JP4135562B2 - エンジン始動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心分離クラッチを備えたエンジン始動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば特許文献１に記載されたエンジン始動装置がある。
このエンジン始動装置は、図５に示す様に、エンジン100 側のクランクプーリ110 とベルト120 により常時連結されたスタータプーリ130 を有し、このスタータプーリ130 に遠心分離クラッチが内蔵されている。
【０００３】
その遠心分離クラッチは、図６に示す様に、スタータプーリ130 と一体に設けられたアウタ140 と、スタータモータ150 に駆動されて回転するインナ160 、及びアウタ140 とインナ160 との間に配設されるローラ170 等によって構成され、インナ160 がスタータモータ150 に駆動されて回転すると、ローラ170 がインナ160 の外周面とアウタ140 の内周面との間に挟持されて両者を連結することにより、スタータモータ150 の回転力がインナ160 からローラ170 を介してアウタ140 に伝達される。
【０００４】
【特許文献１】
特願2002-126718
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の遠心分離クラッチは、スタータプーリ130 がベルト120 を介してクランクプーリ110 に連結されているため、ローラ170 がインナ160 の外周面から遠心分離してクラッチが切り離された状態になっても、スタータプーリ130 と一体に設けられているアウタ140 は、エンジン100 に駆動されて常時回転している。このため、一旦、クラッチが切り離された後、けっちんやエンスト等が発生して、エンジン100 を再始動させる場合に、以下の問題が生じる。
【０００６】
クラッチが完全に切り離されている状態（ローラ170 がインナ160 の外周面から完全に離れている状態）でスタータモータ150 を再始動させると、クラッチが繋がった時（ローラ170 がインナ160 に金属接触してアウタ140 とインナ160 とが連結された時）に、ローラ170 とインナ160 とに回転数差により発生する過大な衝撃が加わる。このため、スムーズな再始動ができないだけでなく、遠心分離クラッチの耐久性が低下するという問題が生じる。
【０００７】
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、エンジン再始動時に、過大な衝撃が発生することなく、スムーズに再始動を行うことができ、且つ遠心分離クラッチの耐久性低下を抑制できるエンジン始動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明は、回転力を発生するスタータモータと、遠心分離クラッチを介してスタータモータの回転をエンジンのクランク軸に伝達する動力伝達手段とを備えるエンジン始動装置であって、遠心分離クラッチは、アウタの回転数上昇に伴い、ローラがインナの外周面より遠心分離する際に、インナとローラとの間に油膜が介在する状態を油膜分離と定義し、更に油膜分離の状態から回転数が上昇して、インナとローラとが気層を介して完全に分離した状態を気層分離と定義し、油膜分離から気層分離に移行する時のアウタとインナの相対回転数を気層分離回転数と呼ぶ時に、以下の関係が成立することを特徴とする。
気層分離回転数＞スタータモータの無負荷回転数
【０００９】
上記の構成によれば、例えばけっちんや始動直後のエンストによりエンジン回転数が低下する際に、スタータモータの無負荷回転数以下で再始動すれば、必ず遠心分離クラッチが油膜分離の状態あるいはローラとインナとが金属接触している状態にあるので、過大衝撃が発生することはなく、スムーズに再始動できる。
また、過大衝撃が発生しないので、遠心分離クラッチの耐久性が向上し、エンジン始動装置の信頼性向上にも寄与できる。
【００１０】
（請求項２の発明）
請求項１に記載したエンジン始動装置において、
ローラがインナの外周面に金属接触した状態から油膜分離に移行する時のアウタとインナの相対回転数を油膜分離回転数と呼ぶ時に、以下の関係が成立することを特徴とする。
