JP5317348B2

JP5317348B2 - トルククラッチ

Info

Publication number: JP5317348B2
Application number: JP2009210646A
Authority: JP
Inventors: 弘隆熊倉
Original assignee: IHI Corp; IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-09-11
Also published as: JP2011058587A

Description

本発明は、例えば、無人又は有人の走行車の車輪などに適用され、トルク伝達を行うと共に、入力側と出力側の間に過負荷が加わるのを防止するのに用いられるトルククラッチに関するものである。

この種のトルククラッチとしては、非特許文献１に記載されているように、入力側フランジを有する筒状のハブと、ハブの外周に回転可能に装着した出力側フランジと、入力側及び出力側の間でトルク伝達を行うための複数のボールと、ボールの押圧機構を備えたものがある。

ボールは、出力側フランジにおいて、円周方向に所定間隔で形成した保持孔に収容されている。これに対して、入力側フランジには、円周方向に所定間隔でポケットが形成してあり、そのポケットにボールの一部が係合する。押圧機構は、ボールに当接する押し板、押し板を加圧するスプリング、及びスプリングの調整装置などで構成してあり、出力側フランジで保持した各ボールを入力側フランジへ向けて押圧して、作動トルクの設定範囲内で各ボールとポケットとの係合状態を維持する。

上記のトルククラッチは、通常は、ハブを回転駆動することで、ハブと出力側フランジとが一体となって回転する。そして、トルククラッチは、出力側フランジのロック等により入力側フランジに作動トルクを超えるトルクが加わると、押圧機構に抗してボールがポケットから離脱し、これにより入力側フランジ（ハブ）が空転して入力側と出力側の間に過負荷が加わるのを防止する。

つばきグループ、製品情報、過負荷保護機器：機械式過負荷保護機器、〔平成２１年７月１６日検索〕、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.tsubakimotojp/product/detail.html?code=440_1_1_1_1 ＞

しかしながら、上記したような従来のトルククラッチにあっては、押圧機構を構成するスプリングの反力が、全てハブの入力側フランジに加わることから、作動トルクを高く設定しようとすると、ハブの剛性を高める必要があるので、これにより装置全体が重くて大型になるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、作動トルクを高く設定した場合でも、小型軽量化を実現することができるトルククラッチを提供することを目的としている。

本発明のトルククラッチは、入力側であるハブと、ハブの内側に設けた可撓性を有するリングと、ハブの外側に回転可能に装着した出力側であるフランジを備え、ハブの円周上に、リングの外周面が現れる開口部を設けると共に、フランジの内周面に、円周方向に所定間隔でポケットを設け、ハブの開口部に、リングとフランジの間に介装されてポケットに外周の一部が係合するトルク伝達用のピンを配置し、ピンが、その両端部に、半径方向に突出する保持部を備えている構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

本発明のトルククラッチによれば、入力側のハブ、リング及び出力側のフランジを同軸状配置すると共に、リングとフランジの間にトルク伝達用のピンを介装し、作動トルクを超えた際のピンの反力をリングが受ける構造であるから、装置構造が簡単になり、作動トルクを高く設定した場合でも、小型軽量化を実現することができる。また、保持部によりピンの回転を止して、ハブからフランジへのトルク伝達を確実に行うことができる。

本発明のトルククラッチの一実施形態を説明する垂直断面図（Ａ）及び図Ａ中のＣ−Ｃ線矢視での水平断面図（Ｂ）である。ピンの構成を説明する斜視図である。ハブを構成する本体部材を説明する斜視図である。リングが変形した状態を示す説明図である。ハブの回転角度と発生トルクとの関係を示すグラフである。

以下、図面に基づいて、本発明のトルククラッチの一実施形態を説明する。
図１に示すトルククラッチＴＣは、入力側であるハブ１と、ハブ１の内側に設けた可撓性を有するリング２と、ハブ１の外周に回転可能に装着した出力側であるフランジ３を互いに同軸状に備えると共に、リング２とフランジ３との間にトルク伝達用のピン４を介装した構造になっている。

