(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部よりトルクが伝達されるアウタと、
このアウタの径方向内側に所定の間隔を隔てて相対回転可能に対面するインナと、
前記アウタの内周面に形成された楔状のカム空間に配されたローラとを備え、
前記アウタに一方向のトルクが伝達された時に、前記ローラを介して前記アウタと前記インナとが結合される一方向クラッチであって、
前記インナは、前記ローラが接触して前記トルクが伝達される第１のトルク伝達部と、この第１のトルク伝達部を介して前記トルクが伝達される第２のトルク伝達部とから成り、前記第１のトルク伝達部の材料のヤング率に対し、前記第２のトルク伝達部の材料のヤング率を低くしたことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
前記インナは、前記ローラを介して前記アウタのトルクが伝達される時に前記ローラを係止する係止凹部が外周面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の一方向クラッチ。
【請求項３】
前記アウタは、遊星歯車減速機構のインターナルギヤと一体に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の一方向クラッチ。
【請求項４】
前記インナは、前記第１のトルク伝達部の径方向内側に前記第２のトルク伝達部が嵌合して、両者の相対回転が阻止されていることを特徴とする請求項１〜３記載のいずれかの一方向クラッチ。
【請求項５】
前記インナは、前記第１のトルク伝達部と前記第２のトルク伝達部とが軸方向に接合されていることを特徴とする請求項１〜３記載のいずれかの一方向クラッチ。
【請求項６】
外部よりトルクが伝達されるインナと、
このインナの径方向外側に所定の間隔を隔てて相対回転可能に対面するアウタと、
前記インナの外周面に形成された楔状のカム空間に配されたローラとを備え、
前記インナに一方向のトルクが伝達された時に、前記ローラを介して前記インナと前記アウタとが結合される一方向クラッチであって、
前記アウタは、前記ローラが接触して前記トルクが伝達される第１のトルク伝達部と、この第１のトルク伝達部を介して前記トルクが伝達される第２のトルク伝達部とから成り、前記第１のトルク伝達部の材料のヤング率に対し、前記第２のトルク伝達部の材料のヤング率を低くしたことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項７】
前記アウタは、前記ローラを介して前記インナのトルクが伝達される時に前記ローラを係止する係止凹部が内周面に形成されていることを特徴とする請求項６記載の一方向クラッチ。
【請求項８】
前記インナは、遊星歯車減速機構のインターナルギヤと一体に設けられていることを特徴とする請求項６または７記載の一方向クラッチ。
【請求項９】
前記アウタは、前記第１のトルク伝達部の径方向外側に前記第２のトルク伝達部が嵌合して、両者の相対回転が阻止されていることを特徴とする請求項６〜８記載のいずれかの一方向クラッチ。
【請求項１０】
請求項１〜９記載の何れかの一方向クラッチを備えたスタータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクを一方向に伝達する一方向クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、一方向クラッチの小型、軽量化を目的としたスタータを出願した（特願平６−２２２３２８号）。このスタータに採用された一方向クラッチは、遊星歯車減速機構のインターナルギヤと一体にアウタを形成し、出力軸を軸支するセンタケースにインナを形成して、そのインナの外周面には、トルク伝達時にローラを係止する係止溝が設けられている。これにより、一方向クラッチに加わる荷重を小さくできるため、アウタとインナを、高剛性、高強度材を用いることなく、樹脂等の低剛性、低強度材で形成することが可能となる。また、樹脂製であるため、インナの外周面に設ける複雑形状の係止溝も容易に一体で形成できるメリットがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、先願に示された一方向クラッチは、樹脂等の低剛性、低強度材でインナを形成した場合、ローラを係止する係止溝の深さを深く設定する必要が生じるために径方向の寸法的制約を受ける。また、アウタとインナとがロックしてトルク伝達が行われる駆動状態からアウタとインナとが相対回転を生じるオーバランへ移行する際に、スプリングに押圧されているローラが係止溝の斜面に衝突するため、インナが磨耗および変形し易くなる。
