JP2018013148A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】液圧拡張室の破損を防止して長期にわたって安定して作動するとともに、油の使用量を抑制したトルクリミッタを提供する。【解決手段】軸部材１０及び筒部材２０のうちの一方の部材は、トルクの伝達を行うときに、一方の部材の周面を他方の部材の周面に向けて押し付けるための液圧拡張室３２を有する。液圧拡張室３２は、一方の部材の略軸方向に延在している。液圧拡張室３２は、環状の第１部材３３と環状の第２部材３４とを軸方向両外側において互いに接合する環状の溶接部８３，８４と、軸方向の少なくとも一方側において、液圧拡張室３２に連通するとともに液圧拡張室３２より大きい径方向断面積を有する油だまり３７，３８を備えており、油だまり３７，３８には、一方の部材とは別部材のスペーサ７１，７２が配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達装置において、過大なトルクが作用したときに動力の伝達を遮断するトルクリミッタに関する。

トルクリミッタは、例えば鉄鋼用の圧延機に使用されている。圧延機では、スラブをロールの間に通して平板等に加工している。ロールは、動力伝達装置を介してモータで駆動されている。スラブがロールにかみ込んだときには、ロールの駆動装置に過大なトルクが作用する。このとき、トルクリミッタが作動して、モータからロールに伝達されている動力を遮断することにより、駆動装置の損傷を防止している。特許文献１では、図５に示す構造のトルクリミッタ８０が開示されている。

このトルクリミッタ８０は、軸部材１０と、この軸部材１０に外嵌した筒部材２０とを備えている。筒部材２０は、転がり軸受４１，４２によって回転自在に支持されている。
軸部材１０の軸端には取付フランジ１１が形成されており、図示しないロールと連結されている。
筒部材２０は、環状の連結部材２１とその外周に嵌め合わされた液圧装置３１とを備えている。連結部材２１の軸端には取付フランジ２２が形成されており、図示しないモータの出力軸と連結されている。液圧装置３１は、内筒部材３３と外筒部材３４とを備えており、両軸端部で溶接接合されることによって液圧拡張室３２が形成されている。

筒部材２０と軸部材１０との間でトルクを伝達するときには、環状の液圧拡張室３２に油が高圧で封入される。この油圧によって液圧拡張室３２が径方向に拡張し、連結部材２１が軸部材１０の外周摩擦面１２に押しつけられる。これにより筒部材２０と軸部材１０との間に生じた摩擦力によって、トルクを伝達することができる。液圧拡張室３２に封入された油は、封止バルブ３５で密封されている。

一方、スラブがロールにかみ込んで軸部材１０がロックしたときには、筒部材２０と軸部材１０との間ですべりが生じて、筒部材２０が回転する。軸部材１０には断面が略Ｌ字形状の係止部材３６が取り付けられているので、封止バルブ３５の端部が係止部材３６によって切断される。これによって、液圧拡張室３２の油が外部に放出されるので、筒部材２０と軸部材１０の摩擦係合が解除される。

一般的に、外筒部材と内筒部材の軸方向端部を溶接接合することによって液圧拡張室を形成している液圧装置では、油を封入したときに液圧拡張室が径方向に拡張するため、溶接部が破損する場合がある。特許文献１のトルクリミッタ８０では、液圧拡張室３２の両端に油だまり８１，８２を形成することによって、液圧拡張室３２が拡張したときの応力を油だまり８１，８２の内周に分散している。これによって、溶接部８３，８４に生じる応力を低減して、その破損を防止している。

特開２０１１−１８５４０１号公報

特許文献１の液圧装置３１では、油だまり８１，８２は、軸方向断面の形状が略長方形で形成されている。この長方形の頂点は、比較的大きい曲率の円弧で形成されている。このため、液圧拡張室３２に油を封入したときには、頂点の部分に応力が集中する。このため、従来のトルクリミッタ８０では、溶接部８３，８４に生じる応力を低減できる一方、依然として、溶接部８３，８４以外の部分で応力の高い箇所が存在しており、最悪の場合、液圧拡張室３２が破損する恐れがあった。

