JP3686132B2 - Bidirectional torque limiter - Google Patents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は双方向トルクリミッタに関するものであり,特にプリンタや複写機等の給紙の経路に用いられる双方向トルクリミッタに関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来の双方向トルクリミッタとしては,例えば特開平4−307129号公報に開示されている構造のものがある。すなわち2つのハブを巻き締める一連の外側コイルスプリングと,一方のハブに一端が回り止めされ,このハブを支持する軸を巻き締める内側コイルスプリングとを備え,他方のハブと軸との間に作用したトルクが,外側コイルスプリングと内側コイルスプリングとのうちの一方を巻き締める方向であれば,他方ではコイルを開く方向となるように双方のコイルが巻回されている。これにより,軸6とハブ2との間に作用するトルクの方向がいずれであってもどちらか一方のコイルを開く方向に作用し,一定以上トルク値で摺動が可能となる。
【0003】
しかしながら,このような従来の双方向トルクリミッタにあっては,コイルスプリングがラジアル方向に二重巻きのため,双方向トルクリミッタとしての外径が大きくなる問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は,トルクリミッタにおいて,トルク容量に比較して容積を小さくして,トルクリプルを小さくし,寿命を長くすることを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は,この課題を解決するため,互いに同軸でスラスト方向に配設された第1の内輪と第2の内輪と,これら第1の内輪と第2の内輪の外周を包括する外輪と,前記第1の内輪の外周に巻かれている第1のコイルバネと,前記第2の内輪の外周に巻かれている第2のコイルバネとを備える双方向トルクリミッタにおいて,前記外輪の一端は前記第2の内輪に嵌合されており,前記第1,第2のコイルバネを連結する円筒状保持器が前記第1,第2のコイルバネを包括するように前記外輪と前記第1,第2のコイルバネとの間に備えられ,前記第1,第2のコイルバネのそれぞれはいずれかの一端に外周方向に起立するフック部を備えており,前記円筒状保持器は前記第1のコイルバネの前記フック部と前記第2のコイルバネの前記フック部とがそれぞれ係止される別々のスリットを有し,これらスリットは前記円筒状保持器の両端からその長さ方向に対して互いに逆に延びるように形成され,いずれかの方向の回転力が前記第1の内輪に加わるとき,同方向に前記円筒状保持器も回転することにより,前記第1,第2のコイルバネの内の一方が締まり,他方が緩むことを特徴とするトルクリミッタを提案する。
【0010】
【実施例】
図1により,本発明にかかる双方向トルクリミッタの実施例を説明する。同図において,1は外輪,2は内輪,3,4はコイルスプリング(右巻き),5は保持器,6,7はコイルスプリング(左巻き),8は内輪,9はふた,10は双方向トルクリミッタである。内輪8の中心には図示しないシャフトが挿入されて,そのシャフトと外輪1との間で,一定トルク以上のときに双方向に摺動可能となるものである。
【0011】
図2は各構成部品の詳細な図解であり,以下詳細に個別に説明する。外輪1は熱可塑性樹脂で製作され,形状は縁底付円筒状である。摩擦による温度上昇に耐えられ,必要な弾性と剛性を有する材料が選定される。外輪1の軸方向の一端には開口部11があり,開口部11の内側全周に渡ってわずかな深さの環状溝部13を有する。外輪1の軸方向の他端には縁底部14を形成しており,この縁底部14の中央には浅い円筒状の底孔15を備える。さらにこの縁底部14の外側には軸方向に突出部16を2個備える。
【0012】
内輪2はマルテンサイト系ステンレス鋼HRC55−60の高硬度の材料で製作され,この内輪2の形状は段付き円筒状である。内輪2の中心には孔21が貫通しており,この孔21には図示しない軸が貫通し,十分な隙間をもって挿入される。つぎに内輪2の外周側については,第1の円筒部23と第2の円筒部22とがある。第1の円筒部23は外輪1に嵌め込まれて連動する。第2の円筒部22には第1のコイルバネ3と4とが接する。
【0013】
コイルバネ3は,図2の矢印方向からみて右巻きで3巻半程度である。材料は断面が円状のバネ鋼材で硬度はHRC40〜50に選定され,この硬度は内輪2の材質の硬度より低くする。コイルバネ3の巻き始めは,巻き径に対してほぼ直角に外周に向かって起立するフック部32を形成する。また巻き終わりは,わずかに外周に反る形状の反端部31を形成する。
【0014】
コイルバネ4はコイルバネ3と同様の材質構造であり,反端部41とフック部42を形成している。
【0015】
保持器5は外輪1と同様に熱可塑性樹脂で製作される。この保持器5は概ね円筒状であり,それぞれ長さの異なるスリット53,54を備える。スリット53の長さは,スリット54のほぼ半分程度である。このスリット54にはコイルバネ4のフック部42が係合し,スリット53にはコイルバネ3のフック部32が係合する。これらスリット53,54とは反対側に別のスリット56,57を設ける。スリット57の長さは,スリット56のほぼ半分程度である。
【0016】
第1のコイルバネ6,7は第2のコイルバネ3,4と同様の材質構造であるが,巻き方向については,図2の矢印方向からみて左巻きである。そして,それぞれ反端部61とフック部62および反端部71とフック部72とを形成している。コイルバネ6のフック部62は保持器5のスリット56に係合し,コイルバネ7のフック部72は保持器5のスリット57に係合する。
【0017】
第1の内輪8は,第2の内輪2とほぼ同様の材質構造である。この内輪8の形状は段付き円筒状である。内輪8の中心には孔81が貫通しており,この孔81には図示しない軸が挿入される。つぎに内輪8の外周側については,第1の円筒部82と第2の円筒部83とがある。第2の円筒部83にはコイルバネ6と7とが接する。
