JP2021196046A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】外輪部材と内輪部材とが相対回転することで生じる、ばね部材の外周面及び外輪部材の内周面の摩耗を軽減させて、使用寿命の長いトルクリミッタを提供する。【解決手段】ばね部材６の作用部２０の周方向両端に内輪部材８の係合片２８と当接可能なフック部２２を接続し、係合片２８がフック部２２と当接してこれを周方向に押すことで、係合片２８によって押されたフック部２２の基端が径方向内側に変位せしめられるようにする。【選択図】図２

Description

本発明は、相対的に回転可能な外輪部材及び内輪部材と、両者の間に装着されるばね部材とを備え、外輪部材と内輪部材とを相対的に回転させる回転トルクが所定値より大きいと、ばね部材による摩擦力に打ち勝って外輪部材と内輪部材とが相対的に回転するトルクリミッタに関するものである。

下記特許文献１には、断面円形の内周面を備えた外輪部材と、外輪部材の内周面に接触して装着されるばね部材と、内輪部材とを具備したトルクリミッタが開示されている。外輪部材と内輪部材とは共通の中心軸を有している。ばね部材は、その全体が円弧状であって自由状態における外径は外輪部材の内周面の径よりも大きい。内輪部材は、ばね部材の内側に配設される内輪と、内輪の径方向外側において軸方向に延出する係合片とを備えている。そして、外輪部材と内輪部材とを相対的に回転させる共通の中心軸周りの回転トルクが付加されると、上記回転トルクが所定値より大きい場合には、ばね部材の外周面と外輪部材の上記内周面との間の摩擦力に打ち勝って外輪部材と内輪部材とが相対的に回転する。

特開２００４−１９０７３１号公報

特許文献１に開示されているトルクリミッタにあっては、外輪部材と内輪部材とを相対的に回転させる共通の中心軸周りの回転トルクが付加されたときに、係合片はばね部材を構成する線材の周方向端面と当接してこれを周方向に押すことから、ばね部材の外周面は外輪部材の内周面と強固に密接した状態のまま摺動することとなり、ばね部材の外周面及び外輪の内周面は著しく摩耗し、トルクリミッタの使用寿命が短くなる。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、外輪部材と内輪部材とが相対回転することで生じる、ばね部材の外周面及び外輪部材の内周面の摩耗を軽減させて、使用寿命の長い新規且つ改良されたトルクリミッタを提供することである。

本発明者は、鋭意検討の結果、ばね部材の作用部の周方向両端に内輪部材の係合片と当接可能なフック部を接続し、係合片がフック部と当接してこれを周方向に押すことで、係合片によって押されたフック部の基端が径方向内側に変位せしめられるようにすることで、上記主たる技術的課題が解決されることを見出した。

即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決するトルクリミッタとして、断面円形の内周面を備えた外輪部材と、前記外輪部材の前記内周面に接触して装着されるばね部材と、内輪部材とを具備し、
前記外輪部材と前記内輪部材とは共通の中心軸を有し、
前記ばね部材は円弧状の作用部を備え、自由状態における前記作用部の外径は前記外輪部材の前記内周面の径よりも大きく、
前記内輪部材は、前記ばね部材の内側に配設される内輪と、前記内輪の径方向外側において軸方向に延出する係合片とを備え、
前記外輪部材と前記内輪部材とを相対的に回転させる前記共通の中心軸周りの回転トルクが付加されると、前記回転トルクが所定値より大きい場合には、前記ばね部材の外周面と前記外輪部材の前記内周面との間の摩擦力に打ち勝って前記外輪部材と前記内輪部材とが相対的に回転するトルクリミッタにおいて、
前記ばね部材の前記作用部の周方向両端には、前記係合片と当接可能なフック部が接続されており、前記係合片が前記フック部と当接して前記フック部を周方向に押すと、前記係合片によって押された前記フック部の基端は径方向内側に変位する、ことを特徴とするトルクリミッタが提供される。

