JP2006097770A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の変速機構のステータに用いられる一方向クラッチに関し、回転数が小さい領域での噛合不良の発生を防止しながら、フリクションを小さくして燃費の向上を図ることができる。
【解決手段】内輪９と外輪７の一方の回転動力を他方に伝達あるいは当該伝達を遮断するスプラグ式の一方向クラッチ１において、円周方向に複数のポケット１４を有した環状の保持器１３と、各ポケット１４にて保持された複数のスプラグ４と、各スプラグ４を内輪９と外輪７に噛み込ませる方向に付勢する複数の弾性１１，１２体とを備え、円周方向において弾性体１１，１２のばね定数が異なり、内外輪７，９の回転数が小さい領域でフリクションを大きくし、当該回転数が小さい領域以外の領域でフリクションを小さくしたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車の変速機構のステータに用いられる一方向クラッチに関する。

自動車の変速機構として使用されるトルクコンバ−タでは、図９に示すように、エンジン側から駆動される出力軸１００によりポンプインペラ１０１を回転させ、ＡＴＦ（自動変速機油）を利用してタ−ビンランナ１０２を回転させ、さらにステ−タ１０３を介してタ−ビンランナ１０２の回転トルクを増大させ、トランスミッションの入力軸１０４に動力を伝達する。ステ−タ１０３には一方向クラッチ１０５が装着されており、内輪１０６は入力軸１０４の周囲に配置された固定軸１０７にスプライン嵌合等により回転不能に配置されている。

図１０は、ステ−タ１０３と、ステータ１０３に組み込まれる一方向クラッチ１０５の構成例を示す軸方向の一部断面図である。ステ−タ１０３のボス部１０８には外輪１０９が嵌められ、内輪１０６は固定軸１０７にスプライン等により回転不能に配置され、これら外輪１０９と内輪１０６の間にスプラグ（係合部材）１１０が周方向に所定間隔で配置されている。また、外輪１０９と内輪１０６との間の両側には、リテーナ（ベアリングサポ−ト）１１１が嵌め入れられ、スナップリング１１２により固定され、その外側にスラストベアリング１１３が配置されている。

一方向クラッチ１０５は、図１１に示すように、スプラグ１１０と、スプラグ１１０の外側部を保持する外保持器１１４と、スプラグ１１０の内側部を保持する内保持器１１５と、スプラグ１１０を周方向の一方向へ付勢するリボンスプリング１１６とで構成されている（特許文献１参照）。

なお、一方向クラッチは、上記のように外保持器１１４と内保持器１１５にてスプラグ１１０を保持するものに限らず、例えば特許文献２に示すように、単一の保持器の内径側に沿うようにスプリングを配置し、保持器ならびにスプリングのポケットにスプラグを嵌め入れ、保持器を外輪内周面に圧入したものもある。
特開２００２−３１７８２９号公報 特開２００３−２１１７４号公報

一般的に、自動車の変速機構のステータに用いられる一方向クラッチ１０５は、エンジンの駆動開始時において回転数が小さい領域で、スプラグ１１０が外輪１０９と内輪１０６に噛み込み、外輪１０９は回転しない。やがてエンジン回転数が大きくなると、トルクコンバ−タ内のオイルの流れにより、一方向クラッチ１０５は空転方向に回転を開始する。スプラグ１１０はリボンスプリング１１６により噛合方向に付勢されているため、回転数が小さいほどフリクション（引き摺りトルク）は大きく、回転数が大きくなるとフリクションが小さくなり、燃費の向上を図っている。すなわち、回転数が大きくなると、遠心力によりスプラグが内輪軌道から浮き上がり、所定の回転数以上になると、理論的にはフリクションはゼロとなる。

また、スプラグ１１０を付勢するリボンスプリング１１６のばね定数を小さく設定することで、回転数の大小にかかわらず全体としてフリクションが小さくなり、燃費の向上を図ることができる。しかし、フリクションを小さくすると、駆動開始時における回転数が小さい領域で、スプラグ１１０が外輪１０９と内輪１０６に十分に噛み込まず、スプラグ１１０と内外輪１０６，１０９との間に滑りが生じ、噛合不良が発生するという問題があった。

