JPS6120736B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明はトルク伝達クラツチに関するもので
あり、特に、駆動軸と、従動軸との間に設けられ
て、駆動軸からトルクを、当該クラツチを介して
従動軸へ伝達するに際し、所定のトルク以上のト
ルクがかかると、クラツチに係合が外れて、それ
以上のトルクの伝達を妨げるような構成の、トル
ク伝達クラツチに関するものである。たとえば、
利用分野の一例として、自動ねじ回しに適用し、
ねじを最終位置まで締め付け終わつた後、ねじ回
しのそれ以上の回転を終了させるために、このク
ラツチを利用することができる。また、他の一例
として、ボール盤のチヤツクなどにおいて、必要
以上に高いトルクがドリルにかかつて、ドリルが
こわれるのを防止するため、それ以上の回転を終
了さてたりする場合にも利用できる。一般的に
は、トルクが所定の値を越えたときに、トルクの
伝達を停止させなければならないあらゆる場合に
適用可能である。

このようなトルク伝達クラツチでは、駆動軸か
ら、従動軸へのトルクの伝達は、大きさの等しい
複数の玉の円形に配置された円形配置構成（以
下、この明細書では、玉が複数個、円形またはリ
ング状に配置されたものを円形配置構成と称す）
によつて行なわれる。各々の円形配置構成は同じ
数の玉を有する。一方の円形配置構成に含まれる
玉は、ばね応力の下で、他方の円形配置構成に含
まれる玉と玉との間に係合する。円形配置構成に
含まれる玉の数に対応してアパーチヤが複数個設
けられ、円形配置構成の玉を保持する玉保持円板
が２個設けられる。２個の円形配置構成は、それ
ぞれ対応の玉保持円板に保持される。２個の下保
持円板は、それぞれ駆動軸および従動軸に連結さ
れる。２個の円形配置構成は支持円板（スラスト
円板）により支持されており、この支持円板の一
方は、軸方向に変位自在にばね負荷される。

このようなトルク伝達クラツチの興味ある先行
技術は、ドイツ特許明細書740397号である。この
先行技術におけるトルク伝達クラツチでは、１個
の円板が、その下にある支持円板へ螺着されてい
る。この支持円板は軸部材に、スリーブの態様
で、回転自在に載置された被動歯車輪によつて形
成され、それによつて歯車輪は駆動軸のデユーテ
イを補償している。玉を保持する２個の玉保持円
板は、それぞれ互いに異なつて形成されている。
一方の玉保持円板は、２個の玉保持円板が所定の
距離隔てて保持されるように、他方の玉保持円板
に対して支える円形配置構成を有する。２個の玉
保持円板自体は、玉の半径以上も隠れようにし
て、玉を保持している。この先行技術の特許明細
書の図面に示されるように、玉は、玉保持円板か
ら玉の直径の３分の１しか突出していない。この
結果、玉は比較的小さな角度で互いに玉同士が突
き合わすようになり、したがつて、トルクを伝達
するに際しては、玉が互いに対して駆け上がり、
したがつてクラツチの係合を解除しようとする、
極めて深刻な傾向を呈する。このような傾向があ
るため、この先行技術のクラツチによつて伝達さ
れるべきトルクは応じて小さい。さらに、既に説
明したように、一方の玉保持円板は、関連の支持
円板を同時に形成する駆動歯車輪へ螺着されなけ
ればならないから、クラツチの構造が複雑であ
る。他方の玉保持円板はキー手段によつて、歯車
輪を支える軸へ固定される。

一方の円形配置構成が玉の形式の転がり要素か
らなり、かつ他方の円形配置構成がローラの形式
の転がり要素からなる、トルク伝達クラツチもま
た、アメリカ合衆国特許明細書第2969133号から
知られている。

