JP4512943B2

JP4512943B2 - スプリングクラッチ

Info

Publication number: JP4512943B2
Application number: JP2004038687A
Authority: JP
Inventors: 孝久藤原; 秀明桑原
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-02-16
Also published as: JP2005226809A

Description

本発明は、スプリングクラッチの立軸使用時における連結動作及び解放動作の安定性、信頼性の向上に関するものである。

スプリングクラッチには、特許文献１に示すような従来技術が存在するが、以下、例えば風力発電機に用いられる、従来のスプリングクラッチについて、図５乃至図８を用いて説明する。

先ず、従来のスプリングクラッチの基本構成について、図５及び図６を用いて説明する。
図５は、従来のスプリングクラッチの連結時における縦断側面図、図６は、従来のスプリングクラッチの要部拡大図で、同図（Ａ）は、部分側面図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）のＸ−Ｘ視図である。

図５及び図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、従来のスプリングクラッチ１００は、主要構成として、入力軸１１０、入力ハブ１２０、出力ハブ１３０、コイルバネ１４０、コントロールカラー１５０、ディスタンスカラー１６０、レバー１７０、電磁ソレノイド１８０、プランジャー１９０を備えている。

入力ハブ１２０は、キー１２２を介して入力軸１１０に固定されている。
また、出力ハブ１３０は、軸受１３２、１３４によって、入力軸１１０と同心円状に回転自在に支承されている。
入力ハブ１２０と出力ハブ１３０は、ディスタンスカラー１６０によって、入力軸方向に、隙間ａを隔てて位置決めされている。

一方、コイルバネ１４０は、上下にそれぞれ１個所ずつ、フック部１４２、１４４が設けられており、下側のフック部１４４は、出力ハブ１３０の穴１３０Ａに挿入され、上側のフック部１４２はコントロールカバー１５０の切り欠き溝１５０Ｂに挿入されている。
この状態で、コイルバネ１４０は、その内径が、入力ハブ１２０、出力ハブ１３０に対して僅かな圧入代を有して組み付けられる
また、コントロールカラー１５０には、ストッパ部１５２が設けられている。

次に、従来のスプリングクラッチ１００の基本動作を図７乃び８を用い、図６を参照して説明する。
図７は従来のスプリングクラッチの問題点を説明するための側面図で、クラッチを連結した場合の図である。
図８は従来のスプリングクラッチの問題点を説明するための側面図で、クラッチを解放した場合の図である。

図６（Ｂ）に示すように、電磁ソレノイド１８０に、図示しない電源から通電すると、プランジャー１９０が作動し、レバー１７０は、コントロールカラー１５０に近づく方向に移動する。
或いは、ここで、電磁ソレノイド１８０に通電すると、レバー１７０が、コントロールカラー１５０から遠ざかるように設定しても良い。

レバー１７０が、コントロールカラー１５０のストッパ部１５２から離れている状態で、入力軸１１０が回転すると、コイルバネ１４０は入力ハブ１２０と出力ハブ１３０に巻き付くために、スプリングクラッチ１００は、図７に示すように連結状態になり、入力軸１１０側のトルクは、入力軸１１０、コイルバネ１４０、出力ハブ１３０を介して、出力側の負荷２００（図５参照）に伝達される。

一方、レバー１７０が、電磁ソレノイド１８０の操作により、コントロールカラー１５０のストッパ部１５２を蹴ると、入力ハブ１２０及び出力ハブ１３０に巻き付けられていたコイルバネ１４０は、フック部１４２、１４４を介して巻き戻され、巻き付け状態から解き放されて、スプリングクラッチ１００は、図８に示すように、解放されることになる。

