JP2012007528A - ラチェット型ワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラチェット型ワンウェイクラッチを用いることで、エンジンスタータ機構の軸方向長を短縮することで、省スペース化及び低コスト化を図る。
【解決手段】 ラチェット型ワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構は、スタータモータと、スタータモータからの駆動力を受けるためのリングギアと、外輪と、外輪に対して内径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置された内輪と、内輪の外周に設けた凹部に係合し、外輪と内輪との間でトルクを伝達する係止片とを有するラチェット型ワンウェイクラッチとを備え、リングギアは、ラチェット型ワンウェイクラッチの内輪と一体化されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両などに用いられる、ラチェット型ワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構に関する。

一般に、ワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構においては、スタータモータとリングギアを常時噛み合い状態にして、スタータモータの回転力をワンウェイクラッチの外輪に連結したリングギアからワンウェイクラッチを介し、エンジンのクランクシャフト（ワンウェイクラッチの内輪と連結）に伝達し、エンジンを始動させている。エンジン始動後は、クランクシャフトがオーバーランすることで、エンジン回転と同期し、リングギアは停止状態となる。

ワンウェイクラッチは、エンジン始動後に、過度の高速でスタータモータが駆動されるのを防止する機能を備えている。このようなエンジンスタータ機構の一例が、特許文献１に記載されている。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
特開２０００−２７４３３７号公報

従来のワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構では、ワンウェイクラッチとして、スプラグ型や、ローラ型（特許文献１）を用いることが多かった。

しかしながら、スプラグ型ワンウェイクラッチやローラ型ワンウェイクラッチで、高いトルク容量を確保するためには、ワンウェイクラッチが大型化する傾向があり、ワンウェイクラッチの小型化が困難であった。また、スプラグやローラを保持する保持器を設けることが必要であり、軸方向長を短縮することも困難であった。この結果、エンジンスタータ機構の省スペース化も困難であった。

更に、ワンウェイクラッチが小型化できないため、オイルシールの径を小さくすることができず、オイルシールによる摺動抵抗を低減することができなかった。

従って、本発明の目的は、ラチェット型ワンウェイクラッチを用いることで、エンジンスタータ機構の軸方向長を短縮することで、省スペース化及び低コスト化を図ることができるエンジンスタータ機構を提供することである。

上記目的を達成するため、本願発明のワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構は、
ラチェット型ワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構であって、
スタータモータと、
前記スタータモータからの駆動力を受けるためのリングギアと、
外輪と、前記外輪に対して内径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置された内輪と、前記内輪の外周に設けた凹部に係合し、前記外輪と前記内輪との間でトルクを伝達する係止片とを有するラチェット型ワンウェイクラッチと、
を備え、前記リングギアは、前記ラチェット型ワンウェイクラッチの前記内輪と一体化されていることを特徴としている。

本発明によれば、以下のような効果が得られる。
同サイズの他のワンウェイクラッチに比べてトルク容量の高いラチェット型ワンウェイクラッチを用いたことで、ワンウェイクラッチの小型化が可能となる。ワンウェイクラッチの小型化に伴い、オイルシール径が小型化できるため、摺動抵抗を低減できる。また、保持器が不要となるため、ワンウェイクラッチの軸長を短縮できる。これにより、エンジンスタータ機構全体の軸方向長さを短縮化でき、省スペース化が達成できる。

ワンウェイクラッチの内輪とリングギアを一体しているため、部品点数が削減できる。また、エンジン始動後、外輪が所定の回転数（約５００〜約１２００rpm）以上で回転するようになると、ラチェット型ワンウェイクラッチの係止片が遠心力で浮き上がり、内輪と非接触状態となる。これにより、ワンウェイクラッチの摺動摩耗が低減できる。

本発明の第１実施例を示すラチェット型ワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構の軸方向部分断面図である。 本発明の第２実施例を示すラチェット型ワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構の軸方向部分断面図である。 本発明の各実施例に用いられるラチェット型ワンウェイクラッチの概略正面図である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。尚、以下説明する実施例は本発明を例示として説明するものであって、本発明を限定するものではないことは言うまでもない。

