JPH0694053A - 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、長い時間間隔をおいて自動復帰す
るトルクリミッタを提供する。 【構成】 内輪１に円筒面５を、外輪２に角リング状板
ばね８によって多角形の係合面９を形成し、内外輪１、
２の間に設けた保持器１１のポケットに、円筒面５と係
合面９の最小すきま部に係合するローラ１３を設ける。
内輪１の偏心面１５に取付けた軸受１６により保持器１
１を径方向に偏心させ、保持器１１の円環部２０を外輪
２に設けた円環部１９に接触させる。ローラ１３が係合
した状態で負荷トルクが大きくなると、板ばね８が変形
し、ローラ１３が係合位置を通過してクラッチが外れ
る。次に、保持器１１が内輪１からの回転力によって外
輪２の円環部１９に接触しながら回転をし、クリープを
生じさせてローラを低速で次の係合位置まで移動させ
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】

【従来の技術及びその課題】従来、一般産業機械におい
ては、回転によって動力を伝達する方法としてベルトや
プーリ、歯車あるいは軸継手等の多くの手段があるが、
機械全体の信頼性向上や致命的事故の防止のために、重
要な部分に対して過負荷を防止するための安全装置を組
込む事例が多くなっている。

【０００３】特に、小型船舶のプロペラ推進機や、冷凍
機コンプレッサの圧縮回路では、従動側の過負荷に対し
て原動機側の動力伝達を切離す安全装置を常備させる必
要がある。

【０００４】このような安全装置として、従来、図２０
に示すようなシェアーピンが一般的に使用されている。
このシェアーピン７１は、駆動軸７２と従動部品（図で
はプロペラ）７３の間に挿入され、従動部品７３に過負
荷が加わると、ピン７１が破壊され、駆動軸７２を空回
転させる。

【０００５】しかし、上記のシェアーピンを用いた構造
では、従動側を修理する場合、新たに新品のシェアーピ
ンを補充する必要があり、作業性が悪い欠点がある。特
に、図２０に示すような小型船舶のプロペラ推進軸で
は、海上でピンの交換をする必要があり、作業に困難と
危険を伴う問題がある。

【０００６】これに対し、自動復帰して繰り返し使用で
きる安全装置として、図２１に示すようなトルクリミッ
タが提案されている。このトルクリミッタは、従動側の
ハブ８１に保持したボール８２をバネ８３で加圧し、駆
動フランジ８４のポケット８５に圧接して構成されてお
り、ハブ８１に過負荷が加わると、ボール８２がポケッ
ト８５から乗り上り、過負荷をカットする。さらに、駆
動フランジ８４が回転を続けると、ボール８２が別のポ
ケット８５に入り込み、自動復帰してハブ８１を再起動
させる。

【０００７】ところが、上記のトルクリミッタは、自動
復帰動作が、駆動側と従動側間の少なくとも１回転以下
の相対回転の間に行なわれるために、従動側が異常によ
って停止しても、原動側が高速度で回転している場合、
極めて短かい時間間隔で自動復帰が繰り返される欠点が
ある。例えば、駆動フランジ８４が１８００ｒｐｍで回
転していると、１秒間当り３０回以上でボール８２とポ
ケット８５の係合離脱が繰り返され、トルク伝達を再開
しようとする。これは、接触する部品の摩耗を著しく進
行させると共に、異常状態にある従動側を即座に再起動
することになり、従動側に無理を強いる問題がある。

【０００８】そこで、この発明は、従動側が異常状態に
なって停止した場合瞬時に再起動せずに、所定の長い時
間間隔をおいて起動動作を再開するトルクリミッタを提
供することを技術的課題としている。

【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、この発明の第１の手段は、一方が駆動側、他方が従
動側になる２つの軌道輪を内外に嵌合させ、その両軌道
輪の対向する面の一方に円筒面を、他方に係合面を形成
し、上記両軌道輪の間に組込んだ保持器のポケットに、
上記円筒面と係合面に係合する係合子を設け、上記円筒
面又は係合面の係合子との係合部分を弾性変形可能に形
成し、上記保持器に、駆動側の軌道輪の回転を減速して
伝える減速手段を連結したのである。

