JPH0625711Y2 - 過負荷防止クラッチ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は過負荷防止クラッチ装置に関し、特に簡単な構
造により過負荷時にクラッチを断状態にし得る過負荷防
止クラッチ装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来、回転装置のトルク伝達機構にあっては、過負荷を
生じた際にその損傷を防止するために、過負荷時にトル
ク伝達を解除するための過負荷防止クラッチ装置として
トルクリミッタを用いるものがある。トルクリミッタと
しては、摩擦クラッチによるクラッチ板間の滑り力を用
いたもの、或いは磁気カップリングによるカップリング
間の磁力の破断力を用いたものなどがある。

しかしながら、摩擦クラッチにあってはその構造が簡単
であるが、リミットトルクが不安定であり、磁気カップ
リングにあってはリミットトルクが安定しているが、構
造が複雑であるという問題がある。

＜考案が解決しようとする問題点＞ このような従来技術の問題点に鑑み、本考案の主な目的
は、構造が簡単でありかつリミットトルクを安定化し得
る過負荷防止クラッチ装置を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ このような目的は、本考案によれば、相対回転自在であ
るように互いに同軸的に支持された入力側及び出力側回
転部材と、前記両回転部材間に同軸的に設けられた中間
部材と、前記両回転部材のいずれか一方と前記中間部材
とを連結するクラッチ手段と、前記クラッチ手段を選択
的に解除し得るように前記両回転部材間に設けられたク
ラッチ解除手段と、前記両回転部材の他方と前記中間部
材との間にトルク伝達可能に設けられかつ該トルクの増
大に応じてたわむことにより両者間に相対的角度差が生
じるように設けられたばね手段と、前記両回転部材間の
角度差が所定値に達成した時に前記クラッチ解除手段を
作動させるべく前記両回転部材間に設けられたクラッチ
解除操作手段とを有することを特徴とする過負荷防止ク
ラッチ装置を提供することにより達成される。

＜作用＞ このように、入力側及び出力側回転部材の一方と中間部
材とをクラッチ手段を介して連結すると共に、両回転部
材の他方と中間部材との間にばね手段を設けることによ
り、負荷の増加に伴って、伝達トルクが増大するとばね
手段がたわんで両回転部材の他方と中間部材との間に角
度差が生じるため、クラッチ解除手段を作動させるため
のクラッチ解除操作手段をリミットトルクに相当する角
度差に応じて作動させることができ、過負荷時に両回転
部材を連結するクラッチ手段を解除することができる。

＜実施例＞ 以下に添付の図面を参照して本考案を特定の実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図は本考案に基づく過負荷防止クラッチ装置の軸線
方向に沿ってみた断面図であり、第２図は第１図の矢印
II-II線についてみた矢視図である。また、第３図は分
解斜視図である。第１図乃至第３図に示されるように、
出力側回転部材としての回転軸１には入力側回転部材と
しての入力部材２が回転自在に軸支されている。回転軸
１には伝達ハブ３がピンにより固定されていると共に、
入力部材２と伝達ハブ３との間に中間部材としての中間
従動体４が回転自在に軸支されている。

入力部材２には中間従動体４側に向けて延出するボス部
５が一体的に形成されており、中間従動体４にはボス部
５と同径をなし対向するボス部６が形成されている。両
ボス部５、６の外周面にはクラッチ手段としてのコイル
ばね状のクラッチスプリング７が両者に亘って若干の締
め代をもって巻装されており、更にクラッチスプリング
７を外囲するようにカラー８が入力部材２及び中間従動
体４間に亘って同軸的に回転可能に嵌装されている。カ
ラー８の軸線方向端部にはスリット９が切設されてお
り、スリット９にはクラッチスプリング７の一端が係合
している。

