JP2010138841A - ローラクラッチ装置およびこれを用いたスタータ及びエンジン始動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静粛性及び耐久性の向上したローラクラッチ装置およびこれを用いたスタータ及びエンジン始動装置を提供することにある。
【解決手段】ローラクラッチ９は、回転駆動力によって回転するクラッチインナ９ｂと、クラッチインナの外周に同軸状態に配置されてクラッチインナと相対回転可能なクラッチアウタ９ｃと、クラッチインナとクラッチアウタの間に配置されるローラ９ａとで構成される。クラッチアウタ９ｃは、ローラ９ａと接触する内周傾斜面９ｃ１と、内周傾斜面９ｃ１よりも半径方向の深さが大きい凹面部９ｃ２と、内周傾斜面と凹面部の間に位置する段差部９ｃ３とからなるカム面を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ローラクラッチ装置およびこれを用いたスタータ及びエンジン始動装置に係り、特に、所定の条件が成立したときにエンジンを自動停止させ、かつ、自動始動させるエンジンの自動停止・始動装置に用いるに好適なローラクラッチ装置およびこれを用いたスタータ及びエンジン始動装置に関する。

一般に、車両が市街地走行を行う時などにおいては、交差点や踏切などで停止する場合があり、このようなときにエンジンをアイドル運転させたままの状態では、無駄な燃料を消費するため、燃料消費量が増加する。

このため、車両が停止するなど一定の条件が整ったときに、車両のエンジンを自動停止させて、車両の一時的停止中の燃料消費をカットさせ、その後、車両停止中に所定の条件が整ったときには、エンジンを再び自動始動させるエンジンの自動停止・始動装置がある。エンジンの自動停止から再び自動始動させる条件としては、運転者の意志、例えばアクセルの踏込みや、ブレーキから足を離す等の条件によるエンジンの自動始動方法がある。

エンジンの自動停止・始動装置に適したローラクラッチを内蔵したスタータとしては、エンジン側のクランク軸に装着するクランクプーリと、スタータの回転軸に装着するスタータプーリとをベルトで結合し、且つ、スタータの回転軸に装着するスタータプーリに一方向クラッチ（ローラ式クラッチ）を配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、一方向クラッチは、スタータプーリと連結されたクラッチアウタと、スタータに駆動されて回転するクラッチインナ、及び、クラッチアウタとクラッチインナとの間に配置されるローラ等を有する構成となっている。スタータの回転駆動力をエンジン側へ伝達する時（エンジンを始動する時）のみ、ローラを介してクラッチアウタとクラッチインナとが係合（接触）して、クラッチインナの回転がクラッチアウタに伝達される。エンジン始動後は、ローラが空転してクラッチアウタとクラッチインナとがフリーとなって相対回転することで、エンジン側からスタータ側への回転動力伝達を遮断する。

実開昭５２−１５６３１号公報

しかしながら、特許文献１記載にものでは、エンジン始動後のエンジン回転中に、クラッチインナとローラが摺動接触しているため、騒音の発生や、ローラクラッチ部品の温度上昇，磨耗の進行，ローラクラッチ内部に封入したグリースの熱劣化等が発生する。そのため、ローラクラッチの静粛性，耐久性が低下するという問題があった。

本発明の目的は、静粛性及び耐久性の向上したローラクラッチ装置およびこれを用いたスタータ及びエンジン始動装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するため、本発明は、回転駆動力によって回転するクラッチインナと、クラッチインナの外周に同軸状態に配置されてクラッチインナと相対回転可能なクラッチアウタと、クラッチインナとクラッチアウタの間に配置されるローラとで構成されるローラクラッチ装置であって、前記クラッチアウタは、前記ローラと接触する内周傾斜面と、該内周傾斜面よりも半径方向の深さが大きい凹面部と、内周傾斜面と凹面部の間に位置する段差部とからなるカム面を備えるようにしたものである。
かかる構成により、ローラクラッチ装置の静粛性及び耐久性を向上し得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記クラッチアウタの内周側傾斜面と前記クラッチインナの外周面との間に形成されるくさび状空間に配置される前記ローラを、該くさび状空間が狭くなる方向に付勢する押しバネを備え、前記クラッチアウタの回転速度が高くなって前記ローラに作用する遠心力が、前記バネの付勢力より大きくなると、前記ローラが前記内周傾斜面から離脱して前記凹面部に移動するようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記クラッチアウタの回転速度が高くなって前記ローラに作用する遠心力が大きくなると、前記ローラが前記内周傾斜面から離脱して前記凹面部に移動するときの前記クラッチアウタの回転速度を分離回転速度をＮａとし、前記クラッチアウタの回転速度が低くなって前記ローラに作用する遠心力が小さくなると、前記ローラが前記凹面部から前記段差部を乗り越えて前記内周傾斜面に戻るときの前記クラッチアウタの回転速度を係合回転速度をＮｂとしたとき、Ｎａ＞Ｎｂである。

