JPH0690601A

JPH0690601A - 耕耘機の安全装置

Info

Publication number: JPH0690601A
Application number: JP24195292A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Niki; 基晴仁木
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1994-04-05

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、耕耘機において、耕耘爪から駆動
機構に向かう過大な負荷の伝達を遮断すると共に、自動
的に正常なトルク伝達状態に復帰できる安全装置を提供
する。【構成】駆動軸Ｂに連結する内輪１に、円筒面５を、
耕耘爪Ｄに連結する外輪２に、板ばね７による係合面９
を形成し、内外輪１、２間に設けた保持器１４にローラ
１３を組込む。内輪１と保持器１４間に圧入した円筒こ
ろ２２により、保持器１４を径方向に変形させ、保持器
１４と外輪２に関連して設けた両円環部１７、１９を接
触させる。この構造では、耕耘爪Ｄに過大な負荷が加わ
ると、板ばね７が変形してローラ１３が係合位置を通過
する。この保持器１４は、外輪２の円環部１９を中心に
転がり運動してクリープを起こし、ローラ１３を次の係
合位置まで移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、耕耘機の駆動部に対
して耕耘爪から過大な負荷が加わることを防止する安全
装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】ロータリ式耕耘機において
は、運転中に耕耘爪が石と衝突したり、高硬度の土等に
打ち込まれたりすると、耕耘爪から耕耘機の駆動機構や
爪の取付け部材等に大きな負荷が加わり、駆動機構等が
損傷を受けるため、耕耘爪から駆動機構等に向かう過大
な負荷を遮断するための安全装置が求められる。

【０００３】従来このような耕耘機の安全装置として、
実開昭６０−４４５０５号公報に、正逆転切換可能な爪
軸に爪取付け体を取付け、この爪取付け体に正逆転用刃
部を有する耕耘爪を揺動自在に取付け、この爪取付け体
と爪軸の間に、耕耘爪の耕耘反力を受けてその正逆転で
の各姿勢を保持するシャーピンを設けたものが提案され
ている。この構造では、耕耘爪に過大な負荷が加わる
と、シャーピンが折損して爪取付け部材と爪軸を空回り
させ、駆動機構の損傷を防止する。

【０００４】しかしながら、上記のようにシャーピンの
折損を利用する構造では、耕耘爪等が修理や負荷の変化
によって正常な状態に回復した場合、その都度新たなシ
ャーピンを補充する必要があるため、復旧作業に手間が
かかり、運転効率が悪い欠点がある。

【０００５】そこで、この発明は、耕耘爪から駆動機構
等へ過大トルクが伝わることを防止すると共に、正常な
トルク伝達状態への復帰を容易に行なうことができる安
全装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、耕耘機の駆動部材と耕耘爪の取付け部
材とを相対回転可能に連結し、その駆動部材と取付け部
材の間に、自動復帰機能を備えるトルクリミッタを組込
んだのである。

【０００７】また、この発明の第２の手段は、上記トル
クリミッタが、駆動部材に連結する軌道輪と爪の取付け
部材に連結する軌道輪との間に係合子を保持する保持器
を設け、上記両軌道輪の対向する面の一方に円筒面を、
他方に上記円筒面との間で係合子を係合させる係合面を
設け、上記係合面を弾性変形可能に形成すると共に、上
記保持器に、駆動部材の回転を減速して伝える減速手段
を連結して構成したのである。

【０００８】さらに、第３の手段は、上記減速手段を、
爪の取付け部材に連結する軌道輪と保持器とにそれぞれ
共回りするように関連させて設けられ、互にすき間をも
って内外に嵌合する円環部と、上記保持器と駆動部材に
連結する軌道輪との間に圧入され、上記保持器に関連し
た円環部を変形させて両円環部を接触させる転動体と、
から構成したのである。

【０００９】また、この発明の第４の手段は、上記第２
と第３の手段において、上記係合面に、係合子が円周方
向に嵌まり込む凹所を設け、その凹所の両側に上記係合
子の係合部を形成した構造を採用したのである。

