(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素化され小型化された遠心クラッチを提供する。【解決手段】ほぼその中心で前駆動部に固定されたハブを備えた、駆動部の回転力を被駆動部へ連結する遠心式クラッチ。ハブはその中心からほぼ半径方向に延在する複数のアームを有している。駆動部と被駆動部を結合する複数のクラッチシュー手段がハブの中心に対してほぼ円周状の位置に、ハブの中心に対して内側及び外側にそれぞれのアームに沿って他のクラッチシュー手段とは独立して移動するように複数のアームに摺動可能に装着されている。クラッチは、複数のクラッチシューが、ハブのアームに沿ってハブの中心に対して移動可能な最も外側の範囲を制限する制限手段と、複数のクラッチシュー手段をハブの中心へハブのアームにそって内側へ駆動する駆動手段とを備える。【選択図】図２
2005164036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部の回転力を被駆動部へ連結する遠心式クラッチにおいて、前記クラッチは、
ほぼその中心で前記駆動部に固定され、その中心からほぼ半径方向に延在する複数のアームを有したハブ手段と、
前記ハブ手段の中心に対してほぼ円周状の位置に、前記ハブ手段の中心に対して内側及び外側にそれぞれのアームに沿って他とは独立して移動するように摺動可能に前記ハブ手段の前記複数のアームに装着された複数のクラッチシュー手段と、
前記複数のクラッチシュー手段が、前記ハブ手段の前記アームに沿って前記ハブ手段の中心に対して外側に移動可能な最大の範囲を制限する制限手段と、
前記複数のクラッチシュー手段を前記ハブ手段の中心へ前記ハブ手段の前記アームにそって内側へ駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする遠心式クラッチ。
【請求項２】
各クラッチシュー手段は、前記ハブ手段の中心に対して内側部と、
前記内側部より前記ハブ手段の中心に対する距離が大きい外側部と、
前記被駆動部に係合して前記駆動部と前記被駆動部を結合する面と、
前記クラッチシュー手段の前記内側部を介して前記クラッチシュー手段の凹部まで達する通路部とを有し、
前記ハブ手段のアームは、前記クラッチシュー手段の前記通路部に位置し、
前記制限手段は前記ハブ手段の前記アームの外側端部に固定され、前記クラッチシュー手段が前記被駆動部に係合しない時には前記凹部に位置することを特徴とする請求項１に記載の遠心式クラッチ。
【請求項３】
前記制限手段は、前記アームの拡張部を有し、前記拡張部は前記拡張部が前記通路部を貫通することを防止する十分な大きさであることを特徴とする請求項２に記載の遠心式クラッチ。
【請求項４】
各クラッチシュー手段の前記凹部は、前記クラッチシュー手段の全長に沿って、それぞれ前記クラッチシュー手段の前記外側部と前記内側部に対して実質的平行に、そして前記外側部と前記内側部の間を延在し、前記駆動手段は、前記凹部の底部と前記アーム拡張部の間の各クラッチシュー手段の前記凹部に前記ハブ手段の中心に対して円周上に位置するガーターバネを有することを特徴とする請求項３に記載の遠心式クラッチ。
【請求項５】
前記ハブ手段及び各クラッチシュー手段は、厚さが実質的に同一であり、クラッチの全体の厚さが前記ハブ手段又は前記クラッチシュー手段の厚さより大きくならないように、それぞれがほぼ一致するように嵌合可能な補完的な物理的構成を有することを特徴とする請求項１に記載の遠心式クラッチ。
【請求項６】
各クラッチシュー手段は、前記ハブ手段の中心に対して内側部と、
前記内側部より前記ハブ手段の中心に対する距離が大きい外側部と、
前記被駆動部に係合して前記駆動部と前記被駆動部を結合する面と、
前記クラッチシュー手段の前記内側部を介して前記クラッチシュー手段の凹部まで達する通路部とを有し、
前記ハブ手段のアームは、前記クラッチシュー手段の前記通路部に位置し、
前記制限手段は前記ハブ手段の前記アームの外側端部に固定され、前記クラッチシュー手段が前記被駆動部に係合しない時には、前記凹部に位置することを特徴とする請求項５に記載の遠心式クラッチ。
【請求項７】
前記制限手段は、前記アームの拡張部を有し、前記拡張部は前記拡張部が前記通路部を貫通することを防止する十分な大きさであることを特徴とする請求項６に記載の遠心式クラッチ。
【請求項８】
