JP2009019726A

JP2009019726A - トルクリミッター付のクラッチ機構

Info

Publication number: JP2009019726A
Application number: JP2007184054A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tabata; 弘田端
Original assignee: Miwa Lock KK; Miwa Lock Co Ltd
Current assignee: Miwa Lock KK; Miwa Lock Co Ltd
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】構造が簡単なトルクリミッター付クラッチ機構を提供する。
【解決手段】基枠に支承され、外周面に母線に沿うｎ条の浅い第１円弧溝８を形成した従動体３と、この従動体３と同軸に嵌合する厚肉円筒体で、内周面にｎ条の第１円弧溝より深い第２円弧溝１３を形成した駆動体９と、従動体３と嵌合すると共に、基枠に摩擦係合を介して回動可能に支承され、ｎ条の案内溝を放射状に形成したリング状のホルダー１４と、このホルダーの案内溝中において半径方向に移動可能に案内され、外方に移動して駆動体の第２円弧溝中に係入したとき、従動体の第１円弧溝を脱出して外周面に乗り上がることができるようにその直径を設定したｎ個のローラー１７、１７を設け、駆動体９の外側に駆動歯車を相対回動可能の嵌装すると共に、これらの間にクリック機構を利用したトルクリミッターを設ける。
【選択図】図１８

Description

この発明は、トルクリミッター付のクラッチ機構（以下単にクラッチ機構という）に係り、特に、被駆動体が強制的にロックされた場合でもモーターが焼き付かないようにしたクラッチ機構に関する。

本出願人は、先に、後記特許文献１を以て、構造が簡単で作動が確実な機械的なクラッチ機構を提案した。

このクラッチ機構は、基枠に回動自在に支承された棒状体で、外周面に母線に沿うｎ（ｎ：２以上の正整数）条の浅い第１円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した従動体と、この従動体と同軸かつ回動自在に嵌合するカップ状の厚肉円筒体で、内周面にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の第１円弧溝より深い第２円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した駆動体と、この駆動体の内側における従動体と回動可能に嵌合すると共に、摩擦係合を介して上記基枠に、又は従動体に回動可能に支承され、ｎ（ｎ：２以上の正整数）条の案内溝を放射状に、かつ等角度間隔で形成したリング状のホルダーと、従動体の中心軸と平行な中心軸線を有する小円柱体であって、このホルダーの案内溝中において駆動体の半径方向に移動可能に案内され、案内溝中を外方に移動して駆動体の第２円弧溝中に係入したとき、従動体の第１円弧溝を脱出して外周面に乗り上がることができるようにその直径を設定したｎ個のローラーとを有することを特徴とするものである。
特開２００３−２３２３８７

上記したクラッチ機構は、例えば、上記特許文献１においては所謂電動サムターンと称する電気錠の一種に適用され、従来実用されている。

この電動サムターンは、室外側におけるテンキーボードにより正しい暗証符号を入力すると、モータが減速機及びクラッチ機構を介して従動体であるサムターン軸を回動し、デッドボルト等の錠止部材を制御するが、室内側からサムターンを操作する場合には従動体であるサムターン軸と駆動体が切り離されるので、モータとは無関係に手動によってデッドボルト等を制御できる。

しかして、例えば上記電動サムターンに適用されたクラッチ機構は、駆動体側から従動体を駆動しているときには、ローラーが駆動体と従動体の間に噛み込まれる態様でこれらを連結するので、モータによる従動体の駆動中、例えば誤ってサムターンを操作する等してサムターン軸をロックすると、モータに過大な電流が流れ、モータが焼損する、等未だ改良の余地がある。

