JP2010116969A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】リリーストルクの所望の値からのばらつきが小さく、かつ、液圧解放時間が短いトルクリミッタを提供すること。
【解決手段】ピストン部材９を、油圧拡張室である凹部３０に径方向に移動可能に嵌め込む。凹部３０に封入された油の油圧でピストン部材９を径方向の外方に押圧して、ピストン部材９の径方向の外方の面５０を、筒部材２の第１の筒部材１０の内周面２１に押圧して、軸部材１と筒部材２とを摩擦係合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルクリミッタに関する。

従来、トルクリミッタとしては、特開昭５５−０１０１９１号公報（特許文献１）に記載されているものがある。このトルクリミッタは、軸部材の外周面に筒部材の内周面を外嵌し、筒部材の油圧通路に圧油を供給し、その油圧通路の圧油で筒部材の内周面を縮径してその内周面を軸部材の外周面に押し付けて、軸部材と筒部材とを摩擦結合してトルクを伝達するようになっている。そして、シャーチューブで油圧通路内の圧油をシールする一方、上記軸部材には、シャーチューブの端部に係止する係止部材を固定している。

上記軸部材または筒部材に所定値以上の負荷がかかって、筒部材の内周面が軸部材の外周面に対してスリップして、上記軸部材が筒部材に対して軸回りの位置が変化したとき、上記係止部材でシャーチューブの端部が切断されて、油圧通路の圧油が外部に排出されるようになっている。これにより、筒部材の内周面が、軸部材の外周面を押圧できなくして、軸部材と筒部材の摩擦結合を解いて、トルクの伝達を遮断している。また、上記軸部材または筒部材に所定値以上の負荷がかかって、筒部材の内周面が、軸部材の外周面に対して摺動している際に、軸部材および筒部材が焼付くことを防止するために、軸部材と筒部材との間に、潤滑油を塗布している。

上記従来のトルクリミッタでは、塗布された潤滑油による潤滑状態が不安定であることに起因して、リリーストルクが一定でなくて不安定になり易い。例えば、上記潤滑油が、筒部材が軸部材をクランプする力を弱め、通常のトルク負荷時においても、筒部材が軸部材に対して相対回転し、リリーストルク（トルクリミッタが空回りを始めるトルク）が、所望（設計値）のリリーストルクよりも低くなることがある。また、油圧解放時間が長くなって、すべり面にかじりが生じることがある。
特開昭５５−０１０１９１号公報（第１図）

そこで、この発明の課題は、リリーストルクの所望の値からのばらつきが小さく、かつ、液圧解放時間が短いトルクリミッタを提供することにある。

この課題を解決するために、この発明のトルクリミッタは、
軸部材と、
上記軸部材に径方向に対向する筒部材と、
上記軸部材と上記筒部材とのうちの一方の部材に設けられた液圧拡張室と、
上記液圧拡張室に径方向に移動可能に設けられて、上記軸部材と上記筒部材とのうちの他方の部材を押圧可能なピストン部材と、
上記液圧拡張室から延在する密封された液体通路と、
上記軸部材と上記筒部材との周方向の相対移動により上記液圧通路の密封状態を解放状態にする液圧通路解放部材と
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、ピストン部材によって、上記一方の部材を、上記他方の部材に摩擦係合する構成であるから、仕様に基づいて、ピストン部材の大きさ、個数、配置等を、調整することで、潤滑油の影響を受けにくい条件を容易に選択できて、ピストン部材からの力を容易かつ正確に調整できる。したがって、リリーストルクの所望の値からのばらつきが小さくなる。

また、本発明によれば、ピストン部材によって、上記一方の部材を、上記他方の部材に摩擦係合する構成であるから、トルクリミッタが如何なる仕様でも、ピストン部材の大きさ、個数、配置等を、調整することにより、動力伝達解除時の液圧解放時間を小さくすることができる。例えば、大型のトルクリミッタの場合においては、液圧拡張室およびピストン部材の個数を増やすことにより、各液圧拡張室の体積を小さくすることができて、各液圧拡張室に充填される液体の量を少なくすることができて、液圧解放時間を小さくすることができる。したがって、トルクリミッタが大型の場合においても、軸部材および筒部材の夫々の摩擦係合面のかじりを抑制することができる。

