(57)【要約】【課題】リミッタ部の設計が容易な動力遮断構造を提供する。【解決手段】この動力遮断構造１１は、被駆動装置から突出する入力軸１５は、雄ねじ部を有する小径部３１と、小径部３１と大径部２９とを繋ぐテーパ部３３とを有し、駆動源に連結されたキャップ２５の内側は、小径部３１の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部４１と、テーパ部３３と密着するテーパ穴部３９を備え、回転動力が所定値未満である場合には、キャップ２５の内側底面４３は入力軸１５の突出部３５との間に間隙を有し、所定値を超えた場合には、底面４３が突出部３５に当接し小径部３１がねじ切られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と被駆動装置との間に介在して前記駆動源の回転動力を前記被駆動装置に伝達するとともに、前記駆動源から伝達される回転動力が所定値を超えた場合に、回転動力の伝達を遮断する動力遮断構造であって、
前記被駆動装置から突出する回転軸端部（１５）は、先端に設けられ雄ねじ部を有する小径部（３１）と、基端部に設けられた大径部（２９）と、前記小径部（３１）と大径部（２９）とを繋ぐテーパ部（３３）とを有し、
前記駆動源の回転動力は、前記駆動源に機械的に連結され、前記回転軸端部（１５）に被せられるキャップ（２５）を介して前記被駆動装置に伝達され、
前記キャップ（２５）の内側は、前記小径部（３１）の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部（４１）と、前記テーパ部（３３）と密着するテーパ穴部（３９）を備え、
前記駆動源から伝達される回転動力が所定値未満である場合には、前記キャップ（２５）の内側底面（４３）は、前記回転軸端部（１５）の先端面（３５）との間に間隙を有し、前記駆動源から伝達される回転動力が所定値を超えた場合には、前記キャップ（２５）の内側底面（４３）が、前記回転軸端部（１５）の先端面（３５）に当接し、前記小径部（３１）がねじ切れることを特徴とする動力遮断構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は駆動源と被駆動装置との間に介在して、駆動源の回転動力を被駆動装置に伝達するとともに、駆動源から伝達される回転動力が所定値を超えた場合に、回転動力の伝達を遮断する動力遮断構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
駆動源と被駆動装置との間に介在して、駆動源の回転動力を被駆動装置に伝達するとともに、駆動源から伝達される回転動力が所定値を超えた場合に、回転動力の伝達を遮断する動力遮断構造として、例えば特許文献１のようなものが知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載の発明は、被駆動装置のシャフトに部分的に細いリミッタ部を設け、被駆動装置がロックするなどして、駆動源から過大な回転動力がかかった場合、上記リミッタ部をねじ切るようにしたものである。
【０００４】
しかしながら、上記の構成では、リミッタ部の強度を最適値に設計したつもりでも、リミッタ部の強度が弱すぎると経時的にリミッタ部に疲労が蓄積し、意図しない回転動力でリミッタ部がねじ切れてしまうことがあり、リミッタ部の設計は細かいチューニングが必要となるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−９１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、リミッタ部の設計が容易な動力遮断構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、駆動源と被駆動装置との間に介在して前記駆動源の回転動力を前記被駆動装置に伝達するとともに、駆動源から伝達される回転動力が所定値を超えた場合に、回転動力の伝達を遮断する動力遮断構造であって、被駆動装置から突出する回転軸端部（１５）は、先端に設けられ雄ねじ部を有する小径部（３１）と、基端部に設けられた大径部（２９）と、前記小径部（３１）と大径部（２９）とを繋ぐテーパ部（３３）とを有し、駆動源の回転動力は、駆動源に機械的に連結され、回転軸端部に被せられるキャップ（２５）を介して被駆動装置に伝達され、キャップ（２５）の内側は、小径部（３１）の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部（４１）と、テーパ部（３３）と密着するテーパ穴部（３９）を備え、駆動源から伝達される回転動力が所定値未満である場合には、キャップ（２５）の内側底面（４３）は、回転軸端部（１５）の先端面（３５）との間に間隙を有し、駆動源から伝達される回転動力が所定値を超えた場合には、キャップ（２５）の内側底面（４３）が、回転軸端部（１５）の先端面（３５）に当接し、小径部（３１）がねじ切れることを特徴とする。
