(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に配置された内輪（１）と、前記内輪と同軸心の外輪（３ａ，３ｂ）と、前記内輪と前記外輪の間の環状隙間に配置される複数のカム体（２ａ，２ｂ）とを含む一方向クラッチであって、
前記複数のカム体（２ａ，２ｂ）により前記内輪と前記外輪との間において一方向への回転が可能になると共に、他方向への回転が前記内輪と前記外輪との間における当該複数のカム体のかみ合いもしくは摩擦係止によって阻止され、
前記外輪（３ａ，３ｂ）の径方向に延びる端面には、摩擦面（１３ａ，１３ｂ）が設けられ、前記摩擦面（１３ａ，１３ｂ）は、対向する外側摩擦ディスク（２５，２６）に対して軸方向に接当して摩擦係止されると共に、前記外側摩擦ディスク（２５，２６）は回転不能で少なくとも部分的に軸方向摺動可能に支持されており、
前記外輪は、径方向平面により、軸方向に隣り合う複数のサブ外輪（３ａ，３ｂ）に分割構成され、前記複数のサブ外輪のそれぞれは、アキシャルギャップによって軸方向に互いに離間して並設され、前記アキシャルギャップには、回転不能で軸方向摺動可能に支持された内側摩擦ディスク（２４）が配置され、前記サブ外輪（３ａ，３ｂ）の全てと前記内側摩擦ディスク及び外側摩擦ディスク（２４，２５，２６）とは軸方向で互いに係止可能であることを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
前記サブ外輪（３ａ，３ｂ）のすべては、前記内輪と前記外輪との間において作動する前記カム体を介して１つの共通の内輪（１）と協働作用することを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項３】
前記複数のカム体（２ａ，２ｂ）のそれぞれは独立した部材として延伸し、すべての前記サブ外輪（３ａ，３ｂ）の間における前記アキシャルギャップを隔てて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項４】
前記複数のカム体（２ａ，２ｂ）は複数のサブカム体に分割され、前記複数のサブカム体は、前記複数のサブ外輪（３ａ，３ｂ）にそれぞれ対応して、軸方向に互いに離間して並設されていることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項５】
前記サブ外輪（３ａ，３ｂ）のすべてと前記内側摩擦ディスク（２４）及び前記外側摩擦ディスク（２５，２６）とは、軸方向における一方の外側端部に位置する一方の前記外側摩擦ディスク（２６）に対する接当係止動作により一体的に摩擦係止されていることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項６】
前記一方の外側摩擦ディスク（２６）は、前記軸方向における一方の外側端部に固定されていることを特徴とする請求項５に記載の一方向クラッチ。
【請求項７】
前記軸方向における一方の外側端部に位置する前記一方の外側摩擦ディスク（２６）は、固定用フランジとして作用することを特徴とする請求項５に記載の一方向クラッチ。
【請求項８】
前記外側摩擦ディスクのうち、軸方向摺動可能な前記外側摩擦ディスク（２５）は、ハウジング部（２５ａ）とつながっていることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項９】
前記複数のサブ外輪のうち、複数の隣り合う前記サブ外輪は、前記外側摩擦ディスクのうち、前記複数の隣り合う前記サブ外輪に隣接する一つの前記外側摩擦ディスクと共に第１の摩擦係止パッケージとして組み合せられ、残りの前記サブ外輪は、それらと隣接する別の一つの前記外側摩擦ディスクと共に、第２の摩擦係止パッケージとして組み合せられ、双方の摩擦係止パッケージは、双方の摩擦係止パッケージの間に配置された前記内側摩擦ディスクに対して接当して摩擦係止可能であることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項１０】
前記外側摩擦ディスクのうち、軸方向における一つの外側端部に位置する一つの前記外側摩擦ディスク（２５）は、当該一方向クラッチの軸方向において固定された別の前記外側摩擦ディスク（２６）とは反対側の端部に位置し、回転不能で軸方向摺動可能に前記固定された別の前記外側摩擦ディスク（２６）と連結されるとともに、前記内側摩擦ディスク及び前記外側摩擦ディスク（２４，２５，２６）と前記サブ外輪（３ａ，３ｂ）とが接当摩擦係止するようにコイルばね（２８）によって付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項１１】
