JP2018080723A

JP2018080723A - 回転動力伝達機構

Info

Publication number: JP2018080723A
Application number: JP2016221895A
Authority: JP
Inventors: 山下　修; Osamu Yamashita; 修山下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-05-24
Also published as: EP3330558A1; US20180138796A1; CN108071778A

Abstract

【課題】非接触で回転動力を伝達可能であると共に、スリップを抑制可能な回転動力伝達機構を提供すること。【解決手段】互いに離間した入力軸１１及び出力軸２１と、入力軸１１の出力軸側の先端に固定された第１の回転部材１２と、出力軸２１の入力軸側の先端に固定され、第１の回転部材１２と対向配置された第２の回転部材２２と、を備えた回転動力伝達機構である。第１及び第２の回転部材の一方の回転軸周りに形成された凹部１４に対して、第１及び第２の回転部材の他方の回転軸周りに形成された凸部２４が挿入され、第１の回転部材１２と第２の回転部材２２とが相対回動可能に連結されており、相対回動によって凹部１４と凸部２４とが接触する一対の接触面において、凹部１４と凸部２４とが互いに反発し合うように、凹部１４及び凸部２４における一対の接触面のそれぞれに永久磁石１３、２３が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、回転動力伝達機構に関し、特に互いに離間した入力軸から出力軸に非接触で回転動力を伝達可能な回転動力伝達機構に関する。

特許文献１には、永久磁石の吸引力を利用して、互いに離間した入力軸から出力軸に非接触で回転動力を伝達可能な回転動力伝達機構が開示されている。

特開昭５７−１３４０６６号公報

特許文献１に開示された回転動力伝達機構では、永久磁石の磁力のみを利用している。そのため、回転起動時などのように回転トルクが大きい場合に、入力軸と出力軸との間にスリップが生じ、回転動力を伝達できなくなる虞があった。なお、一度スリップが生じると、回転状態のまま回転動力を再び伝達させることはできないため、回転を停止して再起動する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、非接触で回転動力を伝達可能であると共に、スリップを抑制可能な回転動力伝達機構を提供するものである。

本発明の一態様に係る回転動力伝達機構は、
互いに離間した入力軸及び出力軸と、
前記入力軸の前記出力軸側の先端に固定された第１の回転部材と、
前記出力軸の前記入力軸側の先端に固定され、前記第１の回転部材と対向配置された第２の回転部材と、を備えた回転動力伝達機構であって、
前記第１及び第２の回転部材の一方の回転軸周りに形成された凹部に対して、前記第１及び第２の回転部材の他方の回転軸周りに形成された凸部が挿入され、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材とが相対回動可能に連結されており、
相対回動によって前記凹部と前記凸部とが接触する一対の接触面において、前記凹部と前記凸部とが互いに反発し合うように、前記凹部及び前記凸部における前記一対の接触面のそれぞれに永久磁石が設けられているものである。

本発明の一態様に係る回転動力伝達機構では、第１及び第２の回転部材の一方の回転軸周りに形成された凹部に対して、他方の回転軸周りに形成された凸部が挿入され、第１の回転部材と第２の回転部材とが相対回動可能に連結されており、相対回動によって凹部と凸部とが接触する一対の接触面において、凹部と凸部とが互いに反発し合うように、凹部及び凸部における一対の接触面のそれぞれに永久磁石が設けられている。このような構成により、回転トルクが比較的小さい場合には、永久磁石の反発力により、第１の回転部材から第２の回転部材に非接触で回転動力を伝達することができる。他方、回転トルクが比較的大きい場合には、永久磁石の反発力に打ち勝って、凹部と凸部とが接触するため、スリップを抑制して第１の回転部材から第２の回転部材に直接的に回転動力を伝達することができる。すなわち、非接触で回転動力を伝達可能であると共に、スリップを抑制することができる。

前記凸部において、前記一対の接触面のそれぞれにおける前記永久磁石の極性が互いに異なることが好ましい。このような構成により、凸部に設けられた一対の永久磁石の磁力線を揃え、凹部に設けられた永久磁石との反発力を大きくすることができ、第１の回転部材と第２の回転部材との非接触状態を維持し易くなる。

