JPH08135692A - トルクリミッタ付きクラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クラッチ機能とトルクリミッタ機能とを兼ね
備え、出力軸からの逆入力による操作が可能であり、し
かも構造が簡単なトルクリミッタ付きクラッチを提供す
る。 【構成】 この実施例のトルクリミッタ付きクラッチ
は、１方向ローラクラッチＡと、１方向ローラクラッチ
Ａの外輪１の外径に嵌合されたコイルバネ６と、外輪１
の外径にコイルバネ６を介して装着されたハウジング７
とを主要な構成要素とする。コイルバネ６の一端６ａは
外径側に屈曲し、ハウジング７の一方の端部内径に設け
られた凹部７ａに適合連結される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転トルクの伝達・遮
断を行なうクラッチ機能と、過大トルクの遮断を行なう
トルクリミッタ機能とを兼ね備えたトルクリミッタ付き
クラッチに関し、特に、電動シャッター、電動ドアー等
の自動開閉装置に好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】電動シャッターや電動ドアー等の自動開
閉装置では、通常、駆動モータの回転動力を歯車やウォ
ーム＆ホイール機構等で減速して、シャッターやドアー
等の開閉を行なう出力軸に伝達する構成になっている。
クラッチはこのような駆動モータから出力軸に至るトル
ク伝達経路の途中に介在し、回転トルクを伝達・遮断す
る役割をなす。

【０００３】図８に一例として示すのは、トルク伝達部
材としてローラ３を用いた１方向ローラクラッチであ
る。この１方向ローラクラッチは、外輪１のカム面１ａ
と軸２の外周面２ａとの間に形成される１方向（同図で
は右回転方向）のくさび隙間にローラ３を係合・離脱さ
せることにより、外輪１と軸２との間で回転トルクの伝
達・遮断を行なうものである。ローラ３は保持器４に収
容され、保持器４に装着されたバネ部材５によってカム
面１ａのくさび隙間側に常時押圧される。

【０００４】例えば、外輪１が同図で左回転方向に回転
駆動されると（外輪１から回転トルクを入力する場
合）、ローラ３がカム面１ａに対して右回転方向に相対
移動し、くさび隙間に係合する。そのため、外輪１から
の回転トルクがローラ３を介して軸２に伝達される（ク
ラッチＯＮ）。逆に、外輪１が右回転方向に回転駆動さ
れると、ローラ３がくさび隙間から離脱し、外輪１から
の回転トルクが遮断される（クラッチＯＦＦ）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、１方向
クラッチは、一般に、回転トルクを１方向に伝達又は遮
断可能な機能を有するものであり、過大トルクを遮断す
る機能は備えていない。したがって、過大トルクの発生
が懸念される装置では、トルクリミッタ等の過負荷防止
手段を別途配置する等の構成が必要とされるが、装置構
造の複雑化、大型化、コスト増につながる。

【０００６】また、電動シャッター、電動ドアー等の自
動開閉装置では、停電時等の駆動モータ停止時に、手動
でシャッター等の開閉を行なう必要の生じる場合があ
る。このような場合、出力軸側からの逆入力になるが、
駆動モータとの間には歯車機構等が介在するため、出力
軸を１方向クラッチでロック方向される方向（図８にお
ける右回転方向）に手動で回転させるのは困難か、ある
いは、可能であっても過大トルクによって入力系の機器
や部材の損傷につながるおそれがある。あるいは、開閉
中に誤ってドアー等を手動で無理に強制操作してしまう
場合もあり、このような場合にも逆入力による過大トル
クが発生する可能性がある。

【０００７】そこで、本発明は、クラッチ機能とトルク
リミッタ機能とを兼ね備え、出力軸からの逆入力による
操作が可能であり、しかも構造が簡単なトルクリミッタ
付きクラッチを提供することにより、上記のような問題
点を解消しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のトルクリミッタ
付きクラッチは、外側回転部材および内側回転部材とこ
れら回転部材間に配されたトルク伝達部材との係合・離
脱を介して入力回転トルクの伝達・遮断を行なうクラッ
チと、外側回転部材の外径に嵌合されたコイルバネと、
コイルバネを介して外側回転部材の外径に装着されたハ
ウジングとで構成され、コイルバネの巻きがトルク伝達
方向に対して緩む方向となるように、コイルバネの一端
がハウジングに連結されたものである。

【０００９】また、コイルバネの巻きがトルク伝達方向
に対して締まる方向となるように、コイルバネの外径側
に湾曲した一端がハウジングの凹部に係合連結されたも
のである。

【００１０】

【作用】過大トルクが入力されると、コイルバネの巻き
がトルク伝達方向に対して緩む方向になっているので、
過大トルクによってコイルバネが緩み（弾性的に拡径
し）、コイルバネの内径と外輪の外径との間で滑りが生
じる（請求項１）。

