DE102019114506A1

DE102019114506A1 - Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019114506A1
Application number: DE102019114506.6A
Authority: DE
Inventors: Ikuo Yamamoto; Nobutsuna Motohashi
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2019-12-05
Also published as: CN110552975A; JP2019210983A

Abstract

Eine Kupplungsvorrichtung (7) enthält einen Wellenkörper (10), einen Rotationskörper (20), eine Schraubenfeder (30), einen ersten Sitz (19) und einen zweiten Sitz (15). Die Schraubenfeder ist zwischen dem Wellenkörper und dem Rotationskörper konzentrisch mit dem Wellenkörper und dem Rotationskörper bereitgestellt. Der erste Sitz ist in dem Rotationskörper bereitgestellt. Ein erstes Ende der Schraubenfeder ist auf den ersten Sitz montiert. Der zweite Sitz ist in dem Wellenkörper bereitgestellt. Ein zweites Ende der Schraubenfeder ist auf eine äußere Umfangsfläche des zweiten Sitzes in einem Presspassungszustand montiert, während es dieser erlaubt ist, sich elastisch in einer radialen Expansionsrichtung zu deformieren. Der zweite Sitz ist ein Körper, der von dem Wellenkörper getrennt ist und enthält eine Fläche, die einer Anti-Verschleißbehandlung in mindestens der äußeren Umfangsfläche unterzogen wurde.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung.
Beschreiben des Standes der Technik
Eine Lichtmaschine, die als Motorausrüstung in einem Fahrzeug benutzt ist, ist konfiguriert, angetrieben zu werden, da eine Rotationskraft darauf von einer Kurbelwelle des Motors übertragen ist. Eine Riemenscheibe ist auf eine rotierende Welle der Lichtmaschine montiert und ein Riemen ist zwischen dieser Riemenscheibe und einer Riemenscheibe auf der Kurbelwellenseite aufgehängt, sodass die Rotationskraft der Kurbelwelle auf die Lichtmaschine durch den Riemen übertragen ist.
Die Rotationskraft der Kurbelwelle leitet sich von der Kraft der Explosion in dem Motorzylinder ab und daher variiert die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Im Nachfolgenden wird diese Variation auch als „Rotationsvariation“ bezeichnet werden. Da die Lichtmaschine nicht auf eine schnelle Rotationsvariation der Kurbelwelle reagieren kann, kann eine temporäre Differenz der Rotationsgeschwindigkeit zwischen der Kurbelwelle und der Lichtmaschine auftreten. Solch eine Differenz der Rotationsgeschwindigkeit verursacht, dass der Riemen rutsch oder einer übermäßigen Last unterworfen ist, wobei dies zur Erzeugung von abnormalen Geräuschen oder einer Verkürzung der Lebenszeit führt. Somit ist eine Riemenscheibenvorrichtung für eine Lichtmaschine bereitgestellt mit einer Schraubenfeder und einer Freilaufkupplung, die eine Übertragung einer Rotationskraft (Drehmoment) zwischen einem Wellenkörper und einem Rotationskörper, der ein Riemenscheibenteil, auf welchen ein Riemen gelegt ist, hat, erlaubt oder unterbricht (zum Beispiel die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-57763).
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat schon eine Kupplungsvorrichtung, die eine Schraubenfeder hat, die zwischen einem Rotationskörper und einem Wellenkörper bereitgestellt ist, vorgeschlagen ( japanische Patentanmeldung Nr. 2017-0213513 ). In dieser Kupplungsvorrichtung, wie in 4 gezeigt, ist ein erstes Ende 91 der Schraubenfeder 90, dass auf einer Seite in einer axialen Richtung gelegen ist, auf einem ersten Sitz 98 eines Rotationskörpers 99 montiert, während ein zweites Ende 92 der Schraubenfeder 90, dass auf der anderen Seite in der axialen Richtung gelegen ist, auf einen zweiten Sitz 94 des Wellenkörpers 95 montiert ist. Das erste Ende 91 ist in eine Aussparung 97, die in dem ersten Sitz 98 gebildet ist, in einem Presspassungszustand auf jeweils einer radialen Außenfläche 96a und einer radialen Innenfläche 97b der Aussparung 97 eingepasst. Solchermaßen eingepasst ist das erste Ende 91 der Schraubenfeder 90 an dem Rotationskörper 99 in solch einem Zustand befestigt, um vom Rotieren verhindert zu sein. Das zweite Ende der Schraubenfeder 90 ist auf einer äußeren Umfangsfläche 93 des zweiten Sitzes 94 montiert in einem Presspassungszustand, während es diesem erlaubt ist, sich elastisch in einer radialen Expansionsrichtung zu deformieren.
Wenn der Rotationskörper 99 in einer Richtung relativ zu dem Wellenkörper 95 rotiert, ist die Schraubenfeder 90 verdreht und zieht sich elastisch radial zusammen, sodass sich das Übermaß zwischen dem zweiten Ende 92 und dem zweiten Sitz 94 vergrößert und das zweite Ende 92 sich eng um den zweiten Sitz 94 windet. Eine Rotationsvariation, die zwischen dem Wellenkörper 95 und dem Rotationskörper 99 auftritt, kann absorbiert werden, da die Schraubenfeder 90 so verdreht ist. Wenn der Rotationskörper 99 in die entgegengesetzte Richtung relativ zu dem Wellenkörper 95 rotiert, ist die Schraubenfeder 90 verdreht und expandiert elastisch radial, sodass das Übermaß zwischen dem zweiten Ende 92 und dem zweiten Sitz 94 sich verkleinert und ein Rutsch in einer Umfangsrichtung zwischen dem zweiten Ende 92 und dem zweiten Sitz 94 auftritt. Wenn ein solcher Rutsch auftritt ist es dem Rotationskörper 99 und dem Wellenkörper 95, die mit der Schraubenfeder 90 integriert sind, erlaubt, relativ zueinander zu rotieren, und der Rotationskörper 99 rotiert frei relativ zu dem Wellenkörper 95.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Haltbarkeit der Kupplungsvorrichtung, die in 4 gezeigt ist, kann sich verringern, da sich die äußere Umfangsfläche 93 des zweiten Sitzes 94 des Wellenkörpers 95 wegen eines Rutsches, der zwischen dem zweiten Sitz 94 und dem zweiten Ende 92 der Schraubenfeder 90 auftritt, abnutzt.
