JPH06147234A - 可変トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トルクリミッタの設定トルク値を２段に可変
とし、一定以上の負荷に対して小さいトルク値で滑りを
生じさせ発熱、短寿命化を防止し、動力の損失を軽減す
る。 【構成】 トルクリミッタ１は、第一トルク板２と第二
トルク板３の間に円筒ばね４を挿置し、その外周にコイ
ルばね５とさらにその外周に円筒体６を重ねて設ける。
第一トルク板２はフランジの片面に突出ボス２ａを有
し、回転軸ｘに固定されている。第二トルク板３は片面
に凹凸嵌合面３ａと駆動爪３ｂを有する。円筒ばね４は
突出ボス２ａと略同径に形成し、片側には切欠き４ｂを
設けてある。コイルばね５の駆動爪５ａは円筒体６の切
欠き６ａに係合し、第二トルク板３の駆動爪３ｂは円筒
体６の切欠き窓６ｂに係合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転力を伝達する駆
動部の過負荷防止機構やボルト等の一定トルクの締付け
などに利用し得る可変トルクリミッタに関する。

【０００２】

【従来の技術】トルクリミッタは、一般に回転駆動軸系
で被駆動部に何らかの原因による過負荷や衝撃力等が作
用したときに駆動部の保護のため予め設定されたトルク
値以上では回転力の伝達を遮断するように軸系の適宜位
置に設けられる。このようなトルクリミッタの構造、強
度等は予想される過負荷又は衝撃力の最大値をそれぞれ
の用途に応じて想定し、これに十分耐え得るものとして
設計される。

【０００３】上記以外に例えばボルト等を一定トルクで
締付けるトルクレンチなどのように、駆動部の出力が締
付けに必要なトルク設定値を越える場合に、その過負荷
状態をトルクリミッタですべらすことによって一定値に
抑制するものにも使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後者の
場合にはトルク設定値を締付に必要なトルク値として設
定されるから、所定の締付以上にトルクレンチを駆動し
続けると、トルクリミッタが発熱し、これによるトルク
リミッタの短寿命化が生じ、又リミッタをすべらせるた
めの駆動力の損失が発生することになる。

【０００５】従って、このような場合はトルクリミッタ
が所定回転分は大きい設定トルク値で作動して締付けす
るが、その後は設定トルク値をそれ以下に減少するのが
望ましい。しかしながら、従来のトルクリミッタはある
値にトルクリミット値を設定すると、それ以後可変とす
ることができなかった。

【０００６】この発明は、かかる従来のトルクリミッタ
の問題点に留意して、初期のトルクリミット値としては
ある設定値に設定しそれ以上のトルクが負荷されるとト
ルクリミッタは一定回転にて設定トルクですべりを生じ
るが、一定回転後には設定トルクより小さいトルクです
べりを生じさせ、トルクリミッタの発熱による短寿命化
を防止し、駆動力の損失を軽減し得る可変トルクリミッ
タを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
この発明は、フランジ片面に突出ボス部を有する第一ト
ルク板と、フランジ片面に凹凸嵌合面及び駆動爪を有す
る第二トルク板とを互いの突出部を対向させ所定間隔に
回転軸に対して前者は固定、後者は回転自在に取り付
け、両者間に第一トルク板の突出ボス部とほぼ同径の円
筒ばねを併設し、前記突出ボス部および円筒ばねの両方
に亘ってその外周上にコイルばねと、さらにその外径上
に円筒体とを重ねて設け、円筒ばね片面は第二トルク板
の凹凸嵌合面に嵌合するように凹凸状とし、円筒体の一
端には切欠きを設けて同側のコイルばね端の駆動爪を係
合させ、他端には切欠き窓を設けて同側の第二トルク板
に駆動爪を遊嵌状に係合するように構成して成る可変ト
ルクリミッタとしたのである。

【０００８】

【作用】上記のように構成したこの発明のトルクリミッ
タは、設定トルク値を越える負荷がかかったときは従来
と同様に設定トルク値ですべる。これによって、例えば
トルクレンチによりねじ、ボルト等を締付ける際には所
定の締付けトルクで締付けが行なわれる。

【０００９】この場合、回転トルクを第二トルク板から
入力すると、第二トルク板に嵌合した円筒ばねが回転
し、外周のコイルばねとの摩擦によってコイルばねの径
が縮小して第一トルク板の突出ボスが締め付けられ、こ
れによって円筒ばねの回転が回転軸に伝達される。回転
軸側の負荷が大きくなってトルクリミッタの設定トルク
値を越えると、円筒ばねがコイルばねに対してすべり、
設定トルク値以上のトルク値は伝達されない。

