JP3732037B2 - トルク伝達構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁の操作機の操作軸などにトルクを伝達するトルク伝達構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば図７に示すように、弁の操作機１においては、その操作軸２に操作キャップ３を取り付け、キャップ３を操作棒（図示せず）等により回転駆動することにより、操作棒の駆動力をキャップ３を介して操作軸２に伝達し、弁を開閉するようにしている。キャップ３は、角錐状または角柱状に形成された操作軸２に嵌合する孔部４を形成することで、操作軸２の軸心廻りにおける廻り止めを行うとともに、シアーピン５により操作軸２に対して抜け止めしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような操作軸２とキャップ３との嵌合によって駆動力の伝達を行う方式では、弁の全開時や全閉時などに回転限度を越えた過大なトルクがキャップ３に加えられた場合も全てのトルクが操作軸２に伝達されるので、操作機１や弁などの操作対象装置が破損する問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題を解決するもので、過大なトルク伝達を防止できるトルク伝達構造を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明のトルク伝達構造は、一方の軸に形成した孔部の内部に、環状鍔部を形成した他方の軸を軸心廻りに回転自在に遊嵌し、環状鍔部に当接するトルク伝達リングを他方の軸に外挿して配置し、トルク伝達リングを環状鍔部に向けて押圧する弾性体を他方の軸の端面と孔部の奥端面との間に配置し、一方の軸の孔部開口側に弾性体の押圧力を受け止める受部を設けるとともに、一方の軸の孔部内周面とトルク伝達リングの外周面とに軸心廻りにおいて互いに係止する係止部を形成し、前記環状鍔部とトルク伝達リングの双方の当接面に周方向の一方向において係合する傾斜面と他方向において係合する傾斜面とを形成したものである。
【０００６】
上記した構成によれば、一方の軸と他方の軸の何れかを回転駆動することにより、入力のトルクをトルク伝達リングを介して伝達することができる。過大なトルクが負荷された時には、トルク伝達リングの傾斜面が環状鍔部の傾斜面に強く押し付けられるため傾斜面間でスリップが生じ、トルク伝達リングが軸心方向に移動するとともに弾性体が収縮し、その結果、環状鍔部に対してトルク伝達リングが空転し、過大なトルク伝達は防止される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１〜図６において、本発明の一実施形態におけるトルク伝達構造は先に図７を用いて説明したものと同様に、弁の操作機１の操作軸２に装着してトルクを伝達する操作キャップとして具現している。ここで、操作軸２は角錐状をなし、断面形状において四角形である。
【０００８】
図１に示したように、入力軸をなすキャップ３は、操作棒に嵌合する角錘状の入力軸部６と、孔部４を形成したソケット部７，８とを有しており、ソケット部７，８は入力軸部６側から進入させた六角穴つきボルト９で締結している。
開口側のソケット部７に対応する孔部４ａの内部には、出力軸をなすハブ１０を軸心廻りに回転自在に遊嵌している。ハブ１０は、操作軸２に嵌合する角錐状の嵌合孔１１と環状鍔部１２とを形成したものであり、環状鍔部１２の両側のハブ１０に、環状鍔部１２に当接するトルク伝達リング１３を外挿している。ソケット部８に対応する孔部４ｂには、ハブ１０の端面と孔部４ｂの奥端面との間にあって、トルク伝達リング１３を環状鍔部１２に向けて押圧する複数の皿バネ１４を配置している。この皿バネ１４の押圧力は、ハブ１０との間隙に嵌入したソケット部７の環状凸部７ａで受け止めている。
【０００９】
ソケット部７に対応する孔部４ａは図２に示したように概ね八角形であり、ソケット部８に対応する孔部４ｂは円形である。
図３に示したように、トルク伝達リング１３は、孔部４ａに嵌合する八角筒状に形成しており、一端面において環状鍔部１２に当接している。トルク伝達リング１３の当接面には、径方向に沿う歯部１５を周方向に沿って間隔をおいて形成している。各歯部１５は周方向に沿う断面が台形をしていて、その上面１５ａおよび傾斜面１５ｂ、隣接する歯部１５間の平坦面１５ｃは全て等幅である。
【００１０】
図４に示したように、ハブ１０は軸心方向ほぼ中央位置に上述した環状鍔部１２を形成していて、環状鍔部１２の上下面においてトルク伝達リング１３に当接している。環状鍔部１２の当接面には、トルク伝達リング１３に形成したのと同等の歯部１６を上面１６ａと傾斜面１６ｂと平坦面１６ｃとにより形成している。またハブ１０の嵌合孔１１は開口側半分程度を操作軸２より幾分大きく形成していて、その境界部分のハブ１０の内周面に、操作軸２に圧接するＯリング１７を配置している。
