(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周係合面を有する軸部材と、
上記軸部材に外嵌すると共に、内周係合面と、その内周係合面を上記外周係合面に押し付けるための油圧通路とを有する筒部材と
を備え、
上記軸部材は、
上記外周係合面が外周に形成されていると共に、上記油圧通路に上記筒部材の径方向に重なる内周面を有する筒係合部と、
上記筒係合部の上記内周面に締め代を有した状態で内嵌する外周面を有して、その外周面が上記油圧通路に上記径方向に重なっている動力伝達軸と、
上記動力伝達軸の軸方向の一方に位置すると共に、上記筒係合部の上記内周面に締め代を有した状態で嵌合する外周面を有して、その外周面が上記油圧通路に上記径方向に重なっている係合面変形均一化部と
を有していることを特徴とするトルクリミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクリミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トルクリミッタとしては、特開２００４−２１１７９４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、軸部材と、筒部材とを備え、筒部材は、その内部の油圧拡張室に充填された油の油圧によって、その油圧拡張室を膨らますことによって、その油圧拡張室に径方向に重なる内周係合面を、軸部材の外周係合面に押圧するようになっている。このようにして、上記内周係合面と、上記外周係合面とを摩擦係合するようになっている。
【０００３】
上記軸部材は、主軸部と、筒状の外周軸部とで構成されている。上記主軸部は、モータで回転駆動されるようになっている。また、上記外周軸部には、上記外周係合面が外周に形成されている。上記外周軸部は、締め代を有した状態で上記主軸部に外嵌されて固定されて、主軸部と一体回転するようになっている。上記外周面部の外周係合面は、上記主軸部と上記外周軸部との締め代を有した状態での嵌合によって、径方向の外方側の力を受けて、上記内周係合面側に膨らむように変形している。
【０００４】
このような背景において、伝達トルクを大きくするために、油圧拡張室の軸方向の寸法を、既設（既製品）としての主軸部の長さよりも大きくする場合がある。また、スペースの都合等で、主軸部と、外周軸部との位置がずれる場合等でも、上記油圧拡張室が、上記主軸部に径方向に重ならない部分を有することがある。
【０００５】
しかしながら、そのような場合、油圧拡張室の寸法が主軸部の長さと無関係であって、油圧拡張室の設定の自由度が大きいという利点がある一方、油圧拡張室に略径方向に重なる位置に存在する上記外周係合面に、上記主軸部と径方向に重なる部分と、そうでない部分とが生じ、それらの二つの部分に作用する外力が互いに異なって、トルク伝達面である上記外周係合面の変形が軸方向で不均一になるという問題がある。そして、そのことに起因して、リリーストルクの値が一定せず、伝達トルクが安定しないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２１１７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、油圧通路の寸法を動力伝達軸の寸法に無関係に決定できて、油圧通路の寸法設定の自由度が大きく、かつ、トルク伝達面の変形が軸方向で不均一になることを抑制できて、リリーストルクのばらつきを抑制できるトルクリミッタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明のトルクリミッタは、
外周係合面を有する軸部材と、
上記軸部材に外嵌すると共に、内周係合面と、その内周係合面を上記外周係合面に押し付けるための油圧通路とを有する筒部材と
を備え、
上記軸部材は、
上記外周係合面が外周に形成されていると共に、上記油圧通路に上記筒部材の径方向に重なる内周面を有する筒係合部と、
上記筒係合部の上記内周面に締め代を有した状態で内嵌する外周面を有して、その外周面が上記油圧通路に上記径方向に重なっている動力伝達軸と、
上記動力伝達軸の軸方向の一方に位置すると共に、上記筒係合部の上記内周面に締め代を有した状態で嵌合する外周面を有して、その外周面が上記油圧通路に上記径方向に重なっている係合面変形均一化部と
