KR20110102240A

KR20110102240A - 축 연결 장치 및 토크 리미터

Info

Publication number: KR20110102240A
Application number: KR1020110020917A
Authority: KR
Inventors: 노부오 나카가와; 아키히데 나가야마
Original assignee: 가부시키가이샤 제이텍트
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2011-09-16
Also published as: EP2365228B1; JP2011185401A; EP2365228A3; JP5544941B2; EP2365228A2; KR101750737B1; CN102207136A; CN102207136B

Abstract

본 발명은, 액압(液壓) 통로를 형성하기 위한 용접부가 쉽게 파괴되지 않아, 신뢰성이 높은 축 연결 장치 및 토크 리미터를 제공한다. 통 부재의 제2 통 부재(111)의 제1 부재(170)는, 액압 통로(126)의 축 방향의 한쪽에 있어서, 직경 방향의 외측으로 돌출하는 환형(環形)의 직경 방향 돌출부(181)를 가지고, 제2 통 부재(111)의 제2 부재(171)는, 액압 통로(126)의 축 방향의 한쪽에 있어서, 액압 통로(126)보다 직경 방향의 외측에 위치하는 내주면(242)과, 그 내주면(242)보다 축 방향의 한쪽에 위치하고, 또한 직경 방향의 내측으로 돌출하는 제1 직경 방향 돌출부(201)를 가진다. 직경 방향 돌출부(181)와, 제1 직경 방향 돌출부(201)를 맞대고, 맞대어진 부분끼리를 용접하여 일체로 한다.

Description

축 연결 장치 및 토크 리미터{SHAFT CONNECTOR AND TORQUE LIMITER}

본 발명은, 축 연결 장치 및 토크 리미터에 관한 것이다.

종래, 토크 리미터로서는, 일본 공개특허 소62-159815호 공보(특허 문헌 1)에 기재되어 있는 것이 있다.

이 토크 리미터는, 축 부재와, 이 축 부재에 외측에서 끼운 통 부재를 구비하고, 통 부재는, 환형(環形)의 유압 통로를 가진다.

상기 유압 통로는, 축 부재의 축 방향으로 연장되어 있다. 상기 통 부재는, 통형의 제1 부재와, 통형의 제2 부재를 가지고, 상기 제1 부재의 내주면은, 유압 통로를 통하여 제2 부재의 외주면에 직경 방향으로 대향하고 있다.

상기 제1 부재와, 상기 제2 부재는, 유압 통로의 일단에 축 방향으로 인접하는 제1 개소 및 유압 통로의 타단에 축 방향으로 인접하는 제2 개소에서 용접되어 접합되어 있다. 상기 유압 통로(1)는, 상기 제1 개소에 축 방향으로 중첩되고, 또한 상기 제2 개소에 축 방향으로 중첩되어 있다.

상기 토크 리미터는, 상기 환형의 유압 통로에 오일을 봉입하여, 유압 통로를 직경 방향으로 확장함으로써, 상기 통 부재의 제2 부재의 내주면을 축경(縮經)하고, 이 내주면을 축 부재의 외주면으로 가압하여, 통 부재와 축 부재를 마찰 결합하여, 축 부재와 축 부재와의 사이에서 토크를 전달하도록 되어 있다.

상기 토크 리미터는, 통 부재와 축 부재와의 사이에, 소정 이상의 토크가 작용하여, 통 부재에 대한 축 부재의 상대 회전이 생긴 경우, 상기 유압 통로와 연통되어 있는 오일 배출 통로의 유압 통로측과는 반대측의 밀봉된 단부(端部)가, 상기 상대 회전에 기인하여 파단(破斷)되어, 외부에 대하여 개구되도록 되어 있다. 이와 같이 하여, 상기 유압 통로 내의 오일을 외부에 배출하여, 통 부재와 축 부재와의 마찰 결합을 해제하여, 통 부재와 축 부재와의 사이의 토크의 전달을 차단하도록 되어 있다.

일본 공개특허 소62-159815호 공보(도 1)

상기 종래의 토크 리미터에 있어서는, 토크의 전달 시에, 유압 통로를 직경 방향으로 확장하여, 통 부재를, 축 부재에 압압(押壓)하는 구성이므로, 토크의 전달 시에, 상기 유압 통로의 양쪽의 용접부가, 항상, 다리 분할(Leg split) 방향인 직경 방향으로 인장 응력(應力)을 받게 된다. 따라서, 상기 용접부의 주변에서 피로가 일어나, 상기 용접부가 파괴되는 것을 피하기 어렵다.

