DE602004010064T2

DE602004010064T2 - Freilaufkupplungsfeder

Info

Publication number: DE602004010064T2
Application number: DE602004010064T
Authority: DE
Inventors: Yoshihisa Miura
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2024-01-10
Also published as: DE602004010064D1; US7389864B2; US20060118379A1; KR20050086958A; EP1584831B1; WO2004063589A1; EP1584831A1; EP1584831A4

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einwegekupplungsfeder, die in einem Ringraum zwischen einem äußeren Ring und einem inneren Ring einer Einwegekupplung anzuordnen ist, wie im Oberbegriff des Patentanspruchs angegeben.
Eine derartige Einwegekupplungsfeder ist aus den Patent Abstracts of Japan Ausgabe 1995, Nr. 07, 31. August 1995 und JP 07-103261 A bekannt.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung eine Einwegekupplungsfeder, die zwischen einem inneren Ring und einem äußeren Ring angeordnet ist, in der jeweils Einrückelemente angeordnet sind, welche eine Klemmfunktion ausüben, um eine Kraft zwischen den inneren und den äußeren Ringen zu übertragen und welche die Klemmfunktion aufheben, um die Kraftübertragung zwischen den inneren und äußeren Ringen zu unterbrechen, und die auf das Einrückelement drückt, und insbesondere eine Einwegekupplungsfeder die ein Reibungsmoment (Reibmoment) der Einrückelemente, welches erzeugt wird, wenn eine Kraft einer Einwegekupplung übertragen oder unterbrochen wird, verringern kann.
Stand der Technik
Wenn eine Kraftübertragung und -unterbrechung zwischen einem inneren Ring und einem äußeren Ring wiederholt durchgeführt werden soll, wird gewöhnlich eine Einwegekupplung zwischen dem inneren und dem äußeren Ring angeordnet.
6(A) ist eine Teilschnittansicht einer Einwegekupplung, welche aus einem Käfig 3, einer Feder (Bandfeder) 16 und Klemmkörper 5, die als Einrückelemente dienen, aufgebaut ist, und 6(5) ist eine vergrößerte Ansicht des Teilbereichs R in 6(A). Um zu ermöglichen, dass der Käfig 3 synchron mit der Rotation des äußeren Rings läuft, wird bei der Einwegekupplung häufig eine Bauweise verwendet, bei welcher ein Flanschteilbereich, der nicht dargestellt ist, und der sich radial erstreckt, beispielsweise in einem Endabschnitt des Käfigs angeordnet wird, um einen Befestigungsbereich bereitzustellen, und der Käfig unter Ausübung von Druck in den äußeren Ring 1 eingeführt wird. Ein oder zwei Käfige 3 (ein äußerer Käfig und ein innerer Käfig) werden verwendet. Jedenfalls werden die Einrückelemente 5 (nachstehend als Klemmkörper 5 bezeichnet) in Taschen 16p angeordnet, welche auf der Feder ringsum in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, und mittels in der Feder 16 angeordneter Zungen 16c in die Einrückrichtung (Klemmfunktionsrichtung) gedrängt.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der Feder 16, 8(A) ist eine Draufsicht, welche in Richtung des Umfangs der Feder 16 erstellt ist, und 8(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der 8(A) und eine Teilschnittansicht, welche einen Zustand zeigt, in dem die Feder tatsächlich in einer Einwegekupplung (die Klemmkörper 5 sind nicht angeordnet) angeordnet ist.
In der Feder 16 werden ein dünnes Metallplattenelement (beispielsweise Edelstahl) und Basen 16a, 16a, welche ringförmig sind, wenn sie eingebaut sind, Stützen 16b, 16b, ... die die Basis 16a und die Basis 16a verbinden, Taschen 16p, 16p, ... welche zwischen den Basen 16a, 16a und den Stützen 16b ausgebildet und ringsum in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, und Zungen 16c, 16c, ... welche sich von Mittelabschnitten der Stützen 16b zu den Taschen erstrecken durch Pressungsverarbeitung ausgebildet. In diesem Fall war die Bauweise, bei der die Zungen 16c Zungen 16c aufweisen, die bevor die Feder 16 in einem Ringraum 4 angeordnet wird zuvor nach innen gebogen werden herkömmlich bekannt (vgl. die japanische Gebrauchsmusteranmeldung (Kokai) Nr. HEI2-76234 ).
In jeder der Zungen 16c sind drei meanderförmig ausgebildete Abbiegungen (16d, 16e, 16f) von einem basalen Endabschnitt der Stütze 16d ausgebildet. In so einem Fall ist es gewöhnlich sehr häufig, dass wie in 9 gezeigt, die Höhe d₂ des Endabschnitts einer Spitze einer Zunge 16c zu der Basis 16a geringer ist als die Höhe d₁ der zweiten meanderförmig ausgebildeten Abbiegung 16e zu der Basis 16a, und in einem Zustand in dem der Klemmkörper 5 gedrängt wird, die Höhe d₂ des Endabschnitts der Spitze der Zunge 16c zu der Basis 16a größer als d₁ ist.
