JP2006029560A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】内部部材に所要の縮径方向の弾性を有する外部部材を相対回転可能に嵌め、前記内部部材と外部部材の摺接面に所要のラジアル力を負荷したトルク発生部を有するトルクリミッタにおいて、トルク発生部における摩擦係数を増大させることにより、外部部材に付与する弾性力を小さくできるようにすることである。
【解決手段】内部部材１の外径面に軸方向に対向した一対の傾斜面８、８からなるクサビ形凹部９を設け、外部部材２の内径面に前記クサビ形凹部９に嵌合するクサビ形凸部１４を設け、前記クサビ形凹部９とクサビ形凸部１４の傾斜面８、１３相互を密着させてトルク発生部１８、１８を形成した構成とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、複写機やプリンタ等の事務機器に用いられるトルクリミッタに関し、低コスト化、コンパクト化を図ったものである。

低コスト化、コンパクト化に適したトルクリミッタとして、内部部材に嵌合した外部部材の外径面に所要の縮径方向の弾性を有するスリット入りのスリーブ又はコイルばねを嵌合し、そのばね力により内部部材と外部部材の摺接面に所要のラジアル力を負荷し、両部材の相対回転により所要のトルクを発生させるようにしたものが従来から知られている（特許文献１）。
特開２００３−１５６０６６号公報

前記のトルクリミッタは、内部部材は通常金属製の軸で形成されるとともに、外部部材は合成樹脂で形成されているので、トルク発生部となる摺接面の摩擦係数は１以下であるため、所要のトルクを得るには外部部材の外径面に装着する弾性体のばね力を大きくする必要がある。このため、装着する弾性体の数を多くしたり、ばね線径を大きくしたりする必要があり、その結果弾性体の組込みが難しくなる問題があった。

また、従来のトルクリミッタは、特許文献１に見られるように、トルク発生部となる摺接面が、軸方向に多分割された比較的薄肉の外部部材の内径面に存在するため、外部からの異物がトルク発生部に侵入し易く、その異物が原因でトルクの変動や異音の発生をもたらす原因となる問題もあった。

そこで、この発明は、トルク発生部における摩擦係数を大きくすることによりばね力を小さくすることができ、かつ異物の侵入し難い構造のトルクリミッタを提供することを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明においては、内部部材に所要の縮径方向の弾性を有する外部部材を相対回転可能に嵌め、前記内部部材と外部部材の摺接面に所要のラジアル力を負荷してトルク発生部を設け、両部材の相対回転により所要のトルクを発生させるようにしたトルクリミッタにおいて、前記内部部材の外径面に軸方向に対向した一対の傾斜面からなるクサビ形凹部を設け、前記外部部材の内径面に前記クサビ形凹部に嵌合するクサビ形凸部を設け、前記クサビ形凹部とクサビ形凸部の傾斜面相互を密着させて前記のトルク発生部を形成した構成とした。

上記の構成によると、トルク発生部は軸に対して傾斜しているので、その部分の摩擦係数が増大し、摩擦係数の増大は発生トルクの増大をもたらす。その結果、発生トルクの大きさが一定であるとすると、弾性体のばね力を従来の場合より小さくすることができる。

前記外部部材に縮径方向の弾性を付与する手段として、該外部部材を軸方向に分割した複数の分割外部部材の集合体により形成するとともに、その集合体の外径面に弾性部材を装着して縮径方向の弾性を付与する手段をとることができる。その他の手段として、外部部材を軸方向にスリットを有する円筒体によって形成した構成をとることもできる。

さらに、前記外部部材を前記クサビ形凸部の中心を基準にその軸方向両側の形状を対称形状に形成することにより内部部材に対する組み込みの方向性を無くした構成をとることができる。

以上のように、この発明によると、トルク発生部が回転軸に対して傾斜しているため、傾斜していない場合に比べ摩擦係数が増大し発生トルクが大きくなるので、その分弾性部材のばね力を小さくすることができる。このため、組立作業が容易となり、また弾性部材の寿命も延ばすことができる。また、トルク発生部が外部部材の内部に存在し外部に露出しない構造であるので、トルク発生部への異物の侵入が無くなり、安定したトルクがえられる。