【００１０】また、この発明の第２の手段は、上記係合
面を、円筒面に対して多角形状をなす面で形成したので
ある。

【００１１】一方、この発明の第３の手段は、上記減速
手段を、従動側の軌道輪と保持器にそれぞれ共回りする
ように関連させて設けられ、互いにすき間をもって内外
に嵌合する円環部と、その各円環部の一方を偏心させて
両円環部を接触させる偏心付与機構とから構成したので
ある。

【００１２】また、この発明の第４の手段は、上記減速
手段を、従動側の軌道輪と保持器にそれぞれ共回りする
ように関連させて設けられ、互いにすき間をもって内外
に嵌合する円環部と、保持器と駆動側の軌道輪との間に
圧入され、保持器に関連した円環部を変形させることに
より上記両円環部を接触させる転動体とから構成したの
である。

【００１３】さらに、この発明の第５の手段は、上記円
筒面又は係合面の係合部分を板状の弾性材で形成し、そ
の弾性材の背面側に、弾性材の変形を許容するぬすみを
設けたのである。

【００１４】また、この発明の第６の手段は、上記弾性
材の表面に、係合面又は円筒面に向かう突起を設けた構
造としたのである。

【００１５】また、この発明の第７の手段は、上記の各
構造において、従動側の軌道輪に、歯車、ベルト溝、ス
プライン等の動力伝達手段を一体に形成した構造を採用
したのである。

【００１６】

【作用】上記の第１の手段においては、両軌道輪が相対
回転すると、係合子が円筒面と係合面に係合してクラッ
チが成立し、両輪を一体で回転させる。

【００１７】この状態で、従動側の軌道輪に過負荷が加
わると、円筒面又は係合面が弾性変形し、係合子が係合
位置を通過してクラッチが切れる。

【００１８】通過した係合子は、保持器により次の係合
位置に向かって送られるが、保持器が、減速手段により
駆動側の軌道輪に対して減速されて回転駆動されるた
め、係合子は低速で移動し、長い時間間隔をかけて次の
係合位置へ移動する。この係合子が、次の円筒面と係合
面の位置まで達すると、再びクラッチが成立し、起動動
作を行なう。

【００１９】上記第２の手段では、係合面を多角形をな
す形状とすると、円筒面に対して円周方向に多数の係合
面が形成できるため、多数の係合子を円筒面と係合面の
間に組込むことができ、トルクリミッタの伝達できるト
ルクを大きくすることができる。

【００２０】また、上記第３及び第４の手段において
は、円筒面と係合面の間を通過した係合子を、保持器が
次の係合位置にむかって移動させる場合、保持器は、嵌
合した円環部に接触しながら回転方向に駆動される。こ
の場合、嵌合した円環部同士が接触して回転すると、ク
リープが生じ、両円環部は１回転で嵌合すき間δにπを
乗じた距離（πδ）だけ円周方向に相対移動することに
なる。したがって、嵌合すき間δを、両円環部の呼び径
寸法に対して充分に小さい値で設定することにより、係
合子が次の係合位置に到達するまでの時間を著しく長く
することができる。

【００２１】なお、上記の手段において、各円環部は、
従動側の軌道輪と保持器に一体に形成するか、或いは、
従動側の軌道輪又は保持器に共回りするように取付けた
部材に形成することができる。

【００２２】一方、第５及び第６の手段においては、円
筒面と係合面に係合子が接近すると、弾性材が背面のぬ
すみに向かって変形する。この場合、弾性材の表面に設
けた突起と係合子の係合により弾性材が大きく変形し
て、弾性材内部に大きな曲げ応力が発生し、弾性材から
係合子に対して大きな弾性反発力が生じる。このため、
弾性材において変形による最大の応力が生じる位置で、
最大の伝達トルクを発生させることができる。

【００２３】また、第７の手段においては、従動側の軌
道輪に形成した伝達手段から、外部機器に対して直接動
力の伝達を行なうことができるので、動力の伝達機構を
コンパクトに形成でき、加えて、伝達に必要な部品点数
を減少させることができるため、トルクリミッタを機械
装置等に適用する際の総合的なコストを低くすることが
できる。

【００２４】

【実施例】図１乃至図５は第１の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、両端部に配置した軸受３と４により回転自在に支持
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。