Bei einer Einwegekupplung wird unvermeidlicherweise bei der Kraftübertragung und -unterbrechung ein Reibungsmoment (Reibmoment) zwischen inneren und äußeren Ringen erzeugt. Bei einer Einwegekupplung hängt das Reibungsmoment von einer Federkraft (Federkonstante) einer Zunge einer Feder ab, welche einen Klemmkörper in die Einrückrichtung drängt. Wenn insbesondere eine Druck ausübende Kraft einer Zunge groß gewählt wird (eine Federkonstante groß gewählt wird) ist die Einrückeigenschaft eines Klemmkörpers gut, aber das Reibungsmoment ist groß. Wenn im Gegensatz die Druck ausübende Kraft der Zunge allzu klein ist, ist die Einrückseigenschaft des Klemmkörpers beeinträchtigt, und es tritt ein Fehler beim Einrücken auf. Deshalb ist eine Einwegekupplung, bei der ein Reibungsmoment so klein wie möglich ist, während die Einrückeigenschaft erhalten wird, gewünscht. In letzter Zeit muss aus dem Gesichtspunkt des Energiesparens der Reibungsverlust reduziert werden, und ein Reibungsmoment muss bei einer Einwegekupplung des Klemmkörpertyps ebenfalls soweit wie möglich reduziert werden. Bei einer Einwegekupplung für einen Drehmomentwandler oder ähnliches werden Klemmkörper des Entkupplungs- Typs verwendet, aber eine Reibungsmomentverringerung in einem niedrigen Umdrehungsbereich ist nicht ausreichend.
Die Erfindung wurde durchgeführt, um die oben erörterten Probleme zu bewältigen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Einwegkupplungsfeder bereitzustellen, die gute Einrückeigenschaften aufweist und bei der ein Reibungsmoment (Reibmoment) deutlich geringer als das herkömmliche ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einwegkupplungsfeder wie sie im Patentanspruch angegeben ist.
Bei der Einwegekupplungsfeder der vorliegenden Erfindung hängen die Höhe der Zunge zu der Basis, die Krümmungsradien der meanderförmig ausgebildeten Abbiegungen, welche in dem basalen Endabschnitt der Stützen der Zunge ausgebildet sind, die Höhe des Scheitels der am niedrigsten angeordneten Abbiegung zu der Basis, und ähnliches in erheblichem Maße von dem Ausmaß der mittels der Zunge auf den Klemmkörper ausgeübten drängenden Kraft und demjenigen des Reibungsmoments, welches zwischen den inneren und äußeren Ringen bei einer Kraftübertragung und -unterbrechung zwischen den inneren und äußeren Ringen erzeugt wird ab. Wenn eine Einwegekupplungsfeder aus den obigen Mitteln aufgebaut ist, kann das Reibungsmoment gegenüber einem herkömmlichen verringert werden, während eine auf den Klemmkörper drückende Kraft nicht abgeschwächt wird und eine Eingriffsstörung bei der Klemmfunktion und ein Ausfall der Klemmfunktion des Klemmkörpers nicht auftritt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Einwegekupplung, bei der die Einwegekupplungsfeder der Erfindung verwendet wird, 1(A) ist eine Teilschnitt ansicht, und 1(B) ist eine vergrößerte Ansicht des Teilbereichs P von 1(A).
2 zeigt die Einwegekupplungsfeder der Erfindung, 2(A) ist eine Teilvorderansicht, 2(B) ist eine Draufsicht wie sie in Richtung von W in 2(A) gesehen wird, und 2(C) ist eine vergrößerte Ansicht des Teilbereichs Q von 2(A).
3 ist eine Ansicht, die verschiedene Winkel einer Zunge, welche sich in Richtung auf eine Tasche in der Einwegekupplungsfeder erstreckt, bezüglich einer Basis zeigt.
4 ist eine Ansicht, welche Neigungswinkel einer Zunge bezüglich einer Basis zeigt, bevor ein Klemmkörper in einer Tasche einer Einwegekupplungsfeder angeordnet wird, und in dem Fall, in dem der angeordnete Klemmkörper gedrückt wird.
5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung und ist eine vergrößerte Ansicht des Teilbereichs Q von 2(A).
6 zeigt eine herkömmliche Einwegekupplungsfeder, welche aus einem Käfig, einer Feder und Klemmkörpern, die als Einrückelemente dienen, aufgebaut ist, 6(A) ist eine Teilschnittansicht, und 6(B) ist eine vergrößerte Ansicht des Teilbereichs R in 6(A).
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Feder, welche in einer herkömmlichen Einwegekupplung verwendet wird.
8 zeigt eine herkömmliche Feder, welche in einer Einwegekupplung verwendet wird, 8(A) ist eine Draufsicht, die in Umfangsrichtung erstellt worden ist, und 8(B) ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 8(A).