を有していることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、筒係合部の内周面に締め代を有した状態で内嵌される動力伝達軸の外周面が油圧通路の一部のみに径方向に重なれば良いから、動力伝達軸が既設（既製品）であって、その長さを長くできない場合であっても、油圧通路をその動力伝達軸の長さに無関係に大きくすることができて、リリーストルクの値を大きくすることができる。すなわち、油圧通路の軸方向の寸法を、動力伝達軸の軸方向の寸法と無関係に設定できて、油圧通路の寸法設定の自由度を格段に大きくすることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、係合面変形均一化部の外周面が、油圧通路に径方向に重なった状態で、筒係合部の内周面に締め代を有した状態で内嵌されているから、動力伝達軸の上記内嵌に基づく、外周係合面における動力伝達軸の外周面に径方向に重なっている部分と、そうでない部分とでの変形の不均一を緩和することができる。すなわち、筒係合部の内周面への係合面変形均一化部の締め代を有した状態での内嵌に基づく外周係合部の径方向の外方への変形で、筒係合部の内周面への動力伝達軸の締め代を有した状態での内嵌に基づく外周係合面の軸方向の位置での不均一を、緩和することができる。したがって、油圧通路の軸方向の寸法を、動力伝達軸の軸方向の寸法と無関係に設定できて、油圧通路の寸法設定の自由度を格段に大きくできるにも拘わらず、トルク伝達面（外周係合面と、内周係合面とで構成）の変形を一様に近づけることができて、リリーストルクのばらつきを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のトルクリミッタによれば、筒係合部の内周面に内嵌される動力伝達軸の外周面が、油圧通路の一部のみに径方向に重なれば良いから、動力伝達軸が既設（既製品）であって、その長さを長くできない場合であっても、油圧通路をその動力伝達軸の長さに無関係に大きくすることができて、リリーストルクの値を大きくすることができる。また、油圧通路の軸方向の寸法を、動力伝達軸の軸方向の寸法と無関係に設定できて、油圧通路の寸法設定の自由度を格段に大きくすることができる。
【００１２】
また、本発明のトルクリミッタによれば、筒係合部への係合面変形均一化部の内嵌に基づく外周係合部の変形で、軸伝達部材の内嵌に基づく外周係合面の変形の不均一を緩和することができる。したがって、上記外周係合面が、その軸方向の位置で不均一に変形することを抑制できるから、トルク伝達面の変形を一様に近づけることができて、リリーストルクのばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００１５】
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。
【００１６】
このトルクリミッタは、軸部材１と、筒部材２と、シャーバルブ６と、転がり軸受１７,１８と、密封部材５０,５１とを備える。
【００１７】
上記軸部材１は、筒係合部３と、動力伝達軸４と、係合面変形均一化部５とを備え、筒係合部３は、本体部８と、係止部９とを有する。上記本体部８は、略円筒状の外周係合面２０を有している。一方、上記係止部９は、断面略Ｌ字状の形状を有し、本体部８の外面から突出している。上記筒係合部３は、略円筒状の内周面３６を有し、その内周面３６は、外周係合面２０に径方向に重なっている。
【００１８】
上記動力伝達軸４は、図示しないモータ等の周知の動力源によって回動駆動するようになっている。上記動力伝達軸４は、筒係合部３の内周面３６に熱嵌めにより内嵌されて固定された外周面４６を有する。換言すると、上記動力伝達軸４の外周面４６は、筒係合部３の内周面３６に締め代を有した状態で内嵌されて固定されている。上記動力伝達軸４の外周面４６は、外周係合面２０の一部と軸方向に間隔をおいて位置している。上記外周係合面２０は、動力伝達軸４の外周面４６に径方向に重ならない部分を有している。
【００１９】
上記係合面変形均一化部５は、筒係合部３の内周面３６に熱嵌めにより内嵌されて固定された外周面４７を有する。換言すると、上記係合面変形均一化部５の外周面４７は、筒係合部３の内周面３６に締め代を有した状態で内嵌されて固定されている。上記係合面変形均一化部５の外周面４７の外径は、動力伝達軸４の外周面４６の外径と略同一になっている。尚、許容できる係合面変形均一化部５の外周面の外径については、後に詳述する。
【００２０】
