(57)【要約】      （修正有）【課題】当初設定したトリップトルクが低下し難いボールクラッチを提供すること。【解決手段】ボールクラッチ１０は、第１プレート１４と回転軸１２を締結するキーが、回転軸の径方向対称の位置に設けられ、第１プレートと第２プレート２２の対向面に設けられる第１穴１６と第２穴２４及びボール１８の組合せが第１プレート及び第２プレートの周方向１８０°より広い範囲に設けられ、第１プレートとキー及び回転軸の間に潤滑油の油膜が形成される隙間を具え、第１プレートがキー及び回転軸に遊嵌しており、第２穴が第１穴よりも深く形成され、ボールと第１穴及び第２穴との間に潤滑油の油膜が形成される隙間を具える。第１プレートの軸方向移動が円滑で、第１プレートの半球穴の角がボールとの摩擦で摩り減るのを防ぐことができ、当初設定したトリップトルクの低下を防止することができる。【選択図】図１
2017122469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と連動し、該回転軸の軸方向に可動な第１プレートと、
前記回転軸と相対回転可能に設けられ、前記第１プレートに対向する第２プレートと、
前記第１プレートの前記第２プレートに対する対向面に設けられている球面状の第１穴と、
前記第２プレートの前記第１プレートに対する対向面に設けられている球面状の第２穴と、
前記第１穴と第２穴に挟持されているボールと、
前記第１プレートを前記第２プレートの方向に付勢する付勢部材を具え、
前記ボールが第１穴又は第２穴のいずれかに保持された状態で前記第１プレートと第２プレートが相対回転するボールクラッチにおいて、
前記第１プレートが、前記回転軸の径方向対称の位置に設けられる一対のキーによって前記第１回転軸に締結され、
前記第１穴又は第２穴のいずれか一方が他方の第２穴又は第１穴よりも深く、
前記第１穴、第２穴、及びボールの組合せが、少なくとも３個、前記第１プレート又は第２プレートの周方向１８０°より広い範囲に設けられ、
前記ボールと前記第１穴及び第２穴の面との間、並びに前記第１プレートと前記キー及び第１回転軸の間に潤滑油の油膜が形成される隙間を具え、前記ボールが第１穴及び第２穴に、前記第１プレートが前記キー及び第１回転軸に遊嵌していることを特徴とする、
ボールクラッチ。
【請求項２】
前記第１穴又は第２穴の内、深い方の深さが前記ボールの半径以上である、請求項１のボールクラッチ。
【請求項３】
前記第１穴、第２穴、及びボールの組合せが、前記第１プレート及び第２プレートの周方向に不等配に配置されている、請求項１又は２のボールクラッチ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかのボールクラッチを具える、減速機。
【請求項５】
前記第２プレートがウォームホイールであり、
前記第２穴が前記第１穴よりも深く、その深さが前記ボールの半径以上である、請求項４の減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常時はトルクを伝達し、過負荷発生時にトルク伝達を遮断する、ボールを使用したタイプの過負荷保護装置（以下、単に「ボールクラッチ」という。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールクラッチには、入力軸と出力軸のそれぞれに連動し、互いに対向するプレートが同軸線上に設けられ、一方のプレートが軸方向に可動であり、プレート同士がボールを挟持した状態で軸方向に可動なプレートが他方のプレートの方向に付勢されているという構成のものがあり、その例として、特許文献１に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６０−２９９２７号公報
【０００４】
特許文献１には、ウォームホイールとプレートの対向面のそれぞれに半球穴を設けてボールを介在させ、軸方向に可動なプレートをウォームホイールの方向にばねで付勢しているという構成のボールクラッチが開示されている。このボールクラッチでは、キー締結によってプレートと連動する回転軸に過負荷が作用したとき、ボールがプレートに乗上げ、過負荷が解除されない限り、ボールがプレートの穴への出入りを繰返してトルク伝達を遮断し、ウォームホイールのみが回転するとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のようなボールクラッチの場合、主に、プレートを付勢する力を調整することによって、ボールがプレートに乗上げる時の過負荷となるトルク値（トリップトルク）を設定している。過負荷が発生したとき、ボールは、プレートの穴から抜け出し、穴に再び嵌るという動作を繰返す。この間もプレートは付勢されているので、プレートはボールに対して常に押し付けられていることになる。よって、過負荷発生中の上記動作を何度も繰返すことにより、プレートの半球穴の角がボールとの摩擦で摩り減って丸くなり、過負荷発生時にボールがプレートの穴から出易くなる結果、トリップトルクが当初の設定値よりも低下してしまう恐れがあるので、これを防止する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、当初設定したトリップトルクが低下し難いボールクラッチ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】