9 zeigt einen Teil einer herkömmlichen Feder in einem Zustand, in dem die Klemmkörper nicht angeordnet sind, und eine Ansicht, welche einen Abschnitt R von 6(A) zeigt.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1(A) ist eine Teilschnittansicht einer Einwegekupplung, bei der die Einwegekupplungsfeder der Erfindung verwendet wird und 1(B) ist eine vergrößerte Ansicht des Teilbereichs P von 1(A).
Die Einwegekupplung umfasst: Einen Käfig 3, der in einem Ringraum 4 zwischen einem äußeren Ring 1 und einem inneren Ring 2 angeordnet ist; Klemmkörper 5, 5, ... eines Einrückelements, die in den Taschen 3p, 3p, ... anzuordnen sind, welche in dem Käfig 3 in regelmäßigen Abständen umlaufend angeordnet sind; und eine Einwegekupplungsfeder 6 (nachfolgend nur als Feder 6 bezeichnet), die die Klemmkörper 5, 5, ... an den Taschen 6p, 6p, ... hält.
2(A) ist eine Teilvorderansicht, die einen eingebauten Zustand der Feder 6 zeigt, von der die Klemmkörper 5 entfernt sind, 2(B) ist eine Teildraufsicht wie sie in Richtung von W in 2(A) gesehen wird, und 2(C) ist eine vergrößerte Ansicht des Teilbereichs Q von 2(A).
Die Feder 6 ist aufgebaut aus: einer Basis 6a, 6a welche ringförmig ist wenn sie in den ringförmigen Teilbereich 4 eingebaut ist; Stützen 6b, welche die Basis 6a, 6a verbinden; die Taschen 6p welche von der Basis 6a und den Stützen 6b gebildet werden; und Zungen 6c, welche sich von den Stützen 6b in Richtung der Taschen 6p erstrecken.
In diesem Fall kann zusätzlich zu dem Käfig 3 ein anderer Käfig (nicht gezeigt) an der inneren Seite angeordnet sein. Der Aufbau der Feder 6 ist im Wesentlichen identisch mit den in den 5 bis 7 gezeigten. Wenn die Klemmkörper 5, 5, ... eingesetzt werden sollen, wird durch die Zungen 6c, 6c, ... welche sich von den Stützen 6b der Feder 6 zu den Taschen 6p erstrecken, Druck in die Einrückrichtung ausgeübt.
Jede der Zungen 6c, die sich in die Taschen 6p erstrecken ist derart ausgebildet, dass sie gleichmäßige Abbiegungen 6d, 6e, 6f aufweist, welche vorher an einem basalen Endabschnitt der Stützen 6b gebogen werden, bevor sie in den Ringraum 4 eingesetzt wird, und ein anfänglicher Biegewinkel α zu der ringförmigen Basis 6a beträgt 25° ± 5°, und zwar im Bereich von 20° bis 30°.
Wie oben beschrieben, sind die gleichmäßig meanderförmig ausgebildeten Abbiegungen 6d, 6e, 6f in der Zunge 6c der Feder 6 ausgebildet, welche auf den Klemmkörper 5 drückt, und der Klemmkörper 5 wird in der Tasche angeordnet, während der Neigungswinkel α ein Wert in dem Bereich ist, wodurch der Auslenkwinkel γ wenn der Klemmkörper 5 in Kontakt mit der Zunge 6c ist, so eingestellt wird, dass eine Federkonstante welche später beschrieben wird erreicht wird. Daher wird eine geeignete Druckkraft auf den Klemmkörper 5 ausgeübt, und das Reibungsmoment kann in dem Fall, dass eine Kraft zwischen dem äußeren Ring 1 und dem inneren Ring übertragen und unterbrochen wird, verringert werden.
Als nächstes werden die Klemmkörper 5, 5, ... in den Taschen 6p, 6p, ... der Feder 6 angeordnet. Wenn sie in dem Ringraum 4 zwischen dem äußeren Ring 1 und dem inneren Ring 2 befestigt werden, stellt der Klemmkörper 5 wie in 2(C) gezeigt einen Kontakt her. Daher wird der Neigungswinkel β zwischen der Basis 6a und der Zunge 6c erhöht in dem Bereich, in dem der Auslenkwinkel γ die Addition von „10° ± 5°" zu dem Neigungswinkel α ist, in dem Fall, in dem der Klemmkörper 5 keinen Kontakt herstellt, oder die Federkonstante der Zunge 6c wird eher in dem Bereich von 5° bis 15° als 20° bis 30° erhöht.
Wie in 4 gezeigt, werden herkömmlich vor dem Einsetzen in den Ringraum 4 die Abbiegung und der anfängliche Neigungswinkel derart eingerichtet, dass der durch die Basis 6a und die Zunge 6c gebildete Neigungswinkel α im Bereich von 5° bis 15° liegt, und eine Feder konstante bereitgestellt, so dass der Auslenkwinkel γ der Zunge 6c der Feder 6 in welcher der Klemmkörper 5 angeordnet wird im Bereich von 15° bis 25° liegt.
Daher neigt das Reibungsmoment in Einrück- und Nichteinrückzuständen des Klemmkörpers 5 dazu, um den Grad erhöht zu werden, der dem erhöhten Auslenkbetrag entspricht. Der Neigungswinkel (α + γ) welcher durch die zwei-Punkt Strichpunktlinie in 4 bezeichnet ist, ist identisch zu dem Winkel für den Fall in dem der Klemmkörper 15 wie in den 6(A) und 6(B) gezeigt, an die Zunge 6c anstößt.
3 zeigt verschiedene Winkel der Zunge 6c, welche sich in Richtung der Tasche 6p in der Einwegekupplungsfeder 6 erstreckt, bezüglich der Basis 6a.

