JPS62371B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は原動回転体と従動回転体とのいずれか
一方に係合歯を形成するとともに、他方にその係
合歯に係合する弾性係合子を取り付けることによ
つて、係脱時の衝撃や損傷が解消され、しかも伝
達トルクが大きい弾性クラツチに関するものであ
る。

従動回転体に原動回転体の回転力を断続的に伝
達するクラツチとしては、摩擦クラツチ及び噛み
合いクラツチが知られている。これ等従来のクラ
ツチはそれぞれ相異なる長所及び短所を有するた
め、小型で伝達トルクが大きく、回転速度差が大
きくても円滑に係脱できるという性能を同時に備
えることができなかつた。

すなわち、摩擦クラツチは、原動回転体と従動
回転体とが摩擦によつて連結させられるため、係
合離脱が漸進的であつて回転速度差が大きくても
衝撃が少なく円滑に係脱が為され得るが、大きな
伝達トルクを得るためには摩擦面積や押圧力を大
きくする必要があるので、形状が大型となつてし
まうのである。一方、噛み合いクラツチは、原動
回転体と従動回転体とが相互の歯が噛み合うこと
によつて連結されるので、伝達トルクを大きく且
つ形状を小型とすることができるが、噛み合い時
の衝撃が大きく従動回転体の負荷にシヨツクを与
えるとともに、噛み合い時の相互の噛の位相が一
致せず、噛み合いが困難となつたり、歯が損傷し
たりする不都合があつた。このような不都合は、
原動回転体と従動回転体との回転速度差が大きく
なる程顕著となるのである。

本発明者は以上の事情を背景として種々研究を
重ねた結果、原動回転体と従動回転体とのいずれ
か一方に係合歯を形成するとともに、該係合歯に
係合する弾性係合子を他方に取り付け、この弾性
係合子を係合歯に押圧するようにすると、その弾
性係合子の弾性変形によつて、原動回転体と従動
回転体とが円滑に連結離脱し、しかも大きな伝達
トルクが得られる事実を見い出した。本発明は以
上の知見に基づいて為されたものである。

すなわち、本発明の要旨とするところは、同軸
に位置して相対的に回転が可能な原動回転体と従
動回転体とを連結しまたは切り離すクラツであつ
て、前記原動回転体または従動回転体のいずれか
一方の回転体においてその一円周上に形成され、
円周方向に沿つて凹凸する複数の係合歯と、一円
周上に沿つて螺旋状に巻回され、他方の回転体の
前記係合歯に対向する位置に該他方の回転体に対
して相対回転不能に係止された弾性体製の弾性係
合子と、該弾性係合子が前記他方の回転体に係止
された状態を保つて、該弾性係合子と前記係合歯
とを相互に接近または離隔させ、それ等弾性係合
子と係合歯とを係脱させる係脱装置とを備えたこ
とにある。

以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて
詳細に説明する。

第１図において、モータハウジング１０にはベ
アリングケース１２が取り付けられており、この
ベアリングケース１２に嵌着されたボールベアリ
ング１４によつて原動回転体であるモータの駆動
軸１６がモータハウジング１０から突き出した状
態で回転可能に支持されている。その駆動軸１６
には筒状のすべり軸受１８を介して従動回転体で
あるＶプーリ２０が嵌装されており、Ｖプーリ２
０が駆動軸１６に対して相対回転可能に支持され
ている。尚、Ｖプーリ２０とボールベアリング１
４の内周輪との間には環状のすべり軸受２２が介
挿されており、また、Ｖプーリ２０の外周面に形
成されたＶ溝２３には負荷側に回転力を伝導する
Ｖベルト２４が掛けられている。

