JP2008291663A - エンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローラのクラッチインナに対する滑りが発生することでローラに摩擦熱が発生しても、摩擦熱によるローラの転動面における硬度の低下を抑制することでローラの転動面の変形を低減して、クラッチアウタからクラッチインナへの回転力の伝達を向上させることができるエンジン始動装置を得る。
【解決手段】出力軸４の回転力をピニオンギヤ７に伝達するクラッチ５を備え、クラッチ５は、クラッチアウタ１０と、一端部がクラッチアウタ１０の内部に臨み他端部にピニオンギヤ７が固定されたクラッチインナ１１と、クラッチアウタ１０とクラッチインナ１１との間に設けられ転動するローラ１２とを有し、クラッチアウタ１０にはテーパ形状の切り欠き部１０ａが形成され、切り欠き部１０ａにはローラ１２と当接する係止部１０ｂが形成され、ローラ１２の転動面には浸炭窒化処理がされている。
【選択図】図１

Description

この発明は、モータの駆動により回転する出力軸と、この出力軸に設けられ、出力軸の一方向の回転力をピニオンギヤに伝達するクラッチとを備えたエンジン始動装置に関する。

従来、内周面にテーパ形状の切り欠き部を有した円筒形状の駆動体と、この駆動体の内周面との間に楔形空間を区画した回転軸と、前記楔形空間に設けられ、周方向に沿って転動可能なローラとを備え、前記駆動体が一方向に回転した場合に、前記ローラが前記楔形空間の狭小側の前記駆動体および前記回転軸に噛み込むことで、前記駆動体の回転力が前記回転軸に伝達されるエンジン始動装置が知られている。
前記駆動体の内周面には、前記楔形空間の狭小側に、径方向内側に向かって延びた係止部が形成され、前記係止部に前記ローラが当接することで、前記ローラによる前記楔形空間の狭小側の前記駆動体および前記回転軸への噛み込み深さを規制する（例えば、特許文献１参照）。
例えば、エンジンのリングギヤが逆回転しているときに回転したピニオンギヤとリングギヤとが歯合する等、ピニオンギヤとリングギヤとの間に異常な衝撃力が発生した場合には、ローラが駆動体および回転軸に噛み込むものの、係止部により噛み込み深さが規制されて、ローラと回転軸との間に滑りが発生し、リングギヤ等の破損を防止している。

実開昭５９−２６１０７号公報

しかしながら、このものの場合、ローラと回転軸との間に滑りが発生することで、ローラに摩擦熱が発生するので、ローラの転動面が焼き戻しされてしまい、ローラの転動面の硬度が低下する。
その結果、回転軸に接触したローラの転動面が変形してしまい、ローラによる回転軸への噛み込み深さが減少し、駆動体から回転軸への回転力の伝達が低減されてしまうという問題点があった。

この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、ローラがクラッチアウタまたはクラッチインナに対して滑りが発生することでローラに摩擦熱が発生しても、この摩擦熱によるローラの転動面における硬度の低下を抑制することでローラの転動面の変形を低減して、クラッチアウタからクラッチインナへの回転力の伝達を向上させることができるエンジン始動装置を提供するものである。

この発明に係るエンジン始動装置は、モータの回転軸に連結され、前記モータの駆動により回転する出力軸と、前記出力軸に摺動可能に設けられ、前記出力軸の一方向の回転力を伝達するクラッチと、前記クラッチに設けられ、リングギヤと歯合するピニオンギヤとを備え、前記クラッチは、底部が前記出力軸に係合し、前記出力軸と同期して回転する有底円筒形状のクラッチアウタと、前記クラッチアウタに回転可能に設けられ、一端部が前記クラッチアウタの内側に臨み、他端部の外周面に前記ピニオンギヤが設けられた円筒形状のクラッチインナと、前記クラッチアウタと前記クラッチインナとの間に設けられ、転動面を含み、周方向に沿って転動可能なローラとを有し、前記クラッチアウタの内周面または前記クラッチインナの外周面の何れか一方には、周方向に沿ってテーパ形状の切り欠き部が形成され、前記クラッチアウタと前記クラッチインナとにより区画された楔形空間の狭小側の前記切り欠き部には、径方向に沿って突出し、前記ローラと当接可能な係止部が形成されたエンジン始動装置において、前記ローラの前記転動面には、浸炭窒化処理がされている。

