JP2004308767A

JP2004308767A - トルクリミッター

Info

Publication number: JP2004308767A
Application number: JP2003102473A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Torigoe; 義明鳥越
Original assignee: TOK Bearing Co Ltd
Current assignee: TOK Bearing Co Ltd
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】製造コストを安くすることができ、しかも、組み付け時に永久磁石が割れることもないトルクリミッターを提供することである。
【解決手段】外側回転体１１に内側回転体１０を組み込むとともに、いずれか一方の回転体を樹脂製にし、その樹脂製回転体の周面に永久磁石１４をはめ込み、いずれか他方の回転体には上記永久磁石１４に対向する半硬質磁性体１６を設け、上記樹脂製回転体と永久磁石１４との接触面であって、回転体あるいは永久磁石１４のいずれか一方に複数の凸部１３を設け、永久磁石１４と樹脂製回転体とをはめ合わせたときに、上記凸部１３の先端が樹脂製回転体あるいは永久磁石のいずれか一方に圧力接触する構成にしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁力を利用したトルクリミッターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁力を利用したトルクリミッターとして、例えば図２１に示したものが従来から知られている（特許文献１）。
この従来のトルクリミッターは、シャフト１に第１回転体２を固定するとともに、この第１回転体２を、第２回転体３に組み込んでいる。
上記第１回転体２と第２回転体３は、同軸に配置されていて、相対回転可能になっている。
【０００３】
また、上記第１回転体２の外周には、筒状の永久磁石４を固定する一方で、この永久磁石４が対向する第２回転体３の内周には、筒状の半硬質磁性体５を固定している。そして、これら永久磁石４と半硬質磁性体５との間には、所定のクリアランス６を設けている。
なお、図中符号７は蓋部材であり、この蓋部材７によって第２回転体３から第１回転体２が抜け出さないようにしている。
また、図中符号８はゴムローラであり、このゴムローラ８に第２回転体３とシャフト１とを固定している。
【０００４】
上記のようにした従来のトルクリミッターは、永久磁石４と半硬質磁性体５とが磁力によって引き合うことにより、第１回転体２と第２回転体３との相対回転が規制されている。ただし、例えば第１回転体２に入力される回転トルクが、磁力によって規制されるトルク以上になると、第１回転体２と第２回転体３とが磁力に打ち勝って相対回転する。つまり、このトルクリミッターは、入力される回転トルクが小さければ、第１回転体２の回転を第２回転体３に伝達するが、入力される回転トルクが所定の大きさを超えると、第１回転体２と第２回転体３とが相対回転して、過大な負荷が第２回転体３に作用しないようにしている。
【０００５】
ところで、上記第１回転体２というのは、プラスチックなどの樹脂製であってその外周に、接着剤によって永久磁石４を固定している。第１回転体２の外周に永久磁石４を固定する手段としては、簡単でコストのかからない圧入方法が考えられるが、この従来例では、圧入方法を採用せずに、接着剤という固定手段を用いている。このようにわざわざ接着剤を用いた理由を以下に説明する。
【０００６】