また、一実施形態では、
上記ピストン部材の上記径方向の上記他方の部材側の面は、
円筒面の一部からなる円筒一部面と、
上記他方の部材に対する上記一方の部材の相対回転の際、上記円筒一部面よりも相対回転方向の上流に位置すると共に、上記相対回転方向の上流に行くにしたがって、上記円筒面からの距離が大きくなる傾斜面と
を有する。

上記実施形態によれば、上記ピストン部材の径方向の他方の部材側の面が、上記相対回転方向の上流側に、上記相対回転方向の上流に行くにしたがって、上記円筒面からの距離が大きくなる傾斜面を有している。したがって、上記他方の部材に対して上記一方の部材が、相対回転している際、ピストン部材の上記他方の部材側の表面の上流側の端部が、ピストンに押圧される他部材に対して非接触になる。したがって、ピストン部材および上記他部材のかじりを抑制できる。

本発明のトルクリミッタによれば、リリーストルクの所望の値からのばらつきが小さくなる。また、本発明のトルクリミッタによれば、動力伝達解除時において液圧解放時間を短くすることができて、一方の部材に対する他方の部材の相対回転時において、摩擦係合面のかじりを抑制できる。

以下、この発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態のトルクリミッタの軸方向の半断面図である。

このトルクリミッタは、一方の部材としての軸部材１と、他方の部材としての筒部材２と、複数のピストン部材９と、係止部材１６と、玉軸受５および玉軸受６とを備える。

上記軸部材１の外周面は、複数の凹部３０と、凹部開口通路３１とを有する。上記凹部は、径方向の外方に開口する室になっている。上記凹部は、液圧拡張室の一例としての油圧拡張室を構成している。上記複数の凹部３０は、軸部材１の外周面に、軸方向に複列かつ周方向に複列に位置し、径方向の上方から見て略円形の形状を有している。上記凹部３０の底面は、円筒面の一部からなっている。上記凹部開口通路３１は、各凹部３０に開口している。また、上記凹部開口通路３１は、シャーバルブ３５の油抜き孔に連通し、そのシャーバルブ３５の一端部および油抜き孔の一端部は、軸部材１の軸方向の一方の端面から軸方向の外方に突出している。上記凹部開口通路３１および上記油抜き穴は、液体通路の一例としての油通路４７を構成している。

上記各ピストン部材９は、径方向の外方から見て略円形の形状を有している。上記各ピストン部材９は、凹部３０に嵌め込まれている。上記各ピストン部材９は、凹部３０に対して径方向に移動可能になっている。

図２は、軸部材１の一部、および、軸部材１の凹部３０に嵌め込まれたピストン部材９を示す斜視図である。

図２に示すように、ピストン部材９は、凹部３０の側面に対応する側面部を有している。上記ピストン部材９の側面部は、凹部３０の側面部に嵌入されている。上記ピストン部材９の側面部と、凹部３０の側面部とは、隙間がない状態になっている。上記ピストン部材９は、上記軸部材１の径方向に移動可能になっている。図２において、点線３７は、凹部開口通路３１の開口を示している。図２に示すように、上記凹部開口通路３１は、各凹部３０の底面の略中央に開口している。

再度、図１を参照して、上記筒部材２は、第１の筒部材１０と、第２の筒部材１１とからなっている。上記第１の筒部材１０は、摩擦係合面をなす略円筒状の内周面２１を有する一方、略円筒状の外周面２３を有している。上記内周面２１は、軸部材１の摩擦係合面を構成するピストン部材９の径方向の外方の面に当接している。

上記係止部材１６は、第１の筒部材１０の内周面の軸方向の一方の端部にボルトで固定されている。上記係止部材１６は、径方向の内方に延在している。上記係止部材１６の径方向の内方の端部は、軸部材１の軸方向の一方の端面に沿って径方向に延在している。上記係止部材１６は、シャーバルブ３５の上記一端部を係止している。上記係止部材１６およびシャーバルブ３５は、液圧通路解放部材を構成している。また、上記第２の筒部材１１は、略円筒状の内周面２４を有し、この略円筒状の内周面２４は、第１の筒部材１０の略円筒状の外周面２３に当接している。

