JP5377863B2 - エンジン始動用トルク伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、リングギヤにクラッチを内蔵し、このクラッチを介してリングギヤからエンジンのクランク軸にスタータの駆動トルクを伝達してエンジンを始動させる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。同システムに採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、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と、スタータのピニオンギヤに常時噛み合わされたリングギヤとの間に一方向クラッチが設けられている。

この一方向クラッチは、フライホイールに固定されたアウタと、リングギヤに設けられたインナと、アウタとインナとの間でトルクの伝達を断続する係合部材（カム、スプラグ、ローラ等）を有し、リングギヤがスタータに駆動されて回転すると、係合部材を介してインナからアウタへトルクが伝達されて、フライホイールが回転することによりエンジンをクランキングする。一方、エンジンの始動により、フライホイールの回転速度がリングギヤの回転速度を上回ると、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が遮断される。
特開２００６−３１２８９１号公報

ところで、上記のトルク伝達装置は、クラッチに使用される潤滑剤の流出を防止するために、クラッチの径方向外周にオイルシールを備えている。この場合、クラッチとオイルシールとが軸方向に離れた位置に配置されることはなく、軸方向にラップして配置されるため、軸方向にコンパクトな構造を提供できる。軸方向へのコンパクト化は、ミッションの変更、および、エンジンの変更を少なくできるため、エンジンへの搭載に対して非常に大きい長所と言える。

しかし、オイルシールをクラッチの外周に配設した構造では、エンジン回転中、つまり、フライホイールに固定されたアウタが回転している間は、絶えず、オイルシールのリップ部がアウタの外周面に摺接しているため、ロストルクが発生して燃費の悪化に影響する。特に、エンジン回転中は、潤滑剤に大きな遠心力が働き、この遠心力によってシール内部の圧力が上昇して、オイルシールのリップ部がアウタの外周面に押圧されるため、ロストルクが増大する要因となっている。
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、クラッチの径方向外周にオイルシールを配置した構造において、エンジン回転中のロストルクを低減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、スタータが発生する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エンジン始動用トルク伝達装置であって、クランク軸に取り付けられる第１の回転体と、この第１の回転体に軸受を介して相対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一方向クラッチと、このクラッチの一端側に配置される第１のシール手段と、クラッチの他端側に配置される第２のシール手段とを備え、クラッチは、第１の回転体に設けられるアウタと、第２の回転体に設けられるインナと、アウタとインナとの間でトルクの伝達を断続する係合部材とを有し、第１のシール手段は、クラッチと軸方向にラップしてクラッチの径方向外周に配置され、ゴム製のリップ部がアウタの外周面に摺接するオイルシールであり、クラッチを含めてオイルシールと第２のシール手段との間に封入できる潤滑剤の封入スペースに対する潤滑剤の充填率が６０％以下であることを特徴とする。

上記の構成によれば、第１のシール手段であるオイルシールを、クラッチと軸方向にラップしてクラッチの径方向外周に配置しているので、クラッチの軸方向に隣接してオイルシールを配置する構造と比較した場合に、軸方向にコンパクトなトルク伝達装置を提供できる。
また、本願発明者は、エンジン回転中に生じる遠心力が潤滑剤に作用することでオイルシールの内圧が上昇し、その結果、オイルシールのリップ部がアウタの外周面に押圧されてロストルクが増大することを解明した。本願発明者の実験によれば、潤滑剤の充填率が６０％を超えるとロストルクが次第に大きくなり、６０％以下では比較的ロストルクが小さくなることが分かった。従って、潤滑剤の封入スペースに対する潤滑剤の充填率を６０％以下に設定することによってロストルクを低減でき、燃費の向上に寄与できる。

（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１の回転体は、クランク軸に固定されるボス部を有し、このボス部とインナとが軸方向にラップして配置され、軸受は、ボス部の外周とインナの内周との間に配設され、第２のシール手段として機能するシール付きベアリングであることを特徴とする。
この構成によれば、軸受にシール付きベアリングを用いることにより、軸受と第２のシール手段とを兼ねることができるので、部品点数を低減でき、構造を簡素化できる。また、シール付きベアリングを、軸方向にラップするボス部とインナとの間に配設することにより、軸方向にコンパクトな構造を提供できる。

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（以下、トルク伝達装置１と略して呼ぶ）の半断面図、図２はトルク伝達装置１とスタータの断面図である。
本実施例のトルク伝達装置１は、図１に示す様に、エンジンのクランク軸２に固定される第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支持される第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一方向クラッチ６と、このクラッチ６に使用される潤滑剤（例えばグリース）の流出を防止するオイルシール７等より構成される。

このトルク伝達装置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。このシステムは、例えば、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、アイドルストップシステム、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がクランク軸２の端部にボルト８で固定されている。
第２の回転体５は、全周に歯部５ａが形成されたリングギヤであり、このリングギヤにスタータ９（図２参照）のピニオンギヤ１０が常時噛み合わされている。この第２の回転体５は、径方向の内周にクラッチ６のインナ６ｂが一体に設けられ、このインナ６ｂと第１の回転体３のボス部３ａとが軸方向にラップして配置されている。言い換えると、ボス部３ａの径方向外側に軸受４を介して第２の回転体５が配置されている。
なお、スタータ９の構造および作動は、極めて周知であり、説明を省略する。

