(57)【要約】【課題】ガータスプリングに摩耗が生じ難いようにする。【解決手段】外周円筒面が形成された内輪と、その内輪と同軸に配置され前記外周円筒面に対向する内周円筒面が形成された外輪１と、前記外周円筒面と前記内周円筒面の間の環状空間に配置され前記各円筒面に対応する複数のカム面１１，１２を有する複数のスプラグ２と、前記各スプラグ２に当接し、拡径方向または縮径方向への弾性力によって前記各カム面１１，１２が前記外周円筒面及び前記内周円筒面に係合する方向に前記各スプラグ２を付勢するガータスプリング３とを備えた一方向クラッチにおいて、前記ガータスプリング３の表面のうち、少なくとも前記スプラグ２との当接部分に、ＤＬＣコーティングを施した構成を採用した。このようにすれば、ガータスプリングの表面の硬度を高めて耐摩耗性を向上させるとともに、ガータスプリングとスプラグとの間の摺動摩擦を低下させ、ガータスプリングに生じる摩耗を少なくすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周円筒面が形成された内輪と、その内輪と同軸に配置され前記外周円筒面に対向する内周円筒面が形成された外輪（１）と、前記外周円筒面と前記内周円筒面の間の環状空間に配置され前記外周円筒面および前記内周円筒面に対応する複数のカム面（１１，１２）を有する複数のスプラグ（２）と、前記各スプラグ（２）に当接し、拡径方向または縮径方向への弾性力によって前記各カム面（１１，１２）が前記外周円筒面及び前記内周円筒面に係合する方向に前記各スプラグ（２）を付勢するガータスプリング（３）とを備えた一方向クラッチにおいて、
前記ガータスプリング（３）の表面のうち、少なくとも前記スプラグ（２）との当接部分に、ダイヤモンドライクカーボンコーティングを施したことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
前記外輪（１）は、その軸方向両端にそれぞれ内径方向に延びる側壁（１ａ，１ｂ）を有し、前記各スプラグ（２）の軸方向一端部（２ａ）に係止部（１４）を形成し、前記ガータスプリング（３）は、前記外輪（１）の一方の側壁（１ａ）と前記スプラグ（２）の軸方向一端部（２ａ）との間に設けられて前記係止部（１４）及び前記一方の側壁（１ａ）の内面に当接し、前記ガータスプリング（３）の表面のうち、前記一方の側壁（１ａ）の内面への当接部分に、ダイヤモンドライクカーボンコーティングを施した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】
請求項１又は２に記載の一方向クラッチに使用するガータスプリング（３）であって、前記ガータスプリング（３）は、その表面全体にダイヤモンドライクカーボンコーティングが施されていることを特徴とする一方向クラッチ用ガータスプリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動力伝達経路上で動力の伝達と遮断の切換えをする一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
一方向クラッチは、方向性を持つカップリングであり、駆動側の回転速度が従動側より速いと、動力を伝達し、駆動側の回転方向が反転したり、従動側の回転速度が駆動側より速くなったりすると、動力の伝達を遮断するものである。
この種の一方向クラッチの構成として、内輪と外輪間にスプラグを介在させ、このスプラグを、内外輪の相対的な動きに応じてその内外輪に係合・離脱させることにより、駆動側から従動側へのトルクの伝達・遮断をするスプラグ型のものがある。
【０００３】
スプラグ型の一方向クラッチは、例えば、特許文献１及び特許文献２に示すように、前記内外輪間の環状空間内に、多数のスプラグを周方向に沿って配置し、そのスプラグを、リテーナ等により所定間隔に保持している。
【０００４】
