JPH0617838A - 自動復帰機能付トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、多角形の板ばねからなるカム面と
係合子とを係合させてトルク伝達を行なう自動復帰機能
付のトルクリミッタにおいて、板ばねと係合子との係合
位置数を変化させずに自動復帰のサイクルを変化できる
ようにする。 【構成】 内輪１に円筒面５を形成し、外輪２の内径面
に不等ピッチで８個のバネ板８ａ〜８ｈを組込み、その
各バネ板の内面にカム面９を形成する。内外輪１、２の
間に設けた保持器１２に、円筒面５とカム面９の最小す
きま部に係合するローラ１３を組込む。この構造では、
全てのバネ板８ａ〜８ｈが同時にローラと係合するのは
１回転中に１回のみであるため、その時のトルクをリミ
ッタトルクとすると、バネ板を等ピッチに配置したもの
に比べて自動復帰の間隔を８倍に延長できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動復帰する機能を
備えたトルクリミッタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】小型船舶のプロペラ推進機や冷凍機コン
プレッサの液圧縮回路などにおいては、従動側の過負荷
に対して原動機側の動力伝達を切離し、従動側が正常状
態に回復した場合は、自動的に元の状態に復帰してトル
ク伝達を繰り返すトルクリミッタが必要になる。

【０００３】また、上記のトルクリミッタでは、原動機
側が高速度で回転している状態で、極めて短かい時間間
隔で自動復帰が繰返されると、従動側に無理を強いるこ
とになるため、所定の長い時間間隔をおいて自動復帰す
る機能が求められる。

【０００４】従来、このような長い間隔をおいて自動復
帰するトルクリミッタとして、本出願人が先に特願平４
−１１１２８１号により提案したものがある。

【０００５】この提案のものは、図５及び図６に示すよ
うに、内輪１と外輪２の対向する面に、円筒面５と、多
角形の板ばね８’から成るカム面９を形成し、内外輪
１、２の間に設けた保持器１２のポケットに、円筒面５
とカム面９の最小すきま部に係合するローラ１３を組込
んでいる。

【０００６】また、保持器１２と外輪２に関連させてそ
れぞれすき間をもって嵌合する円環部１６、１９を設
け、内輪１と保持器１２間に圧入した転動体２２により
保持器１２側の円環部１６を径方向に変形させて、両円
環部１６、１９を複数位置で接触させている。

【０００７】上記の構造では、カム面９を形成する板ば
ね８’が変形し、ローラ１３が係合位置を通過すると、
保持器１２が内輪１からの回転荷重により外輪２の円環
部１９を中心に内接転がりしてクリープを起こし、ロー
ラ１３を低い速度で次の係合位置まで移動させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記提案の
装置において、自動復帰の時間間隔を変更したり、伝達
トルクの大きさを変化しようとする場合、リミッタトル
クの変化や変更のためのコストの点で問題がある。

【０００９】すなわち、自動復帰の時間を変更しようと
すると、ローラ１３が係合する位置の間隔を変化させる
必要があるが、いま、装置の外径寸法を維持したまま
で、時間間隔を延長するためにローラ１３とカム面９の
間隔を大きくすると、カム面９の多角形の角数が小さく
なるために、ローラ１３とそれに係合する板ばね８’の
辺の数が減少し、伝達できるトルクが小さくなる問題が
ある。

【００１０】そこで、この発明は、装置の板ばねの数を
変化させることなく、自動復帰の時間間隔を任意に変更
できるトルクリミッタを提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、内外に嵌合する軌道輪の対向面の一方
に円筒面を、他方に多角形の弾性材から成るカム面を形
成し、その両軌道輪の間に組込んだ保持器のポケット
に、上記円筒面とカム面の最小すきま部に係合する係合
子を設け、上記保持器に、上記駆動側の軌道輪に対して
保持器の回転数を減速させる減速手段を連結した自動復
帰機能付トルクリミッタにおいて、上記弾性体の多角形
を形成する各辺の一部又は全部のピッチを、互いに異な
らせた構造としたのである。

【００１２】

【作用】上記の構造においては、板ばねの各辺を２つの
グループに分け、その両グループのピッチを異ならせる
と、係合子がカム面に係合する回数が半分になり、係合
間隔は倍になる。また、板ばねの各辺（Ｎ個）のピッチ
を全て異ならせると、全てのカム面と係合子が係合する
のは１回転中に１回しかないため、係合間隔は、板ばね
の各辺を等ピッチにしたものに比べてＮ倍になる。

【００１３】一方、伝達トルクの大きさは、板ばねのＮ
個の辺が全て係合した時の伝達トルクの大きさをＴとす
ると、板ばねの各辺を２グループに分けて相互のピッチ
を異ならせた場合、各グループの辺が同時に係合する時
のトルクは、上記Ｔの半分になる。また、板ばねの各辺
のピッチを１個からＮ個まで異ならせると、伝達トルク
の設定できる大きさを、ＴからＴｘ１／Ｎの範囲で変化
させることができる。

