JP6142536B2 - トルクリミッタ - Google Patents

Description

本発明は、トルクリミッタに関する。

従来、トルクリミッタとしては、特開２００９−２９３６８０号公報（特許文献１）に記載されているものがある。このトルクリミッタは、軸部材の外周面に筒部材の内周面を外嵌し、筒部材の油圧拡張室に圧油を供給し、その油圧拡張室の圧油で筒部材の内周面を縮径してその内周面を軸部材の外周面に押し付けて、軸部材と筒部材とを摩擦結合してトルクを伝達するようになっている。そして、シャーチューブで油圧拡張室内の圧油をシールする一方、上記軸部材には、シャーチューブの端部に係止する係止部材を固定している。

上記軸部材または筒部材に所定値以上の負荷がかかって、筒部材の内周面が軸部材の外周面に対してスリップして、上記軸部材が筒部材に対して軸回りの位置が変化したとき、上記係止部材でシャーバルブの先端側のピンが切断されて、油圧拡張室の圧油が外部に排出されるようになっている。これにより、軸部材と筒部材の摩擦結合を解いて、トルクの伝達を遮断している。

上記従来のトルクリミッタは、シャーバルブの径方向の外方側に飛散防止用のカバーを配置して、軸部材または筒部材に所定値以上の負荷がかかった場合、破断するシャーバルブのピンが、遠くに飛散しないようにしている。

しかしながら、上記従来のトルクリミッタでは、トルクの伝達の遮断後の復旧作業をする際に、飛散用カバーのスライド作業と、シャーバルブのピンの除去と、円周方向の複数箇所でのシャーバブルの交換とが必要となり、復旧作業を３工程で行わなければならなくて、復旧作業に時間がかかるという問題がある。

また、円周方向の複数箇所において、シャーバルブを、復旧作業の度に新品に取り換えなければならなくて、復旧作業にかかるコストが大きいという問題もある。また、破断後のピンが、細かく分裂している場合があり、この場合、除去作業に更に時間がかかるという問題がある。

特開２００９−２９３６８０号公報

そこで、本発明の課題は、復旧を迅速に行うことができて、復旧にかかるコストも低減できるトルクリミッタを提供することである。

上記課題を解決するため、この発明のトルクリミッタは、
軸部材と、
上記軸部材に回転可能に外嵌した筒部材と
を備え、
上記筒部材および上記軸部材のうちの一方の部材は、
上記一方の部材の周面を上記筒部材および上記軸部材のうちの他方の部材の周面に押し付けるための流体圧拡張室と、
上記流体圧拡張室と外部とを連通する液体抜き穴と
を有し、
さらに、上記液体抜き穴内に配置される付勢部材と、
上記付勢部材によって上記液体抜き穴の開口を密封する密封位置に付勢されると共に、上記密封位置で上記液体抜き穴から突出する突出部を有する密封部材と
を備え、
上記筒部材および上記軸部材のうちの他方の部材は、上記軸部材に対して上記筒部材が相対回転した場合に、上記突出部を上記液体抜き穴側に押圧して移動させることにより、上記密封部材を上記密封位置から上記密封部材と上記開口の縁との間に隙間が存在する液体解放位置に移動させる突出押圧部を有していることを特徴としている。

本発明によれば、密封部材が流体圧拡張室の液圧を維持する密封位置から流体圧拡張室内の流体が外部に排出する油圧解放位置に移動するだけで、筒部材と軸部材との摩擦係合を解除できて、筒部材と軸部材との摩擦係合を解除する際に破断する部品が存在しない。したがって、飛散した破断部品の除去と、破断部品の交換とを、行う必要がなく、復旧作業を迅速に行うことができる。

また、本発明によれば、筒部材と軸部材との摩擦係合を解除する際に破断する部品が存在しないから、復旧にかかるコストも低減できる。また、破断部品が遠くに飛散することを防止するカバー部材が不要になるから、製造コストも低減できる。