前記コイルばね（２８）の付勢力が調節可能であることを特徴とする請求項１０に記載の一方向クラッチ。
【請求項１２】
前記外側摩擦ディスクのうち、軸方向摺動可能な前記外側摩擦ディスク（２５）は前記サブ外輪（３ａ，３ｂ）を外囲するハウジング（２５ａ）に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の一方向クラッチ。
【請求項１３】
前記外側摩擦ディスクのうち、軸方向摺動可能な前記外側摩擦ディスク（２５）は、当該軸方向摺動可能な前記外側摩擦ディスク（２５）に作用する前記コイルばね（２８）に抗して油圧式または機械式に摺動可能であることを特徴とする請求項１０に記載の一方向クラッチ。
【請求項１４】
互いに隣り合う前記サブ外輪（３ａ，３ｂ）は、センタリングのために軸方向摺動可能なセンタリングリング（２９）と係合していることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項１５】
前記アキシャルギャップに配置された前記内側摩擦ディスク（２４）は内周にセンタリングリング（２９）を備え、前記センタリングリングは前記サブ外輪（３ａ，３ｂ）を下側から係合することで径方向にガイドすることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項１６】
前記摩擦面（１３ａ，１３ｂ，２３ａ，２３ｂ）は、前記サブ外輪（３ａ，３ｂ）に固定結合される摩擦ライニングによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラチェットクラッチ、ローラフリーホイール、カムフリーホイール等として製造されるトルクリミッタ付き一方向クラッチに関する。このような一方向クラッチは、特に搬送装置に使用され、駆動軸に配置された内輪と、この内輪と同軸心の外輪と、複数のカム体とを含む。カム体は、内輪と外輪の間の環状隙間に配置され、内輪と外輪との間の一方向への空転を可能にするとともに他方向への空転をかみ合いもしくは摩擦係止によって阻止する。外輪はたとえば径方向に延びるそれらの端面に、対応する摩擦ディスクに対して軸方向に接当して摩擦係止される摩擦面を有し、この摩擦ディスクは回転不能に、ただし少なくとも部分的に軸方向摺動可能に支持される。
【背景技術】
【０００２】
この種の一方向クラッチは、同一出願人のドイツ特許公報第３２４５３４７号（特許文献１）によって知られている。このことから、本発明はこの特許文献１の開示内容を出発技術としており、その開示内容は本発明に含まれているとみなされるべきである。
【０００３】
本発明の対象となる一方向クラッチに関する以下の論述では、理解を容易にするため、ベルトコンベアに適用されていることを想定しているが、これによって本発明の適用範囲が制限されているわけではない。
【０００４】
１つ以上の駆動ドラムを備えた上方搬送ベルトコンベアにおいて、コンベアベルト走行時に負荷は駆動装置に均等に配分される。ただし、剛性な一方向クラッチを使用している場合、荷載コンベア停止時には、不均等な負荷分布が生ずる。駆動装置ならびにコンベアベルトは、惰走中は無負荷であるのに対して、負荷がかかる場合には、最初に作用する一方向クラッチを備えた駆動ドラムは激しく負荷されるが、他方、その他の駆動ドラムの一方向クラッチにはその際に生ずるベルトの伸びにより遥かに低い負荷しかかからない。このような事情から、第１の駆動ドラムの駆動装置には、過負荷及び破壊がもたらされることがある。そのために、制限トルクの超過時に制御式スリップによって過剰なトルクを他の駆動装置に配分するトルクリミッタ付き一方向クラッチの必要性が生ずる。
【０００５】
上記の問題点の解消のため、公知のケースにおいて、外輪がその両側に隣接した摩擦ディスクと共に、設定された制動モーメントの超過時に外輪の限定的回転と共に一方向クラッチの限定的な逆転を許容する一種のディスクブレーキとして形成されることが試みられている。その際、双方の摩擦ディスクと外輪の間に働く付勢力を適正に調節して、逆転制動作用を所定どおりに低下させて、コンベアベルトまたは駆動動力系に生じている負荷を解消する。
【０００６】
搬送装置が大型化するにつれ、より強力なロック作用が必要となるので、より強力な逆転制動作用を有する一方向クラッチが要望される。
【０００７】
