JP2008082186A - エンジン始動用トルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗耐久性の良いローラ型クラッチを内蔵したエンジン始動用トルク伝達装置１において、ローラ型クラッチの許容伝達トルクを高く設定できる技術を提供する。
【解決手段】クラッチに使用されるローラ保持器１６は、金属製の長板を円環状に丸めて設けられ、その円周面上に矩形状の開口部２１がローラ個数分だけ形成されると共に、その開口部２１を形成する際に切り起こされた板状部を略Ｖ字状に折り曲げて板バネ１７が形成されている。この構成によれば、コイルスプリングを用いた場合と比較して、押圧手段（板バネ１７）を円周上に配置するために必要なスペースを小さくできる。その結果、従来のコイルスプリングを用いたローラ型クラッチと比較して、円周上に収納可能なローラ数を増加できるので、許容伝達トルクを大きくでき、高伝達トルク型で摩耗耐久性の良いクラッチを提供できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ローラ型クラッチを内蔵したエンジン始動用トルク伝達装置に関する。

従来技術として、特許文献１に示されるスタータ装置がある。
このスタータ装置は、スタータのピニオンギヤがエンジン側のリングギヤに常時噛み合わされ、リングギヤとクランク軸との間にカム型クラッチが内蔵されている。このクラッチは、エンジン始動時に係合状態となって、スタータから伝達される駆動トルクをクランク軸に伝達し、エンジン始動後は、空転することにより、エンジンの回転がスタータへ伝わることを防止する機能を有している。

ところで、クラッチ素子にカムやスプラグ等を用いたクラッチは、一つの環状バネ（例えばガータスプリング）によってクラッチ素子を内径方向に与圧する構成であるため、円周上にクラッチ素子を多く配置することが可能であり、許容伝達トルクを大きくできる利点がある反面、クラッチ素子（カム、スプラグ）が常に同一係合位置で摺動するため、摩耗耐久性の点で不利である。
これに対し、クラッチ素子にローラを用いたローラ型クラッチは、ローラの摺動位置が自己の回転により常に変化するため、連続回転時の摩耗が少ないという利点がある。
特開平１０−１２２１０７号公報

ところが、ローラ型クラッチは、同一内径に収納可能なローラ数が少ないため、許容伝達トルクを大きくすることは困難である。つまり、ローラ型クラッチでは、図９に示す様に、ローラ１００に与圧を与えるコイルスプリング１１０を各ローラ１００毎にセットする必要がある。この場合、コイルスプリング１１０を収納するスペースＳ１を円周上に確保する必要があるため、その分、収納可能なローラ数に制約が生じる。その結果、カム型クラッチやスプラグ型クラッチと比較して、クラッチ素子数（ローラ数）が大幅に少なくなり、結果的に許容伝達トルクが小さくなる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、摩耗耐久性の良いローラ型クラッチを内蔵したエンジン始動用トルク伝達装置において、ローラ型クラッチの許容伝達トルクを大きくできる技術を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、スタータのピニオンギヤに常時噛み合うギヤ部を有する第１の回転体と、エンジンのクランク軸に連結された第２の回転体と、第１の回転体と第２の回転体との間に設けられ、第１の回転体がスタータに駆動されて回転する時に、第１の回転体から第２の回転体へトルクを伝達し、第２の回転体がエンジンに駆動されて回転する時に、第２の回転体から第１の回転体へのトルク伝達を遮断するクラッチとを備えるエンジン始動用トルク伝達装置であって、クラッチは、第１の回転体と一体に回転するインナと、第２の回転体と一体に回転するアウタと、インナとアウタとの間に配置される複数のローラと、このローラを係合方向に押し付ける押圧手段と、複数のローラを保持すると共に、アウタに回転止めされた円環状のローラ保持器とを有し、押圧手段は、ローラ保持器から切り起こされた板状部に弾力を持たせて形成される板バネであり、この板バネがローラ個数分設けられていることを特徴とする。