前記凹部が、前記第１の回転部材の円周方向に沿って、間隔をおいて複数形成されていると共に、前記凸部が、前記第２の回転部材の円周方向に沿って、間隔をおいて複数形成されていることが好ましい。このような構成により、永久磁石の反発力が大きくなり、第１の回転部材と第２の回転部材との非接触状態を維持し易くなる。

本発明により、非接触で回転動力を伝達可能であると共に、スリップを抑制可能な回転動力伝達機構を提供することができる。

第１の実施形態に係る回転動力伝達機構の斜視図である。入力側回転部材１２と出力側回転部材２２との位置関係を示す断面図である。入力側回転部材１２と出力側回転部材２２との位置関係を示す断面図である。第１の実施形態に係る回転動力伝達機構を適用した熱処理炉の斜視断面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係る回転動力伝達機構について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る回転動力伝達機構の斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係る回転動力伝達機構１は、入力軸１１、入力側回転部材１２、出力軸２１、出力側回転部材２２を備えている。なお、図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。例えば、ｚ軸プラス向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面である。

図１に示すように、電気モータ、油圧モータ、エアモータなどの回転動力源に連結された入力軸１１の出力軸２１側の先端に円盤状の入力側回転部材（第１の回転部材）１２が固定されている。一方、駆動対象物に連結された出力軸２１の入力軸１１側の先端に円盤状の出力側回転部材２２が固定されている。入力側回転部材１２と出力側回転部材（第２の回転部材）２２とが対向配置されている。

入力側回転部材１２における出力側回転部材２２との対向面には、回転軸周りに形成された複数の凹部１４が円周方向に沿って、等間隔に配置されている。図１の例では、入力側回転部材１２に３つの凹部１４が形成されている。他方、出力側回転部材２２における入力側回転部材１２との対向面には、回転軸周りに形成された複数の凸部２４が円周方向に沿って、等間隔に配置されている。図１の例では、出力側回転部材２２に３つの凸部２４が形成されている。

なお、入力側回転部材１２に形成される凹部１４及び出力側回転部材２２に形成される凸部２４は、１つであってもよい。しかし、後述するように、永久磁石の反発力により非接触状態を維持するには、複数であることが好ましい。また、上述のように、複数の凹部１４及び凸部２４はそれぞれ等間隔に配置されていることが好ましい。

そして、図１において二点鎖線で示すように、出力側回転部材２２の凸部２４が、入力側回転部材１２の凹部１４に挿入され、入力側回転部材１２と出力側回転部材２２とが相対回動可能に連結されている。ここで、図２、図３は、入力側回転部材１２と出力側回転部材２２との位置関係を示す断面図である。図２は、入力側回転部材１２と出力側回転部材２２との非接触状態を示している。図３は、入力側回転部材１２と出力側回転部材２２との接触状態を示している。

図１、図２に示すように、凹部１４は、入力側回転部材１２において回転軸から外周面に向かって広がった扇状に形成されている。他方、図２に示すように、凸部２４は、出力側回転部材２２において回転軸から外周面に向かって広がった扇状に形成されている。ここで、凹部１４に挿入される凸部２４は、円周方向の幅が凹部１４よりも狭くなっている。そのため、図２、図３に示すように、凸部２４は、凹部１４内を円周方向に相対回動することができる。すなわち、入力側回転部材１２と出力側回転部材２２とが円周方向に相対回動することができる。

また、図１〜図３に示すように、各凹部１４において凸部２４と接触する一対の接触面には、凹部１４と凸部２４とが互いに反発し合うように、永久磁石１３が設けられている。同様に、各凸部２４において凹部１４と接触する一対の接触面には、凹部１４と凸部２４とが互いに反発し合うように、永久磁石２３が設けられている。すなわち、互いに接触する永久磁石１３及び永久磁石２３の接触面における極性が一致している。図２、図３において永久磁石１３及び永久磁石２３の内部に示した、Ｓ及びＮの記号は、永久磁石１３及び永久磁石２３の接触面における極性を示している。

また、図２、図３に示すように、各凸部２４において、一対の接触面のそれぞれにおける永久磁石２３の極性が互いに異なるように配置されている。このような構成では、各凸部２４において、２つの永久磁石２３の磁力線を揃え、永久磁石１３と永久磁石２３との反発力を大きくすることができる。さらに、隣接する凹部１４の隣接する接触面における永久磁石１３の極性も互いに異なるように配置されている。そのため、この２つの永久磁石１３の磁力線を揃え、永久磁石１３と永久磁石２３との反発力を大きくすることができる。

