JP3837755B2 - 電気粘性流体を利用したトルク伝達装置 - Google Patents
電気粘性流体を利用したトルク伝達装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気粘性流体を用いた流体クラッチ、トルクリミッタ、ブレーキ等のトルクの伝達装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置は、図５乃至図７に示す第１及び第２の従来例のように構成されていた。
第１の従来例：
図５は電気粘性流体を用いた流体クラッチを例にした第１の従来例を示す縦断正面図である。
同図において、１はケーシング、２は入力軸、３は出力軸である。１ａ及び１ｂは軸受で、ケーシング１の左右端部は軸受１ａ及び１ｂにより夫々入力軸２及び出力軸３に支承されている。
２ａ1及び３ａ1は入力軸２及び出力軸３に夫々取り付けられたプレートであり、プレート２ａ1及び３ａ1間のギャップは、設計時に設定している。
Ａは電気粘性流体で、これはケーシング１、入力軸２、出力軸３、プレート２ａ1及び３ａ1により構成された作動室Ｐ内を充満するように設けられる。
また、４及び５はスリップリングで、ケーシング１外部の入力軸２、出力軸３に絶縁体４ａ及び５ａを介して夫々取り付けられている。６ａ及び６ｂはブラシ、７ａ及び７ｂはブラシホルダで、夫々スリップリング４及び５に取り付けられている。
８はプレート２ａ1及び３ａ1に電圧を与える電圧制御装置、９ａ乃至９ｄは夫々導線である。１０ａ及び１０ｂは夫々ブラシホルダ７ａ及び７ｂの支持体である。
上記構成において、入力軸２を駆動すると共に、プレート２ａ1は導線９ｂ、スリップリング４、ブラシ６ａ、ブラシホルダ７ａ及び導線９ａを介して電圧制御装置８に接続され、一方、プレート３ａ1は導線９ｄ、スリップリング５、ブラシ６ｂ、ブラシホルダ７ｂ及び導線９ｃを介して電圧制御装置８に接続され、同装置８から各プレート２ａ1、３ａ1間に電圧が加えられる。
入力軸２のトルクは電気粘性流体Ａを介して出力軸３に伝達され、出力軸３が駆動されるが、このようにプレート２ａ1及び３ａ1に電圧が加わると、プレート２ａ1及び３ａ1間に電場が生じ、電場により電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度が変化するから、プレート２ａ1及び３ａ1間の電気粘性流体Ａを介して入力軸２から出力軸３に対する伝達トルクが変化する。
従って、設計時にプレート２ａ1及び３ａ1間のギャップを設定した後も、プレート２ａ1及び３ａ1への印加電圧の調整により、プレート２ａ1及び３ａ1間を満たす電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度を変化させることで、入力軸２から出力軸３に対するトルク伝達特性が調整される。
このような用途に使用される電気粘性流体としては、次のような２つの特性の電気粘性流体がある。
その１つは、図６（Ａ）に示される電気粘性流体の電場と剪断降伏応力の特性のもの、また、他の１つは図６（Ｂ）に示される電気粘性流体の電場と粘度の特性のものである。
これらの電気粘性流体は、図６（Ａ）、（Ｂ）を見ても分かるように、電場、即ちプレート間の印加電圧が大きくなるに従って、一方は剪断降伏応力が、また他方は粘度が大きくなる特性のものである。
【０００３】
第２の従来例：
図７は電気粘性流体を用いた流体クラッチを例にした第２の従来例を示す縦断正面図である。
同図において、第１の従来例と同等の構成については、図５と同一の符号を付し、その説明を省略する。
２ａ2及び３ａ2は入力軸２及び出力軸３に夫々取り付けられた多重円筒形プレートであり、互いに交互に交差するように配置され、プレート２ａ2及び３ａ2の円筒内面間の径方向ギャップＧ1と軸方向ギャップＧ2とは通常Ｇ1＝Ｇ2となるように設定される。
第２の従来例は、プレート２ａ2及び３ａ2を多重円筒形に形成した点に、第１の従来例のプレート２ａ1及び３ａ1とは構成上相違し、プレート外周付近の電極（トルク伝達面）が増加するため、第１の従来例と比べトルク伝達力が増加するものである。
上記構成においても、トルク伝達面積が増加した以外の点では、第１の従来例と同様の効果を有している。しかし、設計時にプレート２ａ2及び３ａ2間のギャップを設定する場合に、プレート２ａ2及び３ａ2が多重円筒形であるため、円筒内面を使うことにより、その分だけトルク伝達面積は増大するが、単位面積当たりの剪断力を大きくするため、即ち、磁界の強さを大きくするための径方向のギャップＧ1の調整はできなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置は、上記のように構成されていたので、次のような問題点があった。
（１）大きなトルク伝達力を得るために、プレート間の印加電圧を増大し、電界の強さを増大するためには、大形の電源が必要となり、かつ電力の消費や費用がかかる。
（２）この場合、特に、第１の従来例のものでは、電極であるプレートの面積の形状が平板状のためトルク伝達面積が小さいから、トルク伝達面を大きくしようとすると、装置が大型化するという問題があった。
（３）また、第２の従来例の構成のものでは、プレート間のギャップはその設計時に決まり、組立て時又は組立て後には、その調整ができなかった。
