(57)【要約】【課題】  外輪が空転するときに過剰なスプラグの浮き上がりを抑制して、スプラグ及び内輪の接触面における摩耗や圧痕などの損傷を低減する。【解決手段】  複数のスプラグ１１と、保持器１２と、前記保持器１２から前記スプラグ１１に向けて舌状に伸びて、弾性をもって前記スプラグ１１を付勢する板ばね３０と、を備え、前記板ばね３０は、径方向に撓んで前記スプラグ１１を径方向外方に付勢する付勢部３３と、前記スプラグ１１が動力を伝達しないときに前記スプラグ１１と周方向に弾性接触する傾き規制部３３ａと、を一体に有し、前記傾き規制部３３ａの周方向のばね定数は、前記付勢部３３の径方向のばね定数より大きい。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に回転する内輪及び外輪で径方向に挟まれた環状空間に組み込まれて、動力を伝達または遮断する複数のスプラグと、
前記スプラグを周方向に所定間隔で保持する保持器と、
前記保持器から前記スプラグに向けて舌状に伸びて、弾性をもって前記スプラグを付勢する板ばねと、を備え、
前記板ばねは、
径方向に撓んで前記スプラグを径方向外方に付勢する付勢部と、前記スプラグが動力を伝達しないときに前記スプラグと周方向に弾性接触する傾き規制部と、を一体に有する、
スプラグ型一方向クラッチ。
【請求項２】
前記傾き規制部の前記周方向のばね定数は、前記付勢部の前記径方向のばね定数より大きい、
請求項１に記載するスプラグ型一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の自動変速機等の動力伝達装置に用いられるスプラグ型一方向クラッチ（以下、一方向クラッチと称する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の自動変速機では、同軸で回転する内輪と外輪との間に配置され、動力の伝達及び遮断の動作を行う一方向クラッチが知られている（特許文献１）。図６に示すように、この一方向クラッチ１００では、外輪１０４と内輪１０５とで径方向に挟まれた環状空間に複数のスプラグ１０１が配置されている。スプラグ１０１は、保持器１０２によって周方向に等しい間隔で保持されており、外輪１０４と点Ｃで接触していて、内輪１０５と点Ｄで接触している。保持器１０２の内周に沿って、板ばね１０３が装着されている。スプラグ１０１は、板ばね１０３によって図６に示す方向に力Ｆｒを受けていて、点Ｃに対して時計回りの方向に付勢されている。
【０００３】
外輪１０４と内輪１０５とが相対的に回転するときには、接触面の滑り摩擦によってスプラグ１０１の傾きが変化する。外輪１０４が内輪１０５に対して時計回りの方向に回転するときには、スプラグ１０１が内外輪１０４，１０５と径方向にかみ込むので、外輪１０４と内輪１０５とが一体的に回転する。そして、外輪１０４が内輪１０５に対して反時計回りの方向に回転するときには、スプラグ１０１のかみ込みが解除されて動力の伝達が遮断されるので、外輪１０４が空転する。
【０００４】
スプラグ１０１と内輪１０５とが滑り接触をしたままで外輪１０４が空転すると、接触面が摩耗したり、空転時の回転トルクが増大したりするという問題がある。そこで、図６に示したように、スプラグ１０１の重心Ｇ１を、接触点Ｃを通る外輪１０４の法線ｍより右側に配置して、遠心力が作用したときに、スプラグ１０１が点Ｃに対して反時計回りの方向に付勢されるようにしている（特許文献２）。これにより、スプラグ１０１が内輪１０５から浮き上がるので、接触面の摩耗を低減することが出来る。外輪１０４が空転するときにスプラグ１０１が内輪１０５から浮き上がる形式の一方向クラッチを、一般的にディスエンゲージタイプの一方向クラッチという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３００８９号公報
【特許文献２】特開平０８−２１９１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の一方向クラッチ１００では、スプラグ１０１の浮き上がり量（径方向の変位）を制限する機構は設けられていないので、外輪１０４が空転するときの回転数が高いときには、スプラグ１０１の内輪１０５からの浮き上がり量が過大になる場合があった。
