JP2007333051A - Spring clutch - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention transmits the rotation of the input member in one direction to the output member by a clutch spring incorporated between the input member and the output member, and the input member when the rotation speed of the output member exceeds the rotation speed of the input member. The present invention relates to a spring clutch that interrupts transmission of rotation from the motor to the output member.
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。 In general, in an accessory drive device that transmits the rotation of the crankshaft of the engine to the rotation shaft of the engine accessory by a belt transmission, when the engine is decelerated suddenly, a pulley attached to the rotation shaft of the engine accessory is also included. Try to slow down as well. At this time, if the engine accessory is an alternator, the rotating shaft of the alternator has a large inertial force, so even if the engine is suddenly decelerated, the rotating shaft is not suddenly decelerated, and a pulley mounted on the rotating shaft Tries to keep turning at a constant speed.
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。 In this case, a large rotational speed difference is generated between the pulley on the crankshaft and the pulley on the rotating shaft of the alternator, and the belt tension increases and the belt is easily damaged.
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。 Further, the crankshaft changes its angular velocity during one rotation, and slippage occurs between the pulley and the belt due to the fluctuation of the angular velocity, and the belt wears due to the slipping, and durability is lowered.
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。
In the clutch pulley device described in
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。 Further, when the rotation speed of the pulley hub exceeds the rotation speed of the pulley, the clutch spring is reduced in diameter so that slippage occurs at the contact portion between the clutch surface of the pulley and the clutch spring, thereby causing the pulley to rotate freely.
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。
By the way, in the clutch pulley apparatus described in the above-mentioned
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。 For this reason, in the deformation mode of the clutch spring at the time of torque transmission, a bent portion is formed at a position corresponding to the inlet portion of the spiral groove of the clutch spring, and stress at the time of torque input is concentrated on the bent portion. It will be.
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。 Therefore, when the transmission torque is repeatedly applied, the bent portion may be broken due to fatigue, and there is a point to be improved in improving durability.
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。 An object of the present invention is to provide a spring clutch with excellent durability that can prevent the clutch spring from being broken by fatigue.
上記の課題を解決するため、この発明においては、円筒形のクラッチ面を内周に有する筒状の入力部材と、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の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、前記クラッチ面とクラッチばねの外径面間に半径方向隙間を形成し、前記入力部材にはクラッチばねの一端部と軸方向で対向する端板を設け、前記出力部材の外周にはクラッチばねの他端部と軸方向で対向するフランジを形成し、前記端板のクラッチばねと対向する対向面および前記フランジのクラッチばねと対向する対向面のそれぞれに、クラッチばねの端末コイル部の傾斜状側面に沿う傾斜面と、端末コイル部の端面が係合可能な係合面とで形成されるV形の係合凹部を形成した構成を採用したのである。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, a cylindrical input member having a cylindrical clutch surface on the inner periphery, and an output member that is incorporated inside the input member and is relatively rotatably supported And a cylindrical clutch spring incorporated between the input member and the output member, and when the relative rotation of the input member with respect to the output member in one direction is increased, the clutch spring is expanded to rotate torque from the input member to the output member. In the spring clutch, a radial clearance is formed between the clutch surface and the outer diameter surface of the clutch spring, and the input member is provided with an end plate facing the one end portion of the clutch spring in the axial direction, A flange facing the other end of the clutch spring in the axial direction is formed on the outer periphery of the output member, a facing surface facing the clutch spring of the end plate, and a clutch spring of the flange A V-shaped engagement recess formed by an inclined surface along the inclined side surface of the terminal coil portion of the clutch spring and an engagement surface with which the end surface of the terminal coil portion can be engaged is formed on each of the facing surfaces facing each other. The configuration was adopted.
また、この発明においては、回転トルクの伝達部での回転方向ガタを小さくするため、前記係合凹部を端板およびフランジの周方向に連続して形成した構成を採用している。 In the present invention, in order to reduce the backlash in the rotational direction at the rotational torque transmission portion, a configuration is adopted in which the engaging recess is formed continuously in the circumferential direction of the end plate and the flange.
