JP2015105738A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】取り付け向きについての誤りを防ぐことが可能となる一方向クラッチを提供する。
【解決手段】一方向クラッチは、複数のスプラグ１１と、スプラグ１１を保持するポケット１７が設けられている短円筒部１５を有する環状の保持器１２とを備えている。この一方向クラッチは、環状空間に対して、スプラグ１１を保持する保持器１２を軸方向に沿って移動させて取り付けられる。保持器１２は、軸方向一方側の第１環状側面２１に、当該保持器１２の中心線Ｃ１に直交する平面に沿う直交面Ｐを有し、軸方向他方側の第２環状側面２２に、当該保持器１２の中心線Ｃ１に直交する平面Ｋに対して傾斜する傾斜面Ｑを有している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、一方向クラッチに関する。

自動車の変速機としてトルクコンバータ式の自動変速機が知られており、このトルクコンバータには、例えば特許文献１に示すように一方向クラッチが用いられている。
この一方向クラッチは、シャフトとステータとが一方向に相対回転しようとすると、その一方向クラッチが備えているスプラグ（係合子）が、シャフト（内輪）とステータに固定されている外輪との双方に噛み合って、シャフトとステータとが相互で拘束された状態となり相対回転不能となる。これに対して、シャフトとステータとが他方向に相対回転すると、前記噛み合いが解除され、一方向クラッチは、シャフトとステータとを相対的に空転させる（自由に回転させる）。

特開平９−１２６２９５号公報

前記のようなトルクコンバータに組み込まれる一方向クラッチは、自動変速機の組み立て工場において、次のようにしてシャフトとステータ（外輪）との間に取り付けられる。
すなわち、図９に示すように、シャフト９１と、ステータ９２に固定されている外輪９３との間に環状空間９４が形成されており、この環状空間９４は、軸方向の一方側（図９では、左側）で開放された状態にある。そこで、保持器９６のポケット９６ａにスプラグ９５を保持させた状態にある一方向クラッチ９０を、環状空間９４に対して軸方向の一方側から移動させる。この際、円環状であるリテーナ９７を同方向に移動させ、このリテーナ９７が保持器９６を軸方向に押して一方向クラッチ９０を環状空間９４に挿入する。

ここで、前記のとおり、一方向クラッチ９０は、（環状空間９４に取り付けられた状態で）シャフト９１とステータ９２とが一方向に相対回転しようとすると、スプラグ９５がシャフト９１と外輪９３との双方に噛み合って、シャフト９１とステータ９２とは相互で拘束された状態となり、また、シャフト９１とステータ９２とが他方向に相対回転すると、前記噛み合いが解除され、シャフト９１とステータ９２とを空転させる必要があり、図９は、正しい向きで一方向クラッチ９０が取り付けられる場合の説明図である。
これに対して、図１０は、図９と比較すると、保持器９６が有している円環部９６ｂの軸方向位置（スプラグ９５に対する軸方向位置）が異なっており、誤った向きで一方向クラッチ９０が取り付けられた場合の説明図である。

図１０に示すように、一方向クラッチ９０の取り付け向きを誤ると、意図せぬ回転方向でシャフト９１とステータ９２とが相互で拘束したり空転したりする。つまり、一方向クラッチ９０の取り付け向きが反対になると（図１０の場合）、シャフト９１とステータ９２とが他方向に相対回転しようとするとシャフト９１とステータ９２とが相互に拘束された状態となり、また、シャフト９１とステータ９２とが一方向に相対回転すると、これらが空転する状態となってしまい、これは正しい向きで取り付けられた場合と反対の機能を有することとなり、この場合、トルクコンバータとしての機能が失われてしまう。

したがって、一方向クラッチをトルクコンバータに取り付ける際に、その取り付け向きについて誤りが無いようにする必要があるが、この取り付け作業は一方向クラッチの設計者ではない作業者によって行われることから、取り付け向きについて誤りが生じないようにする工夫が一方向クラッチに必要となる。
そこで、本発明は、取り付け向きについての誤りを防ぐことが可能となる一方向クラッチを提供することを目的とする。