以下のこの発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１及び図２に示した実施形態１のトルクリミッタは、内部部材１、外部部材２及び円筒形ばねからなる弾性部材３により構成される。

内部部材１は中空の軸部４の外径面に軸方向に一定の間隔をおいて一対のテーパ部５、５が設けられ、一方のテーパ部５から軸方向外側に突き出した軸部４の部分は比較的大径に形成された連結部６となっており、その連結部６の端部に係合凹部７が設けられる。この係合凹部７は軸部４の貫通孔１０に挿通された軸（図示省略）に立てたピンと係合される。前記のテーパ部５、５は同一の外径を有するとともに、一定の間隔をおいて軸方向に対向した内面を有し、その各内面が同一角度α（図３参照）をもった傾斜面８、８となっている。この軸方向に一定の間隔をおいて相互に対向した一対の傾斜面８、８をクサビ形凹部９と称する。

前記の外部部材２は、図２に示したように、軸方向に２分割された同一形状、同一サイズの分割外部部材２ａ、２ａの組み合わせからなる。各分割外部部材２ａは、内径面の中央部分に内部半円筒部１１を有する。その内部半円筒部１１の長さは、前記内部部材１のテーパ部５、５間の軸部４より若干長く形成され（図１（ａ）参照）、かつその内径も該軸部４の外径より若干大きく形成される。また、前記の分割外部部材２ａの両端部には、前記の内部半円筒部１１より大径の内径面を有する外部半円筒部１２が形成される。外部半円筒部１２の内径は、前記内部部材１のテーパ部５の外径より若干大きく形成される（図１（ａ）参照）。

前記の内部半円筒部１１の両端部と各外部半円筒部１２との間に同一角度αの一対の傾斜面１３、１３が形成される（図３参照）。各傾斜面１３の傾斜角は前記内部部材１の傾斜面８の傾斜角αと一致する。前記の内部半円筒部１１を含む部分をクサビ形凸部１４と称する。

なお、前記クサビ形凸部１４の外径部分には周方向の浅い溝１５が設けられ、後述のようにこの溝１５に弾性部材３が装着される。また、前記外部半円筒部１２の開口部周縁の中心対称の位置に一対の切欠き部１６、１６が設けられる。

前記の一対の分割外部部材２ａ、２ａの集合体からなる外部部材２を内部部材１の周りに嵌合すると、前記のクサビ形凹部９に対しクサビ形凸部１４が嵌合し、それぞれの傾斜面８、８及び１３、１３が密着する。また、クサビ形凹部９の軸部４とクサビ形凸部１４の内部半円筒部１１との間に若干のすき間ａが存在するとともに（図１（ａ）参照）、外部半円筒部１２とテーパ部５との間にもすき間ｂが存在する。傾斜面８、８及び１３、１３が密着した部分が摺接面となり、トルク発生部１８、１８となる。

上記のようにクサビ形凹部９に対しクサビ形凸部１４が嵌合した状態で、両方の分割外部部材２ａ、２ａの相互に対向した分割面間に若干のすき間ｃが存在する（図１（ｂ）（ｃ）参照）。なお、各分割外部部材２ａ、２ａは、クサビ形凸部１４の中心部分を基準としてその両側の軸方向の形状が対称形であるので、両者の組み合わせ作業においては方向性を気にする必要がない。

前記の弾性部材３は帯状の弾性金属を湾曲して円筒状に形成され、両端部を接近させることにより軸方向のスリット１７が形成される（図２参照）。この弾性部材３は前記の分割外部部材２ａ、２ａの集合体からなる外部部材２の溝１５、１５に縮径方向の弾性をもって装着される。その結果、前記の摺接面に所定のラジアル力Ｆ（図３参照）が加えられ、その面がトルク発生部１８、１８になる。