アイドリング回転数＞油膜分離回転数＞クランキング回転数
【００１１】
この構成では、油膜分離回転数がクランキング回転数より高いので、クランキング時には、ローラとインナとが金属接触して確実にトルク伝達できる。
また、油膜分離回転数よりアイドリング回転数の方が高いので、アイドリング時にローラとインナとが金属接触することはなく、両者が油膜を介して摺動するため、ローラの摩耗を防止できる。
【００１２】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したエンジン始動装置は、車両走行時に所定のエンジン停止条件が満たされると、エンジンへの燃料供給を停止するエンジン自動停止システムを搭載する車両に適用され、燃料供給を停止されたエンジンが燃料供給の復帰により、エンストすることなく自力で再始動できるエンジン回転数の最小値を自力始動可能な最小回転数と呼ぶ時に、以下の関係が成立することを特徴とする。
油膜分離回転数＞自力始動可能な最小回転数
【００１３】
この構成では、エンジンへの燃料供給が停止された後、例えば再加速の要求があってエンジンを再始動させようとした場合に、燃料供給の復帰により、エンストすることなく自力で再始動できるエンジン回転数を確保していれば、そのまま燃料供給の復帰によってエンジンの自力再始動が可能である。
また、遠心分離クラッチの油膜分離回転数が、自力始動可能な最小回転数より高く設定されているので、エンジン回転数が自力始動可能な最小回転数より低下しても、エンジン始動装置により速やかにエンジンの再始動が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１はエンジン始動装置の全体図である。
エンジン始動装置１は、回転力を発生するスタータモータ２と、このスタータモータ２の回転速度を減速する減速装置３、減速されたモータ回転を出力する出力軸４、この出力軸４に取り付けられる遠心分離クラッチ５、この遠心分離クラッチ５を介して出力軸４の回転が伝達されるスタータプーリ６等より構成され、このスタータプーリ６が、エンジン７のクランク軸８に取り付けられたクランクプーリ９とベルト１０により連結されている。
【００１５】
スタータモータ２は、例えば周知の直流モータであり、内蔵するアーマチャ（図示せず）が車載バッテリより通電を受けて回転力を発生する。
減速装置３は、サンギヤ３ａとリングギヤ３ｂ及び遊星ギヤ３ｃによって遊星歯車機構を構成し、スタータモータ２に駆動されてサンギヤ３ａが回転すると、サンギヤ３ａとリングギヤ３ｂとに噛み合う遊星ギヤ３ｃが自転運動しながらサンギヤ３ａの外周を公転運動する。遊星ギヤ３ｃの公転運動は、遊星ギヤ３ｃを支持するギヤ軸３ｄを介してキャリア３ｅに伝達される。
【００１６】
出力軸４は、軸受１１を介して回転自在に支持されて、キャリア３ｅと一体に設けられ、そのキャリア３ｅに遊星ギヤ３ｃの公転運動が伝達されることで、キャリア３ｅと一体に回転する。
遠心分離クラッチ５は、図２に示す様に、内周面にくさび状のカム室１２ａが形成されたアウタ１２と、出力軸４に圧入嵌合して出力軸４と一体に回転するインナ１３、このインナ１３の外周でアウタ１２のカム室１２ａに配設されるローラ１４、及びローラ１４をカム室１２ａの狭小方向（図２の右方向）に付勢するスプリング（図示せず）等によって構成される。
【００１７】
ここで、遠心分離クラッチ５の動作を図２に基づいて説明する。
（ａ）インナ１３が出力軸４と共にスタータモータ２に駆動されて回転すると、ローラ１４がカム室１２ａの内周面とインナ１３の外周面との間に挟持されて両者を連結することにより、出力軸４の回転がインナ１３からローラ１４を介してアウタ１２に伝達される。以下、この状態を結合状態と呼ぶ。
【００１８】
（ｂ）エンジン７が始動してアウタ１２がエンジン７に駆動されると、アウタ１２とインナ１３とに相対回転が生じる様になり、ローラ１４がインナ１３の外周面に接触しながら空転する。以下、この状態を空転状態と呼ぶ。この場合、インナ１３とローラ１４との間に油膜が形成されることはなく、両者（インナ１３とローラ１４）は金属接触した状態で摺動する。