液圧拡張室３２の各油だまり８１，８２において局所的な応力の集中を防止するためには、全周にわたってできるだけ一様な応力分布にすることが望ましい。そのためには、各油だまり８１，８２においてその頂点を形成する円弧の半径を大きくする等によって、油だまり８１，８２の内周面をできる限り曲率の小さい面で形成する必要がある。
しかし、油だまり８１，８２が半径の大きい円弧で形成されている場合には、その容積が増大してしまう。容積が大きい場合には、トルクリミッタ８０が作動して封止バルブ３５が切断されたときに、大量の油が飛散するので、使用環境が悪化するという問題がある。また、再度油を封入するときには、油の量が多いため封入に要する時間が長くなり、圧延設備の稼働率が低下するとともに油の費用が増大する。この結果、圧延コストが上昇するという問題がある。

以上の状況に鑑み、本発明は、液圧拡張室の破損を防止して長期にわたって安定して作動するとともに、油の使用量を抑制したトルクリミッタを提供することを目的としている。

本発明は、軸部材と、この軸部材に外嵌した筒部材とを備え、前記軸部材及び前記筒部材のうちの一方の部材は、その一方の部材と、前記筒部材及び前記軸部材のうちの他方の部材との間でトルクの伝達を行うときに、前記一方の部材の周面を前記他方の部材の周面に向けて押し付けるための液圧拡張室を有し、前記液圧拡張室は、前記一方の部材の略軸方向に延在し、前記一方の部材は、前記一方の部材の周面を有する環状の第１部材と、前記第１部材に前記液圧拡張室を介して対向する環状の第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とを前記液圧拡張室の軸方向両外側において互いに接合する環状の溶接部と、前記液圧拡張室の軸方向の少なくとも一方側において、前記液圧拡張室に連通するとともに前記液圧拡張室より大きい径方向断面積を有する油だまりを備えており、前記油だまりには、前記一方の部材とは別部材のスペーサが配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、液圧拡張室の破損を防止して長期にわたって安定して作動するとともに、油の使用量を抑制したトルクリミッタを提供することができる。

本発明の一実施形態であるトルクリミッタの軸方向断面の要部拡大図である。 第１油だまりの形状を説明する要部拡大図である。 第２油だまりの形状を説明する要部拡大図である。 第１油だまりに挿入されるスペーサの形態を説明する正面図である。 従来構造のトルクリミッタの軸方向断面図である。

以下、本発明の実施形態を図によって詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態（本実施形態）であるトルクリミッタ１５の軸方向断面における要部拡大図である。本実施形態のトルクリミッタ１５は、液圧拡張室３２と連通する油だまり３７，３８の形態に特徴がある。その他の形態は、従来のトルクリミッタ８０と同様である。そこで、共通の構成については同一の番号を付して、図５を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、回転軸線ｍの方向を軸方向といい、回転軸線ｍと直交する向きを径方向、回転軸線ｍの周りを周回する方向を周方向という。

トルクリミッタ１５は、鉄鋼を圧延して鋼板などを製造する圧延機などに使用されており、ロール（図示を省略）と、このロールを駆動するモータ（図示を省略）との間に組み込まれている。図５において、ロールは、トルクリミッタ１５の右側に配置されており、モータは左側に配置されている。以下の説明では、図５の右側をロール側、左側をモータ側という場合がある。

本実施形態のトルクリミッタ１５は、図５に示すように、一方の部材としての筒部材２０と、他方の部材としての軸部材１０とを有しており、筒部材２０は、軸部材１０に外嵌されている。

軸部材１０は、中実の段付き円筒で、軸方向の略中央に他方の部材の周面としての外周摩擦面１２が形成されている。外周摩擦面１２は、軸方向に延在する円筒面で、低温窒化処理が施されて６００Ｈｖ以上の硬さになっている。外周摩擦面１２よりモータ側の軸端には、外周摩擦面１２より小径で円筒形状の段部１３が形成されていて、その外周には転がり軸受４１が装着されている。外周摩擦面１２よりロール側の外周には転がり軸受４２が装着されている。組立を容易にするために、転がり軸受４１及び転がり軸受４２には、それぞれマグネト玉軸受が使用されている。軸部材１０のロール側の軸端には、円板状の取付フランジ１１が形成されており、ロールと連結されている。
軸部材１０には、転がり軸受４２より取付フランジ１１の側の外周に、断面が略Ｌ字形状の係止部材３６が締りばめの状態で取り付けられている。