本発明は、従来のものの上記課題（問題点）を解決するようにした電気粘性流体を利用したトルク伝達装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置は、上記課題を解決するために、請求項１に記載のものでは、入力軸の内方端に設けた第１のプレート、前記入力軸のトルクが伝達される出力軸の内方端に設けられ前記第１のプレートと対向するように設けられた第２のプレート、これらの第１及び第２のプレートを収納するケーシング内に充満するように収容した電気粘性流体を備え、上記第１のプレートと第２のプレート間に電圧を印加することによって、上記電気粘性流体の粘度又は剪断力を変化させ、入力軸から出力軸への伝達トルクを制御できるようにした電気粘性流体を利用したトルク伝達装置において、上記第１及び第２の各プレートの形状をテーパ断面を有する円筒形又は多重円筒形に形成すると共に、これらの第１及び第２のプレート間の間隔を調整する機構として、入力軸と出力軸の双方に設けられるケーシングを支承する軸受の一方又は双方の内方に１個又は複数個のスペーサを選択的に挿入することにより上記プレート間の間隔を調整し、上記各軸受の各外方に設けられる第１のロックナットの締め付けで、調整された上記のプレート間の間隔を固定するような構成を備えるようにした。
この場合、請求項２に記載のように、上記構成において、上記第１及び第２の各プレートの形状をテーパ断面を有する円筒形又は多重円筒形に形成すると共に、これらの第１及び第２のプレート間の間隔を調整する機構として、入力軸と出力軸の双方に設けられるケーシングを支承する軸受とケーシングの内面に設けたねじを介して軸方向に螺動する調整ねじを設け、この調整ねじの螺動位置の調整によって上記プレート間の間隔を調整し、上記各軸受の各外方に設けられる第１のロックナットの締め付けと上記調整ねじの外周と上記ケーシングに対接する第２のロックナットの締め付けとで、調整された上記のプレート間の間隔を固定するような構成を備えるようにするのが望ましい。
【０００６】
【作用】
本発明の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置では、プレート（電極）を対向するテーパ断面を有する円筒形又は多重円筒形で構成し、プレート外周付近の電極（トルク伝達面積）を増加させた。
また、プレート間のギャップを調整できるような機構を設けて、プレート間のギャップを調整できるので、電場の変化ができ、さらにプレート外周付近の電極（トルク伝達面積）が増大するので、小型でも大きなトルク伝達効率が得られる。
また、プレート間のギャップを調整する機構によって、プレート（電極）間のギャップの調整を容易に行うことができるので、組立て時又は組立て後に最適なギャップに容易に調整できる。
このプレート間の間隔を調整する機構としては、入力軸と出力軸の双方に設けられるケーシングを支承する軸受の一方又は双方の内方に１個又は複数個のスペーサを選択的に挿入するか、又は入力軸と出力軸の双方に設けられるケーシングを支承する軸受とケーシングの内面に形成したねじを介して軸方向に螺動する調整ねじを設け、これらのスペーサと調整ねじに基づく調整によって上記プレート間の間隔を調整できるから、組立て時又は組立て後の調整を容易に行うことができる。
【０００７】
【実施例】
以下、図１乃至図４に示す第１乃至第４の各実施例によって、本発明を具体的に説明する。
第１の実施例：
図１は本発明の第１の実施例を示したもので、電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
同図において、第１の従来例と同等の構成については、図５と同一の符号を付し、その説明を省略する。
１１ａ及び１１ｂは夫々１対のプレートで、入力軸２及び出力軸３に連結され、相互に交差する部分の断面がテーパ状となるような円筒形に形成されている。
本実施例のものでは、各プレート間のギャップＧは、設計時のほか、組立時にも入力軸２又は出力軸３と各プレート１１ａ又は１１ｂとの取付端部を移動させることで調整可能である。
上記構成において、入力軸２を駆動すると、電気粘性流体Ａを介してトルクが伝えられて出力軸３が駆動されるが、プレート１１ａは導線９ｂ、スリップリング４、ブラシ６ａ、ブラシホルダ７ａ及び導線９ａを介して、またプレート１１ｂには導線９ｄ、スリップリング５、ブラシ６ｂ、ブラシホルダ７ｂ及び導線９ｃを介して夫々電圧制御装置８に接続され、同装置８からのプレート１１ａ及び１１ｂ間の印加電圧を調整することにより、プレート１１ａ及び１１ｂ間を満たす電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度を変化させれば、伝達トルクが調整される。
なお、本実施例では、プレート１１ａ及び１１ｂをテーパ状断面を有する円筒形に形成し、交互に交差するように配置し、入力軸２及び出力軸３に取付ける構成であるが、この際、入力軸２又は出力軸３と各プレート１１ａ又は１１ｂとの取付端部を移動させることで、ギャップＧを調整できるようにした点に構成上の特徴がある。
この場合、プレート１１ａ及び１１ｂをテーパ状断面を有する円筒形に形成しているため、従来例に比べギャップを変化させるとトルク伝達面積全体のギャップが変化するので、トルク伝達力にも大きな変化を与えることができる。
【０００８】
第２の実施例：
図２は本発明の第２の実施例を示したもので、電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
同図において、第１の実施例と同等の構成については、図１と同一の符号を付し、その説明を省略する。
１２ａ及び１２ｂはプレートで、入力軸２及び出力軸３に連結され、交互に交差するテーパ状断面を有する多重円筒形に形成されている。
