JP4886261B2 - スプラグ型一方向クラッチ用保持器およびスプラグ型一方向クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、スプラグ型一方向クラッチ用保持器およびスプラグ型一方向クラッチに関するものである。スプラグ型一方向クラッチを備えた動力伝達装置は、自動車のプーリユニット、自動変速機、エンジンスタータ等に組み込まれる。このようなスプラグ型一方向クラッチは、駆動側または従動側の一方側となる径外側部材（外輪）と他方側となる径内側部材（内輪）との間に介装されるスプラグを備え、外輪と内輪との相対回転に応じたスプラグの傾動運動により、外輪と内輪とのうちの一方側の回転動力を他方側に伝達あるいはその伝達の遮断を行う一方向クラッチである。スプラグは、外輪と内輪とに噛み込んで該両輪を一体回転状態に連結して回転動力の伝達状態（ロック状態）とし、上記噛み込みを解除されて回転動力の伝達遮断状態（フリー状態）とする。

スプラグ型一方向クラッチには、外保持器と、内保持器と、スプラグと、リボンスプリングとを備えたものがある。両保持器およびリボンスプリングは、円周方向に複数のスプラグ保持孔を備える。スプラグは、外輪の内径面に摩擦接触により噛み込む外径部と、内輪の外径面に摩擦接触により噛み込む内径部と、これら外径部と内径部との間の胴部とから側面視瓢箪形状をなしている。このようなスプラグは、外保持器とリボンスプリングと内保持器それぞれのスプラグ保持孔に装着される。リボンスプリングは、スプラグを外輪と内輪とに噛み込ませる方向に付勢している。かかる構成を備えたスプラグ型一方向クラッチにおいては、例えば、外輪が内輪に対して相対的に例えば時計回り方向に回転すると、スプラグが外輪と内輪とに噛み込み、内・外輪がロック状態となる。外輪が内輪に対して相対的に例えば反時計回り方向に回転すると、スプラグは、上記噛み込みを解除され、内・外輪はフリー状態となる。

このような一方向クラッチにおいては、動力伝達装置として、上記した自動車の補機等に組み込まれて使用される場合、それらからの振動、慣性などでクラッチ機能が損なわれることがないよう、外輪や内輪に対して一定の引き摺りトルクで固定するようになっている。例えば外輪に急加速回転や急減速回転するとスプラグが慣性により外輪軌道面で滑ったりするので外保持器と外輪との間に引き摺りトルクを与えて保持器と外輪とを常に一体回転させることにより、外輪の急加速回転や急減速回転に敏速に外保持器に伝達してスプラグの動作が確実に行われるようにしている。

このような保持器を外輪に一定の引き摺りトルクで引き摺られるよう固定するため、保持器をスプラグ保持孔を備えた筒状本体と、この筒状本体の軸方向側端に半径方向外向きに延びて外径面が楕円形の形状をなす鍔部とを備えた構成とし、この鍔部の楕円形長軸側となる外径面領域を外輪の内径面に圧入して、前記した引き摺りトルクを確保するようにしたスプラグ型一方向クラッチが提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、この鍔部の場合、保持器を外輪に圧入していない状態ではその外径面が楕円形であるのに対して内径面が円形であるために、保持器を外輪に圧入すると、鍔部内径面が楕円形に変形し、この鍔部内径面の変形が保持器の筒状本体にも及んで筒状本体が楕円形に変形してしまう。筒状本体が楕円形に変形したのでは、筒状本体の円周方向複数のスプラグ保持孔が円周方向でスプラグとの隙間が広狭に相違してスプラグの動きの規制が必要以上に緩む箇所と必要以上に規制されてしまう箇所とが生じる。また、リボンスプリングにおいても円周方向複数のスプラグ保持孔それぞれとスプラグとの隙間が円周方向に広狭に相違する箇所が発生してスプラグに対するリボンスプリングの付勢作用が相違してくる。その結果、スプラグをスプラグ保持孔に円周方向均等に配置することができなくなり、また、スプラグの外輪や内輪に対するロック状態も変化してロック機能の低下を来すなどして、一方向クラッチの寿命に影響するようになる。
実開昭６２−１８８６３２公報

