(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部にインナレースをもつクラッチ入力軸と、
このインナレースの外側に所定の間隔を開けて配設されたアウタレースをもちこのクラッチ入力軸と同軸に配設されたクラッチ出力軸と、
このクラッチ入力軸からこのクラッチ出力軸にトルクを伝達するために、このインナレースとこのアウタレースとの間に配設された複数のスプラグと、
を有するオーバーランニング・クラッチにおいて、
前記クラッチ入力軸は、遊星減速装置の出力軸を兼ねていて、この遊星減速装置の遊星ギヤの公転運動により回転駆動され、前記インナレースの内側に同軸に形成された内周部をもち、
前記クラッチ出力軸は、このクラッチ入力軸のこの内周部の内側に、軸心から同軸に突出した突出軸部をもち、
このクラッチ入力軸のこの内周部とこのクラッチ出力軸のこの突出軸部との間に介在し、このクラッチ入力軸とこのクラッチ出力軸とを互いに同軸に軸支する軸受けを有することを特徴とする、
オーバーランニング・クラッチ。
【請求項２】
前記クラッチ出力軸は、二つ並んだボールベアリングを介して、軸部でフレームに回転自在に軸支されており、
前記クラッチ入力軸は、前記軸受けとしての二つ並んだボールベアリングを介して、このクラッチ出力軸の前記突出軸部により回転自在に軸支されている、
請求項１記載のオーバーランニング・クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーバーランニング・クラッチの技術分野に属する。本発明のオーバーランニング・クラッチは、遊星減速装置等の減速機と組み合わせてエンジンスタータに組み込むのに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、通常の自動車や自動二輪車には、電動機でエンジンを始動するスタータが装備されている。最も普通の構成のスタータでは、減速機を介して電動機によりピニオンギヤを回転させ、マグネットスイッチなどの飛び出し装置をもってピニオンギヤを飛び出させるようになっている。そして、スタータは、エンジンのクランク軸に固定されたリングギヤの外周にピニオンギヤを噛み合わせてクランク軸を駆動し、エンジンを始動している。このようなスタータにおいては、通常、電動機とピニオンギヤとの間に遊星減速装置等の減速装置が組み込まれており、小型高速回転の電動機でもエンジンをクランキングできるようになっている。
【０００３】
ところが、このような通常のスタータでは、ピニオンギヤがリングギヤに飛び込む際の噛み合い音が大きく耳障りであるという不都合を生じる。
【０００４】
そこで、特開平９−１７２７３５号公報（特願平８−２００４２５号）には、従来技術として、ピニオンギヤではなくベルトを介して始動トルクをクランク軸に伝達するスタータとそのオーバーランニング・クラッチとが開示されている。このスタータでは、スタータモータの軸出力は、偏心差動歯車減速装置または遊星減速装置によって減速された後、オーバーランニング・クラッチを介してプーリに伝達され、ベルトを介してエンジンのクランク軸を駆動するようになっている。そして、エンジン始動後は、逆にエンジンによってスタータのプーリがベルト駆動されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来技術では、飛び出し式のピニオンギヤをもつスタータと異なり、エンジンの回転中はスタータのプーリが回転し続けるので、オーバーランニング・クラッチのクラッチ出力軸もプーリと一緒に回転し続ける。それゆえ、オーバーランニング・クラッチにおいて、クラッチ入力軸のインナレースとクラッチ出力軸のアウタレースとの同軸性が低いと、アウタレースと一緒に回転しているスプラグがインナレースと接触することがあり得る。すると、エンジンの運転中に、オーバーランニング・クラッチが摩擦熱によって過熱したり、スプラグが摩滅してクラッチ機能の低下を起こしたりするような不具合が起こりうる。あるいは、特殊な場合には、スプラグが衝突してインナレースやアウタレースにへこみを作るような不都合が起きる可能性もあり得る。
【０００６】
