(57)【要約】      （修正有）【課題】スプラグの輪郭形状を変更することなく、ディスエンゲージスピードを低減し、スプラグと内輪との噛合い寿命を向上することができる一方向クラッチ用スプラグおよび一方向クラッチを提供する。【解決手段】スプラグ４は、その外カム面側半部４１の両側面全体に、均一厚みスプラグに対して切除部が形成されており、外カム面側半部４１が薄肉、内カム面側半部４２が厚肉の段付き状とされている。外カム面側半部４１の両側面が平坦面でかつ軸方向に直交する面に対して対称となるように設けられている。こうして、外カム面側半部４１が内カム面側半部４２よりも軽くされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪外周面に接する内カム面および外輪内周面に接する外カム面が形成されて内輪と外輪との間に配置され、外輪と一体に回転して遠心力増大時に内輪より浮き上がる一方向クラッチ用スプラグであって、
外カム面側半部が内カム面側半部よりも軽くされていることを特徴とする一方向クラッチ用スプラグ。
【請求項２】
外カム面側半部が薄肉、内カム面側半部が厚肉の段付き状とされている請求項１の一方向クラッチ用スプラグ。
【請求項３】
内輪外周面に接する内カム面および外輪内周面に接する外カム面が形成されて内輪と外輪との間に配置され、外輪と一体に回転して遠心力増大時に内輪より浮き上がる一方向クラッチ用スプラグであって、
外カム面が外輪に接触する外カム接触点とスプラグ重心との距離がＲ、スプラグ重心位置において遠心力方向と外カム接触点方向とがなす角がθである均一な厚みのスプラグを基準にして、その輪郭形状を保って一部が切除された形状とされており、外カム接触点とスプラグ重心との距離をＲ’、スプラグ重心位置において遠心力方向と外カム接触点方向とがなす角をθ’として、Ｒsinθ＜Ｒ’sinθ’であることを特徴とする一方向クラッチ用スプラグ。
【請求項４】
内輪および外輪と、内輪外周面および外輪内周面にそれぞれ接するカム面が形成されている複数のスプラグと、スプラグ相互の周方向位置を規制すべくスプラグを個別に収容する複数のポケットが形成された保持器と、スプラグを収容するポケットが形成され内外輪をロックする方向にスプラグを付勢するリボンスプリングとを備えている一方向クラッチにおいて、各スプラグが請求項１から３までのいずれかとされていることを特徴とする一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の変速機構などの動力伝達装置に用いられる一方向クラッチ用のスプラグおよびこのスプラグを備えた一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
スプラグを用いた一方向クラッチとしては、従来、内輪および外輪と、内輪外周面および外輪内周面にそれぞれ接するカム面が形成されている複数のスプラグと、スプラグ相互の周方向位置を規制すべくスプラグを個別に収容する複数のポケットが形成された保持器と、スプラグを収容するポケットが形成され内外輪をロックする方向にスプラグを付勢するリボンスプリングとを備えたものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
スプラグは、冷間鍛造などで製作され、その厚み（軸方向の寸法）は、場所によらず一定（均一厚み）とされている。
【特許文献１】特開２００１−３３００６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような一方向クラッチ用スプラグは、スプラグを内輪より浮き上がらせるために要する遠心力を外輪の回転により発生させている。スプラグが浮き上がるのに要する外輪回転数（以下「ディスエンゲージスピード」と称す）を低くすると、スプラグと内輪との摩擦が少なくなり、噛合い寿命が長くなる。
【０００５】
そこで、従来は、ディスエンゲージスピードを下げるためにスプラグの輪郭形状（一方向クラッチの軸方向から見た形状）を変化させて対応していたが、スプラグの輪郭形状は、保持器との干渉やリボンスプリングとのしめ代などにより制約を受け、設計自由度が低いため、ディスエンゲージスピードを低減するには限界があった。
【０００６】