本発明は、回転軸と連動し、該回転軸の軸方向に可動な第１プレートと、
前記回転軸と相対回転可能に設けられ、前記第１プレートに対向する第２プレートと、
前記第１プレートの前記第２プレートに対する対向面に設けられている球面状の第１穴と、
前記第２プレートの前記第１プレートに対する対向面に設けられている球面状の第２穴と、
前記第１穴と第２穴に挟持されているボールと、
前記第１プレートを前記第２プレートの方向に付勢する付勢部材を具え、
前記ボールが第１穴又は第２穴のいずれかに保持された状態で前記第１プレートと第２プレートが相対回転するボールクラッチにおいて、
前記第１プレートが、前記回転軸の径方向対称の位置に設けられる一対のキーによって前記第１回転軸に締結され、
前記第１穴又は第２穴のいずれか一方が他方の第２穴又は第１穴よりも深く、
前記第１穴、第２穴、及びボールの組合せが、少なくとも３個、前記第１プレート又は第２プレートの周方向１８０°より広い範囲に設けられ、
前記ボールと前記第１穴及び第２穴の面との間、並びに前記第１プレートと前記キー及び第１回転軸の間に潤滑油の油膜が形成される隙間を具え、前記ボールが第１穴及び第２穴に、前記第１プレートが前記キー及び第１回転軸に遊嵌していることを特徴とするボールクラッチによって前記課題を解決した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１プレートと回転軸を締結する一対のキーが、回転軸の径方向対称の位置に設けられ、第１穴、第２穴、及びボールの組合せが、少なくとも３個、第１プレート及び第２プレートの周方向１８０°より広い範囲に設けられ、第１プレートとキー及び回転軸の間に潤滑油の油膜が形成される隙間を具え、第１プレートがキー及び回転軸に遊嵌しているので、過負荷発生時にボールが第１プレート又は第２プレートに乗上げる際、第１プレートが回転軸の軸方向に円滑に移動することができ、且つ、第１プレートが傾きながら軸方向に移動し、回転軸に干渉するという事態を防止することができる。
【０００９】
一方、ボールを挟持している第１穴と第２穴の内、いずれか一方が他方の第２穴又は第１穴よりも深いので、ボールは、過負荷発生時に、深い方の第１穴又は第２穴に保持されながら、浅い方の第２穴又は第１穴が設けられているプレート上に乗上げる。ここで、ボールと球面状の第１穴及び第２穴との面の間に潤滑油の油膜が形成される隙間を具え、ボールが第１穴及び第２穴に遊嵌しているので、ボールはプレート上に乗上げる時に回転し易い。すなわち、従来、プレートの軸方向移動が円滑ではなく、ボールが殆ど回転せずにプレートに乗上げていたのに対し、本発明では、プレートの軸方向移動が円滑で、ボールが回転しながらプレート上に乗上げ易いので、プレートの半球穴の角がボールとの摩擦で摩り減るのを防ぐことができ、当初設定したトリップトルクの低下を防止することができる。
【００１０】
また、第１穴又は第２穴の内、深い方の深さがボールの半径以上である構成とすれば、過負荷発生時に、ボールが深い方の第１穴又は第２穴に確実に保持されるので好ましい。
【００１１】
また、第１穴、第２穴、及びボールの組合せが、第１プレート及び第２プレートの周方向に不等配に配置されている構成とすれば、過負荷発生時、第１プレートと第２プレートが相対回転して第１プレート又は第２プレートの上をボールが転動したときに、全てのボールが第１穴と第２穴に嵌る回数を１回転で１度にすることができる。これにより、第１プレートがばねによって付勢されている状態で、全てのボールが第１穴と第２穴に嵌る回数を最小限に抑えることができるので、第１穴又は第２穴の角が摩り減るのを一層防止することができる。
【００１２】
本発明のボールクラッチは、ギアが組込まれた減速機に適用するのが好ましい。特に、ウォームギアを内蔵する減速機で、第２プレートがウォームホイールであり、そのウォームホイールに設けられる第２穴が第１プレートに設けられる第１穴よりも深く、その深さがボールの半径以上である構成とするのがよい。ウォームホイールに用いられる金属の硬度はボールクラッチに用いられるボールより低いのが一般的である。しかし、前記構成によれば、ウォームホイールの第１プレートに対する対向面と第２穴の角がボールによって摩耗するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のボールクラッチの軸方向に沿った断面図。
【図２】図１の２−２線矢視図。
