JP2006046459A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】トルク発生部材としてＣ形ばねを用いたトルクリミッタにおいて、トルク発生時におけるＣ形ばねの変形を防止して、発生トルクを安定させることである。
【解決手段】内部部材１に外部部材２を相対回転可能に嵌め、前記内部部材１の外径面に所要の緊縛力でＣ形ばね３を装着し、そのＣ形ばね３のばね線の中間部を屈曲して係合部６を形成し、その係合部６を外部部材２の回り止め部１５に係合させることにより、該Ｃ形ばね３と内部部材１との共回りを阻止しつつ所定のトルクを発生させるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、複写機やプリンタに用いられるトルクリミッタに関し、低コスト化、コンパクト化に適したＣ形ばねをトルク発生部材として用いたものに関する。

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、そのトルク発生部材に円筒ばねを用いたものを当出願人は先に特許出願し、出願公開された（特許文献１）。また、Ｃ形ばねを用いたものも現在特許出願中である（特願２００２−３５６９９７号）。
特開２００２−２５０３６１号公報（第１実施形態、図１及び図２）

前記の円筒ばねを用いたトルクリミッタの場合、トルク発生部材である円筒ばねは軸等の内部部材との間の滑り摩擦によりトルクを発生させようになっているが、円筒ばねが嵌合される内部部材との接触面積が広いため、その間に発生した摩耗粉が排除され難い問題がある。摩耗粉が溜まるとトルク発生部材の摩擦が滑り摩擦から転がり摩擦に変化するため、発生トルクが低下するなどトルク変動が大きくなる不具合が生じる。

また、Ｃ形ばねを用いたトルクリミッタの場合は、Ｃ形ばねのスプリット部を外部部材の回り止め部に嵌合させることによりＣ形ばねと内部部材との共回りを防止するようにしている。この場合は、摩耗粉の問題は生じないが、トルク発生時にスプリット部を形成するばね線の一方の端部によって負荷を受けるため、発生トルクが大きくなるに従いばね線端部への負荷が大きくなり、Ｃ形ばねが変形するに至る。Ｃ形ばねの変形量が大きくなると、内部部材に対する緊縛力が変化するため、トルク変動が発生し易くなる不具合が生じる。

そこで、この発明はＣ形ばねを用いたトルクリミッタにおいて、トルク変動の発生し難い構造をもったもの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、内部部材に外部部材を相対回転可能に嵌め、前記内部部材の外径面に所要の緊縛力でＣ形ばねを装着し、そのＣ形ばねの一部を前記外部部材の回り止め部に係合させることにより、該Ｃ形ばねと内部部材との共回りを阻止しつつ該Ｃ形ばねと内部部材との間の摩擦により所定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Ｃ形ばねのばね線の中間部分に係合部を設け、その係合部を前記外部部材の回り止め部に係合させた構成とした。

上記構成によると、Ｃ形ばねのスプリット部から係合部までの距離が回転方向によって変わることがないので、どの回転方向にもＣ形ばねの内部部材への緊縛力に差が生じない。そのため、回転方向による発生トルクは一定に保持される。

前記のＣ形ばねの数は偶数本の場合と奇数本の場合とがあるが、偶数本の場合は、それぞれのスプリット部分を揃えた状態で周方向の同じ位置に前記の係合部を軸方向に開放された屈曲部により構成し、前記Ｃ形ばねを２本一組としてそれぞれの屈曲部の開放側を対向させて一組ごとに環状屈曲部を形成し、前記回り止め部と前記外部部材の両方の内端面との間にＣ形ばね１本の線径に相当する間隔を設け、複数の回り止め部がある場合はその回り止め部相互間は前記線径の倍の間隔を設け、前記環状屈曲部を回り止め部に係合させることにより各Ｃ形ばねを周方向及び軸方向に拘束した構成をとることができる。

