スタータードライブ: スターターとエンジンの間の信頼できる仲介者

スターターの通常の動作は、オーバーランニングクラッチ、ギア、ドライブフォークを組み合わせた特別な機構であるスタータードライブ (通称「ベンディックス」) によって行われます。この記事では、スタータードライブとは何か、その種類、どのように設計され、機能するかについてお読みください。

スタータードライブとは何ですか?

スタータードライブは内燃エンジン始動システムの機構であり、電気スターターとエンジンフライホイールの間のリンクです。アクチュエータには 2 つの機能があります。

• スターターをエンジンに接続して、スターターモーターからクランクシャフトフライホイールにトルクを伝達します。
• エンジン始動後のスターターの過負荷からの保護。

スタータードライブの保護機能は非常に重要です。パワーユニットを始動するには、クランクシャフトが60〜200 rpmの周波数で回転する必要があります（ガソリンエンジンの場合は少なく、ディーゼルエンジンの場合はそれ以上）。スターターはこの角速度のために設計されています。ただし、始動後は回転数が 700 ～ 900 以上に上昇し、この場合トルクの方向が変わり、フライホイールからスターターに伝わります。速度の上昇はスターターにとって危険であるため、エンジンが正常に始動した場合は、フライホイールをスターターから切り離す必要があります。これはドライブが解決する機能です。

構造的に、スタータードライブは 3 つのメカニズムを組み合わせています。

• フライホイール駆動ギア。
• オーバーランニングクラッチ (またはフリーホイール)。
• リーシュ、スリーブ、またはアクチュエータークラッチを備えたレバーまたはフォークを駆動します。

それぞれのメカニズムには独自の機能があります。スタータートラクションリレーに接続されたドライブレバーがモーターのフライホイールに駆動力をもたらし、ギアがリングと確実に噛み合います。ドライブギアは、スターターからフライホイールリングにトルクを伝達します。また、オーバーランニングクラッチは、エンジン始動時にスターターローターからギアへのトルクの伝達を確実にし、エンジン始動が成功した後は駆動装置とフライホイールを分離します。

スタータードライブが一般に「Bendix」と呼ばれていたことに注目するのは興味深いことです。これはフランスの会社Bendixによるものです。過去には、このブランドのスペアパーツが我が国で名声を博し、時間が経つにつれてその名前はよく知られるようになりました。今日、「ベンディックス」という言葉を聞いたすべてのドライバーは、スタータードライブについて話していることを理解しています。

スタータードライブの種類

現在使用されているスタータードライブは、オーバーランニングクラッチの設計とドライブレバー（フォーク）の取り付け方法によりタイプに分けられます。

レバーは 3 つの方法でアクチュエータに接続できます。

• 環状シュートを備えたカップリングを使用する - フォークホーンの突起はシュート内にあります。
• フォークホーンの突起に 2 つの溝を備えたリーシュを使用します。
• 2 本のピン (長方形、円筒形) が付いたリードを使用し、その上に適切な形状の穴が開いたフォークホーンを取り付けます。

同時に、スタータードライブはレバー付きとレバーなしの両方で販売できます。

オーバーランニングクラッチの設計に従って、スタータードライブは 2 つの大きなグループに分けられます。

• ローラーオーバーランニングクラッチ付き。
●ラチェットオーバーランニングクラッチ付です。

今日では、よりシンプルな設計、信頼性、および環境への悪影響やエンジンルーム (水、油、汚れ、極端な温度など) に対する高い耐性を備えたローラーカップリングが最も使用されています。ラチェットオーバーランニングクラッチを備えたスタータードライブは、強力なパワーユニットを搭載したトラックに搭載されることが多くなります。ラチェットカップリングは高負荷下でも動作でき、同時に重量とサイズのインジケーターが小さく、最も重要なことは、トルクをより完全に遮断できることです。

ローラーオーバーランニングクラッチを備えたスタータードライブの設計と動作原理

フリーホイールローラークラッチを備えたスタータードライブの設計の基礎はドライブ（外側）ケージであり、その拡張部分にはローラーとその圧力スプリングを取り付けるために可変断面のキャビティが刻まれています。ドライブケージの内部には、ドライブギアと組み合わされたドリブンケージが取り付けられており、スターターの動作中にフライホイールクラウンと噛み合います。ローラーは、ドリブンケージの外面とドライブケージのキャビティの間のスペースに取り付けられ、スプリング (および場合によっては追加のプランジャー) の助けを借りてキャビティの狭い部分に移動します。ローラーの脱落は緩み止めワッシャーによって防止され、全体の構造はカップリングケーシングによって組み立てられます。

