JP3599063B2 - One-way clutch end bearing - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はワンウエイクラッチのエンドベアリングに関し、より詳しくは、例えばオートマチックトランスミッションに用いて好適なワンウエイクラッチのエンドベアリングに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ワンウエイクラッチとして、半径方向内方側に設けた環状の内レースと、上記内レースを囲繞して設けた環状の外レースと、上記内レースと外レースとの間に摺動自在に介在された複数のスプラグと、上記スプラグを保持する保持器と、上記スプラグを上記両レースの軌道面に押しつけるためのリボンスプリングと、上記保持器よりも軸方向外方となる上記両レースの周面の間に摺動自在に介在されて、上記両レースに作用する半径方向の荷重を支持する環状のエンドベアリングとを備えたものは知られている。
そして、上記従来のワンウエイクラッチのエンドベアリングとして、大きく分けて次の4種類のものが知られている。
すなわち、第1の構成は、りん青銅板をプレス成形して製造するもの。
第2の構成は、鉄板とりん青銅粉末とを燒結して一体とした板状材料をプレス成形して製造するもの。
第3の構成は、高力黄銅を所要の形状に切削加工して製造するもの。
第4の構成は、鉄鋼を切削加工して焼入れ焼もどしして研磨した後、その表面にりん酸マンガン塩皮膜処理等を施して製造するものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上述した従来のエンドベアリングでは、それぞれ次のような欠点があった。
つまり、上記第1の構成のものでは、エンドベアリングの剛性が小さいために、半径方向の荷重が大きくなったときにエンドベアリングの弾性変形が大きくなり、それによって、ワンウエイクラッチ全体の機能低下が生じたり、場合によってはワンウエイクラッチが破損するという欠点があった。
また、上記第2の構成のものでは、上記第1のものに比較して弾性変形は小さいが、製造時の燒結工程において鉄板が焼鈍しされるために、エンドベアリングの強度が低下し、塑性変形するという欠点があった。
また、上記第3の構成のものでは、材料費が高いのでワンウエイクラッチ全体のコストが高くなるという欠点があった。
さらに上記第4のものでは、必要な剛性は確保できるが、表面に形成したりん酸マンガン塩皮膜のなじみ性、自己潤滑性が乏しいので、十分な耐焼付性を確保するために、製造時に高い寸法精度が要求され、結果的にワンウエイクラッチ全体のコストが高くなるという欠点があった。
そこで、本件の出願人は、特願平5−212989号において、鋼板の表面にPb系のめっき等を施してエンドベアリングの改良を進めてきたが、長期間の使用、又は過酷な使用条件等においてまだ耐久性をさらに向上させる必要があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
このような事情に鑑み、請求項1に記載した第1の本発明は、半径方向内方側に設けた環状の内レースと、上記内レースを囲繞して設けた環状の外レースと、上記内レースと外レースとの間に摺動自在に介在された複数のスプラグと、上記スプラグを保持する保持器と、上記スプラグを上記両レースの軌道面に押しつけるためのリボンスプリングと、上記保持器よりも軸方向外方となる上記両レースの周面の間に摺動自在に介在されて、上記両レースに作用する半径方向の荷重を支持する環状のエンドベアリングとを備え、
上記エンドベアリングを、内周筒状部と外周筒状部とこれらをつなぐ環状部で構成される鉄系の材料からなる本体部と、上記本体部の表面に形成した硬質めっきからなる硬質コーティング部と、上記硬質コーティング部の表面に形成した軟質めっきからなる軟質コーティング部とから構成したワンウエイクラッチにおいて、
上記軟質コーティング部は二重あるいは三重のめっき層からなり、これら軟質コーティング部を構成する複数のめっき層は、上記硬質コーティング部を覆って本体部における表面全域に形成されており、また、上記軟質コーティング部を構成する最も内方側のめっき層はPb系合金からなり、さらに上記軟質コーティング部を構成する最も表面側のめっき層はSnまたはSn合金からなることを特徴とするものである。
また、請求項2に記載した第2の本発明は、半径方向内方側に設けた環状の内レースと、上記内レースを囲繞して設けた環状の外レースと、上記内レースと外レースとの間に摺動自在に介在された複数のスプラグと、上記スプラグを保持する保持器と、上記スプラグを上記両レースの軌道面に押しつけるためのリボンスプリングと、上記保持器よりも軸方向外方となる上記両レースの周面の間に摺動自在に介在されて、上記両レースに作用する半径方向の荷重を支持する環状のエンドベアリングとを備え、
上記エンドベアリングを、内周筒状部と外周筒状部とこれらをつなぐ環状部で構成される鉄系の材料からなる本体部と、上記本体部の表面に形成した硬質めっきからなる硬質コーティング部と、上記硬質コーティング部の表面に形成した軟質めっきからなる軟質コーティング部とから構成したワンウエイクラッチにおいて、
上記軟質コーティング部は二重のめっき層からなり、その内方側のめっき層は上記本体部における内外の摺接面となる箇所のみに形成されており、軟質コーティング部における外方側のめっき層は上記本体部における表面全域に形成されていることを特徴とするものである。
【0005】
【作用】
このような構成によれば、本体部として鉄系の材料を採用しているので、エンドベアリングに作用する半径方向の荷重に耐えるだけの十分な剛性を確保することができる。
またエンドベアリングの摺接面は軟質コーティング部から構成されることになるので、エンドベアリングが内レースおよび外レースと摺接する際のなじみ性がよくなり、耐焼付き性および耐久性に優れたエンドベアリングを提供することができる。
さらに、本体部と軟質コーティング部との間に硬質コーティング部が介在するので、摺接面となる軟質コーティング部が摩滅しても、摺動特性のあまりよくない鋼板との摺動にならず、硬質コーティング部によって本体部が摩耗することを防止できるため、耐焼付性を向上させることができる。さらに、硬質、軟質コーティング部の組合わせによっては、使用中に硬質コーティング部材へ軟質コーティング部材の拡散反応が進行し、軟質コーティング部と硬質コーティング部の密着力が向上し、更に硬質コーティング部の摺動特性も向上する。
したがって、従来に比較して耐焼付き性および耐久性に優れたワンウエイクラッチを提供することができる。
【0006】
【実施例】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図1は自動車用オートマチックトランスミッションにおける要部の断面を示したものである。