そこで、この発明は、モータによる従動体の駆動中後者がロックされてもモータに過大な電流が流れないようにしたトルクリミッター付きのクラッチ機構を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、基枠に回動自在に支承された棒状体で、外周面に母線に沿うｎ（ｎ：２以上の正整数）条の浅い第１円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した従動体と、この従動体と同軸かつ回動自在に嵌合する段付きの厚肉円筒体で、内周面にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の第１円弧溝より深い第２円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した駆動体と、この駆動体の内側における従動体と回動可能に嵌合すると共に、上記基枠に摩擦係合を介して回動可能に支承され、ｎ（ｎ：２以上の正整数）条の案内溝を放射状に、かつ等角度間隔で形成したリング状のホルダーと、従動体の中心軸と平行な中心軸線を有する小円柱体であって、このホルダーの案内溝中において駆動体の半径方向に移動可能に案内され、案内溝中を外方に移動して駆動体の第２円弧溝中に係入したとき、従動体の第１円弧溝を脱出して外周面に乗り上がることができるようにその直径を設定したｎ個のローラーと、上記駆動体の外側に相互に回動可能に嵌合したリング状の歯車で、減速機に連結された駆動歯車と、駆動体の駆動歯車との嵌合部外面に開口したクリックボール孔に収納され、半径方向に移動可能に案内されると共に、外方に付勢された少なくとも１個のクリックボールと、上記駆動歯車の内周面において円周方向に列設され、クリックボールと係合する複数の凹陥部とを有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、基枠に回動自在に支承された棒状体で、外周面に母線に沿うｎ（ｎ：２以上の正整数）条の浅い第１円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した従動体と、この従動体と同軸かつ回動自在に嵌合する段付きの厚肉円筒体で、内周面にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の第１円弧溝より深い第２円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した駆動体と、この駆動体の内側における従動体に摩擦係合を介して回動可能に支承され、ｎ（ｎ：２以上の正整数）条の案内溝を放射状に、かつ等角度間隔で形成したリング状のホルダーと、従動体の中心軸と平行な中心軸線を有する小円柱体であって、このホルダーの案内溝中において駆動体の半径方向に移動可能に案内され、案内溝中を外方に移動して駆動体の第２円弧溝中に係入したとき、従動体の第１円弧溝を脱出して外周面に乗り上がることができるようにその直径を設定したｎ個のローラーと、上記駆動体の外側に相互に回動可能に嵌合したリング状の歯車で、減速機に連結された駆動歯車と、駆動体の駆動歯車との嵌合部外面に開口したクリックボール孔に収納され、半径方向に移動可能に案内されると共に、外方に付勢された少なくとも１個のクリックボールと、上記駆動歯車の内周面において円周方向に列設され、クリックボールと係合する複数の凹陥部とを有することを特徴とする。

上記のように構成された請求項１及び２に記載の発明は、摩擦トルクを介して基枠或いは従動体に一時的に固定されるホルダーと、駆動体の第２円弧溝、或いは従動体の第１円弧溝との間に生じる楔作用を利用してローラーを半径方向に動かし、このローラーの動きを利用して駆動体と従動体とを連結し、或いは切り離すようにしたので、簡単な機構で機械的なクラッチを構成することができる。

また、駆動体の外側に、相互に回動可能に嵌合したリング状の歯車で、減速機に連結された駆動歯車を設け、駆動体と駆動歯車との嵌合部外面に開口したクリックボール孔に収納され、半径方向に移動可能に案内されると共に、外方に付勢された少なくとも１個のクリックボールと、上記駆動歯車の内周面において円周方向に列設され、クリックボールと係合する複数の凹陥部とによってトルクリミッターを構成したので、通常の定格運転の場合には駆動体と駆動歯車とを一体的に連結し、従動体がロックされた場合には、駆動体と駆動歯車との間にクリック作用付の滑りを生じさせてモーターに過大な電流が流れないようにすることができる、等種々の効果を奏する。

クラッチの駆動体の外側に、リング状の歯車で、減速機に連結された駆動歯車を相互に回動可能に嵌合し、これら駆動体と駆動歯車との嵌合部に、駆動体の外面に開口したクリックボール孔に収納され、半径方向に移動可能に案内されると共に、外方に付勢された少なくとも１個のクリックボールと、上記駆動歯車の内周面において円周方向に列設され、クリックボールと係合する複数の凹陥部とにより、一種のクリック作用付のトルクリミッターを設ける、という簡単な構成で、従動体がロックされた場合駆動歯車のみが空回りして、モーターに過大な電流が流れることを防止できる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。なお、図示の実施例は、この発明によるトルクリミッター付のクラッチ機構をモータ駆動電気錠の動力伝達機構に適用した場合を示すものである。

