JP4073560B2 - 軸受機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、双方向に伝達される回転に伴う負荷トルクをそれぞれ設定値以下に制限する機能等を有する軸受機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、ラップトップ型パソコンやさらに小形のいわゆるモバイル型の情報端末機器などの液晶表示部を兼ねた蓋の軸受機構部については、蓋に働く重みによる回転トルクよりもその軸受機構部のトルク値が大きくなるようにトルク制限値を設定することにより、蓋を任意の位置に停止させることが行われている。
【0003】
このような用途に用いられる従来の軸受機構としては、最も単純な一端が開放された板ばね形状のもので、その板ばねの自由時の大きさがシャフトの外径よりわずかに小さい内径の板ばねを巻く形のものがあるが、この形のものは予圧を所定の偏差の範囲に管理することが必ずしも容易とはいえない。また、別の形式の従来のトルク制限機能を有する軸受機構として、シャフトとこのシャフトの周りを巻く板ばねの間に、プラスチック材等の摺動部材をはさみ込む形のものがあるが、この形のものは材料の点数が増加することや、その摺動部材の材質によっては温度変化に対する特性変化の問題が残る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、小形軽量な構造の双方向性のトルク制限機能を有する軸受機構であって、その軸受機構の回転によるトルク設定値の変化分であるトルクリップルを小さくすることを目的とする。また、そのトルクの設定調整が容易で安定なものを提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明では、第1の手段として、金属製のシャフトと弾性特性に富む板ばねとからなる軸受機構であって、前記板ばねは、前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部と、その巻き付け部の内面に備えられた突起と、前記巻き付け部の一端から前記シャフトのラジアル方向に伸びる底面部とを備え、前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、多数の前記突起が前記シャフトに常に接触していることにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構を提案するものである。この手段により、巻き付け部の内面に備えた突起とシャフトとの間に摩擦接触の形状によって、よりトルクの変化分を抑えることができる。また、接触部分が全て金属であり、温度的に安定し、トルクの設定値が安定する。
【0006】
また、第2の手段として、金属製のシャフトと弾性特性に富む板ばねとからなる軸受機構であって、前記板ばねは、前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部と、その巻き付け部の内面に備えられた突起と、前記巻き付け部の両端から前記シャフトのラジアル方向に互いに対向するように伸びる上面部と底面部とを備え、これら上面部と底面部は締め付け手段で締め付けられ、前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、多数の前記突起が前記シャフトに常に接触していることにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構を提案するものである。この手段によると、上記第1の手段における効果に加えてトルク値の設定調整がより容易で安定なものとなる。
【0007】
第3の手段として、金属製のシャフトと弾性特性に富む第1の板ばねと弾性特性に富む第2の板ばねとからなる軸受機構であって、前記第2の板ばねは前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部とその巻き付け部の内面又は外面に形成された突起とを備え、前記第1の板ばねは前記第2の板ばねの前記巻き付け部の外周に巻き付けられる巻き付け部とこの前記巻き付け部の両端から前記シャフトのラジアル方向に互いに対向するように伸びる上面部と底面部とを備え、これら上面部と底面部は締め付け手段で締め付けられ、前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、多数の前記突起が前記シャフトに常に接触していることにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構を提案するものである。この手段によると、上記第2の手段に加えて、突起を有する金属板の製作の工程上の都合がよい場合がある。
【0009】
第4の手段として、上記の第2の手段又は第3の手段に加えて、締め付け手段として、互いに対向する上面部と底面部に貫通する穴にねじと雌ねじ部とにより締め付けてなることを提案するものである。この手段により、トルク値の調整がより容易にかつ安定する。
【0010】
第5の手段として、上記の第2の手段又は第3の手段に加えて、前記締め付け手段が、前記互いに対向する上面部と底面部とを溶接により固定することを特徴とする軸受機構を提案するものである。この手段により、トルク値の調整がより容易にかつ安定する。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係るトルクリミッタの機能を有する軸受機構の実施の形態を示す図であり、図1(a) は平面図、図1(b) は側面図、図1(c) は側面の部分拡大図である。この軸受機構1は、大きく分けてシャフト3と板ばね5とネジ71などの締めつけ手段とからなる。シャフト3は金属製の丸棒で直径数・のものである。板ばね5は、例えば厚さ0.5・程の弾性に富むばね用金属材料で作られ、上面部51と巻き付け部52と底面部53とからなり、上面部51と巻き付け部52とは同じ巾寸法であり、底面部53の部分は両側に広い巾寸法を有していて、取り付け用の穴58を両側に穿ってある。上面部51には2個の穴56が穿ってあり、この穴56に対応した底面部53の位置のにはそれぞれ穴57が穿ってある。この穴57にはいわゆるバーリングという縁材の突き出し加工してその内周に雌ねじ部72を形成している。
【0012】
本発明の特徴の一つである一様な高さの突起55が、巻き付け部52の内面には形成されている。なお、ここで一様の高さとは、通常の製造上の公差を含むことを意味する。本発明の特徴である一様な高さの突起55を間隔をおいて多数並べてあり、異なる位置の各突起55の間隔は弾性に富む金属材料で結ばれているので、各突起55の高さがわずかに異なっていても、その間の弾性によって補われて全ての突起55の表面がシャフト3の表面に常に接触する。したがって、回転又は停止に伴ってシャフト3と板ばね5との間の接触関係は常に一様であるためトルクリップルが小さくなる。
