スプラグ型ワンウェイクラッチ
【課題】 エンジン振動の激しい条件、かつエンジンオイルなどの極圧添加剤などの摩擦係数が低い潤滑条件においても信頼ある噛合い性能を維持するスプラグ型ワンウェイクラッチを提供する。
【解決手段】 半径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置されると共に、内周軌道面を有する外輪および外輪内に配され環状の外周軌道面を有する内輪と、外輪および内輪の間に配置されて外輪の内周軌道面と内輪の外周軌道面との間でトルクを伝達する複数のスプラグと、スプラグを保持する保持器と、スプラグを付勢するスプリングとから成るスプラグ型ワンウェイクラッチにおいて、スプラグの初期噛合い高さにおけるストラト角が、２°以下である。
【解決手段】 半径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置されると共に、内周軌道面を有する外輪および外輪内に配され環状の外周軌道面を有する内輪と、外輪および内輪の間に配置されて外輪の内周軌道面と内輪の外周軌道面との間でトルクを伝達する複数のスプラグと、スプラグを保持する保持器と、スプラグを付勢するスプリングとから成るスプラグ型ワンウェイクラッチにおいて、スプラグの初期噛合い高さにおけるストラト角が、２°以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に使用されるスプラグ型ワンウェイクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スプラグ型ワンウェイクラッチは、外輪と、外輪と相対回転自在の内輪と、外輪及び内輪の間でトルクを伝達するトルク伝達部材としてのスプラグとからなっている。内外輪の相対回転に伴って、スプラグが例えば内輪の外周面に噛合い、内外輪間でトルクを伝達する。
【０００３】
また、スプラグ型ワンウェイクラッチでは、スプラグのカム面は外側カム面と内側カム面の曲率半径の中心をずらし、スプラグが噛合い方向に回転するに従いスプラグ高さが高くなる形状に作られていることが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】特開平２−２０６７１３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このとき、スプラグは、噛合いに必要な条件として摩擦係数μとストラト角αはμ＞tanαを満足しなければならない。このストラト角の測定方法は特許文献１に記載されている。
【０００６】
エンジンオイルには有機モリブデンなどの極圧添加材が含まれている。そのため、これらのエンジンオイルの摩擦係数は低く、ワンウェイクラッチの噛合いにおいて、摩擦係数μとストラト角αの関係はtanα＞μとなりスベリを生じ噛合わず、ワンウェイクラッチの噛合い機能を発揮できないことがある。
【０００７】
更に、エンジン振動の激しい環境で使用される場合、特に空転時のスプラグの内径側に摩耗の問題が生じる場合があった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、エンジン振動の激しい条件、かつエンジンオイルなどの極圧添加剤などの摩擦係数が低い潤滑条件においても信頼ある噛合い性能を維持するスプラグ型ワンウェイクラッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のスプラグ型ワンウェイクラッチは、
半径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置されると共に、内周軌道面を有する外輪および外輪内に配され環状の外周軌道面を有する内輪と、外輪および内輪の間に配置されて外輪の内周軌道面と内輪の外周軌道面との間でトルクを伝達する複数のスプラグと、スプラグを保持する保持器と、スプラグを付勢するスプリングとから成るスプラグ型ワンウェイクラッチにおいて、
スプラグの初期噛合い高さにおけるストラト角が、２°以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
【００１１】
スプラグの初期噛合い高さ＝（外輪の内周軌道面の直径―内輪の外周軌道面の直径）／２で表せるスプラグ高さにおけるストラト角が２°以下（好ましくは１．２〜１．８°）、かつ通常噛合い領域（トルク負荷）におけるストラト角が３°以下とすることにより、極圧剤の含まれた摩擦係数が低い潤滑油が使用されている環境においても確実な噛合いができる信頼性あるスプラグ型ワンウェイクラッチが提供できる。
【００１２】
本明細書において、スプラグの高さとストラト角の測定方法は、特許文献１の図１に記載されている方式に従った。本発明のストラト角は初期噛合い高さ時が２°以下（好ましくは１．２〜１．８°）かつ通常噛合い領域（トルク負荷）におけるストラト角が３°以下であり、小さすぎると、噛合い方向のトルク力が出せなくなりワンウェイクラッチの機能を果たせなくなる。