中間従動体４と伝達ハブ３との間にはねじりコイルばね
１１が同軸的に介装されており、その一端を中間従動体
４に穿設された係止孔１６に係合させると共に、他端の
係合端部１８を伝達ハブ３に穿設された係止孔１７に係
合させている。伝達ハブ３にはねじりコイルばね１１を
囲繞するように中間従動体４側に向けて延出する外周壁
部１２が形成されており、第３図に良く示されているよ
うにその外周壁部１２には周方向に舌片状をなすように
切込みにより形成された係止爪１３がその遊端１４を外
周面から突出するように起こされている。また、カラー
８の外周部には孤状断面を有する係止片１５が、その側
面を係止爪１３の遊端１４面と当接し得るように、伝達
ハブ３の外周面に向けて延出するように固設されてい
る。従って、カラー８は、係止爪１３の弾性作用により
係止片１５が係止爪１３を乗り越えることができる向き
には回転可能であるが、逆方向へは係止爪１３により回
転規制される。

本装置にあっては、過負荷時のリミットトルクを設定す
る場合には、第２図に示されるように先ずクラッチ解除
操作手段としての係止爪１３をカラー８の係止片１５に
当接させながら、中間従動体４を回り止めして矢印Ａの
向き即ちねじりコイルばね１１のばね力に抗する向きに
伝達ハブ３を回す。従って、カラー８も一体的に回転す
ることとなる。

次に、伝達ハブ３に加わるトルクがリミットトルクに相
当するトルクに達した時点で伝達ハブ３を回す力を解除
することにより、その位置にカラー８を残して、ねじり
コイルばね１１の復元力により伝達ハブ３のみが戻され
るため、係止爪１３と係止片１５とが或る間隔をもって
セットされることとなる。尚、このリミットトルクを設
定する場合にはカラー８を回転させる際のクラッチスプ
リング７の空転トルク分を含むことを考慮する必要があ
る。このようにして、伝達ハブ３に加わる負荷の増大に
応じてねじりコイルばね１１がねじられた際に、係止爪
１３と係止片１５とが当接してカラー８が相対的に戻さ
れるため、クラッチスプリング７が解除されて入力部材
２からのトルクが伝達されなくなる。

このように、リミットトルクに相当するセット時のトル
クに応じてクラッチスプリング７のクラッチ解除の解除
手段としてのカラー８の位置がセットされるため、極め
て精度良くリミットトルクを設置することができる。

次に本実施例の作動要領について説明する。

回転軸１に加わる負荷が小さい場合、入力部材２からク
ラッチスプリング７を介して、中間従動体４に伝達され
たトルクが、ねじりコイルばね１１を介して伝達ハブ３
に伝達される。負荷の増大に応じてねじりコイルばね１
１が大きくねじられるが、前記したように係止爪１３と
係止片１５とが互いに当接するまで入力部材２からのト
ルクが伝達される。

次に回転軸１に加わる負荷がセットしたリミットトルク
値を越えると、ねじりコイルばね１１がセット時のねじ
り量より更に大きくねじられるため、中間従動体４即ち
入力部材２と一体的に回転しているカラー８の係止片１
５が伝達ハブ１３の係止爪１３に当接し、カラー８と入
力部材２とに相対的回転角度差が生じて、クラッチスプ
リング７が緩められてクラッチ断状態となり、入力部材
２からのトルクが伝達ハブ３に伝達されなくなる。再び
負荷が低減すると、ねじりコイルばねの復元力により伝
達ハブ３が戻される向きに回動するため、係止爪１３が
係止片１５から離れてクラッチスプリング７が巻き締
り、トルクが伝達されることとなる。

第４図は本考案に基づく第２の実施例を示す第１図に相
当する図である。また、第５図は第４図のＶ−Ｖ線につ
いて見た断面図であり、第６図は要部分解斜視図であ
る。第４図乃至第６図に示されるように、前記実施例と
同様に入力部材２を回転自在に軸支する回転軸１には円
板状部材からなるプリセットパーツ２０が回転自在に軸
支されていると共に、プリセットパーツ２０には入力部
材２のボス部５と対抗するようにボス部２１が突設して
いる。これら両ボス部５、２１にはクラッチスプリング
２２が若干の締め代をもって巻装されている。

