JPH0217232A - 摩擦連結装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、トルクを伝達するための摩擦連結装置に関す
る。

［従来の技術］ 特公昭４９−６６０３号公報には、電動機の出力軸に連
結された円錐状保合片（第１摩擦部材）と、該係合片に
摩擦連結することによって、係合片から出力軸の動力が
伝達される可撓性の円錐状連結環（第２ｊ１！擦部材）
とを備えたエンジンのスタータに組み込まれた摩擦連結
装置が記載されている。

この摩擦連結装置は、係合片と連結環とを円錐状に形成
することにより、伝達すべきトルクの大きさに応じて連
結環に対する係合片の押圧力を連続的に大きくすること
が可能となり、その際に連結環の可視性を堅持するもの
である。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、上記構成の従来のスタータに組み込まれた摩
擦連結装置は、ビニオンにトルクを伝達する係合片と連
結環とが電動機のケーシングより突出しており、剥き出
しにされているため、水や油等が係合片の摩擦面と連結
環の摩擦面との閏、およびビニオンの摩擦面と連結環の
ｗｍ面との間に付着する恐れがある。水や油等がそれぞ
れの摩擦面間に付着した場合には、それぞれの摩擦面間
の摩擦係数が変化し、摩擦面間に滑りが発生して必要な
トルクが得られなかったり、逆に必要なトルクより高い
トルクになったりするという恐れがあった。

本発明は、第１摩擦面と第２摩擦面との間の摩擦係数の
変化を早期に減少させることが可能な摩擦連結装置の提
供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の摩擦連結装置は、第１摩擦面を有し、トルクが
伝達される第１摩擦部材と、前記第１摩擦面に摩擦連結
する第２摩擦面を有する第２串擦部材とを備えた摩擦連
結装置において、前記第１摩擦面と前記第２摩擦面との
うち少なくとも一方の摩擦面には、凹みまたは穴が設け
られた構成を採用した。

［作用］ 本発明の摩擦連結装置は上記構成によりつぎの作用を有
する。

第１摩擦面と第２摩擦面とのうち少なくとも一方の摩擦
面に凹みまたは穴を設けているので、第１摩擦面と第２
摩擦面との間に侵入する恐れのあろ水、油またはごみ等
の異物を第１摩擦面と第２摩擦面との間より除去するこ
とが可能となり、第１摩擦面と第２摩擦面との間の摩擦
係数の変化を早期に減少させることが可能となる。

［発明の効果］ 本発明の摩擦連結装置は上記構成および作用によりつぎ
の効果を奏する。

水、油またはごみ等の異物を第１摩擦面と第２ａｍ面と
の問より除去することができ、第１Ｒ１擦面と第２摩擦
面との間の摩擦係数の変化を早期に減少させることがで
きる。

［実施例］ 本発明の摩擦連結装置を図に示す一実施例に基づき説明
する。

第１図は本発明を組み込んだ慣性噛み込み式スタータを
示し、第２図および第３図はその慣性噛み込み式スター
タに組み込まれた円環板を示す。

スタータ１は、電力を受けて動力を発生する電動機２と
、該電動機２の出力軸２１上を軸方向に移動可能な係合
片３と、該係合片３に摩擦連結し、出力軸２１上を軸方
向に移動可能な可視性の連結環４と、エンジン（図示せ
ず）始動時に連結環４の移動に伴って出力軸２１上を前
進（軸方向に移動）してエンジンのリングギア１１に噛
み込むビニオン本体５と、該ビニオン本体５の歯より連
結環４を保護する円環板６とを備えている。

また、係合片３と連結環４とは、本発明にかかる第１摩
擦連結装置Ａを構成し、係合片３が第１摩擦部材として
働き、連結環４が第２摩擦部材として働く。

さらに、連結環４と円環板６とは、本発明にがかる第２
摩擦連結装置Ｂを構成し、連結環４が第１１Ｆ１部材と
して働き、円環板６が第２１擦部材として働く。

電動機２は、周知の構成を有し、ケーシング２２より電
機子軸である出力軸２１が突設している。出力軸２１に
は、ケーシング２２内に収納された電機子（図示せず）
、ケーシング２２より突設され、アウタヘリカルスプラ
イン２３が形成された伝達部２４、および周溝２５が周
設された先端部２６を備えている。

