JP2008121710A - ワンウェイクラッチおよびこれを組み込んだ流体伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体伝動装置に組み込まれる従来のワンウェイクラッチにはスラストレースが必要であり、そのための設置スペースを確保しなければならなかった。
【解決手段】内輪３５と、内輪３５を囲む外輪３６と、内輪３５と外輪３６との間に組み込まれる複数個のスプラグ３８と、スプラグ３８を挟んで対向するように内輪３５と外輪３６との間に相対回転可能に嵌合され、内輪３５と外輪３６との間隔を規定する一対のエンドベアリング４２とを有する本発明によるワンウェイクラッチ３４は、内輪３５の外周面に形成された環状をなす内側保持溝４３と、外輪３６の内周面に形成された環状をなす外側保持溝４４と、エンドベアリング４２の内周面に突設され、内輪３５の内側保持溝４３に対し摺動可能に係合する内側突起部４５と、エンドベアリング４２の外周面に突設され、外輪３６の外側保持溝４４に対し摺動可能に係合する外側突起部４６とを具える。
【選択図】図１

Description

本発明は、スプラグを用いたワンウェイクラッチおよびこれを組み込んだ流体伝動装置に関する。

スプラグを用いたワンウェイクラッチにおいては、内輪と外輪との間にスプラグを正確に配する必要がある。このため、スプラグを一定間隔に収容するリテーナや、スプラグを内輪の外周面および外輪の内周面に接触するようなばね力を与えるリボンスプリングの他に、これらを内輪と外輪との間に保持する一対のエンドベアリングなどを用いる必要がある。

このようなワンウェイクラッチを組み込んだ代表的な機械装置として、特許文献１に示すようなトルクコンバータが知られている。トルクコンバータにおいては、そのステータと変速機ケースと一体の支持筒との間にワンウェイクラッチが組み込まれ、ステータの回転方向を規定している。

特開２００４−１３２５２６号公報

特許文献１に開示されたワンウェイクラッチにおいては、内輪と外輪との間からエンドベアリングが抜け外れるのを防止するため、内輪および外輪の側端面にそれぞれ摺接し得る一対のスラストレースをスナップリングを介してステータに取り付けている。

環状をなすスラストレースは、内輪と外輪との隙間を覆うようにワンウェイクラッチを挟んで対向した状態となるため、トルクコンバータ内に供給される作動油の流動がスラストレースによって阻害される可能性がある。また、これらスラストレースの板厚の分だけトルクコンバータの回転軸線に沿った方向の寸法が増大してしまうという問題もある。

本発明の目的は、スラストレースを省略して作動油の円滑な流動を促進すると共に回転軸線に沿った方向の寸法を増大させる必要のないワンウェイクラッチおよびこのワンウェイクラッチが組み込まれた流体伝動装置を提供することにある。

本発明の第１の形態は、内輪と、この内輪を囲むように配される外輪と、これら内輪と外輪との間に組み込まれる複数個のスプラグと、これらスプラグを挟んで対向するように前記内輪と外輪との間に相対回転可能に嵌合され、これら内輪と外輪との間隔を規定する一対のエンドベアリングとを有するワンウェイクラッチであって、前記内輪の外周面に形成された環状をなす内側保持溝と、前記外輪の内周面に形成された環状をなす外側保持溝と、前記エンドベアリングの内周面に突設され、前記内輪の内側保持溝に対し摺動可能に係合する内側突起部と、前記エンドベアリングの外周面に突設され、前記外輪の外側保持溝に対し摺動可能に係合する外側突起部とを具えたことを特徴とするものである。

本発明においては、内輪および外輪の相対回転方向がスプラグによって常に一方向にのみ規制される。エンドベアリングはその内側および外側突起部が内輪および外輪の内側および外側保持溝にそれぞれ摺動可能に係合しており、内輪と外輪とが相対回転したとしても外輪と内輪との間からエンドベアリングが抜け外れるような不具合は生じない。

本発明の第１の形態によるワンウェイクラッチにおいて、エンドベアリングの内側突起部および外側突起部がそれぞれ径方向に弾性変形可能であることが好ましい。

本発明の第２の形態は、入力部材が連結される入力側回転要素と、出力部材が連結される出力側回転要素と、これら入力側回転要素と出力側回転要素との間に介装されるステータと、このステータと固定部材との間に組み込まれるワンウェイクラッチとを具えた流体伝動装置であって、前記ワンウェイクラッチが本発明の第１の形態によるものであって、その内輪が前記固定部材に連結されると共に外輪がステータに連結されていることを特徴とする。