上記の構成からなるスプリングクラッチにおいては、出力部材に対して入力部材が一方向に回転すると、端板に形成された係合凹部の係合面がクラッチばねの一端面(トルク入力側端面)を押圧する。このとき、クラッチばねの他端面(トルク出力側端面)はフランジに形成された係合凹部の係合面に係合しているため、クラッチばねは拡径してクラッチ面に圧接し、その圧接によりクラッチばねは入力部材と共に回転し、その回転がクラッチばねのトルク出力側端面からフランジに形成された係合凹部の係合面に伝達され、出力部材が入力部材と同方向に回転する。 In the spring clutch configured as described above, when the input member rotates in one direction with respect to the output member, the engagement surface of the engagement recess formed in the end plate is connected to one end surface (torque input side end surface) of the clutch spring. Press. At this time, since the other end surface (torque output side end surface) of the clutch spring is engaged with the engagement surface of the engagement recess formed in the flange, the clutch spring expands in diameter and presses against the clutch surface. Thus, the clutch spring rotates together with the input member, and the rotation is transmitted from the torque output side end surface of the clutch spring to the engagement surface of the engagement recess formed in the flange, and the output member rotates in the same direction as the input member.
上記のように、クラッチ面とクラッチばねの外径面間に半径方向隙間を形成し、入力部材に設けられた端板のクラッチばねと対向する対向面および出力部材の外周に設けられたフランジのクラッチばねと対向する対向面のそれぞれに、クラッチばねの端末コイル部の傾斜状側面に沿う傾斜面と、端末コイル部の端面が係合可能な係合面とで形成される係合凹部を形成したことにより、出力部材に対する入力部材の一方向への回転によりクラッチばねが拡径してトルク出力側端面からフランジに形成された係合凹部の係合面に回転トルクを伝達することができる。このため、クラッチばねから出力部材への回転トルクの伝達に際して、クラッチばねに折れ曲がり部を形成する必要がなく、また、トルク伝達の際にクラッチばねに折れ曲がり部が形成されることもないので、クラッチばねの疲労破壊による破損を防止することができる。 As described above, a radial clearance is formed between the clutch surface and the outer diameter surface of the clutch spring, and the end plate provided on the input member is opposed to the clutch spring and the flange provided on the outer periphery of the output member. An engaging recess formed by an inclined surface along the inclined side surface of the terminal coil portion of the clutch spring and an engaging surface with which the end surface of the terminal coil portion can engage is formed on each of the opposing surfaces facing the clutch spring. As a result, the clutch spring is enlarged in diameter by rotation of the input member in one direction with respect to the output member, and rotational torque can be transmitted from the torque output side end surface to the engagement surface of the engagement recess formed in the flange. For this reason, it is not necessary to form a bent portion in the clutch spring when transmitting rotational torque from the clutch spring to the output member, and a bent portion is not formed in the clutch spring during torque transmission. Damage due to fatigue failure of the spring can be prevented.
また、クラッチばねは拡径してクラッチ面に圧接するため、クラッチ面に圧接するまでのクラッチばねの拡径によって入力部材からクラッチばねに負荷される衝撃力を緩和することができる。このため、クラッチばねや出力部材に衝撃力が負荷されることがないので、これらの部品の破損防止に効果を挙げることができると共に、入力部材から出力部材に回転トルクをスムーズに伝達することができる。 In addition, since the clutch spring is expanded in diameter and pressed against the clutch surface, the impact force applied to the clutch spring from the input member can be reduced by expanding the clutch spring until it is pressed into contact with the clutch surface. For this reason, since an impact force is not applied to the clutch spring or the output member, it is possible to effectively prevent damage to these parts, and to smoothly transmit the rotational torque from the input member to the output member. it can.
さらに、クラッチばねがクラッチ面に圧接係合することにより、そのクラッチばねから出力部材に大きな回転トルクを伝達することができる。 Furthermore, a large rotational torque can be transmitted from the clutch spring to the output member by press-engaging the clutch spring to the clutch surface.
また、出力部材の回転速度が入力部材の回転速度を上回ると、フランジに形成された係合面はクラッチばねのトルク出力側の端面から離反し、傾斜面の段差を乗り越える動作を繰り返し、入力部材から出力部材への回転伝達を遮断することができる。 When the rotation speed of the output member exceeds the rotation speed of the input member, the engagement surface formed on the flange separates from the end surface on the torque output side of the clutch spring, and repeats the operation of overcoming the step on the inclined surface. Rotation transmission from to the output member can be cut off.