駆動軸１６の先端側に位置するＶプーリ２０の
端面は、駆動軸１６の軸心に対して略30゜に傾斜
した円錐面状の内周面に形成され、この内周面に
は円周方向に凹凸する係止歯２６が形成されてい
る。すなわち、係止歯２６はその谷が放射状に形
成され、この係止歯２６に弾性係合子であるコイ
ルスプリング２８が駆動軸１６に対して相対回転
不能に係止されている。そのコイルスプリング２
８は、第２図に示されるように、略全周にわたつ
て螺旋状に巻回された環状を成し、その長手方向
に沿つて中心部を貫通しコイルスプリング２８を
係止歯２６に向つて付勢（拡開）するＣ字型のリ
ングばね３０を備え、且つ係止歯２６のピツチと
略同一のリードピツチに形成されている。

そして、係止歯２６に対向する駆動軸１６の外
周面においては、円周方向に凹凸する複数の係合
歯３２が全周にわたつて形成されている。すなわ
ち、係合歯３２は、コイルスプリング２８が係合
歯３２に接する状態におけるそのコイルスプリン
グ２８のリードピツチと略一致したピツチで円周
方向に並ぶ駆動軸１６に平行な小溝３４によつて
形成されている。したがつて、コイルスプリング
２８が後述の係脱装置３６によつてＶプーリ２０
側に押し込まれたとき、コイルスプリング２８が
係止歯２６が形成された内周面の傾斜の作用によ
つて係止歯２６に係止された状態を保つて係合歯
３２に押圧されるようになつている。

係脱装置３６は、駆動軸１６の軸端にすべり軸
受３８を介して嵌装された筒状の押圧部材４０を
この押圧部材４０に取り付けられたハンドル４１
によつて回動させると、押圧部材４０が軸方向に
移動してコイルスプリング２８をＶプーリ２０側
に押し込むようになつている。すなわち、押圧部
材４０は駆動軸１６によつて軸まわりの回転及び
軸方向の移動が可能に支持されるとともに、その
外周面には螺旋状のねじ溝４２が形成されてお
り、そのねじ溝４２には一周りだけ螺旋状に巻回
されたコイルスプリング４４が螺じ合わされてい
る。このコイルスプリング４４は、ボルト４５に
よつてベアリングケース１２に固定されたスプリ
ングホルダ４６に取り付けられている。すなわ
ち、スプリングホルダ４６は、第３図にも示され
るように、押圧部材４０をコイルスプリング４４
とともに嵌め入れる穴４８を備えた厚肉の板材で
あり、その穴４８の周縁部に固定された非回転部
材である固定ピン５０に、スプリングホルダ４６
の両側に突き出たコイルスプリング４４の両端が
係止されている。

尚、コイルスプリング２８はそれ自体の復元力
及びリングばね３０の付勢力に従つて拡開しよう
とするので、係止歯２６が形成された内周面の傾
斜の作用によつて、常に押圧部材４０に向う軸方
向の力がコイルスプリング２８に働き、このコイ
ルスプリング２８が押圧部材４０にすべり軸受５
２を介して当接させられている。そして、押圧部
材４０にはそのねじ溝４２にコイルスプリング４
４が巻回されているので、押圧部材４０に適度な
軸まわり方向の抵抗がコイルスプリング４４の半
径方向の弾性力によつて付与され、駆動軸１６の
回転による押圧部材４０のつれまわりが防止され
るとともに、押圧部材４０が軸まわりに回動操作
されたとき、コイルスプリング４４の軸方向の弾
性力に従つて、コイルスプリング２８が一定の押
圧力をもつて係合歯３２に押圧されるようになつ
ている。

以下本実施例の作動を説明する。

駆動軸１６が回転駆動された状態において、ハ
ンドル４１が非係合位置に操作されている場合に
は、押圧部材４０が未だ第１図中左側に位置して
いるので、コイルスプリング２８がそれ自体の復
元力及びリングばね３０の付勢力によつて半径方
向に拡開し、係合歯３２から離れた状態となつて
いる。したがつて、Ｖプーリ２０及びコイルスプ
リング２８は駆動軸１６に対して自由となつてお
り、第１図及び第５図はこの状態を示す。

