JPH05106654A - トルク伝達可変装置 - Google Patents

トルク伝達可変装置

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JPH05106654A
JPH05106654A JP29807091A JP29807091A JPH05106654A JP H05106654 A JPH05106654 A JP H05106654A JP 29807091 A JP29807091 A JP 29807091A JP 29807091 A JP29807091 A JP 29807091A JP H05106654 A JPH05106654 A JP H05106654A
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magnetic fluid
disk
disc
magnetic
shaft
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賢司 西堀
Yoshio Kumada
喜生 熊田
Katsuyuki Hashizume
克幸 橋爪
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Taiho Kogyo Co Ltd
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Taiho Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 トルクを伝達をする、しないを迅速確実に制
御するとともに、トルク伝達において回転トルクの大き
さを制御し、さらに耐久性の向上を計る。 【構成】 入力軸1と出力軸2とを同一鉛直線上に配置
し、非磁性材料の入力軸1の下部に非磁性材料の上方円
板3を水平に設け、出力軸2の上部に磁性材料の下方円
板4を設ける。出力軸2に一体にケーシング5を設け、
その内部の密閉室11に上方円板3を収容する。ケーシ
ング5は非磁性材料の筒状部材7と磁性材料の蓋体9と
を備えている。密閉室11内に収容した磁性流体12の
液面高さを上方円板3の下面に接触するか近接する高さ
に設定し、また蓋体9と上方円板3との間隙h2 を、上
方円板3と下方円板4との間隙h1 よりも小さく設定す
る。磁性流体12を電磁コイル15等の励磁手段で励磁
すると、磁性流体12の一部が上記間隙h2 内に流動
し、磁性流体12の粘度摩擦により、入力軸1の回転ト
ルクが良好に出力軸2に伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明はトルク伝達可変装置に関
し、より詳しくは、少なくともトルクの伝達の有無を制
御することができるトルク伝達可変装置に関する。
【従来の技術】従来からトルク伝達装置としては種々の
構成のものが知られている。例えばクラッチ板の軸方向
移動によってトルクの伝達の有無を制御できるようにし
た電磁クラッチが知られており、また粘性流体を利用し
たビスカスカップリングも知られている。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電磁ク
ラッチではクラッチ板の摩耗があるので耐久性が悪く、
またビスカスカップリングではトルクの伝達の有無を制
御することができなかった。本発明はそのような事情に
鑑み、トルクの伝達の有無を制御することができ、しか
も耐久性に富む新規なトルク伝達可変装置を提供するも
のである。
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、同一
鉛直線上に上下に配置して少なくともいずれか一方を回
転自在とした下方軸と非磁性材料の上方軸と、上記上方
軸の下部に水平に設けた非磁性材料の上方円板と、上記
下方軸の上部に一体に設けられ、上記上方円板に所要の
間隙をあけて対向させた磁性材料の下方円板と、上記下
方軸に一体に設けられ、上記下方円板と上方円板の外周
部を囲む非磁性材料の筒状部材と、上記上方円板よりも
上方で上方軸に対して回転自在に設けられ、かつ筒状部
材の上端部を覆って上記上方円板を収容する密閉室を形
成する蓋体と、この密閉室内に収容した磁性流体と、上
記磁性材料および磁性流体を励磁又は消磁する励磁手段
とを備え、上記密閉室内における蓋体と上方円板との間
隙を上方円板と下方円板との間隙よりも小さく設定する
とともに、両間隙を上方円板の外周と筒状部材の内周と
の間隙を介して相互に連通させ、さらに上記密閉室内に
収容した磁性流体の液面高さを、上方円板の下面に接触
し若しくは近接する液面高さとしたものである。
【作用】上記構成によれば、上方軸と上方円板とが一体
