JP2010265973A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減すると共に、装置構成の小型化を実現可能なトルクリミッタを提供する。
【解決手段】入力軸を中心に回転可能な一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂと、一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂの間に挟み込まれると共に出力軸を中心に回転可能な摩擦プレート４０と、各摺接プレート４１ａ，４１ｂと摩擦プレート４０とが軸方向において当接するように付勢可能な皿バネ４２と、を備え、当接した各摺接プレート４１ａ，４１ｂと摩擦プレート４０との間で伝達されるトルクが限界トルクを超えた場合、動力伝達を遮断可能なトルクリミッタ１０において、皿バネ４２からの垂直抗力に直交する直交面に対し、各摺接プレート４１ａ，４１ｂと摩擦プレート４０とが当接するそれぞれの摩擦面の少なくとも一部は、その周方向において傾斜している。
【選択図】図４

Description

本発明は、伝達されるトルクが限界トルクを超えた場合、動力伝達を遮断可能なトルクリミッタに関するものである。

従来、このようなトルクリミッタとして、第１回転部材から第２回転部材への動力の伝達を遮断可能なリミッタ機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。このリミッタ機構は、第２回転部材に対し中間部材を介して配設された板材の両面に設けられた摩擦材と、板材を挟み込むように摩擦材を付勢する皿バネと、を有しており、摩擦材は第１回転部材に配設されている。これにより、第１回転部材と第２回転部材との間のトルク変動が過大となると、板材と摩擦材との間の摩擦力に抗して、板材と摩擦材とが滑るため、第１回転部材と第２回転部材との間において、限界トルクを超えた動力の伝達は遮断される。

特開２００２−１３５４７号公報

ところで、従来のクラッチ機構において、板材と摩擦材とはその摩擦面において平坦面となっているため、摩擦力の大きさは、摩擦面の摩擦係数や皿バネの付勢力に依存する。つまり、このように構成されたクラッチ機構の摩擦力は、皿バネの寸法公差や摩擦面の摩擦係数等によりバラつく。このため、クラッチ機構の各構成部材の要求強度を高めることにより、各クラッチ機構の摩擦力のバラつきを低減させていた。しかしながら、クラッチ機構の各構成部材の要求強度を高めると、各構成部材が大きくなるため、クラッチ機構が大型化してしまうと共に、製造コストが増大する。

そこで、本発明は、製造コストを低減すると共に、装置構成の小型化を実現可能なトルクリミッタを提供することを課題とする。

本発明のトルクリミッタは、回転軸を中心に回転可能な第１回転部材と、第１回転部材に対し、軸方向に対向して配設されると共に回転軸を中心に回転可能な第２回転部材と、第１回転部材と第２回転部材とが軸方向において当接するように付勢可能な付勢部材と、を備え、当接した第１回転部材と第２回転部材との間で伝達されるトルクが限界トルクを超えた場合、動力伝達を遮断可能なトルクリミッタにおいて、付勢部材からの垂直抗力に直交する直交面に対し、第１回転部材と第２回転部材とが当接するそれぞれの摩擦面の少なくとも一部は、その周方向において傾斜していることを特徴とする。

この場合、第１回転部材と第２回転部材とが当接するそれぞれの摩擦面は、第１回転部材の回転軸と第２回転部材の回転軸とが同軸となるように位置決め可能な面に形成されていることが、好ましい。

この場合、第１回転部材の摩擦面は、回転軸を中心に周方向へ向かう波状に形成され、第２回転部材の摩擦面は、第１回転部材の摩擦面に対し相補的形状となるように、回転軸を中心に周方向へ向かう波状に形成されていることが、好ましい。

この場合、第１回転部材は、第２回転部材を挟んで、その両側に一対設けられていることが、好ましい。

本発明のトルクリミッタによれば、付勢部材の付勢力に対する限界トルクを向上させることができるため、各構成部材の要求強度を緩和することができる。これにより、付勢部材を含む各構成部材の小型化を図ることができ、これに伴い製造コストの抑制を図ることができる。

図１は、本実施例に係るトルクリミッタを適用したロータリーダンパを軸方向から見た側面図である。 図２は、本実施例に係るトルクリミッタを適用したロータリーダンパを軸方向に切った断面図である。 図３は、本実施例に係るトルクリミッタに設けられたハブ側摩擦部材を軸方向から見た側面図である。 図４は、本実施例に係るトルクリミッタを適用したロータリーダンパを径方向から見た平面図である。 図５は、本実施例に係るトルクリミッタの性能と従来に係るトルクリミッタの性能とを比較したグラフである。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係るトルクリミッタについて説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

