JPH05202947A - トルク制限継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝達できる最高量のトルクを迅速かつ容易に
調整できると共に、与えられた物理的寸法に対し比較的
多量のトルクを伝達することのできる磁気作動のトルク
制限継手を提供することにある。 【構成】 入力駆動軸１１に連結した円筒体１６を、磁
化したときに磁性条件の変化に抵抗する磁化できる材料
で形成する。第１の中空の円筒形の出力駆動部材２１
を、円筒体１６のまわりに、この円筒体１６に対して回
転するように同心に支える。第２の出力駆動部材２４
を、第１の出力駆動部材２１に、円筒体１６内に同心に
延びるように連結する。第１及び第２の駆動部材に、複
数対の磁石を固定し、円筒体１６のまわりに磁界が発成
するようにする。入力駆動軸と円筒体を回転するとき
は、磁界により、第１及び第２の出力駆動部材を一緒に
回転させるトルクを発生する。第１及び第２の駆動部材
を相対的に回転して磁石対の相対位置と従ってこれによ
り生ずる磁界の強さとを変えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に連結機構、こと
に経由して伝えることのできるトルクの最高量を調整す
る調整手段を備えた磁気作動のトルク制限継手（ｔｏｒ
ｑｕｅ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）に関す
る。

【０００２】

【背景技術】入力部材から出力部材に制限した量の動
力、典型的には回転トルクを伝えるのに適するトルク制
限式の継手及びクラッチは、よく知られている装置であ
る。このような継手は、所定の最高量のトルクをこの継
手を経て伝えることのできることが特徴である。伝えら
れるトルクが最高トルクより小さいか、又は最高トルク
に等しい場合には、継手は入力部材により出力部材を回
転駆動することができる。しかし最高トルクを越えるよ
うにしょうとすると、継手は反作用を生じ、入力部材を
出力部材から連結をはずす。若干の継手では、このよう
な連結はずれが完了すると、この継手を経てはトルクが
伝わらない。別の継手ではこのような連結はずれは単に
部分的であり、この継手を経ては所定の最高量のトルク
だけしか伝わらない。

【０００３】トルク制限継手は広範囲の種類の機械に使
われている。たとえばこのような継手は、ねじキャップ
をびん及びその他の容器にねじ込む機械に一般的に使わ
れている。この用途では、機械の駆動軸は継手の入力部
材に連結され、又ねじキャップ頭部は出力部材に連結す
る。継手のトルク限度は、ねじキャップ付け作業中に、
ねじキャップに加えることのできる最高量のトルクを規
定するように設定する。すなわちねじキャップを容器に
ねじ込む際にこれ等のねじキャップには所定量のトルク
だけしか加わらない。ねじキャップを容器に適正にねじ
込むときは、継手は機械の駆動軸をねじキャップ頭部か
ら連結をはずして過度のトルクがこのねじキャップ頭部
に加わらないようにする。このことは、ねじキャップを
容器にねじ込んでいるときにこのねじキャップが固定し
た場合の損傷を防ぐのにとくに重要なことである。

【０００４】従来多くのトルク制限継手構造が知られて
いる。これ等の公知の構造の若干のものは、磁石と磁気
吸引の原理とを使い、入力部材及び出力部材間にトルク
制限連結状態を生ずる。しかし公知の磁気作動まトルク
制限継手は、調整することができないか（最高量のトル
クを変えることができない）、又は調整することが困難
である。又この種の公知の継手は、与えられた物理的寸
法の継手に対しこの継手を経て比較的少量のトルクだけ
しか伝えることができない。これ等の制限は、継手の操
作に制限を受けこの継手に対し利用できる物理的空間が
小さい場合にこの継手を機械に使うときに問題になる。
すなわち、伝達できる最高量のトルクを迅速かつ容易に
調整できると共に与えられた特異的寸法に対し比較的多
量のトルクを伝達することのできる磁気作動のトルク制
限継手用の改良された構造を提供することが望ましい。