【００１９】
（ｃ）アウタ１２の回転数上昇により、アウタ１２とインナ１３との相対回転数が大きくなると、インナ１３とローラ１４との間に油膜が介在した状態で、ローラ１４がインナ１３の外周面から遠心分離する。この状態を油膜分離と定義する。この時点では、ローラ１４の表面粗さとインナ１３の表面粗さとを合計した合成面粗さより油膜厚さが大きくなることにより、インナ１３とローラ１４との間に油膜が形成されて油膜分離の状態が生じる。
【００２０】
（ｄ）更にアウタ１２の回転数が上昇すると、インナ１３とローラ１４との隙間が増大するため、インナ１３とローラ１４との間に油膜が形成できなくなり、ローラ１４がインナ１３の外周面から気層を介して遠心分離する。この状態を気層分離と定義する。
以上の様に、遠心分離クラッチ５は、回転数の上昇に伴って、結合状態→空転状態→油膜分離→気層分離へと、その動作状態が変化する。
【００２１】
ここで、遠心分離クラッチ５が、空転状態から油膜分離に移行する時のアウタ１２とインナ１３の相対回転数を油膜分離回転数と呼び、油膜分離から気層分離に移行する時のアウタ１２とインナ１３の相対回転数を気層分離回転数と呼ぶ時に、本実施形態の遠心分離クラッチ５は、以下の関係（１）、（２）が成立する様に設計されている（図３参照）。
気層分離回転数＞スタータモータ２の無負荷回転数……………………（１）
アイドリング回転数＞油膜分離回転数＞クランキング回転数…………（２）
【００２２】
次に、エンジン始動装置１の作用及び効果を説明する。
始動スイッチ（図示せず）のON操作により、スタータモータ２に通電されてアーマチャが回転すると、その回転速度が減速装置３で減速されて出力軸４に伝達され、更に出力軸４から遠心分離クラッチ５を介してスタータプーリ６に伝達される。このスタータプーリ６の回転がベルト１０を介してクランクプーリ９に伝達されると、クランクプーリ９が取り付けられているクランク軸８（図１参照）が回転して、クランキングを開始する。
【００２３】
この時、遠心分離クラッチ５の油膜分離回転数がクランキング回転数より高く設定されているので、クランキング時には、ローラ１４とインナ１３とが金属接触する結合状態となって、確実にトルク伝達が行われる。
クランキングからエンジン７が完爆してアイドリング状態に移行すると、アイドリング回転数より遠心分離クラッチ５の油膜分離回転数の方が低く設定されているので、アイドリング時には、インナ１３とローラ１４とが金属接触することはなく、ローラ１４がインナ１３の外周面から遠心分離して、両者間に油膜が形成される油膜分離となる。これにより、ローラ１４の摩耗を防止できる。
【００２４】
この後、例えばけっちんやエンスト等が発生して、エンジン７を再始動させる場合に、スタータモータ２の無負荷回転数以下で始動スイッチをON操作すれば、遠心分離クラッチ５に過大衝撃が加わることはなく、スムーズにエンジン７を再始動できる。
つまり、遠心分離クラッチ５の気層分離回転数がスタータモータ２の無負荷回転数より高く設定されているので、スタータモータ２の無負荷回転数以下であれば、遠心分離クラッチ５は、必ず油膜分離あるいはローラ１４とインナ１３とが金属接触している状態（空転状態または結合状態）にある。
【００２５】
従って、エンジン７が完全に停止していない状態（エンジン回転数が低下している状態、またはエンジン回転数が一旦ゼロまで戻った後、逆回転している状態）でも、スタータモータ２を再始動させた時に、インナ１３とローラ１４とに過大衝撃が加わることはなく、スムーズにエンジン７を再始動できる。また、再始動時に過大衝撃が発生しないので、遠心分離クラッチ５の耐久性が向上し、エンジン始動装置１の信頼性向上にも寄与できる。
【００２６】
なお、ドライバの意思でエンジン７を再始動させる場合以外に、誤って始動スイッチをON操作した場合（誤操作）でも、スタータモータ２の無負荷回転数以下であれば、上記の場合と同様に、遠心分離クラッチ５に過大衝撃が発生することはなく、スムーズにエンジン７を再始動できる。
【００２７】
（第２実施形態）
本実施形態のエンジン始動装置１は、車両走行時に所定のエンジン停止条件が満たされると、エンジン７への燃料供給を停止するエンジン自動停止システムを搭載する車両に適用される。