本発明は、外輪に一体回転可能に固定することができると同時にスプラグやリボンスプリングの機能を所期通りに確保する保持器を提供することを解決すべき課題としている。

本発明によるスプラグ型一方向クラッチ用保持器は、円周方向に複数のスプラグ保持孔を備えた筒状本体の側端から半径方向外向きに延びる環状の鍔部を備え、該鍔部外径面が楕円形に形成されているスプラグ型一方向クラッチ用保持器であって、前記鍔部が、外輪に圧入する前では鍔部外径面と鍔部内径面とが共に長軸が一致する楕円形状をなし、外輪に圧入した後では鍔部外径面がその楕円形状における長軸半径が圧入前より短縮されるもののその長軸半径は短軸半径より大きい楕円形状に変形する形状であるとともに鍔部内径面がその楕円形状における長軸半径と短軸半径とが相対的に近づいて略円形に変形するように、前記鍔部外径面に関して圧入前の長軸半径ＲｏｕｔＬから長軸半径減少量ΔＬｏｕｔを減算した値ＲｏｕｔＬ´が、圧入前の短軸半径ＲｏｕｔＳから短軸半径増加量ΔＳｏｕｔを加算した値ＲｏｕｔＳ´よりも大きくなるように前記鍔部外径面の圧入前の楕円形状が設定され、前記鍔部内径面に関して圧入前の長軸半径ＲｉｎＬから長軸半径減少量ΔＬｉｎを減算した値ＲｉｎＬ´が、圧入前の短軸半径ＲｉｎＳから短軸半径増加量ΔＳｉｎを加算した値ＲｉｎＳ´に等しくなるように前記鍔部内径面の圧入前の楕円形状が設定されていることを特徴とするものである。

本発明によると、鍔部の内径面が、保持器が外輪に圧入されていない状態では楕円形であっても、その長軸側が外径面の楕円形長軸と一致し、また保持器が外輪に圧入された状態では円形になるから、鍔部を外輪に圧入した際に鍔部内径面が楕円形になっていたことによる上記した従来の諸課題が一切発生しない保持器を提供することができる。

なお、本発明の場合、スプラグ型一方向クラッチに組み込む保持器の配置枚数は、１枚でも二枚以上の複数でもよく、内保持器と外保持器との２つの保持器構成とする場合、外保持器の側端に鍔部を設けることができる。本発明の場合、保持器は、その材料に何等限定されるものではなく、金属製でも樹脂製でも、その他でもよい。保持器を外保持器と内保持器とで構成し、内保持器の側端に鍔部を設けることができる。

本発明の保持器は、半径方向外側に配置する駆動または従動の一方側の部材である外輪、あるいは半径方向外側に配置する駆動または従動の他方側の部材である内輪のいずれにも適用されて圧入することができる。外輪および内輪の形状は、円筒状に限定されるものではなく、一方向クラッチが組み込まれる装置の使用態様に応じて種々の形状に形成することができる。内輪は中実または中空の回転軸であってもよい。

本発明では、前記鍔部には、該鍔部の剛性を下げる貫通孔が、前記鍔部における外径面の楕円形の長軸上に位置するよう設けられることが好ましい。鍔部は、楕円形外径面を変形させて外輪内径面と締め代を持たせて保持器を外輪の内径面に固定して外輪と一体回転させるものであるから、外輪に対して極めて大きい固定力で一体化される。そのため、外輪と鍔部とが相対摺動することがなくなると、スプラグが常に外輪内径面に対して同じ内径面部分（局所部分）と噛み込みとその噛み込みの解除とを繰り返すことになる結果、前記局所部分が摩耗して噛み込み不良を起こし回転動力の伝達（ロック状態）ができなくなる可能性がある。そのため、鍔部に上記貫通孔を設けると、保持器全体の剛性が下がり、保持器を外輪に対して一体回転可能とする一方で、外輪と鍔部との相対摺動が僅かでも起こるように保持器を外輪に固定する固定力の管理ができるようになり、上記した局所部分での極度の摩耗を抑制することができ、当該保持器を備えた一方向クラッチの寿命を向上させることができる。

本発明によれば、外輪に一体回転可能に固定することができると同時にスプラグやリボンスプリングの機能を所期通りに確保する保持器を提供することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るスプラグ型一方向クラッチ用保持器を説明する。

まず、図１を参照して、実施の形態の保持器を備えた一方向クラッチとこの一方向クラッチを備えた動力伝達装置を説明する。この動力伝達装置は、動力伝達輪である外輪１と、動力被伝達輪である内輪３と、両輪１，３間での動力の伝達を媒介するスプラグ型一方向クラッチ５とを備える。一方向クラッチ５は、内・外輪１，３間に円周方向等間隔に配置される複数のスプラグ７と、スプラグ７の外径部を保持する環状の外保持器９と、スプラグ７の内径部を保持する環状の内保持器１１と、外保持器９と内保持器１１との間に配置されてスプラグ７をロック側に付勢する環状のリボンスプリング１３とから構成されている。外保持器９は、軸方向に延びる筒状本体９ａと該筒状本体９ａの軸方向一方側の側端から半径方向外向きに延びる鍔部９ｂとを備える。筒状本体９ａは円周方向等間隔にスプラグ保持孔９ｃを有する。内保持器１１は、軸方向に延びる筒状本体１１ａと該筒状本体１１ａの軸方向一方側の側端から半径方向内向きに延びる鍔部１１ｂとを備える。筒状本体１１ａは円周方向等間隔にスプラグ保持孔１１ｃを有する。リボンスプリング１３は、スプラグ保持孔１３ａを有する。