筒部材２０は、環状の連結部材２１と環状の液圧装置３１とで構成されている

連結部材２１は、スリーブ２３と取付フランジ２２を一体に備えている。
取付フランジ２２は、円板状で、スリーブ２３のモータ側の軸端に形成されており、モータと連結されている。
スリーブ２３は、回転軸線ｍと同軸の円筒形状で、内周摩擦面２４と外周篏合面２５は互いに同軸の円筒面である。内周摩擦面２４には低温窒化処理が施されており、６００Ｈｖ以上の硬さになっている。内周摩擦面２４は、軸部材１０の外周摩擦面１２と嵌め合わされている。

内周摩擦面２４は一方の部材の周面である。軸部材１０と筒部材２０との間でトルク伝達を行うときには、他方の部材の周面としての軸部材１０の外周摩擦面１２に押し付けられて、摩擦係合するようになっている。外周摩擦面１２と内周摩擦面２４との間には、焼付き防止用の潤滑油であるタービンオイルやトラクションオイルが充填されている。

内周摩擦面２４の内径寸法は、外周摩擦面１２の外径寸法よりわずかに大きい。このため、単にスリーブ２３を軸部材１０の外周に嵌め合わせただけの状態では、連結部材２１と軸部材１０は互いに回転自在である。連結部材２１には、取付フランジ２２の径方向内方に軸方向に貫通する穴が形成されており、その内周に、転がり軸受４１が組み付けられている。転がり軸受４１は、連結部材２１を、軸部材１０に対して回転自在に支持している。

液圧装置３１は、それぞれ略円筒形状の外筒部材３４と内筒部材３３とが互いに同軸に嵌め合わされた構成である。液圧装置３１の内周、すなわち内筒部材３３の内周は、回転軸線ｍと同軸の円筒面であり、スリーブ２３の外周篏合面２５に嵌め合わされている。こうして、液圧装置３１と連結部材２１とが一体に組み合わされて、筒部材２０が形成されている。また、筒部材２０では、内筒部材３３は連結部材２１とともに第１部材を構成しており、外筒部材３４は第２部材を構成している。

内筒部材３３は、外筒部材３４の内周に嵌め合わされている。内筒部材３３及び外筒部材３４は、軸方向の両端部で互いに溶接接合されて、溶接部８３，８４が形成されている。内筒部材３３と外筒部材３４とで径方向に挟まれることによって、軸方向に延在する液圧拡張室３２が形成されている。
液圧拡張室３２の軸方向両側に、それぞれ液圧拡張室３２に連通する油だまり３７，３８が形成されている。各油だまり３７，３８の形態については後で詳細に説明する。

外筒部材３４には、液圧拡張室３２に連通する油通路４９が形成されている。油通路４９は、外筒部材３４の外周に開口しており、その開口部には、封止バルブ３５が取り付けられている。
封止バルブ３５は、黄銅製で、略円筒形状である。その軸線にそって穴５０が形成されており、穴５０は封止バルブ３５の長手方向の一端にのみ開口している。開口端とは反対側の他端では、穴５０は、封止バルブ３５の端面の近傍まで形成されているに過ぎず、当該他端では、穴５０は閉鎖されている。
封止バルブ３５は、穴５０の開口側が、油通路４９を介して液圧拡張室３２とつながる向きで、外筒部材３４に装着されている。このとき、封止バルブ３５の閉鎖側の端部が、外筒部材３４の外周から突出しており、穴５０が外筒部材３４の外周面２６よりも径方向外方に位置するように組み付けられている。こうして、封止バルブ３５より内側では、液圧拡張室３２が密封された空間になっている。

外筒部材３４には、液圧拡張室３２よりロール側の内周に、転がり軸受４２が保持されている。こうして、筒部材２０は、転がり軸受４１と転がり軸受４２によって、軸部材１０に対して回転自在に支持されている。

