JP2006153131A

JP2006153131A - スプリングクラッチ

Info

Publication number: JP2006153131A
Application number: JP2004344051A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yasui; 誠安井; Akira Tokuda; 亮得田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】クラッチばねの疲労破壊を防止することができるようにした耐久性に優れた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の内側に組み込まれたプーリハブ２を出力軸４とその外側に嵌合されて回り止めされたスリーブ５とで形成する。スリーブ５とプーリ１との間に組み込まれたクラッチばね９の外周をプーリ１の内周に形成された円筒形のクラッチ面１２に弾性接触する。このクラッチばね９を軸方向に２分割し、前記スリーブ５の外周にはその外側に設けられた分割クラッチばね９ａ、９ｂの末端が当接するストッパ面１５ａを設ける。プーリ１の一方向の回転時に分割クラッチばね９ａ、９ｂを拡径させてクラッチ面１２に強く噛み込ませ、プーリ１の回転トルクをプーリハブ２に伝達し、その伝達トルクを分割クラッチばね９ａ、９ｂのそれぞれで受けて分割クラッチばね９ａ、９ｂの１個当りに付与されるトルク負荷を小さくすることにより耐久性の向上を図る。
【選択図】図１

Description

この発明は、クラッチばねの拡径と縮径とによって入力側部材と出力側部材の相互間で回転トルクの伝達と遮断とを行なうスプリングクラッチに関するものである。

一般に、エンジンのクランク軸の回転をベルト伝動装置によってエンジン補機の回転軸に伝えるようにした補機駆動装置においては、エンジンを急減速した場合、エンジン補機の回転軸に取付けられたプーリも同様に急減速しようとする。このとき、エンジン補機がオルタネータの場合、そのオルタネータの回転軸は慣性力が大きいため、エンジンが急減速されても回転軸は急減速されることはなく、その回転軸上に取付けられたプーリは一定の速度で回り続けようとする。

この場合、クランク軸上のプーリとオルタネータの回転軸上のプーリ間に大きな回転速度差が生じ、ベルトの張力が増大して破損し易くなる。

また、クランク軸は１回転中において角速度が変化しており、その角速度変動に起因してプーリとベルトの間で滑りを生じ、その滑りによってベルトが摩耗し、耐久性が低下することになる。

そのような不都合を解消することができるようにしたクラッチプーリ装置を本件出願人は既に提案している（特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載されたクラッチプーリ装置においては、プーリとその内側に組み込まれたプーリハブとを軸受によって相対的に回転自在に支持し、上記プーリとプーリハブとの間に組み込まれたクラッチばねの外周をプーリの内周に形成された円筒形のクラッチ面に弾性接触させると共に、クラッチばねの末端部をプーリハブに係止し、上記プーリの一方向への回転時にクラッチばねを拡径させてクラッチ面に対する係合力を強め、そのクラッチばねを介してプーリの回転トルクをプーリハブに伝達するようにしている。

また、プーリハブの回転速度がプーリの回転速度を上回った場合に、クラッチばねを縮径させ、プーリのクラッチ面とクラッチばねの外周の接触部で滑りを生じさせてプーリをフリー回転させるようにしている。
特開２００４−１３２４３６号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたクラッチプーリ装置においては、プーリハブの端部に形成されたうず巻き溝内にクラッチばねの末端部を挿入してプーリハブに係止する構造であるため、トルク伝達時にはクラッチばねの前記うず巻き溝の入口部と対応する位置に折れ曲がり部が形成され、その折れ曲がり部に伝達トルクが集中して大きな応力が発生する。このため、伝達トルクが繰り返し負荷された場合に上記折れ曲がり部が疲労により折損するおそれがあり、耐久性を向上させるうえにおいて改善すべき点が残されていた。

なお、クラッチばねの線材を太くすることによって疲労破壊の防止に効果を挙げることができるが、クラッチの剛性が高くなり、クラッチばねのかみ込み性および組込み性が悪くなるという問題が発生する。

この発明の課題は、クラッチばねの疲労による破損を防止することができるようにした耐久性に優れたスプリングクラッチを提供することである。

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み込まれた出力側部材とを軸受によって相対的に回転自在に支持し、上記出力側部材を、出力軸と、その出力軸の外側に嵌合されて回り止めされたスリーブとで形成し、上記スリーブと入力側部材間にクラッチばねを組込んでクラッチばねの外周を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、上記入力側部材の一方向への回転時にクラッチばねを拡径させて入力側部材の回転を出力側部材に伝達し、入力側部材の他方向への回転時にクラッチばねを縮径させてクラッチばねの外周面とクラッチ面の接触部で滑りを生じさせるようにしたスプリングクラッチにおいて、前記クラッチばねを軸方向に複数に分割し、前記スリーブにはその外側に設けられた分割クラッチばねの末端部から回転トルクが伝達されるトルク伝達部を設けた構成を採用したのである。