【００２５】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
の各辺の長さ方向中央部には、所定長さのぬすみ７が形
成され、外輪２の内側に、多角面６の内径形状と同形状
の角リング状板ばね８が嵌め込まれている。

【００２６】この角リング状板ばね８は、多角面６に対
してわずかのすきまで又は締まり嵌め状態で組込まれて
おり、その各辺の両端が多角面６の各辺の両端に密着
し、中央部がぬすみ７に向かって変形する両端支持の撓
みばりを形成している。

【００２７】上記板ばね８の各辺の内径面は、内輪１の
円筒面５との間でくさび形空間を形成する係合面９とな
っており、その各係合面９と円筒面５間の最小すきま部
１０の寸法ａは、後述するローラ１３の外径寸法ｄより
もわずかに小さく設定されている。

【００２８】また、上記板ばね８の係合面９と円筒面５
の間には、環状の保持器１１が設けられ、その保持器１
１の周面に、係合面９と対応して等間隔で多数のポケッ
ト１２が設けられ、その各ポケット１２に、係合子とし
てのローラ１３が組込まれている。

【００２９】このローラ１３は、外径寸法ｄが、係合面
９と円筒面５間の最小すきま部１０以外の間隙に対して
小さく形成され、図１に示すように、最小すきま部１０
の近傍でのみ係合面９と円筒面５に係合するようになっ
ており、この係合位置によりストラット角θのクラッチ
を構成している。

【００３０】また、ローラ１３は、板ばね８を撓ませて
板ばね８と円筒面５の間にできる間隙を通過するように
なっているが、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。このため、板ばね８の板厚と
その撓み量によって正確に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１３の通
過を許し、負荷を開放する。

【００３１】上記内輪１の外径面には、図１に示すよう
に、円筒面５に対して偏心量εで偏心する偏心面１５が
形成され、その偏心面１５に軸受１６が取付けられてお
り、この軸受１６の外径面は、偏心面１５の偏心により
内輪１の軸線に対してεだけ偏心している。

【００３２】また、軸受１６の外径面は、Ｏリング１７
を介して保持器１１の内径面に接触し、内輪１に対して
保持器１１に径方向の力を付与して保持器１１をわずか
に偏心させている。上記の構造では、偏心面１５と軸受
１６とが、保持器１１に対する偏心付与機構１４を構成
している。なお、上記軸受１６を内輪が偏心した偏心軸
受とし、これを円筒面５と同芯に形成した面１５に嵌合
して偏心付与機構を構成してもよい。

【００３３】また、Ｏリング１７は、その弾性により軸
受１６の外径および保持器１１内径の形状誤差を補正
し、軸受１６の保持器１１に対する接圧を調整する。ま
た、外輪２と内輪１の間に組込まれた軸受３は、上記軸
受１６による偏心荷重の反力を受け、保持器１１と外輪
２の間で後述するクリープをスムーズに発生させる作用
をする。

【００３４】一方、外輪２の端部は、内側に向かってＬ
形に屈曲し、その屈曲部１８の外径面に、保持器１１の
先端部の円環部２０の内側に入り込む円環部１９が形成
されている。この円環部１９の外径面は、外輪２と同軸
の円筒面で形成され、図３及び図４に示すようにその外
径面の一部が、径方向に偏心する保持器１１の円環部２
０の内径面に接触している。

【００３５】上記の円環部１９の外径寸法Ｄ_L と、保持
器１１の円環部２０の内径寸法Ｄ_Cとのすきまδは、上
記Ｄ_L 及びＤ_C の呼び径Ｄに対して１／３００〜１／２
０００の範囲になるように設定される。この場合、保持
器１１は、偏心面１５によって径方向に偏心させられて
いるが、その量は、円環部１９の外径寸法Ｄ_L と円環部
２０の内径寸法Ｄ_C によって規制されることになる。す
なわち、保持器１１の偏心量は、上記すきまδの１／２
となり、保持器１１の円環部２０は１ケ所でのみ外輪２
の円環部１９に接触する。

【００３６】なお、図において、２１と２２、２３は、
それぞれ軸受４と軸受１６が他の部品と接触することを
防ぐワッシャであり、２４は潤滑剤の密封作用を行なう
密封板である。