となっており、また下方軸と下方円板、筒状部材および
蓋体とが一体となっている。ここで、例えば上方軸を回
転自在な入力軸、下方軸を回転自在な出力軸とした場合
には、上記励磁手段によって上記磁性材料および磁性流
体を消磁している状態では、上記磁性流体の剪断力によ
る摩擦力が小さいので、上記入力軸および上方円板が一
体的に回転駆動されても、磁性流体を介して出力軸、下
方円板、筒状部材および蓋体に伝達される回転トルクが
小さいため、出力軸は回転せず、若しくは小さな回転ト
ルクで回転されるようになる。この状態から上記励磁手
段によって上記磁性材料および磁性流体を励磁すると、
密封室内で上方円板の下面に接触し若しくは近接してい
た磁性流体の一部が、上方円板の外周と筒状部材の内周
との間隙を介して蓋体と上方円板との間隙内に流動する
ようになる。そしてこの状態では、磁性流体の剪断力が
増大して摩擦が大きくなるので、入力軸の回転トルクが
良好に出力軸に伝達され、それによって出力軸は励磁す
る前よりも大きな回転トルクで回転駆動されるようにな
る。このとき、上記励磁手段により例えば上記磁性材料
および磁性流体をパルス的に励磁し、かつその励磁パル
スの幅を調整するパルス幅変調により、上記出力軸に伝
達される回転トルクの大きさを制御することができる。
また、上記磁性材料および磁性流体を励磁している状態
からそれらを消磁すると、上記蓋体と上方円板との間隙
内に流動した磁性流体は入力軸の上方円板の回転により
その間隙内から急速に外方に飛散されるので、出力軸に
伝達される回転トルクを直ちに小さなものとすることが
できる。
【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する
と、図示しないモータに連動させた非磁性材料の入力軸
1を鉛直方向に配設して回転自在に軸支してあり、この
入力軸1の下方に同一鉛直線上で磁性材料の出力軸2を
回転自在に軸支している。上記入力軸1の下部に非磁性
材料の上方円板3を水平に設けてあり、また上記出力軸
2の上部に磁性材料の下方円板4を水平に設け、この下
方円板4と上方円板3との間に所要の間隙h1 を形成し
ている。上記出力軸2には上記上方円板3および下方円
板4を収容する小型ケーシング5と、この小型ケーシン
グ5を収容する大型ケーシング6とをそれぞれ一体に設
けている。上記小型ケーシング5は、上記下方円板4の
下面および外周面に密着させて出力軸2に固定した非磁
性材料の有底筒状部材7を備えており、この筒状部材7
の内径は上方円板3の外径よりも大きく、かつ筒状部材
7の上端面は上方円板3の上面よりも上方に突出してい
る。他方、大型ケーシング6は上記筒状部材7を覆って
出力軸2に固定した磁性材料からなる有底筒状部材8を
備えており、該筒状部材8の上端面を筒状部材7の上端
面に一致させている。そして両筒状部材7、8の上端面
に両者に共通に磁性材料の蓋体9を設けるとともに、該
蓋体9と入力軸1との間にオイルシール10を設けて各
ケーシング5、6内を密封し、特に小型ケーシング5内
に密閉室11を形成している。このとき、上記密閉室1
1内における蓋体9と上方円板3との間隙h2 を上述し
た上方円板3と下方円板4との間隙h1 よりも小さく設
定するとともに、両間隙を上方円板3の外周と筒状部材
の内周との間隙を介して相互に連通させている。そして
上記密閉室11内に磁性流体12を収容し、図示実施例
では、この磁性流体12の液面高さを上方円板3の下面
に近接するように設定している。さらに、上記大型ケー
シング6内には、各有底筒状部材7、8の底部の間に励
磁手段の一部を構成する電磁コイル15を収容し、電磁
コイル15の一方のリード線16を出力軸2に設けた一
方のリング状の電極17に、電磁コイル15の他方のリ
ード線を直接出力軸2を介して他方のリング状の電極1
8に接続している。そして各電極17、18にブラシ1
9、20をそれぞれ摺接させ、両ブラシ19、20をス
イッチ21を介して直流電源22に接続している。以上
の構成において、スイッチ21が開放されて電磁コイル
15が消磁されている状態では、密閉室11内に収容し
た磁性流体12の剪断力が小さく、かつその液面が上方
円板3の下面に近接しているだけなので、入力軸1が回
転駆動されて該入力軸1とともに上方円板3が回転して
も、その回転トルクが上記磁性流体12を介して下方円
板4や筒状部材7に伝達されることは殆どなく、出力軸
2は静止状態を維持し、若しくは小さな回転トルクで回
転されるようになる。この状態からスイッチ21が閉じ
られると、電磁コイル15が励磁されて上記磁性流体1
2と磁性材料、特に下方円板4および蓋体9が励磁され
ると、上記密封室11内で上方円板3の下面に接触して
いた磁性流体12の一部が、上方円板3の外周と筒状部
