JP2007292283A - 摩擦式トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】内輪を焼結金属等の多孔質材料により形成するとともに、該多孔質材料に潤滑油を含浸させてなる摩擦式トルクリミッタにおいて、弾性部材からなるトルク伝達部材と内輪との摩擦によって発生する異音を抑制することである。
【解決手段】内輪２を形成する焼結金属材料の面粗さをＲｙ２〜４μｍに選定した。
【選択図】図１

Description

この発明は、プリンタ、複写機等の事務機に使用される摩擦式トルクリミッタに関し、特に異音の発生防止対策に関するものである。

事務機等に用いられる摩擦式トルクリミッタとして従来から知られているものは、図７に示したように、外環部材２１と、その内部に挿入され一端部のボス部２２において相対回転可能に支持された内輪２３と、該内輪２３の外径面に所定の締め代をもって装着されたコイルばね２４と、前記外環部材２１の他端部においてその内径面に嵌合固定され内輪２３の外径面との間を閉塞するとともに内輪２３を回転自在に支持する蓋部材２５とからなる。前記コイルばね２４は大径部２４ａと小径部２４ｂを有し、その小径部２４ｂが前記内輪２３の外径面に所要の締め代で緊縛されている。該小径部２４ｂの端部にアキシャル方向に屈曲したフック２６が設けられ、これを前記外環部材２１のボス部２２に係合させている。また大径部２４ａの端部にもアキシャル方向に屈曲したフック２７が設けられ、これを蓋部材２５に係合させている。回転軸２８が内輪２３と外環部材２１の軸挿通孔２９に挿通され、固定ピン３１により内輪２３に係合される（特許文献１、２参照）。

上記の摩擦式トルクリミッタは、コイルばね２４に拡径作用が生じる方向に内輪２３と外環部材２１が相対回転した場合に、内輪２３とコイルばね２４との摺動に伴う摩擦により一定のトルクが発生する。また、蓋部材２５を外部から強制回転させることによりコイルばね２４の大径部２４ａを通じて小径部２４ｂの緊縛力を変化させ発生トルクの大きさを調整することができる。

前記コイルばね２４と内輪２３との安定した摩擦係数を得るために、従来から前記トルクリミッタの外環部材２１の内部にグリースを封入することが行われ（特許文献１、２）、グリースが消耗されるまでの間安定した潤滑が保たれる。また内輪２３を焼結材等の多孔質材料で形成しこれに潤滑油を含浸させ、潤滑油の染み出しにより長期にわたり安定した潤滑性を保持させることも知られている（特許文献２）。

なお、コイルばね２４と内輪２３との摩擦による摩耗を防止するため、コイルばね２４と内輪２３との間に軸方向のスリットを形成したスリーブを介在させ、そのスリーブと内輪との摺動によりトルクを発生させるようにした摩擦式トルクリミッタも知られている（特許文献３）。
特開２００５−５４１５６号公報（「背景技術」、図１、図２等） 特開平８−２７０６７５号公報（図１、図２、段落００２０） 特開平７−３０１２４８号公報（図１）

前記のように、摩擦式トルクリミッタにおいて潤滑性を確保することは、内輪とコイルばね等のトルク伝達部材との摺動によって発生する異音（いわゆる鳴き）を防止するためにも有効である。

しかし、異音発生を防止するためには、潤滑剤の粘度（グリースではベースオイルの粘度）を上げたり、オイル塗布を行うなどの手段をとる必要があるが、粘度を上げると、トルクの初期低下（いわゆる垂れ）が発生し、耐久性に支障を来たすこととなる問題がある。また、オイル塗布の場合は、塗布工程、塗布量・塗布忘れのチェック等が必要となるなど管理工数の増大をもたらす問題がある。

一方、近年、事務機器の分野においては、機器の運転の静粛さが求められ、異音の発生は機器の性能上致命的な欠陥となる。このためトルクリミッタにおいてもトルク発生時の静粛性が求められている。

そこで、この発明はトルクの初期低下、管理工数の増大をもたらすことがなく、安定した潤滑性を保持させることにより、異音の発生を効果的に防止・抑制できる摩擦式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、この発明は、外環部材と、その内部に相対回転可能に嵌合された内輪と、前記内輪と外環部材との間に介在され内輪に対して締め代をもって装着されたコイルばね等のトルク伝達部材とからなり、前記外環部材と内輪との相対回転時に該内輪と前記トルク伝達部材との間に生じる摩擦により所定のトルクを発生させるようにした摩擦式トルクリミッタにおいて、前記内輪の少なくとも前記トルク伝達部材との摩擦部が多孔質材料により形成され、その多孔質材料の面粗さがＲｙ（最大高さ）２〜４μｍに選定された構成としたものである。