本実施例の場合も、プレート間のギャップＧは、第１の実施例と同様、各プレート１２ａ又は１２ｂと入力軸２又は出力軸３との取付端部を移動させることで、軸長を調整すれば、設計時のほか組立時にもギャップの調整が可能である。
上記構成において、入力軸２を駆動すると電気粘性流体Ａを介してトルクが伝達されて出力軸３が駆動されるが、プレート１２ａ、１２ｂ間に対する電圧制御装置８からのプレート１２ａ及び１２ｂへの印加電圧を調整すれば、プレート１２ａ及び１２ｂ間を満たす電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度が変化するから、伝達トルクが調整される。
なお、本実施例でも、第１の実施例と同様に、入力軸２又は出力軸３と各プレート１１ａ又は１１ｂとの取付け端部を移動させることで、ギャップＧを調整できる点に構成上の特徴があるが、さらに、プレート１２ａ及び１２ｂをテーパ状断面を有する多重円筒形に形成し、しかも交互に交差するように配置することによってトルク伝達面積が増大し、伝達トルクも増大するようにした点が第１の実施例とは、構成上相違する点である。
この場合、多重円筒形の円筒数は、図２のような組み合せでなくても良いことは勿論である。
【０００９】
上記の第１及び第２の実施例のものは、従来のものに比べてトルク伝達効率の高い部分のトルク伝達面積が増大され、その結果、伝達トルクを増大できる点で優れているが、プレート間のギャップを調整するために、入力軸又は出力軸の取付け端部を移動させる必要があり、ギャップの調整は可能ではあるが、その調整は、やや煩雑である。
そこで、以下に説明する第３及び第４の各実施例のものは、プレート間のギャップの調整を簡単に行うことができるギャップの調整機構を備えるように、さらに改良したものである。
第３の実施例：
図３は本発明の第３の実施例を示したもので、電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
同図において、第２の実施例と同等の構成については、図２と同一の符号を付し、その説明を省略する。
１３ａ及び１３ｂは夫々ケーシング１の左方及び右方に設けられる第１のロックナット、１４ａ乃至１４ｃは夫々軸受である。
なお、図示しないが、これらのロックナット１３ａ及び１３ｂをねじ込むためのねじが、入力軸２及び出力軸３の必要部分に亙って形成されているものとする。
１５は入力軸２の軸受１４ｂに対設して設けたプレート間ギャップ調整用のスペーサである。なお、入力軸２のプレート１２ａの取付け部には段落部Ｄを設け、スペーサ１５との噛合を容易にしている。
本実施例では、プレート１２ａ、１２ｂ間のギャップの調整は、組立て時に所要の長さのスペーサ１５を選択して前述の位置に設けることにより行い、このようにして調整したプレート１２ａ、１２ｂ間のギャップＧを第１の各ロックナット１３ａ、１３ｂを締め付けることにより、軸受１４ａ乃至１４ｃの軸方向の動きを固定する。
なお、本実施例の場合も、入力軸２のトルクは電気粘性流体Ａを介して出力軸３に伝達され出力軸が駆動されるが、プレート１２ａ及び１２ｂへの印加電圧の調整により、プレート１２ａ及び１２ｂ間を満たす電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度が変化するから、伝達トルクも調整される。
さらに、本実施例のものでは、組立時のほか組立て後でも、第１のロックナット１３ａ、１３ｂを緩め、スペーサ１５を軸方向の長さの相違する他のスペーサと入れ替えるようにすれば、プレート間のギャップを再調整することができる。
なお、図示した実施例では、組立て時にスペーサ１５を入力軸２側に投入し、入力軸２を軸方向に移動させることにより、プレート１２ａ及び１２ｂ間のギャップを調整する場合を述べたが、これに代えスペーサ１５を出力軸３側に設けるようにしたり、或いは入力軸２と出力軸３の双方に設けてプレート間のギャップ調整を行うようにしても良いことは勿論である。
【００１０】
第４の実施例：
図４は本発明の第４の実施例を示したもので、電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
同図において、第３の実施例と同等の構成については、図３と同一の符号を付し、その説明を省略する。
１６はプレート間ギャップ調整用の調整ねじで、図示のように、調整ねじ１６は外周部に軸方向に沿ってねじを形成し、ケーシング１の左方の軸受１４ａ、１４ｂ近傍の内周部に形成したねじに螺合して装着される。
１７は第２のロックナットで、この第２のロックナット１７は、第１のロックナット１３ａ、１３ｂと共に、後述のように調整されたプレート間のギャップを固定する役割のために設けられるものである。
上記構成においても、入力軸２のトルクは電気粘性流体Ａを介して出力軸３に伝達され、出力軸３が駆動されるが、このトルクはプレート１２ａ及び１２ｂへの印加電圧の調整により、プレート１２ａ及び１２ｂ間を満たす電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度が変化するから伝達トルクが電気的に調整される。
ところで、本実施例のものでは、組立て時に、第２のロックナット１７を緩め、調整ねじ１６を時計方向又は反時計方向に回動することで入力軸２を軸方向の右方又は左方へ移動させて、各プレート間のギャップＧを容易に調整でき、このように調整されたプレート１２ａ及び１２ｂ間のギャップは、第２のロックナット１７を締め付けることにより、固定できるようになっている。
