CN100480156C - 转矩限制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的转矩限制器既不提高成本高，又能不发生碎片或切屑等地将旋转体和永久磁铁结合固定。本发明的转矩限制器(2)，在将内侧旋转体(12)旋转自如地组装到外侧旋转体(4)上的同时，将永久磁铁(18)组装到外侧旋转体(4)和内侧旋转体(12)的任何一方的旋转体(12)上，将与永久磁铁(18)相对的半硬质磁性体(8)组装到任何另一方的旋转体(4)上。其特征是：将永久磁铁(18)组装到上述旋转体(12)上的机构的结构是，使弹性材料(22)介于旋转体(12)和永久磁铁(18)之间，利用该弹性材料(22)将两者至少向径向挤压，从而，利用弹性材料(22)的弹力将永久磁铁(18)固定在旋转体(12)上。

Description

转矩限制器

技术领域

本发明涉及利用了磁力的转矩限制器。

背景技术

作为利用了磁力的转矩限制器，现已知道的有通过粘结将永久磁铁固定在旋转部件上的转矩限制器(例如，参照专利文献1—日本特开平7-7919号公报、专利文献2—日本特开平6-321341号公报)。另外，现已知道的还有在树脂制的旋转体或永久磁铁的任何一方设置多个凸部，使永久磁铁和树脂制旋转体相互嵌合时，使上述凸部的前端与树脂制旋转体或永久磁铁的任何一方压力接触构成的转矩限制器。

这种利用磁力的转矩限制器的简要原理是：它具有一对可相对旋转的旋转部件。在一个旋转部件上固定有永久磁铁，在另一个旋转部件上固定有半硬质磁性体。并且，永久磁铁与半硬质磁性体以微小的间隙相对配置。由其中一个旋转部件输入转矩，由另一个旋转部件输出转矩。当输入转矩的负荷在预定负荷以下时，另一个旋转部件便随输入转矩的旋转部件一起旋转，转矩限制器将该转矩传递给另一个旋转部件并输出转矩；当输入转矩的负荷在预定负荷以上时，输入转矩的旋转部件则与另一个旋转部件相对旋转，转矩限制器则不能将输入转矩传递给另一个旋转部件并输出转矩。所谓“半硬质磁性体”是指具有如铁那样的软磁以及硬磁的中间的磁特性的材料，例如铁铬钴合金、铁镍合金之类。其特点是，可以用比较少的能量充磁和退磁。即，由于具有能很容易地使通过来自外部的磁力一度被充磁的磁极进行反转的性质，因而，被永久磁铁的N极吸引时，半硬质磁性体充磁为S极；当又被永久磁铁的S极吸引时，则已被充磁为S极的半硬质磁性体反转为N极。转矩限制器就是利用了这一特性。其作用原理大致如下：

(1)当输入转矩(以装有永久磁铁的旋转部件为例)的负荷在预定负荷以下时。

首先，永久磁铁处于静止状态，在与其相对的半硬质磁性体上产生了与永久磁铁的磁极相反的磁极。即，在与永久磁铁的S极部分相对的半硬质磁性体部分产生N极，而在与永久磁铁的N极部分相对的半硬质磁性体部分产生S极。并且，只有在永久磁铁处于静止状态时保持这种状态(图13A的状态)。

其次，当永久磁铁向箭头A方向旋转一点时(图13B的状态)，永久磁铁的磁极和半硬质磁性体的磁极都产生偏移。于是，永久磁铁的S极和半硬质磁性体的S极产生相互排斥，永久磁铁的N极和半硬质磁性体的N极产生相互排斥，从而作用了使其相互离开的力，使半硬质磁性体向与上述永久磁铁的旋转方向相同的方向旋转。并且，永久磁铁的S极部分和半硬质磁性体的N极部分，及永久磁铁的N极部分和半硬质磁性体的S极部分都分别处于相对的稳定的位置。