次に、ハンドル４１を、第３図中左まわり方向
に回動操作すると、押圧部材４０がＶプーリ２０
側に移動してコイルスプリング２８を係止歯２６
が形成されたＶプーリ２０の傾斜した内周面に沿
つて押し込まれ、その内周面の傾斜の作用によつ
てその径が縮小させられる。このため、コイルス
プリング２８の内周側がハンドル４１の回動操作
に伴つて係合歯３２に一定の力で押圧される。第
６図はこの状態を示す。

このような状態においては、駆動軸１６とＶプ
ーリ２０との回転速度差が大きいので、コイルス
プリング２８がその弾性変形によつて係合歯３２
を飛び超えつつ係合歯３２との摩擦及び係合を繰
返し、Ｖプーリ２０に駆動軸１６の回転力が伝達
される。このため、Ｖプーリ２０の回転速度が
徐々に上昇し、その回転速度が駆動軸１６の回転
速度に略等しくなると、コイルスプリング２８が
その弾性力によつて自動的に且つ確実に係合歯３
２の谷に嵌り込んでそれと係合する状態となる。
第４図及び第７図はこの状態を示す。すなわち、
駆動軸１６とＶプーリ２０との回転速度差が大き
い場合においてコイルスプリング２８が係合歯３
２に接触し始める状態では、コイルスプリング２
８の弾性変形によつて、係合歯３２の損傷を伴う
ことなくコイルスプリング２８と係合歯３２との
接触に基づく摩擦及び係合作用によつて駆動軸１
６の回転力がＶプーリ２０に比較的緩やかに伝達
されるので、駆動軸１６とＶプーリ２０とが摩擦
クラツチのように比較的滑らかに連結されるので
ある。

尚、駆動軸１６とＶプーリ２０との連結を解く
場合には、上述と逆の作動が為されるので、係合
歯３２とコイルスプリング２８との係合が徐々に
切り離され、Ｖプーリ２０に伝達されていた駆動
軸１６の回転力が比較的滑らかに遮断されるので
ある。

このように、本実施例によれば、駆動軸１６と
Ｖプーリ２０との連結時において、弾性変形する
コイルスプリング２８と係合歯３２とが、それ等
両者の回転速度差が大きいときには相互接触によ
つて回転力を伝達し、その後、その回転速度差が
小さくなると同時にコイルスプリング２８と係合
歯３２とが自動的に且つ確実に係合するので、回
転速度差に拘らず、駆動軸１６とＶプーリ２０と
の係脱が円滑に為され得、しかも、小型（特に小
径）に構成されたクラツチによつて駆動軸１６の
大きなトルクがＶプーリ２０に伝達され得るので
ある。

また、押圧部材４０はコイルスプリング４４に
よつて軸方向に弾性的に支持されているので、コ
イルスプリング２８が一定の力で係合歯３２に押
圧され、コイルスプリング２８を強制的に押圧す
る場合に比較して、コイルスプリング２８に無理
な弾性変形が強いられることがない。このため、
コイルスプリング２８に加えられる応力比が小さ
くなり、被労破壊等に対する寿命がきわめて長く
なる利点がある。

また、駆動軸１６が従動回転体であるＶプーリ
２０を支持しているので、従動回転軸を独立に設
ける場合に比較して、クラツチが一層小型となる
利点がある。

更に、駆動軸１６とＶプーリ２０とが弾性体で
あるコイルスプリング２８を介して連結されてい
るので、駆動中の微振動や衝撃がコイルスプリン
グ２８によつて吸収され、従来の噛み合いクラツ
チに比較して係合歯３２の摩耗が少く、また係合
部分からのノイズが発生しない。このような効果
は、伝導手段として歯車が用いられる場合に顕著
である。

次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、以
下の実施例において、前述の実施例と共通する部
分は同一の符号を付して説明を省略する。

第８図において、駆動軸１６に嵌装されたＶプ
ーリ２０の押圧部材４０側の端面には、大径の穴
が形成され、駆動軸１６の軸心と平行なその穴の
内周面には係合歯５６が形成されている。この係
合歯５６に対向する駆動軸１６にはその軸心に対
して傾斜した円錐面が設けられ、その円錐面にコ
イルスプリング２８が係止する係止歯５８が形成
されている。そして、コイルスプリング２８の中
心部を貫通するリングばね６０はコイルスプリン
グ２８を係止歯５８に向つて付勢している。

