(57)【要約】【課題】  空転トルクを大幅に減少させる。【解決手段】  内外の軌道輪１，２の間に形成される環状空間３内にその円周方向に沿って配置される複数のスプラグ４と、その保持器５，６と、スプラグ４を環状空間３内で起立する方向に付勢するばね体７とを備えた一方向クラッチであって、各スプラグ４は、その外径側および内径側にそれぞれ対応する軌道輪１，２に接触するカム面４１，４２を有する。両カム面４１，４２の少なくとも一方のカム面４１は、ロック側の曲面４１ａと、そのフリー側で曲面４１ａの仮想延長面４１ａｓよりもスプラグ４の内部側に退入した後退面４１ｂとを有する。後退面４１ｂは、例えば、直線状の平坦面からなる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内外の軌道輪の間に形成される環状空間内にその円周方向に沿って配置される複数のスプラグと、これらのスプラグを保持する保持器と、上記スプラグを上記環状空間内で起立する方向に付勢するばね体とを備え、
各スプラグは、その外径側および内径側にそれぞれ対応する軌道輪に接触するカム面を有し、
上記両カム面の少なくとも一方のカム面は、ロック側の曲面と、そのフリー側で上記曲面の仮想延長面よりもスプラグ内部側に退入した後退面とを有する、
ことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
請求項１に記載の一方向クラッチにおいて、
上記後退面は平坦面であ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】
本発明は、スプラグを用いた一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
一方向クラッチには、内外の軌道輪の間に形成されている環状空間に装着されて、駆動側の軌道輪の一方向の回転をスプラグを介して従動側の軌道輪に伝達するものがある。
【０００３】
この一方向クラッチは、内外の軌道輪の間の環状空間内にその円周方向に沿って配置される複数のスプラグと、これらのスプラグを保持する保持器と、上記スプラグを上記環状空間内で起立する方向に付勢するばね体とを備えている。
【０００４】
上記の保持器とばね体とは通常、環状の部材で、これら部材には、それぞれスプラグ用ポケットが形成されており、そのポケットにスプラグが径方向に貫通する状態で収容されている。
【０００５】
上記の構成において、内外一方の軌道輪、例えば外輪が内輪に対して一方向に回転すると、各スプラグは内外輪間の環状空間内でその半径方向に沿うように起立して、内外輪間で突っ張ってロック状態となり、外輪の一方向の回転が内輪に伝達される。内輪に対して外輪が逆方向に回転した場合は、各スプラグは外輪の回転に追随するように倒れた姿勢となり、外輪は内輪に対して空転する（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
上記のように一方の軌道輪が他方の軌道輪に対して空転する際、スプラグは少なくとも駆動側の軌道輪に接しており、このスプラグと軌道輪との接触で、空転する軌道輪には少なからず回転に対する抵抗（空転トルク）が作用する。
【０００７】
従来、上記の一方向クラッチは、例えば、自動車のトルクコンバータ内において、エンジン側と変速機側との間に介装されている。エンジンと変速機の回転数が同じになると、介装されている一方向クラッチにおいては、エンジン側の軌道輪が変速機側の軌道輪に対して空転する。この場合、一方向クラッチの空転トルクが大きいと、エンジンの負担が増し、エンジンの燃費を悪化させることになる。そのため、一方向クラッチは、その空転トルクができるだけ小さいことが望ましい。
【０００８】
これに対しては、スプラグを用いた一方向クラッチで空転トルクを減少させるには、空転時のスプラグのストラト角、すなわち、スプラグが内外輪と接触する姿勢の、内外輪の半径方向線に対する角度を大きくすることが考えられる。スプラグを介して内外輪間にかかる力は、上記ストラト角の方向に沿って作用するが、そのストラト角が大きくなると、上記力の各成分のうち、空転トルクに関係する径方向成分が小さくなる。
【０００９】
しかしながら、従来の一方向クラッチでは、スプラグの外径側と内径側とに、それぞれ円弧状に膨出した曲面からなるカム面が形成されていて、これらカム面が内輪と外輪とに接触するようになっている。そのため、スプラグの姿勢を内外輪に対して倒れる側に変化させても、その変化の量に応じて、スプラグの内外輪との接触角度が、カム面の曲面に沿ってほぼ一定の割合で漸増的に変化するだけで、ストラト角が大幅に増加することはなく、したがって、空転トルクの減少量も少ない。
