JPH061085B2 - オーバーロードクラッチ - Google Patents

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。

その構成は、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
伝達素子保持有底部から前記トルク伝達素子が前記押圧
に抗して脱出するようにしてトルク伝達を遮断してい
た。

このため、前記脱出の際、トルク伝達素子がトルク伝達
素子保持貫通部内で保持されて動けるように、トルク伝
達素子保持貫通部を例えばトルク伝達素子が貫通する外
形にならった形状（例えば、ボールの場合は円、ローラ
の場合は方形）の穴にし、その両者間に一定の隙感を設
けていた。

したがって、トルク伝達素子はトルク伝達素子保持貫通
部内にいわば遊嵌状態で保持されていた。

ところが、このような構成であると、オーバーロードク
ラッチの駆動側の回転方向が変わると、前記隙間がバッ
クラッシュとなり、ハブとドリブンプレートの相対位置
が狂い、駆動側と従動側の間に位置のズレが生じる問題
点があった。

また回転方向が一定であっても、過負荷が解消された後
の前記トルク伝達素子の前記トルク伝達素子保持有底部
に対する再噛合の位置が定まらない問題点を有してい
た。

さらに、この隙間による影響を少なくしようとして、隙
間を少なくすべく、熱処理後歪除去等を行って加工精度
を高くすると、加工に手間がかかり、コスト高になる等
の問題点を有していた。

そこで、出願人は前記問題点に鑑み、既に、特願昭６２
−２６２７６４号として、バックラッシュを解消したオ
ーバーロードチラッチに係る発明について出願をしてい
る。その構成は、前記のような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
を形成するとともに、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字型溝としたオーバーロードクラッチであ
る。

上記オーバーロードクラッチは、前記傾斜部がトルク伝
達素子を押圧して生じる分力により、トルク伝達素子
が、トルク伝達時には前記トルク伝達素子保持貫通部の
Ｖ字状部と前記トルク伝達素子保持有底部のＶ字型溝に
押し込まれて各Ｖ字状部に２点接触支持されており、過
負荷時には、前記傾斜部の押圧力に抗して前記トルク伝
達素子保持有底部のＶ字型溝から脱出し、ドリブンプレ
ートの平坦な部分に移り過負荷を逃がす。

したがって、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Ｖ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。

ところが、過負荷時にも、ボールは駆動側と被動側で挟
圧され、かつＶ字状部に２点で接触するので、転動が阻
止され、ボールはＶ字状部中ですべり接触するか或いは
ドリブンプレートに対してすべり接触し、この摩擦によ
り、過負荷遮断時においても、被動側にいわゆる「ひき
づりトルク」が伝達されることになる。

従って、過負荷の設定トルクが低い場合には被動側が共
に回転し、再噛合への位置合わせが困難になったり、こ
のような状態で長時間使用する場合には、摩擦により焼
き付けや摩耗を発生したりするという問題がある。

課題を解決するための手段 本発明は、前述のバックラッシュを解消したオーバーロ
ードクラッチにおいて、前記トルク伝達素子保持有底部
の間の平坦部に、トルク伝達素子保持貫通部との２点接
触状態におけるトルク伝達素子のピッチ円より前記トル
ク伝達素子保持貫通部の谷部側に、プレッシャープレー
トの傾斜部の傾斜角度より大きな角度を有する傾斜段部
を設けた構成により、前記課題を解決した。

作 用 トルク伝達時には、トルク伝達素子保持有底部とプレッ
シャープレートとの間で、トルク伝達素子が保持され
て、ハブからドリブンプレートに回転トルクが伝達され
る。

過負荷時には、トルク伝達素子はトルク伝達素子保持有
底部から平坦部に乗り上げる。トルク伝達素子は、平坦
部に設けられた傾斜段部から、トルク伝達素子保持貫通
部の２点接触から離れる方向に分力を受ける。その結
果、トルク伝達素子は、プレッシャープレート、平坦部
及び傾斜段部で保持され、トルク伝達素子保持貫通部と
２点接触することなく保持される。

従って、トルク伝達素子は、自由に転動できることにな
る。

以上のように、ころがり接触することにより、再噛合の
ための位置合わせも容易に行えるようになる。

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。

第１図に示すような、ハブ１０は筒状部１１の中心に鍔
１３を形成しており、内周面に軸Ａと共動回転するため
の止めねじ１２が突出するようになっている。

鍔１３には、第２図に示すように、外周に向けて広がる
Ｖ字状の切欠（トルク伝達素子保持貫通部）１４が複数
不等間隔に放射状に形成してある（なお、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トを１箇所
に制限するためである）。この各切欠１４の谷部１４ａ
にはトルク伝達素子であるボール（鋼球）１５が後述す
る構成により押し込まれるようになっている。