【0018】
ふた9は,外輪1と同様の熱可塑性樹脂で製作され,形状は円板状であり,中央に孔91が明いている。この孔91は,内輪8の第2の円筒部83に嵌め込まれて摺動する。また蓋9の厚み方向の縁にはわずかな脹らみの稜部92を備えている。この稜部92は外輪1の環状溝部13に,いわゆるスナップフィットして嵌合する。
【0019】
以上述べた各構成部品を,図2に示す順序で組み立てる。すなわち,外輪1,内輪2,コイルバネ3,コイルバネ4,保持器5,コイルバネ6,コイルバネ7,内輪8,ふた9の順序で組み立てる。そして,これら一体化した外輪1と内輪2とふた9の三者は,内輪8とすきま嵌めされて相互にラジアル方向には回転可能となる。但しこの間にはコイルバネ3,4,6,7と保持器が介在してトルクリミッタとして機能する。また,これら組み立てられた外輪1と,内輪2と内輪8とふた9とによって形成される空隙には,潤滑用のグリースが充填される。このようにして双方向トルクリミッタ10が完成する。
【0020】
図3は,本発明にかかる双方向トルクリミッタの動作説明図である。動作説明に直接関係する要素のみを図1から抜き出した原理図であって,外輪1,コイルバネ3,4,ふた9等は省いてある。図3(a)の矢印方向からみて左回転のときと,右回転のときの各要素の動作とトルクの伝達のモードを図解してある。
【0021】
まず,図3(b)により,第1の内輪8が左回転しているときを考える。内輪8が左回転すると,左巻きのコイルバネ6は締まる方向であるため,コイルバネ6は内輪8のトルクを伝達して左回転する。このときコイルバネ6のフック部62が係止している保持器5も右回転して,これに連結しているコイルバネ3のフック部32によりコイルバネ3も左回転する。コイルバネ3は右巻きであるため,左回転では緩み,この緩みのトルク値で第2の内輪2はすべりを生じる。このようにして,内輪8が左回転のときはトルクリミッタの動作をする。
【0022】
逆に,図3(c)により,内輪8が右回転しているときを考える。内輪8が右回転すると,左巻きのコイルバネ6は緩む方向であるため,コイルバネ6は内輪8のトルクを伝達しないで停止する。つまり内輪8とコイルバネ6との間はすべりを生じ,トルクリミッタとして動作する。なお,このときコイルバネ6のフック部62が係止している保持器5も停止して,これに連結しているコイルバネ3のフック部32によりコイルバネ3も停止する。コイルバネ3が停止すると,内輪2も停止する。このようにして,内輪8が右回転のときもトルクリミッタの動作をする。
【0023】
以上の図3の説明で省いた,コイルバネ4については,コイルバネ3のトルクの和となるように作用する。またコイルバネ5については,コイルバネ6のトルクの和となるように作用する。
【0024】
また,内輪2,8の硬度に比較して,コイルバネ3,4,6,7の硬度をやや低く選定してあるので,回転にともなう磨耗については,ほとんどコイルバネ3,4,6,7の側が磨耗することになり,内輪2,8の表面は平坦であるので,トルクリプルが発生せず,寿命が長くなる。
【0025】
図4は,本発明にかかる双方向トルクリミッタの第2の実施例の断面図である。図4において,図1と同じ符号のものはそれぞれの要素に対応する。この実施例においては,図1に示す実施例における,保持器5が存在しない。その代わりに,内輪8に接する左巻きのコイルバネ33と内輪2に接する右巻きのコイルバネ35とを一つの連結子34で連結したコイルバネ3を備える。この連結子34は,図1に示す実施例における保持器5と同様に,ラジアル方向のトルクを伝達するものであり,その作用により,図1に示す実施例と同様に双方向トルクリミッタとして同様の動作をする。
【0026】
図5は,本発明にかかる双方向トルクリミッタの第3の実施例の断面図である。図5において,図4と同じ符号のものはそれぞれの要素に対応する。この実施例においては,図4に示す実施例より,さらにコイルバネ4を備える。このコイルバネ4は,コイルバネ3と同様に,内輪8に接する左巻きのコイルバネ43と内輪2に接する右巻きのコイルバネ45とを一つの連結子44で連結してある。このコイルバネ4は,コイルバネ3と並列の力学的作用をするものであり,双方向トルクリッミタとしての作用点を大きくするものである。
【0027】
以上説明したトルクリミッタは,本発明の一実施例であって,本発明の趣旨の範囲内で自由に変形することができる。例えばコイルバネの巻数については,3回巻きに限らず任意の巻数でよい。またコイルバネの数は任意の複数とすることができる。あるいは,バネ定数は回転方向に対して対称の値に限らず,回転方向に対して異なる値とすることもできる。また内輪の中心部に軸を装着する構造に限らず,軸と一体化した内側回転子としてもよい。
【0028】
【発明の効果】
本発明は以上のべた特徴を有し,同軸でスラスト方向に配設された2つの内輪と,これらの各外周に巻かれたコイルバネと,これらのコイルバネの各端末のラジアル方向のトルクを連結する手段等から構成されているため,形状が太くならない。トルクを大きくする場合にもコイルバネを複数並べて巻くことにより解決できるため,形状は太くならない。したがって,容積の小さい双方向トルクリミッタを提供することができる。また,内輪の硬度に対して,摺動するコイルバネの硬度をやや低くして,回転時の磨耗をコイルバネ側のみとするよう選定した。したがってコイルバネ側だけが磨耗することになるため,トルクリプルを長期に渡り抑えることが可能となり,寿命も長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる双方向トルクリミッタの一実施例の断面図である。
【図2】本発明にかかる双方向トルクリミッタの一実施例の各構成部品を示す。
【図3】本発明にかかる双方向トルクリミッタの動作説明図である。
【図4】本発明にかかる双方向トルクリミッタの第2実施例の断面図である。
【図5】本発明にかかる双方向トルクリミッタの第3実施例の断面図である。
【符号の説明】
1…外輪 2…内輪 3,4…コイルバネ 5…保持器
6,7…コイルバネ 8…内輪 9…ふた
