(57)【要約】【課題】高い噛合い性を保持した、空転時のトルクが小さく、耐久性に優れた一方向クラッチを提供すること。【解決手段】  一対の相手部材１０、２０との間に、一方の前記相手部材２０と相対回転可能に、他方の前記相手部材１０とは相対回転不能に、配置された複数のスプラグ３０を有し、前記一対の相手部材１０、２０との間で、前記スプラグ３０の傾きによって、空転および回転の伝達の切替えが行われる一方向クラッチ１であって、前記スプラグ３０は、外周に、空転状態において前記一方の相手部材２０に接する第１カム面３１と、回転の伝達状態において前記一方の相手部材２０に噛合う第２カム面３２と、を有し、前記一方の相手部材２０と前記第１カム面３１との間の摩擦係数は、前記一方の相手部材２０と前記第２カム面３２との間の摩擦係数より小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の相手部材との間に、一方の前記相手部材と相対回転可能に、他方の前記相手部材とは相対回転不能に、配置された複数のスプラグを有し、前記一対の相手部材との間で、前記スプラグの傾きによって、空転および回転の伝達の切替えが行われる一方向クラッチであって、
前記スプラグは、外周に、空転状態において前記一方の相手部材に接する第１カム面と、
回転の伝達状態において前記一方の相手部材に噛合う第２カム面と、を有し、
前記一方の相手部材と前記第１カム面との間の摩擦係数は、前記一方の相手部材と前記第２カム面との間の摩擦係数より小さいことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
前記第１カム面の粗さが、前記第２カム面の粗さより小さいことにより、前記一方の相手部材と前記第１カム面との間の摩擦係数が、前記一方の相手部材と前記第２カム面との間の摩擦係数より小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項３】
前記第１カム面にＤＬＣ膜が形成され、前記第２カム面は金属面であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方向クラッチに係り、より詳しくは、外周にカム面を持つスプラグを用いた一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
スプラグ式一方向クラッチと称される、外周にカム面を持つスプラグを用いた一方向クラッチは、両相手部材である、外周に内輪軌道を持つ内輪部材と、内周に外輪軌道を持つ外輪部材、の間に複数の前記スプラグが配置され、前記両相手部材の間で、一方向にのみの回転を伝達する機能を有している。前記両相手部材の間で回転を伝達する場合、前記スプラグは、前記内輪軌道および前記外輪軌道と前記カム面が噛合う方向に傾き、噛合い状態となる。
【０００３】
回転を確実に伝達するためには、前記内輪軌道および前記外輪軌道と前記スプラグのカム面は高い噛合い性が求められる。特に、噛合い初期において、前記内輪軌道および前記外輪軌道と前記カム面との間に滑りが生じないためには、前記内輪軌道および前記外輪軌道と噛合う、噛合い域において、前記カム面との間の摩擦係数は、大きい必要があり、前記スプラグのカム面の粗さは、一定の粗さが確保されている。
【０００４】
空転状態においては、前記スプラグは、前記内輪軌道および前記外輪軌道と前記カム面の噛合いを解除する方向に傾き、前記スプラグのカム面と、前記内輪軌道または前記外輪軌道とは、滑りを伴う状態で接触している。また、空転時においては、前記両相手部材の間に偏心が生じることがあり、この偏心によって前記内輪軌道および前記外輪軌道の間隔が小さくなる範囲に位置する、前記スプラグに、大きな接触圧力が作用することがある。
【０００５】
