JP2005114010A - 動力伝達装置における安全クラッチ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 主動側から従動側への動力伝達に際して、従動側に所定以上の負荷が掛かったときに従動側への動力伝達を遮断するようにした安全クラッチ機構において、その耐久性の向上と、動力伝達を遮断するときにおけるトルク値を安定にする。
【解決手段】 主動側のクラッチ体１２と、従動側のボール保持体１６とを向かい合わせにして配設し、前記ボール保持体には、ボール１８を、自在に回転し且つ前記クラッチ体に対して自在に前後動するように保持して設ける一方、前記クラッチ体の端面１２ａに、前記ボールが嵌まり係合する凹所１９を設け、更に、前記ボール保持体に、前記ボールのうち前記凹所と反対側に接当するボール押さえ体２０を前記クラッチ体に対して自在に前後動するように備え、前記ボールを、ばね２２にて、前記ボール押さえ体を介して前記凹所内に向かって押圧付勢する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば、田植機において、圃場に対して苗の植えつけを行うために圃場面との間を往復する従動側の苗植付け機構を、主動側のエンジンからの動力伝達にて駆動する動力伝達装置において、従動側に所定以上の負荷が掛かったときに、主動側から前記従動側への動力伝達を自動的に遮断するようにした安全クラッチ機構に関するものである。

一般に、田植機において、苗植付け機構は、圃場面との間を往復動することによって、苗の植えつけを行う場合に、この苗植付け機構における植えつけ爪が圃場面に差し込まれる。このとき、前記植えつけ爪が圃場における石等の硬いものに突き当たったとき、前記苗植付け機構には大きな負荷が掛かって、破損に至ることになる。

そこで、従来は、主動側であるエンジンから従動側である苗植付け機構への動力伝達装置の途中に、従動側に所定以上の負荷が掛かったときに主動側からの動力伝達を自動的に遮断する安全クラッチ機構を設けて、前記苗植付け機構の破損を回避するようにしている。

この場合、従来における安全クラッチ機構は、例えば、特許文献１等に記載されているように、主動側のクラッチ爪体と従動側のクラッチ爪体とが噛合する状態をクラッチばねによる押圧付勢にて保持して、従動側に所定以上の負荷が掛かったとき前記両クラッチ爪体のうち一方のクラッチ爪体が前記クラッチばねに抗して他方のクラッチ爪体から離れるように摺動して、その他方のクラッチ爪体に対する噛合が外れることにより、動力の伝達を遮断するという構成にしていた。
特開２００２−３１０１８４号公報

しかし、従来における安全クラッチ機構は、前記した構成であることにより、動力伝達が遮断した状態で、主動側のクラッチ爪体と従動側のクラッチ爪体とが噛合が外れたり噛合したすることを繰り返すように互いに激しく擦り合うことにより、磨耗が大きく、且つ、衝撃が大きいから、耐久性が低いばかりか、可成り大きな騒音が発生するという問題があった。

しかも、従来における安全クラッチ機構は、前記両クラッチ爪体のうち一方のクラッチ爪体を、主動側又は従動側の伝導軸に対して、スプライン嵌合等にて摺動自在で回転不能に嵌合する構成であることにより、当該一方のクラッチ爪体が、他方のクラッチ爪体から離れる方向への摺動するときに、比較的大きな摩擦抵抗が存在するばかりか、こじれが存在するから、動力伝達を遮断するときにおけるトルク値のバラ付きが大きく、且つ、不安定であるという問題もあった。

本発明は、これらの問題を解消した安全クラッチ機構を提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は、
「動力伝達の主動側又は従動側に連動して回転するクラッチ体と、前記従動側又は前記主動側に連動して回転するボール保持体とを、これの回転軸線が一直線状に揃うように向かい合わせにして配設し、前記ボール保持体には、その回転軸線から適宜半径の円周上における少なくとも一の箇所に、ボールを、自在に回転し且つ前記クラッチ体に対して自在に前後動するように保持して設ける一方、前記クラッチ体のうち前記ボール保持体と向かい合う端面に、前記ボールが嵌まり係合する凹所を設け、更に、前記ボール保持体に、前記ボールのうち前記凹所と反対側に接当するボール押さえ体を前記クラッチ体に対して自在に前後動するように備えるとともに、このボール押さえ体を介して前記ボールを凹所内に向かって押圧付勢するばね手段を備えている。」
ことを特徴としている。

また、本発明の請求項２は、
「前記請求項１の記載において、前記クラッチ体の凹所における内面を前記クラッチ体の回転方向に対して手前側半分の部分と残り半分の部分とに分けて、前記手前側半分部分又は前記残り半分の部分を傾斜面にする一方、前記残り半分の部分又は手前側半分の部分を、前記ボールの表面に沿った球形面にするか、或いは、前記傾斜面よりも傾斜角度の大きい傾斜面にする。」
ことを特徴としている。