この発明は、スプラグの輪郭形状を変更することなく、ディスエンゲージスピードを低減し、スプラグと内輪との噛合い寿命を向上することができる一方向クラッチ用スプラグおよび一方向クラッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１による一方向クラッチ用スプラグは、内輪外周面に接する内カム面および外輪内周面に接する外カム面が形成されて内輪と外輪との間に配置され、外輪と一体に回転して遠心力増大時に内輪より浮き上がる一方向クラッチ用スプラグであって、外カム面側半部が内カム面側半部よりも軽くされていることを特徴とするものである。  
スプラグ側面視形状（軸方向から見た形状）は、公知のものと同じであり、内カム面と外カム面とのほぼ中央部分がくびれた形状（いわゆる瓢箪形状）とされる。そして、くびれ部分よりも径方向外側部分を外カム面側半部、同内側部分を内カム面側半部として、側面の輪郭形状を保ったままで、外カム面側半部が内カム面側半部に対して相対的に軽量化（薄肉化）される。両半部を区切る線は、くびれ部分同士をつなぐ直線に限定されるものではなく、曲線（例えば内カム面に向かって凸の円弧状など）であってもよい。
【０００８】
スプラグは、外輪と同期回転させられ、この回転により、スプラグに遠心力が作用し、ロック状態からフリー状態に移行した際には、この遠心力による外カム接触点（スプラグ外カム面と外輪との接触点）回りのモーメント（以下「ディスエンゲージモーメント」と称す）によって、スプラグの内カム面が内輪から離脱する。ディスエンゲージスピードを低減するには、ディスエンゲージモーメントを大きくすればよい。
【０００９】
スプラグは、外カム面側半部が薄肉、内カム面側半部が厚肉の段付き状とされていることがあり、また、両半部の厚み（最大厚み）は、同じとして、外カム面側半部に貫通孔や切欠きなどの切除部が設けられているようにしてもよい。
【００１０】
好ましくは、スプラグは、外カム面側半部が薄肉、内カム面側半部が厚肉の段付き状とされる（請求項２）。
【００１１】
スプラグの外カム面には、（外輪の負荷トルク）÷（外輪軌道半径）で表わされる接線方向の力が作用し、内カム面には、（内輪の反力トルク）÷（内輪軌道半径）で表わされる接線方向の力が作用する。ここで、負荷トルクと反力トルクとは、同じ大きさであり、外輪軌道半径（外輪内周面の半径）は、内輪軌道半径（内輪外周面の半径）よりも大であるので、内カム面の接線力が、外カム面の接線力より大きくなり、内カム面の接触面圧が、外カム面の接触面圧よりも大きくなる。すなわち、内カム面は、外カム面に比べて大きい力を受けることになり、相対的に損傷を受けやすいものとなっている。
【００１２】
そこで、請求項２のスプラグのように、外カム面側半部が薄肉、内カム面側半部が厚肉の段付き状とすることにより、相対的に損傷を受けやすい内カム面側半部が厚肉となるので、内カム側の摩擦接触に対する耐久性が向上し、重心が移動することに伴うディスエンゲージスピードの低減のみならず、スプラグと内輪との磨耗による破損も低減することができ、噛合寿命を増加させることができる。
【００１３】
請求項３による一方向クラッチ用スプラグは、内輪外周面に接する内カム面および外輪内周面に接する外カム面が形成されて内輪と外輪との間に配置され、外輪と一体に回転して遠心力増大時に内輪より浮き上がる一方向クラッチ用スプラグであって、外カム面が外輪に接触する外カム接触点とスプラグ重心との距離がＲ、スプラグ重心位置において遠心力方向と外カム接触点方向とがなす角がθである均一な厚みのスプラグを基準にして、その輪郭形状を保って一部が切除された形状とされており、外カム接触点とスプラグ重心との距離をＲ’、スプラグ重心位置において遠心力方向と外カム接触点方向とがなす角をθ’として、Ｒsinθ＜Ｒ’sinθ’であることを特徴とするものである。  
外カム面が外輪に接触する外カム接触点とスプラグ重心との距離をＲ、スプラグ重心位置において遠心力方向と外カム接触点方向とがなす角をθとすると、ディスエンゲージモーメントは、遠心力×Ｒ×sinθと表され、これを大きくすることにより、ディスエンゲージスピードを低減することができる。
【００１４】
上述のように、スプラグの一部を切除するには、切欠きや貫通孔を設ければよく、この際、請求項２のように、スプラグの外カム面側半部を薄肉、内カム面側半部を厚肉の段付き状とすることが好ましいが、ディスエンゲージスピードを低減するには、ディスエンゲージモーメントを大きくすればよいことから、Ｒsinθ＜Ｒ’sinθ’を満たすＲ’およびθ’となるようにスプラグを切除することも可能である。この場合、外カム面側半部の全体を薄肉化せずに一部だけを厚肉とすることもでき、また、外カム面側半部だけの切除に限定されるものではなく、内カム面側半部の一部を含めて切除するようにしてもよく、これにより、設計の自由度が増す。