【００３７】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、次にその作用を説明する。いま、内輪
１を駆動機側に、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と角リング
状板ばね８の係合面９にローラ１３が当接した状態で、
内輪１を矢印の方向に回転すると、ローラ１３が円筒面
５と係合面９に噛み込んでストラット角θのクラッチが
成立し、外輪２が内輪１と一体で回転する。

【００３８】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５に示すように、クラッチを構成して
いる板ばね８の係合面９がぬすみ７側に撓み、ストラッ
ト角の減少と共に負荷できるトルクが小さくなる。そし
て、過負荷が継続すると、ローラ１３が最小すきま部１
０を通過し、クラッチとして作用していた係合面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、実施例のトルクリミッタは、設定以上のトルクに対
しては、トルクの開放機能を発揮し、過負荷を防止する
安全装置として機能する。

【００３９】放出されたローラ１３は、保持器１１によ
って周方向の動きが規制され、また、保持器１１は円環
部２０と外輪２の円環部１９同士で接触しているため、
ローラ１３と保持器１１の回転は抑制される。

【００４０】上記の状態から、駆動側が回転を続け、内
輪１と外輪２が相対回転すると、保持器１１は、偏心付
与機構１４の作用によって、図４に示すように外輪１の
円環部１９の外径にて接触状態で回転運動をし、クリー
プを生じる。すなわち、保持器の円環部２０が、外輪１
の円環部１９を１回転する間に、円周方向にその部分の
嵌合すき間δにπを乗じた量（πδ）だけ相対移動す
る。

【００４１】このクリープの回転方向は、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
１１の回転数Ｎｃは、内輪１の回転数Ｎに対して、Ｎｃ
＝（δ／φＤ）×Ｎで表わされる。この場合、嵌合すき
間δの値が上述したような範囲で設定してあるので、保
持器１１は内輪１の回転数の１／３００〜１／２０００
の回転数で回転することになる。例えば、内輪１の回転
数Ｎが１８００ｒｐｍのとき、クラッチが解放されて後
再度クラッチ機構が働くまでの時間Ｔは、弾性角リング
８の角数が８であるため、 Ｔ＝１／｛（１８００／６０）×（１／３００〜１／２
０００）×８｝＝１．２５〜８．３３秒となる。

【００４２】このように実施例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、数秒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
コンプレッサの圧縮回避等の安全装置として極めて有効
な機能を発揮する。

【００４３】一方、内輪１が、図１の状態から矢印とは
反対の方向に回転すると、上述したクラッチが空転する
時間はトルクの伝達が行なわれず、その後、自動的にク
ラッチが働いてトルクの伝達が行なわれ、以後上記と同
じ動作を行なう。

【００４４】上記のトルク伝達の遮断から再連結を行な
うまでの時間の設定は、外輪の円環部１９の外径と保持
器の円環部２０の内径との嵌合すき間δを調整すること
により行なえるが、角リング状板ばね８の角数を変更す
ることでも可能である。

【００４５】図６乃至図８は第２の実施例を示してい
る。この例においては、外輪２の一端に前蓋３１が、他
端に後蓋３２がそれぞれ圧入固定され、その前蓋３１及
び後蓋３２と内輪１の間に設けた軸受３３、３４によ
り、外輪２が回転自在に支持されている。

【００４６】また、上記前蓋３１の内面には、保持器１
１に向かって屈曲する屈曲部３１ａが設けられ、その屈
曲部３１ａの外径面に、保持器１１先端に設けた円環部
２０の内側に嵌合する円環部１９が形成されており、こ
の円環部１９と円環部２０の間に、嵌合すき間δが設け
られている。

【００４７】一方、円環部２０の内径面には、円周をめ
ぐる溝３５が形成され、一方、内輪１の外径面には、上
記溝３５に対応して円周をめぐる溝３６が形成されてお
り、その両溝３５、３６の間に、鋼球から成る３個の転
動体３７が圧入されている。この各転動体３７は、ボー
ル保持器３８により円周方向に等間隔（１２０度間隔）
で配置され、溝３５、３６間の転がりによって保持器１
１を内輪１に対して円周方向に案内する。