実施形態１のトルクリミッタは、以上のように構成され、内部部材１と外部部材２が相対的に回転すると、前記のトルク発生部１８、１８において一定のトルクが発生する。この場合、トルク発生部１８の一点Ｐ（図３参照）におけるトルクＴは、「Ｔ＝μ／sinα・ｒ・Ｆ」で表わされる。ここにμは軸方向と平行な平面の場合の摩擦係数、αはトルク発生部１８の傾斜角（＝クサビ角）、ｒは点Ｐの半径、Ｆは弾性部材３から付与されるラジアル力である。

ちなみに、トルク発生部１８の傾斜角がゼロの場合のトルクＴ’は「Ｔ’＝μ・r・Ｆ」で表わされる。上記の各式から明らかなように、Ｔ＞Ｔ’であり、クサビ形凹部９とクサビ形凸部１４とを嵌合することにより形成されたトルク発生部１８、１８において大きなトルクが得られ、その分だけ弾性部材３のばね力を小さくでき、また後述のＣ形ばねを用いる場合はその数を減少させることができる。このため、組み立て時の作業性が向上する。

次に、図４及び図５に示した実施形態２は、弾性部材３として複数本のＣ形ばねを用いた点、そのＣ形ばねがスプリット部１７’を有する点で相違するが、それ以外の構造及び作用効果は実施形態１の場合と同様である。

また、図６及び図７に示した実施形態３は、外部部材２が１個所にのみ軸方向のスリット１９を有する円筒体である点、従って、クサビ形凸部１４、内部半円筒部１１、外部半円筒部１２がスリット１９の部分を除き全周に渡り設けられている点、弾性部材を用いることなく、外部部材２自体が弾性をもってクサビ形凹部９とクサビ形凸部１４の嵌合が行われる点を除き、その他の構造及び作用効果は実施形態１の場合と同様である。この場合は、外部部材２自体の弾性によりトルク発生部１８、１８に所要のラジアル力が付与される。

（ａ）実施形態１の断面図、（ｂ）（ａ）図の左側面図、（ｃ）（ａ）図の右側面図 同上の分解斜視図 同上の一部拡大断面図 実施形態２の断面図 同上の分解斜視図 実施形態３の断面図 同上の分解斜視図

符号の説明

１ 内部部材
２ 外部部材
３ 弾性部材
４ 軸部
５ テーパ部
６ 連結部
７ 係合凹部
８ 傾斜面
９ クサビ形凹部
１０ 貫通孔
１１ 内部半円筒部
１２ 外部半円筒部
１３ 傾斜面
１４ クサビ形凸部
１５ 溝
１６ 切欠き部
１７ スリット
１７’ スプリット部
１８ トルク発生部
１９ スリット

Claims (4)

1. 内部部材に所要の縮径方向の弾性を有する外部部材を相対回転可能に嵌め、前記内部部材と外部部材の摺接面に所要のラジアル力を負荷してトルク発生部を設け、両部材の相対回転により所要のトルクを発生させるようにしたトルクリミッタにおいて、前記内部部材の外径面に軸方向に対向した一対の傾斜面からなるクサビ形凹部を設け、前記外部部材の内径面に前記クサビ形凹部に嵌合するクサビ形凸部を設け、前記クサビ形凹部とクサビ形凸部の傾斜面相互を密着させて前記のトルク発生部を形成したことを特徴とするトルクリミッタ。
2. 前記外部部材に縮径方向の弾性を付与する手段として、該外部部材を軸方向に分割した複数の分割外部部材の集合体により形成するとともに、その集合体の外径面に弾性部材を装着して縮径方向の弾性を付与するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ。
3. 前記外部部材に縮径方向の弾性を付与する手段として、該外部部材を軸方向にスリットを有する円筒体によって形成したことを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ。
4. 前記外部部材を前記クサビ形凸部の中心を基準にその軸方向両側の形状を対称形状に形成することにより内部部材に対する組み込みの方向性を無くしたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のトルクリミッタ。

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