JPH077631Y2 - 定トルククラッチ機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は回転力を伝達するクラッチ機構に関し、とくに
特定の値に設定されたトルク値以下の回転力を伝達する
定トルククラッチ機構に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の定トルククラッチはトルク伝達部に永久
磁石と半硬質磁性材料の組合せにより生じるヒステリシ
ストルクを利用したものや、前記トルク伝達部に強力マ
グネットにより磁性粉体を媒体としてトルクを伝達する
ものや、摩擦板同士をコイルスプリングなどによって押
し付けその摩擦力によってトルクを伝達するものなどで
あった。

［考案が解決しようとする課題］ 上記従来の各定トルククラッチにあっては、初めに伝達
トルク値を特定の値に設定してしまうと、その構造上伝
達トルク値を再度設定することができないという欠点が
あった。

また、使用する磁性材料や摩擦板などの特性や性質によ
る定格のばらつきや使用環境による定格変化などのた
め、伝達軸に対し伝達トルクが一定でかつ正確な回転力
を伝達することが難しいという欠点があった。

また、長期に使用する場合、前記摩擦板などの経時変化
のため組立時に設定した伝達トルクを一定に保持してい
くことが困難であるという欠点があった。

そこで、上記の欠点、すなわち初期に設定された伝達ト
ルク値は変更することが不可能であり、また、正確なト
ルク値の回転力の伝達が困難であり、また、使用中に伝
達トルクが変更するという問題点を解決した定トルクク
ラッチ機構を提供せんとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本考案は上述の課題を解決するためになしたもので、そ
の解決手段として本考案は、中空の入力軸と、該入力軸
を貫通しかつ該入力軸内でカップリングを介して途中連
結した回転力伝達軸と、該回転力伝達軸上に固定したブ
レーキディスク及び上記入力軸側にあって該ブレーキデ
ィスクに接触するブレーキバッドを有するトルク伝達部
とを備える定トルククラッチ機構であって、上記回転力
伝達軸のカップリング間に設けた伝達トルク検出用の半
導体圧力センサと、上記ブレーキパッドと入力軸内面と
の間に設けたブレーキパッド駆動用圧電素子と、上記半
導体圧力センサの検出出力によって上記ブレーキパッド
駆動用圧電素子に供給する駆動用電圧を変化させて伝達
トルクを変化させ一定トルク以下の回転力を伝達させる
制御回路とを備える構成としている。

［作用］ 本考案は上述のように構成したので、トルク検出センサ
の伝達トルク値を制御回路に入力して、予め設定された
伝達トルク値に対して過不足を生じる場合、制御回路は
ブレーキパッドと一体化した圧電素子への電圧を制御
し、圧電素子の発生応力を変化させて伝達トルクを補正
する。

［実施例］ 次に本考案の実施例について図面を参照して説明する。

本考案の一実施例を側面図で示す第１図とその斜視図で
示す第２図を参照する。本実施例の定トルククラッチは
回転力の入力媒体となる入力軸２と、シャフト３と一体
化したブレーキディスク４を挟む位置に配置された入力
軸２と一体化したブレーキパッド５と、それを駆動する
ためのブレーキパッド駆動用圧電素子６と、前記シャフ
ト３と一体化したカップリング８と、このカップリング
８に接続されるカップリング11と、該カップリング11と
一体化したシャフト10と、両カップリング8,11間にあっ
てシャフト３からシャフト10に伝達される回転トルクを
検出する半導体圧力センサ７と、前記ブレーキディスク
４の回転速度を検出する回転検出用光電センサ12を有し
ている。

この、ブレーキパッド駆動用圧電素子６は圧電体の圧電
効果を利用して、電気エネルギーを応力や変位などの機
械的エネルギーに変換するための交換器の役割をするも
のである。

また、入力軸２に与えられる回転力は、上記のように入
力軸２と一体化したブレーキパッド５をブレーキパッド
駆動用圧電素子６を作動させることによりブレーキディ
スク４に押し付け、それにより発生する摩擦力を回転ト
ルクとしてシャフト３に伝達しているものであり、この
回転トルクをブレーキパッド駆動用圧電素子６を用いて
制御するものである。

次にこの半導体圧力センサ７と回転検出用光電センサ12
の検出値を用いてブレーキパッド駆動用圧電素子６を駆
動制御する制御回路１について説明する。

第３図はこの制御回路１の具体例を示し、４個の半導体
圧力センサ７からの夫々の検出値を増幅する４個の入力
増幅器19と、回転検出用光電センサ12の検出出力である
回転周波数を電圧値に変換するＦ−Ｖコンバータ20と、
これら４個の入力増幅器19とＦ−Ｖコンバータ20との出
力を多重化して入力するアナログマルチプレクサ18と、
このデータを切り換えて別々に増幅するためのスイッチ
アンドホールド増幅器17と、この出力をディジタル信号
に変換してマイクロコントローラ13に入力するＡ−Ｄコ
ンバータ16と、マイクロコントローラ13と、更にマイク
ロコントローラ13からの駆動信号をアナログ信号に変換
するためのＤ−Ａコンバータ14と、この出力を２個のブ
レーキパッド駆動用圧電素子６の夫々に増幅して出力す
るための出力増幅器15と、Ｄ−Ａコンバータ14に駆動開
始を指示するための制御線21とにより構成されている。