（４）また、上記目的を達成するため、本発明は、エンジンを始動させるための回転駆動力を発生するモータと、該モータにより発生する回転駆動力を出力する出力部材と、前記モータと前記出力部材との間に、前記モータにより発生する回転駆動力を前記出力部材に一方向に伝達するローラクラッチとを有し、前記ローラクラッチは、回転駆動力によって回転するクラッチインナと、クラッチインナの外周に同軸状態に配置されてクラッチインナと相対回転可能なクラッチアウタと、クラッチインナとクラッチアウタの間に配置されるローラとで構成されるスタータであって、前記クラッチアウタは、前記ローラと接触する内周傾斜面と、該内周傾斜面よりも半径方向の深さが大きい凹面部と、内周傾斜面と凹面部の間に位置する段差部とからなるカム面を備えるようにしたものである。
かかる構成により、スタータの静粛性及び耐久性を向上し得るものとなる。

（５）さらに、上記目的を達成するため、本発明は、エンジンを始動させるための回転駆動力を発生するモータと、該モータにより発生する回転駆動力を出力する出力部材と、この出力部材とエンジンのクランク軸とを常時連結して前記出力部材の回転を前記クランク軸に伝達する動力伝達手段とを有し、前記ローラクラッチは、回転駆動力によって回転するクラッチインナと、クラッチインナの外周に同軸状態に配置されてクラッチインナと相対回転可能なクラッチアウタと、クラッチインナとクラッチアウタの間に配置されるローラとで構成されるエンジン始動装置であって、前記クラッチアウタは、前記ローラと接触する内周傾斜面と、該内周傾斜面よりも半径方向の深さが大きい凹面部と、内周傾斜面と凹面部の間に位置する段差部とからなるカム面を備えるようにしたものである。
かかる構成により、エンジン始動装置の静粛性及び耐久性を向上し得るものとなる。

（６）上記（５）において、好ましくは、前記出力部材は、モータ側プーリであり、前記動力伝達手段は、モータ側プーリと前記クランク軸に装着されたクランク側プーリとをベルトで連結して構成され、前記ローラクラッチは、前記モータ側プーリーと前記出力部材との間に設けられたものである。

（７）上記（５）において、好ましくは、前記出力部材は、モータ側プーリであり、前記動力伝達手段は、モータ側プーリと前記クランク軸に装着されたクランク側プーリとをベルトで連結して構成され、前記ローラクラッチは、前記クランク側プーリーと前記クランク軸との間に設けられたものである。

本発明によれば、ローラクラッチ装置およびこれを用いたスタータ及びエンジン始動装置の静粛性及び耐久性が向上する。

以下、図１〜図８を用いて、本発明の一実施形態によるワンウェイクラッチを用いたエンジン始動装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態によるワンウェイクラッチを用いたエンジン始動装置の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるワンウェイクラッチを用いたエンジン始動装置の構成図である。

エンジン１のクランク軸６には、クランクプーリ７が取り付けられている。

一方、エンジン１を始動するための回転駆動力を発生するスタータ２の出力軸３には、スタータプーリ５が取り付けられている。スタータプーリ５は、クランクプーリ７とベルト８によって連結されており、スタータ２の回転駆動力をエンジン１に伝達することができる。

