(57)【要約】      （修正有）【課題】車両停止中および／またはエンジンのアイドリング中に、エンジンを自動的に切ってしまうタイプの自動車に用いるスターター機構を提供する。【解決手段】プーリー装置２８と協働して前方補機駆動装置１８を介して内燃エンジンを始動させる一方向クラッチ装置１６を含むスターターモーター装置１４であって、自動車のアクセルペダルが踏み込まれると係合が外れ、自動車が停止するか、エンジンがアイドリング状態になると係合するようにする。一方向クラッチを、前方補機駆動プーリー駆動装置を含む少なくとも１つのプーリー駆動装置に連結し、このプーリー駆動装置を駆動して内燃エンジンを始動する。この装置は、たとえば車両が停止したときエンジンを停止させ、次にアクセルが踏まれると再始動させるタイプの新型の低燃費車に用いるのに特に適している。【選択図】図２
2004316920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、
外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、
少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっており、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部との係合を解除することができるようになっており、これによってトルクが外レースから内レースに伝達されないようにすることができるようになっている、前記回転自在の軸部材を備えたスターターモーター機構に用いるクラッチ装置。
【請求項２】
内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、
外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、
少なくとも１つの付勢部材が外レース部材の面の少なくとも一部に接触しており、
少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合しており、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっており、
この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっている、前記回転自在の軸部材を備えたスターターモーター機構に用いるクラッチ装置。
【請求項３】
内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、
外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、外レースの内周面には少なくとも１つの凹部が形成されており、
少なくとも１つの付勢部材が凹部の面の少なくとも一部に接触しており、
少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合しており、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっており、
この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっている、前記回転自在の軸部材を備えたスターターモーター機構に用いるクラッチ装置。
【請求項４】
前記外レース部材の内面に凹部が少なくとも一つ形成されている請求項１または２の発明。
【請求項５】
前記凹部は第１部分と、第１部分より半径方向の深さが大きい第２部分から成る請求項３または４の発明。
【請求項６】
凹部の面の少なくとも一部に係合している少なくとも１つの付勢部材を備えている請求項５の発明。
【請求項７】
少なくとも１つの付勢部材が、凹部の第２部分に係合している請求項５または６の発明。
【請求項８】
前記少なくとも１つのローラーが、前記少なくとも１つの付勢部材に係合している請求項６の発明。
【請求項９】
前記少なくとも１つのローラーは、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レース部材の面の少なくとも一部から離れることができるようになっている請求項８の発明。
【請求項１０】
外レース部材に遠心力が作用すると、前記少なくとも１つのローラーが凹部の前記第１部分から、第２部分に移動するようになっている請求項７または９の発明。
【請求項１１】
プーリー駆動装置が、外レース部材に、両者が相対回転できないように取り付けられている請求項１〜３のいずれかの発明。
【請求項１２】
ベルト部材がプーリー駆動装置に係合しており、プーリー駆動装置のトルクをベルト部材に伝達して、ベルト部材を動かすようにした請求項１１の発明。
【請求項１３】
回転自在のクランク軸部材を備えたエンジンを有する請求項１２の発明。
【請求項１４】
クランク軸部材に第２のプーリー駆動装置が取り付けられ、前記ベルト部材がこの第２のプーリー駆動装置に係合しており、ベルト部材の動きを第２のプーリー駆動装置に伝達して、第２のプーリー駆動装置を回転させられるようにした請求項１３の発明。
【請求項１５】
補機を少なくとも１つ備えた請求項１４の発明。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの補機に第３のプーリー駆動装置が取り付けられ、前記ベルト部材がこの第３のプーリー駆動装置に係合しており、ベルト部材の動きを第３のプーリー駆動装置に伝達して、第３のプーリー駆動装置を回転させられるようにした請求項１５の発明。
【請求項１７】
回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、
内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、
外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、