伝達部２４の前方の段は、ビニオン本体５がリングギア
１１から外れた時の図示右方向への移動を規制する。

また、先端部２６の外周には、ビニオン本体５の前進（
図示左方向の移動）を規制する止め環２７が周溝２５に
嵌め込まれた輪止め２８に係止されて取付けられている
。さらに、先端部２６の外周には、止め環２７とビニオ
ン本体５との間に支持された圧縮コイルスプリング２９
が装着されている。

係合片３は、鉄、真鍮等の金属製で、出力軸２１に連結
してトルクを伝達される連結部３１、該連結部３１の図
示左側端より径方向に折曲げられた環状部３２、および
該環状部３２の外周より図示左方向に向かって円錐状に
広がる裾部３３を備える。

連結部３１は、出力軸２１に形成されたアウタヘリカル
スプライン２３に噛み合うインナヘリカルスプライン３
４を内周面に形成している。

裾部３３は、連結環４上に嵌め合わされ、Ｗｌ擦画面３
５外周面３６とを貫く複数の貫通穴３７が同一円周上に
形成されている０貫通穴３７は、円形または楕円形状を
呈し、係合片３と連結環４とが摩擦連結する摩擦面３５
．４１間へ浸入する水や油を除去する。

摩擦面３５は、第１摩擦連結装置Ａの第１摩擦部材（係
合片３）の第１摩擦面として働く。

連結環４は、天然ゴムまたは合成ゴム製で、エンジン始
動時に、係合片３の摩擦面３５に押圧され、出力軸２１
上を軸方向に移動する。連結環４は、外周に係合片３の
裾部３３の摩擦面３５に沿ったテーパー状摩擦面４１を
有し、この摩擦面４１が係合片３の裾部３３の摩擦面３
５に摩擦連結している。摩擦面４１は、第１摩擦連結装
置Ａの第２摩擦部材（連結環４）の第２摩擦面として働
く。

そして、連結環４は、圧縮コイルスプリング２９の付勢
力によって、係合片３の摩擦面３５に押付けられている
。また、連結環４の前面は、円環板６の後端面に摩擦連
結する摩擦面４２とされ、内周は、ビニオン本体５の外
周に嵌め込まれ、ビニオン本体５の外周面に摩擦連結す
るＲＩ擦圃面４３されている。摩擦面４２は、第２摩擦
連結装置Ｂの第１１！Ｊ擦部材（連結環４）の第１摩擦
面として働く。

ビニオン本体５は、鉄、真鍮等の金属または樹脂製の円
筒状で、連結環４に摩擦連結して係合片３からエンジン
を始動させるのに必要なトルクが伝達される。このビニ
オン本体５は、出力軸２１に対して回転自在に配設され
、歯車５１、および該歯車５１より図示右方向に向かっ
て延設されたスリーブ部５２を備える。

歯車５１は、エンジン始動時に、連結環４の前進（軸方
向の移動）に伴って出力軸２１上を前進（軸方向に移動
）して、エンジンのリングギア１１の歯溝に噛み込む多
数の歯を形成している。

スリーブ部５２の外周には、連結環４の内周が嵌め込ま
れ、連結環４の摩擦面４３に摩擦連結される摩擦面５３
が設けられている。

円環板６は、鉄、真鍮等の金属製で、歯車５１の歯の縁
から連結環４を保護するものであり、前端面６１にビニ
オン本体５の歯車５１の歯と歯との間に嵌め合わされ、
ビニオン本体５に対して回り止めとなる複数の凸部６２
がプレス成形により形成されている。この凸部６２がビ
ニオン本体５の歯車５１の歯と歯との間に嵌め合わされ
ることによって、ビニオン本体５と円環板６とは、一体
的に回転することができる。

また、円環板６は、平滑な後端面に連結環４の摩擦面４
２に摩擦連結されるとともに、凹み６３を形成した摩擦
面６４が形成されている。凹み６３は、円形状を呈し、
連結環４と円環板６とが摩擦連結する摩擦面４２．６４
間へ浸入する水や油を除去する。

