TWI386564B - Overload protection device - Google Patents

Description

過負荷保護裝置

本發明係關於在於旋轉力矩之傳達機構有過負荷產生時切斷旋轉之傳達之過負荷保護裝置。

以往，在於旋轉力矩之傳達機構有過負荷產生時切斷旋轉之傳達之過負荷保護裝置已知有具備於設於旋轉軸方向之複數之貫通孔保持力矩傳達元件之中央凸緣、被設為與該中央凸緣軸方向對向且具有與前述力矩傳達元件卡合之凹部之轂凸緣、被設為與該轂凸緣在軸方向相反側與前述中央凸緣對向且將前述力矩傳達元件往前述轂凸緣之方向推壓之推壓板之過負荷保護裝置。

此等過負荷保護裝置500係如圖7所示，於中央凸緣510設有設於旋轉軸方向之複數之貫通孔511，於該貫通孔511內遊嵌有力矩傳達元件即鋼球520。

此外，於轂530與中央凸緣510於旋轉軸方向對向設有轂凸緣531、於該轂凸緣531設有收納鋼球520之圓錐狀之凹部即V形穴532。

另一方面，與轂凸緣531在旋轉軸方向相反側與中央凸緣510對向設有推壓板540，推壓板540係受彈簧550推向中央凸緣510方向。

另外，彈簧550係構成為可藉由設於抑制構件560之調整彈簧561調整其推力。

又，於推壓板540透過軸承542可旋轉地安裝有直接接觸鋼球520之推壓輪541，減輕過負荷時推壓板540與鋼球520相對旋轉時之摩擦。

若說明如上述構成之以往之過負荷保護裝置500之動作，在通常之旋轉傳達時，由於鋼球520隔推壓板540、軸承542、推壓輪541受彈簧550推壓向轂凸緣531之方向，故轂530之旋轉從轂凸緣531之V形穴532被傳達至鋼球520，進而從鋼球520透過貫通孔511被傳達至中央凸緣510。

於過負荷時，如圖8所示，從V形穴532傳達至鋼球520之旋轉力矩之旋轉軸方向之分力大於彈簧550之推壓力，鋼球520將推壓輪541往彈簧550之方向推壓並移動而從V形穴532脫離，切斷從轂凸緣531往中央凸緣510之旋轉之傳達，藉此防止傳達過大之負荷(例如參考專利文獻1、圖8)。

然而，此種以往之過負荷保護裝置500由於在切斷旋轉之傳達後鋼球520仍持續為受彈簧550推壓之狀態，故在輸入旋轉繼續時，鋼球520每次與轂凸緣531之V形穴532配合(至少1圈1次)鋼球520便會收納於V形穴532而再度傳達旋轉，此時，若過負荷並未消失而再次如上述切斷旋轉之傳達，會產生劇烈震動或噪音而有過負荷保護裝置之各構成構件之磨耗加速且破損之危險性提升之問題。

為處理此種問題，已知具備於過負荷時保持推壓板抵抗推壓力並後退之狀態之保持機構之過負荷保護裝置。

此過負荷保護裝置600係如圖9所示，於中央凸緣610設有設於旋轉軸方向之複數之貫通孔611，於該貫通孔611內遊嵌有力矩傳達元件即鋼球620。

此外，於轂630與中央凸緣610於旋轉軸方向對向設有轂凸緣631，於該轂凸緣631設有收納鋼球620之圓錐狀之凹部即V形穴632。

另一方面，與轂凸緣631在旋轉軸方向相反側與中央凸緣610對向設有推壓板640，推壓板640係透過保持機構665受彈簧650推向中央凸緣610方向。

另外，彈簧650係構成為可藉由設於抑制構件660之調整構件(未圖示)調整其推力。

保持機構665係由被直接推壓於彈簧650之推壓套筒643、被收納為可於旋轉半徑方向進出設於推壓套筒643之保持孔644之保持球645、設於轂630之周方向且可收納保持球645之保持槽633構成。

若說明如上述構成之過負荷保護裝置600之動作，在通常之旋轉傳達時，由於保持機構665之保持球645位於未收納於保持槽633之位置而成為向推壓套筒643之保持孔644之外周側突出之狀態，鋼球620隔推壓套筒643、保持球645、推壓板640受從彈簧650傳達之推壓力被推壓向轂凸緣631之方向，故轂630之旋轉從轂凸緣631之V形穴632被傳達至鋼球620，進而從鋼球620透過貫通孔611被傳達至中央凸緣610。