このスプラグには、前記内輪の外周円筒面と、前記外輪の内周円筒面に対応する複数のカム面が形成されており、環状のコイルバネで構成されたガータスプリングの弾性力により、各カム面が対応する各円筒面に係合する方向にスプラグが付勢される。
また、そのスプラグの軸方向両側には、前記内外輪間を結ぶ方向の一対の環状側板が設けられており、その一対の環状側板間に、前記スプラグ、リテーナ、ガータスプリング等の構成部品が収納されている。
【特許文献１】特開平８−１４２７９号公報
【特許文献２】特開平８−４２６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この種のガータスプリングを用いた一方向クラッチにおいて、スプラグが、係合（ロック）と離脱（空転）の姿勢変化を繰り返すことにより、ガータスプリングとスプラグとが摺動し、その摺動部分に係るガータスプリングに摩擦が発生する。
ガータスプリングに摩耗が生じると、その摩耗量が大きくなった場合にスプリングの破断を生じさせる恐れがある。このため、より摩耗が生じ難い構成のガータスプリングが望まれる。
【０００６】
そこで、この発明は、ガータスプリングに摩耗が生じ難いようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、この発明は、外周円筒面が形成された内輪と、その内輪と同軸に配置され前記外周円筒面に対向する内周円筒面が形成された外輪と、前記外周円筒面と前記内周円筒面の間の環状空間に配置され前記外周円筒面および前記内周円筒面に対応する複数のカム面を有する複数のスプラグと、前記各スプラグに当接し、拡径方向または縮径方向への弾性力によって前記各カム面が前記外周円筒面及び前記内周円筒面に係合する方向に前記各スプラグを付勢するガータスプリングとを備えた一方向クラッチにおいて、前記ガータスプリングの表面のうち、少なくとも前記スプラグとの当接部分に、ダイヤモンドライクカーボンコーティングを施した構成を採用した。
【０００８】
ダイヤモンドライクカーボンコーティング(以下「ＤＬＣコーティング」という）は、主に、炭素と水素から構成される非晶質（アモルファス）状のカーボン膜の総称であり、その硬度はダイヤモンドに近いものである。このため、ガータスプリングの表面のうちスプラグと当接する部分にＤＬＣコーティングを施したことにより、そのガータスプリング表面の硬度を高め、ガータスプリングの耐摩耗性を向上させることができる。
また、ＤＬＣコーティングは、非晶質状であるため、その表面は非常に滑らかであり摩擦係数が低いことで知られている。このため、ガータスプリングの表面のうちスプラグと当接する部分にＤＬＣコーティングを施したことにより、そのガータスプリングとスプラグとの間の摺動摩擦を低下させることができる。
高い耐摩耗性、低い摩擦係数という特徴を併せ持つＤＬＣコーティングをガータスプリングに採用したことにより、ガータスプリングの耐摩耗性を向上させ、また、その表面に生じる摺動摩擦を低下させることができるので、ガータスプリングに生じる摩耗を少なくすることができる。
なお、ＤＬＣコーティングにより形成されるＤＬＣ膜は、炭素がダイヤモンド結晶の様に配置した非晶質（アモルファス）状のカーボン膜の総称であり、長期にわたり低摩擦係数で耐摩耗性、耐凝着性に富み、さらに低攻撃性という特徴を備えている。また、化学的安定性が高いため腐食性雰囲気での使用にも耐え得る。また、母材に直接コーティングすることができ、特殊な前処理も必要ないため、低コストで成膜することが可能である。ＤＬＣ膜はイオンスプレーディング法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム凝着法等の周知の様々な薄膜成形技術を用いて製品に対し、被膜することができる。
【０００９】
