JP3044035B1 - 噛合クラッチ - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 移動体の移動し過ぎによるハブへの食い込み
を防ぐ。 【解決手段】 ハブ３の外周面において一端側から他端
の手前までホブ切りによりスプライン加工が施され、複
数のスプライン歯４が形成され、歯溝１２の終端側に切
り上げ部１３が形成される。切り上げ部１３が始まる地
点の近傍に、円周方向に歯溝１２の深さよりも深い切欠
溝１４が形成され、スプライン歯４および歯溝１２が分
断される。分断された端面１５に移動体２のスプライン
歯５が当接して、その移動が規制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体と固定体の
それぞれの端面の凹凸を噛み合わせてトルクの伝達を行
う噛合クラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】噛合クラッチでは、固定体と移動体の対
向する端面にそれぞれ角形、台形、のこぎり歯等の凹凸
が形成され、これを電磁力、油圧力、空気圧力、レバー
などの機械力で噛み合わせて作動させることにより、ト
ルクの伝達を行うことができ、回転中にスリップするこ
とがなく作動が確実であり、クラッチの摩耗や損傷が少
なく、保守がほとんど必要ないといった特徴がありま
す。そのため、コンベア、ウィンチ、昇降機、特殊車
両、船舶の補機、小形船の主機、圧延機、伸線機、プレ
ス機、ロール成型機、木材加工機、繊維機械、食品加工
機、食品包装機、混合機、撹拌機、送風機、水門、各種
自動機、試験器、安全装置等の一般産業機械において駆
動力伝達のオンオフを行う用途に広く使用されている。

【０００３】一般的な噛合クラッチは、原動機に連結さ
れた駆動軸に固定体が固定され、負荷側に連結された従
動軸に移動体が取り付けられている。この移動体は、従
動軸に対してすべりキーを介して軸方向に移動自在に嵌
合され、原動機からのトルクが固定体、移動体、キーを
経て従動軸に伝達される。

【０００４】ここで、噛合クラッチの伝達トルクは、軸
径とキーサイズによって制限を受けため、キーの強度に
よってクラッチ容量が左右される。すなわち、トルクを
増大させると、キーの側面に過大な面圧がかかり、キー
が損傷するおそれがあり、許容トルクを大きくできな
い。そこで、許容トルクの向上を図った噛合クラッチを
図７に示す。１は固定体、２は移動体、３は従動軸にキ
ーにより一体的に固定され、移動体２にスプラインを介
して嵌合された筒状のハブ、４はハブ３の外周面に形成
されたスプライン歯、５は移動体２の内周面に形成され
たスプライン歯、６は移動体２および固定体１の端面に
それぞれ形成された噛合歯、７はレバー８をシフター
（すべり金）を介して組みつけるための外周溝、９はキ
ー溝である。なお、この噛合クラッチは突き合わせ軸形
であるが、駆動軸および従動軸は図示していない。

【０００５】レバー８の操作により移動体２はハブ３
上、言い換えれば従動軸上を摺動し、固定体１に噛み合
ったり離れたりして、トルクの伝達のオンオフを行う。
このようなスプラインを介在させることにより、軸径を
大きくすることができ、しかもキーよりも強度が高くな
るので、高い許容トルクが得られ、伝達トルクを大幅に
向上させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の噛合クラッチで
は、移動体２の内周面およびハブ３の外周面にスプライ
ン加工を施して、両者を組み合わせた構造となっている
が、クラッチを切るときに移動体２を移動させ過ぎる
と、移動体２がハブ３から脱落してしまう。そこで、図
８に示すように、ハブ３の端面にストッパ１０を設け
て、これに移動体２を当接させることにより移動体２の
脱落を防いでいる。しかし、この場合、ストッパ１０が
必要となるので、部品が増えて、コストが増大する。

【０００７】ところで、スプライン加工は、コストおよ
び精度の観点からホブ切りによって行われる。これによ
り、大きなトルクを伝達することができるインボリュー
トスプラインを安く高精度に、しかも連続して効率よく
作ることができる。ハブの軸方向にわたって一端から他
端までスプラインを作ると、移動体が脱落するおそれが
あるが、ホブ切りによってスプラインを一端から他端に
向かってその途中までしか作らないようにしておけば、
隣り合うスプライン歯の間にある歯溝の終端側には切り
上げ部が形成される。この切り上げ部とは、歯溝の幅が
徐々に狭くなり、かつ深さも徐々に浅くなった部分であ
る。すなわち、移動体のスプライン歯はハブの歯溝に嵌
まり込んで摺動可能となっているが、切り上げ部では移
動体のスプライン歯の歯形よりも歯溝が小さくなってい
るので摺動不可能である。