그래서, 본 발명의 과제는, 액압(液壓) 통로를 형성하기 위한 용접부가 쉽게 피괴되지 않아, 수명이 길어, 신뢰성이 높은 축 연결 장치 및 토크 리미터를 제공하는 것에 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 축 연결 장치는,

축 부재와,

이 축 부재에 외측에서 끼운 통 부재를 포함하고,

상기 통 부재 및 상기 축 부재 중 한쪽 부재는, 그 한쪽 부재와, 상기 통 부재 및 상기 축 부재 중 다른 쪽 부재와의 사이에서 토크의 전달을 행할 때, 상기 한쪽 부재의 주위면을 상기 다른 쪽 부재의 주위면으로 가압하기 위한 액압 통로를 가지고,

상기 액압 통로는, 상기 한쪽 부재의 대략 축 방향으로 연장되고,

상기 한쪽 부재는,

상기 한쪽 부재의 상기 주위면을 가지는 환형(環形)의 제1 부재와,

상기 제1 부재에 상기 액압 통로를 통하여 대향하는 환형의 제2 부재를 가지고,

상기 제1 부재는, 상기 액압 통로의 상기 축 방향의 한쪽에 있어서, 상기 한쪽 부재의 직경 방향의 상기 다른 쪽 부재측과는 반대측으로 돌출하는 환형의 직경 방향 돌출부를 가지고,

상기 제2 부재는, 상기 액압 통로의 상기 축 방향의 한쪽에 있어서, 상기 액압 통로에 대하여 상기 직경 방향의 상기 한쪽 부재의 상기 주위면측과는 반대측에 위치하는 주위면과, 그 주위면의 상기 축 방향의 한쪽에 위치하고, 또한 상기 직경 방향의 상기 다른 쪽 부재측으로 돌출하는 환형의 직경 방향 돌출부를 가지고,

상기 제1 부재의 상기 직경 방향 연장부의 선단에 위치하는 주위면과, 상기 제2 부재의 상기 직경 방향 연장부의 상기 선단에 위치하는 주위면을 일체화하고, 또한 상기 액압 통로에 대하여 상기 직경 방향의 상기 한쪽 부재의 상기 주위면측과는 반대측에 위치하는 용접부를 가지는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 의하면, 상기 액압 통로를 구성하는 제1 부재 및 제2 부재의 각각이, 상기 액압 통로에 대하여 상기 직경 방향의 상기 한쪽 부재의 상기 주위면과는 반대측에, 환형의 직경 방향 돌출부의 선단을 가지고, 제1 부재의 직경 방향 연장부의 선단에 위치하는 주위면과, 제2 부재의 직경 방향 연장부의 상기 선단에 위치하는 주위면을 용접하는 구성이므로, 종래의 구성과 비교하여, 용접부에 작용하는 응력을 현저하게 작게 할 수 있다. 따라서, 용접의 용해(溶解) 부족이나, 용접의 지나친 용해의 영향을 받지 않아, 액압 통로를 형성하기 위한 용접부의 파손을 크게 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 토크 리미터는,

본 발명의 축 연결 장치를 포함하고,

상기 액압 통로에 밀봉한 액체에 의해 상기 액압 통로를 상기 직경 방향으로 확장함으로써, 상기 축 부재와 상기 통 부재를 마찰 걸어맞춤시키고, 또한 상기 액압 통로에 봉입된 액체를 제거함으로써, 상기 축 부재가 상기 통 부재에 대하여 상대 회전하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 의하면, 종래의 토크 리미터와 비교하여, 유압 통로를 형성하기 위한 용접부의 파괴를 억제할 수 있으므로, 수명을 길게 할 수 있어, 신뢰성을 높게 할 수 있다.

