JP2013096401A - 始動回転力伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン本体とトランスミッションとの間の狭い空間に配置することが可能であり、しかも転がり軸受及び一方向クラッチを潤滑不良を発生しにくい環境で用いることが可能となる始動回転力伝達機構を提供する。
【解決手段】始動用モータＭから回転力が伝達されるリングギヤ１０と、クランク軸４に対してリングギヤ１０を回転可能に支持する転がり軸受１１と、クランク軸４と一体回転する回転体１２と、モータＭによって回転するリングギヤ１０の一方向の回転力を回転体１２へ伝達し、他方向の回転力の伝達を遮断する一方向クラッチ１３と、クランク軸４側からエンジンオイルがリングギヤ１０とエンジン本体２との隙間を通じて外部へ漏れるのを防止するシール１４と、を備え、転がり軸受１１と一方向クラッチ１３を径方向内側から外側に向かって径方向に並んで配置し、シール１４を転がり軸受と並列に配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンを始動させるために、始動用モータの回転力をエンジンのクランク軸に伝達させる始動回転力伝達機構に関する。

車両などに搭載されているエンジンを始動させるための機構として、エンジンのクランク軸と、エンジンの近傍に設けられている始動用モータとの間にリングギヤが設けられた機構があり、このリングギヤを通じて始動用モータの回転力がクランク軸に伝達され、エンジンを始動させている。そして、従来では、リングギヤに対して始動用モータのピニオンを軸方向に往復移動させることで、ピニオンとリングギヤとが噛み合った状態（エンジン始動時）と、この噛み合いを解除した状態（エンジン始動後）とに切り替えている。

近年、車両の燃費向上を目的として、車両が停止している間、エンジンを停止するアイドリングストップ機能が注目されている。この機能を備えたエンジンの場合、エンジンの始動と停止が繰り返し行われる。
このため、上記のようなピニオンを軸方向に移動させる機構の場合では、タイムラグの発生、ギヤ噛み合い部の劣化などの問題が生じることから、例えば特許文献１のような、リングギヤに一方向クラッチを組み合わせた伝達機構が提案されている。

この一方向クラッチを備えた伝達機構によれば、始動用モータのピニオンがリングギヤと噛み合った状態のままであり、始動用モータの回転力をリングギヤを通じてクランク軸へ伝達して、エンジンを始動させることができると共に、エンジン始動後において、クランク軸側の回転数がリングギヤの回転数よりも高くなると、空転しクランク軸への回転力の伝達が遮断される。

特許文献１に記載の伝達機構は、図３に示しているように、クランク軸９１と一体回転する円板状の回転体９２と、転がり軸受９３によってクランク軸９１に対して回転可能に支持されていると共に始動用モータのピニオン１０３から回転力が伝達されるリングギヤ９４とを備えている。そして、回転体９２と、リングギヤ９４との間に、一方向クラッチ９５が設けられており、この一方向クラッチ９５は、始動用モータによって回転するリングギヤ９４の一方向の回転力を、回転体９２へ伝達することができ、他方向の回転力の伝達を遮断することができる。

一方向クラッチ９５は、リングギヤ９４に固定された内輪９６と、回転体９２に固定された外輪９７と、これら内外輪の間に設けられた複数のスプラグ９８とを有した構造であり、一方向クラッチ９５の内輪９６が、転がり軸受９３の外輪９９に外嵌した構成となっている。さらに、この伝達機構では、一方向クラッチ９５の径方向外側に、シール１００が設けられている。
このように、転がり軸受９３、一方向クラッチ９５及びシール１００を径方向に並べて配置することで、エンジン本体（シリンダブロック）１０１とその軸方向隣りに設置されるトランスミッション１０２との間の空間が狭くても、伝達機構を設置することができるように構成されている。

特開２００７−３２４９６号公報

上記始動回転力伝達機構では、軸方向のコンパクト化は可能であるが、一方向クラッチ９５の内輪９６が、転がり軸受９３の外輪９９に外嵌した構成であるため、スプラグ９８が内外輪９６，９７に噛み合った際、一方向クラッチ９５から転がり軸受９３へ径方向内側への力（分力）が作用する。このため、転がり軸受９３はリングギヤ９４を支持するのみならず、径方向の大きな荷重（前記分力）にも抗する必要があるため、転がり軸受９３が大型化することがある。