一方向クラッチの制動モーメントを高めるために、外輪を多板ブレーキと組み合わせることは公知である。その場合、外輪の円筒状外周面に複数枚の薄板が回転不能で軸方向摺動可能に配置され、これらの薄板間にそれぞれ径方向外側から回転不能で軸方向摺動可能な薄板が係合する。これによって摩擦面積は倍増することで、外輪に作用する制動力も倍増する。しかしながら、これにはスペースの増大が避けられず、こうした多板ブレーキの採用はフリーホイール径をほぼ倍増してしまうことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ドイツ特許第３２  ４５  ３４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記実情に鑑み、本発明の目的は、比較的小さな専有スペースにもかかわらず高い制動効果の達成を特徴とするトルクリミッタ付き一方向クラッチを提供することである。一般的な構成要素を採用しながらも、高い信頼度が保証されるように構造を作り出することである。特に、本発明による一方向クラッチでは、コスト的にも有利な構造が提案されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、駆動軸に配置された内輪と、前記内輪と同軸心の外輪と、前記内輪と前記外輪の間の環状隙間に配置されるとともに、前記内輪と前記外輪との間の一方向への空転を可能にすると共に他方向への空転をかみ合いもしくは摩擦係止によって阻止する複数のカム体とを含み、前記外輪の径方向に延びる端面に、対応する摩擦ディスクに対して軸方向に接当して摩擦係止される摩擦面が備えられ、前記摩擦ディスクは回転不能で少なくとも部分的に軸方向摺動可能に支持されている一方向クラッチが採用され、さらに前記外輪は、それぞれ環状隙間によって軸方向に互いに離間して軸方向に並設された複数の分割外輪に分割構成され、前記環状隙間には、回転不能で軸方向摺動可能に支持されたさらに別の摩擦ディスクが配置され、前記分割外輪の全てと前記摩擦ディスクとは軸方向で互いに接当して摩擦係止可能である。
【００１１】
この構成によるトルクリミッタ付き一方向クラッチでは、多板ブレーキは、一方向クラッチ外部に取り付けられるのではなく、外輪が軸方向に並設された複数の分割外輪に分割構成され、その際に生ずる複数の摩擦面によって所望の制動力が生み出されるように構成されている。つまり、外輪自体によって制動力が形成可能であるとの発明者の知見に基づいている。こうした構成により、径方向にはそもそも付加的な取付けスペースはいっさい必要とされず、分割外輪の環状隙間に摩擦ディスクが配置されることによって軸方向において外輪分割にともなう軸方向全長のわずかな延長が必要とされるにすぎないために、極めてコンパクトな構造が実現されることになる。
【００１２】
コスト的に見て本発明の特に好適な実施形態の１つは、一方向クラッチの内輪が分割構成されることなく、すべての分割外輪が１つの共通の内輪と相互作用する点にある。これによって、一方向クラッチの製造コストは大幅にダウンする。
【００１３】
環状隙間に配置された一方向クラッチのカム体に関して言えば、この場合、それらカム体は分割構成されることなく前記外輪または分割外輪のすべての全幅にわたって延びて環状隙間に配置されるようにすることも同様に可能である。ただし、一方向クラッチに高度な応答精度が求められ、かつ、均等な負荷分布が実現されるようにするには、多くの場合、カム体を同じく、特には、外輪が分割外輪に分割構成されているのと同様の分割形態（例えば同じ分割比）で、軸方向に離間して連続的に配置された複数のカム体に分割し、各々の分割外輪がそれに対応するカム体とのみ相互作用するようにすることもできる。
【００１４】
分割外輪と摩擦ディスクとの接当摩擦係止に関しては、それらが単一の摩擦係止動作によって一体的に摩擦係止される構成、特に一端部に位置して、固定用フランジとして形成されて固定側部材として取り付けられた摩擦ディスクに接当して摩擦係止される構成が最も好適である。
【００１５】
ただし、一端部に位置する摩擦ディスクに片側から接当して摩擦係止が行われるのではなく、一方向クラッチのほぼ長手方向中央に配置された定置されるかまたは軸方向摺動可能な、ただしいずれにせよ回転不能に支持された１つの摩擦ディスクに両側から接当して摩擦係止が行われるようにすることも本発明の範囲に含まれる。したがって、この実施形態では、並設された複数の分割外輪がそれらに対応する摩擦ディスクと共に第１の摩擦係止パッケージとして組み合せられ、その他の分割外輪と摩擦ディスクとは第２の摩擦係止パッケージとして組み合せられている。そして、それら両方の摩擦係止パッケージがそれらの摩擦係止パッケージの間に配置された１つの摩擦ディスクに接当して摩擦係止される。
【００１６】
