JPH0754875A - 減速機及び減速機能を備えた自動復帰型トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長い時間間隔をおいて自動復帰し、トルク遮
断時の音や振動の少ないトルクリミッタを提供する。 【構成】 外輪２の内径側に、ゴム等の弾性材１５を介
してカムリング１４を設け、カムリング１４と内輪１
に、くさび形空所を形成する複数のカム面１７と係合面
１１を設ける。ローラ２１の保持器１９に一体で薄肉円
環５を設け、この薄肉円環５の複数箇所を転動体６の圧
入により外輪２の内筒面４に接触させて減速機Ａを形成
し、この減速機Ａの作用により保持器１９は低い速度で
ローラ２１を移動させる。また、ローラ２１がくさび形
空所を通過する際の音や振動は、カムリング１４をバッ
クアップする弾性材１５が吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、減速機と、減速機能
を備えた自動復帰型トルクリミッタに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、一般に用いられる減
速機として遊星歯車やウォーム等の歯車機構を利用した
ものが知られるが、この種の歯車を使用した減速機は、
減速比が通常数分の１から数十分の１までの範囲にあ
り、構造上数百分の１以上の大きな減速比をとることが
できない。

【０００３】また、複数の歯車を使用するために、比較
的高価なものとなり、形状も大きくなる問題がある。

【０００４】また、一般の産業機械において、機械の致
命的事故の防止のために、従動側が過負荷になると原動
機側の動力伝達を切離し、従動側が正常状態に回復する
と、自動的に元の状態に復帰して動力伝達を繰り返す安
全装置を組込む場合がある。この様な安全装置では、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
隔で自動復帰が繰り返されると、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。

【０００５】しかし、従来のこの種の安全装置として、
過負荷を防止するだけのシエアピンやトルクリミッタは
多く存在するが、正常状態に戻った時自動復帰できる機
能を備えた装置は少ない。

【０００６】また、自動復帰機能をもつトルクリミッタ
として、図１２に示すように、互いに接近する方向に加
圧される２つの円板５１、５２の間に、ボール５３と保
持器５４を組込み、一方の円板５１に設けたポケット５
５に対してボール５３を嵌合離脱させることにより円板
５１と保持器５４の間でトルクの伝達と遮断を行なうポ
ケットボール方式のトルクリミッタが存在するが、この
構造では、長い時間をかけて再復帰することができず、
また、ボール５３がポケット５５に嵌合離脱するときの
衝撃が大きく、トルクの伝達遮断時に大きな騒音や振動
が発生しやすい問題がある。

【０００７】この発明は、上記の問題を解決するために
なされたもので、その第１の目的は、簡単な構造とコン
パクトな形状で高い減速比を設定できる減速機を提供す
ることにある。

【０００８】また、この発明の第２の目的は、上記の減
速機を用いることにより長い時間間隔をかけて自動復帰
することができ、しかもトルクの伝達遮断時の騒音や振
動が少ないトルクリミッタを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、この発明の減速機は、内外に嵌合する２つの軌
道部材の対向する面にそれぞれ同芯の円筒面を形成し、
その両円筒面の間に薄肉円環を嵌合させ、この薄肉円環
と一方の円筒面との間に複数の転動体を圧入して、その
圧入位置で薄肉円環と他方の円筒面を接触させ、上記一
方の軌道部材を入力側に、薄肉円環を出力側に設定した
のである。

【００１０】また、上記第２の目的を達成するため、こ
の発明の自動復帰型トルクリミッタは、上記の減速機に
おける２つの軌道部材の間にカムリングを設け、そのカ
ムリングと一方の軌道部材との間に、係合子と、その係
合子を保持する保持器を組込み、上記カムリングと一方
の軌道部材の各対向面に、係合子が円周方向の複数の位
置で係合しその係合位置以外の位置で円周方向に自由に
移動できる係合面を設け、上記減速機の他方の軌道部材
とカムリングとを弾性材を介して共回りするように連結
し、かつ、上記保持器と減速機の薄肉円環とを連結した
構造としたのである。

【００１１】また、自動復帰型トルクリミッタの第２の
手段として、上記係合面と係合子とを、２つの軌道部材
に対して軸方向に対向させた構造を採用したのである。

【００１２】

【作用】上記構造で成る減速機においては、入力側の一
方の軌道部材が回転すると、その回転に伴なって圧入さ
れた転動体が同方向に公転し、静止状態にある他方の軌
道部材と薄肉円環との接触位置が移動する。

