JPS581288B2 - トルクリミタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は駆動側の回転トルクを被駆動側に最高トルクを
一定値に制限して伝達するトルクリミタに関するもので
ある。

従来このようなトルクリミタとしてトルクを伝達するボ
ールが、玉軸受のように駆動側内輪と被駆動側外輪の軌
道溝の間に予圧をかけて介挿され、これらのボールと軌
道溝との差動すベリによる摩擦力を利用して、被躯動側
に伝達される最高トルクを一定値に制限するものが既に
本件出願人により提案されている。

しかるにこの場合はボールの駆動側と被駆動側とが共に
ころがり接触を主体とした軌道溝に収容されているため
、ころがり接触と共に差動すべりを形成すべくすべり接
触する部分を作るのに、ボールと軌道溝の関係を厳密に
規定して大きい予圧をかける必要がある。

従って長期間使用されすべり接触要素により軌道溝が摩
耗してその曲率半径を変化すると、直ちに最高トルクの
値が低下したり、トルク伝達が不可能になる等の欠陥が
ある。

本発明はこのような欠陥を解消するもので、ボールの駆
動側または被駆動側のいずれか一方を従来と同様にころ
がり接触を主体とする軌道溝に収容し、その他方をすべ
り接触を主体とする弾性変形可能なダイアフラムの変形
山部または谷部に収容するトルクリミタを提供すること
にある。

以下に本発明を図面の実施例により説明する。

第１図ないし第３図の本発明の第１の実施例によると、
駆動軸１の端部に円板状のフランジ２が一体的に形成さ
れ、このフランジ２と対向する側に同じように円板状の
抑圧板３が配置される。

駆動軸１と同軸上に配置される被駆動軸４は一方の端部
４ａとその近くの部分４ｂをそれぞれフランジ２と押圧
板３の中心孔５，６に二一ドルベアリング７を介して回
転自在に取付けられ、この被駆動軸４の両部分４ａ ，
４ｂの間の部分４ｃに、薄い円板状を成し繰り返えして
全周波状に弾性変形可能なダイアフラム８か一体的に形
成される。

フランジ２と押圧板３の対向する端面２ａ，３ｂにおい
てダイアフラム８の外周部８ａと一致する位置には円形
の軌道溝９，１０がそれぞれ形成され、これらの軌道溝
９，１０にそれぞれ多数のボール１１．１２の一部が円
周上等間隔に配置して収容される。

またフランジ２と抑圧板３はスペーサ１３と締付ボルト
１４により所定の押付荷重で一体的に結合される。

ダイアフラム８は初期的には平板状であるが、フランジ
２と押圧板３との押付荷重の結果、ダイアフラム外周部
８ａ、すなわちダイアフラム８のボール接触部はボール
１１，１２により弾性変形して変形山部８ｂと谷部８ｃ
とがダイアフラム８に形成される。

これらの変形山部８ｂと谷部８ｃにボール１１．１２の
軌道溝９，１０から出た部分の一部が収容される。

更に押圧板３と被動軸４の間にはボール１１．１２やニ
一ドルベアリング７の潤滑油の洩れを防止するオイルシ
ール１５が設けられる。

第５図ａはフランジ２あるいは押圧板３を半径方向の面
に沿う断面で示しており、軌道溝９，１０はボール１１
，１２の半径とほぼ等しい曲率半径の断面を成してボー
ル１１．１２のほぼ半分の外周と緊密に接触している。

締付ボルト１４の軸線方向のフランジ２と押圧板３との
押付荷重により軌道溝９，１０とボール１１，１２との
第５図ａに示される接触部が長径の大きい楕円を成す。

ボール１１．１２が第５図ｂに示されるような円形軌道
としての軌道溝９，１０を移動するためには、該接触楕
円の中央２３の大部分がボール１１，１２の自転に因る
ころがり接触してすべり（摺動）が少ないのに対し、接
触楕円の両側２４．２５がすべり接触するので、中央２
３と両側２４，２５．とのすべりの差に因る差動すべり
により極めて大きい摩擦力を発生してトルク伝達するよ
うになっている。

また軌道溝９，１０に収容されるボール１１．１２は予
圧を受けてそれによりダイアフラム８を全周波状に弾性
変形することから明かなように、その変形山部８ｂと谷
部８ｃで位置決めされながら互に向い合った状態で一方
が他方の間に位置するようにジグザグに配置される。

更にダイアフラム８の変形山部８ｂや谷部８ｃはフラン
ジ２およひ抑圧板３の半径方向に連続的に深さ（山部８
ｂから谷部８ｃまでの距離）を変化する半円錐状に形成
され、その最も深い部分、すなわちダイアフラム８の周
縁部においてダイアフラム８は軌道溝９，１０からのボ
ール１１．１２の突出部分と接触している（第３図）。

したがってボール１１．１２とダイアフラム８との接触
面積は増大し、ボール１１．１２とダイアフラム８との
間の摩擦力が増大し、この摩擦力に因りボール１１，１
２からダイアフラム８へのトルク伝達が可能になってい
る。