【００１１】また、過大トルクが入力されると、コイル
バネの巻きがトルク伝達方向に対して締まる方向になっ
ているので、コイルバネは弾性的にさらに縮径しようと
するが、外径側に湾曲した一端が、過大トルクによって
内径側に弾性変位し、ハウジングの凹部から離脱するた
め、一端の外径とハウジングの内径との間で滑りが生じ
る（請求項２）。

【００１２】以上により、過大トルクが遮断される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１４】図１に示すように、この実施例のトルクリ
ミッタ付きクラッチは、１方向ローラクラッチＡと、１
方向ローラクラッチＡの外輪１の外径に嵌合されたコイ
ルバネ６と、外輪１の外径にコイルバネ６を介して装着
されたハウジング７とを主要な構成要素とする。この実
施例では、ハウジング７として入力ギヤを用い、ハウジ
ング７から回転トルクを入力する。また、外輪１は機械
加工によるものを用いている。

【００１５】１方向ローラクラッチＡの基本的な構成・
機能は図８に示すものと同じである。そのため、図８に
示すものと実質的に同一の部材および部分には同一の符
号を付して示してある。ただ、この実施例では、外輪１
の内径と軸２の外径との間に一対のラジアル滑り軸受８
を介在させてある。クラッチ部にミスアライメントがか
からない構造とし、クラッチ機能の安定化と耐久性の向
上を図るためである。ラジアル滑り軸受８に代えてラジ
アル転がり軸受を配置しても良い。尚、カム面１ａの向
きは、図１（ａ）に示すｂ方向からみた場合、図８と一
致する。

【００１６】コイルバネ６は、この実施例では、左巻き
のねじりコイルバネであり（図２参照）、その内径は外
輪１の外径に締代をもって嵌合され、その外径はハウジ
ング７の内径に装着される。また、コイルバネ６の一端
６ａおよび他端６ｂはいずれも外径側に屈曲し、一端６
ａはハウジング７の一方の端部内径に設けられた凹部７
ａに適合連結され｛図１（ｂ）参照｝、他端６ｂはハウ
ジング７の他方の端部内径に設けられた凹部７ｂに適合
装着される｛図１（ｃ）参照｝。凹部７ｂの円周方向寸
法は凹部７ａのそれよりもかなり大きい。尚、一端６ａ
と他端６ｂのハウジング７への連結又は装着はこのよう
な構成に限られず、例えば、一端６ａと他端６ｂをハウ
ジング７に設けた穴に連結又は装着するようにしても良
い。また、この実施例では、コイルバネ６は断面角形の
ものであるが、断面丸形のものを用いても良い。

【００１７】１方向ローラクラッチＡとコイルバネ６と
のアッセンブリは、上述した態様でハウジング７に装着
された後、ハウジング７の肩部と、ハウジング７の一方
の端部内径に嵌着された止め輪９とによって軸方向の両
側に抜け止め規制される。

【００１８】この実施例のトルクリミッタ付きクラッチ
はハウジング７から回転トルクを入力するが、図１
（ｂ）において、ハウジング７の左回転時がトルク伝達
方向（クラッチＯＮ）、右回転時が空転方向（クラッチ
ＯＦＦ）になる。コイルバネ６の巻きは、トルク伝達方
向に対して緩む方向になっている（コイルバネ６が左巻
きなので）。通常時、ハウジング７からの入力回転トル
ク（左回転）は、ハウジング７→コイルバネ６→外輪１
→ローラ３→軸２といったトルク伝達経路を介して軸２
に伝達される。ところが、ハウジング７に過大トルクが
入力されると、コイルバネ６の巻きがトルク伝達方向に
対して緩む方向になっているので、その一端６ａがハウ
ジング７の凹部７ａと係合し、過大トルクによってコイ
ルバネ６が緩み（弾性的に拡径し）、コイルバネ６の内
径と外輪１の外径との間で滑りが生じる。これにより、
ハウジング７からの過大トルクが遮断される。許容トル
ク値の設定は、コイルバネ６と外輪１との締代を管理す
ることにより、あるいは、コイルバネ６の線径、材質等
を管理することにより容易に行なうことができる。尚、
コイルバネ６の拡径時、一端６ａが凹部７ａに、他端６
ｂが凹部７ｂに係合することにより、コイルバネ６の所
定量の拡径が確保される。

