JPH0626529A - クラッチ - Google Patents

クラッチ

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Publication number
JPH0626529A
JPH0626529A JP18007292A JP18007292A JPH0626529A JP H0626529 A JPH0626529 A JP H0626529A JP 18007292 A JP18007292 A JP 18007292A JP 18007292 A JP18007292 A JP 18007292A JP H0626529 A JPH0626529 A JP H0626529A
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JP
Japan
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base body
cylindrical portion
peripheral wall
hard
clutch
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Pending
Application number
JP18007292A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Tezuka
清 手塚
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Harada Industry Co Ltd
Original Assignee
Harada Industry Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP18007292A priority Critical patent/JPH0626529A/ja
Publication of JPH0626529A publication Critical patent/JPH0626529A/ja
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  • One-Way And Automatic Clutches, And Combinations Of Different Clutches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】クラッチが外れた状態における摺動部の摩耗お
よび騒音が少ないうえ、小型かつ軽量で製作容易なクラ
ッチを提供すること。 【構成】主動側回転基体10に設けた円筒部12の周壁に透
孔13を設け、この透孔内に上記周壁の厚みより大径な硬
球14を出没可能に挿入する。従動側回転基体20の一側面
に突設した筒部22の周壁内面に、硬球14の透孔表面側突
出を許容する凹面部23a と上記突出を制限する凸面部23
b を円周方向へ交互に形成した硬球規制部23を設ける。
中間ロータ30の一側面に、透孔裏面側へ押し出された硬
球14と係合して基体10の回転力を受ける山形状突条32を
有するカム部31を設け、他側面には受けた回転力を基体
20側へ伝える駆動用突起部33を設ける。基体20には回転
力を弾性的に受け止める弾撥機構40を設ける。透孔13,
硬球14,カム部の突条32,駆動用突起部33,弾撥体44,4
5 は各々対を成す如く配設されることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用電動式
アンテナ等に好適なクラッチに係り、特に主動側回転基
体の回転力を従動側回転基体へ伝達するためのクラッチ
要素の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にこの種のクラッチは、モータ等の
駆動源からの動力により回転動作する円盤状の主動側回
転基体と、この主動側回転基体と同心的に対向配置さ
れ、上記主動側回転基体からの回転力を受けて回転動作
し、負荷である伸縮形アンテナ等を伸縮駆動する円盤状
の従動側回転基体と、この従動側回転基体と前記主動側
回転基体との間に介在し、通常状態では前記主動側回転
基体の回転力を前記従動側回転基体へ摩擦伝達し、過負