ハブ１は、リング２やフランジ３を組み込むために複数の部材で構成され、概略円筒形状の本体部材１０と、本体部材１０の内側（図面では下部内側）に固定する筒状の第１保持部材１１と、本体部材１０の端面（図面では上端面）に固定する環状の第２保持部材１２を備えている。

本体部材１０は、図３にも示すように、小径部１０Ａと大径部１０Ｂを有するもので、小径部１０Ａの端部に、円周方向にわたって内向きの張出部１０Ｃを有すると共に、小径部１０Ａの円周上に、組立状態においてリング２の外周面が現れる矩形状の開口部１０Ｄを有している。この実施形態では、小径部１０Ａの円周方向において、９０度間隔で４個の開口部１０Ｄが設けてあり、個々の開口部１０Ｄにピン４を夫々収容する。

リング２は、金属製の帯状薄板から成るものであるが、その材料がとくに限定されることはなく、所望の可撓性を確保し得るものであれば良い。このリング２の材質や厚さによって当該トルククラッチＴＣの作動トルクが決まる。

フランジ３は、中央にボス部３Ａを有する円板であって、図示しないボルト類の取付け穴３Ｂを複数個有すると共に、ボス部３Ａの内周面に、円周方向に所定間隔でポケット５が形成してある。この実施形態のポケット５は、ボス部３Ａの軸線方向にわたって形成した断面Ｖ形状の溝であり、ボス部３Ａの円周方向に等間隔で８個箇所に設けてある。

トルク伝達用のピン４は、図２に示すように、丸棒状を成す本体の両端部に、半径方向に突出する角棒状の保持部４Ａ，４Ａを有すると共に、本体の中間部に、半径方向に突出してリング２の外周面に弾性的に接触する板ばね状の突起部４Ｂ，４Ｂを備えている。

トルククラッチＴＣは、ハブ１の本体部材１０において、小径部１０Ａの内側にリング２を収容した後、大径部１０Ｂの内側に第１保持部材１１を固定して、張出部１０Ｃと第１保持部材１１との間でリング２の軸線方向の移動を規制する。なお、第１保持部材１１の固定には、図示しないボルト類を使用する。

また、トルククラッチＴＣは、ハブ１の本体部材１０の各開口部１０Ｄにピン４を夫々収容してから、小径部１０Ａの外側にフランジ３のボス部３Ａを回転可能に嵌装し、小径部１０Ａの端部に第２保持部材１２を固定して、大径部１０Ｂの段部と第２保持部材１２との間でフランジ３の軸線方向の移動を規制する。なお、第２保持部材１２の固定には、図示しないボルト類を使用する。

上記の如く組み立てたトルククラッチＴＣは、ハブ１において、第１保持部材１１の内周面、張出部１０Ｃの内周面、及び第２保持部材１２の内周面が、互いに同一円周面状に連なって軸孔Ｈを形成する。ここで、ハブ１は、軸孔Ｈの内径がリング２の内径よりも小さくなっていて、軸孔Ｈに図示しない回転軸等を装着した場合でも、リング２の内側への変形を妨げることがない。さらに、トルククラッチＴＣは、大径部１０Ｂの外周面、フランジ３のボス部３Ａの外周面、及び第２保持部材１２の外周面も同一円周面状に連なる状態となる。

さらに、トルククラッチＴＣは、図１（Ｂ）に示すように、各ピン４が、リング２の外周面とフランジ３のボス部３Ａの内周面との間に介装された状態になると共に、その外周の一部がポケット５に係合する。

上記の構成を備えたトルククラッチＴＣは、例えば、無人又は有人の走行車における車輪に使用することができ、この場合には、ハブ１の軸孔Ｈに、動力源からの回転軸を連結すると共に、フランジ３に、リムやタイヤを装着することになる。

そして、トルククラッチＴＣは、ハブ１を回転駆動すると、ハブ１の各ピン４がフランジ３のポケット５に夫々係合しているので、ハブ１とフランジ３とが一体となって回転する。この際、ピン４は、保持部４Ａ，４Ａにより回転が阻止され、これによりハブ１からフランジ３へのトルク伝達を確実に行うことができる。

