JP3016697B2 - トルク制限装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、駆動軸より従動軸に伝
達されるトルクが所定の値を越えることのないように伝
達トルクの上限を制限するトルク制限装置に関し、例え
ば、ロータリ除雪車のオーガ駆動機構等に装着されるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ロータリ除雪車は図６に示すように、車
体１の前部にオーガ３とブロワ４とシュート５とより成
る除雪装置２が設けられ、オーガ３で路上の雪をかき集
めブロワ４によりシュート５を経て路外の適宜の場所に
投雪する。

【０００３】図７は、一般的なロータリ除雪車のオーガ
及びブロワ駆動機構を示すものである。この図に示すよ
うに、エンジン６で発生した動力は変速機７，伝動機８
及びチェーン伝動機９を経てオーガ３に伝達されるの
で、オーガ３が例えば石や氷塊などを噛んだ場合、異常
に大きなトルクが発生し、エンジンや伝動機などに大き
な力が掛かって故障の原因となる。そのため、通常は、
チェーン伝動機９とオーガ３との間の軸に伝達トルクの
上限を制限するトルク制限装置を備えている。

【０００４】従来、ロータリ除雪車のオーガ駆動機構に
装着されるトルク制限装置としては、構成が簡単な点か
らシャーピンが広く採用されている。シャーピンは、駆
動側の軸端に設けられたフランジ１０と、従動側の軸端
に前記フランジ１０と向かい合わせて設けたフランジ１
１とを、周囲に溝を刻んだボルトとして構成されたシャ
ーピン（図示せず）で締め付け、シャーピンを介して駆
動軸から従動軸にトルクを伝達し、所定の制限トルクを
越えた場合にシャーピンが剪断されて切れるように、シ
ャーピンの溝で囲まれた部分の断面積を設定しておくこ
とにより伝達トルクを制限するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トルク
制限装置としてのシャーピンは構成は簡単であるが、切
断した場合にはシャーピンの交換作業に手間が掛かると
いう問題があった。特に、ロータリ除雪車のオーガ駆動
機構にシャーピンを採用した場合には、除雪車の活動時
期は雪の多い厳冬のころであり、シャーピンの交換作業
は周辺に積もった雪を除去して行なう必要があり、野外
における寒さにより動作がしにくく指先も不自由なため
作業能率が低下するという難点がある。また、あらかじ
めシャーピンの予備やスパナ等の作業工具を準備してお
かなければならない。

【０００６】本発明は、従来、トルク制限装置として広
く採用されているシャーピンの上述の問題を解決し、所
定の制限トルクを越えた場合には確実にトルクの伝達が
解除され、また、シャーピンのような交換部品が不要で
あり簡単な操作でトルク伝達可能状態にリセットするこ
とのできるトルク制限装置を提供することを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明に
より、駆動軸と一体的に回転し、頂部と外側谷部及び内
側谷部を結ぶ波形外周面を有する内輪部材と、従動軸と
一体的に回転し、前記内輪部材を覆う外輪部材と、該外
輪部材に一端を支持され、自由端を前記内輪部材の外周
面の外側谷部に当接させた板状弾性部材と、該板状弾性
部材の自由端を前記内輪部材の外周面に付勢する付勢部
材とを有し、前記板状弾性部材を介した前記内輪部材と
前記外輪部材との係合により駆動軸から従動軸にトルク
が伝達され、トルクが所定の値を越えた場合に、前記板
状弾性部材が弾性変形して自由端が前記外側谷部から外
れてトルクの伝達が解除され、該トルク伝達が解除され
た場合、従動軸を所定量逆転させた後所定量正転または
駆動軸を所定量正転させた後所定量逆転させ、前記板状
弾性部材を当初の位置及び形状に復帰させることにより
トルクの再伝達を可能とすることにより解決される。

