JP2006177510A - スプラグ型一方向クラッチおよびこれを用いた動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向移動規制部品を用いずに、かつ、スプラグの軸方向幅を短縮することもなく、一方向クラッチの軸方向設置スペースの縮小短縮化を可能にすること。
【解決手段】円周方向に複数のポケット孔５ｂ１を備えた外保持器（保持器）５ｂと、ポケット孔５ｂ１に保持されている複数のスプラグ５ａと、スプラグ５ａを外輪１と内輪３に噛み込ませる方向に付勢するスプリング５ｄとを備えた一方向クラッチ５において、スプラグ５ａは、外輪１の内径面１ａに設けたスプラグ嵌入溝１ｂに傾動動作可能に嵌入されて当該一方向クラッチ５の軸方向移動を規制するよう構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スプラグ型一方向クラッチおよびこれを用いた動力伝達装置に関するものである。本発明による動力伝達装置は、自動車のプーリユニット、オートマチックトランスミッション、エンジンスタータ等に組み込まれる。スプラグ型一方向クラッチは、駆動側（または従動側）となる外輪と従動側（または駆動側）となる内輪との間に介装されるスプラグを備え、両部材の相対回転に応じたスプラグの傾動動作により、両部材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。本明細書では、スプラグが内・外輪に噛み込んで該内・外輪が一体回転する状態に連結されて回転動力が伝達される状態をロック状態と言い、スプラグの上記噛み込みが解除されて回転動力の伝達が遮断される状態をフリー状態と言う。

内・外輪間の環状空間に配置されるスプラグ型一方向クラッチは、１つまたは複数の保持器と、スプラグと、スプリングとを備える。スプラグは保持器のポケット孔に装着される。スプリングは、スプラグを外輪と内輪に噛み込ませる方向に付勢する。上記構成の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。このようなスプラグ型一方向クラッチにおいては、当該一方向クラッチの軸方向移動を規制するべく、その軸方向両側に断面Ｃ字形状のスナップリング（軸方向移動規制部品）を外輪の内径面に設けたスプラグ嵌入溝に固定している（特許文献１参照。）。

上記スプラグ型一方向クラッチにおいては、内輪と外輪との対向間に一方向クラッチ以外の部品の配置スペースの確保とか、内・外輪の軸方向幅（内輪幅、外輪幅）の短縮化とかにより、一方向クラッチの軸方向設置に必要とするスペース（スナップリングを含める）の縮小化を図ることが要求されている。このような要求に対して、スプラグの軸方向幅を短縮し、それに伴ない、保持器の軸方向幅の短縮、ならびに軸方向両側のスナップリングの対向間隔の狭小化により、一方向クラッチの軸方向設置スペースの縮小化を図ることが行われている。しかしながら、スプラグの軸方向幅を短縮すると、動力伝達（トルク）容量が低下するから、トルク容量を所定の値以上に確保する場合、スプラグの軸方向幅短縮に基づくスプラグ型一方向クラッチの軸方向設置スペースの縮小化には限界がある。
特開平１１−１４１５７６公報

本発明は、軸方向移動規制部品を用いずに、かつ、スプラグの軸方向幅を短縮することなく、すなわち、所要のトルク容量を確保して、スプラグ型一方向クラッチの軸方向設置スペースの縮小ないし短縮化を可能にすることを解決すべき課題としている。

（１）本発明による第１のスプラグ型一方向クラッチは、円周方向に複数のポケット孔を備えた保持器と、ポケット孔に傾動可能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、スプラグは、その外径側が外輪の内径面に設けたスプラグ嵌入溝に傾動動作可能に嵌入されて当該一方向クラッチの軸方向移動を規制するよう構成されていることを特徴するものである。

本発明による第２のスプラグ型一方向クラッチは、円周方向に複数のポケット孔を備えた保持器と、ポケット孔に傾動可能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に噛み込ませる方向に付勢するスプリングとを備えた一方向クラッチにおいて、スプラグは、その内径側が内輪の外径面に設けたスプラグ嵌入溝に傾動動作可能に嵌入されて当該一方向クラッチの軸方向移動を規制するよう構成されていることを特徴するものである。