ここで、クラッチばねの分割数をｘとしたとき、３６０°／ｘに相当する角度だけ複数の分割クラッチばねの末端を周方向に位相をずらすと、入力側部材のクラッチ面に対する分割クラッチばねの噛み合い性の向上を図ることができる。

また、トルク伝達部として、スリーブの外周から径方向外方に向くストッパ面を設け、そのストッパ面にクラッチばねの末端を当接させる構成を採用すると、スリーブの端部にうず巻き溝を形成し、そのうず巻き溝にクラッチばねの末端部を挿入して係止する場合に比較して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。

さらに、軸受を分割スリーブ間に配置すると、モーメント負荷の影響を減らし、複数の分割クラッチばねをクラッチ面に対して同時に精度よく係脱させることができる。

この発明に係るスプリングクラッチにおいて、前記スリーブを分割クラッチばねに対応して軸方向に複数に分割してもよい。前記入力側部材をゴムベルトで駆動されるプーリとすると、補機の駆動に適したクラッチ内蔵プーリを得ることができる。

上記のように、クラッチばねを軸方向に複数に分割したことによって、入力側部材から出力側部材へのトルク伝達時、その伝達トルクは複数の分割クラッチばねのそれぞれに負荷される。このため、一つの分割クラッチばねの端末部に付与される負荷トルクは小さくなり、上記端末部の疲労による折損を防止し、耐久性に優れたスプリングクラッチを得ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面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。この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の内側に組み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１の一端部内周に組み込まれた軸受３によってプーリハブ２が回転自在に支持されている。

プーリハブ２は、出力軸４とその外側に嵌合されたスリーブ５とから成り、上記出力軸４の外周には軸方向に延びる複数の突条６が形成され、一方、スリーブ５の内周には上記突条６が係合する回り止め溝７が形成され、その回り止め溝７と突条６の係合によってスリーブ５は回り止めされている。

出力軸４は、その両端部がスリーブ５の両端より外側に突出する長さとされ、その一端部が前記軸受３によって回転自在に支持されている。

ここで、軸受３はシール付き軸受が採用され、その軸受３によってプーリ１と出力軸４の一端部間が密閉されている。

また、出力軸４の他端部外周にはプーリ１の他端部内周に取付けたシール部材８の内周部が弾性接触し、そのシール部材８によってプーリ１と出力軸４の他端部間が密封されている。

スリーブ５の外周とプーリ１の内周間にはコイルスプリングから成るクラッチばね９が組み込まれている。このクラッチばね９とスリーブ５は軸方向に２分割され、その分割によって得られた２つの分割スリーブ５ａ、５ｂ間および一方の分割スリーブ５ａと軸受３間には合成樹脂の成形品から成る環状のガイドプレート１０が組み込まれている。各ガイドプレート１０は出力軸４に回り止めされている。

分割スリーブ５ａ、５ｂのそれぞれは合成樹脂の成形品から成り、一方の分割スリーブ５ａの一端部外周にはフランジ１１が設けられ、そのフランジ１１間に分割クラッチばね９ａが組み込まれている。また、他方の分割スリーブ５ｂの両端部外周にはフランジ１１が設けられ、そのフランジ１１間に分割クラッチばね９ｂが組み込まれている。

分割クラッチばね９ａ、９ｂのそれぞれは断面が角形の線材から成り、その外周はプーリ１の内周に形成された円筒形のクラッチ面１２に弾性接触し、その接触部は軸受３とシール部材８間に封入されたグリースによって潤滑される。

分割スリーブ５ａ、５ｂとその外側に設けられた分割クラッチばね９ａ、９ｂの相互間には、プーリ１の一方向の回転トルクを各分割スリーブ５ａ、５ｂに伝達するトルク伝達部１３が設けられている。

図２は、分割スリーブ５ａと分割クラッチばね９ａの相互間に設けられたトルク伝達部１３を示す。このトルク伝達部１３は分割スリーブ５ａの一端部外周に嵌合凹部１４を形成し、その嵌合凹部１４にストッパ片１５の一部を嵌合して固定し、そのストッパ片１５の一側のストッパ面１５ａに分割クラッチばね９ａの末端を衝合させて、分割クラッチばね９ａの末端が周方向の一方にずれ動くのを防止する構成としている。

ここで、分割スリーブ５ｂとその外側に設けられた分割クラッチばね９ｂの相互間に設けられたトルク伝達部１３は上述のトルク伝達部１３と同一の構成であるため、図では省略している。

なお、分割クラッチばね９ａ、９ｂの末端部を分割スリーブ５ａ、５ｂに連結して、上記末端部のずれ動きを防止するようにしてもよい。

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。

上記のような使用状態において、クランクシャフトが回転すると、プーリ１が図２の矢印で示す方向に回転する。このとき、分割クランクばね９ａ、９ｂがクラッチ面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、その分割クラッチばね９ａ、９ｂ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。