上記したように、トルクリミッターというのは、第１回転体２と第２回転体３とが一体回転したり相対回転したりする状態を満足するものであるので、ある程度の大きさの磁力が必要となる。大きな磁力を得るためには、磁力の強い永久磁石を用いることになるが、この永久磁石４というのは一般的に硬くてもろい材質でできている。そのため、永久磁石４に第１回転体２を圧入しようとすると、第１回転体２側から作用する大きな力によって永久磁石４が割れてしまう。そこで、上記従来例では、接着剤によって永久磁石４を第１回転体２に固定するようにしていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−００７９１９号公報（第２頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来は、第１回転体２に永久磁石４を接着しているが、この接着剤を使った固定方法によると、次のような問題がある。
一つ目の問題点としては、第１回転体２に永久磁石４を接着するために、これら両部材のはめ合い精度を高く保つ必要があり、その分、製造コストが高くなるということである。すなわち、トルクリミッターの設定トルクというのは、永久磁石４と半硬質磁性体５とが引き合う力によって決まるが、この引き合う力というのは、永久磁石４と半硬質磁性体５とのクリアランス６に依存している。そのため、第１回転体２と永久磁石４との間のはめ合い精度が悪くなると、永久磁石２と半硬質磁性体４との間のクリアランス６にばらつきが生じる。このようにクリアランス６にばらつきが生じると、引き合う力もばらついてしまうので、所定の設定トルクが得ることができなくなる。
【０００９】
このような不都合を回避するために、第１回転体２と永久磁石４とのはめ合い精度を高く維持する必要があるが、その分、上記したように製造コストが高くなってしまう。
また、プラスチック等の樹脂は、成型時の変形量が大きいために、第１回転体２を樹脂製とした場合には、所定の寸法精度が得られないことがある。このような場合には、第１回転体２を金属製にすることが考えられるが、このように金属にすると、材料費がかさむため、結果的に製造コストが高くなる。つまり、第１回転体２の材質を変更しても、製造コストのアップは免れないという問題があった。
【００１０】
二つ目の問題点としては、製造する工程において、高いはめ合い精度を保ちながら第１回転体２と永久磁石４との間に接着剤を均等に行き渡らせることが難しいということである。そして、このように接着剤を均等に行き渡らせることが難しいために、全ての製品の組み付け精度を高く維持することができないという問題があった。
そして、三つ目の問題点としては、接着剤が完全に乾くまでに、ある程度の時間を要するため、それによってさらに製造コストが高くなるということである。
この発明の目的は、上記の問題点を解決することができ、しかも、組み付け時に永久磁石が割れることもないトルクリミッターを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、外側回転体に内側回転体を組み込むとともに、いずれか一方の回転体を樹脂製にし、その樹脂製回転体の周面に永久磁石をはめ込み、いずれか他方の回転体には上記永久磁石に対向する半硬質磁性体を設け、上記樹脂製回転体と永久磁石との接触面であって、回転体あるいは永久磁石のいずれか一方に複数の凸部を設け、永久磁石と樹脂製回転体とをはめ合わせたときに、上記凸部の先端が樹脂製回転体あるいは永久磁石のいずれか一方に圧力接触する構成にしたことを特徴とする。
そして、上記圧力接触とは、凸部を樹脂製回転体に設けた場合においては、凸部の先端を塑性変形させること、あるいは、凸部の先端が削られることをいい、凸部を永久磁石に設けた場合においては、該凸部によって樹脂製回転体の一部を塑性変形させること、あるいは樹脂製回転体の一部を削ることをいう。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明において、回転体あるいは永久磁石に設けた複数の凸部は、回転体あるいは永久磁石の周方向に等間隔に形成した３つ以上の突起からなり、かつ、この突起は、その基部から先端に向かって徐々に細くしたこととを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記凸部は、軸方向に一定の長さを有することを特徴とする。
【００１４】
