JPH0799181B2 - 自動クラッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばトラクタと回転作業機との動力伝達系
に使用される自動クラッチに関する。

（従来の技術） 例えば、農用トラクタにトレンチャ、ロータリ耕耘機又
はモアー等の回転作業機を装着する場合、トラクタのPT
O軸と回転作業機の入力軸とは自動クラッチを介して連
結され、回転作業機に過大負荷が加わったとき、伝達動
力を遮断して、トラクタのトランスミッションが破損し
ないようになっている。

この自動クラッチとしては、スリップクラッチ、定トル
ククラッチ、安全クラッチ又はトルクリミッタを称され
るものがあり、予め定めたトルクで自動的に、かみあい
がはずれるか又は摩擦面でスリップする構造のものと、
シャーピンが剪断される破壊式のものとがある。

（発明が解決しようとする課題） 前者の技術は、トルクが規定トルク以下になれば、再び
トルクの伝達が行なわれるので、リセットが容易であ
り、また、トルク調整も容易であるという長所を有する
が、トルク遮断時にもかみあい部又は摩擦面ではスリッ
プを生じるため、摩耗が早く、スリップ時に発熱及び騒
音を生じたりする。

また、後者の技術は、摩耗、発熱、騒音等は生じない
が、破壊されたシャーピンを取替えなければリセットで
きず、リセット及びトルク調整が困難である。

本発明は、出力部材に設けたボールを入力部材に係脱す
ることにより伝達動力の断接を行い、過大負荷時にボー
ルが入力部材から押出されたときに、そのボールが入力
部材側に再弾圧されるのを制限するように構成すること
により、前記従来の問題点を総て解決できるようにした
自動クラッチを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明における課題解決のための具体的構成は、ボール
３を一部突出状に挿入した貫通孔12を周方向に複数有す
る出力部材４と； 出力部材４の一側に軸方向移動不能に且つ同芯に配置さ
れ、前記ボール３の一部が突入可能な凹部18を有し、こ
の凹部18にボール３が突入することにより出力部材４へ
動力を伝達し且つ凹部18からボール３を押出すことによ
り出力部材４と相対回転する入力部材２と； 出力部材４の他側に当接し且つ前記凹部18から押出され
るボール３によって出力部材４から離隔される係合部材
５と； 出力部材４と係合部材５との間に設けられていて、係合
部材５を出力部材４に弾圧してボール３を凹部18へ弾圧
するトルク設定手段６と； 係合部５の出力部材側面に形成されていて、係合部材５
を出力部材４から離隔させるボール３との協働作用によ
って、係合部材５を出力部材４に対して回動させる回動
手段７と； 出力部材４と係合部材５との間に設けられていて、係合
部材５を出力部材４に対して、当接しているとき回動不
能とし、離隔しているとき回動可能とし離隔回動したと
きに両部材45間に間隙Ｃを形成して凹部18へのボール３
弾圧を規制するロック手段８と； を備えており、 前記回動手段７は、凹部18から押出されたボール３の中
心から出力部材周方向にずれに位置と周縁19aが当接す
るくぼみ部19を有し、このくばみ部19はボール３による
周縁19aへの押動によって係合部材５を出力部材４から
離隔させた後に回動可能になっていることである。

（作用） 入力部材２の動力はその凹部18に一部が係合したボール
３を介して出力部材４に伝達される。

出力部材４に過大負荷が加わると、トルク設定手段６に
よるボール３を凹部18へ弾圧する力に打ち勝って、入力
部材２は回転し、凹部18からボール３を押出す。

押出されたボール３は係合部材５を出力部材４から離隔
させ、ロック手段８を解除させると同時に回動手段７を
作動させて係合部材５を回動させる。即ち、前記回動手
段７は係合部材５に形成されたくぼみ部19であるため、
凹部18から押出されたボール３はその中心から出力部材
周方向に寸法Ｂだけずれた位置でくぼみ部19の周縁19a
に当接し、この押動によって係合部材５を出力部材から
離隔させると共に、ボール３がくぼみ部19に嵌合するよ
うに係合部材５を回動させる。

この係合部材５が回動されると、ロック手段８は自立復
元が不能となり、係合部材５を出力部材４に対して間隙
Ｃを有した離隔状態で維持し、ボール３を入力部材２側
へ弾圧する作用を規制する。そのため、入力部材２はボ
ール３が係合しない状態で出力部材４に対して遊転し、
無負荷回転をする。