上記のクラッチは、ローラを係合方向に押し付けるための押圧手段として板バネを使用しているので、押圧手段としてコイルスプリングを用いた場合と比較して、押圧手段（板バネ）を円周上に配置するために必要なスペースを小さくできる。これにより、従来のコイルスプリングを用いたローラ型クラッチと比較して、円周上に収納可能なローラ数を増加できるので、許容伝達トルクを大きくできる。その結果、高伝達トルク型で摩耗耐久性の良いクラッチを提供できる。
また、板バネは、円環状のローラ保持器から切り起こされた板状部に弾力を持たせて形成されるため、ローラ個数分の板バネをローラ保持器と一体に設けることができる。これにより、クラッチを組み付ける際に、ローラ個数分の板バネを一つずつセットする必要はなく、ローラ保持器と共に一度にセットできるので、クラッチの組み付け性が大幅に向上する。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したエンジン始動用トルク伝達装置において、ローラ保持器は、ローラを収納する開口部が周方向にローラ個数分形成された円周面を有し、この円周面から開口部を形成する際に切り起こされた板状部を折り曲げて板バネが形成されていることを特徴とする。
この場合、板バネを形成するためだけに板状部を切り起こす必要はなく、ローラを収納する開口部を形成するために切り起こされた板状部を利用して板バネを形成するので、廃材の発生を極力少なくできる。

（請求項３の発明）
請求項１に記載したエンジン始動用トルク伝達装置において、ローラ保持器は、ローラを収納する開口部が周方向にローラ個数分形成された円周面を有し、且つ円周面に対し幅方向の両端を外径側へ折り曲げて断面コの字形状に設けられると共に、両端の折り曲げ部からそれぞれ板状部を切り起こして板バネが形成されていることを特徴とする。
ローラ保持器を断面コの字形状に設けることにより、円周面に対して両端の折り曲げ部がリブ（補強材）の働きを有し、ローラ保持器の剛性が向上する。これにより、例えば、クラッチの組み付け時に、ローラ保持器の変形を防止でき、組み付け性が向上する。また、両端の折り曲げ部からそれぞれ板状部を切り起こして板バネを形成するので、円周方向に板バネの配置スペースを小さくできる。その結果、円周上にセットできるローラ数を更に増加させることができ、許容伝達トルクを大幅に向上させることが可能である。

（請求項４の発明）
請求項３に記載したエンジン始動用トルク伝達装置において、ローラ保持器は、両端の折り曲げ部にそれぞれ回転止め部が設けられ、この回転止め部をアウタに係合させることにより、アウタに対し回転止めされていることを特徴とする。
これにより、ローラ保持器は、アウタに対し幅方向の両側で確実に回転止めされる。

（請求項５の発明）
請求項２または３に記載したエンジン始動用トルク伝達装置において、ローラ保持器は、円周面に回転止め部が設けられ、この回転止め部をアウタに係合させることにより、アウタに対し回転止めされていることを特徴とする。
例えば、ローラ保持器の円周面に孔あるいは突起等の回転止め部を設けて、この回転止め部をアウタの内周面に形成される突起あるいは孔等に係合させることにより、アウタに対し回転止めされる。

（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れかのエンジン始動用トルク伝達装置において、エンジンの停止および再始動を自動制御するエンジン自動停止／再始動システムに使用されることを特徴とする。
エンジン自動停止／再始動システムでは、同システムを搭載していない車両と比較して、エンジンの始動回数が大幅に増加するため、始動時間の短縮及びエンジン始動時の騒音低減が大きな課題である。
これに対し、本発明のエンジン始動用トルク伝達装置は、スタータのピニオンギヤが第１の回転体に設けられるギヤ部に常時噛み合っているので、エンジン始動時間の短縮及び始動時の騒音低減を実現できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１はエンジン始動用トルク伝達装置１の断面図である。
本実施例のエンジン始動用トルク伝達装置１は、図１に示す様に、スタータ２（図２参照）に駆動されて回転する第１の回転体３と、エンジン４（図２参照）のクランク軸５に取り付けられる第２の回転体６と、第１の回転体３と第２の回転体６との間に設けられるクラッチ７等より構成され、エンジン４の停止及び再始動を自動制御するエンジン自動停止／再始動システムに適用される。