本発明は、同心状に配置される内輪部と外輪部との間に介在し、これら内輪部と外輪部とが一方向に相対回転しようとするとこれら内輪部及び外輪部に噛み込み当該相対回転を不能とし、他方向に相対回転しようとすると前記噛み込みが解除される複数の係合子と、
前記係合子を保持するポケットが周方向に沿って複数設けられている短円筒部を有する環状の保持器と、を備え、前記外輪部と前記内輪部との間に形成される環状空間に対して、前記係合子を保持する前記保持器を軸方向に沿って移動させて取り付けられる一方向クラッチであって、前記保持器は、軸方向一方側の第１環状側面に、当該保持器の中心線に直交する平面に沿う直交面を有し、軸方向他方側の第２環状側面に、当該保持器の中心線に直交する平面に対して傾斜する傾斜面を有していることを特徴とする。

本発明によれば、係合子を保持する保持器を軸方向に沿って移動させて環状空間に取り付けるために、この保持器の軸方向一方側の直交面を軸方向に向かって押す場合、この保持器の中心線が環状空間の中心線と一致することができるため、この保持器をスムーズに移動させて、正しい向きで取り付けることが可能となる。
しかし、保持器の取り付け向きを誤り、この保持器の軸方向他方側の傾斜面を軸方向に向かって押した場合、この傾斜面によって保持器の中心線が環状空間の中心線に対して傾いてしまう。このため、この保持器が保持する係合子も正規の姿勢と違って傾こうとすることから、例えば係合子が外輪部の内周面や内輪部の外周面に引っ掛かり、スムーズに取り付けることができなくなる。したがって、一方向クラッチの取り付け向きについての誤りを防ぐことが可能となる。

また、前記保持器は、前記短円筒部の前記軸方向一方側の端部から径方向に伸びる円環部を更に有し、前記直交面は前記円環部の側面からなり、前記傾斜面は前記短円筒部の側面からなり、前記保持器の前記第１環状側面から前記第２環状側面までの最大軸方向長さは、前記環状空間の軸方向長さと略同じ又は僅かに小さく設定されているのが好ましい。
この場合、一方向クラッチの取り付け向きを誤って、傾斜面を押して保持器を環状空間に入れようとして、保持器の中心線が環状空間の中心線に対して傾いてしまうと、この傾いた保持器は円環部を有していることで、当該保持器の軸方向についての寸法が、傾かない状態の場合よりも長くなる。このため、傾いた状態のまま保持器が環状空間に入れられても、その保持器が環状空間内の規定位置から軸方向にはみ出すこととなり、取り付け向きの誤りが発生していることを作業者は知ることができる。例えば、円環状のリテーナ（蓋部材）により保持器を軸方向に押して環状空間に押し入れる場合、傾いた状態にある保持器が環状空間内の規定位置から軸方向にはみ出していると、そのリテーナが正規位置となって取り付けられず、作業者は、取り付け向きの誤りを認識することが可能となる。

また、前記傾斜面が前記環状空間の中心線に直交する平面に沿うようにして前記保持器を傾けると、前記ポケットは、保持する前記係合子も同じ方向に傾けて支持する大きさに形成されているのが好ましい。
この場合、一方向クラッチの取り付け向きを誤り、傾斜面を軸方向に向かって押して、保持器を環状空間に入れようとすると、この傾斜面によって保持器が傾くが、これにより、保持する係合子も同じ方向に傾ける構成が得られる。

本発明によれば、一方向クラッチの取り付け向きを誤って、係合子を保持する保持器を環状空間に入れようとする際に、傾斜面によってこの保持器の中心線が環状空間の中心線に対して傾くと、一方向クラッチを環状空間にスムーズに取り付けることができなくなる。この結果、一方向クラッチの取り付け向きについての誤りを作業者が認識し、この誤りを防ぐことが可能となる。