また、図３に示すように、エンジンオイルが外部へ漏れるのを防止するシール１００が、一方向クラッチ９５の径方向外側に設けられているため、大径化によりシールのトルク増大や耐久性への影響が考えられるとともに、エンジンオイルは転がり軸受９３を通じて一方向クラッチ９５に流入する。
このエンジンオイルには、エンジンの性能向上のためにモリブデンなどの添加剤が含有されており、また低粘度であることから、転がり軸受９３では、このエンジンオイルによって初期は潤滑状態はよいが、エンジンオイルの劣化および劣化生成物により、転がり軸受機能が低下（潤滑不良によるトルク増加や短寿命）するおそれがあり、一方向クラッチ９５においてはスプラグ９８の滑りが発生し、クラッチとしての機能が低下（潤滑不良による一方向作動性不良）する場合がある。

そこで本発明の目的は、エンジン本体とその軸方向隣りに設置されるトランスミッションとの間の狭い空間に配置することが可能であり、しかも転がり軸受及び一方向クラッチを潤滑不良の機能低下を発生しにくい環境で用いることが可能となる始動回転力伝達機構を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、始動用モータから回転力が伝達されるリングギヤと、エンジンのクランク軸に対して前記リングギヤを回転可能に支持する転がり軸受と、前記クランク軸と一体回転する円板状の回転体と、前記モータによって回転する前記リングギヤの一方向の回転力を前記回転体へ伝達し、他方向の回転力の伝達を遮断する一方向クラッチと、前記クランク軸側からエンジンオイルが前記リングギヤとエンジン本体との隙間を通じて外部へ漏れるのを防止するシールと、を備え、前記転がり軸受と前記一方向クラッチを径方向内側から外側に向かって径方向に並んで配置し、前記シールを前記転がり軸受と並列に配置したことを要旨としている。

本発明によれば、シール及び転がり軸受とが並列に、一方向クラッチが、転がり軸受と径方向内側から外側に向かって径方向に並んで配置されているので、軸方向に関して広がりを抑えて径方向にもコンパクトに構成することができる。

さらに、転がり軸受と一方向クラッチとが径方向に隣り合わせで並んでいないことにより、一方向クラッチからの径方向内側の力（分力）が、転がり軸受に直接作用しない。
さらに、１つのシールによってエンジンオイルが転がり軸受と一方向クラッチに流入するのを防止できる。

請求項２に記載の発明は、前記回転体は、外周側に設けられている筒形状の円筒部を有し、前記リングギヤは、外周側のギヤ部と、前記転がり軸受に外嵌固定されている内周側の内筒部と、径方向中間部に設けられている筒形状の中間筒部と、を有し、前記一方向クラッチは、前記回転体の円筒部と前記リングギヤの中間筒部との間に設けられ、前記シールは前記エンジン本体の側壁の一部に取り付けられ、前記転がり軸受の軸受内輪および、軸受外輪の前記取り付け部材の外周面にシール面を有していることを要旨としている。

この構成により、一方向クラッチが転がり軸受よりも径方向外側に位置することができる。

本発明によれば、エンジン本体とその軸方向隣りに設置されるトランスミッションとの間の狭い空間に配置することが可能であり、しかも転がり軸受及び一方向クラッチを潤滑不良を発生しにくい環境で用いることが可能となる始動回転力伝達機構を提供できる。

本発明の始動回転力伝達機構、及び、この伝達機構が設けられているエンジ ン本体（シリンダブロック）の一部を示す断面図である。 始動用モータのピニオンを軸移動させる従来の始動回転力伝達機構、及び、 この伝達機構が設けられているエンジン本体の一部を示す断面図である。 一方向クラッチを備えている従来の始動回転力伝達機構、及び、この伝達機 構が設けられているエンジン本体の一部を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の始動回転力伝達機構１、及び、この伝達機構１が設けられているエンジン本体（シリンダブロック２）の一部を示す断面図である。この伝達機構１は、エンジンのシリンダブロック２と、その軸方向隣りに設置されるトランスミッション３との間の空間に配置されるものであり、始動用モータＭの回転力を、後述のリングギヤ１０及び一方向クラッチ１３を用いてエンジンのクランク軸４に伝達し、エンジンを始動させることができる。なお、始動用モータＭは、シリンダブロック２の近傍に設けられている。