荷状態では主動側回転基体と従動側回転基体とをスリッ
プ動作させて、駆動側と負荷側との結合を解除するクラ
ッチ要素とからなっている。
【0003】上記クラッチ要素としては、主動側回転基
体および従動側回転基体の各対向面に、互いに噛合しあ
う凹凸部を円周方向に沿って配設し、この凹凸部を設け
た対向面どうしが圧接状態となるように、例えば圧縮状
態に蓄勢された板ばねその他のスプリングにより上記両
回転基体を付勢する如く構成されたものが従来多用され
ていた。なお上記凹凸部による摩擦伝達力を増強すべ
く、ボール,ローラ,カムなどを摩擦伝達子として用い
たものも知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のクラッ
チには次のような問題があった。すなわち、凹凸部どう
し或いはボール,ローラ,カムなどの摩擦伝達子が、板
ばねその他のスプリングにより、回転基体の対向面に対
して直接に圧接係合する構成となっているため、クラッ
チが外れた状態のとき、すなわち主動側回転基体と従動
側回転基体とが相対的にスリップ回転動作したとき、比
較的硬質な材料で形成されている前記凹凸部どうし或い
は摩擦伝達子と凹凸部とが激しく係脱動作を繰り返すの
で、大きな衝撃音が発生する。しかも摺動部の摩耗が激
しいので初期の性能を長期に亘って安定に維持すること
が困難である。また主動側回転基体と、従動側回転基体
と、圧縮状態の板ばねと、さらにはボール,ローラ,カ
ムなどの摩擦伝達子等と、を一体化してクラッチを構成
するためには、多くの付属部品を必要とする上、組立て
工数も多い。このため構造が複雑で大型化する上、製造
コストの低減をはかりがたい欠点があった。
【0005】そこで本発明の目的は、クラッチが外れた
状態における摺動部の摩耗が少ないうえ、衝撃音の発生
が比較的少なく、しかも小型かつ軽量で、製作容易なク
ラッチを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明においては次のような手段を講
じた。すなわち主動側回転基体の回転力を、回転伝達用
の中間ロータを主体とするクラッチ要素を介して従動側
回転基体に伝達するようにしたクラッチにおいて、クラ
ッチ要素を次の如く構成した。
【0007】主動側回転基体の従動側回転基体と対向す
る一側面に円筒部を突設し、この円筒部の周壁に透孔を
あける。この透孔内にはスチールボール等の硬球を出没
可能な如く挿入する。この硬球の直径は、硬球の一部が
常に前記円筒部の周壁外面または周壁内面の少なくとも
一方へ露出する如く、上記円筒部の周壁の厚み寸法より
も若干大きく設定する。
【0008】従動側回転基体の主動側回転基体と対向す
る一側面には、前記円筒部の周壁外周を所定間隙をもっ
て囲繞可能な筒部を設ける。この筒部の周壁内面には硬
球規制部を設ける。この硬球規制部は、前記硬球が前記
円筒部の周壁外面側へ突出することを許容する凹面部
と、上記硬球が前記円筒部の周壁外面側へ突出すること
を制限しその一部を前記円筒部の周壁内面側へ突出させ
る凸面部とを、筒部の周方向に沿って交互に形成したも
のである。
【0009】回転伝達用の中間ロータの主動側回転基体
と対向する一側面にはカム部を突設する。このカム部
は、その外周面に山形状の突条を有するものである。こ
の山形状の突条は、前記円筒部の周壁内面側へ押し出さ
れた状態の前記硬球と係合して主動側回転基体からの回
転力を受け取る如く設けられている。このカム部を設け
た側とは反対側の前記中間ロータの他側面には、回転駆
動力を従動側回転基体側へ伝えるための駆動用突起部を
設ける。
【0010】従動側回転基体には、前記駆動用突起部か
ら与えられる回転駆動力を弾性的に受け止め、これを従
動側回転基体に伝達するための弾撥機構を装着する。
【0011】なお透孔,硬球,カム部の突条,駆動用突
起部,弾撥体等は、それぞれが対を成す如く各々対称的
に配設されていることが好ましい。
【0012】
【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。
【0013】(1) クラッチが外れた状態において、硬球
はカム部の山形状の突条を乗り越えることを繰り返す。
このとき硬球は、弾撥体からの反発力を山形状の突条を
介して受けるが、その反発力を受ける方向は半径方向に