然而，由于永久磁铁还要在与上述方向相同的方向旋转，因而，只要永久磁铁继续旋转，永久磁铁的S极部分和半硬质磁性体的N极部分，以及永久磁铁的N极部分和半硬质磁性体的S极部分都分别处于相对的稳定的位置，半硬质磁性体的磁极都要受到永久磁铁的相同磁极的推压，半硬质磁性体的磁极则随着永久磁铁的旋转而旋转。

(2)当输入转矩(以装有永久磁铁的旋转部件为例)的负荷在预定负荷以上时。

首先，永久磁铁处于静止状态，这与上述的情况相同(图13A的状态)。

其次，当永久磁铁向箭头A方向旋转一点时(图13D的状态)，对永久磁铁和半硬质磁性体作用了使其相互离开的力，这也与上述相同。

然而，在半硬质磁性体的旋转停止的场合，或施加到半硬质磁性体上的负荷在预定负荷以上时的场合，即使永久磁铁的S极和半硬质磁性体的S极，永久磁铁的N极和半硬质磁性体的N极处于相互排斥的状态，半硬质磁性体也不会随着永久磁铁的确旋转而旋转。上述排斥力仅存在于内部。

并且，当永久磁铁进一步在与上述方向相同的方向旋转时，如图13E所示，永久磁铁的S极和半硬质磁性体的S极，及永久磁铁的N极和半硬质磁性体的N极则处于相对的状态。在这种状态下，半硬质磁性体的磁极发生变化，与永久磁铁的S极相对的半硬质磁性体的部分从S极变为N极，与永久磁铁的N极相对的半硬质磁性体部分从N极变为S极而达到稳定。

但这种稳定是理论上的。实际上，这种稳定状态并不能维持。即，由于永久磁铁继续旋转，因而，在达到上述稳定状态的下一个瞬间，永久磁铁的磁极移动，达到下一个不稳定状态。因此，在永久磁铁继续旋转的状态下，虽然反复进行以上动作，但永久磁铁和半硬质磁性体总是以承受负载的状态相对峙，其结果，不能将永久磁铁的旋转传递给半硬质磁性体。

为了将永久磁铁固定在旋转部件上，采用压入固定是最简单的，既可以减少制造工序，又可以降低制造成本。然而，磁力强的永久磁铁通常都是以弹性极低的材料成形而成的。因此，当要将永久磁铁压入到旋转部件中而将两者固定时，由于加在永久磁铁上的压力过大，永久磁铁会开裂，因而实际上不能采用通过压入来固定旋转部件和永久磁铁的方法。

专利文献1、2所示的现有技术，通过粘结将永久磁铁固定在旋转部件上。但是，这种方法要求旋转部件和永久磁铁之间高的配合精度，而且，由于要求精度高，不可避免的是成本也高。并且，在制造过程中，要使粘结剂遍布于以高的嵌配合精度所制造的旋转部件与永久磁铁之间并不容易，这也成为增高成本的重大因素。另外，在使粘结剂介于旋转部件和永久磁铁之间后，直到完全固化之前还必须放置一定时间，这也成为提高成本的重大因素。

为了解决这个问题，由本申请的申请人提出了专利文献3所述的现有技术方案。该现有技术的结构是，用树脂制造安装永久磁铁的轴部件，在该轴部件和永久磁铁的任意一方形成突起；当在永久磁铁上形成突起时，通过轴部件和永久磁铁的嵌合，利用该突起借助于切去另一方的树脂部件而将两者固定；当在该树脂制的旋转部件上形成突起时，通过轴部件和永久磁铁的嵌合，借助于将该突起的尖端部分切去而将两者固定。通过采用这样的结构，可以不采用粘结的方法而将永久磁铁组装到轴部件上，从而解决了上述的粘结方法的缺点。

然而，我们知道，该现有技术存在如下缺点。即，如上所述，由于将轴部件的一部分切去，从而使这些切去的碎片或切屑残留在壳体内部，附着在旋转轴承部分，致使旋转摩擦阻力增加且不稳定，最终致使作为转矩限制器的传递转矩不稳定。

