JPS6060333A - クラツチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、駆動回転体と被駆動回転体との間に設けられ
て両者を断続するクラッチ装置に関するものである。

従来技術 駆動回転体と被駆動回転体との間に設けられて両者を断
続するクラッチとして、従来より摩擦クラッチやかみ合
いクラッチが用いられている。摩擦クラッチは、駆動回
転体と被駆動回転体とにそれぞれ設けられた第一および
第一二の摩擦クラッチ部材が互いに接触さ−Ｄられて、
摩擦によって回転を伝達ずイ１クラッチであり、駆動回
転体が高速で回転している場合でも被駆動回転体をスム
ーズに接続することができるのであるが、過負荷が加え
られたときには摩擦クラッチ部材間にすべりが生ずるた
め、大きな回転トルクを伝達することが難しい欠欝があ
る。これに対してかみ合いクラッチは、かみ合いクラッ
チ部材に設けられた爪がかみ合わされることによって回
転が伝達されるようになっており、摩擦クラッチにおけ
るようにすべりが生ずることがないため、大きな回転ト
ルクでも確実に伝達することができるのであるが、駆動
回転体が高速で回転しているときに被駆動回転体を接続
しようとしてもかみ合い歯同士が衝突してはじかれてし
まい、接続が困難または不可能であるため、駆動回転体
が高速で回転するものである場合には、その回転を止め
てクラッチを接続しなければならず、クラッチの接続に
時間がかかる欠点があった。

したがっ゛Ｃ１回転の高速化および出力の増大が進めら
れている今日、高速回転中の断続が可能であり、かつ、
大きなトルクを伝達することのできるクラッチの開発が
各方面より望まれているのである。

発明の目的 本発明は以上のような事情を背景とし、高速回転中にス
ムーズにかみ合わせることができ、かつ、。

大きな回転１−ルクを確実に伝達することのできるクラ
ッチ装置を提供す、−ごとを目的として為されたもので
ある。

発明の構成 上記の１］的を達成するために本発明に係るクラッチ装
置は、摩擦によって回転を伝達する第一および第二の摩
擦クラッチ部）」を備えた摩擦クラッチと、かみ合い歯
のかみ合いによって回転を伝達する第一および第二のか
み合いクラッチ部材を備えたかみ合いクラッチとを含み
、第一摩擦クラッチ部材と第一かみ合いクラッチ部材、
ならびに第二摩擦クラッチ部）４と第二かみ合いクラッ
チ部材がそれぞれ互いに相対回転不能とされ、かつ、こ
れら第一クラッチ部）旧司士と第一クラッチ部材同士の
うち少なくとも１組は軸方向に相対移動可能とされると
ともに、その軸方向に相対移動可能とされた組に属する
摩擦クラッチ部材が弾性部材によって、これら両組のク
ラッチ部材が互いに接近させられるとき第一および第二
のかみ合いクラッチ部材同士が係合する以前に第一およ
び第二の摩擦クラッチ部＋４が係合する位置に保持され
ており、かつ、その係合の後に弾性部材の弾性変形を伴
って第一お３１、び第二のかみ合いクラッチ部材がさら
に接近さ・ｌられるとき、摩擦クラッチ部材同士の間に
すべりを生じさセつつかみ合いクラッチ部材同士の相対
位相を合わ・ｌて両者をかみ合わせる案内機構を含むよ
うに構成される。

なお、ここにおいて摩擦クラッチなる用語は、摩擦力に
よって回転トルクを伝達するとともに、この摩擦力に勝
る力が加えられたときには、第一および第二の摩擦クラ
ッチ部材の間にすべりが生ずることを許容する形式のす
べてのクラッチを包含する用語として使用する。