特開２００２−６２０５４

次に、従来のスプリングクラッチの問題点について、図９を用い、図５を参照して説明する。
図９は、従来のスプリングクラッチの問題点を説明するための要部側面図である。

上述したスプリングクラッチ１００では、例えば、風力発電機用に立軸使用される場合には、コイルバネ１４０の下側フック部１４４が１カ所のために（図５参照）、入力ハブ１２０及び出力ハブ１３０にコイルバネ１４０を組み付けたときに、コイルバネ１４０が入力軸１１０の回転中心に対して、図９に示すように、コイルバネ１４０と出力ハブ１３０との軸方向間隙ａ、ｂは、ａ＞ｂとなり、中心軸Ｌに対して、傾きθを生じるために、コイルバネの姿勢が楔状になったり、或いは、スプリングクラッチ１００の解放が不安定になるという問題を備えている。

また、従来のスプリングクラッチ１００では、連結、解放が不安定になるため、半クラッチ状態によるメカロスの問題も備えている。

本発明は、上記課題（問題点）を解決し、立軸使用時における連結動作及び解放動作の安定性、信頼性の向上したスプリングクラッチを提供することを目的とする。

本発明のスプリングクラッチは、請求項１に記載のものでは、入力軸と、該入力軸の外周に配置される入力ハブと、前記入力軸と同心的に回転自在に支承され、前記入力ハブと所定の間隙を介して軸方向に対向配置される出力ハブと、前記入力ハブと前記出力ハブの外周面に配置されるコイルバネとを備え、当該コイルバネの内径の縮小又は拡大により、前記入力ハブと出力ハブの連結、解放を操作するようにしたスプリングクラッチにおいて、前記コイルバネの軸中心と前記入力軸の軸中心との同心性を保持できる構造として、前記コイルバネの前記出力ハブへの取り付け位置における前記コイルバネ下端と前記出力ハブ端面との軸方向間隙と、該コイルバネの取り付け位置の径方向反対側における前記コイルバネ下端と前記出力ハブ端面との軸方向間隙が、略等しくなるように、前記出力ハブ外周面に、１又は２以上の前記コイルバネの傾斜防止ピンを取り付けた構成とした。

本発明のスプリングクラッチは、上記のように構成したために、以下のような優れた効果を有する。
（１）スプリングクラッチの解放特性がきわめてスムーズになり、クラッチの連結、解放動作の安定化が実現できる。
（２）また、クラッチ解放時における、半クラッチ状態を回避でき、大幅なメカロス低減効果を上げることができる。
（３）更に、簡単な構造で、コイルバネの軸中心と入力軸の軸中心との同心性を保持でき、製作コストの増大を抑制できる。

本発明のスプリングクラッチの第１及び第２の各実施の形態について、図１乃至図４を用いて説明する。
第１の実施の形態：
先ず、本発明のスプリングクラッチの第１の実施の形態について、図１乃至図３を用いて説明する。

図１は、本発明のスプリングクラッチの第１の実施の形態を示す縦断側面図である。
図２は、本発明のスプリングクラッチの第１の実施の形態を示す要部平面図である。
図３は、本発明のスプリングクラッチの第１の実施の形態において、解放角度と解放時のメカロストルクとの関係を示す特性図である。

図１に示すように、本実施の形態のスプリングクラッチ１０は、図５に示す従来のスプリングクラッチ１００と同様に、主要構成として、入力軸１２、入力ハブ１４、出力ハブ１６、コイルバネ１８を備えている。

また、従来同様に、出力ハブ１６は、軸受（図示せず）によって、入力軸１２と軸中心Ｋで同心円状に回転自在に支承され、入力ハブ１４と出力ハブ１６は、ディスタンスカラー（図示せず）によって、入力軸１２方向に、隙間を隔てて対向配置され、コイルバネ１８は、その内径が、入力ハブ１４、出力ハブ１６に対して僅かな圧入代を有して組み付けられる。

一方、本発明のスプリングクラッチ１０は、コイルバネ１８の軸中心Ｋと入力軸１２の軸中心Ｋとの同心性を保持できる構造となっているが、本実施の形態のものでは、図１に示すように、出力ハブ１６外周面の所定位置に、１又は２以上（図１のものは、１）のコイルバネ１８の傾斜防止留めピン２０を取り付けたことにその構成上の特徴を有している。