なお、以下の説明では、スタータプーリ５の内部に、本実施形態によるワンウェイクラッチが備えられている。

次に、図２を用いて、本実施形態によるエンジン始動装置に用いるスタータの構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるエンジン始動装置に用いるスタータの構成を示す断面図である。
スタータ２は、周知の直流電動機であり、内蔵するアーマチャ１５がバッテリからの通電を受けて回転駆動力を発生する。

アーマチャ１５により発生した回転駆動力は、アーマチャシャフト１６から遊星歯車減速装置１２で減速されてスタータ２の出力軸３に伝達される。減速装置１２のハウジング１８は、ボールベアリング１９を介して、アーマチャシャフト１６に回転可能に支持されている。遊星歯車機構のキャリア軸１１は、出力軸３に連結されている。出力軸３は、アーマチャシャフト１６に対して回転可能である。ハウジング１８の端部内周面には、遊星歯車機構の内歯１３が圧入されている。遊星歯車機構のサンギア１４は、アーマチャシャフト１６に固定されている。キャリア軸１１は、サンギア１４及び内歯１３と係合している。かかる構成の遊星歯車減速装置１２により、アーマチャシャフト１６の回転力は減速されて、出力軸３に伝達される。
出力軸３とスタータプーリ５との間には、エンジン１が始動した後、そのエンジン１の回転駆動力がアーマチャ１５に伝わらない様に、ローラクラッチ９が配置されている。ローラクラッチ９は、図３を用いて詳述するが、ローラ９ａと、インナ９ｂと、アウタ９ｃとから構成されるワンウェイクラッチである。インナ９ｂは、出力軸３と一体化されている。アウタ９ｃは、プーリー５の内周側に圧入されている。プーリー５は、ボールベアリング１０を介して、アーマチャシャフト１６に回転可能に支持されている。

なお、ここでは、スタータ２に用いる電動機として、アーマチャを備える直流電動機の例で説明したが、同期電動機のような交流電動機を用いることもできる。

次に、図３を用いて、本実施形態によるワンウェイクラッチの構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるワンウェイクラッチの構成を示す断面図である。なお、図１及び図２と同一符号は、同一部分を示している。
ローラクラッチ９は、ローラ９ａを介して半径方向に対向して同軸上に配置されたクラッチインナ９ｂとクラッチアウタ９ｃとを有し、このクラッチアウタ９ｃの内周にローラ９ａと押しバネ９ｅを収容するカム室９ｄが形成された外カム式のローラクラッチである。
クラッチインナ９ｂは、出力軸３と一体に構成されており、エンジン１を始動する際にアーマチャシャフトと遊星歯車減速装置を介して回転駆動される。
クラッチアウタ９ｃは、スタータプーリ５とは相対回転ができないように連結されており、一方、クラッチインナ９ｂに対しては相対回転可能に支持されている。クラッチアウタ９ｃの半径方向内周面には、内周傾斜面９ｃ１と、内周傾斜面９ｃ１に続く凹面部９ｃ２とがカム面として設けられている。内周傾斜面９ｃ１は、クラッチインナ９ｂの外周の接線方向と平行ではなく、クラッチインナ９ｂの外周の接線方向に対して一定の角度で傾斜している。従って、クラッチアウタ９ｃの内周傾斜面とクラッチインナ９ｂの外周円筒面との間には、くさび状空間が形成されている。凹面部９ｃ２は、内周傾斜面９ｃ１の凹面側端部における半径方向の深さよりも、大きな半径方向の深さを有している。したがって、内周傾斜面９ｃ１と凹面部９ｃ２との間には、段差部９ｃ３が形成されている。
クラッチインナ９ｂ及びクラッチアウタ９ｃが回転していない状態では、ローラ９ａは、クラッチアウタ９ｃの内周傾斜面とクラッチインナ９ｂの外周円筒面との間に形成されるくさび状空間に配置され、そのくさび状空間が狭くなる方向に押しバネ９ｅによって付勢されている。