ローラは、駆動軸とともに回転するように駆動
軸へ連結されるアパーチヤの設けられた円板に支
持される。ローラの円形配置構成は、ばね荷重さ
れた支持円板に対して、このアパーチヤの設けら
れた円板を介して係合している。この支持円板は
軸方向に変位可能なように駆動軸上に支えられて
いる。荷重がかかり過ぎると円形配置構成の玉は
最終的にクラツチの係合を外すようにローラの上
を摺動するまで、ローラを軸方向に押し付けるこ
とができる。玉は２個の玉保持円板に支持され、
そのうちの外側の玉保持円板は従動軸へトルクを
伝達し、他方、第１の玉保持円板と、外側の玉円
板との間にある内側の玉保持円板は、クラツチが
外された状態で玉を案内する働きをし、その場
合、玉は、外側の玉保持円板からローラ円板の窪
みへ導かれる。外側の玉円板はそれによつて玉と
接触しなくなり、玉はもはや外側の玉円板に固定
される従動軸とともに駆動されない。外側玉円板
に関して、貫通するその開口は非常に狭いので、
前記玉が前記貫通するアパーチヤを介して滑るこ
とのできない状態で、アパーチヤが玉を把持する
ことができるということがさらに加えられるべき
である。

それゆえに、公知の形式の構造では、３個の異
なつて形成される、アパーチヤが設けられた円板
が設けられ、そのうちの１つは、さらに、平らで
はなく、不均一である。それゆえに、コンポート
ネントは構造的に比較的複雑である。さらにこの
構成では異なる転がり要素が用いられ、各々はそ
れ自体の軸受構成を必要とする。結局、公知のト
ルク伝達クラツチは、与えられたトルクを越える
と、玉が、アパーチヤの設けられた円板から押し
付けられ、アパーチヤの縁にかなりな量の摩耗を
与えるという欠点を有している。

発明の目的 それゆえに、この発明の主たる目的は、上述の
欠点を克服し、その構成的なコンポーネントの設
計が簡単で、製造容易で、しかも価格の観点から
も好ましいトルク伝達クラツチの一形式を提供す
ることである。さらに、構成をコンパクトにする
とともに、構造的に繊細なコンポーネントが過度
の摩耗を受けることなく可能な最大トルクを伝達
することができる。そのようなトルク伝達クラツ
チを提供することが、この発明の目的である。

発明の概要 この発明によれば、駆動軸と、この駆動軸と同
軸に配置される従動軸との間で、前記駆動軸から
のトルクを前記従動軸へ伝達するためのトルク伝
達クラツチは、等しい寸法の複数の玉が円形に配
置されて構成される２つの玉の群（２つの円形配
置構成）を備え、円形配置構成の各々は同じ数の
玉を含む。さらに、玉の半径に等しい厚さを有
し、かつ前記玉の群が構成する円形配置に対応し
て前記玉を保持するように円形配置になつた複数
のアパーチヤを有する、２つの玉保持円板が設け
られる。玉保持円板の一方は、駆動軸とともに回
転するようにその駆動軸が装着されかつ玉保持円
板の他方は従動軸とともに回転するようにその従
動軸上に装着される。一方の玉の群は、第１の支
持円板によつて軸方向に配置されて、玉の半径に
等しい距離だけ、一方の玉保持円板から他の玉保
持円板方向へ突出する。他方の玉の群は、第２の
支持円板を介してばね付勢され、第２の玉保持円
板から突出して前記一方の玉の群に含まれる玉の
間で相互に係合する。第１および第２の玉保持円
板の間には、玉の半径に等しい厚さのスペーサが
配置される。第１の支持円板、第１の玉保持円
板、スペーサおよび第２の玉保持円板を周囲から
保持するように包囲するスリープがさらに設けら
れる。

このように、トルク伝達クラツチは、比較的簡
単な構造的コンポーネント、すなわち、同じ寸法
の玉と、何の困難もなくスタンピングまたはパン
チされることができる、２個の等寸法の、アパー
チヤの設けられた平面円板を備えるものであり、
同じ工員が各々の場合に用いられる。開口の設け
られた円板の厚さは、玉の半径に相当するので、
玉の赤道で正確に玉同士が係合し、それにより、
２個の円形配置構成に含まれる玉は、最も急激な
傾斜の下に互いに対して滑らかに働き、したがつ
て最大の可能なトルク伝達を行なうことができ
る。これに関して、玉の赤道よりも下で互いに玉
が係合し合うことは除外されている。なぜなら
ば、この場合玉は、アパーチヤの設けられた円板
から滑り出す傾斜を有するからである。もし開口
の設けられた円板が玉の半径以上に厚ければ、玉
はより小さな角度で互いに接触し係合し合うこと
になり小さなトルクの伝達しかできなくなる。ク
ラツチを外すとき、玉は、アパーチヤが設けられ
た円板から出そうとする傾向を有することなく、
互いに相手の玉の上へ摺動し、それにより、円板
のエツジは玉による摩耗を受けない。このよう
に、玉は、クラツチの必須のコンポーネントとし
て、安価で摩耗に対しても強く、かつまた簡単に
取替えることもできる。