回転軸１には、クラッチ手段としての公知形式のローラ
タイプのクラッチを介して中間部材としての従動部材３
３が一方向に回転自在に軸支されていると共に、従動部
材３３とプリセットパーツ２０との間にローラタイプの
クラッチのころ２９を保持するための保持器２３が回転
自在に軸支されている。

第６図に良く示されるように、保持器２３にはプリセッ
トパーツ２０に向けて同軸的にかつ大径をなす大円筒部
２４が形成されており、その周壁部には半径方向外向き
に膨出された係合部２５が形成されていると共に、係合
部２５の周方向端面と所定の間隔をもって対抗するよう
に、逆止爪２６が係合部２５との間の部分を切除されて
形成されている。尚、逆止爪２６の遊端部が、第５図に
示されるように半径方向外向きに突出するように切り起
こされている。そして、プリセットパーツ２０の外周部
から保持器２３に向けて軸線に沿って延出された係合片
２７が、係合部２５と逆止爪２６との間に受容されるよ
うに組付けられている。

保持器２３には、軸線に沿う向きに切設された複数のス
ロット２８が周方向に当ピッチをもって配設され、第４
図及び第５図に示されるようにスロット２８にはローラ
状のころ２９が受容されている。また、ころ２９を外囲
するアウタレース３２が従動部材３３の中央部に嵌入固
定されている。

第７図は第４図のVII-VII線についてみた断面図であ
り、第７図に示されるように、アウタレース３２の内径
がころ２９の運動軌跡の外径よりも若干小さくされてい
ると共に、その内周面にはころ２９を回転可能に受容す
るべく楔状に凹設されたカム面３４が形成されている。
第８図は第７図の要部拡大図であり、第８図に示される
ようにころ２９は、スロット２８内にて例えば略Ｕ字状
の板ばね３５によりカム面３４の楔部に向けてばね付勢
されており、カム３４面の楔部と係合することにより回
転軸１に対して図の矢印Ｂにより示す向きに一方向クラ
ッチとして作用する。

従動部材３３には保持器２３側の対向面に開放された凹
部３６が凹設されている。凹部３６には、従動部材３３
に向けて保持器２３から一体的に延出された係合片３７
の遊端部が没入しており（第４及び７図参照）、凹部３
６内には、ころ２９をカム面３４の楔部に係合させる向
きに保持器２３が回転するように、即ち第７図の矢印Ｂ
の向きとは逆向きに係合片３７を弾発付勢するリターン
スプリング３８が受容されている。また、従動部材３３
の外周面には半径方向内向きにスリット３９が切設され
ており、スリット３９には、入力部材２の軸線方向端面
に基端部を固設された弧状をなす板ばね４１の遊端部４
２が半径方向内向きに曲折されて係合している。

尚、この第２の実施例にあってもリミットトルクの設定
を可変とすることができる。その設定を行なうには、先
ず設定トルクに達するまで板ばね４１を絞るように入力
部材２と従動部材３３とを相対的にねじり、その状態を
保持しつつ係合片２７が保持機２３の逆止爪２６を乗り
越える向きにプリセットパーツ２０を回して、係合片２
７を係合部２５に当接させる。即ち、板ばね４１に加え
られた伝達トルクがこの設定トルクに達した際に、係合
片２７が係合部２５に当接することとなる。尚、このプ
リセットパーツ２０が前記実施例のカラー８と同様の作
用を有しているため、前記と同様に極めて精度良くリミ
ットトルクを設定することができる。

次に第２の実施例の作動要領について説明する。回転軸
１に加わる負荷が小さい場合、入力部材２から板ばね４
１を介して従動部材３３に伝達されたトルクが、第８図
の矢印Ｃにより示す向きにころ２９を介して回転軸１に
伝達される。負荷の増加に応じて弧状をなす板ばね４１
がたわむように変形するが、係合片２７が係合部２５に
当接し、係合片３７に加わるリターンスプリング３８の
付勢力に抗してリターンスプリング３８を圧縮変形する
まで、入力部材２からのトルクが伝達される。