スプラグ１０１が大きく浮き上がった時に、車両の急制動などによって外輪１０４の回転が急に停止すると、スプラグ１０１が再び内輪１０５と接触する位置に戻るときの速度が大きくなる。その結果、スプラグ１０１と内輪１０５とが激しく衝突して、スプラグ１０１や内輪１０５の接触面に摩耗や圧痕などの損傷が発生する。
【０００７】
この損傷を防止するために、例えば、スプラグ１０１と保持器１０２とのすきま（例えば、スプラグ１０１と保持器１０２のＥの部分との間の距離）を小さくして、スプラグ１０１の浮き上がり量を抑制する方法や、板ばね１０３のばね力Ｆｒを大きくしてスプラグ１０１の浮き上がりを抑制する方法が考えられる。しかし、前者の方法では、スプラグ１０１を組み付けるときの作業性が悪くなるという問題があり、後者の方法では、スプラグ１０１と内外輪１０４，１０５とが互いに接触する力が大きくなるので、接触面の摩耗を増大させてしまうという問題がある。こうして、ディスエンゲージタイプのスプラグ型一方クラッチでは、スプラグが浮き上がった後、内輪１０５と接触することによって生じる摩耗や圧痕を防止することが出来なかった。
【０００８】
本発明の目的は、ディスエンゲージタイプのスプラグ型一方向クラッチにおいて、外輪が空転するときに過剰なスプラグの浮き上がりを抑制して、スプラグ及び内輪の接触面における摩耗や圧痕などの損傷を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態であるスプラグ型一方向クラッチは、相対的に回転する内輪及び外輪で径方向に挟まれた環状空間に組み込まれて、動力を伝達または遮断する複数のスプラグと、前記スプラグを周方向に所定間隔で保持する保持器と、前記保持器から前記スプラグに向けて舌状に伸びて、弾性をもって前記スプラグを付勢する板ばねと、を備え、前記板ばねは、径方向に撓んで前記スプラグを径方向外方に付勢する付勢部と、前記スプラグが動力を伝達しないときに前記スプラグと周方向に弾性接触する傾き規制部と、を一体に有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、ディスエンゲージタイプのスプラグ型一方向クラッチにおいて、外輪が空転するときに過剰なスプラグの浮き上がりを抑制して、スプラグ及び内輪の接触面における摩耗や圧痕などの損傷を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態である一方向クラッチの側面図である。
【図２】本実施形態のリボンスプリングの正面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘにおける部分断面図である。
【図４】スプラグと板ばねの位置関係を説明する状態図である。
【図５】遠心力が作用したときのスプラグの姿勢を説明する概念図である。
【図６】従来の一方向クラッチの構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態（以下「本実施形態」という）を、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の一方向クラッチ１０の部分側面図である。図示しているのは一部のみであるが、図示を省略した部分の構成も同様であり、全体として円環状につながっている。以下の図１による説明では、図１の上下方向を径方向といい、左右方向で円環の周に沿った方向を周方向という。また紙面に直交する方向を軸方向という。
【００１３】
図１の一方向クラッチ１０は、内輪１４と外輪１５との間に形成された環状空間Ｋに組み込まれていて、周方向に等しい間隔で配置された複数のスプラグ１１と、保持器１２と、リボンスプリング１３と、で構成されていている。
【００１４】
外輪１５及び内輪１４は、金属製で、機械構造用合金鋼などで製作されている。外輪１５の内周面は、焼き入れ硬化処理をされた後、円筒形状に研削加工されている。内輪１４の外周面は、焼き入れ硬化処理をされた後、円筒形状に研削加工されている。
【００１５】
スプラグ１１は、金属製で、軸受鋼などで製作されている。その形状は柱状であって、紙面に平行な断面の形状は軸方向に一様である。スプラグ１１は、紙面に平行な断面において径方向上向きに凸の円弧である外輪係合面１６と、径方向下向きに凸の円弧である内輪係合面１７とを有している。外輪係合面１６及び内輪係合面１７は、側面２０ａ，２０ｂによって互いに径方向につながっている。図１に示したスプラグ１１では、図の周方向左側の側面２０ａには、周方向に突出するばね受け部１９が形成されている。ばね受け部１９は、図４に示すように、略周方向に延在するばね受け面１９ａと、略径方向に延在する傾斜面１９ｂとで形成されていて、ばね受け面１９ａと傾斜面１９ｂとは、互いにＲ面でつながっている。ばね受け面１９ａは、リボンスプリング１３の板ばね３０と接触して、力Ｆｒを受けている。