また、Ｃ形ばねが３本以上の奇数本の場合は、それぞれのスプリット部分を揃えた状態で周方向の同じ位置に前記の係合部を軸方向に開放された屈曲部により構成し、前記Ｃ形ばねを２本一組の１又は２以上の組と１本の組み合わせにより構成し、前記２本一組の場合はそれぞれの屈曲部の開放側を対向させて一組ごとに環状屈曲部を形成し、前記回り止め部と前記外部部材の一方の内端面との間にＣ形ばね１本の線径に相当する間隔を設け、複数の回り止め部がある場合はその回り止め部相互間は前記線径の倍の間隔を設け、前記回り止め部と外部部材の他方の内端面とを接触させ、前記２本一組のＣ形ばねはその環状屈曲部を回り止め部に係合させ、残りの１本を残りの回り止め部に他の回り止め部側から係合させることにより各Ｃ形ばねを周方向及び軸方向に拘束した構成をとることができる。

また、その他の構成として、内部部材に外部部材を相対回転可能に嵌め、前記内部部材の外径面に所要の緊縛力でＣ形ばねを装着し、そのＣ形ばねの一部を前記外部部材の回り止め部に係合させることにより、該Ｃ形ばねと内部部材との共回りを阻止しつつ該Ｃ形ばねと内部部材との間の摩擦により所定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Ｃ形ばねのスプリット部を形成するばね線の両端部分をそれぞれ軸方向に屈曲して係合部を設け、各係合部の反スプリット部側の面を前記回り止め部に係合した構成をとる場合もある。この場合もどの回転方向にも発生トルクが等しい。

また、前記Ｃ形ばねが偶数本の場合は２本一組とし、３本以上の奇数本の場合は２本一組と単独の１本一組とにより形成し、それぞれの係合部の屈曲の向きが背中合わせになるよう反対向きに形成し、隣接する他の一組のＣ形ばねの係合部を相互に突き当てた構成をとることができる。

前記の外部部材を前記回り止め部を含む部分とこれを含まない部分に軸方向に沿って２分割した構成をとることが望ましい。

この発明によると、トルクの発生時においてＣ形ばねに作用するトルクは、そのばね線の一部に設けた屈曲部からなる係合部や、スプリット部の両端部分を軸方向に屈曲して形成してなる係合部において受けることができ、スプリット部で受けることはないので、Ｃ形ばねの変形を防止することができる。その結果トルク変動の小さいトルクリミッタを提供することができる。

なお、前記の外部部材を前記回り止め部を含む部分とこれを含まない部分に軸方向に沿って２分割した構成を採用すると、その回り止め部とＣ形ばねの係合部との係合作業を容易に行うことができる。

以下にこの発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１から図３に示した第１の実施形態のトルクリミッタは、内部部材１、外部部材２及び２本一組となった４本二組のＣ形ばね３からなる。内部部材１は円筒体であり、その一端部に内部に挿通される軸に設けたピンと係合する凹部４が形成されている。

Ｃ形ばね３は、前記内部部材１に対し所定の緊縛力をもって嵌合されるものであり、４本とも同一サイズである。各Ｃ形ばね３はばね線を湾曲し所定幅のスプリット部５を形成するとともに、そのばね線の一部を屈曲して係合部６を形成している。係合部６の位置は、図３に示したように、各Ｃ形ばね３のスプリット部５を揃えた状態において、周方向の同じ位置となるように定められている。図示の場合、係合部６の位置はスプリット部５の反対側、即ちばね線の中間部となるように定められている。この係合部６の位置はばね線の中間部から外れた位置に設けても差し支えないが、すべてのＣ形ばね３において周方向に揃った位置であることが必要である。

前記の各係合部６は、軸方向の一方に開放された台形状屈曲部により構成され、一組のＣ形ばね３ごとに前記屈曲部の開放側を対向させて六角形の環状屈曲部７を形成している。

前記の外部部材２は、両端面８、８’を有する円筒体であり、一方の端面８には軸穴９が形成され、その内面において前記内部部材１の一端部を相対回転可能に支持する軸受部１１が設けられる。また、他方の端面８’には内部部材１を貫通させる軸受部１２が設けられる。

外部部材２は、図３に示したように、軸方向に沿って外部部材半体２ａと外部部材半体２ｂとに２分割され、それぞれの側面に設けた係合爪１３とこれに係合される係合凹部１４が設けられる。一方の外部部材半体２ａの内面の周方向に見た中間部分に２箇所の六角柱形の回り止め部１５が軸方向に一定間隔をおいて設けられる。各回り止め部１５と前記外部部材２の両端面８、８’の内面との間にＣ形ばね３の線径に相当する間隔が設けられ、また、各回り止め部１５間には前記線径の２倍の大きさの間隔が設けられる。