【００１３】
また、スプラグの初期噛合い高さより低い空転域における、外径側カム面および内径側カム面のカム形状中心からのカム面までの半径寸法は、スプラグの初期噛合い高さより高い噛合い域における、外径側カム面および内径側カム面を形成しているカム面の半径寸法より小さな半径寸法で形成されているスプラグとすることにより、スプラグの許容偏心量が大きく取れるため、スプラグと内輪との磨耗が防止される。スプラグが空転側に最大に傾いた時に、内輪軌道面とスプラグのスペースを大きくすることができるため、偏芯荷重が加わってもスプラグが傾くことが可能となり、スプラグは外輪の内周軌道面または内輪の外周軌道面からの過大な荷重に対して逃げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例を示すスプラグ型ワンウェイクラッチの軸方向部分断面図である。
【図２】図１に示すワンウェイクラッチのスプラグの正面図である。
【図３】平行平面で測定したスプラグのストラト角曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。尚、以下説明する各実施例は、本発明を例示として示すだけであり、いかなる意味においても限定するものではない。
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、図面において同一部分は同一符号にて示してある。また、実施例は本発明を例示として説明するものであり、本発明を限定するものではないことは言うまでもない。
【００１７】
図１は、本発明の実施例を示すスプラグ型ワンウェイクラッチ１０の軸方向部分断面図である。ワンウェイクラッチ１０は、内周軌道面１１を備えた外輪１と、外輪１と相対回転自在に配置され、外周軌道面１２を備えた内輪２と、外輪１と内輪２との間でトルクを伝達するトルク伝達部材としての複数のスプラグ３とからなっている。
【００１８】
スプラグ３は、外輪１と内輪２との間に配置された外側保持器４と内側保持器５に保持されている。また、外側保持器４と内側保持器５との間にはリボンスプリング６が設けられ、内輪２の外周軌道面１２に噛合うための起き上がりモーメントをスプラグ３に与えている。外側保持器４の一部には、外輪１との間に摩擦力を付与する手段７が設けられている。例えば、摩擦力付与手段としてＴ字型バーや保持器の柱部分を折り曲げたｉバー等が知られている。
【００１９】
図２は、図１に示すワンウェイクラッチ１０のスプラグ３の正面図である。スプラグ３は、径方向の中間でくびれた部分を有するひょうたん形の形状をしている。図２では、実際の使用状況ではないが説明の便宜上、外輪１の内周軌道面１１と内輪２の外周軌道面１２をそれぞれ平行としている。
【００２０】
スプラグ３は、外輪１側に、内周軌道面１１とスプラグ３とが接触している接点Ａを挟んで、それぞれ異なる半径を有する曲面であるカム面２１及び２２を備え、内輪２側に、外周軌道面１２とスプラグ３とが接触している接点Ｂを挟んで、同じく異なる半径を有する曲面であるカム面２３及び２４を備えている。本実施例では、カム面２１とカム面２３がほぼ同一の半径を有し、カム面２２とカム面２４とがほぼ同一の半径を有している。また、カム面２２とカム面２４の半径は、カム面２１とカム面２３の半径より大きい。
【００２１】
スプラグ３の外径側のカム面２１は、スプラグ３の初期噛合い高さＨより低い領域Ｘ（空転域）に対応し、カム面２２は、スプラグ３の初期噛合い高さＨより高い領域Ｙ（噛合域）に対応している。また、内径側のカム面２３は、スプラグ３の初期噛合い高さＨより低い領域Ｘ（空転域）に対応し、カム面２４は、スプラグ３の初期噛合い高さＨより高い領域Ｙ（噛合域）に対応している。
【００２２】
図２において、接点Ａと接点Ｂとを結ぶ直線と、曲面、すなわちカム面２４の中心Ｏとがなす角度αが、スプラグ３のストラト角である。本実施例では、スプラグ３の初期噛合い高さＨにおけるストラト角αは、２°以下、好ましくは、１．２°以上１．８°以下に設定されている。
【００２３】
尚、図２において内周軌道面１１とカム面２２の中心Ｏ’とがなす角及び外周軌道面１２とカム面２４の中心Ｏとがなす角は、それぞれほぼ直角である。但し、説明を分かりやすくするため、ストラト角αを誇張して描いているため、図２では直角よりやや小さく見える。
【００２４】
スプラグ３の初期噛合い高さＨよりスプラグ３の高さが約０．１ｍｍ大きいスプラグの噛合い領域でのストラト角は３°以下である。
【００２５】
図３は、平行平面で測定したスプラグのストラト角曲線を示すグラフである。スプラグ３のストラト角は、スプラグ３の初期噛合い高さＨに対するストラト角で表し、図３が本実施例の代表的なストラト角曲線である。
