JP5217979B2 - 軸連結装置およびトルクリミッタ - Google Patents

Description

この発明は、液圧拡張室を有する軸連結装置に関し、また、液圧拡張室を有するトルクリミッタに関する。

従来、軸連結装置としては、特開平５−２９６２５２号公報（特許文献１）に記載されているものがある。この軸連結装置は、軸部材と、筒部材とを備え、上記筒部材は、二つの環状の油圧拡張室を有し、上記二つの油圧拡張室は、軸方向に間隔をおいて２列に配置されている。この軸連結装置は、上記二つの油圧拡張室に封入された油によって、筒部材の内周面を縮径して、その縮径された内周面を、軸部材の外周面に押圧することにより、筒部材と軸部材とを摩擦係合している。
特開平５−２９６２５２号公報（第１図）

このような背景において、軸方向に間隔をおいて位置する複数の液圧拡張室を有する軸連結装置において、筒部材と軸部材との摩擦係合をより確実で強固なものにすることが望ましい。また、摩擦係合時において、過度な応力が作用する液圧拡張室の内周面である液圧拡張面の損傷をより抑制することが望ましい。

そこで、この発明の課題は、筒部材と軸部材との摩擦係合が、より確実かつ強固であり、摩擦係合時において、液圧拡張室の内周面である液圧拡張面が損傷しにくい軸連結装置を提供することにある。

また、この発明の課題は、そのような軸連結装置を備えるトルクリミッタを提供することにある。

この課題を解決するために、この発明の軸連結装置は、
外周面を有する軸部材と、
上記外周面に径方向に対向する内周面を有する筒部材と、
上記軸部材の上記外周面と、上記筒部材の上記内周面とで挟持される環状の挟持部を有する環状部材と、
上記軸部材と上記筒部材とのうちの一方の部材に互いに軸方向に間隔をおいて配置されると共に、上記一方の部材の周面を、上記挟持部を介して上記軸部材と上記筒部材とのうちの他方の部材の周面に押圧する環状の液圧拡張面を有する複数の環状の液圧拡張室と
を備え、
上記挟持部は、上記一方の部材に固定され、
上記挟持部は、上記軸方向の最も一方側に備えられる液圧拡張室の液圧拡張面の軸方向の一方側の端部から、上記軸方向の最も他方側に備えられる液圧拡張室の液圧拡張面の軸方向の他方側の端部までの軸方向の範囲に径方向に重なる範囲に、径方向の肉厚の厚い厚肉部と、上記厚肉部よりも径方向の肉厚の薄い薄肉部とを有していることを特徴としている。

本発明によれば、環状部材の環状の挟持部が、上記一方の部材に固定されると共に、上記軸部材の上記外周面と、上記筒部材の上記内周面とで挟持されるため、上記一方の部材に形成された環状の液圧拡張室の液圧によって他方の部材側に張り出す液圧拡張面に他方の部材が当接しない。このため、他方の部材により、液圧拡張面がねじられにくく、また、摩擦が生じにくく、液圧拡張面が損傷することを抑制できる。

そして、挟持部において、軸方向の最も一方側に備えられる液圧拡張室の軸方向の一方側の端部から、上記軸方向の最も他方側に備えられる液圧拡張室の軸方向の他方側の端部までの軸方向の範囲に径方向に重なる範囲に、径方向の肉厚の厚い厚肉部と、上記厚肉部よりも径方向の肉厚の薄い薄肉部とを有しているから、挟持部が環状の液圧拡張室の液圧により張り出す液圧拡張面に沿い易い。したがって、このことで、液圧拡張面と挟持部との当接面積を大きくすることができ、液圧拡張面と挟持部との固定を強固にすることができる。

また、液圧拡張面の張り出しによる挟持部の他方の部材の周面への押し付けが、隣接する液圧拡張面の張り出しの影響を受けにくく、上記厚肉部を、より強い力で上記他方の部材の周面に押し付けることができ、筒部材と軸部材との摩擦係合が、より確実かつ強固なものになる。

また、一実施形態では、
上記薄肉部は、隣接する上記液圧拡張室の液圧拡張面の間の位置に径方向に重なっている。

上記隣接する上記液圧拡張室の間の位置に径方向に重なる薄肉部は、薄肉部全体が隣接する液圧拡張室の間に径方向に重なってもよいし、薄肉部が隣接する液圧拡張室の間と、軸方向の一方側の液圧拡張室、および、軸方向の他方側の液圧拡張室の少なくとも一方とに径方向に重なっても良い。

上記実施形態によれば、上記薄肉部が弾性変形することで、上記薄肉部の軸方向の一方側の厚肉部が軸方向の一方側の液圧拡張室の液圧拡張面に沿いやすくできるととともに、上記薄肉部の軸方向の他方側の厚肉部が軸方向の他方側の液圧拡張室の液圧拡張面に沿いやすくできる。このことで、厚肉部の多くの部分を、上記他方の部材の周面に押し付けることができ、筒部材と軸部材との摩擦係合が、更に確実かつ強固なものになる。

