(57)【要約】      （修正有）【課題】プーリとプーリハブ間のクラッチばねを介して一方向の回転トルクを伝達するスプリングクラッチにおいて、トルク伝達部の破損を防止する。【解決手段】プーリ１の内周に形成されたクラッチ面１３の内側にクラッチばね１４を組込み、そのクラッチばね１４の外周面をクラッチ面１３に弾性接触する。クラッチばね１４の一端のコイル部１５をアウタスリーブ４に形成されたうず巻き溝１１内に挿入する。コイル部１５の端末に設けられたウエーブばねから成る抜け止め緩衝部１６をうず巻き溝１１の閉塞端に設けられた係止凹部１２に係合する。プーリ１の一方向の回転時に、クラッチばね１４を拡径させ、クラッチばね１４の一端のコイル部端末からプーリハブ２に回転トルクを伝達する。また、プーリ１に衝撃的なトルクが入力された場合に、抜け止め緩衝部１６で衝撃トルクを吸収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状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面が前記クラッチ面に弾性接触するコイル状のクラッチばねとからなり、前記入力部材の一方向の回転時に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、前記クラッチばねを軸方向に分割し、各分割クラッチばねの一端が挿入される係止凹部を出力部材に設け、その係止凹部内に組込まれ、クラッチばねの一端が押し込まれた際に弾性変形する抜け止め緩衝部をクラッチばねの端部に設けたことを特徴とするスプリングクラッチ。
【請求項２】
前記抜け止め緩衝部が、波状に折れ曲がるウエーブばねから成る請求項１に記載のスプリングクラッチ。
【請求項３】
前記抜け止め緩衝部が、コイルばねから成る請求項１に記載のスプリングクラッチ。
【請求項４】
前記出力部材が、インナスリーブと、そのインナスリーブの外側に設けたアウタスリーブとから成り、前記アウタスリーブを前記クラッチばねの分割数と同じ数に分割し、各分割アウタスリーブに係止凹部を形成した請求項１乃至３のいずれかに記載のスプリングクラッチ。
【請求項５】
前記アウタスリーブの分割面間に入力部材とインナスリーブとを相対的に回転自在に支持する軸受を組込んだ請求項４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と出力部材の相互間で回転トルクの伝達と遮断を行なう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、ベルトとプーリが滑り、異音を発生させたり、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および特許文献２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】
図４（Ｉ）、（II）は、上記特許文献１に記載されたクラッチプーリ装置を示す。このクラッチプーリ装置は、プーリ２０とその内側に組込まれたプーリハブ２１との間に断面が角形の線材からなるクラッチばね２２を組込み、そのクラッチばね２２の外周をプーリ２０の内周に形成された円筒形のクラッチ面２３に弾性接触し、クラッチばね２２の一端のコイル部２２ａ端末をプーリハブ２１に係止し、上記プーリ２０の一方向への回転時にクラッチばね２２を拡径させてクラッチ面２３に対する係合力を強め、そのクラッチばね２２を介してプーリ２０の回転をプーリハブ２１に伝達するようにしている。
【０００７】
また、プーリハブ２１の回転速度がプーリ２０の回転速度を上回った場合に、クラッチばね２２を縮径させ、プーリ２０のクラッチ面２３とクラッチばね２２の接触部で滑りを生じさせてプーリ２０をフリー回転させるようにしている。
【０００８】
一方、特許文献２に記載されたクラッチプーリ装置においては、プーリハブを形成するインナスリーブとアウタスリーブ間にもう一つのコイルスプリングを挿入し、そのコイルスプリングを介してプーリハブに回転トルクを伝達するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−３０１８６０号公報
【特許文献２】特表２００１−５２３３２５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２１の端部に形成されたうず巻き溝２４内にクラッチばね２２の一端のコイル部２２ａを挿入し、そのコイル部２２ａの端末の折り曲げによって形成された係止片２５をうず巻き溝２４の閉塞端に設けられた係止溝２６に係止する構造であるため、プーリ２０からプーリハブ２１へのトルク伝達時、コイル部２２ａの端末の係止片２５と係止溝２６の係合部（トルク伝達部）で全ての荷重を受けることになり、上記トルク伝達部が破損し易い。特に、プーリ２０の回転初期には負荷トルクが大きく、プーリ２０に衝撃的なトルクが入力され、上記トルク伝達部に衝撃荷重が作用するため、そのトルク伝達部が破損し易く、改良すべき点が残されていた。
