JP2007032497A - 内燃機関始動回転力伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関運転中はベアリングを機能させないようにでき、リングギヤをクランク軸から離すことができる内燃機関始動回転力伝達機構。
【解決手段】 リングギヤ１０はシリンダブロック２及びオイルパンに対してベアリング１６にて取り付けられているので、ベアリング１６が機能するのは始動時に始動用モーターによってリングギヤ１０が回転される期間のみである。したがってベアリング１６に潤滑オイルを多量に供給する必要が無い。更にベアリング１６自体も大型化する必要が無く、潤滑オイルを多量に供給する必要が無い。このため間隙２４のみによって供給される潤滑オイル量でも十分にベアリング１６を潤滑できるので、潤滑オイル経路が単純化でき、内燃機関全体の小型化に貢献できる。クランク軸４との間にベアリング１６は存在しないのでリングギヤ１０をクランク軸４から離すことができ、クランク軸４からの振動を受けない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ワンウェイクラッチを介することで、始動用モーターによる一方向の回転力をクランク軸側へ伝達し、逆方向の回転力伝達は阻止する内燃機関始動回転力伝達機構に関する。

内燃機関の始動装置において、ワンウェイクラッチ（逆入力遮断クラッチ）をスタータモータとクランク軸との間に備えることで、スタータモータ側とリングギヤとを常時噛み合わせたままとしている内燃機関始動回転力伝達機構が存在する（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−８３２１６号公報（第２−３頁、図４，７）

上記特許文献１が開示している技術の内で、特に従来技術部分では、リングギヤ（第２減速ギヤ）は、クランク軸に対してベアリングを介して設けられている。更にリングギヤは、ベアリング当接面とは反対側にはワンウェイクラッチを配置することにより、このワンウェイクラッチを介してクランク軸に連動する駆動ギヤに接続させている。したがってスタータモータの駆動時には、ワンウェイクラッチが係合してリングギヤから駆動ギヤに回転力が伝達でき、クランク軸をスタータモータにて回転することができる。

しかし、リングギヤはクランク軸にベアリングにて取り付けられているため、内燃機関始動後においてリングギヤが回転を停止しても、内燃機関運転中は常にベアリングが機能していなくてはならず、内燃機関運転中は継続して多量の潤滑オイルを必要とする。

更にクランク軸からリングギヤを離すことが不可能であり、ベアリングを介してクランク軸からの振動を受けざるを得ない。
本発明は、内燃機関運転中はベアリングを機能させないようにでき、リングギヤをクランク軸から離すことができる内燃機関始動回転力伝達機構の提供を目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関始動回転力伝達機構は、ワンウェイクラッチを介することで、始動用モーターによる一方向の回転力をクランク軸側へ伝達し、逆方向の回転力伝達は阻止する内燃機関始動回転力伝達機構であって、クランク軸側に取り付けられてクランク軸と連動して回転すると共に、ワンウェイクラッチの一方のレースと連結しているレース連結部材と、ベアリングを介して内燃機関本体側に自由回転状態で取り付けられて始動用モーターの回転力を受けて回転すると共に、ワンウェイクラッチの他方のレースと連結しているリングギヤとを備えることにより始動用モーターの回転力をワンウェイクラッチを介してクランク軸側へ伝達することを特徴とする。

リングギヤは、クランク軸側でなく、内燃機関本体側に対してベアリングにて取り付けられている。このためベアリングが機能するのは始動時に始動用モーターによってリングギヤが回転される期間であり、内燃機関始動後に始動用モーターが停止すればベアリングの回転も停止する。したがって内燃機関運転中はベアリングは回転することがない。このように始動時の短期間のみベアリングが機能すれば良いので、ベアリングに対する潤滑オイルを多量に供給する必要が無い。

又、リングギヤはクランク軸にて支持される必要がないので、クランク軸から離す設計ができるようになる。
請求項２に記載の内燃機関始動回転力伝達機構では、請求項１において、前記リングギヤは、クランク軸側に対して非接触状態にあることを特徴とする。

このように、リングギヤはクランク軸側に対して非接触状態にすることができ、このことにより完全にクランク軸から離すことができるので、内燃機関運転中にクランク軸から振動を受けないようにすることができる。