以下、この伝達機構１の構成について説明する。図１において、伝達機構１は、始動用モータＭによって回転するピニオン５と噛み合った状態にあり当該ピニオン５から回転力が伝達されるリングギヤ１０と、エンジンのクランク軸４に対してリングギヤ１０を回転可能に支持する転がり軸受１１と、クランク軸４と一体回転する円板状の回転体１２と、リングギヤ１０と回転体１２との間に設けられている一方向クラッチ１３と、クランク軸４側から流れてくるエンジンオイルが漏れるのを防止するシール１４とを備えている。

そして、転がり軸受１１及び一方向クラッチ１３が、この順で径方向内側から外側に向かって径方向に並んで直線的に配置されている。この配置を、以下、径方向配置と呼ぶ。なお、前記直線的とは、図１の断面図に示しているように、転がり軸受１１の軸方向寸法の範囲内に、一方向クラッチ１３の少なくとも一部が存在している状態を意味する。つまり、転がり軸受１１、及び一方向クラッチ１３は、径方向の設置位置については異なるが、軸方向の設置位置が重なっている。

リングギヤ１０は、円環状であり、ピニオン５と噛み合う外周側のギヤ部２１と、転がり軸受１１に外嵌固定されている内周側の内筒部２２と、内筒部２２とギヤ部２１とを連結している円環部２３とを有している。リングギヤ１０（ギヤ部２１、内筒部２２及び円環部２３）は、クランク軸４の中心線Ｃと同心上に配置されている。円環部２３は、その径方向中間部から軸方向に突出した筒形状の中間筒部２４と、この径方向内側に設けられ軸方向に膨らむようにして折れ曲がっている折れ曲がり部２５とを有して内筒部２２に連結している。

転がり軸受１１は、クランク軸４に外嵌している内輪３１と、外輪３２と、内輪３１と外輪３２との間に介在している複数の転動体３３とを有している。本実施形態では、内輪３２は軸方向に延長されシール１４と摺動する外周面３２aを形成している。また、転動体３３は玉であり、特に、この転がり軸受１１は、単列の転動体（玉）３３を備えた四点接触玉軸受である。転がり軸受１１は、クランク軸４と同心上に配置されている。

回転体１２は、ボルト８によってフライホイール６と共にクランク軸４に固定されており、クランク軸４と一体回転可能である。回転体１２は、外周側に設けられている筒形状の第１円筒部３４を有しており、回転体１２（第１円筒部３４）は、クランク軸４と同心上に配置されている。

一方向クラッチ１３は、回転体１２の第１円筒部３４とリングギヤ１０の中間筒部２４との間に介在している複数のスプラグ３７と、これらスプラグ３７を周方向等間隔に保持している保持器３８とを有している。つまり、この一方向クラッチ１３は、第１円筒部３４をクラッチ外輪とし、中間筒部２４をクラッチ内輪としているスプラグ式のものである。一方向クラッチ１３は、クランク軸４と同心上に配置されている。

そして、前記始動モータＭ（ピニオン５）の一方向の回転力がリングギヤ１０に負荷され始めると、スプラグ３７がクラッチ内外輪に噛み合った状態となり、この状態で、始動モータＭ（ピニオン５）によって回転するリングギヤ１０の一方向の回転力が、回転体１２を通じてクランク軸４へ伝達される。これにより、エンジンが始動される。これに対して、エンジン始動後においては、この一方向クラッチ１３により、他方向の回転力の伝達が遮断される（阻止される）。つまり、回転体１２（クランク軸４）の回転数が、リングギヤ１０の回転数よりも高くなると、スプラグ３７がクラッチ内外輪に噛み合っていない状態となり、回転体１２とリングギヤ１０との間は空転し、クランク軸４への回転力の伝達が遮断される。

シール１４は、この図２の伝達機構２０１の場合、エンジンオイルが外部へ漏れるのを防止するシール部２０５は、クランク軸４の外周面と、シリンダブロック２の側壁７から軸方向に突出している内周面との間に形成される環状空間Ｓに配置されている。本発明では、シール１４は軸受内輪の外周部として、軸受と併設されている。

シール１４は、オイルシールであり、シリンダブロック２の側壁７から軸方向に突出している内周面内周面に嵌合して取り付けられている芯金４１ａと、この芯金１４ａに固着されているゴム製のシールリップ１４ｂとサイドリップ１４ｃを有している。シールリップ１４ｂは、軸受内輪３１の軸方向に延長した外周面３１aに接触するシールリップを有している。サイドリップ１４ｃは円環部２３の内筒部２２の外周面２２aに摺動している。