一方、インナを鉄等の高強度材で形成した場合には、低強度材を用いた場合より係止溝の深さを浅く設定できるため径方向に小型化できるとともに、耐磨耗性および耐変形性においても有利となる。しかし、アウタのトルクを受けてローラがインナの係止溝に係止される際に、ローラとインナとの衝突に伴う衝撃音が発生して、インナと同一材料のセンターベアリングケースを伝搬するとともに、そのセンターベアリングケースが共鳴板となって騒音が大きくなってしまう。
【０００４】
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、トルク伝達時の衝撃を軽減できるとともに、ローラを介してトルクが伝達される伝達部材（インナまたはアウタ）の耐磨耗性および耐変形性の向上を図った一方向クラッチを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、外部よりトルクが伝達されるアウタと、このアウタの径方向内側に所定の間隔を隔てて相対回転可能に対面するインナと、アウタの内周面に形成された楔状のカム空間に配されたローラとを備え、アウタに一方向のトルクが伝達された時に、ローラを介してアウタとインナとが結合される一方向クラッチであって、インナは、ローラが接触してトルクが伝達される第１のトルク伝達部と、この第１のトルク伝達部を介してトルクが伝達される第２のトルク伝達部とで構成され、第１のトルク伝達部の材料のヤング率に対し、第２のトルク伝達部の材料のヤング率を低くしたことを特徴とする。これにより、ローラを介してアウタのトルクがインナに伝達されるトルク伝達時には、インナが受ける衝撃力が第１のトルク伝達部に伝達され、さらに、この衝撃力が第１のトルク伝達部を介して第２のトルク伝達部に伝達されて、この第２のトルク伝達部が撓むことにより、トルク伝達時の衝撃を低減できるとともに、インナの耐磨耗性および耐変形性を向上できる。また、衝撃の低減に伴ってインナおよび第１のトルク伝達部の振動の伝搬、共鳴が抑えられることから騒音も低減できる。
【０００６】
請求項２の発明では、インナの外周面にローラを係止する係止凹部が形成されているため、トルク伝達時にローラとインナとが確実に係合できる。また、インナを低強度材で構成した場合より係止凹部の深さを浅くできるため、径方向の寸法的制約が小さくなり、小型化を図ることができる。
【０００７】
請求項３の発明では、アウタを遊星歯車減速機構のインターナルギヤと一体に設けたことにより、部品の共通化による部品点数の低減、およびコストダウンが可能となる。
請求項４の発明では、インナは、第１のトルク伝達部の径方向内側に第２のトルク伝達部が嵌合して、両者の相対回転が阻止されていることを特徴とする。
請求項５の発明では、インナは、第１のトルク伝達部と第２のトルク伝達部とが軸方向に接合されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項６の発明は、外部よりトルクが伝達されるインナと、このインナの径方向外側に所定の間隔を隔てて相対回転可能に対面するアウタと、インナの外周面に形成された楔状のカム空間に配されたローラとを備え、インナに一方向のトルクが伝達された時に、ローラを介してインナとアウタとが結合される一方向クラッチであって、アウタは、ローラが接触してトルクが伝達される第１のトルク伝達部と、この第１のトルク伝達部を介してトルクが伝達される第２のトルク伝達部とで構成され、第１のトルク伝達部の材料のヤング率に対し、第２のトルク伝達部の材料のヤング率を低くしたことを特徴とする。これにより、ローラを介してインナのトルクがアウタに伝達されるトルク伝達時には、アウタが受ける衝撃力が第１のトルク伝達部に伝達され、さらに、この衝撃力が第１のトルク伝達部を介して第２のトルク伝達部に伝達されて、この第２のトルク伝達部が撓むことにより、トルク伝達時の衝撃を低減できるとともに、アウタの耐磨耗性および耐変形性を向上できる。また、衝撃の低減に伴ってアウタおよび第１のトルク伝達部の振動の伝搬、共鳴が抑えられることから騒音も低減できる。