【００１６】
保持器１２は、薄肉の略円筒形状であって、金属又は強化樹脂からなり、外輪１５及び内輪１４と同軸に環状空間Ｋに組み込まれている。保持器１２には、径方向に貫通するポケット１８が周方向に等しい間隔で複数設けられている。径方向から見た各ポケット１８の形状は略長方形で（図示省略）、各ポケット１８にそれぞれ一個ずつスプラグ１１がはめ込まれている。
【００１７】
リボンスプリング１３は、保持器１２の内周に沿って組み込まれている。図２は、一方向クラッチ１０に組み込む前の自由状態におけるリボンスプリング１３の正面図である。一方向クラッチ１０に組み込むときには、その両端を紙面に対して垂直方向奥側に曲げて、その両端が重なるように環状に丸めている。図３は、図２のＸ−Ｘ断面を矢印の方向に見た部分断面図である。以下の説明では、図２におけるリボンスプリング１３について、長手方向（図の左右方向である）を「周方向」といい、紙面に平行で周方向と直交する方向を「軸方向」という。
【００１８】
リボンスプリング１３は、ばね用圧延鋼帯を金型でリボン状に打ち抜いた後、厚さ方向にプレスすることによって成形されている。リボンスプリング１３は、周方向に互いに平行に延在する一対の円環部２０，２０を有していて、一対の円環部２０，２０は、周方向に所定の間隔で配置された複数の架橋部２１によって、互いに軸方向に連結されている。円環部２０には、紙面に対して垂直方向奥側に略Ｖ字状に突出する屈曲部２４（図３参照）が、等間隔に形成されている。架橋部２１の軸方向のほぼ中央には、周方向に延在する板ばね３０が一体に形成されている。
こうして、リボンスプリング１３には、図２に示すように、略コの字の形状で紙面に垂直方向に貫通する窓孔２３が、周方向に一定の間隔で形成されている。なお、架橋部２１には、軽量化のために孔２２が設けられている。
【００１９】
リボンスプリング１３の窓孔２３は、保持器１２に形成されたポケット１８の位相と一致するように組み合わされている。このため、保持器１２とリボンスプリング１３を通して径方向に貫通するスプラグ挿入孔１８ａが確保されていて、このスプラグ挿入孔１８ａにスプラグ１１が挿入される。このスプラグ挿入孔１８ａには、板ばね３０が突き出しているので、スプラグ１１を組み込むときには、板ばね３０を径方向内方に押し下げるようにして、径方向外方から挿入する。
【００２０】
図３に示すように、板ばね３０は、素材のばね用圧延鋼帯の板厚と同等で、周方向に一様な板厚である。また、板ばね３０の幅寸法（リボンスプリング１３における軸方向の寸法である）は周方向に一様である。
板ばね３０の周方向の先端には、略周方向に延在する付勢部３３が形成されている。スプラグ１１がスプラグ挿入孔１８ａに組み込まれたときには、付勢部３３とばね受け面１９ａとが略径方向に当接する。付勢部３３につながって板ばね３０の根元に近い側には、略径方向に延在する傾き規制部３３ａが形成されている。傾き規制部３３ａは、径方向外方に向かうにしたがって付勢部３３から離れる向きにわずかに傾斜している。
【００２１】
図４は、スプラグ１１を組み込んだときの、スプラグ１１と板ばね３０の位置関係を説明する状態図である。スプラグ１１を組み込むと、板ばね３０の付勢部３３がスプラグ１１に押されて径方向内方（図の下向きである）に弾性的に撓む。付勢部３３と傾き規制部３３ａの形状は、図４におけるスプラグ１１のばね受け面１９ａと傾斜面１９ｂの形状とほぼ同じ形状に形成されているので、スプラグ１１が組み込まれたときには、付勢部３３がばね受け面１９ａと接触すると同時に、傾き規制部３３ａが傾斜面１９ｂと近接する。このとき、傾き規制部３３ａと傾斜面１９ｂとは互いに接触するか、若しくは、わずかなすきまΔｓをもって周方向に対峙している。
【００２２】
図３において、板ばね３０の傾き規制部３３ａと架橋部２１とで周方向に挟まれた部分は、撓み調整部３２である。撓み調整部３２では、板ばね３０を径方向に折り曲げることによって板ばね３０の周方向の実長を変化させている。周方向の実長を増減することによって、板ばね３０が撓むときのばね定数を調整することが出来る。
【００２３】