【００４８】また、上記転動体３７の直径寸法Ｄ_W は、
保持器１１に設けられた溝３５と内輪１に設けられた溝
３６との間の間隙より大きく、各転動体３７が保持器１
１と内輪１の間で圧入状態で組込まれるように設定され
ており、その転動体３７の圧入により、図８に示すよう
に保持器１１の円環部２０が各転動体３７を頂点として
変形し、その変形部分３９で円環部２０が外輪２の円環
部１９と接触するようになっている。

【００４９】なお、他の構造については、上述した第１
の実施例と同じであるため、同一部品には同一の符号を
付して説明を省略する。

【００５０】上記の第２の実施例においては、内輪１と
外輪２が相対回転すると、ローラ１３が円筒面と係合面
９の最小すきま部に係合してクラッチが成立し、両輪を
一体で回転させる。この状態で、外輪２に過負荷が加わ
ると、係合面９の表面の板ばね８が変形し、ローラ１３
が最小すきま部を通過してクラッチが切れる。

【００５１】通過したローラ１３は、保持器１１により
次の最小すきま部に向かって移動されるが、保持器１１
は、転動体３７の圧入による変形によって円環部２０の
複数個所が外輪の円環部１９に接触しているため、クリ
ープが生じ、両円環部１９、２０は１回転で嵌合すき間
に円周率を乗じた距離だけ円周方向に相対移動する。

【００５２】上記の構造では、保持器１１の円環部２０
と外輪２の円環部１９の接触が３ケ所で行なわれ、各円
環部１９、２０に対する接触荷重が分散されて小さくな
るため、各円環部１９、２０表面の摩耗が抑制され、長
寿命が得られる。

【００５３】図９は第３の実施例を示す。この例では、
保持器１１と内輪１の間に、ほぼ１２０度の間隔で２個
を１セットとして６個の転動体３７を組込んでいる。こ
の各転動体３７は、保持器３８により所定位置で保持さ
れるが、上記６個の転動体３７を配置する場所は、各転
動体の公転速度が同じになる位置に設定する。

【００５４】一方、図１０に示す第４の実施例は、保持
器と内輪の間に２個の転動体３７を組込み、両円環部１
９、２０を２ケ所で接触させるようにしたものである。
また、図６の例において、両円環部間に２個をセットと
して４個の転動体を１８０度間隔で組込むようにしても
よい。

【００５５】なお、保持器と外輪の円環部の接触状態
は、上述した例のように３ケ所又は２ケ所接触に限定さ
れず、所要の数の転動体を組込んで４ケ所以上の接触状
態を得るようにしてもよい。

【００５６】ところで、上述の各実施例においては、図
２に示すように係合面９を形成する角リング状板ばね８
の各辺の形状を、ローラ１３が平滑に摺接するような平
坦な板形状で形成し、その板ばね８の中央部分の背面に
板ばね８が変形するぬすみ７を設けた構造としている
が、このように板ばね８を両端支持した構造では、板ば
ね８の中央部分の弾性強度が小さく、両端部分の弾性強
度が大きくなる。このために、ローラ１３が係合面９の
最小すきま部に接近した場合、板ばね８に生じる曲げ応
力は、図１１に示すように板ばね８の中央部分、すなわ
ちローラ１３の接触角度θがゼロになるときに最大にな
るのに対して、伝達できるトルクの大きさは、角度θが
大きいほど大きく、板ばね８の弾性反発力が小さい角度
θがゼロの時はゼロとなる。

【００５７】すなわち、実際に伝達できるトルクの大き
さは、板ばね８の変形による反力とローラ１３の接触角
度θとの関係となるが、上記の構造では、伝達トルクを
大きくしようとした場合、板ばね８の最大応力の生ずる
位置で最大の伝達トルクを発生させることができないた
め、トルクの伝達効率が低くなる問題がある。

【００５８】これに対し、図１２に示す第５の実施例
は、上記のような問題に対処するために、板バネの形状
を改良した実施例を示すものである。この例では、係合
面９の最小すきま部を形成する板バネ８の中央部分に、
円筒面５に向かう突起４１を設けている。