【００２６】
一般に、スプラグ３が滑りを起こさないためには、ストラト角αは小さくしてtanαは、鋼の摩擦係数μより小さくなければならない。すなわち、
tanα＜μ
の関係を満たす必要がある。また、ストラト角を小さくしすぎると、トルク容量が低下するので、最適のストラト角に設定しなくてはならない。
【００２７】
図３において、Ｒ１は、空転域を示し、Ｒ２とＲ３が噛合域を示している。このうち、特にＲ２が実用に供する噛合域を示しており、本発明の実施例に相当する領域である。ストラト角αをこのように設定することで、エンジン振動の激しい条件、かつエンジンオイルなどの極圧添加剤などの摩擦係数が低い潤滑条件においても信頼ある噛合い性能を維持することができる。
【００２８】
以上説明したスプラグ型のワンウェイクラッチは、外側保持器と内側保持器の二重保持器タイプであるが、本発明は単一の保持器を備えたスプラグ型ワンウェイクラッチにも適用できることは言うまでもない。また、その他の形状のスプラグを有するワンウェイクラッチにも適用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１ 外輪
２ 内輪
３ スプラグ
４ 外側保持器
５ 内側保持器
１０ ワンウェイクラッチ
α ストラト角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に使用されるスプラグ型ワンウェイクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スプラグ型ワンウェイクラッチは、外輪と、外輪と相対回転自在の内輪と、外輪及び内輪の間でトルクを伝達するトルク伝達部材としてのスプラグとからなっている。内外輪の相対回転に伴って、スプラグが例えば内輪の外周面に噛合い、内外輪間でトルクを伝達する。
【０００３】
また、スプラグ型ワンウェイクラッチでは、スプラグのカム面は外側カム面と内側カム面の曲率半径の中心をずらし、スプラグが噛合い方向に回転するに従いスプラグ高さが高くなる形状に作られていることが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】特開平２−２０６７１３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このとき、スプラグは、噛合いに必要な条件として摩擦係数μとストラト角αはμ＞tanαを満足しなければならない。このストラト角の測定方法は特許文献１に記載されている。
【０００６】
エンジンオイルには有機モリブデンなどの極圧添加材が含まれている。そのため、これらのエンジンオイルの摩擦係数は低く、ワンウェイクラッチの噛合いにおいて、摩擦係数μとストラト角αの関係はtanα＞μとなりスベリを生じ噛合わず、ワンウェイクラッチの噛合い機能を発揮できないことがある。
【０００７】
更に、エンジン振動の激しい環境で使用される場合、特に空転時のスプラグの内径側に摩耗の問題が生じる場合があった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、エンジン振動の激しい条件、かつエンジンオイルなどの極圧添加剤などの摩擦係数が低い潤滑条件においても信頼ある噛合い性能を維持するスプラグ型ワンウェイクラッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のスプラグ型ワンウェイクラッチは、
半径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置されると共に、内周軌道面を有する外輪および外輪内に配され環状の外周軌道面を有する内輪と、外輪および内輪の間に配置されて外輪の内周軌道面と内輪の外周軌道面との間でトルクを伝達する複数のスプラグと、スプラグを保持する保持器と、スプラグを付勢するスプリングとから成るスプラグ型ワンウェイクラッチにおいて、
スプラグの初期噛合い高さにおけるストラト角が、２°以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
【００１１】
スプラグの初期噛合い高さ＝（外輪の内周軌道面の直径―内輪の外周軌道面の直径）／２で表せるスプラグ高さにおけるストラト角が２°以下（好ましくは１．２〜１．８°）、かつ通常噛合い領域（トルク負荷）におけるストラト角が３°以下とすることにより、極圧剤の含まれた摩擦係数が低い潤滑油が使用されている環境においても確実な噛合いができる信頼性あるスプラグ型ワンウェイクラッチが提供できる。
【００１２】
本明細書において、スプラグの高さとストラト角の測定方法は、特許文献１の図１に記載されている方式に従った。本発明のストラト角は初期噛合い高さ時が２°以下（好ましくは１．２〜１．８°）かつ通常噛合い領域（トルク負荷）におけるストラト角が３°以下であり、小さすぎると、噛合い方向のトルク力が出せなくなりワンウェイクラッチの機能を果たせなくなる。
