(57)【要約】      （修正有）【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耐久性に優れたスプリングクラッチを提供する。【解決手段】プーリ１とプーリハブ２との間に円筒形のクラッチばね６を組込み、そのクラッチばね６の外周をプーリ１の内周に形成されたクラッチ面４に弾性接触させる。プーリハブ２に形成されたフランジ５の外周にクラッチばね６のトルク出力側の端末と周方向で対向する突部７を設け、クラッチばね６の回転を突部７に伝達してプーリハブ２をプーリ１と同方向に回転させる。クラッチ面４大径孔部８を形成する。クラッチばね６のトルク出力側端部に上記大径孔部８内で拡径可能な弾性リング１０を被せて、クラッチばね６のトルク出力側端部の剛性を補足し、クラッチばね６が拡径するトルク伝達時に、そのクラッチばね６のトルク出力側端部に折れ曲がり部が形成されるのを防止し、クラッチばね６が疲労により破損するのを防止する。【選択図】図１
2008025707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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て外周がクラッチ面と弾性接触する円筒形のクラッチばねとから成り、前記入力部材の一方向への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、そのクラッチばねのトルク出力側の端末から出力部材に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、
前記クラッチ面の前記クラッチばねのトルク出力側端部と対向する位置に大径孔部を形成し、その大径孔部内に前記クラッチばねのトルク出力側端部のばね剛性を補足する半径方向に弾性変形可能な弾性リングを組込んだことを特徴とするスプリングクラッチ。
【請求項２】
前記出力部材の外周にクラッチばねのトルク出力側の端末と周方向で対向して回転トルクが伝達される突部を設けた請求項１に記載のスプリングクラッチ。
【請求項３】
前記弾性リングが、円筒体の周方向の一部に切離し部を形成した構成からなる請求項１又は２に記載のスプリングクラッチ。
【請求項４】
前記弾性リングが、環状部の軸方向一端に複数の弾性片を周方向に間隔をおいて一体に形成した構成から成る請求項１又は２に記載のスプリングクラッチ。
【請求項５】
前記環状部の他端に、出力部材に対して軸方向に位置決めされる内向きのフランジを設けた請求項４に記載のスプリングクラッチ。
【請求項６】
前記弾性リングの外周と大径孔部の内周間に形成された隙間が、前記入力部材に設計上の最大トルクが負荷されて弾性リングが拡径しても、その弾性リングの外周が大径孔部の内周に接触しないような大きさに設定された請求項１乃至５のいずれかに記載のスプリングクラッチ。
【請求項７】
前記弾性リングを出力部材またはクラッチばねに対して回り止めした請求項１乃至６のいずれかに記載のスプリングクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３２２１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
このため、厚みの薄い剛性の低いばね素材からなるクラッチばねを採用した場合には、トルク伝達時のクラッチばねの変形モードが、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し、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し、耐久性が著しく低下することになる。
【００１１】
そのような不都合を解消するため、クラッチばねとして、厚みの厚い剛性の高いばね素材からなるものを採用すると、クラッチばねを容易に拡径させることができず、クラッチ面に対する密着性が悪くなってクラッチの作動性が低下し、また、空転時にはクラッチ面とクラッチばねの接触部での摩擦による摩耗や発熱が大きくなるという問題が発生する。
【００１２】
この発明の課題は、クラッチの作動性の向上を図ることができると共に、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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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て外周がクラッチ面と弾性接触する円筒形のクラッチばねとから成り、前記入力部材の一方向への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、そのクラッチばねのトルク出力側の端末から出力部材に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、前記クラッチ面の前記クラッチばねのトルク出力側端部と対向する位置に大径孔部を形成し、その大径孔部内に前記クラッチばねのトルク出力側端部のばね剛性を補足する半径方向に弾性変形可能な弾性リングを組込んだ
構成を採用したのである。
【００１４】
ここで、クラッチばねは、特許文献１に記載されているように、出力部材に形成された渦巻き溝内に端末部を挿入して係止し、その係止部から出力部材に回転トルクを伝達するようにしてもよく、あるいは、出力部材の外周にクラッチばねのトルク出力側の端末と周方向で対向して回転トルクが伝達される突部を設け、その突部に回転トルクを伝達するようにしてもよい。出力部材に突部を向ける構成を採用すると、トルク伝達時にクラッチばねに折れ曲がりが形成されることはなくなるため、クラッチばねの疲労破壊をより確実に防止することができる。
【００１５】
また、弾性リングは、円筒体の周方向の一部に切離し部を形成した構成からなるものであってもよく、あるいは、環状部の軸方向一端に複数の弾性片を周方向に間隔をおいて一体に形成した構成から成るものであってもよい。また、弾性リングは、上記環状部の他端に出力部材に対して軸方向に位置決めされる内向きのフランジを設けたものであってもよい。
