JP2009057915A - エンジン始動用トルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で、コストを低く抑えることができ、且つ、トルク伝達時にアウタ１３の変形を防止できるエンジン始動用トルク伝達装置１を提供する。
【解決手段】クラッチ６のアウタ１３は、第１の回転体３とは別体に設けられ、アウタ１３と一体に設けられた圧入部１３ａの外周面が第１の回転体３に形成された圧入穴部の内周面に所定の締め代を持って圧入固定されている。
上記の構成によれば、圧入部１３ａの外周面が圧入穴部の内周面に所定の締め代を持って圧入されるので、クラッチ６によるトルク伝達時に、係合子１５から受ける荷重によってアウタ１３が外周側へ変形することを抑制できる。その結果、クラッチ６の内部に充填されるグリースの漏れを防止でき、且つ、係合子１５の変形も防止できるので、安定した状態で確実にトルク伝達を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スタータの駆動トルクをエンジンのクランク軸に伝達してエンジンを始動させるためのエンジン始動用トルク伝達装置に関する。

近年、地球温暖化の原因の一つである自動車の排ガス対策として、例えば、交差点での信号停止時にエンジンを自動停止させるアイドリングストップシステムが実用化されている。同システムに適用される従来技術として、特許文献１に記載されたトルク伝達装置がある。
このトルク伝達装置は、クラッチを内蔵したリングギヤを有し、このリングギヤがエンジンのクランク軸に取り付けられたフライホイールに軸受を介して回転自在に支持され、且つ、スタータのピニオンギヤに常時噛み合わされている。

リングギヤに内蔵されたクラッチは、スタータの駆動トルクがピニオンギヤから伝達されてリングギヤが回転する時、つまり、エンジンを始動する時は、クラッチが結合状態となって、リングギヤからフライホイールへのトルク伝達を許容し、フライホイールがエンジンに駆動されて回転する時、つまり、リングギヤの回転速度よりフライホイールの回転速度が上回ると、クラッチが空転して、フライホイールからリングギヤへのトルク伝達を遮断する一方向クラッチとして構成される。
特開２０００−２７４３３７号公報

ところが、上記のトルク伝達装置は、クラッチのアウタがフライホイールに直接形成されているため、エンジン毎に設定される各種のフライホイールにそれぞれアウタを形成しなければならない。その結果、非常に多くのバリエーションが必要となり、製造コストが上昇する要因となっている。また、クラッチのアウタは、強度、耐摩耗性を増加させるために熱処理を施すことが一般的であるが、フライホイールに熱処理を実施しない場合には、例えば、フライホイールに防炭処理を行う必要があり、アウタ一体式フライホイールの製造が困難であった。

