JPH09222137A - 両方向トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 径方向に弾性変形可能な外輪の内径面に形成
されたくさび形空所を有するポケットにローラを組込
み、内輪側から外輪側へ又はこの逆に正逆両方向回転の
トルクを伝達し、負荷が一定以上に大きくなると内外輪
いずれかが空転するようにした両方向トルクリミッタに
おいて、製品サイズの増大をもたらすことなく耐面圧性
能を向上することである。 【解決手段】 外輪３に形成されたポケット１４に、複
数の中立位置２４とその両側の一対のくさび形空所２６
を複数形成し、各ポケット１４に上記中立位置２４の数
に対応したローラ４を相互に接触させて組込んだ構成と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、正逆いずれの回
転方向においても、負荷が一定以上に大きくなると内外
輪のいずれか一方が空転するようにした両方向トルクリ
ミッタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この出願人は、正逆いずれの回転方向に
もトルクを発生できる両方向トルクリミッタを特願平７
−３９８２０号で特許出願している。この両方向トルク
リミッタは、外輪の１ヶ所に切れ目を設けるなどして、
径方向に弾性変形できるようになっており、その内径側
に内輪を挿入し、上記外輪の内径面に形成された所要数
のポケットにローラを外輪の弾性により所要の締め代を
もって組込んでいる。上記のポケットの底と内輪との間
には、ローラの中立位置から正逆両回転方向に浅くなる
傾斜をもった一対のくさび形空所が形成され、そのくさ
び形空所の端にローラのストッパ面が形成されたもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の両方向トル
クリミッタにおいて、更に耐久性の向上及びコンパクト
化を図るためには、摺動部（内輪とローラの間或いは外
輪とローラの間）における耐面圧性能の向上を図ること
が必要であるが、このためには材料の変更が必要とな
り、コスト高の要因となる。また、ローラの本数を増加
することも考えられるが、従来の構造ではローラの数が
増加すると製品サイズが大きくなる問題がある。

【０００４】そこで、この発明は製品サイズの増大をも
たらすことなく、ローラの数を増加させることにより耐
久性の向上を図ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は前記のごとき両方向トルクリミ
ッタにおいて、各ポケットに、ローラの中立位置とその
両側の一対のくさび形空所の組を複数組形成し、各ポケ
ットに上記中立位置の数と同じ数のローラを相互に接触
させて組込んだ構成としたものである。

【０００６】請求項２の発明は上記外輪の１ヶ所に軸方
向の切れ目を設けることにより、該外輪に径方向への弾
性を付与した構成としたものである。

【０００７】請求項３の発明は上記外輪の外径面にトル
ク調整リングを嵌合し、上記外輪と調整リングの同じ位
置にそれぞれ軸方向の切れ目を設け、上記外輪の切れ目
の両側に設けた突起の外側面に軸方向のテーパ面を形成
すると共に、上記調整リングの切れ目内面に設けた軸方
向のテーパ面に上記突起のテーパ面を所要のすき間をお
いて嵌合せしめ、前記内輪、外輪、調整リングをケーシ
ング内に収納し、そのケーシングの端面と上記調整リン
グとの間にばねを介在すると共に、そのばねと反対側の
ケーシングの開口に蓋を回転自在に嵌合し、上記蓋の内
面に上記調整リングの端面に接触する周方向の傾斜面を
形成し、該蓋の回転により上記テーパ面相互間のすき間
を調整するようにした構成としたものである。

【０００８】請求項４の発明は上記いずれかの発明にお
いて、それらのローラの表面硬度Ｈｖが９００以上、表
面粗さＲａが０．０４μｍ以下である構成としたもので
ある。

【０００９】表面硬度の上限は、加工の困難性の点から
１８００程度である。表面粗さは滑らかであればあるほ
ど望ましいので限定できないが、例えば０．０１μｍ程
度でも十分発明の目的を達成しうる。

【００１０】上記構成の両方向トルクリミッタは、内輪
又は外輪の正方向又は逆方向の回転に伴って各ポケット
内の複数のローラが相互に接触したまま移動し、各ロー
ラごとのくさび形空所に喰い込むことによりロック作用
を行う。負荷が一定以上に大きくなると、最も端に位置
するローラがポケットのストッパ面に当たり、それ以上
の喰い込みが規制され、内輪又は外輪が空転する。