Daher stellt die vorliegende Erfindung eine Kupplungsvorrichtung bereit, die den Verschleißwiderstand eines Teiles des Wellenkörpers, auf welchem die Schraubenfeder rutscht, verbessern kann.
Als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kupplungsvorrichtung bereitgestellt. Diese Kupplungsvorrichtung enthält einen Wellenkörper, einen Rotationskörper, eine Schraubenfeder, einen ersten Sitz und einen zweiten Sitz. Der Rotationskörper hat eine zylindrische Form und ist konzentrisch mit dem Wellenkörper bereitgestellt. Die Schraubenfeder ist zwischen dem Wellenkörper und dem Rotationskörper konzentrisch mit dem Wellenkörper und dem Rotationskörper bereitgestellt. Der erste Sitz ist in dem Rotationskörper bereitgestellt. Ein erstes Ende der Schraubenfeder, das auf einer Seite in einer axialen Richtung gelegen ist, ist auf den ersten Sitz montiert. Der zweite Sitz ist in dem Wellenkörper bereitgestellt. Ein zweites Ende der Schraubenfeder, das auf der anderen Seite in der axialen Richtung gelegen ist, ist auf einer äußeren Umfangsfläche des zweiten Sitzes in einem Presspassungszustand montiert, während es dazu konfiguriert ist, sich in einer radialen Expansionsrichtung elastisch zu deformieren. Der zweite Sitz ist ein Körper, der von dem Wellenkörper getrennt ist, und enthält eine Fläche, die einer Anti-Verschleißbehandlung in mindestens der äußeren Umfangsfläche unterzogen wurde.
Wenn der Rotationskörper in eine vorbestimmte Richtung relativ zu dem Wellenkörper rotiert, ist in dieser Kupplungsvorrichtung die Schraubenfeder verdreht und expandiert elastisch radial, sodass sich das Übermaß zwischen dem zweiten Ende und dem zweiten Sitz vermindert und ein Rutsch in einer Umfangsrichtung zwischen dem zweiten Ende und dem zweiten Sitz auftritt. Da die äußere Umfangsfläche des zweiten Sitzes einer Anti-Verschleißbehandlung unterzogen wurde, kann das Abnutzen der äußeren Umfangsfläche des zweiten Sitzes wegen dieses Rutschens reduziert werden. Somit kann der Verschleißwiderstand eines Teiles des zweiten Sitzes, auf welchem die Schraubenfeder rutscht, verbessert sein. Außerdem kann, da der zweite Sitz ein Körper ist, der getrennt von dem Wellenkörper ist, die Härte dieses Rutschteils leicht durch ein einfaches Durchführen einer Anti-Verschleißbehandlung auf der äußeren Umfangsfläche des zweiten Sitzes eingestellt werden.
Die obige Kupplungsvorrichtung kann zusätzlich ein Wälzlager enthalten, dass auf der anderen Seite in der axialen Richtung mit Bezug zu dem zweiten Sitz gelegen ist und das den Rotationskörper und den Wellenkörper stützt, sodass diese relativ zueinander rotierbar sind. Das Wälzlager kann enthalten: eine äußere Laufbahn, die in einem Stück in einem inneren Umfang des Rotationskörpers bereitgestellt ist; und eine innere Laufbahn, die in einem Stück in einem äußeren Umfang des Wellenkörpers bereitgestellt ist; und eine Mehrzahl von Wälzelementen, die zwischen der äußeren Laufbahn und der inneren Laufbahn eingesetzt sind. In diesem Fall sind die äußere Laufbahn und die innere Laufbahn des Wälzlagers jeweils in einem Stück in dem inneren Umfang des Rotationskörpers und dem äußeren Umfang des Wellenkörpers gebildet, sodass der Bedarf für einen äußeren Lagerring und einen inneren Lagerring des Wälzlagers eliminiert ist, was eine Vergrößerung des Wälzlagers erlaubt. Dementsprechend kann die Tragfähigkeit des Wälzlagers vergrößert sein.
In der obigen Kupplungsvorrichtung kann der zweite Sitz enthalten: ein Passungsteil, das eine zylindrische Form hat und auf einem äußeren Umfang des Wellenkörpers eingepasst ist; eine erste Auskragung, die radial nach innen von dem Passungsteil auskragt; und eine zweite Auskragung, welche radial nach außen von dem Passungsteil auskragt und gegen welche eine Endfläche des zweiten Endes der Schraubenfeder anstößt. Eine Stufenfläche, gegen welche die erste Auskragung anstößt, sodass der zweite Sitz daran gehindert ist, sich zu der anderen Seite in der axialen Richtung zu bewegen, kann in dem äußeren Umfang des Wellenkörpers bereitgestellt sein. In diesem Fall erhält der zweite Sitz die elastische Kraft der Schraubenfeder, da die Endfläche des zweiten Endes der Schraubenfeder gegen die zweite Auskragung stößt. Der zweite Sitz kann daran gehindert werden sich durch die elastische Kraft zu der anderen Seite in der axialen Richtung zu bewegen, da die erste Auskragung des zweiten Sitzes gegen die Stufenfläche, die in dem äußeren Umfang des Wellenkörpers gebildet ist, stößt. Somit kann das zweite Ende der Schraubenfeder daran gehindert werden, sich zu der anderen Seite in der axialen Richtung zu bewegen. Diese Konfiguration ist effektiv, besonders, wenn die Innenlaufbahn des Wälzlagers in einem Stück in dem äußeren Umfang des Wellenkörpers gebildet ist, weil in diesem Fall das Wälzlager keinen inneren Lagerring hat und daher die elastische Kraft der Schraubenfeder durch ein anderes Teil als das Wälzlager aufgenommen werden muss.