ところが、前述の従来の技術では、クラッチ入力軸とクラッチ出力軸とが互いを直接的には軸支しておらず、フレームなどの多くの他の部材を介して互いが同軸になるように軸支されている。それゆえ、高い同軸性を実現するためには、クラッチ入力軸を軸支している部材からクラッチ出力軸を軸支している部材に至るまで、介在する各部材が極めて精密かつ高剛性で作られていなければならない。すると、各部材の寸法精度および接合精度が極めて高いばかりではなく、各部材の剛性も十分に高くないといけないので、製造コストがたいへん高くなるという不都合を生じる。
【０００７】
一方、一般的な機械要素としてのオーバーランニング・クラッチには、クラッチ入力軸のインナレースとクラッチ出力軸のアウタレースとの間に、スプラグと並んで転がり軸受けが配設されたものがある。このようなオーバーランニング・クラッチによれば、インナレースとアウタレースとの間の同軸性が極めて高く保たれる。
【０００８】
しかしながら、このようなオーバーランニング・クラッチでは、軸心部からかなり離れて転がり軸受けが配設されているので、前述のような従来技術のスタータに適用すると、エンジンの回転に伴い非常に高い周速度で回転し続ける。その結果、転がり軸受けが焼き付きを起こしてしまい、非常に不都合である。
【０００９】
すなわち、従来技術に使用されているオーバーランニング・クラッチと通常のオーバーランニング・クラッチとを組み合わせても、前述のような各種の不都合を解消することはできない。その結果、クラッチ出力軸が高速回転する運用中にスプラグとインナレースとの接触を防ぐことができるように、クラッチ入力軸とクラッチ出力軸との高い同軸性を安価に実現することはできなかった。
【００１０】
そこで本発明は、持続的な高速回転での運用に耐えられることと、クラッチ入力軸とクラッチ出力軸との高い同軸性が得られることと、安価に製造することができることとの三つの課題を同時に解決することができるオーバーランニング・クラッチを提供することを解決すべき課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、発明者らは以下の手段を発明した。
【００１２】
（第１手段）
本発明の第１手段は、請求項１記載のオーバーランニング・クラッチである。すなわち、クラッチ入力軸は、そのインナレースの内側に同軸に形成された内周部をもち、クラッチ出力軸は、このクラッチ入力軸の内周部の内側に、軸心から同軸に突出した突出軸部をもつ。そして、本手段のオーバーランニング・クラッチは、クラッチ入力軸の内周部とクラッチ出力軸の突出軸部との間に介在し、クラッチ入力軸とクラッチ出力軸とを互いに同軸に軸支する軸受けを有することを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記軸受けにはボールベアリング等の転がり軸受けを使用することが望ましい場合が多いと考えられるが、軸受けは転がり軸受けに限定されるものではない。
【００１４】
本手段では、クラッチ入力軸とクラッチ出力軸とを互いに同軸に軸支する軸受けが、クラッチ入力軸の内周部とクラッチ出力軸の突出軸部との間に配設されている。それゆえ、この軸受けを介して、クラッチ出力軸がクラッチ入力軸を直接軸支してるので、クラッチ出力軸とクラッチ入力軸との間には高い同軸性が確保される。この同軸性は、クラッチ出力軸に高い曲げモーメントや半径方向の力が加わったりした場合にも、損なわれることがない。
【００１５】
そして、前述の従来技術のようにクラッチ入力軸とクラッチ出力軸との間に介在する各部材には、精密な寸法精度や接合精度が要求されず、高度な剛性も要求されない。それゆえ、オーバーランニング・クラッチのフレーム等の周辺部材をより安価に製造することが可能になる。
【００１６】
また、軸受けがアウタレースおよびインナレースよりもずっと内側の軸心に近い位置に配設されているので、クラッチ入力軸とクラッチ出力軸との間に大きな回転数の違いが持続的にあっても、過熱焼損するようなことはない。それゆえ、本手段のオーバーランニング・クラッチは、持続的な高速回転での運用にも耐えることができる。
【００１７】
したがって、本手段のオーバーランニング・クラッチによれば、持続的な高速回転での運用に耐えることができ、またクラッチ入力軸とクラッチ出力軸との間で高い同軸性が得られ、さらに安価に製造することができるという効果がある。その結果、安価でありながら、高速回転で連続的に使用される運用条件下でも、いずれの部分でも過熱焼損や摩滅による不具合を起こすことが防止されているという効果がある。このような効果は、クラッチ出力軸に大きな曲げモーメントや半径方向の力が加わっても、損なわれることがない。