【０００５】

【発明の概要】本発明は、磁気作動のトルク制限継手用
の改良された構造に係わる。本発明継手は、中空の円筒
体（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）に一緒に回転するように連結し
た入力駆動軸を備えている。円筒体は、磁化することが
でき、磁化したときに磁性条件の変化に抵抗する材料で
形成する。第１の中空の円筒形の出力駆動部材は、円筒
体のまわりにこれと相対的に回転するように同心に支え
てある。第２の出力駆動部材は、第１の出力駆動部材に
連結され、円筒体内に同心に延びるようにしてある。第
１及び第２の出力駆動部材には複数対の磁石が固定さ
れ、円筒体のまわりに磁界を生成するようにしてある。
出力駆動軸及び円筒体を回転すると、磁界により一緒に
第１及び第２の出力駆動部材を回転するトルクを生ず
る。従ってこの継手を介して駆動作用を伴う連結状態が
生ずる。第１及び第２の出力駆動部材は相対的に回転し
て磁石の対の相対位置を変え、従ってこれにより生ずる
磁界の強さを変えることができる。

【０００６】以下本発明の種種の目的及び利点を添付図
面によりその好適な実施例について詳細に説明する。

【０００７】

【実施例】図１及び２には本発明による磁気作動のトル
ク制限継手１０を例示してある。トルク制限継手１０
は、任意普通の回転動力源（図示してない）に連結され
るのに適する駆動軸１１を備えている。この連結が容易
になるように駆動軸１１にキー１２を設けてある。駆動
軸１１は、端部に環状みぞ１４を形成した拡大したハブ
部分１３に終っている。又半径方向内向きに延びる複数
個の穴１５を駆動軸１１のハブ部分１３に形成してあ
る。各穴１５は、みぞ１４の一部分を貫いて延びてい
る。

【０００８】中空の駆動円筒体（ｄｒｉｖｅ ｃｙｌｉ
ｎｄｅｒ）１６は、駆動軸１１にこれと一緒に回転する
ように固定してある。駆動円筒体１６の一端部は、駆動
軸１１のハブ部分１３に形成したみぞ１４内に納めてあ
る。半径方向に延びる複数個の穴１７は、駆動円筒体１
６の一端部を貫いて形成してある。円筒体の穴１７は、
駆動円筒体１６の一端部をみぞ１４内に配置したとき
に、ハブ部分の穴１５に整合するように位置させる。ハ
ブ部分の穴１５及び円筒体の穴１７を貫いて複数個のピ
ン１８を挿入し、駆動円筒体１６を駆動軸１１に固定す
る。各ピン１８は、穴１５及び穴１７内にプレスばめし
又はその他の方法で保持して使用中にはずれないように
する。

【０００９】トルク制限継手１０はさらに、任意の従動
部品（図示してない）に連結されるのに適する出力駆動
アセンブリ２０を備えている。出力駆動アセンブリ２０
は、駆動軸１１及び駆動円筒体１６のまわりに配置した
第１の駆動部材２１を備えている。第１の駆動部材２１
は、１対の軸受２２，２３により駆動軸１１に回転可能
に支えたハブを備えている。各軸受２２，２３は、出力
駆動アセンブリ２０全体及び駆動軸１１を共通軸線のま
わりに相対回転するように支える。第１の駆動部材２１
はさらに、ハブ部分から駆動円筒体１６のまわりに軸線
方向に延びる円筒形部分を備えている。第１の駆動部材
２１は、駆動軸１１の反対側のトルク制限継手１０の端
部に位置する半径方向外向きに延びるフランジ部分に終
っている。