以上において、実施の形態においては、外保持器９の鍔部９ｂが、鍔部外径面９ｄと鍔部内径面９ｅとを備え、外輪１に圧入される前では鍔部外径面９ｄと鍔部内径面９ｅとが共に長軸が一致する楕円形をなし、外輪１に圧入された後では鍔部外径面９ｄが長軸半径が短縮された楕円形に変形するとともに鍔部内径面９ｅが楕円形から略円形に変形する形状を備えたことを特徴とするものである。

以下、図２ないし図４を参照して、外保持器９を詳しく説明する。図２は外輪１に圧入される前の外保持器９を鍔部９ｂ側から見た側面図、図３は外輪１に圧入された後の外保持器９を鍔部９ｂ側から見た側面図、図４は鍔部９ｂが外輪１に圧入される前後での該鍔部９ｂの変形を説明するための図である。

外保持器９の鍔部９ｂは筒状本体９ａの側端から半径方向外向きに延び、その鍔部外径面９ｄと鍔部内径面９ｅとが共に長軸側が一致する楕円形をなしている。このときの鍔部外径面９ｄの長軸半径をＲｏｕｔＬ、短軸半径をＲｏｕｔＳとする。また、鍔部内径面９ｅの長軸半径をＲｉｎＬ、短軸半径をＲｉｎＳとする。

鍔部９ｂは、外輪１に圧入されると鍔部外径面９ｄの楕円形長軸側領域が外輪内径面１ａと接触する。これにより鍔部外径面９ｄは圧縮されてその長軸半径が圧入前の長軸半径ＲｏｕｔＬから圧入後の長軸半径ＲｏｕｔＬ´へと小さくなるとともに圧入前の短軸半径ＲｏｕｔＳから圧入後の短軸半径ＲｏｕｔＳ´へと大きくなる。この場合、鍔部外径面９ｄは、圧入後の長軸半径ＲｏｕｔＬ´が圧入後の短軸半径ＲｏｕｔＳ´よりも大きくなる楕円形の形状に設定されており、鍔部外径面９ｄは圧入後も楕円形を保っている。この関係を次式（１）ないし（３）に示す。

ＲｏｕｔＬ−ＲｏｕｔＬ´＝ΔＬｏｕｔ…（１）
ＲｏｕｔＳ´−ＲｏｕｔＳ＝ΔＳｏｕｔ…（２）
ＲｏｕｔＬ´＞ＲｏｕｔＳ´…（３）
以上の式では式（１）（２）（３）が同時成立すると鍔部外径面９ｄは圧入前後で長軸と短軸半径は変化するが楕円形を保持している。以上により、実施の形態では、鍔部外径面９ｄに関して、圧入前の長軸半径ＲｏｕｔＬから長軸半径減少量ΔＬｏｕｔを減算した値ＲｏｕｔＬ´が、圧入前の短軸半径ＲｏｕｔＳから短軸半径増加量ΔＳｏｕｔを加算した値ＲｏｕｔＳ´よりも大きくなるように鍔部外径面９ｄの圧入前の楕円形形状が設定されている。

一方、鍔部内径面９ｅは、長軸半径が圧入前の長軸半径ＲｉｎＬから圧入後の長軸半径ＲｉｎＬ´へと小さくなるとともに圧入前の短軸半径ＲｉｎＳから圧入後の短軸半径ＲｉｎＳ´へと大きくなる。そして、鍔部内径面９ｅは、圧入後の長軸半径ＲｉｎＬ´が圧入後の短軸半径ＲｉｎＳ´に相対的に近づき、これらが等しくなるよう設定されている。したがって、鍔部内径面９ｅは圧入後では円形になる。この関係を次式（４）ないし（６）に示す。

ＲｉｎＬ−ＲｉｎＬ´＝ΔＬｉｎ…（４）
ＲｉｎＳ´−ＲｉｎＳ＝ΔＳｉｎ…（５）
ＲｉｎＬ´＝ＲｉｎＳ´…（６）
以上の関係から式（６）が成立するように鍔部内径面９ｅは圧入前の楕円形形状が設定されている。すなわち、実施の形態では、鍔部内径面９ｅに関して、圧入前の長軸半径ＲｉｎＬから長軸半径減少量ΔＬｉｎを減算した値ＲｉｎＬ´が、圧入前の短軸半径ＲｉｎＳから短軸半径増加量ΔＳｉｎを加算した値ＲｉｎＳ´に等しくなるように鍔部内径面９ｅの圧入前の楕円形が設定されている。