有利には、駆動軸および従動軸は、玉保持円板
の中央に設けられた多角形の開口に対応する多角
形断面の領域を有する。この多角形の設計によ
り、何ら特別な構造的な構成なしで、円板と軸と
の間の必要な回転連結が得られる。

玉保持円板の簡単で便利な形式は、玉の入るア
パーチヤが、玉保持円板の中央に設けられた多角
形開口から外方向に延びる突出部として形成さ
れ、それにより各円板に、玉のためのアパーチヤ
と、多角形開口とが一体となつた１個の開口のみ
を形成することができるようにする点にある。し
たがつて、特に簡単な構成からなるスタンピング
またはパンチ工員がデイスクを製造するのに用い
られることができる。また、玉の入る開口は、円
板の中心軸から比較的小さな半径方向の距離に配
置されることができ、それにより、非常にコンパ
クトなクラツチ構成が得られる。もし、玉保持円
板に設けられるべきアパーチヤが、中心から離れ
たところに設けられる場合は、すみ肉またはウエ
ブを玉保持円板に残す必要があるため、所望どお
りに薄くスタンプすることができず、そのためト
ルク伝達クラツチの寸法に望ましくない増加が生
じるであろう。

玉を保持している玉保持円板と、第１の支持円
板とは、第１の支持円板を軸上に位置決めするよ
うに、第１の支持円板の上に重なる内側に向いた
フランジを有するスリーブによつて、軸上に保持
される。そのスリーブには、ばねリングが取付け
られて、スリーブに円板の組立体を重ねかつ保持
し、かつ玉保持円板の間にはそのアセンブリにス
ペーサリングが設けられる。スリーブは汚れを防
止する働きをし、潤滑剤を保持する働きをする。

もしも、円形配置構成に含まれる玉の数が多角
形面の数に対向すれば、特にコンパクトな構成が
得られる。この場合、玉は多角形面によつて容易
に保持されることができる。

回転遊びまたはねじり遊びなしに、実際に、２
つの円形配置構成が相互に係合するように玉の直
径を決めることができる。このような寸法決めに
よつて、玉は可能な限り大きな直径を持つことが
でき、このことはまた、玉の摩耗を防止するのに
好ましい。

好ましい実施例の説明 第１図は、この発明の実施例のトルク伝達クラ
ツチの長手部分の断面図を示す。第１図におい
て、示されたトルク伝達クラツチは、駆動軸１お
よび従動軸２を連結し、これらの軸は軸部材３に
よつて同軸方向に整列されている。図解されたア
センブリにおいて、軸部材３は螺旋ねじ４によつ
て従動軸２へ固定される。螺旋ねじ４は従動軸２
の内側の雌ねじ５へねじ込まれる軸部材３上に設
けられる。２個の螺旋ねじ４および５がさらに一
緒に結合されている。雌ねじ５の一部は、たとえ
ばねじ回しのような工具をねじ込むために開いた
状態に残されている。駆動軸１は、回転自在に軸
部材３上に支持される。

図示したクラツチは、駆動軸１と従動軸２とを
結合する働きをするのみならず、所定のトルクを
越えたときに自動的にクラツチの係合を外す働き
をもする。第１図において、右側（第２図も参
照）ではクラツチが係合されて示されており、左
側（第４図も参照）では係合が外れた状態で示さ
れている。

