JP2004084744A

JP2004084744A - スプリングクラッチ

Info

Publication number: JP2004084744A
Application number: JP2002244800A
Authority: JP
Inventors: Akira Tokuda; 得田　亮; Yoshikazu Terada; 寺田　義主
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】軸方向長さのコンパクトな組立ての容易なスプリングクラッチを提供することである。
【解決手段】プーリ１の内側に組込まれたプーリハブ２の外周に一対のフランジ３ａ、３ｂを設け、その一対のフランジ３ａ、３ｂ間に組込まれたクラッチばね１１の外周をプーリ１の内周に形成されたクラッチ面１２に弾性接触させる。クラッチばね１１の一端部をプーリハブ２に係止して、クラッチばね１１の巻数を減らし、スプリングクラッチの軸方向長さのコンパクト化を図る。クラッチばね１１の他端に他方のフランジ３ｂの内側面に係合可能な係合片１１ｂを形成し、クラッチばね１１に捩りを与えて縮径させ、プーリ１の内側に挿入するスプリングクラッチの組立て時に、他方のフランジ３ｂに対する係合片１１ｂの係合によって軸方向に伸びるクラッチばね１１の他端が他方のフランジ３ｂ上にのり上げるのを防止し、スプリングクラッチの組立て性の容易化を図る。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力側部材の一方向の回転を出力側部材に伝達すると共に、出力側部材の回転速度が入力側部材の回転速度を上回った場合に、入力側部材から出力側部材への回転伝達を遮断するスプリングクラッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車のエンジンにおいては、爆発行程時に駆動エネルギが発生するため、クランクシャフトは一回転中において角速度が変化する。そのようなクランクシャフトの回転をベルト伝動装置によってオルタネータ等の慣性力の大きなエンジン補機を駆動した場合、クランクシャフトの角速度の低下時に、エンジン補機の回転軸の回転速度が上回ると、その回転軸に取付けられたプーリとベルトとの間でスリップが生じる。
【０００３】
また、エンジンを高速回転状態から急減速した場合、オルタネータ等のエンジン補機は慣性力によって高速回転を続けようとするため、上記と同様にプーリとベルトとの間でスリップが生じ、そのスリップ時に異音が発生し、あるいはベルトが摩耗して耐久性が低下する。
【０００４】
そのような不都合を解消するため、図７に示すクラッチプーリ装置が提案されている。このクラッチプーリ装置においては、クランクシャフトの回転がベルトを介して伝達されるプーリ２１の内側にエンジン補機の回転軸に取付けられるプーリハブ２２を設け、上記プーリ２１とプーリハブ２２とを軸受２３によって相対的に回転自在に支持している。
【０００５】
また、プーリ２１の内周に環状の内向き突出部２４を設け、一方、プーリハブ２２の外周には上記内向き突出部２４と軸方向で対向する環状の外向き突出部２５を形成し、この外向き突出部２５と内向き突出部２４の対向面に、上記両突出部２４、２５に跨がって軸方向に延びるスプリング収納空間２６を設け、そのスプリング収納空間２６内に組込まれたコイルスプリングから成るクラッチばね２７の外径面をスプリング収納空間２６の外周壁内面に形成されたクラッチ面２８ａ、２８ｂにそれぞれ弾性接触させるようにしている。
【０００６】
上記クラッチプーリ装置においては、ベルトとの接触によって一方向に回転するプーリ２１の回転時にクラッチばね２７を拡径させてクラッチ面２８ａ、２８ｂに対する係合力を高め、そのクラッチばね２７を介してプーリ２１の回転をプーリハブ２２に伝えるようにしている。
【０００７】