したがつて、押圧部材４０がコイルスプリング
２８をＶプーリ２０側に移動させると、コイルス
プリング２８が円錐面の傾斜の作用によつて係合
歯５６に押圧され、前述の実施例と同様な効果が
得られる。

第９図において、駆動軸１６と同軸位置に従動
回転体である従動軸６２が回転可能に設けられて
おり、この従動軸６２には図示しないキーによつ
てＶプーリ６３が固定されている。駆動軸１６に
はスプライン溝６４が形成され、このスプライン
溝６４には円盤状の押圧部材６６が軸方向の移動
が可能に係合している。押圧部材６６の外周面に
は環状のガイド溝６８が形成されるとともに、図
示しないレバーによつて軸方向に移動させられる
フオーク７０の先端がそのガイド溝６８に嵌め入
れられている。それ等ガイド溝６８及びフオーク
７０は係脱装置７１を形成している。押圧部材６
６の従動軸６２側の端面には、横断面が半円より
大きい部分円を成すばね溝７２が円周方向に沿つ
て形成されており、このばね溝７２にはコイルス
プリング７４がきつく嵌め込まれて係止されてい
る。そしてコイルスプリング７４に対向する位置
のＶプーリ６３の端面には、コイルスプリング７
４に係合するために、コイルスプリング７４のコ
イルと略同様の曲率を有する円弧状の係合歯７６
が形成されている。

したがつて、フオーク７０の移動に伴つて押圧
部材６６がＶプーリ６３に向つて移動させられる
と、コイルスプリング７４が係合歯７６に押圧さ
れ、駆動軸１６と従動軸６２とが連続される。

本実施例によれば、係合歯７６が円弧状に形成
されているので、コイルスプリング７４と係合歯
７６との接触面積が大きくなり、伝達トルクが一
層大きくなるとともに、係合歯７６の局部摩耗が
防止される利点がある。

以上、本発明の一実施例を示す図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様においても適
用される。

たとえば、前述の実施例において、Ｖプーリ２
０をＶベルト２４によつて駆動し、この回転力を
負荷に連結された駆動軸１６に伝達するようにし
ても良いのである。

係合歯３２に係合されるコイルスプリング２８
は、必ずしも全周にわたつて螺旋状に巻回された
ものでなくとも良く、一周周上において部分的に
巻回された一体のものや分割されたコイルスプリ
ングが一円周上に部分的に配設されたものでも良
いのである。

コイルスプリング２８と係合する係合歯３２
は、コイルスプリング２８のリードピツチと必ず
しも同一ピツチに形成される必要はなく、リード
ピツチの２以上の整数倍のピツチに形成されても
良い。

押圧部材４０のねじ溝４２に螺合するコイルス
プリング４４は、押圧部材４０の回動運動に基づ
いて軸方向の運動を付与するとともに押圧部材４
０を軸方向に弾性的に支持するもので良いから、
そのいずれか一方の端部が固定部材に係止されて
おれば良いのであり、また、押圧部材４０を軸方
向に弾性的に支持する必要がない場合には、単な
る雌ねじであつても差支えない。

また、係合歯３２は直接駆動軸１６に形成され
ているが、駆動軸１６に固定されて駆動軸１６と
ともに回転する部材に形成されてもよいことは勿
論である。

更に、従動回転体であるＶプーリ２０は、本出
願人が先に出願した昭和55年特許願第183315号に
記載された弾性ベルト係止歯付Ｖプーリや、スプ
ロケツト、歯車等の伝導部材であつても良いので
ある。

