JP3623845B2 - 噛み合いクラッチ機構 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はポンプ・圧縮機、電動機、内燃機、発電機等の回転機械に用いられるクラッチ機構に関し、特に、噛み合い形式のクラッチ機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の噛み合いクラッチ機構の構成を図6に示す。同図(A)は上面図(B)は側断面図である。このクラッチ機構は中心部に動力投入軸11が固定された円盤状の駆動プレート12と、中心部に動力伝達軸13が固定された円盤状の被駆動プレート14とが対向配置されている。駆動プレート12には動力投入軸11の周囲に3個の矩形状の透孔15が形成されており、被駆動プレート14の対応する位置には同じく3個の矩形の開口を有する凹部16が形成されている。これらの対応する透孔15および凹部16には駆動プレート12の上部から断面矩形の連結棒17が挿入され、駆動プレート12と被駆動プレート14とが一体に回転するように結合される。各連結棒17の上端面にはコイルスプリング18が配置されており、これらのスプリング18は駆動プレート12の上面に固定されたカバー19により、各連結棒17の上端面に下方の弾性力を付与している。
【0003】
駆動プレート12と被駆動プレート14との接触面には複数個の第2のコイルスプリング20が設けられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の噛み合い形式のクラッチ機構は、駆動プレート12と被駆動プレート14との結合が完全であり、駆動プレート12の回転力が被駆動プレート14に、スリップによる損失を生ずることなく、確実に伝達される。しかしながら回転機械において、被駆動部が破損した場合には駆動トルクが著しく増大し、原動機が損傷を受けるという欠点があった。
【0005】
それ故に本発明の課題は、被駆動部が破損した場合にも駆動側に損傷を及ぼさない噛み合いクラッチ機構を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、回転駆動力を受ける駆動プレートと、前記駆動プレートに軸方向で対向した回転可能な被駆動プレートと、前記駆動プレートの偏心位置に軸方向で可動に保持された連結棒と、前記連結棒を前記被駆動プレートに向けて付勢した付勢手段とを備え、前記被駆動プレートは前記連結棒の端部に回転方向で係合する係合部を有している噛み合いクラッチ機構において、前記連結棒及び前記係合部のうちの少なくとも一方に、前記駆動プレート及び前記被駆動プレート間に回転方向で反対向きの力が加わったときに前記連結棒に前記被駆動プレートから離れる向きの離脱力を作用させる斜面を形成し、前記連結棒は前記離脱力が所定値を越えた場合に前記被駆動プレートから離れる向きに移動して前記係合部との係合を解放するものであり、さらに前記連結棒が前記係合部との係合を解放したときに前記連結棒の前記被駆動プレートに近付く向きの移動を阻止するロック機構を設け、前記ロック機構は、前記連結棒側面に開口部を有する収納部内に収納され、前記連結棒の側面と同一面を形成する表面を有し、側面がほぼ直角三角形状の爪と、この爪を前記収納部内部から外側に回動可能に支持するヒンジと、前記爪にこれを前記収納部内部から外側に押し出す力を付与する弾性体と、前記爪に固定され、この爪が前記収納部内部から外側に所定の範囲を越えて移動することを阻止するストッパとを備えたことを特徴とする噛み合いクラッチ機構が得られる。
また本発明によれば、回転駆動力を受ける駆動プレートと、前記駆動プレートに軸方向で対向した回転可能な被駆動プレートと、前記駆動プレートの偏心位置に軸方向で可動に保持された連結棒と、前記連結棒を前記被駆動プレートに向けて付勢した付勢手段とを備え、前記被駆動プレートは前記連結棒の端部に回転方向で係合する係合部を有している噛み合いクラッチ機構において、前記連結棒及び前記係合部のうちの少なくとも一方に、前記駆動プレート及び前記被駆動プレート間に回転方向で反対向きの力が加わったときに前記連結棒に前記被駆動プレートから離れる向きの離脱力を作用させる斜面を形成し、前記連結棒は前記離脱力が所定値を越えた場合に前記被駆動プレートから離れる向きに移動して前記係合部との係合を解放するものであり、さらに前記連結棒が前記係合部との係合を解放したときに前記連結棒の前記被駆動プレートに近付く向きの移動を阻止するロック機構を設け、前記ロック機構は、前記連結棒に形成された収納部内に収納されかつ前記連結棒が前記係合部との係合を解放したときに該収納部の外側に突出するものであることを特徴とする噛み合いクラッチ機構が得られる。
【0007】
【作用】