対して所定角度だけ円周方向へ傾斜した方向である。ま
た硬球が山形状の突条を乗り越える際、硬球は転動しな
がらカム部の山形状の突条を乗り越えて、従動側回転基
体における硬球規制部の凹面部へ脱出する。このため硬
球と突条との摺動に際しての衝撃力がかなり緩和された
ものとなる。その結果、例えば摺動面に凹凸部を有する
クラッチ板を板ばね等にて直接的に圧接させるようにし
た従来方式のクラッチに比べると、摺動部における摩耗
が著しく少ないものとなる上、衝撃音も減少する。
【0014】(2) 硬球および弾撥体を除く他の部品は、
すべて硬質合成樹脂等によりそれぞれ一体成形すること
ができる。したがって製作が容易であり、組立て工数も
少なくて済む。このため主動側回転基体、従動側回転基
体、圧縮状態の板ばね、さらにはボール,ローラ,カム
などの摩擦伝達子等を組み込んで構成されている従来の
クラッチに比べると、小型かつ軽量で安価に製作するこ
とが可能となる。
【0015】
【実施例】図1〜図3は本発明を自動車用電動式アンテ
ナ用のクラッチに適用した一実施例に係るクラッチ構成
を示す図で、図1は縦断面図、図2は主動側回転基体と
中間ロータと従動側回転基体との三部分に分解して示す
分解斜視図、図3の(a)は従動側回転基体の硬球規制
部と、硬球と、中間ロータのカム部との関係を示す図、
図3の(b)は中間ロータの駆動用突起部と、従動側回
転基体に装着された弾撥機構との関係を示す図である。
【0016】図1〜図3に示すように、このクラッチは
駆動源であるモータからの動力をウャームギヤ1から受
けて回転動作する主動側回転基体10と、この主動側回
転基体10と所定距離を隔てて同心的に対向配置され、
上記主動側回転基体10からの回転力を伝達されて回転
動作し、負荷である伸縮形アンテナ素子を駆動する従動
側回転基体20と、この従動側回転基体20と前記主動
側回転基体10との間に介在し、主動側回転基体10の
回転力を従動側回転基体20へ伝達する中間ロータ30
を主体とするクラッチ要素とで構成されている。なお4
0は弾撥機構、50は自動車用電動式アンテナの駆動機
構部ケーシングの壁体、60は主軸である。
【0017】主動側回転基体10は、主軸60に回転自
在に嵌め込まれており、その外周面には前記ウォームギ
ヤ1と噛合するウォームホィールとしてのギヤ部11が
設けられている。主動側回転基体10の従動側回転基体
20に対向する対向面には、主軸60と同軸的に円筒部
12が設けられている。この円筒部12の周壁の180
°異なる角度位置には、一対のすり鉢状の透孔13a,
13bが設けてある。これらの透孔13a,13b内に
は、スチールボール等の硬球14a,14bがそれぞれ
出没可能な如く挿入されている。この硬球14a,14
bの直径は、その一部が常に前記円筒部12の周壁外面
または周壁内面の少なくとも一方へ露出する如く、上記
円筒部12の周壁の厚み寸法よりも若干大きく設定され
ている。なお組み立て作業が容易なように、すり鉢状の
透孔13a,13bの外側(大径側)開口部は、硬球1
4a,14bの直径より大きく形成され、内側(小径
側)開口部は硬球14a,14bが貫通できないように
寸法設定されている。
【0018】従動側回転基体20は、同じく主軸60に
回転自在に嵌め込まれており、その外周面には図示しな
い伸縮形アンテナ素子伸縮操作用のラック付きロープの
ラック部とギヤ結合するためのギヤ部21が設けられて
いる。そして上記従動側回転基体20の前記主動側回転
基体10に対向する対向面の外周部には、前記円筒部1
2の周壁外周を所定間隙をもって囲繞可能な如く筒部2
2が設けられている。この筒部22の周壁内面には、硬
球規制部23が設けてある。この硬球規制部23は、前
記硬球14a,14bが前記円筒部12の周壁外面側へ
突出することを許容する凹面部23aと、上記硬球14
a,14bが前記円筒部12の周壁外面側へ突出するこ
とを制限することにより、上記硬球14a,14bの一
部を前記円筒部12の周壁内面側へ突出させる凸面部2
3bとを、筒部22の周方向に沿って交互に複数組(本
実施例では4組)形成したものである。
【0019】回転伝達用の中間ロータ30の主動側回転
基体10と対向する一側面にはカム部31が突設されて
いる。このカム部31は、その外周面に一対の山形状の
突条32aおよび32bを設けたものである。この山形