【００１０】その状態で第二トルク板が一定角度回転す
ると、第二トルク板の駆動爪が円筒体の切欠き窓に当り
円筒体を回転させ、これに係合するコイルばねの駆動爪
を強制的に回転させることによってコイルばねは開く方
向へ回転される。このためすべりトルクの設定値が減少
する。

【００１１】逆に第一トルク板から回転トルクを第二ト
ルク板へ伝達するときは、上記と反対方向に回転軸を回
転させると上記と同様な作用によりトルク伝達が行なわ
れ、トルクの設定値が２段に変化するトルクリミッタと
して機能する。

【００１２】

【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は実施例の可変トルクリミッタの主要
断面図、図２はその分解斜視図である。可変トルクリミ
ッタ１は、第一トルク板２と第二トルク板３とを対向し
て設け、その間に円筒ばね４を併設し、その外周にコイ
ルばね５を巻装し、さらにその外周上に円筒体６を重ね
て設けたものから成る。

【００１３】図２に示すように、第一トルク板２はフラ
ンジの片面に突出ボス２ａを有し、回転軸ｘに固定され
ている。第二トルク板３はフランジの片面に凹凸嵌合面
３ａと駆動爪３ｂを有し、回転軸ｘに対しては回転自在
である。第一トルク板２と第二トルク板３はそれぞれの
突出部を互いに対向するように設けられる。第二トルク
板３の凹凸嵌合面３ａは、対向する１／４円が凹面と凸
面として形成されている。

【００１４】円筒ばね４は、外径が第一トルク板２の突
出ボス２ａと略同径で、円筒上の任意の位置で長さ方向
に沿って４ａで切り離され、一端は切欠き４ｂで凹凸端
となっている。この切欠き４ｂは第二トルク板３の凹凸
嵌合面３ａに嵌合する形状とされ、対向する１／４円が
切り欠かれている。

【００１５】コイルばね５は、円筒ばね４と第一トルク
板２の突出ボス２ａの両方に亘ってその外周上に巻装さ
れ、一端に駆動爪５ａが設けられ、他端は所定長さで切
断されている。

【００１６】円筒体６には、一端に切欠き６ａが他端に
切欠き窓６ｂが設けられており、組立た際にそれぞれに
コイルばね５の駆動爪５ａ、第二トルク板３の駆動爪３
ｂが係合する。なお、図２に示すように第一トルク板の
突出部のスベリ面へ数箇所グリースだまり２ｂを設ける
ことにより、空転時の寿命をアップできるようにしてい
る。

【００１７】上記のように構成した実施例のトルクリミ
ッタは次のように作用する。 （１）まず第二トルク板３から回転トルクを入力し、第
一トルク板２を介して軸ｘが駆動される場合について図
３に基づいて説明する。

【００１８】（ａ）第二トルク板３から回転トルクが入
力されると、円筒ばね４に回転トルクが伝達される。こ
のとき、円筒ばね４の回転方向を図示のようにコイルば
ね５が縮む方向としておく。コイルばね５が縮むと円筒
ばね４が締付けられ、円筒ばね４とコイルばね５の間に
ラジアル力が発生してブレーキトルクとなり、第二トル
ク板３から入力された回転トルクが、第一トルク板２へ
伝達される。

【００１９】（ｂ）上記回転中、軸にブレーキ力が生
じ、そのブレーキ力が円筒ばね４とコイルばね５の間に
発生しているブレーキトルクより大きい場合、円筒ばね
４とコイルばね５の間でスベリが生じ、第一トルク板２
へ回転トルクの伝達はされなくなる。

【００２０】（ｃ）上記円筒ばね４とコイルばね５の間
にてスベリが生じている時、第二トルク板３の駆動爪３
ｂが、円筒体６の駆動爪用切欠き窓６ｂに当り、円筒体
６を回転させ、円筒体６からコイルばね５の駆動爪５ａ
により、コイルばね５を開く方向へ回転する。 （トルク伝達：第二トルク板３→円筒ばね４→円筒体６
→コイルばね５） （ｄ）コイルばね５を円筒体６により、コイルばね５が
開く方向に回転させるため、（ｂ）の状態では円筒ばね
４とコイルばね５の間にて、ブレーキトルクを発生して
回転していたが、本状態ではばねを開く作用が生じるた
め、回転トルクは小さくなる。