このとき、前記内輪軌道または前記外輪軌道と接触する前記カム面の粗さが大きいことによって、前記内輪軌道または前記外輪軌道と前記スプラグのカム面の間の摩擦抵抗が大きくなり、空転状態でのトルクが大きくなる。また、前記内輪軌道または前記外輪軌道と前記スプラグのカム面の間の摩擦抵抗が大きくなると、前記カム面の摩耗も大きくなり、スプラグ式一方向クラッチの耐久性は低下する。
空転状態での前記スプラグと前記相手部材との接触を減らし、空転状態のトルクを小さくするため、前記スプラグの、空転域のカム面の曲率半径を、噛合い域のカム面の曲率半径より小さく形成したスプラグ式一方向クラッチが提案されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１０−５３３２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のスプラグ式一方向クラッチは、空転域のカム面の曲率半径を小さくすることにより、空転状態において、前記両相手部材の間の偏心が大きくなった時の接触圧力を軽減するもので、前記偏心が小さい時の接触圧力の減少は少なく、空転状態でのトルクを軽減する効果は十分でない。また、近年、省エネルギーの観点から、各機械部品の摩擦損失のさらなる低減が求められており、スプラグ式一方向クラッチに関しても、さらなる空転状態でのトルク軽減による摩擦損失の低減を望まれている。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、高い噛合い性を保持した、空転状態でのトルクが小さく、耐久性に優れた一方向クラッチを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、一対の相手部材との間に、一方の前記相手部材と相対回転可能に、他方の前記相手部材とは相対回転不能に、配置された複数のスプラグを有し、前記一対の相手部材との間で、前記スプラグの傾きによって、空転および回転の伝達の切替えが行われる一方向クラッチであって、前記スプラグは、外周に、空転状態において前記一方の相手部材に接する第１カム面と、回転の伝達の状態において前記一方の相手部材に噛合う第２カム面と、を有し、前記一方の相手部材と前記第１カム面との間の摩擦係数は、前記一方の相手部材と前記第２カム面との間の摩擦係数より小さいことである。
【００１０】
本発明の構成によれば、空転状態において、前記一方の相手部材との間の摩擦係数が前記第２カム面より小さい前記第１カム面が前記一方の相手部材に接するため、前記一方の相手部材と前記第１カム面の摩擦係数と、前記一方の相手部材と前記第２カム面の摩擦係数とが同一に形成された従来の一方向クラッチにくらべ、空転状態の接触部の摩擦抵抗が小さい。この結果、本発明の構成の一方向クラッチは、従来の一方向クラッチにくらべ、空転状態でのトルクが小さく、摩擦損失が軽減し、摩擦による前記スプラグの摩耗も軽減する。また、前記第２カム面の摩擦係数は、前記第１カム面の摩擦係数より大きく、高い噛合い性を保持している。
【００１１】
上記の課題を解決するため、請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記第１カム面の粗さが、前記第２カム面の粗さより小さいことにより、前記一方の相手部材と前記第１カム面との間の摩擦係数が、前記一方の相手部材と前記第２カム面との間の摩擦係数より小さくなっていることである。
【００１２】
本発明の構成によれば、空転状態において、前記第２カム面より粗さが小さく、摩擦係数の小さい前記第１カム面が相手部材に接する。このため、前記第１カム面の粗さと、前記第２カム面の粗さとが同一に形成された従来の一方向クラッチにくらべ、空転状態での接触部の摩擦抵抗が小さい。この結果、本発明の構成の一方向クラッチは、従来の一方向クラッチにくらべ、空転状態でのトルクが小さく、摩擦損失が軽減し、摩擦による前記スプラグの摩耗も軽減する。
また、前記第２カム面の粗さは、前記第１カム面の粗さより大きく、高い噛合い性を保持している。
【００１３】
上記の課題を解決するため、請求項３に係る発明の構成上の特徴は、前記第１カム面にＤＬＣ膜が形成され、前記第２カム面は金属面であることである。