駆動軸１の軸上に支持円板７を配置するように
支持円板７を支えるばねリング６が、駆動軸１上
の溝に取付けられている。貫通穴が設けられる玉
保持円板８が、支持円板７に支えられており、こ
の玉保持円板８は、この円板８が駆動軸１ととも
回転するように、後述するように、駆動軸１上に
嵌められている。第５図に示すように、玉保持円
板８は正方形の中心２３と４個の対称的に配置さ
れた突出部９とからなる。一体的な貫通穴を有す
る。各突出部９には玉１０が入る。第５図に示し
た円板を基礎として考えると、４個の玉１０から
なる円形配置が、玉保持円板８に保持される。円
板８は玉１０の半径に対応する厚さを有し、かつ
玉保持円板８が玉の赤道で正確に玉１０を係合さ
せるように、各々の突出部９は玉１０の直径に対
応する幅を有している。このような構成で、玉１
０は駆動軸１と玉保持円板８とともに回転するよ
うにされるとともに、支持円板７によつて、軸方
向に保持される。

リング状に形成されたスペーサ１１が、玉保持
円板８に対して支えられる。スペーサ１１は玉１
０の半径に対応する厚さを有し、かつ玉１０と接
触しないような内径を有している。

さらに、玉保持円板８と同一の、他の玉保持円
板１２がスペーサ１１の反対面に設けられ、か
つ、その円板１２に形成されたアパーチヤ１３
に、４個の玉１４が保持される。第１図の右側の
玉１４は点線で示されている。なぜならば、クラ
ツチが係合しているときは、断面図で見ることが
できないからである。第１図の左側に示すように
クラツチの係合が外れていると、玉１４は見得る
ように示される。

玉保持円板１２は、従動軸ともに回転するよう
に、従動軸２に、後述するように取付けられる。

支持円板１５は、玉保持円板１２に抗して、ば
ね１６の圧量によつてばね付勢され、かつ調整ね
じ１７が従動軸に、１８において螺着されて、ば
ね応力を与えて、それにより、ナツト１７を回転
させることによつて、ばね１６の圧力を選ぶこと
ができる。

支持円板７、玉保持円板８、１２およびスペー
サ１１からなる玉保持アセンブリは、スリーブ１
９内に収納される。スリーブ１９は、その一方端
に、支持円板７の下で係合するフランジ２０を有
し、他方端では、ばねリング２１を受ける内部溝
を有している。ばねリング２１は、アセンブリの
コンポーネントが接触して維持されるように、玉
保持円板１２を押し付けている。

前述したように、駆動軸１および従動軸２は、
軸部材３によつて同軸方向に整列されている。そ
のため、駆動軸１および従動軸２は中空の管状に
形成されている。駆動軸１および従動軸２は、第
５図に示すように玉保持円板の中央にあけられた
アパーチヤに対応する多角形（実施例の場合は正
方形）断面を有する材料から作られる。

駆動軸１は軸葡材３に関して軸上に固定されて
いるので、ばねリング６および支持円板１５は、
玉１０および１４の円形配置構成がそれぞれ互い
に押し付け合いそれによつて第１図（第２図およ
び第３図も参照）右側に示された位置をとるのを
確実にする。スリーブ１９およびばねリング２１
はコンポーネント７，８，１２および１１が分離
するのを防止し、かつばね１６は支持円板１５お
よび玉１０および１４を介して、ばねリング６に
対して支持円板７を保持する働きをする。スリー
ブ１９は、同様に軸方向に変位されることができ
ない、なぜならばスリーブ１９は支持円板７に対
して緊密に保持されているからである。

第２図において、トルク伝達クラツチのコンポ
ーネントは、クラツチ係合した位置に示されてお
り、したがつて第１図の右側の部分に対応する。
この場合、４個の玉１０は４個の玉１４の間に入
り込み、かつばね１６の圧力の下でばね負荷され
て、第３図の点線で示すように、その開口の突出
部９間で玉保持円板８に保持される。

駆動軸１が回転すると、玉保持円板８も回転し
応じて、玉１０も玉保持円板に保持されたままで
回転する。玉１０は玉１４と係合しているため、
玉１４および玉保持円板１２も、それによつて回
転される。このようにして、被動軸２も応じて回
転されることになる。

もしもトルク伝達クラツチにより伝達されてい
るトルクが、玉１０が玉１４を軸方向に離れさせ
始める値に達すると、支持円板１５は、圧縮され
ているばね１６の作用に抗して、軸方向に変位さ
れる（他のコンポーネントは第２図に示す位置に
留まる）。最終的には、伝達されているトルクが
特定の値を越えれば、玉１０および１４は第１図
の左側および第４図に示すような位置に達し、こ
の位置では、玉は互いの上を摺動し、トルク伝達
クラツチが阻止される。