【０００８】
これにより、駆動源から伝達される回転動力が所定値未満である場合には、回転動力はキャップと小径部の螺子結合と、該螺子結合によって発生する軸方向の力で圧接されるテーパ穴部とテーパ部との圧接面の２箇所を介して被駆動装置に伝達され、駆動源から伝達される回転動力が所定値を超えた場合のみ、キャップの内側底面と回転軸端部の先端面とが接触し、小径部の先端面を加えた３箇所から回転動力が伝達されることとなる。
【０００９】
つまり、駆動源から伝達される回転動力が所定値を超え、キャップの内側底面と回転軸端部の先端面とが接触したか否かで小径部を介して伝達される回転動力が大きく変化することとなり、リミッタ部はこの大きな回転動力の変化の範囲内でねじ切れればよく、従来に比べてリミッタ部の設計が遥かに容易になる。
【００１０】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図１ないし図６を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態である動力遮断構造１１を示す。この動力遮断構造１１は、有底筒状のケースフレーム１３を有している。このケースフレーム１３には、被駆動装置の入力軸１５が回転自在に軸支されている。
【００１３】
一方、ケースフレーム１３の外周には、軸受１７を介してプーリ１９が回転自在に軸支されている。このプーリ１９には、ベルト（図示せず）等を介して駆動源（図示せず）が連結されており、こ駆動源によってプーリ１９が回転駆動されるようになっている。
【００１４】
このプーリ１９の内周側にはインナーハブ２１、リミッタ２３を介してキャップ２５が固定されている。このキャップ２５には、入力軸１５の先端部が嵌入する有底筒状の嵌合孔２７が形成されている。
【００１５】
この嵌合孔２７に嵌入している入力軸１５は、その基部側に大径部２９を、先端側に小径部３１有し、この大径部２９と小径部３１との間に両者を連結するテーパ部３３を有している。そして、この小径部３１の外周には雄ねじ部が形成され、先端には突出部３５が設けられている。
【００１６】
一方、この入力軸１５と嵌合するキャップ２５の嵌合孔２７には、入力軸１５の大径部２９に嵌合する大径内周面３７、テーパ部３３に嵌合するテーパー状内周面３９、小径部３１の雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有する小径内周面４１が形成されており、嵌合孔２７の底部には、突出部３５に対向する底面４３が形成されている。
【００１７】
ここで、初期状態では、キャップ２５は、その小径内周面４１を入力軸１５の小径部１５に螺合させ、そのテーパ状内周面３９を入力軸１５のテーパ部３３に当接させて手締めで固定されている。この状態で、キャップ２５の底面４３と入力軸１５の突出部３５との間には初期間隙Ｓが形成されている。なお、キャップ２５の大径内周面３７と入力軸２５の大径部２９との間は、すきま嵌めの状態になっている。
【００１８】
この状態で、駆動源（図示せず）を起動させ、駆動源からの動力をプーリ１９、インナーハブ２１、リミッタ２３を介してキャップ２５に伝達する。
【００１９】
通常トルク時においては、キャップ２５のテーパ状内周面３９は、小径内周面４１の雌ねじ部と入力軸１５の小径部３１の雄ねじ部との螺合によって互いに軸方向に押圧され、入力軸１５のテーパ部３３に押圧されている。しかしながら、キャップ２５の底面４３と入力軸１５の突出部３５との間の間隙は維持されている。
【００２０】
この状態において、キャップ２５から入力軸１５へのトルク伝達は、図２に示すように、テーパ状内周面３９からテーパ部３３へ伝達されるテーパ部伝達トルクＡと、雌ねじ部を有する小径内周面４１から雄ねじ部を有する小径部３１へ伝達されるねじ部伝達トルクＢとによって行われている。
【００２１】
この状態から伝達トルクが大きくなると、入力軸１５に対するキャップ２５の押圧力が増加し、図４で符号５１で示すように、テーパ接触面の弾性変形が進み、キャップ２５がより入力軸１５方向に移動する。そして、テーパ接触面が弾性変形から塑性変形へ移行すると（図４中符号５３で示す）、ねじ部が急激に進角し、キャップ２５が急速に入力軸１５側に移動する（図４中符号５５で示す）。そして、キャップ２５の底面４３に入力軸１５の突出部３５が当接する（図４中符号５７で示す）。これによって、キャップ２５から入力軸１５への全トルク伝達は、図３に示すように、テーパ部伝達トルクＡ、ねじ部伝達トルクＢに加えて、底面４３から突出部３５へ伝達される先端部伝達トルクＣによって行われる。
【００２２】