摩擦係止パッケージの間に配置された上記の摩擦ディスクが回転不能に支持されているのみならず、軸方向スライドも不可式に支持されている場合には、さらに、双方の摩擦係止パッケージを互いに独立に接当摩擦係止させることが可能である。
【００１７】
ただし、多くの適用例においては、すべての分割外輪と摩擦ディスクとを、端部に位置するハウジング固定された１つの摩擦ディスクに接当して摩擦係止するような、一体的に機能する摩擦係止パッケージとして構成するとよい。この場合、一方向クラッチの他方の端部には、回転不能で軸方向摺動可能に支持されるとともに、軸方向摺動が可能であることによりすべての分割外輪と摩擦ディスクとの接当摩擦係止が実現する１つの摩擦ディスクが位置することになる。この軸方向摺動可能な摩擦ディスクは、すべての分割外輪をハウジング状に外囲するように形成されているのが好適である。
【００１８】
摩擦ディスクの接当摩擦係止はばね力によって達成され、このばねの付勢力、つまりプレストレス値を調節可能とすると好都合である。
【００１９】
軸方向接当摩擦係止を緩和するには、端部に位置する軸方向摺動可能な摩擦ディスクを、ばね付勢力を緩和ないしは解消するように、つまり接当摩擦係止方向とは逆方向に油圧式もしくは機械式に摺動させる。上述した適用例において、一方向クラッチに作用するコンベアベルトのトルクが外輪ないしは分割外輪を限定的に回転させることで、コンベアベルトまたは駆動動力系あるいはその両方の負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一方向クラッチの上側半分の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明による一方向クラッチは、図中不図示のシャフトにたとえばキーを介してかみ合い取付けされた内輪１を備えている。この内輪の円筒状の外周面上には、円周方向に連続的に所定ピッチで配置された傾倒式ストッパ２ａ、２ｂなどの形態を一例とする多数のカム体からなる２列のカム列が軸方向に並設配置されている。これらのストッパ２ａ、２ｂは、側方または中央のガイド手段、とくに、わかり易さを優先させて図中不図示である保持リングによって、軸方向ならびに円周方向にガイドされる。そのような構成により、これらのストッパは公知のように傾倒運動を行なうことができ、その際、それらの径方向高さは増大または減少する。双方のストッパ列の径方向外側円周は、本発明に基づき、軸方向に互いに離間して配置された２個の分割外輪３ａ、３ｂからなる外輪に対応している。分割外輪３ａ、３ｂは、さらに、不図示のローラーによって、共通の内輪１に支持される形態を採用してもよい。これらのローラーはストッパ２ａ及び２ｂの側方脇に配置されるか、またはストッパ２ａ、２ｂの間に周方向に配置され、それらの保持器によって案内される形態を採用してもよい。
【００２２】
重要な点は、分割外輪３ａ及び３ｂは、径方向に延びるそれぞれの両側外側端面のみならず、それらの互いに対向する端面にも、摩擦面１３ａ及び２３ａないし１３ｂ及び２３ｂを備えている。さらに、この一方向クラッチには、互いに対向する摩擦面２３ａ及び２３ｂの中間スペースに、軸周りに回転不能で、軸方向摺動可能に摩擦ディスク２４に組み込まれている。摩擦ディスク２４の軸周りの回転を不能にするために、この摩擦ディスク２４の外側円周が、一方向クラッチの固定の（回転不能な）ハウジング部２５ａとかみ合い結合している。このハウジング部２５ａは分割外輪３ａ及び３ｂを外囲しており、さらにはそれらに隣接した摩擦ディスク２５の摩擦ディスク部をも外囲しているともいえる。つまり、この実施形態では、摩擦ディスク２５は、摩擦面１３ｂに対向するその径方向面を形成している摩擦ディスク部と、この摩擦ディスク部の外周領域から軸方向に延びたハイジング部２５ａから構成されている。このハウジング部２５ａは、摩擦面１３ａに対向する径方向面が摩擦ディスク２６としても機能している固定ハウジングフランジ（が摩擦ディスク２６の外周領領域）と回転不能で軸方向摺動可能に連結されている。図１から明らかなように、摩擦ディスク２６と摩擦ディスク２５とは、軸方向に延びて軸方向に摺動可能なピンとピン孔とにより連結されている。その際、摩擦ディスク２５は、摩擦ディスク２６と一体的につながっている固定ハウジングフランジに向かって軸方向に付勢されているため、分割外輪３ａ及び３ｂもそれらの摩擦面及び中間に配置された摩擦ディスク２４と共に摩擦ディスク２６の方に押圧される。その結果、分割外輪３ａ及び３ｂによって構成されているこの一方向クラッチの外輪に強力な制動作用を生み出させることになる。
【００２３】