本発明の一方向クラッチが設けられているトルクコンバータの一部を示す縦断面図である。 一方向クラッチ及びその周囲を示す横断面図である。 保持器の縦断面図である。 正しい向きで一方向クラッチが取り付けられる場合の説明図である。 誤った向きで一方向クラッチが取り付けられる場合の説明図である。 環状空間、及び誤った向きで取り付けられる一方向クラッチの説明図である。 誤った向きで一方向クラッチが環状空間に取り付けられた場合の説明図である。 他の実施形態の一方向クラッチが有している保持器の説明図である。 正しい向きで一方向クラッチが取り付けられる場合の説明図である。 誤った向きで一方向クラッチが取り付けられた場合の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一方向クラッチが設けられているトルクコンバータの一部を示す縦断面図である。このトルクコンバータは、ステータ４、外輪５、シャフト６、及びリテーナ８等を備えており、同心状に配置されている外輪５とシャフト６との間に一方向クラッチ７が取り付けられている。

ステータ４は、円筒状のボス部４ａと、このボス部４ａの軸方向端部から径方向内側に延びている円環状のサポート部４ｂとを有している。本実施形態のステータ４は樹脂製である。外輪５は、ボス部４ａの内周面に嵌合している円筒状の部材であり、本実施形態では鋼製からなる。外輪５は、一方向クラッチ７のスプラグ１１が噛み込む外輪部として機能する。また、ステータ４に形成されている凹溝に嵌め入れられている（Ｃ型の）止め輪２５によって、外輪５は軸方向の抜け止めされている。外輪５は、ステータ４に固定され、ステータ４と共に一体回転可能となる。

シャフト６は、鋼製であって、中空の軸部材からなり、一方向クラッチ７のスプラグ１１が噛み込む内輪部として機能する。
そして、シャフト６の外周面６ａと、外輪５の内周面５ａと、サポート部４ｂの側面４ｃと、リテーナ８の側面８ａとにより囲まれる領域に、環状空間９が形成されている。環状空間９の中心線は、シャフト６の中心線、外輪５の中心線と一致する。また、この環状９の軸方向長さはＭである。

図２は、一方向クラッチ７及びその周囲を示す横断面図である。図１と図２とにおいて、一方向クラッチ７は、複数のスプラグ（係合子）１１と、環状の保持器１２と、ばね１３とを有している。
スプラグ１１は、同心状に配置されているシャフト６と外輪５との間に介在しており、全て同じ形状である。
ばね１３は、保持器１２の径方向内側に設けられており、本実施形態のばね１３は環状であり、各スプラグ１１を周方向一方側に向かって付勢する。

保持器１２は、短円筒部１５を有しており、この短円筒部１５に、スプラグ１１を保持するポケット１７が周方向に沿って複数設けられている。この短円筒部１５の中心線が環状空間９の中心線と一致するようにして、一方向クラッチ７は環状空間９に取り付けられる。また、保持器１２は、短円筒部１５の軸方向一方側の端部から径方向外側に伸びる円環部１６を更に有している。保持器１２は、例えば鋼製又は樹脂製からなり、短円筒部１５と円環部１６とは一体の構成である。

この一方向クラッチ７によれば、シャフト６に対してステータ４（外輪５）が一方向（図２の場合、矢印Ｒ１方向）に相対回転しようとすると、スプラグ１１は、外輪５の内周面５ａ及びシャフト６の外周面６ａに噛み込み、この一方向の相対回転を不能とする。これに対して、シャフト６に対してステータ４（外輪５）が他方向（図２の場合、矢印Ｒ２方向）に相対回転しようとすると、内周面５ａ及び外周面６ａに対するスプラグ１１の前記噛み込みが解除され、シャフト６とステータ４（外輪５）とは空転する（自由に回転する）ことができる。なお、ばね１３は、スプラグ１１が噛み込む方向に付勢しているが、前記他方向（図２の場合、矢印Ｒ２方向）の相対回転が生じると、スプラグ１１はばね１３の付勢力に抗して周方向に傾くことができ、前記噛み込みが解除される。

図１に示すように、リテーナ８は円環状の部材であり、一方向クラッチ７が環状空間９に格納された状態で、このリテーナ８は、環状空間９を閉じる蓋部材となっている。また、環状空間９に対して、スプラグ１１を保持した状態にある保持器１２を、軸方向一方側から軸方向に沿って移動させて取り付けるが、この取り付けの際、リテーナ８も同じ方向に移動させて、一方向クラッチ７の保持器１２を軸方向に押す部材としても機能する。