このように調整されたプレート間のギャップを、組立て後に再調整したい場合には、再度、第２のロックナット１７を緩め、調整ねじ１６を再度、所要量だけ時計方向又は反時計方向に回動して軸方向に右方又は左方に移動することで再調整でき、その後、第２のロックナット１７を締め付けて固定すれば良い。
なお、本実施例では、調整ねじ１６を入力軸２側に設けた場合を示したが、これに代え、調整ねじ１６及び第２のロックナット１７を出力軸３の第１のロックナット１３ｂの内方に設けるようにしても良いことは勿論である。
【００１１】
本発明は上記各実施例の構成に限定されず、以上述べた本発明の技術思想を網羅した各種の変形が考えられる。
例えば、第３の実施例（図３）で挿入されるスペーサは１個の場合を例示したが、これは２個以上を設けるようにしても良い。
また、第４の実施例（図４）の構成において、さらに、スペーサを挿入する実施例も考えられる。
また、上記各実施例では、流体クラッチに用いた場合で説明したが、本発明はこれらの構造はクラッチに限らず、例えばトルクリミッタ、ブレーキ等の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置にも利用することができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置は、上記のように構成されるから、次のような優れた効果を有する。
まず、請求項１又は２に記載のものでは、次の共通の効果を有する。
（１）プレート間のギャップを調整し、その大きさを小さくできるから、磁界の強さを大きくすることにより、トルク伝達効果を向上させることができる。
この場合、プレートをテーパ断面を有する円筒形に形成しているので、従来のものに比べギャップを変化させると、トルク伝達面積全体のギャップが変化するのでトルク伝達力にも大きな変化を与えることができる。
（２）さらに、プレートにおいて、対向する多重円筒形をテーパ状としたものでは、各プレートを軸方向に動かすだけで、トルク伝達面積全体のギャップを大幅に調整できる。
（３）また、請求項１に記載のように、軸方向にスペーサを挿入するものでは、挿入するスペーサの軸方向の長さを選択することにより、組立て時又は組立て後にもプレート間のギャップ調整、即ち伝達トルクの調整を容易に行うことができ、また調整されたギャップは第１のロックナットの締め付けで的確に固定される。
（４）また、請求項２に記載のように、調整ねじの軸方向移動によってプレート間のギャップを調整するものも、調整ねじの回動により、組立て時又は組立て後にもプレート間のギャップ調整、即ち伝達トルクの調整を容易に行うことができ、また調整されたギャップは第２のロックナットの締め付けで的確に固定される。
（５）上記のように、プレート外周付近の電極の面積（トルク伝達面積）を増大し、プレート（電極）間のギャップを小さくすることで磁界の強さを大きくでき、即ち、単位当りの剪断力が大きくなり、大きな伝達トルクが得られる。
従って、小型の装置で大きなトルク伝達特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
【図２】本発明の第２の実施例である電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
【図３】本発明の第３の実施例である電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
【図４】本発明の第４の実施例である電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
【図５】電気粘性流体を用いた流体クラッチを例にした第１の従来例を示す縦断正面図である。
【図６】同図（Ａ）は電気粘性流体の電場と剪断降伏応力の特性に特徴がある１つの電気粘性流体の特性図、同図（Ｂ）は電気粘性流体の電場と粘度の特性に特徴がある他の電気粘性流体の特性図である。
【図７】電気粘性流体を用いた流体クラッチを例にした第２の従来例を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１１ａ、１１ｂ：プレート（テーパ状断面を有する円筒形プレート）
１２ａ、１２ｂ：プレート（テーパ状断面を有する多重円筒形プレート）
１３ａ、１３ｂ：第１のロックナット
１４ａ乃至１４ｃ：軸受
１５：スペーサ
１６：調整ねじ
１７：第２のロックナット
Ａ：電気粘性流体
【産業上の利用分野】
本発明は、電気粘性流体を用いた流体クラッチ、トルクリミッタ、ブレーキ等のトルクの伝達装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置は、図５乃至図７に示す第１及び第２の従来例のように構成されていた。
第１の従来例：
図５は電気粘性流体を用いた流体クラッチを例にした第１の従来例を示す縦断正面図である。
同図において、１はケーシング、２は入力軸、３は出力軸である。１ａ及び１ｂは軸受で、ケーシング１の左右端部は軸受１ａ及び１ｂにより夫々入力軸２及び出力軸３に支承されている。
２ａ1及び３ａ1は入力軸２及び出力軸３に夫々取り付けられたプレートであり、プレート２ａ1及び３ａ1間のギャップは、設計時に設定している。
Ａは電気粘性流体で、これはケーシング１、入力軸２、出力軸３、プレート２ａ1及び３ａ1により構成された作動室Ｐ内を充満するように設けられる。
また、４及び５はスリップリングで、ケーシング１外部の入力軸２、出力軸３に絶縁体４ａ及び５ａを介して夫々取り付けられている。６ａ及び６ｂはブラシ、７ａ及び７ｂはブラシホルダで、夫々スリップリング４及び５に取り付けられている。