摩擦面６４は、第２摩擦連結装置Ｂの第２摩擦部材（円
環板６）の第２摩擦面として働く。

本実施例のエンジンのスタータ１の作用を図に基づき説
明する。

電動機２に電力が供給されると、出力軸２１が回転を始
める。出力軸２１が回転すると、係合片３は、その質量
慣性の作用により出力軸２１に形成されたアウタヘリカ
ルスプライン２３上を前方にねじ回り、連結環４、ビニ
オン本体５および円環板６をリングギア１１へ向かって
押す、このとき、ビニオン本体５の歯車５１に形成され
た歯がリングギア１１に形成された歯溝に噛み込んでも
、ビニオン本体５の先端面が止め環２７に接触するまで
、係合片３による送りが続けられる。

出力軸２１が引続き回転すると、ビニオン本体５および
円環板６が保持される際に、アウタヘリカルスプライン
２３およびインナヘリカルスプライン３４により発生す
る軸方向力のため、係合片３が連結環４にさらに押付け
られる。

このため、係合片３の摩擦面３５と連結環４の摩擦面４
１との間、連結環４の摩擦面４２と円環板６の摩擦面６
４との間、および連結環４の摩擦面４３とビニオン本体
５のスリーブ部５２の摩擦面５３との間に発生する摩擦
力は、アウタヘリカルスプライン２３、係合片３、連結
環４、円環板６およびビニオン本体５を経て出力軸２１
のトルクをリングギア１１へ伝達するのに必要な摩擦力
となる。

ビニオン本体５の歯車５１の歯がリングギアの歯に当り
、ビニオン本体５の歯車５１の歯とリングギア１１の歯
溝との噛み合いが妨げられると、係合片３の摩擦面３５
と連結環４の摩擦面４１との間、連結環４の摩擦面４２
と円環板６の摩擦面６４との間、および連結環４の摩擦
面４３とビニオン本体５のスリーブ部５２の摩擦面５３
との間の押圧力は、リングギア１１に沿ってビニオン本
体５を回転させ、ビニオン本体５の歯車５１の歯とリン
グギア１１の歯溝が対向する位置でビニオン本体５の歯
車５１の歯を噛み合わせるのに必要な押圧力まで大きく
なる。

ビニオン本体５の歯車５１の歯がリングギア１１の歯溝
に噛み込むと、出力軸２１のエンジンを始動するのに必
要なトルクは、係合片３の摩擦面３５と連結環４の摩擦
面４１との間、連結環４のｆ！Ｊ擦面４２と円環板６の
摩擦面６４との間、および連結環４の摩擦面４３とビニ
オン本体５のスリーブ部５２の摩擦面５３との間の摩擦
連結により伝達される。このとき、伝達すべきトルクの
大きさに応じて、係合片３の連結環４への押圧力が連続
的に調整される。

ここで、連結環４の摩擦面４２と円環板６のｍ圃面６４
との間の摩擦連結よりビニオン本体５に伝達されるトル
クは、ビニオン本体５の歯車５１の歯と歯との間に円環
板６の凸部６２が嵌め込まれているので、ビニオン本体
５と円環板６とが一体的に回転するため、ビニオン本体
５と円環板６との間で滑りによる原因で減少することな
く伝達される。

また、ビニオン本体５と円環板６とが一体的に回転する
なめ、連結環４とビニオン本体５とのｍ擦連結を連結環
４の摩擦面４２と円環板６の摩擦面６４を介してビニオ
ン本体５との問、および連結環４の摩擦面４３とビニオ
ン本体５のスリーブ部５２の摩擦面５３との間の両者で
行うことができ、係合片３を軸方向に小型化することが
できるという効果を有する。

同時に、電動機２と連結されるエンジンの始動時、エン
ジンが確実に始動する前に、ビニオン本体５の歯車５１
の歯がリングギア１１の歯溝より外れないようにするこ
とができる。しかし、このためには、エンジンが自動的
に回転しはじめる回転速度と電動機２の無負荷回転速度
との間に若干の回転速度差が必要である。