また、プーリハブ２２の回転速度がプーリ２１の回転速度より上回った場合に、クラッチばね２７を縮径させてクラッチ面２８ａ、２８ｂに対する係合力を弱め、クラッチばね２７とクラッチ面２８ａ、２８ｂの接触部で滑りを生じさせて、プーリハブ２２からプーリ２１側への回転伝達を遮断し、プーリ２１とベルトとの間で滑りが生じるのを防止するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示すクラッチプーリ装置においては、内向き突出部２４に形成されたクラッチ面２８ａと外向き突出部２５に形成されたクラッチ面２８ｂのそれぞれにクラッチばね２７の外周面を弾性接触させる必要があるため、巻数の多い軸方向長さの長いクラッチばね２７を必要とし、クラッチプーリ装置の軸方向長さが長くなるという不都合があった。
【０００９】
また、クラッチばね２７は、軸方向に並ぶクラッチ面２８ａ、２８ｂに跨がる配置であるため、トルク伝達時には、各クラッチ面２８ａ、２８ｂの対向端のエッジがクラッチばね２７に当接してクラッチばね２７にエッジロードが作用し、大きなトルクの伝達時に、そのエッジロードによってクラッチばね２７が破損するおそれがあった。
【００１０】
さらに、内向き突出部２４と外向き突出部２５に跨がってスプリング収納空間２６を設け、そのスプリング収納空間２６内にクラッチばね２７を組込む複雑な構造であるため、組立て性が悪いという不都合があった。
【００１１】
この発明の課題は、巻数の少ない軸方向長さの短いクラッチばねによって入力側部材の回転を出力側部材に伝達することができるようにした軸方向長さのコンパクトな簡単な構造の組立ての容易なスプリングクラッチを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、入力側部材と、その内側に組込まれた出力側部材の間にクラッチばねを組込み、そのクラッチばねの外周を前記入力側部材の内周に形成された円筒形のクラッチ面に弾性接触し、前記出力側部材の外周には前記クラッチばねの両端と軸方向で対向する一対のフランジを設け、前記クラッチばねの一端部を出力側部材に係止し、他端部に、クラッチばねの自然状態において他方のフランジの内側面に係合可能な係合片を設けた構成を採用したのである。
【００１３】
上記のように、入力側部材の内周に形成された円筒形のクラッチ面にクラッチばねの外周を弾性接触させ、そのクラッチばねの一端部を出力側部材に係止することによって、入力側部材の回転トルクをクラッチばねの係止端を介して出力側部材に確実に伝達することができ、巻数の少ない軸方向長さの短いクラッチばねを採用することができる。このため、スプリングクラッチの軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
【００１４】
また、入力側部材のクラッチ面にはクラッチばねと弾性接触する部分にエッジが存在しないため、入力側部材から出力側部材への回転トルクの伝達時に、クラッチばねの外周面にエッジロードが作用するという不都合の発生はなく、エッジロードによるクラッチばねの破損を防止することができる。
【００１５】
この発明に係るスプリングクラッチの組立ては、出力側部材にクラッチばねを嵌合し、そのクラッチばねの一端部を出力側部材に係止する。そして、クラッチばねに捩りを与えて縮径させ、出力側部材とクラッチばねの組立て品を入力側部材の内側に挿入する。
【００１６】
上記のようなスプリングクラッチの組立てにおいて、クラッチばねに捩りを与えて縮径させると、クラッチばねは軸方向に伸び、そのクラッチばねが軸方向の全長にわたって同一径であると、クラッチばねの伸長時に、その自由端が出力側部材の他方のフランジ上にのり上げて外方にはみ出し、他方のフランジと入力側部材の内周面間に挟まれ、組立てが不完全になるおそれが生じる。
【００１７】