好ましくは、前記フック部は、前記基端を一端として径方向内側に向かって湾曲して延出する遷移領域と、前記遷移領域の他端に接続される主要領域とを有している。この場合には、前記主要領域の少なくとも基端部分は、前記基端における前記作用部の接線方向に対し、前記作用部の内周面に接近する方向に見て０乃至９０度の角度で傾斜しているのがよい。好適には、前記外輪部材は、前記内周面の径よりも大きな径を有し且つ中心軸が前記共通の中心軸と共通である断面円形の空間部を備え、前記空間部には、係止手段によって前記内輪部材に係止されて前記内輪部材と一体となって回転可能なシールド板が配置されている。この場合には、前記内輪部材には、前記内輪の径方向外側において軸方向に延出した係止片が形成されており、前記シールド板には、軸方向に延出した被係止片が２つ形成されており、前記係止手段は、前記係合片及び前記係止片の夫々に形成された係止部と、２つの前記被係止片の夫々に形成された被係止部とによって構成される。前記シールド板には、軸方向に延出した延出片が直径方向に対向して一対形成されており、一対の前記延出片の各々の径方向内側面は前記内輪の外周面と対向するのが好ましい。前記内輪部材は、前記内輪が形成された内側体と、前記係合片が形成された外側体とを相対回転不能な状態で組み合わせて構成されるのが好適である。前記内輪は転がり軸受であるのがよい。

本発明のトルクリミッタにあっては、係合片がフック部と当接してこれを周方向に押すと、係合片によって押されたフック部の基端が径方向内側に変位せしめられる。これにより、かかる基端に接続されたばね部材の作用部の周方向端部は外輪部材の内周面から離隔し、ばね部材の外周面と外輪部材の内周面との間の摩擦力は緩和される。それ故に、外輪部材と内輪部材とが相対的に回転する際には、ばね部材の外周面及び外輪部材の内周面の摩耗が軽減され、トルクリミッタの使用寿命が長くなる。

本発明に従って構成されたトルクリミッタの好適実施形態の全体構成を示す図。 図１に示すトルクリミッタのＢ−Ｂ断面図。 図１に示すトルクリミッタの外輪部材を単体で示す図。 図１に示すトルクリミッタのばね部材を単体で示す図。 図１に示すトルクリミッタの内輪部材の内側体を単体で示す図。 図１に示すトルクリミッタの内輪部材の外側体を単体で示す図。 図１に示すトルクリミッタのシールド板を単体で示す図。 図１に示すトルクリミッタにおいて、外輪部材と内輪部材とが相対回転しているときのＢ−Ｂ断面図。 図４に示すばね部材の変形例を単体で示す図。

以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成されるトルクリミッタの好適実施形態について、更に詳述する。

図１及び図２を参照して説明すると、全体が番号２で示される本発明に従って構成されたトルクリミッタは、外輪部材４と、ばね部材６と、内輪部材８とを備えており、外輪部材４と内輪部材８とは共通の中心軸ｏを有している。

図１及び図２と共に図３を参照して説明すると、外輪部材４は金属製であって、円筒形状の支持壁１０を備えており、支持壁１０には断面円形の内周面１２が規定されている。支持壁１０の軸方向片端部（図１及び図３のＡ−Ａ断面において右側端部）には、径方向外側に延出した円環形状の接続壁１４が形成されており、支持壁１０は接続壁１４を介して筒状の外輪外歯歯車１６の内周面に接続されている。外輪外歯歯車１６は、図示しない駆動部材及び従動部材のいずれか一方に接続される。外輪部材４は、内周面１２の径よりも大きな径を有し且つ中心軸が上記共通の中心軸ｏと共通である断面円形の空間部１８を備えている。空間部１８は外輪外歯歯車１６の内側に規定されており、内周面１２と軸方向に隣接して配置されている。空間部１８には後述するシールド板が配置される。