【００１６】
この発明にかかるスプリングクラッチにおいて、弾性リングの外周と大径孔部の内周間に形成された隙間を、前記入力部材に設計上の最大トルク(スプリングクラッチの許容最大トルク)が負荷されて弾性リングが拡径しても、その弾性リングの外周が大径孔部の内周に接触しないような大きさに設定することにより、スプリングクラッチに衝撃が負荷されるのを防止することができ、スプリングクラッチの破損防止に効果をあげることができる。
【００１７】
また、弾性リングを出力部材またはクラッチばねに対して回り止めすることにより、弾性リングの自由回転を防止することができるため、異音の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明にかかるスプリングクラッチにおいては、クラッチばねのトルク出力側端部に弾性リングを嵌合したことにより、その弾性リングによりクラッチばねのトルク出力側端部の剛性を高めることができる。このため、クラッチばねとして、クラッチ面に対する密着性の良好な厚みの薄い弾性変形が容易なばね素材からなるものを採用することができ、クラッチの作動性の向上を図ることができる。
【００１９】
また、弾性リングによってクラッチばねのトルク出力側端部の剛性が補足されるため、クラッチばねの拡径によるトルク伝達時に、クラッチばねのトルク出力側端部に折れ曲がり部が形成されるのを抑制することができ、クラッチばねが疲労によって破損することが極めて少なく、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。
【００２０】
さらに、クラッチばねが拡径してクラッチ面にクラッチ係合する時、クラッチばねのトルク出力側端部は拡径して弾性リングの内径面に密着し、その拡径量が増大すると弾性リングが拡径するため、クラッチばねのトルク出力側の端部と弾性リングの拡径による弾性変形によってクラッチで発生する急激なトルク入力を緩和することができ、クラッチばねに折れ曲がりが形成されるのをより効果的に防止することができると共に、クラッチばねや出力部材の破損防止に効果を挙げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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および図２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。
【００２２】
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、そのフランジ５の一側において、プーリ１とプーリハブ２間にクラッチばね６が組込まれている。
【００２３】
クラッチばね６は断面が角形の線材から形成されて円筒状をなし、自然状態での外径はクラッチ面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、外周がクラッチ面４と弾性接触している。
【００２４】
また、クラッチばね６の上記フランジ５と対向する一端部はトルク出力側端部とされ、そのトルク出力側端部の端末はフランジ５の外周に形成された突部７と周方向で対向し、プーリ１からクラッチばね６に伝達される回転トルクはクラッチばね６の端末から突部７に伝達されるようになっている。
【００２５】
クラッチ面４には、クラッチばね６のトルク出力側端部と対向する位置に大径孔部８が形成されている。一方、クラッチばね６のトルク出力側端部の外側には、その大径孔部８内に収容可能な大きさの弾性リング１０が被せられている。
【００２６】
図４に示すように、弾性リング１０は、周方向の一部に切離し部１２を有する円筒体１１からなっている。ここで、上記切離し部１２が中心軸に平行する構成であると、クラッチばね６のトルク出力側端部が拡径した際に、その出力側の端末に引っ掛かりが生じるおそれがある。その端末の引っ掛かりを避けるため、上記切離し部１２は周方向に傾く傾斜状とされている。この弾性リング１０は金属あるいは合成樹脂から形成されて半径方向に弾性変形可能とされている。
【００２７】
図３は、弾性リング１０の組込み部を示し、クラッチばね６の外周と弾性リング１０の内周間には隙間δ１が形成されている。また、弾性リング１０の外周と大径孔部８の内周間にも隙間δ２が形成されている。
【００２８】
ここで、弾性リング１０の外周と大径孔部８の内周間に形成された隙間δ２は、プーリ１に設計上の最大トルク(スプリングクラッチの許容最大トルク)が負荷されて弾性リング１０が拡径しても、その弾性リング１０の外周が大径孔部８の内周に接触しないような大きさに設定されている。
【００２９】
図１に示すように、プーリハブ２の他端部外周にはクラッチばね６の軸方向への移動を防止する抜止めプレート９が嵌合され、止め輪９ａによってプーリハブ２の他端側に移動するのが防止されている。
【００３０】
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。
【００３１】
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６はクラッチ面４との接触により拡径する。その拡径によってクラッチ面４に対する係合力が増大するため、クラッチばね６はプーリ１と一体に回転し、その回転トルクはクラッチばね６のトルク出力側の一端から突部７に伝達され、プーリハブ２がプーリ１と同方向に回転する。
【００３２】
ここで、クラッチばね６の拡径によるトルクの伝達時、クラッチばね６のトルク出力側端部の外周とその外側に設けられた弾性リング１０の内周間には隙間δ１が形成されているため、上記トルク出力側端部は拡径してその外周が弾性リング１０の内周面に圧接すると共に、さらに拡径すると、弾性リング１０が拡径し、その拡径による弾性変形によって入力トルクが緩和される。
【００３３】