更にまた、本発明の請求項３は、
「前記請求項１又は２の記載において、前記クラッチ体のうち前記ボール保持体と向かい合う端面に、前記凹所に連通し且つこの凹所よりも浅くした溝を、前記クラッチ体の回転軸線を中心とする円に沿ってリング状に延びるように設ける。」
ことを特徴としている。

主動側から従動側への動力伝達は、ボール保持体に保持されているボールが、クラッチ体における凹所に嵌まり係合し、このボールの凹所への嵌まり係合がばね手段にて維持されていることによって行われる。

この動力伝達中において、従動側における負荷が所定値を越えて増大すると、前記ボールが、前記ばね手段に抗して前記凹所から押し出されるように後退動し、やがて、前記凹所から外れることになるから、主動側から従動側への動力伝達が自動的に遮断される。この動力遮断の状態において、前記ボールは、クラッチ体とボール押さえ体との間に挟まれた状態で、回転しながら転がり移動する。

一方、前記ボールは、動力遮断の状態において、前記凹所に再び嵌まり係合し、また、凹所から外れることを繰り返すが、このボールの凹所への嵌まり係合は、前記従来のようにクラッチ爪体が互いに噛合するときよりも、遥かに滑らかで、且つ、衝撃も遥かに小さいから、当該ボールが回転しながら転がり移動することと相俟って、磨耗を著しく低減できて耐久性を大幅に向上できるとともに、騒音を低減できるのである。

また、動力を遮断するときにおいては、ボール及びボール押さえ体がばね手段に抗して後退動するものであることにより、前記ボール押さえ体及びボール保持体の両方を、従来のように、スプライン嵌合等にて摺動自在で回転不能に嵌合するという構成にする必要がなく、前記ボール押さえ体のみをクラッチ体に対して自在に前後動するように構成するだけで良く、従って、前記ボール及びボール押さえ体がばね手段に抗して後退動するときにおける摩擦抵抗が著しく小さくなり、且つ、こじれが発生し難くなるから、動力伝達を遮断するときにおけるトルク値を、バラ付きが小さいように安定化できるのである。

ところで、主動側において回転を急停止したとき、従動側は、その慣性にて回転を継続することにより、主動側と従動側との間に位相差ができることになる。

これに対しては、請求項２に記載した構成にすることを提案する。

すなわち、請求項２に記載した構成にすることにより、主動側から従動側への動力伝達は、前記凹所における内面のうち回転方向に対して手前半分の部分又は残り半分の部分における傾斜面に対するボールの接当にて行われ、また、動力伝達の遮断は、つまり、ボールが凹所から外れることも、前記した傾斜面にて行われる。

これに対して、主動側の回転を急停止したときにおいて従動側が慣性にて回転するときには、前記ボールが、凹所における内面のうち回転方向に対して残り半分の部分又は手前側半分の部分における球形面又は大きい傾斜面に対して接当することになり、そして、ボールがこの球形面又は大きい傾斜面に沿ってこれに乗り上げるには、前記主動側から従動側に伝達するときよりも大きなトルクを必要とするから、前記従動側における慣性による回転は、ボールが前記球形面又は大きい傾斜面に対して接当した位置で確実に停止することになり、主動側との従動側との間に位相差ができることを確実に解消できる。

また、請求項３に記載した構成にすることにより、前記ボールは、動力伝達を遮断した状態で、クラッチ体におけるリング状の溝内を転がり移動し、このボールがクラッチ体に対して接当するときにおける面圧を、前記リング状の溝を設けていない場合よりも下げることができるから、磨耗の低減、ひいては、耐久性の向上を更に促進できる利点がある。

なお、前記ボール押さえ体側にも、前記したリング状の溝を設けることにより、ボール押さえ体の磨耗を低減できる。

以下、本発明の実施の形態を、田植機に適用した場合の図面について説明する。

図１及び図２は、乗用型の田植機を示し、この田植機は、前二輪２及び後ろ二輪３にて支持された走行機体１の後部に、苗植装置４を昇降動可能に装着して成る構成であり、前記走行機体１の前部に搭載したエンジン５にて前記両後ろ二輪３を回転駆動することにより走行するように構成されている。

前記苗植装置４は、前記走行機体１の走行方向に対して横方向に延びる伝動ケース５と、この伝動ケース５から後ろ方向に突出する複数個の植付けケース６と、これら伝動ケース５及び各植付けケース６の上面側に設けた苗載台７とから成り、前記各植付けケース６の先端には、植付け爪９ａを備えた苗植付け機構９を設けることにより、この苗植付け機構９にて、前記苗載台７に乗せた苗を一株ずつ圃場面８に植え付けるように構成している。