본 발명의 축 연결 장치에 의하면, 종래의 구성과 비교하여, 용접부에 작용하는 응력을 현저하게 작게 할 수 있으므로, 용접의 용해 부족이나, 용접의 지나친 용해의 영향을 받지 않아, 액압 통로를 형성하기 위한 용접부의 파손을 크게 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 토크 리미터의 축 방향의 단면도이다.
도 2는 상기 실시예의 토크 리미터의 용접부의 구성에 대하여 설명하는 모식도이다.
도 3은 토크 리미터에 작용하는 응력 분포를 나타낸 FEM 해석의 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 토크 리미터에 작용하는 응력 분포를 나타낸 FEM 해석의 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 변형예의 토크 리미터에서의 도 2에 대응하는 도면이다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 토크 리미터의 축 방향의 단면도이다.

이 토크 리미터는, 한쪽 부재로서의 통 부재(101)와, 다른 쪽 부재로서의 축 부재(102)와, 시어(shear) 밸브(106)와, 볼베어링(117) 및 볼베어링(118)을 가진다.

상기 통 부재(101)는, 제1 통 부재(110)와 제2 통 부재(111)로 되어 있다. 상기 제1 통 부재(110)는, 한쪽 부재의 주위면으로서의 대략 원통형의 내주면(121)을 가지고 있다. 이 내주면(121)은, 동력의 전달 시에 있어서, 다른 쪽 부재의 주위면으로서의 축 부재(102)의 외주면(120)에 마찰 결합하도록 되어 있다. 토크 전달면인 축 부재(102)의 외주면(120)과 통 부재(101)의 내주면(121)은, 처리 온도가 400℃ 이상 420℃ 이하의 저온 질화 처리가 행해져 경화되어 있다. 상기 축 부재(102)의 외주면(120)을 포함하는 표층부(表層部)는, 질화물층으로 되어 있고, 또한 통 부재(101)의 내주면(121)을 포함하는 표층부는, 질화물층으로 되어 있다. 이들 2개의 질화물층의 층 두께는, 모두 2㎛ 이상 3㎛ 이하로 되어 있다. 또한, 이들 2개의 질화물층의 경도는, 대략 같은 경도이며, 이들 2개의 질화물층의 비커스 경도(Vickers hardness) Hv는, 모두 60O Hv 이상으로 되어 있다. 그리고, 토크 전달면은, 질화되어 있지 않아도 되고, 또한 토크 전달면의 경도도, 상기 이외의 경도를 채용할 수 있다.

상기 축 부재(102)는, 상기 외주면(120)을 가지는 본체부(108)와, 본체부(108)의 외면으로부터 돌출하는 단면이 대략 L자 형상의 걸림부(109)를 가진다. 상기 축 부재(102)의 외주면(120)과, 통 부재(101)의 내주면(121)과의 사이에는, 눌어붙음 방지용의 윤활유인 터빈 오일이나 토크존 오일이 충전되어 있다.

상기 제2 통 부재(111)는, 제1 통 부재(110)의 대략 원통형의 외주면(123)에 맞닿는 대략 원통형의 내주면(124)을 가지고 있다. 상기 제2 통 부재(111)는, 시어 밸브 장착공(130)과, 액압 통로의 일례로서의 환형의 유압 통로(126)를 가진다. 상기 유압 통로(126)는, 제2 통 부재(111)의 내부에 형성되어 있다. 상기 유압 통로(126)는, 제2 통 부재(111)의 내주면(124)을 따르도록 소정 길이 축 방향으로 연장되어 있다.

상기 시어 밸브(106)는, 시어 밸브 장착공(130)에 끼워넣어져 있다. 상기 시어 밸브(106)가 시어 밸브 장착공(130)에 끼워넣어져 있는 상태에서, 시어 밸브(106)의 일단부는, 제2 통 부재(111)의 외주면보다 직경 방향의 외측으로 돌출되어 있다. 또한, 상기 단면이 대략 L자 형상의 걸림부(109)는, 직경 방향 연장부와, 축 방향 연장부를 가진다. 상기 직경 방향 연장부는, 축 부재(102)의 본체부(108)로부터 대략 직경 방향으로 연장되고, 또한 제2 통 부재(111)의 단면에 축 방향으로 대향하고 있다. 또한, 상기 축 방향 연장부는, 상기 직경 방향 연장부로 연결되고, 또한 제2 통 부재(111)의 외주면을 따라 축 방향으로 연장되어 있다. 상기 시어 밸브(106)의 상기 일단부는, 걸림부(109)의 상기 축 방향 연장부에 의해 걸려져 있다.