少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっており、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部との係合を解除することができるようになっており、これによってトルクが外レースから内レースに伝達されないようにすることができるようになっているクラッチ装置を備えたスターターモーター装置。
【請求項１８】
回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、
内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、
外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、
少なくとも１つの付勢部材が外レース部材の面の少なくとも一部に接触しており、
少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合しており、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっており、
この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっているクラッチ装置を備えたスターターモーター装置。
【請求項１９】
回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、
内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、
外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、外レースの内周面には少なくとも１つの凹部が形成されており、
少なくとも１つの付勢部材が凹部の面の少なくとも一部に接触しており、
少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合しており、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっており、
この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっているクラッチ装置を備えたスターターモーター装置。
【請求項２０】
回転自在のクランク軸部材を備えたエンジンに、
回転自在のプーリー駆動装置が係合しており、
ベルト部材がこのプーリー駆動装置に係合しており、ベルト部材にトルクを伝達して、クランク軸部材を回転させられるようになっており、
回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、
内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、
外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、外レースには、外レースに対して相対回転できないように前記プーリー駆動装置が取り付けられており、
少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっており、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部との係合を解除することができるようになっており、これによってトルクが外レースから内レースに伝達されないようにすることができるようになっているクラッチ装置を備えたエンジン装置。
【請求項２１】
回転自在のクランク軸部材を備えたエンジンに、
回転自在のプーリー駆動装置が係合しており、
ベルト部材がこのプーリー駆動装置に係合しており、ベルト部材にトルクを伝達して、クランク軸部材を回転させられるようになっており、
回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、
内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、
外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、外レースには、外レースに対して相対回転できないように前記プーリー駆動装置が取り付けられており、
少なくとも１つの付勢部材が外レース部材の面の少なくとも一部に接触しており、
少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合しており、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっており、
この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっているクラッチ装置を備えたエンジン装置。
【請求項２２】
回転自在のクランク軸部材を備えたエンジンに、
回転自在のプーリー駆動装置が係合しており、
ベルト部材がこのプーリー駆動装置に係合しており、ベルト部材にトルクを伝達して、クランク軸部材を回転させられるようになっており、
回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、
内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、
外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、外レースの内周面には少なくとも１つの凹部が形成されており、外レースには、外レースに対して相対回転できないように前記プーリー駆動装置が取り付けられており、
少なくとも１つの付勢部材が凹部の面の少なくとも一部に接触しており、
少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合しており、