上記係合面変形均一化部５は、動力伝達軸４の軸方向の一方側に位置し、係合面変形均一化部５の外周面４７は、動力伝達軸４の外周面４６の軸方向の一方側に位置している。上記係合面変形均一化部５の外周面４７は、外周係合面２０の一部と軸方向に間隔をおいて位置している。上記外周係合面２０は、係合面変形均一化部５の外周面４７に径方向に重ならない部分を有している。上記筒係合部３の内周面３６への動力伝達軸４の軸方向の挿入側の端面は、係合面変形均一化部５の軸方向の片方の端面に接触している。
【００２１】
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の外周係合面２０に当接する略円筒状の内周係合面２１を有している。上記内周係合面２１と、外周係合面２０とは、トルク伝達面を構成している。上記軸部材１の外周係合面２０と、筒部材２の内周係合面２１との間には、トラクションオイルやタービンオイル等のトルク伝達面焼付き防止用の潤滑油が塗布されている。
【００２２】
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。上記第２の筒部材１１は、シャーバルブ取付穴３０と、油圧通路としての環状の油圧拡張室２６とを有している。上記油圧拡張室２６の中心軸は、筒部材２の中心軸に略一致している。上記シャーバブル取付穴３０が、筒部材２の径方向に延在している一方、油圧拡張室２６は、第２の筒部材１１の内周面２４の軸方向に沿うように延在している。図１に示すように、上記油圧拡張室２６の第１部分は、動力伝達軸４の外周面４６に径方向に重なっている。また、上記油圧拡張室２６の第２部分は、径方向に係合面変形均一化部５の外周面４７に径方向に重なっている。上記油圧拡張室２６における動力伝達軸４の軸端の面取部に径方向に重なる部分以外の各部分は、動力伝達軸４の外周面４６または係合面変形均一化部５の外周面４７に径方向に重なっている。
【００２３】
上記シャーバルブ６は、シャーバルブ取付穴３０に嵌入されている。上記シャーバルブ６がシャーバルブ取付穴３０に嵌入されている状態で、シャーバルブ６の一端部は、第２の筒部材１１の外周面よりも径方向の外方に突出している。
【００２４】
上記断面略Ｌ字形状の係止部９は、径方向延在部６０と、軸方向延在部６１とを有する。上記径方向延在部６０は、本体部８の外周面から略径方向に延在して、第２の筒部材１１の軸方向の端面に軸方向に対向している。また、上記軸方向延在部６１は、径方向延在部６０の径方向の外方側の端部につながっていると共に、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。上記シャーバルブ６の上記一端部は、係止部９の軸方向延在部６１によって、係止されている。
【００２５】
上記シャーバルブ６は、一端のみが開口したチューブ２７を有している。このチューブ２７は、シャーバルブ６がシャーバルブ取付穴３０に嵌入されている状態で、略軸部材１の径方向に延在している。また、シャーバルブ６がシャーバルブ取付穴３０に嵌入されている状態で、チューブ２７の閉鎖側の一端部は、第２の筒部材１１の外周面よりも径方向の外方に突出している。上記チューブ２７の閉鎖側とは反対側の開口は、油圧拡張室２６の一端に連通している。このことから、上記油圧拡張室２６のシャーバルブ６側は、密封空間になっている。
【００２６】
上記転がり軸受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。また、上記密封部材５０,５１は、外周係合面２０と、内周係合面２１との焼付きを防止する潤滑油であって、転がり軸受１７および１８を潤滑する潤滑油が、外部に漏れることを防止している。
【００２７】
上記構成において、軸部材１または筒部材２に所定値以下の負荷（トルクの伝達を行う範囲の負荷）がかかっている場合には、図示しないカプラを介して油圧拡張室２６に注入されたのち密封された油圧拡張用の油で、第１の筒部材１０の内周係合面２１を縮径して内周係合面２１を軸部材１の外周係合面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。このようにして、動力伝達軸４の回転動力を、筒係合部３を介して、第１の筒部材１０に伝達するようになっている。
【００２８】
