JP2007309408A - 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とプーリハブ２の間に組込まれた断面が角形の線材からなるクラッチばね１０の中心軸に直交する断面形状を楕円形とし、その楕円形クラッチばね１０の長軸側の外周をクラッチ面４に弾性接触させる。クラッチばね１０の一端の端末部１０ａをプーリハブ２に形成された渦巻き溝６内に挿入して固定する。プーリ１の一方向への回転時にクラッチ面４との接触によりクラッチばね１０を拡径し、その拡径時に、クラッチばね１０の短軸側の外周をクラッチ面４に遅れて弾性接触させるようにして、クラッチで発生する急激なトルク入力を緩和し、スプリングクラッチの耐久性の向上を図る。
【選択図】図１

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の一方向の回転を出力部材に伝達すると共に、出力部材の回転速度が入力部材の回転速度を上回った場合に入力部材から出力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。

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においては、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な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、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一方の端末部を挿入して係止する構造であるため、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プーリの内周に形成されたクラッチ面間に隙間が形成される。

このため、トルク伝達時のクラッチばねの変形モードは、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ることになり、その折れ曲がり部にトルク入力時の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、上記折れ曲がり部が疲労によって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、第１の発明においては、円筒形のクラッチ面を内周に有する入力部材と、その入力部材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、前記入力部材と出力部材間に組込まれたクラッチばねとから成り、前記出力部材に対する入力部材の一方向の相対回転時にクラッチ面との接触によりクラッチばねを拡径させて入力部材から出力部材へ回転トルクを伝達するようにしたスプリングクラッチにおいて、前記クラッチばねの中心軸と直交する方向の断面形状を楕円形とし、そのクラッチばねの一方の端末部を出力部材の外周で開口する渦巻き溝内に挿入して両部材を固定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、クラッチ面を内周に有する入力部材と、その入力部材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、前記入力部材と出力部材間に組込まれた円筒形クラッチばねとから成り、前記出力部材に対する入力部材の一方向の相対回転時にクラッチ面との接触によりクラッチばねを拡径させて入力部材から出力部材へ回転トルクを伝達するようにしたスプリングクラッチにおいて、前記クラッチ面の中心軸に直交する断面形状を楕円形とし、その楕円形クラッチ面の短軸側に円筒形クラッチばねの外周対向位置を弾性接触させ、かつクラッチばねの一方の端末部を出力部材の外周で開口する渦巻き溝内に挿入して両部材を固定した構成を採用したのである。

第１の発明のように、クラッチばねの中心軸と直交する方向の断面形状を楕円形とすることにより、入力部材の一方向の回転時、長軸側の外周で弾性接触するクラッチばねはクラッチ面との接触により円形に弾性変形して、短軸側が遅れてクラッチ面に弾性接触することになり、その短軸側外周の接触遅れにより、クラッチで発生する急激なトルク入力が緩和され、スプリングクラッチの耐久性の向上を図ることができる。

また、第２の発明のように、クラッチ面の中心軸に直交する断面形状を楕円形とし、その楕円形クラッチ面の短軸側に円筒形クラッチばねの外周対向位置を弾性接触させることにより、入力部材の一方向の回転時、クラッチ面の短軸側に弾性接触するクラッチばねはクラッチ面との接触により楕円形に弾性変形して、クラッチ面の長軸側に接触し始め、その長軸側内面への接触遅れにより、クラッチで発生する急激なトルク入力が緩和され、スプリングクラッチの耐久性の向上を図ることができる。

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の第１の実施形態を示す。図示のように、入力部材としてのプーリ１の内側には出力部材としてのプーリハブ２が組込まれ、軸受３によって相対的に回転自在に支持されている。

プーリ１の内周には円筒形のクラッチ面４が形成されている。一方、プーリハブ２の外周には、上記軸受３に近接する一端部にフランジ５が設けられている。フランジ５の外周には径方向の段差が形成され、その小径部５ａの外周は楕円形とされている。また、小径部５ａには楕円形外周で開口する渦巻き溝６が設けられている。

プーリ１とプーリハブ２間にはクラッチばね１０が組込まれている。クラッチばね１０は断面が角形の線材から成り、そのクラッチばね１０の中心軸に直交する断面形状は楕円形とされ、自然状態での長軸側の長さはクラッチ面４の内径より大きく、縮径された状態でプーリ１内に組込まれて、長軸側の外周がクラッチ面４と弾性接触している。