第４の発明は、上記第１〜第３の発明において、樹脂製回転体あるいは永久磁石の挿入側端面に、案内面を設けたことを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、上記第１〜第４の発明において、樹脂製回転体と永久磁石との相対回転を規制する回転規制機構を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図１１にこの発明の第１実施形態を示す。
図１に示すように、筒状の内側回転体１０を、外側回転体１１に組み込んでいる。これら両回転体１０，１１は、図１をＩＩ方向から見た側面図（図２）及び図１をＩＩＩ方向からみた側面図（図３）に示すように、同軸上に配置されていて、相対回転ができるようにしている。
上記内側回転体１０は、プラスチックなどの樹脂製のものであり、図４に示すように、その外周に規制片１２を備えている。また、図４をＶ方向から見た平面図（図５）に示すように、この内側回転体１０の外周には、複数の突起１３を形成している。これら複数の突起１３は、軸線向に一定の長さを有し、しかも、図４をＶＩ方向から見た側面図（図６）に示すように、内側回転体１０の周方向等間隔にバランス良く配置している。また、これら突起１３は、図７の部分拡大図に示すように、その基部１３ａから先端１３ｂに向かって徐々に細くしたものであり、その先端の角度を約６０度にしている。
【００１７】
上記のようにした内側回転体１０の外周には、図１に示すように、筒状の永久磁石１４を固定している。この永久磁石１４は、接着剤を用いずに内側回転体１０に固定しているが、その具体的な固定方法については後で説明する。
また、上記永久磁石１４には、図中左側端に開口する規制凹部１５を形成している。そして、この規制凹部１５に、内側回転体１０に設けた上記規制片１２がはまるようにしている。このように規制片１２が規制凹部１５にはまることによって、内側回転体１０と永久磁石１４との相対回転が完全に規制されるようにしている。なお、上記規制片１２と規制凹部１５とによって、この発明の回転規制機構を構成している。
【００１８】
一方、図１に示すように、上記外側回転体１１の内周には、環状の半硬質磁性体１６を固定している。そして、この半硬質磁性体１６を、上記永久磁石１４に対向させるとともに、半硬質磁性体１６の内周と永久磁石１４との外周との間に所定のクリアランスＣを保っている。
また、上記半硬質磁性体１６を固定した外側回転体１１は、図９に示すように、その図中右側に環状凹部１７を形成している。そして、図１に示すように、外側回転体１１の右側内周に蓋部材１８を組み込んだ状態で、この蓋部材１８の外周に形成した環状凸部１９を、上記環状凹部１７にはめ込んでいる。このように蓋部材１８を外側回転体１１に組み付けることによって、内側回転体１０が外側回転体１１から抜けないようにしている。
【００１９】
上記のようにしたトルクリミッターは、磁力によって永久磁石１４と半硬質磁性体１６とが互いに引き合うことにより、内側回転体１０と外側回転体１１との相対回転が規制されているが、内側回転体１０若しくは外側回転体１１に入力される回転トルクが、磁力による規制トルク以上になると、内側回転体１０と外側回転体１１とが磁力に打ち勝って相対回転する。つまり、入力される回転トルクが小さければ、内側回転体１０若しくは外側回転体１１の回転を、外側回転体１１若しくは内側回転体１０に伝達するが、入力される回転トルクが所定の大きさを超えると、内側回転体１０と外側回転体１１とが相対回転し、過大な負荷が外側回転体１１若しくは内側回転体１０に作用しないようにしている。
【００２０】
次に、内側回転体１０に対する永久磁石１４の固定方法について説明する。
上記永久磁石１４は、その内径を、内側回転体１０の突起１３の先端までの外径よりも小さくしている。そのため、この永久磁石１４に、図８中左側から矢印の方向に内側回転体１０を挿入すると、内側回転体１０側に設けた複数の突起１３の先端１３ｂが、永久磁石１４の内面に押し付けられる。このとき、上記複数の突起１３というのは内側回転体１０と同じ樹脂製であるために、それよりも硬い永久磁石１４の内面によって、その先端１３ｂは塑性変形したり、あるいは削られたりする。そして、これら複数の突起１３の部分において、内側回転体１０に永久磁石１４がしっかり固定されることになる。
