JPH0614565U - 自動復帰機能付トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、内外輪に設けた円筒面とカム面の
間に係合子を噛み込ませてトルク伝達を行う自動復帰機
能付のトルクリミッタにおいて、係合子と円筒面の接触
を少なくし、摩耗の進行を抑える。 【構成】 内輪１に円筒面５を、外輪２に多角形の板ば
ね８から成るカム面９を形成し、内外輪の間に設けた保
持器１４に係合用のローラ１３を組込む。保持器１４の
各ポケット１５に、ローラ１３を円筒面５と非接触状態
で保持するコイルバネ２０を組込み、そのコイルバネ２
０の弾性力を板ばね８のばね力より小さくする。この構
造では、通常の状態ではローラ１３は円筒面５と接触せ
ず、係合時に板ばね８のばね力により円筒面５に押付け
られる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、自動復帰する機能を備えたトルクリミッタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

小型船舶のプロペラ推進機や冷凍機コンプレッサの液圧回路などにおいては、 従動側の過負荷に対して原動機側の動力伝達を切離し、従動側が正常状態に回復 した場合は、自動的に元の状態に復帰してトルク伝達を繰り返すトルクリミッタ が必要になる。

【０００３】 また、上記のトルクリミッタでは、原動機側が高速度で回転している状態で、 極めて短い時間間隔で自動復帰が繰返されると、従動側に無理を強いることにな るため、所定の長い時間間隔をおいて自動復帰する機能が求められる。

【０００４】 従来、このような長い間隔をおいて自動復帰するトルクリミッタとして、本出 願人が先に特願平４−１１１２８１号により提案したものがある。

【０００５】 この提案のものは、図１０及び図１１に示すように、内輪１と外輪２の対向す る面に、円筒面５と、多角形の板バネ８から成るカム面９を形成し、内外輪１、 ２の間に設けた保持器１４のポケット１５に、円筒面５とカム面９の最小すきま 部に係合するローラ１３を組込んでいる。

【０００６】 また、保持器１４と外輪２にそれぞれすき間をもって嵌合する円環部３０、３ １を設け、内輪１と保持器１４間に転動体３２を組込み、その転動体３２の圧入 によって保持器１４を転がり案内すると共に円環部３０を径方向に変形させ、両 円環部３０、３１を複数位置で接触させている。

【０００７】 上記の構造では、カム面９を形成する板ばね８が変形し、ローラ１３が係合位 置を通過すると、保持器１４が転動体３２を介した内輪１からの回転荷重により 外輪２の円環部３１に対して転がり運動をしてクリープを起こし、ローラ１３を 低い速度で次の係合位置まで移動させる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記の構造においては、保持器１４のポケット１５とローラ１４の 間にできる嵌合すき間により、ローラ１３が内輪１の円筒面５に常に接触した状 態にある。これにより、ローラ１３が１つの係合位置から次の係合位置まで低速 度で移動する間に、ローラ１３と円筒面５が長時間にわたって接触状態で移動す ることになり、このため、ローラ１３や円筒面５の表面の摩耗が早く進行しやす く、耐久寿命の点で問題がある。

【０００９】 そこで、この考案は、長時間の使用においても係合子や円筒面表面の摩耗の進 行を抑制でき、優れた耐久性を実現できる自動復帰機能付トルクリミッタを提供 することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するため、この考案は、内輪の外径面に円筒面を設け、その 内輪に嵌合する外輪の内径面に、上記円筒面に対して円周方向に傾斜する複数の カム面を形成し、上記両軌道輪の間に組込んだ保持器のポケットに、上記円筒面 とカム面の最小すきま部に係合する係合子を設け、その最小すきま部におけるカ ム面の表面を弾性変形可能に形成し、上記保持器に、駆動側の軌道輪の回転を保 持器に減速して伝える減速手段を連結した自動復帰機能付トルクリミッタにおい て、上記係合子を円筒面に対して非接触状態で保持する弾性部材を設け、その弾 性部材の保持力を、上記最小すきま部におけるカム面表面の弾性変形力よりも小 さく設定したのである。

【００１１】

【作用】

上記の構造においては、係合子が無負荷の状態のとき、すなわち、１つの係合 位置から次の係合位置に移動する間は、弾性部材により係合子と円筒面は非接触 状態で保持され、両者の摩耗が防止される。

【００１２】 一方、係合子が係合位置に到達すると、カム面表面の弾性力により係合子が円 筒面に押し付けられ、円筒面とカム面の間に噛み込む。

【００１３】

【実施例】

図１乃至図７は実施例のトルクリミッタを示す。図１及び図２に示すように、 内輪１と外輪２は、一端が軸受３と係合部材１６により、他端が軸受４と軸受箱 １７を介して回転自在に支持され、その両軸受３、４の案内により同軸上に保持 されている。

【００１４】 内輪１の中央部の外径面は円筒面５で形成され、その円筒面５に対向する外輪 ２の内径面６には、円周方向に等間隔で８ケ所の切欠き７が形成されており、そ の各切欠き７に、ほぼ正八角形のリング状をした板ばね８が組込まれている。