また、一実施形態では、
上記一方の部材が、上記筒部材である一方、上記他方の部材が、上記軸部材であり、
上記密封部材は、球体であり、
上記液体抜き穴は、上記開口側に行くにしたがって内径が小さくなる内周円錐面部を有し、
上記球体と、上記内周円錐面部とが、上記密封位置で環状にメタルタッチすることにより、上記流体圧拡張室の液圧が維持されるようになっており、
上記突出押圧部は、上記筒部材の周方向の一方側に行くにしたがって上記筒部材の外周面との距離が小さくなる上記軸部材の内面部である。

上記実施形態によれば、球体と、内周円錐面部とを接触させる構成であるから、メタルタッチを簡易かつ確実に実現することができて、上記流体圧拡張室の液圧を容易かつ確実に維持することができる。

また、上記実施形態によれば、トルク伝達の解除の際に密封部材を移動させる構造を簡易に実現することができる。

本発明によれば、復旧を迅速に行うことができて、復旧にかかるコストも低減できるトルクリミッタを実現することができる。

本発明の一実施形態のトルクリミッタの軸方向の模式断面図である。 トルクリミッタがトルクを伝達しているときの、トルクリミッタの油圧解放機構の中心を通過する径方向の模式断面図である。 トルクリミッタがトルクの伝達を遮断するときの、トルクリミッタの油圧解放機構の中心を通過する径方向の模式断面図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態のトルクリミッタの軸方向の模式断面図である。

このトルクリミッタは、軸部材１と、筒部材２と、玉軸受１７および玉軸受１８とを有し、筒部材２は、一方の部材を構成し、軸部材１は、他方の部材を構成している。上記軸部材１は、略円筒状の外周面２０を有する本体部８と、本体部８の外面から突出する断面略Ｌ字形状の密封材押圧部９とを有している。

一方、上記筒部材２は、第１の筒部材１０と、第２の筒部材１１とからなっている。上記第１の筒部材１０は、軸部材１の外周面２０に当接する略円筒状の内周面２１を有している。上記軸部材１の外周面２０と、第１の筒部材１０の内周面２１との間には、焼付き防止用の潤滑油を塗布している。上記第２の筒部材１１は、第１の筒部材１０の略円筒状の外周面２３に当接する略円筒状の内周面２４を有している。また、上記第２の筒部材１１は、油圧拡張室２６と、油圧解放機構６と、油圧機構取付穴３０とを有し、油圧拡張室２６は、第２の筒部材１１の内周面２４の軸方向の略全長に亘って略軸部材１の軸方向に延在している。上記油圧拡張室２６は、環状の室である。上記油圧拡張室２６は、流体圧拡張室を構成している。

上記油圧解放機構６は、油圧機構取付穴３０に嵌入されている。上記断面略Ｌ字形状の密封材押圧部９は、径方向延在部１５０および軸方向延在部１５１を有する。上記径方向延在部１５０は、略径方向に延びると共に、第２の筒部材１１の端面に軸方向に対向している。また、上記軸方向延在部１５１は、径方向延在部１５０の径方向の外方側の端部につながっており、第２の筒部材１１の外周面に沿って軸方向に延在している。

上記第２の筒部材１１は、図示しない流体圧カプラーの受け口構造を有している。この受け口構造は、油封入通路を有し、油圧拡張室２６に、流体の一例としての油を封入する際、上記油封入通路の一端が、油圧拡張室２６に連通するようになっている。このトルクリミッタは、周知の流体圧カプラーを備え、その流体圧カプラーは、雄カプラーと、雌カプラーとを有し、雌カプラーは、上記受け口構造に固定されるようになっている。このトルクリミッタは、油圧拡張室２６に、油を封入する際には、上記受け口構造に固定された雌カプラーに、雄カプラーを挿入して、雄カプラーから雌カプラーおよび上記油封入通路を介して、油圧拡張室２６に油を封入するようになっている。

上記玉軸受１７は、軸部材１の外面に外嵌固定された内輪４０と、第２の筒部材１１の内面に内嵌固定された外輪４１と、内輪４０の軌道面と外輪４１の軌道面と間に配置された玉４２とを有している。また、上記玉軸受１８は、軸部材１の外面に外嵌固定された内輪４４と、第１の筒部材１０の内面に内嵌固定された外輪４５と、内輪４４の軌道面と外輪４５の軌道面と間に配置された玉４６とを有している。上記玉軸受１７および１８は、軸部材１が筒部材２に対して相対回転しているとき、軸部材１を筒部材２に対して回転自在に支持するようになっている。

