JPH06173976A - オン−オフクラッチ - Google Patents
オン−オフクラッチInfo
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- JPH06173976A JPH06173976A JP4130085A JP13008592A JPH06173976A JP H06173976 A JPH06173976 A JP H06173976A JP 4130085 A JP4130085 A JP 4130085A JP 13008592 A JP13008592 A JP 13008592A JP H06173976 A JPH06173976 A JP H06173976A
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- outer ring
- clutch
- central axis
- torque
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
- F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
- F16D41/061—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by movement having an axial component
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
Abstract
きなクラッチトルクを得る。 【構成】 外部回転系からトルクが伝達される内輪1
と、ボールスプライン9を介してハウジング4との間で
軸方向に移動自在で回転を拘束される外輪2と、軌道8
の円周方向に傾斜して配設される複数のころ3と、軌道
8の間隔を狭くする方向へ外輪2を付勢する予圧ばね5
と、外輪2との間で圧縮空気を導入されるシリンダ空隙
部12を形成するシリンダ6と、を有する。 【効果】 空隙部に圧縮空気を入れるとクラッチオフに
なり、空気を抜くとクラッチオンになる。
Description
を阻止し、クラッチオフでは正−逆両方向の回転を許容
するオン−オフクラッチに関する。
が、特定の条件においては、一方向側への回転を防止し
たい場合がある。従来このような場合には、回転防止機
構として電磁クラッチやブレーキ装置が用いられてい
た。そして、一方クラッチがこのような目的に用いられ
た例はなかった。又、電磁クラッチやブレーキ装置は、
回転を停止することができるトルクの大きさに対して、
相対的に形状が大きなものであった。
ける上記問題を解決し、クラッチ動作が確実で、形状が
小さくても大きなクラッチトルクを得ることができるオ
ン−オフクラッチを提供することを課題とする。
するために、請求項1の発明は、内側回転体と、外輪
と、ころと、支持手段と、付勢手段と、外輪移動手段
と、を有し、前記内側回転体は、トルクが伝達される第
一トルク伝達部とその中心軸まわりの単葉回転双曲面を
なす内側軌道面とを備え、前記外輪は、トルクが伝達さ
れる第二トルク伝達部と、前記内側軌道面との間で軌道
を形成するように前記中心軸まわりの単葉回転双曲面を
なす外輪軌道面とを備え、前記ころは、ころがり面が円
筒形状であり、前記軌道において該ころの中心線を前記
中心軸を含む断面から一定角度傾斜して前記軌道の円周
方向に複数個配設され、該ころの表面は前記内側軌道面
と前記外輪軌道面とに線状に接触し、前記支持手段は、
前記第二トルク伝達部に結合されて前記外輪を中心軸方
向に移動自在に支持すると共に、前記内輪を中心軸方向
の一定位置で回転自在に支持し、前記付勢手段は、前記
外輪を前記中心軸方向であって前記軌道の間隔を狭くす
る方向に付勢し、前記外輪移動手段は、前記付勢手段が
付勢する力より大きい力で前記外輪を前記軌道の間隔を
広くする方向に付勢する、ことを特徴とし、請求項2の
発明は、上記に加えて、前記移動手段を作動させる作動
手段と、作動を制御する制御手段と、を有することを特
徴とする。
る。内側回転体は支持手段により中心軸方向の一定位置
で回転自在に支持され、この支持手段は、外輪の第二ト
ルク伝達部と結合されると共に外輪を中心軸方向に移動
自在に支持するするので、内側回転体と支持手段との間
の回転及び中心軸方向の移動の関係は、内側回転体と外
輪との関係に置換される。次に、内側回転体と外輪とが