８はプレート２ａ1及び３ａ1に電圧を与える電圧制御装置、９ａ乃至９ｄは夫々導線である。１０ａ及び１０ｂは夫々ブラシホルダ７ａ及び７ｂの支持体である。
上記構成において、入力軸２を駆動すると共に、プレート２ａ1は導線９ｂ、スリップリング４、ブラシ６ａ、ブラシホルダ７ａ及び導線９ａを介して電圧制御装置８に接続され、一方、プレート３ａ1は導線９ｄ、スリップリング５、ブラシ６ｂ、ブラシホルダ７ｂ及び導線９ｃを介して電圧制御装置８に接続され、同装置８から各プレート２ａ1、３ａ1間に電圧が加えられる。
入力軸２のトルクは電気粘性流体Ａを介して出力軸３に伝達され、出力軸３が駆動されるが、このようにプレート２ａ1及び３ａ1に電圧が加わると、プレート２ａ1及び３ａ1間に電場が生じ、電場により電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度が変化するから、プレート２ａ1及び３ａ1間の電気粘性流体Ａを介して入力軸２から出力軸３に対する伝達トルクが変化する。
従って、設計時にプレート２ａ1及び３ａ1間のギャップを設定した後も、プレート２ａ1及び３ａ1への印加電圧の調整により、プレート２ａ1及び３ａ1間を満たす電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度を変化させることで、入力軸２から出力軸３に対するトルク伝達特性が調整される。
このような用途に使用される電気粘性流体としては、次のような２つの特性の電気粘性流体がある。
その１つは、図６（Ａ）に示される電気粘性流体の電場と剪断降伏応力の特性のもの、また、他の１つは図６（Ｂ）に示される電気粘性流体の電場と粘度の特性のものである。
これらの電気粘性流体は、図６（Ａ）、（Ｂ）を見ても分かるように、電場、即ちプレート間の印加電圧が大きくなるに従って、一方は剪断降伏応力が、また他方は粘度が大きくなる特性のものである。
【０００３】
第２の従来例：
図７は電気粘性流体を用いた流体クラッチを例にした第２の従来例を示す縦断正面図である。
同図において、第１の従来例と同等の構成については、図５と同一の符号を付し、その説明を省略する。
２ａ2及び３ａ2は入力軸２及び出力軸３に夫々取り付けられた多重円筒形プレートであり、互いに交互に交差するように配置され、プレート２ａ2及び３ａ2の円筒内面間の径方向ギャップＧ1と軸方向ギャップＧ2とは通常Ｇ1＝Ｇ2となるように設定される。
第２の従来例は、プレート２ａ2及び３ａ2を多重円筒形に形成した点に、第１の従来例のプレート２ａ1及び３ａ1とは構成上相違し、プレート外周付近の電極（トルク伝達面）が増加するため、第１の従来例と比べトルク伝達力が増加するものである。
上記構成においても、トルク伝達面積が増加した以外の点では、第１の従来例と同様の効果を有している。しかし、設計時にプレート２ａ2及び３ａ2間のギャップを設定する場合に、プレート２ａ2及び３ａ2が多重円筒形であるため、円筒内面を使うことにより、その分だけトルク伝達面積は増大するが、単位面積当たりの剪断力を大きくするため、即ち、磁界の強さを大きくするための径方向のギャップＧ1の調整はできなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置は、上記のように構成されていたので、次のような問題点があった。
（１）大きなトルク伝達力を得るために、プレート間の印加電圧を増大し、電界の強さを増大するためには、大形の電源が必要となり、かつ電力の消費や費用がかかる。
（２）この場合、特に、第１の従来例のものでは、電極であるプレートの面積の形状が平板状のためトルク伝達面積が小さいから、トルク伝達面を大きくしようとすると、装置が大型化するという問題があった。
（３）また、第２の従来例の構成のものでは、プレート間のギャップはその設計時に決まり、組立て時又は組立て後には、その調整ができなかった。
本発明は、従来のものの上記課題（問題点）を解決するようにした電気粘性流体を利用したトルク伝達装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置は、上記課題を解決するために、請求項１に記載のものでは、入力軸の内方端に設けた第１のプレート、前記入力軸のトルクが伝達される出力軸の内方端に設けられ前記第１のプレートと対向するように設けられた第２のプレート、これらの第１及び第２のプレートを収納するケーシング内に充満するように収容した電気粘性流体を備え、上記第１のプレートと第２のプレート間に電圧を印加することによって、上記電気粘性流体の粘度又は剪断力を変化させ、入力軸から出力軸への伝達トルクを制御できるようにした電気粘性流体を利用したトルク伝達装置において、上記第１及び第２の各プレートの形状をテーパ断面を有する円筒形又は多重円筒形に形成すると共に、これらの第１及び第２のプレート間の間隔を調整する機構として、入力軸と出力軸の双方に設けられるケーシングを支承する軸受の一方又は双方の内方に１個又は複数個のスペーサを選択的に挿入することにより上記プレート間の間隔を調整し、上記各軸受の各外方に設けられる第１のロックナットの締め付けで、調整された上記のプレート間の間隔を固定するような構成を備えるようにした。