この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっており、
この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっているクラッチ装置を備えたエンジン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車のスターターモーター、具体的には自動車のスターターモーター機構の駆動プーリー用の一方向クラッチ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動車用スターターモーター機構のスターターモーターにはベンディックス駆動型ピニオンギアが取り付けられており、このピニオンギアを介して、エンジンのクランク軸に取り付けた比較的大径のリングギアが駆動される。この方式ではエンジンを低速でしか回転させられないため、なかなかエンジンがかからないという問題がある。さらに騒音が大きいため、頻繁に使うのには向いていない。またこのギア駆動式の装置は耐久性が低いため、頻繁に使うと、保証期間中に部品が傷んで無償修理、交換をしょっちゅうしなくてはならなくなる。
【０００３】
特に上記の問題は、燃費を稼ぐために所定の条件で、すなわち典型的には車両停止中および／またはエンジンのアイドリング中に、エンジンを自動的に切ってしまうタイプの最近の自動車に用いるスターター機構において顕在化することが心配されている。このような自動車においては、一旦エンジンを切った後、運転手がアクセルペダルを踏むか、ブレーキペダルを離すか、両方の操作を行うと、車両を動かすためにコンピューターはエンジンを再始動する。この機構は最近のガソリン車およびディーゼル車の一部に用いられており、一般に「アイドリングストップ」機構と呼ばれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような機構に従来のスターターモーターを用いた場合、部品の摩耗、特にピニオンギアとリングギアの摩耗が激しく、装置全体の故障の大きな原因になる。
【０００５】
このため、運転手が自動車のアクセルペダルを踏み込むか、ブレーキペダルから足を離すか、両方の操作を行うと係合し、自動車が停止するか、エンジンがアイドリングの状態にある場合係合が外れる新しい改良されたスターターモーター装置が要望されている。
【０００６】
本発明はそのようなスターターモーター装置を提供する。このスターターモーター装置は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン車などに搭載されるエンジンのアイドリングストップ制御装置に用いるのに特に適している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスターターモーター装置は、自動車のアクセルペダルが踏み込まれると係合が外れ、自動車が停止するか、エンジンがアイドリング状態になると係合するようにする。このために本発明では、一方向クラッチを、前方補機駆動プーリー駆動装置（ＦＥＡＤ）を含む少なくとも１つのプーリー駆動装置に連結し、このプーリー駆動装置を駆動して内燃エンジンを始動する。この本発明の装置は、たとえば車両が停止したときエンジンを停止させ、次にアクセルが踏まれると再始動させるタイプの新型の低燃費車に用いるのに特に適している。
【０００８】
具体的には本発明は、プーリー駆動装置（たとえば複数の溝が形成されたプーリー）に一方向クラッチを取り付けている。ＦＥＡＤはスターターモーターに回転自在に直接取り付ける。この装置をエンジン前部に、オルタネーターやウォーターポンプなどの他の前方の補機と直列に（たとえば同一平面上に）設ける。スターターモーターとクランク軸プーリーの駆動比を適切に（約３：１に）設定することによって、騒音レベルを低く保って、エンジンを十分に高速で回して、素早く始動することができる。ローラークラッチ機構は、少なくとも１つの回転自在の内レースと、内面に複数の凹部が形成された回転自在の外レースと、凹部に収容された複数の付勢部材と、凹部に収容され、付勢部材で位置決めされた複数のローラーを備えている。ローラークラッチ装置は、ローラーに遠心力が作用すると、ローラーはバネ力に打ち勝って楔状の凹部の深い方に移動して、内レースから離れるように設計する。このため、ローラーが内レースに常に接触しているタイプのローラークラッチ装置と比較して、摩耗や摩耗に伴う発熱を大幅に抑えられる。
【０００９】
回転自在の軸部材を備えたスターターモーター機構に用いる、本発明の第１の実施例のクラッチ装置は、（１）内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、（２）外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、（３）少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられている。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっている。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部との係合を解除することができるようになっており、これによってトルクが外レースから内レースに伝達されないようにすることができるようになっている。
【００１０】
回転自在の軸部材を備えたスターターモーター機構に用いる、本発明の第２の実施例のクラッチ装置は、（１）内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、（２）外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、（３）少なくとも１つの付勢部材が外レース部材の面の少なくとも一部に接触しており、（４）少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合している。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっている。この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっている。