図１に示すように、上記ピストン部材９の径方向の外方の面は、第１の筒部材１０の内周面２１に当接している。上記ピストン部材９の径方向の外方の面は、摩擦係合面を構成している。上記ピストン部材９の径方向の外方の面が、第１の筒部材１０の内周面２１に当接している状態で、上記ピストン部材９の径方向の内方の面は、凹部３０の底面に対して間隔をおいて位置している。上記ピストン部材９の径方向の内方の面、凹部３０の底面、凹部３０の側面、凹部開口通路３１およびシャーバルブ３５の油抜き穴は、一体となって密封室を構成している。

図３は、本実施形態のトルクリミッタの一部を、軸部材１の中心軸に垂直で、かつ、凹部開口通路３１の凹部３０側の開口３７の中心を通過する切断面で切断したときの断面図である。尚、図３において、矢印Ａは、第１の筒部材１０に対する軸部材１の相対回転の方向を示す矢印である。

図３に示すように、上記ピストン部材９の径方向の外方の面５０は、円筒一部面５０と、傾斜面５２とを有する。上記円筒一部面５０は、円筒面の一部からなる。また、上記傾斜面５２は、周方向において、円筒一部面５０よりも上記相対回転の方向の上流に位置している。上記傾斜面５２は、図３の断面図において、直線形状を有している。また、上記傾斜面５２は、上記相対回転方向の上流に行くにしたがって、上記円筒面（詳しくは、円筒一部面５０と、この円筒一部面５０の周方向および軸方向の延長面とで構成される円筒面のこと）からの距離が大きくなっている。

上記ピストン部材９は、側面に環状のＯリング係合溝を有し、このＯリング係合溝に、Ｏリング５５を嵌入している。上記Ｏリング５５は、凹部３０内の油が、ピストン部材９の側面と、凹部３０の側面との間を通過するのを防止している。

再度、図１を参照して、上記玉軸受５は、軸部材１の外周面に外嵌されて固定された内輪６０と、第２の筒部材１１の内周面に内嵌されて固定された外輪６１と、内輪６０の軌道面と外輪６１の軌道面と間に配置された複数の玉６２とを有する。また、上記玉軸受６は、軸部材１の外周面に外嵌されて固定された内輪６４と、第１の筒部材１０の内周面に内嵌されて固定された外輪６５と、内輪６４の軌道面と外輪６５の軌道面と間に配置された複数の玉６６とを有する。上記玉軸受５および６は、軸部材１が筒部材２に対して相対回転しているとき、軸部材１を筒部材２に対して回転自在に支持するようになっている。

上記各ピストン部材９の径方向の外方の面と、第１の筒部材１０の内周面２１との間には、軸部材１が筒部材２に対して相対回転している際に、ピストン部材９および第１の筒部材１０が焼付くのを防止する潤滑油としてのタービンオイルやトラクションオイル等が、配置されている。この潤滑油の一部が、上記傾斜面５２と第１の筒部材１０との間に入り込むことによって、上記かじり防止の効果や、上記焼付き防止の効果が促進されるようになっている。

上記構成において、軸部材１または筒部材２に所定値以下の負荷（トルクの伝達を行う範囲の負荷）がかかっている場合には、図示しないカプラを介して凹部３０に注入されたのち密封された油圧拡張用の油で、ピストン部材９の径方向の外方の面５０を、第１の筒部材１０の内周面２１に押圧して、ピストン部材９と第１の筒部材１０とを摩擦結合するようになっている。このようにして、上記軸部材１と筒部材２とを摩擦結合して、軸部材１と筒部材２との間でトルクを伝達するようになっている。

一方、上記軸部材１または筒部材２に所定値以上の負荷（トルクの伝達を行う範囲よりも大きな負荷）がかかって、ピストン部材９の径方向の外方の面５０が、第１の筒部材１０の内周面２１に対してスリップして、軸部材１と筒部材２の軸回りの位置が変化した場合、係止部材１６が、シャーバルブ３５の一端部を切断して、油通路４７内の油圧拡張用の油を、一端部が切断されたシャーバルブ３５を介して外部に排出するようになっている。このようにして、上記ピストン部材９の径方向の外方の面５０が、第１の筒部材１０の内周面２１を押圧する力を解除して、軸部材１と筒部材２の摩擦結合を解いて、トルクの伝達を遮断するようになっている。このようにして、軸部材１または筒部材２に過負荷が生じた場合において、トルクの伝達を遮断して、トルクリミッタ装置に連結されている高価な機械を保護するようになっている。

