(57)【要約】      （修正有）【課題】トルク伝達時の衝撃を緩和し、クラッチばねの疲労による折損を防止した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３との間に断面が角形の線材からなるクラッチばね８を組込み、大径捩じりコイルばね部８ａと、巻き終り端に１８０°内向きに折り曲げられた円弧状の反転連設部８ｂと、それに連設された小径捩じりコイルばね部８ｃとで形成し、大径捩じりコイルばね部と小径捩じりコイルばね部の巻き方向を逆巻きとする。大径捩じりコイルばね部の外周をプーリの内周のクラッチ面６に弾性接触させ、プーリハブには、小径捩じりコイルばね部と対向するクラッチ面７を設ける。プーリの一方向の回転により大径捩じりコイルばね部がクラッチ面６との接触により拡径してプーリと共に回転した際に、回転を小径捩じりコイルばね部に伝達して、小径捩じりコイルばね部を徐々に締付けて、プーリの回転をプーリハブに伝達する。【選択図】図１
2008101740.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、入力部材と出力部材の相互間で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、
前記クラッチばねが、前記クラッチ面に弾性接触する大径捩じりコイルばね部と、その大径捩じりコイルばね部の巻き終わり端に連設された連設部と、その連設部の端部に連設されて大径捩じりコイルばね部内に同軸上に配置された小径捩じりコイルばね部とからなり、前記大径捩じりコイルばね部と小径捩じりコイルばね部の巻き方向を逆巻きとし、前記出力部材の外周には前記小径捩じりコイルばね部と対向する部位の外周に、その小径捩じりコイルばね部により締付けられる円筒形のトルク出力用クラッチ面を形成したことを特徴とするスプリングクラッチ。
【請求項２】
前記小径捩じりコイルばね部の内径面を、連設部側の巻き始め端から巻き終り端に向けて小径となるテーパ面とし、そのテーパ面の大径端部の内径をトルク出力用クラッチ面の外径より大径とし、テーパ面の小径端部の内径をトルク出力用クラッチ面の外径より小径とした請求項１に記載のスプリングクラッチ。
【請求項３】
前記連設部が、大径捩じりコイルばね部の巻き終わり端を内向きに略１８０°折り曲げた円弧状の反転連設部からなる請求項１又は２に記載のスプリングクラッチ。
【請求項４】
前記クラッチばねの軸方向一側に、そのクラッチばねの連設部側端部を受ける保持リングを設けて軸方向に非可動に、かつ、回転自在に支持した請求項１乃至３のいずれか１項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ばね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、組立てに非常に手間がかかり、組立て性を向上させる上において改善すべき点が残されていた。
【００１０】
また、うず巻き溝の入口部より外側においてコイルばね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ため、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することになる。このため、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上において改善すべき点が残されていた。
【００１１】
この発明の課題は、組立て性に優れたスプリングクラッチを提供することである。また、この発明は、トルク伝達時の衝撃を緩和することができるようにして、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】
【００１２】
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、入力部材と出力部材の相互間で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、前記クラッチばねが、前記クラッチ面に弾性接触する大径捩じりコイルばね部と、その大径捩じりコイルばね部の巻き終わり端に連設された連設部と、その連設部の端部に連設されて大径捩じりコイルばね部内に同軸上に配置された小径捩じりコイルばね部とからなり、前記大径捩じりコイルばね部と小径捩じりコイルばね部の巻き方向を逆巻きとし、前記出力部材の外周には前記小径捩じりコイルばね部と対向する部位の外周に、その小径捩じりコイルばね部により締付けられる円筒形のトルク出力用クラッチ面を形成した構成を採用したのである。
【００１３】
上記の構成からなるスプリングクラッチにおいて、入力部材が一方向に回転し、その入力部材の内周に形成されたクラッチ面との接触により大径捩じりコイルばね部が拡径してクラッチ面を締付けると、入力部材と共に大径捩じりコイルばね部が回転し、その回転は連設部を介して小径捩じりコイルばね部に伝達され、上記小径捩じりコイルばね部が同方向に回転する。
【００１４】
このとき、小径捩じりコイルばね部は大径捩じりコイルばね部に対して巻き方向が逆向きであるため、負荷される回転力により小径捩じりコイルばね部が縮径し始め、伝達するトルクの大きさに応じてトルク出力用クラッチ面を締付け、出力部材にトルクを伝達する。
【００１５】