【特許文献１】特開２００３−２８１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題に対処したもので、簡単な構成により、空転トルクを大幅に減少させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による一方向クラッチは、内外の軌道輪の間に形成される環状空間内にその円周方向に沿って配置される複数のスプラグと、これらのスプラグを保持する保持器と、上記スプラグを上記環状空間内で起立する方向に付勢するばね体とを備え、各スプラグは、その外径側および内径側にそれぞれ対応する軌道輪に接触するカム面を有し、上記両カム面の少なくとも一方のカム面は、ロック側の曲面と、そのフリー側で上記曲面の仮想延長面よりもスプラグ内部側に退入した後退面とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
上記構成の一方向クラッチでは、空転時、内外一方の軌道輪の側では、該軌道輪とスプラグのカム面との接触点が、曲面から後退面に移動する。この後退面は、上記曲面の仮想延長面よりもスプラグ内部側に退入した形状であるから、この後退面と対応する軌道輪とが接触するようになると、ストラト角はそれまでの値より大幅に増加し、このストラト角の増大に伴い、スプラグを介して内外の軌道輪間に作用する力の径方向成分が小さくなり、これにより、空転トルクが大幅に減少する。
【００１３】
上記後退面は、スプラグの外径側のカム面に形成してもよいし、内径側のカム面に形成してもよく、また、内外両カム面に形成してもよい。
【００１４】
上記後退面は平坦面であることが好ましい。後退面が平坦面であると、この後退面が対応する軌道輪の軌道面に接した状態でスプラグの姿勢が安定する。そのため、ストラト角が大きく、空転トルクが大幅に減少した状態が安定的に維持される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フリー状態での空転トルクを従来よりも大幅に小さくすることができ、一方の軌道輪が空転方向にエンジンのクランクシャフトに連動連結している場合は、空転時のエンジンの燃費を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良の実施の形態を、図１ないし図５を参照して説明する。図１は、最良の実施形態に係る一方向クラッチを径方向に沿って一部断面して示した正面図、図２は、図１の一方向クラッチの軸方向に沿って断面した断面図、図３は、図１の一方向クラッチの一部であるスプラグの拡大正面図、図４は、図３のスプラグの空転時の状態を示す要部正面図、図５は、図１の一方向クラッチのストラト角とスプラグ高さとの関係を示す関係図である。
【００１７】
図１および図２に示すように、本実施形態の一方向クラッチは、径方向内外に同心に配置された外輪（外側の軌道輪）１と、内輪（内側の軌道輪）２との間に装着されるものであって、これら内外両輪１，２間に形成された環状空間３にその円周方向に沿って配置される複数のスプラグ４，４…と、これらのスプラグ４を環状空間３の外周側で保持する外側保持器５と、スプラグ４を環状空間３の内周側で保持する内側保持器６と、スプラグ４を内外両輪１，２間で径方向に沿って起立する方向に付勢するばね体であるリボンスプリング７とを備えている。
【００１８】
外側保持器５、内側保持器６およびリボンスプリング７は、この実施形態ではいずれも環状の部材で、これら環状の部材にはそれぞれスプラグ４を収容するためのポケット５ａ，６ａ，７ａが形成されており、各ポケット５ａ，６ａ，７ａにスプラグ４が径方向に貫通する状態に収容されている。
【００１９】
各スプラグ４は、外径側および内径側にそれぞれ、外輪１に接触するカム面４１と、内輪２に接触するカム面４２とが形成されている。
【００２０】
このうち、外径側のカム面４１は、図３に明示するように、曲面４１ａと、この曲面４１ａに小径の曲面４１ｃを介して滑らかに連続する平坦な後退面４１ｂからなる。上記曲面４１ａは、外径側のカム面４１のロック側（詳しくは、スプラグ４が径方向に沿うように起立した姿勢となり、内外輪１，２に対してロック状態になったときに、外輪１に近接し接触する側で、図３で右側）に形成されている。この曲面４１ａは、スプラグ４の径方向中途部に設定された点Ｑａを中心（円弧中心）とし、半径をＲａとした円弧からなり、円周方向前後に範囲Ｓａにわたる曲面である。
【００２１】