出力部材４に対して入力部材２をその凹部18がボール３
に対向する位置に合わせ、係合部材５を逆回動させてロ
ック手段８をロック作動させることにより、リセットが
行われる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１〜３図において、自動クラッチ１は、入力部材２、
ボール３、出力部材４、係合部材５、トルク設定手段
６、回動手段７及びロック手段８等を備えている。

出力部材４はディスク部10とボス部11とが一体成形さ
れ、ディスク部10には第３図に示す如く周方向に間隔を
おいて複数の貫通孔12が穿設され、ボール３が挿入され
ている。ディスク部10の肉厚はボール３の直径より小さ
く、従ってボール３の一部はディスク部4aの側面の一方
から突出している。ボール３の突出量Ａは半球より小さ
い。

また、ディスク部10の一側面10aには、貫通孔12と位相
がずれた位置に、周方向複数本の支持杆13とロックピン
14とが一側方突出状に固定されている。前述支持間13は
トルク設定手段６の一部を構成し、ロックピン14はロッ
ク手段８の一部を構成する。

前記出力部材４のボス部11には入力部材２が相対回転自
在に嵌合され、ボス部11の端部にボルト15を介して固定
された押え板16で軸方向移動不能となっている。17は入
力部材２と押え板16との間に介在されたシムで、入力部
材２とディスク部10の隙間を調整している。

入力部材２は原動側から動力が伝達されるようにスプロ
ケットに形成されており、出力部材４と同芯となってい
る。この入力部材２は出力部材４の他側面10bに面接し
ており、各貫通孔12に対向する凹部18を有している。

この凹部18はボール３の一部を突入可能であり、突入す
ることによりボール３を介して入力部材２から出力部材
４へ動力を伝達する。前記ボール３は一部が凹部18に突
入すると、出力部材４の一側面10aからは突出しない。

係合部材５はディスク形状であって、出力部材４の一側
面10aに面接しており、その出力部材４に面した側面に
くぼみ部19と係合凹部20とが形成され、また、貫通した
長孔21が形成されている。

前記係合凹部20にはロックピン14が係合しており、両者
によってロック手段８が構成され、両者が係合するロッ
ク作動状態では、係合部５は出力部材４に対して相対回
動不能になり、一体回転をする。このロック手段８は係
合部５を出力部材４から離隔することにより解除され
る。

くぼみ部19はボール３と同数形成されており、ロック手
段８のロック作動時には、出力部材４の周方向に寸法Ｂ
だけ貫通孔12と中心がずれている。このずれ寸法Ｂはく
ぼみ部19の半径より小さく、従ってボール３がくぼみ部
19の周縁19aに押されてくると、係合部材５には出力部
材４から離隔される軸方向α（クラッチ回転軸芯方向）
の力と、ボール３にくぼみ部軸の奥部が嵌合する周方向
βの力とが発生する。

第４、５図に示す如く、出力部材４が過大負荷を受けて
入力部材２が相対回転しだすと、ボール３が凹部18から
押出され、出力部材４の一側面10a側へ突出することに
なり、係合部材５を押圧する。

ボール３が係合部材５に押圧されても、ロックピン14が
係合凹部20に係合していると、前記周方向βの力は阻止
され、係合部材５は出力部材４から軸方向αにだけ離隔
され、これにより、ロックピン14と係合凹部20の係合が
解除されると、次に係合部材５は周方向βの力によって
回動し、くぼみ部19がボール３に嵌合する。

係合部材５はボール３の突出量Ａに略相当する分だけ出
力部材４から離隔するが、回動するとくぼみ部19が嵌合
する分だけ出力部材４に近づく。しかし、くぼみ部19の
奥部がボール３に当接する前に、ロックピン14の先端が
係合部材５に当接して、出力部材４との間に間隙Ｃを形
成させ、係合部材５の戻りを規制する。

即ち、ロックピン14の突出量（間隙Ｃの寸法と同一）と
くぼみ部19のくぼみ量Ｅとの和は、ボール３の突出量Ａ
以上に大きく、係合部材５は回動してロックピン14に当
接した状態（第６〜８図に示す。）では、ボール３を入
力部材２側へ弾圧することはない。このように、ロック
手段８には係合部材５を出力部材４から間隙Ｃだけ離隔
させた状態を維持する機能も有する。

前記長孔21は支持杆13に嵌合していて、出力部材４に対
する係合部材５の径方向の位置規制をし、且つ、周方向
にくぼみ部19がボール３に嵌合するための回動を許容し
ている。

