JPH0343856B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はかみ合いクラツチに属するロストモー
シヨンドツグクラツチに関するものである。

［従来の技術］ 従来のロストモーシヨンドツグクラツチ（lost
motion dog clutch）は２つのクラツチ部材から
なつていて、第１のクラツチ部材はある角度の空
回りの後に第２のクラツチ部材と係合して、第２
のクラツチ部材を回転させる構造となつている。

［発明が解決しようとする問題点］ この種のロストモーシヨンドツグクラツチの問
題点は、非常に限定された空回り角度しか有して
いないことであり、例えば典型的な空回り角度は
約90゜である。しかしながら、負荷が大きな始動
トルクを必要とする場合には、単相電動機で停止
状態の負荷を加速することは非常に難しい。これ
は、単相電動機の始動トルクは通常運転トルクよ
り低いためである。多くの電動機は、速度−トル
ク曲線中に第３高周波デイツプ（harmonic dip）
を有しているため、大きい始動トルクで負荷を駆
動できる場合にのみ適している。コンデンサ始動
型またはコンデンサ運転型の何れのコンデンサ誘
導電動機でも、始動トルクは運転トルク即ちプル
アウトトルクより小さい。

そこで、このような問題を解決するためにはロ
ストモーシヨンドツグクラツチに十分大きな空回
り角度を持たせることが必要になる。これは始動
時にロストモーシヨンドツグクラツチを介して負
荷を駆動するモータを最大トルクに近い点まで加
速させて、大きな始動トルクを必要とする負荷を
始動させるようにするためである。

したがつて、本発明の目的は、３つのクラツチ
部材からなり、第１のクラツチ部材と回動部材か
らなる第２のクラツチ部材の間および該第２のク
ラツチ部材と第３のクラツチ部材の間に空回りが
生じるロストモーシヨンドツグクラツチを提供
し、90゜を越える空回りを得ることにある。

また、本発明の好適な実施態様の目的は、空回
り中スラストベアリングとして機能するロストモ
ーシヨンドツグクラツチを提供することにある。

さらに、本発明の好適な実施態様の目的は、空
回りの間ボールが遊星運動を行うロストモーシヨ
ンドツグクラツチを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前記問題点を解決するために、その
実施例を示す第１図及び第２図に見られるよう
に、第１のクラツチ部材３１と第２のクラツチ部
材３２と第３のクラツチ部材３３と、第１のクラ
ツチ部材３１及び第３のクラツチ部材３３に設け
られた複数の弓形の溝部４３と、複数の転動部材
３２０…と、転動部材３２０…を複数の弓形の溝
部４３に常時保持する手段と、第１のクラツチ部
材３１と第３のクラツチ部材３３とを相互間で制
限された相対的な回転をするように軸中心線２７
と同軸的に配置する手段２６，３６と、第１のク
ラツチ部材３１と第３のクラツチ部材３３との間
にあつて複数の転動部材３２０…の少なくとも１
つからなる第２のクラツチ部材３２が軸中心線２
７に対して垂直な平面内を動くように第２のクラ
ツチ部材３２を配置する手段３７とを備えてい
る。

そして本発明では各クラツチ部材はそれぞれ少
なくとも第１連結肩部４１Ａ，４１Ｂ，５１を有
しており、また第２のクラツチ部材３２は第２連
結肩部５２を有しており、各連結肩部は実質的に
等しい半径距離に配置されている。そして第１の
クラツチ部材および前記第３のクラツチ部材の第
１連結肩部４１Ａ，４１Ｂは、複数の弓形の溝部
４３の一方の端部に形成されている。また第１の
クラツチ部材３１の第１連結肩部４１Ａおよび第
２のクラツチ部材３２の第１連結肩部５１は共通
回転平面内に配置され、第２のクラツチ部材の第
２連結肩部５２は第３のクラツチ部材３３の第１
連結肩部４１Ｂの回転平面内に配置されている。