入力部材から出力部材への回転トルクの伝達状態において、出力部材の回転速度が入力部材の回転速度を上回ると、小径捩じりコイルばね部は拡径すると共に、大径捩じりコイルばね部は縮径し、入力部材から出力部材への回転伝達が遮断される。
【００１６】
この発明に係るスプリングクラッチにおいて、小径捩じりコイルばね部の内径面を、連設部側の巻き始め端から巻き終り端に向けて小径となるテーパ面とし、そのテーパ面の大径端部の内径をトルク出力用クラッチ面の外径より大径とし、テーパ面の小径端部の内径をトルク出力用クラッチ面の外径より小径とすることにより、トルク伝達時に、小径捩じりコイルばね部は巻き終り端から順次縮径してトルク出力用クラッチ面を締め付けることになるため、トルク伝達時の衝撃を小径捩じりコイルばね部の縮径方向への弾性変形によって吸収することができる。
【００１７】
また、大径捩じりコイルばね部の巻き終わり端を内向きに略１８０°折り曲げて円弧状の反転連設部を設け、その反転連設部の端部に小径捩じりコイルばね部を連設することにより、トルク伝達時に反転連設部の一部に応力が集中するのを防止することができ、クラッチばねの破損をより効果的に防止することができる。
【００１８】
さらに、クラッチばねの軸方向一側に、そのクラッチばねの連設部側端部を受ける保持リングを軸方向に非可動に、かつ、回転自在に設けることにより、入力部材と出力部材の相互間におけるトルク伝達時に大径捩じりコイルばね部および小径捩じりコイルばね部が軸方向に倒れ、あるいは、よれるのを防止することができ、伝達トルクの安定化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように、この発明においては、入力部材と出力部材の相互間におけるトルクの伝達が大径捩じりコイルばね部の拡径と小径捩じりコイルばね部の縮径によるものであるため、スプリングクラッチの組立て時、クラッチばねは入力部材のクラッチ面と出力部材のクラッチ面間に組込むだけでよく、組立ての容易なスプリングクラッチを得ることができる。
【００２０】
また、クラッチばねの小径捩じりコイルばね部の内径面をテーパとし、その小径捩じりコイルばね部の小径端部を出力部材のトルク出力用クラッチ面に弾性接触させることにより、トルク伝達時、小径捩じりコイルばね部は出力部材のクラッチ面をトルクの大きさに応じて徐々に締付けるため、トルク伝達時の衝撃や衝撃トルクは上記小径捩じりコイルばね部の縮径方向への弾性変形によって緩和することができ、クラッチばねの破損を効果的に防止し、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。
【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。図示のように、入力部材としてのプーリ１は円筒状をなし、その一端部の開口は、蓋体２の取付けによって密封されている。
【００２２】
プーリ１の内側には、プーリハブ３が組込まれている。プーリハブ３は、大径軸部３ａの蓋体２側の一端部にフランジ３ｂを設け、かつ、大径軸部３ａの他端に小径軸部３ｃを設けた構成とされ、上記フランジ３ｂはすべり軸受４を介してプーリ１に相対的に回転自在に支持されている。
【００２３】
また、プーリハブ３の小径軸部３ｃはプーリ１の他端部内に組込まれた軸受５によって回転自在に支持されている。
【００２４】
プーリ１の内周には円筒形の入力側クラッチ面６が形成され、一方、プーリハブ３の大径軸部３ａの外周には円筒形の出力側クラッチ面７が設けられ、その両クラッチ面６、７間に断面が角形の線材から成るクラッチばね８が組込まれている。なお、クラッチばね８は断面が円形の線材からなるものであってもよい。
【００２５】
クラッチばね８は、大径捩じりコイルばね部８ａと、その大径捩じりコイルばね部８ａの巻き終り側端部に形成された連設部８ｂと、その連設部８ｂの端部に連設された小径捩じりコイルばね部８ｃとからなり、上記大径捩じりコイルばね部８ａは自然状態での外径がプーリ１のクラッチ面６の内径より大きく、縮径された状態での組込みによって、その外径面が上記クラッチ面６の内径面に弾性接触している。
【００２６】
連設部８ｂは、大径捩じりコイルばね部８ａの巻き終り端を内向きに略１８０°折曲げることにより形成されて円弧状をなし、その反転連設部８ｂの端部に連設された小径捩じりコイルばね部８ｃは大径捩じりコイルばね部８ａの内部に配置されて大径捩じりコイルばね部８ａと同軸上に配置されている。
【００２７】
小径捩じりコイルばね部８ｃの巻き方向は大径捩じりコイルばね部８ａの巻き方向に対して逆巻きとされている。実施の形態では、大径捩じりコイルばね部８ａを右巻きとし、小径捩じりコイルばね部８ｃを左巻きとしている。この小径捩じりコイルばね部８ｃの内径は、連設部８ｂ側が大径軸部３ａのクラッチ面７の外径よりやや大径とされ、上記クラッチ面７との間に微小な間隙が形成されている。また、他端（巻き終り端）側は自然状態での内径が大径軸部３ａのクラッチ面７の外径より小さく形成し、小径捩じりコイルばね部８ｃの内径はテーパ状をなしている。したがって、拡径された状態での組込みにより、小径捩じりコイルばね部８ｃの一部の内径面が上記クラッチ面７の外径面に弾性接触している。
【００２８】
図１に示すように、プーリハブ３の小径軸部３ｃには保持リング９が嵌合されている。保持リング９は、小径軸部３ｃを回転自在に支持する軸受５と大径軸部３ａの端面とによって軸方向に非可動とされ、かつ、プーリ１およびプーリハブ３の小径軸部３ｃに対してそれぞれ回転自在とされている。