10…双方向トルクリミッタ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a bidirectional torque limiter, and more particularly to a bidirectional torque limiter used in a paper feed path of a printer, a copying machine, or the like.
[0002]
[Prior art]
As a conventional bidirectional torque limiter, for example, there is a structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-307129. In other words, a series of outer coil springs for tightening two hubs and an inner coil spring whose one end is prevented from rotating around one hub and tightens a shaft supporting this hub, and which acts between the other hub and the shaft. torque is, if the tightening direction winding the one of the outer coil spring and the inner coil spring, both the coils such that the direction of opening the coil on the other hand are wound. As a result, regardless of the direction of the torque acting between the
[0003]
However, such a conventional bidirectional torque limiter has a problem that the outer diameter of the bidirectional torque limiter increases because the coil spring is double-wound in the radial direction.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to reduce the volume of the torque limiter compared to the torque capacity, to reduce the torque ripple, and to extend the life.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the present invention provides a first inner ring and a second inner ring that are coaxially arranged in the thrust direction, an outer ring that encompasses the outer circumferences of the first inner ring and the second inner ring, a first coil spring Ru Tei wound around the first inner ring of the outer circumference, in the bidirectional torque limiter and a second coil spring which is wound around the second inner ring of the outer periphery, one end of the outer ring the A cylindrical cage that is fitted to the second inner ring and connects the first and second coil springs includes the first and second coil springs, and the outer ring and the first and second coil springs. Each of the first and second coil springs is provided with a hook portion standing in the outer circumferential direction at one end thereof, and the cylindrical cage is the hook of the first coil spring. Part and the hook of the second coil spring And the slits are formed so as to extend in opposite directions with respect to the length direction from both ends of the cylindrical cage, and the rotational force in either direction is Proposed is a torque limiter characterized in that when the first inner ring is applied, the cylindrical retainer also rotates in the same direction, whereby one of the first and second coil springs is tightened and the other is loosened. .