この発明に係るエンジン始動装置によれば、ローラがクラッチアウタまたはクラッチインナに対して滑りが発生することでローラに摩擦熱が発生しても、この摩擦熱によるローラの転動面における硬度の低下を抑制することでローラの転動面の変形を低減して、クラッチアウタからクラッチインナへの回転力の伝達を向上させることができる。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係るエンジン始動装置の断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図、図３は図２のローラ１２によるクラッチインナ１１への噛み込みを示す図である。
実施の形態１に係るエンジン始動装置は、モータ１と、図示しないキースイッチの操作により、モータ１への通電を入り切りするスイッチ２と、モータ１の回転軸１ａに減速部３を介して設けられ、回転軸１ａからの回転力が伝達される出力軸４と、この出力軸４に設けられ、軸線方向に沿って摺動可能なクラッチ５と、このクラッチ５に設けられ、エンジンのリングギヤ６と歯合可能なピニオンギヤ７と、出力軸４、クラッチ５およびピニオンギヤ７を覆ったハウジング８とを備えている。

減速部３は、モータ１の回転軸１ａの先端部に固定され、回転軸１ａに同期して回転する太陽歯車３ａと、出力軸４のモータ１側に形成されたフランジ部４ａに固定されたピン９により回転自在に支持され、太陽歯車３ａに歯合した遊星歯車３ｂと、ハウジング８に固定され、遊星歯車３ｂと歯合した樹脂製の内歯歯車３ｃとを有している。

クラッチ５は、出力軸４に係合し、出力軸４と同期して回転する円筒形状のクラッチアウタ１０と、クラッチアウタ１０に回転可能に設けられ、一端部がクラッチアウタ１０の内部に臨み、他端部の外周面にピニオンギヤ７が固定された円筒形状のクラッチインナ１１と、クラッチアウタ１０の内周面とクラッチインナ１１の外周面との間に設けられ、周方向に沿って転動可能なローラ１２と、端部がローラ１２に接続されたバネ１３とを有している。

クラッチアウタ１０の反モータ１側端部には、ローラ１２およびバネ１３の軸線方向の移動を規制するプレート１５が設けられ、このプレート１５とクラッチアウタ１０とに渡って、外側からプレート１５を固定するカバー１６が設けられている。

クラッチアウタ１０のモータ１側端部には、モータ１側の径が大きくなった遊動環１７が止め輪１８により固定されている。
スイッチ２には、回動軸１９ａを中心に回動可能なシフトレバー１９が設けられており、このシフトレバー１９の先端部が遊動環１７およびクラッチアウタ１０の底面と係合している。スイッチ２の作動により、シフトレバー１９が回動すると、クラッチ５が出力軸４に沿って摺動する。

ローラ１２は、ＪＩＳ Ｇ ４８０５の高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）から構成されている。なお、ローラ１２はその他の材料から構成されてもよい。

クラッチアウタ１０の内周面には、周方向に沿ってテーパ形状の切り欠き部１０ａが形成され、クラッチアウタ１０の内周面とクラッチインナ１１外周面との間には、狭小側の幅がｔ１であり、広大側の幅がｔ１より大きいｔ２である楔形空間１４が形成されている。
楔形空間１４の狭小側の切り欠き部１０ａには、ローラ１２と当接可能な係止部１０ｂが形成され、バネ１３がローラ１２を係止部１０ｂ側に向かって付勢可能である。
楔形空間１４内には、潤滑のために図示しないグリスが充填されており、プレート１５がグリスの漏出を防止している。

ローラ１２の転動面には、全周に渡って浸炭窒化処理がされており、摩擦熱による硬度の低下が抑制されている。
ローラ１２の転動面の浸炭窒化処理がされた有効深さγは、ローラ１２が係止部１０ｂに当接した場合の、クラッチインナ１１へのローラ１２の噛み込み深さδより大きく形成されている。