請求項３に記載の内燃機関始動回転力伝達機構では、請求項１又は２において、前記レース連結部材は前記ワンウェイクラッチのアウターレースと連結し、前記リングギヤは前記ワンウェイクラッチのインナーレースと連結していることを特徴とする。

レース連結部材はワンウェイクラッチのアウターレースと、リングギヤはインナーレースと接続することにより、特にワンウェイクラッチを、レース連結部材とアウターレースとの接続体によって、一方から見て覆った状態とすることが可能となる。このように内燃機関運転中に、特にオイルシールが必要なワンウェイクラッチを覆うことが可能となるので、ワンウェイクラッチに多量の潤滑オイルを供給する状態でも高度なシール性を容易に実現できる設計ができるようになる。

請求項４に記載の内燃機関始動回転力伝達機構では、請求項３において、前記レース連結部材は、前記リングギヤに対して内燃機関本体とは反対側に配置されていることを特徴とする。

このようにリングギヤが内燃機関本体側であり、レース連結部材がリングギヤに対して内燃機関本体とは反対側に存在することにより、内燃機関外部、特に変速機側に対して、レース連結部材及びアウターレースにて、ワンウェイクラッチを覆った状態とすることができる。このことにより内燃機関外部に対してワンウェイクラッチの高度なシール性を実現することが容易となると共に、変速機側に対してワンウェイクラッチを完全に隔離した状態でオイルシールできるようになる。したがって内燃機関の潤滑に用いられているオイルをワンウェイクラッチの潤滑に利用することが可能となる。

請求項５に記載の内燃機関始動回転力伝達機構では、請求項４において、前記ワンウェイクラッチのアウターレースと前記リングギヤとの間隙に第１オイルシール部材が配置され、前記リングギヤと内燃機関本体との間隙に第２オイルシール部材が配置されていることを特徴とする。

このように第１オイルシール部材と第２オイルシール部材とを配置することにより、容易にかつ高度なシール性にて内燃機関始動回転力伝達機構の内部をオイルシールすることができる。このことにより内燃機関の潤滑に用いられているオイルにて、内燃機関始動回転力伝達機構を潤滑させることができるようになる。

請求項６に記載の内燃機関始動回転力伝達機構では、請求項５において、前記リングギヤの一部に、クランク軸周りに円筒状となる円筒部が形成され、該円筒部の内周側に前記第１オイルシール部材が配置され、外周側に前記第２オイルシール部材が配置されていることを特徴とする。

このことにより各オイルシールを嵌合にて容易に配置でき、確実にオイルシールすることができる。
請求項７に記載の内燃機関始動回転力伝達機構では、請求項５又は６において、前記第２オイルシール部材と前記ベアリングとは、前記リングギヤと内燃機関本体との間隙にて、前記ベアリングを内側にして並列に配置されていることを特徴とする。

この配置関係に第２オイルシール部材とベアリングとを配置することにより、ベアリングに供給される潤滑オイルを確実にシールすることができる。

［実施の形態１］
図１は車両用内燃機関の内燃機関始動回転力伝達機構を示し、変速機側へ出力する内燃機関後部側周辺の断面図を示している。

内燃機関のシリンダブロック２の下方にはラダービームにて回転可能に支持されたクランク軸４の後端が配置されている。クランク軸４の後端には、フライホイール６及びアウターレース支持プレート８（レース連結部材に相当）が取り付けられ、シリンダブロック２にはリングギヤ１０が取り付けられている。

図１で上半分を示しているフライホイール６は、中心部が円形に開口した略円板形状であり、アウターレース支持プレート８と接触している側とは反対側には、変速機との間で回転力を伝達するためのクラッチ機構の一部として、リング状にクラッチディスク６ａが取り付けられている。尚、クラッチ機構はフライホイール６とは別体に形成されていても良い。

図１で上半分を示しているアウターレース支持プレート８は、中心部が開口した円形の平板状に形成されて、前記フライホイール６と共に、中心開口周辺部分にてクランク軸４の後端面４ａにボルト締結にて固定されている。このことによりフライホイール６と共にクランク軸４と連動して回転するように構成されている。

図１で上半分を示しているリングギヤ１０は、中心部が大きく開口し径方向にて屈曲部（円筒部１０ｃ及び曲げ部１０ｆ）を設けた円板であり、中心開口部にフランジ状にワンウェイクラッチ１２のインナーレース１０ａを備え、外周部にリング状にギヤ部１０ｂを備えている。このリングギヤ１０は、インナーレース１０ａの部分が最も中心側となっているが、このインナーレース１０ａでは支持されておらず、クランク軸４の周面４ｂからは浮き上がっている。