また、クラッチのアウタは、リングギヤがスタータに駆動されて回転する時、つまり、リングギヤからフライホイールへトルクを伝達する時に、アウタとインナとの間に配置される係合子（例えば、ローラ、スプラグ等）から荷重を受けて外周側に変形する。このアウタの変形により、クラッチの内部に充填されているグリースが外部へ漏れる恐れがある。さらに、クラッチの変形に伴って係合子が傾くと、その係合子に局部的な荷重が働き、係合子が変形する恐れがあった。
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、製造が容易で、コストを低く抑えることができ、且つ、トルク伝達時にアウタの変形を防止できるエンジン始動用トルク伝達装置を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、エンジンのクランク軸とスタータとの間に設けられ、スタータが発生する駆動トルクをクランク軸に伝達するエンジン始動用トルク伝達装置であって、クランク軸に固定されてクランク軸と一体に回転する第１の回転体と、この第１の回転体に対し相対回転可能に設けられ、且つ、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２の回転体がスタータに駆動されて回転する時に、第２の回転体から第１の回転体へトルクを伝達し、第１の回転体がエンジンに駆動されて回転する時に、第１の回転体から第２の回転体へのトルク伝達を遮断するクラッチとを有し、第１の回転体と第２の回転体は、軸方向に所定の隙間を有して並設され、且つ、第１の回転体には、第２の回転体に対向する側面に圧入穴部が形成され、第２の回転体には、第１の回転体に対向する側面にクラッチを収納する凹部が形成され、クラッチは、第１の回転体と一体に回転するアウタと、第２の回転体と一体に回転するインナと、アウタとインナとの間に配設されて両者の間でトルクの伝達を断続する係合子とを有し、アウタは、第２の回転体側から第１の回転体側へ延設された圧入部が一体に設けられ、この圧入部の外周面が第１の回転体に形成された圧入穴部の内周面に所定の締め代を持って圧入固定されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、クラッチのアウタを第１の回転体（例えば、フライホイール）と別体に形成し、その第１の回転体にアクタを圧入によって固定しているので、例えば、アウタの強度、耐摩耗性を増加させるために熱処理を施す場合は、第１の回転体にアウタを圧入固定する前の段階、つまり、アウタ単体の状態で熱処理を実施できるため、第１の回転体に熱処理を実施しない場合でも、第１の回転体に防炭処理等を行う必要はない。
また、クラッチのアウタは、そのアウタと一体に設けられた圧入部を第１の回転体に形成された圧入穴部に圧入して固定される。この時、圧入部の外周面が圧入穴部の内周面に所定の締め代を持って圧入されるので、クラッチによるトルク伝達時、すなわち、スタータが発生する駆動トルクをクランク軸に伝達する際に、係合子から受ける荷重によってアウタが外周側へ変形することを抑制できる。その結果、クラッチの内部に充填されるグリースの漏れを防止でき、且つ、係合子の変形も防止できる。
さらに、アウタと一体に設けられた圧入部を第１の回転体に形成された圧入穴部に圧入することにより、圧入部を含むアウタ全体に圧縮応力が発生して、アウタの強度が向上する。その結果、アウタを薄肉化でき、クラッチの小型、軽量化を図ることが可能である。

（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、第２の回転体に形成された凹部には、アウタの径方向外側にシールスペースが設けられ、このシールスペースには、クラッチに充填されている例えばグリース等の潤滑材の流出を防止するシール部品が配置され、シール部品に摺接するアウタの外周面と圧入部の外周面との間に段差が無く、同一面によって形成されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、アウタの外周面と圧入部の外周面とを段差の無い同一面とすることにより、加工が容易であり、安価に製造できる。
また、アウタの外周面と圧入部の外周面との間に段差を設けていると、両者（アウタの外周面と圧入部の外周面）の寸法公差がシール面（アウタの外周面）の芯出し精度に影響を与えるため、アウタの外周に配置されるシール部品（例えばオイルシール）の締め代が安定せず、シール性が低下する恐れがある。これに対し、本発明では、アウタの外周面と圧入部の外周面との間に段差が無いので、圧入部を圧入穴部に圧入固定した状態で、シール面（アウタの外周面）の芯出し精度が向上する。その結果、シール部品の締め代が安定して、確実なシール構造を提供でき、且つ、シールによるトルクロスを低減できる。

（請求項３の発明）
請求項２に記載したエンジン始動用トルク伝達装置において、シール部品は、シール付きベアリングであることを特徴とする。
本発明のシール部品は、例えば、オイルシール等のシール専用部品に限定する必要はなく、例えば、シール機能を有するベアリングを用いることもできる。

（請求項４の発明）
請求項１〜３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、アウタは、圧入部と反対側の端部に内周側へ屈曲する側壁部が一体に設けられていることを特徴とする。
本発明のクラッチは、係合子を介してインナからアウタへトルク伝達を行う際、つまり、スタータが発生する駆動トルクをクランク軸に伝達する際に、係合子からアウタに荷重が加わるため、アウタの反圧入部側に側壁部を設けていないと、アウタの反圧入部側が径方向外側へ口開き形状に変形する恐れがある。これに対し、本発明では、アウタの圧入部と反対側の端部に内周側へ屈曲する側壁部を一体に設けているので、この側壁部が、リブ等の補強材として機能する。これにより、トルク伝達時に係合子からアウタに荷重が加わった場合に、アウタの反圧入部側が口開き形状に変形することを抑制でき、安定した状態で確実にトルク伝達を行うことができる。