図２は、トルクリミッタがトルクを伝達しているときの、トルクリミッタの油圧解放機構６の中心を通過する径方向の模式断面図である。

図２に示すように、油圧解放機構６は、鋼製の本体６０と、密封部材としての鋼製の球体６１と、付勢部材としてのコイルバネ６２とを有する。上記本体６０は、雄ねじ部６４を有し、第２の筒部材１１の油圧機構取付穴３０は、雌ねじ部６５を有する。上記本体６０の雄ねじ部６４を、油圧機構取付穴３０の雌ねじ部６５に螺合して締め込むことにより、本体６０を油圧機構取付穴３０に固定している。

上記本体６０は、貫通穴６８を有し、この貫通穴６８は、径方向に延在している。第２の筒部材１１は、油圧拡張室２６につながると共に、径方向に延在する連絡通路７０を有する。上記本体６０を油圧機構取付穴３０に固定した状態で、本体６０の貫通穴６８は、第２の筒部材１１の外周面と、連絡通路７０の油圧拡張室２６側とは反対側の開口とを連通するようになっている。上記本体６０の貫通穴６８と、連絡通路７０とは、液体抜き穴の一例としての油抜き穴８８を構成している。

図２に示すように、上記本体６０の貫通穴６８の内周面部は、内周円錐面部８０と、第１内周円筒面部８１と、第２内周円筒面部８２とを有し、内周円錐面部８０は、第２の筒部材１１の外周面と、第１内周円筒面部８１との間に存在している。上記内周円錐面部８０は、径方向に延在し、径方向の内方側に行くにしたがって内径が大きくなっている。上記第１内周円筒面部８１は、内周円錐面部８０の径方向の内方側の端部につながっている。上記第１内周円筒面部８１の内径は、内周円錐面部８０の径方向の内方側の端の内径と同じになっている。

上記貫通穴６８は、内周円錐面部８０とは反対側に底部（段部）８３を有している。上記底部８３は、底部８３の中央に小径の円筒穴８４を有している。上記第２内周円筒面部８２は、小径の円筒穴８４の内周面である。上記第２内周円筒面部８２は、底部８３を介して第１内周円筒面部８１に連なっている。

上記コイルバネ６２は、貫通穴６８内に位置している。上記コイルバネ６２の伸縮方向は、貫通穴６８の軸方向（貫通穴６８の延在方向）に一致している。図２に示すように、トルクリミッタが、トルクを伝達しているときには、コイルバネ６２の一端部は、球体６１に接触し、コイルバネ６２の他端部は、貫通穴６８の底部８３に接触している。図２に示す状態で、コイルバネ６２は、自然長よりも縮んだ状態になっており、圧縮された状態になっている。

図２に示すように、トルクリミッタが、トルクを伝達している状態で、球体６１は、コイルバネ６２によって、油抜き穴８８の油圧拡張室２６側とは反対側の開口を密封する密封位置に付勢されている。そして、この状態で、球体６１と、内周円錐面部８０とが、密封位置で環状にメタルタッチすることにより、油圧拡張室２６内の油が上記開口から漏れることを防止している。このようにして、油圧拡張室２６の液圧を維持するようになっている。また、図２に示すように、上記球体６１は、上記密封位置で油抜き穴８８から突出する突出部８６を有している。

上記密封材押圧部９の軸方向延在部１５１は、図２の径方向の断面において、凹部９３を有している。図２に示すように、トルクリミッタが、トルクを伝達している状態で、球体６１の突出部８６は、凹部９３に非接触な状態で凹部９３内に収容されている。上記密封材押圧部９の軸方向延在部１５１は、図２に矢印Ａで示す筒部材２の周方向の一方側に行くにしたがって、第２の筒部材１１の外周面８９との距離が小さくなる内面部９０を有している。上記密封材押圧部９の軸方向延在部１５１の内面部９０は、突出押圧部を構成している。