【０００９】
請求項７の発明では、アウタの内周面にローラを係止する係止凹部が形成されているため、トルク伝達時にローラとアウタとが確実に係合できる。また、アウタを低強度材で構成した場合より係止凹部の深さを浅くできるため、径方向の寸法的制約が小さくなり、小型化を図ることができる。
【００１０】
請求項８の発明では、インナを遊星歯車減速機構のインターナルギヤと一体に設けたことにより、部品の共通化による部品点数の低減、およびコストダウンが可能となる。
請求項９の発明では、アウタは、第１のトルク伝達部の径方向外側に第２のトルク伝達部が嵌合して、両者の相対回転が阻止されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１０の発明では、トルク変動の大きいスタータに本発明の一方向クラッチを用いたことで、トルク伝達時の衝撃を軽減できる一方向クラッチの効果を生かすことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一方向クラッチを採用したスタータの実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１はスタータの要部断面図である。
本実施例のスタータ１は、図１に示すように、通電を受けてアーマチュアシャフト２にトルクを発生するスタータモータ３、このスタータモータ３の前方側（図１の左方側）でアーマチュアシャフト２と同一軸上に配されたドライブシャフト４、スタータモータ３のトルクをドライブシャフト４に伝達するトルク伝達手段（後述する）、ドライブシャフト４の外周に軸受５を介して嵌合されたピニオン６、スタータモータ３への通電およびピニオン６の押出力を発生するマグネットスイッチ７等より構成されている。
【００１３】
（スタータモータ３の説明）
スタータモータ３は、アーマチュアシャフト２を有するアーマチュア８、このアーマチュア８の外周に配置される固定磁極９、および固定磁極９を内周面に固定する円筒状のヨーク１０等より構成されて、図示しないスタータスイッチがＯＮ操作されてマグネットスイッチ７に内蔵された接点（図示しない）が閉じることにより、アーマチュア８が通電されて回転する。
【００１４】
（ドライブシャフト４の説明）
ドライブシャフト４は、その先端部が軸受１１を介してフロントハウジング１２の先端部に支持されて、後端部が軸受１３を介してセンタケース１４に設けられた円筒部１４ａ（本発明で言う第２のトルク伝達部）の内周面に支持されている。このドライブシャフト４は、その後端が径方向の外側へフランジ状に突設されて、遊星歯車減速機構（後述する）のプラネットキャリア４ａとして一体に設けられている。また、ドライブシャフト４の後端中央部には、軸方向に沿った中空筒状の凹部が形成されており、この凹部内に軸受１５を配置してアーマチュアシャフト２の先端を回転自在に支持している。
センタケース１４は、樹脂製で、前記の円筒部１４ａとトルク伝達手段の外周を覆う円筒壁１４ｂとが設けられて、フロントハウジング１２とスタータモータ３のヨーク１０との間に挟持されている。
【００１５】
（ピニオン６の説明）
ピニオン６は、ドライブシャフト４の外周にヘリカルスプライン嵌合するスプラインチューブ１６と一体に設けられている。このピニオン６は、スプラインチューブ１６がレバー１７を介してドライブシャフト４上をヘリカルスプラインに沿って前方へ押し出されることにより、エンジンのリングギヤＧと噛み合うことができる。レバー１７は、一端がスプラインチューブ１６の外周に係合されて、他端がマグネットスイッチ７の先端側に突出するロッド１８に係合され、中間部でフロントハウジング１２に揺動自在に支持されている。
【００１６】