【００１１】上記構成の両方向トルクリミッタにおいて
は１つのポケット内に複数のローラが相互に接触状態に
組込まれているため、１つのポケットに１つのローラが
組込まれた従来のものに比べてローラの組込み数が増加
する。

【００１２】請求項４のごとき表面硬度及び表面粗さの
ローラを用いると、ローラが偏摩耗しにくくなり、また
ローラが内輪及び外輪を摩耗させる作用も減することか
ら、摺動状態が安定し、耐久性が向上する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。

【００１４】この実施形態の両方向トルクリミッタは、
円筒状のケーシング１の中に内輪２、外輪３、所要数の
ローラ４、調整リング６及びばね１０を組込み、該ケー
シング１の開放端を蓋７により閉塞したものである。

【００１５】ケーシング１の一端の壁８には、中心穴９
が設けられ、その中心穴９の両側の壁８の外面には外部
部材１１との係合突起１２が設けられる。外部部材１１
は係合突起１２に挿入したボルト２１により固定され
る。

【００１６】また、前記中心穴９の内面の段部に筒形の
内輪２の一端が嵌入され位置決めされる。その位置決め
部分のまわりに、複数の突起１３が形成され、その突起
１３が後述のように、外輪３のポケット１４の一端部に
挿入され、これによりケーシング１と外輪３との間のト
ルクの伝達が行われる。

【００１７】内輪２の先端部は蓋７の中心穴１５から外
部に突き出しており、その先端面に設けた切欠き１６を
軸１７に係合させるようになっている。その軸１７がト
ルクの入力部材、又は出力部材となる。

【００１８】外輪３は、金属等の弾性を有する素材で筒
状に形成されたものであり、その周面の１ヶ所に所要幅
の切れ目１８が軸方向に形成された分割構造をなしてお
り、これにより径方向に弾性変形が可能となっている。

【００１９】上記外輪３は内輪２のまわりに嵌合され
る。その外輪３の内径面には、切れ目１８の両側におい
て一対のポケット隔壁２２が形成され、また、該切れ目
１８の中心対称の位置に第３のポケット隔壁２２’が形
成される。この第３のポケット隔壁２２’の両側と上記
の切れ目１８側の各ポケット隔壁２２との間に１ヶ所づ
つ合計２ヶ所のポケット１４が形成され、各ポケット１
４に図示の場合は６本のローラ４が相互に接触状態に組
込まれる。

【００２０】上記の各ポケット１４の底面には、図４に
示すように、各ローラ４に対応して最も深い中立位置２
４と、その中立位置２４から外輪３の正逆両回転方向に
次第に浅くなる一対の傾斜面２５が形成され、これらの
傾斜面２５と内輪２の外径面との間に一対のくさび形空
所２６が形成される。各ポケット１４に収納されるロー
ラ４の数は、各ポケット１４の中立位置の数と一致す
る。

【００２１】ローラ４は外輪３の弾性変形による微小な
締め代をもって組込まれ、かつ相互に接触する。これら
のローラ４のうち両端のローラ４は、ポケット１４の両
端のストッパ面２７に一定の移動すき間Ｃを残して対向
している。この移動すき間Ｃは、図４の実線で示すよう
に各ローラ４が傾斜面２５の端近くに達した際に先端の
ローラ４がストッパ面２７に当たるように設定される。

【００２２】なお、上記の傾斜面２５は、ローラ４が内
輪２との間に喰い込んだ際にロック作用を生じるような
傾斜角度に形成され、その喰い込みは先端のローラ４が
ストッパ面２７に当たることにより止められる。

【００２３】調整リング６も金属等の弾性のある素材に
より円筒状に形成され、前記外輪３の外径面に若干のす
き間をおいて嵌合される。上記の調整リング６は、外輪
３の切れ目１８と同じ位置に、これより若干広い幅の切
れ目３１が形成される。

【００２４】前記外輪３の切れ目１８の外径面側には、
その切れ目１８の両側に一対の嵌合突起３２が形成さ
れ、各嵌合突起３２の外側面が調整リング６の切れ目３
１の対向内面に嵌合される。