このため、シールリップ１４ｂにより、クランク軸４とシリンダブロック２との間の隙間ｄ１から流れ出たエンジンオイルは、このシール１４よりも径方向外側に位置する転がり軸受１１および一方向クラッチ１３へと、エンジンオイルが流れるのを防止することができる。そのため、転がり軸受１１はエンジンオイルと別の潤滑剤（例えばグリース）による潤滑が可能となり、エンジンオイルに含まれる劣化生成物による影響を受ける危険性がなく、転がり軸受１１の耐久性が向上する。また、一方向クラッチ１３では、滑りを抑制する観点からエンジンオイルよりも粘度の高いグリース潤滑が好ましく、このために、シール１４によってエンジンオイルが一方向クラッチ１３に流れるのを防止されており、このため、一方向クラッチ１３では、エンジンオイルと別の潤滑剤（例えばグリース）による潤滑が可能となり、転がり軸受１１及び一方向クラッチ１３を潤滑不良を発生しにくい環境で用いることが可能となる。

一方、サイドリップ１４ｃにより、リングギヤ１０とシリンダブロック２の隙間からの転がり軸受１１へ異物進入の防止と転がり軸受１１の潤滑剤の漏れ防止の役目をしている。このため、シール１４は、転がり軸受１１にシール面を有しているため、軸方向に小型化でき、さらにシール１つで転がり軸受１１および転がり軸受１１よりも径方向外側に位置する一方向クラッチ１３へと、エンジンオイルが流れるのを防止することができ、リングギヤ１０とエンジン本体との隙間を通じてエンジンオイルが外部へ漏れるのを防止することができるとともに、外部の転がり軸受１１への異物侵入防止も兼ねることができる。

そして、シリンダブロック２は、上記のとおり、新たに設計し直したものではなく、図２に示しているように、始動用モータのピニオン（図示せず）を軸移動させる伝達機構２０１が適用されていたものと同じものである。なお、この図２の伝達機構２０１の場合、エンジンオイルが外部へ漏れるのを防止するシール部２０５は、クランク軸４の外周面と、シリンダブロック２の側壁７から軸方向に突出している内周面との間に形成される環状空間Ｓに配置されている。

そして、この図２の、始動用モータのピニオン（図示せず）を軸移動させる伝達機構２０１に代えて、本実施形態に係る伝達機構１を設け、転がり軸受１１と一方向クラッチ１３を、この順で径方向内側から外側に向かって径方向に並べて配置するために、前記環状空間Ｓを、転がり軸受１１の設置空間としている。

以上、本実施形態に係る伝達機構１によれば、転がり軸受１１と一方向クラッチ１３が、この順で径方向内側から外側に向かって径方向に並んで配置されているので、軸方向に関して、伝達機構１の広がりを抑えてコンパクトに構成することができる。このため、シリンダブロック２とその軸方向隣りに設置されるトランスミッション３との間の空間が狭くても、その空間に伝達機構１を設けることが可能となる。

さらに、転がり軸受１１と一方向クラッチ１３とが径方向に隣り合わせで並んでいないことにより、図３の従来例により説明したように、転がり軸受９３の外輪９９に直接作用していた一方向クラッチ９５からの径方向内側の力（分力）が、本実施形態の構成によれば、直接作用しない。このため、本実施形態の転がり軸受１１では、負荷は小さくなり小型化が可能となる。この結果、伝達機構１全体の小型化に貢献することができる。このように、転がり軸受１１に作用する負荷が従来に比べて小さくなるので、転動体（玉）３３を複列ではなく単列とすることができ、さらなるコンパクト化に貢献することができる。

また、図３の従来例では、転がり軸受９３に径方向の前記分力が作用することの他に、転がり軸受９３は、リングギヤ９４が倒れるのを防止しつつ当該リングギヤ９４を回転可能に保持する必要があることから、転動体（玉）が軸方向に二列配置された複列型の転がり軸受である。
これに対して、本実施形態の転がり軸受１１は、図１に示しているように、四点接触玉軸受であることから、転動体（玉）３３は単列ではあるが、リングギヤ１０の倒れを防ぐことが可能となる。