【００１１】
回転自在の軸部材を備えたスターターモーター機構に用いる、第３の実施例のクラッチ装置は、（１）内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、（２）外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、外レースの内周面には少なくとも１つの凹部が形成されており、（３）少なくとも１つの付勢部材が凹部の面の少なくとも一部に接触しており、（４）少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合している。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっている。この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっている。
【００１２】
本発明の第４の実施例のスターターモーター装置は、（１）回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、（２）（ａ）内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、（ｂ）外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、（ｃ）少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられたクラッチ装置を備えている。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっている。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部との係合を解除することができるようになっており、これによってトルクが外レースから内レースに伝達されないようにすることができるようになっている。
【００１３】
本発明の第５の実施例のスターターモーター装置は、（１）回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、（２）（ａ）内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、（ｂ）外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、（ｃ）少なくとも１つの付勢部材が外レース部材の面の少なくとも一部に接触しており、（ｄ）少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合しているクラッチ装置を備えている。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっている。この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっている。
【００１４】
本発明の第６の実施例のスターターモーター装置は、（１）回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、（２）（ａ）内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、（ｂ）外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、外レースの内周面には少なくとも１つの凹部が形成されており、（ｃ）少なくとも１つの付勢部材が凹部の面の少なくとも一部に接触しており、（ｄ）少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合しているクラッチ装置を備えている。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっている。この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっている。
【００１５】
本発明の第７実施例のエンジン装置は、（１）回転自在のクランク軸部材を備えたエンジンに、（２）回転自在のプーリー駆動装置が係合しており、（３）ベルト部材がこのプーリー駆動装置に係合しており、ベルト部材にトルクを伝達して、クランク軸部材を回転させられるようになっており、（４）回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、（５）（ａ）内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、（ｂ）外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、外レースには、外レースに対して相対回転できないように前記プーリー駆動装置が取り付けられており、（ｃ）少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられたクラッチ装置を備えている。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっている。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部との係合を解除することができるようになっており、これによってトルクが外レースから内レースに伝達されないようにすることができるようになっている。
【００１６】