状の突条32aおよび32bは、前記円筒部12の周壁
内面側へ押し出された状態の前記硬球14a,14bと
係合して主動側回転基体10からの回転力を受け取り、
中間ロータ30全体を回転させるためのものである。中
間ロータ30の他側面すなわちカム部31を設けた側と
は反対側の面には、回転駆動力を従動側回転基体20側
へ伝えるための一対の円弧状をなす駆動用突起部33
a,33bが設けてある。これらの駆動用突起部33
a,33bの各先端部は、従動側回転基体20の筒部2
2の中へ挿入されている。
【0020】筒部22の内底部には、前記駆動用突起部
33a,33bから与えられる回転駆動力を弾性的に受
け止め、これを従動側回転基体20に伝達するための弾
撥機構40が設けられている。すなわち筒部22の内底
部には弾撥体装着用の円環溝41が設けてあり、この円
環溝41の4個所にスプリング固定用のストッパ42
a,42bおよび43a,43bが設けてある。これら
のストッパ42aと42bとの間、および43aと43
bとの間には、弾撥体としての一対のコイルスプリング
44,45がそれぞれ装着されている。一対のコイルス
プリング44,45は、中間ロータ30の駆動用突起部
33a,33bの回動角の変化に伴って、圧縮または復
元されるものとなっている。
【0021】次に上記の如く構成された本実施例のクラ
ッチについて、その動作および作用を図4のタイミング
図を適時参照しながら説明する。
【0022】アンテナ伸長動作時において、図示しない
モータが正回転すると、これに伴いウォームギヤ1と噛
合している主動側回転基体10が図2において矢印Aの
方向へ正回転する。そうすると、硬球14a,14bも
同一方向へ回動する。硬球14a,14bが図3の
(a)に示すように、従動側回転基体20における硬球
規制部23の凹面部としての谷部23aから凸面部とし
ての平坦部23bへ回動していくのに伴って、硬球14
a,14bは平坦部23bによって透孔13a,13b
の中へ押し込まれていく。そして図4に示す如く時点t
1で円筒部12の周壁内面側へその一部が突出した状態
を呈する。そうすると、図3の(a)に実線で示すよう
に、その突出した硬球14a,14bとカム部31の突
条32a,32bとが係合状態となる。このためカム部
31は勿論、中間ロータ30全体が矢印で示す方向へ回
転を始める。中間ロータ30が回転を始めた直後の時点
t2において、この中間ロータ30の駆動用突起部33
a,33bは、従動側回転基体20の内部に設けてある
弾撥機構40のコイルスプリング44,45を第1レベ
ルL1まで圧縮する。この圧縮によるコイルスプリング
44,45の反発力が、図3の(a)の実線位置におけ
る硬球14a,14bと、平坦部23bと、カム部31
の突条32a,32bとの間に係止力として働く。この
ため従動側回転基体20が主動側回転基体10と共に回
転することになる。その結果、図示しない伸縮形アンテ
ナ素子が伸長動作を開始する。
【0023】時点t3において、伸縮形アンテナ素子が
伸長限界に達し、その伸長動作を停止すると、従動側回
転基体20は回転を停止しロック状態を呈する。しかる
に主動側回転基体10は、モータの動力により、そのま
ま回転を継続しようとする。このような事態における両
回転基体10,20の相対的な回転力が前述した係止力
を上回ると、硬球14a,14bは図3の(a)の実線
位置から破線位置へ移行する。これに伴いカム部31の
突条32a,32bが硬球14a,14bにより矢印で
示す方向へ押し出されるため、中間ロータ30は駆動用
突起部33a,33bでコイルスプリング44,45を
さらに圧縮させながら回動する。このようにして硬球1
4a,14bは平坦部23bの中間点を越え、時点t4
にて次の谷部23a′まで移行する。このときコイルス
プリング44,45はレベルL2まで圧縮される。谷部
23a′に達した硬球14a,14bは円筒部12の透
孔13a,13bの外側開口部から周壁外面側へ突出す
る。このため硬球14a,14bと突条32a,32b
との係合が解かれ、主動側回転基体10と中間ロータ3
0とがスリップ動作する。このとき中間ロータ30は一
時的にフリーな状態となるので、コイルスプリング4
4,45は初期状態に復元し、これに伴い中間ロータ3
0は若干逆回転する。
【0024】主動側回転基体10がさらに回転すると、
