側のシール部材の最下部におけるシール位置よりも、前記オイル戻し孔の上端位置が下とされていることを特徴とする。

上記オイル戻し孔を形成することで、堰堤部とリングギアとの間のオイルを円滑にオイルパン側に戻すことができ、更に堰堤部とリングギアとの間に入った異物をオイル戻し孔によって円滑にオイルパン側へ流し出すことができる。

しかも外側のシール部材の最下部におけるシール位置よりもオイル戻し孔の上端位置を下とすることにより、オイル戻し孔を介してオイルパン側からのオイル逆流が生じたとしても、逆流オイルがシール位置に直接衝突するのを防止できる。したがってシール位置での異物噛み込みや過剰油圧を防止でき、オイル漏れを効果的に防止することができる。

［実施の形態１］
図１は車両用の内燃機関始動装置のオイル阻止構造を示し、内燃機関のオイルパン２の後端部分周辺の断面図を示している。内燃機関のオイルパン２の後端の上方にはラダービーム４に回転可能に支持されたクランクシャフト６の後端が配置されている。

クランクシャフト６の後端にはフライホイール８とリングギア１０とが取り付けられている。リングギア１０は、中心部１０ａと、主として外周側を構成するリングプレート部１０ｂとから構成されている。この内、中心部１０ａは前記フライホイール８と共にクランクシャフト６の後端にボルト締結にて固定され、クランクシャフト６と共に回転するように構成されている。

リングギア１０のリングプレート部１０ｂはクランクシャフト６の後端の外周部分に、後述するワンウェイクラッチ１６のインナーレース１６ａと転がり軸受１２とを介して取り付けられている。このためワンウェイクラッチ１６の係合が無い時には、クランクシャフト６の回転とは独立して回転可能である。更にリングプレート部１０ｂの周縁部にはリング状のギア部１０ｃが形成されている。このギア部１０ｃはスタータモータのピニオンギア１４に常時噛み合わされておりスタータモータから回転力を受けることによりリングギア１０のリングプレート部１０ｂは回転される。

リングギア１０において、中心部１０ａとリングプレート部１０ｂとの間にはワンウェイクラッチ１６が配置されている。このワンウェイクラッチ１６は、内燃機関始動時においてスタータモータがピニオンギア１４を介してリングプレート部１０ｂを回転させる時、すなわちリングプレート部１０ｂ側からトルクが伝達される場合には中心部１０ａとリングプレート部１０ｂとを係合する。このことにより、スタータモータはクランクシャフト６を回転させることができる。

内燃機関が始動して内燃機関出力によるクランクシャフト６及び中心部１０ａの回転がリングプレート部１０ｂの回転よりも速くなると、ワンウェイクラッチ１６は解放される。このことによりピニオンギア１４とリングギア１０のギア部１０ｃとが常時噛み合いの状態でも、内燃機関始動後のスタータモータの過回転を防止することができる。

ここで転がり軸受１２とワンウェイクラッチ１６との潤滑のために、クランクシャフト６内の油路を介してクランクシャフト６側からオイルが供給されている。しかしリングギア１０がワンウェイクラッチ１６を間にして中心部１０ａとリングプレート部１０ｂとに分離されているので、この間のオイル漏れを阻止する必要がある。このためにリング状の第１シール部材１８が、中心部１０ａに固定されているワンウェイクラッチ１６のアウターレース１６ｂとリングプレート部１０ｂとの間に配置されている。この第１シール部材１８は、リングプレート部１０ｂに形成された内周面に嵌合することでリングプレート部１０ｂ側に固定されている。このことで第１シール部材１８の内側に形成されているシールリップ１８ａは、アウターレース１６ｂの外周面に摺動可能に接触し、オイルシールを実行している。

更に第１シール部材１８の外側には、第１シール部材１８よりも大径の第２シール部材２０が配置されている。この第２シール部材２０は、クランクシャフト６より下方側では主にオイルパン２の後端２ａの内周面２ｃに、クランクシャフト６より上方側では主にシリンダブロックの後端の内周面に嵌合することで、図示する位置に固定されている。このことで第２シール部材２０の内側に形成されているシールリップ２０ａは、リングプレート部１０ｂの外周面に摺動可能に接触し、オイルシールを実行している。