【００１０】
一方、特許文献２に記載されたクラッチプーリ装置では、インナスリーブとアウタスリーブ間に組込まれたもう一つのコイルスプリングによって衝撃トルクを緩衝することができるため、耐久性に優れているものの、構造が複雑であり、コストが高いという不都合がある。
【００１１】
この発明の課題は、トルク伝達部での破損を防止することができるようにした耐久性に優れた簡単な構造のコストの安い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に、この発明においては、円筒状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面が前記クラッチ面に弾性接触するコイル状のクラッチばねとからなり、前記入力部材の一方向の回転時に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、前記クラッチばねを軸方向に分割し、各分割クラッチばねの一端が挿入される係止凹部を出力部材に設け、その係止凹部内に組込まれ、クラッチばねの一端が押し込まれた際に弾性変形する抜け止め緩衝部をクラッチばねの端部に設けた構成を採用している。
【００１３】
ここで、抜け止め緩衝部は、波状に折れ曲がるウエーブばねから成るものであってもよく、あるいはコイルばねから成るものであってもよい。
【００１４】
上記の構成から成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すると、各分割クラッチばねのそれぞれが拡径してクラッチ面に対する係合力が増大し、各分割クラッチばねの一端に設けられた抜け止め緩衝部から出力部材に回転トルクが伝達される。
【００１５】
このように、入力部材に入力される回転トルクは複数の分割クラッチばねのコイル部端末から出力部材に伝達されるため、各分割クラッチばねの一端に作用する荷重を従来のものより小さくすることができ、各分割クラッチばねから出力部材にトルクを伝えるトルク伝達部の破損防止に効果を挙げることができる。
【００１６】
また、入力部材に衝撃的なトルクが入力されると、各分割クラッチばねの一端が押し込まれ、その端部に設けられた抜け止め緩衝部が弾性変形する。このため、衝撃トルクは、上記抜け止め緩衝部の弾性変形によって緩衝されることになり、分割クラッチばねから出力部材にトルクを伝達するトルク伝達部の破損をより効果的に防止することができる。
【００１７】
ここで、出力部材を、インナスリーブと、そのインナスリーブの外側に設けたアウタスリーブとで形成し、前記アウタスリーブを前記クラッチばねの分割数と同じ数に分割し、各分割アウタスリーブに係止凹部を形成することにより、各分割クラッチばねの一端の抜け止め緩衝部を各分割アウタスリーブの一側面から係止凹部に組込むことができるので、分割クラッチばね組込みの容易化を図ることができる。
【００１８】
上記のように、アウタスリーブを分割するスプリングクラッチにおいて、アウタスリーブの分割面間に入力部材とインナスリーブとを相対的に回転自在に支持する軸受を組込むことにより、入力部材と分割アウタスリーブの対向面間に対向間隔が周方向にわたって均一なクラッチ空間を確保することができるため、各分割クラッチばねの外周全体をクラッチ面に対して圧接係合させることができ、各分割クラッチばねを精度よく機能させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように、クラッチばねを軸方向に分割したことにより、入力部材に入力される回転トルクを複数の分割クラッチばねの端部のそれぞれから出力部材に伝達することができるため、出力部材に回転トルクを伝えるトルク伝達部の荷重の低減化を図ることができ、トルク伝達部の破損防止に効果を挙げることができる。
【００２０】
また、各分割クラッチばねのコイル部端末に抜け止め緩衝部を設けたことにより、入力部材に衝撃的なトルクが入力されると、その抜け止め緩衝部が弾性変形して衝撃トルクを緩衝するため、分割クラッチばねから出力部材にトルクを伝えるトルク伝達部の破損をより効果的に防止することができ、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。
【００２１】
さらに、クラッチばねの一端に抜け止め緩衝部を一体に設けたことにより、構造も簡単であり、コストの安いスプリングクラッチを得ることができる。
【００２２】