軸受４は、外輪４ａと内輪４ｂとの間に複数のボール４ｃが転動可能に保持されたボールベアリングであり、シール機能を有している。つまり、この軸受４は、クラッチ６の一端側である外周側をシールするオイルシール７に対し、クラッチ６の他端側である内周側をシールする本発明の第２のシール手段を兼ねている。
クラッチ６は、第１の回転体３に圧入固定されるアウタ６ａと、このアウタ６ａの内径側に配置されて第２の回転体５に設けられるインナ６ｂと、アウタ６ａとインナ６ｂとの間でトルクの伝達を断続する係合部材６ｃ（例えば、カム、スプラグ、ローラ）等より構成される。

オイルシール７は、第２の回転体５に形成された凹部（アウタ６ａの径方向外側に形成される空間）に配置されて、ゴム製のリップ部７ａがアウタ６ａの外周面に摺接することによりクラッチ６の一端側をシールしている。
ところで、クラッチ６の一端側（外周側）に配置されるオイルシール７と、クラッチ６の他端側（内周側）に配置される軸受４（シール付きボールベアリング）とで密閉された空間、つまり、クラッチ６が配置されるシール空間（本発明に係る封入スペース）には、クラッチ６を潤滑するための潤滑剤が充填されるが、その潤滑剤の充填率は、シール空間の６０％以下に設定されている。

続いて、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９により第２の回転体５が駆動されて回転すると、クラッチ６が係合状態（係合部材６ｃを介してアウタ６ａとインナ６ｂ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してクランク軸２の回転が第１の回転体３に伝達され、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が空転状態となって、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。

（実施例１の効果）
本実施例では、第１のシール手段であるオイルシール７を、クラッチ６と軸方向にラップしてクラッチ６の径方向外周に配置しているので、クラッチ６の軸方向に隣接してオイルシール７を配置する構造と比較した場合に、軸方向にコンパクトなトルク伝達装置１を提供できる。
また、軸受４にシール付きボールベアリングを用いることにより、本発明に係る第２のシール手段を兼ねることができるので、部品点数を低減でき、構造を簡素化できる。さらに、軸方向にラップするボス部３ａとインナ６ｂとの間に軸受４を配設することにより、軸方向にコンパクトな構造を提供できる。

本実施例のトルク伝達装置１は、クラッチ６の他端側をシールする軸受４（シール付きボールベアリング）との間に密閉されたシール空間が形成され、そのシール空間にクラッチ６を潤滑するための潤滑剤が封入されている。この場合、エンジン回転中に生じる遠心力が潤滑剤に作用することでオイルシール７の内圧が上昇するため、オイルシール７のリップ部７ａがアウタ６ａの外周面に押圧されてロストルクが増大する問題を生じる。
そこで、シール空間に対する潤滑剤の充填率とロストルク比との関係を実験により求めた結果、図３に示す様に、潤滑剤の充填率が６０％を超えるとロストルクが次第に大きくなり、６０％以下では比較的ロストルクが小さくなることが分かった。この結果を受けて、本実施例では、シール空間に封入される潤滑剤の充填率を６０％以下に設定している。これにより、オイルシール７の内圧の上昇を抑制できるので、エンジン回転中のロストルクを低減でき、燃費の向上に寄与できる。

エンジン始動用トルク伝達装置の半断面図である。 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。 潤滑剤の充填率とロストルク比との関係を示すグラフである。

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
３ａ 第１の回転体のボス部
４ 軸受（第２のシール手段）
５ 第２の回転体
５ａ 第２の回転体の歯部
６ 一方向クラッチ
６ａ アウタ
６ｂ インナ
６ｃ 係合部材
７ オイルシール（第１のシール手段）
７ａ オイルシールのリップ部
９ スタータ
１０ ピニオンギヤ

Claims (2)

1. スタータが発生する駆動トルクをエンジンのクランク軸に伝達して前記エンジンを始動させるエンジン始動用トルク伝達装置であって、
   前記クランク軸に取り付けられる第１の回転体と、
   この第１の回転体に軸受を介して相対回転自在に支持され、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一方向クラッチと、
   このクラッチの一端側に配置される第１のシール手段と、
   前記クラッチの他端側に配置される第２のシール手段とを備え、
   前記クラッチは、前記第１の回転体に設けられるアウタと、前記第２の回転体に設けられるインナと、前記アウタと前記インナとの間でトルクの伝達を断続する係合部材とを有し、
   前記第１のシール手段は、前記クラッチと軸方向にラップして前記クラッチの径方向外周に配置され、ゴム製のリップ部が前記アウタの外周面に摺接するオイルシールであり、 前記クラッチを含めて前記オイルシールと前記第２のシール手段との間に封入できる潤滑剤の封入スペースに対する潤滑剤の充填率が６０％以下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。
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１の回転体は、前記クランク軸に固定されるボス部を有し、このボス部と前記インナとが軸方向にラップして配置され、
   前記軸受は、前記ボス部の外周と前記インナの内周との間に配設され、前記第２のシール手段として機能するシール付きベアリングであることを特徴とするスタータ。

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