以上により実施の形態の鍔部９ｂは上記式（１）ないし（６）が成立するように圧入前の外径面９ｄと内径面９ｅそれぞれの楕円形形状が設定されている。

以上により実施の形態では、鍔部９ｂが、式（１）ないし（６）が成立するように、外輪１圧入前では共に長軸側が一致する楕円形をなす外径面９ｄと内径面９ｅとを有し、外輪１圧入後では鍔部外径面９ｄが外輪１との接触により長軸半径が短縮された楕円形に変形する一方、鍔部内径面９ｅは、長軸半径と短軸半径との大きさが相対的に近づいて楕円形から略円形に変形することができる。実施の形態によれば、鍔部９ｂの内径面９ｅが、外保持器９が外輪１に圧入された状態では円形になるから、鍔部内径面９ｅが楕円形になっていたことによる従来の諸課題が発生しない外保持器９を提供することができる。

なお、図５に示すように、鍔部９ｂの側面９ｆに、外保持器９を外輪１に圧入する前の鍔部外径面９ｄの楕円形の長軸上に、鍔部９ｂの剛性を下げる貫通孔９ｇを設けて、外保持器９を外輪１に固定する固定力の管理を可能とすることができる。貫通孔９ｇの形状は固定力の管理に応じて適宜に設定することができるが、好ましくは例えば楕円形である。

以上において、本発明は上記実施の形態だけに限定されるものではなく、特許請求の範囲を超えない種々な変更を含むものである。

本発明の実施の形態に係る保持器である外保持器を備えた一方向クラッチが組み込まれた動力伝達装置の断面図である。 図１の外保持器単体の外輪への圧入前の鍔部側から見た側面図である。 図１の外保持器の外輪への圧入後の鍔部側から見た側面図である。 図１の外保持器の外輪への圧入前後の変形の説明するための図である。 他の実施の形態に係る外保持器を鍔部側から見た側面図である。

符号の説明

１ 外輪
３ 内輪
５ 一方向クラッチ
７ スプラグ
９ 外保持器
１１ 内保持器
１３ リボンスプリング

Claims (3)

1. 円周方向に複数のスプラグ保持孔を備えた筒状本体の側端から半径方向外向きに延びる環状の鍔部を備え、該鍔部外径面が楕円形に形成されているスプラグ型一方向クラッチ用保持器であって、
   前記鍔部が、外輪に圧入する前では鍔部外径面と鍔部内径面とが共に長軸が一致する楕円形状をなし、外輪に圧入した後では鍔部外径面がその楕円形状における長軸半径が圧入前より短縮されるもののその長軸半径は短軸半径より大きい楕円形状に変形する形状であるとともに鍔部内径面がその楕円形状における長軸半径と短軸半径とが相対的に近づいて略円形に変形するように、前記鍔部外径面に関して圧入前の長軸半径ＲｏｕｔＬから長軸半径減少量ΔＬｏｕｔを減算した値ＲｏｕｔＬ´が、圧入前の短軸半径ＲｏｕｔＳから短軸半径増加量ΔＳｏｕｔを加算した値ＲｏｕｔＳ´よりも大きくなるように前記鍔部外径面の圧入前の楕円形状が設定され、前記鍔部内径面に関して圧入前の長軸半径ＲｉｎＬから長軸半径減少量ΔＬｉｎを減算した値ＲｉｎＬ´が、圧入前の短軸半径ＲｉｎＳから短軸半径増加量ΔＳｉｎを加算した値ＲｉｎＳ´に等しくなるように前記鍔部内径面の圧入前の楕円形状が設定されている、ことを特徴とするスプラグ型一方向クラッチ用保持器。
2. 前記鍔部には、該鍔部の剛性を下げる貫通孔が、前記鍔部における外径面の楕円形の長軸上に位置するよう設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のスプラグ型一方向クラッチ用保持器。
3. 円周方向に複数のスプラグ保持孔を備えた保持器と、スプラグ保持孔に保持されている複数のスプラグと、スプラグを外輪と内輪とに噛み込ませる方向に付勢するスプリングとを備えたスプラグ型一方向クラッチにおいて、保持器が請求項１または２に記載の保持器により構成されている、ことを特徴とするスプラグ型一方向クラッチ。

Images