この場合、請求項２に記載のように、上記構成において、上記第１及び第２の各プレートの形状をテーパ断面を有する円筒形又は多重円筒形に形成すると共に、これらの第１及び第２のプレート間の間隔を調整する機構として、入力軸と出力軸の双方に設けられるケーシングを支承する軸受とケーシングの内面に設けたねじを介して軸方向に螺動する調整ねじを設け、この調整ねじの螺動位置の調整によって上記プレート間の間隔を調整し、上記各軸受の各外方に設けられる第１のロックナットの締め付けと上記調整ねじの外周と上記ケーシングに対接する第２のロックナットの締め付けとで、調整された上記のプレート間の間隔を固定するような構成を備えるようにするのが望ましい。
【０００６】
【作用】
本発明の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置では、プレート（電極）を対向するテーパ断面を有する円筒形又は多重円筒形で構成し、プレート外周付近の電極（トルク伝達面積）を増加させた。
また、プレート間のギャップを調整できるような機構を設けて、プレート間のギャップを調整できるので、電場の変化ができ、さらにプレート外周付近の電極（トルク伝達面積）が増大するので、小型でも大きなトルク伝達効率が得られる。
また、プレート間のギャップを調整する機構によって、プレート（電極）間のギャップの調整を容易に行うことができるので、組立て時又は組立て後に最適なギャップに容易に調整できる。
このプレート間の間隔を調整する機構としては、入力軸と出力軸の双方に設けられるケーシングを支承する軸受の一方又は双方の内方に１個又は複数個のスペーサを選択的に挿入するか、又は入力軸と出力軸の双方に設けられるケーシングを支承する軸受とケーシングの内面に形成したねじを介して軸方向に螺動する調整ねじを設け、これらのスペーサと調整ねじに基づく調整によって上記プレート間の間隔を調整できるから、組立て時又は組立て後の調整を容易に行うことができる。
【０００７】
【実施例】
以下、図１乃至図４に示す第１乃至第４の各実施例によって、本発明を具体的に説明する。
第１の実施例：
図１は本発明の第１の実施例を示したもので、電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
同図において、第１の従来例と同等の構成については、図５と同一の符号を付し、その説明を省略する。
１１ａ及び１１ｂは夫々１対のプレートで、入力軸２及び出力軸３に連結され、相互に交差する部分の断面がテーパ状となるような円筒形に形成されている。
本実施例のものでは、各プレート間のギャップＧは、設計時のほか、組立時にも入力軸２又は出力軸３と各プレート１１ａ又は１１ｂとの取付端部を移動させることで調整可能である。
上記構成において、入力軸２を駆動すると、電気粘性流体Ａを介してトルクが伝えられて出力軸３が駆動されるが、プレート１１ａは導線９ｂ、スリップリング４、ブラシ６ａ、ブラシホルダ７ａ及び導線９ａを介して、またプレート１１ｂには導線９ｄ、スリップリング５、ブラシ６ｂ、ブラシホルダ７ｂ及び導線９ｃを介して夫々電圧制御装置８に接続され、同装置８からのプレート１１ａ及び１１ｂ間の印加電圧を調整することにより、プレート１１ａ及び１１ｂ間を満たす電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度を変化させれば、伝達トルクが調整される。
なお、本実施例では、プレート１１ａ及び１１ｂをテーパ状断面を有する円筒形に形成し、交互に交差するように配置し、入力軸２及び出力軸３に取付ける構成であるが、この際、入力軸２又は出力軸３と各プレート１１ａ又は１１ｂとの取付端部を移動させることで、ギャップＧを調整できるようにした点に構成上の特徴がある。
この場合、プレート１１ａ及び１１ｂをテーパ状断面を有する円筒形に形成しているため、従来例に比べギャップを変化させるとトルク伝達面積全体のギャップが変化するので、トルク伝達力にも大きな変化を与えることができる。
【０００８】
第２の実施例：
図２は本発明の第２の実施例を示したもので、電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
同図において、第１の実施例と同等の構成については、図１と同一の符号を付し、その説明を省略する。
１２ａ及び１２ｂはプレートで、入力軸２及び出力軸３に連結され、交互に交差するテーパ状断面を有する多重円筒形に形成されている。
本実施例の場合も、プレート間のギャップＧは、第１の実施例と同様、各プレート１２ａ又は１２ｂと入力軸２又は出力軸３との取付端部を移動させることで、軸長を調整すれば、設計時のほか組立時にもギャップの調整が可能である。
上記構成において、入力軸２を駆動すると電気粘性流体Ａを介してトルクが伝達されて出力軸３が駆動されるが、プレート１２ａ、１２ｂ間に対する電圧制御装置８からのプレート１２ａ及び１２ｂへの印加電圧を調整すれば、プレート１２ａ及び１２ｂ間を満たす電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度が変化するから、伝達トルクが調整される。
なお、本実施例でも、第１の実施例と同様に、入力軸２又は出力軸３と各プレート１１ａ又は１１ｂとの取付け端部を移動させることで、ギャップＧを調整できる点に構成上の特徴があるが、さらに、プレート１２ａ及び１２ｂをテーパ状断面を有する多重円筒形に形成し、しかも交互に交差するように配置することによってトルク伝達面積が増大し、伝達トルクも増大するようにした点が第１の実施例とは、構成上相違する点である。
この場合、多重円筒形の円筒数は、図２のような組み合せでなくても良いことは勿論である。
【０００９】