相対向するそれぞれの面を単葉回転双曲面とし、両面で
形成した軌道に複数個のころを傾斜させて両軌道面に線
接触するように構成し、外輪を付勢手段により軌道間隔
を狭める方向に付勢するので、内側回転体と外輪との間
ではころがり軸受クラッチとしての作用が生じ、両者
は、一方向側(以下「正転側」という)には相対回転す
るがその反対方向(以下「逆転側」という)ではクラッ
チされる。従って、支持手段を固定すると、内側回転体
は、そのトルク伝達部に外部回転系からトルクが伝達さ
れても、正転側には回転するが逆転側には回転しない。
その結果、外部回転系は、正転側には回転し得るが逆転
側の回転を阻止される。
で軌道間隔を広くする方向へ外輪を付勢する外輪移動手
段を設けるので、この外輪移動手段を作動させると、外
輪移動手段は付勢手段の付勢力に抗して外輪を軌道間隔
の広がる方向に付勢する。その結果、外輪移動手段の作
動時には、内側回転体と外輪との間が何れの回転方向に
もクラッチされることなく自由に回転し、外部回転系の
正逆両方向の回転が可能になる。即ち本発明によれば、
外輪移動手段を作動させるかどうかにより、外部回転系
の正逆両方向の回転を自在にするか又は、逆転のみを拘
束することができ、オン−オフ形一方クラッチとしての
作用が得られる。そしてこの場合、外輪移動手段を作動
させたときの外部回転系の回転停止にころがり軸受形状
の一方クラッチを用いるので、その軸受状構造により許
容面圧を大きくとることができ、従来のすべり摩擦を利
用した電磁クラッチやブレーキ装置のように大きな摺動
部分を必要としないため、その形状が小形化される。又
そのクラッチ動作も、瞬時に且つ確実に行われる。
の構成に加えて、外輪移動手段を作動させる作動手段
と、作動を制御する制御手段とを設けるので、制御手段
に信号を入力することにより、作動手段を制御して外輪
移動手段の作動を制御することができる。例えば、外部
回転系を駆動するモータの電源が喪失したような異常時
に、その信号を制御手段に入力するようにすれば、その
ようなときに外輪移動手段を作動させ、外部回転系が逆
転すれば直ちにクラッチしてその逆転を防止し、安全を
図ることが可能となる。
実施例を示す。本実施例の装置は、内側回転体としての
内輪1と、外輪2と、ころ3と、支持手段としてのハウ
ジング4と、付勢手段としての予圧ばね5と、外輪移動
手段の一例であるシリンダ6及び外輪2の外側面2b
と、を有する。
転双曲面をなす内側軌道面1aと、外部回転系からトル
クが伝達される第一トルク伝達部としてのキー溝1cと
を備え、外部装置に固定されるハウジング4に軸受7を
介して中心軸1b方向の一定位置で回転自在に支持され
ている。なお外部回転系との結合はキーに限らず、フラ
ンジその他の方法による結合であってもよいことは無論
である。
を形成するように中心軸1bまわりの単葉回転双曲面を
なす外輪軌道面2aと、トルクが伝達される第二トルク
伝達部2cとを備え、この部分でボールスプライン9を
介してハウジング4との間で回転が拘束されると共に、
中心軸1b方向に移動自在に支持される。このような外
輪2とハウジング4との結合は、インボリュートスプラ
インやトルク伝達ピン等他の手段であってもよい。
が円筒形状であり、軌道8においてころ3の中心線を中
心軸1bを含む断面から一定角度β(例えば15°)傾
斜して軌道の円周方向に複数個配設され、その表面は内
側軌道面1aと外輪軌道面2aとに線状に接触するよう
になっている。又ころ3は、それぞれが相互に干渉する
ことなく円滑に回転するように、保持器10によりそれ
ぞれの間が位置保持されている。
は、上記の如く、ころ3と線状に接するように、それぞ
れ次式に示す双曲線を中心線1b回りに回転させた単葉
回転双曲面としている。 yi2 /ai2 −xi2 /bi2 =1 yo2 /ao2 −xo2 /bo2 =1 ここで、xi 、xo は、それぞれ内輪軌道面1a、外輪
軌道面2aの原点から中心線1b方向への距離、yi 、
yo は、それぞれ、中心線1bを含む任意断面における
内輪軌道面1a、外輪軌道面2aの中心線1bからの距
離、又、ai、bi、ao、boは定数である。今、内
外輪の小径側の基準面(双曲線の原点面)における中心
線1bから軌道8の中心までの距離をF、ころ3の半径
をr、傾斜角をβとして、F=9、r=1.5 、β=15
°の場合の計算を行うと(計算は複雑であるため省略す
る)、ai、bi、ao、boの値はそれぞれ、約7.