【００１０】

【作用】上記構造で成る安全装置においては、耕耘爪に
加わる負荷がトルクリミッタの設定トルクを越えると、
トルク伝達が切れ、駆動部材と爪の取付け部材が空回り
する。一方、トルク伝達が切れたトルクリミッタは、再
び自動的に復帰し、トルク伝達状態を復旧させる。

【００１１】また、第２の手段では、駆動部材と耕耘爪
に連結した軌道輪が相対回転すると、係合子が円筒面と
係合面の間に係合し、両軌道輪を一体で回転させる。こ
の状態で耕耘爪に過負荷が加わると、係合面が弾性変形
し、係合子が円筒面と係合面の係合位置を通過して、ト
ルク伝達が開放される。通過した係合子は、保持器によ
って次の係合位置に向かって移動されるが、保持器が減
速手段により駆動側の軌道輪に対して減速されるため、
係合子は低速で移動し、長い時間をかけて次の係合位置
まで移動する。

【００１２】一方、上記第３の手段においては、保持器
が係合子を次の係合位置まで移動させる場合、保持器
は、接触した両円環部の転がりにより回転移動される
が、この場合、内外に嵌合する円環部同士が接触転がり
すると、クリープが生じ、両円環部は１回転で嵌合すき
間に円周率を乗じた距離だけ円周方向に相対移動する。
したがって、上記嵌合すき間を、両円環部の呼び径寸法
に対して十分に小さい値で設定することにより、係合子
が次の係合位置に達するまでの時間を著しく長くするこ
とができる。

【００１３】また、上記第４の手段では、係合面の凹所
に嵌まり込んだ状態で係合子が正逆いずれかの方向に回
転すると、凹所の両側の係合部と係合し、トルク伝達を
行なうことができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１乃至図６は実施例の耕耘機の安全装置
を示している。図においてＡは、耕耘機のエンジンにベ
ルトを介して連結するスプロケットであり、このスプロ
ケットＡにキーＦによって駆動軸Ｂが一体に連結されて
いる。また、駆動軸Ｂの両端部には、周面に複数の耕耘
爪Ｄを固定した爪取付け軸Ｃ、Ｃ’が回転自在に支持さ
れており、この各爪取付け軸Ｃ、Ｃ’と駆動軸Ｂの間
に、自動復帰機能付きのトルクリミッタＥ、Ｅが組込ま
れている。

【００１５】上記トルクリミッタＥは、図２乃至図５に
示すように、駆動軸Ｂにキー２６を介して連結する内輪
１と、爪取付け軸Ｃの内径面に圧入固定される外輪２を
嵌合させ、その内輪１と外輪２の一端を軸受３と蓋部材
１８により、他端を軸受４と軸受箱２３により回転自在
に支持している。

【００１６】上記内輪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の内径面に
は、円周方向に等間隔で８ケ所の切欠き６が形成されて
おり、その各切欠き６に、ほぼ正八角形のリング状をし
た板ばね７が組込まれている。

【００１７】この板ばね７は、８等分に分割されたばね
板８で形成され、その各ばね板８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係合面９を形成して
いる。また、上記各ばね板８は、外輪２の各切欠き６の
間でわずかに締まり嵌めの状態で組込まれ、各ばね板８
と外輪２の内径面との間には、ばね板８の変形を許容す
るぬすみ２４が設けられている。

【００１８】上記各ばね板８の中央部には、外輪２に向
かって折れ曲がる凹所１０が形成され、その凹所１０
に、後述する係合子としてのローラ１３が嵌まり込むよ
うになっている。上記凹所１０の内面は、円周方向に対
して同じ角度θで逆方向に傾斜する傾斜面１１、１２で
形成され、その両傾斜面１１、１２と円筒面５の間にロ
ーラ１３が嵌合すると、各ばね板８がわずかに撓み、弾
性力によりローラ１３を内輪１に向かって押し付ける。
また、上記凹所１０の両側と円筒面５の間には、係合面
９と円筒面５間の最小すきま部ａ、ａが形成されてお
り、その最小すきま部ａ、ａの寸法が、ローラ１３の径
寸法よりも小さく設定されている。

【００１９】また、上記板ばね７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、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。