上記いずれのスプラグ型一方向クラッチにおいても、上記保持器の配置個数は、１つでも複数でもよく、保持器が２つの場合は、内保持器と外保持器との２つ構成とすることができる。上記外輪と内輪は、いずれが駆動側であっても従動側であってもよい。上記外輪と内輪の駆動部には自動車エンジンがあるが、特に、その駆動源の種類に限定されない。上記外輪と内輪の形状は、軸方向円筒体の形状に限定されるものではなく、軸方向円筒体の軸方向端部に半径方向内外に環状フランジ部を設けた形状、特にその形状に限定されない。上記いずれのスプラグ型一方向クラッチも、自動車に適用する場合、オルタネータ、オートマチックトランスミッション、カークーラーのコンプレッサ、ウォータポンプ等の各種補機が備える一方向クラッチ、エンジンスタータが備える一方向クラッチ、等に適用することができる。

本発明の第１および第２のスプラグ型一方向クラッチによれば、スプラグにより当該一方向クラッチの軸方向の移動を規制することができるので、従来のごとく、スナップリング等の軸方向移動規制部品を軸方向両側に配置する必要がなくなり、部品点数の削減ならびに一方向クラッチの軸方向設置スペースの縮小化を図ることができる。スプラグの軸方向幅を短縮する必要がないから、トルク容量を低下させずに済み、一方向クラッチの機能を高く維持しつつ、内輪と外輪との対向間に一方向クラッチ以外の部品の配置スペースを確保したり、内・外輪の軸方向幅（内輪幅、外輪幅）を短縮したりすることができる。これによって、当該一方向クラッチを組み込む動力伝達装置の小型化を図ることができ、この動力伝達装置を組み込む機器、例えば、自動車のプーリユニット、オートマチックトランスミッション、カークーラー用コンプレッサ、ウォータポンプ、エンジンスタータ等の軸方向幅の縮小化の促進に大きく貢献することができるものとなる。

以上のごとく、本発明の第１および第２の一方向クラッチによれば、スナップリング等の一方向クラッチとは別体構成である軸方向移動規制部品を用いずに、かつ、同時にトルク容量を低下させることなく、一方向クラッチの軸方向設置スペースの縮小化が可能であるから、軸方向両側の軸方向移動規制部品とそれら部品の組付工数とを共に削減可能となり、コストを大幅に低減することができる。

（２）本発明による第１の動力伝達装置は、外輪と、この外輪の半径方向内側に配置される内輪と、両輪間に配置されて該両輪間の回転動力の伝達とその遮断を行うスプラグ型一方向クラッチとを備えた動力伝達装置において、上記外輪は、その内径面にスプラグ嵌入溝を備え、上記一方向クラッチは、そのスプラグの外径側が上記スプラグ嵌入溝に傾動動作可能に嵌入されて当該一方向クラッチの軸方向移動を規制するよう構成されていることを特徴するものである。

本発明による第２の動力伝達装置は、外輪と、この外輪の半径方向内側に配置される内輪と、両輪間に配置されて該両輪間の回転動力の伝達とその遮断を行うスプラグ型一方向クラッチとを備えた動力伝達装置において、上記内輪は、その外径面にスプラグ嵌入溝を備え、上記一方向クラッチは、そのスプラグの内径側が上記スプラグ嵌入溝に傾動動作可能に嵌入されて当該一方向クラッチの軸方向移動を規制することを特徴するものである。

本発明の第１および第２の動力伝達装置によると、それぞれ、上記（１）と同様の第１および第２の一方向クラッチを備えるので、上記（１）で述べた作用効果を得ることができ、当該動力伝達装置を組み込む機器、例えば、自動車のプーリユニット、自動変速機、カーコンプレッサ、エンジンスタータ等において、一方向クラッチ以外の各種部品の設置スペースの拡大ないし増大に貢献することができるものとなる。

本発明によれば、一方向クラッチとは別体の軸方向移動規制部品を用いなくても、また、スプラグの軸方向幅を短縮することもなく、一方向クラッチの軸方向設置スペースの縮小化を図ることができる。

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（以下、単に一方向クラッチと称する）、および、これを備えた動力伝達装置を説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を図１ないし図４を参照して説明する。図１は、動力伝達装置の部分的な正面断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は、スプラグ型一方向クラッチのロック状態とフリー状態とを示す，図２に対応する断面図、図４はスプラグ高さの説明に供する図である。

図１および図２を参照して、実施の形態１の動力伝達装置は、駆動側の外輪１と、従動側の内輪３と、両輪１，３間の動力の伝達を媒介する動力伝達媒介部材である一方向クラッチ５とを備えている。