発明の作用、効果 以上のように構成されたクラッチ装置ば、第一クラッチ
部（旧司士および第二クラッチ部材同士のうち、それぞ
れ一方が駆動回転体に、他方が被駆動回転体に取り付け
られて両者の断続が行われるのであるが、駆動回転体が
高速で回転しているときに被駆動回転体を接続する場合
には、上記のように第一および第二の摩擦クラッチ部材
が第一および第二のかみ合いクラッチ部材よりも先に係
合するようにされているため、まず、両摩擦クラッチ部
材が係合することとなるが、これら第一お、１−び第二
の摩擦クラッチ部材が係合すれば、被駆動回転体とそれ
に設けられたかみ合いクラッチ部材が回転させられ、こ
のかみ合いクラッチ部ヰ、４と、駆動回転体側に設けら
れて摩擦クラッチ部）Ａと共に既に回転している状態に
ある他方のかみ合いクラッチ部材とは、互いに静止して
いるのと同様の状態におかれることとなる。したがって
、この状態から両かみ合いクラッチ部材が互いに接近さ
せられて、案内機構によって相対位相を合ねされつつか
み合わされれば、両かみ合いクラッチ部材同士番Ｊ互い
に衝突してはじかれたりすることなく、スムーズにかみ
合わされることとなるのである。

このように、本発明に係るクラッチ装置によれば、駆動
回転体が高速で回転している場合であってもかみ合いク
ラッチ部材同士をスムーズにかみ合わせることができる
のであり、以上のようにしてかみ合いクラッチ部材同士
がかみ合わされた抜本よ、駆動回転体の回転トルクはか
み合いクラッチによって伝達され、大きな回転トルクで
も確実に伝達されることとなるのである。

また、かみ合いクラッチ部材は決まった複数の相対位相
でのみかみ合うものであるため、例えば工作機械主軸の
回転と切削工具の送りとを同期させなければならない場
合のように、駆動回転体と被駆動回転体とを決まった相
対位相で接続する必要がある箇所にも本発明に係るクラ
ッチ装置を使用することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の−・実施例であるクラッチ装置を備え
た工作機械の軸頭部を示す図である。図において１０は
軸頭フＬ・−ムであり、軸頭フ１／−ムｌＯに形成され
た貫通孔１２にば鞘筒１４が摺動可能に嵌合されている
。この鞘筒１４のｆ＆　６Ｆｒｓ　側の開口はカップ状
のカバー１６によって閉塞されており、このカバー１６
に取り伺けられた図示しないシリンダによって鞘筒１４
４；を軸方向に摺動さ・けられるようになっている。ま
た、鞘筒１４には、その軸心に平行に延びろ切欠１８が
形成されており、軸頭フレーム１０に固定されたスラス
ト受り２０がこの切欠１８内に嵌入さ廿られるごとに、
しって、鞘筒１４の軸頭フレーム１０に対する相対回転
が１１．＋トされる一方、切欠１８の長平方向に隔たっ
た各端面がスラスト受け２０とν屓妄することにより、
鞘筒１４の軸方向の摺動量が所定の大きさに規定される
ようになっている。

上記スラスト受け２０の鞘筒１４内部に嵌入さ廿られた
先端部分にはへ鞘筒１４の軸方向に隔たった板状の突起
２２．２４が設けられている。鞘筒１４の後端に近い側
に形成された突起２２は鞘筒１４の中心線に達する高さ
とされるとともに先端部に半円形の切欠が形成されてお
り、他方の突起２４は鞘筒１４の中心線を越えて延び出
させられ、反対側の内周面に適宜の隙■■を隔てて対向
する大きさに形成されている。この突起２４には、鞘筒
１４と同心の貫通孔２６が形成されており、貫通孔２６
に嵌合された軸受メタル２８に主軸３０が挿通されてい
る。主軸３０の先端部は図示しないヘアリングによって
支持されつつ、鞘筒１４の先端側から突出させられてお
り、その先端部には切削工具が取り付けられるようにな
っているのに対して、後端部、すなわち小径部３２が形
成されている側の端部は雄ねし部３４が形成されるとと
もに、鞘筒１４のカバー１６によって覆われている。

上記主軸３０には、スリーブ３６およびニードル３８か
ら成るニードルベアリングを介して駆動回転体４０が回
転可能に取り付けられている。この駆動回転体４０は主
軸３０に対しては相対移動可能とされる一方、その主軸
先端例の端部に形成された歯１１部４２が、スラスト受
け２０に形成された突起２２と２４との間の凹部４４内
に収容されており、軸頭フレーム１０に対しては軸方向
へ相対移動不能とされている。なお、突起２４と山車部
４２との間にはスラストへアリング４６が配設されてお
り、これによって軸方向の力が受けられるようになって
いる。