ワンウエイクラッチ1は、環状の軌道面2aを有する内レース2と、環状の軌道面3aを有する外レース3と、両レース2,3の間に配置され両軌道面2a,3aと係合してトルクを伝達する複数のスプラグ4と、これらスプラグ4を円周方向等間隔位置に保持する内外一対の環状部材5,6からなる保持器7と、両環状部材5,6の間に配置され、スプラグ4に両軌道面2a,3aと係合すなわち噛合う方向にモーメントを与えるリボンスプリング8と、上記保持器7の軸方向両端部の隣接位置に配置した本発明に係る一対の環状部材9,10からなるエンドベアリング11とから構成している。
上記内レース2は図示しない回転軸に連動して回転し、また外レース3は複数の軸方向溝3bを介して従来公知のフリクションプレート12に係合している。各スプラグ4は、図2に示したR1の寸法をR0よりも大きく設定してあり、また隣り合う各スプラグ4の各凹部4aにわたって、リボンスプリング8を弾装して図2においてスプラグ4に反時計方向のモーメントを与えている。これにより、各スプラグ4は、図2において、反時計方向には回転不可能であるが、時計方向にはわずかに回転可能となっている。そのため、外レース3に対して内レース2が反時計方向に回転しようとした時には、内レース2は各スプラグ4に対して摺動して反時計方向に自由に回転可能となり、内レース2から外レース3へトルクが伝達されない。これとは逆に、外レース3に対して内レース2が時計方向に回転しようとしたときには、内レース2は各スプラグ4に係合すなわち、噛合い、各スプラグ4は同時に外レース3に係合すなわち噛合って、内レース2から外レース3へトルクが伝達され、ワンウエイクラッチ1は時計方向に一体となって回転する。
エンドベアリング11を構成する環状部材9,10は、半径方向に伸びる環状部9a,10aとそれらの内周縁および外周縁を軸方向に伸長させて形成した内周筒状部9b,10bおよび外周筒状部9c,10cとを備えており、したがって環状部材9,10の断面はコ字形となっている。そして、左方側の環状部材9の内周筒状部9bおよび外周筒状部9cの間に、上記保持器7の軸方向左方側の端部を位置させるとともに、右方側の環状部材10の内周筒状部10bおよび外周筒状部10cの間に、上記保持器7の軸方向右方側の端部を位置させている。そして、この状態における両環状部材9,10の内周筒状部9b,10bの内方側の周面(摺接面)を内レース2の外周面に摺接させると同時に、両環状部材9,10の外周筒状部9c,10cの外方側の周面(摺接面)を外レース3の内周面に摺接させている。
したがって、このように配置したエンドベアリング11によって、両レース4,5の軸心を一致させることができるとともに、両レース4,5を半径方向において支持するようにしている。
しかして、本実施例は、図3に拡大して示すように、上記エンドベアリング11を次のように構成して、その軸受性能の向上を図ったものである。
すなわち、エンドベアリング11を構成する上記各環状部材9,10を、断面コ字形をした環状の本体部9A,10Aと、その本体部9A,10Aの内周筒状部9b,10bおよび外周筒状部9c,10cの端面を除く表面全域に形成した硬質めっきからなる硬質コーティング部9B,10Bと、さらに、この硬質コーティング部9B,10Bの表面および上記端面を含めた表面全域に施した軟質めっきからなる軟質コーティング部9C,10Cとによって構成している。
ここで、本実施例のエンドベアリング11の製造過程を説明すると、先ず、表面に厚さ8μm、裏面に厚さ1μmのCuめっきを施した厚さ1mm、固さHv100〜180の鋼板を準備し、該鋼板を厚さ8μmのCuめっきが外方側の表面となるように、断面コ字形にプレス打ち抜き成形する。これにより、鋼板からなる本体部9A,10Aおよび、Cuめっきからなる硬質コーティング部9B,10Bが同時に成形される。
なお、本明細書におけるエンドベアリング11の外方側の表面とは、内周筒状部9b,10bの摺接面(内方側の周面)および外周筒状部9c,10cの摺接面(外方側の周面)とそれらを接続する環状部9a,10aの一方の表面を総称した意味で用いている。また、エンドベアリング11の内方側の表面とは、内周筒状部9b,10bの外方側の周面および外周筒状部9c,10cの内方側の周面とそれらを接続する環状部9a,10aの他方の表面を総称した意味で用いている。
そして、上述のように成形した後、露出している表面全域に、厚さ2μmのSnめっきを施して、それを軟質コーティング部9C,10Cとしてあり、これによって本実施例のエンドベアリング11が完成する。
なお、このように軟質コーティング部9C,10Cを形成した後のエンドベアリング11に対して、さらに160℃ないし250℃で1時間程度の加熱処理を施してもよい。このように加熱処理することで、硬質コーティング部9B,10Bおよび軟質コーティング部9C,10Cを構成するめっき金属同士の拡散を促進させることができる。すなわち、硬質コーティング部9B,10BであるCuにSnが拡散し、Cu−Sn層となり、硬質コーティング部9B,10Bの摺動特性が向上する。この拡散は、エンドベアリング11が、運転時に120℃程度の温度に上昇する。したがって、運転中に、その反応が進行するので、上記製造時に加熱処理しなくても良い。
また、上記実施例では、表面および裏面に予めCuめっきを施した鋼板を準備して、それをプレス打ち抜き成形することで本体部9A,10Aと硬質コーティング部9B,10Bとを同時に成形するようにしている。このように、鋼板にめっきを施すことによって寸法精度が向上する効果を奏するが、表面および裏面にCuめっきを施していない鋼板を用意し、それを断面コ字形にプレス形成して先ず本体部9A,10Aを成形した後、それら本体部9A,10Aの外方側の表面のみにCuめっきを施して、硬質コーティング部9B,10Bを形成しても良い。もちろん、本体部9A,10Aの露出している表面全域にCuめっきを施しても良い。さらに、上述したプレス成形の代わりに、鉄鋼を切削加工して上述した形状の本体部9A,10Aを製作しても良い。
また、上記硬質コーティング部9B,10Bの材料としては、上記Cuの代わりにNi、Ni−P、Ni−B、AlあるいはZnを用いても良い。さらに、硬質コーティング部9B,10Bの厚さは0.5μm〜50μmであれば良く、好ましくは1μm〜30μmであれば更に良い。
また、上記軟質コーティング部9C,10Cの材料としては、上記Snの代わりにPb−SnあるいはPb−Sn−CuあるいはPb−Sn−Inを用いても良く、Sn系合金を用いても良い。さらに、軟質コーティング部9C,10Cの厚さは0.2μm〜50μmが良く、好ましくは0.5μm〜30μmが良い。次に、図4ないし図7は、上記硬質コーティング部9B(10B)の構成に関する他の実施例を示したものである。
すなわち、上記図3の実施例では外周筒状部9c(10c)および内周筒状部9b(10b)の端面に硬質コーティング部9B、10Bを形成していなかったのに対して、図4に示す実施例では、これらの端面にも硬質コーティング部9Bを形成するようにしたものである。換言すると、本体部9Aの露出している表面全域に硬質コーティング部9Bを形成したものである。
次に、図5に示す実施例は、本体部9Aにおける外方側の表面のみに硬質コーティング部9Bを形成したものである。
次に、図6に示す実施例は、本体部9Aにおける外周筒状部9cの摺接面および内周筒状部9bの摺接面のみに硬質コーティング部9Bを形成したものである。
