JPH0426A - 手動復帰式オーバーロードクラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、従動部に過負荷が加わったときトルク伝達が
行われないようにするための、いわゆるオーバーロード
クラッチに関し、特に、過負荷時トルク遮断後において
は手動により意識的に復帰させない限りトルク伝達が遮
断された状態を保つようにしたオーバーロードクラッチ
に関する。

従来技術及びその課題 従来から、トルク伝達機構の駆動部と従動部との間に設
けて、負荷トルクが所定値（これを「トリップトルク」
という。）以上になったとき、駆動トルクを逃がし、駆
動側及び従動側の機構の損傷を防止する安全装置の一種
としてボールクラッチ、ローラクラッチ等のオーバーロ
ードクラッチがある。

オーバーロードクラッチの１つとして、電磁式のものが
ある。電磁式のオーバーロードクラッチとは、トルク伝
達素子を駆動側及び被動側の双方に形成された凹所に配
置し、駆動側と被動側との間のトリップトルクを磁石と
板ばねにより調節するものである。

ところが、トリップトルクの調節が電気的に行われるの
で、オーバーロードクラッチから発生する電気的なノイ
ズが周辺機器に悪影響を及ぼすという問題、オーバーロ
ードクラッチの作動時に板ばねがばたばたするという騒
音・振動の問題がある。

また、最近になって、長時間過負荷状態が続くことに基
づく問題、すなわち、トルク伝達素子と凹所との間の継
続的な衝突の繰り返しによる摩耗・発熱の問題を避ける
ために、手動復帰式のオーバーロードクラッチの必要性
がある。

本発明の目的は、上記の問題を解決するために、オーバ
ーロードクラッチのトリップトルクの調節を機械的に行
うことができるものとし、なおかつ、最近の要求に応え
て手動復帰をすることのできる機械的なオーバーロード
クラッチを提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、トルク伝達素子をハブ又はドリブンプレート
の一方に形成したトルク伝達素子保持貫通部で保持する
とともに、プレッシャープレートによりハブ又はドリブ
ンプレートの他方に形成したトルク伝達素子保持有底部
にばねにより押圧してトルク伝達を行い、過負荷時には
前記トルク伝達素子が前記トルク伝達素子保持有底部か
ら前記押圧に抗して脱出するようにしたオーバーロード
クラッチにおいて、前記トルク伝達素子と接触する前記
プレッシャープレートの部分に前記トルク伝達素子をオ
ーバーロードクラッチの回転中心軸と交差する方向に押
圧する傾斜部が形成され、前記トルク伝達素子保持貫通
部は軸方向から見た形状が７字状であり、トルク伝達素
子保持有底部は７字型溝であり、前記プレッシャープレ
ートの前記ばね側内周部分の角部にテーパ面を設け、ボ
ールを前記ハブの外周円筒面と前記テーパ面とに接する
ように、且つ、前記ばねによって軸方向に押されるよう
に配置されたリング端面に接するように配置し、トルク
伝達時における前記ボールの位置から前記ばね側におい
て前記ハブの外周円筒面上に環状溝を設け、トルク遮断
時には、前記ポルが前記環状溝に落ち込むことによりば
ね力が前記プレッシャープレートに作用しないようにし
たオーバーロードクラッチにより、前記課題を解決した
。

作　　　　　　　用 トルク伝達状態では、トルク伝達素子は、ばねからリン
グ及びボールを介して押圧力を受けてトルク伝達素子保
持有底部に係合している。この押圧力により、トルク伝
達素子は、前記トルク伝達素子保持貫通部の７字状部と
前記トルク伝達素子保持有底部の７字型溝に押し込まれ
て各７字状部に２点接触支持されている。従って、トル
ク伝達素子は、前記傾斜部によって前記トルク伝達素子
保持貫通部の７字状部に対して遊嵌することなく、常時
２点接触して押圧されるのでバックラッシュを生じるこ
とがない。