【００２１】
つまり、この第１実施形態では、内側回転体１０の周面に、永久磁石１４が全体的に接触せずに、部分的に接触するようにしている。そして、これら部分的に接触する突起１３というのは、組み付け作業時に塑性変形するか、あるいは削られてしまうので、内側回転体１０側から永久磁石１４に作用する力はそれほど大きくない。したがって、永久磁石１４に内側回転体１０を挿入しても、この永久磁石１４が割れるといった不都合は生じない。
【００２２】
また、上記突起１３の高さは、内側回転体１０の公差と永久磁石１４の公差とを考慮して、どのような状況でも永久磁石１４の内面に突起１３の先端１３ｂが接触するような寸法に設定している。すなわち、図１０に示すように、内側回転体１０の外面１０ａと永久磁石１４の内面１４ａとの隙間が最大になるのは、内側回転体１０の外径が減少する方向に最大公差が生じ、永久磁石１４の内径が増加する方向に最大公差が生じた場合であるが、このとき生じる最大隙間Ｌに相当する大きさに突起１３の高さＨを設定している。
このようにすれば、公差によって内側回転体１０と永久磁石１４との隙間が大きくなったとしても、突起１３の先端１３ｂを、永久磁石１４の内面１４ａに接触させることができる。したがって、これら複数の突起１３を介して永久磁石１４を内側回転体１０に固定することができる。
【００２３】
一方、図１１に示すように、内側回転体１０の外径が増加する方向に最大公差が生じ、永久磁石１４の内径が減少する方向に最大公差が生じた場合には、内側回転体１０の外面１０ａと永久磁石１４の内面１４ａとの隙間がほとんどなくなる。このような場合に、永久磁石１４に内側回転体１０を挿入すると、突起１３の部分が基部１３ａの部分からほとんど削られることになるが、このような場合であっても、内側回転体１０に永久磁石１４をしっかり固定することができる。
なお、上記したように、突起１３の先端を塑性変形させたり、突起が削られることを、この発明の圧力接触というが、このように圧力接触させることによって、内側回転体１０に永久磁石１４を固定することができるので、これら両者を固定するために接着剤を用いる必要がない。このように接着剤を使用しないので、従来の３つの問題を解消することができる。
【００２４】
ところで、上記第１実施形態では、内側回転体１０を永久磁石１４に挿入しやすくするために、図８に示すように、永久磁石１４の挿入側端面１４ｂに案内面２０を設けている。この案内面２０は、挿入側端面１４ｂに向かって広がるように形成したものであり、この案内面２０に内側回転体１０の挿入側端面１０ｂ（図５参照）の縁部１０ｃ及び突起１３の端部１３ｃが接触すると、内側回転体１０が案内面２０に沿って中心に移動して、その軸芯と永久磁石１４の軸芯とが一致することになる。
なお、上記第１実施形態では、永久磁石１４側に案内面２０を形成しているが、図１２に示す第２実施形態のように、内側回転体１０の挿入側端面１０ｂ側に案内面２１を形成してもよい。
【００２５】
また、上記内側回転体１０に設けた突起１３というのは、図６に示したように、周方向等間隔にバランスよく配置している。そのため、内側回転体１０を永久磁石１４に挿入したときに、この内側回転体１０がバランス良く永久磁石１４の中央に移動して、それによって内側回転体１０の軸芯と永久磁石１４の軸芯とがより一致しやすくなる。
なお、この第１実施形態では、上記突起１３を周方向等間隔に６箇所設けているが、これら突起１３の数は、周方向等間隔であれば３箇所以上であればよい。
また、この第１実施形態では、突起１３を周方向等間隔に配置しているが、これら突起１３の位置は、必ずしも周方向等間隔でなくてもよい。例えば、図１３に示す第３実施形態のように、４つの突起１３を線対称の位置に設けてもよい。このように突起１３を線対称の位置に設けても、各突起１３が永久磁石１４の内面１４ａにバランスよく接触するために、内側回転体１０の軸芯を永久磁石の軸芯に効率よく一致させることができる。
【００２６】