【００１５】 この板ばね８は、８等分に分割されたばね板８ａで形成されており、その各ば ね板８ａの内面が、内輪１の円筒面５との間でくさび形空間をなすカム面９を形 成している。また、上記各ばね板８ａは、図４及び図６に示すように、外輪２の 各切欠き７の間でわずかに締まり嵌めの状態で組込まれ、各ばね板８ａと外輪２ の内径面６との間には、ばね板８ａの変形を許容するぬすみ１０が設けられてい る。さらに、板ばね８の中央部には、内輪１の円筒面５に向かう突起１１が形成 され、その突起１１と円筒面５間の最小すきま部１２の寸法は、後述するローラ １３の径寸法ｄよりも小さく設定されている。

【００１６】 また、上記板ばね８は、外輪２の後端に圧入される軸受箱１７に達するまで挿 入され、その軸受箱１７に、挿入された板ばね８と接触するフランジ１８が設け られている。このフランジ１８は、図５に示すように外径面が板ばね８の内面の 突起１１に接触する大きさで形成され、その接触により、突起１１と外輪２の切 欠き７、７との３点の間で板ばね８を弾性変形させている。この予圧状態による 組込みにより、各板ばね８の動きが固定され、外輪２からの抜出しや、組立て後 振動等によりばらばらになることが防止される。

【００１７】 上記板ばね８と円筒面５の間には、保持器１４が設けられ、その保持器１４の 周面に、カム面９と対応して等間隔で多数のポケット１５が設けられており、そ の各ポケット１５に、係合子としてのローラ１３が組込まれている。

【００１８】 このローラ１３は、外径寸法ｄが、カム面９と円筒面５間の最小すきま部１２ 以外の間隙に対して小さく形成され、図６に示すように、最小すき間部１２の近 傍でのみカム面９と円筒面５に係合するようになっている。

【００１９】 また、保持器１４の各ポケット１５の側面には、図２及び図６に示すようにそ れぞれバネ嵌挿孔１９が形成され、その各嵌挿孔１９にコイルバネ２０が組込ま れている。このコイルバネ２０は、ローラ１３に側面にやや上向きの角度をもっ て当接しており、その弾性力によりローラ１３を外径側に押し出して円筒面５と 常に接触しないように保持している。また、上記コイルバネ２０の弾性力は、上 記カム面９を形成する板ばね８のばね力よりも小さく設定され、図７に示すよう に円筒面５とカム面９の最小すきま部１２にローラ１３が移動すると、板ばね８ のばね力によりコイルバネ２０が変形し、ローラ１３が円筒面５に押し付けられ るようになっている。なお、上記ローラを弾性的に保持するコイルバネ２０は、 Ｓ字ばねやその他のばねを用いてもよい。

【００２０】 一方、上記保持器１４の先端部は軸受３側に突出し、その突出部分に内外輪と 同軸の円環部材２１が連結されている。この円環部材２１は、その内径面と上記 突出部分の外径面に設けた凹凸部２３とを嵌合させて保持器１４に締まり嵌めさ れており、その嵌合によって円環部材２１と保持器１４は、軸方向には移動不可 であるが、回転方向には所定のトルクで相対回転可能なように連結されている。

【００２１】 また、外輪２の先端部には、断面がＬ字形をした係合部材１６が一体に圧入さ れ、その係合部材１６に、上記円環部材２１の内側に嵌まり込む円環部２２が形 成されている。

【００２２】 上記円環部材２１と円環部２２は、わずかなすき間δを介して嵌合しており、 その嵌合すき間δは、円環部材２１の内径寸法と円環部２２の外径寸法の呼び径 寸法Ｄに対して数百分の１以下の値で設定されている。

【００２３】 また、上記円環部材２１と内輪１の円筒面５との間には、図１及び図３に示す ように円筒ころ軸受２４が組込まれている。この円筒ころ軸受２４は、環状のこ ろ保持器２５と、そのころ保持器２５により円周方向に１２０度間隔で配置され る３個の円筒ころ２６とから成り、この円筒ころ２６の転がりにより保持器１４ を内輪１に対して回転案内する。

【００２４】 また、上記円筒ころ２６の直径寸法は、円環部材２１と内輪１との間の間隔よ り大きく、各円筒ころ２６が円環部材２１と内輪の間で圧入状態で組込まれるよ うに設定されており、その円筒ころの圧入により、円環部材２１が円筒ころ２６ を頂点として変形し、その変形部分で円環部材２１が外輪２の円環部２２と点又 は線接触するようになっている。

【００２５】 この実施例のトルクリミッタは上記のような構造であり、内輪１を原動機側に 、外輪２を従動側にそれぞれ連結して使用する場合、通常の状態では、図２に示 すように保持器１４に組込んだコイルバネ２０の弾性によってローラ１３が外径 側に押し上げられ、内輪１と非接触状態で保持される。

【００２６】 この状態から、図６に示すようにローラ１３が円筒面５とカム面９の最小すき ま部１２に当接し、内輪１が矢印の方向に回転すると、図７に示すように板ばね ８のばね力によりローラ１３が円筒面５に押し付けられ、円筒面５とカム面９に 噛み込む。これにより、クラッチが成立し、外輪２が内輪５と一体で回転する。