【００１０】出力駆動アセンブリ２０はさらに、第２の
駆動部材２４を備えている。第２の駆動部材２４は、形
状が一般に中空円筒形で駆動円筒体１６と、第１の駆動
部材２１の円筒形部分との中に同心に配置した部分を備
えている。第２の駆動部材２４は又、駆動軸１１の反対
側のトルク制限継手１０の端部に位置する半径方向外向
きに延びるフランジ部分を備えている。すなわち第２の
駆動部材２４のフランジ部分は、第１の駆動部材２１の
フランジ部分に隣接して位置する。所望により、第１及
び第２の駆動部材２１，２４を同心に位置させるのに両
フランジ部分の一方にくぼみを形成してもよい。第２の
駆動部材２４のフランジ部分には、第２の駆動部材２４
を前記した従動部品に連結するように複数個の周辺穴２
６、内部キー２７又はその他の手段を設けてある。

【００１１】第１の駆動部材２１を、第２の駆動部材２
４に一緒に回転するように連結する手段を設けてある。
図示の実施例では第１の駆動部材２１のフランジ部分を
貫いて１対の互いに対向する弧状のみぞ穴３０，３０を
形成してある。各みぞ穴３０内には、ねじファスナ３１
及び座金３２を配置してある、ねじファスナ３１は座金
３２及びみぞ穴３０を貫いて、第２の駆動部材２４のフ
ランジ部分に形成したねじ穴３３内に延びている。ねじ
ファスナ３１をゆるめると、第１及び第２の駆動部材２
１，２４は、みぞ穴３０により形成した円弧により相対
的に自由に回動する。しかし締付けると、第１及び第２
の駆動部材２１，２４は摩擦を伴って係合しこのような
相対回動が妨げられる。この構造の目的は以下に述べ
る。

【００１２】図３に示すように複数個の軸線方向に延び
る第１の磁石４０は、第１の駆動部材２１の円筒形部分
の内面に固定してある。図示の実施例では８個のこのよ
うな磁石４０を、第１の駆動部材２１の内周のまわりに
等距離に互いに間隔を置いて設ける。ただし所望により
この個数は一層多くても少なくてもよい。磁石４０は普
通のもので、その内面が所定の磁気極性を持つように磁
化される。図示の実施例では磁石４０の内面は、第１の
駆動部材２１の内周面のまわりに交互に磁気北極及び南
極として極性を与えられる。

【００１３】同様に軸線方向に延びる複数個の第２の磁
石４１を、第２の駆動部材２４の円筒形部分の外面に固
定してある。第２の駆動部材２４に固定する磁石４１の
個数は第１の駆動部材２１に固定した磁石４０の個数に
等しくするのがよい。第２の磁石４１は、その外面が、
磁石４０の内面の磁気極性の反対の磁気極性を持つよう
に磁化するのがよい。すなわち図示の実施例では、第１
の磁石４１の外面も又第２の駆動部材２４の外周辺のま
わりに交互に磁気北極及び南極として極性を与えられ
る。半径方向に整合した各磁石４０，４１は同じ極性を
持つ。すなわち外側の北極の磁石４０は、内側の北極の
磁石４１に半径方向に整合し、外側の南極の磁石４０
は、内側の南極の磁石４１に半径方向に整合する。各磁
石４０，４１は、サマリウム・コバルトのような希土類
材料又はその他の類似の磁性材料で、形成すればよい。

【００１４】前記したように駆動円筒体１６は、複数個
の第１の磁石４０［第１の駆動部材２１に固定してあ
る］と複数個の第２の磁石４１［第２の駆動部材２４に
固定してある］との間に同心に配置してある。駆動円筒
体１６は、磁化することができ、磁化したときに磁性条
件の変化に抵抗する材料で形成してある。アルニコ（Ａ
ｌｎｉｃｏ）［磁石製造業者及び生産者協会の等級５］
は、駆動円筒体１６として満足できる機能の得られる磁
気ヒステリシス材料の１例である。