先ず、図１および図２を参照して、本実施例に係るトルクリミッタ１０を適用したロータリーダンパ１について説明する。ロータリーダンパ１は、入力軸５から入力されたトルクの変動を抑制し、変動が抑制されたトルクを出力軸６から出力するものである。そして、このロータリーダンパ１は、例えば、エンジンとトランスミッションとの間の動力伝達経路に介設されており、エンジンから出力されたトルクの変動を抑制して、トランスミッションへ向けて出力している。

ロータリーダンパ１は、トルクが入力される入力軸５と、トルクが出力される出力軸６と、入力軸５に連結されたフロントカバー７と、出力軸６に連結されたハブプレート８と、フロントカバー７の回転をハブプレート８に伝達する中間伝達部９と、フロントカバー７からハブプレート８への回転の伝達を遮断可能なトルクリミッタ１０と、を備えている。

フロントカバー７は、円盤形状をなし、中心部に入力軸５の端部が嵌合し、複数の締結ボルト１５により連結されている。フロントカバー７の外周部には、トルクリミッタ１０が設けられており、このトルクリミッタ１０の内周側には、中間伝達部９が設けられている。

ハブプレート８は、円盤形状をなし、中心部のハブ部２０にスプライン孔２１が形成されると共に、ハブ部２０の外周にフランジ部２２が一体に形成されている。そして、ハブプレート８は、このフランジ部２２に周方向に均等間隔で４つの第１窓部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが周方向に沿って形成されると共に、外周部に突出部２５が形成されている。そして、ハブプレート８のスプライン孔２１には、出力軸６が嵌合する。

中間伝達部９には、軸方向において上記のフランジ部２２を挟み込むように設けられた一対の中間プレート３０ａ，３０ｂが設けられている。各中間プレート３０ａ，３０ｂは、円盤形状をなしており、その中心部には、ハブ部２０に嵌合する嵌合孔３１ａ，３１ｂが形成されている。そして、一対の中間プレート３０ａ，３０ｂは、ハブプレート８のハブ部２０の両側から各嵌合孔３１ａ，３１ｂを嵌合させ、この状態において、連結ピン３２により連結されることで一体となっている。なお、この連結ピン３２がハブプレート８の突出部２５に規制されることで、ハブプレート８と各中間プレート３０ａ，３０ｂとの所定角度以上の回動が規制されている。また、連結ピン３２は、各中間プレート３０ａ，３０ｂと共に後述する摩擦プレート４０が一体に連結されている。

また、各中間プレート３０ａ，３０ｂには、ハブプレート８の第１窓部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄに対応して、周方向に均等間隔で４つの第２窓部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄが周方向に沿ってそれぞれ形成されている。なお、この中間プレート３０ａの第２窓部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄと、中間プレート３０ｂの第２窓部３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄは、同形状をなしている。

ハブプレート８の第１窓部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと、各中間プレート３０ａ，３０ｂの第２窓部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄは、その周方向における位置がほぼ同位置となっており、この第１窓部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ及び第２窓部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ内にスプリング（圧縮コイルスプリング）３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄが配設されている。そして、各スプリング３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄは、その一端部が第１窓部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄにおける周方向の一方側の端面に当接し、その他端部が第２窓部３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄにおける周方向の他方側の端面に当接している。これにより、ハブプレート８と各中間プレート３０ａ，３０ｂとは、各スプリング３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄの付勢力により逆方向に付勢支持されている。

次に、図１ないし図４を参照して、トルクリミッタ１０について説明する。上記したように、トルクリミッタ１０は、フロントカバー７の外周部に設けられており、中間プレート３０ａの外周側に設けられた摩擦プレート４０（第２回転部材）と、摩擦プレート４０の両面を挟み込むように配設された一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂ（第１回転部材）と、これら４０，４１ａ，４１ｂをフロントカバー７側へ付勢する皿バネ４２と、を備え、皿バネ４２は、押さえ部材４３により押さえられている。そして、出力軸６側の摺接プレート４１ｂ、皿バネ４２および押さえ部材４３は、その一部がリベット４５で一体に連結されると共に、押さえ部材４３はその一部が連結ボルト４６によりフロントカバー７の外周部に固定される。