前記くぼみ部19、くぼみ部19の配置及び長孔21等によっ
て、回動手段７が構成されている。

トルク設定手段６は、支持杆13に設けられた押圧部材2
3、スプリング24及びナット25等によって構成されてい
る。押圧部材23はディスク形状で、支持杆13に嵌合する
孔30を有し、スラストベアリング31を介在して係合部材
５に面接しており、ナット25は支持杆13に螺合してお
り、スプリング24は押圧部材23とナット25との介に介装
され、押圧部材23を係合部材５側へ弾圧している。

トルク設定手段６はロック手段８のロック作動状態で、
係合部材５を出力部材４へ押圧すると同時に、ボール３
を入力部材２へ弾圧し、ボール３が凹部18から押出され
るときの抵抗を発生する。従って、ナット25を位置調整
するとスプリング24の弾発力が調整され、入力部材２が
出力部材４に対して相対回転をし始めるときの設定トル
クが調整される。

前記入力部材２と出力部材４とには、各外周部分にボー
ル３が凹部18に係合しているトルク伝達状態で互いに一
致する星形目印32とＶ溝目印33とが形成されており、ま
た係合部材５を押圧部材23ともに、各外周面にロックピ
ン14が係合凹部20に係合しているときに一致する切欠き
34,35が形成されている。

トルク遮断時に、星形目印32はＶ溝目印33からずれて不
定となり、切欠き34,35は寸法Ｂに略等しい距離だけず
れる。これらは自動クラッチ１をリセットするためのも
のであり、出力部材４を基準にして、入力部材２を回動
して星形目印32をＶ溝目印33に合致させると、凹部18が
貫通孔12に対向してボール３が突入可能になり、出力部
材４に対して回動不能の押圧部材23の切欠き35に棒材等
を係合して、その棒材の先端を切欠き34に係合してテコ
作用により係合部材５を回動し、切欠き34,35を合致さ
せると、スプリング24により弾圧されている係合部材５
は、係合凹部20がロックピン14に嵌合し、くぼみ部19が
ずらされてボール３を凹部18へ弾圧する。

次に、自動クラッチ１の動作を説明する。

入力部材２のトルクはボール３を介して出力部材４に伝
達され、出力部材４側に過大負荷が加わり、入力部材２
によるボール３を凹部18から押し出そうとする力が、ス
プリング24の設定圧に打ち勝つと、ボール３は第１、２
図の凹部18に入った状態から押し出されて、第４、５図
に示す如く、入力部材２の側面に当接する。

凹部18からのボール３の押し出しに伴なって、ボール３
とくぼみ部19とは協働作用をし、係合部材５と押圧部材
23とをスプリング24に抗して出力部材４から軸方向αに
離隔する。これによって、係合部材５の係合凹部20はロ
ックピン14から嵌脱し、係合部材５は出力部材４に対し
て相対回動可能となる。

第５図に示す如く、係合部材５はくぼみ部19の周縁19a
がボール３に当接しているため、係合凹部20とロックピ
ン14の係合が解除されると、スプリング24の弾圧力を受
けてくぼみ部19の奥部がボール３に当接するように、係
合部材５を周方向βに回動する。

係合部材５は周方向βに回動してくぼみ部19の奥部がボ
ール３に対向すると、略くぼみ量Ｅだけ出力部材４に近
づき、その側面はロックピン14に乗り上げ、第６、７図
に示す如く、出力部材４と係合部材５との間に間隙Ｃが
残される。

出力部材４の貫通孔12と間隙Ｃとくぼみ部19のくぼみ量
Ｅとによって、ボール３の非作用空間が形成され、凹部
18に押し戻されることがなく、従って入力部材２から出
力部材４へトルクを伝達する部材が無くなるため、入力
部材２は出力部材４に対して無負荷で回転する。

スリップ後の自動クラッチ１のリセットは、入力部材２
を回動して、その星形目印32を出力部材４のＶ溝目印33
に合致させ、貫通孔12に凹部18を合致させる。次に切欠
き34,35を介して、係合部材５を押圧部材23に対して回
動させて、貫通孔12の中心からくぼみ部19を周方向にず
らし、且つ係合凹部20をロックピン14に対向させる。

係合部材５はスプリング24の弾発によって、係合凹部20
がロックピン14に嵌合し、間隙Ｃが無くなることによ
り、及びくぼみ部19が貫通孔12からずれていることによ
り、ボール３を凹部18に係合させる。

尚、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
種々変形できる。例えば、出力部材４から動力を入れ
て、入力部材２から取出しても良く、入力部材２及び出
力部材４は歯車に形成したり、軸と一体のフランジで形
成したりしても良く、ロック手段８はロックピン14を係
合部材５側に固定しても良く、トルク設定手段６は押圧
部材23を各支持杆13に嵌合するザガネで形成したり、複
数のスプリング24の代わりに１枚の皿バネを用いたりし
ても良く、また、切欠き35を出力部材４に形成したりし
ても良い。