（マグネットスイッチ７の説明）
マグネットスイッチ７は、前述のスタータスイッチがＯＮ操作されて内蔵するコイル（図示しない）が通電されると、コイルに発生する磁力によってスイッチ内部に収容されたプランジャ（図示しない）を吸引する。その結果、スタータモータ３の接点を閉じるとともに、ロッド１８を通じてレバー１７を揺動操作してピニオン押出力を発生する。
【００１７】
（トルク伝達手段の説明）
トルク伝達手段は、遊星歯車減速機構と一方向クラッチとから構成される。
遊星歯車減速機構は、スタータモータ３の回転速度を減速して、スタータモータ３の出力トルクを増大する減速装置であり、アーマチュアシャフト２の外周に形成されたサンギヤ１９、このサンギヤ１９に噛み合う複数の遊星ギヤ２０、各遊星ギヤ２０と噛み合うインターナルギヤ２１、および前述のプラネットキャリア４ａより構成されている。
【００１８】
サンギヤ１９は、アーマチュアシャフト２と一体に回転することで、アーマチュアシャフト２の回転を複数の遊星ギヤ２０に伝達する。
複数の遊星ギヤ２０は、それぞれプラネットキャリア４ａに固定されたピン２２に軸受２３を介して回転自在に支持されており、サンギヤ１９およびインターナルギヤ２１と噛み合いながらサンギヤ１９の外周を公転することで、その公転力がプラネットキャリア４ａに伝達されてドライブシャフト４にトルクを伝達する。
インターナルギヤ２１は、軸方向に延びる円筒状回転体２４の後端側に設けられている。
【００１９】
一方向クラッチは、遊星歯車減速機構のインターナルギヤ２１を一方向（エンジンの回転を受けて回転する方向）のみに回転可能に支持するもので、アウタ２５、ローラ接触部２６（本発明で言う第１のトルク伝達部で鉄等の高ヤング率材）、ローラ２７、およびスプリング２８（図２（ａ）参照）等より構成されている。なお、本発明で言うインナは、ローラ接触部２６と円筒部１４ａ（アルミニウム、樹脂等でローラ接触部２６に対して低いヤング率材）とから成る。
アウタ２５は、前述の円筒状回転体２４の先端側に設けられている。このアウタ２５には、図２（ａ）に示すように、その内周面に楔状のカム空間２５ａが複数形成されている。
【００２０】
ローラ接触部２６は、アウタ２５の内周側でセンタケース１４の円筒部１４ａの外周に圧入固定されている（図３参照）。但し、ローラ接触部２６と円筒部１４ａとの円周方向のずれを防止するために、両者の嵌合面が凹凸形状に設けられている（図３（ｂ）参照）。このローラ接触部２６の外周面には、アウタ２５のトルクがローラ２７を介して伝達されるトルク伝達時に、そのローラ２７を係止するローラ係止溝２６ａ（本発明の係止凹部）が複数形成されている。このローラ接触部２６は、本実施例では鉄製のプレスリングで構成されているが、もちろん疲労強度向上のため高剛性、高強度材である合金鋼（鉄の熱処理鋼）により設けられても良い。
【００２１】
ローラ２７は、アウタ２５の内周面に形成されたカム空間２５ａに収納されて、スタータモータ３のトルクをドライブシャフト４へ伝達する時に、カム空間２５ａの狭い方へ押圧されてアウタ２５とローラ接触部２６とをロックすることにより、アウタ２５（即ち、円筒状回転体２４）の回転を規制する。
スプリング２８は、ローラ２７とともにカム空間２５ａに収納されて、ローラ２７をカム空間２５ａの狭い方へ押圧している。
【００２２】
円筒状回転体２４は、例えば樹脂等の低剛性、低強度材により形成されて、センタケース１４の円筒壁１４ｂの外周に配されており、センタケース１４に対して回転可能に設けられている。この円筒状回転体２４には、図２（ｂ）に示すように、上述のインターナルギヤ２１およびアウタ２５とともに、ドライブシャフト４に対して径方向の芯出しを行うボス部２９が一体に設けられている。このボス部２９は、円筒状回転体２４の後端側に形成されたインターナルギヤ２１と先端側に形成されたアウタ２５との間、即ちプラネットキャリア４ａの外周に位置し、ボス部２９の内周面がプラネットキャリア４ａの外周面に摺接するように設けられている。
【００２３】
次に、本実施例の作動を説明する。