前記二組のＣ形ばね３の係合部６によって形成される２箇所の環状屈曲部７が前記の各回り止め部１５に嵌合され、両端部の係合部６は回り止め部１５と各端面８、８’の内面との間に嵌合される。これによって各Ｃ形ばね３が外部部材２に対して周方向に拘束され内部部材１との共回りが阻止され、また軸方向のガタツキが防止される。

内部部材１にＣ形ばね３を緊縛させた後その内部部材１を外部部材２と嵌合させる際、外部部材２を外部部材半体２ａ、２ｂに分割させることにより、その回り止め部１５を環状屈曲部７に係合させる作業が容易にできる。外部部材半体２ａ、２ｂ相互は係合爪１３と係合凹部１４を相互に係合させることにより一体化される。

いま、内部部材１が外部部材２に対して相対回転した場合、内部部材１と各Ｃ形ばね３との間で発生する摩擦により、内部部材１に所定のトルクが発生し、トルクリミッタとしての作用を行う。このとき、Ｃ形ばね３に作用するトルクは左右いずれの回転方向についてもそれぞれ係合部６において受けられ、スプリット部５を形成するばね線の端部に作用することが避けられる。このため、Ｃ形ばね３の変形が発生しにくくなり、発生トルクが安定する。Ｃ形ばね３の緊縛力は、内部部材１のどの回転方向にも等しいため、Ｃ形ばね３によって発生するトルクは回転方向によって差は生じない。

次に、図４から図６に示した第２の実施形態について説明する。この場合も、内部部材１、外部部材２及び２本一組となった４本二組のＣ形ばね３からなる点では前記の場合と同様であるが、Ｃ形ばね３を外部部材２に係合させる構造におい相違している。即ち、この場合のＣ形ばね３はスプリット部５を形成するばね線の両端部分をそれぞれ軸方向に同じ向きにＬ形に屈曲した一対の係合部１６を有する。一組となる２本のＣ形ばね３の係合部１６はその屈曲の向きが反対向きであって背中合わせとなるよう密着され、他の組相互間の係合部１６はその先端部相互が突き合う。

外部部材２も前記の場合と同様に外部部材半体２ａと２ｂとに分割され、一方の外部部材半体２ａの内面に回り止め部１５が周方向に一対ずつ、軸方向に３箇所設けられる。４本のＣ形ばね３に対し３箇所の回り止め部１５でよいのは、各組の内側に配置される２本のＣ形ばね３は一つの回り止め部１５を共用するからである。

前記の係合部１６と回り止め部１５とは、図４に示したように、各係合部１６の反対スプリット側（スプリット部５と反対側）のコーナ部に各回り止め部１５が係合するようになっている。各回り止め部１５が各係合部１６の上記のコーナ部に係合することにより、４本のＣ形ばね３は軸方向に拘束される。

第２の実施形態のトルクリミッタは以上のようなものであるので、内部部材１が外部部材２に対して相対回転した場合、内部部材１と各Ｃ形ばね３との間で発生する摩擦により、内部部材１に所定のトルクが発生し、トルクリミッタとしての作用を行う。この場合、Ｃ形ばね３に作用するトルクは左右いずれの回転方向についてもそれぞれ回転方向の一方の係合部１６において受けられ、他方の係合部１６はフリーとなるので、Ｃ形ばね３の変形が発生しにくくなり、発生トルクが安定する。

次に、図７に示した第３の実施形態は、前記第１の実施形態（図１から図３参照）において、Ｃ形ばね３を３本以上の奇数本（図示の場合は３本）使用する場合である。２本一組となるＣ形ばね３を周方向、軸方向に拘束する構造は同様であるが、残る１本一組のＣ形ばね３は残る回り止め部１５に対し、前記の２本一組のＣ形ばね３を係合させた回り止め部１５側から（回り止め部１５相互間のすき間側から）係合される。該回り止め部１５の反対側の面に外部部材２の端面８’の内面が接する。図８に示した第４実施形態は、前記第２の実施形態（図４から図６参照）において、Ｃ形ばね３を３本以上の奇数本（図示の場合は３本）使用する場合である。上記の第３及び第４実施形態のいずれの場合も、それぞれ基本となる前記の各実施形態と同様の作用効果がある。