小径曲面４１ｃは、上記曲面４１ａのフリー側（詳しくは、スプラグ４が径方向に対して大きく傾斜した姿勢となり、内外輪１，２に対してフリーとなったときに、外輪１に近接し接触する側で、図３では曲面４１ａの左側）に、円弧中心Ｑｃ、半径Ｒｃとして、円周方向前後に範囲Ｓｃにわたって形成されている。
【００２２】
後退面４１ｂは、直線状の平坦面からなり、小径曲面４１ｃのよりフリー側（図３では、小径曲面４１ｃの左側）に、上記曲面４１ａの仮想延長面４１ａｓよりもスプラグ４の内部側（図３で下側）に退入した形状で範囲Ｓｂにわたって形成されている。なお、仮想延長面４１ａｓは、言うまでもなく、曲面４１ａと同じように、円弧中心をＱａとし、半径をＲａとした円弧からなる。
【００２３】
内径側のカム面４２は、外径側のカム面４１の曲面４１ａの円弧中心Ｑａから円周方向に偏位した位置に設定された点Ｑｉを円弧中心とし、半径Ｒｉで円周方向前後に範囲Ｓｉにわたって形成されている。
【００２４】
図示の実施形態では、後退面４１ｂは、外径側のカム面４１の半部を占める曲面４１ａに対して、該曲面４１ａの仮想延長面４１ａｓよりも内側に退入した形状に形成されているが、図示例のように、外径側のカム面４１の曲線部分が２段の曲面構成となっている場合は、後退面４１ｂは、よりフリー側の曲面（小径曲面４１ｃ）を基準として、該小径曲面４１ｃの仮想延長面よりも内側に退入した形状に形成してもよい。
【００２５】
上記スプラグ４において、外径側のカム面４１が外輪１と接触する点４１ｄと、内径側のカム面４２が内輪２と接触する点４１ｄとの間の長さが、スプラグ高さＨである。また、内外輪１，２の回転中心Ｏｒから、スプラグ４と内輪２との接触点（図３の図示例では、４２ｄ）を通る半径方向線Ｒｒが、スプラグ４の内外輪１，２との接触点４１ｄ，４２ｄを結ぶ線分（スプラグ高さＨを示す線分でもある）となす角度θが、このときのストラト角（くさび角とも言う）である。
【００２６】
上記構成の一方向クラッチにおいて、内外輪１，２いずれを駆動輪としてもよいが、以下、外輪１を駆動輪とした場合の動作を説明する。
【００２７】
内輪２に対して外輪１が一方向（図１、図３に矢印イで示す反時計方向）に回転すると、各スプラグ４は外輪１の回転に追随して、内外輪１，２間の環状空間３内でその半径方向に沿うように起立し、内外輪１，２間で突っ張ってロック状態となり、外輪１の矢印イ方向の回転が内輪２に伝達される。この場合、スプラグ４の外径側では、カム面４１の曲面４１ａが外輪１の軌道面に圧接する。
【００２８】
次に、内輪２に対して外輪１が逆方向（図１、図３に矢印ロで示す時計方向）に回転した場合は、各スプラグ４は外輪１の回転に追随するように倒れた姿勢となって、内外輪１，２に対してフリー状態となり、外輪１は内輪２に対して空転する。スプラグ４の外径側では、図４に示すように、カム面４１の外輪１との接触位置が、曲面４１ａから小径曲面４１ｃを越えて後退面４１ｂに移り、後退面４１ｂが広い範囲でほぼ全面的に外輪１の軌道面に接触することになる。
【００２９】
この場合、後退面４１ｂは、ロック側の曲面４１ａの仮想延長面４１ａｓよりもスプラグ４の内部側に退入した形状であるから、ストラト角θはそれまでの値より大幅に増加する。スプラグ４を介して内外輪１，２間に作用する力は、このストラト角θの方向に作用するから、その力の径方向成分は、ストラト角θの増大に伴い減少する。これにより、駆動側の軌道輪である外輪１に作用する空転トルクが大幅に減少する。
【００３０】
また、後退面４１ｂは平坦面であるので、スプラグ４は、後退面４１ｂが外輪１の軌道面に接し、ストラト角θが大きい状態で姿勢が安定する。これにより、空転トルクが大幅に減少した状態が安定的に維持される。
【００３１】
上記の動作を、図５の関係図により説明すると、ロック状態では、スプラグ高さＨの増大に伴い、ストラト角θも増大する。フリー状態では、スプラグ高さＨの減少に伴い、ストラト角θが増大する。スプラグ高さＨが内輪２と外輪１との半径差Ｊと等しくなったところで、状態がフリー状態からロック状態に、またはロック状態からフリー状態に切り換わる。
【００３２】
今、スプラグ４の外径側のカム面４１が、図３に示す点４１ｄで外輪１に接触し、内径側のカム面４２が点４２ｄで内輪２に接触しているときに、ストラト角θが最小で、スプラグ高さＨが上記した内外輪１，２の半径差Ｊであるとすると、これよりもスプラグ４が起立するように反時計方向に回転して、外径側のカム面４１の外輪１との接触点が曲面４１ａ側に移動すると、ロック状態となる。逆にスプラグ４が倒れるように時計方向に回転して、外径側のカム面４１の外輪１との接触点が小径曲面４１ｃの側に移動すると、フリー状態となる。
【００３３】
このフリー状態において、外径側のカム面４１が、曲面４１ａの範囲Ｓａで外輪１に接触している間は、スプラグ高さＨの減少に伴い、ストラト角θは漸増する。