【００１８】
（第２手段）
本発明の第２手段は、請求項２記載のオーバーランニング・クラッチである。すなわち、本手段のオーバーランニング・クラッチには、クラッチ入力軸を兼ねた出力軸をもつ遊星歯車減速装置および偏心差動歯車減速装置のうち一方が付帯している。
【００１９】
遊星歯車減速装置の出力軸がクラッチ入力軸を兼ねている場合には、遊星歯車を軸支している支持軸を直接クラッチ入力軸に植え込めばよい。そうすれば、遊星歯車減速装置が付設されたオーバーランニング・クラッチの複合装置が、小型軽量かつ安価に構成される。
【００２０】
また、偏心差動歯車減速装置の出力軸がクラッチ入力軸を兼ねている場合にも、同減速装置の内側の歯車から回転運動を取り出す複数の出力ピンが軸心から離れて配設されているので、出力ピンを直接クラッチ入力軸に植え込めばよい。そうすれば、やはり偏心差動歯車減速装置が付設されたオーバーランニング・クラッチの複合装置が、小型軽量かつ安価に構成される。
【００２１】
したがって本手段によれば、前述の第１手段の効果に加えて、遊星歯車減速装置または偏心差動歯車減速装置が付設されたオーバーランニング・クラッチの複合装置が、小型軽量かつ安価に構成されるという効果がある。
【００２２】
なお、電動機の主力軸等を兼ねる減速装置の入力軸とクラッチ入力軸との間にも軸受けが配設されていれば、オーバーランニング・クラッチと減速装置との間でも高い同軸性が確保され、より好都合である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明のオーバーランニング・クラッチの実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。
【００２４】
［実施例１］
（実施例１の構成の要点）
本発明の実施例１としてのオーバーランニング・クラッチ３は、図１に示すように、エンジンスタータ１００の前端部を形成している前部フレーム２０の内部空間３０に、遊星歯車減速装置２と共に収容されている。
【００２５】
本実施例のオーバーランニング・クラッチ３は、クラッチ入力軸４、クラッチ出力軸６、スプラグ５、および軸受けとしてのボールベアリング７を有する。また、本実施例のオーバーランニング・クラッチ３には、遊星歯車減速装置２が付設されている。
【００２６】
クラッチ入力軸４は、付帯している遊星歯車減速装置２の出力軸を兼ねていて遊星歯車減速装置２によって回転駆動されるようになっている。すなわち、クラッチ入力軸４は、軸心側から順に、中空円筒状の内周部４２と、リング状のリング部４３と、中空円筒状の外周部４１とからなる一体部材であり、外周部４１の外周面にはインナレース４０が形成されている。
【００２７】
一方、クラッチ出力軸６は、クラッチ入力軸４のインナレース４０の外側に所定の間隔を開けて配設されたアウタレース６０をもち、クラッチ入力軸４と同軸に配設されている。すなわち、クラッチ出力軸６は、軸心側から順に、軸部６２および突出軸部６３と、円盤状の円盤部６４と、中空円筒状の外周部６１とからなる一体部材であり、外周部６１の内周面にはアウタレース６０が形成されている。
【００２８】
そして、スプラグ５は、図２に示すように、クラッチ入力軸４からクラッチ出力軸６にトルクを伝達するために、インナレース４０とアウタレース６０との間に１２個が配設されている。
【００２９】
前述のように、クラッチ入力軸４は、インナレース４０の内側に同軸に形成された内周部４２をもち、クラッチ出力軸６は、クラッチ入力軸４の内周部４２の内側に、軸心から同軸に突出した突出軸部６３をもっている（図１参照）。そして、軸受けとしてのボールベアリング７は、クラッチ入力軸４の内周部４２とクラッチ出力軸６の突出軸部６３との間に介在し、クラッチ入力軸４とクラッチ出力軸６とを互いに同軸に軸支している。
【００３０】
（実施例１の構成の詳細）
以上が本実施例のオーバーランニング・クラッチ３の構成の要点であるが、以下、より詳しく同構成について説明する。説明に際しては、エンジンスタータ１００全体について説明すると共に、なるべく動力の伝達方向に沿って記述することにする。
【００３１】