【００２９】
図５に示すように、保持リング９のクラッチばね８に対する対向面には、クラッチばね８の連設部側の端部が嵌合される支持溝１０が形成されている。支持溝１０は、大径捩じりコイルばね部８ａの巻き終り端部が嵌合される大径溝１０ａと、連設部８ｂが嵌合される円弧溝１０ｂと、小径捩じりコイルばね部８ｃの巻き始め端部が嵌合される小径溝１０ｃとからなり、上記大径溝１０ａおよび小径溝１０ｃは円弧溝１０ｂの一端から他端に向けて溝深さが次第に浅くなり、上記支持溝１０に対する嵌合によって、クラッチばね８の連設部側端部が保持リング９で受けられている。
【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３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１に示す軸受５側から見て左方向(図２の矢印で示す方向)に回転すると、クラッチばね８の大径捩じりコイルばね部８ａはプーリ１の内周に形成されたクラッチ面６との接触により拡径してクラッチ面６を内径側から締付ける。
【００３２】
上記クラッチ面６に対する大径捩じりコイルばね部８ａの係合力が増大すると、プーリ１と共に大径捩じりコイルばね部８ａが回転し、その回転は連設部８ｂを介して保持リング９および小径捩じりコイルばね部８ｃに伝達され、上記保持リング９および小径捩じりコイルばね部８ｃが同方向に回転する。
【００３３】
このとき、小径捩じりコイルばね部８ｃは大径捩じりコイルばね部８ａに対して巻き方向が逆向きであるため、負荷される回転力により小径捩じりコイルばね部８ｃが縮径し始め、弾性接触した先端（巻き終り端）部側から伝達するトルクの大きさに応じて徐々にクラッチ面７を締付け、プーリハブ３にトルクを伝達する。
【００３４】
プーリ１からプーリハブ３への回転トルクの伝達状態において、プーリハブ３の回転速度がプーリ１の回転速度を上回ると、小径捩じりコイルばね部８ｃは拡径すると共に、大径捩じりコイルばね部８ａは縮径し、プーリ１がフリー回転し、プーリ１からプーリハブ３への回転伝達が遮断される。
【００３５】
上記のように、実施の形態におけるスプリングクラッチにおいては、プーリ１とプーリハブ３の相互間におけるトルクの伝達が大径捩じりコイルばね部８ａの拡径と小径捩じりコイルばね部８ｃの縮径によるものであるため、スプリングクラッチの組立て時、クラッチばねは入力部材のクラッチ面と出力部材のクラッチ面間に組込むだけでよく、スプリングクラッチを容易に組立てることができる。
【００３６】
また、トルク伝達時、小径捩じりコイルばね部８ｃはプーリハブ３のクラッチ面７をトルクの大きさに応じて徐々に締付けるため、衝撃的なトルクが入力されると、その衝撃トルクは上記小径捩じりコイルばね部８ｃの縮径方向への弾性変形によって緩衝されることになり、クラッチばね８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。
【００３７】
さらに、プーリハブ３の小径軸部３ｃにクラッチばね８の連設部側端部を受ける保持リング９を設けて軸方向に非可動に、かつ、回転自在に支持したことにより、プーリ１とプーリハブ３の相互間におけるトルク伝達時に大径捩じりコイルばね部８ａおよび小径捩じりコイルばね部８ｃが軸方向に倒れ、あるいは、よれるのを防止することができ、プーリ１からプーリハブ３に安定したトルクを伝達することができる。
【００３８】
なお、実施の形態では、保持リング９にクラッチばね８の連設部側端部が嵌合される支持溝１０を形成してクラッチばね８の端部を受けるようにしたが、上記支持溝１０を省略して、保持リング９の平坦な面でクラッチばね８の連設部側の端部を受けるようにしてもよい。実施の形態のように、保持リング９に支持溝１０を形成することにより、その支持溝１０によって連設部８ｂの変形を抑制することができるため、上記連設部８ｂの疲労による破損を効果的に防止することができる。
【００３９】
また、小径捩じりコイルばね部８ｃの内径面をテーパとし、その小径端部をプーリハブ３のクラッチ面７に弾性接触させるようにしたが、上記小径捩じりコイルばね部８ｃの内径面を円筒面とし、その内径面の全体をプーリハブ３のクラッチ面７に弾性接触させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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III−III線に沿った断面図
【図４】図１のIV−IV線に沿った断面図
【図５】クラッチばねと保持リングを示す分解斜視図
【符号の説明】
【００４１】
１      プーリ(入力部材)
３      プーリハブ(出力部材)
６      プーリのクラッチ面
７      プーリハブのクラッチ面
８      クラッチばね
８ａ    大径捩じりコイルばね部
８ｂ    連設部
８ｃ    小径捩じりコイルばね部
９      保持リング
【図１】
2008101740.tif 000003
【図２】
2008101740.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008101740.tif 000006
【図５】
2008101740.tif 000007