（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例を示すラチェット型ワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構の軸方向部分断面図である。説明の便宜上、以下の説明では「ラチェット型ワンウェイクラッチ」を単に「ワンウェイクラッチ」と称する。

図１に示すように、ワンウェイクラッチ２０を用いたエンジンスタータ機構５０は、不図示の電源からの給電により駆動される電動モータであるスタータモータ１と、スタータモータ１からの駆動力を受けるためのリングギア６と、ワンウェイクラッチ２０とを備えている。

リングギア６は、スタータモータ１の出力軸２に固定されたピニオンギア３に常時噛合するギア部４とギア部４が固定されたプレート部５を備えている。リングギア６とエンジン（不図示）のクランクシャフト１３との間にはワンウェイクラッチ２０が配置されている。

図３に示すように、ワンウェイクラッチ２０は、外輪２１と、外輪２１に対して内径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置された内輪２２と、内輪２２の外周に設けた凹部２６に係合し、外輪２１と内輪２２との間でトルクを伝達するラチェット（爪）状の係止片２３とを有する。

係止片２３は、周方向で等配に３箇所設けられているが、３個以外の個数の係止片２３を設けることもできる。外輪２１には、凹部４１と、凹部４１より大きな凹部４２が設けられ、凹部４１にはスプリング４０が、また凹部４２には係止片２３が収容されている。スプリング４０は、内輪２２の凹部２６に係止片２３が嵌合するように、係止片２３の先端部側を常時付勢している。

ワンウェイクラッチ２０の外輪２１の軸方向の一端部は、係止片２３が軸方向に抜けるのを防止するための環状のリテーナ２４が設けられている。リテーナ２４と軸方向で対向する外輪２１の他端には、係止片２３に向かって軸方向に突出する突出部２５が設けられ、係止片２３を支持している。係止片２３は、突出部２５に側面を支持されているため、揺動時の姿勢が安定する。また、ワンウェイクラッチ２０には、係止片２３を収容保持する保持器が設けられていないため、ワンウェイクラッチ２０の軸長が短縮できる。

図１に示すように、リングギア６は、プレート５を介してワンウェイクラッチ２０の内輪２２と一体化されている。内輪２２と径方向で対向して配置される外輪２１は内径部２８を備えている。内径部２８はボルト３６によってエンジンのクランクシャフト１３に固定されている。内輪２２と外輪２１の内径部２８との間には軸受３３が設けられている。また、クランクシャフト１３には、フライホイール３２が固定されている。

リテーナ２４の内径側には、環状のオイルシール１２が設けられ、リテーナ２４と内輪２２の外周面との間を封止している。従って、ワンウェイクラッチ２０は、外輪２１、リテーナ２４、オイルシール１２、内輪２２とで囲まれ、ほぼ密閉された空間が形成される。ワンウェイクラッチ２０には、潤滑剤としてグリースを封入する。この結果、ワンウェイクラッチ２０は、この空間内にグリースと共に密封され、外部からの潤滑油の供給が不要となる。

このようにすることで、従来の潤滑経路が不用となるため、レイアウトの自由化及び省スペース化が可能となる。また、従来、エンジンからの潤滑油を封止するため、ワンウェイクラッチ２０の外輪２１の外径部に設けられていたオイルシールが不要となり、クランクシャフト１３の外径部のオイルシール３０に置換えられるため、オイルシール３０が小径化され摺動抵抗を低減することができる。

外部からの潤滑油の供給無しで、すなわち無潤滑でワンウェイクラッチ２０動作させることで、潤滑油によって運ばれてくる異物や成分によってワンウェイクラッチ２０が損傷を受けることがなくなり、ワンウェイクラッチ２０の寿命が延びる。

ワンウェイクラッチ２０のオイルシール１２と軸方向で反対側には、部材３１に固定された部材２９が設けられ、部材２９とクランクシャフト１３の外径部との間にオイルシール３０が配置され、エンジンからの潤滑油を封止している。