【０００８】また、本発明は、前記の課題を解決するた
めに、前記板状弾性部材が駆動方向に沿って弧を描いて
いることを提案する。

【０００９】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ために、前記板状弾性部材が軸心の回りに放射状に複数
個配置され、各板状弾性部材の前記外輪部材への支持端
付近を連結する連結部材を有することを提案する。

【００１０】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ために、トルク伝達後に駆動軸を停止させた場合の従動
軸の慣性による空転を防止する空転防止部材を設けるこ
とを提案する。

【００１１】

【作用】外輪部材に支持された板状弾性部材の自由端を
内輪部材の外側谷部に当接させ、板状弾性部材を介して
内輪部材と外輪部材とを係合させる。これにより駆動軸
から従動軸にトルクを伝達する。そして、トルクが所定
の値を越えると板状弾性部材が弾性変形して、その自由
端が内輪部材の外側谷部から外れトルクが開放される。
再び駆動軸と従動軸とを駆動連結する場合は、従動軸
（外輪部材）を所定量逆転させた後に所定量正転させ、
または駆動軸（内輪部材）を所定量正転させた後に所定
量逆転させ、板状弾性部材を当初の位置及び形状に復帰
させることにより、内輪部材と外輪部材とを再度係合さ
せる。

【００１２】その他の作用については、以下の実施例の
説明で明らかとなるであろう。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１４】図１及び２は、本発明のトルク制限装置の
一実施例を示すものであり、ロータリ除雪車のオーガ駆
動機構に装着されたトルク制限装置のそれぞれ軸方向断
面図および軸に直角な方向の断面図である。

【００１５】これらの図において、トルク制限装置はチ
ェーン伝動機のスプロケット１２に結合された駆動軸１
３と、従動軸であるオーガ軸２０との間に設けられてい
る。駆動軸１３にはカム内輪板２１が固定されている。
このカム内輪板２１は、図２に示すように８枚の花弁を
もった花びらのような側面形状をしており、その外周面
には、それぞれ８ヵ所ずつの外側谷部２１ａと内側谷部
２１ｂと、それらの間の頂部２１ｃとを有している。そ
して、オーガ軸２０の垂直延設部（以下、外輪部材とい
う）２０ａがカム内輪板２１を覆うようにして駆動軸１
３に嵌挿されている。

【００１６】外輪部材２０ａの外縁部付近には軸２２が
貫通支持されている。この軸２２は、計８本が同心円上
に配置されている。それぞれの軸２２には、緩い弧を描
いたトルク伝達スプリング板（以下、単にトルク板とい
う）２３が挿入されている。トルク板２３の先端部はカ
ム内輪板２１の外側谷部２１ａに当接している。そのト
ルク板２３の根元付近（軸２２側部分）にはフランジ２
３ａが形成されており、各トルク板２３はフランジ２３
ａに枢着された繋ぎリンク２４により互いに連結されて
いる。

【００１７】ところで、８本の軸２２のうち、１本おき
に計４本の軸には押圧コイルスプリング（以下、押圧コ
イルという）２５が挿入されている。図１に示すよう
に、押圧コイル２５は１本の軸２２に対して２個挿入さ
れており、それぞれトルク板２３の左右両側に挿入され
ている。そして、各押圧コイル２５の両側端部はそれぞ
れ直角引き延ばし部を有しており、外側の引き延ばし部
は外輪部材２０ａに係止され、内側の引き延ばし部はト
ルク板２３に掛けられてトルク板２３を押圧している。
その押圧方向は、図２においてトルク板２３を反時計回
りに付勢する方向、すなわち、トルク板２３の先端部を
カム内輪板２１に押し付ける方向である。

【００１８】一方、押圧コイル２５が挿入されていない
残り４本の軸２２にはストッパ２６が挿入されている。
ストッパ２６が挿入された部分の様子を図３に示す。図
３に示すように、ストッパ２６は１本の軸２２に対して
２個挿入されており、それぞれトルク板２３の左右両側
に挿入されている。ストッパ２６の外側からは、ストッ
パ押圧コイル３１が軸２２に挿入されている。ストッパ
押圧コイル３１は、外輪部材２０ａとストッパ２６とに
設けられた係止溝に係止され、外輪部材２０ａ（従動
側）の正回転方向（図２において時計回り）の空転を抑
える方向に設けられている。そして、ストッパ２６の先
端部はカム内輪板２１の内側谷部２１ｂに当接してい
る。