オルタネータの駆動時、エンジンの急減速等によってプーリハブ２の回転速度がプーリ１の回転速度を上回ると、分割クラッチばね９ａ、９ｂ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、各分割クラッチばね９ａ、９ｂとクラッチ面１２の接触部において滑りが生じ、プーリ１はフリー回転する。

このように、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プーリ１がフリー回転するため、プーリ１とベルトの接触部での滑りが防止される。

実施の形態で示すように、クラッチばね９を軸方向に２分割して２つの分割クラッチばね９ａ、９ｂを設けたことにより、プーリ１からプーリハブ２へのトルク伝達時、その伝達トルクは２つの分割クラッチばね９ａ、９ｂに負荷されることになる。このため、一つの分割クラッチばね９ａ、９ｂの端末部に負荷される負荷トルクは小さく、上記伝達トルクが繰り返し負荷されても端末部が疲労によって折損することもなく、耐久性に優れたクラッチプーリ装置を得ることができる。

また、分割スリーブ５ａ、５ｂの一端部外周にストッパ片１５を取付け、そのストッパ片１５の一側のストッパ面１５ａに分割クラッチばね９ａ、９ｂの末端を衝合させ、その衝合部からプーリハブ２にトルク伝達することにより、分割スリーブの端部にうず巻き溝を形成し、そのうず巻き溝にクラッチばねの末端部を挿入し、かつ係止して、その係止部からプーリハブ２にトルク伝達を行なう場合に比較して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。

図４は、クラッチプーリ装置の他の実施形態を示す。この実施形態では、分割クラッチばね９ａ、９ｂの末端を周方向に１８０°位相をずらした構成としている。このように、分割クラッチばね９ａ、９ｂの末端の位相を１８０°ずらすことによって、各分割クラッチばね９ａ、９ｂのクラッチ面１２に対する噛み合い性の向上を図ることができる。

図５は、クラッチプーリ装置のさらに他の実施形態を示す。この実施形態では、分割スリーブ５ａ、５ｂ間に軸受３を配置し、プーリ１と出力軸４の両端部間をシール部材８で密封している。

上記のように、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軸受３を分割スリーブ５ａ、５ｂ間に配置すると、モーメント負荷の影響を減らし、２つの分割クラッチばね９ａ、９ｂをクラッチ面１２に対して同時に精度よく係脱することができる。

各実施の形態では、スリーブ５およびクラッチばね９を軸方向に２分割したが、分割数はこれに限定されるものではなく、３つ以上に分割してもよい。

また、実施の形態ではスリーブ５を分割クラッチばね９ａ、９ｂに対応して軸方向に複数に分割したが、分割せずに単一のものであってもよい。この場合、上記スリーブ５に分割クラッチばねに対応してストッパ面を設けることにより、実施の形態で示すスプリングクラッチと同じ作用効果を得ることができる。

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の実施形態を示す縦断正面図図１のII−II線に沿った断面図分割スリーブと分割クラッチばねの組立て品を示す正面図分割スリーブと分割クラッチばねの組立て品の他の例を示す正面図クラッチプーリ装置の他の実施形態を示す縦断正面図

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）
３軸受
４出力軸
５スリーブ
５ａ、５ｂ分割スリーブ
９クラッチばね
９ａ、９ｂ分割クラッチばね
１２クラッチ面
１３トルク伝達部
１５ａストッパ面

Claims

入力側部材とその内側に組み込まれた出力側部材とを軸受によって相対的に回転自在に支持し、上記出力側部材を、出力軸と、その出力軸の外側に嵌合されて回り止めされたスリーブとで形成し、上記スリーブと入力側部材間にクラッチばねを組込んでクラッチばねの外周を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、上記入力側部材の一方向への回転時にクラッチばねを拡径させて入力側部材の回転を出力側部材に伝達し、入力側部材の他方向への回転時にクラッチばねを縮径させてクラッチばねの外周面とクラッチ面の接触部で滑りを生じさせるようにしたスプリングクラッチにおいて、前記クラッチばねを軸方向に複数に分割し、前記スリーブにはその外側に設けられた分割クラッチばねの末端部から回転トルクが伝達されるトルク伝達部を設けたことを特徴とするスプリングクラッチ。
前記クラッチばねの分割数をｘとしたとき、３６０°／ｘに相当する角度分だけ複数の分割クラッチばねの末端を周方向に位相をずらした請求項１に記載のスプリングクラッチ。
前記トルク伝達部が、分割クラッチばねの末端が当接されるストッパ面から成る請求項１又は２に記載のスプリングクラッチ。
前記スリーブを分割クラッチばねに対応して軸方向に複数に分割した請求項１乃至３のいずれかに記載のスプリングクラッチ。
前記軸受を分割スリーブ間に配置した請求項１乃至４のいずれかに記載のスプリングクラッチ。
前記入力側部材がゴムベルトによって駆動されるプーリである請求項１乃至５のいずれかに記載のスプリングクラッチ。