また、本発明のトルクリミッタは、
本発明の軸連結装置を備え、
上記液圧拡張室に封入した液体により上記液圧拡張室を上記一方の部材の径方向に拡張することにより、上記軸部材と上記筒部材とを摩擦係合する一方、上記液圧拡張室に封入された液体を上記液圧拡張室内から除去することにより、上記軸部材と上記筒部材との摩擦係合を解除することを特徴としている。

本発明によれば、本発明の軸連結装置を備えるから、筒部材と軸部材との摩擦係合が、より確実かつ強固なものになり、かつ、液圧拡張室の液圧拡張面が、損傷しにくくなる。

本発明の軸連結装置によれば、筒部材と軸部材との摩擦係合が、より確実かつ強固なものになり、かつ、液圧拡張室の液圧拡張面が、損傷しにくくなる。

以下、この発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の軸連結装置の一実施形態であるトルクリミッタの軸方向の断面図である。

このトルクリミッタは、一方の部材としての筒部材１、他方の部材としての軸部材２、環状部材３、複数のシャーバルブ６、玉軸受１７および玉軸受１８を備える。

上記筒部材１は、複数のシャーバルブ取付け穴３０、および、複数の環状の油圧拡張室３１を有する。油圧拡張室３１は、液圧拡張室を構成している。上記複数のシャーバルブ取付穴３０は、軸方向に互いに間隔をおいて配置されている。上記複数のシャーバルブ取付穴３０の夫々は、略径方向に延在している。一方、上記複数の油圧拡張室３１は、軸方向に互いに間隔をおいて配置されている。上記複数の環状の油圧拡張室３１の夫々は、略軸方向に延在している。上記筒部材１の内周面は、円筒内周面２４を有する。上記円筒内周面２４は、一端の油圧拡張室３１の一端側の端部付近から他端の油圧拡張室３１の他端側の端部付近まで軸方向に延在している。上記油圧拡張室３１の径方向の内方側に重なる面は、上記油圧拡張室３１に供給される液圧（油圧）により径方向の内方側に張り出す液圧拡張面３２である。

上記軸部材２は、本体部８と、係止部９とを有し、本体部８は、摩擦係合面をなす円筒外周面２０を有する。上記係止部９は、本体部８の外面から突出している。上記係止部９は、断面略Ｌ字状の形状を有している。上記係止部９は、径方向延在部４０と、軸方向延在部４１とを有し、径方向延在部４０は、径方向に延在している。上記径方向延在部４０の一部は、筒部材１の軸方向の端面に、軸方向に対向している。上記軸方向延在部４１は、径方向延在部４０の径方向の外方の端部につながっている。上記軸方向延在部４１は、筒部材１の外周面に沿って軸方向に延在している。

上記環状部材３は、上記筒部材１に圧入して固定されている。上記環状部材３は、環状のフランジ部４２と、環状の挟持部４３とを有し、挟持部４３は、筒部材１の円筒内周面２４と、軸部材２の円筒外周面２０とで挟持されている。上記挟持部４３は、円筒外周面２５と、内周面２６とを有し、円筒外周面２５は、筒部材１の円筒内周面２４に当接している。一方、挟持部４３の内周面２６は、円筒内周面部５４と、環状の凹部５５とを有し、環状の凹部５５は、円筒内周面５４に開口している。上記挟持部４３の内周面２６と、軸部材２の円筒外周面２０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塗布されている。上記挟持部４３の円筒内周面部５４は、軸部材２の円筒外周面２０に当接している。

上記環状の凹部５５は、軸方向において軸方向に隣接する油圧拡張室３１の間に位置している。上記挟持部４３において凹部５５に径方向に重なる部分（以下、薄肉部という）５８の径方向の肉厚は、挟持部４３において油圧拡張室３１に径方向に重なる部分（以下、厚肉部という）５９の径方向の肉厚よりも薄くなっている。上記円筒内周面部５４は、略上記厚肉部５９に径方向に重なる位置に存在している。上記薄肉部５８は、軸方向において、軸方向に隣接する油圧拡張室３１の液圧拡張面３２の間の位置に径方向に重なっている。

上記各シャーバルブ６は、シャーバルブ取付穴３０に嵌入されている。上記シャーバルブ６がシャーバルブ取付穴３０に嵌入されている状態で、シャーバルブ６の一端部は、筒部材１の外周面よりも径方向の外方に突出している。上記各シャーバルブ６の上記一端部は、軸部材２の係止部９の軸方向延在部４１によって、係止されている。

