JPH0684027U - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価でかつ高い加工精度を必要としないクラ
ッチディスクを使用でき、しかも長期にわたってトルク
リミッタの高い信頼性を確保する。 【構成】 駆動軸と被駆動部材との間に設けるカム機構
を、第１、第２の凹状カム面間にカムボールを遊嵌して
構成し、駆動軸と被駆動部材との間の所定以上の過剰の
回転力又は回転抵抗力をカム機構で軸線方向の変位に変
換し、ばね部材のクラッチディスクに対する付勢を遮断
し又は減少させる一方、少なくとも一方のクラッチディ
スクの摩擦面にはＭｏＳ₂ 及びグラファイトを主成分と
しエポキシ系バインダーを使用してなる表面安定化層を
１０〜２０μｍの厚みで形成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、トルクリミッタに関し、特に駆動軸から被駆動部材に長期にわた って応答性よく高精度に所定のトルクを伝達できるようにしたトルクリミッタに 関する。

【０００２】

【従来の技術】

各種駆動系においては、クラッチディスクをばね部材で付勢してなるトルクリ ミッタを採用し、駆動側又は被駆動側の負荷が増大した時に過大負荷の伝達を制 限することがよく行われている。

【０００３】 例えば、負荷増大時にクラッチディスク面をばね部材の付勢力に抗して相互 に滑らせる方式、駆動側と被駆動側との間に、相互に係合しうるカム凹部とカ ム凸部とからなるカム機構を設け、過大な負荷の作用時に、カム凹部とカム凸部 とを接触面で相互にスライドさせてクラッチディスクを切断するようにした方式 （特開平２−１５０５１７号公報等参照）、が知られている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、前者の方式では、クラッチ機構の滑り始めの負荷の大きさがばね部 材の付勢力とクラッチディスクの摩擦面の固有物的特性や加工状態とによって決 まるために、組付精度等に起因してクラッチディスクの滑り開始にバラツキが生 じ、又長時間使用すれば設定値が大幅に変化するばかりでなく、静摩擦特性と動 摩擦特性とに大きくバラツキが生じ、経時変化が顕著で、信頼性が低いという問 題があった。

【０００５】 また、後者の方式では、クラッチディスクの切断開始トルクがカム凹部とカ ム凸部の接触面の表面性状や傾斜角度のバラツキによって大きく変動し、これを 精度よく制御するためには極めて高精度な加工を必要としていた。

【０００６】 この考案は、かかる問題点に鑑み、高い加工精度を必要としない安価なクラッ チディスクを使用でき、しかも長期にわたって高い信頼性を有するトルクリミッ タを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

そこで本考案に係るトルクリミッタは、少なくとも一対のクラッチディスクが ばね部材によって軸線方向に付勢されて駆動軸と被駆動部材とが切断可能に接続 されており、上記駆動軸と被駆動部材との間には第１、第２の凹状カム面間にカ ムボールを遊嵌して構成されたカム機構が設けられ、上記駆動軸と被駆動部材と の間の所定以上の過剰の回転力又は回転抵抗力が上記カム機構で軸線方向の変位 に変換され、該変位によって上記ばね部材のクラッチディスクに対する付勢が遮 断又は減少可能である一方、少なくとも一方の上記クラッチディスクの摩擦面に はＭｏＳ₂ 及びグラファイトを主成分としエポキシ系バインダーを使用してなる 表面安定化層が１０〜２０μｍの厚みで形成されていることを特徴とする。

【０００８】

【作用及び考案の効果】

駆動軸と被駆動部材との間の回転力又は回転抵抗値が所定値を越えると、その 回転力又は回転抵抗力がカム機構によって軸線方向の変位に変換され、クラッチ ディスクの接続力が減少され、あるいはクラッチディスクが切断される。他方、 カム機構に伝達される回転力又は回転抵抗力も低下し、軸線方向の変位が減少し 、ばね部材の付勢力が元に戻ってクラッチディスクが再び接続され、かかる動作 が連続的に繰り返して自動的に行われ、駆動軸と被駆動部材との間には一定のト ルクが伝達される。

【０００９】 その際、カム機構において、カムボールが第１、第２の凹状カム面と線接触し 、かつ第１、第２の凹状カム面が相対変位する際に第１、第２の凹状カム面間で 回転するので、従来のカム凹部とカム凸部とが面接触する場合に比して表面性状 の影響は少ない。また、第１の凹状カム面及び第２の凹状カム面がカムボールの 表面に対してそれぞれ一定の角度で接触しつつ相対変位するので、従来のカム凹 部とカム凸部が面接触してスライドする場合に比し、第１、第２の凹状カム面の 傾斜角度のバラツキがクラッチ機構の切断開始トルクに与える影響も少ない。そ の結果、切断開始時のトルクが部品の寸法精度や組付精度、クラッチディスクの 物的特性に影響されるのを低減できる。