各クラッチシュー手段の前記凹部は、前記クラッチシュー手段の全長に沿って、それぞれ前記クラッチシュー手段の前記外側部と前記内側部に対して実質的平行に、そして前記外側部と前記内側部の間を延在し、前記駆動手段は、前記凹部の底部と前記アーム拡張部の間の各クラッチシュー手段の前記凹部に前記ハブ手段の中心に対して円周上に位置するガーターバネを有することを特徴とする請求項７に記載の遠心式クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機械的クラッチに関し、より詳細には、機械的遠心式クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械的遠心式クラッチはよく知られている。駆動部が所望の回転速度に到達すると、トルク又は回転力を駆動部から被駆動部へ伝達することが願われている、様々な機構又は機器で使用されている。所望の回転速度では、駆動部に関連する摩擦材に遠心力が加わり、摩擦材が外側に移動して被駆動部の補完面と係合し、駆動部と被駆動部が結合する。この結果、駆動部のトルク、又は回転力は被駆動部に伝達される。この種のクラッチは、例えばブラシカッター、ヘッジトリマー、又はその他の低木、喬木、芝生などの手入れ用具などで採用されている。
【０００３】
従来の技術として米国特許番号第２，０２７，９７０号に開示された遠心式クラッチがある。この特許に開示された摩擦材、又はクラッチシューは、駆動部の回転速度が所望のレベルに到達すると被駆動部の環状フランジに係合して駆動部と被駆動部を結合させる摩擦ライニングを有している。米国特許番号第２，０２７，９７０号に開示されたクラッチは、従来のクラッチには通常備えられていない機能を有している。より詳細には、クラッチシューが外側に移動可能な範囲が制限されている。これにはいくつかの長所がある。例えば、クラッチシューの外側への移動を制限することにより摩擦ライニングが装着されているシューの表面全般にわたって摩擦ライニングが摩耗することが防止することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
その長所が如何なるものであれ、米国特許番号第２，０２７，９７０号に開示されたクラッチは複雑で扱いが難しいという傾向がある。特に、クラッチシューが他のクラッチシューと独立して移動することができず、クラッチの駆動部の構造が精巧になる必要がある。クラッチシューの側部には、一般的にシューの円周方向に延在する方向に孔が形成されている。隣り合うシューの隣接する側部にはピンが挿入される。シューが遠心力の影響で外側に移動する際、各シューは、それぞれに隣接するシューの移動に従うことになる。駆動部には突起部、すなわち停止部が配設されており、シューが外側に移動し続けると、ピンがそれぞれの突起部に遭遇して、それ以上移動することを妨げるようになっている。
【０００５】
機械的遠心式クラッチについては比較的技術レベルの高度なものが開発されているが、クラッチの構造を簡素化して小型化し、製造コストを下げ、強度を向上しつつも、遠心力の影響でクラッチシューが外側方向に移動可能な範囲を制限することは依然として必要である。本発明は上記の必要を満たすことを目的とする。さらに、本発明はクラッチを構成する各種の構成要素を連結してクラッチの構造をより統合することを目的とする。
【０００６】
本発明は、駆動部の回転力を被駆動部へ連結するクラッチシュー手段を有し、遠心力の影響でクラッチシュー手段がクラッチの回転軸に対して外側に移動可能な最大範囲は制限される遠心式クラッチに関する。クラッチシュー手段が被駆動部の補完面と密接に係合するのに十分な程度外側に移動すると、駆動部は被駆動部と結合し、駆動部により生成されたトルク、又は回転力が被駆動部に伝達される。しかしながら、この時点で、クラッチシュー手段がそれ以上外側に移動する可能性は制限される。
【０００７】