また、前記外輪は、その軸方向両端にそれぞれ内径方向に延びる側壁を有し、前記各スプラグの軸方向一端部に係止部を形成し、前記ガータスプリングは、前記外輪の一方の側壁と前記スプラグの軸方向一端部との間に設けられて前記係止部及び前記一方の側壁の内面に当接することにより前記各スプラグを付勢する構成の一方向クラッチにおいて、前記ガータスプリングの表面のうち、前記一方の側壁の内面への当接部分に、前述のＤＬＣコーティングを施したガータスプリングを採用し得る。
この構成の一方向クラッチにおいて、ガータスプリングは、スプラグのみならず外輪の側壁内面にも当接するので、スプラグの姿勢変化に伴いガータスプリングに発生する摺動部分はより広範囲に亘る。
このため、その外輪の側壁内面への当接部分であるガータスプリングの表面に、ＤＬＣコーティングを施すことによるガータスプリングの摩耗防止効果は、より大きいといえる。
【００１０】
なお、前記ＤＬＣコーティングは、少なくとも前記ガータスプリングがスプラグに摺動する部分に施されていることが必要である。また、ガータスプリングがスプラグ以外の部材にも摺動する構成においては、ＤＬＣコーティングは、前記スプラグへの摺動部分に加えて、スプラグ以外の部材への摺動部分にも施されていることが望ましい。
さらに、そのガータスプリングとスプラグとの周方向の位置関係が適宜移動する場合等、ガータスプリングの摺動部分が一定でない構成の一方向クラッチにおいては、ＤＬＣコーティングは、ガータスプリングの表面全体に施すことが望ましい。
【００１１】
上記各構成からなる一方向クラッチに使用するガータスプリングとして、ガータスプリングの表面にＤＬＣコーティングが施されている一方向クラッチ用ガータスプリングの構成を採用し得る。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、ガータスプリングにＤＬＣコーティングを施したので、ガータスプリングの耐摩耗性を向上させるとともに、そのガータスプリングとスプラグとの間の摺動摩擦を低下させることができる。このため、ガータスプリングの摩耗を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１乃至図３にこの発明の実施形態を示し、図１（ａ）は正面図、同（ｂ）は同（ａ）の矢視Ｂ−Ｂの断面図、図２（ａ）は図１（ｂ）の要部拡大図、図２（ｂ）はガータスプリングの断面図、図３（ａ）（ｂ）は図１（ａ）の要部拡大図をそれぞれ示す。
【００１４】
この実施形態の一方向クラッチＣは、内輪をなす内軸ＡＸｉ側にその内軸と当接可能な鍔部４，４を有し、その鍔部４，４間が開放された断面コ字状の環状部材を外輪１とし、この外輪１の開放された中空断面内に、周方向に沿って互いに隣接して設けた複数のスプラグ２と、これらスプラグ２の軸方向端部２ａ，２ｂのうち一方の端部２ａに沿って環状のガータスプリング３が設けられている。
【００１５】
外輪１は、その軸方向両端にそれぞれ内径方向に延びる側壁１ａ，１ｂを有し、図１（ｂ）に示すように、外軸ＡＸＯに接合する外周部１ｃはフラットに形成されている。また、その鍔部４，４は、内軸ＡＸｉの曲面に対し極くわずかな隙間が生じるように設けられており、その内周面には、内軸ＡＸｉとの摺動部に軸方向に延びる油溝５が形成されている。
また、少なくとも外輪１の転走面であるスプラグ当接部（外周部１ｃの内周面）は、クラッチとしての必要な硬さを有するように、高周波焼き入れ・浸炭焼き入れ等により予め硬化処理（熱処理等）を施してある。
【００１６】
この外輪１は、例えば、所定厚さの円盤状平鋼板を、プレス成形によりその外縁側を曲げ加工してカップ状としたのち、内径部を打ち抜くとともに、前記曲げた外側縁部の外側部をさらに曲げて、断面視でコ字形の開放断面状に形成することができる。また、外輪１の前記外周部１ｃと同一径のパイプ状鋼材の両端部を内側に曲げ加工して断面視でコ字形の開放断面状に形成することもできる。
【００１７】
また、外輪１内にスプラグ２を配置する際には、例えば、前記プレス成形により、一方の側壁１ａを形成した後、その側壁１ａと外周部１ｃの内側にスプラグ２及び弾性部材３を装填し、その後、他方の側壁１ｂをプレス成形するなどの手法が採用される。但し、外輪１を前記のごとく断面コ字状にプレス成形した後、その外輪１内に、スプラグ２を鍔部４，４の間から斜めにして挿入して装填することもできる。