例えば、エンジンがしばらく始動されると、電動機２は
、負荷を除かれ、係合片３の摩擦面３５と連結環４の摩
擦面４１との間の押圧力は、わずかとなり、係合片３と
連結環４とは相互に回転することができ、スタータ１が
一方向クラッチとして作用する。！動機２は、負荷を除
かれるため、さらに加速され、係合片３を再び連結環４
へ押付ける。

エンジンが自動的に始動しない場合には、上述したスタ
ータ１による始動過程が続けられる。

エンジンが始動して自ら加速されると、スタータ１が一
方向クラッチとして作用する。このとき、ビニオン本体
５の歯車５１の歯は、リングギア１１が電動機２の無負
荷回転速度に達するか、電動機２への電力の供給が遮断
されるまで、リングギア１１の歯溝に噛み合ったままで
ある。

エンジンの回転速度が電動機２の出力軸２１の回転速度
より大きくなった時始めて、アウタヘリカルスプライン
２３およびインナヘリカルスプライン３４の作用のため
、係合片３が戻り、ビニオン本体５の歯車５１の歯が圧
縮コイルスプリング２９の付勢力により、リングギア１
１の歯溝より外される。

ここで、従来より、スタータに組み込まれた摩擦連結装
置は、ビニオンにトルクを伝達する係合片と連結環とが
電動機のケーシングより突出しており、剥き出しにされ
ているため、車両走行中の飛水や、エンジン等の潤滑油
の流出による水や油が係合片の摩擦面と連結環の摩擦面
との間、およびピニオンの摩擦面と連結環の摩擦面との
間に浸入する恐れがある。水や油がＲ１擦面間に浸入し
た場合には、摩擦面間の摩擦係数が減少し、第４図の伝
達トルクとスタータの使用回数との関係を示すグラフの
ように、摩擦面間に滑りが発生し、初期トルク（エンジ
ンの始動に必要な伝達トルク）Ｔｏより伝達トルクが減
少する。そして、その減少した伝達トルクは、初期トル
ク］゛。にゆっくりと近づいていくので、その間は、エ
ンジンの始動に必要な伝達トルクが得られなかった。

また、本実施例では、第１摩擦連結装置Ａとしての係合
片３の摩擦面３５と連結環４の摩擦面４１との間に水ま
たは油が浸入した場合には、第４図のグラフのように、
摩擦面３５．４１間の摩擦係数が減少し、摩擦面３５．
４１間に滑りが発生し、従来の摩擦連結装置と同様に初
期トルク１゛。より伝達トルりが減少する。

しかるに、本実施例では、係合片３の裾部３３の同一円
周上に複数の貫通穴３７を形成しているため、エンジン
始動時に係合片３の摩擦面３５と連結環４の摩擦面４１
とが摩擦連結されると、貫通穴３１の摩擦面３５側の角
により連結環４の摩擦面４１に付着している水または油
を削り収るように除去する。

よって、係合片３の摩擦面３５と連結環４の摩擦面４１
との間に水または油が浸入した際でも、係合片３の摩擦
面３５と連結環４の摩擦面４１との間の摩擦係数の変化
を早期に減少させることができるので、係合片３の摩擦
面３５と連結環４の摩擦面４１との間に伝達されるトル
クを早期に初期トルクＴ０まで回復させることができる
。

さらに、第２摩擦連結装置Ｂとしての連結環４の摩擦面
４２と円環板６の摩擦面６４との間に水または油が浸入
した場合には、摩擦面４２．６４間の摩擦係数が減少し
、摩擦面４２．６４間に滑りが発生し、従来の摩擦連結
装置と同様に初期トルクより伝達トルクが減少する。

しかるに、円環板６の摩擦面６４に２つの凹み６３を形
成しているため、エンジン始動時に連結環４の摩擦面４
２と円環板６の摩擦面６４とが摩擦連結されると、凹み
６３の摩擦面６４側の角により連結環４の摩擦面４２に
付着している水または油を閏り取るように除去する。