しかしながら、この発明に係るスプリングクラッチにおいては、クラッチばねの他端部に出力側部材の他方のフランジ内側面に係合可能な係合片が設けられているため、クラッチばねの縮径による伸長時に、係合片が他方のフランジの内側面に当接し、クラッチばねの自由端が他方のフランジに嵌合して外方にはみ出すのが抑制される。
【００１８】
そのため、出力側部材とクラッチばねの組立て品を入力側部材に対して簡単に組込むことができる。また、組立て不良を生じることもないため、クラッチばねは入力側部材のクラッチ面に正常に係合し、安定したクラッチ機能を得ることができる。
【００１９】
ここで、係合片は、クラッチばねの他端を半巻き又は１巻程度うず巻状に折曲げたうず巻状の折曲げ片から成るものであってもよく、あるいは、クラッチばねの他端を内方に鋭角に折曲げた短片状の折曲げ片から成るものであってもよい。
【００２０】
係合片が短片状の折曲げ片から成るクラッチばねにおいては、うず巻状の折曲げ片から成る係合片を設けたクラッチばねに比較して巻数を減らすことができるため、クラッチばねの軸方向長さを短くすることができ、スプリングクラッチの軸方向長さのより小型化を図ることができる。
【００２１】
この発明のスプリングクラッチにおいて、出力側部材の一対のフランジによってクラッチばねの軸方向の位置を規制すると、クラッチばねの姿勢の安定化を図ることができ、より安定したクラッチ機能を得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図６に基づいて説明する。図１乃至図３は、この発明に係るスプリングクラッチを採用したクラッチプーリ装置を示す。クラッチプーリ装置は、入力側部材としてのプーリ１と、そのプーリ１の内側に組込まれた出力側部材としてのプーリハブ２とを有し、上記プーリハブ２は金属から成る出力軸２ａと、その外側に設けられたスリーブ２ｂとから成る。
【００２３】
スリーブ２ｂは、焼結金属あるいは合成樹脂の成形品から成り、その外周の両端部にはフランジ３ａ、３ｂが形成され、そのフランジ３ａ、３ｂ間におけるスリーブ２ｂの外周に軸方向に延びる複数のグリース収容凹部４が周方向に間隔をおいて形成されている。
【００２４】
出力軸２ａとスリーブ２ｂ間には回り止め機構５が設けられている。回り止め機構５は、出力軸２ａの外周に軸方向に延びる複数の突条６を周方向に間隔をおいて形成し、各突条６をスリーブ２ｂの内周に形成された複数の回り止め溝７に圧入している。
【００２５】
プーリ１の内周とプーリハブ２の外周間に形成された環状空間の一端開口は、プーリ１とプーリハブ２とを相対的に回転自在に支持する片シール軸受８によって閉塞されている。また、上記環状空間の他端の開口はシール部材９によって閉塞され、そのシール部材９と片シール軸受８間にグリース封入空間１０が形成されている。
【００２６】
グリース封入空間１０内にはクラッチばね１１が組込まれている。クラッチばね１１は角線材から成る。このクラッチばね１１は、自然状態において、外径がプーリ１の内周に形成されたクラッチ面１２の内径より大径とされ、縮径された状態でグリース封入空間１０内に組込まれて、クラッチ面１２に弾性接触している。また、クラッチばね１１はその一端部がスリーブ２ｂに係止されている。
【００２７】
クラッチばね１１の一端部の係止に際し、ここでは、スリーブ２ｂの片シール軸受８側に位置する一端のフランジ３ａに切欠部１３を設け、スリーブ２ｂの一端部には上記切欠部１３の周方向で対向する一端面において開口するうず巻き溝１４を形成し、クラッチばね１１の一端部を上記うず巻き溝１４に挿入し、その一端に設けた折曲げ片１１ａをうず巻き溝１４の閉塞端に設けられた内向きの係合溝１４ａに係合している。
【００２８】
図１および図５に示すように、クラッチばね１１の他端部にはうず巻状の折曲げ片から成る係合片１１ｂが形成されている。この係合片１１ｂはクラッチばね１１の自然状態においてスリーブ２ｂに設けられた他方のフランジ３ｂの内側面に対して係合可能とされている。
【００２９】