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、エンジンのクランク軸２と一体に回転する第１の回転体３と、この第１の回転体３に軸受４を介して相対回転自在に組み付けられる第２の回転体５と、第１の回転体３と第２の回転体５との間に設けられるクラッチ６と、このクラッチ６の内部に充填されるグリースの流出を防止するシール部品７等より構成される。

このエンジン始動用トルク伝達装置１は、例えば、エンジン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。同システムは、交差点の赤信号で停車した時、あるいは、渋滞等で停車した時等にエンジンを自動停止させ、その後、所定の発進操作（例えば、運転者がブレーキペダルを離した時）に応答して、エンジンを自動的に再始動させるシステムであり、一般には、アイドリングストップシステム、エコランシステム等とも呼ばれている。

第１の回転体３は、例えば、ＭＴ車用のフライホイールまたはＡＴ車用のドライブプレートであり、径方向の中央部にリング状のボス部３ａが設けられ、このボス部３ａが、エンジンブロック８より突き出るクランク軸２の端部にボルト９で固定されている（図１参照）。
第２の回転体５は、径方向の中央部に円形穴５ａ（図３参照）が開口するリング形状を有し、その外周全周に連続して歯部５ｂが形成されたリングギヤであり、図４に示す様に、スタータ１０のピニオンギヤ１１と常時噛み合っている。この第２の回転体５は、円形穴５ａの内径が第１の回転体３に設けられたボス部３ａの外径より大きく形成され、そのボス部３ａの外周面と円形穴５ａの内周面との間に軸受４（例えば、シール付きボールベアリング）が配置される。
なお、スタータ１０の構造及び作動は極めて周知であり、説明を省略する。

ところで、第１の回転体３には、図２に示す様に、第２の回転体５と軸方向に対向する側面に圧入穴部３ｂが形成されている。
また、第２の回転体５には、図３に示す様に、第１の回転体３と軸方向に対向する側面に凹部１２が形成され、この凹部１２にクラッチ６を配置するクラッチスペース１２ａと、クラッチ６の径方向外側にシール部品７を配置するシールスペース１２ｂとが設定されている。
クラッチ６は、第１の回転体３に固定されるアウタ１３と、第２の回転体５に設けられるインナ１４と、両者１３、１４の間でトルクの伝達を断続する係合子１５（例えばスプラグ、カム、ローラ等）等より構成される。

アウタ１３は、第１の回転体３側へ延設された圧入部１３ａが一体に設けられ、この圧入部１３ａの外周面が第１の回転体３に形成された圧入穴部３ｂの内周面に所定の締め代を持って圧入固定されている。
また、アウタ１３の外周面は、シール部品７に摺接するシール面として形成され、このシール面（アウタ１３の外周面）と、圧入部１３ａの外周面とが段差の無い同一面によって形成されている。さらに、アウタ１３は、圧入部１３ａと反対側の端部に内周側へ屈曲する側壁部１３ｂが一体に設けられている。

インナ１４は、第２の回転体５に形成された凹部１２の径方向内周に一体に設けられている（図３参照）。
係合子１５は、周知のスプラグ、カム、ローラ等を用いることができ、アウタ１３とインナ１４との間でトルクの伝達を断続する働きを有する。具体的には、第２の回転体５がスタータ１０に駆動されて回転する時、つまりエンジン始動時に第２の回転体５から第１の回転体３へのトルクを伝達する。また、第１の回転体３がエンジンに駆動されて回転する時、つまり、第２の回転体５の回転速度より第１の回転体３の回転速度が上回ると、第１の回転体３から第２の回転体５へのトルク伝達を遮断する。