次に、トルクリミッタ１５の動作について説明する。
モータの回転トルクをロールに伝達するときには、液圧拡張室３２に油等の液体が高圧で封入されている。この圧力によって、液圧拡張室３２が径方向に広がるので、スリーブ２３が径方向内方に付勢され、スリーブ２３の内周摩擦面２４が軸部材１０の外周摩擦面１２に押し付けられている。このため、外周摩擦面１２と内周摩擦面２４との間の摩擦力によって、モータの動力をロールに伝達することができる。

断面略Ｌ字形状の係止部材３６は、径方向延在部５４と、軸方向延在部５５とを有する。径方向延在部５４は、軸部材１０の外周から液圧装置３１の端面に沿って略径方向に延びている。軸方向延在部５５は、径方向延在部５４の径方向外方の端部につながって、液圧装置３１の外周面２６（外筒部材３４の外周面２６である）に沿って軸方向に延在している。係止部材３６の軸方向延在部５５は、封止バルブ３５の一端部と周方向に係合されている。
液圧拡張室３２に油等が高圧で封入されているときには、軸部材１０と筒部材２０は同時に回転する。したがって、係止部材３６及び封止バルブ３５は、相対的な位置を保持した状態で回転軸線ｍの周りを回転する。

一方、スラブの噛み込み等によってロールがロックしたときには、軸部材１０の回転が停止する。モータの駆動トルクは外周摩擦面１２と内周摩擦面２４との間の摩擦力より大きいので、外周摩擦面１２と内周摩擦面２４との間ですべりが生じる。このとき、スリーブ２３が回転するのに伴って、液圧装置３１が回転する。軸部材１０がロックしているので、封止バルブ３５が、係止部材３６に対して周方向に相対的に変位する。このため、外筒部材３４より径方向に突出した封止バルブ３５の頭部が切断される。これにより、液圧拡張室３２の油が外部に流出して、液圧拡張室３２の圧力が低下するので、軸部材１０と筒部材２０の摩擦係合が解除される。こうして、トルクリミッタ１５は、過負荷が作用した時に、動力の伝達を遮断することができる。なお、軸方向延在部５５の内周と外筒部材３４の外周との間にはわずかなすきまが設けられている。したがって、係止部材３６は、液圧装置３１の回転を阻害しない。

図１から図３によって、液圧装置３１に形成されている液圧拡張室３２、及び、油だまり３７，３８の形態について詳細に説明する。以下の説明では、ロール側に形成されている油だまり３７を第１油だまりといい、モータ側に形成されている油だまり３８を第２油だまりという。
図２は、本実施形態の第１油だまり３７の軸方向断面図であり、従来構造におけるロール側油だまり８１の形状を重ねて示している。図２では、従来構造の形状を実線で示すとともに、本実施形態の形状を破線で示している。図３は、本実施形態の第２油だまり３８の軸方向断面図であり、図２と同様に、従来構造におけるモータ側油だまり８２の形状を重ねて示している。
なお、図２及び図３においても、図１と同様に、図の右側をロール側、左側をモータ側という。

図１に示したように、液圧装置３１では、内筒部材３３が外筒部材３４の内周に同軸にはめ合わされており、軸方向の両端部で互いに溶接接合されることによって、液圧拡張室３２、及び、油だまり３７，３８が形成されている。
内筒部材３３は、炭素鋼で形成されており、筒状部５８と、環状の第１突出部５９とを有する。筒状部５８は回転軸線ｍと同軸の円筒形状である。その外周面６０は回転軸線ｍと同軸の円筒面であって、軸方向中央の所定の領域は、液圧拡張室３２の径方向内方の周面を形成している。第１突出部５９は、全周にわたって筒状部５８のロール側の軸端から径方向外方に突出している。