具体的に、摩擦プレート４０は、リング形状をなし、入力軸５側の中間プレート３０ａの外周に一対の中間プレート３０ａ，３０ｂと共にリベット４５で連結されている。このとき、摩擦プレート４０には、その両面に摩擦材５０がそれぞれ付設されており、この摩擦材５０は、摩擦プレート４０と一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂとの間に挟み込まれる。また、一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂのうち、摩擦プレート４０を挟んで入力軸５側に設けられた摺接プレート４１ａは、その入力軸側面がフロントカバー７に溶接により固定されている。一方、摩擦プレート４０を挟んで出力軸６側に設けられた摺接プレート４１ｂは、その出力軸側面が皿バネ４２に付勢されている。

従って、押さえ部材４３により押えられた皿バネ４２が出力軸６側の摺接プレート４１ｂをフロントカバー７側へ付勢することにより、摩擦プレート４０の摩擦材５０には、一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂから軸方向に垂直抗力が加わる。これにより、摩擦プレート４０の摩擦材５０と各摺接プレート４１ａ，４１ｂとの間には、摩擦が作用するため、入力軸５と出力軸６との間のトルクが限界トルク以下の場合、摩擦プレート４０と一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂとが一体となって回転することから、フロントカバー７は各中間プレート３０ａ，３０ｂと連結した状態で回転する。一方、入力軸５と出力軸６との間のトルクが限界トルクを超えた（過負荷の）場合、摩擦プレート４０の摩擦材５０は、作用する摩擦力に抗して回転するため、摩擦プレート４０と一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂとは滑りながら回転し、これにより、フロントカバー７は各中間プレート３０ａ，３０ｂに対し滑りながら回転する。

ここで、リング形状となる本実施例の摩擦プレート４０および一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂのそれぞれの摩擦面は、皿バネ４２により軸方向に作用する垂直抗力に対し、その周方向において傾斜している。具体的には、摩擦プレート４０および一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂのそれぞれの摩擦面は、回転軸（入力軸５および出力軸６）を中心にして周方向に向かう波状に形成されている。つまり、図３に示すように、摩擦プレート４０および一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂは、その中心軸から放射状に延びる等間隔の複数の放射線Ｓに沿って、谷部と山部とが周方向に交互に形成されている。また、摩擦プレート４０および一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂに合わせて、摩擦材５０も同形状に形成されている。そして、このように形成された摩擦プレート４０の両側を、摩擦材５０を介在させて、相補的形状となる一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂにより挟み込んでいる。

これにより、一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂが摩擦プレート４０に対し相対的に周方向へ回転すると、各摩擦面は周方向において傾斜しているため、周方向における回転抵抗が大きくなる。このとき、垂直抗力に直交する直交面と各摩擦面とが為す傾斜角θは、例えば、１０度となっている。また、摩擦プレート４０および一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂは、その回転軸を軸中心に位置決めすることができ、これにより、フロントカバー７およびハブプレート８の回転軸も位置決めすることができる。

次に、図５を参照して、従来のトルクリミッタの性能と、本実施例のトルクリミッタ１０の性能とを比較する。図５に示すグラフは、その横軸が各摩擦面の摩擦係数μとなっており、その縦軸がトルクリミッタ１０の限界トルク（リミッタトルク）となっている。そして、図に示すＬ１が、従来のトルクリミッタの性能であり、Ｌ２およびＬ３が、本実施例のトルクリミッタ１０の性能である。このとき、Ｌ１における皿バネ４２の付勢力とＬ２における皿バネ４２の付勢力とは等しく構成されているが、Ｌ３における皿バネ４２の付勢力は、Ｌ１およびＬ２における皿バネ４２の付勢力に比して、２／３の付勢力となっている。

Ｌ１のトルクリミッタは、皿バネ４２の付勢力があっても、摩擦係数μがゼロであれば、限界トルクはゼロであり、摩擦係数μの増加に伴い限界トルクも増加する。Ｌ２のトルクリミッタ１０は、摩擦係数μがゼロであっても、皿バネ４２の付勢力があれば、限界トルクは約７００Ｎ・ｍとなり、摩擦係数μの増加に伴い限界トルクも増加する。Ｌ３のトルクリミッタ１０は、皿バネ４２の付勢力が２／３であり摩擦係数μがゼロであっても、限界トルクは約５００Ｎ・ｍとなり、摩擦係数μの増加に伴い限界トルクも増加する。このとき、Ｌ１とＬ３において、摩擦係数μが０．５のとき、限界トルクはそれぞれ約２０００Ｎ・ｍとなる。また、Ｌ１およびＬ２の傾きは、ほぼ同程度の傾きとなっているが、Ｌ３の傾きは、Ｌ１およびＬ２の傾きに比して、緩やかとなっている。