【０００８】そこで、この切り上げ部をストッパとして
利用すれば、移動体のスプライン歯は切り上げ部に達す
るとその移動が阻止され、移動体の脱落を防止できる。
この方法だと、新たに部品を設ける必要がなく、コスト
がかからない。しかしながら、移動体の移動量が大きす
ぎると、移動体のスプライン歯がハブの歯溝の切り上げ
部に食い込んでしまい、移動体がハブから抜けなくなっ
てしまうという問題がある。すなわち、手動で操作する
場合には、そのストロークが一定でないので、上記の問
題が顕著に現れる。

【０００９】そこで、本発明は、上記に鑑み、簡単な構
造で移動体の移動を規制できる噛合クラッチの提供を目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段としては、中心軸に一体的に設けられたハブと移動体
とがスプラインにより摺動自在に嵌合されているとき、
移動体の移動し過ぎによってハブの歯溝の終端側に移動
体のスプライン歯が食い込むのを防ぐためには、ハブの
歯溝の終端側の手前で移動体の移動を阻止すればよい。
そこで、ハブの周面に形成されたスプライン歯の終端側
に切欠溝を形成して、切欠溝によってスプライン歯を分
断すると、その分断された終端側に端面が形成される。
そして、この端面がストッパとなり、移動体のスプライ
ン歯が当接するので、ここで移動体の移動が規制され、
移動体が移動し過ぎてハブに食い込むことを防止でき
る。すなわち、切欠溝を形成することにより、移動体の
スプライン歯が食い込む部分がなくなって、食い込みが
生じることはない。

【００１１】ここで、切欠溝としては、ハブのスプライ
ン歯を分断して、端面が形成されればよいので、円周方
向の一部に形成するか、あるいは円周方向全体にわたっ
て溝を形成してもよく、全周に形成すれば、切削加工が
容易に行える。そして、移動体のスプライン歯を確実に
当接させるためには、端面形状として移動体のスプライ
ン歯よりもハブの歯溝が小さい、すなわちスプライン歯
が大きくなっているとよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の噛合クラッ
チを図１〜３に示す。噛合クラッチは、軸方向に移動可
能な移動体２を固定体１に噛み合わせることによってト
ルク伝達を行うものであり、基本的な構造は図７に示す
従来のクラッチと変わらず、移動体２に手動レバー（図
示せず）が取り付けられており、手動操作される。

【００１３】本実施形態では、従動軸（中心軸）１１に
一体的に設けられたハブ３の形状に特徴があり、図４に
示すように、ハブ３の外周面において固定体１に近い一
端側から他端の手前までホブ切りによりスプライン加工
が施され、複数のスプライン歯４が形成され、歯溝１２
の終端側には切り上げ部１３が形成されている。そし
て、この切り上げ部１３が始まる地点の近傍に、円周方
向に切欠溝１４が切削等によって形成される。切欠溝１
４は、歯溝１２の深さと同等かこれよりも深い溝とさ
れ、これによってスプライン歯４および歯溝１２は分断
されることになり、その終端側の端面１５は切り上げ部
１３にかかっているので、その歯溝１２における端面１
５の形状は一端側の歯溝１２の形状に比べて幅および深
さが小となり、同様にスプライン歯４における終端側の
端面１５は一端側の形状に比べて幅が広く、高さが低く
なっている。

【００１４】また、ハブ３の外周面の他端側は、スプラ
イン加工が施されていないので平坦部１６とされ、移動
体２の内側にはハブ３の外径に合わせた内径の中心孔１
７が形成され、平坦部１６が移動体２の内周面に摺接し
ている。なお、移動体２のスプライン歯５は、一端側近
傍の内周面から突出したり、あるいは内周面と面一にな
るように形成される。ここで、例えばスプラインの精度
が悪いと、クラッチオン時に移動体２が振動することが
あり、この振動がレバーに伝わって、移動体２が移動し
てしまい、クラッチが離れてしまう。しかしながら、ス
プラインの精度が悪くてもハブ３の外周面と移動体２の
内周面とは容易に精度よく成形することができるので、
両者を摺動可能なように隙間なく接触させることができ
る。すなわち、この平坦部１６を設けることによって、
移動体２およびレバーの振動を抑制できる。したがっ
て、安定した作動が保証されるとともに噛合歯６の摩耗
を防止でき、クラッチの信頼性を高めることができる。

【００１５】上記構造のクラッチでは、図３に示すよう
に、まずハブ３を負荷１８に接続された従動軸１１にキ
ー１９を介して取り付け、ハブ３を従動軸１１に一体化
するように固定する。そして、ハブ３に対して移動体２
をその他端側から差し込んでいき、移動体２とハブ３を
組み合わせる。次に、固定体１が取り付けられた駆動軸
と従動軸１１との心合わせを行うことにより、噛合クラ
ッチが完成する。

