JP2008019959A

JP2008019959A - スプリングクラッチ

Info

Publication number: JP2008019959A
Application number: JP2006191620A
Authority: JP
Inventors: Takahide Saito; 隆英齋藤; Masafumi Nakakoji; 雅文中小路; Koji Akiyoshi; 幸治秋吉
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2008-01-31

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とその内側に組込まれたプーリハブ２との間に断面が角形の線材からなる円筒形のクラッチばね１０を縮径した状態で組込んで、そのクラッチばね１０の外径面をプーリ１の内周に形成された円筒形のクラッチ面４に弾性接触させる。クラッチばね１０の一端に渦巻き部１１を設け、その渦巻き部１１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。渦巻き部１１に、その大径端から渦巻き溝６の開口端に至るまでの拡径による弾性変形によってトルク入力を緩和する剛性をもたせる。プーリ１の一方向への回転時にクラッチばね１０を拡径し、その拡径時、クラッチばね１０の渦巻き部１１を拡径させるようにして、クラッチで発生する急激なトルクを緩和し、渦巻き部１１に折れ曲がり形成されることのないようにして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、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一端部に端末に向けて半径が次第に小さくなる渦巻き部を設け、その渦巻き部の端末を出力部材の外周で開口する渦巻き溝内に挿入して出力部材に固定し、前記渦巻き部に、その大径端から渦巻き溝の開口端に至るまでの拡径による弾性変形によりトルク入力を緩和する剛性を持たせた構成を採用したのである。

上記のように、クラッチばねの一端部に渦巻き部を設け、その渦巻き部を出力部材に形成された渦巻き溝内に挿入して固定したことにより、その渦巻き部とクラッチ面間に半径方向の隙間が確保されることになり、入力部材が出力部材に対して一方向に相対回転してクラッチばねが拡径するクラッチの係合時、渦巻き部の拡径による弾性変形によって衝撃的な入力トルクが吸収緩和される。このとき、渦巻き部は、その大径端から渦巻き溝の開口端に至るまでの拡径による弾性変形によりトルク入力を緩和する剛性を有するため、渦巻き部に折れ曲がりが形成されるようなことはない。

その結果、クラッチばねが疲労によって破損するようなことはなく、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。

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、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には小径部５ａ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は自然状態でクラッチ面４の内径より大径とされ、縮径された状態でプーリ１内に組込まれてクラッチ面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側の一端部には端末に向けて半径が次第に小さくなる渦巻き部１１が形成され、その渦巻き部１１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。

渦巻き部１１は、クラッチ面４から離反し始める大径端から渦巻き溝６の開口端までの角度θは１８０°以上とされている。また、渦巻き部１１は、その大径端から渦巻き溝６の開口端に至るまでの拡径による弾性変形によってトルク入力を緩和する剛性を有している。

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り、クラッチばね１０はプーリ１と共に回転し、その回転はクラッチばね１０の端末からプーリハブ２に伝達され、プーリハブ２はプーリ１と共に回転する。

クラッチばね１０の拡径によるトルク伝達時、クラッチばね１０の一端部には渦巻き部１１が形成され、その渦巻き部１１はプーリハブ２のフランジ５に形成された渦巻き溝６内に挿入されて、クラッチ面４との間に半径方向の隙間が形成されているため、渦巻き部１１は拡径する。その拡径によって衝撃的な入力トルクが吸収緩和される。このとき、渦巻き部１１は、その大径端から渦巻き溝６の開口端に至るまでの拡径による弾性変形によりトルク入力を緩和する剛性を有しているため、渦巻き部１１に折れ曲がりが形成されるようなことはない。

このため、クラッチばね１０が疲労によって破損するようなことはなく、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。

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の一端の渦巻き部１１が縮径する方向に引きずられ、そのクラッチばね１０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。

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線に沿った断面図プーリハブの一部とクラッチばねとを示す分解斜視図

符号の説明

１プーリ(入力部材)
２プーリハブ(出力部材)
６渦巻き溝
１０クラッチばね
１１渦巻き部

Claims

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一端部に端末に向けて半径が次第に小さくなる渦巻き部を設け、その渦巻き部の端末を出力部材の外周で開口する渦巻き溝内に挿入して出力部材に固定し、前記渦巻き部に、その大径端から渦巻き溝の開口端に至るまでの拡径による弾性変形によりトルク入力を緩和する剛性を持たせたことを特徴とするスプリングクラッチ。