【００１９】再び図２を参照すると、ストッパ２６が挿
入されていない軸２２の外側に対応する外輪部材２０ａ
には内部点検用の開口２７が設けられている。この開口
２７には点検蓋２８が設けられている。また、ストッパ
２６が挿入された軸２２の外側に対応する外輪部材２０
ａにはスポーク台２９が設けられている。スポーク台２
９は、オーガの螺旋翼を支持するスポークを固定するた
めのものである。このスポーク台２９にはスポーク固定
用のネジ溝３０が設けられている。

【００２０】次に、本実施例のトルク制限装置の動作に
ついて図２及び図４を参照して説明する。

【００２１】前述のチェーン伝動機のスプロケット１２
に固定された軸１３は、図２及び図４において時計回り
に回転駆動され、カム内輪板２１を矢印方向に回転させ
る。トルク制限装置が正常に駆動力を伝達していると
き、カム内輪板２１の外側谷部２１ａにはトルク板２３
の先端部が当接しており、カム内輪板２１の頂部２１ｃ
がトルク板２３の先端部を外側谷部２１ａから外れない
ように保持している。従って、軸１３による駆動力はカ
ム内輪板２１からトルク板２３及び軸２２を経て外輪部
材２０ａ（オーガ軸２０）に伝達される。その結果、オ
ーガ３が回転駆動され、振り積もった雪を掻き込んでオ
ーガ３の後方に配置されたブロワ４に雪を取り込み、シ
ュート５により投雪する。なお、オーガ３，ブロワ４及
びシュート５については図６，７を参照されたい。ま
た、４ヵ所の軸２２に組み込まれたストッパ２６は、オ
ーガ駆動状態から駆動軸１３を停止させた場合でもオー
ガ３が慣性により空転することを防止する。

【００２２】ここで、図４に示すように、軸２２の中心
と軸１３の中心を結ぶ線と、トルク板２３の先端と軸１
３の中心を結ぶ線との成す角度をθとし、軸２２の中心
と軸１３の中心を結ぶ線の回転上流側をプラス（＋），
下流側をマイナス（−）とすると、正常な負荷トルク状
態の図４（ａ）ではθ＝＋α₁である。そして、オーガ
が石や氷塊等を噛み込んだ場合、カム内輪板２１は回転
を続けようとするが外輪部材２０ａは回転できない。そ
の結果、過大トルクがトルク板２３に掛かりトルク板２
３が撓みながらカム内輪板２１が回転する。すると、角
度θは徐々に小さくなり、トルク板２３の変形が最大と
なったところでθ＝０となる。この状態が図４（ｂ）で
ある。さらにカム内輪板２１が回転すると、トルク板２
３の先端がカム内輪板の頂部２１ｃを乗り越えてトルク
板２３とカム内輪板２１との係合が外れる。すなわち、
図４（ｃ）に示す状態となる。この状態になるとトルク
板２３は駆動力を伝達することはできず、駆動軸１３及
びカム内輪板２１が空転してトルクが開放される。この
ときの角度θは、トルク板２３の先端位置が、軸２２の
中心と軸１３の中心を結ぶ線の回転下流側になるのでθ
＝−α₂である。

【００２３】なお、図４では１枚のトルク板２３しか示
さなかったが、本実施例では８枚のトルク板２３が繋ぎ
リンク２４により互いに連結されているので、一部のト
ルク板に過大なトルクが掛かることを防ぎ、８枚のトル
ク板２３に対する負荷を均一化させている。また、スト
ッパ押圧コイル３１によるストッパ２６の空転防止トル
クは、オーガの慣性力による空転を止める程度に設定さ
れているので、ストッパ２６がトルク開放の妨げになる
ことはない。さらに、後述するトルク制限装置のリセッ
ト時にも、ストッパ押圧コイル３１がリセットの妨げに
ならないように、スプリング３１の強さが選択されてい
る。