次に本実施例の動作について第１図、第２図及び第３図
を用いて説明する。まず、シャフト３からシャフト10に
伝達されている回転トルクを、カップリング８と一体化
している半導体圧力センサ７が検出し、入力増幅器19で
増幅された後、アナログマルチプレクサ18およびスイッ
チアンドホールド増幅器17を経て、Ａ−Ｄコンバータ16
によってディジタル信号に変換され順次マイクロコント
ローラ13に与えられる。

また、シャフト３とシャフト10の回転周波数を回転検出
用光電センサ12が検出し、Ｆ−Ｖコンバータ20で圧電に
変換した後、回転トルク同様、アナログマルチプレクサ
18およびスイッチアンドホールド増幅器17を経て、Ａ−
Ｄコンバータ16によってディジタル信号に変換し順次マ
イクロコントローラ13に与える。

マイクロコントローラ13はこの検出結果を処理し、この
処理結果をもとに必要な回転トルクを発生させるブレー
キパッド５と一体化したブレーキパッド駆動用圧電素子
６を駆動させるために必要な電圧値をディジタル信号で
出力する。

このディジタル信号はＤ−Ａコンバータ16によってアナ
ログ信号に変換され、制御線21の指示により出力増幅器
15で増幅された後、ブレーキパッド駆動用圧電素子６に
与えられ、ブレーキパッド駆動用圧電素子６を駆動させ
ることにより、ブレーキパッド５をブレーキディスク４
に押し付け、発生する摩擦力を変え、入力軸２からブレ
ーキディスク４に可変の伝達トルクを与えることができ
る。このようにして、回転軸が伝達する回転トルクのト
ルク変動を補正し、設定された値に保つことができると
いう利点がある。また、回転トルクを伝達するブレーキ
ディスク４を挟むように配置された回転検出用光電セン
サ12は、ブレーキディスク４の入力軸２に対する相対回
転速度を検出することができるため、回転トルクの回転
速度を考慮した補正を行うこともできる。

また、本制御回路の制御線21は、ブレーキパッド駆動用
圧電素子６の誤動作防止用に設けたものであり、必ずし
も必要としない。また、この制御回路は一具体例であ
り、これ以外の回路を用いても良い。

［考案の効果］ 以上に説明したように、本考案によれば、トルク伝達部
がブレーキディスクと、ブレーキパッド駆動用圧電素子
とからなる構造とし、伝達される回転トルクを検出する
半動体圧力センサを利用したトルク検出センサの検出値
を用いてブレーキパッド駆動用圧電素子の駆動用電圧を
制御回路にて変化させることにより、定トルククラッチ
の伝達トルクの変動を補正して、任意に設定された伝達
トルク値を一定に保つことができるという効果がある。

また、本考案によれば、伝達トルクは一つのフィードバ
ック制御系によって制御されているため、本考案の定ト
ルククラッチの作動中であっても自由に伝達トルク値を
可変することができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る定トルククラッチを示
す断面図、第２図は第１図の分解状態を示す斜視図、第
３図は本実施例の制御回路を示すブロック図である。 1:制御回路、2:入力軸 3,10:シャフト、4:ブレーキディスク 5:ブレーキパッド 6:ブレーキパッド駆動用圧電素子 7:半導体圧力センサ 8,11:カップリング 9:ラジアルベアリング 12:回転検出用光電センサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】中空の入力軸と、該入力軸を貫通しかつ該
   入力軸内でカップリングを介して途中連結した回転力伝
   達軸と、該回転力伝達軸上に固定したブレーキディスク
   及び上記入力軸側にあって該ブレーキディスクに接触す
   るブレーキパッドを有するトルク伝達部とを備える定ト
   ルククラッチ機構であって、上記回転力伝達軸のカップ
   リング間に設けた伝達トルク検出用の半導体圧力センサ
   と、上記ブレーキパッドと入力軸内面との間に設けたブ
   レーキパッド駆動用圧電素子と、上記半導体圧力センサ
   の検出出力によって上記ブレーキパッド駆動用圧電素子
   に供給する駆動用電圧を変化させて伝達トルクを変化さ
   せ一定トルク以下の回転力を伝達させる制御回路とを備
   えることを特徴とする定トルククラッチ機構。