次に、図7に示す実施例は、本体部9Aにおける内周筒状部9bの摺接面のみに硬質コーティング部9Bを形成したものである。
なお、上記図4ないし図7には表示していないが、これら各図面に示した環状部材9の表面全域には、上記図3と同様に軟質コーティング部9Cを形成することは勿論である。
さらに、図8ないし図10は、軟質コーティング部9C(10C)の構成に関する他の実施例を示したものであり、上記図3の軟質コーティング部9C(10C)が単一のめっき層から構成されているのに対して、図8ないし図10に示したものでは、軟質コーティング部9Cを複数のめっき層から構成したものである。
すなわち、図8に示す実施例は、表面全域を順次めっきした2つのめっき層によって軟質コーティング部9Cを構成したものである。より詳細には、軟質コーティング部9Cを構成する内方側の第1層のめっき層9C−1はPb系合金からなり、外方側となる第2層のめっき層9C−2は、SnめっきあるいはSn合金めっきから形成している。ここでPb系合金とは、例えばPb−Sn、Pb−Sn−Cu、Pb−Sn−Inであり、この他の組み合わせのPb系合金をも含むことは当然である。
次に、図9に示す実施例では、表面全域を順次めっきした三層のめっき層によって軟質コーティング部9Cを構成している。より詳細には、軟質コーティング部9Cを構成する最も内方側となる第1層のめっき層9C−1および中間の第2層となるめっき層9C−2は、Pb系合金からなり、最も外方側の第3層のめっき層9C−3はSnめっきあるいはSn合金から形成している。より詳細には、第1層のめっき層9C−1はPb−Sn−Cuから形成してあり、中間の第2層となるめっき層9C−2は、Pb−Sn−Inから形成している。Pb−Sn−Cuを第1層とした理由は、第2層のPb−Sn−Inよりも硬いことによるが、当然、第1層と第2層を入れかえても問題はない。
次に、図10に示す実施例では、内外の摺接面となる箇所の軟質コーティング部9Cのみを二層のめっき層から構成している。すなわち、この図10に示す環状部材9を製造するに当たっては、本体部9Aに硬質コーティング部9Bを形成した後の材料における内外の摺接面となる箇所に、それぞれPb系合金めっき、より詳細にはPb−Sn又は、Pb−Sn−Cu又はPb−Sn−Inめっきをを施して、先ず内方側の第1層のめっき層9C−1を形成する。その後、露出している表面全域にSnあるいはSn合金めっきを施して、外方側となる第2層のめっき層9C−2を形成している。
なお、上記図8ないし図10に示す実施例では、図面上、上記図3に表示したものと同じ構成の硬質コーティング部9Bを前提として軟質コーティング部9Cの変形実施例を示しているが、図8ないし図10に示した各軟質コーティング部9Cの構成は、図4から図7に示した各硬質コーティング部9Bの軟質コーティング部9Cとしてそれぞれを適用することができる。
また、上述した硬質コーティング部9B,10Bおよび軟質コーティング部9C,10Cを構成する各材料の組み合わせは、上記実施例に限定されず、任意に組み合わされることは勿論である。
さらに、図11ないし図12は、本発明の他の実施例を示したものである。
すなわち、図11に示す実施例は、図10に示した実施例における外方側のめっき層9C−2を省略したものである。したがって、この図11に示す実施例では、内外の摺接面となる箇所だけに軟質コーティング部9Cが形成されている。次に、図12に示す実施例は、図11に示す実施例から外方側の摺接面となる軟質コーティング部9Cを省略して内方側の摺接面だけに第1層のめっき層9C−1を残した後、露出している表面全域に図10と同様の第2層のめっき層9C−2を形成している。したがって、この図12の実施例では、内方側の摺接面となる軟質コーティング部9Cのみが二層のめっき層から構成されている。
なお、上記図4ないし図12では、説明を簡略化するためにエンドベアリング11を構成する左方側の環状部材9の断面図だけを示し、右方側の環状部材10の断面図は左方側の環状部材9の構成と同一で対象的に表れるので省略した。
また、両側のエンドベアリングに各実施例構造を任意に組合せてもよく、さらには、片側のエンドベアリングのみに本発明の構造を適用してもよい。
上述した本発明にかかるエンドベアリング11の各実施例と、従来公知のエンドベアリングおよびその他の比較品について、耐久性試験を行った結果を示すものが図14である。
試験条件は次のとおり。
試験機:回転荷重ブッシュジャーナル試験機
試験条件:図13に示すように、各一対の環状部材9,10,および9’,10’によって構成した2つのエンドベアリング11,11’を軸方向に配置して、それらエンドベアリング11,11’の外周筒状部を固定する一方、内周筒状部を回転軸20に摺接させて試験を行った。
なお、エンドベアリング11,11’と回転軸20との摺接部20a,20b,20c,20dへは、油温100℃の潤滑油を毎分2リットル供給した。また、回転軸20を4000rpmで回転させるときには、各エンドベアリング11,11’にそれぞれ約3kgfの回転荷重を負荷した。
図14に示す従来品は、鉄板上へりん青銅粉末を均一に散布後、約860℃で燒結させてからプレス成形することによってエンドベアリングを製造したものである。この従来品では、耐久性においては良好であったが、焼付きの兆候が見られた。
比較品1は、本実施例と同様の本体部に硬質の表面処理であるNi−Pめっきをしたものであり、この比較品1では耐久性は良くなかった。
次に比較品2は、本願同様に形成した本体部の表面にリン酸マンガン皮膜をコーティングしたものであり、この比較品2では焼付きが発生した。
また、比較品3は、本願同様に形成した本体部の表面に30μmの厚さでPb−Sn−Cuめっきを施したものであり、この比較品3では耐久性は良くなかった。
このような従来品および比較品1,2,3に対して、図14の実験結果から理解できるように、本発明品は優れた耐久性を備えていることが理解できる。
既に上述したように、本実施例のエンドベアリング11は、鋼板によって本体部9A,10Aを構成しているので、半径方向の荷重に耐えるだけの十分な剛性を確保することができる。
また、エンドベアリング11の摺接面は軟質コーティング部9C,10Cからなるので、エンドベアリング11が内レース2および外レース3の各軌道面2a,3aと摺接する際のなじみ性がよくなり、耐焼付き性および耐久性が向上する。
さらに、本体部9A,10Aと軟質コーティング部9C,10Cとの間に硬質コーティング部9B,10Bが介在するので、摺接面となる軟質コーティング部9C,10Cが摩滅しても、硬質コーティング部9B,10Bによって本体部9A,10Aが摩耗することを防止できる様になり、それによって、耐焼付性を向上させることができる。
この図15に示した実験結果からも理解できるように、本実施例によれば、従来に比較して耐焼付き性および耐久性に優れたワンウエイクラッチ1を提供することができる。
【0007】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来に比較して耐焼付性および耐久性に優れたワンウエイクラッチを提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すワンウエイクラッチ1の中心線より上方側の断面図