こうして駆動軸１が回転されると、フランジ２、押圧板
３と共にこれらの軌道溝９，１０のボールＩＬ１２も一
緒に回転ずるようになり、被１駆動軸４の負荷が小さい
場合はボールＩＬ１２と軌道溝９，１０およびダイアフ
ラム８の変形山部８ｂ、谷部８ｃとの摩擦力でこれらが
一体化され、これによりフランジ２と抑圧板３からの回
転トルクが被駆動軸４にそのま＼伝達されて伝達される
。

被駆動軸４がナット等の締付けのために用いられている
場合には被駆動軸４への回転トルクの伝達によりナット
等の締付けが行なわれる。

次いでナット等の締付け力、すなわち伝達回転トルクが
所定の値に達して被駆動軸４が回転し難くなると、引続
いて同じ状態で回転されるフランジ２と押圧板３により
、今度はボール１１．１２がダイアフラム外周部８ａを
両側から挾んだ状態で次々に繰り返えして弾性変形しな
がら軌道溝９，１０に沿ってころがり、駆動軸１の回転
トルクがすべてダイアフラム８の弾性変形に費されるよ
うになり、このためトルクの伝達と共にナットの締付け
等も行われなくなる。

なおこの場合にスペーサ１３の幅を狭くして予圧荷重を
大きくすると、トルクを伝達する摩擦力と共に最高トル
クの値も大きくなる。

続いて第４図に本発明の第２の実施例として最高トルク
の値を連続的に調節可能にした場合が示されており、こ
れによると駆動軸１と一体的なフランジ２の外周に例え
ば右ねじの雄ねじ１６が形成され、押圧板３の外周には
それと逆の例えば左ねじの雄ねじ１７が形成される。

そしてこれらのフランジ２と抑圧板３に調節リング１８
が内周の一部に形成された雌ねじ１９．２０をそれぞれ
雄ねじ１６．１７に噛み合わせて両者を予圧をかけなが
ら一体的に結合し、しかもその回転により予圧を変化す
るように取付けられる。

こうしてこの場合は調節リング１８か一方へ回転されて
ねじ１６と１９、１７と２０の噛み合い移動によりフラ
ンジ２と押圧板３の間隔が広くされると、予圧と共にボ
ール１１、１２と軌道溝９，１０およびダイアフラム８
の摩擦力が減じて最高トルクの値が小さくなる。

逆に調節リング１８が他方に回転されてフランジ２と抑
圧板３の間隔が狭くなると、予圧と共に摩擦力が増して
最高トルクの値が太きくなり、このような調節リング１
８の回転により最高トルクの値が任意に調節される。

このように本発明によると、ボール１１．１２の一方が
ころがり接触を主体として接しているのに対して他方が
すべり接触を主体として接しているため、被駆動側の負
荷の小さい場合のトルク伝達とその負荷が大きくなった
場合のトルク伝達解除の相反する両作用が円滑に行われ
るようになる。

多少摩耗しても抵抗トルクの低下が少ないダイアフラム
８の弾性変形を利用しているため、長期間安定してトル
クを伝達することができる。

玉軸受等の各ボールの間隔を保持するためにはリテーナ
が設けられる必要が一般にあるが、本発明ではボール１
１．１２はダイアフラム８の変形山部８ｂと谷部８ｃに
収容されて保持されるので、ボール１１．１２の間隔は
自動的に定まり、リテーナを省略することができる。

ダイアフラム８の両側にボール１１．１２が配置されて
予圧をかけるようになっているため、第４図のように簡
単な構造で最高トルクの値を自由に設定して広範囲ゐ用
途に適用することができる。

最にダイアフラム８の自由度が大きくその肉厚、変形状
態等を選択したり多板化することにより、種々のタイプ
のトルクリミタを作ることができる。

なお実施例と異りフランジ２と押圧板３を被駆動側に設
けてダイアフラム８を駆動側に設けることも可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す縦断面図、第２図
は第１図の■−■断面図、第３図は第１図の■一■断面
図、第４図は本発明の第２の実施例を一部断面して示す
側面図、第５図は軌道溝におけるボールの配置をフラン
ジあるいは押圧板の半径方向および周方向において示す
図である。 １……駆動軸、２……フランジ、３……押圧板、４……
被駆動軸、８……ダイアフラム、８ａ……ダイアフラム
外周部、８ｂ……変形山部、８ｃ……変形谷部、９，１
０……軌道溝、１１．１２……ホール、１４……締付ボ
ルト、１８……調節リング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 駆動軸と被駆動軸のいずれか一方に設けられるフラ
   ンジ、該フランジと対向して連結して配置される抑圧板
   、前記駆動軸と前記被駆動軸のいずれか他方に設けられ
   て前記フランジと前記押圧板との間に介在される弾性変
   形可能なダイアフラム、前記フランジと前記押圧板にそ
   れぞれほゞ半円の断面を成して形成される軌道溝、およ
   び該２つの軌道溝と前記ダイヤフラムとの間に、一方が
   他方の間に位置するように配置して介在される２つのボ
   ール群を備え、該２つのボール群の介在により前記ダイ
   アフラムが弾性変形して前記ダイアフラムのボール接触
   部に変形山部と変形谷部とが前記軌道溝に沿って交互に
   形成されることを特徴とするトルクリミタ。