このように２つのシール部材１８，２０の下部は、オイルパン２の開口部２ｂに隣接して配置される。この構成によりクランクシャフト６側からリングギア１０側へ流れてきたオイルはオイルパン２側に戻される。更にリングプレート部１０ｂには、クランクシャフト６側からワンウェイクラッチ１６内部へ流れて来たオイルを排出するためにオイル戻し孔１０ｄが形成されている。このオイル戻し孔１０ｄがオイルパン２の開口部２ｂ側に向けられていることによりワンウェイクラッチ１６内部のオイルもオイルパン２側に戻される。

これらリング状のシール部材１８，２０の最下部、及び最下部にあるオイル戻し孔１０ｄと、オイルパン２の開口部２ｂとの間には堰堤部２２が形成されている。尚、図１では、リングギア１０及び各シール部材１８，２０については、クランクシャフト６周りでの最下部の位相位置での断面を示している。

この堰堤部２２は、オイルパン２の後端２ａから立ち上がった形態で形成されている。したがって堰堤部２２とリングギア１０との間のオイルは堰堤部２２を乗り越えることによりオイルパン２の開口部２ｂ側に排出されることになる。

そして堰堤部２２の上端位置ｄは、第１シール部材１８の最下部でのシールリップ１８ａによるシール位置ｓ１、及び第２シール部材２０の最下部でのシールリップ２０ａによるシール位置ｓ２よりも上になるように形成されている。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．上述したごとく逆流オイルの衝突を受けやすい第１シール部材１８（内側のシール部材）や第２シール部材２０（外側のシール部材）の最下部のシール位置ｓ１，ｓ２が堰堤部２２の上端位置ｄよりも下にされている。このためオイルパン２内のオイルが、図示矢印ｗにて示すごとく、開口部２ｂからリングギア１０側へ逆流しようとしても、堰堤部２２に阻止される。このことによりシール位置ｓ１，ｓ２に逆流オイルが直接衝突することはなく、シール位置ｓ１，ｓ２での異物噛み込みや過剰油圧が生じない。したがってオイルシールが不完全とならず、オイル漏れを防止することができる。

尚、リングプレート部１０ｂにおけるオイル戻し孔１０ｄの上端位置ｈ１も、堰堤部２２の上端位置ｄより下とされているので、オイル戻し孔１０ｄを介してオイルパン２側に曝されている第１シール部材１８への逆流オイル衝突が更に効果的に防止される。このことによりシール位置ｓ１での異物噛み込みや過剰油圧が一層確実に防止されることになる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、図２の縦断面図に示すごとくオイルパン１０２の後端１０２ａに形成されている堰堤部１２２の位置がリングギア１０に近づけられており、更に堰堤部１２２の下部にはオイル戻し孔１２２ａが形成されている点が、前記実施の形態１と異なる。尚、前記実施の形態１と同じ構成は同一の符号にて示す。

高さ関係（堰堤部２２の上端位置ｄ＞オイル戻し孔１０ｄの上端位置ｈ１＞第１シール部材１８のシール位置ｓ１＞第２シール部材２０のシール位置ｓ２）については前記実施の形態１と同じである。これに対して、堰堤部１２２に設けられたオイル戻し孔１２２ａの上端位置ｈ２は、第２シール部材２０のシール位置ｓ２より下にある。

以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の効果を生じる。
（ロ）．堰堤部１２２の下部にオイル戻し孔１２２ａを形成している。このため堰堤部１２２とリングギア１０との間のオイルを円滑にオイルパン１０２側に戻すことができる。更に、堰堤部１２２とリングギア１０との間に異物が飛び込んだとしても、あるいは他の機構から異物が堰堤部１２２とリングギア１０との間に入ったとしても、オイル戻し孔１２２ａにより円滑に異物をオイルパン１０２側へ流し出すことができる。このため堰堤部１２２とリングギア１０との間に異物が蓄積するのを効果的に防止することができる。