상기 시어 밸브(106)는, 일단만이 개구된 튜브(127)를 가지고 있다. 이 튜브(127)는, 시어 밸브(106)가 시어 밸브 장착공(130)에 끼워넣어져 있는 상태에서, 대략 축 부재(102)의 직경 방향으로 연장되어 있다. 또한, 시어 밸브(106)가 시어 밸브 장착공(130)에 끼워넣어져 있는 상태에서 튜브(127)의 폐쇄측의 일단부는, 제2 통 부재(111)의 외주면보다 직경 방향의 외측으로 돌출되어 있다. 상기 튜브(127)의 폐 쇄측과는 반대측의 개구는, 유압 통로 (126)의 일단과 연통되어 있다. 상기 유압 통로(126)의 시어 밸브(106) 측은, 밀봉 공간으로 되어 있다.

상기 볼베어링(117)은, 축 부재(102)의 외측에서 끼워넣어 고정된 내륜(140)과, 제2 통 부재(111)의 내면에 내측에서 끼워넣어 고정된 외륜(141)과, 내륜(140)의 궤도면과 외륜(141)의 궤도면과의 사이에 배치된 볼(142)을 가진다. 또한, 상기 볼베어링(118)은, 축 부재(102)의 외측에서 끼워넣어 고정된 내륜(144)과, 제1 통 부재(110)의 내면에 내측에서 끼워넣어 고정된 외륜(145)과, 내륜(144)의 궤도면과 외륜(145)의 궤도면과의 사이에 배치된 볼(146)을 가진다. 상기 볼베어링(117) 및 볼베어링(118)은, 축 부재(102)가 통 부재(101)에 대하여 상대 회전하고 있을 때, 축 부재(102)를 통 부재(101)에 대하여 회전 가능하게 지지하도록 되어 있다.

도 2는 상기 일 실시예의 유압 통로(126)의 양쪽의 용접을, 보다 알기 쉽게 설명하기 위한 모식도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 통 부재(111)는, 환형의 제1 부재(170)와 환형의 제2 부재(171)를 가진다. 상기 제1 부재(170)와 제2 부재(171)는, 유압 통로(126)를 통하여 직경 방향으로 대향하고 있다. 환언하면, 유압 통로(126)의 내면은, 직경 방향으로 서로 대향하는 제1 부재(170)의 외주면과 제2 부재(171)의 내주면을 포함하고 있다.

상기 제1 부재(170)는, 통형부(180)와, 환형의 직경 방향 돌출부(181)를 가진다. 상기 직경 방향 돌출부(181)는, 축 방향의 한쪽으로서의 유압 통로(126)의 축 방향의 볼베어링(117)(도 1 참조) 측에 있어서, 통형부(180)로부터, 유압 통로(126)에 대하여 직경 방향의 내주면(121)(도 1 참조) 측과는 반대측인 직경 방향의 외측으로 돌출되어 있다. 상기 직경 방향 돌출부(181)의 축 방향의 볼베어링(118)(도 1 참조) 측(축 방향의 다른 쪽)의 단면(端面)은, 확경부(擴徑部)(185)와 직경 방향 연장부(186)를 가지고, 확경부(185)는, 축 방향의 한쪽으로 감에 따라 점차 확경되고, 직경 방향 연장부(186)는, 확경부(185)의 직경 방향의 외측 단부로부터 직경 방향의 외측[확경부(185)에 대하여 직경 방향의 마찰 걸어맞춤의 내주면(121) 측과는 반대측]으로 연장되어 있다.

상기 제2 부재(171)는, 유압 통로(126)의 축 방향의 볼베어링(117) 측(축 방향의 한쪽)에, 내주면(242)과 제1 직경 방향 돌출부(201)를 가진다. 상기 내주면(242)은, 유압 통로(126)에 대하여 직경 방향의 내주면(121)(도 1 참조) 측과는 반대측인 유압 통로(126)보다 직경 방향의 외측에 위치하고 있다. 또한, 상기 제1 직경 방향 돌출부(201)는, 내주면(242)의 축 방향의 볼베어링(117) 측에 위치하고, 직경 방향의 내측으로 돌출되어 있다.