【００１９】一方、軸２から逆入力する場合は、図１
（ｂ）において、軸２の右回転時がトルク伝達方向（ク
ラッチＯＮ）、左回転時が空転方向（クラッチＯＦＦ）
になる。この場合も、コイルバネ６の巻きは、トルク伝
達方向に対して緩む方向になる。軸２から右回転の過大
トルクを逆入力すると、上記と同様にして、外輪１の外
径とコイルバネ６の内径との間で滑りが生じ、これによ
り、軸２からの過大トルクが遮断される。このことは、
言い換えれば、許容トルク以上の回転トルクを軸２から
逆入力することにより、軸２をトルク伝達方向にも空転
させ得ることを意味する。電動シャッター等の自動開閉
装置では、停電時等の駆動モータ停止時に、手動でシャ
ッター等の開閉を強制操作する必要の生じる場合がある
が、この実施例のトルクリミッタ付きクラッチは、軸２
を空転方向のみならずトルク伝達方向にも空転させるこ
とが可能なので、このような要求にも充分対応すること
ができる。

【００２０】図３に示す実施例では、コスト低減を図る
ため、プレス成形による外輪１を用いている。また、保
持器４を自己潤滑性を有する合成樹脂で形成するととも
に、これを外輪１の内径および軸２の外径に接触させる
ことにより、保持器４でラジアル荷重を支持できる構成
にしてある。クラッチ部にミスアライメントがかからな
い構造とし、クラッチ機能の安定化と耐久性の向上を図
ることができると同時に、ラジアル軸受を別途配置する
場合に比べ、軸方向寸法の縮小、コスト低減になる。そ
の他の基本的な構成・機能は上記実施例のものと同じで
ある。

【００２１】図４および図５に示す実施例は、コイルバ
ネ６の一端６ａを外径側に湾曲させ、これを、ハウジン
グ７の一方の端部内径に設けた凹部７ａに係合連結した
ものである。この実施例のトルクリミッタ付きクラッチ
もハウジング７から回転トルクを入力するが、図４
（ｂ）において｛カム面１ａの向きが、図１（ｂ）、図
８と逆になっている。｝、ハウジング７の右回転時がト
ルク伝達方向（クラッチＯＮ）、左回転時が空転方向
（クラッチＯＦＦ）であり、コイルバネ６の巻きがトル
ク伝達方向に対して締まる方向になっている。また、コ
イルバネ６の一端６ａにおける湾曲の起点６ａ１は外径
側に傾斜状に立ち上がり、これに対応して、ハウジング
７の凹部７ａの一方の側壁７ａ１が傾斜面になってい
る。一端６ａにおける湾曲の起点６ａ１から端面６ａ２
に至る部分は、コイルバネ６の巻きの方向及び曲率に沿
っている。図４（ｃ）に示すように、コイルバネ６の他
端６ｂは巻きの方向に沿い、また、ハウジング７の凹部
７ａの他方の側壁７ａ２は略垂直面になっている。その
他の基本的な構成は図１に示すものと同様である。

【００２２】通常時、ハウジング７からの入力回転トル
ク（右回転）は、ハウジング７→コイルバネ６→外輪１
→ローラ３→軸２といったトルク伝達経路を介して軸２
に伝達される。ハウジング７に過大トルクが入力される
と、コイルバネ６の巻きがトルク伝達方向に対して締ま
る方向になっているので、コイルバネ６は弾性的にさら
に縮径しようとするが、その一端６ａが、起点６ａ１と
側壁７ａ１との傾斜接触によって案内されながら内径側
に弾性変位し、凹部７ａから離脱するため、一端６ａの
外径とハウジング７の内径との間で滑りが生じる。これ
により、ハウジング７からの過大トルクが遮断される。

【００２３】一方、軸２から逆入力する場合は、図４
（ｂ）において、軸２の左回転時がトルク伝達方向（ク
ラッチＯＮ）、右回転時が空転方向（クラッチＯＦＦ）
になる。この場合も、コイルバネ６の巻きは、トルク伝
達方向に対して締まる方向になる。軸２から左回転の過
大トルクを逆入力すると、上記と同様にして、一端６ａ
の外径とハウジング７の内径との間で滑りが生じ、これ
により、軸２からの過大トルクが遮断される。

【００２４】図６に示す実施例は、コイルバネの他端６
ｂをフラット形状に加工し、これを、外輪１の外径に設
けたフラット面１ｂに係合固定したものである。

【００２５】図７に示す実施例は、コイルバネの他端６
ｂを内径側への屈曲形状に加工し、これを、外輪１の他
方の端部に設けた穴１ｃに挿入固定したものである。

【００２６】以上のように、本発明のトルクリミッタ付
きクラッチは、入力回転トルクを１方向に伝達又は遮断
する１方向クラッチ機能と、過大トルクを遮断するトル
クリミッタ機能を併せもつものである。しかも、コイル
バネ６を外輪１の外径に嵌合し、その一端６ａをハウジ
ング７に連結した構造なので、構造が簡単であり、ま
た、一般仕様のクラッチをそのまま利用できるので、コ
スト的にきわめて有利である。さらに、逆入力時、出力
部材（ハウジング７から入力する場合は軸２、軸２から
入力する場合はハウジング７）を両方向に空転させるこ
とができるので、自動開閉装置において、出力系からの
手動により強制操作が必要な場合、あるいは、誤って強
制操作をした場合への対応も充分可能である。