所定値以上のトルクがハブとドリブンプレートとの間に
生じると、トルク伝達素子は、プレッシャープレートを
押圧し、ボール及びリングを介してばねを圧縮する。プ
レッシャープレート、ポル及びリングは、トルク伝達素
子の脱出動作によって軸方向に移動する。ここで、ハブ
の外周には環状溝が設けられており、プレッシャープレ
ートのテーパ面から細心方向に分力を受けるボールは、
トルク伝達素子の軸方向移動中において環状溝に差しか
かったときこの環状溝に落ち込む。

このとき、プレッシャープレートには軸方向の押圧力が
作用しなくなる。すなわち、ばねの押圧力は、環状リン
グ及びボールに作用はするが、ボールからプレッシャー
プレートへは半径方向外側への力しか作用しない。ボー
ルがプレッシャープレートの移動軌跡から退くためであ
る。従って、トルク伝達素子がトルク伝達素子保持有底
部から完全に脱出する動作に対向する力が排除され、プ
レッシャープレートはさらなる軸方向移動が可能となる
。ボールからの軸方向の押圧力は環状溝が吸収している
。このように、−旦過負荷が加わると、トルクの遮断状
態が維持されるのである。

トルク伝達状態への復帰は、トルク伝達素子とトルク伝
達素子保持有底部の位相を合わせ、人手によってプレッ
シャープレートを軸方向に移動させることによってなさ
れる。環状溝の形状は、ボールがばねの押圧力によって
これから脱出できるような形状で、例えば、■字状のも
のや、深さがボールの半径より浅いものがある。従って
、プレッシャープレートが元の位置に戻ると、ボールは
環状溝から半径方向外側への力を受けて環状溝から脱出
し、再度プレッシャープレートのテーパ面に接して、ば
ねの押圧力を軸方向に伝達するようになる。このように
して、トルク伝達状態を回復させることができる。

実　　施　　例 以下、本発明の実施例を図面に基づいてボールクラッチ
を例として説明する。

本発明の第１実施例のオーバーロードクラッチ１０は、
第１図に示すように、ハブ２０とドリブンプレート４０
を有してなる。

第２図に示すように、ドリブンプレート４０は、内周に
向けて広がるＶ字状の切欠（トルク伝達素子保持貫通部
）４１が複数不等間隔に放射状に形成されている。この
ように不等間隔にする理由は、１回転での噛合ポイン１
〜を１箇所に制限するためである。なお、複数の切欠を
等間隔に配置して複数のポイントで噛合うことのできる
オーバーロードクラッチにすることも当然可能である。

各切欠４１の谷部４２には、トルク伝達素子であるボー
ル（鋼球）１２が後述する構成により押し込まれる。

このドリブンプレート４０は、カップリングフランジ１
３．１４に固着するためのねじ孔４３を有している。カ
ップリングフランジ１３．１４は円筒部で一方の軸Ｂに
取付けられる。符号１５はカップリングフランジ１４と
軸Ｂを締結するための公知の装置であり、加圧フランジ
１６及びボルト１７によりテーバリングの楔作用を利用
してカップリングフランジ１４と軸Ｂが締結される。

ハブ２０には筒状部２１の一端において鍔２２が形成さ
れ、他端において外周にねじ部２３、内周に拡径部２４
、端面にねじ孔２５が形成されている。拡径部２４の内
側の締結装置１８は、前述の符号１５で示したものと同
様であり、加圧フランジ１９及びボルト１７によりハブ
２０と軸Ａが締結される。

第３図及び第４図に示されるように、鍔２２の内側面に
は、円周方向不等配のＶ形長溝（トルク伝達素子保持有
底部）２６が放射状に設けられている。■膨長溝２６は
、前述の切欠４１と位相が同じである。鍔２２における
Ｖ形長溝２６の相互間は平坦部２７になっている。