5、30.1、10.5、37となり、内外輪軌道面の
単葉回転双曲面の形状が与えられる。
道8の間隔を狭くする方向(図において左から右の方
向)へ外輪2を付勢する。なお本実施例では、予圧ばね
5を皿ばねとして付勢手段にのみ用いているが、その外
輪2側及びハウジング4側の端部を外輪2及びハウジン
グ4に嵌合させることにより、外輪2の付勢と共に両者
間でトルクが伝達されるようにし、ボールスプライン9
を省略するような構造にしてもよい。
で取り付けられ、その内筒の大部分が外輪2の外側面2
bに接触し、両者の間で気密なシリンダ空隙部12を形
成している。又シリンダ6には、シリンダ空隙部12に
圧縮空気を導入するために圧縮空気管を結合する開口部
6aが設けられる。この場合、外輪2の軸方向の受圧面
2dの面積と圧縮空気の圧力との関係は、シリンダ空隙
部12内に生ずる圧力により、予圧ばね5の付勢力より
強い力で軌道8の間隔を広げる方向(図において右から
左)に外輪2を押すように定める。
ラッチの動作は次のようになる。シリンダ空隙部12に
圧縮空気を供給しないときには、予圧ばね5の付勢力が
はたらき、本クラッチは通常のころがり軸受クラッチと
して作動する。即ち、内輪1が右側から見て左方向に回
転(正転)されるときには、ころ3の作用により、予圧
ばね5の付勢力に抗して内外輪1、2間が引き離され、
軌道8の間隔が広がり、回転を拘束された外輪2に対し
て内輪1は自由に回転する。一方、内輪1が上記と反対
方向に回転(逆転)するときには、上記と反対の作用が
生じ、予圧ばね5の付勢力と内外輪間の引き寄せ力とに
より、軌道8の間隔が狭まり内外輪間は逆転と同時にク
ラッチされる。
ているときには、外輪2は予圧ばね5の付勢力より強い
力でその反対方向即ち軌道8の間隔を広げる方向に押さ
れるので、クラッチ方向である逆転側に内輪1が回転さ
れても、軌道8の間隔が狭められることがない。従って
この場合には、内輪1は正転、逆転の何れの方向にも自
由に回転する。
給されていないクラッチされた状態から、圧縮空気を供
給して自由回転状態にする場合において、クラッチトル
クが大きいときには、受圧面2dの面積を大きくし且つ
圧縮空気の圧力を高くしても、外輪2を軸方向に動かす
ことができない場合がある。このような場合には、内輪
1を少しでも正転側に回すことにより、容易にクラッチ
トルクを抜くことができる。
ンダ6と圧縮空気とを用いたが、例えば、外輪2をソレ
ノイド等で直接押す方法や、テコを介して外輪2に結合
されたレバーを押す方法等、他の方法を用いてもよい。
又、外輪移動手段を自動的に作動させるように制御して
もよいし、もしくは必要に応じて人の操作で作動させる
ようにしてもよい。
段と作動を制御する制御手段とを設ける場合の一例を示
す。オン−オフクラッチ本体100の圧縮空気導入用開
口部6aには、作動手段としての圧縮空気源20及び電
磁弁21、22により、圧縮空気管23を介して圧縮空
気が導入される。電磁弁21は通電開、電磁弁22は通
電閉のタイプのものである。そしてそれぞれの電磁弁に
は、制御手段としてのコントローラ24を介して電源が
供給される。
により電磁弁21、22への供給電源を制御し、電磁弁
21を開にすると共に電磁弁22を閉にすれば、シリン
ダ空隙部12に内圧が生じて内輪1のフリー回転が可能
になり、又必要により、電磁弁21を閉にすると共に電
磁弁22を開にすれば、シリンダ空隙部12の内圧が解
除されて逆転時に内外輪間をクラッチ状態にすることが
できる。なお、ソレノイド等で直接又はテコとレバーと
を介して外輪2を移動させるような場合にも、同様な構
成にすることができる。
用例を示す。本例は、工作機械のボールねじ式テーブル
昇降装置の縦軸200の軸端にオン−オフクラッチ10
0を取り付け、これを安全装置として用いた例である。
縦軸200はモータ201により正逆両方向に回転さ
れ、その回転により縦軸200に取り付けられたボール
ねじ202が図示しないテーブルを昇降させるようにな
っている。そして、縦軸200の下端部では、クラッチ
100のハウジング4を工作機械のフレーム203に取
り付けて固定し、内輪1に縦軸200の軸端200aを
挿入して図示しないキーで両者が一体回転するように結
合し、シリンダ6の開口部6aに圧縮空気管23を結合
している。圧縮空気系統は、例えば図3に示すような構
成にする。そして、駆動モータ201への供給電源が停
止した場合等の非常事態が発生すると、これを検知して
その信号をコントローラ24に入力し、電磁弁21を閉
め電磁弁22を開き、空気の供給を遮断すると共にシリ
ンダ内部の空気を逃がし、縦軸200が逆転すれば直ち
にクラッチさせるようにする。なお、モータ201と電
磁弁21、22とが同一電源で駆動されるような場合に
は、特に制御信号を入力することなく、電源喪失により
上記動作が得られる。
る。同図(a)に示す通常運転状態では、矢印Aに示す
如く圧縮空気を供給して外輪2を矢印Bに示す上方に押
し上げ、予圧ばね5を圧縮してクラッチを不作動状態に
することにより、縦軸200を矢印Cに示す如く正逆両
方向に回転可能にする。同図(b)に示す非常停止状態
では、例えば停電等の非常時に、図3に示すような装置
により圧縮空気の供給を遮断すると共に内圧を逃がし、
予圧ばね5が矢印B´方向に外輪2を付勢できるように
する。その結果、クラッチは作動状態になり、縦軸20
0は矢印C´に示す正方向にのみ回転可能で、テーブル
が降下する逆転はクラッチされ、装置の安全が図られ
る。同図(c)は、再びクラッチを切って非常停止から
復帰するときの状態を示す。この適用例の装置では逆転
時に大きなクラッチトルクがかかるため、復帰時には縦
軸200を正転させ、クラッチに作用していた負荷トル
クを解除した後、矢印A方向から圧縮空気を導入して外
輪2を矢印B方向に持ち上げ、矢印Cの如く再び正逆回
転可能にする。
ねじの落下が防止され、フェイルセイフが達成される。
そしてこの場合、一方クラッチとしてころがり軸受クラ
ッチを用いるので、その軸受状構造から許容面圧を大き
くとることができるため、コンパクトな形状で大きな負
荷トルクが得られる。そして本実施例では、支持手段と