材7の内周との間隙を介して蓋体9と上方円板3との間
隙h2内に流動し、その分、上方円板3と下方円板4と
の間隙h1 の中央部に空隙が形成されるようになる。こ
の状態では、磁性流体12の粘性摩擦が増大するので、
入力軸1の回転トルクが特に上方円板3と蓋体9の間隙
に形成された磁性流体12の剪断応力が増大し、これを
介して良好に出力軸2に伝達され、それによって出力軸
2は大きな回転トルクで回転駆動されるようになる。そ
して、上記磁性材料および磁性流体12を励磁している
状態からスイッチ21を開放してそれらを消磁すると、
上記蓋体と上方円板3との間隙h2 内に流動した磁性流
体12は入力軸1の上方円板3の回転によりその間隙h
2 内から急速に外方に飛散されるので、出力軸2に伝達
される回転トルクを直ちに小さなものとすることができ
る。なお、実験によれば、上記上方円板3の直径を11
0mm、厚さを2mm、密閉室11の内径を130m
m、上方円板3と下方円板4との間隙h1 を3mm、蓋
体9と上方円板3との間隙h2 を1mmとしたときに良
好な結果が得られた。また、上記磁性流体12は必ずし
も上方円板3の下面に接触している必要はなく、近接し
ていればよい。具体的には、磁性流体12の液面と上方
円板3の下面との間隙が1mmであっても、良好な結果
が得られている。これに対し、磁性流体12の液面と上
方円板3の下面との間隙を2mmとした場合には、磁性
流体12を励磁しても出力軸2に伝達される回転トルク
は大きな値が得られなかった。また、上方円板3と下方
円板4との間隙h1 を2mm、蓋体9と上方円板3との
間隙h2 を2mmとし、かつ磁性流体12を上方円板3
の下面に接触させた場合には、磁性流体12を励磁した
時と消磁した時とで出力軸2に伝達される回転トルクに
大きな差が得られなかった。この場合は、励磁をして上
方円板3と蓋体9の間隙に充分な磁性流体を形成できな
いため差が得られない。さらに、上記入力軸1と出力軸
2とはその配置を逆にすることができ、また出力軸2を
固定すれば、該出力軸2を入力軸1に対する制動手段と
して利用することができる。さらに、上記実施例では電
磁コイル15やスイッチ21等によって励磁手段を構成
しているがこれに限定されるものではなく、例えば上記
磁性材料および磁性流体12をパルス的に励磁し、かつ
その励磁パルスの幅を調整するパルス幅変調により、上
記出力軸2に伝達される回転トルクの大きさを制御する
ようにした励磁手段、或いは電磁コイル15の残留磁気
を除去する消磁手段を備えた励磁手段であってもよい。
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、励磁手
段による磁性材料および磁性流体の励磁又は消磁によっ
てトルクの伝達力を制御することができ、しかも電磁ク
ラッチのクラッチ板のように摩耗する部材を備えていな
いので優れた耐久性を得ることができるという効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す励磁状態における断面
図。
【符号の説明】
1…入力軸(上方軸) 2…出力軸(下方軸)
3…上方円板 4…下方円板 7…筒状部材
9…蓋体 11…密閉室 12…磁性流体 15…励磁コイル(励磁手段) h1 …上方円板3と下方円板4との間隙 h2 …蓋体9と上方円板3との間隙

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一鉛直線上に上下に配置して少なくと
    もいずれか一方を回転自在とした下方軸と非磁性材料の
    上方軸と、上記上方軸の下部に水平に設けた非磁性材料
    の上方円板と、上記下方軸の上部に一体に設けられ、上
    記上方円板に所要の間隙をあけて対向させた磁性材料の
    下方円板と、上記下方軸に一体に設けられ、上記下方円
    板と上方円板の外周部を囲む非磁性材料の筒状部材と、
    上記上方円板よりも上方で上方軸に対して回転自在に設
    けられ、かつ筒状部材の上端部を覆って上記上方円板を
    収容する密閉室を形成する蓋体と、この密閉室内に収容
    した磁性流体と、上記磁性材料および磁性流体を励磁又
    は消磁する励磁手段とを備え、 上記密閉室内における蓋体と上方円板との間隙を上方円
    板と下方円板との間隙よりも小さく設定するとともに、
    両間隙を上方円板の外周と筒状部材の内周との間隙を介
    して相互に連通させ、さらに上記密閉室内に収容した磁
    性流体の液面高さを、上方円板の下面に接触し若しくは
    近接する液面高さとしたことを特徴とするトルク伝達可
    変装置。
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