JPH03532B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気装置により可変にできる粘性せ
ん断クラツチに関するものである。

シリコーン油のような粘性流体を使い駆動軸か
ら従動軸に適当な継手部片を介し回転駆動を伝え
る粘性せん断クラツチはよく知られている。この
ようなクラツチは、流体により伝えるトルクを変
えるのに各継手部片の機械的調節に依存し、全連
関はずれ及び剛性連関の状態を得ることがむずか
しいという欠点がある。この欠点は粘性流体のニ
ユートン流れ特性から生じ、すなわち流体は加わ
るせん断応力に正比例する割合でせん断変形す
る。従つて各継手部片によりどのような応力が加
わつても流体の若干のせん断変形がつねに生ず
る。

電界を受けると流れ特性の変化する組成物はよ
く知られている。従来電気的粘性流体と呼ばれた
が現在では電気流動学的流体としてなお一層よく
知られているこれ等の組成物は、疎水性液体中の
細分した親水性固体のスラリから成つている。電
界のない場合にはこれ等の流体はニユートンの流
れ特性に従う。しかし電界を加えると、流体は大
体ビンガムプラスチツクとして作用する。せん断
作用は生じなくてもせん断応力は降伏点として知
られている最高値になる。この降伏点の値は流体
の組成と加える電界とによる。与えられた流体に
対し降伏点は通常、しきい値以上に加える電圧こ
う配に正比例しｋ（Ｅ−E₀）として定義できる。
この式でＥ及びE₀はそれぞれ加える電圧こう配
及びしきい値電圧こう配であり、又ｋは比例定数
である。降伏点より高いせん断応力を流体に加え
るときは、降伏点及び応力の間の差に比例する割
合でせん断作用が生ずる。

粘性せん断クラツチに電気流動学的流体を使う
ことにより得られる電気制御の利点は先ずダブリ
ユ・エム・ウインスロウ（W.M.Winslow）を発
明者とする米国特許第2417850号明細書に記載し
てある。この特許明細書には、各円板を電気流動
学的流体により互に隔離した簡単な円板形クラツ
チについて記載してある。この種のクラツチは、
各円板間に適当な電圧を加えたときに降伏点以下
の電圧に対しほぼ固体の連関状態に鎖錠すること
ができる。しかし他のすべての粘性せん断クラツ
チと同様に流体の自然の粘度は加えた電圧をすべ
て除いたときにもなお全く連関のはずれた状態を
妨げる。

本発明は、粘性せん断クラツチに電気流動学的
流体の流れ特性を加え全く連関のはずれた状態か
ら固定連関状態まで一層十分にわたる伝動範囲を
持つ電気的に制御できるクラツチを提供するもの
である。

本発明は、ハウジング４０を持つ粘性せん断ク
ラツチにおいて、 (イ) 前記ハウジング内に回転可能に取付けられた
入力軸４６と、 (ロ) この入力軸に、相互に回転するように連結さ
れた、２組の複数の導電性の入力側駆動板４
７，４８；５０，５１と (ハ) これ等の各１組の入力側駆動板に対して、接
触しないで均等に間隔を置いてさし込まれた関
係にそれぞれ配置された、２組の複数の導電性
の出力側従動板５３，５４；５６，５７と、 (ニ) 前記ハウジング内に回転可能に取付けられ、
前記出力側従動板に、相互に回転するように連
結された出力軸５８と、 (ホ) 前記ハウジング内の空間を満たしている電気
流動学的流体６３と、 を備え、 前記入力側駆動板の１組４７，４８を、前記入
力軸及び出力軸のうちの一方の軸４６と同じ方向
に相互に回転させるが、前記入力側駆動板の他の
１組５０，５１を、前記一方の軸と反対方向に相
互に回転させるように、前記一方の軸を、歯車４
５，４９を介して前記各組の入力側駆動板４７，
４８；５０，５１に連結し、 前記各出力側従動板５３，５４，５６，５７
を、それぞれ同じ方向に相互に回転させるよう
に、前記入力軸及び出力軸のうちの他方の軸５８
を、直接に前記各出力側従動板５３，５４；５
６，５７に連結して成る、粘性せん断クラツチに
ある。