このように、クラッチばね６のトルク出力側端部および弾性リング１０の拡径による弾性変形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、しかも許容最大トルクが負荷されて弾性リング１０が拡径しても、その弾性リング１０の外周は大径孔部８の内周に接触することはないようにされているため、クラッチばね６やプーリハブ２に衝撃力が負荷されるようなことはない。このため、クラッチばね６やプーリハブ２が破損するようなことはなく、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。
【００３４】
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６が縮径し、そのクラッチばね６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。
【００３５】
実施の形態で示すように、クラッチばね６のトルク出力側端部に弾性リング１０を嵌合したことにより、その弾性リング１０によりクラッチばね６のトルク出力側端部の剛性を高めることができる。このため、クラッチばね６として、クラッチ面４に対する密着性の良好な厚みの薄い弾性変形が容易なばね素材からなるものを採用することができ、クラッチの作動性の向上を図ることができる。
【００３６】
また、弾性リング１０によってクラッチばね６のトルク出力側端部の剛性が補足されるため、クラッチばね６の拡径によるトルク伝達時に、クラッチばね６のトルク出力側端部に折れ曲がり部が形成されるのを効果的に抑制することができ、クラッチばね６が疲労によって破損することが極めて少なく、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。
【００３７】
さらに、プーリハブ２の外周に形成されたフランジ５の外周にクラッチばね６のトルク出力側の端末と周方向で対向して回転トルクが伝達される突部７を設けることにより、トルク伝達時、クラッチばね６は円筒形を保つ状態で拡径するため、クラッチばね６に折れ曲がりが形成されることはなくなり、クラッチばねの疲労による破損をより確実に防止することができる。
【００３８】
また、弾性リング１０の外周と大径孔部８の内周間に形成された隙間δ２を、プーリ１にスプリングクラッチの許容最大トルクが負荷されて弾性リング１０が拡径しても、その弾性リング１０の外周が大径孔部８の内周に接触しないような大きさに設定することにより、スプリングクラッチに衝撃が負荷されるのを防止することができ、スプリングクラッチの破損防止に効果をあげることができる。
【００３９】
図５乃至図１２は、弾性リング１０の他の例を示す。いずれの弾性リング１０も環状部１３の軸方向の一端部に複数の弾性片１４を周方向に間隔をおいて一体に設けた構成とされ、上記弾性片１４によってクラッチばね６のトルク出力側端部にばね剛性を補足するようにしている。
【００４０】
ここで、弾性片１４は、図６に示すように、中心軸に平行して軸方向に延びるものであってもよく、あるいは、図７に示すように周方向に傾斜するものであってもよい。また、弾性片１４は、図６および図８に示すように、周方向の幅寸法が全長にわたって一定のものであってもよく、あるいは、図１０および図１２に示すように、先端部に至るに従って周方向幅が次第に小さくなるものであってもよい。
【００４１】
図１０および図１２に示すように、弾性片１４の周方向の幅寸法を先端に向けて次第に小さくすると、その弾性片１４のばね剛性は先端から環状部１３に連設された後端に至るに従って次第に高くなるため、クラッチばね６のトルク出力側端部に対して、拡径力に応じたばね剛性を負荷することができる。
【００４２】
図７および図８に示すように、環状部１３の軸方向の他端部に内向きのフランジ１５を設けると、そのフランジ１５を図１に示すプーリハブ２のフランジ５と軸受３とで軸方向に位置決めすることができるため、弾性リング１０の軸方向の移動を防止することができ、異音の発生を防止することができる。
【００４３】
また、図１１および図１２に示すように、環状部１３に突部７が係合可能な切欠部１６を形成することにより、弾性リング１０をプーリハブ２に対して回り止めすることができ、弾性リング１０の自由回転を防止し、異音の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】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２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１の弾性リングの組込み部を拡大して示す断面図
【図４】図１に示す弾性リングの斜視図
【図５】弾性リングの他の例を示す嵌合状態の断面図
【図６】図５に示す弾性リングの斜視図
【図７】弾性リングの他の例を示す嵌合状態の断面図
【図８】図７に示す弾性リングの斜視図
【図９】弾性リングの他の例を示す嵌合状態の断面図
【図１０】図９に示す弾性リングの斜視図
【図１１】弾性リングのさらに他の例を示す嵌合状態の断面図
【図１２】図１１に示す弾性リングの斜視図
【符号の説明】
【００４５】
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      クラッチばね
７      突部
１０    弾性リング
１１    円筒体
１２    切離し部
１３    環状部
１４    弾性片
１５    フランジ
δ２    隙間
【図１】
2008025707.tif 000003
【図２】
2008025707.tif 000004
【図３】
2008025707.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008025707.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008025707.tif 000011
【図１０】
2008025707.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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