【００１３】公転する転動体が入力側の軌道部材に対し
て１周分回転すると、薄肉円環は、静止側の軌道部材の
円周面上を転がり運動をして、両者の接触位置も１周
し、また、入力側の軌道部材に対しては、圧入した転動
体の送り作用により同じ回転方向に連れ回りする。この
場合、軌道部材と薄肉円環との嵌合すき間、及び転動体
の圧入量を変数とし、それらを微小な値に設定すること
により、上記の転がり運動や連れ回りによる薄肉円環の
軌道部材に対する相対移動速度を極めて低くすることが
でき、数千分の一程度の大きな減速比を得ることができ
る。

【００１４】一方、この発明の自動復帰型トルクリミッ
タでは、２つの軌道部材が相対回転すると、一方の軌道
部材とカムリングの間で係合子が係合面の係合位置に係
合し、２つの軌道部材を一体で回転させる。この状態か
ら、他方の軌道部材に過負荷が加わると、カムリングに
連結する弾性材が弾性変形してカムリングの係合面が変
形し、さらに作用する負荷が増大した時点で係合子が係
合位置を通過し、トルク伝達が遮断される。

【００１５】このように係合子が係合位置を通過する
と、薄肉円環と接続する保持器が、減速機の作用により
一方の軌道部材に対して減速されて回転駆動されるた
め、係合子は低い速度で移動し、長い時間間隔をおいて
次の係合位置へ送られる。

【００１６】上記のトルクリミッタでは、カムリングと
他方の軌道部材の間に弾性材を介在させているため、係
合子が係合面の係合位置を乗り越える時の衝撃が弾性材
により吸収され、異音の発生や振動が軽減される。

【００１７】また、上記のトルクリミッタにおいて、軌
道部材に対して係合面と係合子を軸方向に対向させる
と、２つの軌道部材の径方向の寸法を縮少でき、トルク
リミッタをコンパクトに形成することができる。

【００１８】

【実施例】図１及び図２は、実施例の減速機を示してい
る。図において、１は固定軸７により静止状態に保持さ
れる内輪、２はその内輪１の外側に嵌合する外輪であ
り、この内輪１と外輪２の各対向面に、内外輪１、２と
同芯の円筒面３、４が形成されている。

【００１９】上記円筒面３、４の間には、内輪１の円筒
面３に対して、微小な嵌合すき間Δｄをもって薄肉円環
５が嵌め込まれている。また、薄肉円環５と外輪２の円
筒面４との間には、両者間の間隔よりも大きな直径ｄｗ
をもつ複数の転動体６が圧入されている。この転動体６
は、その圧入位置で薄肉円環５を変形させ、薄肉円環５
の内径面と内輪１の円筒面３とを接触させている。

【００２０】上記構造の減速機Ａでは、外輪２を図２の
矢印方向に回転させると、圧入された転動体６が、外輪
２と同じ回転方向に内輪１の回りを公転し、円筒面３と
の接触位置も移動する。

【００２１】転動体６が１周分公転すると、薄肉円環５
が内輪１の円筒面３上を内接転がり運動をし、また、外
輪２に対しては同じ回転方向に連れ回り運動を行う。こ
こで、内接転がり運動は嵌合すき間Δｄを、連れ回り運
動は転動体６の圧入量Δｄｗを微小な値に設定すること
により、数千分の一程度の大きな減速比を得ることがで
き、薄肉円環５は、外輪２の回転と同方向に極めて遅い
速度で回転する。

【００２２】なお、上記の例では、薄肉円環５と内輪１
を接触させたが、図３及び図４に示すように外輪２を固
定部材８に固定させ、薄肉円環５と外輪２が接触する構
造とする場合、同様の運動が起こる。このとき、内接転
がり運動と連れ回り運動の方向が逆となり、後者が大き
い場合は、内輪１が入力側、薄肉円環５が出力側とした
とき、薄肉円環５は内輪１の回転方向と同じ方向に極め
て遅い速度で回転する。

【００２３】一方、図５乃至図８は、上記の減速機Ａを
用いて形成した自動復帰型のトルクリミッタの実施例を
示している。なお、前述した部品と同じ機能を有する部
品については、同じ符号を付して説明を省略する。

【００２４】このトルクリミッタにおいては、内輪１の
減速機Ａとは反対側端部の外径面に、円筒状の係合面１
１を設け、内輪１の内径面に、カラー部材１２を介して
出力軸１３を連結している。

【００２５】また、内輪１の係合面１１と外輪２の間に
環状のカムリング１４を嵌合させ、そのカムリング１４
と外輪２の内径面２ａとの間に、その両者間のすき間を
埋める弾性材１５が充填されている。この弾性材１５
は、加硫ゴムやエラストマー等から成り、カムリング１
４と外輪２を共回りするように連結している。

【００２６】上記カムリング１４の内径面には、全体と
して円筒形をなす係合面１６が形成され、この係合面１
６に、円周方向に所定の間隔で内径方向に突出する複数
のカム面１７が形成されている。