前記入力側駆動板及び出力側従動板は、それら
の相互の軸線のまわりに回転するように同心に配
置した円筒形にするのが好適である。

１つの出力軸に連結された出力側従動板間の差
動回転により、電気流動学的流体の固有の粘性抵
抗の影響を減少させることができる。

以下本発明粘性せん断クラツチの実施例を添付
図面について詳細に説明する。

一端部には密封した軸受４１を又他端部には互
に同軸の内側軸受４２及び外側軸受４３をそれぞ
れ設けた円筒形ハウジング４０は、長手の中間に
位置しそれぞれ遊び歯車４５を取付けた直径に沿
い互に対向する２個の短軸４４，４４を内部に設
けてある。

軸受４１に軸架した入力軸４６は互に同心の駆
動円筒体４７，４８に取付けてある。円筒体４７
は、遊び歯車４５とかみ合う歯付き端面４９（又
は歯車環）を備えている。

同様な互に同心の駆動円筒体５０，５１は、遊
び歯車４５に対向してかみあい短い中空軸５２に
延びている。中空軸５２は外側軸受４３に軸架し
てある。

各駆動円筒体４７，４８に同心に組合わせた従
動円筒体５３，５４は、互に対向する短軸４４と
各短軸４４から90゜だけ角度方向に変位した第２
の同様な対の短軸（図示してない）との間に回転
自在に位置させた非導電性滑車５５の一方の端面
に取付けてある。或は互に120゜の間隔を隔てた３
本の軸４４と遊び歯車４５とから成る組を使つて
もよい。滑車５５の他方の端面は、各駆動円筒体
５０，５１に同心に組合わせた第２の１対の従動
円筒体５６，５７を支える。従動円筒体５７は、
中空で、内側軸受４２を貫いて延び、２個のスリ
ツプリング６０，６１を取付けた非導電性スリー
ブ５９を介して出力軸５８に連結してある。

２組の従動円筒体５６，５７及び従動円筒体５
３，５４はそれぞれスリツプリング６０，６１に
電気的に接続してある。ハウジング４０に設けた
端子６２は各駆動円筒体４７，４８，５０，５１
に短軸４４及び遊び歯車４５を介して電気的に接
続さてある。内部円筒体すきまには電気流動学的
流体６３を充満させてある。

作動時には入力軸４６が回転しているときに各
駆動円筒体５０，５１は遊び歯車４５により、各
駆動円筒体４７，４８が回転する方向とは反対の
方向に同じ速度で回転する。従つて対応する２組
の従動円筒体に加わる粘性抵抗は、流体の粘性が
全体にわたり一様で従つて出力軸５８に正味の回
転が加わらない場合には互に等しく反対である。
端子６２と、スリツプリング６０，６１の一方又
は他方との間に加わる制御電圧により、駆動円筒
体及び従動円筒体の組の一方は他方、すなわち駆
動円筒体及び従動円筒体の上方の組か又は下方の
組の両円筒体間の流体のせん断抵抗が増加して、
この組の両円筒体が鎖錠され、対応する正方向又
は逆方向に出力軸５８を回転させることができ
る。