図４によって、内外輪１４，１５がそれぞれ回転するときのスプラグ１１の動作について説明する。なお、外輪１５の内周面と外輪係合面１６、及び、内輪１４の外周面と内輪係合面１７は、それぞれ円弧面であるので、それぞれ互いに「線」で接触しているが、図４による説明では、当該接触部を「接触点」と表現する。外輪１５と外輪係合面１６とが接触する点を接触点Ｐとし、内輪１４と内輪係合面１７とが接触する点を接触点Ｑとする。
【００２４】
外輪１５が、内輪１４に対して相対的に時計回りの方向に回転して、スプラグ１１が内外輪１４，１５と径方向に噛み合う場合（以下「ロック時」という）について説明する。
スプラグ１１には、板ばね３０によって力Ｆｒが付与されている。図４に示すように、力Ｆｒの作用線の方向は、接触点Ｐより周方向左側に向かっているので、スプラグ１１は、接触点Ｐに対して時計回りの方向に付勢される。同時に、内輪１４と接触点Ｑで接触することによってスプラグ１１の姿勢が保持されている。
ロック時には、スプラグ１１が接触点Ｐで周方向右向きに引きずられて、接触点Ｑで周方向左向きに引きずられる。接触点ＰとＱとの距離は内外輪１４，１５間の径方向寸法より大きいので、スプラグ１１が径方向に噛み合って、内輪１４と外輪１５とが一体となって回転する。
【００２５】
内輪１４に対して外輪１５が相対的に反時計回りの方向に回転して、外輪１５が空転する場合（以下「空転時」という）には、接触点Ｐではスプラグ１１が周方向左向きに引きずられて、接触点Ｑでは周方向右向きに引きずられる。この接触点Ｐ及びＱに作用する力は、スプラグ１１の径方向の噛み合いを緩和する向きであるので、外輪１５が内輪１４に対して空転する。
外輪１５が回転しているときには、スプラグ１１には遠心力が作用している。本実施形態のスプラグ１１は、内外輪１４，１５間の環状空間Ｋに組み込まれたときに、その重心の位置が、接触点Ｐを通る法線ｎに対して周方向の右側に位置するように形状が設定されている。重心の位置を、図４に点Ｇ２で示す。この結果、遠心力が作用すると、スプラグ１１は、接触点Ｐについて反時計回りの方向に付勢される。
外輪１５の回転数が大きいときには、遠心力による接触点Ｐにおける反時計回りのモーメントが、力Ｆｒによる時計回りのモーメントより大きくなるので、スプラグ１１が内輪１４から浮き上がる。
【００２６】
図４と図５によって、スプラグ１１が浮き上がったときに、板ばね３０がその浮き上がり量を抑制する効果について詳細に説明する。図５は、遠心力が作用して、浮き上がったときのスプラグ１１の姿勢を説明する概念図である。図５において、遠心力が作用して浮き上がる前のスプラグの姿勢を破線で示す。説明の便宜のために、図５では、スプラグ１１の傾き量を実際の傾き量より誇張して示している。
【００２７】
図４に示したように、法線ｎに対する傾斜面１９ｂの傾きを「傾斜角θ」として、スプラグ１１が内輪１４から浮き上がる前後の姿勢を説明する。
【００２８】
スプラグ１１が内輪１４から浮き上がったときの傾斜角θをθ１として（図５参照）、浮き上がる前の状態（内外輪１４，１５と接触点Ｐ及び接触点Ｑで接触している状態である）における接触角θをθｏとすると（図４参照）、θ１はθｏに比べて大きくなる。傾き規制部３３ａと傾斜面１９ｂとが近接しているので、このようにスプラグ１１の傾斜角θが増大した場合には、図５に矢印Ａで示した位置で、傾斜面１９ｂと傾き規制部３３ａとが直ちに接触する。
【００２９】
スプラグ１１の傾斜面１９ｂと傾き規制部３３ａとが周方向に対向しているので、接触部したときには力Ｆａが周方向に作用し、力Ｆａが作用する方向は、板ばね３０をその長手方向に圧縮する向きである。板ばねは、その長手方向と直角の向きに荷重をかけたときには容易に撓むことが出来るが、長手方向に荷重を負荷したときには剛性が高く、容易に撓むことが出来ない。したがって、力Ｆａが作用したときに、傾き規制部３３ａが周方向に撓むときのばね定数は大きくなる。
この結果、外輪１５の回転数が増加して遠心力が増大し、スプラグ１１が傾き規制部３３ａに当接した場合には、傾き規制部３３ａの周方向の撓み量が小さいので、スプラグ１１の傾斜角θが増大するのを防ぐことが出来る。
【００３０】
本実施形態の板ばね３０が、スプラグ１１の浮き上がりを防止する効果を説明するために、比較例として、従来の板ばね１０３を使用したときのスプラグ１０１の挙動を説明する（図６参照）。