【００１１】
図５に簡略に示したように、トルク伝達リング１３の歯部１５とハブ１０の歯部１６とは周方向において互いに交互に位置していて、通常のトルク負荷では、傾斜面１５ｂ，傾斜面１６ｂが互いに圧接する状態で係合している。
上記した構成における作用を説明する。
キャップ３を操作軸２に装着した状態では、操作軸２はハブ１０の嵌合孔１１に嵌合し、ハブ１０は環状鍔部１２においてトルク伝達リング１３と係合し、トルク伝達リング１３は外周面においてキャップ３のソケット部７に係合している。
【００１２】
弁の開閉操作時に、入力軸部６に装着する操作棒等によりキャップ３を回転駆動すると、そのトルクがトルク伝達リング１３，ハブ１０を介して操作軸２に伝わり、操作軸２が回転して弁が開閉動作する。
弁の全開時もしくは全閉時に、弁の回転限度を越えた過大なトルクがキャップ３に加わると、図５より理解されるように、トルク伝達リング１３の歯部１５の傾斜面１５ｂがハブ１０の歯部１６の傾斜面１６ｂに強く押し付けられ、傾斜面１５ｂ，１６ｂ間でスリップが生じる。その結果、図６に示したようにトルク伝達リング１３が軸心方向に移動するとともに皿バネ１４が弾性変形して、トルク伝達リング１３の歯部１５がハブ１０の歯部１６を乗り越え、つまりハブ１０に対してキャップ３がトルク伝達リング１３とともに空転し、過大なトルク伝達は防止される。
【００１３】
このように皿バネ１４の弾性変形によって過剰トルクを防止する方式なので、皿バネ１４の材料や数を変えることで最大トルクを調整できる。その際に、皿バネ１４はハブ１０の端面側に配置するので、ハブ１０の外周形状などに制限されることはなく、環状（円形）皿バネなど、小型で安価な規格品を使用できる。皿バネ１４に代えてスプリングなどの他の弾性体を配置することも可能である。
【００１４】
キャップ３を操作するに際しては、嵌合孔１１と操作軸２との間にある程度の間隙があるので脱着容易であり、操作軸２の抜け止めはＯリング１７で行える。また、ソケット部７，８を入力軸部６側からのボルト９で締結していて、キャップ３の下面に突起物が存在しないため、操作機１への装着を支障なく行える。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、入力軸の孔部の内部に、環状鍔部を形成した出力軸を軸心廻り回転自在に遊嵌し、この出力軸の環状鍔部の上面あるいは下面と入力軸の孔部内周面とに周方向において係合するトルク伝達リングを出力軸に外挿し、このトルク伝達リングを環状鍔部に向けて押圧する弾性体を出力軸の端面と孔部の奥端面との間に設けたことにより、入力軸にかかる過大なトルクの出力軸への伝達をトルク伝達リング・鍔部間のスリップによって防止することができ、弾性体の種類あるいは数を変えることで最大トルクの調整も行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるトルク伝達構造を有した操作キャップの下面およびＡ−Ａ断面を示した説明図である。
【図２】同トルク伝達構造において入力軸をなすキャップを上面および側面より示した説明図である。
【図３】同キャップ内に配置されるトルク伝達リングを上面および側面より示した説明図である。
【図４】同トルク伝達構造において出力軸をなすハブを側面および下面より示した説明図である。
【図５】トルク伝達リングに形成された歯部とハブに形成された歯部との位置関係を示した説明図である。
【図６】過大なトルクが負荷された時のトルク伝達リングとハブの状態を示した説明図である。
【図７】従来の弁の操作機を示した断面図である。
【符号の説明】
３ キャップ（入力軸）
４ 孔部
7a 凸部（押さえ部）
10 ハブ（出力軸）
11 嵌合孔
12 環状鍔部
13 トルク伝達リング
14 皿バネ
15 歯部
15b 傾斜面
16 歯部
16b 傾斜面

Claims (1)

1. 一方の軸に形成した孔部の内部に、環状鍔部を形成した他方の軸を軸心廻りに回転自在に遊嵌し、環状鍔部に当接するトルク伝達リングを他方の軸に外挿して配置し、トルク伝達リングを環状鍔部に向けて押圧する弾性体を他方の軸の端面と孔部の奥端面との間に配置し、一方の軸の孔部開口側に弾性体の押圧力を受け止める受部を設けるとともに、一方の軸の孔部内周面とトルク伝達リングの外周面とに軸心廻りにおいて互いに係止する係止部を形成し、前記環状鍔部とトルク伝達リングの双方の当接面に周方向の一方向において係合する傾斜面と他方向において係合する傾斜面とを形成したことを特徴とするトルク伝達構造。

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