【００２５】上記嵌合突起３２の外側面は、図５に示す
ようにテーパ面３３となっており、これと嵌合した切れ
目３１の対向内面も、テーパ面３４となっている。

【００２６】また、上記調整リング６とケーシング１の
壁８との間に全周にわたり環状の波形ばね１０が介在さ
れ調整リング６が壁８側に押込まれたとき、該ばね１０
の弾力により元の位置に戻す。上記調整リング６の蓋７
側の端面には、図３に示すように突起３５が３ヶ所に形
成される。

【００２７】蓋７は、内輪２のまわりに若干のすき間を
もって嵌合され、その外径面に形成した周方向のリブ３
６をケーシング１の開放端内面の溝３７に嵌合させるこ
とによりケーシング１を閉塞する。

【００２８】蓋７の内面には、中心穴１５のまわりに外
輪３の端面の押さえ面４１が形成され、その押さえ面４
１のまわりに周方向の傾斜面４２が３ヶ所に等配に設け
られている。

【００２９】前記の調整リング６の各突起３５は、上記
の各傾斜面４２に押し当てられる。

【００３０】この発明の実施形態の両方向トルクリミッ
タは以上のごときものであり、軸１７を入力部材とし、
外部部材１１を出力部材としてトルクを伝達する場合
は、軸１７の正逆いずれかの一方向の回転に伴い内輪２
が回転すると、各ローラ４が中立位置２４から外輪３を
弾性変形させ、これを拡径しつつ移動していずれか一方
のくさび形空所２６に喰い込んでロック状態となる。そ
のロック作用により外輪３、その外輪３に係合突起１３
を介して係合されたケーシング１が回転し、外部部材１
１に対しトルクを伝達する。

【００３１】外部部材１１に加わる負荷が更に大きくな
ると、切れ目１８、３１が一層拡開してローラ４の喰い
込み量が増大し、すき間Ｃが零となってローラ４がスト
ッパ面２７に当たる。これによりローラ４のくさび形空
所２６に対する喰い込みが止められ、ローラ４のロック
作用が喪失し、それ以上の負荷を支えることができなく
なり、内輪２が空転するに至る。

【００３２】また、前記とは逆に外部部材１１からトル
クが入力された場合も同様に、内輪２側の軸１７に作用
する負荷が一定以上に大きくなると外輪３が空転する。

【００３３】一方、蓋７を外部からの操作によって回転
させると、各傾斜面４２と調整リング６の突起３５との
接触位置が変わり、調整リング６がばね１０を圧縮させ
ながら壁８側に押し込まれる。これにより、外輪３の切
れ目１８の嵌合突起３２のテーパ面３３、調整リング６
の切れ目３１の内面のテーパ面３４の嵌合の状態が変化
する。

【００３４】即ち、調整リング６の押込みが浅いとき
（図５の一点鎖線参照）は、テーパ面３３とテーパ面３
４間には一定のすき間があり、外輪３が拡径してもその
すき間は零にならない。調整リング６を深く押込むとテ
ーパ面３３、３４間のすき間が小さくなり、或いは零に
なるので、外輪３が拡径すると、調整リング６は切れ目
３１が押し拡げられて拡径する。このためローラ４に加
わる力が増大し、伝達トルクが大きくなる。

【００３５】従って、調整リング６の押込み量の調整に
よって伝達トルクを調整することができる。

【００３６】以上の説明から明らかなように、この発明
のトルクリミッタは、過負荷時に外輪１及び調整リング
６をばね部材として使用し、ローラ４を内輪２に強く押
し付けた状態で、ローラ４と内輪２を摺動させることに
より大きな摩擦トルクを得るようにしている。

【００３７】トルクリミッタの要求機能としては、過負
荷時に規格内のトルクで回転することである。したがっ
て、耐久性を向上させるためには、摺動状態を安定させ
ることが必要である。

【００３８】前述のトルクリミッタでは、外輪３及び調
整リング６の変形量でばね力が変わるため、外輪３、内
輪２及びローラ４の摺動部が摩耗すると外輪３の変形量
が小さくなり、ばね力が小さくなる。その結果、過負荷
時の回転トルクが低下するため、耐久性を向上させるた
めには、各摺動部の摩耗を抑えることが必要である。

【００３９】このような要求に応えるためには、ローラ
４の表面硬度がＨｖ９００以上、表面粗さＲａを０．０
４μｍ以下とすることが必要である。ローラ４の材料と
しては、熱処理により硬度を高くした鋼、表面に硬質メ
ッキを施した鋼、超硬合金又はセラミックなどを用い
る。表面硬度の上限は、加工の困難性を考慮してＨｖ１
８００とする。