一方向クラッチ７の保持器１２について説明する。図３は、保持器１２の縦断面図である。前記のとおり、保持器１２は短円筒部１５と円環部１６とを有しており、短円筒部１５に複数のポケット１７が等間隔で形成されている。各ポケット１７に一つのスプラグが入れられることで、保持器１２は、複数のスプラグを周方向に間隔をあけて保持することができる。短円筒部１５は、保持器１２の中心線Ｃ１に平行な外周面及び内周面を有する直線状の筒体からなり、短円筒部１５の中心線と保持器１２の中心線Ｃ１とは一致する。そして、ポケット１７は短円筒部１５の外周面から内周面を径方向に貫通する孔からなり、全てのポケット１７は同じ形状からなる。
円環部１６は、この短円筒部１５の軸方向（中心線方向）と直交する方向に沿って形成されており、円環部１６の中心線と、短円筒部１５の中心線とは一致する。

保持器１２の軸方向一方側の第１環状側面２１、つまり、円環部１６の軸方向外側の側面は、保持器１２（短円筒部１５）の中心線Ｃ１に直交する直交面Ｐからなる。これに対して、保持器１２の軸方向他方側の第２環状側面２２、つまり、短円筒部１５の端面は、前記中心線Ｃ１に直交する仮想の平面Ｋに対して傾斜する傾斜面Ｑからなる。つまり、第１環状側面２１と第２環状側面２２とは平行にあらず、保持器１２は、軸方向寸法が長い部分（幅広部）Ｂ１と、軸方向寸法が短い部分（幅狭部）Ｂ２とを含む構成となる。なお、保持器１２の中心線Ｃ１と環状空間９（図１参照）の中心線とが一致して、一方向クラッチ７が環状空間９に取り付けられた状態で、保持器１２の第１環状側面２１から第２環状側面２２までの（幅広部Ｂ１の）最大軸方向長さＬは、環状空間９の軸方向長さＭ（図１参照）と略同じ又は僅かに小さく設定されている。

ポケット１７は、スプラグ１１との間に僅かな隙間が形成される形状（孔形状）を有しているが、その形状は次のように設定されている。すなわち、図６において、保持器１２の中心線Ｃ１（短円筒部１５の中心線）が、基準線（例えば、環状空間９の中心線Ｃ２）に対して傾くと、ポケット１７の一部の内面がスプラグ１１に接触してこのスプラグ１１を押して傾けることができる形状及び大きさに、ポケット１７は設定されている。特に、保持器１２の前記傾斜面Ｑが環状空間９の中心線Ｃ２に直交する仮想の平面Ｙに沿うようにして（平面Ｙに一致するようにして）保持器１２を傾けると、保持するスプラグ１１も同じ方向に傾けて支持する形状及び大きさに、ポケット１７は形成されている。

前記のとおり（図３参照）、保持器１２は、軸方向一方側の第１環状側面２１に、保持器１２の中心線Ｃ１に直交する平面に沿う直交面Ｐを有している。このため、図４に示すように、軸方向一方側のこの直交面Ｐを軸方向に向かって直線的に押して、この保持器１２を環状空間９に入れる際、この保持器１２の中心線Ｃ１が環状空間９の中心線（Ｃ２）と一致することができる。このため、保持器１２に保持されているスプラグ１１も正規の姿勢となってまっすぐに誘導され、保持器１２を軸方向に沿ってスムーズに移動させて取り付けることが可能となる。なお、図４は、正しい向きで一方向クラッチ７が取り付けられる場合の説明図である。スプラグ１１の姿勢に関して、正規の姿勢とは、スプラグ１１の厚さ方向（軸方向）が環状空間９の中心線（Ｃ２）と平行となる姿勢である。