【００２０】このローラ１３は、上記係合面９と円筒面
５間の最小すきま部ａの近傍でのみ係合面９と円筒面５
に係合し、ばね板８がぬすみ２４側に撓んだ時には、そ
のばね板８と円筒面５間にできる間隔をローラ１３が通
過できるようになっている。

【００２１】また、上記保持器１４の先端部は、軸受３
側に突出しており、その突出部分１４ａに、クリープ外
輪１６が連結されている。このクリープ外輪１６は、内
径面に内外輪と同軸の円環部１７が形成され、その端部
と上記突出部分１４ａの外径面に設けた凹凸部２５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
合によってクリープ外輪１６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。

【００２２】また、外輪２の先端部に圧入される蓋部材
１８には、クリープ外輪１６の内側に嵌まり込む環状突
起１８ａが形成され、その環状突起１８ａの外径面に、
上記円環部１７に嵌合する円環部１９が形成されてい
る。この場合、上記円環部１７と円環部１９の嵌合すき
間δは、円環部１７の内径寸法と円環部１９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】一方、上記クリープ外輪１６と内輪１の円
筒面５との間には、図２及び図３に示すように円筒ころ
軸受２０が組込まれている。この円筒ころ軸受２０は、
環状のころ保持器２１と、そのころ保持器２１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２２
とから成り、この円筒ころ２２の転がりにより保持器１
４を内輪１に対して回転案内する。

【００２４】また、上記円筒ころ２２は、クリープ外輪
１６と内輪１の間で圧入状態で組込まれており、その円
筒ころ２２の圧入により、クリープ外輪１６が円筒ころ
２２を頂点として変形し、その変形部分で円環部１７が
外輪２の円環部１９と線接触するようになっている。

【００２５】この実施例の耕耘機の安全装置は上記のよ
うな構造であり、次にその作用を説明する。

【００２６】図２及び図５に示すように、トルクリミッ
タＥにおける各ばね板８の凹所１０にそれぞれローラ１
３が嵌まり込んだ状態で、駆動軸Ｂ（内輪１）が左回り
に回転すると、ローラ１３が凹所１０の左側の傾斜面１
１と円筒面５に噛み込んでストラット角θのクラッチが
成立し、外輪２が内輪１と一体で回転する。逆に、図５
の状態から駆動軸Ｂが右回りに回転すると、凹所１０の
右側の傾斜面１２と円筒面５の間にローラ１３が噛み込
み、ストラット角θのクラッチが成立する。すなわち、
駆動軸Ｂが左右いずれの方向に回転しても、クラッチが
成立し、耕耘爪Ｄにトルクが伝達される。

【００２７】上記のクラッチの成立状態から、耕耘爪Ｄ
（外輪２）に負荷するトルクが大きくなると、ばね板８
がぬすみ２４側に撓み、ストラット角θの減少と共に負
荷できるトルクが小さくなる。そして、過負荷が継続す
ると、ローラ１３が最小すきま部ａを通過し、クラッチ
として作用していた凹所１０の外側に放出されてクラッ
チ機能を失う。

【００２８】上記のトルク伝達が開放された状態で、駆
動軸Ｂ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２２を介してクリープ
外輪１６に伝わる。このため、円環部１７が外輪２の円
環部１９の外径に対して転がり運動をし、クリープを生
じる。すなわち、円環部１７の内側を円筒ころ２２が一
周した時、円環部１７と円環部１９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の値を円環部１７、１９の呼
び径に対して数百分の１以下の小さな値で設定してある
ので、保持器１４は内輪１の回転に対して著しく低い速
度で回転し、ローラ１３を微少な距離ずつ移動させる。