また、主軸３０の小径部３１こは、有底の円筒部材４８
が嵌合されている。この円筒部（Ａ４８の外径ば鞘筒１
４の内径よりも僅かに小さくされており、その開１−１
が駆動回転体４０側に向けられるとともに、底壁の中心
部に形成された貫通孔５０において小径部３２に嵌合さ
れている。貫通孔５０の内周面には軸方向に延びるキー
溝５２が形成されており、小径部３２に固定されたドラ
イブキー５４がキー溝５２内に嵌入させられるごとによ
り、主軸３０と円筒部材４８との相対回転が阻止されて
いる。また、小径部３２の円筒部材４８の底壁から外側
へ延び出た部分にはカラー５６．へ０ アリフグ５８．ワツシヤ６０が嵌合されるとともに、こ
れらを挟んで雄ねじ部３４にナツト６２が螺合されてお
り、このナツト６２が締め上げられるこきによって円筒
部材４８の内側の底面が主軸３０の肩面６３に押し付け
られ、主軸３０と円筒部材４８とは一体的に組み付けら
れている。また、これら主軸３０および円筒部材４８は
、上記ヘアリング５８と図示しない先端側のベアリング
とにより、鞘筒１４に対して回転は可能であるが、軸方
向には移動不能とされている。

円筒部材４８の側壁と主軸３０との間には段付状のスラ
イダ６４が摺動可能に嵌合されている。

このスライダ６４は、その大径部６６と円筒部材４８の
底壁との間に配設されたスプリング６８によって円筒部
材４８から抜は出す方向、すなわち駆動回転体４０側へ
付勢されているが、円筒部材４８の開口側内周面に取り
付けられたスナップリング７０と大径部６６との係合に
より円筒部材４８からの抜は出しを防止されている。ま
た、スライダ６４の内周面には軸方向に延びるキー溝７
２１ が形成されており、主軸３０に固定されたドライブキー
７４がキー溝７２内に嵌入さゼら扛ることによって、ス
うイダ０４ば主軸３０に列する相対回転を阻止されてい
る。したがっ゛（、スライダ６４が回転させられるとき
、主軸３０が一体に回転させられ、その主軸３０に相対
回転不能に取り付けられている円筒部材４８も一体的に
回転さセられるごととなる。なお、このキー溝７２ばス
ライダ６４の軸方向の必要な摺動を許容する長さに形成
されζいる。

一方、前記駆動回転体４０の歯車部４２が形成されてい
る側とＩＪ゛反対側の端部の外径は、」二記円筒部＋７
ｔ　４８の外径に等しくされており、その端面には、円
筒部材４８の厚さに等しい幅を有する矩形のかみ合い歯
７６が、第２図に示すようにそのかみ合い歯７６の厚さ
に等しい間隔を隔てて設けられている。また、駆動回転
体４０のかみ合い由７６が形成された側の端部の内周面
には、かみ合い歯７６例の直径が前記スライダ６４の小
径部の外径に等しく、かつ、歯車部４２側・＼向かうに
し１ま たがって直径が漸減するテーパ面７８が形成されている
。

これに対して円筒部材４８の先端面には、第２図に示す
ように上記かみ合い歯７６と同形、同寸法のかみ合い歯
８ｏがその厚さに等しい間隔を隔てて形成されており、
また、スライダ６４の先端部外周面には、上記テーパ面
７８と同じ傾斜を有し、かつ、先端側へ向かうほど直径
の漸減するテーパ面８２が形成されている。

さらに、上記かみ合い歯７６．８０の先端部に番よ、そ
れぞれ三角形状の案内部８４．８６が設けられているが
、これら案内部８４．８６の先端は極く僅かに切り取ら
れて平面とされている。

以上のように構成された軸頭部において、駆動回転体４
０は図示しない駆動装置によって常に回転させられてい
るが、主軸３ｏは切削加工を行わないときには停止させ
られ、がっ、鞘筒１４と共に後退した状態にある。また
、このとき円筒部材４８は駆動回転体４０がら最も離れ
た位置にあり、スライダ６４はスプリング６８により付
勢されて、３ 円筒部材４８から最も突出させられるとともに、適宜の
間隔を隔てて駆動回転体４０と対向した状態にある。