ドライブクリップのシャンクには、カップリング、リーシュ、またはフォーク取り付けリングがあり、自由に植えられ、減衰スプリングを介してクリップの拡張部分に当てられます。フォーククラッチがクリップのシャンクから滑り落ちないように止め輪で固定されています。ドライブクリップの内側には、スターターまたはギアボックスのローターシャフトのスプラインと噛み合うスプラインがあります。スプライン接続により、シャフトからのトルクがドライブケージとスタータードライブ全体に伝達されます。

ローラーオーバーランニングクラッチを備えた駆動装置は次のように機能します。イグニッションがオンになると、スタータートラクションリレーが作動し、そのアーマチュアがフォークを引っ張り、その結果、ドライブがフライホイールに向かって押されます。ドライブギアがフライホイールと噛み合うために、その歯にはベベルが付いており、減衰スプリングもここで役に立ちます（また、機構の衝撃力を軽減し、歯やその他の部品の損傷を防ぎます）。同時にスターターモーターが始動し、そのシャフトからのトルクがドライブケージに伝達されます。ばねの作用により、ケージ内のローラーはキャビティの最も狭い部分に位置し、そのため、キャビティの壁、ローラー、および駆動ケージの外面の間に大きな摩擦力が発生します。これらの力により、ドライブとドリブンクリップ全体が確実に回転します。その結果、スターターからのトルクがフライホイールクラウンに伝達され、エンジンのクランクシャフトが回転します。

パワーユニットが正常に始動すると、フライホイールの角速度が増加し、そこからのトルクがスターターに伝達され始めます。特定の角速度に達すると、ローラーは遠心力の作用を受けてキャビティ内を移動し、拡張部分に入ります。この動きの結果、駆動クリップと従動クリップの間の摩擦力が減少し、ある時点で部品が分離され、トルクの流れが遮断され、スターターローターの回転が停止します。同時に、スターターがオフになり、スプリングの作用下にあるドライブ（およびシャフトの斜めの歯）がフライホイールから外され、元の位置に戻ります。

現在、ローラーオーバーランニングクラッチの設計には多くのバリエーションがありますが、それらはすべて上記の動作原理を備えています。ローラークラッチを備えたスタータードライブは、その外観で簡単に認識できます。クラッチはギアの側面にある幅の狭いリングの形状をしています。

ラチェットオーバーランニングクラッチを備えたスタータードライブの設計と動作原理

ラチェットフリーホイールクラッチの設計の基本は、駆動装置によって形成され、端に鋸歯状のハーフカップリングによって駆動されるペアです。ドライブハーフカップリングはガイドスリーブ上に配置されており、テープスレッドによってガイドスリーブに接続されており、スリーブの内側にはスターターシャフトと接続するためのストレートスプラインがあります。反対側にもブッシュ上にありますが、剛性のない接続のみで、駆動ギアと一緒に作られた被駆動ハーフカップリングがあります。被駆動クラッチの端にも鋸歯があり、駆動ハーフカップリングの歯と噛み合うことができます。

カップリング半体の下には、駆動カップリング半体に接続された円錐形の溝を備えたリングと、被駆動半カップリングとのピン接続を有するクラッカーで構成されるロック機構があります。非動作位置では、リングはパンくずリストをスリーブに押し付けます。上から、カップリングの半分は開いたガラスの形の本体で閉じられており、その開いた側には、駆動カップリングの半分がスリーブから滑り落ちるのを防ぐロックリングがあります。

ラチェットオーバーランニングクラッチを備えた駆動装置は次のように動作します。前の場合と同様にイグニッションがオンになると、フライホイールに駆動力がもたらされ、ギアがクラウンと噛み合います。この場合、軸方向の力が発生し、これにより両方のカップリング半分が係合し、スターターからの回転がギアとフライホイールに伝達されます。エンジンが始動すると、トルクの流れの方向が変わり、被駆動クラッチの半分が先頭のクラッチよりも速く回転し始めます。ただし、逆回転中は、クラッチの歯間の噛み合いは不可能になります。ベベルの存在により、歯が互いに滑り、駆動側のカップリングが被動側のカップリングから離れます。同時に、ロック機構のパンくずを押す円錐形の溝が付いたリングが押し戻され、遠心力の作用でクラッカーがピンに沿って上昇します。最高点に到達すると、クラッカーがリングに押し付けられ、カップリングの半分が互いに一定の距離を置いて固定されます。その結果、トルクの流れが遮断されます。スターターがオフになると、ドリブンクラッチの回転が半分止まり、クラッカーが滑り落ちてロックが解除され、ドライブは元の位置に戻ります。

ラチェットオーバーランニングクラッチを備えたスタータードライブは、その外観によって簡単に認識できます。ガラスの形状をしており、その内側にカップリングの半分が配置されています。このような機構は現在、MAZ、Ural、KamAZなどのトラックで使用されています。

投稿日時: 2023 年 8 月 22 日