第１図に戻り、ハブ２０の筒状部２１には、プレッシャ
ープレート３０が内周に隙間を有して遊嵌している。プ
レッシャープレート３０の鍔２２と対向する面は、ドリ
ブンプレート４０の切欠４１の谷部４２に対面するよう
に勾配が設けられた一部に円錐面を形成する傾斜部３１
となっている。

傾斜部３１は、後述するコイルばね３２により、トルク
伝達素子１２を谷部４２とＶ形長溝２６の底部２８に押
圧する機能を有する。

ハブ２０の他端のねじ部２３には、調節ナツト３３が螺
合する。調節ナツト３３とプレッシャプレート３０の間
には、複数のコイルばね３２、ボール保持リング３６及
びボール３７が設けられている。調節ナツト３３は、プ
レッシャープレート３０がトルク伝達素子１２を押圧す
る力を調節するものである。調節後、調節ナツト３３に
設けられた止めねじ３４をねじ込み、その先端にあるロ
ックプラグ３５をねじ部２３に押圧係合させて緩み止め
とする。コイルばね３２はプレッシャープレート３０を
個々の付勢力により押圧する。

ドリブンプレート４０のトルク伝達素子保持部分の肉厚
はトルク伝達素子１２の直径より薄く、静止状態におい
て、プレッシャープレート３０と鍔２２の間において、
両者に対しそれぞれ隙間を有して配置されている。プレ
ッシャープレート３０からの押圧力は、その傾斜部３１
によってドリブンプレート４０の切欠４１の谷部４２方
向とＶ膨長溝２６の底部２８方向とにトルク伝達素子１
２をそれぞれ押圧して各々に２点接触させる。

この押圧力により、ドリブンプレート４０はプレッシャ
ープレート３０に対する半径力−同の位置を定められ、
ハブ２０から浮上した状態にある。

なお、軸方向の移動は隙間分だけ自由である。また、プ
レッシャープレート３０もハブ２０から浮上した状態に
ある。しかしながら、浮上状態であっても、トルク伝達
素子１２がドリブンプレート４０の切欠４１と鍔２２の
Ｖ膨長溝２６に各々２点で接触しているため、バックラ
ッシュは生じない。従って、軸Ａにハブ２０、軸Ｂにド
リブンプレート４０及びカップリングフランジ１３．１
４を取付ける際に間隔誤差があっても、ドリブンプレー
ト４０はハブ２０に対して軸方向の相対移動が許される
。また、軸Ａと軸Ｂの間に角度誤差があってもドリブン
プレート４０は誤差吸収のため傾くことができる。

さらに、第５図に示されるように、プレッシャープレー
ト３０の右側面（ボール３７側）５０には、テーパ面５
１が形成されている。ボール保持リング３６は、ボール
３７を保持するための貫通孔３８を有する。この貫通孔
３８は、完全な円筒状である。ボール保持リング３６の
右側面ではコイルばね３２の付勢力を受け、左側面では
ボール３７を正確に軸方向に押圧する。ボール保持リン
グ３６の内径はハブ２０の外周円筒面６０と摺動自在な
直径である。ボール保持リング３６に保持されたボール
３７は、調節ナツト３３の締付時、ベアリング作用をす
ることにより、この調節ナツト３３をスムースに締付け
ることができ、従来では必要であったスラストベアリン
グ等を組込むことを要しない。

ボール３７は、その直径ｄ（第６図）がハブ２０の外周
円筒面６０とプレッシャープレート３０の内周面５２と
の間隔ｔより大きく、トルク伝達状態では、ハブ２０の
外周円筒面６０、プレッシャープレート３０のテーパ面
５１及びボール保持リング３６の貫通孔３８の３点で挟
持されている。

ボール３７に作用する力は、ボール保持リング３６を介
するコイルばね３２からの軸方向の押圧力ＰＬ、プレッ
シャープレート３０のテーパ面５１からの反力Ｐ２、ハ
ブ２０の外周円筒面６０からの反力Ｐ３であり、これら
の力が釣り合っている。