外輪１は、内径面１ａに、半径方向に所定溝深さでかつ軸方向に所定の溝幅を有する環状のスプラグ嵌入溝１ｂを備えている。内輪３は、外輪１の半径方向内側にかつ該外輪１と同心配置されている。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５ａと、スプラグ５ａをその外径側カム面５ａ１で保持する環状の外保持器５ｂと、外保持器５ｂの半径方向内側でかつ該外保持器５ｂと同心に配置され、スプラグ５ａをその内径側カム面５ａ２で保持する環状の内保持器５ｃと、外保持器５ｂと内保持器５ｃとの間に配置されてスプラグ５ａをロック側に付勢する環状のリボンスプリング５ｄとから構成されている。

スプラグ５ａは、外輪１に摩擦接触により噛み込む外径側カム面５ａ１と、内輪３に摩擦接触により噛み込む内径側カム面５ａ２と、外径側カム面５ａ１と内径側カム面５ａ２との間の胴部分５ａ３とから側面視瓢箪形状をなしている。スプラグ５ａはまた、その外径側カム面５ａ１と内径側カム面５ａ２とが外輪１と内輪３とに噛み込んで外輪１と内輪３とを一体回転するロックの状態にして外輪１の回転動力を内輪３に伝達可能とし、上記噛み込み状態を解除して外輪１と内輪３とを相対回転するフリーの状態にし、外輪１から内輪３への回転動力の伝達を遮断する。外保持器５ｂはスプラグ５ａの外径側カム面５ａ１を保持するポケット孔５ｂ１を、内保持器５ｃはスプラグ５ａの内径側カム面５ａ２を保持するポケット孔５ｃ１を有する。リボンスプリング５ｄは、スプラグ５ａの胴部分５ａ３を保持するポケット孔５ｄ１を有し、かつ、スプラグ５ａをロック方向に付勢する。

図３を参照して、以上の構成を備えた一方向クラッチ５においては、外輪１が図３の（ａ）図の矢印で示す一方方向に回転すると、スプラグ５ａはその外径側カム面５ａ１が外輪１と摩擦接触することにより、リボンスプリング５ｄの弾性に付勢されつつ起立する方向に傾動してスプラグ５の外径側カム面５ａ１と内径側カム面５ａ２がそれぞれ内輪３と外輪１とに噛み込まされて内・外輪１，３を一体回転可能に連結する。この連結により、外輪１の回転動力が内輪３に伝達される。外輪１が図３の（ｂ）図の矢印で示す他方方向に回転すると、スプラグ５ａはリボンスプリング５ｄの弾性に抗して、上記噛み込み方向とは反対の方向に傾動してスプラグ５の外径側カム面５ａ１と内径側カム面５ａ２がそれぞれが噛み込みを解除され、内・外輪１，３を相対回転可能とする。これにより、外輪１の回転トルクは内輪３に伝達されず、内・外輪１，３間の動力伝達を遮断する。

以上の構成を備えかつ動作を行う実施の形態１の一方向クラッチ５においては、そのスプラグ５ａの外径側カム面５ａ１が外輪１のスプラグ嵌入溝１ｂに傾動動作可能に嵌入されて一方向クラッチ５の軸方向移動を規制するよう構成されていることを特徴とする。

スプラグ５ａは、その外径側カム面５ａ１が外輪１のスプラグ嵌入溝１ｂに傾動動作可能に嵌入されるために、スプラグ嵌入溝１ｂの軸方向溝幅Ｗ１（図１に示す）よりも若干小さい軸方向溝幅Ｗ２（図１に示す）を有する。スプラグ５ａはまた、スプラグ嵌入溝１ｂの内面１ｃに噛み込んでロック状態を維持させることができるスプラグ高さＨに設定されている。スプラグ高さＨは、スプラグ嵌入溝１ｂの溝深さによっても種々に設定することができる。スプラグ高さＨは、一方向クラッチの軸方向移動をどの程度規制するか、あるいは、スプラグ５ａの組み込み作業、等に基づいて、スプラグ嵌入溝１ｂの溝深さとの関係で種々に設定することができる。