【００１０】 しかも、クラッチディスクの摩擦面にはＭｏＳ₂ 及びグラファイトを主成分と しエポキシ系バインダーを使用してなる表面安定化層が形成されていることから 、摩擦面の固有物的特性が加工状態の影響を受けず、表面安定化層の自己潤滑性 とも相まって長期にわたって安定し、加工精度の悪い安価なクラッチディスクを 使用しても信頼性を大幅に向上できる。

【００１１】 ここに、表面安定化層を１０〜２０μｍとしたのは、１０μｍ未満では実作業 上、摩擦面の全面に表面安定化層を均一に形成することが難しくなる一方、２０ μｍを越えると厚みの割に性能をアップできないばかりでなく、クラッチディス クの厚みや材質等の特性を変更する必要が生じる、等の不具合が招来されるから である。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は 本考案の実施例によるトルクリミッタを示す。図において、１は動力源モータの 回転軸（図示せず）が取付けられる駆動軸で、該駆動軸１の先端部には小径軸部 １０が一体に形成され、該小径軸部１０の基部側には円周上の１２０°毎に扇状 係止部１１が一体に形成され、該扇状係止部１１の先端面には円錐凹状のボール 穴１６が形成され、又小径軸部１０の先端側にはねじ１２が設けられている。

【００１３】 上記駆動軸１の小径軸部１０の外周にはスリーブ２が設けられ、該スリーブ２ の中央には小径軸部１０がスライド自在に挿通しうる貫通孔２０が軸方向に穿設 され、スリーブ２は駆動軸１の小径軸部１０に対して軸線方向にスライド自在に かつ回転自在となっている。このスリーブ２の外周面には円周上の１２０°毎に 扇状係止部２１が形成され、又スリーブ２の先端面には円錐台状の凹部２２が駆 動軸小径軸部１０のボール穴１６に対向して同位置に形成され、該各凹部２２と ボール穴１６とで構成される空間にはカムボール３０が介在され、こうしてカム 機構３が構成されている。

【００１４】 上記スリーブ２の外周面には複数のインナーディスク４０が設けられ、該イン ナーディスク４０の中央には上記スリーブ２及び扇状係止部２１がスライド自在 に貫通しうる形状の貫通孔が形成され、これによってインナーディスク４０はス リーブ２に対して軸線方向にスライド自在でかつ回転不能となっている。

【００１５】 また、上記駆動軸小径軸部１０の外側には円筒状の被駆動部材５が外装されて 駆動軸１の段部と当接することによって位置決めされ、該被駆動部材５の内面に は複数のアウターディスク４２がインナーディスク４０と対面しかつ交互に配設 され、該アウターディスク４２は被駆動部材５の内面にスプライン係合されて回 転不能になっており、インナー及びアウターの両ディスク４０、４２によって駆 動軸１と被駆動部材５とを軸線方向に接続し切断するクラッチ機構４が構成され ている。

【００１６】 このクラッチ機構４において、各アウターディスク４２の摩擦面にはＭｏＳ₂ 及びグラファイトを主成分としエポキシ系バインダーを使用してなる表面安定化 層８が１０〜２０μｍの厚みで均一に塗布され形成されている。表面安定化層８ の配合は例えばＭｏＳ₂ 及びグラファイトの両組成で４０〜６０ｗｔ％とし、残 部をエポキシ系バインダーとするのがよい。

【００１７】 また、上記駆動軸小径軸部１０の外周面には座板６がスライド自在に外装され 、該座板６の背後には座金７１が配設され、該座金７１と座板６との間には円周 上の１２０°毎にばね部材７が３つ介設され、又座板６とスリーブ２との間には 所定の間隙６０が設定されている。また、上記駆動軸１のねじ部１２にはナット ７２が螺合され、該ナット７２を回転させることによってばね部材７の付勢力を 調整できるようになっている。

【００１８】 次に動作について説明する。被駆動部材５側の負荷、即ち回転抵抗の小さい通 常時においては、カム機構３のボール穴１６と凹部２２との間には大きな位置ず れは発生せず、ボール３０がスリーブ２の凹部２２内周面に大きく乗り上げず、 スリーブ２は座板６との間隙６０をスライドする程度であって座板６は後退しな い。ばね部材７は座板６を介してクラッチディスク４０、４２を軸線方向に付勢 し、その摩擦面は相互に接続状態に保持され、かかる状態では駆動軸１の回転は カム機構３、スリーブ２、クラッチ板４０、４２を経て被駆動部材５に伝達され る。

【００１９】 被駆動部材５の抵抗が増大し、又は被駆動部材５がロックされて負荷が増大し 、駆動軸１の回転抵抗力が増大すると、カム機構３においてはスリーブ２の凹部 ２２と駆動軸１のボール穴１６との間に大きな位置ずれが発生し、ボール３０が スリーブ２の凹部２２内周面に大きく乗り上げてスリーブ２が座板６の間隙６０ 以上にスライドされ、座板６がばね部材７の付勢力に抗して後退されてばね部材 ７の付勢が減少又は遮断され、これによってクラッチディスク４０、４２、従っ て駆動軸１と被駆動部材５の接続が切断される。