したがって、本発明は、回転数が小さい領域での噛合不良の発生を防止しながら、フリクションを小さくして燃費の向上を図ることを解決すべき課題とする。

本発明は、内輪と外輪の一方の回転動力を他方に伝達あるいは当該伝達を遮断するスプラグ式の一方向クラッチにおいて、円周方向に複数のポケットを有した環状の保持器と、前記各ポケットにて保持された複数のスプラグと、前記各スプラグを前記内輪と前記外輪に噛み込ませる方向に付勢する複数の弾性体とを備え、円周方向において前記弾性体のばね定数が異なり、前記内外輪の回転数が小さい領域でフリクションを大きくし、当該回転数が小さい領域以外の領域でフリクションを小さくしたことを特徴とするものである。

円周方向においてばね定数が異なるようにする方法として、具体的には、以下の構成が挙げられる。

前記スプラグが収納される複数のポケットを有し、かつ、当該各ポケットの内周に前記スプラグを付勢する前記弾性体となる舌片が突設された環状のスプリングを、前記保持器と同心状に配置し、前記舌片の長さを変える。

前記スプラグが収納される複数のポケットを有し、かつ、当該各ポケットの内周に前記スプラグを付勢する前記弾性体となる舌片が突設されたプレス鋼板を、その両端を重ね合わせて巻回して環状のスプリングを形成して前記保持器と同心状に配置する。

前記スプラグが収納される複数のポケットを有し、かつ、当該各ポケットの内周に前記スプラグを付勢する前記弾性体となる舌片が突設された環状のスプリングを、前記保持器と同心状に配置し、前記スプリングの円周方向にて部分的に焼入れする。

本発明の一方向クラッチによると、内外輪の回転数が小さい領域でフリクションを大きくしたので、回転数が小さい領域での噛合不良の発生を防止でき、かつ、回転数が小さい領域以外の領域でフリクションを小さくしたので、燃費の向上を図ることができる。

本発明によれば、回転数が小さい領域での噛合不良の発生を防止しながら、フリクションを小さくして燃費の向上を図ることができる。

本発明の最良の実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。

図１は一方向クラッチの部分断面図、図２は一方向クラッチの組み込みの様子を示す断面図、図３は一方向クラッチのスプリングの斜視図、図４，５は作用説明図である。

なお、本実施形態の一方向クラッチは、主として図９に示したトルクコンバ−タに用いられるものである。

図１ないし３に示すように、一方向クラッチ１は、保持器１３、複数のスプラグ４、スプリング５にて構成されている。

保持器１３は、金属または合成樹脂製の環状に形成され、周方向に所定の間隔にて複数のポケット１４を有している。保持器１３は、一側縁に径方向外向きに延設してなるフランジ１５を有しており、例えば、トルクコンバ−タのステ−タの外輪７に内嵌される。

各スプラグ４は、保持器１３のポケット１４に収納され保持されている。

スプリング５は、プレス鋼板製の環状に形成され、保持器１３の内径側に沿うように同心状に配置され、各スプラグ４を内輪９と外輪７に噛み込ませる方向に付勢している。すなわち、スプリング５には、周方向に所定の間隔にて複数のポケット１０が形成され、各ポケット１０の内周には弾性体となる舌片１１が突設されている。スプラグ４はポケット１０に収納され、舌片１１にて内輪９と外輪７に噛み込む方向に付勢されている。

また、スプリング５は、周方向の一部において、他の舌片１１に比べて長尺の弾性体となる舌片１２が形成されている。長尺の舌片１２は、短尺の舌片１１に比べて数が少なく、かつ、円周方向一箇所にかたまって配置されている。長尺の舌片１２は、短尺の舌片１１に比べ、スプラグ４を押圧する力が大きく、このように、舌片１１，１２の長さを変えることで円周方向においてばね定数が異なるようになる。

以上のように構成した一方向クラッチ１を内外輪７，９間に配置することで、エンジンの駆動をトランスミッションの入力軸に伝達したり、あるいは当該伝達を遮断することができる。

次に、図４，５を用いて、本実施形態の一方向クラッチ１における作用について説明する。各グラフは、縦軸がフリクション、横軸が外輪回転数を示している。

図４（ａ）は短尺の舌片１１に関し、舌片が短いとスプラグ４を押圧する力は小さいが、舌片１１は数が多いので全体としてフリクションは大きくなる。しかし、舌片１１は短尺であるため、外輪回転数が大きくなると遠心力で内輪９から浮き上がり、早期にフリクションがゼロとなる。