外筒部材３４は、炭素鋼で形成されており、内筒部材３３の筒状部５８と径方向に対向する内周面６３を有している。内周面６３は、回転軸線ｍと同軸の円筒面で、液圧拡張室３２の径方向外方の周面を形成している。内周面６３と外周面６０は、径方向にすきまをもって対向しており、軸方向の両端部では中央部に比べて小さいすきまになっている。
外筒部材３４には、内周面６３よりロール側に所定寸法離れた位置において、外筒部材３４の内周から径方向内方に突出する第２突出部６４が形成されている。また、内周面６３よりモータ側では、内周面６３よりモータ側に所定寸法離れた位置において、外筒部材３４の内周から径方向内方に突出する第３突出部６５が形成されている。第３突出部６５は、径方向内方に突出する径方向突出部６６と、その内周端からロール側に向けて屈曲した軸方向突出部６７とを有している。

次に、図２を参照して説明する。内筒部材３３と外筒部材３４とを組み合わせたときには、内筒部材３３のロール側では、第２突出部６４の内周は、第１突出部５９の外周と接している。当該接触部が全周にわたって溶接接合されることによって、第１突出部５９と第２突出部６４とが一体化されている。すなわち、第１部材としての内筒部材３３の軸方向の一端と、第２部材としての外筒部材３４の軸方向の一端とが、液圧拡張室３２の軸方向外側で、全周にわたって環状の溶接部８３で接合されている。これにより、液圧拡張室３２と連通する第１油だまり３７が形成されている。

第１油だまり３７は、外筒部材３４のロール側に径方向に形成された側面ｇ、側面ｇの外周端につながり回転軸線ｍと同軸で円筒形状の円筒面ｆ、第１突出部５９及び第２突出部６４のモータ側に径方向に形成された側面ａ及びｈ、筒状部５８の外周面６０、及び、これらをつなぐ円弧１、円弧２を備えている。これらの第１油だまり３７を形成する各面を「第１油だまりの内周面」という場合がある。軸方向断面では、側面ａ及び外周面６０は、円弧１によって滑らかにつながっており、側面ｈ及び円筒面ｆは、円弧２によって滑らかにつながっている。
本実施形態（破線）では、円弧１及び円弧２のロール側の端が、溶接部８３の近傍まで延在している。これにより、円弧１及び円弧２の曲率を可能な限り小さくすることが出来る。

次に、図３を参照して説明する。また、内筒部材３３のモータ側では、軸方向突出部６７のロール側端部と、筒状部５８のモータ側端部とが接している。当該接触部が全周にわたって溶接接合されることによって、第３突出部６５と筒状部５８とが一体化されている。すなわち、第１部材としての内筒部材３３の軸方向の他端と、第２部材としての外筒部材３４の軸方向の他端とが、液圧拡張室３２の軸方向外側で、全周にわたって環状の溶接部８４で接合されている。これにより、液圧拡張室３２と連通する第２油だまり３８が形成されている。

第２油だまり３８は、外筒部材３４のモータ側に径方向に形成された側面ｃ、側面ｃの外周端につながり回転軸線ｍと同軸で円筒形状の円筒面ｂ、第３突出部６５のロール側に径方向に形成された側面ｄ、軸方向突出部６７の外周に形成され回転軸線ｍと同軸で円筒形状の円筒面ｅ、筒状部５８の外周面６０、及び、これらをつなぐ円弧３、円弧４を備えている。これらの第２油だまり３８を形成する各面を「第２油だまりの内周面」という場合がある。軸方向断面では、円筒面ｂ及び側面ｄは、円弧３によって滑らかにつながっており、円筒面ｅ及び側面ｄは、円弧４によって滑らかにつながっている。
本実施形態（破線）では、円弧４のロール側の端が、溶接部８４の近傍まで延在している。このため、円弧４、及びこれと径方向に対向する円弧３の曲率を可能な限り小さくすることができる。

液圧拡張室３２に高圧で油を封入した時の、各油だまり３７，３８の内周面に生じる応力について、図２、図３によって説明する。

液圧拡張室３２に油を封入することにより、外筒部材３４の内周面６３と内筒部材３３の外周面６０とが互いに径方向に離れる向きに付勢される。外筒部材３４及び内筒部材３３に作用する力Ｆを、白抜き矢印で示している（図２参照）。
第１油だまり３７では、力Ｆによって、外筒部材３４と内筒部材３３を接合する溶接部８３の近傍で引張応力が生じる。