第１図に戻り、鍔１３の左面の筒状部１１には、円盤状
のドリブンプレート１７がラジアルベアリング１６を介
在し回転するように備えてある。

前記鍔１３と対向するドリブンプレート１７の右側面１
７ａには第３図乃至第５図に示すように、前記ボール１
５の入るＶ字型溝であるボール保持有底部１８が前記切
欠１４に対向した同じ位置に複数放射状に切り込んであ
る。各切欠１４の相互間は平坦部１９になっている。こ
の平坦部１９上に傾斜段部１９ａが形成されている。傾
斜段部１９ａは、ボールの噛合ピッチ円の直径Ｄ１より
小さな直径Ｄ２に始点を有し、ボール保持有底部１８側
に傾斜して平坦部１９と連続している。直径Ｄ１は、ボ
ール１５が切欠１４と２点接触する状態におけるボール
１５の中心をむすぶ直径である。傾斜方向は後述するプ
レッシャープレート３０の傾斜方向と同一である。傾斜
段部１９ａの傾斜角φは、プレッシャープレートの傾斜
角θ（第１図）より大きい。なお、過負荷遮断時にボー
ル１５が傾斜面１９ｂに円滑に乗り上げるように、傾斜
面１９ｂのエッジ１９ｃは、ボール保持有底部１８と面
一になっている。前記右側面１７ａと鍔１３の間にはス
ラストベアリング２０を介在させてある。

ハブ１０の筒部１１の左端にはねじ２１が形成してあ
り、固定ナット２２が螺合している。固定ナット２２
は、ドリブンプレート１７をスラストベアリング２０を
間にしてプレッシャープレート３０に密着するように保
持するためのものである。固定ナット２２に設けた止め
ねじ２３は先端でロックプラグ２４をねじ２１に押圧係
合させ、固定ナット２２の緩み止めをするものである。
前記固定ナット２２とドリブンプレート１７の間にはス
ラストベアリング２５を介在させてある。

ハブ１０の鍔１３の右側の筒部１１には、プレッシャー
プレート３０が遊嵌している。プレッシャープレート３
０が鍔１３と対向する面３0aの外周近くには、軸Ａに向
けて下り勾配の円錐面からなる傾斜部３１が形成してあ
る。この傾斜部３１は後述するコイルばね３４によりボ
ール１５を切欠１４の谷部１４ａとボール保持有底部１
８に押圧するものである。

ハブ１０の右端には、ねじ３２が形成してあり、調節ナ
ット３３が螺合している。

調節ナット３３は、プレッシャープレート３０との間に
複数のコイルばね３４とスラストベアリング３５を介在
させ、プレッシャープレート３０がボール１５を押圧す
る力を調節するもので、止めねじ３６の先端にあるロッ
クプラグ３７をねじ３２に押圧係合させて緩み止めされ
ている。

次に、例えば、軸Ａを駆動側、ドリブンプレート１７を
従動側として動作を説明する。

先ず、過負荷が加わっていないとき、すなわち噛合時、
ボール１５は、傾斜部３１の押圧によって生じた分力の
内、軸Ａに対し平行の分力Ｐ（第１図）よりボール保持
有底部１８に、軸Ａに対し垂直の分力Ｆにより切欠１４
の谷部１４ａに、夫々同時に押圧され、ハブ１０の谷部
１４ａと２点、ドリブンプレート１７のボール保持有底
部１８と２点、そしてプレッシャープレート３０の傾斜
部３１と１点、計５点で支持されている。したがって、
ボール１５はＶ字型溝であるボール保持有底部１８に押
圧されて落ち着いているので、ボールクラッチ全体が一
体となって回転し、軸Ａの回転トルクが、ドリブンプレ
ート１７に接続された機構（図示省略）に伝達される。

次に、ドリブンプレート１７に過負荷が加わると、ドリ
ブンプレート１７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、ボール１５は、前記分力Ｐに抗
して谷部１４ａ内を案内にして、第１図で右方向に移動
し、ボール保持有底部１８から脱出し、平坦部１９に移
乗する。この移乗は、ボール１５が、ボール保持特有底
部１８から、平坦部１９の境界１８ａ（第５図）を乗り
上げ、第７図に示される長さＬだけ軸方向に移動するこ
とによって生じる。ボール１５は平坦部１９に乗り上げ
る際、傾斜段部１９ａのエッジ１９ｃに当たり、この部
分に案内されて傾斜面１９ｂに乗り上げる。Ｄ３は、移
乗後のボール１５のピッチ円直径を示す。

ボール１５はこのようにして段部１９ａの傾斜面１９ｂ
に乗り上げる。この時、傾斜面１９ｂの傾斜角φはフレ
ッシャープレート３０の傾斜角θより大きいので、ボー
ル１５は半径方向外側に分力を受けて第７図中Ｈで示さ
れる量だけ同方向に移動する。そして、ボール１５は、
プレッシャープレート３０と平坦部１８と傾斜段部１９
ａの３者で支持される。