【００２０】 駆動軸１と被駆動部材５とが切断されると、駆動軸１の回転抵抗力が減少し、 カム機構３の凹部２２とボール穴１６との位置ずれが小さくなってボール３０が スリーブ２の凹部２２内に復帰し、座板６はばね部材７の付勢力によって前進し てクラッチ板４０、４２を接続し、駆動軸１と被駆動部材５とが接続される。こ うしてクラッチ機構３が切断・接続を繰り返し、駆動軸１から被駆動部材５に一 定のトルクが円滑に伝達され、又ばね部材７の設定値に追随した伝達トルクが高 精度に得られ、しかも可変設定可能である。

【００２１】 また、何らかの原因で駆動モータ側の回転トルクが異常に増大した場合にも上 記と同様に、ボール３０がスリーブ２の凹部２２内周面に大きく乗り上げてスリ ーブ２が座板６の間隙６０以上にスライドされてクラッチディスク４０、４２が 切り離され、駆動軸１と被駆動部材５との接続が切断される。

【００２２】 また、本トルクリミッタは駆動側と被駆動側の方向が反対になっても全く支障 なく作動する。

【００２３】 本件考案者は本考案に係るトルクリミッタを試作し、クラッチディスクの摩擦 面に他の表面安定化層を形成した比較装置と性能の比較試験を行った。本考案装 置では、インナーディスクには厚み１．６ｍｍの電気亜鉛メッキ鋼板を使用し、 アウターディスクには厚み１．２ｍｍの冷間圧延鋼板の摩擦面に、ＭｏＳ₂ 、グ ラファイト及びエポキシ系バインダーからなるモリコート１０６（大東化学社製 商品名）を１０〜２０μｍの厚みで均一に塗布して表面安定化層を形成したもの を使用した。他方、比較装置については、１．２ｍｍ厚の冷間圧延鋼板製アウタ ーディスクの摩擦面にＭｏＳ₂ 、グラファイト及び無機系バインダー（又は無機 系基油）からなるモリコート３２１Ｒ（大東化学社製商品名）を１０〜２０μｍ の厚みで均一に塗布して表面安定化層を形成したもの（比較装置１）、同じく１ ．２ｍｍ厚の冷間圧延鋼板製アウターディスクの摩擦面に、亜鉛メッキを１０〜 ２０μｍの厚みで形成したもの（比較装置２）を使用した。試験は１秒ＯＮ、１ 秒ＯＦＦのクラッチディスクの接断を繰り返し、その時の動トルク及び静トルク を測定した。試験結果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】 表１から、本考案装置及び比較装置１、２とも４万回程度の慣らし動作で設計 上の動トルク及び静トルクに達するが、比較装置１では切断回数が８５万回以上 、比較装置２では切断回数が６０万回以上になると、動トルク及び静トルクとも 設計上のトルクから低下が見られた。これに対し、本考案装置については１２５ 万回で漸く動トルク及び静トルクに低下が見られた。このことから、本考案の装 置は性能の経年変化が非常に少なく、通常の使用年数内においてはほとんど性能 低下がないことが分かる。

【００２６】 なお、本件考案者らは、クラッチディスクをばね部材の付勢力に抗して相互に 滑らせる方式の従来の多板式トルクリミッタについて、そのクラッチディスクの 摩擦面に同様の表面安定化層を１０〜２０μｍ形成したところ、本考案装置に比 して劣るものの、設定した伝達トルクの経年変化が表面安定化層を形成しない場 合に比して少なく、信頼性を向上できることが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施例によるトルクリミッタを示
す断面側面構成図である。

【図２】 上記トルクリミッタにおいて被駆動部材を除
いた状態を示す分解組立斜視図である。

【符号の説明】

１ 駆動軸 １６ ボール穴（凹部） ２２ 凹部 ３ カム機構 ３０ カムボール ４０ インナーディスク ４２ アウターディスク ５ 被駆動部材 ７ ばね部材 ８ 表面安定化層

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一対のクラッチディスクがば
   ね部材によって軸線方向に付勢されて駆動軸と被駆動部
   材とが切断可能に接続されている一方、 上記駆動軸と被駆動部材との間には第１、第２の凹状カ
   ム面間にカムボールを遊嵌して構成されたカム機構が設
   けられ、上記駆動軸と被駆動部材との間の所定以上の過
   剰の回転力又は回転抵抗力が上記カム機構で軸線方向の
   変位に変換され、該変位によって上記ばね部材のクラッ
   チディスクに対する付勢が遮断又は減少可能となってお
   り、 少なくとも一方の上記クラッチディスクの摩擦面にはＭ
   ｏＳ₂ 及びグラファイトを主成分としエポキシ系バイン
   ダーを使用してなる表面安定化層が１０〜２０μｍの厚
   みで形成されていることを特徴とするトルクリミッタ。