【図2】図1のII−II線に沿う断面図
【図3】図1の要部の拡大断面図
【図4】本発明に係る硬質コーティング部の他の実施例を示す断面図
【図5】本発明に係る硬質コーティング部の他の実施例を示す断面図
【図6】本発明に係る硬質コーティング部の他の実施例を示す断面図
【図7】本発明に係る硬質コーティング部の他の実施例を示す断面図
【図8】本発明の他の実施例を示す断面図
【図9】本発明の他の実施例を示す断面図
【図10】本発明の他の実施例を示す断面図
【図11】本発明の他の実施例を示す断面図
【図12】本発明の他の実施例を示す断面図
【図13】耐久性試験の試験条件を示す要部の断面図
【図14】耐久性試験の結果を示す図
【符号の説明】
1 ワンウエイクラッチ 2 内レース
3 外レース 4 スプラグ
7 保持器 8 リボンスプリング
11 エンドベアリング 9A,10A 本体部
9B,10B 硬質コーティング部
9C,10C 軟質コーティング部
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an end bearing of a one-way clutch, and more particularly to an end bearing of a one-way clutch suitable for use in, for example, an automatic transmission.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a one-way clutch, an annular inner race provided on the radially inward side, an annular outer race surrounding the inner race, and a slidably interposed between the inner race and the outer race. A plurality of sprags, a retainer for retaining the sprags, a ribbon spring for pressing the sprags against the raceway surfaces of the two races, and a peripheral surface of the two races axially outward from the retainer. And an annular end bearing slidably interposed therebetween to support a radial load acting on the two races.
As the end bearing of the conventional one-way clutch, the following four types are known.
That is, the first configuration is manufactured by press-forming a phosphor bronze plate.
The second configuration is manufactured by press-forming a plate-shaped material obtained by sintering an iron plate and phosphor bronze powder.
The third configuration is manufactured by cutting high-strength brass into a required shape.
A fourth configuration is known in which steel is cut, quenched and tempered, polished, and then its surface is subjected to a manganese phosphate coating treatment or the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional end bearings described above have the following disadvantages.
That is, in the first configuration, since the rigidity of the end bearing is small, the elastic deformation of the end bearing increases when the load in the radial direction increases, thereby causing a decrease in the function of the entire one-way clutch. Or the one-way clutch may be damaged in some cases.
In the second configuration, the elastic deformation is smaller than that of the first configuration. However, since the iron plate is annealed in the sintering process during manufacturing, the strength of the end bearing decreases, and There was a disadvantage of being deformed.
Further, the third configuration has a disadvantage that the cost of the whole one-way clutch is high because the material cost is high.
Further, in the fourth embodiment, the required rigidity can be secured, but the conformability and self-lubricating property of the manganese phosphate salt film formed on the surface are poor, so that a high seizure resistance is required to secure sufficient seizure resistance. There is a drawback that dimensional accuracy is required, and as a result, the cost of the whole one-way clutch increases.