於過負荷時，如圖10所示，從V形穴632傳達至鋼球620之旋轉力矩之旋轉軸方向之分力大於彈簧650之推壓力，鋼球620將推壓板640往彈簧650之方向推壓並移動而從V形穴632脫離，切斷從轂凸緣631往中央凸緣610之旋轉之傳達，藉此防止傳達過大之負荷。

此時，保持球645收納於保持槽633內使推壓套筒643之往保持孔644外周側之突出消失，推壓板640移動至保持孔644上而來自保持球645之推壓力亦消失。

且，彈簧650之推壓力雖使推壓套筒643被推壓，但由於保持球645卡合於保持槽633，且保持球645被移動至保持孔644上之推壓板640限制為無法脫離至外周側，故不會自動恢復至通常之旋轉傳達時之狀態，可保持切斷旋轉之狀態(例如參考專利文獻1、圖8)。

【專利文獻1】日本特公平7-3253號公報(第2頁、第3頁、圖1、圖8)

然而，此種過負荷保護裝置對鋼球傳達之推壓力係從彈簧透過推壓套筒、保持球、推壓板，由於經過多數之構成構件，故會成為振動或噪音發生之原因。

又，由於傳達路徑中之構成構件甚多，力之分散位置亦多，故強度、尺寸精度、組裝精度之誤差或振動等造成之推壓力之變動無法避免，難以正確設定過負荷保護裝置之作動力矩，且保持機構本身之作動不良亦容易發生。

本發明係解決如前述之習知技術之問題，亦即，本發明之目的在於提供藉由保持切斷旋轉之傳達之狀態以防止大振動或噪音、防止各構成構件之磨耗或破損、防止起因於傳達推壓力之路徑之振動或噪音、可正確設定作動力矩、保持機構亦確實作動之過負荷保護裝置。

本請求項1之發明係於具備於設於旋轉軸方向之複數之貫通孔保持力矩傳達元件之中央凸緣、被設為與該中央凸緣於旋轉軸方向對向且具有與前述力矩傳達元件卡合之凹部之轂凸緣、被設為與該轂凸緣在旋轉軸方向相反側與前述中央凸緣對向且將前述力矩傳達元件往前述轂凸緣之方向推壓之推壓板、於過負荷時保持推壓板抵抗推壓力並後退之狀態之保持機構之過負荷保護裝置中，前述保持機構係由設於前述推壓板之前述中央凸緣側之解扣環、配置於前述中央凸緣之內周側之保持球構成；藉此，解決前述課題。

本請求項2之發明除記載於請求項1之過負荷保護裝置之構成外，前述轂凸緣還構成為於旋轉軸之半徑方向可滑動地導引前述保持球，且前述中央凸緣還將其內周面沿圓周形成為波型並於過負荷時將前述保持球推壓插入前述轂凸緣與前述解扣環之空間；藉此，進一步解決前述課題。

本請求項3之發明除記載於請求項2之過負荷保護裝置之構成外，前述解扣環還被推壓向離開前述推壓板之方向，且具有將被推壓插入與前述轂凸緣之空間之前述保持球往內周方向推壓之錐形狀之接觸面；藉此，進一步解決前述課題。

本請求項4之發明除記載於請求項2或請求項3之過負荷保護裝置之構成外，前述保持球還被設於前述轂凸緣與前述解扣環之空間之內周側之保持球推壓手段推壓向外周側；藉此，進一步解決前述課題。

本請求項5、6之發明除記載於請求項1至請求項4中之任一項之過負荷保護裝置之構成外，前述轂凸緣還具有將前述保持球保持於移動範圍之外周側之凹部，且前述解扣環於通常負荷時係藉由將前述保持球往前述轂凸緣方向推壓保持前述保持球；藉此，進一步解決前述課題。

本發明之過負荷保護裝置具備於設於旋轉軸方向之複數之貫通孔保持力矩傳達元件之中央凸緣、被設為與該中央凸緣於旋轉軸方向對向且具有與前述力矩傳達元件卡合之凹部之轂凸緣、被設為與該轂凸緣在旋轉軸方向相反側與前述中央凸緣對向且將前述力矩傳達元件往前述轂凸緣之方向推壓之推壓板、於過負荷時保持推壓板抵抗推壓力並後退之狀態之保持機構，藉此，不僅可保持切斷旋轉之傳達之狀態、防止反覆傳達、切斷造成之大振動或噪音、防止各構成構件之磨耗或破損，還可發揮如以下之特別效果。