よって、連結環４の摩擦面４２と円環板６の摩擦面６４
との間に水または油が浸入した際でも、連結環４の摩擦
面４２と円環板６の摩擦面６４との間の摩擦係数の変化
を早期に減少させることができるので、連結環４の摩擦
面４２と円環板６の摩擦面６４との間に伝達されるトル
クを早期に初期トルクまで回復させることができる。

ここで、貫通穴３７や凹み６３の形状は、大きさや個数
には比較的関係が少なく、摩擦面の面積に大きく関係し
、実験的には、摩擦面の沿う面積の１％〜３０％の範囲
の穴や凹みの開口面積で伝達トルクを減少させることな
く、安定した効果を得ることができる。

また１図示のスタータ１おいて、天地方向が図示左右方
向の場合には、本実施例のように係合片３に貫通穴３７
を設け、円環板６に凹み６３を設け、天地方向が図示右
左方向の場合には、本実施例のように係合片３に凹みを
設け、円環板６に貫通穴を設けることが望ましい、これ
は、貫通穴の摩擦面とは逆側の面より水や油を排出した
り、凹みのの摩擦面とは逆側の面からの水や油の浸入を
防止出来るからである。

［他の実施例］ 本実施例では、本発明の摩擦連結装置をスタータに組み
込んだが、本発明の摩擦連結装置を第１摩擦部材と第２
摩擦部材とを摩擦連結する摩擦クラッチ装置、摩擦ブレ
ーキ装置、または継手等に採用して車両、定置式の機械
等の動力伝達装置に組み込んでも良い。

本実施例では、本発明の摩擦連結装置を係合片と連結環
、および連結環と円環板の両方に採用したが、どちらか
一方に本発明の摩擦連結装置を採用してあれば良い。

本実施例では、金Ｘ製係合片および金属製円環板と天然
ゴムまたは合成ゴム製の連結環とから摩擦連結装置を構
成したが、第１摩擦部材と第２摩擦部材との両者が金属
製、樹脂製同士でも良い。

本実施例では、係合片と連結環とのうち係合片に貫通穴
を設けたが、係合片と連結環とのうちどちらか一方また
は両方に凹みまたは穴を設けても良い。

本実施例では、連結環と円環板とのうち円環板に凹みを
設けたが、連結環と円環板とのうちどちらか一方または
両方に凹みまたは穴を設けても良い。

本実施例では、貫通穴および凹みを円形または楕円形状
に形成したが、貫通穴または凹みを多角形状、０字状ま
たは７字状などの凹みまたは穴としても良い。

凹みまたは穴の摩擦面がわ縁は、鋭角、直角、鈍角、ま
たは湾曲形状のうちいずれの形状を採用しても良いが、
鋭角または直角形状が望ましい。

また、凹みまたは穴は、本実施例のような同一円周上よ
りも形成箇所を同一円周上よりずらしながら適宜に設置
すれば、摩擦面全域の油や水またはごみ等の異物を除去
できる。さらに、凹みと外周壁との間に、摩擦面に存す
る油や水またはごみ等の異物を排出する排出孔を形成し
ても良い。

本実施例では、係合片と連結環とを円錐摩擦連結（クラ
ッチ）装置としたが、係合片と連結環とを円環板同士ま
たは一方のみ円環板の摩擦クラッチ装置としても良い。

本実施例では、ビニオン本体と連結環とを別途設けたが
、とニオン本体と連結環とを合成物質で一体成形しても
良く、またビニオン本体と連結環とを金属等で一体成形
しても良い、この場合には、円環板が不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に採用された摩擦連結装置を
組み込んだエンジンのスタータを示す概略図、第２図は
エンジンのスタータに組み込まれた円環板を示す断面図
、第３図はその円環板を示す平面図、第４図は伝達トル
クとスタータの使用回数との関係を示すグラフである。 図中

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１摩擦面を有し、トルクが伝達される第１摩擦部
   材と、 前記第１摩擦面に摩擦連結する第２摩擦面を有する第２
   摩擦部材とを備えた摩擦連結装置において、 前記第１摩擦面と前記第２摩擦面とのうち少なくとも一
   方の摩擦面には、凹みまたは穴が設けられたことを特徴
   とする摩擦連結装置。