一方、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）がかかって、軸部材１の外周係合面２０が、第１の筒部材１０の内周係合面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した場合、係止部９がシャーバルブ６の上記一端部を切断して、油圧拡張室２６内の油圧拡張用の油を、一端部が切断されたシャーバルブ６を介して外部に排出するようになっている。このようにして、上記軸部材１の外周係合面２０に対する第１の筒部材１０の内周係合面２１の押圧力をなくして、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するようになっている。このようにして、軸部材１または筒部材２に過負荷が生じた場合において、トルクの伝達を遮断して、トルクリミッタ装置に連結されている高価な機械（例えば、圧延機の減速機等）を保護するようになっている。
【００２９】
上記実施形態のトルクリミッタによれば、筒係合部３の内周面３６に締め代を有した状態で内嵌される動力伝達軸４の外周面４６が油圧拡張室２６の一部のみに径方向に重なればよいから、動力伝達軸４が既設（既製品）であって、その長さを長くできない場合であっても、油圧拡張室２６をその動力伝達軸４の長さに無関係に大きくすることができて、リリーストルクの値を大きくすることができる。すなわち、油圧拡張室２６の軸方向の寸法を、動力伝達軸４の軸方向の寸法と無関係に設定できて、油圧拡張室２６の寸法設定の自由度を格段に大きくすることができる。
【００３０】
また、上記実施形態のトルクリミッタによれば、係合面変形均一化部５の外周面４７が、油圧拡張室２６の上記一部以外の箇所に径方向に重なった状態で、筒係合部３の内周面３６に締め代を有した状態で内嵌されているから、動力伝達軸４の上記内嵌に基づく、外周係合面２０における動力伝達軸４の外周面４６に径方向に重なっている部分と、そうでない部分とでの変形の不均一を緩和することができる。すなわち、上記筒係合部３の内周面３６への係合面変形均一化部５の締め代を有した状態での内嵌に基づく外周係合面２０の径方向の外方への変形で、筒係合部３の内周面３６への動力伝達軸４の締め代を有した状態での内嵌に基づく外周係合面２０の軸方向の位置での不均一を、緩和することができる。したがって、上記油圧拡張室２６の軸方向の寸法を、動力伝達軸４の軸方向の寸法と無関係に設定できて、油圧拡張室２６の寸法設定の自由度を格段に大きくできるにも拘わらず、トルク伝達面の変形を一様に近づけることができて、リリーストルクのばらつきを抑制することができる。
【００３１】
尚、上記実施形態のトルクリミッタでは、筒係合部３の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定される動力伝達軸４の外周面の外径と、筒係合部３の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定される係合面変形均一化部５の外周面の外径とが、略同一あった。
【００３２】
しかしながら、この発明では、筒係合部の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定される動力伝達軸の外周面の外径と、筒係合部の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定される係合面変形均一化部の外周面の外径とは、当業者が、所望のリリーストルク値に対する現実のリリーストルク値の誤差が許容範囲と考える範囲内で異なっていても良い。
【００３３】
また、この発明では、筒係合部の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定される動力伝達軸の外周面の外径と、筒係合部の内周面に締め代を有した状態で内嵌されて固定される係合面変形均一化部の外周面の外径とは、当業者が、外周係合面の変形が、外周係合面の軸方向の位置によらず均一とかんがえる程度で異なっていても良い。
【００３４】
また、この発明では、係合面変形均一化部の外周面の外径は、筒係合部の内周面への係合面変形均一化部の締め代を有した状態の内嵌によって、その内嵌をしない場合との比較において、筒係合部の内周面への動力伝達軸の締め代を有した状態の内嵌に基づく外周係合面の変形の不均一が、緩和されている範囲であればいかなる値であっても良い。というのは、この場合に、係合面変形均一化部の内嵌による作用効果が現れていることが、明らかであるからである。
【００３５】
また、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の外周係合面２０と接触する内周係合面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。しかしながら、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、油圧拡張用の油を封入する油圧通路とを有する一体型の筒部材であっても良い。