被駆動プレートにより駆動される機械系に破損等の故障が生じた場合は、駆動力が増大し、連結棒と係合部との間の斜面により発生する連結棒の離脱力が摩擦力と付勢手段による付勢力との和を超えると、連結棒は係合部から離脱し移動する。これによって駆動プレートと被駆動プレートの結合を解除して原動力等を保護する。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図1乃至図5により説明する。まず、図1は噛み合い形式のクラッチ機構が適用される車載用の空調機に用いられる圧縮機の構成を示す断面図である。この圧縮機は、円筒状のケーシング22と、ケーシング22の一端側に一体に設けられたシリンダブロック23とケーシング22の他端側を閉塞したフロントハウジング24との間に画成されたクランク室30と、フロンとハウジング24を貫通してクランク室30の内部に挿通された回転主軸31とを含んでいる。
【0009】
このクランク室30の内部に挿通された回転主軸31には、カムロータ32とこのカムロータ32の回転によって、回転主軸31の軸方向に揺動するプラネットプレート33が取付けられている。
【0010】
シリンダーブロック23にはバルブプレート34を介してシリンダヘッド35が設けられている。シリンダヘッド35内には吸入室36および吐出室37が配置されている。吸入室36および吐出室37とシリンダ25間のバルブプレート34には吸入孔38および吐出孔39が形成されている。これらの吸入孔38および吐出孔39を開閉するように吸入弁40および吐出弁41がバルブプレート34に接触して設けられている。また、この吐出弁41の開方向の動きを制限するバルブリテーナ42がバルブプレート34に固定されている。
【0011】
フロントハウジング24には軸受45が設けられており、この軸受45にはクランク室30の内部に挿通された回転主軸40が支持される。また、フロントハウジング24には回転主軸40の外周に沿ってボールベアリング軸受け46が設けられており、この部分には、例えば自動車のエンジンの回転軸に連結したベルト(図示せず)により回転されるプーリ47が支持されている。そしてこのプーリ47に対して、概略的に図示した噛み合いクラッチ機構48が設けられている。
【0012】
図2および図3は本発明の実施の一形態に係る噛み合いクラッチ機構の要部の構造を示す側断面図である。同図において図6に対応する構成部分には同一の番号を付し、主として異なる部分について説明する。
【0013】
円板状の駆動プレート12の偏心位置に形成された矩形状の透孔15と、被駆動プレート14の対応する位置に形成された凹部50には駆動プレート12の上部から断面矩形の連結棒51が挿入され、駆動プレート12と被駆動プレート14とが一体に回転するように結合される。このとき透孔15の孔壁が連結棒51に係合し係合部を構成する。
【0014】
各連結棒17の上端面には第1のコイルスプリング18が配置されており、これらの第1のコイルスプリング18は駆動プレート12の上面に固定されたカバー19により、各連結棒17の上端面に下向きの弾性力、即ち、付勢力を付与している。即ち、コイルスプリング18は付勢手段を構成する。駆動プレート12と被駆動プレート14との接触面には複数個の第2のコイルスプリング20が設けられている。
【0015】
ここで、被駆動プレート14に形成される凹部50とこれに挿入される連結棒51の相互係合部はいずれも、被駆動プレート14の水平面に対して所定の角度θで交わる斜面52、53を有している。また、連結棒51の側面にはロック機構54が埋め込まれている。
【0016】
図4および図5はロック機構54の構造を示す要部拡大断面図である。連結棒51の側面には側面に開口する中空の収納部55が形成されている。この収納部55内には、連結棒51の側面と同一面を形成する表面を有し、側面が直角三角形の爪56が、その上端部で連結棒51にヒンジ57により連結されている。爪56は収納部55内に収納された第3のコイルスプリング58により、収納部55の内側から外側に向かう弾性力が付与されている。爪56にはまた、後述するように、爪56が収納部55から外側に移動したとき、所定の位置に保持するためのストッパ59が固定されている。
【0017】
次にこのように構成された噛み合いクラッチ機構の動作を説明する。噛み合いクラッチ機構はその通常の動作状態においては、図2に示されるように、連結棒51の先端部が凹部50に嵌合しており、駆動プレート12の回転は被駆動プレート14に確実に伝達される。このとき、連結棒51の先端部の斜面53は凹部50の斜面52と接触しており両斜面間に面方向の摩擦力fが作用している。また、これらの両斜面間には駆動プレート12の駆動力F1が上向きに作用する。これらの力F1およびfは通常の動作状態では次式で表される関係にある。
【0018】
F1≦fsinθ+F2 (1)
ここで、F2は第1のコイルスプリング18の弾性力である。
【0019】
この状態においては、連結棒51に収納されたロック機構54の爪56は、収納部55内に収納されており、第3のコイルスプリング58が爪56を収納部55から外方に押し出すように作用するが、爪56の表面は駆動プレート12の透孔15の内壁に阻止されるため、連結棒51の側面の一部を形成するように、収納部55内に収納されている。
【0020】
次に、被駆動プレート14により駆動される図示しない機械系に破損等の故障が生じた場合は、駆動力F1が増大する。そしてこの駆動力F1が摩擦力fとスプリング18の弾性力の和、即ち、所定値を越え、