また本発明では、第１のクラツチ部材３１の一
方の方向への回転の初期に、第１のクラツチ部材
および前記第３のクラツチ部材の第１連結肩部４
１Ａ，４１Ｂに第２のクラツチ部材３２の第１連
結肩部５１および第２連結肩部５２がそれぞれ接
触係合することにより第３のクラツチ部材３３が
積極的に回転する前に、転動部材３２０…が溝部
内を転動して予め定められた角度空回りする。

［作用］ 本発明によれば、第１のクラツチ部材３１の一
方向への回転の初期に、第１のクラツチ部材３１
および第３のクラツチ部材３３の第１連結肩部４
１Ａ，４１Ｂに第２のクラツチ部材３２を構成す
る転動部材３２０の第１連結肩部５１および第２
連結肩部５２がそれぞれ接触係合することにより
第３のクラツチ部材３３が回転する前に、転動部
材が溝部内を転動して予め定められた大きな空回
り角度を持たせることができる。しかも第２のク
ラツチ部材３２が転動部材３２０で構成されてい
るため、ロストモーシヨンドツグクラツチ１１が
空回りをする間に、第２のクラツチ部材３２と他
のクラツチ部材との部材の間に大きな摩擦が生じ
ることがない。したがつて、負荷１３を駆動する
モータのトルクが最大に近くなる点から負荷へス
ムーズにトルクを伝達することができる上、大き
な始動トルクを必要とする負荷を容易に始動させ
ることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図は、本発明に係るロストモーシヨンドツ
グクラツチ１１を介して負荷１３を駆動する電動
機１２にロストモーシヨンドツグクラツチ１１を
接続した場合の実施例の縦断面図であり、第２図
は、本発明に係るロストモーシヨンドツグクラツ
チ１１の分解組立図である。

電動機１２はロータ１７とステータ１４とを有
しており、ロストモーシヨンドツグクラツチ１１
を収容するハウジング１５内に取り付けられてい
る。電動機１２はかご形誘導電動機であり、単相
交流電源１６に接続されている。この電動機１２
は４分の１馬力から２分の１馬力の典型的な電動
機であり、リード線１８と、リード線１９と共通
リード線２０とを備えた２つの等しい界磁巻線を
有しており、逆転スイツチ２１を介して単相交流
電源１６に接続されている。リード線１８とリー
ド線１９との間にはコンデンサ２２が接続されて
おり、電動機１２はコンデンサ運転型誘導電動機
となつており、両回転方向に等しいトルクで回転
する。

電動機１２のロータ１７は、ベアリング２８，
２９によつてハウジング１５内に軸支された電動
機の回転軸２６に固定されており、軸中心線２７
の周りを回転する。

ロストモーシヨンドツグクラツチ１１は電動機
の回転軸２６の左端に配置されており、それぞれ
別体の第１のクラツチ部材３１、第２のクラツチ
部材３２および第３のクラツチ部材３３を有して
いる。これらの部材は第２図に詳細に示されてお
り、第１のクラツチ部材３１は、例えばキー３４
によつて電動機の回転軸２６に固定されている。
第３のクラツチ部材３３は第１のクラツチ部材３
１と同一のものであることが好ましく、キー３５
によつて出力軸３６に固定されている。尚回転軸
２６，３６が、第１のクラツチ部材３１と第３の
クラツチ部材３３とを相互間で制限された相対的
な回転をするように軸中心線２７と同軸的に配置
する手段を構成している。第２のクラツチ部材３
２は第１のクラツチ部材３１と第３のクラツチ部
材３３との間に配置されており、この好適な実施
例においてはボール３２０として示した転動可能
な転動部材により構成されている。実際、本実施
例においては第２のクラツチ部材３２は３つのボ
ール３２０からなり、各ボール３２０はケージ３
７内に配置される。ケージ３７は薄くかつ摩擦係
数の小さいデイスクであり、例えばナイロン製
で、外周部近くに120゜の等しいの間隔をあけて第
２のクラツチ部材であるボール３２０をぴつたり
と収容する３つの孔３８を有している。尚、ケー
ジ３７が第２のクラツチ部材３２が軸中心線２７
に対して垂直な平面内を動くように第２のクラツ
チ部材３２を配置する手段を構成している。