なお、Ｐ４．Ｐ５は、プレッシャープレート３０のテー
パ面５１からボール３７への反力を、軸方向分力と半径
方向分力に分解した力である。従って、 Ｐ１＝Ｐ４　　　：　　　Ｐ３＝Ｐ５ である。このように、コイルばね３２の押圧力のすべて
がトルク伝達素子１２をＶ膨長溝２６に係合させる力と
して作用する。このように、ボール３７がハブ２０の外
周円筒面６０に接するように配置されているので、ばね
３２の小型化に好適なオーバーロードクラッチ１０を得
ることができるのである。

ハブ２０の外周円筒面６０には、■字状の環状溝６１が
形成されている。環状溝６１はトルク伝達状態における
ボール３７とハブ２０の外周円筒面６０との接点からＡ
だけばね側において始点６２を有する。この寸法Ａは、
トルク伝達素子１２がＶ膨長溝２６から脱出したときの
移動量よりも短く、トルク伝達素子１２がＶ膨長溝２６
から完全に脱出する以前にボール３７が環状溝６１の始
点６２に差しかかる構成となっている。

トルク伝達回転中において過負荷が加わっていないとき
は、プレッシャープレート３０の押圧によりトルク伝達
素子１２がドリブンプレート４０の７字状の切欠４１と
２点、及びハブ２０の鍔２２のＶ膨長溝２６で各々２点
接触して落ち着いているので、両軸Ａ、Ｂは一体となっ
て回転してトルクが伝達される０回転中に角度誤差、間
隔誤差が生じても、前述したように、オーバ−ロードク
ラッチ１０自体でこれらの誤差を吸収することができる
。当然バックラッシュは生じない。

次に、ドリブンプレート４０に過負荷が加わると、ドリ
ブンプレート４０の回転が阻止されるにも拘わらず、軸
Ａが回転を続けるため、トルク伝達素子１２はＶ膨長溝
２６から脱出しようとする。

トルク伝達素子１２がコイルばね３２の押圧力に抗して
プレッシャープレート３０を右方向に押圧すると、ボー
ル３７は環状溝６１に近付く。環状溝６１までの距離は
トルク伝達素子１２の移動量より短いから、トルク伝達
素子１２がＶ膨長溝２６から完全に脱出する以前に、第
６図に示されるように、ボール３７は環状溝６１の始点
６２に差しかかる。この動作は、 Ｐ４　　＞　　ＰＬ によって生じる。

第７図は、トルク伝達素子１２及びプレッシャープレー
ト３０の移動量がＡを越えた直後を示す図である。この
とき、プレッシャープレート３０のテーパ面５１の角度
を４５″とすると、Ｐ５　〉　０ であり、ボール３７には環状溝６１に落ち込む方向の力
が作用することになる。従って、トルク伝達素子１２の
移動量が寸法Ａを越えた瞬間、ボール３７は環状溝６１
に落ち込む。

第８図は、ボール３７が、環状溝６１に落ち込んでプレ
ッシャープレート３０の移動軌跡から退いた状態を示す
。ボール３７は、環状溝６１に落ち込む寸前の中心位置
（第６図）から軸方向に寸法Ｂ１半径方向に寸法ｄ−を
移動した状態にある。

ボール３７は、このとき、ボール保持リング３６の貫通
孔３８、プレッシャープレート３０の内周面５２及び環
状溝６１の溝面６３に３点接触し、コイルばね３２の押
圧力は、プレッシャープレート３０を左方向に押圧する
ように作用しない。すなわち、コイルばね３２の押圧力
Ｐ１、プレッシャープレート３０の内周面５２からの反
力Ｐ６及び環状溝６１の溝面６３からの反力Ｐ７が釣り
合い、コイルばね３２の押圧力は環状溝６１の溝面、６
３からの軸方向分力と相殺される。従って、ボール３７
が一旦環状溝６１に落ち込むと、もはやプレッシャープ
レート３０には軸方向の押圧力が作用しなくなる。