図２を参照して説明すると、ばね部材６は外輪部材４の内周面１２に接触して装着されている。図４も参照して説明すると、ばね部材６は断面が略正方形である金属製の線材を塑性変形させることで形成され、円弧状の作用部２０を備えている。自由状態における作用部２０の外径は外輪部材４の内周面１２の径よりも大きい。このことから、ばね部材６は、作用部２０が縮径せしめられた状態でその外周面が外輪部材４の内周面１２と対向するようにして外輪部材４の内側に配置され、その後に上記縮径を解除することで外輪部材４の内周面１２に接触して装着される。これにより、ばね部材６が外輪部材４の内周面１２に装着された状態にあっては、ばね部材６の作用部２０の外周面は外輪部材４の内周面１２に密接する。ばね部材６の少なくとも作用部２０にはグリスの如き潤滑剤が塗布されているのが好ましい。ばね部材６の作用部２０の周方向両端には、後述する係合片と当接可能なフック部２２が接続されている。フック部２２は、その基端２４を一端として径方向内側に向かって湾曲して延出する遷移領域２２ａと、遷移領域２２ａの他端に接続される主要領域２２ｂとを有している。そして、主要領域２２ｂの少なくとも基端部分は、基端２４における作用部２０の接線Ｌに対し、作用部２０の内周面に接近する方向に見て０乃至９０度の角度θで傾斜している。図示の実施形態においては、主要領域２２ｂはその全体が実質上直線であり、上記角度θは４０度である。

図１及び図２を参照して説明すると、内輪部材８は、ばね部材６の内側に配設される内輪２６と、内輪２６の径方向外側において軸方向に延出する係合片２８とを備えている。図示の実施形態においては、内輪部材８は、内輪２６が形成された金属製の内側体３０と、係合片２８が形成された金属製の外側体３２とを相対回転不能な状態で組み合わせて構成されている。所望ならば、内側体３０と外側体３２とを一体で形成してもよいが、別体で形成して相互に組み合わせた方が動作時の異音や振動を軽減させることができ好ましい。

内側体３０について図５も参照して説明すると、図示の実施形態においては、内輪２６は転がり軸受であり、二重の円筒壁３４と、かかる二重の円筒壁３４の内部に配設された複数個のコロ３６とを備えている。かような転がり軸受の構造は周知であるため、その詳細な説明については省略する。二重の円筒壁３４の内側には図１のＡ−Ａ断面において二点鎖線で示されるシャフトが挿通され、かかるシャフトによってトルクリミッタ２全体が支持される。二重の円筒壁３４の軸方向他端部（図１及び図５のＡ−Ａ断面において左側端部）の外周面には径方向外側に向かって延出する略円環状のフランジ３８が形成されている。フランジ３８には直径方向に対向して一対の切欠き４０が形成されている。

続いて、外側体３２について図６も参照して説明すると、外側体３２は、中央に円形の開口４２が形成された円板形状の基壁４４を備えている。基壁４４の軸方向片側面（図１及び図６のＡ−Ａ断面において右側側面）の中央には、開口４２の外周縁を囲繞して肉厚が局部的に低減せしめられた略円形の凹部４６が形成されている。凹部４６は内側体３０のフランジ３８と対応する形状であって、直径方向において平行であって共に直線状である一対の拡張部４８を有している。そして、凹部４６にフランジ３８が嵌り込むことで、内側体３０と外側体３２とは回転不能な状態で組み合わされる。上記係合片２８は、凹部４６の径方向外側において基壁４４から軸方向片側に延出している。係合片２８は基壁４４に対し垂直な矩形形状であって、その径方向内側面は、図６の右図において一対の拡張部４８の一方の外側縁と整合している。凹部４６の径方向外側には軸方向片側に延出した係止片５０も形成されている。係止片５０は係合片２８と同一の形状であって、その径方向内側面は図６の右図において一対の拡張部４８の他方の外側縁と整合している。このことから、係合片２８及び係止片５０の径方向内側面は直径方向に対向して相互に並行である。そして、係合片２８及び係止片５０の径方向外側面には夫々、径方向外側に突出する係止部５２が形成されている。係合片２８及び係止片５０の径方向外側には長円形の貫通穴５４が夫々形成されている。貫通穴５４は成形上の理由により設けられるものであり軸方向に貫通している。基壁４４の外周縁は筒状の内輪外歯歯車５６の内周面に接続されており、内輪外歯歯車５６は、図示しない駆動部材及び従動部材のいずれか他方に接続される。