ここで、入力部材から出力部材への回転トルクの遮断時、端板に形成された係合凹部の係合面とフランジに形成された係合凹部の係合面は周方向に位相がずれ、その位相のずれにより、クラッチばねのトルク入力側の端面と端板側の係合面との間、または、クラッチばねのトルク出力側の端面とフランジ側の係合面との間に回転方向の間隔が形成されることになり、その間隔は、入力部材から出力部材への回転伝達時に回転方向のガタとなり、入力部材の回転を出力部材に直ちに伝達することができなくなる。 Here, when the rotational torque from the input member to the output member is interrupted, the engagement surface of the engagement recess formed on the end plate and the engagement surface of the engagement recess formed on the flange are out of phase in the circumferential direction, Due to the phase shift, the rotational direction between the end surface on the torque input side of the clutch spring and the engagement surface on the end plate side or between the end surface on the torque output side of the clutch spring and the engagement surface on the flange side is reduced. An interval is formed, and the interval becomes a backlash in the rotation direction when the rotation is transmitted from the input member to the output member, and the rotation of the input member cannot be immediately transmitted to the output member.
このため、係合凹部を端板およびフランジの周方向に連続して形成することにより、端板に形成された係合凹部の係合面とフランジに形成された係合凹部の係合面が周方向に位相がずれた際には、クラッチばねの一方の端末コイル部の端部は次の係合凹部に嵌合することになるため、回転方向のガタを小さくすることができる。 For this reason, by forming the engagement recess continuously in the circumferential direction of the end plate and the flange, the engagement surface of the engagement recess formed in the end plate and the engagement surface of the engagement recess formed in the flange When the phase is shifted in the circumferential direction, the end portion of one terminal coil portion of the clutch spring is fitted into the next engagement recess, so that the play in the rotational direction can be reduced.
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に示すように、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、そのプーリハブ2とプーリ1は一端部間に組込まれた軸受3によって相対的に回転自在に支持されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a
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。また、プーリ1の他端部には端板5が形成され、その端板5の内周にプーリハブ2の他端部を回転自在に支持する滑り軸受6が取付けられている。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7が設けられ、そのフランジ7と端板5間において、クラッチ面4とプーリハブ2間にクラッチばね8が組込まれている。
A
クラッチばね8は断面が角形の線材から形成されて円筒状とされ、自然状態での外径はクラッチ面4の内径より小さく、そのクラッチ面4との間に半径方向隙間δが形成されている。
The
図1、図3および図4に示すように、プーリ1に形成された端板5のクラッチばね8に対する対向面には複数の係合凹部9が周方向に連続して形成されている。係合凹部9は、クラッチばね8の端末コイル部の傾斜状側面8aに沿う傾斜面9aと、上記端末コイル部のトルク入力側端面8bが係合可能な係合面9bとで形成されてV形とされている。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, a plurality of
図1、図2および図4に示すように、プーリハブ2に形成されたフランジ7のクラッチばね8に対する対向面には複数の係合凹部10が周方向に連続して形成されている。係合凹部10は、クラッチばね8の端末コイル部の傾斜状側面8cに沿う傾斜面10aと、上記端末コイル部のトルク出力側端面8dが係合可能な係合面10bとで形成されてV形とされている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, a plurality of
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。
In the spring clutch having the above-described configuration, when driving the alternator as an engine auxiliary machine, a
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3の矢印で示す方向に回転すると、端板5に形成された係合凹部9の係合面9bがクラッチばね8のトルク入力側の端面8bを押圧する。
In the use state as described above, when the rotation of the crankshaft is transmitted to the
このとき、クラッチばね8のトルク出力側端面8dはフランジ7に形成された係合凹部10の係合面10bに係合しているため、クラッチばね8は拡径し、その拡径によってクラッチばね8の外周全体がクラッチ面4に接触する。
At this time, since the torque output