上記シャーバルブ６は、一端のみが開口したチューブ２７を有している。このチューブ２７は、シャーバルブ６がシャーバルブ取付穴３０に嵌入されている状態で、略筒部材１の径方向に延在している。上記シャーバルブ６がシャーバルブ取付穴３０に嵌入されている状態で、チューブ２７の閉鎖側の一端部は、筒部材１の外周面よりも径方向の外方に突出している。上記チューブ２７の閉鎖側とは反対側は、筒部材１に形成された油通路２８を介して油圧拡張室３１に連通している。上記油圧拡張室３１、油通路２８およびチューブ２７は、閉鎖室を構成している。

上記玉軸受１７は、上記筒部材１の内周面に内嵌固定された外輪７０と、軸部材２の外周面に外嵌固定された外輪７１と、外輪７０の軌道面と内輪７１の軌道面との間に配置された複数の玉７２とを有している。また、上記玉軸受１８は、環状部材３の内周面に内嵌固定された外輪７５と、軸部材２の外周面に外嵌固定された内輪７６と、外輪７５の軌道面と内輪７６の軌道面と間に配置された複数の玉７７とを有している。上記玉軸受１７および１８は、環状部材３が軸部材２に対して相対回転しているとき、環状部材３を軸部材２に対して回転自在に支持するようになっている。

上記構成において、筒部材１または軸部材２に所定値以下の負荷（トルクの伝達を行う範囲の負荷）がかかっている場合には、図示しないカプラを介して油圧拡張室３１に注入されたのち密封された油圧拡張用の油で、筒部材１の円筒内周面２４の液圧拡張面３２を張り出して、挟持部４３を介して軸部材２の円筒外周面２０に押圧して、筒部材１と軸部材２とを摩擦結合して、筒部材１と軸部材２との間でトルクを伝達するようになっている。

一方、筒部材１または軸部材２に所定値以上の負荷（トルクの伝達を行う範囲よりも大きな負荷）がかかって、環状部材３の挟持部４３の円筒内周面５４が、軸部材２の本体部８の円筒外周面２０に対してスリップして、筒部材１と軸部材２の軸回りの位置が変化した場合、軸部材２の係止部４１が、全てのシャーバルブ６の径方向の外方の一端部を切断して、全ての油圧拡張室３１内にそれぞれ貯留された油圧拡張用の油を、一端部が切断されたシャーバルブ６のチューブ２７を介して外部に排出し、液圧拡張面３２の張り出しをなくすようになっている。このようにして、上記軸部材２の円筒外周面２０に対する環状部材３の円筒内周面５４の押圧力をなくして、軸部材２と環状部材３との摩擦結合を解いてトルクの伝達を遮断するようになっている。このようにして、筒部材１または軸部材２に過負荷が生じた場合において、トルクの伝達を遮断して、トルクリミッタ装置に連結されている高価な機械を保護している。

上記実施形態のトルクリミッタによれば、環状部材の環状の挟持部４３が、上記筒部材１に固定されると共に、上記軸部材２の円筒外周面２０と、上記筒部材１の円筒内周面２４とで挟持されるため、上記筒部材１に形成された環状の油圧拡張室３１の液圧によって軸部材２側に張り出す液圧拡張室３２に軸部材２が当接しない。このため、軸部材２により、液圧拡張面３２がねじられにくく、また、摩擦が生じにくく、液圧拡張面３２が損傷することを抑制できる。

そして、挟持部４３において、軸方向の最も一方側に備えられる油圧拡張室３１の軸方向の一方側の端部から、上記軸方向の最も他方側に備えられる油圧拡張室３１の軸方向の他方側の端部までの軸方向の範囲に径方向に重なる範囲に、径方向の肉厚の厚い厚肉部５９と、上記厚肉部５９よりも径方向の肉厚の薄い薄肉部５８とを有しているから、挟持部４３が環状の油圧拡張室３１の液圧により張り出す液圧拡張面３２に沿い易い。したがって、このことで、液圧拡張面３２と挟持部４３との当接面積を大きくすることができ、液圧拡張面３２と挟持部４３との固定を強固にすることができる。

また、上記液圧拡張面３２の張り出しによる挟持部４３の軸部材２の円筒外周面２０への押し付けが、隣接する液圧拡張面３２の張り出しの影響を受けにくく、上記厚肉部５９を、より強い力で軸部材２の円筒外周面２０に押し付けることができ、筒部材１と軸部材２との摩擦係合が、より確実かつ強固なものになる。

また、上記実施形態のトルクリミッタによれば、上記薄肉部５８が弾性変形することで、上記薄肉部５８の軸方向の一方側の厚肉部５９が軸方向の一方側の油圧拡張室３１の液圧拡張面３２に沿いやすくできるととともに、上記薄肉部５８の軸方向の他方側の厚肉部５９が軸方向の他方側の油圧拡張室３１の液圧拡張面３２に沿いやすくできる。このことで、上記厚肉部５９の多くの部分を、軸部材２の円筒外周面２０に押し付けることができて、上記筒部材１と軸部材２との摩擦係合が、更に確実かつ強固なものになる。