【００２７】この各カム面１７は、内輪１の係合面１１
に対して円周方向に傾斜をもつように形成され、その係
合面１１との間でくさび形空所１８を形成している。

【００２８】一方、上記カムリング１４と内輪１の間に
は、上記減速機Ａを構成する薄肉円環５と一体に形成さ
れた環状の保持器１９が嵌め込まれている。この保持器
１９の周面には、上記カム面１７に対応した数のポケッ
ト２０が形成され、その各ポケット２０にそれぞれロー
ラ２１が組込まれている。

【００２９】上記ローラ２１の直径寸法Ｄは、カム面１
７と係合面１１で形成するくさび形空所１８の幅狭部１
８ａの寸法よりも大きく形成され、幅狭部１８ａの近傍
部でのみローラ２１がカム面１７と係合面１１に係合す
るように設定されている。また、上記幅狭部１８ａの近
傍以外の内輪１と外輪２間の寸法は、ローラ２１の直径
寸法Ｄより大きく形成され、ローラ２１が抵抗なく移動
できる大きさに形成されている。

【００３０】また、上記外輪２の端面には駆動力の入力
用のプーリ２２が取付けられ、そのプーリ２２の内径部
が軸受２３を介して出力軸１３に回転自在に支持されて
いる。

【００３１】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、プーリ２２に外部から回転力を加え、外
輪２及びカムリング１４を図６の矢印方向（時計回り方
向）に回転させると、ローラ２１がくさび形空所１８の
幅狭部１８ａに喰い込んでロック状態となり、外輪２及
びカムリング１４と共に内輪１が一体で回転する。

【００３２】この状態から、出力軸１３（内輪１）に作
用する負荷が増大すると、外輪２とカムリング１４の間
に介在した弾性材が弾性変形してカムリング１４が拡径
し、ローラ２１の喰い込み量が増大する。

【００３３】さらに、出力軸１３に加わる負荷が増大
し、くさび形空所１８の幅狭部１８ａをローラ２１が通
過すると、ローラ２１がトルクを伝達できなくなって内
輪１が空転し、プーリ２２から出力軸１３にトルクが伝
達されない。

【００３４】この場合、ローラ２１がくさび形空所１８
の幅狭部１８ａを通過する際に生じる衝撃音や振動は、
外輪２とカムリング１４間の弾性材１５が吸収し、騒音
や振動の発生が防止される。

【００３５】上記くさび形空所１８の幅狭部１８ａをロ
ーラ２１が通過し、動力の伝達が解除されると、減速機
Ａの作用により、保持器１９と一体になった薄肉円環５
が、外輪２に対して極めて遅い速度で相対回転する。こ
れにより、保持器１９は低い速度で回転運動し、ローラ
２１は長い時間をかけて次の係合位置に移動する。

【００３６】上記構造のトルクリミッタでは、外輪２と
カムリング１４間に介在した弾性材１５がカムリング１
４の変形をバックアップするため、カムリング１４の厚
みをより薄く設計することが可能になる。

【００３７】図９乃至図１１は、トルクリミッタの第２
の実施例を示している。この例では、内輪１を入力側、
外輪２を従動側としており、外輪２の端面３１にピン３
２を用いて減速リング３３を取付け、その減速リング３
３の内径に形成した円筒面４に、減速機Ａの薄肉円環５
を嵌合させている。また、内輪１の外径に設けた円筒面
３と薄肉円環５との間に複数の転動体６を圧入し、その
転動体６の圧入位置で薄肉円環５と減速リング３３を接
触させている。

【００３８】内輪１の端面には、ボルトを用いてクラッ
チ板３４を取付け、このクラッチ板３４と外輪２の端面
３１との間に、カムリング３５を嵌め込んでいる。この
カムリング３５は、ピン３６により軸方向に移動可能
で、かつ回転方向には外輪２と共回りするように連結さ
れ、そのカムリング３５と外輪２の端面３１との間に、
カムリング３５をクラッチ板３４に向かって押圧する弾
性材としての皿バネ３７を組込んでいる。

【００３９】また、カムリング３５とクラッチ板３４の
軸方向に対向する端面間には、それぞれ係合面３８、３
９が形成され、その係合面３８、３９の間に、係合子と
しての複数のボール４０と、そのボール４０を保持する
保持器４１を組込んでいる。

【００４０】上記カムリング３５の係合面３８には、所
定の間隔で軸方向に傾斜状に突出する複数のカム面４２
が形成され、このカム面４２とクラッチ板３４の係合面
３９との間でくさび形空所４３を形成している。

【００４１】また、上記保持器４１と薄肉円環５の端部
には、それぞれ互いに噛み合う歯車状の係合歯４４が形
成され、この係合歯４４の噛み合いにより保持器４１と
薄肉円環５が一体で共回りするように連結している。