前記苗植装置４における伝動ケース５内は、前記エンジン５からの動力伝達される主動軸１０が、前記各植付けケース６内は、前記主動軸１０の回転を前記苗植付け機構９に伝達する従動軸１１が各々設けられている。

また、前記エンジン５から前記主動軸１０への動力伝達機構の途中には、図示しないが、前記苗植付け機構９への動力伝達をＯＮ・ＯＦＦ操作するとともに、その動力伝達をＯＦＦにしたとき、前記苗植付け機構９の回転を当該苗植付け機構９における植付け爪が圃場面８から上昇した位置で停止するようにした植付けクラッチ機構が設けられている。

そして、図３に示すように、前記苗植付け機構９への従動軸１１の先端には、クラッチ体１２を回転自在に被嵌して設けて、このクラッチ体１２を、前記伝動ケース５に対してボールベアリング１３にて軸支し、更に、このクラッチ体１２に結合した従動傘歯車１４を、前記主動軸１０上の主動傘歯車１５に噛合することにより、前記クラッチ体１２を主動軸１０にて回転するように構成する。

一方、前記従動軸１１には、ボール保持体１６を、前記クラッチ体１２と向かい合うように被嵌して、このボール保持体１６を、従動軸１１に対してセレイション又はスプライン嵌合にて回転不能に結合するという構成にする。

前記ボール保持体１６には、前記従動軸１１における回転軸線１１ａを中心とする半径Ｒの円周上における少なくとも一つの箇所（図面は、三等分箇所又は略三等分箇所）に、ボール保持孔１７を、前記回転軸線１１ａと平行に延びるように穿設して、この各ボール保持孔１７内に、鋼球等の硬い金属製のボール１８を二個ずつ回転自在に、且つ、前記クラッチ体１２に対して自在に前後動するように装填する。

前記クラッチ体１２のうち前記ボール保持体１６と向かい合う端面１２ａには、前記ボール１８が嵌まり係合する凹所１９を、前記回転軸線１１ａを中心とする半径Ｒの円周上に設ける。

なお、前記ボール１８が円周上の三等分箇所又は略三等分箇所に設けた場合には、前記凹所１９も、円周上の三等分箇所又は略三等分箇所に設けることにより、三等分箇所又は略三等分箇所の各ボール１８が、その各々の凹所１９に同時に嵌まり係合するよう構成する。

また、前記ボール保持体１６には、前記各ボール１８のうち前記凹所１９と反対側に接当するボール押さえ体２０を、前記クラッチ体に対して自在に前後動するように被嵌して、このボール押さえ体２０と前記従動軸１１に固着したばね受け体２１との間に装架したコイルばね２２にて、前記各ボール１８を凹所１９内に向かって押圧付勢するように構成する。

この構成において、主動軸１０から従動軸１１への動力伝達は、ボール保持体１６に保持されている各ボール１８が、クラッチ体１２における凹所１９に嵌まり係合し、このボール１８の凹所１９への嵌まり係合がばね２２にて維持されていることによって行われる。

この動力伝達中において、従動側である苗植付け機構９における負荷が所定値を越えて増大すると、前記ボール１８が、前記ばね２２に抗して前記凹所から押し出されるように後退動し、やがて、前記凹所から外れることになるから、主動側から従動側への動力伝達が自動的に遮断される。この動力遮断の状態において、前記ボールは、クラッチ体とボール押さえ体との間に挟まれた状態で、回転しながら転がり移動する。

また、前記主動軸１０から従動軸１１への動力伝達は、専ら、クラッチ体１２からボール保持体１６に対して行われることにより、前記ボール保持体１６におけるボール押さえ体２０は、従動軸１１又は前記ボール保持体１６に対してセレイション又はスプライン嵌合に構成する必要はなく、ただ単に、前記クラッチ体１２に対して自在に前後動するだけの構成にすれば良い。

次に、前記クラッチ体１２における凹所１９の内面を、前記クラッチ体１２における実線矢印Ａで示す回転方向に対して手前側半分の部分と残り半分の部分とに分けて、前記手前側半分部分を、前記クラッチ体１２における端面１２ａに対して比較的緩やかな傾斜角度θの傾斜面１９ａに形成する一方、前記残り半分の部分を、前記ボール１８の表面に沿った球形面１９ｂに形成する。

このように構成することにより、主動軸１０から従動軸１１への動力伝達は、前記凹所１９における内面のうち回転方向に対して手前半分の部分における傾斜面１９ａに対するボール１８の接当にて行われ、また、動力伝達の遮断は、つまり、ボール１８が凹所１９から外れることも、前記した傾斜面１９ａにて行われる。