伝達されるべきトルクが減少すると、玉１４は
玉１０の間のギヤツプへ再び入り、そのため再び
駆動軸からのトルク従動軸２へ伝達される。

第５図を参照すると、玉保持円板８および１２
は、わずかなクリアランスで、各アパーチヤの突
出部９および１３に玉を入れているのが明らかで
ある。各アパーチヤの中心部分２３は多角形であ
り、ここでは正方形の形式をとつている。この中
心部分２３は、第５図において、１点鎖線で示す
ように、駆動軸１または従動軸２における対応す
る形状を持つ部分と係合し、したがつて、玉保持
円板８が駆動軸１とともに回転しつかつ従動軸２
が玉保持円板１２とともに回転するのを確実にす
る。玉７および１４（そのうちの１つが第５図に
示されている）は駆動軸１または従動軸２の多角
形部分に対してわずかな遊びをもつてそれぞれ横
たわつており、そのため玉は半径方向に拘束され
る。

前述した正方形形状の軸部分に代わつて、駆動
軸および従動軸は、たとえば、三角形または六角
形断面を有してもよい。しかしながら、玉の直径
は、玉が何の回転的な遊びまたはねじり遊びもな
く現実的に相互係合するように選ばれれば、正方
形断面軸に対するよりもより小さな玉が六角形形
断面軸に要求されるため、高いトルクの伝達に対
してはそれほど好ましくはない。いずれの構成に
おいても、玉１０および１４は、トルクを伝達す
るときに、遊びまたはクリアランスが現実にない
ように互いに緊密に係合し得る。

第６図は、駆動軸１、従動軸２、軸部材３を、
これらの軸１および２に結合されたコンポーネン
トとともに示す。駆動軸１および従動軸２は、第
５図に見られる多角形のアパーチヤに対応する正
方形断面の原材料から作られる。多角形断面は、
玉保持円板８および１２が位置決めされる領域２
４，２５でそのまま残される。第４図の位置にあ
るとき、すなわち、クラツチが外れている間、玉
１４が突出する駆動軸１上の領域２６において
は、駆動軸１は玉１４が回転することができるよ
うに寸法が小さくされている。

駆動軸１を、たとえば、通常３個の爪を持つド
リルチヤツクに取付けることができるようにする
ために、駆動軸は、第６図に示されるように、領
域２４を除いて、正方形原料の幅に対して旋盤に
よつて完全に丸削りされて示されており、それに
よつて駆動軸１は部分的により大きな部分（正方
形断面部分、すなわち領域２４に対応する部分）
を有する円筒状のものとなる。支持円板７は、円
形ボアを有する通常の商業的に入手できる形式の
ものであつてもよい。ばねリングのための溝もま
た旋盤で作られる。

従動軸２も、同様に、ナツト１７のための雌ね
じ部分１８が設けられるように旋盤に丸められた
部分を有する。従動軸２は駆動軸１よりも大きな
直径を有するように示されている。

