(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、
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を有し、
このクラッチは、前記第２の回転体に設けられるインナと、前記第１の回転体に設けられて前記インナの外周面との間にカム室を形成するアウタと、前記カム室に配設されるローラと、このローラを前記カム室が狭くなるくさび方向に押圧するスプリングと、前記アウタと前記インナとの相対回転により前記ローラが前記カム室を移動する際に、そのローラの動きに連動する慣性体とを備え、
前記アウタには、前記カム室が広くなる反くさび側の内径側に、前記ローラに対向して突き出る突起部が設けられ、前記エンジンの着火により前記アウタの回転速度が前記インナの回転速度を上回った時に、前記突起部が前記ローラの中心より前記インナ側の外周面を押圧して前記ローラを前記インナの外周面から浮き上がらせることを特徴とするエンジン始動用トルク伝達装置。
【請求項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、
前記ローラに対向する前記突起部の先端部には、前記突起部が前記ローラを押圧する際に、前記ローラを前記インナの外周面から浮き上がらせる方向に案内する傾斜面が設けられていることを特徴とするエンジン始動用トルク伝達装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載したエンジン始動用トルク伝達装置において、
前記慣性体には、前記ローラに対し前記突起部と反対側に、前記突起部に押圧された前記ローラを前記インナの外周面から浮き上がらせた状態で保持する保持面が設けられていることを特徴とするエンジン始動用トルク伝達装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動用トルク伝達装置において、
前記一方向クラッチは、潤滑剤としてグリースを使用することを特徴とするエンジン始動用トルク伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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に記載された内燃機関の始動装置がある。この始動装置は、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。エンジン始動時には、スタータの駆動トルクがピニオンギヤからリングギヤに伝達されて、そのリングギヤの回転がクラッチを介してフライホイールに伝達され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側からリングギヤ側へのトルク伝達が遮断される。
【特許文献１】特開２０００−２７４３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記の始動装置に使用される一方向クラッチは、エンジン着火後（エンジン回転中）、常時空転するため、クラッチの転動体を遠心分離させる必要があり、一般的には、カム効果を有するスプラグ式クラッチ、あるいは、カムローラ式クラッチが使用されている。
一方、アウタの内周にカム室を形成して、そのカム室に円柱状のローラを配置するローラ式クラッチは、上記のスプラグ式クラッチやカムローラ式クラッチと比較して、クラッチの空転時にローラが自転することにより耐摩耗性に優れている。
【０００４】
しかし、このローラ式クラッチは、トルク伝達時（特に、エンジン失火時の再起動時）に、ローラをカム室の狭小方向（カム室が狭くなるくさび方向）に押圧するために十分な荷重を必要とすることから、エンジン着火後のオーバラン状態でローラを分離させる回転数（分離回転数と呼ぶ）が高くなる。このため、クラッチの分離回転数を、例えば、アイドル回転数以下に設定することは困難であり、上述の始動装置にローラ式クラッチを採用することは困難であった。
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、リングギヤ（第２の回転体）に内蔵される一方向クラッチの分離回転数をより低く設定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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（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、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を有し、このクラッチは、第２の回転体に設けられるインナと、第１の回転体に設けられてインナの外周面との間にカム室を形成するアウタと、カム室に配設されるローラと、このローラをカム室が狭くなるくさび方向に押圧するスプリングと、アウタとインナとの相対回転によりローラがカム室を移動する際に、そのローラの動きに連動する慣性体とを備え、アウタには、カム室が広くなる反くさび側の内径側に、ローラに対向して突き出る突起部が設けられ、エンジンの着火によりアウタの回転速度がインナの回転速度を上回った時に、突起部がローラの中心よりインナ側の外周面を押圧してローラをインナの外周面から浮き上がらせることを特徴とする。
【０００６】
本発明のクラッチは、エンジンのクランク軸に取り付けられた第１の回転体にアウタが設けられているので、エンジンに着火してエンジンの回転速度が増加すると、アウタの回転が上昇して、そのアウタの回転速度がインナの回転速度を上回るオーバラン状態となる。この時、アウタに設けられた突起部がローラの中心よりインナ側の外周面を押圧することで、ローラをインナの外周面から浮き上がらせる方向に分力（押圧力）が働く。