【００２７】 上記の係合状態から、外輪２に負荷されるトルクが大きくなると、図７に鎖線 で示すように、今度はクラッチを構成している板ばね８がぬすみ１０側に撓み、 トルク伝達を継続する。そして、トルクが一定値を越えると、ローラ１３が最小 すきま部１２を通過し、カム面９の反対側に放出されてクラッチ機能を失う。こ のようにローラ１３が係合位置から放出されると、ローラ１３には板ばね８のば ね力が作用しなくなるため、再びコイルバネ２０の弾性によって外径側に押し出 され、内輪１に対して非接触状態で保持される。

【００２８】 上記のトルク伝達が開放された状態で原動機側が回転を続け、内輪１と外輪２ が相対回転すると、内輪１の回転荷重が円筒ころ２６を介して円環部材２１に伝 わる。このため、円環部材２１が外輪２の円環部２２の外径を中心にして内接転 がり運動をし、クリープを生じる。すなわち、円環部材２１の内側を円筒ころ２ ６が一周した時、円環部材２１と円環部２２は嵌合すき間δに円周率πを乗じた 量πδだけ相対回転する。この場合、前述したように嵌合すき間δの値を小さな 値で設定してあるので、保持器１４は内輪１の回転に対して低い速度で回転し、 ローラ１３を１回転当り微少な距離ずつ移動させ、長い時間をおいてローラ１３ が次の係合位置に致達する。

【００２９】 また、このローラ１３の移動中、常にコイルバネ２０によって各ローラ１３が 保持されるため、ローラ１３と内輪の円筒面５は非接触の状態で相対移動する。

【００３０】 このように、ローラ１３と円筒面５が係合するのはクラッチが成立している短 い時間だけであり、各係合位置の間を移動している空走期間は、ローラ１３と円 筒面５は非接触状態におかれるので、それらの表面の摩耗進行が抑えられる。

【００３１】 図８及び図９は他の実施例を示し、この例では、ローラの保持器を、ローラを 内輪に対して非接触状態で保持するための弾性部材として使用した例を示してい る。

【００３２】 すなわち、保持器１４のポケット１５のＰ．Ｃ．Ｄ（ピッチサークルダイヤ） を、内輪１の外径Ｄとローラ１３の径ｄの和よりも大きく（Ｐ．Ｃ．Ｄ＞Ｄ＋ｄ ）形成し、ローラ１３をポケット１５で受けて、内輪１と接触しないように保持 している。また、保持器１４を、合成樹脂のような弾性変形可能な材料で形成し 、その保持器１４の弾性力を、カム面９を形成する板ばね８のばね力より小さく なるように設定している。

【００３３】 この構造では、通常の状態では保持器１４によって各ローラ１３と内輪１の円 筒面５が非接触状態で保持されるが、ローラ１３が係合位置までくると、板ばね ８のばね力により保持器１４全体が撓んでローラ１３は内輪１に接触し、円筒面 ５とカム面９の間に噛み込む。

【００３４】 なお、上記の実施例では、内輪１を駆動側に外輪２を従動側にしたが、逆に外 輪２を駆動側にして内輪１を従動側にしても、上述と同じ作用を得ることができ る。

【００３５】

【効果】

以上のように、この考案は、係合子を弾性部材によって内輪と非接触状態で保 持し、係合子と内輪の接触距離を短くしたので、係合子や円筒面表面の摩耗を抑 制することができ、クラッチの耐久寿命を大きく向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のトルクリミッタを示す断面図

【図２】図１のII−II線に沿った断面図

【図３】図１のIII −III 線に沿った断面図

【図４】同上のクラッチ部分を拡大して示す断面図

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図

【図６】図４のVI−VI線に沿った断面図

【図７】図６の作用状態を示す断面図

【図８】他の実施例を示す断面図

【図９】同上の要部を拡大して示す断面図

【図１０】従来例を示す縦断正面図

【図１１】同上の縦断側面図

【符号の説明】

１ 内輪 ２ 外輪 ５ 円筒面 ８ 板ばね ９ カム面 １２ 最小すきま部 １３ ローラ １４ 保持器 １５ ポケット １９ バネ嵌挿孔 ２０ コイルバネ ２１ 円環部材 ２２ 円環部 ２６ 円筒ころ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内輪の外径面に円筒面を設け、その内輪
   に嵌合する外輪の内径面に、上記円筒面に対して円周方
   向に傾斜する複数のカム面を形成し、上記両軌道輪の間
   に組込んだ保持器のポケットに、上記円筒面とカム面の
   最小すきま部に係合する係合子を設け、その最小すきま
   部におけるカム面の表面を弾性変形可能に形成し、上記
   保持器に、駆動側の軌道輪の回転を保持器に減速して伝
   える減速手段を連結した自動復帰機能付トルクリミッタ
   において、上記係合子を円筒面に対して非接触状態で保
   持する弾性部材を設け、その弾性部材の保持力を、上記
   最小すきま部におけるカム面表面の弾性変形力よりも小
   さく設定したことを特徴とする自動復帰機能付トルクリ
   ミッタ。