本発明によると、クラッチシュー手段を、その中心に回転軸を有したハブ手段の、ほぼ半径方向に延在するアームに摺動可能に装着することにより上記の目的が達成されている。クラッチシュー手段は、ハブ手段のそれぞれのアームに沿ってハブ手段の回転軸に対して内側及び外側に自由に移動可能である。ガーターバネなどの保持手段は、クラッチシュー手段がハブ手段のそれぞれのアームに沿ってハブ手段の中心の方向へ内側に移動するようにクラッチシュー手段に力を加える。駆動手段に接続したハブ手段は回転時、クラッチシュー手段を自身とともに回転させる。クラッチシュー手段は、駆動部及びハブ手段の回転により生成される遠心力の影響で、保持手段により加えられた力に反して、ハブ手段の中心、又は回転軸に対して外側にハブ手段のそれぞれのアームに沿って摺動する。駆動部、ハブ手段、及びクラッチシュー手段の回転速度の増加に伴い、クラッチ手段が駆動部の補完面に係合して、駆動部と被駆動部が結合するまで、クラッチ手段はハブ手段のアームに沿って外側に移動を続ける。ハブ手段のアームの外側端部は、ハブ手段のアームに装着されたそれぞれのクラッチシュー手段が外側に移動可能な最大の範囲を制限する手段を有している。
【０００８】
クラッチを小型化するため、クラッチシュー手段及びアームを含むハブ手段は、厚さが実質的に同一であり、クラッチの全体の厚さがハブ手段又はクラッチシュー手段の厚さより大きくならないように、ハブ手段及びクラッチシュー手段がほぼ一致するように嵌合可能な補完的な物理的特徴を有する。
【０００９】
本発明の一つの態様によると、ほぼその中心で駆動部に固定されたハブ手段を備えた駆動部の回転力を被駆動部へ連結する遠心式クラッチが提供される。ハブ手段は、ハブ手段の中心からほぼ半径方向に延在する複数のアームを有する。複数のクラッチシュー手段が、ハブ手段の中心に対してほぼ円周状の位置に、ハブ手段の中心に対して内側及び外側にそれぞれのアームに沿って他のクラッチシュー手段とは独立して移動するように摺動可能にハブ手段の複数のアームに装着されている。複数のクラッチシュー手段が、ハブ手段のアームに沿ってハブ手段の中心に対して外側に移動可能な最大の範囲を制限する制限手段が備えられている。また、複数のクラッチシュー手段をハブ手段の中心へハブ手段のアームにそって内側へ駆動する駆動手段も備えられている。
【００１０】
本発明のもう一つの態様によると、各クラッチシュー手段は、ハブ手段の中心に対して内側部と、前記内側部よりハブ手段の中心に対する距離が大きい外側部と、被駆動部に係合して駆動部と被駆動部を結合する面とを有している。クラッチシューの内側部は、クラッチシュー手段の内側部を介してクラッチシュー手段の凹部まで達する通路部を有している。ハブ手段のアームはそれぞれ、クラッチシュー手段の通路部に位置する。制限手段はハブ手段のアームの外側端部に固定され、クラッチシュー手段が被駆動部に係合しない時には、凹部に位置する。
【００１１】
本発明のもう一つの態様によると、制限手段は、アームの拡張部を有し、拡張部は拡張部が通路部を貫通することを防止する十分な大きさである。
【００１２】
本発明のもう一つの態様によると、各クラッチシュー手段の凹部は、クラッチシュー手段の全長に沿って、それぞれクラッチシュー手段の外側部と内側部に対して実質的平行に、そして外側部と内側部の間を延在する。駆動手段は、凹部の底部とアーム拡張部の間の各クラッチシュー手段の凹部にハブ手段の中心に対して円周上に位置するガーターバネを有する。
【００１３】
本発明のもう一つの態様によると、ハブ手段及び各クラッチシュー手段は、厚さが実質的に同一であり、クラッチの全体の厚さがハブ手段又はクラッチシュー手段の厚さより大きくならないように、それぞれがほぼ一致するように嵌合可能な補完的な物理的構成を有する。
【００１４】
上記の本発明の特徴及び利点は、当業者には以下の図面と詳細な説明から理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
いくつかの理由から、動力工具の作業部は、作業部の動力源と直接連結していないことが好適なことがしばしばある。むしろ作業部は、動力源に連結された駆動軸が所望の回転速度に到達してから初めて作動することが好ましい。遠心式クラッチはこの目的を達成している。クラッチは通常、駆動軸と回転する摩擦材、又はクラッチシュー手段を有している。摩擦材は、遠心力の影響で外側に移動する。クラッチは、駆動軸が所望の回転速度に達すると、作業部と連結した被駆動部と係合するように摩擦材が十分外側に移動して、駆動部と被駆動部を結合し、作業部を駆動するように構成されている。
【００１６】
図１は、駆動部１と被駆動部２を有した動力伝達機構に装着された、２０で表される本発明に係る好ましい実施の形態の遠心式クラッチの図である。この種の動力伝達機構は、ブラシカッター、ヘッジトリマー、チェーンソー、又はその他の低木、喬木、林、芝生などの動力工具で使用されている。しかしながら本発明は、上記の用途に限定されることなく、例えば、台所用具などその他の用途でも使用可能である。本発明は実際、遠心式クラッチが使用されるのであればどのような環境であっても、有利に適用可能である。