硬球14a,14bは次の平坦部23b′へ向かって移
動していく。かくして硬球14a,14bは次の平坦部
23b′の中間点近傍で再び円筒部12の透孔13a,
13bの中へ押し込まれ、突条32a,32bと係合す
る。このため時点t5にて中間ロータ30が回転を始
め、コイルスプリング44,45が第1レベルL1を経
てさらに第2レベルL2まで圧縮されていき、硬球14
a,14bは平坦部23b′の中間点を越えて、さらに
次の谷部23a″へ落ち込む。こうして硬球14a,1
4bは、時点t6で円筒部12の透孔13a,13bの
外側開口部から周壁外面側へ突出し、硬球14a,14
bと突条32a,32bとの係合が解かれ、主動側回転
基体10と中間ロータ30とがスリップ動作し、中間ロ
ータ30がフリーな状態となってコイルスプリング4
4,45が初期状態に復元する。以下上記の動作が繰り
返されクラッチが外れた状態となる。このクラッチが外
れた状態は、何等かの検出手段により検出され、その検
出直後において図示しないモータ制御回路が働いてモー
タ電源が遮断される。このためモータの回転が停止し、
主動側回転基体10の回転が停止し、伸縮形アンテナ素
子の伸長動作が終了する。
【0025】伸縮形アンテナ素子の縮小時における動作
は、回転方向等の向きが前述した伸長時とは逆向きにな
るだけで、その動作は基本的には伸長時の動作と変わり
がない。したがってその動作説明は省略する。
【0026】上記した実施例においては次のような作用
が生じる。まずクラッチが外れた状態において、硬球1
4a,14bはカム部31の山形状の突条32a,32
bを乗り越えることを繰り返す。このとき硬球14a,
14bは、コイルスプリング44,45からの反発力を
山形状の突条32a,32bを介して受けるが、その反
発力を受ける方向は半径方向に対して円周方向へ所定角
度だけ傾いた方向である。また硬球14a,14bが山
形状の突条32a,32bを乗り越える際、硬球14
a,14bは転動しながらカム部31の山形状の突条3
2a,32bを乗り越えて、従動側回転基体20におけ
る硬球規制部23の凹面部23aへ脱出する。このため
硬球14a,14bと突条32a,32bとの摺動に際
しての衝撃力はかなり緩和されたものとなる。その結
果、例えば摺動面に凹凸部を有するクラッチ板を板ばね
等にて直接的に圧接させるようにした従来方式のクラッ
チに比べると、摺動部における摩耗が著しく少ないもの
となる上、衝撃音もかにり減少する。
【0027】また硬球14a,14bおよびコイルスプ
リング44,45を除けば、他の部品は硬質合成樹脂等
によりそれぞれ一体成形することができる。したがって
製作は比較的簡単であり、組立て工数も少なくて済む。
このため主動側回転基体、従動側回転基体、圧縮状態の
板ばね、さらにはボール,ローラ,カムなどの摩擦伝達
子等を組み込んで構成されている従来のクラッチに比べ
ると、小型かつ軽量でしかも安価に製作することが可能
となる。
【0028】また本実施例では透孔13a,13b,硬
球14a,14b,カム部31の突条32a,32b,
駆動用突起部33a,33b,コイルスプリング44,
45等が、それぞれ対を成す如く各々対称的に配設され
ているので、回転力の伝達がパランスよく行なわれ、無
理な形での回転力伝達による各部の損傷を防止できる利
点がある。
【0029】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えばまた前記実施例では硬球規制部の凹面
部として谷部23aを示し、これに対応する凸面部とし
て平坦部23bを示したが、これらの形状については適
宜変形する事ができる。例えば凸面部としては、中間点
が若干盛り上がった形状を有するもの等であってもよ
い。また前記実施例では弾撥体としてコイルスプリング
44,45を用いた場合を示したが、コイルスプリング
以外の弾性部材を用いたものであってもよい。さらに前
記実施例では本発明を自動車用電動式アンテナ用のクラ
ッチに適用した例を示したが、本発明は自動車ドアロッ
ク用のアクチュエータ等にも広く適用可能である。この
ほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能
であるのは勿論である。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、クラッチが外れた状態