シリンダブロック２の後部側には、半円周面部２ａが突出して形成されている。同様にシリンダブロック２の下方に配置されたオイルパンの後部側にも前記シリンダブロック２側の半円周面部２ａと連続する半円周面部が存在する。このことで全体として、クランク軸４の全周に渡る短円周面部１４が形成されている。この短円周面部１４の内周面１４ａには、ベアリング（ここでは転がり軸受が用いられている）１６が嵌合され、このベアリング１６の内側に、リングギヤ１０が、円筒部１０ｃの位置にて嵌合されることで、リングギヤ１０はベアリング１６を介して内燃機関本体側で支持されている。このためワンウェイクラッチ１２が解放状態にある時には、リングギヤ１０はクランク軸４の回転とは独立して自由回転可能である。

リングギヤ１０のギヤ部１０ｂは、クランク軸４より下側の位相位置で始動用モーターのピニオンギヤに常時噛み合わされており、ピニオンギヤを介して始動用モーターから回転力を受けることによりリングギヤ１０全体が回転する。

アウターレース支持プレート８の外周部分には、リングギヤ１０の中心開口部に形成されたインナーレース１０ａに対向して、アウターレース１８が取り付けられている。このことによりリングギヤ１０とアウターレース支持プレート８との間にはワンウェイクラッチ１２が構成されている。

ワンウェイクラッチ１２は、内燃機関始動時に始動用モーターがピニオンギヤを介してリングギヤ１０を回転させる時、すなわちリングギヤ１０側からアウターレース支持プレート８へトルクを伝達するための一方向での回転の場合に、アウターレース支持プレート８とリングギヤ１０とを係合状態とする。このことにより始動用モーターはクランク軸４を回転させることができる。

内燃機関が運転を開始することで内燃機関出力によってクランク軸４が回転し、このクランク軸４に連動するアウターレース支持プレート８の回転が、始動用モーターによるリングギヤ１０の回転よりも速くなると、リングギヤ１０の回転はアウターレース支持プレート８に対して相対的に逆方向の回転となる。このためワンウェイクラッチ１２は解放状態となり、ピニオンギヤとリングギヤ１０とが常時噛み合い状態でも、内燃機関始動後における始動用モーターの過回転を防止することができる。

ここでベアリング１６とワンウェイクラッチ１２とに対する潤滑油として、シリンダブロック２あるいはクランク軸４内の油路を介して、図示矢印Ａのごとくエンジンオイルが供給されている。しかしワンウェイクラッチ１２を間にしてアウターレース支持プレート８とリングギヤ１０とが配置されているので、この間のオイル漏れを阻止する必要がある。このためにリング状の第１オイルシール部材２０が、アウターレース支持プレート８に一体に取り付けられているアウターレース１８と、リングギヤ１０の円筒部１０ｃとの間に配置されている。この第１オイルシール部材２０は、円筒部１０ｃの内周面１０ｄに嵌合されることでリングギヤ１０側に固定されている。このことで第１オイルシール部材２０の内周側に形成されているシールリップ２０ａは、アウターレース１８の外周面に摺動可能に接触し、オイルシールを実行している。

円筒部１０ｃを挟んで第１オイルシール部材２０が配置されている内周側とは反対側（外周側）では、第１オイルシール部材２０よりも大径の第２オイルシール部材２２が、前述したベアリング１６と並列に配置されている。尚、ベアリング１６が内側で、第２オイルシール部材２２は外側に配置されている。この第２オイルシール部材２２は、ベアリング１６と同様に、短円周面部１４の内周面１４ａに嵌合されることで、図示する位置に固定されている。このことで第２オイルシール部材２２の内周側に形成されているシールリップ２２ａが円筒部１０ｃの外周面１０ｅに摺動可能に接触し、オイルシールを実行している。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．リングギヤ１０は、クランク軸４側でなく、内燃機関本体側（ここではシリンダブロック２及びオイルパン）に対してベアリング１６にて取り付けられている。このためベアリング１６が実際に回転して機能するのは始動時に始動用モーターによってリングギヤ１０が回転される期間である。したがって内燃機関始動後に始動用モーターが停止すればベアリング１６の回転も停止することから、内燃機関運転中はベアリング１６を機能させないようにできる。