従来の板ばね１０３では、スプラグ１０１に近接する傾き規制部が設けられていない。このため、スプラグ１０１に遠心力が作用して傾き量（図４における傾斜角θで表される傾き量である）が増大したときには、スプラグ１０１のばね受け部１０６が板ばね１０３を径方向内方に押して、力Ｆｒが増加するに過ぎなかった。しかし、板ばね１０３は、長手方向と直角の向きには容易に撓むことが出来て、力Ｆｒの作用する方向でのばね定数は小さい。このため、スプラグ１０１の傾き量が増加しても力Ｆｒはほとんど増加しない。この結果、スプラグ１０１の傾き量の増加を抑制することが出来ないので、スプラグ１０１が過剰に浮き上がるのを抑制することが出来なかった。
【００３１】
これに対して、本実施形態では、スプラグ１１を周方向に支持することによって高い剛性で支持出来るので、浮き上がろうとしたときに傾斜の増加を抑制して、スプラグ１１が過剰に浮き上がるのを抑制することが出来る。
【００３２】
また、スプラグ１１の浮き上がり量は出来る限り小さくするのが望ましい。そうすることにより、スプラグ１１が再び内輪１４と接触する位置に戻るときの速度の上昇を抑えることが出来て、スプラグ１１や内輪１４の接触面に摩耗や圧痕などの損傷を抑制できるからである。また、内輪１４とスプラグ１１が摺接しながら空転することによる摺接面が摩耗することを防止するためには、ごく小さな浮き上がり量で十分だからである。
本実施形態の一方向クラッチ１０では、スプラグ１１が浮き上がる前の状態では、傾斜面１９ｂと傾き規制部３３ａとが接近して組み付けられているので、スプラグ１１が浮き上がろうとするときに、直ちに傾き規制部３３ａと当接してスプラグ１１の傾きを抑えることが出来る。したがって、スプラグ１１が内輪１４の外周面から浮き上がる量を小さくすることが出来る。
【００３３】
この結果、外輪１５が空転してスプラグ１１が内輪１４から浮き上がった後、回転数が急激に低下し、あるいは外輪１５が回転を停止することによって、スプラグ１１が外輪１５及び内輪１４と再び接触する場合でも、スプラグ１１の移動量が小さいので、接触したときの衝撃を大幅に低減することが出来る。したがって、スプラグ１１及び内輪１４の接触面における摩耗や圧痕などの損傷を低減することが出来る。
【００３４】
また、傾き規制部３３ａは、板ばね３０に一体に形成されていて、リボンスプリングをプレス成型するときに付勢部３３と同時に形成することが出来る。したがって、スプラグの傾斜を抑制するために新たな部品を付加する必要がなく、コストが高くなることがない。
更に、スプラグ１１に荷重を負荷する付勢部３３と、スプラグ１１の傾きを抑制する傾き規制部３３ａとを一体に形成することによって、傾き規制部３３ａと付勢部３３との相対的な位置を、高い精度で製作することが出来る。したがって、スプラグ１１を組み付けたときに板ばね３０の付勢部３３とスプラグ１１のばね受け面１９ａとが接触すると、必然的に傾き規制部３３ａとスプラグの傾斜面１９ｂとが近接する。この結果、スプラグ１１が浮き上がろうとするときには、すぐに板ばね３０の傾き規制部３３ａに接触するので、過剰な浮き上がりを確実に防止出来る。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の一方向クラッチ１０では、外輪１５が空転したときのスプラグ１１の浮き上がり量を小さくすることが出来る。そのため、外輪１５が空転した後、回転数が急激に低下あるいは外輪１５が回転を停止したときに、スプラグ１１が外輪１５及び内輪１４と再び係合する場合でも、スプラグ１１の移動量を小さくすることが出来る。その結果、接触したときの衝撃を大幅に低減することが出来るので、内輪１４の転走面やスプラグ１１の内輪係合面１７に圧痕や摩耗の発生を低減することが出来る。
【符号の説明】
【００３６】
１０：一方向クラッチ、１１：スプラグ、１２：保持器、１３：リボンスプリング、
１４：内輪、１５：外輪、１６：外輪係合面、１７：内輪係合面、１８：ポケット、
１９：ばね受け部、１９ａ：ばね受け面、１９ｂ：傾斜面、２０：円環部、２１：架橋部、２３：窓孔、３０：板ばね、３３：付勢部、３３ａ：傾き規制部、１００：一方向クラッチ、１０１：スプラグ、１０２：保持器、１０３：板ばね、１０４：外輪、１０５：内輪、１０６：ばね受け部
【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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