F1>fsinθ+F2 (2)
となったとき、連結棒51は凹部50から離脱し、上方に移動する。この時第3のコイルスプリング58によって駆動プレート12と被駆動プレート14との隙間が開き、連結棒51と被駆動プレート14は完全に接触を断つ。
【0021】
連結棒51に収納されたロック機構54の爪56は、連結棒51の上方への移動により、駆動プレート12の透孔15の内壁から外れるため、図5に示されるように、第3のコイルスプリング58が爪56を収納部55から外方に押し出す。このとき爪56はヒンジ57を中心にして回転しつつ収納部55から外方に押し出され、爪56に固定されたストッパ59が収納部55の内壁に接触したとき、爪56の移動は停止させられる。この状態では爪56の直角三角形の底辺部分が駆動プレート12の透孔15の周囲の上面部60に載置される関係になる。このため、爪56は連結棒51の透孔15内下方への移動を阻止し、連結棒51は再び被駆動プレート14の凹部50に嵌合することはない。これによって駆動プレート12と被駆動プレート14とは機械的に分離されるため、駆動プレート12に連結される原動機を破損から保護する。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被駆動部が破損した場合にも駆動側に損傷を及ぼさない噛み合いクラッチ機構が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される車載用の空調機に用いられる圧縮機の構成を示す断面図である。
【図2】本発明の実施の一形態に係る噛み合いクラッチ機構の噛み合い時の要部の状態を示す側断面図である。
【図3】図2の噛み合いクラッチ機構の離脱時の要部の状態を示す側断面図である。
【図4】図2および図3の噛み合いクラッチ機構に備えられたロック機構の非動作時の状態を示す要部拡大断面図である。
【図5】図2および図3の噛み合いクラッチ機構に備えられたロック機構の動作時の状態を示す要部拡大断面図である。
【図6】従来の噛み合いクラッチ機構を示す側断面図である。
【符号の説明】
11 動力投入軸
12 駆動プレート
13 動力伝達軸
14 被駆動プレート
15 透孔
16 凹部
17 連結棒
18 コイルスプリング
19 カバー
20 第2のコイルスプリング
50 凹部
51 連結棒
52 斜面
53 斜面
54 ロック機構
55 収納部
56 爪
57 ヒンジ
58 第3のコイルスプリング
59 ストッパ

Claims (2)

  1. 回転駆動力を受ける駆動プレートと、前記駆動プレートに軸方向で対向した回転可能な被駆動プレートと、前記駆動プレートの偏心位置に軸方向で可動に保持された連結棒と、前記連結棒を前記被駆動プレートに向けて付勢した付勢手段とを備え、前記被駆動プレートは前記連結棒の端部に回転方向で係合する係合部を有している噛み合いクラッチ機構において、前記連結棒及び前記係合部のうちの少なくとも一方に、前記駆動プレート及び前記被駆動プレート間に回転方向で反対向きの力が加わったときに前記連結棒に前記被駆動プレートから離れる向きの離脱力を作用させる斜面を形成し、前記連結棒は前記離脱力が所定値を越えた場合に前記被駆動プレートから離れる向きに移動して前記係合部との係合を解放するものであり、さらに前記連結棒が前記係合部との係合を解放したときに前記連結棒の前記被駆動プレートに近付く向きの移動を阻止するロック機構を設け、前記ロック機構は、前記連結棒側面に開口部を有する収納部内に収納され、前記連結棒の側面と同一面を形成する表面を有し、側面がほぼ直角三角形状の爪と、この爪を前記収納部内部から外側に回動可能に支持するヒンジと、前記爪にこれを前記収納部内部から外側に押し出す力を付与する弾性体と、前記爪に固定され、この爪が前記収納部内部から外側に所定の範囲を越えて移動することを阻止するストッパとを備えたことを特徴とする噛み合いクラッチ機構。
  2. 回転駆動力を受ける駆動プレートと、前記駆動プレートに軸方向で対向した回転可能な被駆動プレートと、前記駆動プレートの偏心位置に軸方向で可動に保持された連結棒と、前記連結棒を前記被駆動プレートに向けて付勢した付勢手段とを備え、前記被駆動プレートは前記連結棒の端部に回転方向で係合する係合部を有している噛み合いクラッチ機構において、前記連結棒及び前記係合部のうちの少なくとも一方に、前記駆動プレート及び前記被駆動プレート間に回転方向で反対向きの力が加わったときに前記連結棒に前記被駆動プレートから離れる向きの離脱力を作用させる斜面を形成し、前記連結棒は前記離脱力が所定値を越えた場合に前記被駆動プレートから離れる向きに移動して前記係合部との係合を解放するものであり、さらに前記連結棒が前記係合部との係合を解放したときに前記連結棒の前記被駆動プレートに近付く向きの移動を阻止するロック機構を設け、前記ロック機構は、前記連結棒に形成された収納部内に収納されかつ前記連結棒が前記係合部との係合を解放したときに該収納部の外側に突出するものであることを特徴とする噛み合いクラッチ機構。
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