发明内容

本发明的目的就在于消除现有技术的上述缺点，提供一种既不采用成本高的粘结方法，又不发生碎片或切屑等的、可将轴部件和永久磁铁结合固定的转矩限制器。

本发明的转矩限制器，在将内侧旋转体与外侧旋转体相对旋转自如地组装的同时，将永久磁铁组装到上述外侧旋转体和内侧旋转体的任何一方的旋转体上，将与上述永久磁铁相对的半硬质磁性体组装到任何另一方的旋转体上，其特征在于：将永久磁铁组装到上述旋转体上的机构的结构是，使弹性材料介于上述旋转体和上述永久磁铁之间，利用该弹性材料将两者至少向径向挤压。

其附加特征是，弹性材料是沿着旋转体的整个圆周面配置的环状构件。

本发明的转矩限制器，在将内侧旋转体与外侧旋转体相对旋转自如地组装的同时，将永久磁铁组装到上述外侧旋转体和内侧旋转体的任何一方的旋转体上，将与上述永久磁铁相对的半硬质磁性体组装到任何另一方的旋转体上，其特征在于：将永久磁铁组装到上述旋转体上的机构由挤压机构、旋转方向移动限制机构和轴向移动限制机构构成；上述挤压机构使弹性材料介于上述旋转体和上述永久磁铁之间，并利用该弹性材料将两者至少向径向挤压；上述旋转方向移动限制机构和上棕轴向移动限制机构是在上述旋转体和上述永久磁铁的任何一方侧形成旋转方向的第一定位面，而在另一方侧形成与第一定位面相对并与旋转方向相对的第二定位面，通过上述第一定位面与第二定位面接触以限制上述旋转体和上述永久磁铁在旋转方向相对移动，并限制上述旋转体和上述永久磁铁在轴向的相对移动。

本发明可以实现既不增高成本，又不产生碎片或切屑等地将旋转体和永久磁铁予以结合固定。

附图说明

图1是本发明的转矩限制器的剖面图。

图2是转矩限制器的右侧视图。

图3是转矩限制器的左侧视图。

图4是转矩限制器的重要部位的放大剖面图。

图5是内侧旋转体的正视图。

图6是内侧旋转体的右侧视图。

图7是永久磁铁的左侧视图。

图8是表示本发明的另一实施例的转矩限制器的重要部位的放大剖面图。

图9是表示本发明的另一实施例的转矩限制器的重要部位的放大剖面图。

图10是表示本发明的另一实施例的转矩限制器的重要部位的放大剖面图。

图11是表示本发明的另一实施例的转矩限制器的剖面图。

图12是省略了转矩限制器的外侧旋转体的沿A—A线的剖面图。

图13(A)—图13(E)是用于说明转矩限制器的简要原理图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例。

图1中，标号4是转矩限制器2的外侧旋转体(外壳)，在其内径部分固定有盖6和半硬质磁性体(磁滞环)8。

在上述盖6上形成有沿着轴向的全长延伸的多个沟槽10。在作为本发明的对象的由永久磁铁和半硬质磁性体构成的转矩限制器中，相对配置的永久磁铁磁化半硬质磁性体，从而传递与其磁滞回线的面积成比例的旋转力(磁滞转矩)。并且，当超过了最大传递转矩时，永久磁铁和半硬质磁性体以维持一定的转矩的状态相对旋转，这时，半硬质磁性体发热，外侧旋转体4(外壳)内的温度上升。这种温度上升使永久磁铁退磁了与永久磁铁所具有的温度系数相应的部分，其结果，转矩限制器的传递转矩则降低。上述盖6上所形成的沟槽10形成于外侧旋转体4的内周面和盖6之间，作为用于将外侧旋转体4内的热散发到外部的空气引出孔10而发挥作用，从而可防止永久磁铁的磁力因外侧旋转体4内的温度上升而降低。

标号12是内侧旋转体(套筒)，其两端部附近用轴承14、16旋转自如地支承在上述外侧旋转体4的内径部分上。将管状的永久磁铁18套装在上述内侧旋转体12的外周面上，该永久磁铁18的外周面与上述半硬质磁性体8的内周面之间以一定的间隙彼此相对。