次に回転軸１に加わる負荷が或る値を越えると、プリセ
ットパーツ２０の係合片２７が保持器２３の係合部２５
に押圧して、リターンスプリング３８を圧縮変形する向
きに保持機２３が回動する。この保持器２３の回動によ
り、ころ２９が第９図の破線の矢印により示す向き即ち
カム面３４の楔部から離脱する向きに移動させられるた
め、クラッチ断状態となり入力部材２からのトルクが回
転軸１に伝達されなくなる。そして負荷が低減すると、
リターンスプリング３８の復元力により保持器２３が戻
される向きに回動するため、ころ２９がカム面３４の楔
部に係合して、再びトルクが伝達されることとなる。

尚、プリセットパーツ２０と入力部材２とがクラッチス
プリング２２を介して連結されているため、リミットト
ルク設定時にプリセットパーツ２０を上記した方向に回
すことは、クラッチスプリング２２を巻き緩める向きで
あるため可能である。

また、前記した様にプリセットパーツ２０のセット時に
は従動部材３３及び入力部材２に加えたねじり力を解除
することにより初期状態となるが、この時係合片２７が
逆止爪２６により戻り方向に対して規制される。従っ
て、トルク伝達時にリミットトルクを前後するような負
荷が加わった場合に保持機２３に振動現象が生じるが、
係合片２７が係合部２５と逆止爪２６との比較的狭い範
囲内を往復するため、その振動現象が好適に抑制される
と共に、トルク変化による入力部材２に対する従動部材
１３の回転遅れも防止することができる。

尚、この第２の実施例にあっては、第１０図に示される
ようにプリセットパーツ２０を省略することもできる。
この場合には入力部材２の軸線方向端面に軸線に沿って
突部４３が突設されており、その突部４３と円板状部材
からなる保持器２３の係合突片４４とを係合させる。従
って、負荷の増加により入力部材２と従動部材３３との
間に相対的に角度変位を生じ、更に負荷が或る値を越え
た際に突部４３が係合突片４４に当接して前記と同様に
クラッチ断状態となる。

第１１図は第１の実施例と同様の構造からなる過負荷防
止クラッチ装置が適用された可変トルク装置を示す断面
図であり、第１２図は負荷防止クラッチ装置部の分解斜
視図である。第１１図及び第１２図に示されるように、
ケーシング５１には入力軸５２が回転自在に軸支される
と共に入力軸５２に対して平行をなす出力軸５３が回転
自在に軸支されている。入力軸５２には前記した入力部
材としての小径の歯車５５が固着されていると共に、大
径の歯車５４が回転自在に軸支されている。出力軸５３
には歯車５４に噛合する小径の歯車５６が固着されてい
ると共に、歯車５５に噛合する大径の歯車５７が回転自
在に軸支されている。

入力軸５２の歯車５４、５５間には円板状部材スプリン
グ７が若干の締め代をもって巻装され、クラッチスプリ
ング７を外囲するように中間従動体４とのそれぞれの対
向面に突設されたボス部５、６が互いに当接している。
両ボス部５、６の外周面にはねじりコイルばねからなる
クラッチスプリング７が若干の締め代をもって巻装さ
れ、クラッチスプリング７を外囲するように中間従動体
４及び歯車５５の間に亘ってカラー８が同軸的に嵌装さ
れており、そのカラー８の軸線方向端部に切設されたス
リット９にクラッチスプリング７の一端が係合してい
る。

尚、歯車５４には中間従動体４側の端面に弧状をなす板
ばね６１の基端部がねじにより固着されており、板ばね
６１の遊端部６２が半径方向内向きに曲折されて、中間
従動体４の外周面に半径方向内向きに切設されたスリッ
ト６３に係合している。また、第１２図に示されるよう
に歯車５４の端面には解除ピン６４が立設しており、カ
ラー８の外周部に固設されて歯車５４の端面に向けて延
出する係止片１５と係合し得るようにされている。