トルクリミッタがトルクを伝達しているときには、液体圧カプラーによって油圧拡張室２６に注入された油圧拡張用の油で、第１の筒部材１０の内周面２１を縮径してその内周面２１を軸部材１の外周面２０に押し付けて、軸部材１と筒部材２とを摩擦結合して、軸部材１と筒部材２との間でトルクを伝達するようになっている。

図３は、トルクリミッタがトルクの伝達を遮断するときの、トルクリミッタの油圧解放機構６の中心を通過する径方向の模式断面図である。

上記軸部材１または筒部材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）がかると、軸部材１の外周面２０が、第１の筒部材１０の内周面２１に対してスリップして、軸部材１と筒部材２の軸回りの位置が変化する。そして、上記密封材押圧部９の軸方向延在部１５１が、第２の筒部材１１に対して図２,３に矢印Ｂで示す方向に周方向に相対移動して、軸方向延在部１５１の内面部９０が、突出部８６との距離が序々に短くなる方向、すなわち、突出部８６に対して図３で矢印Ｂで示す方向に相対移動する。

そして、図３に示すように、上記軸方向延在部１５１の内面部９０が突出部８６を油抜き穴８８側に押圧して突出部８６を油抜き穴８８側に移動させることにより、球体６１が上記密封位置から、球体６１と、油抜き穴８８の油圧拡張室２６側とは反対側の開口の縁との間に隙間が存在する液体解放位置に移動するようになっている。このようにして、油圧拡張室２６内の高圧の油を、油圧拡張室２６につながっている油抜き穴８８を介して、上記開口から排出して、軸部材１の外周面２０に対する第１の筒部材１０の内周面２１の押圧力をなくすようになっている。そして、上記軸部材１と筒部材２の摩擦結合を解いてトルクの伝達を遮断し、トルクリミッタに連結されている高価な機械を保護するようになっている。

上記実施形態のトルクリミッタによれば、球体６１が油圧拡張室２６の油圧を維持する密封位置から油圧拡張室２６内の油が外部に排出する油圧解放位置に移動するだけで、筒部材２と軸部材１との摩擦係合を解除できて、筒部材２と軸部材１との摩擦係合を解除する際に破断する部品が存在しない。したがって、飛散した破断部品の除去と、破断部品の交換とを、行う必要がなくて、球体６１を密封位置に存在させるだけで復旧を行うことができて、復旧作業を迅速に行うことができる。

また、上記実施形態のトルクリミッタによれば、筒部材２と軸部材１との摩擦係合を解除する際に破断する部品が存在しないから、復旧時に破断部品を新品に交換する必要がなくて、復旧にかかるコストも低減できる。また、破断部品が遠くに飛散することを防止するカバー部材が不要になるから、製造コストも低減できる。

また、上記実施形態のトルクリミッタによれば、球体６１と、内周円錐面部８０を接触させる構成であるから、メタルタッチを簡易かつ確実に実現することができて、油圧拡張室２６の油圧を容易かつ確実に維持することができる。

また、上記実施形態のトルクリミッタによれば、上記密封材押圧部９の軸方向延在部１５１が、筒部材２の周方向の一方側に行くにしたがって、第２の筒部材１１の外周面８９との距離が小さくなる内面部９０を有しているから、トルク伝達の解除の際に球体６１を移動させる構造を簡易に実現することができる。

