JP3020909U - コイルスプリングおよび該コイルスプリングを有する電磁スプリングクラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻き締め、巻き緩めを行う際に巻線間に生ず
る摩擦力が均一なコイルスプリングを提供すること 【解決手段】 巻線２４同志の側面が密着するように巻
回されて円筒状に形成され、少なくとも一方の端部（右
端部）は径方向へ折曲されたコイルスプリング３２にお
いて、折曲された部位３４を含む端部は、外力が加わら
ない状態において隣接する巻線２４の側面から軸線方向
へ離間している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、電磁スプリングクラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】

電磁スプリングクラッチの一般的な構成について図１〜図６を用いて説明する 。 まず、電磁スプリングクラッチ１０の構成について説明する。 １２はフィールドコアであり、電磁コイル１４を内蔵する。 １６はアーマチュアであり、電磁コイル１４内に配され、電磁コイル１４に付 勢されて軸線方向に移動可能である。 １８は第１の回転軸であり、アーマチュア１６内を回転自在に挿通する。 ２０は第２の回転軸であり、第１の回転軸１８に同軸に、また第１の回転軸１ ８に対しフリー状態に回転自在に配されている。 なお、第１の回転軸１８は必ずしも、アーマチュア１６内を挿通する必要はな く、例えば第１の回転軸１８の一端がアーマチュア１６の一方側からアーマチュ ア１６内に挿入され、第２の回転軸２０の一端はアーマチュア１６の他方側から アーマチュア１６内に挿入され、各回転軸１８、２０のアーマチュア１６内の一 端同志がフリー状態に回転自在に接近して配される構成であってもよい。

【０００３】 ２２はコイルスプリングであり、図３に示すように巻線２４同志の側面が密着 するように巻回されて円筒状に形成されている。コイルスプリング２２は、アー マチュア１６内において第１の回転軸１８の外周面上と第２の回転軸２０の外周 面上に跨がって配されている。また、両端側は径方向に折曲され、一端側は第２ の回転軸２０に、他端側はアーマチュア１６に掛止されている。 ２６は円盤状に形成されたプレートであり、第１の回転軸１８の外周面に取り 付けられて第１の回転軸１８と一体に回転する。

【０００４】 次に、動作について説明する。なお、第２の回転軸２０は外力（回転力）を受 けて回転している。 電磁コイル１４が非通電時においては、図１に示すようにアーマチュア１６は プレート２６とは無接触状態であり、アーマチュア１６はコイルスプリング２２ を介して第２の回転軸２０と一体に回転し、第１の回転軸１８は静止状態を保っ ている。 この状態において電磁コイル１４が通電されると、図２に示すようにフィール ドコア１２〜アーマチュア１６〜プレート２６〜軸受２８を結んだ破線Ａに示す 磁気回路が形成され、アーマチュア１６の内側端面はプレート２６に吸引され、 アーマチュア１６の回転に制動力が加わる。すると、アーマチュア１６の回転数 は第２の回転軸２０より少なくなり、次第にコイルスプリング２２は巻き締めら れて縮径し、第１の回転軸１８と第２の回転軸２０を締めつける。 すると第１の回転軸１８は第２の回転軸２０と一体となって回転を行う。 電磁コイル１４への通電をストップさせると、アーマチュア１６がコイルスプ リング２２の弾性力によりプレート２６から離反し、コイルスプリング２２は自 らの弾性力により拡径し、第１の回転軸１８の巻き締めが解除されて第１の回転 軸１８の回転が停止する。

【０００５】 上述の電磁スプリングクラッチは電磁コイル１４に通電した際に第１の回転軸 １８と第２の回転軸２０が一体に回転する構成になっているが、これとは逆に、 電磁コイルに通電した際にはコイルスプリングの巻き締めを緩め、第１の回転軸 と第２の回転軸の一体回転を解除する逆作動電磁スプリングクラッチも有る（特 願昭61-244938 号) 。 さらに、所定の回転角度で一体に回転している第 1の回転軸と第 2の回転軸の 一体回転を解除し、電磁コイルに通電すると再び両者が一体回転を所定の回転角 度まで行うという電磁スプリングクラッチも有る( 特願昭62-17790号) 。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記従来の電磁スプリングクラッチには次のような課題がある。 電磁スプリングクラッチに使用されているコイルスプリング２２の両端部に形 成された折曲部分では、巻線の折曲方向の外側部分Ｂが伸び、内側部分Ｃが縮む ために、縮んだ部分が側方に迫り出して巻線の側面には図５、図６に示すように コイルスプリング２２の軸線方向に突出する凸部３０が形成され、この凸部３０ は隣接する巻線２４の側面と略点接触する。 さらに、コイルスプリング２２は密着巻きであり、各巻線同志は互いに密着す る方向（軸線方向に沿ってコイルスプリング２２自体の中心方向）に常時付勢さ れているが、折曲部分ではこの凸部３０によりコイルスプリングの端部がこの付 勢力に抗して逆方向に押し広げられ、コイルスプリング２２の折曲された端部の コイルスプリング２２の中心方向に向かう付勢力が増す。