【００２７】尚、以上の実施例では、トルク伝達材とし
てローラ３を用いたローラクラッチを用いているが、本
発明は、トルク伝達材としてボール又はスプラグを用い
るクラッチにも同様に適用可能である。また、内側回転
部材として内輪を用いたクラッチにも同様に適用可能で
ある。さらに、１方向クラッチに限らず、入力回転トル
クを２方向に伝達又は遮断する機能有する２方向クラッ
チにも適用可能である。この場合、左右一対のコイルバ
ネを使用し、これらの巻きの向きが相互に反対方向にな
るように、外輪およびハウジングに装着する（コイルバ
ネの装着は上記実施例に準じて行なうと良い）。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、以下に示す効果を有する。

【００２９】（１）入力回転トルクを伝達又は遮断する
クラッチ機能と、過大トルクを遮断するトルクリミッタ
機能とを兼ね備えているので、トルクリミッタ等の過負
荷防止手段を別途配置する場合に比べ、スペース、重
量、コスト等の点で有利である。

【００３０】（２）コイルバネをクラッチ外輪の外径に
嵌合し、その一端をハウジングに連結した構造なので、
構造が簡単であり、また、一般仕様のクラッチをそのま
ま利用できるので、コスト的にきわめて有利である。さ
らに、コイルバネの一端をハウジングに連結するので、
ハウジングに樹脂材を用いた場合でも、確実なトルク伝
達がなされる。

【００３１】（３）許容トルク値の設定は、コイルバネ
と外輪との締代を管理することにより、あるいは、コイ
ルバネの線径、材質等を管理することにより容易に行な
うことができるので、用途、使用条件に応じた自在なト
ルク管理が可能である。

【００３２】（４）逆入力時、出力部材を両方向に空転
させることができるので、自動開閉装置において、出力
系からの手動により強制操作が必要な場合、あるいは、
誤って強制操作をした場合への対応も充分可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す縦断面図（図ａ）、図ａ
におけるｂ方向矢視図（図ｂ）、図ａにおけるｃ方向矢
視図（図ｃ）である。

【図２】図１におけるコイルバネの側面図（図ａ：図ｂ
におけるａ方向矢視）、正面図（図ｂ：一部断面）、側
面図（図ｃ：図ｂにおけるｃ方向矢視）である。

【図３】本発明の他の実施例を示す縦断面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す縦断面図（図ａ）、
図ａにおけるｂ方向矢視図（図ｂ）、図ａにおけるｃ方
向矢視図（図ｃ）である。

【図５】図４におけるコイルバネの側面図（図ａ：図ｂ
におけるａ方向矢視）、正面図（図ｂ：一部断面）、側
面図（図ｃ：図ｂにおけるｃ方向矢視）である。

【図６】本発明の他の実施例に係わるコイルバネの他端
周辺部を示す側面図である。

【図７】本発明の他の実施例に係わるコイルバネの他端
周辺部を示す側面図である。

【図８】１方向ローラクラッチの一般的構成を示す横断
面図である。

【符号の説明】

１ 外輪 ２ 軸 ３ ローラ ６ コイルバネ ６ａ 一端 ７ ハウジング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外側回転部材および内側回転部材とこれ
   ら回転部材間に配されたトルク伝達部材との係合・離脱
   を介して入力回転トルクの伝達・遮断を行なうクラッチ
   と、前記外側回転部材の外径に嵌合されたコイルバネ
   と、前記コイルバネを介して前記外側回転部材の外径に
   装着されたハウジングとで構成され、 前記コイルバネの巻きがトルク伝達方向に対して緩む方
   向となるように、前記コイルバネの一端が前記ハウジン
   グに連結されたことを特徴とするトルクリミッタ付きク
   ラッチ。
2. 【請求項２】 外側回転部材および内側回転部材とこれ
   ら回転部材間に配されたトルク伝達部材との係合・離脱
   を介して入力回転トルクの伝達・遮断を行なうクラッチ
   と、前記外側回転部材の外径に嵌合されたコイルバネ
   と、前記コイルバネを介して前記外側回転部材の外径に
   装着されたハウジングとで構成され、 前記コイルバネの巻きがトルク伝達方向に対して締まる
   方向となるように、前記コイルバネの外径側に湾曲した
   一端が前記ハウジングの凹部に係合連結されたことを特
   徴とするトルクリミッタ付きクラッチ。