シール部品７は、例えば、図１に示す様に、内部にリング状のばね７ａが組み込まれたオイルシールであり、第２の回転体５に形成された凹部１２のシールスペース１２ｂ（アウタ１３の径方向外側に形成される空間）に圧入され、第２の回転体５に対し回転不能に組み付けられている。このシール部品７は、ばね７ａの締め付け力を受けるゴム製のリップ部７ｂを有し、このリップ部７ｂがアウタ１３の外周面に押し付けられて、第１の回転体３と第２の回転体５との相対回転に応じてアウタ１３の外周面をリップ部７ｂが摺接することにより、アウタ１３側からのグリースの流出を防止する。なお、クラッチ６のインナ１４側は、上記の軸受４（シール付きボールベアリング）によってグリースの流出を防止できる。

続いて、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１０に発生する駆動トルクがピニオンギヤ１１から第２の回転体５に伝達されると、クラッチ６が係合状態（係合子１５を介してアウタ１３とインナ１４とが連結された状態）となり、第２の回転体５→クラッチ６→第１の回転体３→クランク軸２の順に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が完爆すると、クランク軸２により第１の回転体３が回されるため、その第１の回転体３の回転速度が第２の回転体５の回転速度を上回ると、クラッチ６が空転状態（アウタ１３とインナ１４とが切り離された状態）となる。これにより、第１の回転体３から第２の回転体５へのトルク伝達が遮断されるため、スタータ１０がエンジンにより回されることはない。

（実施例１の効果）
本実施例のクラッチ６は、アウタ１３を第１の回転体３と別体に形成し、アウタ１３と一体に設けられた圧入部１３ａを第１の回転体３に形成された圧入穴部３ｂに圧入して固定される。この時、圧入部１３ａの外周面が圧入穴部３ｂの内周面に所定の締め代を持って圧入されるので、クラッチ６によるトルク伝達時、すなわち、スタータ１０が発生する駆動トルクをクランク軸２に伝達する際に、係合子１５から受ける荷重によってアウタ１３が外周側へ変形することを抑制できる。
また、アウタ１３と一体に設けられた圧入部１３ａを第１の回転体３に形成された圧入穴部３ｂに圧入することにより、圧入部１３ａを含むアウタ全体に圧縮応力が発生して、アウタ１３の強度が向上する。その結果、アウタ１３を薄肉化でき、クラッチ６の小型、軽量化を図ることが可能である。

さらに、アクタ１３を第１の回転体３と別体に形成しているので、例えば、アウタ１３の強度、耐摩耗性を増加させるために熱処理を施す場合は、第１の回転体３にアウタ１３を固定する前の段階、つまり、アウタ単体の状態で熱処理を実施できる。これにより、第１の回転体３に熱処理を実施する必要がない場合は、第１の回転体３に防炭処理等を行う必要はなく、製造が容易である。また、エンジン毎に設定される各種のフライホイールにそれぞれアウタ１３を一体に形成する必要もないので、アウタ一体型の多くのバリエーションを準備する必要はなく、製造コストを低く抑えることができる。

また、本実施例のアウタ１３は、圧入部１３ａと反対側の端部に内周側へ屈曲する側壁部１３ｂを一体に設けているので、この側壁部１３ｂが、トルク伝達時にリブ等の補強材として機能する。これにより、係合子１５からアウタ１３に荷重が加わった場合に、アウタ１３の反圧入部側が口開き形状に変形することを抑制できる。その結果、クラッチ６の内部に充填されるグリースの漏れを防止でき、且つ、係合子１５の変形も防止できるので、安定した状態で確実にトルク伝達を行うことができる。