図１及び図２において符号１はこの発明の一実施例によるクラッチ機構の全体を示し、このクラッチ機構１は、電気錠の基枠２に回動可能に軸支された４個の回転体、複数個（図示の実施例では４個）のローラー及び複数個（図示の実施例では４個）のクリックボールよりなる。

これらの回転体の内従動体３（図２参照）は、基枠２に回動自在に支承された棒状体で、図示の実施例では電気錠のサムターン軸となっている。

このサムターン軸３の室内側の端部には、図２に示すように、摘み４が一体的に装着されていて、この摘みを回すことにより室内側からデッドボルトを操作して施解錠を行えることは従来の錠前と変らない。

ちなみに、サムターン軸の室外側の端部には、図２に示すように、例えば横断面形状が十字形の連結ピース５が一体的に結合されていて、この連結ピース５は錠箱６のデッドカム７に連結されている。

上記した構成により、また、後述する電気錠の作用により、図示の電気錠は、それまでのサムターンを取り外して扉の内面に面付することで、既設の錠前を電気錠に改造することを可能にするが、そのことはこの発明と直接の関係はないので、更に詳細な説明は省略する。

この発明によるクラッチ機構の従動体としての上記サムターン軸３の外周面には、図９に示すように、その母線に沿って、ｎ（ｎ：２以上の正整数）条、図示の実施例では４条の浅い第１円弧溝８、８が、中心軸線回りに等角度間隔で形成されている。

一方、上記サムターン軸３の外側には、図２に示すように、駆動体９が同軸かつ回動自在に嵌合している。

この駆動体９は、図３乃至図５に示すように、段付の厚肉円筒体で、図示の実施例における駆動体９の外端側（図４で右側）に支持筒１１が形成されており、この支持筒１１は上記サムターン軸３に嵌合している。

また、上記支持筒１１の周囲には、４条のクリックボール孔１２、１２が放射状に形成されており、各クリックボール孔１２の外端は支持筒１１の外周面に開口している。

更にまた、駆動体９の内端側（図４で左側）の内周面にはｎ（ｎ：２以上の正整数）条、図示の実施例では８条の第１円弧溝より深い第２円弧溝１３、１３が、中心軸線回りに等角度間隔で形成されている。

なお、図３乃至図５において縦線のハッチングを施した部分は、軽量化のため肉を盗んだ部分を示す。

一方、図２に示すように、駆動体９の内筒部におけるサムターン軸（従動体）３の外側には、段付リング状のホルダー１４が回動可能に嵌合している。

このホルダー１４の一方の端部（図２で右側）には、図６乃至図７に示すように、ｎ（ｎ：２以上の正整数）条（図示の実施例では４条）の案内溝１５、１５が放射状に、かつ等角度間隔で形成されている。

図示の実施例におけるホルダー１４は、摩擦係合を介して、換言すれば少し渋い嵌合で、或いは、図２に示すようにＯリング１６を介して、その小径段部を基枠２に回動可能に支承させている。

そして、各案内溝１５中には、図９乃至図１１に示すように、ローラー１７がホルダー１４の半径方向に移動可能に収納されている。

各ローラー１７は、図９乃至図１１に示すように、サムターン軸３の中心軸と平行な中心軸線を有する小円柱体であって、その直径は、案内溝１５中を外方に移動してその一部が駆動体７の第２円弧溝１３中に係入したとき、サムターン軸３の第１円弧溝８を脱出してサムターン軸の外周面に乗り上がることができるように設定されている。

一方、図２及び図１３に示すように、駆動体４の前記支持筒１１の外側には、クリックボール孔１２の開口を覆うようにして、リング状の駆動歯車１８が相対回動可能に嵌合している。

この駆動歯車１８は、図１５及び図１６に示すように、フランジ付の短い円筒体で、その付番しないフランジの外周面に歯車の歯が刻設されている。

また、その内周面には複数の断面波形の溝状の凹陥部１９、１９が形成されている。

この凹陥部１９は、例えば後述のクリックボールと面接触できる球の一部をなす窪みでもよい。

他方、図２及び図１３に示すように、駆動体の支持筒１１の外側に駆動歯車を嵌装する前に、支持筒に形成された前記４個のクリックボール孔１２内に圧縮コイルばねとしてのクリックばね２１及びクリックボール２２が装填されており、このクリックばね２１の弾力により、クリックボール２２は外方に、換言すればクリックボール孔１２から脱出する方向に付勢されている。

