説明

トルククラッチ

【課題】従来のトルククラッチは、作動トルクを高く設定しようとすると、装置全体が重くて大型になるという問題点があった。
【解決手段】入力側であるハブ1と、ハブ1の内側に設けた可撓性を有するリング2と、ハブ1の外側に回転可能に装着した出力側であるフランジ3を備え、ハブ1の円周上に、リング2の外周面が現れる開口部10Dを設けると共に、フランジ3の内周面に、円周方向に所定間隔でポケット5を設け、ハブ1の開口部10Dに、リング2とフランジ3の間に介装されてポケット5に外周の一部が係合するトルク伝達用のピン4を配置したトルククラッチTCとした。作動トルクを超えた際のピン4の反力をリング2が受ける構造にして装置構造を簡単にし、作動トルクを高く設定した場合でも小型軽量化を実現する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、無人又は有人の走行車の車輪などに適用され、トルク伝達を行うと共に、入力側と出力側の間に過負荷が加わるのを防止するのに用いられるトルククラッチに関するものである。
【背景技術】
【0002】
この種のトルククラッチとしては、非特許文献1に記載されているように、入力側フランジを有する筒状のハブと、ハブの外周に回転可能に装着した出力側フランジと、入力側及び出力側の間でトルク伝達を行うための複数のボールと、ボールの押圧機構を備えたものがある。
【0003】
ボールは、出力側フランジにおいて、円周方向に所定間隔で形成した保持孔に収容されている。これに対して、入力側フランジには、円周方向に所定間隔でポケットが形成してあり、そのポケットにボールの一部が係合する。押圧機構は、ボールに当接する押し板、押し板を加圧するスプリング、及びスプリングの調整装置などで構成してあり、出力側フランジで保持した各ボールを入力側フランジへ向けて押圧して、作動トルクの設定範囲内で各ボールとポケットとの係合状態を維持する。
【0004】
上記のトルククラッチは、通常は、ハブを回転駆動することで、ハブと出力側フランジとが一体となって回転する。そして、トルククラッチは、出力側フランジのロック等により入力側フランジに作動トルクを超えるトルクが加わると、押圧機構に抗してボールがポケットから離脱し、これにより入力側フランジ(ハブ)が空転して入力側と出力側の間に過負荷が加わるのを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【非特許文献1】つばきグループ、製品情報、過負荷保護機器:機械式過負荷保護機器、〔平成21年7月16日検索〕、インターネット<URL:http://www.tsubakimotojp/product/detail.html?code=440_1_1_1_1 >
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記したような従来のトルククラッチにあっては、押圧機構を構成するスプリングの反力が、全てハブの入力側フランジに加わることから、作動トルクを高く設定しようとすると、ハブの剛性を高める必要があるので、これにより装置全体が重くて大型になるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
【0007】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、作動トルクを高く設定した場合でも、小型軽量化を実現することができるトルククラッチを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明のトルククラッチは、入力側であるハブと、ハブの内側に設けた可撓性を有するリングと、ハブの外側に回転可能に装着した出力側であるフランジを備え、ハブの円周上に、リングの外周面が現れる開口部を設けると共に、フランジの内周面に、円周方向に所定間隔でポケットを設け、ハブの開口部に、リングとフランジの間に介装されてポケットに外周の一部が係合するトルク伝達用のピンを配置した構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【0009】
本発明のトルククラッチによれば、入力側のハブ、リング及び出力側のフランジを同軸状配置すると共に、リングとフランジの間にトルク伝達用のピンを介装し、作動トルクを超えた際のピンの反力をリングが受ける構造であるから、装置構造が簡単になり、作動トルクを高く設定した場合でも、小型軽量化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明のトルククラッチの一実施形態を説明する垂直断面図(A)及び図A中のC−C線矢視での水平断面図(B)である。
【図2】ピンの構成を説明する斜視図である。