ローラクラッチ９は、出力軸３の円周方向に複数個備えられている。スタータプーリー５の内周側に、ローラクラッチ９が備えられる場合には、ローラクラッチ９の個数は、例えば、５個や、６個である。これらのローラクラッチは、円周方向に等間隔で配置されている。また、図１に示したクランクプーリー７の側にローラクラッチ９を配置することもできる。例えば、クランクプーリー７の直径が、ステータプーリー５の２倍の場合には、ローラクラッチ９の個数は、例えば、１０個〜１２個である。

次に、図４及び図５を用いて、本実施形態によるワンウェイクラッチの動作について説明する。
図４は、本発明の一実施形態によるワンウェイクラッチの動作説明のための断面図である。なお、図４と同一符号は、同一部分を示している。図５は、本発明の一実施形態によるワンウェイクラッチの動作説明図である。

図４において、図４（Ａ）は、エンジンの始動時であって、スタータの回転動力がエンジンに伝達されている場合の、ローラクラッチ９の状態を示している。図４（Ｂ）は、エンジンが着火してアイドル回転へ移行中であって、スタータの回転動力のエンジンへの伝達が遮断されている場合の、ローラクラッチ９の状態を示している。図４（Ｃ）は、エンジンの始動後であって、エンジンの回転数が十分に早くなり、ローラがクラッチインナから分離されている場合の、ローラクラッチ９の状態を示している。

図４（Ａ）に示すように、クラッチインナ９ｂがアーマチャから回転駆動されて出力軸３と一体に矢印Ｒ１方向に回転する。すると、ローラ９ａを介してクラッチインナ９ｂとクラッチアウタ９ｃとが係合（ロック）されて、クラッチインナ９ｂの回転がクラッチアウタ９ｃに伝達され、クラッチアウタ９ｃは矢印Ｒ２方向に回転する。クラッチアウタ９ｃの回転は、スタータプーリ５からベルト伝動によってクランクプーリ７に伝達され、エンジン１のクランク軸６を回転させる（図５の（Ｐ１）−（Ｐ２）間）。

次に、図４（Ｂ）に示すように、エンジン１が着火してクランク軸６の回転速度が高くなると、クランクプーリ７とベルト８によってスタータプーリ５が、矢印Ｒ２方向に高速で回転駆動される。スタータプーリ５と連結されたクラッチアウタ９ｃの回転速度がクラッチインナ９ｂの回転速度（スタータ２の無負荷回転速度）を上回る（オーバーラン状態になる）と、ローラ９ａがクラッチインナ９ｂの外周円筒面に摺接しながら空転することにより、クラッチアウタ９ｃとクラッチインナ９ｂとの係合が外れて（フリーとなって）、クラッチアウタ９ｃからクラッチインナ９ｂへの動力伝達を遮断する（図５の（Ｐ２）−（Ｐ３）間）。

その後、図４（Ｃ）に示すように、エンジン1がアイドル回転へ移行中に、スタータプーリ５の回転速度が高くなると、ローラ９ａに作用する遠心力Ｆ１が大きくなる。ここで、ローラ９ａに作用する遠心力Ｆ１の、バネ９ｅの付勢力が作用する方向の分力が、バネ９ｅの付勢力よりも大きくなると、ローラ９ａはクラッチアウタの内周傾斜面９ｃ１から離脱し、凹面部９ｃ２に移動する。その結果、クラッチインナ９ｂの外周円筒面から完全に分離する（図５の（Ｐ３）−（Ｐ４）間）。すなわち、ローラ９ａとクラッチインナ９ｂとが完全に非接触になる。

そして、車両の走行中やエンジンのアイドリング中は、エンジン回転速度が変化してローラ９ａに作用する遠心力の大きさが変わっても、段差部９ｃ３は、ローラ９ａが内周傾斜面（係合面）９ｃ１に戻るのを阻止するため、ローラ９ａとクラッチインナ９ｂとが完全に分離した状態を安定して保持する（図５の（Ｐ５）−（Ｐ６）間）。