【００１５】
上記スプラグは、冷間鍛造で製作することができ、また、引き抜き加工によっても製作することができる。
【００１６】
請求項４による一方向クラッチは、内輪および外輪と、内輪外周面および外輪内周面にそれぞれ接するカム面が形成されている複数のスプラグと、スプラグ相互の周方向位置を規制すべくスプラグを個別に収容する複数のポケットが形成された保持器と、スプラグを収容するポケットが形成され内外輪をロックする方向にスプラグを付勢するリボンスプリングとが配置される一方向クラッチにおいて、各スプラグが請求項１から３までのいずれかとされていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の一方向クラッチ用スプラグおよび一方向クラッチによると、外カム面側半部が内カム面側半部よりも軽くされていることにより、従来よりも少ない回転数で外輪のスプラグの内カム面を浮き上がらせることができるため、スプラグと内輪との摩擦トルクの低下が図られる。また、外カム面側半部が薄肉、内カム面側半部が厚肉の段付き状とすることにより、スプラグと内輪との噛合寿命のより一層の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、この発明による一方向クラッチを示し、図２から図４までは、この発明によるスプラグを示している。
【００２０】
一方向クラッチ(1)は、内輪(2)および外輪(3)と、内輪(2)外周面に接する内カム面(4a)および外輪(3)内周面に接する外カム面(4b)が形成されている複数のスプラグ(4)と、スプラグ(4)相互の周方向位置を規制すべくスプラグ(4)を個別に収容する複数のポケット(P1)(P2)が形成された内保持器(5)および外保持器(6)と、内保持器(5)と外保持器(6)との間に位置しかつスプラグ(4)を収容するポケット(P3)が形成され内外輪(2)(3)をロックする方向にスプラグ(4)を付勢するリボンスプリング(7)とから構成されている。
【００２１】
外保持器(6)は、外輪(3)に固定されており、内保持器(5)は、内輪(2)および外輪(3)のいずれにも固定されていない。
【００２２】
この一方向クラッチ(1)は、外輪回転駆動で使用されるもので、スプラグ(4)は、遠心力が増大した場合に、その内カム面(4a)が内輪(2)より浮き上がるように形成されている。
【００２３】
この一方向クラッチ(1)によると、内輪(2)が外輪(3)に対して相対的に矢印Aの方向に回転すると、スプラグ(4)は、内輪(2)と摩擦接触することによりリボンスプリング(7)の弾性に付勢されつつ起立する方向に移動して、図１に示すように、内輪(2)と外輪(5)との間に噛み込み、これにより、ロック状態となって、内外輪(2)(3)は一体となって回転する。こうして、Ｃ方向に移動した外輪(3)の回転速度が速くなり、内輪(2)が外輪(3)に対して矢印Aと反対の方向に相対回転するようになると、スプラグ(4)は、リボンスプリング(7)の弾性に抗して、矢印Bのように移動し、これにより、内輪(2)と外輪(3)とのロック状態が解除され、外輪(3)は、内輪(2)と切り離された状態で回転を継続する。
【００２４】
図２に示すように、スプラグ(4)は、その外カム面側半部(41)の両側面全体に、二点鎖線で示す均一厚みスプラグに対して切除部(41a)(41b)が形成されており、外カム面側半部(41)が薄肉、内カム面側半部(42)が厚肉の段付き状とされている。切除部(41a)(41b)は、同図（ａ）に示すように、薄肉部と厚肉部との境界が内カム面(4a)に向かって凸の曲線状になるように、また、同図（ｂ）に示すように、外カム面側半部(41)の両側面が平坦面でかつ軸方向に直交する面に対して対称となるように設けられている。こうして、外カム面側半部(41)が内カム面側半部(42)よりも軽くされている。
【００２５】