【００５９】この突起４１は、接触角度θがゼロになる
板バネ８の中央部分に、内向きに対称に傾斜する２つの
傾斜部４２、４３を設けて形成されており、その傾斜部
４２、４３の表面と接触角度θがゼロにおける円筒面５
の接線とのなす角度βを、ローラ１３が傾斜部４２、４
３に喰い込んだときに傾斜部４２、４３と円筒面５の間
でローラ１３を挾み込んでクラッチとして作用するよう
な角度（通常５〜１５度の範囲が望ましい）で設定して
いる。

【００６０】上記の構造においては、ローラ１３が係合
面９の最小すきま部に接近すると、板バネ８は背面のぬ
すみ７に向かって変形するが、ローラ１３が突起４１の
内側に入り込んだ時点で傾斜部４２、４３と円筒面５が
ローラ１３に対してクラッチとして作用する。このクラ
ッチの楔作用によって、板バネ８が外向きに大きく変形
すると、板バネ８の内部には大きな曲げ応力が発生し、
板ばね８からローラ１３に対して大きな反発力が生じ
る。

【００６１】このため、図１３に示すように板バネ８の
変形による曲げ応力は接触角度θがゼロに近ずくに従っ
て増大するのに比例して、伝達トルクの大きさも増大す
る。したがって、板バネ８が最大の曲げ応力を生じる位
置で最大の伝達トルクを発生させることができることに
なり、大きなトルクを効率よく伝達することができる。

【００６２】一方、図１４乃至図１９は、第６の実施例
を示している。この例においては、図１４に示すよう
に、外輪２の外径面に複数のベルト溝５１、５２を形成
し、外輪２自体を動力伝達用のプーリとして使用できる
ようにしている。また、駆動側となる内輪１の内径面に
は、図１４及び図１５に示すように、原動機の駆動軸が
挿通する貫通孔５３と、キー溝５４が形成され、内輪１
が原動機により直接回転駆動されるようになっている。

【００６３】また、内輪１の中央部の外径面には、上述
の実施例と同様に円筒面５が形成されるが、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５５が形成されており、この各バネ座５５
に、８個のバネ板８ａ、８ｂ、……８ｈが組込まれてい
る。

【００６４】上記バネ板８ａ〜８ｈは、図１５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）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係合面９を
形成している。

【００６５】上記バネ板８ａ〜８ｈは、外輪２の各バネ
座５５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７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４１が形成され、その突起４１の近傍部分の係
合面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。

【００６６】上記各バネ板と内輪１の円筒面５の間に
は、環状の保持器５６が設けられ、この保持器５６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５７が形成されており、この各ポケッ
ト５７に、係合子としてのローラ１３が組込まれてい
る。このローラ１３の外径寸法ｄは、図１９に示すよう
にバネ板８ａ〜８ｈがぬすみ７側に撓んで、各バネ板８
ａ〜８ｈと円筒面５間にできる間隔をローラ１３が通過
できるように設定されている。

【００６７】また、上記各バネ板８ａ〜８ｈは、図１７
及び図１８に示すように、外輪２の後端に圧入される後
蓋５８まで挿入され、その後蓋５８に、バネ板を弾性変
形させるフランジ５９が設けられている。このフランジ
５９は、外径面が各バネ板８ａ〜８ｄの内面の突起４１
に当接する大きさで形成され、その接触により、突起４
１と外輪２のバネ座５５、５５との３点の間で各バネ板
を弾性変形させ、予圧を加えた状態にしている。この予
圧状態による組込みにより、各バネ板８ａ〜８ｈは、外
輪２からの抜出しや、組立て後振動等によりばらばらに
なることが防止される。

【００６８】一方、上記保持器５６の先端部は軸受３３
側に突出し、その突出部分に、内外輪と同軸の円環部材
６０が連結され、この円環部材６０の内径面に円環部６
１が形成されている。この円環部材６０は、その内径面
と保持器５６の端部に設けた凹凸部６７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６０と保持器５６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。

【００６９】また、外輪２の先端部には、断面Ｌ字形の
前蓋６２が圧入され、この前蓋６２の内面に、上記円環
部材６０の内側に嵌まり込む円環部６３が形成されてお
り、この円環部６３と、円環部材６０の円環部６１との
間に嵌合すき間δが設けられている。