In view of this, the applicant of the present application has promoted the improvement of the end bearing by applying Pb-based plating or the like to the surface of the steel plate in Japanese Patent Application No. 5-219298, but it has been used for a long time or under severe operating conditions. However, it was still necessary to further improve the durability.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In view of such circumstances, the first present invention described in claim 1 includes an annular inner race provided on the radially inner side, an annular outer race provided surrounding the inner race, A plurality of sprags slidably interposed between the inner race and the outer race, a retainer for holding the sprag, a ribbon spring for pressing the sprag against the raceway surfaces of the two races, and the retainer An annular end bearing that is slidably interposed between the peripheral surfaces of the races that are more axially outward and supports a radial load acting on the races;
The end bearing, a main body portion made of an iron-based material composed of an inner cylindrical portion, an outer cylindrical portion, and an annular portion connecting these, and a hard coating portion made of hard plating formed on the surface of the main body portion And, in a one-way clutch composed of a soft coating portion made of soft plating formed on the surface of the hard coating portion,
The soft coating portion is composed of a double or triple plating layer, and a plurality of plating layers constituting the soft coating portion are formed over the entire surface of the main body portion covering the hard coating portion. The innermost plating layer forming the coating portion is made of a Pb-based alloy, and the uppermost plating layer forming the soft coating portion is made of Sn or a Sn alloy.
A second aspect of the present invention provides an annular inner race provided radially inward, an annular outer race surrounding the inner race, the inner race and the outer race. A plurality of sprags slidably interposed between the sprags, a retainer for retaining the sprags, a ribbon spring for pressing the sprags against the raceway surfaces of the two races, and an axially outer side than the retainer. An annular end bearing slidably interposed between the peripheral surfaces of the two races to support a radial load acting on the two races,
The end bearing, a main body portion made of an iron-based material composed of an inner cylindrical portion, an outer cylindrical portion, and an annular portion connecting these, and a hard coating portion made of hard plating formed on the surface of the main body portion And, in a one-way clutch composed of a soft coating portion made of soft plating formed on the surface of the hard coating portion,
The soft coating portion is formed of a double plating layer, and the inner plating layer is formed only on the inner and outer sliding contact surfaces of the main body portion, and the outer plating layer of the soft coating portion is formed. Is formed over the entire surface of the main body.
[0005]
[Action]
According to such a configuration, since an iron-based material is used for the main body, it is possible to secure sufficient rigidity to withstand a radial load acting on the end bearing.
In addition, the sliding surface of the end bearings is composed of a soft coating, so that the end bearings have a good fit when sliding on the inner and outer races, and have excellent seizure resistance and durability. Can be provided.
Furthermore, since the hard coating portion is interposed between the main body portion and the soft coating portion, even if the soft coating portion serving as the sliding contact surface is worn, the sliding characteristics are not so good with the steel plate, Since the main body portion can be prevented from being worn by the hard coating portion, seizure resistance can be improved. Further, depending on the combination of the hard and soft coating portions, the diffusion reaction of the soft coating member to the hard coating member progresses during use, the adhesion between the soft coating portion and the hard coating portion is improved, and the sliding of the hard coating portion is further improved. Dynamic characteristics are also improved.
Therefore, it is possible to provide a one-way clutch which is superior in seizure resistance and durability as compared with the related art.
[0006]
【Example】
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiment. FIG. 1 shows a cross section of a main part of an automatic transmission for an automobile.
The one-way clutch 1 is disposed between the inner race 2 having the annular raceway surface 2a, the outer race 3 having the annular raceway surface 3a, and the races 2, 3, and is engaged with the raceway surfaces 2a, 3a. A plurality of sprags 4 for transmitting torque, a retainer 7 including a pair of inner and outer annular members 5 and 6 for holding the sprags 4 at equal circumferential positions, and a retainer 7 disposed between the annular members 5 and 6; A ribbon spring 8 that applies a moment to the sprags 4 in a direction in which the two raceway surfaces 2a, 3a are engaged with or meshed with each other; 10 and an end bearing 11 made of the same.
The inner race 2 rotates in conjunction with a rotating shaft (not shown), and the outer race 3 engages with a conventionally known friction plate 12 through a plurality of axial grooves 3b. Each sprag 4 has the dimension of R1 shown in FIG. 2 set to be larger than R0, and a ribbon spring 8 is elastically mounted over each recess 4a of each adjacent sprag 4, and the sprags 4 are opposed to the sprags 4 in FIG. Gives clockwise moment. Thereby, each sprag 4 cannot rotate in the counterclockwise direction in FIG. 2, but can rotate slightly in the clockwise direction. Therefore, when the inner race 2 tries to rotate counterclockwise with respect to the outer race 3, the inner race 2 slides on each sprag 4 and can freely rotate in the counterclockwise direction. No torque is transmitted to the outer race 3. Conversely, when the inner race 2 tries to rotate clockwise with respect to the outer race 3, the inner race 2 engages with or engages with each sprag 4, and each sprag 4 simultaneously engages with the outer race 3. In other words, torque is transmitted from the inner race 2 to the outer race 3 so that the one-way clutch 1 integrally rotates clockwise.
The annular members 9, 10 constituting the end bearing 11 include annular portions 9 a, 10 a extending in the radial direction, and inner cylindrical portions 9 b, 10 b and an outer cylindrical portion formed by extending the inner and outer peripheral edges thereof in the axial direction. And the annular members 9 and 10 have a U-shaped cross section. The left end in the axial direction of the retainer 7 is positioned between the inner peripheral cylindrical portion 9b and the outer peripheral cylindrical portion 9c of the left annular member 9, and the right annular member is formed. The end of the retainer 7 on the right side in the axial direction is located between the inner cylindrical portion 10b and the outer cylindrical portion 10c. In this state, the inner circumferential surfaces (sliding surfaces) of the inner cylindrical portions 9b and 10b of the two annular members 9 and 10 are brought into sliding contact with the outer circumferential surface of the inner race 2, and at the same time, the two annular members 9 and 10 are brought into contact with each other. The outer peripheral surfaces (sliding surfaces) of the outer cylindrical portions 9c, 10c of the outer race 3 are brought into sliding contact with the inner peripheral surface of the outer race 3.