【００４０】上記ローラ４の表面粗さは、研削加工やラ
ップ加工により０．０４μｍ以下とする。表面は滑らか
であればある方が望ましい。例えば、０，０１μｍ程度
でもよい。

【００４１】〔試験結果〕トルクリミッタの耐久試験結
果を図６（ａ）に、また比較試験結果を図６（ｂ）に示
す。これらの場合のローラの表面硬度及び表面粗さは、
図中に記入のとおりである。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、この発明は１つのポケッ
トに複数のローラをすき間なく組込んだものであるか
ら、製品サイズの増大を来たすことなく、ローラの組込
み数が増加し、その分だけ耐面圧性能を向上させる効果
がある。

【００４３】また、ローラの表面硬度を上げ、表面粗さ
を下げることにより、ローラの偏摩耗及び内外輪の摩耗
が抑制され、耐久性が向上する。また、これまで対応で
きなかった厳しい使用条件でも過負荷時のトルクが安定
するため使用可能な範囲が拡大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の断面図

【図２】図１のII−II線の断面図

【図３】同上の一部分解斜視図

【図４】同上の一部拡大断面図

【図５】同上の断面図

【図６】（ａ） 耐久試験結果のグラフ図 （ｂ） 比較例の耐久試験結果のグラフ図

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 内輪 ３ 外輪 ４ ローラ ６ 調整リング ７ 蓋 ８ 壁 ９ 中心穴 １０ ばね １１ 外部部材 １２ 係合突起 １３ 突起 １４ ポケット １５ 中心穴 １６ 切欠き １７ 軸 １８ 切れ目 ２２、２２’ ポケット隔壁 ２４ 中立位置 ２５ 傾斜面 ２６ くさび形空所 ２７ ストッパ面 ３１ 切れ目 ３２ 嵌合突起 ３３、３４ テーパ面 ３５ 突起 ３６ リブ ３７ 溝 ４１ 押さえ面 ４２ 傾斜面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 径方向に弾性変形可能な外輪を内輪の外
   径面に嵌合し、上記外輪の内径面に形成された所要数の
   ポケットにそれぞれローラを上記外輪の弾性により所要
   の締め代をもって組込み、上記ポケットの底に最も深い
   ローラ中立位置と、その中立位置から正逆両回転方向に
   次第に浅くなる傾斜面を形成することにより内輪外径面
   との間に一対のくさび形空所を形成し、上記ポケットの
   両端にローラのストッパ面を形成してなる両方向トルク
   リミッタにおいて、上記各ポケットに、ローラの中立位
   置とその両側の一対のくさび形空所の組を複数組形成
   し、各ポケットに上記中立位置の数と同じ数のローラを
   相互に接触させて組込んだことを特徴とする両方向トル
   クリミッタ。
2. 【請求項２】 上記外輪の１ヶ所に軸方向の切れ目を設
   けることにより、該外輪に径方向への弾性を付与したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の両方向トルクリミッ
   タ。
3. 【請求項３】 上記外輪の外径面にトルク調整リングを
   嵌合し、上記外輪と調整リングの同じ位置にそれぞれ軸
   方向の切れ目を設け、上記外輪の切れ目の両側に設けた
   突起の外側面に軸方向のテーパ面を形成すると共に、上
   記調整リングの切れ目内面に設けた軸方向のテーパ面に
   上記突起のテーパ面を所要のすき間をおいて嵌合せし
   め、前記内輪、外輪、調整リングをケーシング内に収納
   し、そのケーシングの端面と上記調整リングとの間にば
   ねを介在すると共に、そのばねと反対側のケーシングの
   開口に蓋を回転自在に嵌合し、上記蓋の内面に上記調整
   リングの端面に接触する周方向の傾斜面を形成し、該蓋
   の回転により上記テーパ面相互間のすき間を調整するよ
   うにしたことを特徴とする請求項２に記載の両方向トル
   クリミッタ。
4. 【請求項４】 上記ローラは表面硬度Ｈｖ９００以上、
   表面粗さＲａ０．０４μｍ以下であることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の両方向トルクリミッ
   タ。