図４（ｂ）は長尺の舌片１２に関し、舌片が長いとスプラグ４を押圧する力は大きいが、舌片１２は数が少ないので全体としてフリクションは小さくなる。しかし、舌片１２は長尺であるため、外輪回転数が大きくなっても全ての舌片１２が内輪９から浮き上がるのに時間がかかり、フリクションが小さい状態が長く続く。

このように、スプリング５は、図４（ａ）（ｂ）で示す２種類の異なるばね定数を有しており、これら２種類の異なるばね定数を重ね合わせて、図４（ｃ）に示すように、一方向クラッチ１のフリクションと外輪回転数との関係を示すグラフが得られる。

図５は本実施形態の一方向クラッチ１と従来例の一方向クラッチとを比較したものである。図中Ａは本実施形態の一方向クラッチ１、Ｂは従来例の一方向クラッチを示している。図５から、本実施形態の一方向クラッチ１の方が、外輪回転数の小さい領域Ｃでフリクションが大きく、それ以外の領域Ｄでは従来例に比べてフリクションが小さくなることが判る。

このように構成された一方向クラッチ１によると、外輪７の回転数が小さい領域でフリクションを大きくしたので、回転数が小さい領域での噛合不良の発生を防止でき、かつ、回転数が小さい領域以外の領域でフリクションを小さくしたので、燃費の向上を図ることができる。

本発明の他の実施形態を図６に基づいて説明する。

図６は一方向クラッチの部分断面図を示しており、一方向クラッチ１は、外保持器２、内保持器３、複数のスプラグ４、スプリング５にて構成されている。

外保持器２は、合成樹脂製の環状に形成され、周方向に所定の間隔にて複数のポケット６を有している。外保持器２は、例えば、トルクコンバ−タのステ−タの外輪７に内嵌される。

内保持器３は、合成樹脂製の環状に形成され、周方向に所定の間隔にて複数のポケット８を有している。内保持器３は、例えば、トランスミッションの入力軸に嵌合された内輪９に外嵌される。

各スプラグ４は、外保持器２のポケット６に収納されて外側部を保持され、かつ、内保持器３のポケット８に収納されて内側部を保持されている。

スプリング５は、図３に示した例と同様に構成されており、外保持器２と内保持器３との間に同心状に配置され、各スプラグ４を内輪９と外輪７に噛み込ませる方向に付勢している。

このように構成された一方向クラッチ１においても、噛合不良の発生を防止でき、かつ、燃費の向上を図ることができる。

本発明のさらに他の実施形態を図７に基づいて説明する。

図７は一方向クラッチのスプリング５の部分側面図である。なお、スプリング５以外の一方向クラッチの構成は図１に示した例と同様である。

本実施形態は、スプリング５が帯状のプレス鋼板の両端を重ね合わせて巻回して形成されていることを特徴とするものである。すなわち、図７に示すように、ポケットならびに舌片１１を形成してなる帯状のプレス鋼板を形成し、その両端５ａ，５ｂを重ね合わせて溶接等にて接合し、もしくは単に重ね合わせて保持器内周面側に組み付けることで、環状のスプリング５を形成する。

スプリング５の重ね合わせ部分は、その他の部位より硬さが大きくなる。すなわち、重ね合わせ部分のばね定数は大きく、重ね合わせ以外の部位はばね定数が小さくなる。また、重ね合わせ部分は、重ね合わせ以外の部分に比べ、円周方向における範囲は小さい。このように、円周方向において、ばね定数が大きい領域と小さい領域を形成し、かつ、ばね定数が大きい領域を小さい領域よりその範囲を小さくする。その結果、重ね合わせ部分におけるフリクションと外輪回転数の関係は図４（ｂ）に示すようになり、重ね合わせ以外の部分は図４（ａ）に示すようになり、それらを重ね合わせて図４（ｃ）に示すような特性のスプリング５が得られる。