前記した出力軸側の両歯車５６、５７には、互いに対向
する面にボス部６５、６６がそれぞれ突設されて互いに
当接している。尚、前記した両ボス部５、６と同様に、
前記したクラッチスプリング７とは逆巻きのクラッチス
プリング６７が若干の締め代をもって巻装されている。

次にこの第３の実施例の作動要領について説明する。出
力軸５３に加わる負荷が小さい場合には、図示されない
駆動ギヤにより歯車５５に加えられたトルクは、クラッ
チスプリング７を介して中間従動体４に伝達されるた
め、板ばね６１を介して歯車５４に伝達され、そして歯
車５６に伝達されると共に、歯車５５を介して歯車５７
にも伝達される。この時歯車５６の回転速度が歯車５７
の回転速度よりも早いためクラッチスプリング６７が断
状態であり、入力軸５２に対して出力軸５３が増速され
る。

出力軸５３に加わる負荷が或る値を越えると、前記と同
様に、板ばね６１がたわむように変形することにより、
中間従動体４と歯車５４との間に角度差が生じ、カラー
８の係止片１５と解除ピン６４とが係合するためクラッ
チスプリング７が解除される。従って、歯車５６が減速
することにより、歯車５６の回転速度が歯車５７よりも
低下した時点でクラッチスプリング６７が接続状態とな
り、歯車５５に加えられたトルクが歯車５７に伝達さ
れ、クラッチスプリング６７を介して歯車５６に伝達さ
れて出力される。そのため、入力軸５２に対して出力軸
５３が減速されることとなり、増大されたトルクが出力
される。

そして負荷が低減すると、板ばね６１の復元力により中
間従動体４が戻される向きに回動してカラー８の係止片
１５と解除ピン６４との係合が解除されるため、クラッ
チスプリング７が巻き締り、再びトルクが伝達されるこ
ととなる。

尚、この第３の実施例にあっては、解除ピン６４の代わ
りに、歯車５４に係止片１５を受容し得るように周方向
に沿う長孔を形成して、その長孔と係止片１５とを係合
させるようにしても良い。また、第３の実施例の過負荷
防止クラッチ装置に第１の実施例の構造を用いたが、第
２の実施例及びその変形実施例を用いることもできる。

ところで、第１の実施例にあっては、一旦リミットトル
クを設定した後には係止片１５を係止爪１３から遠去け
る向きにカラー８を回すことによりリミットトルクを大
きく設定することができるが、小さく設定する向きには
クラッチスプリング７が巻き締まるため、カラー８を回
すことにより大きく設定することができない。この場合
には、第１３図に示すように伝達ハブ３の係止孔１７を
周方向に複数設け、係止孔１７とねじりコイルばね１１
の係合端部１８との係合を解除するように装置を分解し
て、伝達ハブ３を回して係合端部１８を別の係止孔１７
に係合させることにより、リミットトルクを小さくする
ように設定することができる。尚、コイル間に隙間を有
するようにねじりコイルばね１１を巻いておくことによ
り、例えばピン等によりねじり係合端部１８を押し込み
ねじりコイルばね１１を圧縮することにより、分解する
ことなく伝達ハブ３を回すことができるため、作業が容
易となる。

同様に第２の実施例にあっては、逆止爪２６がない場合
に一旦リミットトルクを設定した後には係合片２７を係
合部２５に近付ける向きにプリセットパーツ２０を回す
ことによりリミットトルクを小さく設定することができ
るが、大きく設定する向きにはクラッチスプリング２２
が巻き締まるため、プリセットパーツ２０を回すことに
より大きく設定することができない。この場合には、第
１４図に示すように従動部材３３のスリット３９を周方
向に複数設け、板ばね４１の遊端部４２を別のスリット
３９に係合させることにより、リミットトルクを大きく
するように設定することができる。