以上のような構成のエンジンスタータ機構５０は、以下のように動作する。先ず、イグニッション操作により、スタータモータ１が駆動されると、その回転力はピニオンギア３を介して、ピニオンギア３と常時噛み合っているリングギア６に伝達される。リングギア６は、ワンウェイクラッチ２０の内輪２２と一体であるため、内輪２２も同時に図３において時計方向に回転する。係止片２３が内輪２２の凹部２６に係合すると共に、外輪２１の凹部４２の内壁に当接することで、内輪２２の回転力は、外輪２１に伝達される。

外輪２１の回転力は、クランクシャフト１３に固定された内径部２８を介して、クランクシャフト１３に伝達され、不図示のエンジンが始動される。エンジンの始動後は、クランクシャフト１３がオーバーランしてエンジン回転と同期するため、リングギア６は停止状態となる。

エンジン始動後、外輪２１が所定の回転数（約５００〜約１２００rpm）以上で回転を始めると、スプリング４０の付勢力に抗して係止片２３が遠心力で浮き上がり、内輪２２の凹部２６から離脱し、内輪２２と非接触（非係合）状態となる。すなわち、内輪２２に対して外輪２１がオーバーランするようになり、外輪２１から内輪２２への回転トルクの伝達が遮断される。これにより、過度の高速でスタータモータが駆動されることが防止される。

凹部２６への嵌合や外輪２１及び内輪２２との摺擦によって摩耗することを防止するため、ワンウェイクラッチ２０の係合片２３の表面の全体または一部に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの硬質皮膜を形成してもよい。また、同様の理由で、固体潤滑剤コーティングを形成してもよい。

（第２実施例）
図２は、本発明の第２実施例を示すラチェット型ワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構の軸方向部分断面図である。基本的な構成及び動作は、第１実施例と同様なので、異なる部分について以下説明する。

第２実施例では、第１実施例で設けられたオイルシール１２が設けられていない。その代わりに、リテーナ２４の径方向の長さを大きくし、内輪２２の外周面に接近させる。内輪２２にリテーナ２４の内径部が動作中に接触しない程度の僅かなクリアランスを設けている。

第２実施例では、ワンウェイクラッチ２０にグリースの封入はしない。従って、ドライで無潤滑の状態でワンウェイクラッチ２０が動作する。本実施例においても、ワンウェイクラッチ２０を潤滑するための潤滑油路や潤滑経路のためのスペースを確保する必要がないので、レイアウトの自由化及び省スペース化が可能となる。

第２実施例においても、ワンウェイクラッチ２０の係合片２３の表面の全体または一部に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの硬質皮膜を形成することができる。また、同様の理由で、固体潤滑剤コーティングを形成してもよい。

１ スタータモータ
６ リングギア
１２ オイルシール
１３ クランクシャフト
２０ ラチェット型ワンウェイクラッチ
２１ 外輪
２２ 内輪
２３ 係止片
２６ 内輪の凹部
３３ 軸受
５０ エンジンスタータ機構

Claims (7)

1. ラチェット型ワンウェイクラッチを用いたエンジンスタータ機構であって、
   スタータモータと、
   前記スタータモータからの駆動力を受けるためのリングギアと、
   外輪と、前記外輪に対して内径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置された内輪と、前記内輪の外周に設けた凹部に係合し、前記外輪と前記内輪との間でトルクを伝達する係止片とを有するラチェット型ワンウェイクラッチと、
   を備え、前記リングギアは、前記ラチェット型ワンウェイクラッチの前記内輪と一体化されていることを特徴とするエンジンスタータ機構。
2. 前記係止片は硬質皮膜を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジンスタータ機構。
3. 前記係止片は固体潤滑剤のコーティングを有することを特徴とする請求項１に記載のエンジンスタータ機構。
4. 前記ラチェット型ワンウェイクラッチは、オイルシールにより封止されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジンスタータ機構。
5. 前記ラチェット型ワンウェイクラッチには、グリースが充填されていることを特徴とする請求項４に記載のエンジンスタータ機構。
6. 前記ラチェット型ワンウェイクラッチには、前記ワンウェイクラッチを封止するため軸方向の一端にリテーナが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジンスタータ機構。
7. 前記ラチェット型ワンウェイクラッチは、無潤滑状態で動作することを特徴とする請求項６に記載のエンジンスタータ機構。

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