図３には、このスプラグ(4)に作用するディスエンゲージモーメントを均一厚みスプラグに作用するディスエンゲージモーメントと比較して模式的に示している。同図において、均一厚みスプラグに作用する力は、二点鎖線で示されており、その重心をＯ、外カム接触点とスプラグ重心Ｏとの距離をＲ、重心Ｏに作用する遠心力をＦ、重心Ｏにおいて遠心力方向と外カム接触点方向とがなす角をθとして、ディスエンゲージモーメント＝Ｆ×Ｒ×sinθとなる。これに対して、この発明のスプラグ(4)によると、外カム面側半部(41)が内カム面側半部(42)よりも軽くされているため、重心Ｏ’が内カム面(4a)側に移動し、この結果、外カム接触点と重心Ｏ’との距離Ｒ’が大きくなり、ディスエンゲージモーメント＝Ｆ×Ｒ’×sinθ’を大きくすることができる。スプラグ(4)の内カム面(4a)は、浮き上がるまで内輪(2)と摩擦接触するが、上記スプラグ(4)は、均一厚みのスプラグに比べて、スプラグ(4)の内カム面(4a)が浮き上がり易くなっているので、摩擦接触によってスプラグ(4)が破損するのを低減させることができる。
【００２６】
図４には、スプラグ(4)のカム面(4a)(4b)に作用する力を示している。同図において、スプラグ(4)には、外カム接触点（スプラグ外カム面(4b)と外輪(3)との接触点）において負荷トルクＴが、内カム接触点（スプラグ内カム面(4a)と内輪(2)との接触点）において反力トルクＴがそれぞれ作用している。これにより、スプラグ(4)の外カム面(4b)には、（負荷トルクＴ）÷（外輪軌道半径Ｒｅ）で表わされる接線方向の力Ｆｅが作用し、内カム面(4a)には、（反力トルクＴ’）÷（内輪軌道半径Ｒｉ）で表わされる接線方向の力Ｆｉが作用する。ここで、負荷トルクＴ（＝Ｆｅ×Ｒｅ）と反力トルクＴ’ （＝Ｆｉ×Ｒｉ）とは、同じ大きさであり、外輪軌道半径Ｒｅは、内輪軌道半径Ｒｉよりも大であるので、内カム面(4a)の接線力Ｆｉが、外カム面(4b)の接線力Ｆｅより大きくなり、内カム面(4a)の接触面圧が、外カム面(4b)の接触面圧よりも大きくなる。すなわち、内カム面(4a)は、外カム面(4b)に比べて大きい力を受けることになり、相対的に損傷を受けやすいものとなっている。上記のスプラグ(4)によると、相対的に損傷を受けやすい内カム面側半部(42)が厚肉とされており、この結果、内カム面(4a)側の摩擦接触に対する耐久性が向上し、重心が移動することに伴うディスエンゲージスピードの低減のみならず、スプラグ(4)と内輪(2)との磨耗による破損も低減することができ、噛合寿命を増加させることができる。
【００２７】
図３において、ディスエンゲージモーメント＝Ｆ×Ｒ’×sinθ’を大きくするには、スプラグ(4)の形状は、図２に示したものに限定されるものではなく、均一な厚みのスプラグを基準にして、外カム接触点とスプラグ重心との距離をＲ’、スプラグ重心位置において遠心力方向と外カム接触点方向とがなす角をθ’として、Ｒsinθ＜Ｒ’sinθ’を満たす範囲で、種々の切除形状が可能である。
【００２８】
上記実施形態では、スプラグ(4)を内保持器(5)および外保持器(6)によって保持し、その内保持器(5)と外保持器(6)の間にリボンスプリング(7)を配置した例を示したが、スプラグ(4)を一つの保持器により保持し、その保持器の内側にリボンスプリング(7)を配置した構造の一方向クラッチにも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、この発明による一方向クラッチの要部を示す横断面図である。
【図２】図２は、この発明による一方向クラッチ用スプラグを示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図３】図３は、スプラグの重心に作用する力を模式的に示す図である。
【図４】図４は、スプラグのカム面に作用する力を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
(1)            一方向クラッチ
(2)            内輪
(3)            外輪
(4)            スプラグ
(5)            内保持器
(6)            外保持器
(7)            リボンスプリング
(41)          外カム面側半部
(42)          内カム面側半部
【図１】
2008095864.tif 000003
【図２】
2008095864.tif 000004
【図３】
2008095864.tif 000005
【図４】
2008095864.tif 000006