上記実施形態のトルクリミッタによれば、ピストン部材９によって、軸部材１を、筒部材２に摩擦係合する構成であるから、仕様に基づいて、ピストン部材９の大きさ、個数、配置等を、調整することで、潤滑油の影響を受けにくい条件を容易に選択できて、ピストン部材９からの力を、容易に調整できる。したがって、リリーストルクの所望の値からのばらつきが小さくなる。例えば、本実施形態では、ピストン部材９を軸方向に２列かつ周方向に８列に配置することによって、リリーストルクの所望の値からのばらつきを小さくできる。

また、上記実施形態のトルクリミッタによれば、ピストン部材９によって、軸部材１を、筒部材２に摩擦係合する構成であるから、トルクリミッタが如何なる仕様でも、ピストン部材の大きさ、個数、配置等を、調整することにより、動力伝達解除時の液圧解放時間を小さくすることができる。例えば、本実施形態では、凹部３０およびピストン部材９の個数を増やすことにより、各凹部３０の体積を小さくして、各凹部３０に充填される液体の量を少なくしている。したがって、液圧解放時間を短くできて、軸部材および筒部材の夫々の摩擦係合面のかじりを抑制できる。

また、上記実施形態のトルクリミッタによれば、上記ピストン部材９の径方向の他方の部材側の面５０が、筒部材２に対する軸部材１の相対回転方向の上流側に、上記相対回転方向の上流に行くにしたがって上記円筒面からの距離が大きくなる傾斜面５２を有している。したがって、軸部材１に対して筒部材２が相対回転している際、上記他方の部材側の面５０における上記上流側の端部が、ピストン部材９に押圧される部材である他部材としての第１の筒部材１０に対して非接触になる。したがって、ピストン部材９および第１の筒部材１０のかじりを抑制できる。

尚、上記実施形態のトルクリミッタでは、ピストン部材９が、軸部材１の一部をなしていたが、この発明では、ピストン部材は、筒部材の一部をなしていても良い。この場合、筒部材の内周面が、径方向の内方に開口する凹部を有し、ピストン部材の一部が、その凹部に嵌りこみ、ピストン部材が、油圧拡張用の油の油圧によって、径方向の内方に押圧されることは、言うまでもない。尚、この場合、例えば、シャーバルブを、筒部材の外周面に形成されて径方向に延在するシャーバルブ係合穴に嵌入する構成を採用することができる。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、筒部材２を、ピストン部材９と接触する内周面２１を有する第１の筒部材１０と、第１の筒部材１０の外周面２３に当接する内周面２４を有する第２の筒部材１１とで構成したが、この発明では、筒部材は、一体の部材であっても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、凹部３０の側面と、ピストン部材９の側面とが、Ｏリング５５でシールされていたが、この発明では、凹部の側面と、ピストン部材の側面とは、Ｏリングでシールされていなくても良い。この場合、例えば、凹部の側面を、径方向において、凹部の底面方向に向かって僅かに末広がりなテーパ形状にすると共に、ピストン部材の側面形状を、凹部の側面形状に対応するテーパ形状にすると良い。というのは、こうすることにより、凹部に封入されている液体の液圧によって、ピストン部材が凹部の開口方向に押圧された際、ピストン部材の側面においてより外径が大きい部分が、凹部の側面においてより内径が小さい方に押圧されることになるから、凹部の側面とピストン部材の側面との間の密封を優れたものにできて、凹部からの液体の漏れを確実に防止できるからである。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、図３に示すように、凹部３０の底面の形状が、円筒形状であったが、この発明では、凹部の底面の形状は、図４、すなわち、変形例のトルクリミッタにおける図３に対応する図に示すように、径方向の断面において、直線状の形状を有していても良く、凹部の底面の形状は、如何なる形状であっても良い。更に述べると、上記実施形態のトルクリミッタでは、凹部３０の形状およびピストン部材９の形状は、径方向の外方から見て、略円形の形状であったが、この発明では、凹部の形状およびピストン部材の形状は、径方向の外方または内方から見て、略円形の形状以外の形状であっても良い。例えば、この発明では、凹部の形状およびピストン部材の形状は、径方向の外方または内方から見て、略楕円の形状や、略多角形の形状等であっても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、傾斜面５２が、径方向の断面において、直線上の形状を有していたが、この発明では、傾斜面は、上流に行くにしたがって、円筒からの距離が大きくなる形状であれば、径方向の断面において、直線上の形状でなくても良く、放物線形状等、如何なる形状を有していても良い。また、この発明では、ピストン部材の径方向の他方の部材側の面の上流側に、上流に行くにしたがって、円筒からの距離が大きくならなくて、かつ、円筒に対して間隔をおいて位置する面を形成しても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、ピストン部材９の径方向の外方の面が、円筒面の一部からなる円筒一部面５１と、傾斜面５２とを有していたが、この発明では、ピストン部材の径方向の他方の部材側の面の全てが、円筒面の一部からなっていても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、ピストン部材９の径方向の外方側の面が摩擦係合面を構成し、ピストン部材９の径方向の外方側の面で、直接、他方の部材の摩擦係合面にあたる第１の筒部材の内周面２１を押圧するようにした。しかしながら、この発明では、ピストン部材と、他方の部材の摩擦係合面との間に、一方の部材の一部をなす筒状の部材を配置し、ピストン部材９の径方向の他方の部材側の面が、その筒状の部材の周面を押圧する構成であっても良い。そして、一方の部材の一部をなす筒状の部材と、他方の部材とを摩擦係合しても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、液圧拡張室が、油圧拡張室で、液圧拡張室内に充填される液体が、油であったが、この発明では、液圧拡張室内に充填される液体は、油以外の如何なる液体であっても良い。