Die oben beschriebenen Konfigurationen können den Verschleißwiderstand des Teils des Wellenkörpers, auf welchem die Schraubenfeder rutscht, verbessern.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Signifikanz der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden unten beschrieben werden mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 eine Schnittansicht ist, die ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Schnittansicht ist, die die andere Seite in einer axialen Richtung der Kupplungsvorrichtung zeigt;
3 eine Schnittansicht ist, die die andere Seite in einer axialen Richtung der Kupplungsvorrichtung eines anderen Ausführungsbeispiels zeigt; und
4 eine Schnittansicht einer konventionellen Kupplungsvorrichtung ist.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unten beschrieben basierend auf den Zeichnungen. 1 ist eine Schnittansicht, die ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine Kupplungsvorrichtung 7, die in 1 gezeigt ist, ist auf einer Rotationswelle einer Lichtmaschine (nicht gezeigt) montiert. Die Kupplungsvorrichtung 7 enthält einen Wellenkörper 10, einen Rotationskörper 20 und eine Schraubenfeder 30.
Der Wellenkörper 10 ist ein zylindrisches Teil, dass zum Beispiel aus Kohlenstoffstahl gemacht ist, und ist an die innere Umfangsseite der Rotationswelle der Lichtmaschine (nicht gezeigt) angekoppelt. Der Rotationskörper 20 ist ein zylindrisches Teil, der zum Beispiel aus Kohlenstoffstahl gemacht ist, und ist auf einer radialen Außenseite des Wellenkörpers 10 bereitgestellt. Der Wellenkörper 10 und der Rotationskörper 20 sind konzentrisch angeordnet und, um diese Anordnung zu erreichen, enthält die Kupplungsvorrichtung 7 zusätzlich ein Wälzlager 40 und ein Gleitlager 50.
Die Schraubenfeder 30 ist zwischen dem Wellenkörper 10 und dem Rotationskörper 20 konzentrisch mit dem Wellenkörper 10 und dem Rotationskörper 20 bereitgestellt. Ein Ende (bezeichnet als ein „erstes Ende 31“) der Schraubenfeder 30, das auf einer Seite in der axialen Richtung (der linken Seite in 1) gelegen ist, ist auf einen ersten Sitz 19, der in dem Rotationskörper 20 bereitgestellt ist, montiert, während ein Ende (bezeichnet als ein „zweites Ende 32“) der Schraubenfeder 30, das auf der anderen Seite in der axialen Richtung (der rechten Seite in 1) gelegen ist, auf einem zweiten Sitz 15, der in dem Wellenkörper 10 bereitgestellt ist, montiert ist. In einem natürlichen Zustand, ist die Schraubenfeder 30, bevor diese in die Kupplungsvorrichtung 7 montiert ist, in diesem Ausführungsbeispiel in jeweils einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser entlang der axialen Richtung konstant. In einem Zustand, in dem die Schraubenfeder 30 zwischen dem Wellenkörper 10 und dem Rotationskörper 20 installiert ist (installierter Zustand), ist die Schraubenfeder 30 in der axialen Richtung komprimiert. Eine Windungsrichtung der Schraubenfeder entspricht einer Rotationsrichtung des Rotationskörpers 20.
Der Rotationskörper 20 hat: ein zylindrisches Teil 21, das in der axialen Richtung gestreckt ist; ein ringförmiges Teil 22, das sich radial nach innen von einem Ende des zylindrischen Teils 21, das auf der einen Seite in der axialen Richtung gelegen ist, erstreckt; und einen inneren zylindrischen Teil 23, der sich von einem radialen Innenende des ringförmigen Teils 22 zu der anderen Seite in der axialen Richtung erstreckt. Ein Riemenscheibenteil 20, auf welchem ein Riemen (nicht gezeigt) gelegen ist, ist in einem äußeren Umfang des zylindrischen Teils 21 auf der anderen Seite in der axialen Richtung bereitgestellt.
Der zylindrische Teil 21 hat auf der inneren Umfangsseite davon einen zylindrischen Montierabschnitt 21b, einen zylindrischen Hauptabschnitt 21c und einen zylindrischen Stützabschnitt 21d in dieser Reihenfolge von der einen Seite zu der anderen Seite in der axialen Richtung. Der zylindrische Montierabschnitt 21b, der zylindrische Hauptabschnitt 21c und der zylindrische Stützabschnitt 21d sind aus einem Stück miteinander. Ein Innendurchmesser des zylindrischen Montierabschnitts 21b ist kleiner als ein Innendurchmesser des zylindrischen Hauptabschnitts 21c. Ein minimaler Innendurchmesser des zylindrischen Stützabschnitts 21d ist kleiner als der Innendurchmesser des zylindrischen Hauptabschnitts 21c. Eine innere Umfangsfläche des zylindrischen Montierabschnitts 21b, eine innere Umfangsfläche des zylindrischen Hauptabschnitts 21c, eine innerste Umfangsfläche des zylindrischen Stützabschnitts 21d und eine äußere Umfangsfläche des inneren zylindrischen Teils 23 sind jeweils durch eine zylindrische Fläche, die an einer Mittelachse C0 der Kupplungsvorrichtung 7 zentriert ist, gebildet.
Das erste Ende 31 der Schraubenfeder 30 ist in einem Raum, der durch den zylindrischen Montierabschnitt 21b, den ringförmigen Teil 22 und den zylindrischen Abschnitt 23 umgeben ist, montiert. In dem natürlichen Zustand der Schraubenfeder 30 ist ein Außendurchmesser des erstens Endes 31 etwas größer als der Innendurchmesser des zylindrischen Montierabschnitts 21b. Ein Innendurchmesser des ersten Endes 31 ist etwas kleiner als ein Außendurchmesser des inneren zylindrischen Teils 23. Somit ist das erste Ende 31 in einem Presspassungszustand auf jeweils dem zylindrischen Montierabschnitt 21b, auf einer äußeren Umfangsseite und dem inneren zylindrischen Teil 23 auf der inneren Umfangsseite und das erste Ende 31 ist in der radialen Richtung komprimiert. Dementsprechend ist das erste Ende 31 unfähig relativ zu dem ersten Sitz 19 zu rotieren und außerdem ist das erste Ende 31 an den Rotationskörper 20 so fixiert, um unfähig zu sein sich radial zusammenzuziehen oder radial zu expandieren. Da das erste Ende 31 in Kontakt mit dem ringförmigen Teil 22 von der axialen Richtung ist und die Schraubenfeder 30, wie erwähnt, in einem komprimierten Zustand in der axialen Richtung montiert ist, ist eine elastische Kraft der Schraubenfeder 30, die auf die eine Seite in der axialen Richtung wirkt, durch den ringförmigen Teil 22 erhalten.