即，本請求項1之發明之過負荷保護裝置係前述保持機構由設於前述推壓板之前述中央凸緣側之解扣環、配置於前述中央凸緣之內周側之保持球構成，藉此，可以較少構成構件直線構成從推壓推壓板之彈簧至力矩傳達元件之傳達推壓力之路徑，故可防止起因於傳達推壓力之路徑之振動或噪音、正確設定作動力矩。

本請求項2之發明之過負荷保護裝置除請求項1之過負荷保護裝置可發揮之效果外，前述轂凸緣還構成為於旋轉軸之半徑方向可滑動地導引前述保持球，且前述中央凸緣還將其內周面沿圓周形成為波型並於過負荷時將前述保持球推壓插入前述轂凸緣與前述解扣環之空間，故旋轉之傳達被切斷而轂凸緣與中央凸緣相對旋轉使保持球迅速且確實被插入推壓板之解扣環與轂凸緣之間，可迅速且確實使保持機構作動。

本請求項3之發明之過負荷保護裝置除請求項2之過負荷保護裝置可發揮之效果外，前述解扣環還被推壓向離開前述推壓板之方向，且具有將被推壓插入與前述轂凸緣之空間之前述保持球往內周方向推壓之錐形狀之接觸面，故即使於推壓板有與力矩傳達元件之摩擦造成之位移或振動產生，保持球亦不會往外周方向脫落而會確實被保持，故保持機構之動作可更確實維持，且可防止保持球之振動等造成之噪音。

本請求項4之發明之過負荷保護裝置除請求項2或請求項3之過負荷保護裝置可發揮之效果外，前述保持球還被設於前述轂凸緣與前述解扣環之空間之內周側之保持球推壓手段推壓向外周側，藉此，僅少量解除推壓板及解扣環之推壓力即可簡單以保持球推壓手段將保持球向外周方向卸下，確實進行保持機構之解除動作。

本請求項5、6之發明之過負荷保護裝置除請求項1至請求項4中之任一項之過負荷保護裝置可發揮之效果外，前述轂凸緣還具有將前述保持球保持於移動範圍之外周側之凹部，且前述解扣環於通常負荷時係藉由將前述保持球往前述轂凸緣方向推壓保持前述保持球，可使通常之旋轉傳達時之保持球之位置固定，防止保持球之振動造成之噪音。

本發明之過負荷保護裝置只要是於具備於設於旋轉軸方向之複數之貫通孔保持力矩傳達元件之中央凸緣、被設為與該中央凸緣於旋轉軸方向對向且具有與前述力矩傳達元件卡合之凹部之轂凸緣、被設為與該轂凸緣在旋轉軸方向相反側與前述中央凸緣對向且將前述力矩傳達元件往前述轂凸緣之方向推壓之推壓板、於過負荷時保持推壓板抵抗推壓力並後退之狀態之保持機構之過負荷保護裝置中，前述保持機構係由設於前述推壓板之前述中央凸緣側之解扣環、配置於前述中央凸緣之內周側之保持球構成，可發揮藉由保持切斷旋轉之傳達之狀態以防止大振動或噪音、防止各構成構件之磨耗或破損、防止起因於傳達推壓力之路徑之振動或噪音、可正確設定作動力矩、保持機構亦確實作動之效果者，不論其具體實施態樣為何皆無妨。

亦即，本發明之過負荷保護裝置只要是傳達旋轉之用途，不論任何機器、在任何使用條件下使用皆可，但特別適用於高速旋轉下之使用。又，本發明之推壓板之推壓力可以彈簧片使其發生，亦可以線圈彈簧使其發生。

本發明之力矩傳達元件之形狀只要能在中央凸緣之貫通孔內進出，可為銷狀，亦可為球體。

又，本發明之力矩傳達元件之材質只要能傳達高力矩並具有對衝擊、磨耗之耐久性，不論為金屬、陶瓷、合成樹脂等各種材質皆可，但若考慮硬度、耐久性、成本則以使用鋼球較理想。

此外，設於本發明之轂凸緣之凹部之形狀只要能從力矩傳達元件傳達力矩並於力矩傳達元件脫離之方向發生分力之形狀即可，例如可為半球狀、圓錐狀(剖面V字狀)。

【實施例】

以下，基於圖面說明本發明之實施例之過負荷保護裝置。

圖1係本發明之實施例之過負荷保護裝置之軸方向剖面圖。圖2係圖1之B-B上之軸直角方向之剖面圖。圖3係圖1之旋轉傳達時之局部擴大之說明圖。圖4係圖1之過負荷時之局部擴大之說明圖。圖5係本發明之另一實施例之過負荷保護裝置之轂凸緣之軸方向剖面圖。圖6係圖5之過負荷保護裝置之B-B上之軸直角方向之剖面圖。