そして、切削加工を行う場合には、図示しないシリンダ
によって鞘筒１４を前進させれば、円筒部１１４８が駆
動回転体４０に接近させられるとともに、円筒部材４８
から突出した状態にあるスライダ６４のテーパ面８２が
駆動回転体４０に形成されたテーパ面７８に接触させら
れる。その結果、両テーパ面７８．８２間に生じる摩擦
によって駆動回転体４０の回転トルクがスライダ６４に
伝達され、スライダ６４が回転し始めるとともに、主軸
３０および円筒部材４Ｂも回転させられることとなる。

すなわち、本実施例においてはテーパ面７８．８２の形
成された駆動回転体４０の一部およびスライダ６４が、
それぞれ第一および第二の摩擦クラッチ部材として機能
するのである。

この状態から更に鞘筒１４を前進させれば、スプリング
６８を弾性変形させつつ円筒部材４８が駆動回転体４０
に接近することとなる。そして、４ 駆動回転体４０に設けられたかみ合い歯７６の案内部８
４と円筒部材４８に設けられたかみ合い歯８０の案内７
ｊｐ　８　Ｇとが接触するまで接近させられたとき、案
内部８４．８６の各先端部がそれぞれ対向する案内部８
６．８４の側方傾斜面と係合すれば、円筒部）４４８の
移動に伴って各案内部８４゜８　［ｉ　ｔ４互いにその
側方傾斜面に沿ってすべりつつ、各か、７ｙ合い歯７ｆ
ｉ、８０をそれぞれ対向するかみ合い山１１０．７ｆｉ
間の山みぞへ導き、これらを互いにかｙ）合うことの可
能な相対位相に合わせる。

このとき、−１−記テーパ面７８と８２との間にはずベ
リが生し、それによって案内部８４．８６の相対移動、
すなわちかみ合い歯７６．８０の相対位相合わせが許容
される。

そして、この状態から更に円筒部材４Ｂを移動さセれば
、各かみ合い歯７６．８０は完全にかみ合わされ、円筒
部＋４４８は駆動回転体４０と一体的に回転さ−ＩＪら
れることとなる。すなわち、本実施例において４ｆ、か
め合い歯７６の設けられた駆動回転体４０の一部が第一
かみ合いクラッチ部材５ と１．て機能ｔ、７、また、かａｊｒ合い歯８０の設い
られた円筒部材４８が第一二かみ合いクラ・ノチ部祠と
して機能するのであり、円筒部材４Ｂの（壱さ、スプリ
ング〔；８の弾性力およびスライダＦｉ　４の円筒部（
イ４８からの突出量等番才、鞘筒１／Ｂｌ＜後退端にあ
るとき、円筒部材４）（およびスライダ６４が駆動回転
体４０に対して前述のような位置にあり、かつ、鞘↑５
１１４が１ｉｉｉ進端まで前進したとき、かめ合い由７
６．８０が」度かみ合うように決定されている。

この、ＬらＧこ専”Ｋ（クラッチを構成〕する駆動回転
体４０とスｈイタ６４とを先に係合させた後、かみ合い
山７６と８０とをかみ合わせれば、駆動回転体４０とス
ライダ６４とが係合さゼられたとき、摩１がクラ・ノ千
部材と一体的な駆すＪ回転体４０ｔＪ：勿論、第一かめ
合い〃う、−３一部＋４としての円筒部）４４Ｂも上軸
３０お、１びスライダ６４と共に回転させられて、駆動
回転体４０と円筒部＋４４８とは相対的に回転しない状
態となるため、かみ合い歯７６と８０とは案内部３４．
８６によゲ（相対（☆相巨 を合わされ・つつ静かにかみ合わされることとなり、駆
動回転体４０の回転数が如何に大き（とも、かみ合い由
７６と８０とは互いに衝突してはじかれることなく、ス
ムーズにかみ合わされ得るのである。