Bei der Fertigstellung der Einwegekupplungsfeder 6 der Erfindung wurden Tests durchgeführt während denen der anfängliche Abbiegewinkel (Federkonstante) der Zungen 6c auf verschiedene Arten (vier Arten) abgeändert wurde, die Klemmkörper 5 in die Taschen 6p eingepasst wurden, und die Druckkraft der Zungen 6c gegen die Klemmkörper 5 abgeändert wurde. Ergebnisse sind in der unten stehenden Tabelle 1 ausgelistet. (Tabelle 1)

Auslenkwinkel der Zungen	Anfänglicher Biegewinkel der Zungen α	Leerlauf-Drehmomentverhältnis*	Verriegelungseigenschalt	Verwendung
25° oder mehr	5° oder weniger	1 oder mehr	Abweichung gegenüber der Referenz tritt auf	Nicht möglich
20° ± 5°	10° ± 5°	1	Kein Problem	Möglich
10° ± 5°	25° ± 5°	0,4–0,6	Kein Problem	Möglich
5° oder weniger	30° oder mehr	0,4 oder weniger	Abweichung gegenüber der Referenz tritt auf	Nicht möglich
* Das Leerlauf-Drehmoment ist ein Drehmoment während des Leerlaufs, und „Leerlauf-Drehmoment-Verhältnis" ist ein Verhältnis, welches im Fall, dass der Auslenkwinkel der Zungen 20° ± 5° und der anfängliche Biegewinkel der Zungen 10° ± 5° beträgt, gleich 1 ist.