另外，圖1、圖3、圖4為圖2之A-A切斷線之剖面圖。

本發明之實施例之過負荷保護裝置100係如圖1所示，於中央凸緣110設有設於旋轉軸方向之複數之貫通孔111，於該貫通孔111內遊嵌有力矩傳達元件即鋼球120。

此外，於轂130與中央凸緣110於旋轉軸方向對向設有轂凸緣131，於該轂凸緣131設有收納鋼球120之圓錐狀之凹部即V形穴132。

又，於轂130之外周透過軸承172可旋轉地設有從動凸緣170且與中央凸緣110以螺栓173締結。

另一方面，與轂凸緣131在旋轉軸方向相反側與中央凸緣110對向設有推壓板140，推壓板140係受彈簧150推向中央凸緣110方向。

另外，彈簧150係構成為可藉由設於抑制構件160之調整螺絲161調整其推力。

又，於推壓板140透過軸承142可旋轉地安裝有直接接觸鋼球120之推壓輪141，減輕過負荷時推壓板140與鋼球120相對旋轉時之摩擦。

保持機構165係如圖1、圖2所示，由配置於中央凸緣110之內周側之保持球145、設於推壓板140且被解扣環推壓彈簧147彈壓向中央凸緣110方向之解扣環146、設於轂130之保持球導引槽136、將保持球145往外周側推壓之保持球推壓手段134、設於轂凸緣131之將保持球145保持於移動範圍之外周側之保持球V形穴135、沿圓周形成為波型之中央凸緣110之內周面112構成。

若說明如上述構成之過負荷保護裝置100之動作，在通常之旋轉傳達時係如圖1至圖3所示，由於鋼球120隔推壓板140、軸承142、推壓輪141受從彈簧150往轂凸緣131之方向推壓，故轂130之旋轉從轂凸緣131之V形穴132被傳達至鋼球120，進而從鋼球120透過貫通孔111被傳達至中央凸緣110，再被傳至從動凸緣170。

此時，保持球145位於設於轂130之保持球導引槽136之外周側，受解扣環146推壓而被收容於設於轂凸緣131之保持球V形穴135，可以較少構成構件直線構成從推壓推壓板140之彈簧150至鋼球120之傳達推壓力之路徑，故可防止起因於傳達推壓力之路徑之振動或噪音、正確設定作動力矩。

於過負荷時係如圖10所示，從V形穴132傳達至鋼球120之旋轉力矩之旋轉軸方向之分力大於彈簧150之推壓力，鋼球120將推壓板140往彈簧150之方向推壓並移動而從V形穴132脫離，切斷從轂凸緣131往中央凸緣110之旋轉之傳達，藉此防止傳達過大之負荷。

此時，解扣環146亦與推壓板140一起移動，解除將保持球145向保持球V形穴135推壓之推壓力，且轂凸緣131與中央凸緣110相對旋轉，藉此，保持球145受沿圓周形成為波型之中央凸緣110之內周面112而沿設於轂130之保持球導引槽136移動。

移動至內周側之保持球145阻止解扣環146往轂凸緣131移動並阻止推壓板140之移動，藉此，鋼球120不會再被收容於V形穴132，保持旋轉之傳達之切斷狀態。

此外，由於使解扣環146之與保持球145之接觸面148為將保持球145往內周方向推壓之錐形狀，故不會因離心力或振動等使保持球145往外周方向移動而確實保持，故保持機構之動作可更確實維持，且可防止保持球之振動等造成之噪音等，其效果甚大。

在使從旋轉之傳達之切斷狀態回復至通常狀態時，，首先，在使鋼球120與V形穴132之相位一致之狀態下使推壓板140抵抗彈簧150之推壓力往從中央凸緣110離開之方向移動少許，解除解扣環146對保持球145之推壓力，以設於轂130之保持球推壓手段134使保持球145沿設於轂130之保持球導引槽136往外周側移動。

之後，在開放推壓板140後，鋼球120被推壓板140推壓而再度被收容於V形穴132，回到可傳達旋轉之狀態。

此時，保持球145亦再度受解扣環146按壓而再度收容於設於轂凸緣131之保持球V形穴135，可簡單確實進行保持機構之解除動作。

以上之實施例中，設於轂130之保持球導引槽136雖係形成為於轂130形成具有軸方向之厚度之部分以做為收容保持球145之形狀，但只要能將保持球145之移動僅限於旋轉半徑方向，亦可如圖5、圖6所示，不於轂130具有厚度而於轂凸緣131設置較細之保持球導引槽137。

