JP2006161930A - スプリングクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチばねが疲労によって折損するのを防止することができるようにし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とプーリハブ２との間にクラッチばね１２を組込み、そのクラッチばね１２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１１に弾性接触する。クラッチばね１２の一端のコイル部１２ａの端末をプーリハブ２に形成されたうず巻き溝１４内に挿入して抜け止めする。上記コイル部１２ａのうず巻き溝１４内に挿入された挿入部１２ａ’を薄肉厚としてコイル部１２ａの外周に径方向の段差を形成して、コイル部１２ａの外周とクラッチ面１１間に形成される隙間を小さくし、クラッチばね１２の拡径によるクラッチ係合時にコイル部１２ａが大きく折れ曲がるのを防止して耐久性の向上を図る。
【選択図】図２

Description

この発明は、入力部材と出力部材間に組込まれたクラッチばねによって入力部材と出力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。

特許文献１には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が既に提案されている。

上記特許文献１に記載されたクラッチプーリ装置は、プーリとその内側に組込まれたプーリハブとの間に断面が角形の線材から成るクラッチばねを組込み、その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し、クラッチばねの一端のコイル部端末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２００３−３２２１７４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、図７に示すように、プーリハブ３１の端部に形成されたうず巻き溝３２内にクラッチばね３３の一端のコイル部３３ａを挿入してプーリハブ３１に係止する構造であるため、うず巻き溝３２の入口部より外側においてコイル部３３ａの外周とプーリ３０の内周に形成されたクラッチ面３４間に大きな隙間δ₁ が形成される。このため、トルク伝達時の変形モードは、図８に示すように、クラッチばね３３の前記うず巻き溝３２の入口部と対応する位置に折れ曲がり部３５が形成されるようになり、その折れ曲がり部３５に応力が集中することになる。したがって、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３５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。

この発明の課題は、クラッチばねが疲労によって折損するの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、第１の発明においては、入力部材とその内側に組込まれて相対的に回転自在に支持された出力部材と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入力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、前記出力部材には外周面で開口するうず巻き溝を設け、このうず巻き溝にクラッチばねの一端のコイル部を挿入して抜け止めしたスプリングクラッチにおいて、前記コイル部の前記うず巻き溝内に挿入される挿入部をコイル部の外周に径方向の段差が形成されるよう薄肉厚とした構成を採用したのである。

また、第２の発明においては、入力部材とその内側に組込まれて相対的に回転自在に支持された出力部材と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入力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、前記出力部材には外周面で開口するうず巻き溝を設け、このうず巻き溝にクラッチばねの一端のコイル部を挿入して抜け止めしたスプリングクラッチにおいて、前記クラッチばねの前記うず巻き溝に挿入された挿入部を除く外周全体にクラッチ材を設けた構成を採用したのである。

第２の発明に係るスプリングクラッチにおいて、クラッチ材として、摩擦係数の高い摩擦材を用いるのが好ましい。

第１の発明および第２の発明のいずれの発明もうず巻き溝の入口部より外側においてコイル部の外周とクラッチ面間に形成される隙間を小さくすることができる。このため、クラッチばねの拡径によるクラッチ係合時のコイル部の折れ曲がりによる変形量は少なく、その折れ曲がり部で発生する応力も小さくなり、クラッチばねの疲労による破損を防止し、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。

第２の発明に係るスプリングクラッチにおいて、クラッチ材として摩擦材を用いると、トルク伝達の容量が増え、クラッチばねの外周と入力部材の内周に設けたクラッチ面の接触面積を減らすことができ、軸方向長さを短縮することができる。

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に示すように、スプリングクラッチは、、入力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部材としてのプーリハブ２とを有し、前記プーリハブ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。

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、外周の両端部には鍔３ａ、３ｂが設けられ、その鍔３ａ、３ｂ間に軸方向に延びる溝状のグリース溜り４が周方向に等間隔に形成されている。

図３に示すように、出力軸２ａとスリーブ２ｂ間には相対的に回り止めする回り止め機構５が設けられている。回り止め機構５は、出力軸２ａの外周周方向に軸方向に延びる複数の回り止め突条６を形成し、各突条６をスリーブ２ｂの内周に形成された回り止め溝７に圧入している。

図１に示すように、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。

プーリ１にはグリース封入空間１０の外周壁となる内周に円筒状のクラッチ面１１が形成されている。一方、グリース封入空間１０内にはコイルスプリングから成るクラッチばね１２が組込まれている。

クラッチばね１２は断面が角形の線材から成り、そのクラッチばね１２は自然状態において外径がクラッチ面１１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、外周面がクラッチ面１１に弾性接触している。