クラッチばね１０はプーリハブ２の一端部のフランジ５とプーリハブ２の他端部に嵌合された抜止め板７によって軸方向に位置決めされている。このクラッチばね１０のフランジ５側の端末部１０ａはフランジ５の小径部５ａに形成された前記渦巻き溝６内に挿入されて固定されている。

上記の構成から成るスプリングクラッチにおいて、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とクランク軸上のプーリ間にかけ渡されたベルトを介してクランク軸の回転をプーリ１に伝達する。

上記のような使用状態において、クランク軸の回転がプーリ１に伝達され、そのプーリ１が図２の矢印で示す方向に回転すると、クラッチばね１０がクラッチ面４との接触により拡径して、クラッチ面４に対する係合力が高まると共に、クラッチばね１０が円形に弾性変形し、クラッチばね１０の短軸側の外周がクラッチ面４に遅れて弾性接触し、そのクラッチばね１０を介してプーリ１の回転がプーリハブ２に伝達される。

クラッチばね１０の拡径によるトルク伝達時、上記のように、クラッチばね１０の短軸側の外周がクラッチ面４に遅れて弾性接触するため、その短軸側外周の接触遅れにより、クラッチで発生する急激なトルク入力は緩和されることになり、スプリングクラッチの耐久性の向上を図ることができる。

プーリ１からプーリハブ２への回転トルクの伝達状態において、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、クラッチばね１０の端末部１０ａがプーリハブ２の回転方向に引き込まれ、クラッチばね１０が縮径し、そのクラッチばね１０の長軸側の外周面とクラッチ面４との接触部で滑りが生じてプーリ１がフリー回転し、プーリ１からプーリハブ２への回転伝達が遮断される。

図４及び図５は、この発明に係るスプリングクラッチの第２の実施形態を示す。この実施形態においては、プーリ１の内周に形成されたクラッチ面４の中心軸に直交する断面の形状を楕円形とし、一方、クラッチばね１０を円筒形とし、そのクラッチばね１０の外周対向位置を楕円形クラッチ面４の短軸側の内面に弾性接触させている点、およびフランジ５の小径部５ａの外周を円筒形とし、その円筒形外周において渦巻き溝６を開口させている点で第１の実施形態で示すスプリングクラッチと相違している。このため、第１の実施形態で示すスプリングクラッチと同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態で示すように、クラッチ面４を楕円形とし、その楕円形クラッチ面４の短軸側の内面に円筒形クラッチばね１０の外周対向位置を弾性接触させることによって、プーリ１の図５の矢印で示す一方向の回転時、クラッチ面４の短軸側に弾性接触するクラッチばね１０はクラッチ面４との接触により楕円形に弾性変形して、クラッチ面４の長軸側に接触し始め、その長軸側への接触遅れにより、クラッチで発生する急激なトルク入力が緩和される。したがって、この場合もスプリングクラッチの耐久性の向上を図ることができる。

この発明に係るスプリングクラッチの第１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 プーリハブの一部とクラッチばねとを示す分解斜視図 この発明に係るスプリングクラッチの第２の実施の形態を示す縦断正面図 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図

符号の説明

１ プーリ(入力部材)
２ プーリハブ(出力部材)
４ クラッチ面
６ 渦巻き溝
１０ クラッチばね
１０ａ 端末部

Claims (2)

1. 円筒形のクラッチ面を内周に有する入力部材と、その入力部材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、前記入力部材と出力部材間に組込まれたクラッチばねとから成り、前記出力部材に対する入力部材の一方向の相対回転時にクラッチ面との接触によりクラッチばねを拡径させて入力部材から出力部材へ回転トルクを伝達するようにしたスプリングクラッチにおいて、
   前記クラッチばねの中心軸と直交する方向の断面形状を楕円形とし、そのクラッチばねの一方の端末部を出力部材の外周で開口する渦巻き溝内に挿入して両部材を固定したことを特徴とするスプリングクラッチ。
2. クラッチ面を内周に有する入力部材と、その入力部材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、前記入力部材と出力部材間に組込まれた円筒形クラッチばねとから成り、前記出力部材に対する入力部材の一方向の相対回転時にクラッチ面との接触によりクラッチばねを拡径させて入力部材から出力部材へ回転トルクを伝達するようにしたスプリングクラッチにおいて、
   前記クラッチ面の中心軸に直交する断面形状を楕円形とし、その楕円形クラッチ面の短軸側に円筒形クラッチばねの外周対向位置を弾性接触させ、かつクラッチばねの一方の端末部を出力部材の外周で開口する渦巻き溝内に挿入して両部材を固定したことを特徴とするスプリングクラッチ。

Images