【００１３】
また、スプラグの初期噛合い高さより低い空転域における、外径側カム面および内径側カム面のカム形状中心からのカム面までの半径寸法は、スプラグの初期噛合い高さより高い噛合い域における、外径側カム面および内径側カム面を形成しているカム面の半径寸法より小さな半径寸法で形成されているスプラグとすることにより、スプラグの許容偏心量が大きく取れるため、スプラグと内輪との磨耗が防止される。スプラグが空転側に最大に傾いた時に、内輪軌道面とスプラグのスペースを大きくすることができるため、偏芯荷重が加わってもスプラグが傾くことが可能となり、スプラグは外輪の内周軌道面または内輪の外周軌道面からの過大な荷重に対して逃げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例を示すスプラグ型ワンウェイクラッチの軸方向部分断面図である。
【図２】図１に示すワンウェイクラッチのスプラグの正面図である。
【図３】平行平面で測定したスプラグのストラト角曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。尚、以下説明する各実施例は、本発明を例示として示すだけであり、いかなる意味においても限定するものではない。
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、図面において同一部分は同一符号にて示してある。また、実施例は本発明を例示として説明するものであり、本発明を限定するものではないことは言うまでもない。
【００１７】
図１は、本発明の実施例を示すスプラグ型ワンウェイクラッチ１０の軸方向部分断面図である。ワンウェイクラッチ１０は、内周軌道面１１を備えた外輪１と、外輪１と相対回転自在に配置され、外周軌道面１２を備えた内輪２と、外輪１と内輪２との間でトルクを伝達するトルク伝達部材としての複数のスプラグ３とからなっている。
【００１８】
スプラグ３は、外輪１と内輪２との間に配置された外側保持器４と内側保持器５に保持されている。また、外側保持器４と内側保持器５との間にはリボンスプリング６が設けられ、内輪２の外周軌道面１２に噛合うための起き上がりモーメントをスプラグ３に与えている。外側保持器４の一部には、外輪１との間に摩擦力を付与する手段７が設けられている。例えば、摩擦力付与手段としてＴ字型バーや保持器の柱部分を折り曲げたｉバー等が知られている。
【００１９】
図２は、図１に示すワンウェイクラッチ１０のスプラグ３の正面図である。スプラグ３は、径方向の中間でくびれた部分を有するひょうたん形の形状をしている。図２では、実際の使用状況ではないが説明の便宜上、外輪１の内周軌道面１１と内輪２の外周軌道面１２をそれぞれ平行としている。
【００２０】
スプラグ３は、外輪１側に、内周軌道面１１とスプラグ３とが接触している接点Ａを挟んで、それぞれ異なる半径を有する曲面であるカム面２１及び２２を備え、内輪２側に、外周軌道面１２とスプラグ３とが接触している接点Ｂを挟んで、同じく異なる半径を有する曲面であるカム面２３及び２４を備えている。本実施例では、カム面２１とカム面２３がほぼ同一の半径を有し、カム面２２とカム面２４とがほぼ同一の半径を有している。また、カム面２２とカム面２４の半径は、カム面２１とカム面２３の半径より大きい。
【００２１】
スプラグ３の外径側のカム面２１は、スプラグ３の初期噛合い高さＨより低い領域Ｘ（空転域）に対応し、カム面２２は、スプラグ３の初期噛合い高さＨより高い領域Ｙ（噛合域）に対応している。また、内径側のカム面２３は、スプラグ３の初期噛合い高さＨより低い領域Ｘ（空転域）に対応し、カム面２４は、スプラグ３の初期噛合い高さＨより高い領域Ｙ（噛合域）に対応している。
【００２２】
図２において、接点Ａと接点Ｂとを結ぶ直線と、曲面、すなわちカム面２４の中心Ｏとがなす角度αが、スプラグ３のストラト角である。本実施例では、スプラグ３の初期噛合い高さＨにおけるストラト角αは、２°以下、好ましくは、１．２°以上１．８°以下に設定されている。
【００２３】
尚、図２において内周軌道面１１とカム面２２の中心Ｏ’とがなす角及び外周軌道面１２とカム面２４の中心Ｏとがなす角は、それぞれほぼ直角である。但し、説明を分かりやすくするため、ストラト角αを誇張して描いているため、図２では直角よりやや小さく見える。
【００２４】
スプラグ３の初期噛合い高さＨよりスプラグ３の高さが約０．１ｍｍ大きいスプラグの噛合い領域でのストラト角は３°以下である。
【００２５】
図３は、平行平面で測定したスプラグのストラト角曲線を示すグラフである。スプラグ３のストラト角は、スプラグ３の初期噛合い高さＨに対するストラト角で表し、図３が本実施例の代表的なストラト角曲線である。
【００２６】