これに対して、保持器１２は（図３参照）、軸方向他方側の第２環状側面２２に、保持器１２の中心線Ｃ１に直交する仮想の平面Ｋに対して傾斜する傾斜面Ｑを有している。このため、保持器１２を、図４に示す取り付け向きと反対として、環状空間９に誤って取り付けようとする場合（図５参照）、この傾斜面Ｑを軸方向に向かって押すことになる。図５は、図４と比較すると、保持器１２が有している円環部１６の軸方向位置（スプラグ１１に対する軸方向位置）が異なっており、誤った向きで一方向クラッチ７が取り付けられる場合の説明図である。
この図５に示すように、傾斜面Ｑを軸方向に向かって押して一方向クラッチ７を環状空間９に入れようとすると、この傾斜面Ｑによって、図５と図６とに示すように、保持器１２の中心線Ｃ１（短円筒部１５の中心線）が環状空間９の中心線Ｃ２に対して傾いてしまう。

そして、前記のとおり（図６参照）、環状空間９の中心線Ｃ２に直交する仮想の平面Ｙに傾斜面Ｑが沿うようにして保持器１２を傾けると、保持するスプラグ１１も同じ方向に傾けて支持することができるように、ポケット１７の形状及び大きさは設定されていることから、この傾斜面Ｑを軸方向に向かって押して一方向クラッチ７を環状空間９に入れようとして、この傾斜面Ｑによって保持器１２が傾くと、保持するスプラグ１１を傾けることとなる。

このように、スプラグ１１が正規の姿勢と違って傾くと、このスプラグ１１が外輪５の内周面５ａやシャフト６の外周面６ａに引っ掛かり、スムーズに取り付けることができなくなる。
以上より、スプラグ１１、及びこのスプラグ１１を保持した保持器１２を備えている一方向クラッチ７を、環状空間９に取り付ける際の当該保持器１２の挙動が、正しい向きで取り付けられる場合（図４の場合）と、誤った向きで取り付けられる場合（図５の場合）とで異なることから、作業者はこれを認識することができ、一方向クラッチ７の取り付け向きについての誤りを防ぐことが可能となる。

また、前記のとおり、保持器１２の直交面Ｐ（第１環状側面２１）は円環部１６の側面からなり、傾斜面Ｑ（第２環状側面２２）は短円筒部１５の側面からなる。そして、図３及び図４に示すように、この保持器１２の第１環状側面２１から第２環状側面２２までの最大軸方向長さＬは、環状空間９の軸方向長さＭと略同じに設定されている。

そこで、仮に、図５に示すように向きを誤って一方向クラッチ７を環状空間９に取り付けようとした場合、つまり、傾斜面Ｑを押して保持器１２を環状空間９に入れようとした場合、保持器１２が環状空間９に対して傾いてしまう。この傾いた保持器１２は円環部１６を有していることで、この保持器１２の軸方向についての寸法Ｌａが、傾かない状態の場合（図４に示す最大軸方向長さＬ）よりも長くなる（Ｌａ＞Ｌ）。
このため、図７に示すように、傾いた状態のまま保持器１２が環状空間９に入れられたとしても、直交面Ｐの一部がサポート部４ｂに接触し、その保持器１２が環状空間９内の規定位置Ｊから軸方向（図７では左側）にはみ出す。
本実施形態では、円環状のリテーナ８が保持器１２を軸方向に押して環状空間９に押し入れることから、傾いた状態にある保持器１２が環状空間９内の規定位置Ｊから軸方向外側にはみ出していると、このリテーナ８が保持器１２に接触して正規位置となって取り付けられない。このため、リテーナ８と外輪５との間に軸方向の隙間ｅが生じてしまい、止め輪２５（図１参照）の取り付けが不可能となり、作業者は、一方向クラッチ７の取り付け向きの誤りを認識することが可能となる。

以上のように、本実施形態の一方向クラッチ７によれば、その取り付け向きについての誤りを防ぐことが可能となる。このため、一方向クラッチ７は、正しい向きで環状空間９に取り付けられ、この一方向クラッチ７を含むトルクコンバータは規定の機能を発揮することが可能となる。