尚、この発明では、シャーバルブは、一つ、または、周方向に等間隔に複数個設けられても良い。また、この発明では、シャーバルブは、周方向に非等間隔に、複数個設けられても良い。また、この発明では、液体通路の数は、１以上であれば良く、液体通路の形状は、軸部材に対して筒部材が相対回転している際に、全ての液圧拡張室内の液体が外部に放出できる形状であれば、如何なる形状であっても良い。また、この発明では、全ての凹部３０が液体通路で連通していても良い。

また、この発明では、ピストン部材は、１または複数設けられれば良く、ピストン部材を複数設ける場合、複数のピストン部材は、例えば、軸方向および周方向のうちの少なくとも一方の方向に、等間隔または非等間隔に、複列設けることができる。また、ピストン部材を複数設ける場合、例えば、複数のピストン部材を、円筒面上に千鳥配置しても良い。このように、この発明では、ピストン部材を複数設ける場合、その複数のピストン部材をどのように配置しても良い。

更には、この発明では、周方向に環状の凹部を一つ設けると共に、その環状の凹部に一部が嵌りこむ筒状の形状を有するピストン部材を、一つ設けるようにしても良い。

本発明の一実施形態のトルクリミッタの軸方向の半断面図である。 軸部材の一部、および、軸部材の凹部に嵌め込まれたピストン部材を示す斜視図である。 本実施形態のトルクリミッタの一部を、軸部材の中心軸に垂直で、かつ、凹部開口通路の凹部側の開口の中心を通過する切断面で切断したときの断面図である。 変形例のトルクリミッタにおける図３に対応する図である。

符号の説明

１ 軸部材
２ 筒部材
９ ピストン部材
３０ 凹部
３１ 凹部開口通路
４７ 油通路
５０ ピストン部材の径方向の外方側の面
５１ 円筒一部面
５２ 傾斜面
Ａ 第１の筒部材に対する軸部材の相対回転の方向を示す矢印

Claims (2)

1. 軸部材と、
   上記軸部材に径方向に対向する筒部材と、
   上記軸部材と上記筒部材とのうちの一方の部材に設けられた液圧拡張室と、
   上記液圧拡張室に径方向に移動可能に設けられて、上記軸部材と上記筒部材とのうちの他方の部材を押圧可能なピストン部材と、
   上記液圧拡張室から延在する密封された液体通路と、
   上記軸部材と上記筒部材との周方向の相対移動により上記液圧通路の密封状態を解放状態にする液圧通路解放部材と
   を備えることを特徴とするトルクリミッタ。
2. 請求項１に記載のトルクリミッタにおいて、
   上記ピストン部材の上記径方向の上記他方の部材側の面は、
   円筒面の一部からなる円筒一部面と、
   上記他方の部材に対する上記一方の部材の相対回転の際、上記円筒一部面よりも相対回転方向の上流に位置すると共に、上記相対回転方向の上流に行くにしたがって、上記円筒面からの距離が大きくなる傾斜面と
   を有していることを特徴とするトルクリミッタ。

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