本実施例のオーバーランニング・クラッチ３を内蔵したエンジンスタータ１００は、再び図１に示すように、直流モータ１を内蔵したモータフレーム１０と、遊星歯車減速装置２およびオーバーランニング・クラッチ３を内蔵した前部フレーム２０とを有する。
【００３２】
遊星歯車減速装置２の入力軸１１は、直流モータ１の出力軸を兼ねており、同出力軸の先端にはサンギヤ２１が固定されている。直流モータ１によってサンギヤ２１が回転駆動されると、前部フレーム２０の内側に固定されたインターナルギヤ２２とサンギヤ２１との間に挿置された複数の遊星ギヤ２３が、サンギヤ２１に駆動されて自転しつつ公転する。遊星ギヤ２３の公転運動は、ニードルベアリングによって遊星ギヤ２３を回転自在に軸支する支持軸２４を介して、クラッチ入力軸４に伝達される。すなわち、遊星ギヤ２３の支持軸２４はクラッチ入力軸４に直接固定されているので、クラッチ入力軸４は遊星歯車減速装置２の出力軸を兼ねている。
【００３３】
それゆえ、直流モータ１が高速回転すると、遊星歯車減速装置２によって減速されてはいるがクラッチ入力軸４も高速回転する。この際、クラッチ出力軸６が所定回転数よりも低い回転数で回転しているか停止している場合には、スプラグ５を求心方向に付勢するスプリング５１の作用により、スプラグ５の内周端がクラッチ入力軸４のインナレース４０に接触している。この状態（図２参照）で、クラッチ入力軸４が回転駆動されると、スプラグ５はクラッチ出力軸６のアウタレース６０に外周端で接触しているので、スプラグ５を介してクラッチ入力軸４の回転運動がクラッチ出力軸６に伝えられる。
【００３４】
クラッチ出力軸６に伝えられた回転運動は、クラッチ出力軸６の軸部６２の嵌合溝が形成されている先端に、ナット９１で固定されたプーリ９に伝達される。プーリ９は図示しないベルトを介してエンジン（図略）を回転駆動し、エンジンスタータ１００は同エンジンを始動するに至る。
【００３５】
すると、クラッチ出力軸６はクラッチ入力軸４と一緒に回転運動して加速され、所定値以上の回転数に達っし、エンジンが始動してクラッチ入力軸４の回転数よりもクラッチ出力軸６の回転数が上回り、オーバーラン状態になって伝達されるトルクがなくなる。この時、スプラグ５は、所定回転数以上では遠心力がスプリングの５１の付勢力に打ち勝ち、クラッチ出力軸６のアウタレース６０に押しつけられ、クラッチ入力軸４のインナレース４０から離れる。
【００３６】
その結果、クラッチ入力軸４とクラッチ出力軸６との間で高い同軸性が得られていれば、クラッチ出力軸６が所定値以上の回転数で回転しており必要な遠心力が得られる限り、クラッチ入力軸４の回転数が落ちてもスプラグ５がクラッチ入力軸４のインナレース４０と接触することはなくなる。そして、クラッチ出力軸６は、ベルトを介してプーリ９に伝えられるエンジンの回転運動により、ほとんど無抵抗で回転駆動され得るようになる。
【００３７】
ここで、各スプラグ５は保持リング５２によって軸長方向および円周方向の位置が適正に設定されており、保持リング５２は止め輪５３によってクラッチ出力軸６の外周部６１に固定されている。また、図２は端面の模式図であって、スプラグ５、スプリング５１および止め輪５２は本来は端面を形成しないが、空間部分との見分けがつきやすいようにあえてハッチングが施されている。なお、スプラグ５等の形状および作用については、特開平９−１４９５９４号公報（特願平７−３０２８０１号）や特開平９−１７２７５３号公報（特願平８−２００４２５号）に開示されているので、より詳しくはこれらを参照されたい。
【００３８】
また、クラッチ出力軸６は、二つ並んだボールベアリング８を介して軸部６２で前部フレーム２０の前端部に回転自在にしっかりと軸支されている。そして、クラッチ入力軸４は、やはり二つ並んだボールベアリング７を介して、クラッチ出力軸６の後方に突出した突出軸部６３により回転自在に軸支されている。
（実施例１の作用効果）
本実施例のオーバーランニング・クラッチは、以上のように構成されているので、以下のような作用効果を発揮する。
【００３９】
前述のように、本実施例のオーバーランニング・クラッチ３では、クラッチ入力軸４とクラッチ出力軸６とを互いに同軸に軸支する一対のボールベアリング７が、クラッチ入力軸４の内周部４２とクラッチ出力軸６の突出軸部６３との間に配設されている。それゆえ、これらのボールベアリング７を介して、クラッチ出力軸６がクラッチ入力軸４を直接軸支してるので、クラッチ出力軸６とクラッチ入力軸４との間には高い同軸性が確保される。この同軸性は、クラッチ出力軸６に高い曲げモーメントや半径方向の力が加わったりした場合にも、損なわれることがない。