また、ローラの動きに連動する慣性体は、オーバラン状態に移行してアウタが高速に回り出しても、自身の慣性質量により、アウタの回転方向に追従することなく、その場に静止しようとする。言い換えると、アウタが高速に回り出した瞬間、慣性体には、カム室の反くさび方向へ動かそうとする見かけ上の力（慣性力）が働く。その結果、突起部に押圧されたローラは、オーバラン時にカム室のくさび方向へ移動することはなく、インナの外周面から浮き上がった状態で慣性体と共にその場に静止することができる。これにより、慣性体を持たない従来のローラ式クラッチと比較して、より低い回転速度（例えば、アイドリング速度以下）でローラをインナの外周面から遠心分離させることが可能である。
【０００７】
一方、エンジンが失火した直後、再始動する場合には、エンジンにマイナスの加速度が生じる。つまり、アウタの回転が急激に減速する。この場合、エンジン着火時とは逆に、慣性体には、カム室のくさび方向へ動かそうとする慣性力が働く。すなわち、スプリングがローラを付勢する方向に慣性力が働くため、ローラがカム室のくさび方向へより速く移動することができる。その結果、クラッチを速やかに結合でき、エンジンの再始動を短時間に行うことが可能である。
【０００８】
（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、ローラに対向する突起部の先端部には、突起部がローラを押圧する際に、ローラをインナの外周面から浮き上がらせる方向に案内する傾斜面が設けられていることを特徴とする。
この場合、ローラが突起部に当接した後、突起部の傾斜面にローラが乗り上げることにより、ローラをインナの外周面から確実に浮き上がらせることができ、クラッチの安定した空転性能を維持できる。
【０００９】
（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用トルク伝達装置において、慣性体には、ローラに対し突起部と反対側に、突起部に押圧されたローラをインナの外周面から浮き上がらせた状態で保持する保持面が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、ローラが突起部に押圧されてインナの外周面から浮き上がった状態で、慣性体に設けられた保持面によってローラを保持できるので、インナの外周面から遠心分離したローラのばたつき等を抑制して、ローラの挙動を安定させることができ、クラッチの性能向上に寄与できる。
【００１０】
（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかのエンジン始動用トルク伝達装置において、一方向クラッチは、潤滑剤としてグリースを使用することを特徴とする。
本発明のクラッチは、インナと慣性体とが相対回転した時に、グリースの粘性抵抗により摺動抵抗が発生する。この摺動抵抗により、エンジンの着火によってアウタが高速で回り出した時に、慣性体がアウタの回転に追従しにくくなるため、請求項１の発明に記載した慣性力（慣性体をカム室の反くさび方向へ動かそうとする見かけ上の力）との協働により、クラッチの分離回転数を更に低減することが可能となり、設計の自由度を増加させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【実施例１】
【００１２】
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５はトルク伝達装置１とスタータ４の断面図である。
本実施例のトルク伝達装置１は、図１および図５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、スタータ４に駆動されて回転する第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（本実施例では粘度の高いグリース）の流出を防止するシール部品７等より構成される。
【００１３】
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。
【００１４】
第１の回転体３は、例えば、ＭＴ車用のフライホイール３ａ（または、ＡＴ車用のドライブプレート）と、このフライホイール３ａ（またはドライブプレート）と共に、クランク軸２の端部にボルト８で固定される中間プレート３ｂとで構成される。
第２の回転体５は、全周に歯部５ａ（図１参照）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２のピニオンギヤ９（図５参照）が常時噛み合わされている。また、第２の回転体５は、例えば、シール付きのボールベアリング１０を介して中間プレート３ｂに相対回転可能に組み付けられている。
クラッチ６は、図１に示す様に、中間プレートにリベット１１で固定されるアウタ１２と、このアウタ１２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１３と、アウタ１２とインナ１３との間でトルクの伝達を断続するローラ１４と、このローラ１４を直接または間接的に押圧するスプリング（図示せず）と、ローラ１４の動きに連動するリテーナ１５（本発明の慣性体）等より構成される。
【００１５】
アウタ１２は、図２に示す様に、内周にカム面が凹設され、このカム面とインナ１３の外周面との間にくさび状のカム室１６を形成している。このアウタ１２には、カム室１６が広くなる反くさび側（カム室１６の図示右側）の内径側に突起部１２ａが設けられ、且つ、突起部１２ａの先端部に傾斜面１２ｂが形成されている。この突起部１２ａは、アウタ１２の回転速度がインナ１３の回転速度を上回るオーバラン状態になった時に、ローラ１４の中心よりインナ１３側の外周面を押圧することにより、ローラ１４をインナ１３の外周面から浮き上がらせる働きを有する。
インナ１３は、例えば、第２の回転体５と別体に設けられた円筒形状を有し、第２の回転体５に設けられる円筒部の外周に圧入等により固定されている。