したがって、支持筒１１の外側に駆動歯車を嵌装すると、各クリックボール１２は駆動歯車の内周面に形成された凹陥部１９に係入してその底部に弾圧される。

そのため、駆動体９と駆動歯車１８とを相対回動させるには、図示の実施例では４個のクリックボールを凹陥部１９の斜面とクリックボール２２との間に生じる楔作用を利用してクリックボール孔内に押込む必要があり、そのために一定以上の第１駆動トルクを必要とする。

本発明では、この第１駆動トルクを駆動体による従動体（サムターン軸）３の駆動トルクである第２駆動トルクより大きく設定している。

また、上記駆動体９と駆動歯車１８は一種のトルクリミッターを構成しており、上記第１駆動トルクはこのトルクリミッターの最大伝達トルクとなる。

更にまた、駆動体９と一体の駆動歯車１８は、図１に示すように、減速歯車列２３を介してマイクロモータ２４に連結されている。

なお、施錠及び解錠操作終了時には、図１３に示すように、第１及び第２円弧溝８、１３及びホルダーの案内溝１５（図６参照）は、夫々角度的に整合しているものとする。

上記のように構成されたこの発明の一実施例によるクラッチ機構は、マイクロモータ２４により電気錠として施解錠操作を行うときには、施錠或いは解錠の操作に対応して、駆動体９を図９で時計方向或いは反時計方向（図示の実施例では反時計方向）に回動させる。

駆動体９の回動開始時には、基枠２に渋く嵌合しているホルダー１４は一時的に固定されているから、駆動体の第２円弧溝１３の稜部（第２円弧溝と駆動体の内周面の交差部）がローラー１７を円周方向に押動するが、固定されたホルダー１４の案内溝１５との間に生じる楔作用により、各ローラー１７は駆動体９の半径方向に移動し（図１０参照）、その一部が従動体の第１円弧溝８に係入すると共に、これに弾圧される（図１１参照）。

すなわち、ローラー１７は駆動体の第２円弧溝１３部と従動体の第１円弧溝８との間に突っ張るようにして挟持される。

すなわち、駆動体９はローラー１７、１７を介してサムターン軸３に一体的に連結されるので、マイクロモータ２４の回転力は減速歯車列２３によって増力されてサムターン軸３に伝達され、図示しないデッドカムを介してデッドボルトをフロント板から出し入れする。

このときには、ホルダー１４はローラー１７、１７を介して駆動体９に駆動されるから、その摩擦トルクにも拘らず基枠２に対して相対的に回動する。

一方、この電気錠を室外側からシリンダ錠、或いは室内側からサムターンを操作して施解錠するときには、何らの切り替え操作をすること無く、例えばサムターンを回してサムターン軸３を図１において時計方向或いは反時計方向に９０度回す。

すると、摩擦トルクを介して一時的に基枠２に固定されたホルダー１４に対し、サムターン軸３のみが回動するから、その第１円弧溝８に一部係入していた各ローラー１７は、第１円弧溝８の稜部に円周方向に押動されるが、固定されたホルダー１４の案内溝１５との間に生じる楔作用により半径方向外側に移動してサムターン軸３の円周部に乗り上がる（図１７及び図１８参照）。

すると、サムターン軸３は自由になるから、これを時計方向或いは反時計方向に回すことにより、デッドカムを駆動してデッドボルトをフロント板から出し入れできる。

すなわち、クラッチ機構１が作動してデッドカムをマイクロモータ２４から切り離し、サムターン或いは合鍵による手動の施解錠操作を可能にする。

他方、例えばマイクロモータによる従動体３の回動中、サムターンのつまみ４を操作する等して従動体３を強制的にロックすると、駆動体９と駆動歯車１８との間（図１３参照）に滑りが生じ、その時点でマイクロモータ２４とブレーキとなる従動体３とが機械的に切り離されるから、マイクロモータに過大な電流が流れることはない。