さらに、上記第１実施形態では、図５に示すように、突起１３が軸方向に所定の長さを有しているが、このように突起１３を軸方向に長くすると、内側回転体１０に永久磁石１４を組み付けたときに、軸線に対する永久磁石１４の傾きが突起１３によって規制される。もし、軸線に対して永久磁石１４が傾いたりすると、永久磁石１４と半硬質磁性体１６とのクリアランスＣにばらつきが生じて設定トルクも変化してしまうが、この実施形態のように永久磁石１４の傾きを規制すれば、安定した設定トルクを得ることができる。
また、上記軸方向に形成した突起１３というのは、内側回転体１０を形成するときに、軸方向の引き抜き形成によって簡単に形成することができるので、その分、製造コストを安くすることができる。
【００２７】
ただし、この発明としては、上記突起１３は必ずしも軸方向に所定の長さを有していなくてもよい。例えば、図１４、図１５に示す第４実施形態では、周方向に形成した一組の突起２２、２２を、軸方向に所定の間隔をあけて２カ所に設置している。なお、上記突起２２，２２も、その基部から先端に向かって徐々に細くしている。
この第４実施形態によっても、内側回転体１０が永久磁石１４に部分的に接触するので、組み付け時に永久磁石１４の破損を防止することができる。しかも、内側回転体１０に永久磁石１４を組み付けたときに、軸線に対する永久磁石１４の傾きも規制することができる。
【００２８】
また、上記第１〜第４実施形態では、突起１３および２２が、それぞれ所定の長さを有しているが、図１６に示した第５実施形態のように、突起２３を三角錐にして、この三角錐の突起２３を、内側回転体１０の周面に複数設けてもよい。この場合においても、内側回転体１０が永久磁石１４に部分的に接触することになるので、組み付け時の永久磁石１４の破損を防止することができ、また、永久磁石１４の傾きも規制することができる。
そして、上記第１〜第５実施形態に示した突起１３，２２，２３が、この発明の凸部に相当するが、この凸部というのは、永久磁石１４に内側回転体１０を部分的に圧力接触させるものであれば、その形状は問わない。
【００２９】
さらに、上記第１〜第５実施形態では、内側回転体１０に規制片１２を設け、永久磁石１４側に規制凹部１５を設けているが、図１７〜図２０に示した第６実施形態のように、規制片１２と規制凹部１５との取り付け位置を逆にしてもよい。すなわち、図１７，図１８に示すように、第１回転体１０にフランジ部２４を設けるとともに、このフランジ部２４に規制凹部２５、２５を形成する。また、図１９、図２０に示すように、永久磁石１４に規制片２６，２６を設ける。そして、上記規制凹部２５，２５に規制片２６，２６を挿入することによって、内側回転体１０と永久磁石１４との相対回転を規制する。
【００３０】
以上の実施形態では、規制片１２，２６と規制凹部１５，２５とからなる回転規制機構によって、内側回転体１０と永久磁石１４との相対回転を規制しているが、突起１３を圧力接触させることによって、内側回転体１０と永久磁石１４との相対回転を規制することもできる。このような場合には、上記回転規制機構は不要である。したがって、この発明において、上記回転規制機構は必須の構成要素ではない。
【００３１】
ところで、上記第１〜第６実施形態では、内側回転体１０に突起を設けているが、永久磁石１４側に複数の突起を形成し、これら突起を内側回転体１０に食い込ませる構成にしてもよい。そして、この場合には、突起によって内側回転体１０の一部が塑性変形したり、あるいは突起によって内側回転体１０の一部が削られることが、この発明の圧力接触に相当する。
さらに、内側回転体１０に半硬質磁性体１６を固定し、外側回転体１１に永久磁石１４を固定するようにしてもよい。この場合には、外側回転体１１を樹脂製にするとともに、その内面または永久磁石１４の外面に突起を設ければよい。
以上の構成にした場合でも、上記各実施形態と同様に、永久磁石１４に大きな力が作用することを防止できるので、組み付け時に永久磁石１４が破損するといった問題を防止できる。
【００３２】
【発明の効果】
第１の発明によれば、樹脂製回転体と永久磁石とを、樹脂製の凸部を介して部分的に接触する構成にしたので、組み付け時に永久磁石に大きな力が作用することがない。したがって、永久磁石を破損せずに、樹脂製回転体にこの永久磁石を固定することができる。しかも、接着剤を使用しないので、接着剤を用いた場合の不都合を解消することができる。