そこで、従来構造（実線）では、円筒面ｆの内径寸法Ｄ２を内周面６３の内径寸法Ｄ１より大径とすることによって、液圧拡張室３２より径方向断面積が大きい第１油だまり３７を形成している。これにより、外筒部材３４と内筒部材３３の接合部に生じる応力を、第１油だまり３７の内周面に分散することができる。
しかしながら、従来構造では、トルクリミッタ８０が作動したときに飛散する油の量を低減する等のために、油だまり８１の容積が小さいものとなっていた。このため、円弧１及び円弧２に相当する円弧の曲率を大きくせざるを得ず、図２におけるＥ１、Ｅ２で示した領域に応力集中が生じて、局所的に高い応力が生じていた。

これに対して、本実施形態（破線）では、円弧１及び円弧２のロール側の端が、溶接部８３の近傍まで延在することにより、円弧１及び円弧２が、従来構造に比べて小さい曲率で形成されている。このため、第１油だまり３７の内周面に局所的な応力の集中が生じるのを防止することが出来る。また、円弧１及び円弧２が溶接部８３と重ならないので、溶接部８３に局所的な応力集中が生じることがない。

こうして、本実施形態では、第１油だまり３７の内周面に局所的な応力の集中が生じるのを防止しつつ、力Ｆが作用したときの応力を第１油だまり３７の内周面に分散することができる。これにより、液圧拡張室３２の破損をより確実に防止することができる。

第２油だまり３８についても、図３に示すように、外筒部材３４及び内筒部材３３に作用する力Ｆによって、径方向突出部６６のロール側の側面ｄに引張応力が生じる。このため、第１油だまり３７と同様に、第２油だまり３８の内周面で局所的に応力が高くなる。
そこで、従来構造（実線）における第２油だまり３８では、円筒面ｂの内径寸法Ｄ３を内周面６３の内径寸法Ｄ１より大径とすることによって、液圧拡張室３２より径方向断面積が大きい第２油だまり３８を形成している。これにより、外筒部材３４と内筒部材３３の接合部に生じる応力を、第２油だまり３８の内周面に分散することができる。
しかしながら、従来構造では、円弧３、円弧４に相当する円弧の曲率を大きくせざるを得ず、図３におけるＥ３で示した領域で応力集中が生じて、局所的に高い応力が生じていた。

これに対して、本実施形態（破線）では、円弧４のロール側の端が、溶接部８４の近傍まで延在することにより、円弧３及び円弧４が、従来構造と比べて小さい曲率で形成されている。このため、第２油だまり３８の内周面に局所的な応力の集中が生じるのを防止することが出来る。また、円弧４が溶接部８４と重ならないので、溶接部８４に局所的な応力集中が生じることがない。

こうして、本実施形態では、第２油だまり３８の内周面に局所的な応力の集中が生じるのを防止しつつ、力Ｆが作用したときの応力を第２油だまり３８の内周面に分散することができる。これにより、液圧拡張室３２の破損をより確実に防止することができる。

次に、各油だまり３７，３８に挿入されているスペーサ７１，７２について説明する。
本実施形態では、円弧１から円弧４の曲率が格段に小さく形成されている。これに伴って、各油だまり３７，３８の容積が増大するが、スペーサ７１，７２を挿入することによって、各油だまり３７，３８の容積の増大を実質的に抑制している。

スペーサ７１，７２は、炭素鋼で形成されている。図４は、スペーサ７１の形態を説明するための説明図であって、図１において矢印Ｚの方向から見たときの、第１油だまり３７に組付けられたスペーサ７１の形状を示している。
スペーサ７１は、全体として略円環状であって、周方向に複数の分割片に分割されている。本実施形態では、スペーサ７１の組み付けを容易にするため、３つの分割片に分割されているが、この個数に限定されるものではない。