Somit bilden der zylindrische Montierabschnitt 21b, das ringförmige Teil 22 und das innere zylindrische Teil 23 den ersten Sitz 19 durch welchen das erste Ende 31 der Schraubenfeder 30 auf dem Rotationskörper 20 montiert ist. Während der erste Sitz 19 in diesem Ausführungsbeispiel in einem Stück in dem Rotationskörper 20 gebildet ist (dem zylindrischen Montierabschnitt 21b, dem ringförmigen Teil 22 und dem inneren zylindrischen Teil 23), kann der erste Sitz 19 stattdessen als ein Körper bereitgestellt sein, der von dem Rotationskörper 20 getrennt ist.
Der Wellenkörper 10 hat auf der äußeren Umfangsseite davon ein erstes Stützwellenteil 11, ein Hauptwellenteil 12 und ein zweites Stützwellenteil 13 in dieser Reihenfolge von der einen Seite zu der anderen Seite in der axialen Richtung. Das erste Stützwellenteil 11, das Hauptwellenteil 12 und das zweite Stützwellenteil 13 sind mit einem Stück miteinander. Ein Außendurchmesser des Hauptwellenteils 12 ist größer als ein maximaler Außendurchmesser des ersten Stützwellenteils 11 und ein maximaler Außendurchmesser des zweiten Stützwellenteils 13 ist größer als der Außendurchmesser des Hauptwellenteils 12. Eine äußerste Umfangsfläche des ersten Stützwellenteils 11, eine Außenumfangsfläche des Hauptwellenteils 12 und eine äußerste Umfangsfläche des zweiten Stützwellenteils 13 sind jeweils durch eine zylindrische Fläche, die an der Mittelachse C0 zentriert ist, gebildet.
2 ist eine Schnittansicht, die die andere Seite in der axialen Richtung (die rechte Seite in 1) der Kupplungsvorrichtung 7 zeigt. Der zweite Sitz 15, der ein Körper ist, der getrennt von dem Wellenkörper 10 ist, ist auf die äußerste Umfangsfläche des zweiten Stützwellenteils 13 montiert auf der einen Seite in der axialen Richtung. Zum Beispiel ist der zweite Sitz 15 durch Verrichten von Pressstanzen an einem kalbgewalzten Stahlblech oder einem heißgerollten Stahlblech produziert. Der zweite Sitz 15 hat: ein zylindrisches Passungsteil 16, dass auf die äußerste Umfangsfläche des zweiten Stützwellenteils 13 angepasst ist; eine ringförmige erste Auskragung 17, die radial nach innen von einem Ende des Passungsteils 16 auskragt, dass auf der einen Seite in der axialen Richtung gelegen ist; und eine ringförmigen zweiten Auskragung 18, die radial nach außen von einem Ende des Passungsteils 16 auskragt, das auf der anderen Seite in axialer Richtung gelegen ist. Das Passungsteil 16, die erste Auskragung 17 und die zweite Auskragung 18 sind in einem Stück miteinander.
Eine Stufenfläche 14, die senkrecht zu der Mittelachse C0 ist, ist in dem äußeren Umfang des Wellenkörpers 10 zwischen dem Hauptwellenteil 12 und dem zweiten Stützwellenteil 13 gebildet. Die erste Auskragung 17 des zweiten Sitzes 15 stößt gegen die Stufenfläche 14. Die erste Auskragung 17 und die zweite Auskragung 18 können nur an Abschnitten des Passungsteils 16 in einer Umfangsrichtung gebildet sein.
Mindestens eine äußere Umfangsfläche 16a des Passungsteils 16 des zweiten Sitzes 15 ist einer Anti-Verschleißbehandlung unterworfen. Eine Oberflächenbehandlung, sowie eine diamantähnlichen Kohlenstoff (DLC)-Beschichtung oder einer Wärmebehandlung, sowie Anlassen, kann als die Anti-Verschleißbehandlung übernommen sein. Da der zweite Sitz 15 ein Körper ist, der getrennt von dem Wellenkörper 10 in diesem Ausführungsbeispiel ist, ist dieser Prozess in dem Fall einer Wärmebehandlung erleichtert in dem nur der zweite Sitz 15 wärmebehandelt werden muss.
Ein Außendurchmesser D1 der äußeren Umfangsfläche 16a des Passungsteils 16 des zweiten Sitzes 15 ist etwas größer als ein Innendurchmesser D2 des zweiten Endes 32 der Schraubenfeder 30 (D1 > D2). Somit ist das zweite Ende 32 auf dem zweiten Sitz 15 in einem Zustand montiert, in dem dieser pressgepasst auf den zweiten Sitz 15 ist (äußere Umfangsfläche 16a). Mit anderen Worten ist das zweite Ende 32 in einem Zustand, in dem dieses auf den zweiten Sitz 15 mit Übermaß dazwischen angepasst ist und an dem Wellenkörper 10 befestigt ist (zweiter Sitz 15). Ein Außendurchmesser D3 des zweiten Endes 32 ist hinreichend kleiner als ein Innendurchmesser D4 des zylindrischen Hauptabschnitts 21c des Rotationskörpers 20 (D3 < D4) und ein zylindrischer Raum ist zwischen dem zweiten Ende 32 und dem zylindrischen Hauptabschnitt 21c belassen.