図４を参照して、スプラグ５ａのスプラグ高さＨについて詳しく説明する。ストラット角θは、外輪１のスプラグ嵌入溝１ｂとスプラグ５ａの外径側カム面５ａ１との接触部Ａと内輪３とスプラグ５ａの内径側カム面５ａ２との接触部Ｂとを結ぶ直線Ｌ１と、接触部Ｂでの法線Ｌ２とがなす角度で与えられる。このストラット角θはスプラグ５ａの傾動動作に応じて変化するので、上記両接触部Ａ，Ｂ間の距離も変化するから、当該両接触部Ａ，Ｂ間の距離はスプラグ高さを与えない。スプラグ５ａはロック状態では上記噛み込みにより、若干、半径方向に圧縮されるので、噛み込み状態でのスプラグ高さＨは、外輪１の内径をＤｏ、内輪３の外径をＤｉ、スプラグ嵌入溝１ｂの溝深さをＤｇとすると、少なくとも、（Ｄｏ−Ｄｉ）＋Ｄｇで与えられる値（内外輪１，３の半径方向対向距離とスプラグ嵌入溝１ｂの溝深さとの合計値）を有することが必要である。

以上のように実施の形態１の一方向クラッチ５を備えた動力伝達装置においては、一方向クラッチ５のスプラグ５ａが外輪１のスプラグ嵌入溝１ｂに嵌入していることにより、その軸方向の移動を規制することができるので、従来のように、スナップリング等の軸方向移動規制部品を軸方向両側に配置する必要がなくなり、その分、一方向クラッチ５の軸方向設置スペースの縮小化を図ることができる。

（実施の形態２）
図５および図６を参照して本発明の実施の形態２に係るスプラグ型一方向クラッチを備えた動力伝達装置を示す。図５は、実施の形態２の動力伝達装置の正面断面図、図６は、図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

実施の形態２においては、外輪１にはスプラグ嵌入溝１ｂを設けず、内輪３に環状のスプラグ嵌入溝３ｂを設け、スプラグ５ａの内径側カム面５ａ２をこのスプラグ嵌入溝３ｂに傾動動作可能に嵌入して、一方向クラッチ５の軸方向の移動を規制するようにしている。その他の構成は、実施の形態１と同様であり、対応する部分には同一の符号を付している。実施の形態２においても、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

なお、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１に係る動力伝達装置の断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の動力伝達装置のロック状態とフリー状態の動作説明に供する断面図である。 スプラグ高さの説明に供する図である。 本発明の実施の形態２に係る動力伝達装置の断面図である。 図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１ 外輪
１ａ 内径面
１ｂ スプラグ嵌入溝
３ 内輪
３ａ 外径面
５ 一方向クラッチ
５ａ スプラグ

Claims (4)

1. 円周方向に複数のポケット孔を備えた保持器と、ポケット孔に傾動可能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、スプラグは、その外径側が外輪の内径面に設けたスプラグ嵌入溝に傾動動作可能に嵌入されて当該一方向クラッチの軸方向移動を規制するよう構成されている、ことを特徴するスプラグ型一方向クラッチ。
2. 円周方向に複数のポケット孔を備えた保持器と、ポケット孔に傾動可能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に噛み込ませる方向に付勢するスプリングとを備えた一方向クラッチにおいて、スプラグは、その内径側が内輪の外径面に設けたスプラグ嵌入溝に傾動動作可能に嵌入されて当該一方向クラッチの軸方向移動を規制する、ことを特徴する一方向クラッチ。
3. 外輪と、この外輪の半径方向内側に配置される内輪と、両輪間に配置されて該両輪間の回転動力の伝達とその遮断を行うスプラグ型一方向クラッチとを備えた動力伝達装置において、
   上記外輪は、その内径面にスプラグ嵌入溝を備え、
   上記一方向クラッチは、そのスプラグの外径側が上記スプラグ嵌入溝に傾動動作可能に嵌入されて当該一方向クラッチの軸方向移動を規制するよう構成されている、ことを特徴する動力伝達装置。
4. 外輪と、この外輪の半径方向内側に配置される内輪と、両輪間に配置されて該両輪間の回転動力の伝達とその遮断を行うスプラグ型一方向クラッチとを備えた動力伝達装置において、
   上記内輪は、その外径面にスプラグ嵌入溝を備え、
   上記一方向クラッチは、そのスプラグの内径側が上記スプラグ嵌入溝に傾動動作可能に嵌入されて当該一方向クラッチの軸方向移動を規制する、ことを特徴する動力伝達装置。

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