スペーサ７１の各分割片には、第１油だまり３７に挿入した状態において、軸方向に貫通するボルト穴７３が複数形成されている。第１油だまり３７を画定する外筒部材３４の側面ｇ（図１参照）には、当該ボルト穴７３に対応する位置で、軸方向にねじ穴が設けられている。各分割片は、外筒部材３４と内筒部材３３とが溶接接合される前に、外筒部材３４にボルト７４で固定されている。
本実施形態では、スペーサ７１を複数の分割片に分割するとともに、各分割片の周方向の長さＬの和が、分割されていないと仮定したときの全周の長さより小さくされている。このため、各分割片を一つずつ順に挿入することによって、第２突出部６４の内側に容易に挿入することができる。

図１に示すように、スペーサ７１の軸方向寸法Ｗ１は、第１油だまり３７の軸方向寸法Ｈ０よりわずかに小さい。また、スペーサ７１の外径面及び内径面と、側面７７とは、それぞれ回転軸線ｍに対して概ね４５°に傾斜した円すい面７５でつながっている。これによって、スペーサ７１の外径面及び内径面を、円筒面ｆ及び外周面６０に接近させた場合であっても、スペーサ７１が円弧１及び円弧２と接触することがない。
これにより、スペーサ７１と円弧１及び円弧２とが接触することによる、局所的な応力集中の発生を防止できる。また、スペーサ７１と第１油だまり３７の内周面とのすきまを小さくすることによって、第１油だまり３７の容積を実質的に減少させることが出来る。

また、スペーサ７１の側面７７には、凹部７６が形成されている。軸方向断面では、凹部７６は円弧形状である。スペーサ７１が第１油だまり３７に挿入されたときには、凹部７６は、溶接部８３と軸方向に対向する位置に形成されており、溶接部８３から離れる向きに凸となっている。
凹部７６は、溶接による影響を回避するために設けられている。内筒部材３３と外筒部材３４は、組み合わされた後、ロール側から溶接されている。このとき、溶接部８３では、溶融した金属がスペーサ７１側に盛り上がる場合がある。本実施形態では、凸部を形成しているので、溶融した金属が盛り上がった場合であっても、スペーサ７１と接触しない。
このため、トルクリミッタ１５の使用中においても、スペーサ７１と溶接部８３とが接触しないので、溶接部８３に局所的な応力の集中が生じるのを防止することができる。

第２油だまり３８においても、スペーサ７２が挿入されている。第２油だまり３８では、第１油だまり３７の場合に比べて、外筒部材３４へのスペーサ７２の取付方法が異なっている。第２油だまり３８では、円筒面ｂに径方向にねじ穴が形成されていて、各分割片が径方向に装着される。
第２油だまり３８においても、あらかじめスペーサ７２が挿入された後、内筒部材３３と外筒部材３４が組み合わされて、内周側から溶接されている。
スペーサ７２の軸方向長さＨ２は、外筒部材３４における、側面ｃと第３突出部６５との軸方向のすきまＨ３とほぼ等しいか僅かに小さい寸法である。また、スペーサ７２の内径寸法Ｄ４は、筒状部５８の外径寸法Ｄ５よりわずかに大径である。
こうして、スペーサ７２と第２油だまり３８の内周面とのすきまを小さくすることによって、第２油だまり３８の容積を実質的に減少させることが出来る。

また、スペーサ７２の内周には、凹部７８が形成されている。軸方向断面では、凹部７８は円弧形状である。スペーサ７２が第１油だまり３８に挿入されたときには、凹部７８は、溶接部８４と径方向に対向する位置に形成されており、溶接部８４から離れる向きに凸となっている。
凹部７８は、スペーサ７１における凹部７６と同様に、溶接による影響を回避するために設けられており、溶接部８４において、溶融した金属が盛り上がった場合であっても、スペーサ７２と接触しない。
このため、トルクリミッタ１５の使用中においても、スペーサ７２と溶接部８４とが接触しないので、溶接部８４に局所的な応力の集中が生じるのを防止することができる。

なお、スペーサ７１，７２の材質は、溶接による熱影響を受けて変形しないものであればよく、銅やアルミニウムなどを適宜使用できる。

以上説明したように、本実施形態の各油だまり３７，３８では、各油だまり３７，３８の内周面に局所的に高い応力が生じるのを防止して、液圧拡張室３２の破損を防止することができるとともに、外筒部材３４とは別部材のスペーサ７１．７２が配置されることによって、封入される油の体積を大幅に削減することができる。

