JPH066762U - 自動復帰機能付トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、長い時間間隔で自動復帰するトル
クリミッタにおいて、多角形のカム面を形成する板ばね
を高精度で安い製造コストで形成できるようにする。 【構成】 外輪２の内側に形成した多角面６に、それぞ
れ互いに分割した板ばね８を組込み、その各板ばね８の
内面に、内輪１の円筒面５との間でくさび形空間をなす
カム面９を形成する。内外輪１、２の間に設けた保持器
１４に、係合用のローラ１６を組込み、保持器１４と内
輪１の間に圧入した転動体２２により、保持器１４の円
環部１７を外輪１に設けた円環部１９に点又は線接触さ
せる。この構造では、各板ばね８が変形してローラ１６
が係合位置を通過すると、保持器１４が外輪１の円環部
１９を中心に転がり運動をし、ローラを低速で次の係合
位置まで移動させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、自動復帰する機能を備えたトルクリミッタに関し、特に長い時間 間隔をおいて自動復帰を繰り返すトルクリミッタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

長い時間間隔をおいて自動復帰できるようにした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。

【０００３】 この提案のトルクリミッタは、図８及び図９に示すように、内輪１の外径面に 円筒面５を、外輪２に、角リング状の板ばね８から成る多角形のカム面９をそれ ぞれ形成し、内外輪１、２の間に設けた保持器１４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１６を組込んでいる。また、内輪１と保 持器１４間に圧入した転動体２２により、保持器を径方向に変形させ、保持器１ ４の円環部１７と外輪１に一体に設けた円環部１９とを点又は線接触させている 。

【０００４】 この構造では、板ばね８が変形してローラ１６が係合位置を通過すると、保持 器１４が、内輪１からの回転荷重によって外輪２の円環部１９に内接転がり運動 をし、クリープ現象によりローラ１６を内輪１に対して極めて低い速度で次の係 合位置まで移動させる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記の構造においては、カム面９を形成する板ばね８が、ほぼ正八 角形をした一体のリング形状で形成され、その多角形をなす各辺の両端部を、同 じ多角形に形成した外輪２の多角面６に密着させて組込まれており、ローラ１６ の係合時、各辺の中央部がぬすみ７に向かって変形する両端支持の撓みばりを形 成するようにしている。

【０００６】 しかしながら、このような一体の多角形状をした板ばね８を高い精度で形成す ることは、製造技術上難しく、製造コストを増大させると共に、大量生産を図る 上で大きな障害になる問題がある。

【０００７】 また、リング状の板ばね８を外輪２の内側に密着させて組込むためには、板ば ね８の各辺を同時に縮径させて組込む必要があり、組立て作業に手間がかかる問 題もある。

【０００８】 そこで、この考案は、板ばねの形状に工夫を加えて、ばねの製造の簡略化と組 込みの容易性を実現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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するため、この考案は、カム面を形成する板ばねを、多角形 をなす方向に少なくとも１ケ所以上分割した構造としたのである。

【００１０】 なお、上記の板ばねは、多角形を形成する各辺ごとに分割することもできる。

【００１１】 この場合、分割された各ばね片を、内外の軌道輪の間で予圧状態で組込むように するのがよい。

【００１２】

【作用】

上記のように板ばねを分割すると、一体の角リング形状のものに比べて製作が 容易なため、高い精度のばねを簡単に形成することができる。また、分割された 板ばねは、多角形をなす各辺を外輪の内径面に順に嵌め込むことで組付けられる ため、組込み作業が容易に行なえる。

【００１３】 一方、板ばねを多角形をなす各辺ごとに分割した場合、組込んだ軌道輪から各 ばね片が軸方向に抜出しやすくなるが、その分割した各ばね片を予圧を加えた状 態で組込むと、ばね自身の弾性力によって動きが固定されるため、抜け出しが防 止される。

【００１４】

【実施例】

図１乃至図３は実施例のトルクリミッタを示す。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 １１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】 内輪１の中央部の外径面は、円筒面５で形成され、その円筒面５に対向する外 輪２の内径面は、ほぼ正八角形の多角面６で形成されている。この多角面６の各 辺の中央部には、所定長さのぬすみ７が形成され、その多角面６の各辺の内側に 、それぞれ分割された８個の板ばね８が嵌め込まれている。