前記構成の摩擦式トルクリミッタは、従来の場合と同様の作用により内輪とトルク伝達部材との摺動に伴う摩擦により一定のトルクを発生させる。また、摺動面の潤滑は内輪から染み出す潤滑油により行われる。内輪の面粗さをＲｙ２〜４μｍに選定したのは、後述の試験結果に基づく。

以上のように、この発明は摩擦式トルクリミッタを構成する内輪の面粗さをＲｙ２〜４μｍに選定したことにより、内輪表面の保油性の向上により長期にわたり異音の抑制、耐久性の点で優れ、回転調子の良い摩擦式トルクリミッタを実現することができる。

以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。

図１に示した実施例１の摩擦式トルクリミッタは、従来の場合と同様に、外環部材１、内輪２、環状の蓋部材３及びコイルばね４とからなる。外環部材１の閉塞側端部に軸挿通穴５が設けられ、軸挿通穴５の内側にボス部６が設けられる。そのボス部６に軸挿通穴５と同芯、かつこれより大径の内輪支持部７が設けられる。また、外環部材１の開放端に蓋部材３が嵌合され、その蓋部材３に内輪支持穴８が設けられる。内輪２は前記の内輪支持部７と内輪支持穴８とにより、外環部材１に対して相対回転可能に支持される。

コイルばね４は大径部４ａと小径部４ｂとからなり、両端部にアキシャル方向に屈曲されたフック４ｃ、４ｄが設けられ、それぞれ蓋部材３に形成されたフック穴９、ボス部６に設けられたフック穴１１に挿入される。コイルばね４の大径部４ａは内輪２の外径面に対しすき間をもって装着されるが、小径部４ｂは所定の締め代で内輪２に緊縛される。回転軸１２が内輪２、軸挿通穴５に挿通され、固定ピン１３を内輪２の凹所１４に係合させることにより、回転軸１２と内輪２は回転方向に係合一体化される。

前記の内輪２は金属の焼結体によって形成され、潤滑油がこれに含浸される。焼結体の面粗さはＲｙ２〜４μｍに選定されるが、その選定根拠を試験例に基づいて説明する。

内輪２はその全体を焼結体によって形成する必要は必ずしもなく、図２に示したように、合成樹脂製の内輪２の一部の摺動部分にのみ焼結体でなるスリーブ１５を埋め込んだものでもよい。

試験例

（１）試験対象：ＮＴＮ製トルクリミッタ（焼結内輪含浸タイプ）
（２）潤滑：焼結含油オイル（グリース封入タイプでも可能）
（３）面粗の測定方法：内輪２のポーラス部以外の焼結粒子表面上で測定。測定範囲長さは、０．１ｍｍとし、その線上で山部・谷部の最大高さ（Ｒｙ）を面粗さとする。
（４）耐久性確認方法：縦型トルク測定器による（図６参照）。図６において、１６はモータ、１７は試験対象のトルクリミッタ、１８はオルダムカップリング、１９はアーム、２０はロードセルである。
（５）音確認方法：縦型トルク測定器によるトルク測定時に測定者の耳で確認。表１において○印は異音無し、×印は異音有り。
（６）手感確認方法：トルク測定時に測定者が手で回転させ、手に感じる回転調子により確認。表１において○印は回転時に感じられる振動が無い、×印は回転時に振動が感じられる。
（７）耐久性：初期発生トルクに対する変動量の大きさで確認。表１において○印は変動量が１５％未満、×印は１５％以上。
（８）試験結果：面粗さ（Ｒｙ１〜５μｍ）に対する異音の発生、耐久性、手感の試験結果を表１に示す。表１から分かるように、面粗さＲｙ２〜４μｍの場合が異音の初期、耐久中共に発生せず、また、耐久性、手感の点においても優れた結果が得られた。

（９）考察：
表面粗さがＲｙ１μｍ以下では初期、耐久中に異音が発生する。これは、表面粗さが小さいために表面粗さが大きいものに比べて潤滑油に対する濡れ性が低く、そのため油膜切れを生じて異音が発生し易いものと考えられる。また、Ｒｙ５μｍ以上では、異音の発生は初期、耐久中とも無く、耐久性にも問題ないが、表面粗さが大きいため手感（回転調子）が悪くなり、使用時には振動が発生する可能性がある。その振動音が事務機器に伝わると共振作用により増幅され事務機器全体から異音を発生する可能性がある。以上の結果から、異音の抑制、耐久性、手感の良好な面粗さとしてＲｙ２〜４μｍを選択した。