第１のクラツチ部材３１は第１連結肩部
（enegagement shoulder）４１Ａおよび第２連結
肩部４２Ａを有しており、第３のクラツチ部材３
３は第１のクラツチ部材３１と同様に第１連結肩
部４１Ｂおよび第２連結肩部４２Ｂを有してい
る。これらの連結肩部４１Ａ，４２Ａ，４１Ｂ，
４２Ｂは、本実施例においては弓形の凹部又は溝
部４３の終端部にそれぞれ形成されている。複数
のボール３２０が使用されるので、ボール３２０
の数と等しい数の複数の溝部４３が設けられてい
る。これらの溝部４３は第１のクラツチ部材３１
と第３のクラツチ部材３３の外周部近くにそれぞ
れ設けられており、第１のクラツチ部材３１の溝
部４３と第３のクラツチ部材３３の溝部４３とは
実質的に半分づつ転動部材即ちボール３２０を収
容しており、それゆえこれらの溝部４３は横断面
形状が実質的に半円を呈している。また、それぞ
れの連結肩部４１Ａ，４２Ａ，４１Ｂ，４２Ｂ
は、例えばボール３２０に対して補足的になるよ
うに設計されており、第１のクラツチ部材３１お
よび第３のクラツチ部材３３の前面４４の平面図
において半円を呈している。溝部４３は電動機１
２の回転軸２６の軸中心線２７の周りに弓形に設
けられ、ケージ３７に配置されたボール３２０と
同じ半径距離で配置されている。

ボール３２０は溝部４３内を転動するようにな
つており、入力側の第１のクラツチ部材３１がど
ちらかの方向に回転するとボール３２は第１連結
肩部４１Ａ，４１Ｂまたは第２連結肩部４２Ａ，
４２Ｂと係合するようになる。各ボールが溝部４
３に沿つて転動して第１連結肩部４１Ａ，４１Ｂ
又は第２連結肩部４２Ａ，４２Ｂと係合する場
合、第２のクラツチ部材３２は転動可能な転動部
材即ちボールからなるため各肩部はボール３２０
の表面の異なつた部分と係合することになる。従
つて各ボール３２０は第１連結肩部５１、第２連
結肩部５２、第３連結肩部５３および第４連結肩
部５４を有していると考えることができる。

第２図はある特定の状態にあるロストモーシヨ
ンドツグクラツチ１１の分解組立等角図である。
第１のクラツチ部材３１が、はじめに時計回り方
向に回転すると、ボール３２０は遊星運動を行つ
てそれぞれ溝部４３内を転動する。このときケー
ジ３７は第１のクラツチ部材３１の回転速度の２
分の１のスピードで回転する。この初期の回転の
間は、第３のクラツチ部材３３には回転力は伝達
されない。なぜならば空回り角度が残つているか
らである。特定の溝部４３の２つのボール制限位
置間の角度はこの好適な実施例においては約80゜
であり、それゆえロストモーシヨンドツグクラツ
チ１１の全体の空回り角度はほぼ160゜となる。よ
つて、第１のクラツチ部材３１が約160゜の角度の
回転を終えたとき、ケージ３７は約80゜回転して
おり、そして第１のクラツチ部材３１の第１連結
肩部４１Ａはボール３２０の第１連結肩部５１と
係合し、また実質的に同時にボール３２０の第２
連結肩部５２が第３のクラツチ部材３３の第１連
結肩部４１Ｂと係合する。第３のクラツチ部材３
３にトルクが伝達され負荷１３を回転させはじめ
るのは、この160゜の空回りが終了してからであ
る。電動機１２に電流の供給を停止して回転を停
止させた後、逆転スイツチ２１を切りかえること
により電動機１２の回転方向が逆になる。この場
合第１のクラツチ部材３１の初期の反時計回り方
向の回転は第３のクラツチ部材３３のいかなる回
転も生じさせないが、ケージ３７が反時計回り方
向に約80゜回転する間に第１のクラツチ部材３１
は反時計回り方向に約160゜回転する。そして、第
１のクラツチ部材３１の第２連結肩部４２Ａがそ
れぞれのボール３２０の第３連結肩部５３にかみ
合つたときに空回り角度は修了する。