上述したように、軸部材３は従動軸２へねじ込
まれており、かつたとえばボンデイングによつて
軸２へ堅く連結されており、それによりそれらの
間に剛体接続を与えている。駆動軸１は軸方向に
配置するために、駆動軸１は軸部材３上の鍔２８
と整列されたカラー２７を有し、かつ軸受玉２９
のリングがカラー２７と、鍔２８との間に配置さ
れて軸スラスト軸受を形成する。たとえば、ドリ
ルチヤツクから来る、駆動軸１に作用する軸方向
の圧力は、それゆえに、この軸スラスト軸受を介
して、軸部材３へ伝達されかつしたがつて被動軸
２へ伝達される。軸部材３が駆動軸１から引出さ
れるのを防止するために、軸部材３は２個のロツ
クナツト３１を受けるねじ切りされた延長部３０
を有する。ロツクナツト３１はまたばね１６によ
り働く圧力を吸収し、このばね１６は駆動軸１と
軸部材３との間に張力を作り出す。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例によるトルク伝達ク
ラツチの長手部分の断面図を示す。第２図はクラ
ツチ係合した状態における、玉の円形配置構成を
含むトルク伝達クラツチの部分を示す。第３図は
第２図の線Ａ−Ｂに沿つて断面図である。第４図
はクラツチが外された状態における玉の円形配置
を含むトルク伝達クラツチの部分を示す。第５図
は、アパーチヤが設けられた玉保持円板を示す図
である。第６図は駆動軸および従動軸のアセンブ
リを示し、軸部材はそれら軸を貫通しており、か
つまた玉の円形配置構成のない、玉保持円板を示
す。 図において、１は駆動軸、２は従動軸、３は軸
部材、４はねじ、５は雌ねじ、６および２１はば
ねリング、７および１５は支持円板、８および１
２は玉保持円板、９はアパーチヤ、１０および１
４は玉、１１はスペーサ、１６はばね、１７は調
整ねじ、１９はスリーブを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動軸１と、この駆動軸と同軸に配置される
   従動軸２との間で、前記駆動軸からのトルクを前
   記従動軸へ伝達するためのトルク伝達クラツチで
   あつて、 円形を構成するように配置されるべく複数個の
   玉の第１の群１０，１０…と、 円形を構成するように配置されるべき複数個
   の、玉の第２の群１４，１４…とを備え、 前記第１および第２の群に含まれる玉の寸法は
   すべて等しく、かつ各々の群は互いに同数の玉を
   含み、 前記玉の半径に等しい厚さを有し、かつ前記玉
   の第１の群が構成する円形配置に対応して前記玉
   を保持するように円形配置になつた複数個のアパ
   ーチヤ９を有する第１の玉保持円板８と、 前記玉の半径に等しい厚さを有し、かつ前記玉
   の第２の群が構成する円形配置に対応して前記玉
   を保持するように円形配置になつた複数個のアパ
   ーチヤ１３を有する第２の玉保持円板１２とを備
   え、 前記第１および第２の玉保持円板は等しいもの
   であり、 前記第１の玉保持円板８は、前記駆動軸１とと
   もに回転するようにその駆動軸に装着され、かつ
   前記第２の玉保持円板１２は前記従動軸とともに
   回転するようにその従動軸に装着され、 前記第１および第２の玉保持円板の間に配置さ
   れ、前記玉の半径に等しい距離だけ前記両円板間
   の間隔を隔てるスペーサ手段１１と、 前記駆動軸に関して取りつけられかつ前記第１
   の玉保持円板８に接して設けられる第１の支持円
   板７とをさらに備え、前記第１の支持円板７は前
   記第１の群の玉１０，１０，…を、玉の半径に等
   しい距離だけ、前記第１の玉保持円板８から第２
   の玉保持円板１２方向へ突出するように支持し、 前記第２の群の玉１４，１４…は軸方向に変位
   可能な第２の支持円板１５を介してばね付勢さ
   れ、第２の玉保持円板１２から突出して前記第１
   の群の玉間に入り、 前記第１の支持円板７、前記第１の玉保持円板
   ８、前記スペーサ手段１１および前記第２の玉保
   持円板１２をこの順序で周囲から保持するように
   包囲するスリーブ１９をさらに備え、 前記駆動軸１および従動軸２中へ同軸方向に延
   びかつ前記駆動軸および従動軸の一方へ固定され
   る軸部材３をさらに備えた、トルク伝達クラツ
   チ。 ２ 前記駆動軸および従動軸は、多角形断面の領
   域を有し、かつ 前記第１および第２の玉保持円板の中央には、
   前記駆動軸および従動軸の多角形断面領域を受け
   る多角形アパーチヤが形成され、かつ 前記第１および第２の玉保持円板の、玉を受け
   るアパーチヤが、それぞれ、前記中央に設けられ
   た多角形アパーチヤから外方へ延びる丸い突出と
   して形成される、特許請求の範囲第１項記載のト
   ルク伝達クラツチ。 ３ 前記スリーブは、前記第１の支持円板に重な
   つてそれを軸上に配置するように内側へ向いたフ
   ランジ２０を有し、かつ 前記第１および第２の玉保持円板およびこれら
   の間に設けられるスペーサ手段を含む円板アセン
   ブリにオーバラツプし、かつスリーブ内に保持す
   るようにスリーブに装着されるばねリング２１を
   備える、特許請求の範囲第１項または第２項に記
   載のトルク伝達クラツチ。