そして、このようにしてかみ合い歯７６と８０とがかめ
合わされた後は、駆動回転体４０の回転トルクはかみ合
い歯７６．８０のかみ合いによって円筒部＋４４８から
主軸３０に伝達されろこととなるため、大きな回転トル
クでも確実に主軸３０に伝達され、主軸３０に１分な出
力を生じさせることができる。

なお、円筒ｒｉｂ’　４８が駆動回転体４０に接近さ−
Ｕられたとき、案内部８４と８６とがその先端に形成さ
れた平面部において互いに当接したときには、円筒部）
Ａ４８を駆動回転体４０から一旦離して、再び接近さ−
ければよい。

また、本実施例において、円筒部材４８およびスライダ
６４は図示しないシリンダによる鞘筒１４の摺動に伴っ
て移動させられるようになってい１フ イ）ため、専用の駆動部材を設りろ必要がなく、さらに
、駆動回転体４０を回転さ−Ｕたままの状態でかみ合い
歯７６．８０をかみ合わ−ｌることができるため、かみ
合いクラッチの接続のためにいちいち回転を止めなけれ
ばならない用台に比較しＣ１駆動回転体４０と被駆動回
転体たる主軸３０との接続を能率良く行うことができ、
ひいては切削加Ｉ−全体の作業性を向上さ−Ｕることか
できるのである。

なお付言ずれば、−１−記実施例において、第一および
第一二の摩擦りうノチ部材としての駆動回転体４０の一
部およびスライダ６４はテーパ面７８および８２におい
て係合させられるよらになっていたが、その係合面は必
ずしもテーパ面である必要はなく、摩擦によって回転を
伝達し得るものであればよく、さらＧこ、かみ合い歯７
６．８０を互いにかみ合う位置に案内する案内部８４．
８６も、必ずしもかみ合い山７６．８０の先端に設ける
必要はなく、他の部分に設けてかめ合い歯７６．８０を
所定の位相に案内さ・υ゛るよ・うにすることもで８ きる。

その他、いちいち例示することはしないが、本発明の趣
旨を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて種々の
変形、改良を施した態様で本発明を実施し得ることは勿
論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実ｈｉ例であるクラッチ装置を備え
た工作機械の軸頭部を示す側面断面図である。第２図は
第１図に示したクラッチ装置を構成するかみ合い歯のか
み合い状態を示す展開図である。 ４０：駆動回転体（第一摩擦クラッチ部材、第一かみ合
いクラッチ部材） ４８二円筒部材（第二かみ合いクラッチ部材）６４ニス
ライダ（第二摩擦クラッチ部材）６８ニスプリング　？
６，８０：かみ合い歯？８，８２：テーパ面　８４，８
６：案内部出願人　冨士精工株式会社 同　トヨタ自動車株式会社 ９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動回転体と被駆動回転体との間に設けられて両者を断
   続するクラッチ装置であって、摩擦によって回転を伝達
   する第一および第二の摩擦クラッチ部材を備えた摩擦ク
   ラッチと、かみ合い歯のかみ合いによって回転を伝達す
   る第一および第二のかみ合いクラッチ部材を備えたがみ
   合いクラッチとを含み、前記第一摩擦クラッチ部材と第
   一かみ合いクラッチ部材、ならびに前記第二摩擦クラッ
   チ部材と第二かみ合いクラッチ部材がそれぞれ互いに相
   対回転不能とされ、がっ、これら第一クラッチ部材同士
   と第二クラッチ部材同士のうち少なくとも１組は軸方向
   に相対移動可能とされるとともに、該軸方向に相対移動
   可能とされた組に属する摩擦クラッチ部材が弾性部材に
   よって、これら両組のクラッチ部材が互いに接近させら
   れるとき第一および第二のがみ合いクラッチ部材同士が
   係合する以前に第一および第二の摩擦クラッチ部材が係
   合する位置に保持されており、かつ、該保合の後に弾性
   部材の弾性変形を伴って第一および第二のかみ合いクラ
   ッチ部材がさらに接近させられるとき、前記摩擦クラッ
   チ部材同士の間にすべりを生しさせつつかみ合いクラソ
   ーニ一部相同士の相対位相を合わせて両者をかみ合わせ
   る案内機構を含むことを特徴とするクラッチ装置。