その後、エンジンの停止操作がなされて、エンジンの回転速度がアイドリング回転速度Ｎ-idleよりも十分に低い回転速度に低下すると、ローラ９ａに作用する遠心力が小さくなる。その結果、ローラ９ａは、凹面部９ｃ２から段差部９ｃ３を乗り越えて、内周傾斜面（係合面）９ｃ１に戻り（図５の（Ｐ７）−（Ｐ８）間）、ローラクラッチ９は係合状態となる（図５の（Ｐ８）−（Ｐ１）間）。

なお、このローラ９ａがクラッチアウタ９ｃの凹面部９ｃ２に移動してクラッチインナ９ｂから分離する時の回転速度を分離回転速度Ｎａと称する。そして、このローラ９ａがクラッチアウタ９ｃの凹面部９ｃ２から段差部を乗り越えて内周傾斜面（係合面）９ｃ１に戻ってクラッチインナ９ｂと係合する時の回転速度を係合回転速度Ｎｂと称する。本実施形態では、内周傾斜面（係合面）９ｃ１と、内周傾斜面９ｃ１に続く凹面部９ｃ２とを備えるので、両者の間には、段差部９ｃ３が形成されている。そのため、図５に示すように、クラッチインナ９ｂとクラッチアウタ９ｃが係合状態から分離状態に至る場合と、クラッチインナ９ｂとクラッチアウタ９ｃが分離状態から係合状態に至る場合とでは、ヒステリシス特性を有する。そして、分離回転速度Ｎａと係合回転速度Ｎｂとの間には、図５に示すように、Ｎａ＞Ｎｂの関係を有することとなる。

凹面部９ｃ２の段差９ｃ３は、エンジンの始動後は、ローラ９ａを凹面部９ｃ２に維持し、エンジン停止時には、ローラ９ａが段差９ｃ３を乗り越える必要がある。クラッチアウタ９ｃの半径方向における、段差９ｃ３の高さがローラ９ａの直径の５０％以上となると、エンジン停止時に、ローラ９ａは容易に段差９ｃ３を乗り越えることができなくなる。一方、段差９ｃ３の高さがあまり低いと、エンジン回転数が低下したとき、ローラ９ａは容易に段差９ｃ３を乗り越えることになる。ローラ９ａは容易に段差９ｃ３を乗り越えないようにするには、ローラアウタ９ｃの半径方向における、段差９ｃ３の高さがローラ９ａの直径の５％以上とする。例えば、ローラ９ａの直径が６ｍｍとすると、段差９ｃ３の高さは、０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下が好ましいものである。

次に、図６を用いて、本実施形態によるエンジン自動停止・始動装置の構成について説明する。
図６は、本発明の一実施形態によるエンジン自動停止・始動装置の構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

図６において、エンジン１の動力伝達部のクランク軸６には、クランクプーリ７が取付けられている。クランクプーリ７の回転速度は、回転センサ１１により検出される。コントローラ３０は、検出された回転速度Ｎから、エンジン１の運転状態を検出する。また、コントローラ３０は、車両の車両速度センサ１２により車両速度Ｖを検出し、車両が停止したかどうかを判定する。

アクセルペダル２１の踏み込み量（アクセル開度）は、アクセルセンサ１３により検出される。

スタータ２は、ボルトでエンジン１に装着固定されている。スタータ２の出力軸３には、出力部材であるスタータプーリ５が取り付けられている。スタータプーリ５は、クランクプーリ７とベルト８によって連結されており、スタータ２の回転駆動力をエンジン１に伝達することができる。

コントローラ３０は、回転センサ１１、アクセルセンサ１３、キースイッチ２２からの出力信号を取り込む入力ポート３０１と、この入力ポート３０１からの信号を受けてメモリ（ＲＯＭ）３０２に格納された制御プログラムに従って、メモリ（ＲＡＭ）３０３と相互接続されてデータ処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）３０４と、このＣＰＵ３０４の出力信号を外部に送信するための出力ポート３０５とを備えている。

出力ポート３０５からの出力信号は、スタータ２の回転停止を制御するためのスタータ制御リレー２３に供給される。

次に、図７及び図８を用いて、本実施形態によるエンジン自動停止・始動装置の回路構成について説明する。
図７は、本発明の一実施形態によるエンジン自動停止・始動装置の構成を示す回路図である。図８は、本発明の一実施形態によるエンジン自動停止・始動装置の動作を示すタイムチャートである。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