第１の回転体３は、円盤状に設けられ、その外周にギヤ部３ａが形成されたリングギヤであり、このリングギヤ（ギヤ部３ａ）にスタータ２のピニオンギヤ８（図２参照）が常時噛み合わされている。
第２の回転体６は、例えば、フライホイールであり、エンジンブロック９の側壁から取り出されたクランク軸５の端部にボルト１０で固定されている。第１の回転体３と第２の回転体６は、ボールベアリング１１を介して相対回転可能に組み付けられる。このボールベアリング１１は、後述するオイルシール１２と共に、クラッチ７に使用される潤滑剤の流出を防止できるシール機能を有している。

クラッチ７は、図３に示す様に、同心に配置されるインナ１３とアウタ１４、そのインナ１３とアウタ１４との間に配置される複数のローラ１５、この複数のローラ１５を保持するローラ保持器１６、及びローラ１５を係合方向に押し付ける板バネ１７等より構成される。
インナ１３は、図１に示す様に、第１の回転体３の内周に設けられた円筒壁部３ｂの外周に圧入等により嵌合して固定され、第１の回転体３と一体に回転する。
アウタ１４は、図１に示す様に、第２の回転体６にボルト１８等の締結手段で固定され、第２の回転体６と一体に回転する。このアウタ１４の外周には、前記オイルシール１２が配置されている。オイルシール１２は、第１の回転体３の径方向中間部に設けられた円筒壁部３ｃの内周に圧入により取り付けられ、リップ部がアウタ１４の外周面に摺接している。

アウタ１４の内周には、図４に示す様に、インナ１３との間にローラ１５を収納するカム室１９と、板バネ１７を収納するバネ室２０とが形成されている。
カム室１９は、インナ１３の外周面との間に形成される隙間が周方向の一方側（図示右側）から他方側へ向かって次第に狭くなるくさび状に形成され、且つ、周方向の一方側（広大側）では、ローラ１５の直径より広く形成され、周方向の他方側（狭小側）では、ローラ１５の直径より狭く形成されている。
バネ室２０は、カム室１９の広大側に連続して形成され、カム室１９と同じくローラ個数分形成されている。
ローラ１５は、インナ１３とアウタ１４との間でトルクの伝達を断続するクラッチ素子であり、板バネ１７によってカム室１９の狭小方向へ付勢されている。

ローラ保持器１６は、例えば、金属製の長板を円環状に丸めて設けられると共に、その円周面上に矩形状の開口部２１（図５参照）がローラ個数分だけ形成され、その開口部２１にローラ１５が収納される。このローラ保持器１６は、円周面上に回転止め部２２が設けられ、その回転止め部２２を介してアウタ１４に回転止めされている。回転止め部２２は、例えば、図５に示す様に、打ち出しによって形成される突起、あるいは図６に示す様に、円周面に開口する孔であり、アウタ１４の内周面に設けられる係合部（図示せず）に凹凸嵌合して回転止めされる。
板バネ１７は、図５及び図６に示す様に、ローラ保持器１６の円周面から開口部２１を形成する際に切り起こされた板状部を略Ｖ字状に折り曲げて形成される。