Daher ist es einem Teil der Schraubenfeder 30 auf der Seite des zweiten Endes 32 erlaubt sich elastisch in einer radialen Erstreckungsrichtung zu deformieren und sogar, wenn diese somit elastisch deformiert ist, kommt sie nicht in Kontakt mit dem zylindrischen Hauptabschnitt 21c. Ein Teil (das das Teil auf der Seite des zweiten Endes 32 enthält) der Schraubenfeder 30 (siehe 1) als ein anderes Teil davon auf der Seite des ersten Endes 31 kommt nicht in Kontakt mit dem Rotationskörper 20, sogar, wenn diese elastisch deformiert und radial expandiert ist. Somit ist das zweite Ende 32 der Schraubenfeder 30 auf die äußere Umfangsfläche 16a des zweiten Sitzes 15, der auf der äußeren Umfangsseite des Wellenkörpers 10 bereitgestellt ist, in einem Presspassungszustand montiert, während es dieser erlaubt ist, sich elastisch in der radialen Erstreckungsrichtung zu deformieren.
Eine Endfläche 32a des zweiten Endes 32 der Schraubenfeder 30 stößt gegen eine Seitenfläche der zweiten Auskragung 18 des zweiten Sitzes 15, die auf der einen Seite in der axialen Richtung gelegen ist. Da die Schraubenfeder 30 in einem zusammengedrückten Zustand in der axialen Richtung montiert ist, ist eine elastische Kraft der Schraubenfeder 30, die in Richtung der anderen Seite in der axialen Richtung wirkt, durch den zweiten Sitz 15 erhalten, da die Endfläche 32a des zweiten Endes 32 gegen die zweite Auskragung 18 des zweiten Sitzes 15 stößt. Da die erste Auskragung 17 des zweiten Sitzes 15 gegen die Stufenfläche 14 des Wellenkörpers 10 stößt, ist der zweite Sitz 15 aufgehalten durch diese elastische Kraft zu der anderen Seite in der axialen Richtung bewegt zu werden.
Da das zweite Ende 32 der Schraubenfeder 30 durch den zweiten Sitz 15 somit gehindert ist zu der anderen Seite in der axialen Richtung bewegt zu werden, kann ein Klappern des Wellenkörpers 10 und des Rotationskörpers 20 verhindert werden. Dementsprechend ist die Schraubenfeder 30 zurückgehalten, sodass diese eine konstante axiale Länge zwischen dem ersten Sitz 19 und dem zweiten Sitz 15 beibehält. Daher deformiert sich die Schraubenfeder 30 elastisch in eine radiale Verkürzungsrichtung, wenn diese in der Verwindungsrichtung durch Drehmoment, das zwischen dem Rotationskörper 20 und dem Wellenkörper 10 auftritt, verdreht ist und deformiert sich elastisch in der radialen Expansionsrichtung, wenn diese durch das Drehmoment in die entgegengesetzte Richtung der Wicklungsrichtung gedreht ist.
Das Wälzlager 40 ist auf der anderen Seite in der axialen Richtung mit Bezug zu dem zweiten Sitz 15 zwischen dem zylindrischen Stützabschnitt 21d des Rotationskörpers 20 und dem zweiten Stützteil 13 des Wellenkörpers 10 bereitgestellt und stütz den Rotationskörper 20 und den Wellenkörper 10 sodass diese relativ zueinander rotierbar sind. Das Wälzlager 40 enthält: eine Außenlaufbahn 41, die in einem Stück in dem Innenumfang des zylindrischen Stützabschnitts 21d gebildet ist; eine Innenlaufbahn 42, die in einem Stück in dem Außenumfang des zweiten Stützwellenteils 13 des Wellenkörper 10 gebildet ist; und eine Mehrzahl von Wälzelementen, die zwischen der Außenlaufbahn 41 und der Innenlaufbahn 42 eingesetzt sind. Die Wälzelemente sind Kugeln 43 und das Wälzlager 40 in diesem Ausführungsbeispiel ist ein Tiefnutkugellager. Das Wälzlager 40 kann eine radiale Last, die zwischen dem Rotationskörper 20 und dem Wellenkörper 10 auftritt, stützen.
Somit funktioniert der zylindrische Stützabschnitt 21d des Rotationskörpers 20 als ein Außenlagerringabschnitt, in welchem die Außenlaufbahn 41 des Wälzlagers 40 gebildet ist. Das zweite Stützwellenteil 13 des Wellenkörpers 10 enthält einen Sitzstützabschnitt 13a, der eine äußere Umfangsfläche 13c hat, auf welcher der zweite Sitz 15 angepasst ist, und einen Innenlagerringabschnitt 13b, welcher gegenüber dem zylindrischen Stützabschnitt 21d gebildet ist und in welchem die Innenlaufbahn 42 des Wälzlagers 40 gebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind ein Außendurchmesser D5 des Sitzstützabschnitts 13a und ein maximaler Außendurchmesser des Innenlagerringabschnitts 13b (der Außendurchmesser an der Nutschulter) D6 gleich (D5 = D6). Somit können der Sitzstützabschnitt 13a und der Innenlagerringabschnitt 13b zur gleichen Zeit mit einer Schleifscheibe geschliffen werden, sodass die äußere Umfangsfläche 13c und die Innenlaufbahn 42 mit hoher Genauigkeit verarbeitet werden können.
Das Wälzlager 40 enthält zusätzlich: einen ringförmigen Käfig 44, der die Kugeln 43 hält; ein Dichtungsteil 45, dass verhindert, dass Fett in dem Lager zu der Außenseite in der axialen Richtung fließt; und einer Abschirmung 46, die verhindert, dass Fett in dem Lager zu der anderen Seite in der axialen Richtung fließt. Die Abschirmung 46 ist ein Teil mit einem L-förmigen Querschnitt, das zum Beispiel aus gewöhnlichem Stahl gemacht ist und das ein ringförmiges Plattenteil 47 hat, das eine ringförmige Form und ein zylindrisches Teil 48 hat, das sich von einem äußeren Umfangsende des ringförmigen Plattenteils 47 zu der einen Seite in der axialen Richtung erstreckt.