図１及び図２に示すように、プーリハブ２を形成するスリーブ２ｂの片シール軸受８側に位置する一端のフランジ３ａには切欠部１３が設けられている。切欠部１３の底面は、プーリハブ２の外周円筒面と同径の円弧面１３ａと、その円弧面１３ａの周方向一端に連続する平坦面１３ｂとから成り、その平坦面１３ｂの他端に連続してうず巻き溝１４が形成され、このうず巻き溝１４の閉塞端に係合溝部１５が内向きに設けられている。

クラッチばね１２の一端のコイル部１２ａは上記うず巻き溝１４に挿入され、その一端に設けられた係合片１６と係合溝部１５の係合によってコイル部１２ａは抜け止めされている。

図４に示すように、コイル部１２ａの上記うず巻き溝１４に挿入された挿入部１２ａ’は薄肉厚とされてコイル部１２ａの外周に径方向の段差ｈが形成され、その段差部の径方向に延びる端面１７が切欠部１３の一端面１３ｃと周方向で対向している。

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、クランクシャフトの回転がプーリ１に伝達されると、クラッチばね１２は、クラッチ面１１と接触により拡径して、クラッチ面１１に対する圧接係合力が増大し、そのクラッチばね１２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１２が縮径してクラッチ面１１に対する圧接係合力が弱くなり、クラッチばね１２とクラッチ面１１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。

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。

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およびグリース溜り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１２とクラッチ面１１の接触部を潤滑する。

実施の形態で示すように、クラッチばね１２の一端のコイル部１２ａにおいて、図４に示すように、うず巻き溝１４に挿入される挿入部１２ａ’を薄肉厚としてコイル部１２ａの外周に径方向の段差ｈを形成し、その段差部の径方向に延びる端面１７を切欠部１３の一端面１３ｃと周方向で対向させることにより、コイル部１２ａの外周面とクラッチ面１１間に形成される隙間δ₀ を図７に示す従来のものより小さくすることができる。

このため、クラッチばね１２の拡径によるクラッチ係合時、図５に示すように、コイル部１２ａの挿入部１２ａ’を除く外周がクラッチ面１１に接触して折れ曲がりが形成されることはなく、また、折れ曲がりが形成されてもその変形量はきわめて少ない。

したがって、クラッチの係合によるトルク伝達と係合解除による遮断とが繰り返し行なわれてもコイル部１２ａが疲労によって破損することはなく、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。

図４に示す例では、コイル部１２ａの外周とクラッチ面１１間の隙間を小さくするため、コイル部１２ａの挿入部１２ａ’を薄肉厚として外周に径方向の段差を形成したが、図６に示すように、うず巻き溝１４に挿入される挿入部１２ａ’を除くクラッチばね１２の外周全体にクラッチ材１８を接着等による手段を介して固着してもよい。この場合においても、コイル部１２ａの疲労による破損を防止し、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。

ここで、クラッチ材１８として摩擦材を用いると、トルク伝達の容量が増え、クラッチばね１２の外周とクラッチ面１１との接触面積を減少させることができ、軸方向長さを短縮することができる。

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１のII−II線に沿った断面図 図１のIII−III線に沿った断面図 図２の一部分を拡大して示す断面図 スプリングクラッチの係合状態を示す断面図 この発明に係るスプリングクラッチの他の実施形態を示す断面図 従来のスプリングクラッチを示す縦断側面図 図７に示すスプリングクラッチの係合状態を示す一部拡大断面図

符号の説明

１ プーリ（入力部材）
２ プーリハブ（出力部材）
１１ クラッチ面
１２ クラッチばね
１２ａ コイル部
１２ａ’ 挿入部
ｈ 段差
１８ クラッチ材

Claims (3)

1. 入力部材とその内側に組込まれて相対的に回転自在に支持された出力部材と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入力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、前記出力部材には外周面で開口するうず巻き溝を設け、このうず巻き溝にクラッチばねの一端のコイル部を挿入して抜け止めしたスプリングクラッチにおいて、前記コイル部の前記うず巻き溝内に挿入される挿入部をコイル部の外周に径方向の段差が形成されるよう薄肉厚としたことを特徴とするスプリングクラッチ。
2. 入力部材とその内側に組込まれて相対的に回転自在に支持された出力部材と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入力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、前記出力部材には外周面で開口するうず巻き溝を設け、このうず巻き溝にクラッチばねの一端のコイル部を挿入して抜け止めしたスプリングクラッチにおいて、前記クラッチばねの前記うず巻き溝に挿入された挿入部を除く外周全体にクラッチ材を設けたことを特徴とするスプリングクラッチ。
3. 前記クラッチ材が、摩擦係数の高い摩擦材から成る請求項２に記載のスプリングクラッチ。

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