【図３】本発明のボールクラッチを内蔵した減速機の横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施例を、図１〜３を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１に示すボールクラッチ１０は、ベアリングＢ１，Ｂ２に軸支された回転軸１２を具え、回転軸１２上には、第１プレート１４と第２プレート２２が互いに対向するように設けられている。第１プレート１４は、後述するように、キー１５ａ，１５ｂ（図２参照）によって回転軸１２と連動して回転し、且つ、回転軸１２に対し軸方向移動可能に締結されている。第２プレート２２は、回転軸１２に対して相対回転可能に設けられている。なお、第２プレート２２は、回転軸１２に対して相対回転可能で、且つ、第１プレート１４に対向する構成であればよい。
【００１６】
第１プレート１４と第２プレート２２の対向面には、それぞれ、球面状の表面を有する第１穴１６と第２穴２４が設けられている。第１穴１６と第２穴２４は、ボールクラッチ１０の組立時に互いに向き合うように設けられる。そして、第１穴１６と第２穴２４の間にはボール１８が配設される。なお、ボールクラッチ１０では、第２穴１８が第１穴１６よりも深く形成されているが、第１穴１６を第２穴１８より深く形成することもできる。
【００１７】
第１プレート１４は、付勢部材であるばね２６によって、第２プレート２２方向に付勢されている。ここで、前述のとおり、第１穴１６と第２穴２４の間には、ボール１８が配設されているため、ボール１８は、第１穴１６と第２穴２４によって挟持されることになる。ばね２６としては、例えば皿ばねを使用することができ、設定しようとするトリップトルクの値に応じて、その付勢力を決定すればよい。
【００１８】
図２に示すように、第１プレート１４には、周方向に５か所、第１穴１６が形成されている。図示は省略するが、第２プレート２２の対応する位置にも同数の第２穴２４が設けられ、第１穴１６と第２穴２４の間には、それぞれ、ボール１８が配設される。ここで、第１穴１６は、第１プレート１４の周方向１８０°の範囲内に全て設けるのではなく、当該１８０°の範囲より広い範囲に３つ以上設ける必要がある。これは、ばね２６によって付勢される第１プレート１４（図１参照）が回転軸１２に対して傾かないようにするためである。また、第１穴１６を設ける位置を第１プレート１４の外径側にするほど、付勢部材による第１プレート１４を通じたボール１８に対する与圧を低減することができる。
【００１９】
回転軸１２と第１プレート１４は、回転軸１２の径方向対称の位置、より具体的には、回転軸１２の径方向１８０°の位置に設けられる一対のキー１５ａ，１５ｂによって締結されている。これにより、第１プレート１４は、回転軸１２と連動して回転し、且つ、回転軸１２の軸方向に移動可能に設けられる。また、単体のキーで第１プレートと回転軸を締結する構成に比べて、第１プレート１４の軸方向移動の時の回転軸１２に対する傾きを抑えることができる。キー１５ａ，１５ｂは、第１プレート１４の軸方向に貫通するように構成するのがよい。これにより、過負荷が発生して第１プレート１４が軸方向に移動したとき、第１プレート１４がキー１５ａ，１５ｂ上を円滑に移動することができる。
【００２０】
上記構成を具えるボールクラッチ１０は、以下のようにトルク伝達及び遮断がなされる。まず、図１に示す第２プレート２２にギア等を通じてトルクが伝達され、当該トルクはボール１８を介して第１プレート１４及び回転軸１２に伝達される。この状態から回転軸１２に過負荷が掛かると、ボール１８は第２穴２４に保持された状態でばね２６の付勢力に対向して第１プレート１４を押しながら第１穴１６から抜け出る。そして、第２プレート２２は回転軸１２上を空転して第１プレート１４に対して相対的に回転し、ボール１８は第１プレート１４上を転動する。かくして、第１プレート１４と第２プレート２２の間のトルク伝達は遮断される。
【００２１】
ボールクラッチ１０の第２穴２４は第１穴１６よりも深く形成されているので、過負荷発生時、ボール１８は第２穴２４に保持された状態で第１穴１６から抜け出る。このように、いずれか一方の穴を他方の穴より深く形成すると、過負荷発生時、ボール１８が深い方の穴に保持されて浅い方の穴から抜出し、第１プレート１４と第２プレート２２が相対回転するとともに、ボール１８は浅い方の穴が形成された第１プレート１４又は第２プレート２２上を転動する。特に、図示しているように、深い方の第２穴２４の深さをボール１８の半径以上とすれば、過負荷発生時に、ボール１８が第２穴２４に確実に保持されるので、第２プレート２２の硬度がボール１８よりも低い場合に、第２プレート２２の表面や第２穴２４の角がボール１８との摩擦によって摩り減るのを効果的に防止することができる。
【００２２】