【００１４】
本発明の構成によれば、ＤＬＣ膜を前記第１カム面に皮膜することにより、ＤＬＣ膜のもつ摩擦係数の低さによって、空転状態での前記一方向クラッチの摩擦抵抗が大幅に軽減し、さらに、前記スプラグの摩耗を大幅に軽減することができる。
また、前記第２カム面は従来品と同様の金属面であり、高い噛合い性を保持している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い噛合い性を保持した、空転状態でのトルクが小さい一方向クラッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の一方向クラッチの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の一方向クラッチの偏心状態の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の一方向クラッチの断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の一方向クラッチの偏心状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
この発明の第１の実施の形態の一方向クラッチを、以下図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態の一方向クラッチの断面図である。
第１の実施形態の一方向クラッチ１は、例えば、自動車のトルクコンバータ等に組み付けられるものである。図１に示すように、一方向クラッチ１は、一方の相手部材としての、外周に内輪軌道２１を有する鋼製の内輪部材２０と、この内輪部材２０の外周側に配置された他方の相手部材である、内周に外輪軌道１１を有する鋼製の外輪部材１０、との一対の相手部材の間に配置される。鋼材からなる複数のスプラグ３０は、内輪軌道２１と外輪軌道１１との間に配置され、複数のスプラグ３０を等間隔に保持する保持器４０と、保持器４０の内周に配置されたバネ部材５０と、を備えている。
【００１９】
保持器４０は、スプラグ３０を周方向に沿って所定間隔で保持するもので、炭素鋼等の金属材料から成る環体である。保持器４０は、円筒部４２と、円筒部４２の軸方向一方側端部から径方向外方に延びる円盤部４３を有している。円筒部４２の軸線方向中央には、複数のスプラグ３０を保持する複数のポケット４１が周方向等間隔に形成されている。保持器４０は、円盤部４３の外周４４を外輪部材１０の外輪軌道１１に圧入され、外輪部材１０に拘束されている。すなわち、保持器４０および複数のスプラグ３０は、外輪部材１０と相対回転不能に、内輪部材２０とは相対回転可能に配置されている。
【００２０】
バネ部材５０は、保持器４０の径方向内方に配置されており、複数の舌部５１を有し、各舌部５１が、各スプラグ３０を内輪軌道２１、外輪軌道１１に対して噛合わせる方向に付勢している。
【００２１】
スプラグ３０は、中間部に、くびれた部分を有する、ひょうたん形の形状で、くびれた部分より内輪部材側の外周には、変曲点Ｐをはさんで、曲率半径Ｒ１の第１カム面３１と、曲率半径Ｒ１より大きな曲率半径Ｒ２の第２カム面３２が形成されている。スプラグ３０は鋼材の引抜き加工で成型され、熱処理で硬化されたあと、バレルによって仕上げられている。第１の実施形態の一方向クラッチのスプラグ３０は、バレルによる仕上げのあと、さらに第１カム面３１のみ研磨またはラップで仕上げられ、第１カム面３１の表面粗さは、第２カム面３２の粗さよりさらに小さくなっている。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施形態の一方向クラッチの偏心状態の断面図である。
図１、図２に基づき、本発明の第１の実施形態の一方向クラッチの作用について説明する。