上記クラッチばね１１は、その外周面がプーリ１のクラッチ面１２に弾性接触する組込み状態でその両端部がスリーブ２ｂの一対のフランジ３ａ、３ｂの内側面に軽く接触しており、上記一対のフランジ３ａ、３ｂによってクラッチばね１１は軸方向の位置が規制されている。
【００３０】
実施の形態で示すクラッチプーリ装置は上記の構造から成り、エンジン補機としてのオルタネータの駆動に際しては、そのオルタネータの回転軸にプーリハブ２を取付けて回り止めし、プーリ１の外周にかけられるベルトを介してクランクシャフトの回転をプーリ１に伝達する。
【００３１】
上記のような使用状態において、クランクシャフトの回転がプーリ１に伝達されると、クラッチばね１１は、クラッチ面１２との接触により拡径して、クラッチ面１２に対する圧接係合力が増大し、そのクラッチばね１１を介してプーリ１の回転がプーリハブ２に伝達され、オルタネータの回転軸が回転される。
【００３２】
オルタネータの回転軸の回転時、ベルトの移動速度が低下し、オルタネータの回転軸を駆動するプーリハブ２の回転速度がプーリ１の回転速度を上回ると、クラッチばね１１が縮径してクラッチ面１２に対する圧接係合力が弱くなり、クラッチばね１１とクラッチ面１２の接触部において滑りが生じ、プーリハブ２の回転がプーリ１に伝達されず、プーリ１はフリー回転する。
【００３３】
このため、プーリ１とベルトの接触部において滑りが防止される。
【００３４】
ここで、プーリ１からプーリハブ２に回転が伝達されてプーリ１とプーリハブ２とが回転するとき、グリース封入空間１０およびグリース収容凹部４に充填されたグリースは遠心力により外径方向に移動してクラッチばね１１とクラッチ面１２の接触部を潤滑する。
【００３５】
実施の形態で示すように、クラッチばね１１の一端部をスリーブ２ｂに係止することによって、プーリ１からクラッチばね１１に伝達される回転をプーリハブ２に確実に伝達することができると共に、クラッチばね１１はクラッチ面１２にのみ弾性接触させるだけでよいため、クラッチばね１１として巻数の少ないクラッチばね１１を採用することができる。このため、クラッチプーリ装置の軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。
【００３６】
また、クラッチばね１１が弾性接触するクラッチ面１２は円筒状であってエッジが存在しないため、プーリ１からプーリハブ２への回転伝達時に、クラッチばね１１の外周面にエッジロードが作用するという不都合の発生はなく、エッジロードによるクラッチばね１１の破損を防止することができる。
【００３７】
クラッチプーリ装置の組立てに際しては、プーリハブ２の外側にクラッチばね１１をはめ合わせ、そのクラッチばね１１の一端部をうず巻き溝１４に挿入し、折曲げ片１１ａを係合溝１４ａに係合させて、プーリハブ２とクラッチばね１１とを組立てる。その組立て品の一端部をプーリ１の内側に挿入する。このとき、図４（Ｉ）に示すように、クラッチばね１１に捩りを与え、クラッチばね１１を縮径させつつプーリ１の内側に挿入する。
【００３８】
ここで、クラッチばね１１は、プーリハブ２に一端部が係止されているため、捩り力を付与することによりクラッチばね１１を簡単に縮径させることができる。
【００３９】
クラッチばね１１の縮径時、クラッチばね１１は軸方向に伸び、そのクラッチばね１１が、軸方向の全長にわたって同一径であると、図４（ＩＩ）に示すように、クラッチばね１１の伸長時、クラッチばね１１の自由端（他端）が同図で示すように、スリーブ２ｂの他方のフランジ３ｂにのり上げて外方にはみ出し、その他方のフランジ３ｂとプーリ１の内側面間に挟み込まれて組立てが不完全になるおそれが生じる。
【００４０】
しかし、実施の形態では、図４（Ｉ）に示すように、クラッチばね１１の他端部にスリーブ２ｂの他方のフランジ３ｂの内側面に係合可能な係合片１１ｂが形成されているため、クラッチばね１１の縮径による軸方向への伸長によって係合片１１ｂが他方のフランジ３ｂの内側面に当接し、クラッチばね１１の他端が他方のフランジ３ｂに嵌合して外方にはみ出すのが抑制される。