ここで、入力部材をプーリとし、出力部材をプーリハブとすることによって、スプリングクラッチ内蔵プーリを得ることができる。そのプーリを補機駆動用ベルト伝動装置に組込むことにより、ベルトの張力が増大したとき抜け止め緩衝部が弾性変形してベルトの張力変化を吸収するため、ベルトの張力変動を極端に緩和することができ、ベルト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】
【００２３】
以下、この発明の実施形態を図１および図２に基づいて説明する。図１（Ｉ）、（II）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が組込まれている。
【００２４】
プーリハブ２は、金属製のインナスリーブ３と、その外側に設けられたアウタスリーブ４とから成り、上記インナスリーブ３は一方の端部に小径部３ａを有し、その小径部３ａの外周とプーリ１の一端部内周間に、プーリ１とプーリハブ２を相対的に回転自在に支持する軸受５が組込まれている。軸受５として、ここでは片シール軸受が採用され、一側に設けられたシールが外側面に位置するようにしてプーリ１とインナスリーブ３間に組込まれている。
【００２５】
また、インナスリーブ３の他端部外周とプーリ１の他端部内周間にはシール部材６が組込まれている。シール部材６として、ここでは、ラジアル接触型シールが採用され、そのシール部材の外周部がプーリ１によって支持され、内周に設けられたシールリップがインナスリーブ３の他端部外周に弾性接触して、インナスリーブ３とプーリ１の他端部間を密封している。
【００２６】
アウタスリーブ４は、合成樹脂の成形品から成る。アウタスリーブ４は軸方向に２分割され、各分割アウタスリーブ４ａ、４ｂの外周両端部に一対の鍔７、８が形成されている。この一対の鍔７、８間はグリース溜り９とされている。
【００２７】
一対の鍔７、８のうち、シール部材６側に位置する鍔７の外周にはプーリ１を回転自在に支持するラジアル軸受面１０が設けられている。
【００２８】
一方、軸受５側に位置する鍔８には、その外周面で開口するうず巻き溝１１と、そのうず巻き溝１１の閉塞端に係止凹部１２とが形成されている。
【００２９】
プーリ１の内周には、軸受５の嵌合部とシール部材６の取付部間に円筒状のクラッチ面１３が形成され、そのクラッチ面１３の内側に組込まれたクラッチばね１４は軸方向に２分割されている。
【００３０】
分割クラッチばね１４ａ、１４ｂは、角形の線材から成る。各分割クラッチばね１４ａ、１４ｂは自然状態でクラッチ面１３の内径より大径とされ、縮径された状態でプーリ１内に組込まれて外周面がクラッチ面１３に弾性接触している。
【００３１】
各分割クラッチばね１４ａ、１４ｂの一端のコイル部１５は、各分割アウタスリーブ４ａ、４ｂの鍔８に形成された前記うず巻き溝１１内に挿入され、そのコイル部１５の端末に係止凹部１２に係合する抜け止め緩衝部１６が設けられている。
【００３２】
抜け止め緩衝部１６は、コイル部１５の長さ方向に波状に折れ曲がるウエーブばねから成る。この抜け止め緩衝部１６は、係止凹部１２に対する係合によってコイル部１５を抜け止めし、上記コイル部１５がうず巻き溝１１の閉塞端に向けて押し込まれた際に弾性変形するようになっている。なお、上記抜け止め緩衝部１６は、スプリングクラッチが空転したとき、係止凹部１２から周方向に抜けない構成となっている。
【００３３】
実施の形態で示すスプリングクラッチは上記の構造から成り、オルタネータ等のエンジン補機の駆動に際しては、そのエンジン補機の回転軸にプーリハブ２を取付けて回り止めし、そのプーリハブ２上のプーリ１とクランク軸に取付けたプーリとの間にベルトをかけ渡して、クランク軸の回転をプーリ１に伝達する。
【００３４】
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、そのプーリが図１（II）の矢印で示す方向に回転すると、各分割クラッチばね１４ａ、１４ｂがクラッチ面１３との接触により拡径して、クラッチ面１３に対する圧接係合力が増大し、プーリ１と共に各分割クラッチばね１４ａ、１４ｂが回転する。このとき、分割クラッチばね１４ａ、１４ｂの一端のコイル部１５には押し込み力が負荷されるため、抜け止め緩衝部１６が係止凹部１２の閉塞端面を押圧し、その押圧部からプーリハブ２にプーリ１の回転トルクが伝達され、プーリハブ２がプーリ１と同方向に回転する。
【００３５】
このように、プーリ１に入力される回転トルクは、２つの分割クラッチばね１４ａ、１４ｂのコイル部端末のそれぞれからプーリハブ２に伝達されるため、各分割クラッチばね１４ａ、１４ｂのコイル部端末に負荷される荷重は単一のクラッチばねを用いた場合の半分程度と少なく、各分割クラッチばね１４ａ、１４ｂからプーリハブ２のアウタスリーブ４にトルクを伝えるトルク伝達部の破損防止に効果を挙げることができる。