【００３６】
また、上記実施形態のトルクリミッタでは、動力伝達軸４の外周面４６を筒係合部３の内周面に締め代を有した状態で内嵌すると共に、係合面変形均一化部５の外周面４７を筒係合部３の内周面に締め代を有した状態で内嵌したが、これらの締め代を有した内嵌は、例えば、冷やし嵌め、焼嵌め、圧入等によって実現されることができる。
【００３７】
また、上記実施形態のトルクリミッタでは、図１に示すように、上記筒係合部３が、係合面変形均一化部５の軸方向の動力伝達軸４側とは反対側の端面７０に当接する段部７１を有し、筒係合部３が、軸方向に延在すると共に、底を有する穴を有する構造であった。しかしながら、この発明では、筒係合部が、係合面変形均一化部の軸方向の動力伝達軸側とは反対側の端面が当接する部分を有さなくても良く、筒係合部が有する穴が、軸方向に延在する貫通穴であっても良い。尚、上記実施形態のように、筒係合部が、係合面変形均一化部の軸方向の動力伝達軸側とは反対側の端面に当接する段部を有する場合、係合面変形均一化部の軸方向の位置決めを行うことができて好ましい。
【００３８】
また、上記実施形態のトルクリミッタでは、上記動力伝達軸４の軸方向の端面と、係合面変形均一化部５の軸方向の端面とが接触していたが、この発明では、動力伝達軸と、係合面変形均一化部とは、間隔をおいて軸方向に対向していても良い。この変形例は、各部材の寸法誤差等がある場合に起こりえる。尚、上記動力伝達軸４の軸方向の端面と、係合面変形均一化部５の軸方向の端面とが接触していた方がトルク伝達面の一様な変形を実現し易くて好ましいことは、言うまでもない。
【００３９】
また、上記実施形態のトルクリミッタでは、動力伝達軸４がモータ等の動力源によって駆動されて、軸部材１から筒部材２に動力が伝達されるようになっていたが、この発明では、筒部材側がモータ等の動力源によって回転駆動されて、筒部材から軸部材に動力が伝達されるようになっていても良い。
【００４０】
また、上記実施形態のトルクリミッタでは、油圧拡張室２６の各部分が、動力伝達軸４か、係合面変形均一化部５のいずれかに径方向に重なっていたが、この発明では、油圧通路が、動力伝達軸に径方向に重ならなくて、かつ、係合面変形均一化部にも径方向に重ならない部分を有していても良い。尚、トルク伝達面の変形を軸方向の位置によらず均一にするためには、油圧拡張室の各部分が、動力伝達軸か、または、係合面変形均一化部のいずれかに径方向に重なっていた方が好ましいのは、言うまでもない。更に述べると、油圧拡張室の各部分が、動力伝達軸か、または、係合面変形均一化部のいずれかに径方向に重なっていて、かつ、油圧拡張室が、係合面変形均一化部の軸方向の動力伝達軸側とは反対側の軸端の面取部に重ならないのが、更に好ましいことも、言うまでもない。というのは、面取部は、筒係合部の内周面に間隔をおいて位置するからである。
【００４１】
また、上記実施形態のトルクリミッタでは、油圧拡張室２６が環状であったが、この発明では、油圧通路は、環状でなくても良い。
【００４２】
尚、上記実施形態において、転がり軸受１７,１８として、玉軸受や、ころ軸受を採用できることは言うまでもない。また、本発明のトルクリミッタは、例えば、圧延機やクラッシャで使用でき、シャピン型継手の代替としても使用できる。尚、本発明のトルクリミッタが、過負荷によって破壊（故障）する可能性がある機械であれば、如何なる機械であっても、その機械の破壊の未然防止のために使用できることは言うまでもない。
【００４３】
また、一実施形態のトルクリミッタでは、筒係合部の内周面と、動力伝達軸の外周面や係合面変形均一化部の外周面との嵌合いに、ＪＩＳＢ０４０１（１９９９）の締まり嵌めのｎ５、ｎ６に規定する嵌合いを適用できる。しかしながら、筒係合部の内周面と、動力伝達軸の外周面や係合面変形均一化部の外周面との嵌合いは、締め代を有した嵌合いであれば、上記嵌合いに限らず、如何なる嵌合いも適用できることは、勿論である。
【符号の説明】
【００４４】
１  軸部材
２  筒部材
３  筒係合部
４  動力伝達軸
５  係合面変形均一化部
２０  外周係合面
２１  内周係合面
２６  油圧拡張室
３６  筒係合部の内周面
４６  動力伝達軸の外周面
４７  係合面変形均一化部の外周面
【図１】
0005644604.tif 000002