一般に、スプラグ３が滑りを起こさないためには、ストラト角αは小さくしてtanαは、鋼の摩擦係数μより小さくなければならない。すなわち、
tanα＜μ
の関係を満たす必要がある。また、ストラト角を小さくしすぎると、トルク容量が低下するので、最適のストラト角に設定しなくてはならない。
【００２７】
図３において、Ｒ１は、空転域を示し、Ｒ２とＲ３が噛合域を示している。このうち、特にＲ２が実用に供する噛合域を示しており、本発明の実施例に相当する領域である。ストラト角αをこのように設定することで、エンジン振動の激しい条件、かつエンジンオイルなどの極圧添加剤などの摩擦係数が低い潤滑条件においても信頼ある噛合い性能を維持することができる。
【００２８】
以上説明したスプラグ型のワンウェイクラッチは、外側保持器と内側保持器の二重保持器タイプであるが、本発明は単一の保持器を備えたスプラグ型ワンウェイクラッチにも適用できることは言うまでもない。また、その他の形状のスプラグを有するワンウェイクラッチにも適用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１ 外輪
２ 内輪
３ スプラグ
４ 外側保持器
５ 内側保持器
１０ ワンウェイクラッチ
α ストラト角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置されると共に、内周軌道面を有する外輪および外輪内に配され環状の外周軌道面を有する内輪と、外輪および内輪の間に配置されて外輪の内周軌道面と内輪の外周軌道面との間でトルクを伝達する複数のスプラグと、スプラグを保持する保持器と、スプラグを付勢するスプリングとから成るスプラグ型ワンウェイクラッチにおいて、
スプラグの初期噛合い高さにおけるストラト角が、２°以下であることを特徴とするスプラグ型ワンウェイクラッチ。
【請求項２】
前記スプラグの初期噛合い高さよりスプラグの高さが０．１ｍｍ大きいスプラグの噛合い領域でのストラト角が３°以下であることを特徴とする請求項１に記載のスプラグ型ワンウェイクラッチ。
【請求項３】
スプラグの初期噛合い高さより低い空転域における、外径側カム面および内径側カム面のカム形状中心からのカム面までの半径寸法は、スプラグの初期噛合い高さより高い噛合域における、外径側カム面および内径側カム面を形成しているカム面の半径寸法より小さな半径寸法で形成されているスプラグを有するスプラグ型ワンウェイクラッチ。
【請求項１】
半径方向に離間され、相対回転自在に同心状に配置されると共に、内周軌道面を有する外輪および外輪内に配され環状の外周軌道面を有する内輪と、外輪および内輪の間に配置されて外輪の内周軌道面と内輪の外周軌道面との間でトルクを伝達する複数のスプラグと、スプラグを保持する保持器と、スプラグを付勢するスプリングとから成るスプラグ型ワンウェイクラッチにおいて、
スプラグの初期噛合い高さにおけるストラト角が、２°以下であることを特徴とするスプラグ型ワンウェイクラッチ。
【請求項２】
前記スプラグの初期噛合い高さよりスプラグの高さが０．１ｍｍ大きいスプラグの噛合い領域でのストラト角が３°以下であることを特徴とする請求項１に記載のスプラグ型ワンウェイクラッチ。
【請求項３】
スプラグの初期噛合い高さより低い空転域における、外径側カム面および内径側カム面のカム形状中心からのカム面までの半径寸法は、スプラグの初期噛合い高さより高い噛合域における、外径側カム面および内径側カム面を形成しているカム面の半径寸法より小さな半径寸法で形成されているスプラグを有するスプラグ型ワンウェイクラッチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１０−５３３２６７（Ｐ２０１０−５３３２６７Ａ）
【公表日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５５４８０１（Ｐ２００９−５５４８０１）
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００７／０６４０４５
【国際公開番号】ＷＯ２００９／００８０９３
【国際公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【出願人】（０００１０２７８４）ＮＳＫワーナー株式会社 (149)
【公表日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００７／０６４０４５
【国際公開番号】ＷＯ２００９／００８０９３
【国際公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【出願人】（０００１０２７８４）ＮＳＫワーナー株式会社 (149)
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