本発明の第８実施例のエンジン装置は、（１）回転自在のクランク軸部材を備えたエンジンに、（２）回転自在のプーリー駆動装置が係合しており、（３）ベルト部材がこのプーリー駆動装置に係合しており、ベルト部材にトルクを伝達して、クランク軸部材を回転させられるようになっており、（４）回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、（５）（ａ）内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、（ｂ）外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、外レースには、外レースに対して相対回転できないように前記プーリー駆動装置が取り付けられており、（ｃ）少なくとも１つの付勢部材が外レース部材の面の少なくとも一部に接触しており、（ｄ）少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合しているクラッチ装置を備えている。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっている。この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっている。
【００１７】
本発明の第９実施例のエンジン装置は、（１）回転自在のクランク軸部材を備えたエンジンに、（２）回転自在のプーリー駆動装置が係合しており、（３）ベルト部材がこのプーリー駆動装置に係合しており、ベルト部材にトルクを伝達して、クランク軸部材を回転させられるようになっており、（４）回転自在の軸部材を備えたスターターモーターと、（５）（ａ）内レース部材が回転自在の軸部材の外周に、前記軸部材に対して相対回転できないように、かつ軸部材と同軸になるように取り付けられており、（ｂ）外レース部材が内レース部材の外周に、内レース部材と同軸になるように取り付けられており、この外レース部材は、内レース部材からトルクが伝達されると、内レースに係合して、内レースと一緒に回転するようになっており、外レースの内周面には少なくとも１つの凹部が形成されており、外レースには、外レースに対して相対回転できないように前記プーリー駆動装置が取り付けられており、（ｃ）少なくとも１つの付勢部材が凹部の面の少なくとも一部に接触しており、（ｄ）少なくとも１本のローラー部材が、内レース部材と外レース部材の間に設けられ、前記少なくとも１つの付勢部材に係合しているクラッチ装置を備えている。この少なくとも１本のローラー部材は、外レース部材と内レース部材の面の少なくとも一部に同時に係合することによって、トルクを内レースから外レースに伝達することができるようになっている。この少なくとも１本のローラー部材は、前記少なくとも１つの付勢部材を圧縮しながら移動して、内レースの面の少なくとも一部から離れ、外レースからのトルクが内レースに伝達されないようにすることができるようになっている。
【００１８】
他の本発明の用途は、詳細説明から明らかになる。実施例の詳細説明は発明を説明することのみを目的とするものであり、発明を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
下記の実施例の説明は好ましい例を示すことのみを目的としたものであり、発明をこれらの具体的な実施例に限定することを意図したものでは決してない。
【００２０】
図１−２に本発明のエンジン機構１０全体を示す。本発明のエンジン機構１０は、エンジン１２と、スターターモーター機構１４と、所定の条件で回転するクラッチ機構１６と、所定の条件で回転する前方補機駆動機構１８と、クランク軸２０と、クランク軸駆動機構２２と、駆動ベルト２４と、補機２６と、補機のプーリー２８を備えているが、それ以外の構造のものであってもよい。
【００２１】
図示のエンジン１２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃エンジンである。エンジン１２は、車両が停止したり、エンジンがアイドリング状態になると、エンジンを自動的に切り、その後アクセルペダルが踏み込まれると、エンジンを再始動する「アイドリングストップ」機構を備えた低燃費自動車に搭載することができる。
【００２２】
図３のスターターモーター１４に（たとえば車両のイグニッションスイッチを回すことによって）通電されると、スターターモーター１４の出力軸１４０が回転し、出力軸１４０と同軸のクラッチ機構１６が係合する。
【００２３】
図３、５−１０に示す本発明の実施例のクラッチ１６は次の部品を備えている。（１）回転自在のハブすなわち内レース部材１６１、（２）回転自在の外レース部材１６２、少なくとも１本のローラー部材１６３、環状バネ部材１６４、保持器１６５、シール部材１６６、軸受部材１６７。
【００２４】
図５に全体を示す内レース部材１６１は、モーター出力軸１４０の外周に補機駆動部材１８と同軸になるように設けられ、一端にナットが一体に設けられており、このナットをモーター出力軸１４０にネジ係合させ締めつけることによって、前方補機駆動部材１８をモーター出力軸１４０に対して位置決めすると共に、水やその他の汚染物質がクラッチ１６内部に侵入するのを防いでいる。内レース１６１とモーター出力軸１４０をネジ係合させているので、両者をスプラインで結合する必要はない。
【００２５】
実施例のナットは左ネジであり、モーターが始動すると勝手に締めつけられるようになっている。
【００２６】
図８−１０に全体を示す外レース部材１６２は、内レース部材１６２の外周にそれと同軸になるように設けられている。補機駆動部材１８は図示の例では内レース１６２と別体であるが、一体に設けてもよい。別体とする場合は、外レース部材１６２は補機駆動部材１８の内周面にキー止めするか、圧入して、少なくともクラッチが駆動方向に回転しているとき、補機駆動部材１８にトルクを伝達できるようにする。外レース１６２には、環状バネ部材１６２の一端が嵌まる小孔１６２Ｅが形成されている。
【００２７】
外レース１６２の内周面には少なくとも１対の半径方向内向きに延びるアーム１６２Ｂが形成され、その間にローラーを収納するための半径方向に延びるポケット１６２Ａが形成される。