次に、エンジン始動用トルク伝達装置１の作動を説明する。
ａ）エンジン始動時
スタータ２の駆動トルクがピニオンギヤ８から第１の回転体３に伝達されると、クラッチ７が係合状態となる。つまり、ローラ１５がカム室１９の狭小側へ移動してインナ１３とアウタ１４との間に挟み込まれ、両者間にロックされることにより、インナ１３の回転がアウタ１４に伝達される。その結果、第１の回転体３の回転がクラッチ７を介して第２の回転体６に伝達されることにより、第２の回転体６が固定されたクランク軸５に駆動トルクが伝達されてクランキングを開始する。

ｂ）エンジン始動後
クランキングからエンジン４が完爆すると、クランク軸５の回転上昇によってクラッチ７が切り離される。つまり、クランク軸５の回転が上昇して、アウタ１４の回転速度がインナ１３の回転速度を上回ると、ローラ１５が板バネ１７の反力に抗してカム室１９の広大側へ移動し、インナ１３とアウタ１４との間で空転することにより、アウタ１４からインナ１３へのトルク伝達が遮断される。その結果、第２の回転体６と第１の回転体３との間が切り離されて、エンジン４の回転がスタータ２に伝わることを防止できる。

（実施例１の効果）
本実施例のエンジン始動用トルク伝達装置１は、クラッチ素子にローラ１５を用いたローラ型クラッチ７を採用しているため、クラッチ素子にカムやスプラグを用いたクラッチと比較して、連続回転時の摩耗が少なく、摩耗耐久性に優れる。
また、本実施例のクラッチ７は、ローラ１５を係合方向（カム室１９の狭小側）に押し付けるための押圧手段として板バネ１７を使用しているので、コイルスプリングを用いた場合と比較して、押圧手段（板バネ１７）を円周上に配置するために必要なスペースＳ（図４参照）、つまりバネ室２０の周方向長さを短くできる。これにより、従来のコイルスプリングを用いたローラ型クラッチと比較して、円周上に収納可能なローラ数を増加できるので、許容伝達トルクを大きくでき、高伝達トルク型で摩耗耐久性の良いクラッチ７を提供できる。

また、板バネ１７は、ローラ保持器１６の円周面に開口部２１を形成する際に切り起こされた板状部を折り曲げて形成されるため、板バネ１７の形成が容易であり、且つローラ個数分の板バネ１７をローラ保持器１６と一体に設けることができる。これにより、クラッチ７を組み付ける際に、ローラ個数分の板バネ１７を一つずつセットする必要はなく、ローラ保持器１６と共に一度にセットできるので、クラッチ７の組み付け性が大幅に向上する。

図７はローラ保持器１６の一部を示す斜視図である。
本実施例のローラ保持器１６は、図７に示す様に、開口部２１が形成された円周面に対し、幅方向の両端を外径側へ折り曲げて断面コの字形状に設けられると共に、両端の折り曲げ部２３からそれぞれ板状部を切り起こして板バネ１７が形成されている。
上記の様に、ローラ保持器１６を断面コの字形状に形成すると、円周面に対して両端の折り曲げ部２３がリブ（補強材）の働きを有するため、ローラ保持器１６の剛性が向上する。これにより、クラッチ７の組み付け時に、ローラ保持器１６の変形を防止でき、組み付け性が向上する。

また、両端の折り曲げ部２３からそれぞれ板状部を切り起こして板バネ１７を形成するので、例えば、実施例１に記載した構成と比較して、板バネ１７の配置スペースを更に小さくできる。その結果、円周上にセットできるローラ数を更に増加させることができ、許容伝達トルクを大幅に向上させることが可能である。
さらに、本実施例のローラ保持器１６は、アウタ１４に対する回転止め部２２を両側の折り曲げ部２３に設けることもできる。この場合、両側の折り曲げ部２３間の距離、つまり円周面の幅をアウタ１４の幅より若干大きくして、折り曲げ部２３に設けられた回転止め部２２をアウタ１４の側面に設けられる係合部（図示せず）に係合させることにより、アウタ１４に対して幅方向の両側で確実に回転止めされる。なお、回転止め部２２は、図７に示す形状以外にも、例えば、図８（ａ）〜（ｃ）に示す形状でも良い。