【００１７】
図１に示すように駆動部１は、駆動軸３と、例えば電動モータ、ガソリンエンジンなど、駆動軸が連結される動力源４とを有している。被駆動部２は、鍔部６を装着したフランジ又はドラム５を有している。鍔部６には軸７が取り付けられている。さらに、軸７は、図示されていない、ブラシカッターの切刃などの動力工具の作業部に連結されている。
【００１８】
駆動軸３を覆って円筒形スリーブ８が配設される。円筒形スリーブ８は、駆動軸の所定の位置にワッシャ１０を止着させる肩部９を有している。駆動軸の一方の端部１１はネジ山が形成され、クラッチは駆動軸にその位置で装着される。ワッシャは、クラッチが駆動軸の軸に沿って動力源４の方向へ移動することを制限する。
【００１９】
動力伝達機構が組み立てられると、クラッチを覆って、クラッチ２０の直径より若干大きな内径を有したドラム５が配設される。図８で最もよく示されるように、ドラム５の内周部１２は、駆動部１と被駆動部２を連結するためにクラッチのクラッチシューが係合する面を形成している。以下に詳細に説明する。
【００２０】
図示されるように、本発明に係る実施の形態の遠心式クラッチ２０は基本的に、ハブ手段３０、一対のクラッチシュー２１及び２２からなるクラッチシュー手段、及びガーターバネ４０からなる駆動手段の３つの構成部品から構成されている。複数個あるクラッチシューはそれぞれ実質的に同一であるため、各クラッチシューを構成する同一の構成要素には同じ番号を付している。
【００２１】
ハブ手段３０はその中心に、ハブ手段を貫通して延在する円形の開口部３１を有し、ハブ手段は、その開口部にネジ山３２を形成している。これらのネジ山と駆動軸３のネジ山が形成された端部１１によりハブ手段は駆動軸に固定される。駆動軸に固定されると、図３に示すようにクラッチ手段のある面は駆動部に対向し、図２に示すようにクラッチ手段の他の面は被駆動部に対向する。このため上記の説明から駆動軸の端部１１には、駆動軸の回転方向と同じ方向、時計方向又は反時計方向の何れかにネジ山が形成されていることは自明である。ハブ手段は駆動軸に対してネジ込み式に接続されなくてもよく、当業者には公知のその他の手段によりこれらの二つの構成部品を結合されてもよい。
【００２２】
詳細には、図６及び図７に示すようにハブ手段３０は、開口部３１を円周状に囲む基部３３を有し、基部３３から開口部３１の実質的に半径方向にアーム３４及び３５が延在している。これらのアームはそれぞれの外端部に拡張部３６及び３７を有している。
【００２３】
アーム３４及び３５にはそれぞれクラッチシュー２１及び２２が摺動可能に装着されている。各クラッチシューは一般的に弓形の形状で、ハブ手段の対応するアームに装着された時のハブ手段の中心に対して外側部２３と内側部２４とを有している。図４から図６を参照してクラッチシューの構造について説明する。各クラッチシューの外側部２３は、被駆動部２の面１２と係合して駆動部と被駆動部を連結する面を有しており、外側部の曲率は基本的に面１２の曲率と同一である。好適にはクラッチシューと被駆動部のフランジとの間で金属同士の接触を裂けるため、各シューの外側部２３は摩擦ライニングを有することができる。図４及び図５に示すように、各クラッチシューは、クラッチシューの全長に沿って、それぞれクラッチシューの外側部２３と内側部２４に対して実質的平行に、そしてそれらの間を延在する凹部２５を有している。
【００２４】
図５に示すように、各シューの内側部２４から凹部２５へ通路部２８が形成されている。この通路部を介してクラッチシューはハブ手段のそれぞれのアームに摺動可能に装着されている。図２で最もよく図示されるように、拡張部３６及び３７はそれぞれ、それぞれのクラッチシューの凹部内に位置している。各クラッチシューの凹部２５とともに内側部２４を介して通路部は、当接部３８及び３９を形成している。当接部３８及び３９は、シューがアームに沿ってハブ手段の中心に対して外側に摺動する時、ハブ手段のそれぞれのアームと係合し、シューが係合点を超えて外側に移動することを防止していることが理解できる。
【００２５】