また、本実施形態では、クランク軸４とシリンダブロック２との間の隙間ｄ１から、径方向外側へと流れるエンジンオイルが、転がり軸受１１を経て、一方向クラッチ１３側へと流れようとするが、このエンジンオイルはシール１４によって遮断され、一方向クラッチ１３へと流れない。 一方向クラッチ１３では、スプラグ３７の滑りを抑制する観点からエンジンオイルよりも粘度の高いグリース潤滑が好ましく、前記シール１４によれば、一方向クラッチ１３においては、エンジンオイルと別の潤滑剤（例えばグリース）による潤滑が可能となる。なお、第１円筒部３４には、一方向クラッチ１３のグリースが外部へ漏れるのを防ぐシール４３が設けられている。

また、前記背景技術（図３）で説明した、始動用モータのピニオン１０３を軸移動させる機構が適用されていたエンジンに、本実施形態（図１）の、一方向クラッチ１３を備えた伝達機構１を（軸移動させる機構に代えて）適用する場合、一方向クラッチ１３及びシール部１４などを追加する必要があることから、その設置スペースが必要となる。さらに、転がり軸受１１、シール部１４及び一方向クラッチ１３を、この順で径方向内側から外側に向かって径方向に並んで配置する径方向配置とするために、シール部１４の径方向位置が変更され、シリンダブロック２側に新たなシール面が必要となる。
このため、シリンダブロック２の形状などを新たに設計し直す必要があるが、本実施形態の伝達機構１によれば、シリンダブロック２（及びクランクシャフト４）をそのまま用いるのができ、コスト面において好ましい。

また、本実施形態では、転がり軸受１１を径方向内側とし、一方向クラッチ１３を径方向外側としている。これに対して、仮に、転がり軸受１１と一方向クラッチ１３との配置が逆である場合（比較例）、一方向クラッチ１３の径は小さくなる。この場合、クラッチ内輪とクラッチ外輪との間に配置されるスプラグの数（大きさ）は、本実施形態（図１）の場合と比べると、少なくなる（小さくなる）。この結果、比較例の場合、リングギヤ１０から回転体１２へ回転力を伝達するためのクラッチの容量（能力）が不足するおそれがある。しかし、本実施形態では、転がり軸受１１を径方向内側とし、一方向クラッチ１３を径方向外側とすることにより、スプラグの数は、前記比較例の場合よりも増えることから、クラッチの容量は十分に確保される。

１：始動回転力伝達機構 ２：エンジン本体（シリンダブロック） ４：クランク軸 ７：側壁 ７ａ：突出部（一部） １０：リングギヤ １１：転がり軸受 １２：回転体 １３：一方向クラッチ １４：シール ２１：ギヤ部 ２２：内筒部 ２４：中間筒部 ３４：第１円筒部 Ｍ：始動用モータ

Claims (3)

1. 始動用モータから回転力が伝達されるリングギヤと、 エンジンのクランク軸に対して前記リングギヤを回転可能に支持する転がり軸受と、前記クランク軸と一体回転する円板状の回転体と、
   前記モータによって回転する前記リングギヤの一方向の回転力を前記回転体へ伝達し、他方向の回転力の伝達を遮断する一方向クラッチと、前記クランク軸側からエンジンオイルが前記リングギヤとエンジン本体との隙間を通じて外部へ漏れるのを防止するシールと、を備え、前記転がり軸受と前記一方向クラッチを径方向内側から外側に向かって径方向に並んで配置し、前記シールを前記転がり軸受と並列に配置していたことを特徴とする始動回転力伝達機構。
2. 前記回転体は、外周側に設けられている筒形状の円筒部を有し、前記リングギヤは、外周側のギヤ部と、前記転がり軸受に外嵌固定されている内周側の内筒部と、径方向中間部に設けられている筒形状の中間筒部と、を有し、前記一方向クラッチは、前記回転体の円筒部と前記リングギヤの中間筒部との間に設けられ、前記シールは前記エンジン本体の側壁の一部に取り付けられ、前記転がり軸受の軸受内輪および、軸受外輪の前記取り付け部材の外周面にシール面を有している請求項１に記載の始動回転力伝達機構。
3. 前記転がり軸受は、四点接触玉軸受である請求項１または２のいずれか一項に記載の始動回転力伝達機構。

Images