【００４１】
そのため、プーリ１の内側に対してプーリハブ２とクラッチばね１１の組立て品を簡単に組込むことができる。
【００４２】
また、組立て不良を生じることもないため、クラッチプーリ装置の組立て状態でクラッチばね１１はクラッチ面１２に正常に係合し、安定したクラッチ機能を得ることができる。
【００４３】
図６はクラッチばね１１の他の例を示している。このクラッチばね１１においては、クラッチばね１１の他端を３０°程度内方に折曲げて短片状の折曲げ片から成る係合片１１ｃを設けている。
【００４４】
短片状の折曲げ片から成る係合片１１ｃを設けたクラッチばね１１においては、うず巻状の折曲げ片から成る係合片１１ｂを設けたクラッチばね１１に比較して巻数を減らすことができる。このため、クラッチばね１１の軸方向長さが短く、スプリングクラッチの軸方向長さのより小型化を図ることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、入力側部材の内周に円筒状のクラッチ面を設け、そのクラッチ面に外周面を弾性接触させたクラッチばねの一端部を出力側部材に係止させたことによって、クラッチばねの巻数を減少することができ、スプリングクラッチの軸方向の長さのコンパクト化を図ることができる。
【００４６】
また、クラッチばねが弾性接触するクラッチ面は円筒状であってエッジが存在しないため、入力側部材から出力側部材への回転トルクの伝達時にクラッチばねの外周面にエッジロードが負荷されることなく、エッジロードによるクラッチばねの破損を防止することができる。
【００４７】
さらに、クラッチばねの他端に出力側部材に設けられた他方のフランジの内側面に係合可能な係合片を設けたことによって、スプリングクラッチの組立て時に、クラッチばねの他端部が他方のフランジをのり上げて外方にはみ出すのを抑制することができ、スプリングクラッチの組立て性の向上を図ることができる。
【００４８】
また、出力側部材の外周に設けた一対のフランジによってクラッチばねの軸方向の位置を規制することによって、クラッチばねの組込み姿勢の安定化を図ることができ、安定したクラッチ機能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るスプリングクラッチの実施の形態を示す縦断正面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図
【図３】図１のＩＩＩ　−ＩＩＩ　線に沿った断面図
【図４】（Ｉ）は図１に示すスプリングクラッチの組立て途中の状態を示す断面図、（ＩＩ）は係合片が省略されたクラッチばねの組込み途中の状態を示す断面図
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿った断面図
【図６】クラッチばねの他の例を示す側面図
【図７】従来のスプリングクラッチを示す縦断正面図
【符号の説明】
１　プーリ（入力側部材）
２　プーリハブ（出力側部材）
３ａ、３ｂ　フランジ
１１　クラッチばね
１１ｂ　係合片
１１ｃ　係合片
１２　クラッチ面

Claims

入力側部材と、その内側に組込まれた出力側部材の間にクラッチばねを組込み、そのクラッチばねの外周を前記入力側部材の内周に形成された円筒形のクラッチ面に弾性接触し、前記出力側部材の外周には前記クラッチばねの両端と軸方向で対向する一対のフランジを設け、前記クラッチばねの一端部を出力側部材に係止し、他端部に、クラッチばねの自然状態において他方のフランジの内側面に係合可能な係合片を設けたスプリングクラッチ。
前記一対のフランジによってクラッチばねの軸方向の位置を規制した請求項１に記載のスプリングクラッチ。
前記係合片が、うず巻状の折曲げ片から成る請求項１又は２に記載のスプリングクラッチ。
前記係合片が、鋭角に折曲げられた短片状の折曲げ片から成る請求項１又は２に記載のスプリングクラッチ。