【００２９】したがって、耕耘爪Ｄと爪取付け軸Ｃが異
常事態によってトルクリミッタＦが停止した後、長い時
間をおいてローラ１３が次の係合位置に到達することに
なり、十分な時間的余裕をもった自動復帰を繰り返すこ
とができる。このため、耕耘作業中、旋回時のコーナ部
などで耕耘爪Ｄに石等が衝突した場合、トルクリミッタ
Ｅがトルクの伝達を切って耕耘爪Ｄや駆動軸Ｂ等の破損
が防止される一方、コーナ部を通過した後はトルクリミ
ッタＥが自動復帰して耕耘爪Ｄが再び回り出すため、連
続した作業が可能になる。また、トルクリミッタＥの自
動復帰に所定の時間間隔があるために、石等が数多く存
在する場合においても、回転の復帰によって耕耘爪が何
回も石等に衝突するような事態を回避することができ、
耕耘爪Ｄの損傷を防止することができる。

【００３０】図７は、第２の実施例を示す。この例で
は、係合面９を形成する各ばね板８の中央部分に、円筒
面５に向かう突起３１を設けている。この突起３１は、
内向きに対称に傾斜する２つの傾斜面３２、３３から形
成され、その傾斜面３２、３３と円筒面５の接線とのな
す角度を、ローラ１３を傾斜面３２、３３と円筒面５の
間で挾み込んでクラッチとして作用するような角度で設
定している。

【００３１】他の構造は、上述した第１の実施例と同じ
であり、同一部品には同一の符号を説明を省略する。

【００３２】上記の構造においては、ローラ１３が突起
３１の内側に入り込んだ時点で、傾斜面３２、３３及び
円筒面５とローラ１３との間でクラッチが成立するが、
このクラッチの楔作用によってばね板８が外向きに変形
すると、ばね板８の内部には大きな曲げ応力が発生し、
はね板８からローラ１３に対して大きな弾性反発力が生
じる。このため、ばね板８の曲げ応力は、ばね板に対す
るローラの接触角度がゼロに近づくに従って増大し、そ
れに比例して伝達トルクの大きさも増大する。したがっ
て、ばね板８が最大の曲げ応力を示す位置で最大の伝達
トルクを発生させることができ、大きなトルクを効率よ
く伝達することができる。

【００３３】図８は第３の実施例を示す。この例では、
外輪２の内径面に組込んだ８個のばね板８ａ〜８ｈを、
その各々のピッチ（ローラ１３と係合する位置の間隔）
がそれぞれ異なるように配置し、その各ばね板８ａ〜８
ｈの内面に、内輪１の円筒面５に対してくさび形空間を
なす係合面９を形成している。

【００３４】また、保持器１４の周面に、上記各ばね板
８ａ〜８ｈのピッチと同一のピッチで８個のポケット１
５を形成し、そのポケット１５に係合子としてのローラ
１３を組込んでいる。

【００３５】上記の構造においては、全てのばね板８ａ
〜８ｈにローラ１３が当接した状態で、外輪２に負荷す
るトルクが大きくなると、ばね板８ａ〜８ｈが撓み、過
負荷が継続すると、ローラ１３が各板ばねと円筒面の間
を通過する。このときの全てのばね板８ａ〜８ｈが同時
に撓んで作用するときの伝達トルクをリミッタトルクＴ
に設定する。

【００３６】次に、保持器１４がローラ１３を次の係合
位置まで移動させるが、この場合、先ず最初にばね板８
ｄにローラ１３が再係合したとすると、この時の係合
は、ばね板８ｄだけが係合し、不等ピッチで配置される
他のばね板８ａ〜８ｃ、８ｅ〜８ｈは係合しないため、
伝達トルクはリミッタトルクＴよりも小さく、プロペラ
Ｄは回転しない。

【００３７】同じ様に、他のばね板８ａ〜８ｃ、８ｅ〜
８ｈも順次ローラ１３に係合するが、その各場合も８個
のばね板が同時に係合しないため、伝達トルクは小さ
く、耕耘爪Ｄは回転しない。このため、設定トルクでの
ローラ１３の係合間隔は、第１及び第２実施例のように
板ばねを等ピッチに配置したものに比べて８倍になり、
トルクリミッタが自動復帰する時間間隔が８倍に延長さ
れる。

【００３８】一方、図９及び図１０は第４の実施例を示
す。この例では、クリープを生じる円環部同士の接触
を、転動体の圧入による変形を利用する代わりに、一方
の円環部を偏心させることにより行なっている。