Therefore, the end bearings 11 arranged in this way make it possible to match the axes of the races 4 and 5 and to support the races 4 and 5 in the radial direction.
In this embodiment, as shown in FIG. 3 in an enlarged manner, the end bearing 11 is configured as follows to improve the bearing performance.
That is, each of the annular members 9 and 10 constituting the end bearing 11 is formed into an annular main body 9A, 10A having a U-shaped cross section, and inner cylindrical portions 9b, 10b and an outer cylindrical shape of the main portions 9A, 10A. The hard coating portions 9B and 10B made of hard plating formed on the entire surface except the end faces of the portions 9c and 10c, and the soft plating applied on the entire surface including the surfaces of the hard coating portions 9B and 10B and the end faces. And soft coating portions 9C and 10C.
Here, the manufacturing process of the end bearing 11 of this embodiment will be described. First, a steel plate having a thickness of 1 mm and a hardness of Hv 100 to 180 with a thickness of 8 μm on the front surface and a thickness of 1 μm on the back surface is prepared. Then, the steel sheet is press-punched and formed into a U-shaped cross section so that an 8 μm-thick Cu plating is formed on the outer surface. Thereby, the main body parts 9A and 10A made of a steel plate and the hard coating parts 9B and 10B made of Cu plating are simultaneously formed.
Note that the outer surface of the end bearing 11 in this specification refers to the sliding contact surface (inner peripheral surface) of the inner cylindrical portions 9b and 10b and the sliding contact surface of the outer cylindrical portions 9c and 10c. (Outer peripheral surface) and one surface of the annular portions 9a and 10a connecting them are collectively used. The inner surface of the end bearing 11 refers to the outer peripheral surface of the inner peripheral cylindrical portions 9b and 10b and the inner peripheral surface of the outer cylindrical portions 9c and 10c and the annular surface connecting them. The other surfaces of the parts 9a and 10a are used in a generic sense.
Then, after being molded as described above, the entire exposed surface is plated with Sn having a thickness of 2 μm to provide soft coatings 9C and 10C, whereby the end bearing 11 of this embodiment is completed. I do.
The end bearing 11 after the formation of the soft coating portions 9C and 10C may be further subjected to a heat treatment at 160 ° C. to 250 ° C. for about 1 hour. By performing the heat treatment in this manner, it is possible to promote the diffusion of the plated metals constituting the hard coating portions 9B and 10B and the soft coating portions 9C and 10C. That is, Sn is diffused into Cu, which is the hard coating portions 9B and 10B, to form a Cu—Sn layer, and the sliding characteristics of the hard coating portions 9B and 10B are improved. This diffusion causes the end bearing 11 to rise to a temperature of about 120 ° C. during operation. Therefore, the reaction proceeds during the operation, so that it is not necessary to perform the heat treatment at the time of the above-mentioned production.
Further, in the above embodiment, a steel plate having Cu plating on the front surface and the back surface is prepared, and the main body portions 9A and 10A and the hard coating portions 9B and 10B are formed simultaneously by press punching and forming. ing. As described above, the effect of improving the dimensional accuracy by plating the steel plate is obtained. However, a steel plate having no Cu plating on the front surface and the back surface is prepared, and the steel plate is press-formed to have a U-shaped cross section. , 10A, the hard coatings 9B, 10B may be formed by applying Cu plating only to the outer surfaces of the main bodies 9A, 10A. Of course, Cu plating may be applied to the entire exposed surfaces of the main bodies 9A and 10A. Further, instead of the above-described press forming, the main bodies 9A and 10A having the above-described shape may be manufactured by cutting steel.
As the material of the hard coating portions 9B and 10B, Ni, Ni-P, Ni-B, Al or Zn may be used instead of Cu. Further, the thickness of the hard coating portions 9B and 10B may be 0.5 μm to 50 μm, and more preferably 1 μm to 30 μm.
Further, as a material of the soft coating portions 9C and 10C, Pb-Sn, Pb-Sn-Cu or Pb-Sn-In may be used instead of Sn, or an Sn-based alloy may be used. Further, the thickness of the soft coating portions 9C and 10C is preferably 0.2 μm to 50 μm, and more preferably 0.5 μm to 30 μm. Next, FIGS. 4 to 7 show another embodiment relating to the configuration of the hard coating portion 9B (10B).
That is, the hard coating portions 9B and 10B are not formed on the end surfaces of the outer cylindrical portion 9c (10c) and the inner cylindrical portion 9b (10b) in the embodiment of FIG. In the embodiment shown, the hard coating portion 9B is also formed on these end faces. In other words, the hard coating 9B is formed on the entire exposed surface of the main body 9A.
Next, in the embodiment shown in FIG. 5, a hard coating 9B is formed only on the outer surface of the main body 9A.
Next, in the embodiment shown in FIG. 6, the hard coating portion 9B is formed only on the sliding surface of the outer cylindrical portion 9c and the sliding surface of the inner cylindrical portion 9b in the main body 9A.
Next, in the embodiment shown in FIG. 7, the hard coating portion 9B is formed only on the sliding contact surface of the inner peripheral cylindrical portion 9b in the main body portion 9A.
Although not shown in FIGS. 4 to 7, the soft coating portion 9C is naturally formed on the entire surface of the annular member 9 shown in each of the drawings as in FIG.
8 to 10 show another embodiment relating to the configuration of the soft coating portion 9C (10C). The soft coating portion 9C (10C) shown in FIG. 3 is composed of a single plating layer. 8 to 10, the soft coating portion 9C is composed of a plurality of plating layers.
That is, in the embodiment shown in FIG. 8, the soft coating portion 9C is constituted by two plating layers in which the entire surface is sequentially plated. More specifically, the inner first plating layer 9C-1 constituting the soft coating portion 9C is made of a Pb-based alloy, and the outer second plating layer 9C-2 is made of Sn plating. Alternatively, it is formed from Sn alloy plating. Here, the Pb-based alloy is, for example, Pb-Sn, Pb-Sn-Cu, Pb-Sn-In, and naturally includes Pb-based alloys in other combinations.