【００２１】（トルク伝達：第二トルク板３→円筒ばね
４→円筒体６→コイルばね５、コイルばね５の内径と第
一トルク板２の外径とでスベリ） 以上のようにして第二トルク板から回転軸へ伝達される
設定トルクの値は、図４に示すように、図３の（ａ）に
対応して最初は最大設定トルクであるが、一定回転後に
はある値に減少した設定トルクとなる。

【００２２】（２）次に（１）の場合と反対に第一トル
ク板２から回転トルクを入力し、第二トルク板へトルク
が伝達される場合について図５に基づいて説明する。 （ａ）リミッタの設定トルク内で第一トルク板２からト
ルクを伝達する場合、トルク伝達経路は第一トルク板２
→コイルばね５→円筒ばね４→第二トルク板３となる。
上記トルク伝達経路をへて、トルクが伝達される。回転
方向は図示の通り（１）の場合と反対方向である。

【００２３】（ｂ）第二トルク板３に負荷が生じ、大ト
ルクが発生すると第二トルク板３はストップし、このと
きのトルクの伝達は第一トルク板２→コイルばね５→円
筒体６となるが、コイルばね５と円筒ばね４間で滑りが
発生し、その際滑りトルクはリミッタの最大設定トルク
で伝達される。

【００２４】（ｃ）上記のように、第一トルク板２→コ
イルばね５→円筒体６とトルクは伝わるが、このトルク
はコイルばね５と円筒ばね４間にて滑りが発生するため
コイルばね５が回転することにより円筒体６が回転し、
切欠き窓６ｂ内でストップしている第二トルク板３の駆
動爪３ｂに当たる。

【００２５】（ｄ）こうして、上記のようにコイルばね
５と円筒ばね４間ですべりながら、切欠き窓６ｂ内で円
筒体６が駆動爪３ｂに当たると、コイルばね５の回転が
ストップする。その間にコイルばね５は切欠き窓６ｂ内
を移動した分だけゆるめられている。その後の回転に対
してはコイルばね５は第二トルク板３で回転が阻止され
るため、第一トルク板２に係合しているコイルばね５の
半部分と第一トルク板との間で滑り始める。このとき第
一トルク板２はコイルばね５が止まっているため、ゆる
んだコイルばねに対して空転する状態で回転し、空転ト
ルクは小さくなる。従って、この場合も伝達トルクは小
さくなる。

【００２６】

【効果】以上詳細に説明したように、この発明のトルク
リミッタは第一トルク板と第二トルク板の間に円筒ば
ね、コイルばね、円筒体を外側へ順次重なるように設
け、円筒ばねとコイルばねの係合によって設定トルクを
可変とするようにしたから、一定回転後設定トルクか
ら、設定トルク以下へトルク可変とすることができ、こ
のため、装置の駆動力低減が可能となり、設定トルク発
生部と、設定トルクから変化したトルクの発生部が変化
するため、従来では一定の部分で発生したものと比べ、
設定トルクの寿命の長寿命化が期待でき、リングの第二
トルク板リング駆動爪用窓の角度を変化させることによ
り、設定トルクの発生する長さを変化させられるなど種
々の利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のトルクリミッタの主要断面図

【図２】同上の分解斜視図

【図３】トルクの伝達方法を説明する図

【図４】トルク曲線の変化図

【図５】図３と反対方向のトルク伝達方法の説明図

【符号の説明】

１ トルクリミッタ ２ 第一トルク板 ２ａ 突出ボス ３ 第二トルク板 ３ａ 凹凸嵌合面 ３ｂ 駆動爪 ４ 円筒ばね ４ａ 切離し部 ４ｂ 凹凸部 ５ コイルばね ５ａ 駆動爪 ６ 円筒体 ６ａ 切欠き ６ｂ 切欠き窓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フランジ片面に突出ボス部を有する第一
   トルク板と、フランジ片面に凹凸嵌合面及び駆動爪を有
   する第二トルク板とを互いの突出部を対向させ所定間隔
   に回転軸に対して前者は固定、後者は回転自在に取り付
   け、両者間に第一トルク板の突出ボス部とほぼ同径の円
   筒ばねを併設し、前記突出ボス部および円筒ばねの両方
   に亘ってその外周上にコイルばねと、さらにその外径上
   に円筒体とを重ねて設け、円筒ばね片面は第二トルク板
   の凹凸嵌合面に嵌合するように凹凸状とし、円筒体の一
   端には切欠きを設けて同側のコイルばね端の駆動爪を係
   合させ、他端には切欠き窓を設けて同側の第二トルク板
   に駆動爪を遊嵌状に係合するように構成して成る可変ト
   ルクリミッタ。