此外，保持球推壓手段134可為彈簧等機械式手段，亦可為使用流體壓或電磁力之致動器手段。

100、500、600．．．過負荷保護裝置

110、510、610．．．中央凸緣

111、511、611．．．貫通孔

112．．．波型內周面

120、520、620．．．鋼球

130、530、630．．．轂

131、531、631．．．轂凸緣

132、532、632．．．V形穴

633．．．保持槽

134．．．保持球推壓手段

135．．．保持球V形穴

136．．．保持球導引槽

137．．．保持球導引槽

140、540、640．．．推壓板

141、541．．．推壓輪

142、542．．．軸承

643．．．推壓套筒

644．．．保持孔

145、645．．．保持球

146．．．解扣環

147．．．解扣環推壓彈簧

148．．．接觸面

150、550、650．．．彈簧

160、560、660．．．抑制構件

161、561．．．調整螺絲

165、665．．．保持機構

170．．．從動凸緣

172．．．軸承

173．．．螺栓

圖1係本發明之實施例之過負荷保護裝置之軸方向剖面圖。

圖2係圖1之B-B上之軸直角方向之剖面圖。

圖3係圖1之旋轉傳達時之局部擴大之說明圖。

圖4係圖1之過負荷時之局部擴大之說明圖。

圖5係本發明之另一實施例之過負荷保護裝置之轂凸緣之軸方向剖面圖。

圖6係圖5之過負荷保護裝置之B-B上之軸直角方向之剖面圖。

圖7係以往之過負荷保護裝置之軸方向剖面圖。

圖8係圖7之以往之過負荷保護裝置之過負荷時之軸方向剖面圖。

圖9係以往之另一過負荷保護裝置之軸方向剖面圖。

圖10係圖9之以往之另一過負荷保護裝置之過負荷時之軸方向剖面圖。

100．．．過負荷保護裝置

110．．．中央凸緣

111．．．貫通孔

120．．．鋼球

130．．．轂

131．．．轂凸緣

132．．．V形穴

134．．．保持球推壓手段

135．．．保持球V形穴

136．．．保持球導引槽

140．．．推壓板

141．．．推壓輪

142．．．軸承

145．．．保持球

146．．．解扣環

147．．．解扣環推壓彈簧

150．．．彈簧

160．．．抑制構件

161．．．調整螺絲

165．．．保持機構

170．．．從動凸緣

172．．．軸承

173．．．螺栓

Claims (5)

1. 一種過負荷保護裝置，具備於設於旋轉軸方向之複數之貫通孔保持力矩傳達元件之中央凸緣、被設為與該中央凸緣於旋轉軸方向對向且具有與前述力矩傳達元件卡合之凹部之轂凸緣、被設為與該轂凸緣在旋轉軸方向相反側與前述中央凸緣對向且將前述力矩傳達元件往前述轂凸緣之方向推壓之推壓板、於過負荷時保持推壓板抵抗推壓力並後退之狀態之保持機構，其特徵在於：前述保持機構係由設於前述推壓板之前述中央凸緣側之解扣環、配置於前述中央凸緣之內周側之保持球構成；前述轂凸緣係構成為於旋轉軸之半徑方向可滑動地導引前述保持球，且前述中央凸緣係將其內周面沿圓周形成為波型並於過負荷時將前述保持球推壓插入前述轂凸緣與前述解扣環之空間。
2. 如申請專利範圍第1項之過負荷保護裝置，其中，前述解扣環係被推壓向離開前述推壓板之方向，且具有將被推壓插入與前述轂凸緣之空間之前述保持球往內周方向推壓之錐形狀之接觸面。
3. 如申請專利範圍第1或2項之過負荷保護裝置，其中，前述保持球係被設於前述轂凸緣與前述解扣環之空間之內周側之保持球推壓手段推壓向外周側。
4. 如申請專利範圍第1至2項中任一項之過負荷保護裝置，其中，前述轂凸緣具有將前述保持球保持於移動範圍之外周側之凹部，且前述解扣環於通常負荷時係藉由將 前述保持球往前述轂凸緣方向推壓保持前述保持球。
5. 如申請專利範圍第3項之過負荷保護裝置，其中，前述轂凸緣具有將前述保持球保持於移動範圍之外周側之凹部，且前述解扣環於通常負荷時係藉由將前述保持球往前述轂凸緣方向推壓保持前述保持球。