図７において、エンジン自動停止・始動装置は、スタータ２と、コントローラ３０と、バッテリ５０とスタータ２へ電流を供給するか否かの選択を行うスタータ制御リレー２３とを備えている。

コントローラ３０のＣＰＵ３０４、メモリ３０２、３０３及び制御プログラム等によって実行される機能を大別すると、エンジン運転状態判定部３１０と、スタータ制御部３１２とがある。

エンジン運転状態判定部３１０は、エンジン１の回転センサ１１及びアクセルセンサ１３からの出力信号に基づき、エンジン１が停止しているか否か、アクセルペダル２１が踏み込まれたか否か、運転中の場合はエンジン１の回転速度が所定値以上か否か等の運転状態を判定する。

また、スタータ制御部３１２は、スタータ２の動作を制御して、エンジン１が始動を指示されている状態にあるときに、スタータ２の回転駆動力によりベルト８によって連結されたクランクプーリ７を回転させてエンジン１を始動する。

次に、本実施形態のエンジン自動停止・始動装置の動作について説明する。

車両が交差点や踏切などで走行を停止して、エンジン停止の条件が整ったときに、コントローラ３０がエンジン１を自動停止させる。エンジン１が停止すると、クランクプーリ７とベルト８で連結されているスタータプーリ５も停止する。

スタータプーリ５が停止すると、回転中は遠心力によってクラッチアウタの凹面部９ｃ２に位置していたローラクラッチのローラ９ａが、凹面部９ｃ２から段差部を乗り越えて内周傾斜面（係合面）９ｃ１に戻ってローラクラッチが係合状態となる（図４（Ａ））。

その後、所定の始動条件が満たされ、アクセルペダル２１の踏み込みをアクセルセンサ１３で感知したとき（図８の時間Ｔ１）、スタータ制御リレー２３がオンとされ、バッテリ５０からスタータ２に通電され、回転駆動力が発生する。

スタータ２の回転駆動力は、スタータプーリ５とベルト８によって連結されたクランクプーリ７を回転させてエンジン１を始動する。

エンジン始動後、エンジン１の回転速度が回転センサ１１によりエンジン１の始動が完了したと判定できる回転速度Ｎｓ、例えば、６００ｒ／ｍｉｎ以上の回転速度を検出した時（図８の時間Ｔ２）に、エンジン１が始動したとコントローラ３０のエンジン運転状態判定部３１０が判定して、スタータ制御リレー２３をオフとする。

スタータ制御リレー２３がオフとされると、バッテリ５０からスタータ２への通電が遮断されてスタータ２が停止し、エンジン１の始動が完了する。

その際、エンジンが着火して、エンジン１の回転速度が早くなると、ベルト８によって連結されたスタータプーリ５の回転速度も早くなる。

スタータプーリ５の回転速度が早くなると、ローラ９ａに作用する遠心力も大きくなってローラ９ａが凹面部９ｃ２に移動し、クラッチインナ９ｂから離れることによりクラッチの動力伝達が遮断される（図４（Ｃ））。

そして、車両の走行継続中の加速や減速によって、エンジン１の回転速度が変動したり、エンジンの回転速度が遅い時に各気筒の爆発間隔による回転速度の脈動によって遠心力の大きさが変化しても、内周傾斜面（係合面）９ｃ１と凹面部９ｃ２の間の段差部によってローラ９ａが凹面部９ｃ２から内周傾斜面（係合面）９ｃ１に戻るのを阻止し、動力伝達を完全に遮断した状態を安定的に維持する（図８の時間Ｔ４）。

その後、再び、車両が交差点などで停止してエンジン停止の条件が整ったときに、コントローラ３０がエンジン１を自動停止させ、上述した動作を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態によれば、車両の走行停止後、エンジンが動作状態から自動停止状態となってクランクプーリ７とベルト８で連結されているスタータプーリ５が停止すると、ローラクラッチ９が係合してエンジン始動が可能な状態となる。