本発明の第１の実施形態の一方向クラッチ１では、内輪部材２０が外輪部材１０に対して相対的に一方向（図１の矢印Ａ方向）に回転することにより、スプラグ３０が内輪軌道２１及び外輪軌道１１に噛合う方向に傾き、回転伝達状態となる。このとき、スプラグ３０と内輪軌道２１は変曲点Ｐ近くの第２カム面３２で接している。
【００２３】
内輪部材２０が外輪部材１０に対して相対的に他方向（図２の矢印Ｂ方向）に回転した場合は、内輪部材２０の回転に伴い、スプラグ３０に、内輪軌道２１及び外輪軌道１１に噛合う方向と逆方向（図２の矢印Ｃ方向）に傾く力が働き、スプラグ３０と内輪軌道２１及び外輪軌道１１との噛合いが解除されることにより、回転伝達状態から、空転状態への切替えがおこなわれる。
【００２４】
空転状態においては、バネ部材５０がスプラグ３０を内輪軌道２１及び外輪軌道１１に噛合わせる方向に押付けている。しかし、内輪部材２０の回転に伴い、スプラグ３０は、内輪軌道２１および外輪軌道１１との噛合いを解除する方向（図２の矢印Ｃ方向）に若干傾き、スプラグ３０の変曲点Ｐ近くの第１カム面３１が、内輪軌道２１と滑りを伴う状態で接触する。
【００２５】
また、空転状態において、外輪部材１０と内輪部材２０の間に偏心が生じることがある。この偏心によって、円周上に、内輪軌道２１と外輪軌道１１の間隔が小さくなる範囲が生じ、この範囲に位置する、スプラグ３０は、図２に示すように、噛合いを解除する方向（図２の矢印Ｃ方向）にさらに傾く。このとき、第１カム面３１の曲率半径Ｒ１は、第２カム面３２の曲率半径Ｒ２より小さいため、第１カム面３１と内輪軌道２１の間の接触力は若干軽減する。しかし、外輪部材１０と内輪部材２０の間の偏心が大きい場合は、第１カム面３１と内輪軌道２１の間には、大きな接触力を伴う滑りが生じる。
【００２６】
通常、内輪軌道２１と第１カム面３１の接触において、粗さのパラメータが同一であれば、第１カム面３１の粗さと、内輪軌道２１と第１カム面３１の間の摩擦係数は、略比例する。また、第２カム面３２と内輪軌道２１との間に滑りが生じないためには、第２カム面３２と内輪軌道２１の間の摩擦係数は、大きい必要があり、第２カム面３２は一定の粗さが確保されている。
【００２７】
また、従来の一方向クラッチにおいては、第１カム面の粗さは、第２カム面の粗さと等しく、第１カム面の粗さも一定の粗さが確保されている。すなわち、従来の一方向クラッチにおいては、空転状態における、第１カム面と内輪軌道２１の間の摩擦係数が大きく、大きな接触力を伴う滑りの場合、大きな摩擦抵抗が生じる。
【００２８】
しかし、本発明の第１の実施形態の一方向クラッチ１においては、第１カム面３１の粗さが、第２カム面３２の粗さより小さいため、第１カム面３１と内輪軌道２１の間の摩擦係数が、第１カム面の粗さと第２カム面の粗さとが等しい従来の一方向クラッチの、第１カム面と内輪軌道２１の間の摩擦係数より小さい。すなわち、本発明の第１の実施形態の一方向クラッチは、空転状態において外輪部材１０と内輪部材２０の間に大きな偏心が生じ、大きな接触力を伴う滑りが発生しても、従来の一方向クラッチにくらべ、摩擦抵抗が小さい。この結果、空転状態での摩擦抵抗による、トルクの増加、発熱、スプラグ３０の摩耗、が軽減される。
【００２９】
また、第２カム面３２は一定の粗さが確保されているため、第２カム面３２と内輪軌道２１の間の摩擦係数が大きく、噛合い時に第２カム面３２と内輪軌道２１との間に滑りが生じることはない。
すなわち、本発明の第１の実施形態の一方向クラッチは、高い噛合い性を保持し、空転状態でのトルクが小さく、耐久性に優れている。
【００３０】
（第２の実施形態）。
この発明の第２の実施形態の一方向クラッチ２を図面を参照して説明する。
図３は本発明の第２の実施形態の一方向クラッチ２の断面図である。
【００３１】
第２の実施形態の一方向クラッチ２は、スプラグ２３０の第１カム面２３１が第１の実施形態の一方向クラッチ１と異なり、他は第１の実施形態の一方向クラッチ１と共通である。