Eine äußere Umfangsfläche 48a des zylindrischen Teils 48 ist auf die innere Umfangsfläche des zylindrischen Hauptabschnitts 21c angepasst. Eine Seitenfläche 47a des ringförmigen Plattenteils 47, dass auf der anderen Seite der axialen Richtung gelegen ist, stößt an einer radialen Außenseite gegen eine Endfläche des zylindrischen Stützabschnitts 21d, die auf der einen Seite in der axialen Richtung gelegen ist. Eine Labyrinthlücke ist zwischen einer inneren Umfangsfläche 47b des ringförmigen Plattenteils 47 und der äußeren Umfangsfläche 13c des Sitzstützabschnitts 13a bereitgestellt. So konfiguriert, sind das ringförmige Plattenteil 47 und das zylindrische Teil 48 in nahem Kontakt mit dem Rotationskörper 20 (dem zylindrischen Hauptabschnitt 21c und dem zylindrischen Stützabschnitt 21d) auf der äußeren Umfangsseite der Abschirmung 46, sodass, sogar wenn das Fett in dem Lager radial nach außen durch die Zentrifugalkraft bewegt ist, das Fett durch den Nahkontaktabschnitt zwischen dem ringförmigen Plattenteil 47 und dem zylindrischen Teil 48 auf einer Seite und dem Rotationskörper 20 auf der anderen Seite, daran gehindert werden kann, zu der einen Seite in der axialen Richtung zu fließen.
In 1 ist das Gleitlager 50 zwischen dem inneren zylindrischen Teil 23 des Rotationskörpers 20 und dem ersten Stützwellenteil 11 des Wellenkörpers 10 bereitgestellt und erlaubt es dem Rotationskörper 20 und dem Wellenkörper 10 relativ zueinander zu rotieren. Das Gleitlager 50 in diesem Ausführungsbeispiel ist durch eine ringförmige Buchse gebildet und kann eine radiale Last, die zwischen dem Rotationskörper 20 und dem Wellenkörper 10 auftritt, stützen.
Die Funktion der Kupplungsvorrichtung 7, die die oben beschriebene Konfiguration hat, wird beschrieben werden. Wenn der Rotationskörper 20 in einer Richtung mit einer konstanten Geschwindigkeit rotiert, ist das Drehmoment des Rotationskörpers 20 auf den Wellenkörper 10 durch die Schraubenfeder 30 übertragen, was verursacht, dass der Wellenkörper 10 in die gleiche Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit rotiert, wie der Rotationskörper 20. Dieser Zustand wird bezeichnet werden als ein „stabiler Rotationszustand“. In diesem stabilen Rotationszustand ist die Schraubenfeder 30 in einer Menge der Drehung gemäß dem Drehmoment gedreht und ist leicht elastisch deformiert und radial zusammengezogen verglichen mit der Schraubenfeder 30 in einem Nichtrotationszustand. In diesem Fall ist das zweite Ende 32 der Schraubenfeder 30 auf den zweiten Sitz 15 des Wellenkörpers 10 mit Übermaß dazwischen angepasst und das zweite Ende 32 befestigt den zweiten Sitz 15 mit solch einer Kraft, dass das zweite Ende 32 und der zweite Sitz 15 (äußere Umfangsfläche 16a) ganzheitlich rotieren ohne, dass ein Rutsch in der Umfangsrichtung dazwischen auftritt.
Wenn der Rotationskörper 20 von dem stabilen Rotationszustand beschleunigt ist, versucht der Rotationskörper 20 weiter in die eine Richtung (Rotationsrichtung) relativ zu dem Wellenkörper 10 zu rotieren. Wenn eine solche Rotationsvariationen in Richtung Beschleunigung auftritt (bezeichnet als ein „beschleunigter Rotationszustand“) ist die Schraubenfeder 30 zusätzlich verdreht in einer Menge der Verdrehung gemäß dem Drehmoment, dass durch die Beschleunigung erhöht ist, und ist leicht elastisch deformiert und zusätzlich radial zusammengezogen verglichen mit der Schraubenfeder 30 in dem stabilen Rotationszustand. Somit festigt das zweite Ende 32 den zweiten Sitz 15 mit solch einer Kraft, dass das zweite Ende 32 und der zweite Sitz 15 es weiterführen in einem Stück zu rotieren ohne, dass ein Rutsch in der Umfangsrichtung dazwischen auftritt. Wenn die Schraubenfeder 30 somit radial zusammengezogen ist, erhöht sich eine Reibungskraft (Kontaktdruck), die zwischen dem zweiten Ende 32 und dem zweiten Sitz 15 auftritt, wegen der erhöhten Befestigungskraft, die in einem Zustand resultiert, in dem das zweite Ende 32 und der zweite Sitz 15 nicht in der Lage sind relativ zueinander zu rotieren (das heißt ein gesperrter Zustand). Eine Rotationsvariation, die von der Beschleunigung des Rotationskörpers 20 resultiert, ist absorbiert, da sich die Schraubenfeder 30 elastisch deformiert. Es ist somit möglich zu verhindern, dass der Riemen (nicht gezeigt), der auf dem Riemenscheibenteil 24 liegt, rutscht oder einer übermäßigen Last ausgesetzt ist. Auf diese Weise ist eine Rotationsvariation in Richtung Beschleunigung durch die Schraubenfeder 30 absorbiert.