【００１５】作動時には各対の磁石４０，４１は、第１
及び第１の駆動部材２１，２４と円筒体１６とを通過す
る磁界を生ずる。これ等の磁界は磁束（力線）を生ず
る。その若干を図３及び４に磁束線４２，４３として例
示してある。各外側の北極の磁石４０からの磁束線４２
は、半径方向内方に駆動円筒体１６内に延び、駆動円筒
体１６を経て円周方向の一方の向きに延び、半径方向外
方に隣接する外側の南極の磁石４０内に延び、そして第
１の駆動部材２１を経て円周方向の反対の向きに延び、
外側の北極の磁石４０に戻る。同様に各内側の北極の磁
石４１からの磁束線４３は、半径方向外向きに駆動円筒
体１６内に延び、駆動円筒体１６を経て円周方向の一方
の向きに延び、半径方向内方に隣接する内側の南極の磁
石４１内に延び、そして第２の駆動部材２４を経て円周
方向の反対の向きに延び、内側の北極の磁石４１に戻
る。図３に示すように、各磁石４０，４１は、それぞれ
互いに隣接する互いに反対の極性の各磁石４０，４１を
それぞれ持つ２つの磁気回路に含まれる。

【００１６】この場合使われる材料により、駆動円筒体
１６は、磁束に整合して磁化される。このような磁化に
より駆動円筒体１６を、各磁石４０，４１従って第１及
び第２の駆動部材２１，２４に対して動かされることに
抵抗させる。従って駆動軸１１及び駆動円筒体１６を回
転させるときは、磁束により、各磁石４０，４１と共に
駆動円筒体１６により生ずる磁界を引張るトルクを生ず
る。従って第１及び第２の駆動部材２１，２４は、駆動
円筒体１６と共に回転し、トルク制限継手１０により駆
動軸１１から駆動部材２１，２４への駆動作用を伴う連
結状態が生ずる。

【００１７】トルク制限継手１０によりこれを経てトル
クを伝えられることは、磁石４０，４１と、駆動円筒体
１６を形成するのに使う材料とにより発生する磁界の強
さに関連する。一層多量のトルクをトルク制限継手１０
を経て伝えようとすると、駆動円筒体１６及び各磁石４
０，４１間の磁気吸引は駆動作用を伴う連結状態を保持
するのに不十分である。すなわち駆動軸１１は第１及び
第２の駆動部材２１，２４を回転駆動しなくて、駆動部
材２１，２４は、駆動円筒体１６に対してこの駆動円筒
体が回転する際に滑動する。従ってトルク制限継手１０
を経て伝わるトルクは所定の最高量を越えない。

【００１８】図３に明らかなように磁石４０，４１は、
北極及び南極が半径方向に相互に整合するように向きを
定める。従って駆動円筒体１６を通過する磁束４２，４
３の経路は、駆動円筒体１６のまわりの８つの孤状区分
で実質的に相互に重なりあう（このような重なりあう孤
状区分のうち２つだけしか示してない）。これ等の重な
りあう孤状区分において駆動円筒体１６を通過する磁束
４２，４３の密度［すなわち駆動円筒体１６の単位横断
面積当たりの磁力線４２，４３の量］は最高である。従
って各対の磁石４０，４１に対する駆動円筒体１６の磁
気吸引も又最高である。第１及び第２の駆動部材２１，
２４のこの相対位置は、最高量のトルクがトルク制限継
手１０を通過できる位置を表わす。

【００１９】若干の例では、トルク制限継手１０は、こ
れを通過できるトルクの量が最高量より少なくなるよう
に調整することが望ましい。そのためにねじファスナ３
１をゆるめて第１及び第２の駆動部材２１，２４間に摩
擦を伴う係合を開放するようにする。次いで第１の駆動
部材２１を第２の駆動部材２４に対して回し、図４に示
すように各磁石４０，４１が半径方向に相互に整合しな
いようにする。最後にねじファスナ３１をふたたび締付
け第１及び第２の駆動部材２１，２４間に摩擦を伴う係
合がふたたび生ずるようにする。この場合トルク制限継
手１０は前記したようにして作動することができる。