スタータスイッチがＯＮ操作されると、マグネットスイッチ７によりスタータモータ３の接点が閉じてアーマチュア８が通電されることにより、アーマチュア８にトルクが発生する。これにより、アーマチュアシャフト２とともにサンギヤ１９が回転して複数の遊星ギヤ２０を回転駆動する。この時、各遊星ギヤ２０と噛み合うインターナルギヤ２１は、各遊星ギヤ２０のトルクを受けて、図２（ａ）のＡ方向に回転しようとする。
【００２４】
このインターナルギヤ２１の動作により、アウタ２５のカム空間２５ａに収納されたローラ２７がスプリング２８に押圧されてカム空間２５ａの狭い方へ移動し、ローラ接触部２６の外周面に形成されたローラ係止溝２６ａに係止される。これにより、アウタ２５は、センタケース１４の円筒部１４ａに圧入固定されたローラ接触部２６にローラ２７を介してロックされることによって回転が規制される。この結果、アウタ２５と一体を成すインターナルギヤ２１の回転が規制されるため、複数の遊星ギヤ２０がピン２２を中心として自転しながらサンギヤ１９の外周を公転し、その公転力がプラネットキャリア４ａに伝達されて、ドライブシャフト４を回転駆動する。
【００２５】
一方、ドライブシャフト４に嵌合するピニオン６は、マグネットスイッチ７の吸引力により、レバー１７を介してスプラインチューブ１６と一体にドライブシャフト４の軸上を前方へ押し出されてリングギヤＧと噛み合うことで、スタータモータ３のトルクをリングギヤＧに伝達する。この時、スタータモータ３の回転は、ドライブシャフト４およびピニオン６を介してリングギヤＧに伝達されるが、この駆動時のトルクの反力が、インターナルギヤ２１、アウタ２５、およびローラ２７を介してインナであるローラ接触部２６と円筒部１４ａに伝達されている。
【００２６】
その後、エンジンが回転すると、ドライブシャフト４がエンジンにより高速で回されるため、プラネットキャリア４ａに支持された各遊星ギヤ２０の自転方向が反転する。これにより、それまで回転規制されていたインターナルギヤ２１が各遊星ギヤ２０のトルクを受けて図２（ａ）のＢ方向に回転する。その結果、アウタ２５のカム空間２５ａに収納されているローラ２７がスプリング２８の付勢力に抗してカム空間２５ａの広い方へ移動し、ローラ接触部２６とアウタ２５とのロックを解除することにより、インターナルギヤ２１（円筒状回転体２４）は空転することができる。この結果、エンジンで発生したトルクは、インターナルギヤ２１が空転することでアーマチュアシャフト２へ伝達されることはなく、アーマチュア８のオーバランを防止することができる。
【００２７】
（本実施例の効果）
本実施例のスタータ１は、一方向クラッチのローラ接触部２６が高剛性、高強度材である合金鋼（ヤング率の高い材料）で設けられているため、アウタ２５のトルクを受けてローラ２７がローラ係止溝２６ａに係止される時に、ローラ接触部２６は撓みや変形が少なく、ローラ２７を係止することができる。また、ローラ接触部２６の材質が高剛性、高強度材であることから、ローラ２７の衝突に対して耐磨耗性および耐変形性に優れる。
【００２８】
さらに、ローラ接触部２６は、樹脂製の円筒部１４ａ（ローラ接触部２６を形成する合金鋼よりヤング率の低い材料）の外周に圧入固定されているため、駆動時に瞬間的に発生するローラ２７とローラ接触部２６との衝突による衝撃が円筒部１４ａの変形（撓む）によって軽減される。このため、衝突に伴って生じるインナおよびローラ接触部２６の振動の伝搬、共鳴が抑えられることから騒音も低減できる。
また、センタケース１４の全てを一体で高剛性で作成するより、ヤング率の高いローラ接触部２６をプレス等で別に容易に形成して円筒部１４ａの外周に嵌め込むことで、インナの製作がし易く、重量を低減することもできる。
【００２９】
なお、本実施例では、遊星歯車減速機構と一方向クラッチとを組み合わせた例を示したが、例えばアウタ２５をスプラインチューブ１６と一体に形成し、ローラ接触部２６をピニオン６と一体化して一方向クラッチを構成することもできる。また、ローラ接触部２６と円筒部１４ａとの円周方向のずれを防止するためにローラ接触部２６とセンタケース１４の円筒部１４ａとの嵌合面を凹凸形状としたが、所要の圧入荷重が得られれば、両者の嵌合面を円筒面形状としても良い。
【００３０】
（第２実施例）