本実施例のクラッチ６は、アウタ１３の外周にシール部品７を配置しているので、アウタ１３の外周面がシール面として機能するが、そのシール面（アウタ１３の外周面）と圧入部１３ａの外周面との間に段差が無く、両者が同一面に形成されているので、加工が容易であり、安価に製造できる。
また、アウタ１３の外周面と圧入部１３ａの外周面との間に段差を設けていると、両者（アウタ１３の外周面と圧入部１３ａの外周面）の寸法公差がシール面（アウタ１３の外周面）の芯出し精度に影響を与えるため、アウタ１３の外周に配置されるシール部品７（例えばオイルシール）の締め代が安定せず、シール性が低下する恐れがある。これに対し、本実施例では、アウタ１３の外周面と圧入部１３ａの外周面との間に段差が無いので、圧入部１３ａを圧入穴部３ｂに圧入固定した状態で、シール面（アウタ１３の外周面）の芯出し精度が向上する。その結果、シール部品７の締め代が安定して、確実なシール構造を提供でき、且つ、シールによるトルクロスを低減できる。

（変形例）
実施例１では、シール部品７にオイルシールを使用する一例を記載したが、オイルシール以外のシール部品７を使用しても良い。あるいは、オイルシール等のシール専用部品に限定する必要はなく、例えば、シール機能を有するベアリングをシール部品７として用いることもできる。

エンジン始動用トルク伝達装置の断面図である。 第１の回転体の半断面図である。 第２の回転体の半断面図である。 スタータとエンジン始動用トルク伝達装置の断面図である。

符号の説明

１ エンジン始動用トルク伝達装置
２ クランク軸
３ 第１の回転体
３ｂ 圧入穴部
４ 軸受
５ 第２の回転体
５ｂ 歯部（ギヤ部）
６ クラッチ
７ シール部品
１０ スタータ
１１ ピニオンギヤ
１２ 凹部
１３ アウタ
１３ａ アウタと一体に設けられた圧入部
１３ｂ アウタの側壁部
１４ インナ
１５ 係合子

Claims (4)

1. エンジンのクランク軸とスタータとの間に設けられ、前記スタータが発生する駆動トルクを前記クランク軸に伝達するエンジン始動用トルク伝達装置であって、
   前記クランク軸に固定されて前記クランク軸と一体に回転する第１の回転体と、
   この第１の回転体に対し相対回転可能に設けられ、且つ、前記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２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２の回転体から前記第１の回転体へトルクを伝達し、前記第１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１の回転体から前記第２の回転体へのトルク伝達を遮断するクラッチとを有し、
   前記第１の回転体と前記第２の回転体は、軸方向に所定の隙間を有して並設され、且つ、前記第１の回転体には、前記第２の回転体に対向する側面に圧入穴部が形成され、前記第２の回転体には、前記第１の回転体に対向する側面に前記クラッチを収納する凹部が形成され、
   前記クラッチは、前記第１の回転体と一体に回転するアウタと、前記第２の回転体と一体に回転するインナと、前記アウタと前記インナとの間に配設されて両者の間でトルクの伝達を断続する係合子とを有し、前記アウタは、前記第２の回転体側から前記第１の回転体側へ延設された圧入部が一体に設けられ、この圧入部の外周面が前記第１の回転体に形成された圧入穴部の内周面に所定の締め代を持って圧入固定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。
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、
   前記第２の回転体に形成された凹部には、前記アウタの径方向外側にシールスペースが設けられ、このシールスペースには、前記クラッチに充填されている例えばグリース等の潤滑材の流出を防止するシール部品が配置され、
   前記シール部品に摺接する前記アウタの外周面と前記圧入部の外周面との間に段差が無く、同一面によって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２に記載したエンジン始動用トルク伝達装置において、
   前記シール部品は、シール付きベアリングであ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１〜３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、
   前記アウタは、前記圧入部と反対側の端部に内周側へ屈曲する側壁部が一体に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。

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