尚、内燃機関運転時には堰堤部１２２とリングギア１０との間には或程度のオイルが溜まっている。このためオイル戻し孔１２２ａが堰堤部１２２に開口していても、このオイル戻し孔１２２ａを介してのオイルパン１０２側からのオイル逆流は抑制できる。

（ハ）．オイル戻し孔１２２ａの上端位置ｈ２は、２つのシール部材１８，２０の最下部におけるシール位置ｓ１，ｓ２よりも下となるように形成されている。このように外側の第２シール部材２０の最下部におけるシール位置ｓ２よりもオイル戻し孔１２２ａの上端位置ｈ２を下にしていることにより、オイル戻し孔１２２ａを介するオイルパン１０２側からの逆流が生じたとしても、各シール位置ｓ１，ｓ２への逆流オイルの直接衝突は生じない。このことによりシール位置ｓ１，ｓ２での異物噛み込みや過剰油圧を防止でき、オイル漏れを効果的に防止することができる。

［実施の形態３］
本実施の形態では、図３の縦断面図に示すごとく、クランクシャフトの周囲を取り囲むようにしてリング状のオイルシールリテーナ２２４が配置されて、シリンダブロック及びオイルパン２０２に固定されている。このオイルシールリテーナ２２４の内周面に、第２シール部材２０が嵌合されている。

オイルシールリテーナ２２４は、内周側に全周に渡って、あるいはオイルパン２０２の開口部２０２ｂに対向した下部のみに、リング状あるいは円弧状の堰堤部２２４ａが形成されている。この堰堤部２２４ａの最下部における上端位置ｒと、２つのシール部材１８，２０の最下部におけるシール位置ｓ１，ｓ２及びリングプレート部１０ｂのオイル戻し孔１０ｅの上端位置ｈ３との高さ関係は、ｒ＞ｈ３＞ｓ１＞ｓ２である。

ここでオイルパン２０２の開口部２０２ｂの縁部位置ｐの高さは、シール部材２０が嵌合しているオイルシールリテーナ２２４の内周面２２４ｂの最下部位置ｔよりも高い。このため、堰堤部２２４ａの最下部において、堰堤部２２４ａのリングギア１０側とオイルパン２０２内とを、軸が水平に配置されたオイル戻し用パイプ２２６により連通させている。このことによりオイルシールリテーナ２２４の内周面２２４ｂに蓄積したオイルをオイル戻し用パイプ２２６を介してオイルパン２０２内に戻すことができる。

このオイル戻し用パイプ２２６の内部通路２２６ａ（オイル戻し孔に相当）の上端位置ｈ４は第２シール部材２０の最下部のシール位置ｓ２よりも下になるように設定されている。

以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．堰堤部２２４ａの最下部の上端位置ｒ及びオイルパン２０２の縁部位置ｐはオイルシールリテーナ２２４の内周面２２４ｂの最下部位置ｔよりも高い位置に存在する。しかしオイル戻し用パイプ２２６の存在により、堰堤部２２４ａとリングギア１０との間に蓄積したオイルや異物をオイルパン２０２側に円滑に排出できる。このことによりオイル戻し用パイプ２２６の内部通路２２６ａは、前記実施の形態２（図２）の堰堤部１２２のオイル戻し孔１２２ａと同じ機能を果たすことができる。したがって前記実施の形態２と同様な効果を生じる。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記各実施の形態は常時噛み合わせタイプの始動装置であったが、始動時にマグネットスイッチなどによりピニオンギアをリングギアに噛み合わせるタイプの始動装置においても適用できる。すなわち、リングギアにてオイルシールを行うシール部材の下部がオイルパンの開口部に隣接している内燃機関であれば本発明を適用でき、このシール部材の数が１つでも、３つ以上でも同様に本発明を適用できる。