これに対して、主動軸１０の上流側において、前記植付けクラッチ機構をＯＦＦ操作することによって、前記主動側である前記クラッチ体１２における実線矢印Ａ方向への回転を急停止したとき、従動側であるボール保持体１６は、前記苗植付け機構９等における慣性のために、点線矢印Ｂで示すように同じ方向に慣性回転する。

この慣性回転によりボール１８が、前記凹所１９の内面のうち残り半分の部分における球形面１９ｂに接当する。

このとき、前記ボール１８が球形面１９ｂに沿ってこれに乗り上げるには、前記主動側から従動側に伝達するときよりも大きなトルクを必要とすることにより、前記従動側における慣性による回転は、ボール１８が前記球形面１９ｂに対して接当した位置で確実に停止することになるから、前記苗植付け機構９の回転を、当該苗植付け機構９における植付け爪９ａが圃場面８に突き刺さった姿勢ではなく、圃場面８から完全に上昇した位置で確実に停止することができる。

更にまた、前記クラッチ体１２における端面１２ａには、前記凹所１９に連通し且つこの凹所１９よりも浅くした溝２３を、前記クラッチ体１２の回転軸線１１ａを中心とする円に沿ってリング状に延びるように設ける。

このように構成することで、前記ボール１８は、動力伝達を遮断した状態で、クラッチ体１２における前記リング状の溝２３内を転がり移動するから、前記ボール１９がクラッチ体１２に対して接当するときにおける面圧を、前記リング状の溝２３を設けていない場合よりも下げることができる。

なお、前記図示した実施の形態においては、前記凹所１９を有するクラッチ体１２を主動側に、前記ボール１８を有するボール保持体１６を従動側に構成した場合であったが、本発明は、これに限らず、前記ボール１８を有するボール保持体１６を主動側に、前記凹所１９を有するクラッチ体１２を従動側に構成することもできる。

このようにボール保持体１６を主動側に、クラッチ体１２を従動側に構成する場合には、前記凹所１９の内面のうち回転方向に対して手前側半分の部分を球形面１９ｂに、残り半分の部分を傾斜面１９ａに各々形成するという構成にする。

また、前記ボール１８は、円周上の一つの箇所に、図示のように二個設けることに限らず、一個だけ設けたり、三個以上設ける構成しても良い。

なお、前記凹所１９の内面のうち回転方向に対して手前側半分の部分又は残り半分の部分を、前記したように、球形面１９ｂにすることに代えて、前記残り半分の部分又は手前側半分の部分における傾斜面１９ａよりも傾斜角度θを大きくした傾斜面に構成しても、前記と同様の作用を得ることができることはいうまでもない。

乗用型田植機の側面図である。 乗用型田植機の平面図である。 安全クラック機構の部分を示す図である。 図３のIV−IV視断面図である。 図４のＶ−Ｖ視拡大断面図である。 図４のVI−VI視拡大断面図である。 前記安全クラック機構の分解図である。

符号の説明

１０ 主動軸
１１ 従動軸
１２ クラッチ体
１６ ボール保持体
１７ ボール保持孔
１８ ボール
１９ 凹所
１９ａ 傾斜面
１９ｂ 球形面
２０ ボール押さえ体
２２ ばね

Claims (3)

1. 動力伝達の主動側又は従動側に連動して回転するクラッチ体と、前記従動側又は前記主動側に連動して回転するボール保持体とを、これの回転軸線が一直線状に揃うように向かい合わせにして配設し、前記ボール保持体には、その回転軸線から適宜半径の円周上における少なくとも一の箇所に、ボールを、自在に回転し且つ前記クラッチ体に対して自在に前後動するように保持して設ける一方、前記クラッチ体のうち前記ボール保持体と向かい合う端面に、前記ボールが嵌まり係合する凹所を設け、更に、前記ボール保持体に、前記ボールのうち前記凹所と反対側に接当するボール押さえ体を前記クラッチ体に対して自在に前後動するように備えるとともに、このボール押さえ体を介して前記ボールを凹所内に向かって押圧付勢するばね手段を備えていることを特徴とする動力伝達装置における安全クラッチ機構。
2. 前記請求項１の記載において、前記クラッチ体の凹所における内面を、前記クラッチ体の回転方向に対して手前側半分の部分と残り半分の部分とに分けて、前記手前側半分部分又は前記残り半分の部分を傾斜面にする一方、前記残り半分の部分又は手前側半分の部分を、前記ボールの表面に沿った球形面にするか、或いは、前記傾斜面よりも傾斜角度の大きい傾斜面にすることを特徴とする動力伝達装置における安全クラッチ機構。
3. 前記請求項１又は２の記載において、前記クラッチ体のうち前記ボール保持体と向かい合う端面に、前記凹所に連通し且つこの凹所よりも浅くした溝を、前記クラッチ体の回転軸線を中心とする円に沿ってリング状に延びるように設けることを特徴とする動力伝達装置における安全クラッチ機構。

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