【００３９】すなわち、内輪１の外径面に、円筒面５に
対して偏心量εで偏心する偏心面４１を設け、その偏心
面４１に軸受４２を取付け、この軸受４２の外径面にＯ
リング４３を介して保持器１４の内径面を接触させてい
る。これにより、内輪１に対し保持器１４に径方向の力
を付与して保持器１４を偏心させており、その偏心によ
って保持器１４に形成した円環部４４を、外輪２に形成
した円環部４５に線接触させている。

【００４０】上記の構造においては、保持器１４は偏心
した両円環部４４、４５の接触転がりにより回転方向に
駆動されるが、円環部４４、４５同士が転がり運動をす
ると、両円環部４４、４５は１回転で偏心量εにπを乗
じた距離だけ円周方向に相対移動し、クリープを起こ
す。

【００４１】なお、上記の各実施例では、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。また、このように外輪２を駆動側にした場
合、図１において、スプロケットＡの内径面と直接外輪
２を嵌合させ、爪取付け軸Ｃに内輪１を直接連結するこ
とが可能となり、耕耘機の駆動部の構造を簡略化するこ
とができる。

【００４２】

【効果】以上のように、この発明の耕耘機の安全装置に
おいては、駆動部材と耕耘爪の間に自動復帰機能付きの
トルクリミッタを設けたので、耕耘軸から駆動部材に向
かう過大な負荷をトルクリミッタで遮断できる一方、ト
ルク伝達状態への復帰を自動的に行なうことができ、シ
ャーピンの交換などの復旧作業が不要になって安定した
効率のよい耕耘機の運転を行なうことができる。

【００４３】また、この発明の第２乃至第４の手段によ
れば、トルクリミッタによるトルク伝達の遮断から再連
結までの時間間隔をクリープ現象によって著しく長くで
きるので、異常状態からの回復や機械停止のための十分
な時間的余裕を備えた耕耘機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の耕耘機の安全装置を示す断面図

【図２】同上のトルクリミッタを拡大して示す断面図

【図３】図２のIII −III 線に沿った断面図

【図４】図２のIV−IV線に沿った断面図

【図５】同上のクリープ発生部分を拡大して示す断面図

【図６】同上のクラッチ部分を示す断面図

【図７】第２の実施例を示す断面図

【図８】第３の実施例を示す断面図

【図９】第４の実施例を示す断面図

【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図

【符号の説明】

Ｂ駆動軸Ｃ、Ｃ’ 爪取付け軸Ｄ耕耘爪Ｅトルクリミッタ１内輪２外輪５円筒面７板ばね８ばね板９係合面１０凹所１３ローラ１４保持器１６クリープ外輪１７、１９円環部２２円筒ころ３１突起４１偏心面４４、４５円環部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耕耘機の駆動部材と耕耘爪の取付け部材
とを相対回転可能に連結し、その駆動部材と取付け部材
の間に、自動復帰機能を備えるトルクリミッタを組込ん
だ耕耘機の安全装置。
【請求項２】上記トルクリミッタが、駆動部材に連結
する軌道輪と爪の取付け部材に連結する軌道輪との間に
係合子を保持する保持器を設け、上記両軌道輪の対向す
る面の一方に円筒面を、他方に上記円筒面との間で係合
子を係合させる係合面を設け、上記係合面を弾性変形可
能に形成すると共に、上記保持器に、駆動部材の回転を
減速して伝える減速手段を連結して構成されている請求
項１に記載の耕耘機の安全装置。
【請求項３】上記減速手段を、爪の取付け部材に連結
する軌道輪と保持器とにそれぞれ共回りするように関連
させて設けられ、互にすき間をもって内外に嵌合する円
環部と、上記保持器と駆動部材に連結する軌道輪との間
に圧入され、上記保持器に関連した円環部を変形させて
両円環部を接触させる転動体と、から構成した請求項２
に記載の耕耘機の安全装置。
【請求項４】上記係合面に、係合子が円周方向に嵌ま
り込む凹所を設け、その凹所の両側に上記係合子の係合
部を形成した請求項２又は３に記載の耕耘機の安全装
置。