（発明の効果） 以上詳述した本発明によれば、出力部材４に過大負荷が
加わると、係合部材５が出力部材４から離隔されてボー
ル３を入力部材２側へ弾圧するのが解除されるため、入
力部材２の凹部18にはボール３が係合してなくなり、入
力部材２は抵抗を受けることなく出力部材４に対して遊
転してトルク伝達を遮断することができ、トルク遮断時
は入力部材２は無負荷で回転し、入・出力部材2,4が摩
耗したり、発熱、騒音等を生じたりすることがなく、耐
久性が向上できる。

また、リセットは出力部材４に対して入力部材２と係合
部材５とを回動して、ボール３に対する位置合せをする
だけで行うことができ、リセット作業が極めて容易にで
きる。

更に、トルク設定手段６は係合部材５を出力部材４に弾
圧して、ボール３を凹部18へ弾圧するようにしているの
で、弾発力を変更するだけで設定トルクを調整すること
ができ、従来のスリップクラッチ等と同様に、設定が容
易にできる。

更にまた、回動手段７は、凹部18から押出されたボール
３の中心から出力部材周方向にずれた位置と周縁19aが
当接するくぼみ部19を有し、このくぼみ部19はボール３
による周縁19aへの押動によって係合部材５を出力部材
４から離隔させた後に回動可能になっているので、ボー
ル３で係合部材５を出力部材４から離隔させた後に確実
に回動させることができ、トルク伝達状態からトルク遮
断状態への移行が確実かつスムーズにできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示しており、第１〜３図はトル
ク伝達状態で、第１図は軸方向断面説明図、第２図は周
方向断面説明図、第３図は第１図の断層断面図であっ
て、第3I〜3IV図は第１図のＩ−Ｉ線〜IV−IV線に相当
する断層断面図、第４、５図は夫々トルク遮断開始時の
軸方向断面説明図と周方向断面説明図、第６〜８図はト
ルク遮断状態で、第６図は軸方向断面説明図、第７図は
周方向断面説明図、第８図は第６図の断層断面図であっ
て、第8V、8VI図は第６図のＶ−Ｖ線及びVI−VI線に相
当する断層断面図である。 １……自動クラッチ、２……入力部材、３……ボール、
４……出力部材、５……係合部材、６……トルク設定手
段、７……回動手段、８……ロック手段、12……貫通
孔、13……支持杆、14……ロックピン、18……凹部、19
……くぼみ部、20……係合凹部、Ａ……突出量、Ｃ……
間隙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボール（３）を一部突出状に挿入した貫通
   孔（12）を周方向に複数有する出力部材（４）と； 出力部材（４）の一側に軸方向移動不能に且つ同芯に配
   置され、前記ボール（３）の一部が突入可能な凹部（1
   8）を有し、この凹部（18）にボール（３）が突入する
   ことにより出力部材（４）へ動力を伝達し且つ凹部（1
   8）からボール（３）を押出すことにより出力部材
   （４）と相対回転する入力部材（２）と； 出力部材（４）の他側に当接し且つ前記凹部（18）から
   押出されるボール（３）によって出力部材（４）から離
   隔される係合部材（５）と； 出力部材（４）と係合部材（５）との間に設けられてい
   て、係合部材（５）を出力部材（４）に弾圧してボール
   （３）を凹部（18）へ弾圧するトルク設定手段（６）
   と； 係合部材（５）の出力部材側面に形成されていて、係合
   部材（５）を出力部材（４）から離隔させるボール
   （３）との協働作用によって、係合部材（５）を出力部
   材（４）に対して回動させる回動手段（７）と； 出力部材（４）と係合部材（５）との間に設けられてい
   て、係合部材（５）を出力部材（４）に対して、当接し
   ているとき回動不能とし、離隔しているとき回動可能と
   し、離隔回動したときに両部材（４）（５）間に間隙
   （Ｃ）を形成して凹部（18）へのボール（３）弾圧を規
   制するロック手段（８）と； を備えており、 前記回動手段（７）は、凹部（18）から押出されたボー
   ル（３）の中心から出力部材周方向にずれに位置と周縁
   （19a）が当接するくぼみ部（19）を有し、このくばみ
   部（19）はボール（３）による周縁（19a）への押動に
   よって係合部材（５）を出力部材（４）から離隔させた
   後に回動可能になっていることを特徴とする自動クラッ
   チ。