JP2006097770A - One-way clutch - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a one-way clutch used, for example, in a stator of a transmission mechanism of an automobile.
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。
In a torque converter used as a speed change mechanism of an automobile, as shown in FIG. 9, a
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。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view in the axial direction showing a configuration example of the
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)。
As shown in FIG. 11, the one-
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。
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。
In general, the one-
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。
In addition, by setting the spring constant of the
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。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the problem of improving the fuel consumption by reducing the friction while preventing the occurrence of poor meshing in the region where the rotational speed is small.
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。 The present invention provides a sprag type one-way clutch that transmits or interrupts the rotational power of one of the inner ring and the outer ring to the other, an annular retainer having a plurality of pockets in the circumferential direction, and each of the pockets. And a plurality of elastic bodies that urge each of the sprags in a direction to be engaged with the inner ring and the outer ring, and the spring constants of the elastic bodies are different in the circumferential direction. This is characterized in that the friction is increased in the region where the rotation speed of the wheel is small and the friction is reduced in the region other than the region where the rotation speed is low.
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。 Specific examples of the method for making the spring constants different in the circumferential direction include the following configurations.
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。 An annular spring having a plurality of pockets in which the sprags are housed and having a tongue piece as an elastic body projecting the sprags on the inner periphery of each pocket is concentric with the retainer. The length of the tongue piece is changed.
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。 A pressed steel plate having a plurality of pockets in which the sprags are accommodated, and a tongue piece serving as the elastic body that urges the sprags on the inner periphery of each of the pockets, It is wound to form an annular spring and arranged concentrically with the cage.
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。 An annular spring having a plurality of pockets in which the sprags are housed and having a tongue piece as an elastic body projecting the sprags on the inner periphery of each pocket is concentric with the retainer. And are partially quenched in the circumferential direction of the spring.
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。 According to the one-way clutch of the present invention, since the friction is increased in the region where the rotational speed of the inner and outer rings is small, it is possible to prevent the occurrence of poor meshing in the region where the rotational speed is low, and in regions other than the region where the rotational speed is small. Since the friction is reduced, the fuel consumption can be improved.
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。 According to the present invention, it is possible to reduce friction and improve fuel efficiency while preventing occurrence of poor meshing in a region where the rotational speed is small.
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。 The best embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
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。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a one-way clutch, FIG. 2 is a cross-sectional view showing how the one-way clutch is assembled, FIG. 3 is a perspective view of a spring of the one-way clutch, and FIGS.
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。 Note that the one-way clutch of this embodiment is mainly used in the torque converter shown in FIG.
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。
As shown in FIGS. 1 to 3, the one-way clutch 1 includes a
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。
The
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。
Each
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。
The
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。
In addition, the
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。
By disposing the one-way clutch 1 configured as described above between the inner and
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。 Next, the effect | action in the one-way clutch 1 of this embodiment is demonstrated using FIG. In each graph, the vertical axis represents the friction and the horizontal axis represents the outer ring rotational speed.
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。
FIG. 4A shows a
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。
FIG. 4B relates to the
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。
As described above, the
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。 FIG. 5 compares the one-way clutch 1 of the present embodiment with the one-way clutch of the conventional example. In the figure, A is a one-way clutch 1 of this embodiment, and B is a conventional one-way clutch. From FIG. 5, it can be seen that the one-way clutch 1 of the present embodiment has a larger friction in the region C where the outer ring rotation speed is smaller, and a smaller friction in the other region D than in the conventional example.
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。
According to the one-way clutch 1 configured as described above, since the friction is increased in the region where the rotational speed of the
本発明の他の実施形態を図6に基づいて説明する。 Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
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。
FIG. 6 shows a partial cross-sectional view of the one-way clutch. The one-way clutch 1 includes an
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。
The
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。
The
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。
Each
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。
The
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。 Also in the one-way clutch 1 configured in this way, it is possible to prevent the occurrence of meshing failure and to improve fuel consumption.
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。 Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
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。
FIG. 7 is a partial side view of the
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。
The present embodiment is characterized in that the
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。
The overlapping portion of the
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。 Also in the one-way clutch 1 configured in this way, it is possible to prevent the occurrence of meshing failure and to improve fuel consumption.
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。
In addition, you may apply the
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。 Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
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。
FIG. 8 shows a partial cross-sectional view of the one-way clutch. The one-way clutch 1 includes a
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。
The tongue-like
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。 Also in the one-way clutch 1 configured in this way, it is possible to prevent the occurrence of meshing failure and to improve fuel consumption.
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。 The method of increasing the friction in a region where the spring constant is different in the circumferential direction, the outer ring rotational speed is small, and reducing the friction in a region other than the region where the rotational number is small is not limited to the configuration of the above embodiment. Absent.
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。
For example, it may be partially hardened in the circumferential direction of a spring having a tongue for pressing the sprag. That is, by hardening a steel plate spring, its hardness increases and the spring constant also increases. Moreover, the part which quenches makes the range in the circumferential direction small compared with the part which does not quench. Thus, in the circumferential direction of the
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。 Further, the one-way clutch of each of the above embodiments may be applied to a bearing that is an inner ring rotation and transmits the rotation of the inner ring to the outer ring.
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。 In the one-way clutch of each of the above embodiments, the elastic body having a large spring constant is arranged in one place in the circumferential direction, but may be arranged apart in the circumferential direction, for example.
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。 Further, the one-way clutch in each of the above embodiments is provided with an elastic body having two different spring constants as shown in FIG. 4, but has an elastic body having three or more different spring constants. As a result, it is sufficient if the torque is large in a region where the rotational speed of the inner and outer rings is small and the torque is small in a region other than the region where the rotational speed is small.
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。 The present invention is useful as a one-way clutch used in a stator of a torque converter used as a transmission mechanism of an automobile.
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
1 One-
13 Cage
Claims (2)
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。 In the sprag type one-way clutch that transmits or blocks the rotational power of one of the inner ring and the outer ring to the other,
An annular retainer having a plurality of pockets in the circumferential direction, a plurality of sprags held in the respective pockets, and a plurality of elasticity for urging the sprags in a direction in which the inner and outer rings are engaged. With body,
A one-way clutch characterized in that a spring constant of the elastic body is different in a circumferential direction, the friction is increased in a region where the rotational speed of the inner and outer rings is small, and the friction is reduced in a region other than the region where the rotational speed is small. .
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