JP2017110749A

JP2017110749A - 過負荷保護装置

Info

Publication number: JP2017110749A
Application number: JP2015246232A
Authority: JP
Inventors: 友祐佐藤; Yusuke Sato
Original assignee: Sanwa Tekki Corp
Current assignee: Sanwa Tekki Corp
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2035-12-17
Also published as: JP6601873B2

Abstract

【課題】部材間の摩擦接触をなく、製品寿命の長い過負荷保護装置を提供する。
【解決手段】駆動源に接続されて回転自在のフライホイール３と、駆動対象に接続され、フライホイール３をこれとの間に隙間をおいて収容し、フライホイール３と相対回転自在のケーシング４とで過負荷保護装置１を構成する。ケーシング４内の密閉領域１２には、磁場Ｍの印加により粘性硬度が増加する磁気粘性流体７を封入する。磁石５，６をケーシング４の軸方向対向位置に固定し、フライホイール３とケーシング４との隙間に磁場Ｍを形成する。磁石５，６が印加した磁場Ｍにより、ケーシング４又はフライホイール３の回転に磁気粘性流体粘性７の粘性抵抗を付与して、ケーシング４とフライホイール３を一体的に回転させることにより駆動力を伝達する一方、粘性抵抗に打ち勝つ過大負荷によりケーシング４とフライホイール３とを相対回転させて負荷を制限する。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動源から駆動力を駆動対象に伝達する一方、駆動対象の過大負荷がかかったときに駆動対象を切断する過負荷保護装置に関する。

従来、回転伝達機構に過負荷が生じて回転の伝達を遮断する過負荷保護装置が特許文献１に記載されている。この過負荷保護装置は、入力側のハブと、このハブの軸方向に設けられた複数の貫通孔に鋼球をそれぞれ保持する出力側のセンターフランジと、センターフランジと軸方向に対向して、鋼球と係合する円錐状凹部を有するハブフランジと、鋼球をバネによりハブフランジ方向に押圧する押圧プレートとを備える。通常回転伝達時に、鋼球を介してハブの回転がセンターフランジに伝達されるが、センターフランジの過負荷時に、鋼球がバネの付勢に抗して移動し、ハブフランジの凹部から離脱し、センターフランジへの回転が遮断されて、過大な負荷が伝達されることを防止している。

特開２００９−２５７４０４号公報

上記従来の過負荷保護装置においては、設定トルク以下の通常回転伝達時に回転を伝達するための摩擦力が生じ、また過負荷時に駆動源と駆動対象との接続部材の相対回転による滑りが生じるので、設定トルクの範囲の内外を問わず、摩擦接触する部材が磨耗し、経年劣化が生じ易い。
そこで本発明は、部材間の摩擦接触を回避し、製品寿命の長い過負荷保護装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明においては、駆動源からの駆動力を受けて駆動対象に伝達する一方、駆動対象から駆動源への過大負荷の伝達を制限する過負荷保護装置１を、駆動源と駆動対象との間に介設する。過負荷保護装置１は、駆動源又は駆動対象の一方に接続される回転自在に支持されるフライホイール３と、駆動源又は駆動対象の他方に接続され、フライホイール３との間に隙間をおいてこれを収容して密閉領域１２を形成し、フライホイール３と相対回転自在に支持されたケーシング４とを具備する。ケーシング４の密閉領域内には、磁場Ｍの印加により粘性硬度が増加する磁気粘性流体７を封入する。フライホイール３及びケーシング４を磁気回路の一部として密閉領域１２のフライホイール３とケーシング４との隙間に磁場Ｍを形成する磁石５，６をケーシング４又はフライホイール３に固定する。磁石５，６が印加した磁場Ｍにより、ケーシング４又はフライホイール３の回転に磁気粘性流体粘性７の粘性抵抗を付与して、ケーシング４とフライホイール３を一体的に回転させることにより駆動力を伝達する一方、粘性抵抗に打ち勝つ過大負荷によりケーシング４とフライホイール３とを相対回転させることで負荷の伝達を制限する。
フライホイール３は、駆動源に接続されて駆動力を受ける回転自在に支持された回転軸部材２を備える。ケーシング４は、駆動対象に接続しこれと一体的に回転自在に支持する。
磁石５，６は、フライホイールに対するケーシングの軸方向の対向位置に固定する。
磁石６は、ケーシングに固定位置を変更可能に装着する。