において硬球がカム部の山形状の突条を乗り越える際
に、硬球はコイルスプリングからの反発力を受けるが、
その反発力の方向は円周方向に傾いた方向である上、硬
球は転動しながらカム部の山形状の突条を乗り越えて、
硬球規制部の凹面部へ脱出する。このため、例えば摺動
面に凹凸部を有するクラッチ板を板ばね等にて直接的に
圧接させるようにした従来方式のクラッチに比べると、
クラッチ要素の摺動部における衝撃力はかなり緩和され
たものとなる。したがってクラッチが外れた状態におけ
る摺動部の摩耗が少ないうえ、衝撃音の発生が比較的少
ないものとなる。また本発明によれば、硬球および弾撥
体を除く大半の部品を硬質合成樹脂等にて一体成形でき
るため、小型かつ軽量で、製作容易なクラッチを得る事
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るクラッチの構成を示す
縦断面図。
【図2】上記実施例に係るクラッチを主動側回転基体と
中間ロータと従動側回転基体とに分解して示す分解斜視
図。
【図3】上記実施例に係るクラッチ要素を示す図で、
(a)は従動側回転基体の硬球規制部と硬球と中間ロー
タのカム部との関係を示す図、(b)は中間ロータの駆
動用突起部と従動側回転基体に装着されたコイルスプリ
ングとの関係を示す図。
【図4】上記実施例に係るクラッチの動作を示すタイミ
ング図。
【符号の説明】
10…主動側回転基体、11…ギヤ部、12…円筒部、
13aおよび13b…すり鉢状の透孔、14aおよび1
4b…硬球、20…従動側回転基体、21…ギヤ部、2
2…筒部、23…硬球規制部、23a…谷部(凹面
部)、23b…平坦部(凸面部)、30…中間ロータ、
31…カム部、32aおよび32b…突条、33aおよ
び33b…駆動用突起部、40…弾撥機構、41…弾撥
体装着用の円環溝、42a,42bおよび43a,43
b…スプリング固定用のストッパ、44および45…コ
イルスプリング(弾撥体)、50…アンテナ駆動機構部
のケーシング壁体、60…主軸。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主動側回転基体の回転力を、回転伝達用
    の中間ロータを主体とするクラッチ要素を介して従動側
    回転基体に伝達するようにしたクラッチにおいて、 前記主動側回転基体の前記従動側回転基体と対向する一
    側面に突設された円筒部と、 この円筒部の周壁に設けられた透孔と、 この透孔内に出没可能な如く挿入され、且つ一部が常に
    前記円筒部の周壁外面または周壁内面の少なくとも一方
    へ露出する如く、直径を上記円筒部の厚み寸法よりも大
    きく設定された硬球と、 前記従動側回転基体の前記主動側回転基体と対向する一
    側面に突設され、且つ前記円筒部の周壁外周を所定間隙
    をもって囲繞可能な如く設けられた筒部と、 この筒部の周壁内面に、前記硬球が前記円筒部の周壁外
    面側へ突出することを許容する凹面部と前記硬球が前記
    円筒部の周壁外面側へ突出することを制限してその一部
    を前記円筒部の周壁内面側へ突出させる凸面部とを、前
    記筒部の周方向に沿って交互に形成した硬球規制部と、 前記回転伝達用の中間ロータの前記主動側回転基体と対
    向する一側面に突設され、外周面に前記円筒部の周壁内
    面側へ押し出された状態の前記硬球と係合し、前記主動
    側回転基体からの回転力を受け取る如く設けられた山形
    状の突条を有するカム部と、 前記中間ロータのカム部を設けた側とは反対側の他側面
    に、回転駆動力を従動側回転基体側へ伝える如く設けら
    れた駆動用突起部と、 前記駆動用突起部から与えられる回転駆動力を弾性的に
    受け止め、かつ上記回転駆動力を前記従動側回転基体に
    伝達する如く設けられた弾撥機構と、 からなるクラッチ要素を備えたことを特徴とするクラッ
    チ。
  2. 【請求項2】 透孔,硬球,カム部の突条,駆動用突起
    部,弾撥体等は、それぞれが対を成す如く、各々対称的
    に配設されていることを特徴とする請求項1に記載のク
    ラッチ。
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