第２の実施形態の一方向クラッチでは、第１の実施形態の一方向クラッチと共通の形状、構成、作用効果については説明を省略することにし、第１の実施形態の一方向クラッチと異なる構成、作用効果についてのみ説明を行う。また、第１の実施形態の一方向クラッチと共通の構成部品については、同一符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
図３に示すように、本発明の第２の実施形態の一方向クラッチ２は、一方の相手部材としての、外周に内輪軌道２１を有する鋼製の内輪部材２０と、この内輪部材２０の外周側に配置された、他方の相手部材である、内周に外輪軌道１１を有する鋼製の外輪部材１０との一対の相手部材の間に配置される。鋼材からなる複数のスプラグ２３０は、内輪軌道２１と外輪軌道１１との間に配置され、複数のスプラグ２３０を等間隔に保持する保持器４０と、保持器４０の内周に配置されたバネ部材５０と、を備えている。
【００３３】
保持器４０は、スプラグ２３０を周方向に沿って所定間隔で保持するもので、炭素鋼等の金属材料から成る環体である。保持器４０は、円筒部４２と、円筒部４２の軸方向一方側端部から径方向外方に延びる円盤部４３を有している。円筒部４２の軸線方向中央には、複数のスプラグ２３０を保持する複数のポケット４１が周方向等間隔に形成されている。保持器４０は、円盤部４３の外周４４を外輪部材１０の外輪軌道１１に圧入され、外輪部材１０に拘束されている。すなわち、保持器４０および複数のスプラグ２３０は、外輪部材１０と相対回転不能に、内輪部材２０とは相対回転可能に配置されている。
【００３４】
バネ部材５０は、保持器４０の径方向内方に配置されており、複数の舌部５１を有し、各舌部５１が、各スプラグ２３０を内輪軌道２１、外輪軌道１１に対して噛合わせる方向に付勢している
【００３５】
スプラグ２３０は、鋼等の金属材料からなり、中間部に、くびれた部分を有する、ひょうたん形の形状に形成されている。くびれた部分より内輪部材側の外周には、変曲点２Ｐをはさんで、曲率半径Ｒ１の第１カム面３１と、曲率半径Ｒ１より大きな曲率半径Ｒ２の第２カム面３２が形成されている。スプラグ２３０は鋼材の引抜き加工で成型され、熱処理で硬化されたあと、バレルによって仕上げられている。
【００３６】
第２の実施形態の一方向クラッチ２のスプラグ２３０は、バレルによる仕上げのあと、第１カム面２３１のみダイヤモンドライクカーボン膜２３３（以下ＤＬＣ膜２３３）が皮膜され、第２カム面２３２は金属面となっている。
ＤＬＣ膜２３３は、複数のスプラグ２３０をカム面を外周に棒状にならべ、第１カム面２３１以外をマスキングして、例えば、化学蒸着法等によって皮膜されている。
【００３７】
図４は、本発明の第２の実施形態の一方向クラッチの偏心状態の断面図である。
図３、図４に基づき、本発明の第２の実施形態の一方向クラッチの作用について説明する。
一方向クラッチ２では、内輪部材２０が外輪部材１０に対して相対的に一方向（図３の矢印Ｄ方向）に回転することにより、スプラグ２３０が内輪軌道２１及び外輪軌道１１に噛合う方向に倒れ、回転伝達状態となる。このとき、スプラグ２３０と内輪軌道２１は変曲点２Ｐ近くの第２カム面２３２で接している。
【００３８】
内輪部材２０が外輪部材１０に対して相対的に他方向（図４の矢印Ｅ方向）に回転した場合は、内輪部材２０の回転に伴い、スプラグ２３０に、内輪軌道２１及び外輪軌道１１に噛合う方向と逆方向（図４の矢印Ｆ方向）に傾く力が働き、スプラグ２３０と内輪軌道２１及び外輪軌道１１との噛合いが解除されることにより、回転伝達状態から、空転状態への切替がおこなわれる。空転状態となり、回転伝達が遮断される。
【００３９】
空転状態においては、バネ部材５０がスプラグ２３０を内輪軌道２１及び外輪軌道１１に噛合わせる方向に押付けている。しかし、内輪部材２０の回転に伴い、スプラグ２３０は、内輪軌道２１および外輪軌道１１との噛合いを解除する方向（図４の矢印Ｆ方向）に若干傾き、スプラグ２３０の変曲点２Ｐ近くの第１カム面２３１が、内輪軌道２１と滑りを伴う状態で接触する。