本発明においては、固定部材に連結された内輪に対し、外輪およびこれと一体のステータの回転方向がスプラグによって常に一方向にのみ規制される。エンドベアリングはその内側および外側突起部が内輪および外輪の内側および外側保持溝にそれぞれ摺動可能に係合しており、ステータと共に外輪が回転したとしてもエンドベアリングが外輪と内輪との間から抜け外れるような不具合は生じない。

本発明のワンウェイクラッチによると、内輪の外周面に形成された環状をなす内側保持溝と、外輪の内周面に形成された環状をなす外側保持溝と、エンドベアリングの内周面に突設され、内輪の内側保持溝に対し摺動可能に係合する内側突起部と、エンドベアリングの外周面に突設され、外輪の外側保持溝に対し摺動可能に係合する外側突起部とを具えているので、内輪および外輪に対してエンドベアリングの抜け外れを防止することができる。この結果、従来のようなスラスト軸受用のレースを使用する必要がなくなり、部品点数の削減を図ることができる上、ワンウェイクラッチをよりコンパクト化させることが可能である。

エンドベアリングの内側突起部および外側突起部がそれぞれ径方向に弾性変形可能な場合、内輪と外輪との間にエンドベアリングを装着する場合、特別な治具などを用いることなく、簡単な圧入操作で迅速に装着させることができる。

本発明の流体伝動装置によると、ステータと固定部材との間に組み込まれるワンウェイクラッチが本発明の第１の形態によるものであって、その内輪が固定部材に連結されると共に外輪がステータに連結されているので、内輪と外輪との間からのエンドベアリングの脱落を防止するためのレースを使用する必要がなくなった。これにより、部品点数の削減と相俟って流体伝動装置の軽量化を図ることができ、ワンウェイクラッチを通過する作動油の流れをより円滑化させることができる。

本発明による流体伝動装置を車両用トルクコンバータに応用した一実施形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、本発明の精神に帰属してワンウェイクラッチを必要とする他の任意の技術にも当然応用することができる。

本実施形態におけるトルクコンバータの断面構造（上半分）を図１に示す。本実施形態におけるトルクコンバータ１０は、ポンプインペラ１１およびフロントカバー１２を含む入力側回転要素Ａと、タービンランナ１３およびこのタービンランナ１３にリベット１４を介して一体的に連結されたタービンハブ１５を含む出力側回転要素Ｂと、フロントカバー１２に押し当たる摩擦板１６が外周端部に接合されたロックアップピストン１７を含むロックアップクラッチ装置Ｃと、このロックアップクラッチ装置Ｃのロックアップピストン１７と出力側回転要素Ｂのタービンハブ１５とに跨がって配されるダンパ装置Ｄとを具えている。

上述したポンプインペラ１１は、ブレード１８と、このブレード１８を内側に取り付けた環状のポンプシェル１９とを有する。入力側回転要素Ａは、このポンプインペラ１１以外に、外周縁部にてポンプシェル１９が接合され、入力部材としての図示しないエンジンのクランク軸に連結される駆動板を固定するためのナット部材２０が溶接止めされたフロントカバー１２と、ポンプシェル１９の内周縁部に外周縁部が接合されるエクステンションスリーブ２１などをさらに含んでいる。

出力側回転要素Ｂのタービンランナ１３は、ポンプインペラ１１と対向するブレード２２と、これらブレード２２を保持するタービンシェル２３とを有する。この出力側回転要素Ｂには、出力部材としての図示しない変速機、例えば複数の遊星歯車装置を用いた自動変速機（ＡＴ）や溝幅を変更可能な一対のプーリとこれらに巻き掛けられる無端ベルトとを用いた無段変速機（ＣＶＴ）の入力軸１が連結される。本実施形態では、タービンハブ１５の内周面に雌スプライン１５ａを形成し、ここに変速機入力軸１の外周面に形成した雄スプライン１ａが嵌合されるようになっている。この出力側回転要素Ｂのタービンハブ１５のボス部１５ｂの内周面には、シールリング２４が圧入され、ボス部１５ｂの内周面と変速機入力軸１の軸端部の外周面との間の隙間をシールしている。また、このタービンハブ１５とフロントカバー１２との間には、トルクコンバータ１０の回転軸線１０ａと平行な方向に沿ったタービンハブ１５の変位を規制するスラスト受け部材２５が組み込まれている。なお、このスラスト受け部材２５には、トルクコンバータ１０の径方向（図１中、上下方向）に沿った自動変速機油またはＣＶＴ油（以下、これらを一括して作動油と呼称する）の通過を許容する図示しない油通路が画成されている。