ここで、図１に示すように、ボール１８は第１穴１６と第２穴２４に遊嵌している。具体的には、ボール１８及び第１穴１６と第２穴２４は、それぞれの面の間に潤滑油の油膜が形成される隙間があり、組立時、ボール１８と第１穴１６及び第２穴２４の表面には油膜が形成された上で、これらの部品は互いに接触する。このため、過負荷発生時、ボール１８が第１プレート１４上に乗上げる時に回転し易い。
【００２３】
そして、図２に示すように、第１プレート１４はキー１５ａ，１５ｂ及び回転軸１２に遊嵌している。具体的には、第１プレート１４とキー１５ａ，１５ｂ及び回転軸１２の間に潤滑油の油膜が形成される隙間があり、組立時、第１プレート１４とキー１５ａ，１５ｂ及び回転軸１２の表面には油膜が形成された上で、これらの部品は互いに接触する。このため、第１プレート１４は、回転軸１２とキー１５ａ，１５ｂに対して滑り易い。
【００２４】
また、上述のとおり、第１プレート１４は、回転軸１２の径方向対称の位置に設けられる一対のキー１５ａ，１５ｂによって締結され、５つの第１穴１６、第２穴２４、及びボール１８の組合せが、第１プレート１４及び第２プレート２２の周方向１８０°より広い範囲に設けられているので、第１プレート１４は、回転軸１２の軸方向に移動する時、回転軸１２に対して傾き難く、回転軸１２に干渉し難い。よって、過負荷発生時、第１プレート１４は回転軸１２の軸方向に対して円滑に移動する。
【００２５】
以上の構成を有することにより、ボールクラッチ１０は、過負荷発生時、第１プレート１４が回転軸１２の軸方向に円滑に移動することができ、ボール１８が第１プレート１４上に乗上げる時に回転し易いので、第１プレート１４の第１穴１６の角がボール１８との摩擦で摩り減るのを防ぐことができ、当初設定したトリップトルクの低下を防止することができる。
【００２６】
また、図示しているように、第１穴１６を第１プレート１４の周方向に不等配の位置に設けるのがよい。過負荷発生時、ボール１８が第２穴２４に保持されながら第１プレート１４と第２プレート２２が相対回転して第１プレート１４の上を転動したときに、全てのボール１８が第１穴１６と第２穴２４に嵌る回数を１回転で１度にすることができるからである。これにより、第１プレート１４がばね２６によって付勢されている状態で、全てのボール１８が第１穴１６と第２穴２４に嵌る回数を最小限に抑えることができるので、その分、第１穴１６の角が摩り減るのを防止することができる。
【００２７】
また、図３に示すように、本発明のボールクラッチ１０はギアが組込まれた減速機１００に適用することができる。ボールクラッチ１０の構成及び作動は上記のとおりであるため、これについての説明は省略する。
【００２８】
減速機１００は、モータＭが連結されるハウジング１０２を具え、ハウジング１０２内部には、ウォーム２１及びウォームホイール２２ａからなるウォームギア２０とヘリカルピニオン３２と最終出力ギア３４からなるヘリカルギア３０を具える。モータＭからのトルクは、ウォーム２１を通じてウォームホイール２２ａに伝達される。ウォームホイール２２に伝達されたトルクはボール１８及び第１プレート１４を介して回転軸１２ａに伝達され、回転軸１２ａ上に設けられたヘリカルピニオン３２を通じて最終出力ギア３４及び中空出力軸３６に伝達される。ハウジング１０２はシール部材１０４によって密封され、内部には潤滑油が封入されている。このため、ボール１８と第１穴１６及び第２穴２４の表面、並びに第１プレート１４とキー１５ａ，１５ｂ及び回転軸１２の表面には当該潤滑油の油膜が形成されている。
【００２９】
図示しているように、ウォーム２１とウォームホイール２２ａからなるウォームギア２０を具える減速機１００において、ウォームホイール２２ａを第２プレートとして適用し、ウォームホイール２２ａに設けられる第２穴２４を第１プレート１４に設けられる第１穴１６よりも深く、且つ、その深さがボール１８の半径以上である構成とするのがよい。本構成によれば、ボール１８よりも硬度の低いウォームホイール２２ａの第１プレートに対する対向面及び第２穴２４の角がボール１８によって摩耗するのを防ぐことができる。また、第２穴２４を設ける位置をウォームホイール２２ａの歯底近傍にすれば、ばね２６による第１プレート１４を通じたボール１８に対する与圧を低減することができる。
【００３０】
以上に説明したとおり、本発明では、プレートの軸方向移動が円滑で、ボールが回転しながらプレート上に乗上げ易いので、プレートの半球穴の角がボールとの摩擦で摩り減るのを防ぐことができ、当初設定したトリップトルクが低下するのを抑えることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１０    ボールクラッチ
１２    回転軸
１４    第１プレート
１５ａ，１５ｂ  キー
１６    第１穴
１８    ボール
２２    第２プレート
２４    第２穴
２６    付勢部材
１００  減速機
【図１】
2017122469.tif 000003
【図２】
2017122469.tif 000004
【図３】
2017122469.tif 000005