また、トルククラッチＴＣは、フランジ３のロック等によりハブ１に作動トルクを超えるトルクが加わると、各ピン４がリング２を内側へ変形させつつ各ポケット５から一斉に離脱し、これによりハブ１が空転してハブ１とフランジ３の間に過負荷が加わるのを防止する。さらに、ポケット５から離脱したピン４は、ハブ１の空転に伴って次のポケット５に係合し、再びフランジ３へのトルク伝達を行うこととなる。

ここで、ピン４がポケット５から離脱する際には、図４に示すように、ピン４の位置でリング２が内側に凹状に変形する。また、図５は、ハブ１の回転角度と発生トルクとの関係を示すグラフであって、突起部４Ｂが無いピンを用いた場合、通常時には、線Ｐで示す如く回転角度がゼロで所定のトルクが発生するものの、リング２の変形時には、線Ｑで示す如く回転角度のみが生じる状態すなわちがたつきが発生する。

これに対して、この実施形態のピン４のように、リング２の外周面に弾性的に接触する突起部４Ｂ，４Ｂを備えたものでは、リング２が凹状に変形した際に、両突起部４Ｂ，４Ｂがリング２の変形部の両側を押し込むので、図５中の線Ｒで示すように、回転角度がゼロでも所定のトルクが発生する状態となって、がたつきを防止することができる。

このように、上記実施形態のトルククラッチＴＣは、入力側のハブ１、リング２及び出力側のフランジ３を同軸状配置すると共に、リング２とフランジ３の間にトルク伝達用のピン４を介装し、作動トルクを超えた際のピン４の反力をリング２が受ける構造であるから、図１からも明らかなように装置構造が簡単であると共に、外観体裁も非常にシンプルである。

そして、トルククラッチＴＣは、リング２の材質や厚さを選択することで作動トルクを設定することができ、この際、他の構成部材の剛性を変更するような必要もなく、他の構成部材をそのまま使用することができるので、作動トルクを高く設定した場合でも、小型軽量化を実現することができる。

また、トルククラッチＴＣは、ハブ１において、複数の開口部１０Ｄ及びピン４を円周方向に所定間隔（等間隔）で配置したので、通常のトルク伝達や作動トルクを超えたときの空転動作を均一に行うことができる。

本発明のトルククラッチは、その構成が上記実施形態のみに限定されるものではなく、例えば、ハブを構成する各部材の数や形態を変更したり、開口部をスリット状にしたり、開口部、ピン及びポケットの数を選択したりすることができる。また、ピンは、仮に１本であってもトルク伝達及び過負荷防止の動作を行うことが可能である。さらに、トルククラッチは、走行車の車輪以外のものにも適用可能であり、場合によってはフランジを入力側にし且つハブを出力側にすることも可能である。

１ハブ
２リング
３フランジ
４ピン
４Ａ保持部
４Ｂ突起部
５ポケット
１０Ｄ開口部
Ｈ軸孔

Claims

入力側であるハブと、ハブの内側に設けた可撓性を有するリングと、ハブの外側に回転可能に装着した出力側であるフランジを備え、ハブの円周上に、リングの外周面が現れる開口部を設けると共に、フランジの内周面に、円周方向に所定間隔でポケットを設け、ハブの開口部に、リングとフランジの間に介装されてポケットに外周の一部が係合するトルク伝達用のピンを配置し、
ピンが、その両端部に、半径方向に突出する保持部を備えていることを特徴とするトルククラッチ。
入力側であるハブと、ハブの内側に設けた可撓性を有するリングと、ハブの外側に回転可能に装着した出力側であるフランジを備え、ハブの円周上に、リングの外周面が現れる開口部を設けると共に、フランジの内周面に、円周方向に所定間隔でポケットを設け、ハブの開口部に、リングとフランジの間に介装されてポケットに外周の一部が係合するトルク伝達用のピンを配置し、
ピンが、その中間部に、半径方向に突出してリングの外周面に弾性的に接触する突起部を備えていることを特徴とするトルククラッチ。
ピンが、その中間部に、半径方向に突出してリングの外周面に弾性的に接触する突起部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のトルククラッチ。
複数の開口部及びピンが、ハブの円周方向に所定間隔で配置してあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のトルククラッチ。
ハブが、リングの内径よりも小さい内径を有する軸孔を備えていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のトルククラッチ。