この発明の一実施例によるクラッチ機構の平面図で、図面を明瞭にするため駆動体の一部を省略して示す。その縦断面図。駆動体の外端面図。駆動体の断面図。駆動体の内端面図。ホルダーの外端面図。ホルダーの断面図。ホルダーの内端面図。クラッチ機構の作動を説明するための線図で、駆動体の回転開始時を示す。クラッチ機構の作動を説明するための線図で、ローラーの移動開始時を示す。クラッチ機構の作動を説明するための線図で、従動体の回転開始時を示す。駆動体及び駆動歯車の組立体の外端面図。駆動体及び駆動歯車の組立体の断面図。駆動体及び駆動歯車の組立体の内端面図。駆動歯車の断面図。駆動歯車の内端面図。クラッチ機構の作動を説明するための線図で、従動体を操作し始めた時を示す。クラッチ機構の作動を説明するための線図で、従動体の操作途中を示す。

符号の説明

１クラッチ機構
２基枠
３従動体
４摘み
５連結ピース
６状箱
７デッドカム
８第１円弧溝
９駆動体
１１支持筒
１２クリックボール孔
１３第２円弧溝
１４ホルダー
１５案内溝
１６Ｏリング
１７ローラー
１８駆動歯車
１９凹陥部
２１クリックばね
２２クリックボール
２３減速歯車列
２４マイクロモータ

Claims

基枠に回動自在に支承された棒状体で、外周面に母線に沿うｎ（ｎ：２以上の正整数）条の浅い第１円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した従動体と、この従動体と同軸かつ回動自在に嵌合する段付きの厚肉円筒体で、内周面にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の第１円弧溝より深い第２円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した駆動体と、この駆動体の内側における従動体と回動可能に嵌合すると共に、上記基枠に摩擦係合を介して回動可能に支承され、ｎ（ｎ：２以上の正整数）条の案内溝を放射状に、かつ等角度間隔で形成したリング状のホルダーと、従動体の中心軸と平行な中心軸線を有する小円柱体であって、このホルダーの案内溝中において駆動体の半径方向に移動可能に案内され、案内溝中を外方に移動して駆動体の第２円弧溝中に係入したとき、従動体の第１円弧溝を脱出して外周面に乗り上がることができるようにその直径を設定したｎ個のローラーと、上記駆動体の外側に相互に回動可能に嵌合したリング状の歯車で、減速機に連結された駆動歯車と、駆動体の駆動歯車との嵌合部外面に開口したクリックボール孔に収納され、半径方向に移動可能に案内されると共に、外方に付勢された少なくとも１個のクリックボールと、上記駆動歯車の内周面において円周方向に列設され、クリックボールと係合する複数の凹陥部とを有することを特徴とするトルクリミッター付のクラッチ機構。
基枠に回動自在に支承された棒状体で、外周面に母線に沿うｎ（ｎ：２以上の正整数）条の浅い第１円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した従動体と、この従動体と同軸かつ回動自在に嵌合する段付きの厚肉円筒体で、内周面にｎ（ｎ：２以上の正整数）条の第１円弧溝より深い第２円弧溝を中心軸線回りに等角度間隔で形成した駆動体と、この駆動体の内側における従動体に摩擦係合を介して回動可能に支承され、ｎ（ｎ：２以上の正整数）条の案内溝を放射状に、かつ等角度間隔で形成したリング状のホルダーと、従動体の中心軸と平行な中心軸線を有する小円柱体であって、このホルダーの案内溝中において駆動体の半径方向に移動可能に案内され、案内溝中を外方に移動して駆動体の第２円弧溝中に係入したとき、従動体の第１円弧溝を脱出して外周面に乗り上がることができるようにその直径を設定したｎ個のローラーと、上記駆動体の外側に相互に回動可能に嵌合したリング状の歯車で、減速機に連結された駆動歯車と、駆動体の駆動歯車との嵌合部外面に開口したクリックボール孔に収納され、半径方向に移動可能に案内されると共に、外方に付勢された少なくとも１個のクリックボールと、上記駆動歯車の内周面において円周方向に列設され、クリックボールと係合する複数の凹陥部とを有することを特徴とするトルクリミッター付のクラッチ機構。