(57)【要約】【課題】スプリング力やディスエンゲージ力を変えずに空転トルクを低減し、リボンスプリングの寿命を向上させることができる一方向クラッチ、一方向クラッチ用スプラグおよびその製造方法を提供する。【解決手段】内輪2および外輪3と、内輪2外周面および外輪3内周面にそれぞれ接するカム面4a,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が形成された保持器5,6と、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とが配置される一方向クラッチ1において、各スプラグ4がスプリング接触面4cを除くスプラグ4の周面に表面処理膜が形成されるスプラグ4とされている。【選択図】図１
2008106834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪外周面に接する内カム面、外輪内周面に接する外カム面およびリボンスプリングに接するスプリング接触面が周面に形成されている一方向クラッチ用スプラグにおいて、スプリング接触面を除くスプラグの周面に表面処理膜が形成され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】
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のスプラグとされていることを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項３】
請求項１の一方向クラッチ用スプラグを製造する方法であって、所定の周面形状とされたスプラグのスプリング接触面に棒状のマスキング用治具を当てる工程と、マスキング用治具が当てられたスプラグに表面処理を施す工程とを備えていることを特徴とする一方向クラッチ用スプラグの製造方法。
【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、一方向クラッチ用スプラグおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一方向クラッチは、内輪と外輪の間に、内保持器と外保持器によって複数のスプラグを保持し、その内保持器と外保持器との間にスプラグを起立する方向にリボンスプリングを嵌め、そのリボンスプリングにより各スプラグにモーメントを与えて、内輪と外輪の表面に各スプラグを接触させているものが知られている。
【０００３】
スプラグは、内輪外周面に接する内カム面、外輪内周面に接する外カム面およびリボンスプリングに接するスプリング接触面が周面に形成されているものが知られている。
【特許文献１】実開平５−８６０４４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の性能を向上させる方法の一つとして、空転トルクを低減させることが挙げられる。空転トルクが小さければ小さいほど、スプラグと内輪によって生じる摩擦抵抗による損失が少なくなり、一方向クラッチに必要な動力を低減させることができる。
【０００５】
そこで、従来は、空転トルクを低減させるために、スプリング力の低減やディスエンゲージ力（＝F×R×sinθ）の増加により対策を行ってきた。ここで、スプラグの重心をＯ、外カム接触点（スプラグ外カム面と外輪との接触点）と重心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として表わしている。
【０００６】
しかし、これらの対策はスプラグと内外輪との噛合性を両立させる必要があるためスプリング力の低減やディスエンゲージ力の増加には限界があり、空転トルクを低減させるのが困難であった。
【０００７】
この発明は、スプリング力やディスエンゲージ力を変えずに空転トルクを低減し、リボンスプリングの寿命を向上させることができる一方向クラッチ、一方向クラッチ用スプラグおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、外輪内周面に接する外カム面およびリボンスプリングに接するスプリング接触面が周面に形成されている一方向クラッチ用スプラグにおいて、スプリング接触面を除くスプラグの周面に表面処理膜が形成されることを特徴とするものである。
【０００９】
スプリング接触面とは、リボンスプリングが摺動することにより実際にスプラグに接触する部分のことをいう。
【００１０】
表面処理膜は、表面硬度HV６００以上となるものが好ましく、例えば、CrN（クロム窒化物）、TiN（チタン窒化物）、DLC（ダイヤモンドライクカーボン）が適している。スプラグの表面硬度がHV６００より低くなると、スプラグの磨耗が激しくなるため好ましくない。
【００１１】
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。スプリング接触面とは、スプラグに当接しているリボンスプリングが摺動することによりスプラグに接する範囲であって、このくびれた中央部分のことをいう。
【００１２】
スプラグの空転時にはリボンスプリングのばね力により、外カム接線力周りのモーメントが、スプラグに発生する。また、そのモーメントにより内輪と内カム面の間には、押しつけ荷重が発生する。
【００１３】
空転トルクとは、この押しつけ荷重により発生する（摩擦力）×（内輪軌道半径）で表わされるフリクショントルクである。ここで、摩擦力は、（摩擦係数）×（押しつけ荷重）で表わされる。この空転トルクを低減するには、摩擦係数を低下させればよい。
【００１４】
したがって、空転トルクを低減させるには、スプラグと内外輪との摩擦係数が下がり、かつスプラグが磨耗に耐えうる表面処理をスプラグに施すことが望ましい。そこで、スプラグに表面処理を施し、スプラグの表面に表面処理膜を形成させる。
【００１５】
この表面処理膜は、スプラグの表面硬度が高くなる（表面硬度HV１０００以上にする）傾向にある。これにより、スプラグの耐摩耗性は向上するが、スプリング接触面を含めたスプラグ全体に表面処理膜が形成されると、ロック状態と空転状態との相互間の移行に伴いリボンスプリングがスプリング接触面を摺動するため、リボンスプリングの磨耗が懸念される。
【００１６】
そこで、請求項１の発明のようにスプリング接触面には、表面処理膜が形成されないようにすると、リボンスプリングの磨耗を低減することができ、リボンスプリングの寿命を向上させることができる。
【００１７】