在上述永久磁铁18的一个端面上如图7所示，形成凹部26，与该凹部26对应，在内侧旋转体12的凸缘部12a上形成有凸部28。上述凹部26和凸部28构成了在旋转方向和轴向配合的接触面26、28。上述接触面26、28相互嵌合，借此，构成了限制上述内侧旋转体12和永久磁铁18在旋转方向的相对移动的旋转方向移动限制机构。

这种旋转方向移动限制机构虽限制正反两个方向的旋转方向的移动，但在外侧旋转体4和内侧旋转体12的相对旋转方向仅是一个方向的情况下，也可以是只限制其相对旋转方向为一个方向的旋转的结构。在上述内侧旋转体12上固定有保持架20，在该保持架20的外周面上镶装有由O形圈构成的弹性材料22。

上述弹性材料22被固定在保持架20的凸缘部20a处，并与上述永久磁铁18的端部和保持架20压力接触。利用上述弹性材料22的弹力将上述永久磁铁18和内侧旋转体12向轴向和径向即垂直于轴向的方向上挤压，利用该挤压力，永久磁铁18以无偏斜的状态通过弹性材料22固定在内侧旋转体12上。此处，弹性材料22构成将内侧旋转体12和永久磁铁18两者向径向挤压的挤压机构。

形成在永久磁铁18的端面上的定位面26，由于上述弹性材料22产生的轴向的挤压力与内侧旋转体12的凸缘部12a的定位面28接触，以阻止永久磁铁18相对内侧旋转体12在轴向的移动。在本实施例中，以保持架20为支点在轴向对永久磁铁18施加力的弹性材料22构成限制内侧旋转体12和永久磁铁18在轴向相对移动的轴向移动限制机构，从而使定位面26、28和该定位面26、28相互间接触。

如上所述构成的转矩限制器2。虽然通过在永久磁铁18和半硬质磁性体8之间产生的磁滞转矩以限制内侧旋转体12和外侧旋转4的相对旋转，但是，输入内侧旋转体12或外侧旋转4的旋转力矩若达到被磁滞转矩限制的转矩以上，则内侧旋转体12和外侧旋转体4相对旋转。

即，如果输入的旋转力矩小，则将内侧旋转体12或外侧旋转体4的旋转传递给外侧旋转体4或内侧旋转体12，但若输入的旋转力矩超过预定的大小时，则内侧旋转体12和外侧旋转体4相对旋转，以免过大的负荷作用于外侧旋转体4或内侧旋转体12上。

上述第一实施例，虽然只在永久磁铁18的一端侧上配置了弹性材料22，但如图8所示，也可以做成如下结构：将由O形圈构成的弹性材料24、22配置在永久磁铁18的两端，利用内侧旋转体12的凸缘部12b固定弹性轴向相对移动的轴向移动限制机构。

另外，在上述实施例中，虽材料24的同时，利用保持架20固定弹性材料22，借助于弹性材料24、22对永久磁铁18的两端施加弹力，将永久磁铁18和内侧旋转体12向径向及轴向挤压。这时，弹性材料24、22是将内侧旋转体12和永久磁铁18的两端向径向挤压的挤压机构的同时，是限制两者在

然都是利用弹性材料22、24将永久磁铁18和内侧旋转体12向径向和轴向两个方向挤压，但如图9所示，也可以做成以保持架20为支点将固定在保持架20的凸缘部20a和内侧旋转体12的端面12c之间的弹性材料22向永久磁铁18的内周面挤压，与内周面垂直地压力接触，利用弹性材料22的弹力只将永久磁铁18和内侧旋转体12向径向挤压。这时，弹性材料22构成将内侧旋转体12和永久磁铁18两者向径向挤压的挤压机构。

图9中，保持架20的凸缘部20a与永久磁铁18的端面接触，并固定永久磁铁18，以使永久磁铁18相对内侧旋转体12在轴向不偏移。在本实施例中，保持架20的凸缘部20a和内侧旋转体12的凸缘部12a的定位面28与设置在永久磁铁18上的定位面26构成了限制内侧旋转体和永久磁铁在轴向相对移动的轴向移动限制机构。