ここで、燃料供給を停止されたエンジン７が燃料供給の復帰により、エンストすることなく自力で再始動できるエンジン回転数の最小値を自力始動可能な最小回転数と呼ぶ時に、以下の関係が成立する（図４参照）。
遠心分離クラッチ５の油膜分離回転数＞自力始動可能な最小回転数
【００２８】
この構成によれば、エンジン７への燃料供給が停止された後、例えば再加速の要求があってエンジン７を再始動させようとした場合に、燃料供給の復帰により、エンストすることなく自力で再始動できるエンジン回転数を確保していれば、そのまま燃料供給の復帰によってエンジン７の自力再始動が可能である。
また、図４に示す様に、遠心分離クラッチ５の油膜分離回転数が、自力始動可能な最小回転数より高く設定されているので、その自力始動可能な最小回転数と、遠心分離クラッチ５の油膜分離回転数との間に、エンジン７を始動できない領域が存在していない。
【００２９】
これにより、エンジン回転数が自力始動可能な最小回転数より低下しても、エンジン始動装置１により速やかにエンジン７の再始動が可能となり、良好な始動応答性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン始動装置の全体図である。
【図２】遠心分離クラッチの動作説明図である。
【図３】遠心分離クラッチの動作状態と回転速度との関係を表す説明図である。
【図４】エンジンが自力始動可能な最小回転数と遠心分離クラッチの油膜分離回転数との関係を表す説明図である（第２実施形態）。
【図５】エンジン始動装置の全体図である（従来技術）。
【図６】遠心分離クラッチの内部構成を示す模式図である（従来技術）。
【符号の説明】
１ エンジン始動装置
２ スタータモータ
５ 遠心分離クラッチ
６ スタータプーリ（動力伝達手段）
７ エンジン
８ クランク軸
９ クランクプーリ（動力伝達手段）
１０ ベルト（動力伝達手段）
１２ アウタ
１２ａ カム室
１３ インナ
１４ ローラ

Claims (3)

1. 回転力を発生するスタータモータと、
   遠心分離クラッチを介して前記スタータモータの回転をエンジンのクランク軸に伝達する動力伝達手段とを備えるエンジン始動装置であって、
   前記遠心分離クラッチは、
   前記スタータモータに駆動されて回転するインナと、
   前記クランク軸に常時連結されたアウタと、
   このアウタの内側に形成されたカム室に配設され、前記インナが前記スタータモータに駆動されて回転すると、前記カム室の内周面と前記インナの外周面との間に挟持されて前記インナと前記アウタとを連結するローラとを有し、
   前記アウタの回転数上昇に伴い、前記ローラが前記インナの外周面より遠心分離する際に、前記インナと前記ローラとの間に油膜が介在する状態を油膜分離と定義し、更に前記油膜分離の状態から回転数が上昇して、前記インナと前記ローラとが気層を介して完全に分離した状態を気層分離と定義し、前記油膜分離から前記気層分離に移行する時の前記アウタと前記インナの相対回転数を気層分離回転数と呼ぶ時に、
   前記気層分離回転数＞前記スタータモータの無負荷回転数
   上記の関係が成立することを特徴とするエンジン始動装置。
2. 請求項１に記載したエンジン始動装置において、
   前記ローラが前記インナの外周面に金属接触した状態から前記油膜分離に移行する時の前記アウタと前記インナの相対回転数を油膜分離回転数と呼ぶ時に、
   アイドリング回転数＞油膜分離回転数＞クランキング回転数
   上記の関係が成立することを特徴とするエンジン始動装置。
3. 請求項１または２に記載したエンジン始動装置は、
   車両走行時に所定のエンジン停止条件が満たされると、前記エンジンへの燃料供給を停止するエンジン自動停止システムを搭載する車両に適用され、
   燃料供給を停止されたエンジンが燃料供給の復帰により、エンストすることなく自力で再始動できるエンジン回転数の最小値を自力始動可能な最小回転数と呼ぶ時に、
   前記油膜分離回転数＞前記自力始動可能な最小回転数
   上記の関係が成立することを特徴とするエンジン始動装置。

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