請求項２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のスプラグとされていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３による一方向クラッチ用スプラグの製造方法は、請求項１の一方向クラッチ用スプラグを製造する方法であって、所定の周面形状とされたスプラグのスプリング接触面に棒状のマスキング用治具を当てる工程と、マスキング用治具が当てられたスプラグに表面処理を施す工程とを備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
所定の周面形状とされたスプラグは、例えば、冷間鍛造で製作される。
【００２０】
マスキング用治具は、例えば、断面円形とされ、その半径がスプリング接触面の円弧部分の半径に等しくされる。
【００２１】
表面処理膜の形成は、所定の位置に固定されている二本のマスキング用治具の間にスプリング接触面が密接するようにスプラグを挟み込み、PVD法（物理気相成長法）により表面硬度HV６００以上となるようにスプラグに表面処理を行う。PVD法は、イオンプレーティング、スパッタリングおよび真空蒸着があり、スプラグの表面にHV６００以上となる表面処理膜が形成されるのであれば、特に限定されない。
【００２２】
スプラグは、１枚ずつ処理してもよく、複数枚積み重ねて処理してもよい。複数枚積み重ねた場合に、重ね合わせ面には表面処理が施されないが、重ね合わせ面は、噛み合い性および耐磨耗性のいずれにも影響を及ぼさないため、問題はない。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の一方向クラッチ、一方向クラッチ用スプラグおよびその製造方法によると、スプラグに表面処理膜が形成されることにより従来よりもスプラグと内輪との摩擦が少なくなるため、空転トルクを低減させることができる。また、リボンスプリングが接するスプリング接触面には、表面処理膜が形成されないため、リボンスプリングの磨耗を低減することにより、リボンスプリングの寿命を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１は、この発明の一方向クラッチを示す。図２は、この発明のスプラグを示す。図３は、この発明のスプラグに作用する力を示す。図４は、この発明のスプラグの製造方法を示す。図２および図４の上下を上下、左右を左右という。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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(3)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。
【００３０】
図２に示すように、スプラグ(4)の周面は、上面、下面、右面および左面とからなっている。上面が外カム面(4b)、下面が内カム面(4a)となっており、右面および左面の中にスプリング接触面(4c)がそれぞれ形成されている。スプリング接触面(4c)以外の面は表面硬度がHV１０００以上と高くなっているが、スプリング接触面(4c)には表面処理が施されていないため表面硬度は高くなっていない。そのため、スプリング接触面(4c)に当接するリボンスプリング(7)の磨耗が激しくなることはない。
【００３１】
図３は、空転時のスプラグ(4)のカム面(4a)に作用する力を示している。空転時には、リボンスプリング(7)のばね力Ｆによりスプラグ(4)には、外カム接触点周りのモーメントＭが発生する。また、そのモーメントＭにより内輪(2)と内カム面(4a)との間には、押しつけ荷重Ｎが発生する。
【００３２】
空転トルクとは、この押しつけ荷重Ｎにより発生する摩擦力（μＮ）×内輪軌道半径Ｒｉで表わされるフリクショントルクである。この空転トルクを低減させるには、摩擦係数μを低下させればよい。  
そこで、スプリング接触面(4c)を除く部分に表面処理を施し、表面処理膜を形成させる。表面処理膜は、内カム面(4a)に形成されているため、内カムと内輪間の摩擦係数が小さくなり、空転トルクを低減させる。
【００３３】
図４には、スプリング接触面(4c)を除く部分に表面処理膜が形成される方法が示されている。同図に示すように、スプリング接触面(4c)がマスキング用治具(8)に密接し、かつ、スプラグ(4)がマスキング用治具(8)に嵌め込まれている。この状態で、スプラグ(4)全体にPVD法による表面処理を施すと、例えば、DLCの表面処理膜が形成される。スプリング接触面(4c)には、二本のマスキング用治具(8)が密接して表面処理の妨げとなっているため表面処理膜が形成されず、スプリング接触面(4c)を除く部分には、表面処理の妨げとなるものがないため表面処理膜が形成される。これにより、空転トルクを低減させ、リボンスプリング(7)の寿命を向上させることができる。さらに、図示されているスプラグ(4)の上から表面処理が必要なスプラグを嵌め込んで積み重ねることにより、複数のスプラグに表面処理を施すことができる。
【００３４】
上記実施形態では、DLCの表面処理膜が形成されるとしているが、CrNであってもよく、TiNであってもよい。また、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。さらに、上記実施形態では、スプラグを遠心力により噛み込み解除方向に傾動するディスエンゲージタイプとして説明しているが、噛み込み方向に傾動するエンゲージタイプのスプラグであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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、一方向クラッチ用スプラグに施された表面処理を示した図である。
【図３】図３は、この発明による一方向クラッチ用スプラグに作用する力を模式的に示した図である。
【図４】図４は、スプラグに表面処理膜を形成する方法を示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
(1)            一方向クラッチ
(2)            内輪
(3)            外輪
(4)            スプラグ
(4a)          内カム面
(4b)          外カム面
(4c)          スプリング接触面
(5)            内保持器
(6)            外保持器
(7)            リボンスプリング
(8)            マスキング用治具
【図１】
2008106834.tif 000003
【図２】
2008106834.tif 000004
【図３】
2008106834.tif 000005
【図４】
2008106834.tif 000006