上述した軸方向の押圧（付勢）は、この実施形態では、周方向で全周にわたって配置され、ハウジング部２５ａを貫通して、摩擦ディスク２６として機能するハウジングフランジ内でねじ連結された複数本のねじボルト２７を用いて作り出される。これらのねじボルト２７はそれらの頭部側の端部領域がそれぞれ１本のコイルばね２８によって外囲されており、このばねの付勢力によって摩擦ディスク２５は固定摩擦ディスク２６に向かって押圧される。
【００２４】
このような押圧構造は、その他のまったく異なった構成、たとえば上述した特許文献１であるドイツ特許公報第３２４５３４７号に示されているようにコイルバネを摩擦ディスクの外側に出すといったような構成を採用してもよい。
【００２５】
分割外輪３ａは、摩擦ディスク２６から軸方向に突き出している環状突出部として形成されたリング２６ａによって、この分割外輪３ａの内周が下側から支えられ、かつこのリング２６ａによって径方向にガイドされる。
【００２６】
摩擦ディスク２４は、ハウジング部２５ａとの上述したかみ合い結合によって径方向に十分にガイドされている。他方、分割外輪３ｂには、この実施形態においてセンタリングリング２９により実現されるセンタリングが必要である。このセンタリングリング２９は摩擦面２３ａ及び２３ｂならびに摩擦ディスク２４の内周面からさらに軸心の方に延びる厚さを有しており、その外周面で外輪３ａ及び３ｂの内周の一部を保持している。このセンタリングリング２９は分割外輪３ａ及び３ｂと中間配置された摩擦ディスク２４に対して相対的に軸方向摺動可能でなければならない。
【００２７】
分割外輪３ｂのセンタリングは、上述した構成に代えてまたはさらに加えて、分割外輪３ａと接触するリング２６ａによって実現されている構造に類似の構造で、ハウジング部２５側からのセンタリングによっても実現可能であろう。分割外輪３ａ及び３ｂのセンタリングという目的を達成するさらに別な方法は、それらをローラー及び軸受けによって内輪１上に支持することである。
【００２８】
摩擦面１３ａ、２３ａ、１３ｂ及び２３ｂは独立したライニングとして形成されるとともに、分割外輪３ａないし３ｂの径方向端面と接着結合される形態も好都合である。ただし、それらを摩擦ディスク２４、２５、２６に結合するかまたはそれに代えて別の摩擦ディスクを使用する形態も本発明の範囲に含まれる。さらに別な形態として、分割外輪３ａ、３ｂ及び／またはハウジング部２５、２６の径方向端面を適切に粗面化することによって形成された摩擦面を採用してもよい。
【００２９】
図２は、内輪１と分割外輪３ａまたは３ｂの一方との間にあって、周方向に連続的に配置されたストッパ２ａないし２ｂのレイアウトを具体的に示している。これらのストッパは、好ましくは、それらが内輪１の回転によって連れ動きする際に遠心力の作用によって外輪から浮揚し、その結果そこでは摩擦による摩耗が生じないように形成され、担持されている。
【００３０】
図２の断面の位置を理由として、分割外輪３ａないし３ｂは見えないが、その代わりに、摩擦ディスク２４とハウジング部２５ａとの軸周りの回転を不能にするとともに、軸方向摺動は可能なかみ合い連結が図から明らかである。
【００３１】
この実施形態において、外輪は、中間配置された摩擦ディスク２４によって、ここでは２個の分割外輪３ａ及び３ｂに分割構成されている。ただし、一方向クラッチの外輪にさらに強力な制動力を生み出そうとする場合には、これに代えて、中間配置される複数の摩擦ディスクによってさらに多くの分割外輪に分割することも可能である。
【００３２】
上記において本発明は、外輪への摩擦制動のポジショニングに関連して説明されたが、それを運動学的に逆転すること、つまり、一方向クラッチが駆動ハブに組み込まれるとともに、内輪が、それぞれ１枚の摩擦ディスクがその間に配置された軸方向に並接された複数の分割外輪に分割構成されるような構造も本発明の範囲に含まれている。この場合、回転軸を貫く固定軸とのかみ合い連結によって摩擦ディスクの回転不能な支持を実現するとよい。
【００３３】
本発明は、ラチェットクラッチ、ローラフリーホイール、カムフリーホイール等として利用されるトルクリミッタ付き一方向クラッチに適用される。
【００３４】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３５】
１    ：内輪
２ａ  ：カム体
２ｂ  ：カム体
３ａ  ：分割外輪（外輪）
３ｂ  ：分割外輪（外輪）
１３ａ：摩擦面
１３ｂ：摩擦面
２４  ：摩擦ディスク
２５  ：摩擦ディスク
２６  ：摩擦ディスク
【図１】
0006045107.tif 000002
【図２】
0006045107.tif 000003