【００４０】
そして、前述の従来技術のようにクラッチ入力軸とクラッチ出力軸との間に介在する前部フレーム２０には精密な寸法精度も接合精度も要求されることがなく、高度な剛性も要求されない。また、前部フレーム２０の形状も単純になる。それゆえ、オーバーランニング・クラッチ３の前部フレーム２０をより安価に製造することが可能になる。
【００４１】
また、一対のボールベアリング７がアウタレース６０およびインナレース４０よりもずっと内側の軸心に近い位置に配設されているので、クラッチ入力軸４とクラッチ出力軸６との間に大きな回転数の違いが持続的にあっても、過熱焼損するようなことはない。それゆえ、本実施例のオーバーランニング・クラッチ３においては、クラッチ出力軸６が持続的に高速回転する運用にも耐えることができる。
【００４２】
したがって、本実施例のオーバーランニング・クラッチ３によれば、持続的な高速回転での運用に耐えることができ、またクラッチ入力軸４とクラッチ出力軸６との間で高い同軸性が得られ、さらに安価に製造することができるという効果がある。その結果、安価でありながら、クラッチ出力軸６が高速回転で連続的に使用される運用条件下でも、スプラグ５でもボールベアリング７でも過熱焼損や摩滅による不具合を起こすことが防止されているという効果がある。このような効果は、クラッチ出力軸６に大きな曲げモーメントや半径方向の力が加わっても、損なわれることがない。
【００４３】
そればかりではなく、前述のように、遊星歯車減速装置２の出力軸がクラッチ入力軸４を兼ねているので、遊星歯車２３を軸支している支持軸２４が直接クラッチ入力軸に植え込まれている。それゆえ、遊星ギヤ２３およびオーバーランニング・クラッチ３は、前部フレーム２０の狭い内部空間３０にコンパクトに収まっており、遊星歯車減速装置２が付設されたオーバーランニング・クラッチ３が、小型軽量かつ安価に構成される。
【００４４】
したがって、本実施例によればさらに、遊星歯車減速装置２が付設されたオーバーランニング・クラッチ４が、小型軽量かつ安価に構成されるという効果がある。
【００４５】
（実施例１の変形態様１）
本実施例の変形態様１として、遊星歯車減速装置２に代えて偏心差動歯車減速装置が付設されたオーバーランニング・クラッチ３の実施も可能である。
【００４６】
本変形態様では、偏心差動歯車減速装置の出力軸がクラッチ入力軸を兼ねており、同減速装置の内側の偏心歯車から回転運動を取り出す複数の出力ピンは、軸心から離れて配設されている。それゆえ、前述の実施例１の遊星ギヤ２３の支持軸２４と同様に、偏心差動歯車減速装置の出力ピンは、直接クラッチ入力軸４に植え込まれている。その結果、高減速比の偏心差動歯車減速装置が付設されたオーバーランニング・クラッチ３が、やはり小型軽量かつ安価に構成されるという効果がある。
【００４７】
なお、偏心差動歯車減速装置の原理は公知のものであるが、その構成および作用について知りたい場合には、特開平９−１７２７５３号公報（特願平８−２００４２５号）を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のエンジンスタータの要部構成を示す側端面図
【図２】実施例１のオーバーランニング・クラッチの構成を示す正端面図
【符号の説明】
１００：エンジンスタータ
１０：モータフレーム
１：直流モータ    １１：減速装置の入力軸（直流モータの出力軸）
２０：前部フレーム    ３０：内部空間
２：遊星歯車減速装置
２１：サンギヤ    ２２：インターナルギヤ
２３：遊星ギヤ    ２４：遊星ギヤの支持軸
３：オーバーランニング・クラッチ
４：クラッチ入力軸（遊星歯車減速装置の出力軸を兼ねる）
４０：インナレース    ４１：外周部
４２：内周部    ４３：リング部
５：スプラグ
５１：スプリング    ５２：保持リング    ５３：止め輪
６：クラッチ出力軸
６０：アウタレース    ６１：外周部
６２：軸部    ６３：突出軸部    ６４：円盤部
７：ボールベアリング（軸受けとして）
８：ボールベアリング
９：プーリ    ９１：ナット
【図１】
0003589116.tif 000002
【図２】
0003589116.tif 000003