Wenn der Rotationskörper 20 von dem stabilen Rotationszustand (oder dem beschleunigten Rotationszustand) entschleunigt ist, versucht der Rotationskörper 20 in die entgegengesetzte Richtung relativ zu dem Wellenkörper 10 zu rotieren. Wenn eine solche Rotationsvariation in Richtung Entschleunigung auftritt (bezeichnet als ein „Entschleunigungsrotationszustand“) ist die Schraubenfeder 30 in eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung in dem Beschleunigungsrotationszustand (das heißt, in die entgegengesetzte Richtung von der Windungsrichtung) gedreht und elastisch deformiert und sich radial expandiert verglichen mit der Schraubenfeder 30 in dem stabilen Rotationszustand. Dann expandiert das zweite Ende 32 auch radial, sodass das Übermaß mit dem zweiten Sitz 15 sich vermindert und die Kraft mit welcher das zweite Ende 32 den zweiten Sitz 15 befestigt wird kleiner (als die in dem stabilen Rotationszustand), wobei dies ein Rutsch in der Umfangsrichtung zwischen dem zweiten Ende 32 und dem zweiten Sitz 15 (äußere Umfangsfläche 16a) verursacht. Wenn die Schraubenfeder 30 somit elastisch expandiert, vermindert sich die Reibungskraft (Kontaktdruck), die zwischen dem zweiten Ende 32 und dem zweiten Sitz 15 wirkt, wegen der verminderten Befestigungskraft, wobei dies in einem Zustand resultiert, in dem der Rotationskörper 20 und der Wellenkörper 10, die mit der Schraubenfeder 30 in einem Stück sind, erlaubt sind relativ zueinander zu rotieren (das heißt ein ungesperrter Zustand). Mit anderen Worten kann der Rotationskörper 20 frei relativ zu dem Wellenkörper 10 rotieren. Da der Rotationskörper 20 somit frei relativ zu dem Wellenkörper 10 rotieren kann, wenn er entschleunigt ist, ist es möglich zu verhindern, dass der Riemen (nicht gezeigt), der auf dem Riemenscheibenteil 24 gelegt ist, rutscht oder einer übermäßigen Last, wegen der Rotationsvariation, die der Entschleunigung zuschreibbar ist, unterworfen ist. Auf diese Weise ist eine Rotationsvariation zur Entschleunigung auch durch die Schraubenfeder aufgehoben.
Wie oben beschrieben, wenn der Rotationskörper 20 in die eine Richtung (der Windungsrichtung der Schraubenfeder 30) relativ zu dem Wellenkörper 10 rotiert, ist die Schraubenfeder 30 gedreht und zieht sich elastisch radial zusammen, sodass das Übermaß zwischen dem zweiten Ende 32 und dem zweiten Sitz 15 sich vermindert und das zweite Ende 32 ist erlaubt auf dem zweiten Sitz 15 zu rutschen. Andererseits ist, wenn der Rotationskörper 20 in die entgegengesetzte Richtung relativ zu dem Wellenkörper 10 rotiert, die Schraubenfeder 30 gedreht und expandiert elastisch radial, so dass das Übermaß zwischen dem zweiten Ende 32 und dem zweiten Sitz 15 sich vermindert und es dem zweiten Ende 32 erlaubt ist, auf dem zweiten Sitz 15 zu rutschen. Mit anderen Worten, wenn der Rotationskörper 20 in die eine Richtung relativ zu dem Wellenkörper 10 rotiert, können der Wellenkörper 10 und der Rotationskörper 20 in einem Stück mit Elastizität rotieren, wobei der Rotationskörper 20 in die entgegengesetzte Richtung relativ zu dem Wellenkörper 10 rotiert, wobei der Rotationskörper 20 frei relativ zu dem Wellenkörper 10 wegen des Rutsches rotieren kann. Somit kann die Kupplungsvorrichtung 7 dieses Ausführungsbeispiels die Funktion davon erfüllen (die Funktion der Freilaufkupplung), sogar wenn eine Freilaufkupplung, die ein Einrastelement hat, nicht bereitgestellt ist.
Wie oben beschrieben, in der Kupplungsvorrichtung 7 dieses Ausführungsbeispiels, wenn der Rotationskörper 20 in einer vorbestimmten Richtung relativ zu dem Wellenkörper 10 rotiert, ist die Schraubenfeder 30 gedreht und expandiert elastisch radial, sodass sich das Übermaß zwischen dem zweiten Ende 32 und dem zweiten Sitz 15 vermindert und ein Rutschen in Umfangsrichtung zwischen dem zweiten Ende 32 und dem zweiten Sitz 15 auftritt. Da die äußere Umfangsfläche 16a des zweiten Sitzes 15 einer Anti-Verschleißbehandlung unterzogen wurde, kann Abnutzung der äußeren Umfangsfläche 16a des zweiten Sitzes 15 wegen dieses Rutschens reduziert werden. Somit kann der Verschleißwiderstand des Teils des zweiten Sitzes 15, auf welchem die Schraubenfeder 30 rutscht, verbessert sein. Außerdem, da der zweite Sitz 15 ein Körper ist, der getrennt von dem Wellenkörper 10 ist, kann die Härte des Teils auf welchem die Schraubenfeder rutscht, leicht angepasst werden durch ein einfaches Verrichten einer Anti-Verschleißbehandlung auf der äußeren Umfangsfläche des zweiten Sitzes 15.
Die Außenlaufbahn 41 und die Innenlaufbahn 42 des Wälzlagers 40 sind jeweils in einem Stück in dem inneren Umfang des Rotationskörpers 20 und dem äußeren Umfang des Wellenkörpers 10 gebildet, sodass der Bedarf für einen Außenlagerring und einen Innenlagerring beseitigt ist, was einer Vergrößerung der Wälzlager 43 erlaubt. Dementsprechend kann die Tragfähigkeit des Wälzlagers 40 erhöht sein.
Der zweite Sitz 15 erhält die elastische Kraft der Schraubenfeder 30, da die Endfläche 32a des zweiten Endes 32 der Schraubenfeder 30 gegen die zweite Auskragung 18 des zweiten Sitzes 15 stößt. Der zweite Sitz 15 kann daran gehindert sein, durch die elastische Kraft zu der anderen Seite in der axialen Richtung bewegt zu sein, wenn die erste Auskragung 17 des zweiten Sitzes 15 gegen die Stufenfläche 14, die in dem äußeren Umfang des Wellenkörpers 10 gebildet ist, stößt. Somit kann das zweite Ende 32 der Schraubenfeder 30 daran gehindert sein, zu der anderen Seite in der axialen Richtung bewegt zu sein. Diese Konfiguration ist effektiv, insbesondere wenn die Innenlaufbahn 42 des Wälzlagers 40 in einem Stück in dem äußeren Umfang des Wellenkörpers 10 gebildet ist, weil in diesem Fall das Wälzlager 40 keinen inneren Lagerring hat und daher die elastische Kraft der Schraubenfeder 30 durch ein anderes Teil als das Wälzlager 40 aufgenommen werden muss.