また、第１の実施例の伝達ハブ３の外周部１２に、第２
の実施例の逆止爪２６に相当する逆止爪を一体的に設け
ても良く、この場合には第２の実施例と同様の効果を奏
する。尚、この逆止爪を半径方向内向きに弾性変形し得
るように形成することにより、前記したリミットトルク
を大きく設定するべくカラー８を回す際に係止片１５が
係止爪１３を乗り越えることが可能となり、その作業が
容易となる。

また、各実施例に於けるトルク伝達するためのばね手段
にあっては、コイルばね或いは板ばねのどちらであって
も良い。

＜考案の効果＞ このように本考案によれば、入力側及び出力側回転部材
間にばね手段を設けることにより、負荷の変化によりば
ね手段が弾性変形するため、両回転部材間に生じる角度
差に応じてクラッチ解除手段を作動させるための操作手
段を作動させることができるため、簡単な構造によりク
ラッチ断状態とすることができる。また、ばね手段の弾
性変形による両回転部材間の相対的角度差に応じてクラ
ッチ手段を解除するため、リミットトルクを安定化し得
るなど、その効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に基づく過負荷防止クラッチ装置の軸
線方向に沿って見た断面図である。 第２図は、第１図の矢印II-II線についてみた矢視図で
ある。 第３図は、第１図の要部分解斜視図である。 第４図は本考案に基づく第２の実施例を示す軸線方向に
沿って見た断面図である。 第５図は第４図の矢印ＶーＶ線について見た矢視図であ
る。 第６図は、第２の実施例の要部分解斜視図である。 第７図は、第４図に示すVII-VII線について見た断面図
である。 第８図は、第４図の要部拡大図である。 第９図はクラッチ断状態を示す第８図に相当する図であ
る。 第１０図は、第２の実施例の変形実施例を示す軸線方向
に沿って見た断面図である。 第１１図は第３の実施例を示す全体の断面図である。 第１２図は、第３の実施例の要部を示す分解斜視図であ
る。 第１３図は、第１の実施例の変形実施例を示す図であ
る。 第１４図は、第２の実施例の変形実施例を示す図であ
る。 １……回転軸、２……入力部材 ３……伝達ハブ、４……中間従動体 ５、６……ボス部、７……クラッチスプリング ８……カラー、９……スリット １１……ねじりコイルばね １２……外周壁部、１３……係止爪、 １４……遊端、１５……係止片 １６、１７……係止孔、１８……係合端部 ２０……プリセットパーツ ２１……ボス部、２２……クラッチスプリング ２３……保持器、２４……大円筒部 ２５……係合部、２６……逆止爪 ２７……係合片、２８……スロット ２９……ころ、３２……アウタレース ３３……従動部材、３４……カム面 ３５……板ばね、３６……凹部 ３７……係合片、３８……リターンスプリング ３９……スリット、４１……板ばね ４２……遊端部、４３……突部 ４４……係合突辺、５１……係止片 ５２……入力軸、５３……出力軸 ５４〜５７……歯車、５８……中間従動体 ６１……板ばね、６２……遊端部 ６３……スリット、６４……解除ピン ６５、６６、ボス部、６７……クラッチスプリング

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】相対回転自在であるように互いに同軸的に
   支持された入力側及び出力側回転部材と、前記両回転部
   材間に同軸的に設けられた中間部材と、前記両回転部材
   のいずれか一方と前記中間部材とを連結するクラッチ手
   段と、前記クラッチ手段を選択的に解除し得るように前
   記両回転部材間に設けられたクラッチ解除手段と、前記
   両回転部材の他方と前記中間部材との間にトルク伝達可
   能に設けられかつ該トルクの増大に応じてたわむことに
   より両者間に相対的角度差が生じるように設けられたば
   ね手段と、前記両回転部材間の角度差が所定値に達した
   時に前記クラッチ解除手段を作動させるべく前記両回転
   部材間に設けられたクラッチ解除操作手段とを有するこ
   とを特徴とする過負荷防止クラッチ装置。