図３から図５に示した実施例２から４は、特開２００２−２４９７９４号公報の図２から図４において開示されている摩擦式トルクリミッタにこの発明を適用したものである。即ち、図３に示した実施例２は、コイルばね４が前述の実施例１の場合と相違しているだけであり、その他の構成は同様である。即ち、この場合のコイルばね４は単一径のものであり、その全体を内輪２の外径面に緊縛するとともに、その一端部に外径方向に突き出したフック４ｄが設けられ、そのフック４ｄが外環部材１の内径面に軸方向に設けられたリブ１ａに係合される。コイルばね４の他端部はフリーである。前記コイルばね４の全体の緊縛力を利用してトルクが発生される。この場合の内輪２も焼結体によって構成され潤滑剤がこれに含浸されること、その面粗さがＲｙ２〜４μｍに選定されることは前述の実施例１と同様である。

図４に示した実施例３は、環状部材１’と、これと同芯状態に突き合わされた環状の軸側部材２’と、前記環状部材１’と軸側部材２’の外径面に締め代をもって装着された単一径のコイルばね４とからなる。コイルばね４の一端部に設けられたフック４ｃが環状部材１’に係合される。コイルばね４の他端部はフリーである。前記環状部材１’と軸側部材２’の相対回転時の該軸側部材２’とコイルばね４との間に生じる摩擦により所定のトルクを発生させる。この場合の軸側部材２’の少なくとも前記コイルばね４との摩擦部が多孔質材料により形成され、その多孔質材料の面粗さがＲｙ２〜４μｍに選定される。

図５に示した実施例４は、外環部材１と、その内部に相対回転可能に嵌合された内輪２と、前記内輪２の外径面に嵌合されたコイル状の押さえばね４’と、その押さえばね４’の押圧力を受ける押圧板３２と、その押圧板３２と前記内輪２のつば部３３との間に介在された摩擦板３４とからなる。前記押圧板３２は前記外環部材１の内径面に軸方向にスライド自在に嵌合される。この場合は、内輪２と一体の摩擦板３４が回転し、これに押圧された押圧板３２との間に生じる摩擦によりトルクを発生させる。

この場合も前記摩擦板３４の少なくとも前記押圧板３２との摩擦部が多孔質材料により形成され、その多孔質材料の面粗さがＲｙ２〜４μｍに選定される。

実施例１の摩擦式トルクリミッタの断面図 同上の変形例の一部断面図 実施例２の断面図 実施例３の断面図 実施例４の断面図 試験装置の概略図 従来例の摩擦式トルクリミッタの断面図

符号の説明

１ 外環部材
１’ 環状部材
２ 内輪
２’ 軸側部材
３ 蓋部材
４ コイルばね
４ａ 大径部
４ｂ 小径部
４ｃ フック
４ｄ フック
４’ 押さえばね
５ 軸挿通孔
６ ボス部
７ 内輪支持部
８ 内輪支持孔
９ フック穴
１１ フック穴
１２ 回転軸
１３ 固定ピン
１４ 凹所
３２ 押圧板
３３ つば部
３４ 摩擦板

Claims (3)

1. 外環部材と、その内部に相対回転可能に嵌合された内輪と、前記内輪と外環部材との間に介在され内輪に対して締め代をもって装着されたコイルばね等のトルク伝達部材とからなり、前記外環部材と内輪との相対回転時に該内輪と前記トルク伝達部材との間に生じる摩擦により所定のトルクを発生させるようにした摩擦式トルクリミッタにおいて、前記内輪の少なくとも前記トルク伝達部材との摩擦部が多孔質材料により形成され、その多孔質材料の面粗さがＲｙ２〜４μｍに選定されたことを特徴とする摩擦式トルクリミッタ。
2. 環状部材と、これと同芯状態に突き合わされた環状の軸側部材と、前記環状部材と軸側部材の外径面に締め代をもって装着されたコイルばね等のトルク伝達部材とからなり、前記環状部材と軸側部材の相対回転時の該軸側部材と前記トルク伝達部材との間に生じる摩擦により所定のトルクを発生させるようにした摩擦式トルクリミッタにおいて、前記軸側部材の少なくとも前記トルク伝達部材との摩擦部が多孔質材料により形成され、その多孔質材料の面粗さがＲｙ２〜４μｍに選定されたことを特徴とする摩擦式トルクリミッタ。
3. 外環部材と、その内部に相対回転可能に嵌合された内輪と、前記内輪の外径面に嵌合されたコイル状の押さえばねと、その押さえばねの押圧力を受ける押圧板と、その押圧板と前記内輪のつば部との間に介在された摩擦板とからなり、前記押圧板は前記外環部材の内径面に軸方向にスライド自在に嵌合された摩擦式トルクリミッタにおいて、前記摩擦板の少なくとも前記押圧板との摩擦部が多孔質材料により形成され、その多孔質材料の面粗さがＲｙ２〜４μｍに選定されたことを特徴とする摩擦式トルクリミッタ。

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