【００３３】
第２の発明によれば、周方向等間隔に凸部を形成したので、樹脂製回転体と永久磁石との軸芯を組み付け時に一致させることができる。また、凸部の先端を徐々に細くすることで、圧力接触する部分が塑性変形および削られやすくしたので、凸部を介して大きな力が永久磁石に作用することを防止することができる。
第３の発明によれば、突起が軸方向の所定の長さを有しているので、樹脂製回転体に永久磁石を組み付けるときに、永久磁石が軸方向に傾くことを防止することができる。
【００３４】
第４の発明によれば、樹脂製回転体あるいは永久磁石の挿入側端面に、案内面を設けたので、樹脂製回転体を永久磁石に挿入するときに、両者の軸芯を一致させやすい。
第５の発明によれば、樹脂製回転体と永久磁石との回転を規制する回転規制機構を設けたので、両者の相対回転を確実に規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態を示す全体断面図である。
【図２】図１の全体をＩＩ方向からみた平面図である。
【図３】図１の全体をＩＩＩ方向からみた平面図である。
【図４】内側回転体１０の断面図である。
【図５】図４の内側回転体１０をＶ方向からみた平面図である。
【図６】図４の内側回転体１０をＶＩ方向からみた平面図である。
【図７】図６における突起１３の部分拡大図である。
【図８】永久磁石１４の断面図である。
【図９】外側回転体１１の断面図である。
【図１０】内側回転体１０と永久磁石１４との組み付け状態を示す斜視図である。
【図１１】内側回転体１０と永久磁石１４との組み付け状態を示す斜視図である。
【図１２】第２実施形態の内側回転体１０を示す断面図である。
【図１３】第３実施形態の内側回転体１０を示す側面図である。
【図１４】第４実施形態の内側回転体１０を示す側面図である。
【図１５】第４実施形態の内側回転体１０を示す平面図である。
【図１６】第５実施形態の内側回転体１０を示す平面図である。
【図１７】第６実施形態の内側回転体１０を示す断面図である。
【図１８】第６実施形態の内側回転体１０を示す側面図である。
【図１９】第６実施形態の永久磁石１４を示す断面図である。
【図２０】第６実施形態の永久磁石１４を示す側面図である。
【図２１】従来例の全体断面図である。
【符号の説明】
１１外側回転体
１０内側回転体
１４永久磁石
１６半硬質磁性体
１３，２２，２３この発明の凸部に相当する突起
１３ｂこの発明の凸部の先端に相当する突起の先端
１０ｂ，１４ｂ挿入側端面
２０，２１案内面
１２，２６この発明の回転規制機構を構成する規制片
１５，２５この発明の回転規制機構を構成する規制凹部

Claims

外側回転体に内側回転体を組み込むとともに、いずれか一方の回転体を樹脂製にし、その樹脂製回転体の周面に永久磁石をはめ込み、いずれか他方の回転体には上記永久磁石に対向する半硬質磁性体を設け、上記樹脂製回転体と永久磁石との接触面であって、回転体あるいは永久磁石のいずれか一方に複数の凸部を設け、永久磁石と樹脂製回転体とをはめ合わせたときに、上記凸部の先端が樹脂製回転体あるいは永久磁石のいずれか一方に圧力接触する構成にしたことを特徴とするトルクリミッター。
回転体あるいは永久磁石に設けた複数の凸部は、回転体あるいは永久磁石の周方向に等間隔に形成した３つ以上の突起からなり、かつ、この突起は、その基部から先端に向かって徐々に細くしたこととを特徴とする請求項１記載のトルクリミッター。
上記凸部は、軸方向に一定の長さを有することを特徴とする請求項１又は２記載のトルクリミッター。
樹脂製回転体あるいは永久磁石の挿入側端面に、案内面を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のトルクリミッター。
樹脂製回転体と永久磁石との相対回転を規制する回転規制機構を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のトルクリミッター。