【００１６】 この８個の板ばね８は、図４及び図５に示すように独立した短冊状のバネ材で 形成され、外輪２の内側に組込んだ状態で、各板ばね８の内面が内輪１の円筒面 ５の間でくさび形空間をなすカム面９を形成している。

【００１７】 上記板ばね８は、図４に示すように外輪２の多角面６に対してわずかに締まり 嵌めの状態で組込まれ、その両端が、多角面６の各辺の両端部に密着し、中央部 がぬすみ７に向かって変形する撓みばりを形成している。また、各板ばね８の中 央部には、内輪１の円筒面５に向かって突出する突起１０が形成されており、そ のカム面９の突起１０と円筒面５との間に形成される最小すきま部の寸法ａは、 後述するローラ１３の外径寸法ｄよりも小さく設定されている。

【００１８】 また、上記各板ばね８の後端部は、図１に示すように、外輪２の端部に圧入さ れる軸受箱１１にまで挿入され、その軸受箱１１に、挿入された板ばね８の内面 と接触するフランジ１２が設けられている。この軸受箱１１のフランジ１２は、 図４に示すように、その外径面が板ばね８の内面の突起１０に接触する大きさで 形成されており、その接触により、突起１０と外輪２の接触部１３との３点の間 で板ばね８を厚み方向に弾性変形させるようになっている。これにより、各板ば ね８は、外輪２と軸受箱１１の間に挿入された時点で予圧をかけられた状態で組 込まれることになり、その予圧によって動きが固定され、外輪２からの抜け出し が防止される。

【００１９】 また上記板ばね８と内輪１の間には、環状の保持器１４が設けられ、その保持 器１４の周面に、カム面９と対応して等間隔で多数のポケット１５が設けられ、 その各ポケット１５に、係合子としてのローラ１６が組込まれている。

【００２０】 このローラ１６は、外径寸法ｄが、カム面９と円筒面５間の最小すきま部以外 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。

【００２１】 また、ローラ１６の外径寸法ｄは、板ばね８がぬすみ７側に撓んだ時に、板ば ね８と円筒面５間にできる間隔よりも小さく設定され、その間隔をローラが通過 できるようになっている。この変形の際、板ばね８は、両端支持の撓みばりとし て作用するため、板ばね８の板厚とその撓み量によって伝達できるトルクが設定 でき、そのトルク以上の負荷を受けると、ローラ１６の通過を許し、負荷を開放 する。

【００２２】 一方、上記保持器１４の先端部は、軸受３側に突出しており、その突出部分１ ４ａの内径面に、内外輪と同軸の円環部１７が形成されている。また、外輪２の 端部には、断面Ｌ字形の係合部材１８が一体に圧入され、その係合部材１８の内 面に、上記保持器１４の円環部１７の内側に入り込む円環部１９が形成されてい る。

【００２３】 上記円環部１７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１７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。

【００２４】 また、円環部１７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２ ０、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、保持器２３により円周方向に等間 隔（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１ ７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１７が各転動体２２を頂点として変形し、その変形部分２４で 円環部１９に点接触又は線接触するようになっている。

【００２５】 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、組立てに際しては、 外輪２に予め軸受箱１１を圧入した後、外輪２の多角面６の内側にそれぞれ８個 の板ばね８を挿入する。この挿入により各板ばね８は、図４に示すように外輪２ と軸受箱１１の間で予圧状態で組込まれ、板ばね８の外輪２からの抜出しが防止 される。このため、それ以後の組立てが容易になると共に、組立てた後製品の搬 送時の振動などで各板ばね８が外輪２に対してばらばらになることが防止される 。上記の板ばね８の組込みが済むと、その内側に内輪１や保持器１４、ローラ１ ６等を組込み、最後に係合部材１８を外輪２に圧入して組立てを終了する。

【００２６】 このようにトルクリミッタを組立てた状態で、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２に示すように、内輪１の円筒面５と各板ばね８の カム面９にローラ１６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１６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。

【００２７】 この状態から、外輪２に負荷するトルクが大きくなると、クラッチを構成して いる各板ばね８のカム面９がぬすみ７側に撓み、過負荷が継続すると、ローラ１ ６が最小すきま部を通過し、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。これにより、設定以上のトルクに対しては、 トルクの伝達が解除され、過負荷を防止する安全装置として機能する。

【００２８】 放出されたローラ１６は、保持器１４によって周方向の動きが規制され、また 、保持器１４は外輪２と円環部１７、１９同士で接触し、回転方向に対して自由 でないため、ローラ１６と保持器１４は、内輪１の回転につられて共回りしない 。