[0010]
【Example】
An embodiment of a bidirectional torque limiter according to the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is an outer ring, 2 is an inner ring, 3 and 4 are coil springs (right-handed), 5 is a cage, 6 and 7 are coiled springs (left-handed), 8 is an inner ring, 9 is a lid, and 10 is bidirectional. Torque limiter. A shaft (not shown) is inserted in the center of the
[0011]
FIG. 2 is a detailed illustration of each component, which will be described in detail below. The
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The coil spring 4 has the same material structure as that of the
[0015]
The cage 5 is made of a thermoplastic resin like the
[0016]
The
[0017]
The first
[0018]
The
[0019]
Each component described above is assembled in the order shown in FIG. That is, the
[0020]
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the bidirectional torque limiter according to the present invention. FIG. 2 is a principle diagram in which only elements directly related to the operation explanation are extracted from FIG. 1, and the
[0021]
First, FIG. 3 (b), the first
[0022]
Conversely, FIG. 3 (c), the considered when the
[0023]
The coil spring 4 omitted in the description of FIG. 3 acts so as to be the sum of the torque of the
[0024]
In addition, since the hardness of the coil springs 3, 4, 6 and 7 is selected to be slightly lower than the hardness of the
[0025]
FIG. 4 is a sectional view of a second embodiment of the bidirectional torque limiter according to the present invention. 4, the same reference numerals as those in FIG. 1 correspond to the respective elements. In this embodiment, the cage 5 in the embodiment shown in FIG. 1 does not exist. Instead, a left-
[0026]
FIG. 5 is a sectional view of a third embodiment of the bidirectional torque limiter according to the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 4 correspond to the respective elements. In this embodiment, a coil spring 4 is further provided as compared with the embodiment shown in FIG. As with the
[0027]
The torque limiter described above is an embodiment of the present invention and can be freely modified within the scope of the gist of the present invention. For example, the number of turns of the coil spring is not limited to three and may be any number. In addition, the number of coil springs can be any number. Alternatively, the spring constant is not limited to a value that is symmetric with respect to the rotational direction, and may be a value that is different with respect to the rotational direction. Further, the inner rotor is not limited to the structure in which the shaft is attached to the center portion of the inner ring, but may be integrated with the shaft.
[0028]
【The invention's effect】
The present invention has the above-described features, and connects two inner rings coaxially arranged in the thrust direction, coil springs wound around each of these inner rings, and radial torques at the ends of these coil springs. Because it consists of means, etc., the shape does not become thick. Even when increasing the torque, it can be solved by winding a plurality of coil springs side by side, so the shape does not increase. Therefore, a bidirectional torque limiter with a small volume can be provided. In addition, the hardness of the sliding coil spring was set slightly lower than the hardness of the inner ring, and the wear during rotation was selected only on the coil spring side. Therefore, since only the coil spring side is worn, it becomes possible to suppress the torque ripple for a long time, and the life is also extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a bidirectional torque limiter according to the present invention.
FIG. 2 shows components of an embodiment of a bidirectional torque limiter according to the present invention.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of a bidirectional torque limiter according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a second embodiment of a bidirectional torque limiter according to the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a third embodiment of a bidirectional torque limiter according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
10 ... Bidirectional torque limiter
Claims (1)
前記外輪の一端は前記第2の内輪に嵌合されており,
前記第1,第2のコイルバネを連結する円筒状保持器が前記第1,第2のコイルバネを包括するように前記外輪と前記第1,第2のコイルバネとの間に備えられ,
前記第1,第2のコイルバネのそれぞれはいずれかの一端に外周方向に起立するフック部を備えており,
前記円筒状保持器は前記第1のコイルバネの前記フック部と前記第2のコイルバネの前記フック部とがそれぞれ係止される別々のスリットを有し,
これらスリットは前記円筒状保持器の両端からその長さ方向に対して互いに逆に延びるように形成され,
いずれかの方向の回転力が前記第1の内輪に加わるとき,同方向に前記円筒状保持器も回転することにより,前記第1,第2のコイルバネの内の一方が締まり,他方が緩むことを特徴とするトルクリミッタ。The first and the inner ring and the second inner ring disposed in the thrust direction by coaxially, these first inner ring and the outer ring to cover the outer periphery of the second inner ring, Tei wound around the first inner ring of the outer periphery a first coil spring that, in the two-way torque limiter and a second coil spring which is wound around the second inner ring outer periphery,
One end of the outer ring is fitted to the second inner ring,
A cylindrical retainer for connecting the first and second coil springs is provided between the outer ring and the first and second coil springs so as to cover the first and second coil springs;
Each of the first and second coil springs is provided with a hook portion standing up in the outer circumferential direction at one end,
The cylindrical cage has separate slits for locking the hook portion of the first coil spring and the hook portion of the second coil spring, respectively.
These slits are formed so as to extend in opposite directions with respect to the length direction from both ends of the cylindrical cage,
When rotational force in any direction is applied to the first inner ring, the cylindrical cage also rotates in the same direction, so that one of the first and second coil springs is tightened and the other is loosened. Torque limiter characterized by
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