図１を参照して説明すると、図示の実施形態にあっては、外輪部材４に設けられた空間部１８には番号５８で示されるシールド板が配置されている。図７も参照して説明すると、シールド板５８は金属製の薄板円形形状であり、中央領域には開口６０が形成されている。開口６０は円形の中央部６２と、中央部６２の外周縁が比較的大きく径方向外側に偏倚せしめられた大偏倚部６４と、中央部６２の外周縁が比較的小さく径方向外側に偏倚せしめられた小偏倚部６６とを備えている。大偏倚部６４及び小偏倚部６６は夫々直径方向に対向して２つずつ設けられており、大偏倚部６４と小偏倚部６６とは周方向に９０度の角度間隔を有して配置されている。２つの大偏倚部６４には夫々、シールド板５８の内周縁から径方向内側に向かって幾分延出した後に軸方向他側（図１及び図６のＡ−Ａ断面において左側）に起立するＬ字形状の被係止片６８が形成されている。２つの被係止片６８の径方向内側面は直径方向に対向し相互に並行である。図７のＡ−Ａ断面及びＣ−Ｃ断面を参照することによって理解されるとおり、被係止片６８には径方向及び軸方向に貫通するＬ字形状の貫通穴７０が形成されている。一方、２つの小偏倚部６６には夫々、シールド板５８の内周縁から径方向内側に延出した直後に軸方向他側に起立する延出片７２が形成されている。２つの延出片７２の径方向内側面は直径方向に対向し相互に並行である。

上述したシールド板５８は、被係止片６８の軸方向先端が内輪部材８の外側体３２に形成された係止部５２と当接するようにして内輪部材８（及び外輪部材４）に対し整合された後に、内輪部材８に対して軸方向に強制せしめられることで外輪部材４の空間部１８に位置することとなる（図１のＡ−Ａ断面図を参照されたい）。シールド板５８が内輪部材８に対して軸方向に強制せしめられると、被係止片６８の軸方向先端が上記係止部５２を弾性的に乗り越え、被係止片６８に形成された貫通穴７０が係止部５２に係止される。つまり、貫通穴７０は係合片２８及び係止片５０の夫々に形成された係止部５２と協働する被係止部であって、係止部５２と被係止部（貫通穴７０）とが係止手段を構成する。かような係止手段の存在により、シールド板５８は内輪部材８と一体となって回転可能となると共に内輪部材８からの脱落が防止される。シールド板５８が外輪部材４の空間部１８に配置された状態にあっては、図２に示すとおり、シールド板５８に形成された延出片７２の径方向内側面が内輪２６の外周面と対向する。これにより、シールド板５８が内輪部材８と一体となって回転する際に、内輪部材８に対するシールド板５８の芯ぶれが防止される。

続いて、図２と共に図８を参照してトルクリミッタ２の作動について説明する。図２に示す状態から、内輪部材８が外輪部材４に対して反時計方向に回転すると、図８に示すとおり、内輪部材８の外側体３２に形成された係合片２８も反時計方向に回転し、係合片２８はばね部材６のフック部２２と当接してこれを反時計方向に押す。そして、外輪部材４と内輪部材８との間に所定値より大きい回転トルクが付加されると、ばね部材６の作用部２０の外周面が外輪部材４の内周面１２に対して滑りを生じ、ばね部材６は内輪部材８（及びシールド板５８）と一体となって外輪部材４に対して回転する。このとき、本発明のトルクリミッタ２にあっては、係合片２８がフック部２２と当接してこれを周方向に押すと、係合片２８によって押されたフック部２２の基端２４が径方向内側に変位せしめられる（図２と図８とを比較参照されたい）。これにより、かかる基端２４に接続されたばね部材６の作用部２０の周方向端部は外輪部材４の内周面１２から離隔し、ばね部材６の外周面と外輪部材４の内周面１２との間の摩擦力は緩和される。それ故に、外輪部材４と内輪部材８とが相対的に回転する際には、ばね部材６の外周面及び外輪部材４の内周面１２の摩耗が軽減され、トルクリミッタの使用寿命が長くなる。上記回転トルクが所定位置以下の場合には、外輪部材４及びばね部材６並びに内輪部材８は一体となって回転する。内輪部材８が外輪部材４に対して時計方向に回転した場合も同様である。