このように構成された一方向クラッチ１においても、噛合不良の発生を防止でき、かつ、燃費の向上を図ることができる。

なお、図７に示す重ね合わせ部を形成したスプリング５を、図６に示す内外保持器を備えた一方向クラッチに適用してもよい。

本発明のさらに他の実施形態を図８に基づいて説明する。

図８は一方向クラッチの部分断面図を示しており、一方向クラッチ１は、保持器１３、複数のスプラグ４、舌片状弾性体１６，１７にて構成されている。

舌片状弾性体１６，１７は、保持器１３のポケット１４の内周に基部を固定して設けられており、ポケット１４に収納されたスプラグ４を内輪９と外輪７に噛み込む方向に付勢している。舌片状弾性体１７は、舌片状弾性体１６に比べ長尺であってスプラグ４を押圧する力が大きく形成されている。なお、舌片状弾性体１７は、舌片状弾性体１６に比べてその数は少なく、全体としてフリクションは小さくなる。

このように構成された一方向クラッチ１においても、噛合不良の発生を防止でき、かつ、燃費の向上を図ることができる。

なお、円周方向においてばね定数が異なり、外輪の回転数が小さい領域でフリクションを大きくし、回転数が小さい領域以外の領域でフリクションを小さくする方法としては、上記実施形態の構成に限るものではない。

例えば、スプラグを押圧する舌片を有したスプリングの円周方向において、部分的に焼入れを施したものでもよい。すなわち、鋼板製のスプリングに焼入れを施すことで、その硬さが大きくなり、ばね定数も大きくなる。また、焼入れを行う部分は、焼入れを行わない部分に比べ、円周方向における範囲を小さくする。このように、スプリング５の周方向において、ばね定数が大きい領域と小さい領域を形成し、かつ、ばね定数が大きい領域を小さい領域よりその範囲を小さくすることによって、図４（ｃ）に示したような特性のスプリングが得られる。

また、上記各実施形態の一方向クラッチを、内輪回転であって内輪の回転を外輪に伝達する軸受に適用してもよい。

また、上記各実施形態の一方向クラッチでは、ばね定数の大きな弾性体が円周方向一箇所にかたまって配置されていたが、例えば、円周方向に離れて配置されていてもよい。

さらに、上記各実施形態の一方向クラッチは、図４に示すように２つの異なるばね定数を有する弾性体を備えたものであったが、３つ以上の異なるばね定数を有する弾性体を備えたものであってもよく、結果として内外輪の回転数が小さい領域でトルクが大きく、かつ、回転数が小さい領域以外の領域でトルクが小さくなるものであればよい。

本発明は、自動車の変速機構として使用されるトルクコンバ−タのステータに用いられる一方向クラッチとして有用である。

本発明の実施の形態における一方向クラッチの部分断面図 本発明の実施の形態における一方向クラッチの組み込みの様子を示す断面図 本発明の実施の形態における一方向クラッチのスプリングの斜視図 本発明の実施の形態における作用説明図 本発明の実施の形態における作用説明図 本発明の他の実施の形態における一方向クラッチの部分断面図 本発明のさらに他の実施の形態における一方向クラッチのスプリングの部分側面図 本発明のさらに他の実施の形態における一方向クラッチの部分断面図 自動車の変速機構として使用されるトルクコンバ−タの軸方向の一部断面図 従来の一方向クラッチを組み込んだステータの軸方向の一部断面図 ステータに組み込まれる従来の一方向クラッチの側面図

符号の説明

１ 一方向クラッチ
４ スプラグ
５ スプリング
１０，１４ ポケット
７ 外輪
９ 内輪
１１，１２ 舌片（弾性体）
１３ 保持器

Claims (2)

1. 内輪と外輪の一方の回転動力を他方に伝達あるいは当該伝達を遮断するスプラグ式の一方向クラッチにおいて、
   円周方向に複数のポケットを有した環状の保持器と、前記各ポケットにて保持された複数のスプラグと、前記各スプラグを前記内輪と前記外輪に噛み込ませる方向に付勢する複数の弾性体とを備え、
   円周方向において前記弾性体のばね定数が異なり、前記内外輪の回転数が小さい領域でフリクションを大きくし、当該回転数が小さい領域以外の領域でフリクションを小さくしたことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 円周方向において前記弾性体のばね定数が大きい範囲と小さい範囲とからなり、かつ、当該ばね定数が大きい範囲を小さい範囲より小さくした請求項１に記載の一方向クラッチ。

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