これと実質的に同時に、ボール３２０の第４連
結肩部５４が第３のクラツチ部材３３の第２連結
肩部４２Ｂと係合することとなり、第３のクラツ
チ部材３３に反時計回り方向に回転力が伝達され
る。このときロストモーシヨンドツグクラツチ１
１の各部材は第２図に示すような相対的位置関係
を有する。

第１図ではロストモーシヨンドツグクラツチ１
１は電動装置の一部分として示されている。出力
軸３６はベアリング５８によつて軸支されてお
り、このベアリング５８はフランジを有するラジ
アルベアリングとなつている。ベアリング５８の
フランジと、クラツチライニング６１を第３のク
ラツチ部材３３の後面６２に係合させる摩擦クラ
ツチ板６０との間にはスラストベアリング５９が
配置されている。

出力軸３６は、例えばピニオン５７を用いて負
荷１３を駆動する。摩擦クラツチ６０，６１，６
２は圧縮バネ６３によつて押圧され互いに係合し
ている。この圧縮バネ６３は調整ねじ６４によつ
て調整可能に保持されており、電動機の回転軸２
６の右端に配置されてスラストベアリング６５を
介して摩擦クラツチ６０を押圧している。そし
て、予め定められた過負荷状態になると摩擦クラ
ツチ６０はスリツプする。また、この環境ではロ
ストモーシヨンドツグクラツチ１１は、電動機１
２の回転の初期に空回り手段として作用するのみ
ならず、摩擦クラツチ６０に圧縮バネ６３のバネ
力を伝達するスラストベアリングとしても作用す
ることに留意すべきである。このスラストベアリ
ング作用が必要とされない環境下ではボール３２
０は必ずしも遊星運動する必要はない。そして、
第１のクラツチ部材３１は時計回り方向に約80゜
回転してボール３２０と係合し、ボール３２０は
時計回り方向に約80゜回転して第３のクラツチ部
材と係合して第３のクラツチ部材３３を回転させ
るというようにロストモーシヨンドツグクラツチ
は作用する。

ロストモーシヨンドツグクラツチ１１は、ボー
ル３２０と第１のクラツチ部材３１または第３の
クラツチ部材３３との間に約80゜の回転運動を生
じさせる溝部４３に３つのボール３２０を収容し
たものである。第１のクラツチ部材３１及び第３
のクラツチ部材３３の２つのクラツチ部材を使用
することによつて80゜の回転運動が約160゜まで増
すこととなるが、３つのボール３２０は対称位置
に保たれて各々に荷重が分配される。３つの連結
肩部によつて負荷１３の始動の際の衝撃を受ける
ので、所定の負荷伝達容量に対してロストモーシ
ヨンドツグクラツチ１１の外径を小さくすること
ができる。

図面に示すように、ボール３２０の第１連結肩
部５１及び第３連結肩部５３は第１のクラツチ部
材３１の第１連結肩部４１Ａおよび第２連結肩部
４２Ａが回転してできる平面内に配置される。ま
た、ボール３２０の第２連結肩部５２および第４
連結肩部５４は第１連結肩部５１および第３連結
肩部５３とケージ３７を隔てた側にあり、第３の
クラツチ部材３３の第１連結肩部４１Ｂおよび第
２連結肩部４２Ｂが回転して形成される平面内に
配置されている。第１のクラツチ部材３１および
第３のクラツチ部材３３はボール３２０の潤滑油
を含む炭素鋼の粉末金属（carbon steel
powdered metal）を原料として作ることが好ま
しい。ボール３２０は、ボールベアリングに使用
されるタイプのものであり、そしてこの実施例で
は４分の１から２分の１馬力の電動機に使用され
ており、また第１のクラツチ部材および第３のク
ラツチ部材の直径は5.08cm（２インチ）であり、
ボール３２０の直径は0.9525cm（3/8インチ）で
ある。