以上のような構成により、回転トルクが比較的小さい場合には、図２に示すように、永久磁石１３と永久磁石２３との反発力により、入力側回転部材１２から出力側回転部材２２に非接触で回転動力を伝達することができる。他方、回転トルクが比較的大きい場合には、図３に示すように、永久磁石１３と永久磁石２３との反発力に打ち勝って、凹部１４と凸部２４とが接触する。そのため、入力側回転部材１２から出力側回転部材２２に直接的に回転動力を伝達することができる。

このように、本実施形態に係る回転動力伝達機構１では、回転トルクが比較的小さい場合には、入力側回転部材１２から出力側回転部材２２に非接触で回転動力を伝達可能であると共に、回転トルクが比較的大きい場合には、入力側回転部材１２と出力側回転部材２２とが接触してスリップを抑制することができる。

図４は、第１の実施形態に係る回転動力伝達機構を適用した熱処理炉の斜視断面図である。入力軸１１に連結されたモータ３０の回転動力を入力側回転部材１２から出力側回転部材２２に伝達し、出力軸２１の先端に取り付けられたファン４０を回転させる。ファン４０は、炉本体５０の内部に設置されている。ファン４０を回転駆動することにより、炉本体５０内部の空気を撹拌し、炉本体５０内部の温度を均一にすることができる。

ここで、ファン４０の駆動軸を入力軸１１と出力軸２１とに分割せずに、一本で構成した場合、駆動軸を通じて炉本体５０内部の熱は逃げてしまう。
これに対し、第１の実施形態に係る回転動力伝達機構を適用した熱処理炉では、ファン４０の駆動軸が入力軸１１と出力軸２１とに分割されている。そして、入力軸１１の先端に固定された入力側回転部材１２から出力軸２１の先端に固定された出力側回転部材２２に非接触で回転動力を伝達することができる。そのため、炉本体５０からの出力軸２１を介した伝熱を、出力側回転部材２２と入力側回転部材１２との間で遮断することができる。このように、第１の実施形態に係る回転動力伝達機構を用いることにより、断熱性に優れた熱処理炉を提供することができる。

また、第１の実施形態に係る回転動力伝達機構を適用した熱処理炉では、上述の通り、回転トルクが比較的小さい場合には、入力側回転部材１２から出力側回転部材２２に非接触で回転動力を伝達可能であると共に、回転トルクが比較的大きい場合には、入力側回転部材１２と出力側回転部材２２とが接触してスリップを抑制することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、入力側回転部材１２及び出力側回転部材２２の形状は互いに反対であってもよい。

１回転動力伝達機構
１１入力軸
１２入力側回転部材
１３永久磁石
１４凹部
２１出力軸
２２出力側回転部材
２３永久磁石
２４凸部
３０モータ
４０ファン
５０炉本体

Claims

互いに離間した入力軸及び出力軸と、
前記入力軸の前記出力軸側の先端に固定された第１の回転部材と、
前記出力軸の前記入力軸側の先端に固定され、前記第１の回転部材と対向配置された第２の回転部材と、を備えた回転動力伝達機構であって、
前記第１及び第２の回転部材の一方の回転軸周りに形成された凹部に対して、前記第１及び第２の回転部材の他方の回転軸周りに形成された凸部が挿入され、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材とが相対回動可能に連結されており、
相対回動によって前記凹部と前記凸部とが接触する一対の接触面において、前記凹部と前記凸部とが互いに反発し合うように、前記凹部及び前記凸部における前記一対の接触面のそれぞれに永久磁石が設けられている、
回転動力伝達機構。
前記凸部において、前記一対の接触面のそれぞれにおける前記永久磁石の極性が互いに異なる、
請求項１に記載の回転動力伝達機構。
前記凹部が、前記第１の回転部材の円周方向に沿って、間隔をおいて複数形成されていると共に、
前記凸部が、前記第２の回転部材の円周方向に沿って、間隔をおいて複数形成されている、
請求項１又は２に記載の回転動力伝達機構。