【００２８】
ポケット１６２Ａは外レースの周方向に向かって徐々に深くなっている。すなわち周方向の一端（第１端）１６２Ｃで最も浅く、周方向の他端（第２端）１６２Ｄで最も深くなっている。
【００２９】
図９−１０に示すようにバネ部材などの付勢部材１６８が、各ポケット１６２Ａの第２端１６２Ｂに支持され、ローラー部材１６３が内レース１６１の外周面に押しつけられる方向に付勢している。
【００３０】
より具体的には、ローラー部材１６３は第１端１６２Ｃ寄りのポケット外面と内レース１６１の外周面の間に噛み込む方向に（アコーディオンスプリング等の）付勢部材１６８によって付勢されている。ローラーが噛み込んだ状態で、第１端１６２Ｃ寄りのポケット外面とローラーと内レースとの接点における接線は楔角αを成している。第１端１６２Ｃ寄りのポケット外面の形状は、下記二つの機能をクラッチが果たせるように慎重に決める必要がある。
【００３１】
まずクラッチをしっかり係合させると共に、クラッチ各部品の耐久性を高く保つためには、上記楔角αは６−１０°でなければならない。この角度が大きすぎると、ローラー１６３は係合しても簡単に抜けてしまいやすく、係合状態に安定して保持することができない。この角度が小さすぎると、ヘルツ接触応力が発生し、ローラー１６３と内外レース１６１、１６２が窪んで塑性変形しやすくなる。
【００３２】
第２に、内外レースの間に噛み込んだローラーが抜けるときの移動速度は、上記楔角α、ローラー１６３の質量、ローラー１６３と補機駆動部材１８の中心軸との半径方向の距離、付勢部材１６８のバネ力によって決まると考えられている。そして実施例では、これらのパラメーターは下記式を満足するように決められる。
【００３３】
１／２ｍ（ω2ｒ）ｓｉｎ（２α）
式においてｋ＝バネ定数（単位圧縮長さ当たりのバネ力の増加分）、ｘ＝負荷がかかっていないときと、係合位置にある時の付勢部材１６８の長さの差、ｍ＝ローラー１６３の質量、ω＝補機駆動部材１８の回転速度、ｒ＝補機駆動部材１８の中心軸から各ローラー１６３の中心軸までの半径方向の距離。
【００３４】
上記の理論とは無関係に、遠心力でローラー１６３は外側に押され、ポケットの傾斜面、特に第２端１６２Ｄ寄りの面に押しつけられる。傾斜面と、中心を通る半径方向の線の成す角は、楔角αの半分である。この角度はエンジンのアイドリング速度をほんの少しだけ下回る速度以上で、（アコーディオンスプリングなどの）付勢部材１６８がローラー１６３で押されて、ロ−ラーの係合が外れ、内レースの外周面から浮き上がるように設定される。こうすればエンジンが回転している限りローラー１６３と内レースはほとんど接触しないことになり、部品の摩耗が防げる。
【００３５】
図６に全体を示す環状バネ部材１６４の両端は、外レース部材１６２と保持器１６５にそれぞれ連結されている。図７に全体を示す保持器１６５によって、軸受１６７が固定位置に保持されている。図３に全体を示すシール部材１６６によって潤滑剤がクラッチ１６内部に保持されている。図３に全体を示す軸受１６７によって、エンジンが始動した後は、モーター出力軸１４０に対して補機駆動部材１８は自由に回転できる。
【００３６】
クラッチ１６の作用を次に説明する。モーターに通電して、出力軸１４０が回転すると、クラッチ１６が係合し、トルクが出力軸１４０から、出力軸１４０と同軸の内レース１６１に伝わる。出力軸から内レースにトルクが伝わるように、出力軸は内レースに形成されたスプライン孔に嵌めるか、それ以外の手段で両者を固定する。あるいは両者を一体に形成してもよい。
【００３７】
保持器１６５には、環状バネ部材１６４の他端が嵌まる小孔１６５Ａが形成されている。保持器１６５には、１本のローラー１６３または複数のローラー１６３を１本ずつ収容するポケット１６５Ｂが形成されている。
【００３８】
内レース１６１（の外周面）と外レース１６２（の内周面）に接触するローラー１６３を介して、内レース１６１の回転が外レース１６２に伝わる。外レース１６２と内レース１６１は同軸となるように配置する。
【００３９】
外レース１６２の回転は前方補機駆動部材１８に伝わる。「前方」という言葉はついているが、必ずしも前方の補機を駆動する機能しかないとか、前にしか設けることはできないということではない。また「補機駆動」となっているが、駆動するものは補機に限られない。またプーリーでなくてもよい。「滑車」、「プーリー」、「ホイール」を含む色々な部材が考えられる。
【００４０】
クラッチ１６はスターターモーター１４の出力軸に直接、あるいは出力軸の近くに、出力軸からのトルクが内レースから外レース１６２を介して駆動部材１８に伝わるように取り付ける。
【００４１】
駆動ベルト２４が駆動部材１８に巻かれている。「駆動ベルト」という言葉を使っているが、チェーンなどのベルト以外のものでもよい。駆動の意味は、駆動部材で他の部材を駆動するという意味と、他の部材で駆動部材を駆動する意味の両方を含む。
【００４２】
駆動部材１８として溝付きプーリーを用いる場合は、駆動ベルト部材２４にはプーリーの溝に嵌まるリブを形成し、摩擦力を大きくする。ベルト２４は無端ベルトである。材質は問わない。すなわち金属製でも、ゴム製でも、プラスチック製でも何でもよい。
【００４３】
駆動部材１８が回転すると、その回転が駆動ベルト部材２４に伝わり、ベルトが動く。
【００４４】
ベルト部材２４はクランク軸２０に取り付けたクランク軸駆動部材２２にかけ渡されている。クランク軸駆動部材２２とクランク軸２０は共回りする。駆動部材１８とクランク軸駆動部材２２は同一平面上にある。
【００４５】
駆動部材１８が溝付きプーリーの場合は、クランクシャフト駆動部材２４も同様の溝付きプーリーにして、ベルトのリブがどちらのプーリーにも嵌まるようにする。
【００４６】
補機駆動部材１８が回転すると、その回転は駆動ベルト２４を介してクランク軸駆動部材２２に伝わり、駆動部材２２が回転する。駆動部材２２が回転すると、クランク軸２０が回転し、エンジンが始動する。