第３のクラツチ部材３３にトルクが伝達される
前の160゜の空回りは電動機１２を実質的に最大ト
ルク状態まで加速する。それゆえ、空回りが終了
した時に負荷１３に十分なトルクを伝達すること
ができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明のロストモーシヨン
ドツグクラツチは大きな空回り角度を有している
上、第２のクラツチ部材を転動部材から構成した
ので、空回りをする間に各クラツチ間に大きな摩
擦が生じることがない。そのため、負荷を駆動す
るモータのトルクが最大に近くなる点から負荷へ
トルクをスムースに伝達することができ、大きな
始動トルクを必要とする負荷を容易に始動させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロストモーシヨンドツグ
クラツチが負荷を駆動する電動機に接続された場
合の実施例を示す縦断面図、第２図は本発明に係
るロストモーシヨンドツグクラツチの分解組立拡
大等角図である。 １１……ロストモーシヨンドツグクラツチ、１
２……電動機、１３……負荷、１４……ステー
タ、１５……ハウジング、１６……単相交流電
源、１７……ロータ、１８，１９……リード線、
２０……共通リード線、２１……逆転スイツチ、
２２……コンデンサ、２６……電動機の回転軸、
２７……軸中心線、２８，２９……ベアリング、
３１……第１のクラツチ部材、３２……第２のク
ラツチ部材、３２０……ボール（転動部材）、３
３……第３のクラツチ部材、３４，３５……キ
ー、３６……出力軸、３７……ケージ、３８……
孔、４１Ａ，４１Ｂ，５１……第１連結肩部、４
２Ａ，４２Ｂ，５２……第２連結肩部、４３……
溝部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動部材と被駆動部材とを接続するロストモ
   ーシヨンドツグクラツチにおいて、 第１のクラツチ部材と、第２のクラツチ部材
   と、第３のクラツチ部材と、前記第１及び第３の
   クラツチ部材に設けられた複数の弓形の溝部と、
   複数の転動部材と、前記複数の転動部材を前記複
   数の弓形の溝部に常時保持する手段と、 前記第１のクラツチ部材と前記第３のクラツチ
   部材とを相互間で制限された相対的な回転をする
   ように軸中心線と同軸的に配置する手段と、 前記第１のクラツチ部材と前記第３のクラツチ
   部材との間にあつて前記複数の転動部材の少なく
   と１つからなる前記第２のクラツチ部材が前記軸
   中心線に対して垂直な平面内を動くように前記第
   ２のクラツチ部材を配置する手段とを具備し、 前記各クラツチ部材はそれぞれ少なくとも第１
   連結肩部を有し、また前記第２のクラツチ部材は
   第２連結肩部を有しており、前記各連結肩部は実
   質的に等しい半径距離に配置され、 前記第１のクラツチ部材および前記第３のクラ
   ツチ部材の前記第１連結肩部は前記複数の弓形の
   溝部の一方の端部に形成されており、 前記第１のクラツチ部材および前記第２のクラ
   ツチ部材の前記第１連結肩部は共通回転平面内に
   配置され、前記第２のクラツチ部材の前記第２連
   結肩部は前記第３のクラツチ部材の前記第１連結
   肩部の回転平面内に配置され、 前記第１のクラツチ部材の一方向への回転の初
   期に、前記第１のクラツチ部材および前記第３の
   クラツチ部材の前記第１連結肩部に前記第２のク
   ラツチ部材の前記第１連結肩部および前記第２連
   結肩部がそれぞれ接触係合することにより前記第
   ３のクラツチ部材が積極的に回転する前に、前記
   転動部材が前記弓形の溝部内を転動して予め定め
   られた角度を空回りすることを特徴とするロスト
   モーシヨンドツグクラツチ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のロストモーシヨ