【００４２】上記のトルクリミッタでは、図１０のよう
にボール４０が、カムリング３５とクラッチ板３４で形
成されるくさび形空所４３の位置にある時、内輪１がボ
ール４０のカム面４２との係合する方向に回転すると、
クラッチが成立し、カムリング３５とピン３６で連結し
ている外輪２が内輪１と一体で回転する。

【００４３】外輪２に加わる負荷トルクが大きくなる
と、皿バネ３７が撓んでカムリング３５が軸方向に移動
し、負荷トルクが許容値を越えると、図１１に示すよう
にボール４０がカム面４２を通過し、動力の伝達が解除
される。

【００４４】この場合、ボール４０がカム面４２を通過
する際に生じる衝撃は、カムリング３５をバックアップ
する皿バネ３７が吸収し、騒音や振動の発生が防止され
る。

【００４５】上記のように動力伝達が解除された状態で
内輪１が回転を続けると、減速機Ａの作用により薄肉円
環５は内輪の回転に対して極めて低い速度で回転する
が、この薄肉円環５に保持器４１が連結しているため、
薄肉円環５の回転に伴なって保持器４１が低速で回転
し、ボール４０を長い時間をかけて次の係合位置まで移
動させる。

【００４６】上記の構造のトルクリミッタでは、クラッ
チを構成するカムリング３５や、ボール４０、クラッチ
板３４、皿バネ３７等が外輪２に対して軸方向に配置さ
れるため、内輪１と外輪２の径方向の寸法を小さく設計
でき、トルクリミッタの形状をコンパクトに形成するこ
とができる。

【００４７】

【効果】以上のように、この発明の減速機は、歯車機構
を用いずに内外の軌道輪の間で薄肉円環が極めて小さい
距離ずつ移動することにより、簡単な構造で高い減速比
を得ることができ、高い減速比の減速機をコンパクトに
形成することができる。

【００４８】一方、この発明のトルクリミッタは、上記
減速機の作用により係合子を低速度で移動させるので、
簡単な構造で再復帰時間の長い自動復帰型のトルクリミ
ッタを提供することができる。

【００４９】また、軌道輪とカムリングの間に弾性材を
介在させることにより、トルクの伝達遮断時の衝撃を吸
収することができ、騒音や振動の発生を軽減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】減速機の実施例を示す断面図

【図２】図１のII−II線の断面図

【図３】減速機の他の実施例を示す断面図

【図４】図３のIV−IV線の断面図

【図５】トルクリミッタの実施例を示す断面図

【図６】図５のVI−VI線の断面図

【図７】図５のVII −VII 線の断面図

【図８】同上のクラッチ部分を拡大して示す断面図

【図９】トルクリミッタの第２の実施例を示す断面図

【図１０】同上のクラッチ部分を拡大して示す断面図

【図１１】図１０の作用状態を示す断面図

【図１２】従来例を示す断面図

【符号の説明】

１ 内輪 ２ 外輪 ３、４ 円筒面 ５ 薄肉円環 ６ 転動体 １１ 係合面 １４ カムリング １５ 弾性材 １７ カム面 １８ くさび形空所 １９ 保持器 ２１ ローラ ３３ 減速リング ３４ クラッチ板 ３５ カムリング ３７ 皿バネ ３８、３９ 係合面 ４０ ボール ４１ 保持器 ４２ カム面 ４３ くさび形空所 Ａ 減速機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内外に嵌合する２つの軌道部材の対向す
   る面にそれぞれ同芯の円筒面を形成し、その両円筒面の
   間に薄肉円環を嵌合させ、この薄肉円環と一方の円筒面
   との間に複数の転動体を圧入して、その圧入位置で薄肉
   円環と他方の円筒面を接触させ、上記一方の軌道部材を
   入力側に、薄肉円環を出力側に設定した減速機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の減速機における２つの
   軌道部材の間にカムリングを設け、そのカムリングと一
   方の軌道部材との間に、係合子と、その係合子を保持す
   る保持器を組込み、上記カムリングと一方の軌道部材の
   各対向面に、係合子が円周方向の複数の位置で係合しそ
   の係合位置以外の位置で円周方向に自由に移動できる係
   合面を設け、上記減速機の他方の軌道部材とカムリング
   とを弾性材を介して共回りするように連結し、かつ、上
   記保持器と減速機の薄肉円環とを連結して成る減速機能
   を備えた自動復帰型トルクリミッタ。
3. 【請求項３】 上記係合面と係合子とを、２つの軌道部
   材に対して軸方向に対向させた請求項２に記載の減速機
   能を備えた自動復帰型トルクリミッタ。