【図3】ハブを構成する本体部材を説明する斜視図である。
【図4】リングが変形した状態を示す説明図である。
【図5】ハブの回転角度と発生トルクとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面に基づいて、本発明のトルククラッチの一実施形態を説明する。
図1に示すトルククラッチTCは、入力側であるハブ1と、ハブ1の内側に設けた可撓性を有するリング2と、ハブ1の外周に回転可能に装着した出力側であるフランジ3を互いに同軸状に備えると共に、リング2とフランジ3との間にトルク伝達用のピン4を介装した構造になっている。
【0012】
ハブ1は、リング2やフランジ3を組み込むために複数の部材で構成され、概略円筒形状の本体部材10と、本体部材10の内側(図面では下部内側)に固定する筒状の第1保持部材11と、本体部材10の端面(図面では上端面)に固定する環状の第2保持部材12を備えている。
【0013】
本体部材10は、図3にも示すように、小径部10Aと大径部10Bを有するもので、小径部10Aの端部に、円周方向にわたって内向きの張出部10Cを有すると共に、小径部10Aの円周上に、組立状態においてリング2の外周面が現れる矩形状の開口部10Dを有している。この実施形態では、小径部10Aの円周方向において、90度間隔で4個の開口部10Dが設けてあり、個々の開口部10Dにピン4を夫々収容する。
【0014】
リング2は、金属製の帯状薄板から成るものであるが、その材料がとくに限定されることはなく、所望の可撓性を確保し得るものであれば良い。このリング2の材質や厚さによって当該トルククラッチTCの作動トルクが決まる。
【0015】
フランジ3は、中央にボス部3Aを有する円板であって、図示しないボルト類の取付け穴3Bを複数個有すると共に、ボス部3Aの内周面に、円周方向に所定間隔でポケット5が形成してある。この実施形態のポケット5は、ボス部3Aの軸線方向にわたって形成した断面V形状の溝であり、ボス部3Aの円周方向に等間隔で8個箇所に設けてある。
【0016】
トルク伝達用のピン4は、図2に示すように、丸棒状を成す本体の両端部に、半径方向に突出する角棒状の保持部4A,4Aを有すると共に、本体の中間部に、半径方向に突出してリング2の外周面に弾性的に接触する板ばね状の突起部4B,4Bを備えている。
【0017】
トルククラッチTCは、ハブ1の本体部材10において、小径部10Aの内側にリング2を収容した後、大径部10Bの内側に第1保持部材11を固定して、張出部10Cと第1保持部材11との間でリング2の軸線方向の移動を規制する。なお、第1保持部材11の固定には、図示しないボルト類を使用する。
【0018】
また、トルククラッチTCは、ハブ1の本体部材10の各開口部10Dにピン4を夫々収容してから、小径部10Aの外側にフランジ3のボス部3Aを回転可能に嵌装し、小径部10Aの端部に第2保持部材12を固定して、大径部10Bの段部と第2保持部材12との間でフランジ3の軸線方向の移動を規制する。なお、第2保持部材12の固定には、図示しないボルト類を使用する。
【0019】
上記の如く組み立てたトルククラッチTCは、ハブ1において、第1保持部材11の内周面、張出部10Cの内周面、及び第2保持部材12の内周面が、互いに同一円周面状に連なって軸孔Hを形成する。ここで、ハブ1は、軸孔Hの内径がリング2の内径よりも小さくなっていて、軸孔Hに図示しない回転軸等を装着した場合でも、リング2の内側への変形を妨げることがない。さらに、トルククラッチTCは、大径部10Bの外周面、フランジ3のボス部3Aの外周面、及び第2保持部材12の外周面も同一円周面状に連なる状態となる。
【0020】
さらに、トルククラッチTCは、図1(B)に示すように、各ピン4が、リング2の外周面とフランジ3のボス部3Aの内周面との間に介装された状態になると共に、その外周の一部がポケット5に係合する。
【0021】
上記の構成を備えたトルククラッチTCは、例えば、無人又は有人の走行車における車輪に使用することができ、この場合には、ハブ1の軸孔Hに、動力源からの回転軸を連結すると共に、フランジ3に、リムやタイヤを装着することになる。
【0022】
そして、トルククラッチTCは、ハブ1を回転駆動すると、ハブ1の各ピン4がフランジ3のポケット5に夫々係合しているので、ハブ1とフランジ3とが一体となって回転する。この際、ピン4は、保持部4A,4Aにより回転が阻止され、これによりハブ1からフランジ3へのトルク伝達を確実に行うことができる。
【0023】
また、トルククラッチTCは、フランジ3のロック等によりハブ1に作動トルクを超えるトルクが加わると、各ピン4がリング2を内側へ変形させつつ各ポケット5から一斉に離脱し、これによりハブ1が空転してハブ1とフランジ3の間に過負荷が加わるのを防止する。さらに、ポケット5から離脱したピン4は、ハブ1の空転に伴って次のポケット5に係合し、再びフランジ3へのトルク伝達を行うこととなる。