【００１４】

【実施例】図１乃至図４は実施例のトルクリミッタを示
している。図１及び図２に示すように、内輪１と外輪２
は、一端が軸受３と係合部材１８により、他端が軸受４
と軸受箱２５を介して回転自在に支持され、その両軸受
３、４の案内により同軸上に保持されている。

【００１５】上記内輪１の中央部の外径面は、円筒面５
で形成され、この円筒面５に対向する外輪２の内径面６
には、円周方向に１６ケ所のバネ座７が形成されてお
り、この各バネ座７に、８個のバネ板８ａ、８ｂ、……
８ｈから成る板ばね８が組込まれている。

【００１６】上記バネ板８ａ〜８ｈは、図２のように外
輪２に組込んだ状態で、各ピッチ（ローラ１３と係合す
る位置の間隔）ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈがそれ
ぞれ異なるように配置されており、内輪１の円筒面５と
の間で各バネ板８ａ〜８ｈの内面が、円筒面５に対して
くさび形空間をなすカム面９を形成している。

【００１７】上記バネ板８ａ〜８ｈは、外輪２の各バネ
座７の間でわずかに締まり嵌めの状態で組込まれ、各バ
ネ板８ａ〜８ｈと外輪２の内径面６との間に、バネ板の
変形を許容するぬすみ１０が設けられている。また、各
バネ板８ａ〜８ｈの中央部には、内輪１の円筒面５に向
かう突起１１が形成され、その突起１１の近傍部分のカ
ム面９とローラ１３とが当接して各バネ板８ａ〜８ｈが
変形するようになっている。

【００１８】上記板ばね８と内輪１の円筒面５の間に
は、環状の保持器１２が設けられ、この保持器１５の周
面に、上記各バネ板８ａ〜８ｈのピッチと同一のピッチ
で８個のポケット１４が形成されており、この各ポケッ
ト１４に、係合子としてのローラ１３が組込まれてい
る。

【００１９】このローラ１３は、外径寸法ｄが、カム面
９と円筒面５間の最小すきま部１５以外の間隙に対して
小さく形成され、図４に示すように、最小すきま部１５
の近傍でのみカム面９と円筒面５に係合するようになっ
ている。また、ローラ１３の外径寸法ｄは、バネ板８ａ
〜８ｈがぬすみ１０側に撓んだ時に、各バネ板８ａ〜８
ｈと円筒面５間にできる間隔よりも小さく設定され、そ
の間隔をローラ１３が通過できるようになっている。

【００２０】一方、上記保持器１２の先端部は軸受３側
に突出し、その突出部分１２ａに、内外輪と同軸の円環
部材１６が連結されている。この円環部材１６は、その
内径面と上記突出部分１２ａの外径面に設けた凹凸部１
７とを嵌合させて保持器１２に締まり嵌めされており、
その嵌合によって円環部材１６と保持器１２は、軸方向
には移動不可であるが、回転方向には所定のトルクで相
対回転できるように連結されている。

【００２１】また、外輪２の先端部と軸受３の間には、
断面Ｌ字形の係合部材１８が圧入され、この係合部材１
８の内面に、上記円環部１６の内側に嵌まり込む円環部
１９が形成されている。

【００２２】上記円環部材１６と円環部１９は、わずか
なすき間δを介して嵌合しており、その嵌合すき間δ
は、円環部材１６の内径寸法と円環部１９の外径寸法の
呼び径寸法Ｄに対して数百分の１以下の値で設定されて
いる。

【００２３】また、円環部材１６の内径面と内輪１の外
径面には、それぞれ対応して円周溝２０、２１が形成さ
れ、その両溝２０、２１の間に、鋼球等から成る３個の
転動体２２が圧入されている。この各転動体２２は、ボ
ール保持器２３により円周方向に１２０度間隔で配置さ
れ、円周溝２０、２１上の転がりによって円環部材１６
を内輪１に対して回転案内する。また、この転動体２２
の圧入により、図３に示すように円環部材１６が各転動
体２２を頂点として変形し、その変形部分２４で外輪２
と一体の円環部１９と点接触又は線接触するようになっ
ている。

【００２４】この実施例のトルクリミッタは上記のよう
な構造で成り、内輪１を原動機側に、外輪２を従動側に
それぞれ連結し、図１及び図２に示すように、内輪１の
円筒面５と板ばね８の全てのバネ板８ａ〜８ｈにローラ
１３が当接した状態で、外輪２を固定し、内輪１を矢印
の方向に回転すると、ローラ１３が円筒面５とカム面９
に噛み込んでクラッチが成立し、外輪２が内輪１と一体
で回転する。