【０００７】 よって、凸部３０と該凸部３０と当接する巻線２４の側面との間に生ずる摩擦 力は、面接触する他の巻線間の摩擦力に比較して大きくなる。また、凸部３０が 隣接する巻線２４の外周面に引っ掛かる場合もある。 このため、クラッチ動作を行うべく、コイルスプリング２２が巻き締め、巻き 緩められる際に巻線間の摩擦力が均一でなく、また引っ掛かることにより、巻き 締め、巻き緩め速度にバラツキが生じ、クラッチ動作の応答時間にもバラツキが 生じてしまうため、時間的に精度が要求される分野に使用することができないと いう課題がある。

【０００８】 従って、本考案は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、巻 き締め、巻き緩めを行う際に巻線間に生ずる摩擦力が均一なコイルスプリングと 、クラッチ動作時間にバラツキが少ない電磁スプリングクラッチを提供すること にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するため次の構成を備える。 すなわち、本考案のコイルスプリングは、巻線同志の側面が密着するように巻 回されて円筒状に形成され、少なくとも一方の端部は径方向へ折曲されたコイル スプリングにおいて、前記折曲された部位を含む端部は、外力が加わらない状態 において隣接する巻線の側面から軸線方向へ離間していることを特徴とする。 この構成を採用することにより、コイルスプリングが巻き締められ、もしくは 巻き締めが緩められる際に、巻線の折曲部分において巻線の側面に形成された凸 部が、隣接する巻線の側面と接触することがなく、巻線間に生ずる摩擦力が均一 となるため、スムーズな巻き締め、もしくは巻き締めの緩めが行われる。 特に、前記巻線が断面矩形に形成され、折曲部分での側方への凸部の突出量が 多い場合でも、隣接する巻線の側面と凸部とが接触することを防止できる。

【００１０】 また、本考案に係る第１の電磁スプリングクラッチは、軸線を一致させて、互 いがフリー状態に回転自在に配された第１の回転軸および第２の回転軸と、電磁 コイルによって付勢されて前記軸線方向に移動可能なアーマチュアと、前記第１ の回転軸の外周面上と前記第２の回転軸の外周面上に跨がって配されると共に、 前記折曲された端部が前記アーマチュアに掛止され、前記電磁コイルが通電され た際には巻き締め、もしくは巻き締めを緩め、第１の回転軸と第２の回転軸を一 体に回転、もしくは第１の回転軸と第２の回転軸の一体の回転を解除するための 請求項１または２記載のコイルスプリングとを具備することを特徴とする。 この構成により、コイルスプリングの巻き締め、巻き緩めの際の巻線間の摩擦 力が均一となり、クラッチ動作時間のバラツキを少なくできる。

【００１１】 また、本考案に係る第２の電磁スプリングクラッチは、軸線を一致させて、互 いがフリー状態に回転自在に配された第１の回転軸および第２の回転軸と、電磁 コイルによって付勢されて前記軸線方向に移動可能なアーマチュアと、前記第１ の回転軸の外周面上と前記第２の回転軸の外周面上に跨がって配され、前記折曲 された端部の一方が前記アーマチュアに掛止されると共に、他方が第１の回転軸 もしくは第２の回転軸のいずれか一方の外周面と掛止されて、前記電磁コイルが 通電された際には巻き締め、もしくは巻き締めを緩め、第１の回転軸と第２の回 転軸を一体に回転、もしくは第１の回転軸と第２の回転軸の一体の回転を解除す るための請求項１または２記載のコイルスプリングとを具備することを特徴とす る。 この構成でも、同様にコイルスプリングの巻き締め、巻き緩めの際の巻線間の 摩擦力が均一となり、クラッチ動作時間のバラツキを少なくできる。