并且，如图10所示，也可以做成如下结构：将弹性材料22压缩配置在内侧旋转体12的台阶部12e的外周面和永久磁铁18的内周面之间，并将永久磁铁18和内侧旋转体12向径向挤压。

图10中，弹性材料22固定在内侧旋转体12的台阶部12e的壁面12d和保持架20的凸缘部20b之间，而且，保持架20的凸缘部20b与永久磁铁18的端面接触并固定，以使其相对内侧旋转体12在轴向不偏移。

上述实施例虽然都是用O形圈作为弹性材料，但在本发明的实施中，并不特别限定于O形圈，如图11及图12所示，也可以在内侧旋转体12的外周面上沿其轴向设置多个条槽30，在各条槽30中配置棒状的弹性材料32，并使该弹性材料32与永久磁铁18的内周面压力接触。

图11所示的实施例的其它结构与图1所示的实施例大致相同。另外，本发明是将半硬质磁性体组装到外侧旋转体上，将永久磁铁组装到内侧旋转体上的结构，但并没有特别的限定，也可以与其相反，即做成将永久磁铁组装到外侧旋转体上，而将半硬质磁性体组装到内侧旋转体上的结构。

Claims (5)

1.一种转矩限制器，在将内侧旋转体与外侧旋转体相对旋转自如地组装的同时，将永久磁铁组装到上述外侧旋转体和内侧旋转体的任何一方的旋转体上，将与上述永久磁铁相对的半硬质磁性体组装到任何另一方的旋转体上，其特征在于：将永久磁铁组装到上述应装入永久磁铁的旋转体，即永久磁铁侧旋转体上的机构的结构是，使弹性材料介于上述永久磁铁侧旋转体和上述永久磁铁之间，利用该弹性材料将两者至少向径向挤压。

2.根据权利要求1所述的转矩限制器，其特征在于：

上述弹性材料是沿着上述永久磁铁侧旋转体的整个圆周面配置的环状构件。

3.根据权利要求1或2所述的转矩限制器，其特征在于：

将永久磁铁组装到上述永久磁铁侧旋转体上的机构除了使弹性材料介于上述永久磁铁侧旋转体和上述永久磁铁之间，并利用该弹性材料将两者至少向径向挤压的挤压机构外，还设有旋转方向移动限制机构；上述旋转方向移动限制机构为在上述永久磁铁侧旋转体和上述永久磁铁的任何一方侧形成旋转方向的第一定位面，而在另一方侧形成与上述第一定位面相对并与旋转方向相对的第二定位面，通过上述第一定位面与第二定位面接触以限制上述永久磁铁侧旋转体和上述永久磁铁在旋转方向相对移动。

4.根据权利要求1或2所述的转矩限制器，其特征在于：

将永久磁铁组装到上述永久磁铁侧旋转体上的机构除了使弹性材料介于上述永久磁铁侧旋转体和上述永久磁铁之间，并利用该弹性材料将两者至少向径向挤压的挤压机构外，还设有限制上述永久磁铁侧旋转体和上述永久磁铁在轴向的相对移动的轴向移动限制机构。

5.根据权利要求1或2所述的转矩限制器，其特征在于：

将永久磁铁组装到上述永久磁铁侧旋转体上的机构除了使弹性材料介于上述永久磁铁侧旋转体和上述永久磁铁之间，并利用该弹性材料将两者至少向径向挤压的挤压机构外，还设有旋转方向移动限制机构和轴向移动限制机构；上述旋转方向移动限制机构为在上述永久磁铁侧旋转体和上述永久磁铁的任何一方侧形成旋转方向的第一定位面，而在另一方侧形成与上述第一定位面相对并与旋转方向相对的第二定位面，通过上述第一定位面与第二定位面接触以限制上述永久磁铁侧旋转体和上述永久磁铁在旋转方向相对移动；上述轴向移动限制机构限制上述永久磁铁侧旋转体和上述永久磁铁在轴向相对移动。

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