【００２５】この状態から、外輪２に負荷するトルクが
大きくなると、図４に示すように、クラッチを構成して
いる板ばね８のバネ板８ａ〜８ｈがぬすみ７側に撓み、
過負荷が継続すると、ローラ１３が最小すきま部１５を
通過し、クラッチとして作用していたカム面９の反対側
に放出されて、クラッチ機能を失なう。この場合、８個
のバネ板８ａ〜８ｈが同時に撓んでトルクを伝達する
が、この全てのバネ板８ａ〜８ｈが作用するときの伝達
トルクをトルクリミッタＴに設定する。

【００２６】上記のトルク伝達が解放された状態で原動
機側が回転を続け、内輪１と外輪２が相対回転すると、
円環部材１６が円環部１９との接触によって、円環部１
９の外径を中心にして内接転がり運動をし、クリープを
生じる。すなわち、円環部材１６が円環部１９を１回転
する間に、嵌合すき間δに円周率πを乗じた量πδだけ
相対回転する。

【００２７】このクリープの回転方向は、内接ころがり
のため内輪１の回転と同じ方向であり、各ローラ１３は
低い速度で次の係合位置まで移動する。

【００２８】この移動において、図２に示すバネ板８ｄ
とバネ板８ｃ間のピッチｄが、他のピッチａ〜ｃ、ｅ〜
ｈに比べて最も小さいものとすると、先ず最初にバネ板
８ｄに次のローラ１３が再係合する。しかし、この時の
係合は、バネ板８ｄだけが係合し、不等ピッチで配置さ
れる他のバネ板８ａ〜８ｃ、８ｅ〜８ｈは係合しないた
め、その伝達トルクは上記リミッタトルクＴよりも小さ
く、初期に設定したトルクが従動側の外輪２に伝達され
ない。

【００２９】同じ様に、他のバネ板８ａ〜８ｃ、８ｅ〜
８ｈにもそれぞれ順次ローラ１３が係合するが、その各
場合も８個のバネ板が同時に係合しないため、伝達トル
クは小さい。すなわち、上記のように各バネ板とローラ
を不等ピッチにした構造では、１枚のバネ板ごとに１回
転中、８×７＝５６回のローラ１３との係合が生じる
が、８個のバネ板が同時に係合するのは１回だけであ
る。このため、他の５５回の係合状態では伝達トルクは
リミッタトルクＴの１／８となり、従動側の外輪２に設
定トルクが伝達されない。

【００３０】このため、設定トルクでのローラ１３の係
合間隔は、図６のように板ばね８の各辺を等ピッチにし
たものに比べて８倍になり、トルクリミッタが自動復帰
する時間間隔は８倍に延長されることになる。

【００３１】なお、上記実施例では板ばねの多角形カム
面を形成する各辺の全部を不等ピッチに配列したが、板
ばねの各辺を幾つかのグループに分け、その各グループ
ごとにピッチを異ならせるようにすると、その分割した
グループの数だけ自動復帰の時間間隔を倍数化すること
ができる。

【００３２】さらに、上記の例では、内輪１を駆動側に
外輪２を従動側にしたが、逆に、外輪２を駆動側に内輪
１を従動側にしても、上述と同じ作用を得ることができ
る。

【００３３】

【効果】以上のように、この発明は、カム面を形成する
板ばねの各辺のピッチを異ならせて、カム面と係合子が
係合する位置を変化させるので、板ばねと係合子との係
合位置の数を変化させずに係合の時間間隔だけを変更さ
せることができ、簡単な構造で自動復帰の時間を自由に
調節できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のトルクリミッタを示す縦断正面図

【図２】同上のII−II線に沿った断面図

【図３】同上のIII −III 線に沿った断面図

【図４】同上のクラッチ部分を拡大して示す断面図

【図５】従来例を示す縦断正面図

【図６】図５のIV−IV線に沿った断面図

【符号の説明】

１ 内輪 ２ 外輪 ５ 円筒面 ８ 板ばね ８ａ〜８ｈ バネ板 ９ カム面 １２ 保持器 １３ ローラ １６ 円環部材 １９ 円筒部 ２２ 転動体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内外に嵌合する軌道輪の対向面の一方に
   円筒面を、他方に多角形の弾性材から成るカム面を形成
   し、その両軌道輪の間に組込んだ保持器のポケットに、
   上記円筒面とカム面の最小すきま部に係合する係合子を
   設け、上記保持器に、駆動側の軌道輪に対して保持器の
   回転数を減速させる減速手段を連結した自動復帰機能付
   トルクリミッタにおいて、上記弾性体の多角形を形成す
   る各辺の一部又は全部のピッチを、互いに異ならせたこ
   とを特徴とする自動復帰機能付トルクリミッタ。