図４はスタータ１の要部断面図である。
本実施例のスタータ１は、遊星歯車減速機構のインターナルギヤ２１と一方向クラッチのインナ３０とが一体に設けられて、アウタ２５が本発明で言う第１のトルク伝達部と第２のトルク伝達部とで構成されている場合の一例を示すものである。
アウタ２５は、トルク伝達時にローラ２７が接触してインナ３０のトルクが伝達されるローラ接触部２６（第１のトルク伝達部）と、センタケース１４と一体に設けられた円筒部１４ａ（第２のトルク伝達部）とから成る。ローラ接触部２６は、樹脂製の円筒部１４ａよりヤング率の高い合金鋼（鉄の熱処理鋼）により設けられて、円筒部１４ａの内周に圧入固定されている。また、ローラ接触部２６の内周面には、トルク伝達時にローラ２７を係止するためのローラ係止溝（図示しない）が複数形成されている。
インナ３０は、円筒状回転体２４の先端側に設けられており、その外周面にはローラ２７を収容する楔状のカム空間（図示しない）が複数形成されている。
【００３１】
本実施例では、ローラ接触部２６が高剛性、高強度材である合金鋼（ヤング率の高い材料）で設けられているため、インナ３０のトルクを受けてローラ２７がローラ係止溝に係止される時に、ローラ接触部２６は撓みや変形を伴わず確実にローラ２７を係止することができる。これにより、ローラ接触部２６を低強度の樹脂材で設けた場合よりローラ係止溝の溝深さを浅く設定できるため、径方向の小型化が可能となる。また、ローラ接触部２６の材質が高剛性、高強度材であることから、ローラ２７の衝突に対して耐磨耗性および耐変形性に優れる。
【００３２】
さらに、ローラ接触部２６は、樹脂製の円筒部１４ａの内周に圧入固定されているため、駆動時に瞬間的に発生するローラ２７とローラ接触部２６との衝突による衝撃が円筒部１４ａの変形（撓む）によって軽減される。このため、衝突に伴って生じるアウタ２５およびローラ接触部２６の振動の伝搬、共鳴が抑えられることから騒音も低減できる。
また、ヤング率の高いローラ接触部２６をプレス等で別に容易に形成して円筒部１４ａの内周に嵌め込むのみであり、アウタ２５の製作がし易く、重量を低減することもできる。
【００３３】
（第３実施例）
図５はスタータ１の要部断面図である。
本実施例のスタータ１は、第１実施例と同様に、一方向クラッチのインナが第１のトルク伝達部と第２のトルク伝達部とで構成されている場合の他の例を示すものである。
第１のトルク伝達部を形成するローラ接触部２６は、ヤング率の高い合金鋼（鉄の熱処理鋼）により設けられて、ドライブシャフト４を支持する軸受１３の外周に配され、そのローラ接触部２６の前面側を覆うセンタケース１４の前端壁部１４ｃ（第２のトルク伝達部）と接着材等により接合されている。即ち、第１実施例では、第１のトルク伝達部であるローラ接触部２６と第２のトルク伝達部である円筒部１４ａとが径方向に嵌合する構造であるが、本実施例では、第１のトルク伝達部であるローラ接触部２６と第２のトルク伝達部であるセンタケース１４の前端壁部１４ｃとが軸方向（図５の左右方向）に接合された構造を成す。
本実施例においても、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スタータの要部断面図である（第１実施例）。
【図２】円筒状回転体の正面図（ａ）と側面半断面図（ｂ）である。
【図３】センタケースの側面半断面図（ａ）と正面図（ｂ）である。
【図４】スタータの要部断面図である（第２実施例）。
【図５】スタータの要部断面図である（第３実施例）。
【符号の説明】
１    スタータ
１４ａ  円筒部（第２のトルク伝達部）
１４ｃ  前端壁部（第２のトルク伝達部）
２１    インターナルギヤ
２５    アウタ
２５ａ  カム空間
２６    ローラ接触部（第１のトルク伝達部）
２６ａ  ローラ係止溝（係止凹部）
２７    ローラ
３０    インナ
【図１】
0003760955.tif 000002
【図２】
0003760955.tif 000003
【図３】
0003760955.tif 000004
【図４】
0003760955.tif 000005
【図５】
0003760955.tif 000006