上記の第１及び第２の実施例のものは、従来のものに比べてトルク伝達効率の高い部分のトルク伝達面積が増大され、その結果、伝達トルクを増大できる点で優れているが、プレート間のギャップを調整するために、入力軸又は出力軸の取付け端部を移動させる必要があり、ギャップの調整は可能ではあるが、その調整は、やや煩雑である。
そこで、以下に説明する第３及び第４の各実施例のものは、プレート間のギャップの調整を簡単に行うことができるギャップの調整機構を備えるように、さらに改良したものである。
第３の実施例：
図３は本発明の第３の実施例を示したもので、電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
同図において、第２の実施例と同等の構成については、図２と同一の符号を付し、その説明を省略する。
１３ａ及び１３ｂは夫々ケーシング１の左方及び右方に設けられる第１のロックナット、１４ａ乃至１４ｃは夫々軸受である。
なお、図示しないが、これらのロックナット１３ａ及び１３ｂをねじ込むためのねじが、入力軸２及び出力軸３の必要部分に亙って形成されているものとする。
１５は入力軸２の軸受１４ｂに対設して設けたプレート間ギャップ調整用のスペーサである。なお、入力軸２のプレート１２ａの取付け部には段落部Ｄを設け、スペーサ１５との噛合を容易にしている。
本実施例では、プレート１２ａ、１２ｂ間のギャップの調整は、組立て時に所要の長さのスペーサ１５を選択して前述の位置に設けることにより行い、このようにして調整したプレート１２ａ、１２ｂ間のギャップＧを第１の各ロックナット１３ａ、１３ｂを締め付けることにより、軸受１４ａ乃至１４ｃの軸方向の動きを固定する。
なお、本実施例の場合も、入力軸２のトルクは電気粘性流体Ａを介して出力軸３に伝達され出力軸が駆動されるが、プレート１２ａ及び１２ｂへの印加電圧の調整により、プレート１２ａ及び１２ｂ間を満たす電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度が変化するから、伝達トルクも調整される。
さらに、本実施例のものでは、組立時のほか組立て後でも、第１のロックナット１３ａ、１３ｂを緩め、スペーサ１５を軸方向の長さの相違する他のスペーサと入れ替えるようにすれば、プレート間のギャップを再調整することができる。
なお、図示した実施例では、組立て時にスペーサ１５を入力軸２側に投入し、入力軸２を軸方向に移動させることにより、プレート１２ａ及び１２ｂ間のギャップを調整する場合を述べたが、これに代えスペーサ１５を出力軸３側に設けるようにしたり、或いは入力軸２と出力軸３の双方に設けてプレート間のギャップ調整を行うようにしても良いことは勿論である。
【００１０】
第４の実施例：
図４は本発明の第４の実施例を示したもので、電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
同図において、第３の実施例と同等の構成については、図３と同一の符号を付し、その説明を省略する。
１６はプレート間ギャップ調整用の調整ねじで、図示のように、調整ねじ１６は外周部に軸方向に沿ってねじを形成し、ケーシング１の左方の軸受１４ａ、１４ｂ近傍の内周部に形成したねじに螺合して装着される。
１７は第２のロックナットで、この第２のロックナット１７は、第１のロックナット１３ａ、１３ｂと共に、後述のように調整されたプレート間のギャップを固定する役割のために設けられるものである。
上記構成においても、入力軸２のトルクは電気粘性流体Ａを介して出力軸３に伝達され、出力軸３が駆動されるが、このトルクはプレート１２ａ及び１２ｂへの印加電圧の調整により、プレート１２ａ及び１２ｂ間を満たす電気粘性流体Ａの剪断降伏応力又は粘度が変化するから伝達トルクが電気的に調整される。
ところで、本実施例のものでは、組立て時に、第２のロックナット１７を緩め、調整ねじ１６を時計方向又は反時計方向に回動することで入力軸２を軸方向の右方又は左方へ移動させて、各プレート間のギャップＧを容易に調整でき、このように調整されたプレート１２ａ及び１２ｂ間のギャップは、第２のロックナット１７を締め付けることにより、固定できるようになっている。
このように調整されたプレート間のギャップを、組立て後に再調整したい場合には、再度、第２のロックナット１７を緩め、調整ねじ１６を再度、所要量だけ時計方向又は反時計方向に回動して軸方向に右方又は左方に移動することで再調整でき、その後、第２のロックナット１７を締め付けて固定すれば良い。
なお、本実施例では、調整ねじ１６を入力軸２側に設けた場合を示したが、これに代え、調整ねじ１６及び第２のロックナット１７を出力軸３の第１のロックナット１３ｂの内方に設けるようにしても良いことは勿論である。
【００１１】
本発明は上記各実施例の構成に限定されず、以上述べた本発明の技術思想を網羅した各種の変形が考えられる。
例えば、第３の実施例（図３）で挿入されるスペーサは１個の場合を例示したが、これは２個以上を設けるようにしても良い。
また、第４の実施例（図４）の構成において、さらに、スペーサを挿入する実施例も考えられる。
また、上記各実施例では、流体クラッチに用いた場合で説明したが、本発明はこれらの構造はクラッチに限らず、例えばトルクリミッタ、ブレーキ等の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置にも利用することができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の電気粘性流体を利用したトルク伝達装置は、上記のように構成されるから、次のような優れた効果を有する。