【００２４】次に、トルク制限装置のリセット方法につ
いて図５を参照して説明する。

【００２５】再び駆動側と従動側とが駆動連結されるよ
うにリセットするには、まずオーガに噛み込んだ石など
を取り除く。このとき、駆動軸１３を駆動する動力は解
除させなければならない。従って、本実施例ではチェー
ン伝動機への動力伝達を解除するか除雪車のエンジンを
停止させる。そして、図５（ａ）に示すように、手動で
オーガ翼（従動軸）を逆回転（図において反時計回り）
させるとトルク板２３の先端がカム内輪板２１の外周面
上を滑りながら移動する。そして、図５（ｂ）に示すよ
うに、トルク板２３の先端がカム内輪板の内側谷部２１
ｂに落着するまで、オーガ翼を手動で逆回転させる。ト
ルク板２３の先端が内側谷部２１ｂに落着したか否かは
音で判断する。次いで、図５（ｃ）に示すように、手動
でオーガ翼を正回転させ、トルク板２３の先端がカム内
輪板の内側谷部２１ｂから頂部２１ｃを乗り越えて、図
５（ｄ）に示すように、トルク板２３の先端がカム内輪
板の外側谷部２１ａに落着するまで回転させる。このト
ルク板２３の先端が外側谷部２１ａに落着するのも音に
より判断できる。そして、確認のためにオーガ翼を手動
で逆回転させる。このとき、トルク板２３の先端が外側
谷部２１ａに確実に落着されていれば、オーガ翼の逆回
転は重くなり手動では容易に回転できなくなる。しか
し、確実にリセットされていない場合は、オーガ翼を手
動で逆回転させることができるので、すぐに判断するこ
とができる。この様にして、トルク制限装置のリセット
が完了する。

【００２６】なお、オーガ翼を手動で逆回転及び正回転
させるのではなく、駆動軸１３側を正回転及び逆回転さ
せることによってもトルク制限装置をリセットすること
ができる。ただし、その場合には除雪車のエンジンとチ
ェーンスプロケットとの間に逆回転機構を組み込んでお
く必要がある。

【００２７】ところで、トルク板２３が駆動方向（図２
において時計回り）に沿って緩い弧を描いているのは、
トルク伝達を確実に行ないつつトルク開放時の弾性変形
の方向を所定の方向に導くようにして、カム内輪板２１
の空転すなわちトルクの開放を確実にさせるとともに、
リセットの際にトルク板２３の外側谷部２１ａへの復帰
を確実にさせるためである。もし、トルク板２３が逆方
向に弧を描いていた場合には、リセットの際のトルク板
２３の外側谷部２１ａへの復帰が困難となってしまう。
また、トルク板２３が直線状であった場合には、弾性変
形の方向が必ずしも特定されず、トルクの開放あるいは
リセット位置への復帰が確実ではなくなってしまう。

【００２８】本実施例のトルク制限装置をロータリ除雪
車のオーガ駆動機構に採用した場合には、トルク開放後
に従来のシャーピンのような部品交換作業が不要とな
り、オーガ翼を回転させるだけでリセット作業を容易に
実施することができる。従って、厳寒の野外における作
業が大幅に簡略化され、除雪車の運転者及び除雪作業者
の負担を著しく低減させることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のトルク制
限装置によれば、トルク開放後の部品交換が不要である
とともに、リセット作業を容易に行なうことができる。
従って、交換部品及び作業工具を準備する必要がない。
また、構成が簡単なので、装置が大型化することがな
い。特に、軸方向の厚み（幅）が大きくなることがな
い。