【００４７】
現代の自動車には、自動車の安全で効率的で快適な走行に必要な、オルタネーター、パワステ機構、エアコンのコンプレッサーウォーターポンプ、エアポンプなどの様々な補機が搭載されている。
【００４８】
本発明では、エネルギー消費を抑え、ベルトの使用本数を減らすために、スターターモーターの回転をクランク軸に伝えるためのベルト２４を補機駆動用のベルトとして共用している。図では補機２６は一個しか示されていないが、複数個の補機を同時に駆動するようにすることはもちろんできる。
【００４９】
ベルト２４が補機駆動部材２８にかけ渡され、ベルト２４を介して駆動部材２８はエンジンで駆動される。駆動部材１８、２８が溝付きプーリーなら、駆動部材２８も同様の溝付きプーリーとする。
【００５０】
クランク軸駆動部材２２が回転すると、トルクが駆動ベルト２４を介して補機駆動部材２８に伝わり、駆動部材２８が回転し、（補機２６のアーマチャーまたはシャフトが回転することにより）、補機２６が作動する。
【００５１】
エンジン１２が始動し、クランク軸駆動部材がエンジンからの力で回転し始めると、その回転は当然モーター１４（すなわちその出力軸１４０）の回転よりも高いため、クラッチ１６の係合が外れる。すなわちローラー１６３を介した内レース１６１と外レース１６２の摩擦係合が外れる。このようにエンジンが回転している間はローラー１６３が内レース１６１、外レース１６２のいずれとも係合していない状態に維持されるため、部品の摩耗を抑えることができる。
【００５２】
すなわち本発明ではポケット１６２Ａの楔角と付勢部材１６８のバネ力を調整して、外レース１６２が回転すると、遠心力によって、ローラー１６３が外レースに押しつけられた状態で、付勢部材１６８を圧縮する方向に移動して、内レース部材１６１の外周面から浮き上がるようにする。
【００５３】
こうして遠心力によって、ローラー１６３は、外レースに押しつけられた状態で、付勢部材を圧縮しながらポケット１６２Ａの深い方の端部、すなわち第２端１６２Ｄに向かって移動するため、外レースが回転している限り、ローラー１６３は内レース１６１の外周面から浮き上がった状態を保つ。このため、補機駆動部材１８と外レース１６２の回転トルクが、ローラー１６３を介して内レース部材１６１に伝わることはない。
【００５４】
たとえばアイドリングストップ機能の付いた自動車が停車したり、エンジンがアイドリングの状態になって、エンジン１２が自動的に切れると、外レース１６２の回転が落ち始め、ローラー１６３に作用していた遠心力も小さくなり、その結果付勢部材１６８に押されて、ローラー１６３は外レースと内レースの間にすぐに食い込める状態になる。この状態でアクセルペダルが再度踏まれ、スターターモーターに通電されると、クラッチ１６が即座に係合し、モーターの回転がクランク軸に伝わり、エンジンは瞬時に再始動される。
【００５５】
このため従来の歯車係合式のエンジン始動機構と比較すると、本発明のクラッチ機構１６とスターターモーター１４からなるエンジン始動装置を用いることによって、スターターモーターに通電してからエンジンが始動するまでの時間を短縮することができ、騒音も大幅に減らせる。また本発明の装置を用いることにより、燃費の向上、排気ガス排出量の減少が期待できるアイドリングストップ機構がより実用化しやすくなる。
【００５６】
図１１は本発明の変形例を示す。この実施例のクラッチ２００は、先の実施例のクラッチ１６と基本的な構造、機能は同一であるが、内レース１６１にナット部材２０２を設け、前方補機駆動機構１８をモーター出力軸１４０に保持させた点が異なる。内レース部材１６１は出力軸１４０にネジ結合されているので、出力軸１４０をスプラインで接続する必要がない。ナット部材２０２は左ネジとし、出力軸が回転すると勝手に締まるようにする。
【００５７】
この説明は発明を限定するものではなく、クレームの範囲から外れずに様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のエンジン装置の概略正面図
【図２】図１のエンジン装置の概略斜視図
【図３】本発明の一実施例のクラッチ装置および前方補機駆動装置の部分断面図
【図４】本発明の一実施例のクラッチ装置の前方補機駆動装置の斜視図
【図５】本発明の一実施例の内レース部材とオプションのナット部材の断面図
【図６】本発明の一実施例の環状バネ部材の斜視図
【図７】本発明の一実施例の保持器の正面図
【図８】本発明の一実施例の外レース部材の正面図
【図９】本発明の一実施例の外レース部材、内レース部材、ローラー部材、付勢部材が係合位置にあるときのこれらの部材の正面図
【図１０】本発明の一実施例の外レース部材、内レース部材、ローラー部材、付勢部材が非係合位置にあるときのこれらの部材の正面図
【図１１】本発明の別の実施例のクラッチ装置の部分断面図
【符号の説明】
【００５９】
１４    スターターモーター機構
１６    クラッチ機構
１８    前方補機駆動機構
２０    クランク軸
２２    クランク軸駆動機構
２４    駆動ベルト
２６    補機
２８    プーリー
１６１  内レース部材
１６２  外レース部材
１６３  ローラー部材
１６４  環状バネ部材
１６５  保持器
１６６  シール部材
１６７  軸受部材
１６８  付勢部材
【図１】
2004316920.tif 000003
【図２】
2004316920.tif 000004
【図３】
2004316920.tif 000005
【図４】
2004316920.tif 000006
【図５】
2004316920.tif 000007
【図６】
2004316920.tif 000008
【図７】
2004316920.tif 000009
【図８】
2004316920.tif 000010
【図９】
2004316920.tif 000011
【図１０】
2004316920.tif 000012
【図１１】
2004316920.tif 000013