ガーターバネ４０からなる駆動手段は、ハブ手段の中心に対して円周状にクラッチシューの凹部内に配置されている。バネはクラッチシューをハブ手段の中心に対して内側に駆動して、当接部３８及び３９がハブ手段の基部３３と係合するように働く。当接部が基部と係合すると、バネはアーム当接部３６及び３７の下で基本的に完全に休止する。
【００２６】
上記の説明から動作時には、最初ガーターバネ４０の駆動によりクラッチシューは被駆動部２のフランジ５と非接触に保たれることがわかる。しかしながら、駆動部１が作動して駆動部の回転速度が増加すると、駆動軸の回転により生成される遠心力の影響でクラッチシューはハブ手段のそれぞれのアームに沿ってハブ手段の中心に対して外側に、クラッチシューの外側部２３がフランジの表面１２と密接に係合するまで移動する。密接に係合した時点で、駆動部と被駆動部は相互に連結し、駆動部の回転力が被駆動部に伝達される。駆動部が非作動になると、ガーターバネはクラッチシューをフランジの面１２から離し、駆動部と被駆動部は切り離され、クラッチシューは、それぞれが装着されているハブ手段のそれぞれのアームに沿ってハブ手段の中心に対して内側に移動するようになる。
【００２７】
上記の本発明に係る実施の形態及び図面に示されるように、ハブ手段とクラッチシューの厚さは実質的に等しい。さらに、ハブ手段及びクラッチシューのそれぞれの構造は、クラッチの全体の厚さがハブ手段又はクラッチシューの厚さより大きくならないように、それぞれがほぼ一致するように嵌合可能な補完的な物理的構成を有している。
【００２８】
クラッチが効果的に動作するためには、各シューの外側面２３がフランジの面１２と密接に接触するまでクラッチシューの当接部３８及び３９がアームの拡張部３６及び３７に係合することのないよう、クラッチシューの半径方向の動きに十分な自由があることが必要である。クラッチシューは、クラッチシューの外側面２３に摩擦ライニングを有し、アームの動きは、繰り返し使用した後、面２３に至るまで摩擦ライニングが摩耗した箇所までシューが外側に移動可能になる前に、アーム拡張部が当接部に係合するように制限することが好ましい。摩擦ライニングを使用しない場合、外側へ移動する範囲を厳密に管理する必要はなくなるが、クラッチシューが外側へ移動可能な最大の範囲は制限して、クラッチの構造をより統合することができる。
【００２９】
ここに記載され例示された本発明に係る実施の形態は、本発明の一例であり、本発明の範囲はこれに制限されることはない。本発明の範囲は以下に記載する特許請求の範囲により定義される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】動力伝達機構の駆動部と動力伝達機構の被駆動部とを連結するために動力伝達機構に装着された本発明に係る実施の形態の遠心式クラッチの分解斜視図。
【図２】図１に示す実施の形態の遠心式クラッチを被駆動部側から見た平面図。
【図３】図１に示す実施の形態の遠心式クラッチを駆動部側から見た平面図。
【図４】図１に示す実施の形態の遠心式クラッチのクラッチシューの等角図。
【図５】図１に示す実施の形態の遠心式クラッチのクラッチシューを被駆動部側から見た平面図。
【図６】図１に示す実施の形態の遠心式クラッチのハブ手段の等角図。
【図７】図１に示す実施の形態の遠心式クラッチのハブ手段を被駆動部側から見た平面図。
【図８】被駆動部の等角図。
【符号の説明】
【００３１】
１  駆動部
２  被駆動部
３  駆動軸
４  動力源
５  ドラム
６    鍔部
７  軸
８  円筒形スリーブ
９  肩部
１０  ワッシャ
１１  端部
１２  内周部、面
２０  クラッチ
２１  クラッチシュー
２２  クラッチシュー
２３  外側部
２４  内側部
２５  凹部
３０  ハブ手段
３１  開口部
３２  ネジ山
３３  基部
３４  アーム
３５  アーム
３６  拡張部
３７  拡張部
３８  当接部
３９  当接部
４０  ガーターバネ
【図１】
2005164036.tif 000003
【図２】
2005164036.tif 000004
【図３】
2005164036.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005164036.tif 000008
【図７】
2005164036.tif 000009
【図８】
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