そして、所定の始動条件が満たされ、アクセルペダル２１の踏み込みをアクセルセンサ７１３で感知すると、エンジン１を再始動する。その際、エンジンが着火し、エンジン１の回転速度が上昇すると、エンジン１からスタータ２への回転動力伝達を完全に遮断されるので、エンジン１の回転はスタータ２のアーマチャ１５には伝達されない。

その後、車両の走行中は速度変化によってエンジンの回転速度が変動し、ローラ９ａに作用する遠心力の大きさが変化しても、クラッチインナ９ｂとローラ９ａとの係合（接触）を完全に切り離した状態を安定的に維持することが可能である。

このため、クラッチインナ９ｂとローラ９ａの摺動接触による騒音の発生やローラクラッチ部品の温度上昇、磨耗の進行、ローラクラッチ内部に封入したグリースの熱劣化等を防止してローラクラッチの静粛性、耐久性が向上する。

したがって、騒音が少なく、耐久性に優れ、信頼性の高いスタータ、エンジンの始動装置、及び、始動方法を実現することができる。

なお、上述した実施形態においては、ローラクラッチをスタータの出力軸に装着して動力伝達機構を構成したが、エンジンのクランク軸に装着して構成することもできる。なお、本実施形態によるローラクラッチは、クラッチインナからクラッチアウタには動力を伝達できるが、クラッチアウタからクラッチインナへは動力を伝達できないワンウェイクラッチである。したがって、ローラクラッチをエンジンのクランク軸に装着する場合、クランク軸がローラクラッチのクラッチアウタに連結し、ローラクラッチのクラッチインナがクランクプーリーに連結する構成とする必要がある。ローラクラッチをエンジンのクランク軸に装着することで、ローラクラッチの動力伝達が遮断されると、スタータのアーマチャだけでなく、クランクプーリ、ベルト、スタータプーリへも回転が伝達されないので動力伝達損失が小さく、より低騒音で高耐久なエンジンの始動装置を実現できる。

また、上述した実施形態においては、エンジン停止の条件が整ったときに、コントローラがエンジンを自動停止させ、エンジン始動の要求があると再始動するエンジン自動停止・始動装置に関して説明したが、自動停止・再始動の機能を持たない通常のエンジン装置に本発明を適用しても同様の効果があり、より低騒音で高耐久なエンジンの始動装置を実現できる。

以上説明したように、本実施形態では、エンジン始動後に、ローラクラッチのクラッチインナ部材とローラ部材との係合（接触）を完全に切り離すと共に、エンジン動作中はクラッチインナ部材とローラ部材との係合（接触）を完全に切り離した状態を安定的に維持することが可能で、騒音が少なく、耐久性に優れ、信頼性の高いスタータ、エンジンの始動装置、及び、始動方法を実現することができる。

本発明の一実施形態によるワンウェイクラッチを用いたエンジン始動装置の構成図である。 本発明の一実施形態によるエンジン始動装置に用いるスタータの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるワンウェイクラッチの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるワンウェイクラッチの動作説明のための断面図である。 本発明の一実施形態によるワンウェイクラッチの動作説明図である。 本発明の一実施形態によるエンジン自動停止・始動装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるエンジン自動停止・始動装置の構成を示す回路図である。 本発明の一実施形態によるエンジン自動停止・始動装置の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１…エンジン
２…スタータ
３…出力軸
５…スタータプーリ
６…クランク軸
７…クランクプーリ
８…ベルト
９…ローラクラッチ
９ａ…ローラ
９ｂ…クラッチインナ
９ｃ…クラッチアウタ
９ｃ１…クラッチアウタの内周傾斜面（係合面）
９ｃ２…クラッチアウタの凹面部
９ｃ３…クラッチアウタの段差部
９ｄ…カム室
９ｅ…押しバネ
１１…回転センサ
１２…車輌速度センサ
１３…アクセルセンサ
２１…アクセルペダル
２２…キースイッチ
２３…スタータ制御リレー
３０…コントローラ
５０…バッテリ
３１０…エンジン運転状態判定部
３１２…スタータ制御部

Claims (7)