以上、添付した図面を参照して本発明のトルクリミッタについて詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。例えば、ばね部材は図４に示す形態に替えて、図９に示すような形態であってもよい。図９に示すばね部材６´にあっては、主要領域２２ｂ´の全体がＵ字形状である。主要領域２２ｂ´の基端部分は、基端２４´における作用部２０´の接線Ｌ´と略平行であり、上記角度θは略０度である。かようなばね部材６´にあっては、内輪部材が外輪部材に対して回転した際に、係合片が主要領域２２ｂ´の内側に規定される凹所２２ｃ´に進入して主要領域２２ｂ´を周方向に押すことで、所謂てこの原理を利用して効果的にフック部２２´の基端２４´を径方向内側に変位させることができる。

２：トルクリミッタ
４：外輪部材
６：ばね部材
８：内輪部材
１２：内周面
２０：作用部
２２：フック部
２４：（フック部の）基端
２６：内輪
２８：係合片

Claims (8)

1. 断面円形の内周面を備えた外輪部材と、前記外輪部材の前記内周面に接触して装着されるばね部材と、内輪部材とを具備し、
   前記外輪部材と前記内輪部材とは共通の中心軸を有し、
   前記ばね部材は円弧状の作用部を備え、自由状態における前記作用部の外径は前記外輪部材の前記内周面の径よりも大きく、
   前記内輪部材は、前記ばね部材の内側に配設される内輪と、前記内輪の径方向外側において軸方向に延出する係合片とを備え、
   前記外輪部材と前記内輪部材とを相対的に回転させる前記共通の中心軸周りの回転トルクが付加されると、前記回転トルクが所定値より大きい場合には、前記ばね部材の外周面と前記外輪部材の前記内周面との間の摩擦力に打ち勝って前記外輪部材と前記内輪部材とが相対的に回転するトルクリミッタにおいて、
   前記ばね部材の前記作用部の周方向両端には、前記係合片と当接可能なフック部が接続されており、前記係合片が前記フック部と当接して前記フック部を周方向に押すと、前記係合片によって押された前記フック部の基端は径方向内側に変位する、ことを特徴とするトルクリミッタ。
2. 前記フック部は、前記基端を一端として径方向内側に向かって湾曲して延出する遷移領域と、前記遷移領域の他端に接続される主要領域とを有している、請求項１に記載のトルクリミッタ。
3. 前記主要領域の少なくとも基端部分は、前記基端における前記作用部の接線方向に対し、前記作用部の内周面に接近する方向に見て０乃至９０度の角度で傾斜している、請求項２に記載のトルクリミッタ。
4. 前記外輪部材は、前記内周面の径よりも大きな径を有し且つ中心軸が前記共通の中心軸と共通である断面円形の空間部を備え、
   前記空間部には、係止手段によって前記内輪部材に係止されて前記内輪部材と一体となって回転可能なシールド板が配置されている、請求項１乃至３のいずれかに記載のトルクリミッタ。
5. 前記内輪部材には、前記内輪の径方向外側において軸方向に延出した係止片が形成されており、
   前記シールド板には、軸方向に延出した被係止片が２つ形成されており、
   前記係止手段は、前記係合片及び前記係止片の夫々に形成された係止部と、２つの前記被係止片の夫々に形成された被係止部とによって構成される、請求項４に記載のトルクリミッタ。
6. 前記シールド板には、軸方向に延出した延出片が直径方向に対向して一対形成されており、一対の前記延出片の各々の径方向内側面は前記内輪の外周面と対向する、請求項４又は５に記載のトルクリミッタ。
7. 前記内輪部材は、前記内輪が形成された内側体と、前記係合片が形成された外側体とを相対回転不能な状態で組み合わせて構成される、請求項１乃至６のいずれかに記載のトルクリミッタ。
8. 前記内輪は転がり軸受である、請求項１乃至７のいずれかに記載のトルクリミッタ。

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