3 ist eine Schnittansicht, die die andere Seite in einer axialen Richtung einer Kupplungsvorrichtung 7 eines anderen Ausführungsbeispiels zeigt. Die Form der Abschirmung 46 der Kupplungsvorrichtung 7, die in 3 gezeigt ist, ist unterschiedlich von der Form der Abschirmung 46 der Kupplungsvorrichtung 7, die in 2 gezeigt ist. Die Abschirmung 46, die in 3 gezeigt ist, ist nur aus einem ringförmigen Plattenteil gebildet und eine äußere Umfangsfläche 46a der Abschirmung 46 ist auf die innerste Umfangsfläche des zylindrischen Stützabschnitts 21d auf der einen Seite in der axialen Richtung angepasst. Eine Labyrinthlücke ist zwischen der inneren Umfangsfläche 46b der Abschirmung 46 und der äußersten Umfangsfläche des Innenlagerringabschnitts 13b auf der einen Seite in der axialen Richtung bereitgestellt. Die Konfiguration der Kupplungsvorrichtung 7, die in 3 gezeigt ist, ist ansonsten die gleiche als die der Kupplungsvorrichtung 7, die in 2 gezeigt ist, und daher wird die Beschreibung davon weggelassen.
Die Ausführungsbeispiele, die oben offenbart sind, sind in jeder Hinsicht lediglich exemplarisch und nicht beschränkend. Somit sind die Ausführungsbeispiele der Kupplungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht limitiert auf die, die in den Zeichnungen gezeigt sind, sondern enthalten ebenfalls andere Ausführungsbeispiele innerhalb des Umfangs der Empfindung. Zum Beispiel wurde das Wälzlager 40 in dem obigen Ausführungsbeispiel als ein Kugellager beschrieben, aber das Wälzlager 40 kann stattdessen ein Wälzlager sein, dessen Wälzelemente Rollen sind. In dem obigen Ausführungsbeispiel ist die Kombination des Wälzlagers 40 und des Gleitlager 50 als die Lager, die den Wellenkörper 10 und den Rotationskörper 20 stützen, benutzt, sodass diese rotierbar relativ zueinander sind. Jedoch können auch andere Kombinationen von Lagern benutzt werden. Zum Beispiel kann das Lager auf der einen Seite in der axialen Richtung (linke Seite), das in 1 gezeigt ist, ein Wälzlager sein und das Lager auf der anderen Seite in der axialen Richtung (rechte Seite), das in 1 gezeigt ist, kann ein Gleitlager sein.
In dem obigen Ausführungsbeispiel ist die erste Auskragung 17 des zweiten Sitzes 15 verursacht gegen die Stufenfläche 14 des Wellenkörpers 10 zu stoßen, als das Mittel zum Verhindern, dass sich der zweite Sitz 15 zu der anderen Seite in der axialen Richtung bewegt. Jedoch können andere Mittel auch benutzt werden. Zum Beispiel kann der zweite Sitz 15 an dem Wellenkörper 10 mit Stiften, Schrauben oder ähnlichem befestigt sein. Während der Fall, in dem die Kupplungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in der Lichtmaschine bereitgestellt ist, beschrieben wurde, ist die Kupplungsvorrichtung auf eine andere Vorrichtung anwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 20170213513 [0004]

Claims

Eine Kupplungsvorrichtung (7) mit: einem Wellenkörper (10); einem Rotationskörper (20), der eine zylindrische Form hat und konzentrisch mit dem Wellenkörper (10) bereitgestellt ist; einer Schraubenfeder (30), die zwischen dem Wellenkörper (10) und dem Rotationskörper (20) konzentrisch mit dem Wellenkörper (10) und dem Rotationskörper (20) bereitgestellt ist; einem ersten Sitz (19), der in dem Rotationskörper (20) bereitgestellt ist, wobei ein erstes Ende (31) der Schraubenfeder (30), das auf einer Seite in der axialen Richtung gelegen ist, auf den ersten Sitz (19) montiert ist; und einem zweiten Sitz (15), der in dem Wellenkörper (10) bereitgestellt ist, wobei ein zweites Ende (32) der Schraubenfeder (30), das auf der anderen Seite in der axialen Richtung gelegen ist, auf einer äußere Umfangsfläche (16a) des zweiten Sitzes (15) in einem Presspassungszustand montiert ist, während diese konfiguriert ist, sich in einer radialen Expansionsrichtung elastisch zu deformieren, wobei der zweite Sitz (15) ein Körper ist, der getrennt von dem Wellenkörper (10) ist, und eine Fläche enthält, die einer Anti-Verschleißbehandlung in mindestens der äußeren Umfangsfläche (16a) unterzogen wurde.
Die Kupplungsvorrichtung (7) gemäß Anspruch 1, weist zusätzlich ein Wälzlager (40) auf, das auf der anderen Seite in der axialen Richtung mit Bezug zu dem zweiten Sitz (15) gelegen ist und den Rotationskörper (20) und den Wellenkörper (10) so stützt, sodass diese rotierbar relativ zueinander sind, wobei das Wälzlager (40) enthält: eine Außenlaufbahn (41), die in einem Stück in einem inneren Umfang des Rotationskörpers (20) bereitgestellt ist; eine Innenlaufbahn (42), die in einem Stück in einem Außenumfang des Wellenkörpers (10) bereitgestellt ist; und eine Mehrzahl von Wälzelementen (43), die zwischen der Außenlaufbahn (41) und der Innenlaufbahn (42) eingesetzt ist.
Kupplungsvorrichtung (7) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Sitz (15) enthält: ein Passungsteil (16), das eine zylindrische Form hat und auf einen Außenumfang des Wellenkörpers (10) eingepasst ist; eine erste Auskragung (17), die radial nach innen von dem Passungsteil (16) auskragt; und eine zweite Auskragung (18), welche radial nach außen von dem Passungsteil (16) auskragt und gegen welche eine Endfläche des zweiten Endes (32) der Schraubenfeder (30) stößt, und wobei eine Stufenfläche (14), gegen welche die erste Auskragung (17) stößt, sodass der zweite Sitz (15) darin gehindert ist, sich zu der anderen Seite in der axialen Richtung zu bewegen, in dem Außenumfang des Wellenkörpers (10) bereitgestellt ist.