Next, in the embodiment shown in FIG. 9, the soft coating portion 9C is constituted by three plating layers in which the entire surface is sequentially plated. More specifically, the first innermost plating layer 9C-1 constituting the soft coating portion 9C and the intermediate second plating layer 9C-2 are made of a Pb-based alloy, The third third plating layer 9C-3 is formed of Sn plating or a Sn alloy. More specifically, the first plating layer 9C-1 is formed of Pb-Sn-Cu, and the intermediate second plating layer 9C-2 is formed of Pb-Sn-In. . The reason why Pb-Sn-Cu is used as the first layer is that it is harder than Pb-Sn-In of the second layer, but there is no problem if the first layer and the second layer are switched.
Next, in the embodiment shown in FIG. 10, only the soft coating portion 9 </ b> C at the portion that becomes the inner and outer sliding contact surfaces is formed of two plating layers. In other words, in manufacturing the annular member 9 shown in FIG. 10, Pb-based alloy plating is applied to each of the inner and outer sliding contact surfaces of the material after the hard coating portion 9B is formed on the main body portion 9A, Performs Pb-Sn, Pb-Sn-Cu, or Pb-Sn-In plating to first form an inner first plating layer 9C-1. Thereafter, Sn or Sn alloy plating is applied to the entire exposed surface to form a second plating layer 9C-2 on the outer side.
8 to 10 show modified examples of the soft coating portion 9C on the assumption that the hard coating portion 9B has the same configuration as that shown in FIG. 3 above. The configuration of each soft coating portion 9C shown in FIGS. 8 to 10 can be applied as the soft coating portion 9C of each hard coating portion 9B shown in FIGS.
Further, the combination of the respective materials constituting the hard coating portions 9B and 10B and the soft coating portions 9C and 10C is not limited to the above-described embodiment, but may be arbitrarily combined.
FIG. 11 and FIG. 12 show another embodiment of the present invention.
That is, the embodiment shown in FIG. 11 is obtained by omitting the outer plating layer 9C-2 in the embodiment shown in FIG. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 11, the soft coating portion 9C is formed only at the portions that become the inner and outer sliding contact surfaces. Next, the embodiment shown in FIG. 12 is different from the embodiment shown in FIG. 11 in that the soft coating portion 9C serving as the outer sliding contact surface is omitted and the first plating layer is formed only on the inner sliding contact surface. After 9C-1 is left, a second plating layer 9C-2 similar to FIG. 10 is formed on the entire exposed surface. Therefore, in the embodiment of FIG. 12, only the soft coating portion 9C serving as the sliding contact surface on the inner side is formed of two plating layers.
In FIGS. 4 to 12, only a cross-sectional view of the left-side annular member 9 constituting the end bearing 11 is shown for simplification of the description, and a cross-sectional view of the right-side annular member 10 is the left-hand side. Since it is the same as the configuration of the annular member 9 on the side and appears symmetrically, it is omitted.
Further, the structure of each embodiment may be arbitrarily combined with the end bearings on both sides, and the structure of the present invention may be applied to only one end bearing.
FIG. 14 shows the results of a durability test performed on each of the above-described examples of the end bearing 11 according to the present invention and conventionally known end bearings and other comparative products.
The test conditions are as follows.
Test machine: Rotary load bush journal test machine Test conditions: As shown in FIG. 13, two end bearings 11, 11 'each constituted by a pair of annular members 9, 10, and 9', 10 'are arranged in the axial direction. Then, the outer cylindrical portions of the end bearings 11 and 11 ′ were fixed, and the inner cylindrical portion was brought into sliding contact with the rotating shaft 20 to perform a test.
In addition, 2 liters of lubricating oil at an oil temperature of 100 ° C. was supplied per minute to the sliding portions 20 a, 20 b, 20 c, 20 d between the end bearings 11, 11 ′ and the rotating shaft 20. When rotating the rotating shaft 20 at 4000 rpm, a rotating load of about 3 kgf was applied to each of the end bearings 11 and 11 '.
The conventional product shown in FIG. 14 is manufactured by uniformly dispersing phosphor bronze powder on an iron plate, sintering at about 860 ° C., and then press-molding the end bearing. This conventional product was good in durability, but showed signs of seizure.
Comparative product 1 was obtained by subjecting the same main body to Ni-P plating, which is a hard surface treatment, as in this example, and the comparative product 1 was not good in durability.
Next, the comparative product 2 was obtained by coating the surface of the main body formed in the same manner as in the present application with a manganese phosphate film, and seizure occurred in the comparative product 2.
Comparative product 3 was obtained by plating the surface of the main body portion formed in the same manner as in the present application with a thickness of 30 μm with Pb—Sn—Cu, and the comparative product 3 was not good in durability.
As can be understood from the experimental results of FIG. 14 with respect to such a conventional product and comparative products 1, 2, and 3, the product of the present invention can be understood to have excellent durability.
As described above, in the end bearing 11 of the present embodiment, since the main body portions 9A and 10A are made of a steel plate, it is possible to secure sufficient rigidity to withstand a radial load.
In addition, since the sliding surface of the end bearing 11 is formed of the soft coating portions 9C and 10C, the end bearing 11 has a good conformability when sliding with the raceways 2a and 3a of the inner race 2 and the outer race 3 and has a resistance to burning. The sticking property and durability are improved.
Further, since the hard coating portions 9B, 10B are interposed between the main body portions 9A, 10A and the soft coating portions 9C, 10C, even if the soft coating portions 9C, 10C serving as sliding surfaces are worn out, the hard coating portions 9B , 10B can prevent the body portions 9A, 10A from being worn, thereby improving seizure resistance.
As can be understood from the experimental results shown in FIG. 15, according to the present embodiment, it is possible to provide the one-way clutch 1 having more excellent seizure resistance and durability than the conventional one.