第７図及び第８図は、ボール１５が段部１９ａに乗り上
げた際に、ボール１５の変位量及びボール１５と切欠１
４の関係を示している。半径方向に長さＨだけ移動した
ボル１５は、切欠１４に２点で押圧されるという強い楔
作用の接触から解放される。この状態で、ボール１５
は、プレッシャープレート３０、平坦部１９及び段部１
９ａの３者で保持され、自由に転動することができる。
なお、ボール１５の転動時には、ボール１５と切欠１４
の間に隙間Ｃが確保されるから、ボール１５は回転を拘
束されることがない。

この結果、ハブ１０が空転可能となって、回転トルクを
確実に逃がすことができる。

以上のボールクラッチによると、噛合時には、ボール１
５が、傾斜部３１によって切欠１４の谷部１４ａと、Ｖ
字型溝であるボール保持有底部１８に押圧され、ハブ１
０とドリブンプレート１７の間に夫々に２点支持された
構造であるから、ハブ１０の回転方向が変わっても、ハ
ブ１０とドリブンプレート１７の位相にズレが生ずるこ
とがない。

また、過負荷遮断時にはボール１５は、谷部１４ａを案
内として移動を始めるが、ドリブンプレート１７の平坦
部１９に移乗したときには、前述のとおり、プレッシャ
ープレート３０と平坦部１９と傾斜段部１９ａとによっ
て支持され、ハブの切欠１４の谷部１４ａとの２点接触
から解放されて、ころがり接触を行うことができる。

過負荷解除後、再噛合位置となった時、ボール１５はド
リブンプレート１７のボール保持有底部１８に確実に陥
入して、谷部１４ａと２点接触するようになる。すなわ
ち、バックラッシュなしで噛合うことになる。

さらに、ボール１５は、トルク伝達時楔作用にてハブ１
０に常時２点接触しているので、切欠１４の加工精度に
関係なく所定の位置に落ち着くことになり、熱処理後の
歪除去等が不必要になり切欠１４を安価に製作できる。

なお、切欠１４は、末広状の貫通部であってもよい。

また、第９図に示すように、ハブの鍔の位置とドリブン
プレートの位置を、第１図とは逆にしてもよい。この場
合、ハブ５０の鍔５１にボール保持有底部５２を、ドリ
ブンプレート５３に谷部５4aを有するＶ字状の貫通部５
４を夫々形成する。５５はドリブンプレート５３を位置
規制する止め輪である。この実施例の場合、貫通部５４
は文字どおり貫通部であり切欠ではないから、第１図の
場合のようにプレッシャープレート３０の左端をスリー
ブ状にしてボールの脱出防止をする必要がない。

さらに、切欠１４、貫通部５４、ボール保持有底溝１
８，５２は等間隔に形成してもよい。

発明の効果 以上のように、本発明のオーバーロードクラッチによる
と、噛合時にはトルク伝達素子がトルク伝達素子保持貫
通部に遊嵌せずに常時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、ハブと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、過負荷解消後も、トルク
伝達素子はトルク伝達素子保持有底部に確実に入るので
再噛合が確実になる。

また、トルク伝達素子保持貫通部の形状が精度を必要と
しない形状になったので、加工が楽になりコストを下げ
ることができる。

さらに、過負荷遮断時には、トルク伝達素子がトルク伝
達素子保持貫通部との２点接触から解放され、プレッシ
ャープレートとドリブンプレートとの間でころがり接触
することになる。従って、再噛合への復帰のための位相
合わせがきわめて軽くなり、高速回転での焼き付きや摩
耗現象も抑えられる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は本発明によるオーバーロードクラッ
チの実施例であって、第１図は軸方向断面図、第２図は
ハブを第１図の２−２線方向に見た図、第３図はドリブ
ンプレートを第１図の３−３線方向に見た図、第４図は
第３図を４−４線方向から見た図、第５図はドリブンプ
レートの部分拡大斜視図、第６図は噛合時のトルク伝達
素子とトルク伝達素子保持有底部の関係を示す部分断面
図、第７図は過負荷遮断時のトルク伝達素子と平坦部及
び傾斜段部の部分断面図、第８図は過負荷遮断時のトル
ク伝達素子とトルク伝達素子保持貫通部の関係を示す正
面図、第９図は他の実施例を示す軸方向断面図である。 １０，５０…ハブ １３，５１…鍔 １４…切欠（トルク伝達素子保持貫通部） １４ａ…谷部 １５…ボール（トルク伝達素子） １７，５３…ドリブンプレート １８…ボール保持有底部 （トルク伝達素子保持有底部） １９…平坦部 １９ａ…傾斜段部 ３０…プレッシャープレート ３１…傾斜部 ５４…貫通部（トルク伝達素子保持貫通部）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トルク伝達素子をハブまたはドリブンプレ
   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またはド
   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を形成
   するとともに、 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字型溝と
   し、 前記トルク伝達素子保持有底部の間の平坦部に、前記ト
   ルク伝達素子保持貫通部との２点接触状態におけるトル
   ク伝達素子のピッチ円より前記トルク伝達素子保持貫通
   部の谷部側に、前記プレッシャープレートの前記傾斜部
   の傾斜角度より大きな角度を有する傾斜段部を設けた、 オーバーロードクラッチ。