상세하게는, 상기 제2 부재(171)는, 유압 통로(126)의 내면의 일부를 구성하는 내주면(240)과, 스텝부(241)와, 상기 내주면(242)과, 축경부(243)와, 직경 방향 연장부(244)를 가진다. 상기 내주면(240)은, 유압 통로(126)의 축 방향의 한쪽의 단부에 축 방향으로 인접하고 있다. 또한, 상기 스텝부(241)는, 그 내주면(240)의 축 방향의 한쪽의 단부로부터 직경 방향으로 연장되어 있다. 또한, 상기 내주면(242)은, 스텝부(241)의 직경 방향의 외측 단부로부터 축 방향의 한쪽으로 연장되어 있다. 또한, 상기 축경부(243)는, 내주면(242)의 축 방향의 한쪽의 단부으로부터 축 방향의 한쪽으로 감에 따라 점차 축경되어 있다. 또한, 상기 직경 방향 연장부(244)는, 축경부(243)로부터 직경 방향의 내측[축경부(243)에 대하여 직경 방향의 마찰 걸어맞춤의 내주면(121) 측]으로 연장되어 있다.

상기 제1 부재(170)의 직경 방향 돌출부(181)의 외주면과 제2 부재(171)의 직경 방향 돌출부(201)의 내주면은, 용접에 의해 일체로 되어 있다. 환언하면, 상기 제1 부재(170)의 직경 방향 돌출부(181)의 선단과 제2 부재(171)의 직경 방향 돌출부(201)의 선단은, 환형의 용접부(203)와 일체로 되어 있다. 상기 제2 부재(171)의 내주면(242)은, 이 내주면(242)에 직경 방향으로 중첩되는 제1 부재(170)의 외주면(224)에 간격을 두고 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 상기 제2 통 부재(111)는, 환형의 제1 밀봉실(225)을 가지고 있다. 상기 용접부(203)는, 밀봉실(225)의 직경 방향의 외측의 모서리부와 밀봉실(225)의 직경 방향의 내측의 모서리부와의 사이의 중앙부에, 축 방향으로 중첩되는 위치에 존재하고 있다.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 부재(171)는, 유압 통로(126)의 축 방향의 볼베어링(118)(도 1 참조) 측(축 방향의 다른 쪽)에, 유압 통로(126)보다 직경 방향의 외측에 위치하는 내주면(210)과, 제2 직경 방향 돌출부(211)를 가지고, 제2 직경 방향 돌출부(211)는, 내주면(210)의 축 방향의 볼베어링(118) 측으로부터 직경 방향의 내측으로 돌출되어 있다. 상기 제2 직경 방향 돌출부(211)의 직경 방향의 내측 단부는, 축 방향의 볼베어링(117) 측에, 용접을 행하는 단면을 가진다. 이 단면의 직경 방향의 내측 부분과, 제1 부재(170)의 축 방향의 볼베어링(118) 측의 단면의 직경 방향의 내측 부분은, 용접에 의해 일체로 되어 있다. 상기 제2 부재(171)의 내주면(210)은, 이 내주면(210)에 직경 방향으로 중첩되는 제1 부재 (170)의 외주면(234)에 간격을 두고 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 상기 제2 통 부재(111)는, 환형의 제2 밀봉실(235)을 가지고 있다. 상기 유압 통로(126)의 볼베어링(118)(도 1 참조) 측의 환형의 용접부(204)는, 밀봉실(235)의 축 방향의 중앙부[밀봉실(235)의 축 방향의 양 단부 이외의 부분]에 직경 방향으로 중첩되는 개소에 존재하고 있다. 그리고, 상기 밀봉실(225) 및 밀봉실(235)은, 통 부재(101)에 발생하는 불균일을 흡수하는 역할을 하고 있다.