クラッチアウタ１０が一方向に回転すると、ローラ１２が楔形空間１４の狭小側へ移動し、クラッチアウタ１０の内周面およびクラッチインナ１１の外周面にローラ１２が噛み込むことでクラッチアウタ１０とクラッチインナ１１が固定されて、クラッチアウタ１０の回転力がクラッチインナ１１に伝達される。
さらに大きな回転力がクラッチアウタ１０に加えられると、ローラ１２がクラッチアウタ１０の内周面およびクラッチインナ１１の外周面にさらに深く噛み込むものの、ローラ１２が係止部１０ｂに当接することで、ローラ１２とクラッチインナ１１の外周面との間で滑りが発生し、それ以上の回転力の伝達が遮断される。
このときの、クラッチアウタ１０からクラッチインナ１１へ伝達される最大の回転力である伝達限界トルクの大きさは、ローラ１２が係止部１０ｂに当接したときのクラッチインナ１１へのローラ１２の噛み込み深さδによって決定される。
したがって、伝達限界トルクの大きさが、リングギヤ６を回転させる際に必要なトルクより大きく、リングギヤ６のねじり強度よりも小さくなるように、噛み込み深さδが設定される。

浸炭窒化処理がされたローラ１２の転動面の表面硬度は、Ｈｖ６００以上、かつ、Ｈｖ９００以下となっている。
これにより、ローラ１２の転動面の磨耗を抑制するとともに、ローラ１２の転動面の剥離の発生を抑制することができる。

次に、実施の形態１に係るエンジン始動装置の動作について説明する。
まず、キースイッチの操作により、スイッチ２が作動してモータ１に通電するとともに、シフトレバー１９を回動させる。
通電されたモータ１が回転軸１ａを回転させて、この回転力が減速部３を介して出力軸４に伝達される。
出力軸４が一方向に回転し、クラッチアウタ１０が出力軸４と同期して一方向に回転すると、ローラ１２が楔形空間１４の狭小側に移動して、ローラ１２がクラッチアウタ１０の内周面およびクラッチインナ１１の外周面に噛み込む。
ローラ１２がクラッチアウタ１０の内周面およびクラッチインナ１１の外周面に噛み込むことによりクラッチアウタ１０とクラッチインナ１１が固定される。
クラッチアウタ１０に固定されたクラッチインナ１１は、クラッチアウタ１０からの回転力が伝達され、その回転力をピニオンギヤ７に伝達する。
一方、シフトレバー１９の回動により、クラッチ５が軸線方向に沿って反モータ１側に摺動するので、ピニオンギヤ７がエンジンのリングギヤ６と歯合し、ピニオンギヤ７からリングギヤ６に回転力が伝達される。

エンジンが始動した後、エンジンの回転によるリングギヤ６の回転速度が出力軸４の回転速度より速くなると、クラッチアウタ１０がクラッチインナ１１に対して他方向に回転する。
クラッチアウタ１０がクラッチインナ１１に対して他方向に回転すると、ローラ１２が楔形空間１４の狭小側から広大側へ移動して、クラッチアウタ１０とクラッチインナ１１との固定が解除される。
クラッチアウタ１０とクラッチインナ１１との固定が解除されることにより、エンジンの回転力がモータ１を連れまわすことが回避され、過回転によるモータ１の破損を防止する。
キースイッチを元の状態に戻すと、シフトレバー１９が逆方向に回動して、エンジンのリングギヤ６とピニオンギヤ７との歯合が解除される。

キースイッチを操作しても、エンジンが始動しなかった場合には、キースイッチを元の状態に戻して、エンジンのリングギヤ６とピニオンギヤ７との歯合を解除する。
このとき、ピニオンギヤ７は惰性で回転し、エンジンのリングギヤ６は正回転と逆回転とを繰り返している。
再度、キースイッチを操作したときに、エンジンが逆回転している場合には、リングギヤ６とピニオンギヤ７とが互いに逆方向に回転しているので激しく衝突する。
リングギヤ６とピニオンギヤ７との激しい衝突により、クラッチ５のローラ１２が、楔形空間１４の狭小側へ移動し、クラッチアウタ１０の内周面およびクラッチインナ１１の外周面に噛み込み、係止部１０ｂに衝突する。
ローラ１２は、楔形空間１４の狭小側へさらに移動しようとするものの、係止部１０ｂにより狭小側への移動が規制されるので、ローラ１２のクラッチインナ１１の外周面への噛み込み量が所定の噛み込み量δに抑えられている。