【００２９】 上記の状態から、原動側が回転を続け、内輪１と外輪２が相対回転すると、保 持器１４は、円環部１７、１９同士の接触によって、外輪２の円環部１９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、保持器の円環部 １７が、外輪２の円環部１９を１回転する間に、円周方向に嵌合すきまδに円周 率πを乗じた量（πδ）だけ相対移動する。

【００３０】 このクリープの回転方向は、内接ころがりのために内輪１の回転方向と同じで あり、クリープの回転数、すなわち保持器１４の回転数Ｎｃは、内輪１の回転数 をＮ、転動体２２のピッチ円径をＤ_P とすると、次の式で表わされる。 Ｎ_C ＝（δ／Ｄ）×｛（Ｄ_P −Ｄ_W ）／（２×Ｄ_P ）｝×Ｎ ここで、嵌合すき間δの値が、上述したように呼び径Ｄの数百分の１以下の値 で設定してあるので、保持器１４は、内輪１の回転数に対して著しく低い回転数 で回転することになる。

【００３１】 このように上記のトルクリミッタでは、設定トルク以上になるとクラッチ機能 がなくなってトルクの伝達を遮断し、相当時間経過した後に自動的にクラッチの 再連結を行ない、これを繰り返す。したがって、従動側が異常状態で停止した後 、十分な時間的余裕を得ることができ、従動側の異常状態が比較的短時間で回復 するような使用例、例えば、小型船舶のプロペラ推進機や、冷凍機コンプレッサ の液圧縮回避等の安全装置として有効な機能を発揮する。

【００３２】 なお、上記の実施例では、従来の八角形をした板ばねを、各辺ごとに８等分に 分割した例を示したが、これに限らず、板ばねを４等分或いは２等分に分割して も上記と同様の効果が得られる。

【００３３】 また、図６及び図７に示すように、板ばね８’を、多角形をなす方向に１ケ所 だけ切離し、帯状に連続した形状に形成するようにしてもよい。この場合も、板 ばねを一体の角リング形状に形成したものに比べて、精度の高いばねの製造を簡 単に行なうことができ、外輪への組立ても、板ばね８’の各辺を対応する外輪の 多角面に順に嵌め込んでいけばよいため、作業性が向上する。

【００３４】 さらに、上記の実施例では、内輪１に駆動側に外輪２を従動側にしたが、逆に 外輪２を駆動側にして内側１を回転させるようにしても、上述と同じ作用を得る ことができる。

【００３５】

【効果】

以上のように、この考案は、多角形のカム面を形成する板ばねを分割したので 、板ばねを高い精度で簡単に製作することが可能となり、製造工程とコストの低 減を図ることができる。また、分割した板ばねは軌道輪への組込みが容易に行な えるので、トルクリミッタの組立ての作業性を大きく向上できる利点がある。

【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】図１のII−II線に沿った断面図

【図３】図１のIII −III 線に沿った断面図

【図４】図１のIV−IV線に沿った断面図

【図５】同上の板ばねの斜視図

【図６】他の実施例の板ばねを示す斜視図

【図７】同上の板ばねの組込んだ状態を示す断面図

【図８】従来例を示す縦断正面図

【図９】同上の縦断側面図

【符号の説明】

１ 内輪 ２ 外輪 ５ 円筒面 ８、８’ 板ばね ９ カム面 １１ 軸受箱 １４ 保持器 １６ ローラ １７、１９ 円環部 ２２ 転動体

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内外に嵌合する軌道輪の対向する面に、
   円筒面と多角形の板ばねからカム面を形成し、その両軌
   道輪の間に設けた保持器のポケットに、上記円筒面とカ
   ム面の最小すき間部に係合する係合子を組込み、上記保
   持器に、その保持器の回転を駆動側の軌道輪に対して減
   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、上記板ばねを、多角形をなす方向に少な
   くとも１ケ所以上分割したことを特徴とする自動復帰機
   能付トルクリミッタ。
2. 【請求項２】 上記板ばねを、多角形を形成する各辺ご
   とに分割したことを特徴とする請求項１に記載の自動復
   帰機能付トルクリミッタ。
3. 【請求項３】 上記各辺ごとに分割した各ばね片を、両
   軌道輪の間で予圧状態で組込むことを特徴とする請求項
   ２記載の自動復帰機能付トルクリミッタ。