도 3은 도 2에 나타낸 구성의 토크 리미터에 있어서, 밀봉실(225) 주변의 응력 분포를, FEM(Finite Element Method) 해석했을 때의 해석 결과를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 3에 있어서는, 지면(紙面)의 우측 상부에 각각에 대하여 직사각형의 프레임 내에 나타낸 복수 개의 해칭에 있어서, 보다 지면의 상방측에 나타낸 해칭이 그보다 하방측의 해칭보다 응력이 높은 부분을 나타낸 것이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 응력이 높은 개소가, 밀봉실(225) 직경 방향의 외측 및 내측의 모서리부(만곡부)에 존재하는 한편, 응력이 낮은 개소가, 밀봉실(225)의 직경 방향의 외측의 모서리부와, 밀봉실(225)의 직경 방향의 내측의 모서리부와의 사이의 중앙부에 존재하고 있다. 따라서, 상기 일 실시예와 같이, 용접부(203)(도 2 참조)가, 밀봉실(225)의 직경 방향의 외측의 모서리부와, 밀봉실(225)의 직경 방향의 내측의 모서리부와의 사이의 중앙부에, 축 방향으로 중첩되는 위치에 존재하면, 용접부(203)의 파괴를 크게 억제할 수 있어, 토크 리미터의 수명을 현저하게 길게 할 수 있다.

도 4는 도 2에 나타낸 구성의 토크 리미터에 있어서, 밀봉실(235) 주변의 응력 분포를, FEM 해석했을 때의 해석 결과를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 4에 있어서는, 지면의 우측 상부에 각각에 대하여 직사각형의 프레임 내에 나타낸 복수 개의 해칭에 있어서, 보다 지면의 상방측에 나타낸 해칭이 그보다 하방측의 해칭보다 응력이 높은 부분을 나타낸 것이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 응력이 높은 개소가, 밀봉실(235)의 축 방향의 유압 통로(126) 측과는 반대측의 단부에 존재하는 한편, 응력이 낮은 개소가 밀봉실(235)의 축 방향의 중앙부 및 밀봉실(235)의 축 방향의 유압 통로(126) 측의 단부에 존재하고 있다. 따라서, 상기 일 실시예와 같이, 용접부(204)(도 2 참조)가, 밀봉실(235)의 축 방향의 중앙부에 직경 방향으로 중첩되는 위치에 존재하면, 용접부(204)의 파괴를 크게 억제할 수 있어, 토크 리미터의 수명을 현저하게 길게 할 수 있다.

상기 구성에 있어서, 이 토크 리미터는, 통 부재(101) 또는 축 부재(102)에 소정값 이하의 부하(토크의 전달을 행하는 범위의 부하)가 걸려 있는 경우에는, 도시하지 않은 커플러를 통하여 유압 통로(126)에 주입된 후 밀봉된 유압 확장용의 오일이며, 제1 통 부재(110)의 내주면(121)을 축경하여 내주면(121)을 축 부재(102)의 외주면(120)에 가압하여, 축 부재(102)와 통 부재(101)를 마찰 결합하여, 축 부재(102)와 통 부재(101)와의 사이에서 토크를 전달하도록 되어 있다.

한편, 축 부재(102) 또는 통 부재(101)에 소정값 이상의 부하(토크의 전달을 행하는 범위보다 큰 부하)가 걸려, 축 부재(102)의 외주면(120)이, 제1 통 부재(110)의 내주면(121)에 대하여 슬립(slip)하여, 축 부재(102)와 통 부재(101)의 축회전의 위치가 변화된 경우, 걸림부(109)가 시어 밸브(106)의 직경 방향의 외측의 일단부를 절단하여, 유압 통로(126) 내의 유압 확장용의 오일을, 일단부가 절단된 시어 밸브(106)를 통하여 외부로 배출하도록 되어 있다. 이와 같이 하여, 축 부재(102)의 외주면(120)에 대한 제1 통 부재(110)의 내주면(121)의 압압력(押壓力)을 없애, 축 부재(102)와 통 부재(101)의 마찰 결합을 해제하여, 토크의 전달을 차단하도록 되어 있다. 이와 같이 하여, 축 부재(102) 또는 통 부재(101)에 과부하가 생긴 경우에 있어서, 토크의 전달을 차단하여, 토크 리미터 장치에 연결되어 있는 고가의 기계를 보호하고 있다.