【００１８】
スプラグ２の軸方向両端部２ａ，２ｂは、図１（ｂ）に示すように、一方の端部２ａが円弧面の凹部１３を成し、他方の端部２ｂには円弧面の凸部２ｃが形成されている。一方の端部２ａに形成された凹部１３は、周方向に沿って長い溝状に形成されており、各スプラグ２は、その凹部１３が、図２（ａ）（ｂ）に示すように、外輪１の周方向に沿って並列するように配置されている。
凹部１３の底面は、図１（ｂ）に示す軸方向断面において円弧面を成し、また、凸部２ｃの円弧面は柱面でも球面でも良いが、この実施形態では球面としてその凸部２ｃを前記他方の側壁１ｂに点接触させている。
【００１９】
また、スプラグ２の軸直交方向の断面は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、上下の端面が外に突出する凸の曲面状のカム面１１，１２をそれぞれ有する非対称な樽形に形成されている。カム面１１，１２が周方向に対し直立する状態（両カム面１１，１２の外輪１内面との接点間の距離が比較的大きい状態）で内軸ＡＸｉと外輪１間でのトルクの伝達が行なわれ（図３（ａ）鎖線状態）、スプラグ２が周方向に傾斜するにつれて内軸ＡＸｉは外輪１に対しすべり、トルクの伝達が遮断される（図３（ｂ）鎖線状態）。
【００２０】
ガータスプリング３は、前記外輪１の周方向に沿って並列する前記凹部１３内に収納され、図２（ａ）に示すように、前記凹部１３の径方向内側に向く内壁で構成される係止部１４に当接し係止される。ガータスプリング３は、その係止部１４を介して前記スプラグ２を径方向外側へ押し出す方向に付勢し、その付勢により、スプラグ２を外輪１及び内軸ＡＸｉとの係合方向に付勢する。
また、ガータスプリング３は、前記外輪１の一方の側壁１ａの内面にも当接し（図２（ａ）に示す当接部１５参照）、スプラグ２は、そのガータスプリング３の弾性力によって外輪１内に保持される。
【００２１】
この一方向クラッチＣの作用を説明すると、各スプラグ２には、ガータスプリング３により、図３（ａ）に矢印Ｓに示すように、係止部１４を介して拡径方向の弾性力が常に作用している。このため、各スプラグ２は、クラッチの軸中心と平行な回転中心線を中心として転動するように付勢され、上下の非対称なカム面１１，１２を介して−ｆ１、ｆ１の方向の力（偶力）が作用して、外輪１の外周部１ｃ内面（内周円筒面）、内軸ＡＸｉの外面（外周円筒面）にそれぞれ係合する。
【００２２】
従って、外輪１が駆動側、内軸ＡＸｉが従動側のときは、外輪１の回転力が矢印−ｆ１方向であれば、図２（ａ）に示す実線状態から鎖線状態へとスプラグ２を直立させる方向となり、このため、クラッチＣが係合されて静止している内軸ＡＸｉを同一方向（矢印ｆ２の方向）に回転させる。
一方、外輪１への回転力が反対方向であれば、ガータスプリング３による弾性力に逆って（図中矢印Ｓ’参照）各スプラグ２を上記と反対方向に傾かせ、このため、図２（ｂ）に示す実線状態から鎖線状態へと各スプラグ２は直立状態から傾き、内軸ＡＸｉへ回転力は伝達されず、クラッチオフ（遮断）の状態となる。
又、内軸ＡＸｉが駆動側、外輪１が従動側のときは、上記と全く逆の関係で、すなわち、内輪ＡＸｉへの回転力が矢印ｆ１の方向であれば、クラッチＣが係合されて静止している外輪１を同一方向（矢印−ｆ２の方向）に回転させ、一方内輪への回転力が反対方向（矢印ｆ２の方向）であれば、外輪１への回転力は伝達されず、クラッチオフ（遮断）の状態となる。
【００２３】
この一連の動きにおいて、ガータスプリング３は、図３（ａ）の矢印Ｓに示すように、係止部１４を介してスプラグ２に当接してスプラグ２を係合方向に付勢しており、前記のようにスプラグ２が係合方向に姿勢変化する際には、その当接部分において、スプラグ２とガータスプリング３とが摺動する。