本発明の装置は、駆動源側と負荷側との間に磁気粘性流体を介在させるため、部材間の摩擦接触がなく、摩耗を回避することができるから、製品寿命の長期化を図ることができる。

本発明に係る過負荷保護装置の概略的断面図である。図１の過負荷保護装置の磁気回路の説明図である。他の実施形態に係る過負荷保護装置の磁気回路の説明図である。図１の過負荷保護装置の回転速度に対する回転トルクの関係を示すグラフである。図１の過負荷保護装置の可動磁石の固定位置に対する回転トルクの関係を示すグラフである。

図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１において、本発明に係る過負荷保護装置１は、図示しない駆動源とこの駆動力を受ける駆動対象との間に介設されるものである。過負荷保護装置１は、駆動源に接続される回転軸部材２と、この回転軸部材２上にキー結合されるフライホイール３と、駆動対象に接続され、回転軸部材２が貫通すると共にフライホイール３を収容するケーシング４と、ケーシング４に固定される磁石５，６と、ケーシング４内に充填封入される磁気粘性流体７とを具備する。

回転軸部材２は、駆動源に連結される一端部の小径部２ａをケーシング４の前部の軸受け８で、大径部の他端部２ｃを軸受け９でケーシング４に相対回転自在に軸支される。回転軸部材２の中間部には、フライホイール３をキー結合させる円錐台状の結合部２ｃを備える。

フライホイール３は、円盤状の磁性材又は非磁性材からなり中心を回転軸部材２の結合部２ｃに固定される。

ケーシング４は、一端部に駆動対象に連結される接続部１３を備え、駆動力が伝達される駆動対象と一体的に回転可能である。ケーシング４は、略円筒状の磁性材からなり、フライホイール３を内壁から隙間を形成して収容する。ケーシング４とフライホイール３及び回転軸部材２との間には、回転軸部材２上のシール材１０，１１によって密閉領域１２が形成される。

ケーシング４の両端壁には、同軸のリング状の永久磁石材料からなる固定磁石５と可動磁石６とが互いに対向して固定される。固定磁石５と可動磁石６は、ケーシング４及びフライホイール３を磁気回路として、密閉領域１２を横切る磁場Ｍを形成する。可動磁石６は、ケーシング４に螺合するホルダに保持され、軸線方向に位置変更可能に固定される。

磁気粘性流体７は、密閉領域１２に充填封入される。磁気粘性流体７は、固定磁石５と可動磁石６による磁場Ｍにより、その粘性硬度が高まり、フライホイール３の回転に対して通常より大きな摩擦力のような抵抗力が発生し、ケーシング４をフライホイール３と一体回転させることにより、駆動源の駆動力がケーシング４に伝達される。磁気粘性流体７は、フライホイール３に対して一定の抵抗力を発生するが、駆動力が伝達される駆動対象の負荷が過大になると、粘性の硬度による抵抗力に打ち勝ってケーシング４がフライホイール３に追随することができず、相対回転することにより、伝達される駆動力を制限する。伝達可能な最大負荷は、可動磁石６の固定磁石５に対する相対位置に応じた磁場Ｍの強度を調整して、磁気粘性流体７の粘性硬度を調整することにより設定できる。