【0024】
ここで、ピン4がポケット5から離脱する際には、図4に示すように、ピン4の位置でリング2が内側に凹状に変形する。また、図5は、ハブ1の回転角度と発生トルクとの関係を示すグラフであって、突起部4Bが無いピンを用いた場合、通常時には、線Pで示す如く回転角度がゼロで所定のトルクが発生するものの、リング2の変形時には、線Qで示す如く回転角度のみが生じる状態すなわちがたつきが発生する。
【0025】
これに対して、この実施形態のピン4のように、リング2の外周面に弾性的に接触する突起部4B,4Bを備えたものでは、リング2が凹状に変形した際に、両突起部4B,4Bがリング2の変形部の両側を押し込むので、図5中の線Rで示すように、回転角度がゼロでも所定のトルクが発生する状態となって、がたつきを防止することができる。
【0026】
このように、上記実施形態のトルククラッチTCは、入力側のハブ1、リング2及び出力側のフランジ3を同軸状配置すると共に、リング2とフランジ3の間にトルク伝達用のピン4を介装し、作動トルクを超えた際のピン4の反力をリング2が受ける構造であるから、図1からも明らかなように装置構造が簡単であると共に、外観体裁も非常にシンプルである。
【0027】
そして、トルククラッチTCは、リング2の材質や厚さを選択することで作動トルクを設定することができ、この際、他の構成部材の剛性を変更するような必要もなく、他の構成部材をそのまま使用することができるので、作動トルクを高く設定した場合でも、小型軽量化を実現することができる。
【0028】
また、トルククラッチTCは、ハブ1において、複数の開口部10D及びピン4を円周方向に所定間隔(等間隔)で配置したので、通常のトルク伝達や作動トルクを超えたときの空転動作を均一に行うことができる。
【0029】
本発明のトルククラッチは、その構成が上記実施形態のみに限定されるものではなく、例えば、ハブを構成する各部材の数や形態を変更したり、開口部をスリット状にしたり、開口部、ピン及びポケットの数を選択したりすることができる。また、ピンは、仮に1本であってもトルク伝達及び過負荷防止の動作を行うことが可能である。さらに、トルククラッチは、走行車の車輪以外のものにも適用可能であり、場合によってはフランジを入力側にし且つハブを出力側にすることも可能である。
【符号の説明】
【0030】
1 ハブ
2 リング
3 フランジ
4 ピン
4A 保持部
4B 突起部
5 ポケット
10D 開口部
H 軸孔

【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力側であるハブと、ハブの内側に設けた可撓性を有するリングと、ハブの外側に回転可能に装着した出力側であるフランジを備え、ハブの円周上に、リングの外周面が現れる開口部を設けると共に、フランジの内周面に、円周方向に所定間隔でポケットを設け、ハブの開口部に、リングとフランジの間に介装されてポケットに外周の一部が係合するトルク伝達用のピンを配置したことを特徴とするトルククラッチ。
【請求項2】
ピンが、その両端部に、半径方向に突出する保持部を備えていることを特徴とする請求項1に記載のトルククラッチ。
【請求項3】
ピンが、その中間部に、半径方向に突出してリングの外周面に弾性的に接触する突起部を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載のトルククラッチ。
【請求項4】
複数の開口部及びピンが、ハブの円周方向に所定間隔で配置してあることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のトルククラッチ。
【請求項5】
ハブが、リングの内径よりも小さい内径を有する軸孔を備えていることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載のトルククラッチ。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate


【公開番号】特開2011−58587(P2011−58587A)
【公開日】平成23年3月24日(2011.3.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−210646(P2009−210646)
【出願日】平成21年9月11日(2009.9.11)
【出願人】(500302552)株式会社IHIエアロスペース (298)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【Fターム(参考)】