【００３６】
ここで、エンジン補機の駆動初期は、負荷が大きいため、プーリ１には衝撃的なトルクが入力されることになると共に、ベルトの張力も増大する。このとき、分割クラッチばね１４ａ、１４ｂの一端のコイル部１５に衝撃的な押し込み力が負荷されるため、抜け止め緩衝部１６が弾性変形し、その弾性変形によってプーリ１に負荷される衝撃トルクが緩衝される。
【００３７】
このように、プーリ１に衝撃的なトルクが負荷されると、抜け止め緩衝部１６が弾性変形して衝撃トルクを緩衝するため、分割クラッチばね１４ａ、１４ｂの一端のコイル部１５からアウタスリーブ４へのトルク伝達部に衝撃的な荷重が負荷されることはない。このため、トルク伝達部が破損することはなく、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。
【００３８】
また、抜け止め緩衝部１６の弾性変形によってベルトの張力変化も吸収されることになり、ベルトが過張力になることもないため、ベルトの損傷も防止される。また、ベルトの張力変化が吸収されることにより、エンジンの振動も小さくなる。
【００３９】
さらに、衝撃的なトルクを緩衝する抜け止め緩衝部１６はコイル部１５の端末に一体に設けられているため、構造も簡単であり、コストの安いスプリングクラッチを得ることができる。
【００４０】
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、エンジンの急減速等によりプーリハブ２の回転速度がプーリ１の回転速度を上回ると、分割クラッチばね１４ａ、１４ｂのコイル部１５端末の抜け止め緩衝部１６に引張り力が負荷されるため、各分割クラッチばね１４ａ、１４ｂが縮径し、その分割クラッチばね１４ａ、１４ｂの外周面とクラッチ面１３の接触部で滑りが生じてプーリ１からプーリハブ２への回転トルクの伝達が遮断される。
【００４１】
図１（II）では、コイル部１５の端末にウエーブばねから成る抜け止め緩衝部１６を設けたが、抜け止め緩衝部１６はウエーブばね限定されるものではない。例えば、図２（II）に示すように、コイルばねから成るものであってもよい。
【００４２】
図３は、スプリングクラッチの他の実施形態を示す。この実施形態では、２分割された分割アウタスリーブ４ａ、４ｂ間に軸受１７を組込み、その軸受１７によってプーリ１とインナスリーブ３とを相対的に回転自在に支持している。また、プーリ１の両端部とインナスリーブ３の両端部間をシール部材１８によって密閉している。
【００４３】
上記のように、分割アウタスリーブ４ａ、４ｂ間に軸受１７を組込むことにより、プーリ１の振れ回りを防止することができる。また、プーリ１と分割アウタスリーブ４ａ、４ｂの対向面間に対向間隔が周方向の全体にわたって均一なクラッチ空間を確保することができる。その結果、各分割クラッチばね１４ａ、１４ｂの外周全体がクラッチ面１３に圧接係合することになり、各分割クラッチばね１４ａ、１４ｂを精度よく機能させることができる。また、各分割クラッチばね１４ａ、１４ｂに加わる荷重は半分になるから耐久性を向上させることができる。
【００４４】
図１乃至図３に示す実施形態ではクラッチばね１４およびアウタスリーブ４を軸方向に２分割したが、２分割以上に分割してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（Ｉ）はこの発明に係るスプリングクラッチの実施形態を示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のイ−イ線に沿った断面図
【図２】（Ｉ）はこの発明に係るスプリングクラッチの他の実施形態を示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のロ−ロ線に沿った断面図
【図３】この発明に係るスプリングクラッチのさらに他の実施形態を示す断面図
【図４】（Ｉ）は従来のスプリングクラッチを示す縦断正面図、（II）は（Ｉ）のハ−ハ線に沿った断面図
【符号の説明】
【００４６】
１      プーリ（入力部材）
２      プーリハブ（出力部材）
３    インナスリーブ
４    アウタスリーブ
４ａ、４ｂ  分割アウタスリーブ
１１    うず巻き溝
１２    係止凹部
１３    クラッチ面
１４    クラッチばね
１４ａ、１４ｂ  分割クラッチばね
１５    コイル部
１６    抜け止め緩衝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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