[0007]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is obtained an effect that a one-way clutch having excellent seizure resistance and durability can be provided as compared with the related art.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a one-way clutch 1 showing an embodiment of the present invention, which is above a center line. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1. FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the hard coating portion according to the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the hard coating portion according to the present invention. FIG. 7 is a sectional view showing another embodiment of the hard coating portion. FIG. 7 is a sectional view showing another embodiment of the hard coating portion according to the present invention. FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. FIG. 10 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. FIG. 10 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. FIG. 11 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part showing test conditions of a durability test. FIG. 14 is a view showing a result of a durability test. Figure [Description of the code]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 One-way clutch 2 Inner race 3 Outer race 4 Sprag 7 Cage 8 Ribbon spring 11 End bearing 9A, 10A Body part 9B, 10B Hard coating part 9C, 10C Soft coating part

Claims (4)

半径方向内方側に設けた環状の内レースと、上記内レースを囲繞して設けた環状の外レースと、上記内レースと外レースとの間に摺動自在に介在された複数のスプラグと、上記スプラグを保持する保持器と、上記スプラグを上記両レースの軌道面に押しつけるためのリボンスプリングと、上記保持器よりも軸方向外方となる上記両レースの周面の間に摺動自在に介在されて、上記両レースに作用する半径方向の荷重を支持する環状のエンドベアリングとを備え、
上記エンドベアリングを、内周筒状部と外周筒状部とこれらをつなぐ環状部で構成される鉄系の材料からなる本体部と、上記本体部の表面に形成した硬質めっきからなる硬質コーティング部と、上記硬質コーティング部の表面に形成した軟質めっきからなる軟質コーティング部とから構成したワンウエイクラッチにおいて、
上記軟質コーティング部は二重あるいは三重のめっき層からなり、これら軟質コーティング部を構成する複数のめっき層は、上記硬質コーティング部を覆って本体部における表面全域に形成されており、また、上記軟質コーティング部を構成する最も内方側のめっき層はPb系合金からなり、さらに上記軟質コーティング部を構成する最も表面側のめっき層はSnまたはSn合金からなることを特徴とするワンウエイクラッチのエンドベアリング。
An annular inner race provided radially inward, an annular outer race surrounding the inner race, and a plurality of sprags slidably interposed between the inner race and the outer race. A cage for holding the sprags, a ribbon spring for pressing the sprags against the raceway surfaces of the two races, and a slidable member between the circumferential surfaces of the two races which are axially outward from the cage. And an annular end bearing that supports the radial load acting on both races,
The end bearing, a main body portion made of an iron-based material composed of an inner cylindrical portion, an outer cylindrical portion, and an annular portion connecting these, and a hard coating portion made of hard plating formed on the surface of the main body portion And, in a one-way clutch composed of a soft coating portion made of soft plating formed on the surface of the hard coating portion,
The soft coating portion is composed of a double or triple plating layer, and a plurality of plating layers constituting the soft coating portion are formed over the entire surface of the main body portion covering the hard coating portion. The one-way clutch end bearing, wherein the innermost plating layer forming the coating portion is made of a Pb-based alloy, and the uppermost plating layer forming the soft coating portion is made of Sn or an Sn alloy. .
半径方向内方側に設けた環状の内レースと、上記内レースを囲繞して設けた環状の外レースと、上記内レースと外レースとの間に摺動自在に介在された複数のスプラグと、上記スプラグを保持する保持器と、上記スプラグを上記両レースの軌道面に押しつけるためのリボンスプリングと、上記保持器よりも軸方向外方となる上記両レースの周面の間に摺動自在に介在されて、上記両レースに作用する半径方向の荷重を支持する環状のエンドベアリングとを備え、  An annular inner race provided radially inward, an annular outer race surrounding the inner race, and a plurality of sprags slidably interposed between the inner race and the outer race. A retainer for holding the sprags, a ribbon spring for pressing the sprags against the raceway surfaces of the two races, and a slidable member between the peripheral surfaces of the two races that are axially outward from the retainer. And an annular end bearing that supports the radial load acting on both races,
上記エンドベアリングを、内周筒状部と外周筒状部とこれらをつなぐ環状部で構成される鉄系の材料からなる本体部と、上記本体部の表面に形成した硬質めっきからなる硬質コーティング部と、上記硬質コーティング部の表面に形成した軟質めっきからなる軟質コーティング部とから構成したワンウエイクラッチにおいて、  The end bearing has a main body portion made of an iron-based material composed of an inner cylindrical portion, an outer cylindrical portion, and an annular portion connecting them, and a hard coating portion made of hard plating formed on a surface of the main body portion. And, in a one-way clutch composed of a soft coating portion made of soft plating formed on the surface of the hard coating portion,
上記軟質コーティング部は二重のめっき層からなり、その内方側のめっき層は上記本体部における内外の摺接面となる箇所のみに形成されており、軟質コーティング部における外方側のめっき層は上記本体部における表面全域に形成されていることを特徴とするワンウエイクラッチのエンドベアリング。The soft coating portion is formed of a double plating layer, and the inner plating layer is formed only at a portion serving as an inner and outer sliding contact surface in the main body portion, and the outer plating layer of the soft coating portion is formed. Is a one-way clutch end bearing formed on the entire surface of the main body.
上記硬質コーティング部は、Cu、Ni、Ni−P、Ni−B、AlまたはZnのいずれかからなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のワンウエイクラッチのエンドベアリング。The one-way clutch end bearing according to claim 1 or 2, wherein the hard coating portion is made of one of Cu, Ni, Ni-P, Ni-B, Al and Zn. 上記硬質コーティング部の厚さを1μm〜30μmに設定するとともに、上記軟質コーティング部の厚さを0.5μm〜30μmに設定したことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のワンウエイクラッチのエンドベアリング。Sets the thickness of the hard coating portion 1 to 30 [mu] m, in any one of claims 1 to 3, characterized in that setting the thickness of the soft coating portion 0.5μm~30μm End bearing of the one-way clutch described.
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