【００２０】第１及び第２の駆動部材２１，２４が、図
４に示した半径方向に整合してない位置に向きを定める
ときは、駆動円筒体１６を通過する磁束４２，４３の経
路は相互に部分的に重なりあうだけである。従って駆動
円筒体１６を通過する磁束４２，４３の密度は、各対の
磁石４０，４１に対する磁気吸引の場合のように最高値
よりは小さい。磁石４０，４１を図３に例示した半径方
向整合位置からさらに動かすと、トルク制限継手１０を
経て伝えることのできるトルクの量は減少する。第１及
び第２の駆動部材２１，２４を、外側の北極の磁石４０
が内側の南極の磁石４１に半径方向に整合するように又
その逆になるように向きを定めるときは、トルク制限継
手１０は、これを経て最低量のトルクを伝えるように調
整される。

【００２１】本発明継手の主な利点は、トルク調整中の
第１及び第２の駆動部材２１，２４へ相対回転により、
これ等の部材間に軸線方向の相対運動の生じないことで
ある。従ってトルク制限継手１０の全体寸法は、第１及
び第２の駆動部材２１，２４間の軸線方向の相対運動に
適応する空間を設けなくてもよいから極めて小さくでき
る。トルク制限継手１０の駆動軸１１を、トルク制限継
手１０への入力部材として機能し、又駆動部材２１，２
４をトルク制限継手１０からの出力部材として機能する
ように述べたが、トルク制限継手１０がその逆のモード
でも作動できるのは明らかである。すなわち駆動部材２
１，２４を回転動力源に連結し、又駆動軸１１を従動部
品に連結することができる。このことは、第１及び第２
の両駆動部材２１，２４の回転運動を生じさせることに
伴う慣性（図示の実施例に示すように）が駆動円筒体１
６だけの回転運動を生じさせるのに伴う慣性より大きい
から、若干の用途で有利である。

【００２２】以上本発明の作動の原理及びモードについ
て好適な実施例により詳細に説明したが、本発明はなお
その精神を逸脱しないで種種の変化変型を行うことがで
きるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気作動のトルク制限継手の１実
施例の軸断面図である。

【図２】図１のトルク制限継手を右側から見た端面図で
ある。

【図３】図１の３−３線に沿う断面図である。

【図４】本発明継手を経て伝えることのできるトルクの
最高量を変えるように第１及び第２の駆動部材を異なる
相対位置で示す図３と同様な横断面図である。

【符号の説明】

１０ トルク制限継手 １１ 駆動軸 １６ 駆動円筒体 ２１ 第１の駆動部材 ２４ 第２の駆動部材 ３０ みぞ穴 ３１ ねじファスナ ３２ 座金 ４０，４１ 磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部品を第２の部品に連結するのに
   適するトルク制限継手において、 磁気ヒステリシス材料で形成され、前記第１の部品に連
   結されるのに適する中空の円筒体と、 中空であって前記円筒体のまわりに配置した内面を形成
   し、前記第２の部品に連結されるのに適する第１の駆動
   部材と、 前記円筒体内に配置した外面を形成し、かつ前記第２の
   部品に連結されるのに適する第２の駆動部材と、 前記第１の駆動部材の前記内面のまわりに固定した複数
   個の第１の磁石と、 前記第２の駆動部材の前記外面のまわりに固定した複数
   個の第２の磁石と、 前記複数個の第２の磁石を、前記複数個の第１の磁石に
   対して、これ等の両方の磁石間の軸線方向の相対運動を
   伴わないで円周方向に動かすことができるように、前記
   第２の駆動部材を前記第１の駆動部材に対して回転する
   ように取付ける取付け手段と、 前記第１の駆動部材と前記第２の駆動部材との間の相対
   回転を防ぐように、前記第１の駆動部材を前記第２の駆
   動部材に開放可能に連結する連結手段と、を包含するト
   ルク制限継手。