ロックアップピストン１７の径方向内側端には、タービンハブ１５側に突出する円筒状のボス部１７ａが形成され、タービンハブ１５に形成された環状の溝部１５ｃに対してトルクコンバータ１０の回転軸線１０ａと平行な方向に沿って摺動自在に嵌合されている。タービンハブ１５の溝部１５ｃとロックアップピストン１７のボス部１７ａとの間には、シールリング２６が装着され、これらの間の隙間をシールしている。このロックアップピストン１７を有するロックアップクラッチ装置Ｃは、ロックアップピストン１７の摩擦板１６をフロントカバー１２に一体的に押し付けてフロントカバー１２とロックアップピストン１７とを直結状態に保持することができるようにしたものである。より具体的には、ロックアップピストン１７とポンプシェル１９との間に画成される係合側油室２７に供給される作動油の油圧と、フロントカバー１２とロックアップピストン１７との間に画成される係合解除側油室２８に供給される作動油の油圧との差圧が図示しない油圧制御装置を介して制御される。この結果、ロックアップピストン１７をフロントカバー１２との対向方向、つまりトルクコンバータ１０の回転軸線１０ａと平行な方向に沿って変位させることができる。これにより、フロントカバー１２に対して摩擦板１６を完全な非接触状態に保持することはもちろん、フロントカバー１２とロックアップピストン１７の摩擦板１６とを摺接させる半クラッチ状態に保持することも可能となる。

この場合、後述するステータ２９の回転が起こらないトルクコンバータ機能領域では、ロックアップピストン１７がタービンハブ１５側に変位する。これにより、フロントカバー１２とロックアップピストン１７の摩擦板１６とが非接触状態、つまりロックアップクラッチ装置Ｃが非接続状態となる。この結果、入力側回転要素Ａからの動力は、作動油を介してトルクが増強された状態で出力側回転要素Ｂへと伝達される。逆に、入力側回転要素Ａおよび出力側回転要素Ｂの回転速度がほぼ等しくなってステータ２９の空転が起こるトルクコンバータ非機能領域では、ロックアップピストン１７をフロントカバー１２側に変位させ、ロックアップピストン１７の摩擦板１６とフロントカバー１２とを密着状態にする。これは、係合側油室２７に供給される作動油の油圧を係合解除側油室２８に供給される作動油の油圧よりも相対的に高くなるように油圧制御回路を介して制御することによりなされる。この結果、入力側回転要素Ａと出力側回転要素Ｂとがロックアップクラッチ装置Ｃを介して一体的に結合し、入力側回転要素Ａの駆動力が作動油を介さずにダンパ装置Ｄを介して出力側回転要素Ｂへと伝達される。

タービンハブ１５とロックアップピストン１７との間に配されるダンパ装置Ｄは、ロックアップクラッチ装置Ｃのロックアップピストン１７にリベット３０を介して一体的に連結される環状のドライブプレート３１と、内周端部がタービンシェル２３の内周端部と共にリベット１４を介してタービンハブ１５の外周縁部に一体的に接合される環状のドリブンプレート３２と、これらドライブプレート３１およびドリブンプレート３２に跨がって配されるばね部材３３とを具えている。従って、ドライブプレート３１とドリブンプレート３２との間での動力伝達は、ばね部材３３を介して行われることとなる。

本実施形態におけるトルクコンバータ１０は、タービンランナ１３とポンプインペラ１１との間に介在するステータ２９と、このステータ２９をタービンランナ１３の回転方向と同一方向にのみ回転を許容するワンウェイクラッチ３４などをさらに具えている。