第１実施形態の断面図 図１のII−II線の断面図 同上の分解斜視図 第２実施形態の断面図 図４のＶ−Ｖ線の断面図 同上の分解斜視図 第３実施形態の断面図 第４実施形態の断面図

符号の説明

１ 内部部材
２ 外部部材
３ Ｃ形ばね
４ 凹部
５ スプリット部
６ 係合部
７ 環状屈曲部
８、８’ 端面
９ 軸穴
１１ 軸受部
１２ 軸受部
１３ 係合爪
１４ 係合凹部
１５ 回り止め部
１６ 係合部

Claims (6)

1. 内部部材に外部部材を相対回転可能に嵌め、前記内部部材の外径面に所要の緊縛力でＣ形ばねを装着し、そのＣ形ばねの一部を前記外部部材の回り止め部に係合させることにより、該Ｃ形ばねと内部部材との共回りを阻止しつつ該Ｃ形ばねと内部部材との間の摩擦により所定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Ｃ形ばねのばね線の中間部分に係合部を設け、その係合部を前記外部部材の回り止め部に係合させたことを特徴とするトルクリミッタ。
2. 前記Ｃ形ばねを偶数本用い、それぞれのスプリット部分を揃えた状態で周方向の同じ位置に前記の係合部を軸方向に開放された屈曲部により構成し、前記Ｃ形ばねを２本一組としてそれぞれの屈曲部の開放側を対向させて一組ごとに環状屈曲部を形成し、前記回り止め部と前記外部部材の両方の内端面との間にＣ形ばね１本の線径に相当する間隔を設け、複数の回り止め部がある場合はその回り止め部相互間は前記線径の倍の間隔を設け、前記環状屈曲部を回り止め部に係合させることにより各Ｃ形ばねを周方向及び軸方向に拘束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Ｃ形ばねを３本以上の奇数本用い、それぞれのスプリット部分を揃えた状態で周方向の同じ位置に前記の係合部を軸方向に開放された屈曲部により構成し、前記Ｃ形ばねを２本一組の１又は２以上の組と１本の組み合わせにより構成し、前記２本一組の場合はそれぞれの屈曲部の開放側を対向させて一組ごとに環状屈曲部を形成し、前記回り止め部と前記外部部材の一方の内端面との間にＣ形ばね１本の線径に相当する間隔を設け、複数の回り止め部がある場合はその回り止め部相互間は前記線径の倍の間隔を設け、前記回り止め部と外部部材の他方の内端面とを接触させ、前記２本一組のＣ形ばねはその環状屈曲部を回り止め部に係合させ、残りの１本を残りの回り止め部に他の回り止め部側から係合させることにより各Ｃ形ばねを周方向及び軸方向に拘束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. 内部部材に外部部材を相対回転可能に嵌め、前記内部部材の外径面に所要の緊縛力でＣ形ばねを装着し、そのＣ形ばねの一部を前記外部部材の回り止め部に係合させることにより、該Ｃ形ばねと内部部材との共回りを阻止しつつ該Ｃ形ばねと内部部材との間の摩擦により所定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Ｃ形ばねのスプリット部を形成するばね線の両端部分をそれぞれ軸方向に屈曲して係合部を設け、各係合部の反スプリット部側の面を前記回り止め部に係合したことを特徴とするトルクリミッタ。
5. 前記Ｃ形ばねが偶数本の場合は２本一組とし、３本以上の奇数本の場合は２本一組と単独の１本一組とにより形成し、それぞれの係合部の屈曲の向きが背中合わせになるよう反対向きに形成し、隣接する他の一組のＣ形ばねの係合部を相互に突き当てたことを特徴とする請求項４に記載のトルクリミッタ。
6. 前記の外部部材を前記回り止め部を含む部分とこれを含まない部分に軸方向に沿って２分割したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のトルクリミッタ。

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