1. 回転駆動力によって回転するクラッチインナと、クラッチインナの外周に同軸状態に配置されてクラッチインナと相対回転可能なクラッチアウタと、クラッチインナとクラッチアウタの間に配置されるローラとで構成されるローラクラッチ装置であって、
   前記クラッチアウタは、前記ローラと接触する内周傾斜面と、該内周傾斜面よりも半径方向の深さが大きい凹面部と、内周傾斜面と凹面部の間に位置する段差部とからなるカム面を備えることを特徴とするローラクラッチ装置。
2. 請求項１記載のローラクラッチ装置において、
   前記クラッチアウタの内周側傾斜面と前記クラッチインナの外周面との間に形成されるくさび状空間に配置される前記ローラを、該くさび状空間が狭くなる方向に付勢する押しバネを備え、
   前記クラッチアウタの回転速度が高くなって前記ローラに作用する遠心力が、前記バネの付勢力より大きくなると、前記ローラが前記内周傾斜面から離脱して前記凹面部に移動することを特徴とするローラクラッチ装置。
3. 請求項１記載のローラクラッチ装置において、
   前記クラッチアウタの回転速度が高くなって前記ローラに作用する遠心力が大きくなると、前記ローラが前記内周傾斜面から離脱して前記凹面部に移動するときの前記クラッチアウタの回転速度を分離回転速度をＮａとし、前記クラッチアウタの回転速度が低くなって前記ローラに作用する遠心力が小さくなると、前記ローラが前記凹面部から前記段差部を乗り越えて前記内周傾斜面に戻るときの前記クラッチアウタの回転速度を係合回転速度をＮｂとしたとき、
   Ｎａ＞Ｎｂ
   であることを特徴とするローラクラッチ装置。
4. エンジンを始動させるための回転駆動力を発生するモータと、該モータにより発生する回転駆動力を出力する出力部材と、前記モータと前記出力部材との間に、前記モータにより発生する回転駆動力を前記出力部材に一方向に伝達するローラクラッチとを有し、
   前記ローラクラッチは、回転駆動力によって回転するクラッチインナと、クラッチインナの外周に同軸状態に配置されてクラッチインナと相対回転可能なクラッチアウタと、クラッチインナとクラッチアウタの間に配置されるローラとで構成されるスタータであって、
   前記クラッチアウタは、前記ローラと接触する内周傾斜面と、該内周傾斜面よりも半径方向の深さが大きい凹面部と、内周傾斜面と凹面部の間に位置する段差部とからなるカム面を備えることを特徴とするスタータ。
5. エンジンを始動させるための回転駆動力を発生するモータと、該モータにより発生する回転駆動力を出力する出力部材と、この出力部材とエンジンのクランク軸とを常時連結して前記出力部材の回転を前記クランク軸に伝達する動力伝達手段とを有し、
   前記ローラクラッチは、回転駆動力によって回転するクラッチインナと、クラッチインナの外周に同軸状態に配置されてクラッチインナと相対回転可能なクラッチアウタと、クラッチインナとクラッチアウタの間に配置されるローラとで構成されるエンジン始動装置であって、
   前記クラッチアウタは、前記ローラと接触する内周傾斜面と、該内周傾斜面よりも半径方向の深さが大きい凹面部と、内周傾斜面と凹面部の間に位置する段差部とからなるカム面を備えることを特徴とするエンジン始動装置。
6. 請求項５記載のエンジン始動装置において、
   前記出力部材は、モータ側プーリであり、
   前記動力伝達手段は、モータ側プーリと前記クランク軸に装着されたクランク側プーリとをベルトで連結して構成され、
   前記ローラクラッチは、前記モータ側プーリーと前記出力部材との間に設けられたことを特徴とするエンジン始動装置。
7. 請求項５記載のエンジン始動装置において、
   前記出力部材は、モータ側プーリであり、
   前記動力伝達手段は、モータ側プーリと前記クランク軸に装着されたクランク側プーリとをベルトで連結して構成され、
   前記ローラクラッチは、前記クランク側プーリーと前記クランク軸との間に設けられたことを特徴とするエンジン始動装置。

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