して軸受7(図1参照)を設けているので、これが内輪
1を介して縦軸200のサポートベアリングとなるた
め、回転系が簡素化しコスト低減が図られる。
作が瞬時に行われるようにころ3の作用を補助するもの
であるから、その付勢力は大きくなくてもよい。従っ
て、予圧ばね5をその反対方向に押すときにも大きな力
を必要とせず、このために使用する圧縮空気は、通常工
場で使用する圧力のもので十分である。又、本オン−オ
フクラッチは、以上のような非常用としての用途のみな
らず、位置決めクランプ用等の通常の用途にも適用でき
るものである。
発明においては、確実なクラッチ動作の下に、大きさの
割りに大きなクラッチトルクを得ることができ、請求項
2の発明においては、上記に加えて、作動を制御する制
御手段を設けるので、制御手段に適当な信号を入力する
ことにより、目的に合わせてクラッチのオン−オフ動作
を制御することができる。
である。
の説明図である。
ル昇降装置に適用する場合の説明図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 内側回転体と、外輪と、ころと、支持手
段と、付勢手段と、外輪移動手段と、を有し、 前記内側回転体は、トルクが伝達される第一トルク伝達
部とその中心軸まわりの単葉回転双曲面をなす内側軌道
面とを備え、 前記外輪は、トルクが伝達される第二トルク伝達部と、
前記内側軌道面との間で軌道を形成するように前記中心
軸まわりの単葉回転双曲面をなす外輪軌道面とを備え、 前記ころは、ころがり面が円筒形状であり、前記軌道に
おいて該ころの中心線を前記中心軸を含む断面から一定
角度傾斜して前記軌道の円周方向に複数個配設され、該
ころの表面は前記内側軌道面と前記外輪軌道面とに線状
に接触し、 前記支持手段は、前記第二トルク伝達部に結合されて前
記外輪を中心軸方向に移動自在に支持すると共に、前記
内輪を中心軸方向の一定位置で回転自在に支持し、 前記付勢手段は、前記外輪を前記中心軸方向であって前
記軌道の間隔を狭くする方向に付勢し、 前記外輪移動手段は、前記付勢手段が付勢する力より大
きい力で前記外輪を前記軌道の間隔を広くする方向に付
勢する、 ことを特徴とするオン−オフクラッチ。 - 【請求項2】 前記移動手段を作動させる作動手段と、
作動を制御する制御手段と、を有することを特徴とする
請求項1に記載のオン−オフクラッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4130085A JPH086764B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | オン−オフクラッチ及びこれを用いた昇降装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4130085A JPH086764B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | オン−オフクラッチ及びこれを用いた昇降装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06173976A true JPH06173976A (ja) | 1994-06-21 |
JPH086764B2 JPH086764B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=15025620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4130085A Expired - Lifetime JPH086764B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | オン−オフクラッチ及びこれを用いた昇降装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH086764B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013146776A1 (ja) | 2012-03-28 | 2013-10-03 | 株式会社ユニバンス | クラッチ装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0374641A (ja) * | 1989-05-08 | 1991-03-29 | Nobuo Takada | ころがり軸受クラッチ |
JPH03260422A (ja) * | 1990-03-08 | 1991-11-20 | Kubota Corp | ころがりクラッチ |
-
1992
- 1992-04-22 JP JP4130085A patent/JPH086764B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0374641A (ja) * | 1989-05-08 | 1991-03-29 | Nobuo Takada | ころがり軸受クラッチ |
JPH03260422A (ja) * | 1990-03-08 | 1991-11-20 | Kubota Corp | ころがりクラッチ |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013146776A1 (ja) | 2012-03-28 | 2013-10-03 | 株式会社ユニバンス | クラッチ装置 |
US9523398B2 (en) | 2012-03-28 | 2016-12-20 | Univance Corporation | Clutch device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH086764B2 (ja) | 1996-01-29 |
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Legal Events
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