ローラ１２のクラッチインナ１１の外周面への噛み込み量が所定の噛み込み量δに抑えられているので、この噛み込み量δによる摩擦力より大きい回転力でクラッチアウタ１０が回転すると、ローラ１２の転動面とクラッチインナ１１の外周面との間に滑りが発生し、ローラ１２の転動面とクラッチインナ１１の外周面との間には摩擦熱が発生する。
しかしながら、ローラ１２の転動面には、浸炭窒化処理が行われているので、摩擦熱によるローラ１２の転動面の軟化が低減される。
その結果、ローラ１２の転動面とクラッチインナ１１の外周面との間に滑りが発生しても、ローラ１２の転動面における硬度の低下を抑制することができる。

以上説明したように、実施の形態１に係るエンジン始動装置によると、ローラ１２の転動面には、浸炭窒化処理がされているので、ローラ１２の転動面がクラッチインナ１１の外周面に対して滑りが発生することでローラの転動面に摩擦熱が発生しても、この摩擦熱によるローラ１２の転動面における硬度の低下を抑制することでローラ１２の転動面の変形を低減して、クラッチアウタ１０からクラッチインナ１１への回転力の伝達を向上させることができる。

また、ローラ１２の転動面の浸炭窒化処理がされた有効深さγは、ローラ１２が係止部１０ｂに当接した場合における、クラッチインナ１１へのローラ１２の噛み込み量δより大きいので、ローラ１２はクラッチインナ１１との噛み込み量がなくなるまで磨耗しても、摩擦熱によるローラ１２の転動面における硬度の低下を抑制することができる。

なお、上記実施の形態１では、切り欠き部１０ａおよび係止部１０ｂがクラッチアウタ１０に形成されたクラッチ５について説明したが、勿論このものに限らず、切り欠き部および係止部がクラッチインナ１１に形成されたクラッチ５であってもよい。

また、上記実施の形態１では、モータ１の回転軸１ａに減速部３を介して出力軸４が設けられたエンジン始動装置について説明したが、勿論このものに限らず、モータ１の回転軸１ａに直結して出力軸４が設けられたエンジン始動装置であってもよい。

実施の形態１に係るエンジン始動装置の断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図である。 図２のローラによるクラッチインナへの噛み込みを示す図である。

符号の説明

１ モータ、１ａ 回転軸、２ スイッチ、３ 減速部、３ａ 太陽歯車、３ｂ 遊星歯車、３ｃ 内歯歯車、４ 出力軸、４ａ フランジ部、５ クラッチ、６ リングギヤ、７ ピニオンギヤ、８ ハウジング、９ ピン、１０ クラッチアウタ、１０ａ 切り欠き部、１０ｂ 係止部、１１ クラッチインナ、１２ ローラ、１３ バネ、１４ 楔形空間、１５ プレート、１６ カバー、１７ 遊動環、１８ 止め輪、１９ シフトレバー、１９ａ 回動軸。

Claims (2)

1. モータの回転軸に連結され、前記モータの駆動により回転する出力軸と、
   前記出力軸に摺動可能に設けられ、前記出力軸の一方向の回転力を伝達するクラッチと、
   前記クラッチに設けられ、リングギヤと歯合するピニオンギヤとを備え、
   前記クラッチは、
   底部が前記出力軸に係合し、前記出力軸と同期して回転する有底円筒形状のクラッチアウタと、
   前記クラッチアウタに回転可能に設けられ、一端部が前記クラッチアウタの内側に臨み、他端部の外周面に前記ピニオンギヤが設けられた円筒形状のクラッチインナと、
   前記クラッチアウタと前記クラッチインナとの間に設けられ、転動面を含み、周方向に沿って転動可能なローラとを有し、
   前記クラッチアウタの内周面または前記クラッチインナの外周面の何れか一方には、周方向に沿ってテーパ形状の切り欠き部が形成され、
   前記クラッチアウタと前記クラッチインナとにより区画された楔形空間の狭小側の前記切り欠き部には、径方向に沿って突出し、前記ローラと当接可能な係止部が形成されたエンジン始動装置において、
   前記ローラの前記転動面には、浸炭窒化処理がされていることを特徴とするエンジン始動装置。
2. 前記転動面の浸炭窒化処理がされた有効深さは、前記ローラが前記係止部に当接した場合に、前記クラッチインナまたは前記クラッチアウタへの前記ローラの噛み込み深さより大きいことを特徴とする請求項１に記載のエンジン始動装置。

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