このため、本実施形態では、トルクリミッタ１５が作動して封止バルブ３５が切断された場合であっても、飛散する油の量が少ないので使用環境の悪化を防止できる。また、トルクリミッタ１５に再度油を封入するときには、短時間で封入することができるので、圧延設備の稼働率が向上する。更に、油の消費量を削減できるので、圧延コストを削減することができる。

こうして、本実施形態のトルクリミッタ１５では、液圧拡張室３２の破損を防止して長期にわたって安定して作動するとともに、油の使用量を抑制することができる。

本実施形態では、液圧拡張室３２の軸方向両側にそれぞれ第１油だまり３７及び第２油だまり３８を形成しているが、いずれか一方であってもよい。液圧装置３１の搭載スペースに余裕がある場合には、内筒部材３３及び外筒部材３４の板厚を増大する等によって、液圧拡張室３２の破損をより確実に防止できる。

尚、本実施形態のトルクリミッタ１５では、液圧拡張室３２が、筒部材２０の内部に形成されていたが、液圧拡張室３２は、軸部材１０の内部に形成されていても良い。
この場合、例えば、封止バルブ３５は、軸方向に延在するように設置され、その先端部が、軸部材１０の軸方向の端面よりも軸方向に突出するように設置される。封止バルブ３５の先端部を係止する係止部材３６は、筒部材２０に設置され、軸部材１０の軸方向の端面に沿って径方向に延在するように設置される。これにより、軸部材１０が筒部材２０に対して相対回転した場合に、封止バルブ３５の先端部を破壊することができて、高価な機械の破損を防止することができる。

また、本実施形態のトルクリミッタ１５では、筒部材２０において、軸部材１０と摩擦係合する内周摩擦面２４を有する連結部材２１と、液圧拡張室３２を有する液圧装置３１とが別体であったが、連結部材２１と液圧装置３１とが一体に形成された構成であっても良い。

また、本実施形態のトルクリミッタ１５では、液圧拡張室３２を径方向に拡張するために使用する液体が油であったが、これに限定されるものではなく、水等、油以外の如何なる液体であっても良い。

１０：軸部材、１２：外周摩擦面、１５：トルクリミッタ、２０：筒部材、２１：連結部材、２３：スリーブ、２４：内周摩擦面、２６：外周面（液圧装置）、３１：液圧装置、３２：液圧拡張室、３３：内筒部材、３４：外筒部材、３５：封止バルブ、３６：係止部材、３７：第１油だまり、３８：第２油だまり、５８：筒状部、５９：第１突出部、６０：外周面、６３：内周面、６４：第２突出部、６５：第３突出部、６６：径方向突出部、６７：軸方向突出部、７１：スペーサ、７２：スペーサ、７６：凹部、７８：凹部
（従来技術）８０：トルクリミッタ、８１：油だまり、８２：油だまり、８３：溶接部、８４：溶接部

Claims (2)

1. 軸部材と、この軸部材に外嵌した筒部材とを備え、
   前記軸部材及び前記筒部材のうちの一方の部材は、その一方の部材と、前記筒部材及び前記軸部材のうちの他方の部材との間でトルクの伝達を行うときに、前記一方の部材の周面を前記他方の部材の周面に向けて押し付けるための液圧拡張室を有し、
   前記液圧拡張室は、前記一方の部材の略軸方向に延在し、
   前記一方の部材は、
   前記一方の部材の周面を有する環状の第１部材と、
   前記第１部材に前記液圧拡張室を介して対向する環状の第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材とを前記液圧拡張室の軸方向両外側において互いに接合する環状の溶接部と、
   前記液圧拡張室の軸方向の少なくとも一方側において、前記液圧拡張室に連通するとともに前記液圧拡張室より大きい径方向断面積を有する油だまりを備えており、
   前記油だまりには、前記一方の部材とは別部材のスペーサが配置されてい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、
   前記スペーサの前記溶接部と対向する面には、前記溶接部から離れる向きに凸となる凹部を有することを特徴とするトルクリミッタ。

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