ここで、寸法Ａ１寸法Ｂ１寸法Ｃ（ボール３７の中心か
らテーパ面５１の内周面側端部までの軸方向寸法）及び
トルク伝達素子１２の移動量（Ｌとする）は次の関係を
満たすように設定する。

Ａ＋Ｂ＋Ｃ≦　Ｌ Ａ＋Ｂ＋ＣがＬを越えると、トルク伝達素子１２がＶ膨
長溝２６から完全に脱出した際に、ボール３７はまだプ
レッシャープレート３０の移動軌跡から完全に退いてい
ない状態にあるから、過負荷が解除されたときにコイル
ばね３２の押圧力がプレッシャープレート３０に作用し
、トルク伝達素子１２は自動的にＶ膨長溝２６に復帰し
てしまうからである。

なお、Ａ十Ｂ十Ｃ冨りのとき、ボール３７はプレッシャ
ープレート３ｏのテーパ面５１のエツジと干渉する位置
にあるから、トルク遮断状態を確実にするため、 Ａ＋Ｂ　　　十　　Ｃ＜Ｌ であることが望ましい。そのための余裕代は、第８図中
符号りで示されている。

以上のように、従動部に過負荷が作用したときのトルク
の遮断は、ボール３７がハブ２ｏの外周円筒面６０を転
動し、環状溝６１の始点６２に差しかった瞬間に生じる
。トルク伝達素子１２に作用するコイルばね３２の押圧
力は、軸方向において１００％（摩擦損失等を無視した
理論上の値）伝達される。トルク伝達状態におけるボー
ル３７とハブ２０の外周円筒面６０との接点がら環状溝
６１の始点６２までの距離は、直線であるからその設定
が容易である。

トルク遮断状態から、トルク伝達状態に復帰させるには
、まず、トルク伝達素子１２とＶ膨長溝２６の位相を合
わせ、プレッシャープレート３゜を第１図中左方向に移
動させる。ボール３７はコイルばね３２の押圧力により
環状溝６１の溝面６３から半径方向外側の力を受けてい
るから、ボール３７は自動的に環状溝６１から脱出する
。このようにして、ボール３７は再度プレッシャープレ
ート３０のテーパ面５１に接し、トルク伝達状態が回復
する。

第９図は本発明の第２実施例を示している。すなわち、
同出願人による特願平１−４３１３６号に開示されるオ
ーバーロードクラッチのように、ハブ１２０側に外側に
向って広がるＶ字状の切欠１４１を設け、被動側に形成
されたＶ膨長溝１２６にトルク伝達素子１１２を配置し
、プレッシャープレート１３０によりトルク伝達素子１
１２をＶ膨長溝１２６方向に押圧力を加えてトルク伝達
を行い、このプレッシャープレート１３０とコイルばね
１３２の間にボール保持リング１３６及びボール１３７
を配置して、このボール１３７が過負荷時にハブ１２０
の外周円筒面に形成された環状溝１６１に嵌入するよう
にしたものもある。

以上は、本発明の好適実施例を説明したものであり、こ
れに限定されるべきものではない。従って、次のような
変形も本発明に含まれるものである。

第１に、環状溝の形状は、第５図乃至第８図に示される
ようなＶ字状のようなものでなく、軸に直角な面が対向
するように形成されたものでもよい。また、一方が軸に
直角で他方がＶ字状のように傾斜しているものでもよい
。

第２に、Ｖ字状の切欠とＶ膨長溝の関係を、上記実施例
のように軸方向に配置するものと異なり、特公昭５５−
２１８９４号のように、半径方向に配置するように構成
させたものでもよい。

発明の効果 本発明は以上の構成であるから、次の効果を奏する。

（１）トルク伝達時において、トルク伝達素子がトルク
伝達素子保持有底部に遊嵌せず、常時２点接触している
ので、トルク伝達素子のトルク伝達素子保持貫通部に対
する位置が常時一定しており、ハブのドリブンプレート
の相対位置にずれの生じることがない。また、再噛合が
確実である。