【００３０】請求項２の構成により、トルクを伝達する
部材である弾性部材が駆動方向に沿って弧を描いた形状
をしているので、トルクの伝達と解除の確実性を両立さ
せることができる。また、リセットを確実にさせる。

【００３１】請求項３の構成により、複数の板状弾性部
材（トルク板）を連結部材（繋ぎリンク）により連結し
ているので、一部の板状弾性部材に過大なトルクが集中
することを防ぎ、トルクを分散させることができる。

【００３２】請求項４の構成により、空転防止部材を設
けたので、駆動状態から駆動軸を停止させた場合でも従
動軸（オーガ）が慣性により空転することを防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明トルク制限装置の一実施例を示
す軸方向の断面図である。

【図２】図２は、そのトルク制限装置の、軸に直角な方
向の断面図である。

【図３】図３は、そのトルク制限装置のストッパ部材付
近を示す部分断面図である。

【図４】図４は、そのトルク制限装置のトルク開放動作
を説明する部分側面図であり、（ａ）はトルク伝達状態
を、（ｂ）はトルク板が撓んだ中間状態を、（ｃ）はト
ルクが開放された状態を示す。

【図５】図５は、そのトルク制限装置のリセット動作を
説明する部分側面図であり、（ａ）はトルク開放状態か
ら従動側を逆転させるところを、（ｂ）はトルク板先端
を所定位置にセットする状態を、（ｃ）は従動側を正転
させるところを、（ｄ）はリセットが完了した状態を示
す。

【図６】図６は、一般的なロータリ除雪車の正面図であ
る。

【図７】図７は、そのロータリ除雪車のオーガ駆動機構
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ロータリ除雪車の車体 ３ オーガ １０ 駆動側フランジ １１ 従動側フランジ １２ スプロケット １３ 駆動軸 ２０ オーガ軸 ２０ａ 垂直延設部（外輪部材） ２１ カム内輪板（内輪部材） ２１ａ 外側谷部 ２１ｂ 内側谷部 ２１ｃ 頂部 ２３ トルク伝達スプリング板（トルク板） ２４ 繋ぎリンク ２６ ストッパ ２８ 点検用蓋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−128539（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−72952（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−26421（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−36744（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−124344（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−46021（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−2645（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 35/10 F16D 7/04 F16D 41/12 F16D 41/18 E01H 5/09

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動軸と一体的に回転し、頂部と外側谷
   部及び内側谷部を結ぶ波形外周面を有する内輪部材と、 従動軸と一体的に回転し、前記内輪部材を覆う外輪部材
   と、 該外輪部材に一端を支持され、自由端を前記内輪部材の
   外周面の外側谷部に当接させた板状弾性部材と、 該板状弾性部材の自由端を前記内輪部材の外周面に付勢
   する付勢部材とを有し、 前記板状弾性部材を介した前記内輪部材と前記外輪部材
   との係合により駆動軸から従動軸にトルクが伝達され、
   トルクが所定の値を越えた場合に、前記板状弾性部材が
   弾性変形して自由端が前記外側谷部から外れてトルクの
   伝達が解除され、 該トルク伝達が解除された場合、従動軸を所定量逆転さ
   せた後所定量正転または駆動軸を所定量正転させた後所
   定量逆転させ、前記板状弾性部材を当初の位置及び形状
   に復帰させることによりトルクの再伝達を可能とするこ
   とを特徴とするトルク制限装置。
2. 【請求項２】 前記板状弾性部材が駆動方向に沿って弧
   を描いていることを特徴とする、請求項１に記載のトル
   ク制限装置。
3. 【請求項３】 前記板状弾性部材が軸心の回りに放射状
   に複数個配置され、各板状弾性部材の前記外輪部材への
   支持端付近を連結する連結部材を有することを特徴とす
   る、請求項１に記載のトルク制限装置。
4. 【請求項４】 トルク伝達後に駆動軸を停止させた場合
   の従動軸の慣性による空転を防止する空転防止部材を設
   けたことを特徴とする、請求項１に記載のトルク制限装
   置。