この過負荷保護装置１においては、フライホイール３が磁性材からなる場合、図２に示すように、固定磁石５及び可動磁石６によって、ケーシング４及びフライホイール３を磁気回路とする密閉領域１２を横切る磁場Ｍを形成し、これにより磁気粘性流体７の粘性硬度が高まって、ケーシング４がフライホイール３と一体的に回転し、回転軸部材２に接続された駆動源の駆動力が、ケーシング４に接続された駆動対象に伝達される。このとき、図４に示すように、駆動源に接続された回転軸部材２の回転速度が上がるほど、駆動対象に接続されたケーシング４へ伝達可能な回転トルクは小さくなる。伝達可能な負荷の範囲であれば、駆動対象に駆動力が伝達されて駆動源に負荷がかかった状態でホイール３とケーシング４が一体回転するが、この負荷が過大になると、磁気粘性流体７の粘性の硬度に打ち勝ってフライホイール３がケーシング４に対して相対回転する空回り状態となり、ケーシング４へ伝達される駆動力が制限されて、駆動源にかかる過大な負担が回避される。磁気粘性流体７の粘性の硬度は、磁場Ｍの強度に応じて変わるため、図５に示すように、可動磁石６の固定磁石５に対する相対的な固定位置を変更すれば、駆動力の回転トルクを調整でき、この結果、伝達可能な最大負荷を設定できる。

フライホイール３が磁性材からなる場合、固定磁石５及び可動磁石６によって、図３に示すように、磁石５，６間でフライホイール３を軸方向に一様に磁場Ｍが形成される。これにより磁気粘性流体７の粘性硬度が高まって、ケーシング４がフライホイール３と一体的に回転し、回転軸部材２に接続された駆動源の駆動力がケーシング４に接続された駆動対象に伝達され、駆動対象の負荷が過大になると、ケーシング４への駆動力が制限されて駆動源にかかる過大な負担が回避される。

なお、磁石５，６には、永久磁石の代わりに電磁石を用いてもよい。この場合には、コイルの電流を増減することにより、磁場の強度Ｍを調整して、伝達する駆動力の制限を調整することができる。
また、永久磁石を用いた場合の磁石の取り外し機構を設けたり、電磁石を用いた場合のコイルへの電流の遮断手段によって、瞬時に駆動力を切り離す機能を具備させることができる。

１過負荷保護装置
２回転軸部材
３フライホイール
４ケーシング
５固定磁石
６可動磁石
７磁気粘性流体
８軸受け
９軸受け
１０シール材
１１シール材
１２密閉領域
Ｍ磁場

Claims

駆動源からの駆動力を受けて駆動対象に伝達する一方、駆動対象から駆動源への過大負荷の伝達を制限する過負荷保護装置において、
前記駆動源又は駆動対象の一方に接続される回転自在に支持されたフライホイールと、
前記駆動源又は駆動対象の他方に接続され、前記フライホイールとの間に隙間をおいてこれを収容して密閉領域を形成し、フライホイールと相対回転自在に支持されたケーシングと、
このケーシングの密閉領域内に封入され磁場の印加により粘性硬度が増加する磁気粘性流体と、
前記フライホイール及び前記ケーシングを磁気回路の一部として前記密閉領域のフライホイールとケーシングとの隙間に磁場を形成するように、ケーシング又はフライホイールに固定される磁石とを具備し、
前記磁石が印加した磁場により、前記ケーシング又は前記フライホイールの回転に磁気粘性流体の粘性抵抗を付与して、ケーシングとフライホイールを一体的に回転させることにより駆動力を伝達する一方、粘性抵抗に打ち勝つ過大負荷によりケーシングとフライホイールとを相対回転させることで負荷の伝達を制限することを特徴とする過負荷保護装置。
前記フライホイールは、前記駆動源に接続されて駆動力を受ける回転自在に支持された回転軸部材を備え、
前記ケーシングは、前記駆動対象に接続され一体的に回転自在に支持されることを特徴とする請求項１に記載の過負荷保護装置。
前記磁石は、前記フライホイールに対する前記ケーシングの軸方向の対向位置に固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の過負荷保護装置。
前記磁石は、前記ケーシングに固定位置を変更可能に装着されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の過負荷保護装置。