さらに、伝達トルクが大きくなると、入力軸１５の突出部３５がキャップ２５の底面４３に当たっているため、先端部伝達トルクＣが急速に増大し（図４で符号５９で示す）、小径部３１のテーパ側雄ねじ谷部４５を伝達するトルクＢ＋Ｃが増大する。そして、このトルクがテーパ側雄ねじ谷部４５の強度限界に達するとこの部分が折損する（図４中符号６１で示す）。
【００２３】
図５は、キャップ２５から入力軸１５への全伝達トルク（横軸）と各部のトルク（縦軸）との関係を示すグラフである。この図において、７７Ｎｍのときにキャップ２５の底面４３が入力軸１５の突出部３５に当接する。
【００２４】
テーパ部伝達トルクＡは、全伝達トルクが大きくなるにしたがって増加し、突出部３５が底面４３に当接すると、その後は一定値を維持する。
【００２５】
ねじ部伝達トルクＢは、全伝達トルクが大きくなるにしたがって増加し、突出部３５が底面４３に当接すると、その後増加率が大きくなる。
【００２６】
先端部伝達トルクＣは、突出部３５が底面４３に当接するまでは、０で、その後増加する。
【００２７】
テーパ側雄ねじ谷部を伝達するトルクＢ＋Ｃは、突出部３５が底面４３に当接するまでは、ねじ部伝達トルクＢと同様に増加する。突出部３５が底面４３に当接すると、増加率が大きくなったねじ部伝達トルクＢに当接後増加する先端部伝達トルクＣが加わるため、トルクが急速に増加する。このトルクがテーパ側雄ねじ谷部の強度限界を超えるとこの部分が折損する。
【００２８】
図６（ａ）は、キャップ２５から入力軸１５への全伝達トルク（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）に対するテーパ側雄ねじ谷部伝達トルク（Ｂ＋Ｃ）の増加を示すグラフである。
【００２９】
図５中でも示したように、テーパ側雄ねじ谷部伝達トルクは、突出部３５が底面４３に当接するまでは、比較的ゆるやかな傾斜で増加してゆくが、突出部３５が底面４３に当接した後は、急角度で増加する。そして、テーパ側雄ねじ谷部の強度限界に達したところでこの部分が破断し、キャップ２５から入力軸１５へのトルク伝達が遮断される。
【００３０】
このように、この動力遮断構造１１にあっては、キャップ２５の底面４３と入力軸１５の突出部３５との間に間隙を設け、伝達トルクが所定の値を超えると当接し、その結果、テーパ側雄ねじ谷部を伝達するトルクが急速に増加するようにしている。このため、図６（ａ）に示すように、切断時のトルクをキャップ２５と入力軸１５との接触後に設定することにより、テーパ側雄ねじ谷部を確実に切断することができる。
【００３１】
また、キャップ２５と入力軸１５の接触後、急速にトルクが増加するようになされているため、テーパ側雄ねじ谷部の寸法、材質等のばらつきによってこの部分が破断するトルクにばらつき２εが生じても、その時の全伝達トルクのばらつき２δを小さく抑えることができる。
【００３２】
これに対して、このような構成を有しない従来の場合は、図６（ｂ）に示すように、全伝達トルクの増加に対してテーパ側雄ねじ谷部のトルクの増加がゆるやかで一定であり、急激に増加することはない。このため、上記実施の形態のように、トルクが急激に増加する領域に切断トルクを設定することができない。また、切断時のテーパ側雄ねじ谷部のトルクのばらつき２εに対して、全伝達トルクのばらつき２δが大きくなってしまい、動力遮断時のトルクがばらついてしまう。
【００３３】
このように、この動力遮断構造１１においては、キャップ２５と入力軸１５との接触後にトルクが急激に増大するため確実に動力遮断を行うことができるとともに、テーパ側雄ねじ谷部の切断時のトルクにばらつきがあっても、全伝達トルクのばらつきを小さく抑えることができる。したがって、動力遮断構造の設計を容易に行うことができるとともに、切断時のトルク設定も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態である動力遮断構造を示す縦断面図。
【図２】通常トルク時における図１に示す動力遮断構造の要部を示す縦断面図。
【図３】過大なトルク負荷がかかった場合の図１に示す動力遮断機構の要部を示す縦断面図。
【図４】入力軸とキャップとの相対移動と伝達トルクとの関係を示す図。
【図５】全伝達トルクと各部のトルクとの関係を示す図。
【図６】全伝達トルクとテーパ側雄ねじ谷部伝達トルクとの関係を示す図であって、（ａ）は図１に示す動力遮断構造についての図であり、（ｂ）は従来の動力遮断構造についての図。
【符号の説明】
【００３５】
１１    動力遮断構造
１５    入力軸
２５    キャップ
３１    小径部
３３    テーパ部
３５    突出部
３９    テーパ状内周面
４１    小径内周面
４３    底面
Ｓ    初期間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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