このように始動時の短期間のみベアリング１６が回転しているので、ベアリング１６に対して潤滑オイルを多量に供給する必要が無い。更にベアリング１６自体も、ボールの複列化などにより大型化にする必要が無く、このことからも潤滑オイルを多量に供給する必要が無い。したがって図１に示したごとく、シリンダブロック２とリングギヤ１０の間隙２４のみによって供給される潤滑オイル量でも十分にベアリング１６を潤滑できる。このことから潤滑オイル経路を、ベアリング１６用に特別に考慮しなくても良くなり、潤滑オイル経路が単純化でき、内燃機関全体の小型化に貢献できる。

（ロ）．リングギヤ１０はクランク軸４にて支持されていないので、クランク軸４から離して非接触状態にすることが可能である。すなわち図１に示したごとくクランク軸４の周面４ｂに対して間隙２６を設けて配置できる。このため内燃機関運転時のクランク軸４からの振動がリングギヤ１０に伝達されることが無く、ギヤ部１０ｂとピニオンギヤとの接触点での振動による摩耗や、リングギヤ１０からの放射音による騒音を防止することができる。又、この間隙２６により、ワンウェイクラッチ１２への潤滑オイル供給が容易となり、特に内燃機関運転時において摺動状態にあるワンウェイクラッチ１２に対して十分に潤滑オイルを供給でき、ワンウェイクラッチ１２の耐久性を高められる。

（ハ）．レース連結部材であるアウターレース支持プレート８はワンウェイクラッチ１２の一部を構成しているアウターレース１８と連結し、リングギヤ１０はワンウェイクラッチ１２の一部を構成しているインナーレース１０ａと連結している。このことにより、特にワンウェイクラッチ１２を、アウターレース支持プレート８とアウターレース１８との接続体によって、一方から見て、ここでは変速機側から見て完全に覆った状態とすることが可能となる。このように内燃機関の運転中において、オイルシールすることが特に必要なワンウェイクラッチ１２を完全に覆うことが可能となるので、ワンウェイクラッチ１２に多量の潤滑オイルを供給しても高度なシール性を容易に実現できるようになる。

このように変速機側に対してワンウェイクラッチ１２を完全に隔離した状態で、第１オイルシール部材２０にてオイルシールできるようになる。したがって内燃機関の潤滑に用いられたオイルを、間隙２６を介して導入することにより、ワンウェイクラッチ１２の潤滑に利用することが可能となる。

更に上述のごとく第１オイルシール部材２０が配置されると共に、リングギヤ１０と内燃機関本体側との間隙に第２オイルシール部材２２が配置され、同じ間隙に第２オイルシール部材２２より内側にベアリング１６が並列に配置されている。このため、容易にかつ高度なシール性にて内燃機関始動回転力伝達機構の内部をオイルシールすることができる。

このようにして内燃機関の潤滑に用いられているオイルにて、内燃機関始動回転力伝達機構を潤滑させることができるようになる。
（ニ）．リングギヤ１０に形成された円筒部１０ｃの内周面１０ｄ側に第１オイルシール部材２０を配置し、外周面１０ｅ側に第２オイルシール部材２２とベアリング１６とを配置している。このため、各オイルシール部材２０，２２及びベアリング１６が嵌合にて容易に配置でき、確実に軸受け及びオイルシールができる。

（ホ）．リングギヤ１０の円筒部１０ｃにおいてベアリング１６が配置されている外周面１０ｅとは反対側の内周面１０ｄは、第１オイルシール部材２０を介してワンウェイクラッチ１２のアウターレース１８が配置されているので、円筒部１０ｃは、直接ワンウェイクラッチ１２に接触していない。又、ワンウェイクラッチ１２のインナーレース１０ａは、リングギヤ１０の内周側に形成されているが、インナーレース１０ａに対するワンウェイクラッチ１２の係合時の衝撃力は、ベアリング１６に対する円筒部１０ｃと短円周面部１４とによる挟持力を低減する方向となる。

このためインナーレース１０ａとクランク軸４との間にベアリングを設けるよりも、図１のごとく配置した場合では、ベアリング１６に対するワンウェイクラッチ１２の係合時の衝撃力は問題なくなる。したがってワンウェイクラッチ１２の係合によっても過大な荷重がベアリング１６に生じることがない。このことからベアリング１６に損傷が生じることを防止できる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、図２に示すごとく、アッシー５０として、ベアリング５２と第２オイルシール部材５４とがユニット化されている。尚、図１と同一の構成については同一の符号が付してある。