上述したように、図９の従来のスプリングクラッチ１００では、コイルバネ１４０と出力ハブ１３０との軸方向間隙ａ、ｂは、ａ＞ｂとなり、バネ１４０が入力軸１１０の軸中心Ｌに対して、傾きθを生じるために、コイルバネ１４０の姿勢が楔状になったり、或いは、スプリングクラッチ１００の解放が不安定になるという問題を備えていた。
しかし、本実施の形態のように構成すると、スプリングクラッチ１０は、図１に示すように、コイルバネ１８と出力ハブ１６との軸方向間隙ａ、ｂは、ａ＝ｂであり、入力軸１２と同心性を保持でき、スプリングクラッチ１０の解放特性がきわめてスムーズになり、クラッチの連結、解放動作の安定化が実現できる。

また、図２に示すように、クラッチの連結、解放を操作する際の、コイルバネの第１段目１８ａの解放角度をαとし、この解放角度αと、解放時のスプリングクラッチ１０のメカロスとの関係を図３の特性図に示す。
図３から明らかな通り、本実施の形態では、コイルバネと入力軸１２と同心性を保持できるため、従来のものよりメカロスを大幅に低減できるのが理解される。

次に、本発明のスプリングクラッチ３０の第２の実施の形態を、図４を用いて説明する。
図４は、本発明のスプリングクラッチ３０の第２の実施の形態を説明するための縦断側面図である。

本実施の形態のスプリングクラッチ３０の基本構成及び基本動作は、第１の実施の形態のものと殆ど同様であるが、図４に示すように、コイルバネ３６の軸中心Ｋと入力軸３２の軸中心との同心性を保持できる構造として、出力ハブ３４のコイルバネ３６との軸方向対向面を傾斜構造としたことに、その特徴を有している。

このように構成すると、第１の実施の形態のものと同様に、スプリングクラッチ３０の解放特性がきわめてスムーズになり、クラッチの連結、解放動作の安定化が実現でき、従来のものよりメカロスを大幅に低減できる。

本発明のスプリングクラッチの第１の実施の形態を示す縦断側面図である。本発明のスプリングクラッチの第１の実施の形態を示す要部平面図である。本発明のスプリングクラッチの第１の実施の形態において、解放角度と解放時のメカロストルクとの関係を示す特性図である。本発明のスプリングクラッチ３０の第２の実施の形態を説明するための縦断側面図である。従来のスプリングクラッチの連結時における縦断側面図である。従来のスプリングクラッチの要部拡大図で、同図（Ａ）は、部分側面図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）のＸ−Ｘ視図である。従来のスプリングクラッチの問題点を説明するための側面図で、クラッチを連結した場合の側面図である。従来のスプリングクラッチの問題点を説明するための側面図で、クラッチを解放した場合の側面図である。従来のスプリングクラッチの問題点を説明するための要部側面図である。

符号の説明

１０、３０：スプリングクラッチ
１２、３２：入力軸
１４：入力ハブ
１６、３４：出力ハブ
１８、３６：コイルバネ
２０：傾斜防止ピン

Claims

入力軸と、該入力軸の外周に配置される入力ハブと、前記入力軸と同心的に回転自在に支承され、前記入力ハブと所定の間隙を介して軸方向に対向配置される出力ハブと、前記入力ハブと前記出力ハブの外周面に配置されるコイルバネとを備え、当該コイルバネの内径の縮小又は拡大により、前記入力ハブと出力ハブの連結、解放を操作するようにしたスプリングクラッチにおいて、
前記コイルバネの軸中心と前記入力軸の軸中心との同心性を保持できる構造として、
前記コイルバネの前記出力ハブへの取り付け位置における前記コイルバネ下端と前記出力ハブ端面との軸方向間隙と、
該コイルバネの取り付け位置の径方向反対側における前記コイルバネ下端と前記出力ハブ端面との軸方向間隙が、略等しくなるように、
前記出力ハブ外周面に、１又は２以上の前記コイルバネの傾斜防止ピンを取り付けたことを特徴とするスプリングクラッチ。