以上の構成によれば、摩擦プレート４０および一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂのそれぞれの摩擦面を、回転軸を中心に周方向へ向かう波状に形成することで、従来の皿バネ４２の付勢力と本実施例の皿バネ４２の付勢力とが同じである場合、限界トルクを向上させることができる。換言すれば、同じ限界トルクとする場合、本実施例の皿バネ４２の付勢力は、従来の皿バネ４２の付勢力に比して、低い付勢力とすることができる。これにより、皿バネ４２の要求強度を緩和することができ、これに伴い、皿バネ４２周りの構成部材の要求強度も緩和することができる。これにより、トルクリミッタ１０の構成を小型化することが可能となり、トルクリミッタ１０の低コスト化を図ることができる。

また、Ｌ３の傾きが、Ｌ１およびＬ２の傾きに比して緩やかになることから、摩擦係数μが変動しても、Ｌ３の限界トルクは、Ｌ１およびＬ２の限界トルクに比して、その変動幅を小さくすることができる。このため、トルクリミッタ１０の製品ごとのバラつきを抑制することができる。

さらに、摩擦プレート４０および一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂは、その回転軸を位置決めすることができるため、入力軸５および出力軸６が軸ブレすることなく、好適に回転することが可能となる。これにより、入力軸５および出力軸６を軸支するベアリング等の軸支部材の要求強度も緩和することができる。

なお、本実施例では、摩擦プレート４０および一対の摺接プレート４１ａ，４１ｂのそれぞれの摩擦面が、回転軸を中心にして周方向に向かう波状に形成されたが、これに限らず、各摩擦面が、垂直抗力に対し、その周方向において傾斜していればよい。

以上のように、本発明に係るトルクリミッタは、低コストおよび小型化する場合において有用であり、特に、ロータリーダンパに適用する場合に適している。

１ ロータリーダンパ
５ 入力軸
６ 出力軸
７ フロントカバー
８ ハブプレート
９ 中間伝達部
１０ トルクリミッタ
２０ ハブ部
２１ スプライン孔
２２ フランジ部
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 第１窓部
２５ 突出部
３０ａ，３０ｂ 中間プレート
３１ａ，３１ｂ 嵌合孔
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ 第２窓部
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ スプリング
４０ 摩擦プレート
４１ａ，４１ｂ 一対の摺接プレート
４２ 皿バネ
４３ 押さえ部材
４５ リベット
５０ 摩擦材
θ 傾斜角
Ｓ 放射線
μ 摩擦係数

Claims (4)

1. 回転軸を中心に回転可能な第１回転部材と、前記第１回転部材に対し、軸方向に対向して配設されると共に回転軸を中心に回転可能な第２回転部材と、前記第１回転部材と前記第２回転部材とが軸方向において当接するように付勢可能な付勢部材と、を備え、当接した前記第１回転部材と前記第２回転部材との間で伝達されるトルクが限界トルクを超えた場合、動力伝達を遮断可能なトルクリミッタにおいて、
   前記付勢部材からの垂直抗力に直交する直交面に対し、前記第１回転部材と前記第２回転部材とが当接するそれぞれの摩擦面の少なくとも一部は、その周方向において傾斜していることを特徴とするトルクリミッタ。
2. 前記第１回転部材と前記第２回転部材とが当接するそれぞれの摩擦面は、前記第１回転部材の回転軸と前記第２回転部材の回転軸とが同軸となるように位置決め可能な面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ。
3. 前記第１回転部材の摩擦面は、前記回転軸を中心に周方向へ向かう波状に形成され、
   前記第２回転部材の摩擦面は、前記第１回転部材の摩擦面に対し相補的形状となるように、前記回転軸を中心に周方向へ向かう波状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のトルクリミッタ。
4. 前記第１回転部材は、前記第２回転部材を挟んで、その両側に一対設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。

Images