【００１２】

【考案の実施の形態】

以下、本考案に係るコイルスプリングおよびこのコイルスプリングを用いた電 磁スプリングクラッチの好適な実施の形態の一例を添付図面に基づいて詳細に説 明する。なお、従来例で説明した構成と同じ構成については同じ符号を付し、説 明は省略する。 まず、電磁スプリングクラッチの構成は、従来例で説明した図１や図２に示す 一般的な電磁スプリングクラッチ１０と同じである。 つまり、電磁コイル１４を内蔵するフィールドコア１２と、電磁コイル１４に 付勢されて軸方向に移動可能であるアーマチュア１６と、アーマチュア１６内に 回転自在に挿入された第１の回転軸１８と、第１の回転軸１８に同軸に、また第 １の回転軸１８に対しフリー状態に回転自在に配されている第２の回転軸２０と 、巻線２４同志の側面が密着するように巻回されて円筒状に形成され、アーマチ ュア１６内において第１の回転軸１８の外周面上と第２の回転軸２０の外周面上 に跨がって配されているコイルスプリング３２とから構成されている。

【００１３】 また、コイルスプリング３２の両端側は径方向に折曲され、本例では一端側は 第２の回転軸２０の外周面に、他端側はアーマチュア１６に掛止されている。ま たコイルスプリング３２を形成する巻線２４は一例としてその断面形状が方形で あるが、円形、楕円、多角形のものであってもよい。 また、従来例と同様にコイルスプリング３２の両端部に位置する巻線２４の折 曲部分では、巻線の側面に凸部３０が形成されている。

【００１４】 従来例と異なる点は、コイルスプリング３２の両端部、つまり巻線２４の折曲 された部位３４を含む端部が、外力が加わらない状態において、折曲部分に形成 された凸部３０が隣接する巻線２４の側面と接触しないように、例えば図７や図 ８に示すように折曲された部位３４の手前から、隣接する巻線２４との間隔が次 第に開くように軸線Ｅ方向へ曲げて形成されている。よって、凸部３０と隣接す る巻線２４の側面との間には隙間Ｄが生じている。曲げ開始位置は本実施例では 一例としてコイルスプリング３２の軸線Ｅに対して折曲された部位３４と点対称 にある位置から、隣接する巻線との間が次第に開くように曲げられている。また 、この曲げ開始位置は、折曲部位３４から巻線２４の一巻き以内が望ましいが、 これに限定されるものではない。

【００１５】 次に動作について説明するが、基本的な動作は従来例と略同様であり、異なる 点についてのみ説明する。 電磁コイル１４が非通電時においては、図１に示すようにアーマチュア１６は プレート２６とは無接触状態であり、アーマチュア１６はコイルスプリング３２ を介して第２の回転軸２０と一体に回転し、コイルスプリング３２には巻き締め 力が加わらない。 この状態において電磁コイル１４が通電されると、図２に示すようにフィール ドコア１２〜アーマチュア１６〜プレート２６〜軸受２８を結んだ破線Ａに示す 磁気回路が形成され、アーマチュア１６の内側端面はプレート２６に吸引され、 アーマチュア１６の回転に制動力が加わる。すると、アーマチュア１６の回転数 は第２の回転軸２０より少なくなり、次第にコイルスプリング３２は巻き締めら れて縮径し、第１の回転軸１８と第２の回転軸２０を締めつける。

【００１６】 この締めつけの際に、従来例ではコイルスプリング３２の両端部に形成された 折曲部分の凸部３０は隣接する巻線２４の側面と接触し、凸部３０が隣接する巻 線２４の外周面に引っ掛かったり、また凸部３０と隣接する巻線２４の外周面と の間の摩擦力が他の巻線同志の間に生ずる面接触による摩擦力より大きいので、 コイルスプリング３２が巻き締め、巻き緩められる際の時間にバラツキが生ずる 。 一方、本例のコイルスプリング３２では、凸部３０と隣接する巻線２４との間 には隙間Ｄが生じているために、コイルスプリング３２の巻き締め、巻き緩め動 作中にも凸部３０が隣接する巻線２４の側面とは接触せず、引っ掛かりや摩擦力 のバラツキが発生しないのでコイルスプリング３２が巻き締め、巻き緩められる 際の時間にバラツキが生ずることがない。 本実施例のコイルスプリング３２では、折曲された一方の端部側の凸部３０と 隣接する巻線２４との間に隙間Ｄが設けられているが、もう一方の端部側の凸部 ３０と隣接する巻線２４との間にも隙間Ｄを設けるようにしても良い。