尚、上記実施形態のトルクリミッタでは、環状の油圧拡張室３１を、軸方向に３列に配置したが、この発明では、環状の液圧拡張室を、軸方向に、２列または４列以上に配置しても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、液圧拡張室が、油圧拡張室３１で、液圧拡張室内に充填される液体が、油であったが、この発明では、液圧拡張室内に充填される液体は、油以外の如何なる液体であっても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、薄肉部５８が、軸方向に隣接する二つの油圧拡張室３１の間に存在していたが、この発明では、薄肉部は、軸方向において、軸方向の一端および他端の液圧拡張室のうちの少なくとも一方の軸方向の外方に位置していても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、複数の環状の液圧拡張室を、筒部材１に形成したが、この発明では、複数の液圧拡張室を、軸部材に形成しても良い。そして、例えば、この場合、シャーバルブ取付穴を、軸方向に延在すると共に、軸部材の軸方向の端面に開口するように、軸部材に形成しても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、薄肉部５８が軸方向に隣接する油圧拡張室３１の液圧拡張面３２の間の位置に径方向に重なっていたが、この発明では、薄肉部は隣接する油圧拡張室の液圧拡張面の間の位置に径方向に重ならなくても良く、また、薄肉部は隣接する油圧拡張室の液圧拡張面の間に位置するとともに隣接する油圧拡張室の液圧拡張面の一方または両方に径方向に重なる位置にまで延在していても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、薄肉部５８は断面円弧状に形成されていたが、この発明では、薄肉部は断面矩形状であっても、断面三角形状であっても良い。ただし、断面円弧状に形成することが、挟持部４３の変形による応力集中を引き起こしにくいことから好ましい。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、薄肉部５８は環状の挟持部４３の内周面２６から窪むように形成されていたが、この発明では、薄肉部は、環状の挟持部の円筒外周面から窪むように形成しても良く、あるいは、環状の挟持部の円筒外周面と内周面との両方から窪むように形成しても良い。環状の挟持部の円筒外周面と内周面との両方から窪むように形成するときには、円筒外周面の窪む位置と内周面の窪む位置とが一致していても、離隔していても良い。

尚、上記実施形態では、軸連結装置が、トルクリミッタであったが、本発明の軸連結装置は、トルクリミッタに限らない。例えば、本発明の軸連結装置は、特開平５−２９６２５２号公報や、実開平６−１８７３３号公報に記載されているように、液圧拡張室内の液体を外部に放出する構造が存在しない軸連結装置であっても良い。

本発明の軸連結装置の一実施形態であるトルクリミッタの軸方向の断面図である。

符号の説明

１ 筒部材
２ 軸部材
３ 環状部材
６ シャーバルブ
２０ 軸部材の円筒外周面
２４ 筒部材の円筒内周面
３１ 油圧拡張室
５８ 薄肉部
５９ 厚肉部

Claims (3)

1. 外周面を有する軸部材と、
   上記外周面に径方向に対向する内周面を有する筒部材と、
   上記軸部材の上記外周面と、上記筒部材の上記内周面とで挟持される環状の挟持部を有する環状部材と、
   上記軸部材と上記筒部材とのうちの一方の部材に互いに軸方向に間隔をおいて配置されると共に、上記一方の部材の周面を、上記挟持部を介して上記軸部材と上記筒部材とのうちの他方の部材の周面に押圧する環状の液圧拡張面を有する複数の環状の液圧拡張室と
   を備え、
   上記挟持部は、上記一方の部材に固定され、
   上記挟持部は、上記軸方向の最も一方側に備えられる液圧拡張室の液圧拡張面の軸方向の一方側の端部から、上記軸方向の最も他方側に備えられる液圧拡張室の液圧拡張面の軸方向の他方側の端部までの軸方向の範囲に径方向に重なる範囲に、径方向の肉厚の厚い厚肉部と、上記厚肉部よりも径方向の肉厚の薄い薄肉部とを有していることを特徴とする軸連結装置。
2. 請求項１に記載の軸連結装置において、
   上記薄肉部は、隣接する上記液圧拡張室の液圧拡張面の間の位置に径方向に重なることを特徴とする軸連結装置。
3. 請求項１または２に記載の軸連結装置を備え、
   上記液圧拡張室に封入した液体により上記液圧拡張室を上記一方の部材の径方向に拡張することにより、上記軸部材と上記筒部材とを摩擦係合する一方、上記液圧拡張室に封入された液体を上記液圧拡張室内から除去することにより、上記軸部材と上記筒部材との摩擦係合を解除することを特徴とするトルクリミッタ。

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