【００７０】また、上記円環部材６０と内輪１の円筒面
５との間には、図１６及び図１７に示すように円筒ころ
軸受６４が組込まれている。この円筒ころ軸受６４は、
環状のころ保持器６５と、そのころ保持器６５により円
周方向に１２０度間隔で配置される３個の円筒ころ６６
とから成り、この円筒ころ６６の転がりにより保持器５
６を内輪１に対して回転案内する。

【００７１】上記円筒ころ６６の直径寸法は、円環部材
６０と内輪１との間の半径方向間隔より大きく、各円筒
ころ６６が円環部材６０と内輪１の間で圧入状態で組込
まれるように設定されており、その円筒ころの圧入によ
り、図８と同様に円環部材６０が円筒ころ６６を頂点と
して変形し、その変形部分で円環部６１と円環部６３と
が接触するようになっている。

【００７２】上記のような構造の実施例においては、内
輪１の貫通孔５３に、原動機の駆動軸を嵌入し、外輪２
のベルト溝５１、５２に、直接伝動ベルトを介して従動
側の外部機器を連結する。そして、図１５に示すよう
に、内輪１の円筒面５と全てのバネ板８ａ〜８ｈにロー
ラ１３が当接した状態で、内輪１が矢印の方向に回転す
ると、ローラ１３が円筒面５と係合面９に噛み込んでク
ラッチが成立する。このため、外輪２が内輪１と一体で
回転し、外輪２から直接外部機器へ駆動力が伝達され
る。

【００７３】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１９に鎖線で示すように、クラッチを
構成しているバネ板８ａ〜８ｈがぬすみ７側に撓み、過
負荷が継続すると、ローラ１３が最小すきま部を通過す
る。この場合、８個のバネ板８ａ〜８ｈが同時に撓んで
作用するときの伝達トルクをリミッタトルクＴに設定す
る。

【００７４】上記のトルク伝達が解放された状態で原動
機が回転を続け、内輪１と外輪２が相対回転すると、円
環部材６０が円環部６１と円環部６３の接触によって、
円環部６３の外径を中心に回転運動をしながらクリープ
を生じる。このため、各ローラ１３は低い速度で次の係
合位置まで移動する。

【００７５】この移動において、図１５に示すように先
ず最初に、バネ板８ｄに次のローラ１３が再係合すると
すると、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〜８
ｈ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。

【００７６】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。

【００７７】このため、設定トルクでのローラ１３の係
合間隔は、図２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。

【００７８】一方、上記の構造において、ローラ１３が
次の円筒面５とバネ板８ａ〜８ｈの係合位置まで移動
し、係合状態に入る場合、保持器５６は、回転構造が転
がり軸受と同じであるため、内輪の回転のほぼ１／２の
速度で回転しようとするが、クリープを発生する円環部
材６０は、それより著しく低い速度で回転しようとする
ため、両者の間で回転数の差が生じる。その場合、両者
の回転の差によって生じるトルクが、保持器５６と円環
部材６０間の締まり嵌め部分の接触圧力によって決定さ
れる円周方向の固定力を上回ると、保持器５６と円環部
材６０が相対回転し、両者間の回転の差を吸収する。こ
のため、クリープを発生する円環部材６０と円環部６３
の接触部分や、ローラ１３と内輪１の間に大きなすべり
が生じず、それらの表面の摩耗が抑制される。

【００７９】なお、上記第６の実施例では、バネ板８ａ
〜８ｈの各ピッチがそれぞれ異なるように配置している
場合を述べたが、他の実施例のように等ピッチで配置す
ることもできる。

【００８０】また、上述した各実施例では、内輪を駆動
側に、外輪を従動側にしたが、逆に内輪を固定し、外輪
を駆動側にして回転させるようにしても、上述と同じ作
用が得られる。

【００８１】また、係合面９を板状のバネで形成し、ク
ラッチの開放をその板状バネの変形により行なうように
したが、係合面９又は円筒面５における最小すきま部近
傍の表面だけをゴム等の弾性材で形成し、その弾性変形
によりローラ１３の通過を行なえるようにしてもよい。