尚、上述したのはあくまでも本発明の一実施例
であり、本発明はその精神を逸脱しない範囲にお
いて種々変更が加えられ得るものである。

以上詳記したように、本発明の弾性クラツチに
よれば、弾性変形可能な弾性係合子とこれに対向
する係合歯とが、それ等両者の回転速度差が大き
い場合には相互接触によつて回転力が伝達され、
その後回転速度差が小さくなると同時に弾性係合
子と係合歯とが自動的且つ確実に係合するので、
回転速度差が大きくても原動回転体と従動回転体
との係脱が係合歯を損耗させることなく円滑に為
され得、しかも、小型に構成されたにも拘らず、
原動回転体の大きなトルクが従動回転体に伝達さ
れるのである。すなわち、円滑に係脱でき、しか
も伝達トルクの大きい小型クラツチが得られると
いう優れた効果が生ずるのである。

また、原動回転体と従動回転体とが弾性係合子
を介して弾性的に連結されるので、回転駆動中の
微振動や衝撃がその弾性係合子によつて吸収され
る効果も見逃せない。このような効果は、特に伝
導手段として歯車等が用いられる場合に顕著であ
り、弾性係合子が回転力のみを伝達して微振動や
衝撃の伝達を阻止するとともに、係合部分からの
ノイズの発生が防止され、更に従来の噛合クラツ
チに比較して回転駆動中の係合歯の摩耗がきわめ
て少ないのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す一部を
切欠いた正面図である。第２図は第１図の弾性係
合子を示す平面図である。第３図は第１図の左側
面図である。第４図は第１図の要部説明図であ
る。第５図乃至第７図は第１図の実施例の作動を
それぞれ説明する図である。第８図乃至第９図は
本発明の他の実施例の要部を説明する説明図であ
る。 １６：駆動軸（原動回転体）、２０：Ｖプーリ
（従動回転体）、２８，７４：コイルスプリング
（弾性係合子）、３２，５６，７６：係合歯、３
６，７１：係脱装置、４２：ねじ溝、４４：コイ
ルスプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同軸に位置して相対的に回転が可能な原動回
   転体と従動回転体とを連結しまたは切り離すクラ
   ツチであつて、 前記原動回転体または従動回転体のいずれか一
   方の回転体においてその一円周上に形成され、円
   周方向に沿つて凹凸する複数の係合歯と、 一円周上に沿つて螺旋状に巻回され、他方の回
   転体の前記係合歯に対向する位置に該他方の回転
   体に対して相対回転不能に係止された弾性体製の
   弾性係合子と、 該弾性係合子が前記他方の回転体に係止された
   状態を保つて、該弾性係合子と前記係合歯とを相
   互に接近または離隔させ、それ等弾性係合子と係
   合歯とを係脱させる係脱装置と、 を備えたことを特徴とする弾性クラツチ。 ２ 前記螺線状に巻回された弾性係合子が、一円
   周上の略全周にわたつて環状に形成された環状の
   コイルスプリングである特許請求の範囲第１項記
   載の弾性クラツチ。 ３ 前記弾性係合子が、該弾性係合子のリードピ
   ツチと略同等のピツチで前記他方の回転体に形成
   された係止歯に係止されたものである特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の弾性クラツチ。 ４ 前記係合歯が前記一方の回転体の軸に平行な
   周面に形成され、前記係止歯が、その軸方向に対
   して傾斜した周面に形成されたものであり、前記
   弾性係合子が、その長手方向に沿つて中心部を貫
   通し該弾性係合子を該係止歯に向つて半径方向に
   付勢するＣ字型リングばねを有するものである特
   許請求の範囲第３項記載の弾性クラツチ。 ５ 前記係脱装置が、前記他方の回転体に嵌装さ
   れて軸まわりの回転及び軸方向の移動が自在に設
   けられ、外周面に螺旋状のねじ溝が形成された円
   筒状の押圧部材と、少なくとも一端が非回転部材
   に係止されるとともに、該ねじ溝に螺合して該押
   圧部材を軸方向に弾性的に支持するコイルスプリ
   ングとを備え、該押圧部材が軸まわりに回動操作
   されるのに伴つて軸方向に移動し、前記弾性係合
   子を前記係合歯に弾性的に押圧するものである特
   許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載
   の弾性クラツチ。