なお、前記実施形態（図１参照）では、一方向クラッチ７が、単一の保持器１２を有する場合について説明したが、他の実施形態の一方向クラッチとして、２つの保持器を有していてもよい。すなわち、図８に示すように、径方向外側に位置する外側保持器１２（図１の保持器に相当するもの）と、この外側保持器１２の径方向内側に位置する内側保持器５２とを有していてもよい。つまり、内側保持器５２は、外側保持器１２よりも直径が小さい。そして、この内側保持器５２にもスプラグ１１を保持するためのポケット５３が周方向に複数形成されている。
このように、一方向クラッチが２つの保持器１２，５２を有する場合、両保持器１２，５２のそれぞれにおいて、図８に示すように、一方の側面が鉛直面Ｐであり、他方の側面が傾斜面Ｑである構成を採用することができる。なお、この場合、外側保持器１２の軸方向長さが最も長くなる部分（幅広部）と、内側保持器５２の軸方向長さが最も短くなる部分（幅狭部）との周方向位置（位相）が一致しないように、これら外側保持器１２の幅広部と内側保持器５２の幅狭部との周方向位置をずらして、これら保持器１２，５２を配置する必要がある。図８では、外側保持器１２の幅広部と、内側保持器５２の幅広部とを周方向位置について一致させて配置している。

また、図示しないが、他の一方向クラッチとして、２つの保持器（１２，５２）を有する点では図８と同じであるが、いずれか一方の保持器（例えば、外側保持器）のみが、一方の側面を鉛直面とし、他方の側面を傾斜面としていてもよい。なお、この場合、他方の保持器（内側保持器）の軸方向寸法は、一方の保持器（外側保持器）の軸方向長さが最も短くなる部分（幅狭部）の軸方向寸法と同じに設定するのが好ましい。

また、本発明の一方向クラッチ７は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよく、本実施形態では、一方向クラッチ７の係合子をスプラグ１１として説明したが、円筒ころであってもよい。また、保持器１２は、短円筒部１５の他に円環部１６を有する場合について説明したが、この円環部１６は無くてもよい。また、本実施形態では、一方向クラッチ７を、トルクコンバータに適用する場合について説明したが、適用する機器はトルクコンバータ以外であってもよい。また、ばね１３も別の形態であってもよい。

５：外輪（外輪部） ６：シャフト（内輪部） ７：一方向クラッチ
９：環状空間 １１：スプラグ（係合子） １２：保持器
１５：短円筒部 １６：円環部 １７：ポケット
２１：第１環状側面 ２２：第２環状側面 Ｃ１：保持器の中心線
Ｃ２：環状空間の中心線 Ｋ：仮想の平面Ｋ Ｌ：軸方向最大長さ
Ｍ：環状空間の軸方向長さ Ｐ：直交面 Ｑ：傾斜面

Claims (3)

1. 同心状に配置される内輪部と外輪部との間に介在し、これら内輪部と外輪部とが一方向に相対回転しようとするとこれら内輪部及び外輪部に噛み込み当該相対回転を不能とし、他方向に相対回転しようとすると前記噛み込みが解除される複数の係合子と、
   前記係合子を保持するポケットが周方向に沿って複数設けられている短円筒部を有する環状の保持器と、を備え、
   前記外輪部と前記内輪部との間に形成される環状空間に対して、前記係合子を保持する前記保持器を軸方向に沿って移動させて取り付けられる一方向クラッチであって、
   前記保持器は、軸方向一方側の第１環状側面に、当該保持器の中心線に直交する平面に沿う直交面を有し、軸方向他方側の第２環状側面に、当該保持器の中心線に直交する平面に対して傾斜する傾斜面を有していることを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記保持器は、前記短円筒部の前記軸方向一方側の端部から径方向に伸びる円環部を更に有し、前記直交面は前記円環部の側面からなり、前記傾斜面は前記短円筒部の側面からなり、
   前記保持器の前記第１環状側面から前記第２環状側面までの最大軸方向長さは、前記環状空間の軸方向長さと略同じ又は僅かに小さく設定されている請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 前記傾斜面が前記環状空間の中心線に直交する平面に沿うようにして前記保持器を傾けると、前記ポケットは、保持する前記係合子も同じ方向に傾けて支持する大きさに形成されている請求項１又は２に記載の一方向クラッチ。

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