   ンドツグクラツチにおいて、前記第１のクラツチ
   部材の前記第１連結肩部と前記第２のクラツチ部
   材の前記第１連結肩部とは互いに補い合う形状を
   呈しており、前記第２のクラツチ部材の前記第２
   連結肩部と前記第３のクラツチ部材の前記第１連
   結肩部とは互いに補い合う形状を呈していること
   を特徴とするロストモーシヨンドツグクラツチ。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のロストモーシヨ
   ンドツグクラツチにおいて、前記第２のクラツチ
   部材はボールであることを特徴とするロストモー
   シヨンドツグクラツチ。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のロストモーシヨ
   ンドツグクラツチにおいて、前記ボールは初期回
   転時に遊星運動を行うボールとして作動し、前記
   第１乃至第３のクラツチ部材はスラストベアリン
   グとして作動することを特徴とするロストモーシ
   ヨンドツグクラツチ。 ５ 特許請求の範囲第１項記載のロストモーシヨ
   ンドツグクラツチにおいて、前記第２のクラツチ
   部材は３つのボールのうちの１つであることを特
   徴とするロストモーシヨンドツグクラツチ。 ６ 特許請求の範囲第５項記載のロストモーシヨ
   ンドツグクラツチにおいて、前記第１のクラツチ
   部材および前記第３のクラツチ部材の各々は、一
   方の端部に第１連結肩部が形成された３つの弓形
   の溝を有していることを特徴とするロストモーシ
   ヨンドツグクラツチ。 ７ 特許請求の範囲第５項記載のロストモーシヨ
   ンドツグクラツチにおいて、前記３つのボールを
   密接して収容する３つの孔が設けられたケージ板
   を有することを特徴とするロストモーシヨンドツ
   グクラツチ。 ８ 特許請求の範囲第１項記載のロストモーシヨ
   ンドツグクラツチにおいて、 前記第１のクラツチ部材および前記第３のクラ
   ツチ部材の各々は更に第２連結肩部を有し、前記
   第２のクラツチ部材は更に第３連結肩部および第
   ４連結肩部を有しており、該各連結肩部は実質的
   に等しい半径距離に配置されていて実質的に同一
   の円周上にあり、 前記第１のクラツチ部材の前記第２連結肩部と
   前記第２のクラツチ部材の前記第３連結肩部は
   各々共通回転平面内に配置され、前記第３のクラ
   ツチ部材の前記第２連結肩部と前記第２のクラツ
   チ部材の前記第４連結肩部の各々は共通平面内に
   配置され、 前記第１のクラツチ部材の他方向への回転の初
   期に、前記第１のクラツチ部材および前記第３の
   クラツチ部材の前記第２連結肩部に前記第２のク
   ラツチ部材の前記第３連結肩部および前記第４連
   結肩部がそれぞれ接触係合することにより前記第
   ３のクラツチ部材が積極的に回転する前に、前記
   転動部材が前記溝部材を転動して予め定められた
   角度を空回りすることを特徴とするロストモーシ
   ヨンドツグクラツチ。 ９ 特許請求の範囲第８項記載のロストモーシヨ
   ンドツグクラツチにおいて、前記第３のクラツチ
   部材に接続される負荷を駆動するために前記第１
   のクラツチ部材には両方向に回転する電動機が接
   続されていることを特徴とするロストモーシヨン
   ドツグクラツチ。 １０ 特許請求の範囲第９項記載のロストモーシ
   ヨンドツグクラツチにおいて、前記第３のクラツ
   チ部材と前記負荷との間には摩擦クラツチが配置
   され、該摩擦クラツチは前記第１のクラツチ部材
   と前記第２のクラツチ部材と前記第３のクラツチ
   部材とを介して摩擦係合するように押圧されるこ
   とを特徴とするロストモーシヨンドツグクラツ
   チ。