Wie in Tabelle 1 gezeigt, war das Reibungsmoment größer als das herkömmliche für den Fall, in dem eine Federkonstante so eingestellt wurde, dass der Auslenkwinkel der Zungen 6c 25° oder mehr betrug, wenn die Klemmkörper 5 gedrückt wurden, während der anfängliche Abbiegewinkel der Zungen 6c 5° oder weniger betrug. Für den Fall, in dem der Auslenkwinkel der Zungen 6c 5° oder weniger betrug wenn die Klemmkörper 5 gedrückt wurden, während der anfängliche Biegewinkel 30° oder mehr betrug, war das Reibungsmoment 0,4 oder weniger wenn das herkömmliche 1 betrug. In beiden Fällen jedoch traten Abweichungen von der Referenz auf.
Und zwar traten die Einrückarbeitsweise (Kraftübertragung) und die Lösungsarbeitsweise (Kraftunterbrechung) der Klemmkörper 5 nicht in Übereinstimmung miteinander auf.
In diesem Fall bedeutet „Referenz" beispielsweise eine Wiederholung von einer Million mal, und eine Wiederholungsanzahl, welche vom Benutzer erfordert wird. Die herkömmliche Referenz ist jedoch der Fall, in dem eine Federkonstante so eingestellt wurde, dass der Auslenkwinkel der Zungen 6c ungefähr 15° bis 25° betrug, wenn die Klemmkörper 5 gedrückt wurden, während der anfängliche Biegewinkel der Zungen 6c 5° bis 15° betrug. Wie in dem Fall, wenn eine Federkonstante so eingestellt wird, dass der Auslenkwinkel der Zungen 6c ungefähr 5° bis 15° beträgt, wenn die Klemmkörper 5 gedrückt werden, während der anfängliche Abbiegewinkel der Zungen 6c 20° bis 25° beträgt, ist das Reibungsmoment geringer als das herkömmliche, und es gibt kein Problem bei der Kraftübertragung und -unterbrechung in Folge des Einrückens und der Lösung der Klemmkörper 5.
5 ist eine vergrößerte Ansicht des Teilbereichs Q von 2(A). Die Zungen 6c, die sich in die Taschen 6p erstrecken, weisen gleichmäßig meanderförmig ausgebildete Abbiegungen auf, die vorher an einem basalen Endteilbereich der Stützen 6b in Richtung einer Seite, die die Innenseite sein wird, gebogen werden, bevor die Klemmkörper 5, 5, ... in dem Ringraum 4 angeordnet werden. Und zwar sind eine erste Abbiegung 6d, eine zweite Abbiegung 6e und eine dritte Abbiegung 6f von der Stütze 6d aus gesehen in jeder der Zungen 6c ausgebildet.
Des Weiteren sind alle Krümmungsmittelpunkte (Od, Oe, Of) der Abbiegungen (6d, 6e, 6f) auf der Seite des inneren Rings 2 bezüglich der ringförmigen Basis 6a, welche die Feder ausbildet, angeordnet. Das Biegen wird derart ausgeführt, dass die Höhe h₂ eines Spitzenendabschnitts der Zunge 6c zu der Basis 6a größer ist als die Höhe h₁ des Scheitels der zweiten Abbiegung 6e zu der Basis.
Die Krümmungsradien R der drei Abbiegungen (6d, 6e, 6f) liegen im Bereich von 0,2 bis 0,6 mm. Namentlich hat es sich aus den Ergebnissen der Experimente erwiesen, dass wenn die Krümmungsradien die ser Abbiegungen (6d, 6e, 6f) größer als Werte dieses Bereichs sind, die Federkonstanten der Zungen 6c klein werden, die die Klemmkörper 5 drängende Kraft abgeschwächt wird und das Reibungsmoment groß wird, und, wenn die Krümmungsradien der Abbiegungen (6d, 6e, 6f) kleiner als Werte dieses Bereichs sind, die Federkonstanten der Zungen 6c groß werden, die die Klemmkörper 5 drängende Kraft verstärkt wird und das Reibungsmoment groß wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der in Anspruch 3 dargelegten Erfindung der Einwegekupplungsfeder der Erfindung kann eine Reduzierung eines Reibungsmoments von ungefähr 30% bezüglich einer Feder, in der herkömmliche Klemmkörper angeordnet sind, realisiert werden. Es tritt kein Problem mit einem Einrücken und einer Lösung der Klemmkörper oder ähnliches auf, die Haltbarkeit ist nicht beeinträchtigt, und es ist lediglich eine Änderung der Formen für die Herstellung der Zungen für einen Zungenbiegungsabschnitt R erforderlich. Deshalb tritt keine übermäßige Kostenerhöhung auf.

Claims

Einwegekupplungsfeder (6), die in einem Ringraum zwischen einem äußeren Ring und einem inneren Ring einer Einwegekupplung anzuordnen ist, in welchem Ringraum Einrückelemente angeordnet sind, welche Feder (6) – eine ringförmige Basis (6a), – Taschen (6p), die in der Basis (6a) ausgebildet sind und in denen die Einrückelemente anzuordnen sind, und – Zungen (6c) umfasst, die sich in die Taschen (6p) jeweils erstrecken, wobei – jede Zunge (6c) eine erste Abbiegung (6d), eine zweite Abbiegung (6e) und eine dritte Abbiegung (6f) aufweist, – die Abbiegungen (6d, 6e, 6f) meanderförmig ausgebildet sind, wobei sich alle Krümmungsmittelpunkte auf einer Seite der Basis (6a) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass – die Höhe (h2) des Endabschnittes der Spitze jeder Zunge (6c) über der Basis (6a) größer als die Höhe (h1) des Scheitels der zweiten Abbiegung (6e) über der Basis (6a) ist und – die Krümmungsradien aller Abbiegungen (6d, 6e, 6f) im Bereich von 0,2 bis 0,6 mm liegen.