【００１７】 以上、本考案の好適な実施例について種々述べてきたが、本考案は上述する実 施例に限定されるものではなく、コイルスプリング３２の第２の回転軸２０側の 端部は折曲せず、単に第２の回転軸２０の外周面に巻き付いている状態であって も良い。また、第１の回転軸と第２の回転軸の関係は逆であっても良い等、考案 の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもちろんである。

【００１８】

【考案の効果】

本考案に係るコイルスプリングでは、端部の巻線が径方向へ折曲され、巻線の 折曲部分の側面に凸部が形成されていても、折曲された部位を含む端部が、外力 が加わらない状態において隣接する巻線の側面から軸線方向へ離間しているので 、巻き締めや巻き緩められる際に、凸部が隣接する巻線の側面と接触することが なく、よって巻線間の摩擦力が均一であり、また引っ掛かることもないので、巻 き締め、巻き緩めがスムーズに行える。 また、このコイルスプリングを用いた電磁スプリングクラッチでは、コイルス プリングの巻き締め、巻き緩めがスムーズに行われることによって、巻き締め、 巻き緩めの速度にバラツキが生ずることがなく、従ってクラッチ動作の応答時間 もバラツかず、精密さを要求される機構への応用も可能となるという著効を奏す る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電磁コイルスプリングクラッチの構造を示す断
面図であり、コイルスプリングが巻き締められる前の状
態を示す図。

【図２】図１のコイルスプリングが巻き締められ、第１
の回転軸と第２の回転軸とが一体に回転可能な状態を示
す図。

【図３】図１のコイルスプリングの正面図。

【図４】図３の側面図。

【図５】図３の折曲された端部の構造を示す斜視図。

【図６】図３の折曲された巻線の側面に形成された凸部
と隣接する巻線の側面との接触状態（図３中の○印内）
を示す要部拡大図。

【図７】本考案に係るコイルスプリングの構造を示す正
面図。

【図８】図７の折曲された端部（図７中の○印内）の構
造を示す要部拡大図。

【符号の説明】

２４ 巻線 ３２ コイルスプリング ３４ 折曲された部位

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻線同志の側面が密着するように巻回さ
   れて円筒状に形成され、少なくとも一方の端部は径方向
   へ折曲されたコイルスプリングにおいて、 前記折曲された部位を含む端部は、外力が加わらない状
   態において隣接する巻線の側面から軸線方向へ離間して
   いることを特徴とするコイルスプリング。
2. 【請求項２】 前記巻線は断面矩形に形成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載のコイルスプリング。
3. 【請求項３】 軸線を一致させて、互いがフリー状態に
   回転自在に配された第１の回転軸および第２の回転軸
   と、 電磁コイルによって付勢されて前記軸線方向に移動可能
   なアーマチュアと、 前記第１の回転軸の外周面上と前記第２の回転軸の外周
   面上に跨がって配されると共に、前記折曲された端部が
   前記アーマチュアに掛止され、前記電磁コイルが通電さ
   れた際には巻き締め、もしくは巻き締めを緩め、第１の
   回転軸と第２の回転軸を一体に回転、もしくは第１の回
   転軸と第２の回転軸の一体の回転を解除するための請求
   項１または２記載のコイルスプリングとを具備すること
   を特徴とする電磁スプリングクラッチ。
4. 【請求項４】 軸線を一致させて、互いがフリー状態に
   回転自在に配された第１の回転軸および第２の回転軸
   と、 電磁コイルによって付勢されて前記軸線方向に移動可能
   なアーマチュアと、 前記第１の回転軸の外周面上と前記第２の回転軸の外周
   面上に跨がって配され、前記折曲された端部の一方が前
   記アーマチュアに掛止されると共に、他方が第１の回転
   軸もしくは第２の回転軸のいずれか一方の外周面と掛止
   されて、前記電磁コイルが通電された際には巻き締め、
   もしくは巻き締めを緩め、第１の回転軸と第２の回転軸
   を一体に回転、もしくは第１の回転軸と第２の回転軸の
   一体の回転を解除するための請求項１または２記載のコ
   イルスプリングとを具備することを特徴とする電磁スプ
   リングクラッチ。