（ｂ）．前記実施の形態３では堰堤部はリング状あるいは円弧状であったが、前記実施の形態１，２の堰堤部もリング状あるいは円弧状としても良い。この場合には、堰堤部の上端位置は少なくとも最下部の位相における上端位置が前述した関係を満足することにより、シール位置での異物噛み込みや過剰油圧の防止が効果的にできる。

実施の形態１の内燃機関始動装置のオイル阻止構造の縦断面図。 実施の形態２の内燃機関始動装置のオイル阻止構造の縦断面図。 実施の形態３の内燃機関始動装置のオイル阻止構造の縦断面図。

符号の説明

２…オイルパン、２ａ…後端、２ｂ…開口部、４…ラダービーム、６…クランクシャフト、８…フライホイール、１０…リングギア、１０ａ…中心部、１０ｂ…リングプレート部、１０ｃ…ギア部、１０ｄ，１０ｅ…オイル戻し孔、１２…軸受、１４…スタータモータのピニオンギア、１６…ワンウェイクラッチ、１６ａ…インナーレース、１６ｂ…アウターレース、１８…第１シール部材、１８ａ…シールリップ、２０…第２シール部材、２０ａ…シールリップ、２２…堰堤部、１０２…オイルパン、１０２ａ…後端、１２２…堰堤部、１２２ａ…オイル戻し孔、２０２…オイルパン、２０２ｂ…開口部、２２４…オイルシールリテーナ、２２４ａ…堰堤部、２２４ｂ…内周面、２２６…オイル戻し用パイプ、２２６ａ…内部通路、ｄ…堰堤部の上端位置、ｈ１…リングギアのオイル戻し孔の上端位置、ｈ２…堰堤部のオイル戻し孔の上端位置、ｈ３…リングギアのオイル戻し孔の上端位置、ｈ４…オイル戻し用パイプの内部通路の上端位置、ｐ…オイルパンの縁部位置、ｒ…堰堤部の最下部における上端位置、ｓ１…第１シール部材のシール位置、ｓ２…第２シール部材のシール位置、ｔ…オイルシールリテーナの内周面の最下部位置。

Claims (5)

1. 内燃機関のクランクシャフトを連動回転させることによりスタータモータからの回転力を前記クランクシャフトに伝達するリングギアを備えると共に、該リングギアにてオイルシールを行うシール部材の下部がオイルパンの開口部に隣接している内燃機関において、
   前記シール部材の下部と前記オイルパンの開口部との間に堰堤部を形成し、
   前記堰堤部の上端位置は、前記シール部材の最下部におけるシール位置よりも上となるように形成されていることを特徴とする内燃機関始動装置のオイル阻止構造。
2. 請求項１において、前記堰堤部の下部には前記リングギア側と前記オイルパン側とを連通するオイル戻し孔が形成されていることを特徴とする内燃機関始動装置のオイル阻止構造。
3. 請求項２において、前記オイル戻し孔の上端位置は、前記シール部材の最下部におけるシール位置よりも下とされていることを特徴とする内燃機関始動装置のオイル阻止構造。
4. 請求項１において、前記リングギアはワンウェイクラッチを介して前記スタータモータからの回転力を前記クランクシャフトに伝達すると共に、
   前記シール部材は、前記リングギアにて前記ワンウェイクラッチにて接続された部分をオイルシールする第１シール部材と、前記リングギアと前記オイルパン又は該オイルパンと接触している部材との間をオイルシールする第２シール部材とを備え、前記第１シール部材及び前記第２シール部材のうちで内側のシール部材の最下部におけるシール位置よりも、前記堰堤部の上端位置が上とされていることを特徴とする内燃機関始動装置のオイル阻止構造。
5. 請求項４において、前記堰堤部の下部には前記リングギア側と前記オイルパン側とを連通するオイル戻し孔が形成されていると共に、前記第１シール部材及び前記第２シール部材のうちで外側のシール部材の最下部におけるシール位置よりも、前記オイル戻し孔の上端位置が下とされていることを特徴とする内燃機関始動装置のオイル阻止構造。

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