ワンウェイクラッチ３４を介して図示しない変速機ケース側に保持されるステータ２９は、入力側回転要素Ａのポンプインペラ１１によって出力側回転要素Ｂのタービンランナ１３へと流れ込む作動油を再びポンプインペラ１１側に導くためのものであり、これによって周知のトルク増大がなされる。

本実施形態におけるワンウェイクラッチ３４の抽出拡大断面構造を図２に示し、そのIII−III矢視に沿った更なる拡大断面構造を図３に示す。本実施形態におけるワンウェイクラッチ３４は、内輪３５と、ステータ２９の内周に嵌め込まれる外輪３６と、この外輪３６をステータ２９の内周側に保持する一対のスナップリング３７と、内輪３５および外輪３６の間に保持されるスプラグ３８とで主要部が構成される。外輪３６はステータ２９に対して一体的に回転可能となっているが、その回転方向はスプラグ３８によって常に一方向にのみ規定されている。内輪３５の内周面には、図示しない変速機ケースの一部を構成する本発明の固定部材としての支持筒２の先端部に形成された雄スプライン２ａに対して嵌合する雌スプライン３５ａが形成されている。変速機入力軸１と支持筒２との間には、これらを同心状に保持するための針状ころ軸受３が組み込まれ、支持筒２に対する変速機入力軸１の円滑な回転を確保している。スプラグ３８は、その姿勢を均一に保持するための内側リテーナ３９と外側リテーナ４０とで保持され、さらにリボンスプリング４１によって内輪３５と外輪３６とに接触するような付勢力が与えられている。内側リテーナ３９および外側リテーナ４０は、内輪３５と外輪３６との間に装着される一対のエンドベアリング４２によって内側および外側リテーナ３９，４０と共に内輪３５と外輪３６との間から脱落することなく保持される。一対のエンドベアリング４２には、スプラグ３８を横切るような作動油の流路を画成するための連通孔４２ａが形成され、これによって作動油が係合側油室２７側へ円滑に供給されるように配慮している。本実施形態の場合、内輪３５および外輪３６の側端面を覆うレースが不要となるため、ワンウェイクラッチ３４を横切る作動油の流れを従来のものよりも円滑に行うことができる。

エンドベアリング４２の内側摺接部４２ｂおよび外側摺接部４２ｃが摺接する内輪３５の外周面および外輪３６の内周面には、それぞれ２条の環状溝４３，４４が形成されている。本発明の内側保持溝および外側保持溝として機能する環状溝４３，４４は、エンドベアリング４２が内輪３５と外輪３６との間から抜け外れないようにするためのものであり、そのための内側および外側突起部４５，４６がエンドベアリング４２の内側摺接部４２ｂおよび外側摺接部４２ｃにそれぞれ形成されている。これら内側および外側突起部４５，４６は、環状溝４３，４４の円周方向に沿って等間隔に複数個配され、環状溝４３，４４内に突出することによって内輪３５および外輪３６からエンドベアリング４２の抜け外れを阻止するものである。この場合、内輪３５の外周面および外輪３６の内周面に対して摺接するエンドベアリング４２の内側摺接部４２ｂおよび外側摺接部４２ｃを径方向に弾性変形可能としておくことが有効である。つまり、エンドベアリング４２を内輪３５と外輪３６との間に装着する際、その内側摺接部４２ｂおよび外側摺接部４２ｃを弾性変形させ、これらに形成された内側および外側突起部４５，４６が内輪３５および外輪３６の環状溝４３，４４に嵌合した時点で弾性変形が解除されるような嵌め合い寸法に設定しておくことが望ましい。

内側および外側突起部４５，４６を内側摺接部４２ｂおよび外側摺接部４２ｃの全周に亙ってそれぞれ連続させることも可能である。しかしながら、本実施形態のように環状溝４３，４４の周方向に沿って間欠的に形成することにより、周方向に隣接する各突起部４５，４６の間に位置する環状溝４３，４４を作動油の油溜まりとして機能させることができ、内輪３５および外輪３６とエンドベアリング４２との間の潤滑性の点で有利となる。また、環状溝４３，４４およびこれらに嵌合する突起部４５，４６の数はワンウェイクラッチ３４の寸法形状などに応じて適宜変更可能であり、１つのエンドベアリング４２に対して環状溝４３，４４を内輪３５および外輪３６にそれぞれ複数本ずつ形成することも当然可能である。