【００８２】

【効果】以上のように、この発明は、２つの軌道輪の間
に、円筒面と係合面によりクラッチの係合子が係合する
複数の係合位置を設け、その係合子を保持する保持器を
駆動側の軌道輪に対して減速させて回転させるようにし
たので、１つの係合位置から次の係合位置へ移動する係
合子を低速で回転させることができる。このため、クラ
ッチによるトルク伝達の遮断から再連結までの時間を長
くでき、異常状態からの回復や機械停止のための充分な
時間余裕を備えたトルクリミッタを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のトルクリミッタを示す断面図

【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】実施例のクリープの現象を説明する図

【図５】同上のクラッチ部分を拡大して示す断面図

【図６】第２の実施例を示す断面図

【図７】図６のVII −VII 線に沿った断面図

【図８】図６のVIII−VIII線に沿った断面図

【図９】第３の実施例を示す断面図

【図１０】第４の実施例を示す断面図

【図１１】板ばねの曲げ応力と伝達トルクの関係を示す
グラフ

【図１２】第５の実施例を示す断面図

【図１３】板ばねの曲げ応力と伝達トルクの関係を示す
グラフ

【図１４】第６の実施例を示す断面図

【図１５】図１４のXV−XV線に沿った断面図

【図１６】図１４のXVI −XVI 線に沿った断面図

【図１７】同上のクリープ発生部分を拡大して示す断面
図

【図１８】図１４のＸVIII−ＸVIII線に沿った断面図

【図１９】同上のクラッチの作用を示す断面図

【図２０】従来例を示す図

【図２１】他の従来例を示す図

【符号の説明】

１ 内輪 ２ 外輪 ５ 円筒面 ８ 角リング状板ばね ９ 係合面 １０ 最小すきま部 １１ 保持器 １２ ポケット １３ ローラ １４ 偏心付与機構 １５ 偏心面 １６ 軸受 １９、２０ 円環部 ３７ 転動体 ３８ 保持器 ４１ 突起 ５１、５２ ベルト溝 ５６ 保持器 ６０ 円環部材 ６１ 円環部 ６３ 円環部 ６６ 円筒ころ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平4−203775 (32)優先日 平４(1992)７月30日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方が駆動側、他方が従動側になる２つ
   の軌道輪を内外に嵌合させ、その両軌道輪の対向する面
   の一方に円筒面を、他方に係合面を形成し、上記両軌道
   輪の間に組込んだ保持器のポケットに、上記円筒面と係
   合面に係合する係合子を設け、上記円筒面又は係合面の
   係合子との係合部分を弾性変形可能に形成し、上記保持
   器に、駆動側の軌道輪の回転を減速して伝える減速手段
   を連結した自動復帰機能付トルクリミッタ。
2. 【請求項２】 上記係合面を、円筒面に対して多角形状
   をなす面で形成した請求項１に記載の自動復帰機能付ト
   ルクリミッタ。
3. 【請求項３】 上記減速手段を、従動側の軌道輪と保持
   器にそれぞれ共回りするように関連させて設けられ、互
   いにすき間をもって内外に嵌合する円環部と、その各円
   環部の一方を偏心させて両円環部を接触させる偏心付与
   機構と、から構成した請求項１又は２に記載の自動復帰
   機能付トルクリミッタ。
4. 【請求項４】 上記減速手段を、従動側の軌道輪と保持
   器にそれぞれ共回りするように関連させて設けられ、互
   いにすき間をもって内外に嵌合する円環部と、保持器と
   駆動側の軌道輪との間に圧入され、保持器に関連した円
   環部を変形させることにより上記両円環部を接触させる
   転動体と、から構成した請求項１又は２に記載の自動復
   帰機能付トルクリミッタ。
5. 【請求項５】 上記円筒面又は係合面の係合部分を板状
   の弾性材で形成し、その弾性材の背面側に、弾性材の変
   形を許容するぬすみを設けた請求項１乃至４のいずれか
   に記載の自動復帰機能付トルクリミッタ。
6. 【請求項６】 上記弾性材の表面に、係合面又は円筒面
   に向かう突起を設けた請求項５に記載の自動復帰機能付
   トルクリミッタ。
7. 【請求項７】 上記従動側の軌道輪に、歯車、ベルト
   溝、スプライン等の動力伝達手段を一体に形成した請求
   項１乃至６のいずれかに記載の自動復帰機能付トルクリ
   ミッタ。