상기 실시예의 토크 리미터에 의하면, 유압 통로(126)를 구성하는 제1 부재(170)가, 유압 통로(126)의 축 방향의 한쪽에, 직경 방향의 외측으로 돌출하는 직경 방향 돌출부(181)를 가지는 동시에, 제2 부재(171)가, 유압 통로(126)의 축 방향의 한쪽에, 직경 방향의 내측으로 돌출하는 제1 직경 방향 돌출부(201)를 가지고, 직경 방향 돌출부(181)의 선단과 제1 직경 방향 돌출부(201)의 선단을 맞대어 용접하고 있으므로, 종래의 구성과 비교하여, 용접부(203)에 작용하는 응력을 현저하게 작게 할 수 있다. 따라서, 용접의 용해 부족이나, 용접의 지나친 용해에 의한 영향을 받지 않아, 유압 통로(126)를 형성하기 위한 용접부(203)의 파손을 크게 억제할 수 있다. 따라서, 토크 리미터의 수명을 길게 할 수 있어, 신뢰성을 높게 할 수 있다.

그리고, 상기 실시예의 토크 리미터에서는, 유압 통로(126)가, 통 부재(101)의 내부에 형성되어 있었지만, 본 발명에서는, 유압 통로는, 축 부재의 내부에 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 예를 들면, 시어 밸브를, 축 방향으로 연장하도록 하고, 시어 밸브의 선단부가, 축 부재의 축 방향의 단면보다 축 방향으로 돌출하도록 하고, 또한 시어 밸브의 선단부를 거는 통 부재의 걸림부가, 상기 축 부재의 축 방향의 단면을 따라 직경 방향으로 연장되도록 한다. 이와 같이 함으로써, 축 부재가 통 부재에 대하여 상대 회전한 경우에, 상기 시어 밸브의 선단부를 파괴할 수 있어, 고가의 기계의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시예의 토크 리미터에서는, 통 부재(101)에 있어서, 마찰 걸어맞춤을 행하는 내주면(121)을 가지는 제1 통 부재(110)와, 유압 통로(126)를 가지는 제2 통 부재(111)가 별개로 있었지만, 본 발명에서는, 통 부재 또는 축 부재는, 일체의 부재가, 마찰 걸어맞춤을 행하는 주위면 및 액압 통로를 가지는 구성이어도 된다.

또한, 상기 실시예의 토크 리미터에서는, 액압 통로가, 유압 통로(126)로서, 액압 통로를 직경 방향으로 확장하는 데 사용하는 액체가 오일이었지만, 본 발명에서는, 액압 통로를 직경 방향으로 확장하는 데 사용하는 액체는, 물 등, 오일 이외의 어떤 액체라도 된다.

상기 실시예의 토크 리미터에서는, 유압 통로(126)의 축 방향의 한쪽에 있어서만, 직경 방향으로 돌출하는 2개의 직경 방향 돌출부(181, 201)를 맞대어, 맞닿은 개소끼리를 용접하는 구성이었지만, 본 발명에서는, 이하의 도 5에 나타낸 변형예와 같이, 유압 통로의 축 방향의 양측에 있어서, 2개의 직경 방향 돌출부를 맞대고, 맞대어진 개소끼리를 용접하는 구성이라도 된다.

도 5는 본 발명의 변형예의 토크 리미터에 있어서의 도 2에 대응하는 도면이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 이 변형예에서는, 유압 통로(326)를 가지는 제2 통 부재(312)를, 환형의 제1의 제1 부재(301)와, 환형의 제2의 제1 부재(302)와, 환형의 제2 부재(303)로 구성하고 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 제1의 제1 부재(301) 및 제2의 제1 부재(302)의 각각은, 축 방향의 단면에 있어서, 단면(斷面)이 대략 L자형의 형상을 가지고 있다. 상기 환형의 유압 통로(326)의 외주면은, 제1의 제1 부재(301)와, 제2의 제1 부재(302)로 구성되는 한편, 유압 통로(326)의 내주면은, 제2 부재(303)만으로 구성되어 있다. 단면이 L자형인 제1의 제1 부재(301)의 축 방향으로 돌출되어 있는 돌출부의 축 방향의 단면(端面)과, 단면(斷面)이 L자형인 제2의 제1 부재(302)의 축 방향으로 돌출되어 있는 돌출부의 축 방향의 단면(端面)을 맞대고, 맞대어진 단면끼리를 용접하고 있다. 이와 같이 하여, 오목부를 가지는 단면 ㄷ자형의 일체로 된 부재를 형성하고, 오목부의 외주면의 일부를, 유압 통로(326)의 외주면으로서 이용하고 있다. 또한, 상기 유압 통로(326)의 축 방향의 한쪽에서는, 제1의 제1 부재(301)와 제2 부재(303)를, 상기 실시예의 토크 리미터에서의 유압 통로(126)의 축 방향의 한쪽의 용접과 같은 방법으로 용접하고 있다. 또한, 상기 유압 통로(326)의 축 방향의 다른 쪽에서도, 제2의 제1 부재(302)와 제2 부재(303)를 상기 실시예의 토크 리미터에서의 유압 통로(126)의 축 방향의 한쪽의 용접과 같은 방법으로 용접하고 있다. 이와 같은 3개소의 용접을 채용해도, 도 3 및 도 4에 나타낸 응력의 FEM 해석으로부터 명백한 바와 같이, 각 용접이, 응력이 집중되지 않는 개소에서의 용접으로 되어 있으므로, 각 용접부의 파손 등을 크게 억제할 수 있어, 수명이 길며, 신뢰성이 높은 토크 리미터를 구성할 수 있다.