また、クラッチばね8の拡径により、クラッチ面4に対する圧接係合力が増大して、クラッチばね8はプーリ1と一体に回転し、クラッチばね8のトルク出力側端面8dからフランジ7に形成された係合凹部10の係合面10bに回転トルクが伝達され、プーリハブ2がプーリ1と同方向に回転する。
Further, due to the diameter expansion of the
このように、プーリ1からプーリハブ2への回転トルクの伝達時、クラッチばね8は拡径し、外周の全体がクラッチ面4に圧接する状態でトルク出力側の端面8dからフランジ7に形成された係合凹部10の係合面10bに伝達されるため、
クラッチばね8に折れ曲がり部が形成されることはない。このため、クラッチばね8が疲労破壊により破損するというようなことはなく、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。
As described above, when the rotational torque is transmitted from the
A bent portion is not formed in the
また、クラッチばね8は拡径してクラッチ面4に圧接するため、クラッチ面4に圧接するまでのクラッチばね8の拡径によってプーリ1からクラッチばね8に負荷される衝撃力を緩和することができる。このため、クラッチばね8やプーリハブ2に衝撃力が負荷されることがないので、これらの部品の破損防止に効果を挙げることができると共に、プーリ1からプーリハブ2に回転トルクをスムーズに伝達することができる。
Further, since the
さらに、クラッチばね8がクラッチ面4に圧接係合することにより、そのクラッチばね8からプーリハブ2に大きな回転トルクを伝達することができる。
Further, when the
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、フランジ7に形成された係合凹部10の係合面10bはクラッチばねのトルク出力側の端面8dから離反し、傾斜面の段差を乗り越える動作を繰り返してプーリ1からプーリハブ2への回転伝達が遮断される。
When the rotational speed of the
ここで、プーリ1からプーリハブ2への回転トルクの遮断時、端板5に形成された係合凹部9の係合面9bとフランジ7に形成された係合凹部10の係合面10bは周方向に位相がずれ、その位相のずれにより、クラッチばね8のトルク入力側の端面8bと端板5側の係合面9bとの間、または、クラッチばね8のトルク出力側の端面8dとフランジ7側の係合面10bとの間に回転方向の間隔が形成されることになる。その間隔は、プーリ1からプーリハブ2への回転伝達時に回転方向のガタとなり、プーリ1の回転をプーリハブ2に直ちに伝達することができなくなる。
Here, when the rotational torque from the
実施の形態で示すように、端板5およびフランジ7のそれぞれに複数の係合凹部9および10を周方向に連続して形成することにより、端板5に形成された係合凹部9の係合面9bとフランジ7に形成された係合凹部10の係合面10bが周方向に位相が大きくずれた際には、クラッチばね8のトルク入力側端面8bとトルク出力側端面8dの一方が次の係合凹部に嵌合することになる。その結果、回転方向のガタを小さくすることができ、プーリ1の回転をプーリハブ2に直ちに伝達することができる。
As shown in the embodiment, a plurality of engaging
1 プーリ(入力部材)
2 プーリハブ(出力部材)
4 クラッチ面
5 端板
7 フランジ
8 クラッチばね
8a 傾斜状側面
8b トルク入力側端面
8c 傾斜状側面
8d トルク出力側端面
9 係合凹部
9a 傾斜面
9b 係合面
10 係合凹部
10a 傾斜面
10b 係合面
1 Pulley (input member)
2 Pulley hub (output member)
4
Claims (2)
前記クラッチ面とクラッチばねの外径面間に半径方向隙間を形成し、前記入力部材にはクラッチばねの一端部と軸方向で対向する端板を設け、前記出力部材の外周にはクラッチばねの他端部と軸方向で対向するフランジを形成し、前記端板のクラッチばねと対向する対向面および前記フランジのクラッチばねと対向する対向面のそれぞれに、クラッチばねの端末コイル部の傾斜状側面に沿う傾斜面と、端末コイル部の端面が係合可能な係合面とで形成されるV形の係合凹部を形成したことを特徴とするスプリングクラッチ。 A cylindrical input member having a cylindrical clutch surface on the inner periphery, an output member incorporated inside the input member and supported relatively rotatably, and incorporated between the input member and the output member A spring clutch comprising a cylindrical clutch spring, wherein the clutch spring is expanded in diameter in one direction relative to the output member to transmit a rotational torque from the input member to the output member;
A radial clearance is formed between the clutch surface and the outer diameter surface of the clutch spring, the input member is provided with an end plate facing the one end portion of the clutch spring in the axial direction, and the outer periphery of the output member is provided with the clutch spring. A flange facing the other end portion in the axial direction is formed, and an inclined side surface of the terminal coil portion of the clutch spring is formed on each of the facing surface facing the clutch spring of the end plate and the facing surface facing the clutch spring of the flange. A spring clutch characterized in that a V-shaped engagement recess formed by an inclined surface along the edge and an engagement surface with which an end surface of the terminal coil portion can be engaged is formed.
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