ローラ１４は、カム室１６に配設され、スプリングの反力を受けて、カム室１６が狭くなるくさび方向へ付勢されている。
【００１６】
リテーナ１５は、例えば、インナ１３の外径より大きい内径を有する環状体に設けられて、カム室１６に対応する部位に矩形状の開口部が形成され、この開口部にローラ１４が収納されている。また、リテーナ１５には、図２に示す様に、ローラ１４を挟んでアウタ１２の突起部１２ａと反対側に、インナ１３とローラ１４との間にもぐり込む様に傾斜する保持面１５ａが設けられている。この保持面１５ａは、突起部１２ａに押圧されたローラ１４をインナ１３の外周面から浮き上がらせた状態で保持する働きを有する。
シール部品７は、例えば、周知のオイルシールであり、第２の回転体５に形成されたシールスペース（アウタ１２の径方向外側に形成される空間）に配置されて、ゴム製のリップ部がアウタ１２の外周面に摺接することにより、クラッチ６からグリースが流出することを防止する。
【００１７】
続いて、トルク伝達装置１の作動及び効果を説明する。
ａ）エンジン始動時
スタータ４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が結合状態となって、第２の回転体５と共に第１の回転体３が回転する。つまり、アウタ１２が静止している状態で、第２の回転体５と一体にインナ１３が回転すると、ローラ１４がスプリングに押圧されてカム室１６のくさび方向へ移動するため、図３（ｂ）に示す様に、アウタ１２のカム面とインナ１３の外周面との間にローラ１４が挟み込まれてロックした状態となる。その結果、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。
【００１８】
この後、図３（ａ）に示す様に、クランキングからエンジンが着火してエンジンの回転速度が増大すると、同図（ｃ）に示す矢印の大小で表される様に、アウタ１２の回転速度がインナ１３の回転速度を上回るオーバラン状態となる。この時、アウタ１２に設けられた突起部１２ａがローラ１４の中心よりインナ１３側の外周面を押圧することで、ローラ１４をインナ１３の外周面から浮き上がらせる方向に分力（図示矢印ａ）が働く。
また、ローラ１４の動きに連動するリテーナ１５は、オーバラン状態に移行してアウタ１２が高速に回り出しても、自身の慣性質量により、その場に静止しようとする。言い換えると、アウタ１２が高速に回り出した瞬間、リテーナ１５には、カム室１６の反くさび方向へ動かそうとする見かけ上の力（慣性力）が働く。その結果、突起部１２ａに押圧されたローラ１４は、リテーナ１５の保持面１５ａに乗り上げた状態、つまり、インナ１３の外周面から浮き上がった状態に保持される。これにより、リテーナ１５を持たない従来のローラ式クラッチと比較して、より低い回転速度（例えば、アイドリング速度以下）でローラ１４をインナ１３の外周面から遠心分離させることが可能であり、ローラ１４の摩耗を大幅に低減でき、クラッチ６の寿命向上を図ることができる。
【００１９】
また、本実施例のクラッチ６は、潤滑剤に粘度の高いグリースを使用することで、そのグリースの粘性抵抗により、インナ１３とリテーナ１５との間に摺動抵抗が発生する。この摺動抵抗の働きにより、アウタ１２が高速で回り出した時に、リテーナ１５がアウタ１２の回転に追従しにくくなる。つまり、グリースの粘性抵抗により、リテーナ１５に作用する慣性力（リテーナ１５をカム室１６の反くさび方向へ動かそうとする見かけ上の力）が増加するため、クラッチ６の分離回転数を更に低減することが可能となり、設計の自由度を増加させることが可能である。
【００２０】
ｂ）一方、図４（ａ）に示す様に、エンジンが失火した直後、再始動する場合には、エンジンにマイナスの加速度が生じる。つまり、図４（ｂ）に示すオーバラン状態から、アウタ１２の回転が急激に減速することにより、エンジン着火時とは逆に、リテーナ１５には、カム室１６のくさび方向へ動かそうとする慣性力が働く。これにより、図４（ｃ）に示す様に、リテーナ１５に働く慣性力（図中矢印Ｆ）と、アウタ１２のカム面からローラ１４に働く押圧力（図中矢印ｂ）、および、リテーナ１５からローラ１４に働く押圧力（図中矢印ｃ）により、ローラ１４はカム室１６のくさび方向へ押圧されるため、クラッチ６の結合を短時間に行うことができる。
【００２１】
（変形例）
実施例１では、リテーナ１５に保持面１５ａを設けているが、保持面１５ａが無くても、実施例１と同様に、クラッチ６の分離回転数を低くできる効果は得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】エンジン始動用トルク伝達装置の半断面図である。
【図２】クラッチの一部を示す拡大断面図である。
【図３】オーバラン時の作動説明図である。
【図４】エンジン失火後の再始動時の作動説明図である。
【図５】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。
【符号の説明】
【００２３】
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  フライホイール（第１の回転体）
３ｂ  中間プレート（第１の回転体）
４    スタータ
５    第２の回転体
５ａ  第２の回転体の歯部（ギヤ部）
６    一方向クラッチ
９    ピニオンギヤ
１２    アウタ
１２ａ  アウタに設けられた突起部
１２ｂ  突起部の傾斜面
１３    インナ
１４    ローラ
１５    リテーナ（慣性体）
１５ａ  リテーナに形成された保持面
１６    カム室
【図１】
0005050882.tif 000002
【図２】
0005050882.tif 000003
【図３】
0005050882.tif 000004
【図４】
0005050882.tif 000005
【図５】
0005050882.tif 000006