【００１６】そして、駆動軸が停止しているときにレバ
ーを手動で操作することによって、移動体２が軸方向に
移動し固定体１に噛み合ったり離れたりして、トルクの
伝達のオンオフが行われる。ここで、移動体２を固定体
１から離すとき、手動で操作しているので、そのストロ
ークが一定でなく、移動体２が他端側に向かって移動し
過ぎることがある。このとき、ハブ３の終端側の歯溝１
２の端面１５は一端側の歯溝１２よりも幅および深さが
小となっているので、移動体２のスプライン歯５は切欠
溝１４を越えると摺動することができず、移動体２のス
プライン歯５がハブ３のスプライン歯４および歯溝１２
の端面１５に当接して移動が規制され、移動体２はその
位置で停止する。したがって、切欠溝１４を設けるとい
った簡単な構造によって、移動体２のスプライン歯５が
ハブ３の歯溝１２に食い込むことを防止できる。この停
止した状態のとき、ハブ３の他端側の端面と移動体２の
他端側の端面とが面一になるように、端面１５の位置を
設定して切欠溝１４を形成しておくとよい。

【００１７】このように、ハブ３の外周面にスプライン
歯４を軸方向全体に設けるのではなく、途中まで設けて
平坦部１６を形成することにより、振動による作動不良
を防止できる。ところが、このようなスプライン歯４を
形成するのに適したホブ切りによってスプライン加工を
行うと切り上げ部１３が存在して、移動体２のハブ３へ
の食い込みという問題が発生するが、上記のように切欠
溝１４を形成することによりこの問題を簡単に解消でき
る。

【００１８】ここで、切欠溝１４の他の実施形態とし
て、図５に示すように、ハブ３の円周方向の一部に切欠
溝１４を形成する。この切欠溝１４は、歯溝１２の切り
上げ部１３近傍において外周面を歯溝１２と同等かこれ
よりも深く切削することにより形成され、円周方向に１
箇所あるいは複数箇所設ける。また、切欠溝１４として
孔状にしてもよく、ハブ３の外周面に孔を複数個あけ
て、スプライン歯４を分断する。また、移動体２のスプ
ライン歯５が当接すればよいので、ハブ３のスプライン
の終端側を少しねじって形成し、そのねじりの開始する
地点近傍に切欠溝１４を形成してもよく、終端側の端面
１５が円周方向に少しずれて位置することになり、軸方
向に移動する移動体２のスプライン歯５に当接する。

【００１９】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。上記の
噛合クラッチは手動式の突き合わせ軸形のものであった
が、図６に示す通し軸形のものにも適用可能である。な
お、図中、２０はカラー、２１は固定体１を中心軸２２
に対して回転自在に支持する軸受である。また、手動式
に限らず、電磁力、油圧力、空気圧力、カム等の機械力
で自動的に作動されるクラッチに適用してもよい。

【００２０】また、ハブは従動軸に一体成形されていて
もよく、これによりハブの形状の自由度が増すので、ハ
ブを移動体に内嵌する代わりに移動体をハブに内嵌した
構造にしてもよい。このとき、ハブの内周面および移動
体の外周面にそれぞれスプラインが形成される。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、ハブの周面にスプライン歯を分断するように切
欠溝を形成することにより、分断されたスプライン歯の
端面に移動体のスプライン歯が当接するので、移動体の
移動を規制することができる。したがって、ハブのスプ
ラインに加工を施すだけでよく、別途部品を追加するこ
となく簡単な構造によって移動体のハブへの食い込みを
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の噛合クラッチのオフ時の
断面図

【図２】同じく噛合クラッチのオン時の断面図

【図３】移動体をハブに組み合わせる前の状態を示す図

【図４】ハブの側面図

【図５】他の形態の切欠溝を形成したハブの側面図

【図６】通し軸形の噛合クラッチのオン時の断面図

【図７】従来の噛合クラッチの断面図

【図８】ストッパを設けた従来の噛合クラッチの断面図

【符号の説明】 １ 固定体 ２ 移動体 ３ ハブ ４、５ スプライン歯 １２ 歯溝 １３ 切り上げ部 １４ 切欠溝 １５ 端面 １６ 平坦部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に移動可能な移動体を固定体に噛
   み合わせることによってトルク伝達を行う噛合クラッチ
   において、中心軸に一体的に設けられたハブと前記移動
   体とがスプラインにより摺動自在に嵌合され、前記ハブ
   の周面の前記固定体に近い一端側にスプライン歯が形成
   され、該スプライン歯の終端側に切欠溝が形成され、前
   記ハブの歯溝の終端側は、一端側よりも幅および深さが
   小に形成され、前記移動体が移動したときに移動体のス
   プライン歯が前記切欠溝によって前記ハブの分断された
   スプライン歯の終端側端面に当接して移動体の食い込み
   を防止することを特徴とする噛合クラッチ。
2. 【請求項２】 スプライン歯の歯溝の終端側に、切り上
   げ部が形成され、切欠溝は、前記切り上げ部が始まる地
   点の近傍に形成されたことを特徴とする請求項１記載の
   噛合クラッチ。
3. 【請求項３】 移動体に、軸方向に移動させるための手
   動レバーが設けられたことを特徴とする請求項１または
   ２記載の噛合クラッチ。