また、図３（ｂ）の矢印Ｓ’に示すように、スプラグ２が空転方向に姿勢変化する際にも、スプラグ２は、係止部１４を介してガータスプリング３を内径方向に押圧し、その当接部分において、スプラグ２とガータスプリング３とが摺動する。
【００２４】
また、ガータスプリング３は、前記外輪１の一方の側壁１ａの内面にも当接し、ガータスプリング３は、スプラグ２の姿勢変化に伴って一方の側壁１ａの内面とも摺動する。
【００２５】
ガータスプリング３は、図２（ｂ）に示すように、そのスプリング本体３ａの表面に、全周に亘ってＤＬＣコーティング層２０が設けられている。また、このコーティングは、ガータスプリング３の全長に亘って連続的に設けられている。
このため、ガータスプリング３の表面は、高い耐摩耗性を有するものとなっているとともに、そのガータスプリング３とスプラグ２との間に生じる摺動摩擦は低いものとなっている。したがって、スプリング本体３ａが直接にスプラグ２や側壁１ａに摺動する場合と比較して、その摺動部分に係るガータスプリング３の摩耗を低減することができる。
【００２６】
なお、ＤＬＣコーティングを施す箇所としては、上記のように、ガータスプリング３の全周、全長であることが望ましいが、特に、ガータスプリング３が他の部材（スプラグ２や側壁１ａ等）と摺動する部分が一定で移動しない場合は、ガータスプリング３の表面のうち、スプラグ２との摺動部分を含む周辺領域（図３（ａ）（ｂ）に示す符号Ｒ部分、及び図２（ａ）に示す符号Ｗ部分）や、外輪１の側壁１ａとの摺動部分を含む周辺領域（図２（ａ）に示す符号Ｈ部分）に限定してＤＬＣコーティングを施しても、所定の効果を発揮し得る。
【００２７】
また、上記実施形態では、ガータスプリング３を、スプラグ２の軸方向一端部２ａに沿って配置したが、他の実施形態として、例えば、前記特許文献１及び２に示すように、ガータスプリング３を、スプラグ２のカム面１１，１２のいずれかに形成した周方向溝内に収納する構成において、前記ＤＬＣコーティングを施したガータスプリングを採用することができる。
【００２８】
例えば、そのガータスプリング３が前記スプラグ２を拡径方向に付勢する場合は、前記周方向溝は、その深さ方向が、内側のカム面１２から外径方向に向くように形成されている態様となり、また、そのガータスプリング３が前記スプラグ２を縮径方向に付勢する場合は、前記周方向溝は、その深さ方向が、外側のカム面１１から内径方向に向くように形成されている態様となっている。
このため、ガータスプリングとスプラグとの摺動部分は、その周方向溝の底面及び両側内壁が該当する。したがって、ガータスプリングに施すＤＬＣコーティングは、少なくとも、この周方向溝の底面及び両側内壁への摺動部分に施すことが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一実施形態の一方向クラッチを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は同（ａ）の矢視Ｂ−Ｂの一部断面を含む側面図
【図２】（ａ）は図１（ａ）の要部拡大図、（ｂ）はガータスプリングの断面図
【図３】図１（ａ）の要部拡大図であり、（ａ）は空転状態、（ｂ）は係合状態を示す説明図
【符号の説明】
【００３０】
１    外輪
１ａ，１ｂ  外輪側壁
１ｃ  外輪外周部
２    スプラグ
２ａ，２ｂ  端部
２ｃ  凸部
３    ガータスプリング
４  鍔部
５  油溝
１１  スプラグの外輪側カム面
１２  スプラグの内輪側カム面
１３  凹部
１４  係止部
１５  当接部
２０  ＤＬＣコーティング層
ＡＸｉ  内軸
ＡＸＯ  外軸
Ｃ  一方向クラッチ
【図１】
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【図２】
2007263275.tif 000004
【図３】
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