タービンハブ１５およびエクステンションスリーブ２１とワンウェイクラッチ３４との間にはそれぞれスラスト軸受４７が介装されており、エクステンションスリーブ２１およびタービンハブ１５に対するワンウェイクラッチ３４の相対回転が可能となっている。

上述した実施形態では、本発明に係る流体伝動装置を車両用のトルクコンバータ１０に適用したが、駆動トルクを増大させる機能を持たない流体伝動装置に適用することも当然可能である。この場合、流体伝動装置がロックアップクラッチ装置やダンパ装置を有していないものであってもよい。さらに、流体伝動装置以外にもワンウェイクラッチを組み込む必要のある任意の機械装置に本発明を適用できることは容易に理解し得よう。

本発明による流体伝動装置を車両用トルクコンバータに応用した一実施形態の内部構造を表す断面図であり、その回転軸線を境にして片側（図では上半分）のみを示している。 図１に示した実施形態におけるワンウェイクラッチの部分の抽出拡大断面図である。 図２に示したワンウェイクラッチの外輪と一方のエンドベアリングとの嵌合部分における円周方向に沿った断面図である。

符号の説明

Ａ 入力側回転要素
Ｂ 出力側回転要素
Ｃ ロックアップクラッチ装置
Ｄ ダンパ装置
１ 入力軸
１ａ 雄スプライン
２ 支持筒
２ａ 雄スプライン
３ 針状ころ軸受
１０ トルクコンバータ
１０ａ 回転軸線
１１ ポンプインペラ
１２ フロントカバー
１３ タービンランナ
１４ リベット
１５ タービンハブ
１５ａ 雌スプライン
１５ｂ ボス部
１５ｃ 溝部
１６ 摩擦板
１７ ロックアップピストン
１７ａ ボス部
１８ ブレード
１９ ポンプシェル
２０ ナット部材
２１ エクステンションスリーブ
２２ ブレード
２３ タービンシェル
２４ シールリング
２５ スラスト受け部材
２６ シールリング
２７ 係合側油室
２８ 係合解除側油室
２９ ステータ
３０ リベット
３１ ドライブプレート
３２ ドリブンプレート
３３ ばね部材
３４ ワンウェイクラッチ
３５ 内輪
３５ａ 雌スプライン
３６ 外輪
３７ スナップリング
３８ スプラグ
３９ 内側リテーナ
４０ 外側リテーナ
４１ リボンスプリング
４２ エンドベアリング
４２ａ 連通孔
４２ｂ 内側摺接部
４２ｃ 外側摺接部
４３，４４ 環状溝
４５ 内側突起部
４６ 外側突起部
４７ スラスト軸受

Claims (3)

1. 内輪と、この内輪を囲むように配される外輪と、これら内輪と外輪との間に組み込まれる複数個のスプラグと、これらスプラグを挟んで対向するように前記内輪と外輪との間に相対回転可能に嵌合され、これら内輪と外輪との間隔を規定する一対のエンドベアリングとを有するワンウェイクラッチであって、
   前記内輪の外周面に形成された環状をなす内側保持溝と、
   前記外輪の内周面に形成された環状をなす外側保持溝と、
   前記エンドベアリングの内周面に突設され、前記内輪の内側保持溝に対し摺動可能に係合する内側突起部と、
   前記エンドベアリングの外周面に突設され、前記外輪の外側保持溝に対し摺動可能に係合する外側突起部と
   を具えたことを特徴とするワンウェイクラッチ。
2. 前記エンドベアリングの内側突起部および外側突起部は、それぞれ径方向に弾性変形可能であることを特徴とする請求項１に記載のワンウェイクラッチ。
3. 入力部材が連結される入力側回転要素と、
   出力部材が連結される出力側回転要素と、
   これら入力側回転要素と出力側回転要素との間に介装されるステータと、
   このステータと固定部材との間に組み込まれるワンウェイクラッチと
   を具えた流体伝動装置であって、
   前記ワンウェイクラッチが請求項１または請求項２に記載のものであって、その内輪が前記固定部材に連結されると共に外輪がステータに連結されていることを特徴とする流体伝動装置。

Images