ベアリング５２のアウターレース５２ａはインナーレース５２ｂよりも幅広に形成されており、このアウターレース５２ａの内周側に予め第２オイルシール部材５４が嵌合されてアッシー５０が形成されている。したがって内燃機関組立時には、短円周面部１４の内周面１４ａにアッシー５０を嵌合することで、ベアリング５２と第２オイルシール部材５４とを組み付けられる。尚、アウターレース５２ａと短円周面部１４の内周面１４ａとの間には、シールを、より完全化するために、図２に示すごとくオーリング５６を配置しても良い。

以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の効果を生じる。
（ロ）．アッシー５０の嵌合によりベアリング５２と第２オイルシール部材５４とを内燃機関に同時に組み付けられるので内燃機関の組み立てが効率的にできる。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態においては、図１に示したごとくアウターレース支持プレート８と共にボルト締結されているのはフライホイール６であったが、フライホイール６の代わりに、トルクコンバーターのカバーに接続しているドライブプレートであっても良い。

実施の形態１の内燃機関始動回転力伝達機構の縦断面図。 実施の形態２のアッシー周辺の縦断面図。

符号の説明

２…シリンダブロック、２ａ…半円周面部、４…クランク軸、４ａ…後端面、４ｂ…周面、６…フライホイール、６ａ…クラッチディスク、８…アウターレース支持プレート、１０…リングギヤ、１０ａ…インナーレース、１０ｂ…ギヤ部、１０ｃ…円筒部、１０ｄ…内周面、１０ｅ…外周面、１２…ワンウェイクラッチ、１４…短円周面部、１６…ベアリング、１８…アウターレース、２０…第１オイルシール部材、２０ａ…シールリップ、２２…第２オイルシール部材、２２ａ…シールリップ、２４，２６…間隙、５０…アッシー、５２…ベアリング、５２ａ…アウターレース、５２ｂ…インナーレース、５４…第２オイルシール部材、５６…オーリング。

Claims (7)

1. ワンウェイクラッチを介することで、始動用モーターによる一方向の回転力をクランク軸側へ伝達し、逆方向の回転力伝達は阻止する内燃機関始動回転力伝達機構であって、
   クランク軸側に取り付けられてクランク軸と連動して回転すると共に、ワンウェイクラッチの一方のレースと連結しているレース連結部材と、
   ベアリングを介して内燃機関本体側に自由回転状態で取り付けられて始動用モーターの回転力を受けて回転すると共に、ワンウェイクラッチの他方のレースと連結しているリングギヤと、
   を備えることにより始動用モーターの回転力をワンウェイクラッチを介してクランク軸側へ伝達することを特徴とする内燃機関始動回転力伝達機構。
2. 請求項１において、前記リングギヤは、クランク軸側に対して非接触状態にあることを特徴とする内燃機関始動回転力伝達機構。
3. 請求項１又は２において、前記レース連結部材は前記ワンウェイクラッチのアウターレースと連結し、前記リングギヤは前記ワンウェイクラッチのインナーレースと連結していることを特徴とする内燃機関始動回転力伝達機構。
4. 請求項３において、前記レース連結部材は、前記リングギヤに対して内燃機関本体とは反対側に配置されていることを特徴とする内燃機関始動回転力伝達機構。
5. 請求項４において、前記ワンウェイクラッチのアウターレースと前記リングギヤとの間隙に第１オイルシール部材が配置され、前記リングギヤと内燃機関本体との間隙に第２オイルシール部材が配置されていることを特徴とする内燃機関始動回転力伝達機構。
6. 請求項５において、前記リングギヤの一部に、クランク軸周りに円筒状となる円筒部が形成され、該円筒部の内周側に前記第１オイルシール部材が配置され、外周側に前記第２オイルシール部材が配置されていることを特徴とする内燃機関始動回転力伝達機構。
7. 請求項５又は６において、前記第２オイルシール部材と前記ベアリングとは、前記リングギヤと内燃機関本体との間隙にて、前記ベアリングを内側にして並列に配置されていることを特徴とする内燃機関始動回転力伝達機構。

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