エンジン始動用トルク伝達装置の断面図である。 エンジン始動用トルク伝達装置の配置図である。 クラッチの構成を示す正面図である。 クラッチのカム室を示す断面図である。 ローラ保持器の一部を示す斜視図である（実施例１）。 ローラ保持器の一部を示す斜視図である（実施例１）。 ローラ保持器の一部を示す斜視図である（実施例２）。 ローラ保持器の回転止め部を示す斜視図である（実施例２）。 クラッチのカム室を示す断面図である（従来技術）。

符号の説明

１ エンジン始動用トルク伝達装置
２ スタータ
４ エンジン
３ 第１の回転体
３ａ ギヤ部
５ クランク軸
６ 第２の回転体
７ クラッチ
８ ピニオンギヤ
１３ インナ
１４ アウタ
１５ ローラ
１６ ローラ保持器
１７ 板バネ
２１ ローラを収納する開口部
２２ 回転止め部
２３ 折り曲げ部

Claims (6)

1. スタータのピニオンギヤに常時噛み合うギヤ部を有する第１の回転体と、
   エンジンのクランク軸に連結された第２の回転体と、
   前記第１の回転体と前記第２の回転体との間に設けられ、前記第１の回転体が前記スタータに駆動されて回転する時に、前記第１の回転体から前記第２の回転体へトルクを伝達し、前記第２の回転体が前記エンジンに駆動されて回転する時に、前記第２の回転体から前記第１の回転体へのトルク伝達を遮断するクラッチとを備えるエンジン始動用トルク伝達装置であって、
   前記クラッチは、前記第１の回転体と一体に回転するインナと、前記第２の回転体と一体に回転するアウタと、前記インナと前記アウタとの間に配置される複数のローラと、このローラを係合方向に押し付ける押圧手段と、前記複数のローラを保持すると共に、前記アウタに回転止めされた円環状のローラ保持器とを有し、
   前記押圧手段は、前記ローラ保持器から切り起こされた板状部に弾力を持たせて形成される板バネであり、この板バネがローラ個数分設けられていることを特徴とするエンジン始動用トルク伝達装置。
2. 請求項１に記載したエンジン始動用トルク伝達装置において、
   前記ローラ保持器は、前記ローラを収納する開口部が周方向にローラ個数分形成された円周面を有し、この円周面から前記開口部を形成する際に切り起こされた板状部を折り曲げて前記板バネが形成されていることを特徴とするエンジン始動用トルク伝達装置。
3. 請求項１に記載したエンジン始動用トルク伝達装置において、
   前記ローラ保持器は、前記ローラを収納する開口部が周方向にローラ個数分形成された円周面を有し、且つ前記円周面に対し幅方向の両端を外径側へ折り曲げて断面コの字形状に設けられると共に、両端の折り曲げ部からそれぞれ前記板状部を切り起こして前記板バネが形成されていることを特徴とするエンジン始動用トルク伝達装置。
4. 請求項３に記載したエンジン始動用トルク伝達装置において、
   前記ローラ保持器は、前記両端の折り曲げ部にそれぞれ回転止め部が設けられ、この回転止め部を前記アウタに係合させることにより、前記アウタに対し回転止めされていることを特徴とするエンジン始動用トルク伝達装置。
5. 請求項２または３に記載したエンジン始動用トルク伝達装置において、
   前記ローラ保持器は、前記円周面に回転止め部が設けられ、この回転止め部を前記アウタに係合させることにより、前記アウタに対し回転止めされていることを特徴とするエンジン始動用トルク伝達装置。
6. 請求項１〜５に記載した何れかのエンジン始動用トルク伝達装置において、
   前記エンジンの停止および再始動を自動制御するエンジン自動停止／再始動システムに使用されることを特徴とするエンジン始動用トルク伝達装置。
   

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