尚、上記実施形態のトルクリミッタでは、筒部材２を、軸部材１の外周面２０と接触する内周面２１を有する第１の筒部材１０と、油圧拡張用の油を封入する油圧拡張室２６を有する第２の筒部材１１とで構成したが、この発明では、筒部材は、軸部材の外周面と接触する内周面と、流体圧拡張用の流体を封入する流体圧拡張室とを有する一体型の筒部材であっても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、上記軸部材１の外周面２０と、筒部材２の内周面２１との間に塗布された潤滑油は、トラクションオイルであっても良く、または、パラフィン系鉱油（タービン油）や、ヒンダードエステル等、トラクションオイル以外の潤滑油であっても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、流体圧拡張室が、油圧拡張室２６であり、流体圧拡張室に注入される流体が、油であったが、この発明では、流体圧拡張室に注入される流体は、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、油圧拡張室２６および油圧機構取付穴３０を筒部材２に形成し、油圧機構取付穴３０が径方向の外方に開口するようにし、筒部材２が、一方の部材を構成する一方、軸部材１が、他方の部材を構成するようにした。しかしながら、この発明では、筒部材が、他方の部材を構成する一方、軸部材が、一方の部材を構成するようにしても良く、流体圧拡張室および油圧機構取付穴を軸部材に形成しても良い。尚、この場合、例えば、油圧機構取付穴は、軸方向に延在して軸方向の端面に開口するように形成されることができ、突出押圧部が、筒部材につながると共に、軸部材の軸方向の端面に沿って径方向に延在する部分を有するようにしても良い。そして、トルクが伝達されている状態で、密封部材の突出部が、突出押圧部の凹部内にその凹部に非接触に収容されるようにしても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、付勢部材が、コイルバネ６２であったが、この発明では、付勢部材は、つるまきバネ等のコイルバネ以外のバネであっても良い。付勢部材は、密封部材を一方向に付勢可能な部材であれば、如何なる部材であっても良い。

また、上記実施形態のトルクリミッタでは、密封部材が球体６１であったが、この発明では、密封部材は、半球体であっても良く、または、メタルタッチをする部分に外周円錐面部を有し、かつ、突出押圧部に接触する部分が球体であるような部材でも良い。密封部材は、液体抜き穴の開口を完全に塞ぐことが可能で、かつ、突出押圧部での押圧により液体抜き穴側に移動できる形状であれば如何なる形状であっても良い。

１ 軸部材
２ 筒部材
６ 油圧解放機構
１０ 第１の筒部材
１１ 第２の筒部材
２６ 油圧拡張室
６２ コイルバネ
８０ 油抜き穴の円錐面部
８６ 球体の突出部
８８ 油抜き穴
８９ 第２の筒部材１１の外周面
９０ 筒部材の周方向の一方側に行くにしたがって筒部材の外周面との距離が小さくなる軸部材の内面部（突出押圧部）

Claims (2)

1. 軸部材と、
   上記軸部材に回転可能に外嵌した筒部材と
   を備え、
   上記筒部材および上記軸部材のうちの一方の部材は、
   上記一方の部材の周面を上記筒部材および上記軸部材のうちの他方の部材の周面に押し付けるための流体圧拡張室と、
   上記流体圧拡張室と外部とを連通する液体抜き穴と
   を有し、
   さらに、上記液体抜き穴内に配置される付勢部材と、
   上記付勢部材によって上記液体抜き穴の開口を密封する密封位置に付勢されると共に、上記密封位置で上記液体抜き穴から突出する突出部を有する球体状密封部材と
   を備え、
   上記筒部材および上記軸部材のうちの他方の部材は、上記軸部材に対して上記筒部材が相対回転している場合に、上記突出部に接触して上記突出部を上記液体抜き穴側に押圧し続けることにより、上記球体状密封部材を上記密封位置から離れた上記球体状密封部材と上記開口の縁との間に隙間が存在する液体解放位置で維持する突出押圧部を有し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、
   上記一方の部材が、上記筒部材である一方、上記他方の部材が、上記軸部材であり、
   上記液体抜き穴は、上記開口側に行くにしたがって内径が小さくなる内周円錐面部を有し、
   上記球体状密封部材と、上記内周円錐面部とが、上記密封位置で環状にメタルタッチすることにより、上記流体圧拡張室の液圧が維持されるようになっており、
   上記密封位置に位置する上記球体状密封部材の突出部と対向する上記軸部材の内周面の部分に、上記突出部を非接触な状態で収容して上記筒部材の外周面と平行な底面を備える凹部が設けられ、
   上記突出押圧部は、上記凹部の底面から上記軸部材の内周面に向かって延在しつつ上記筒部材の周方向の一方側に行くにしたがって上記筒部材の外周面との距離が小さくなる上記凹部の一部である傾斜面であることを特徴とするトルクリミッタ。

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