まず、請求項１又は２に記載のものでは、次の共通の効果を有する。
（１）プレート間のギャップを調整し、その大きさを小さくできるから、磁界の強さを大きくすることにより、トルク伝達効果を向上させることができる。
この場合、プレートをテーパ断面を有する円筒形に形成しているので、従来のものに比べギャップを変化させると、トルク伝達面積全体のギャップが変化するのでトルク伝達力にも大きな変化を与えることができる。
（２）さらに、プレートにおいて、対向する多重円筒形をテーパ状としたものでは、各プレートを軸方向に動かすだけで、トルク伝達面積全体のギャップを大幅に調整できる。
（３）また、請求項１に記載のように、軸方向にスペーサを挿入するものでは、挿入するスペーサの軸方向の長さを選択することにより、組立て時又は組立て後にもプレート間のギャップ調整、即ち伝達トルクの調整を容易に行うことができ、また調整されたギャップは第１のロックナットの締め付けで的確に固定される。
（４）また、請求項２に記載のように、調整ねじの軸方向移動によってプレート間のギャップを調整するものも、調整ねじの回動により、組立て時又は組立て後にもプレート間のギャップ調整、即ち伝達トルクの調整を容易に行うことができ、また調整されたギャップは第２のロックナットの締め付けで的確に固定される。
（５）上記のように、プレート外周付近の電極の面積（トルク伝達面積）を増大し、プレート（電極）間のギャップを小さくすることで磁界の強さを大きくでき、即ち、単位当りの剪断力が大きくなり、大きな伝達トルクが得られる。
従って、小型の装置で大きなトルク伝達特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例である電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
【図２】本発明の第２の実施例である電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
【図３】本発明の第３の実施例である電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
【図４】本発明の第４の実施例である電気粘性流体を用いた流体クラッチを示した縦断正面図である。
【図５】電気粘性流体を用いた流体クラッチを例にした第１の従来例を示す縦断正面図である。
【図６】同図（Ａ）は電気粘性流体の電場と剪断降伏応力の特性に特徴がある１つの電気粘性流体の特性図、同図（Ｂ）は電気粘性流体の電場と粘度の特性に特徴がある他の電気粘性流体の特性図である。
【図７】電気粘性流体を用いた流体クラッチを例にした第２の従来例を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１１ａ、１１ｂ：プレート（テーパ状断面を有する円筒形プレート）
１２ａ、１２ｂ：プレート（テーパ状断面を有する多重円筒形プレート）
１３ａ、１３ｂ：第１のロックナット
１４ａ乃至１４ｃ：軸受
１５：スペーサ
１６：調整ねじ
１７：第２のロックナット
Ａ：電気粘性流体
Claims (2)
- 入力軸の内方端に設けた第１のプレート、前記入力軸のトルクが伝達される出力軸の内方端に設けられ前記第１のプレートと対向するように設けられた第２のプレート、これらの第１及び第２のプレートを収納するケーシング内に充満するように収容した電気粘性流体を備え、上記第１のプレートと第２のプレート間に電圧を印加することによって、上記電気粘性流体の粘度又は剪断力を変化させ、入力軸から出力軸への伝達トルクを制御できるようにした電気粘性流体を利用したトルク伝達装置において、
上記第１及び第２の各プレートの形状をテーパ断面を有する円筒形又は多重円筒形に形成すると共に、これらの第１及び第２のプレート間の間隔を調整する機構として、
入力軸と出力軸の双方に設けられるケーシングを支承する軸受の一方又は双方の内方に１個又は複数個のスペーサを選択的に挿入することにより上記プレート間の間隔を調整し、上記各軸受の各外方に設けられる第１のロックナットの締め付けで、調整された上記のプレート間の間隔を固定するような構成を備えるようにしたことを特徴とする電気粘性流体を利用したトルク伝達装置。 - 入力軸の内方端に設けた第１のプレート、前記入力軸のトルクが伝達される出力軸の内方端に設けられ前記第１のプレートと対向するように設けられた第２のプレート、これらの第１及び第２のプレートを収納するケーシング内に充満するように収容した電気粘性流体を備え、上記第１のプレートと第２のプレート間に電圧を印加することによって、上記電気粘性流体の粘度又は剪断力を変化させ、入力軸から出力軸への伝達トルクを制御できるようにした電気粘性流体を利用したトルク伝達装置において、
上記第１及び第２の各プレートの形状をテーパ断面を有する円筒形又は多重円筒形に形成すると共に、これらの第１及び第２のプレート間の間隔を調整する機構として、
入力軸と出力軸の双方に設けられるケーシングを支承する軸受とケーシングの内面に設けたねじを介して軸方向に螺動する調整ねじを設け、この調整ねじの螺動位置の調整によって上記プレート間の間隔を調整し、上記各軸受の各外方に設けられる第１のロックナットの締め付けと上記調整ねじの外周と上記ケーシングに対接する第２のロックナットの締め付けとで、調整された上記のプレート間の間隔を固定するような構成を備えるようにしたことを特徴とする電気粘性流体を利用したトルク伝達装置。
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