그리고, 상기 실시예에서는, 액압 통로의 직경 방향의 확장을, 토크 리미터에 채용했지만, 본 발명에서는, 액압 통로의 직경 방향의 확장을, 토크 리미터 이외의 축 연결 장치에 채용해도 된다. 구체적으로는, 예를 들면, 액압 통로의 직경 방향의 확장을 사용하여, 2개의 플랜지부를 마찰 걸어맞춤시켜도 된다.

101: 통 부재
102: 축 부재
120: 축 부재의 마찰 걸어맞춤을 행하는 외주면
121: 통 부재의 마찰 걸어맞춤을 행하는 내주면
126, 326: 유압 통로
170: 제1 부재
171, 303: 제2 부재
181: 제1 부재의 직경 방향 돌출부
201: 제2 부재의 직경 방향 돌출부
203: 용접부
242: 제2 부재의 내주면
301: 제1의 제1 부재
302: 제2의 제1 부재

Claims

축 부재와,
상기 축 부재에 외측에서 끼워넣은 통 부재를 구비하고,
상기 통 부재 및 상기 축 부재 중 한쪽 부재는, 상기 한쪽 부재와, 상기 통 부재 및 상기 축 부재 중 다른 쪽 부재와의 사이에서 토크의 전달을 행할 때, 상기 한쪽 부재의 주위면을 상기 다른 쪽 부재의 주위면으로 가압하기 위한 액압(液壓) 통로를 가지고,
상기 액압 통로는, 상기 한쪽 부재의 대략 축 방향으로 연장되고,
상기 한쪽 부재는,
상기 한쪽 부재의 상기 주위면을 가지는 환형(環形)의 제1 부재와,
상기 제1 부재에 상기 액압 통로를 통하여 대향하는 환형의 제2 부재를 가지고,
상기 제1 부재는, 상기 액압 통로의 상기 축 방향의 한쪽에 있어서, 상기 한쪽 부재의 직경 방향의 상기 다른 쪽 부재측과는 반대측으로 돌출하는 환형의 직경 방향 돌출부를 가지고,
상기 제2 부재는, 상기 액압 통로의 상기 축 방향의 한쪽에 있어서, 상기 액압 통로에 대하여 상기 직경 방향의 상기 한쪽 부재의 상기 주위면측과는 반대측에 위치하는 주위면과, 상기 주위면의 상기 축 방향의 한쪽에 위치하고, 또한 상기 직경 방향의 상기 다른 쪽 부재측으로 돌출하는 환형의 직경 방향 돌출부를 가지고,
상기 제1 부재의 상기 직경 방향 연장부의 선단에 위치하는 주위면과, 상기 제2 부재의 상기 직경 방향 연장부의 상기 선단에 위치하는 주위면을 일체로 하고, 또한 상기 액압 통로에 대하여 상기 직경 방향의 상기 한쪽 부재의 상기 주위면측과는 반대측에 위치하는 용접부를 가지는, 축 연결 장치.
제1항에 기재된 축 연결 장치를 포함하고,
상기 액압 통로에 봉입한 액체에 의해 상기 액압 통로를 상기 직경 방향으로 확장함으로써, 상기 축 부재와 상기 통 부재를 마찰 걸어맞춤시키고, 또한 상기 액압 통로에 봉입된 액체를 제거함으로써, 상기 축 부재가 상기 통 부재에 대하여 상대 회전하는, 토크 리미터.