【００３４】
従来の一方向クラッチのスプラグでは、外径側のカム面の全体が円弧状の曲面であるから、スプラグ高さＨがさらに減少しても、図５に仮想線（２点鎖線）で示すように、ストラト角θは緩やかな増加率で漸増するにすぎない。
【００３５】
これに対して、本実施形態では、外径側のカム面４１の外輪１との接触点が、小径曲面４１ｃから後退面４１ｂとの接続点４１ｅを越えて後退面４１ｂの側に移ると、スプラグ高さＨの減少に伴い、ストラト角θは急激に増大する。これは、後退面４１ｂがロック側の曲面４１ａの仮想延長面４１ａｓよりもスプラグ４内部側に退入していて、この後退面４１ｂと外輪１の軌道面が接触することで、内外輪１，２に対するスプラグ４の姿勢が大きく変化するためである。このストラト角θの急激な増大により、スプラグ４を介して内外輪１，２間に作用する力の径方向成分が急激に小さくなり、空転トルクが大幅に減少する。
【００３６】
＜他の実施形態＞
上記実施形態では、スプラグ４の外径側のカム面４１に後退面４１ｂを設けたが、図６に示すように、内径側のカム面４２に後退面を設けてもよい。図６は、他の実施形態に係る一向クラッチのスプラグの拡大正面図である。
【００３７】
図６の実施形態では、スプラグ４の外径側のカム面４１は、スプラグ４の径方向中途部に設定された点Ｑｏを円弧中心とし、半径をＲｏとした円弧からなる曲面で、円周方向前後に範囲Ｓｏにわたって形成されている。
【００３８】
内径側のカム面４２は、曲面４２ａと、この曲面４２ａに小径の曲面４２ｃを介して滑らかに連続する後退面４２ｂからなる。上記曲面４２ａは、内径側のカム面４２のロック側（図６で左側）に、外径側のカム面４１の円弧中心Ｑｏから円周方向に偏位した位置に設定された点を円弧中心Ｑｉａとし、半径Ｒｉａで円周方向前後に範囲Ｓｉａにわたって形成されている。小径曲面４２ｃは、上記曲面４２ａのフリー側（図６では曲面４２ａの右側）に、円弧中心Ｑｉｃ、半径Ｒｉｃとして、円周方向前後に範囲Ｓｉｃにわたって形成されている。後退面４２ｂは、直線状の平坦面からなり、小径曲面４２ｃのよりフリー側（図６では、小径曲面４２ｃの右側）に、上記曲面４２ａの仮想延長面４２ａｓよりもスプラグ４内部側（図３で下側）に退入した形状で範囲Ｓｉｂにわたって形成されている。
【００３９】
この実施形態においても、内輪２に対して外輪１が所定の方向（矢印ロで示す時計方向）に回転した場合は、各スプラグ４は外輪１の回転に追随するように倒れた姿勢となって、スプラグ４の内径側で、カム面４２の内輪２との接触位置が、曲面４２ａから小径曲面４２ｃを越えて後退面４２ｂに移る。後退面４２ｂが広い範囲でほぼ全面的に内輪２の軌道面に接触するようになると、ストラト角θはそれまでの値より大幅に増加し、このストラト角θの増大に伴い、スプラグ４を介して内外輪１，２間に作用する力の径方向成分は、減少する。これにより、空転トルクが大幅に減少する。
【００４０】
なお、上記の各実施形態では、スプラグ４の外径側のカム面４１もしくは内径側のカム面４２のいずれかに後退面４１ｂ，４２ｂを設けたが、外径側と内径側の両カム面４１，４２に後退面を設けてもよい。また、後退面を設けない側のカム面の曲線部分は、径の異なる２つの円弧からなる２段構成の曲面としてもよい。さらに、図１では、内外２つの保持器５，６を設けたが、保持器は単一とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の最良の形態に係る一方向クラッチを径方向に沿って一部断面して示した正面図。
【図２】図１の一方向クラッチの軸方向に沿って断面した断面図。
【図３】図１の一方向クラッチの一部であるスプラグの拡大正面図。
【図４】図３のスプラグの空転時の状態を示す要部正面図。
【図５】図１の一方向クラッチのストラト角とスプラグ高さとの関係を示す関係図。
【図６】本発明の他の実施形態に係る一向クラッチのスプラグの拡大正面図。
【符号の説明】
【００４２】
１        外輪（外側の軌道輪）
２        内輪（内側の軌道輪）
３        環状空間
４        スプラグ
４１      外径側のカム面
４１ａ    曲面
４１ｂ    後退面
４１ａｓ  仮想延長面
４２      内径側のカム面
５        外側保持器
６        内側保持器
７        リボンスプリング（ばね体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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