（２）機械的にトリップトルクを設定でき、周辺機器に
悪影響を与える電気的なノイズを生じることがない。

（３）ボールをプレッシャープレートのテーパ面とハブ
の外周円筒面とに接するようにしたことから、ばね力は
トルク伝達素子に略々１００％伝達され、複数のテーパ
面を介して伝達する従来のものに比べて、トリップトル
クを正確に管理することができるとともに、ばねを小型
軽量化することもできる。

（４）ボールがハブの外周円筒面を転動して環状溝の始
点に差しかかったときにトルク遮断を生じるため、トル
ク伝達状態におけるボールとハブとの接点と、この接点
から環状溝の始点までの軸方向の間隔を要件としてトリ
ップトルクを設定することができる。この場合、直線的
な間隔を管理するだけで、正確かつ容易にトリップトル
ク管理をすることができ、従来のような複数のテーパ面
からなるオーバーロードクラッチに比べ、トリップトル
ク管理が簡単になる。

（５）また、環状溝をハブの外周円筒面に設けたことに
より、部品点数の削減ができ、テーパ面を正確に加工す
る必要もないことがら、製造コストの低減を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のオーバーロードクラッチ
のトルク伝達状態における軸方向断面図、第２図はドリ
ブンプレートの正面図、第３図はハブの正面図、第４図
は第３図の１面部、第５図乃至第８図はトルク伝達状態
からトルク遮断状態になるときの動作を説明するための
第１図の部分拡大断面図、第９図は本発明の第２実施例
のオーバーロードクラッチのトルク伝達状態における軸
方向断面図である。 １０・・・オーバーロードクラッチ １２．１１２・・・トルク伝達素子 ２０．１２０・・・ハブ ２２・・・鍔 ２６，１２６・・・ｖ膨長溝 （トルク伝達素子保持有底部） ２７・・・平坦部　　　２８・・・底部２９・・・傾斜
段部 ３０．１３０・・・プレッシャープレート３１・・・傾
斜部 ３２．１３２・・・コイルレｆね ３６、　　１３６　　・　・　・　ボール３７．１３７
・・・ボール保持１ノング４０・・・ドリブンプレート ４１．１４１・・・ｖ字状の切欠 （トルク伝達素子保持貫通部） ４２・・・谷部　　　５１・・・チー１＼面５２・・・
内周面　　６０・・・タト周円筒面６１、．１６１・・
・環状溝 第２図 第３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トルク伝達素子をハブ又はドリブンプレートの一方に形
   成したトルク伝達素子保持貫通部で保持するとともに、
   プレッシャープレートによりハブ又はドリブンプレート
   の他方に形成したトルク伝達素子保持有底部にばねによ
   り押圧してトルク伝達を行い、過負荷時には前記トルク
   伝達素子が前記トルク伝達素子保持有底部から前記押圧
   に抗して脱出するようにしたオーバーロードクラッチに
   おいて、 前記トルク伝達素子と接触する前記プレッシャープレー
   トの部分に前記トルク伝達素子をオーバーロードクラッ
   チの回転中心軸と交差する方向に押圧する傾斜部が形成
   され、 前記トルク伝達素子保持貫通部は軸方向から見た形状が
   Ｖ字状であり、トルク伝達素子保持有底部はＶ字型溝で
   あり、 前記プレッシャープレートの前記ばね側内周部分の角部
   にテーパ面を設け、 ボールを前記ハブの外周円筒面と前記テーパ面とに接す
   るように、且つ、前記ばねによって軸方向に押されるよ
   うに配置されたリング端面に接するように配置し、 トルク伝達時における前記ボールの位置から前記ばね側
   において前記ハブの外周円筒面上に環状溝を設け、 トルク遮断時には、前記ボールが前記環状溝に落ち込む
   ことによりばね力が前記プレッシャープレートに作用し
   ないようにしたことを特徴とする、オーバーロードクラ
   ッチ。