すなわち前記駆動円筒体及び従動円筒体の２組
のうちのいずれか１組の制御電圧を増加すること
によつて、その組の駆動円筒体と従動円筒体とが
共に確実に鎖錠されるまで、その組の電気流動学
的流体のせん断抵抗を連続的に増加させることが
できる。この結果、互いに鎖錠された駆動円筒体
と従動円筒体との熱の発生を最小にして、高度に
有効な伝達を行なう継手を提供できる。他の組の
連関のはずれた駆動円筒体と従動円筒体とは、互
いに鎖錠されなくて、入力軸４６の速度の２倍の
速度で相対回転するのはもちろんのことである。
熱は、電気流動学的流体の粘性抵抗によつて発生
する。しかし、多重環形の駆動円筒体及び従動円
筒体によつて、高い表面対容積比を提供できるか
ら、この熱を容易に消散させることができ、駆動
円筒体及び従動円筒体の半径をその長さに比べて
小さくすることによつて、電気流動学的流体中の
せん断変速度を、熱の影響を最小にするようにで
きる限り低く保つことができる。説明を簡単にす
るために、互いにさし込まれる円筒体の数を最小
に保つてあるが、一層多数の円筒体を使用できる
ことは明らかである。

前記実施例は可逆クラツチ（入力軸と出力軸と
の役割を逆にできるクラツチ）であるが、多くの
用途において、出力軸として最小の慣性を持つ軸
を選択することがよいのはもちろんである。

以上本発明をその実施例について詳細に説明し
たが実施例は本発明の精神を逸脱することなく
種々の変化変型を行ない得ることはいうまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、回転可能な駆動板アセンブリと、
回転可能な従動板アセンブリとを別々に備えた、
完全に密閉された本発明粘性せん断クラツチの軸
線方向断面図である。 ４０……ハウジング、４５……歯車（遊び歯
車）、４６……入力軸、４７，４８，５０，５１
……駆動板（駆動円筒体）、４９……歯車（歯車
環すなわち歯付き端面）、５３，５４，５６，５
７……従動板（従動円筒体）、５８……出力軸、
６３……電気流動学的流体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジング４０を持つ粘性せん断クラツチに
   おいて、 (イ) 前記ハウジング内に回転可能に取付けられた
   入力軸４６と、 (ロ) この入力軸に、相互に回転するように連結さ
   れた、２組の複数の導電性の入力側駆動板４
   ７，４８；５０，５１と (ハ) これ等の各１組の入力側駆動板に対して、接
   触しないで均等に間隔を置いてさし込まれた関
   係にそれぞれ配置された、２組の複数の導電性
   の出力側従動板５３，５４；５６，５７と、 (ニ) 前記ハウジング内に回転可能に取付けられ、
   前記出力側従動板に、相互に回転するように連
   結された出力軸５８と、 (ホ) 前記ハウジング内の空間を満たしている電気
   流動学的流体６３と、 を備え、 前記入力側駆動板の１組４７，４８を、前記入
   力軸及び出力軸のうちの一方の軸４６と同じ方向
   に相互に回転させるが、前記入力側駆動板の他の
   １組５０，５１を、前記一方の軸と反対方向に相
   互に回転させるように、前記一方の軸を、歯車４
   ５，４９を介して前記各組の入力側駆動板４７，
   ４８；５０，５１に連結し、 前記各出力側従動板５３，５４，５６，５７
   を、それぞれ同じ方向に相互に回転させるよう
   に、前記入力軸及び出力軸のうちの他方の軸５８
   を、直接に前記各出力側従動板５３，５４；５
   ６，５７に連結して成る、粘性せん断クラツチ。 ２ すべての前記入力側駆動板及び出力側従動板
   を、相互に同軸の組立品になるように円筒形にし
   た特許請求の範囲第１項記載の粘性せん断クラツ
   チ。 ３ 前記出力軸と、前記出力側従動板とを、同じ
   方向に相互に回転させる特許請求の範囲第２項記
   載の粘性せん断クラツチ。 ４ 前記出力軸を、前記出力側従動板に同軸に連
   結し、前記入力側駆動板４７，５０がそれぞれ２
   つの歯車環４９の各１つを備え、前記２つの歯車
   環を、遊び歯車４５を介して互いに対抗して連関
   させ、前記入力軸を、前記入力側駆動板の１つだ
   けに同軸に連結した特許請求の範囲第３項記載の
   粘性せん断クラツチ。