【００４０】
また、空転状態において、外輪部材１０と内輪部材２０の間に偏心が生じることがある。この偏心によって、円周上に、内輪軌道２１と外輪軌道１１の間隔が小さくなる範囲が生じ、この範囲に位置する、スプラグ２３０は、噛合いを解除する方向（図４の矢印Ｆ方向）にさらに傾く。外輪部材１０と内輪部材２０の間の偏心が大きい場合、第１カム面２３１と内輪軌道２１の間には、大きな接触力を伴う滑りが生じる。
【００４１】
従来の一方向クラッチにおいては、第１カム面の摩擦係数は、第２カム面の摩擦係数と等しく、第１カム面も一定の摩擦係数が確保されている。すなわち、従来の一方向クラッチにおいては、空転状態における、第１カム面と内輪軌道２１の間の摩擦係数が大きく、大きな接触力を伴う滑りの場合、大きな摩擦抵抗が生じる。
【００４２】
本発明の第２の実施形態の一方向クラッチ２においては、第１カム面２３１にＤＬＣ膜２３３が皮膜されている。鋼等の金属面に皮膜されたＤＬＣ膜２３３の摩擦係数は、母材の表面状態が同一であれば、金属面にくらべ、はるかに小さい。また、ＤＬＣ膜２３３は金属にくらべ非常に硬く、摩擦による摩耗も少ない。一方向クラッチ２の第１カム面２３１と内輪軌道２１の間の摩擦係数は、第１カム面、第２カム面共に金属面である従来の一方向クラッチの、第１カム面と内輪軌道２１の間の摩擦係数より小さい。
【００４３】
すなわち、本発明の第２の実施形態の一方向クラッチは、空転状態において、外輪部材１０と内輪部材２０の間に大きな偏心が生じ、第１カム面２３１と内輪軌道２１の間に、大きな接触力を伴う滑りが発生しても、従来の一方向クラッチにくらべ、摩擦抵抗が小さい。この結果、空転状態での摩擦抵抗による、トルクの増加、スプラグ２３０の摩耗、が軽減される。
【００４４】
また、第２カム面２３２は従来の金属面であるため、第１カム面２３１と内輪軌道２１の間の摩擦係数が大きく、噛合い時に、第２カム面２３２と内輪軌道２１との間に滑りが生じることはない。
すなわち、本発明の第２の実施形態の一方向クラッチは、高い噛合い性を保持し、空転状態でのトルクが小さく、耐久性に優れている。
【００４５】
第１の実施形態、および第２の実施形態では、外輪部材１０と、複数のスプラグ３０、２３０を保持する保持器４０との相対回転が防止されているが、本発明の他の実施形態においては、内輪部材２０と、複数のスプラグ３０、２３０を保持する保持器４０との相対回転が防止されていてもよい。
【００４６】
第１の実施形態では、第１カム面３１の粗さが、第２カム面３２の粗さより小さく、第２の実施形態では、第１カム面３１にＤＬＣ膜が形成され、第２カム面３２は金属面であるが、本発明の他の実施形態においては、第１カム面３１に樹脂等が皮膜され、第２カム面が金属面である等、他の摩擦係数の設定手段を用いた、内輪軌道２１と第１カム面３１との間の摩擦係数が、内輪軌道２１と第２カム面３２との間の摩擦係数より小さい、一方向クラッチであってもよい。
【００４７】
第１の実施形態、および第２の実施形態では、複数のスプラグ３０、２３０を保持する保持器４０は、１個の環体であるが、他の実施形態においては、保持する保持器４０は、２個の環体で構成されていてもよい。
【００４８】
本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは当然である。
【符号の説明】
【００４９】
１、２        ‥  一方向クラッチ
１０、２１０  ‥  外輪部材（相手部材）
２０、２２０  ‥  内輪部材（相手部材）
３０、２３０  ‥  スプラグ
３１、２３１  ‥  第１カム面
３２、２３２  ‥  第２カム面
２３３        ‥  ＤＬＣ膜
【図１】
2015158250.tif 000003
【図２】
2015158250.tif 000004
【図３】
2015158250.tif 000005
【図４】
2015158250.tif 000006