【0013】
この軸受機構1はシャフト3を板ばね5の巻き付け部52に圧入して、上面部51と底面部53との間にわずかな間隙部54を形成するようにしてねじ71を穴56と57を貫通して雌ねじ部72にねじ締めする。このねじによる締め付け手段は、トルクを連続的かつ安定に調整できるものである。なお、コストを低減させるためには、締め付け手段としてリベット等に置き換えてもよい。また、雌ねじ部72の形状は別にナット等を底面部53に係止してもよい。あるいはスポット溶接にすることにより所定のトルク値になるよう固定することもできる。
【0014】
図2は、本発明に係るトルクリミッタの機能を有する軸受機構における板ばね5の巻き付け部52の一様な高さの突起55の形状の例を示す図である。図2(d) は突起がそれぞれ間隔をおいた小円の連続模様のものである。図2(e) は鈎状の間隔をおいた連続模様のものであり、図2(f) は、細かい井桁の連続模様であり、図2(g) は、矩形状の突起を間隔をおいて連続模様としたものである。これらは、いずれもシャフト3と板ばね5との間の摩擦を増加したりトルクリップルを抑えるのに有効に作用する。
【0015】
この摩擦力を付与するのに、別の手段も考えられる。つまり巻き付け部52には突起を設けず、シャフト3の表面で巻き付け部52と対向する部分の方に突起を設けるものである。シャフト3に突起を設けるには、いわゆるローレット加工することにより得られる。
【0016】
なお、オイルやグリース等の潤滑剤を巻き付け部52の内面に施して、摩擦力と潤滑作用とを程よく得るようにする。
【0017】
図3は、本発明に係る軸受機構の実施の形態の動作トルクを説明するための図であり、ある一定速度で回転させたときの回転角度とトルクとの関係の示した特性図である。実線は本発明による軸受機構の特性を示し、破線は従来のトルクリミッタの機能を有する軸受機構の一例の特性を示す。回転角度のゼロの回転当初のわずかな角度まではトルクは急上昇して、静止最大トルクTsを超えると一旦トルクが減少して動トルクTmの領域が続く。この動トルクTmの領域において、回転角度の進みとともにトルク値が上下に周期的に変動を繰り返すが、この変動巾をトルクリップルとして、問題にするものであり、実線で示す本発明に係る軸受機構のトルクリップルは、従来のそれと比べて小さくなっている。
【0018】
図4は、本発明に係る軸受機構の最も単純な実施の形態であって、その側面の部分拡大図を示す。図1に示す実施の形態との相違点は、板ばね5については、巻き付け部52と底面部53とからなり、上面部に相当する部分は省かれている。巻き付け部52の内側には突起55については、図1に示す実施の形態と同様に設けてある。この実施の形態では、板ばね5の締め付け力は始めから固定されており、その締め付け力の設定をあらかじめ好ましい値の許容値内におさめることにより、簡素で経済的な軸受機構を得ることができる。突起55とシャフト3との摩擦とトルクの性質については図1に示す実施の形態と同様に作用するものである。
【0019】
図5は、本発明に係る軸受機構の他の実施の形態であって、その側面の部分拡大図を示す。図1に示す実施の形態との相違点は、板ばね5の巻き付け部52において、その内面に第2の板ばね4を配設して、この第2の板ばね4の内面に突起45を設けるものである。この突起45は、図1に示す突起55と同様な作用をするものである。この実施の形態は、ほぼ一様に突起45を設けた板ばね4をあらかじめ1回の工程でまとめて製作しておくことができるので、工程上の都合がよい。この実施の形態では、板ばね4とシャフト3との間に発生するトルクを利用するものであるが、板ばね4の外面に突起を設けて、板ばね4と板ばね5との間に発生するトルクを利用することもできる。
【0020】
以上述べたように本発明によれば、部品点数が少ないために組み立てとトルクの設定が容易で、小形かつ低コストの双方向のトルクリミッタの機能を有する軸受機構を提供することができ、またトルクリップルをより小さくできる。また、金属同志のすべり摩擦によるので、温度変化に対する特性は安定している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る軸受機構の実施の形態を示す図である。
【図2】 本発明に係る軸受機構における板ばねの巻き付け部の突起の形状の例を示す図である。
【図3】 本発明に係る軸受機構の実施の形態の動作トルクを説明するための図である。
【図4】 本発明に係る軸受機構の最も単純な実施の形態であって、その側面の部分拡大図を示す。
【図5】 本発明に係る軸受機構の実施の形態であって、その側面の部分拡大図を示す。
【符号の説明】
1…軸受機構 3…シャフト 4…板ばね 5…板ばね 45…突起
51…上面部 52…巻き付け部 53…底面部 54…空隙部
55…突起 56、57、58…穴 71…ねじ 72…雌ねじ部
Claims (5)
- 金属製のシャフトと弾性特性に富む板ばねとからなる軸受機構であって、前記板ばねは、前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部と、その巻き付け部の内面に備えられた突起と、前記巻き付け部の一端から前記シャフトのラジアル方向に伸びる底面部とを備え、
前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、
多数の前記突起が前記シャフトに常に接触していることにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構。 - 金属製のシャフトと弾性特性に富む板ばねとからなる軸受機構であって、前記板ばねは、前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部と、その巻き付け部の内面に備えられた突起と、前記巻き付け部の両端から前記シャフトのラジアル方向に互いに対向するように伸びる上面部と底面部とを備え、これら上面部と底面部は締め付け手段で締め付けられ、
前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、
多数の前記突起が前記シャフトに常に接触することにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構。 - 金属製のシャフトと弾性特性に富む第1の板ばねと弾性特性に富む第2の板ばねとからなる軸受機構であって、前記第2の板ばねは前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部とその巻き付け部の内面又は外面に形成された突起とを備え、前記第1の板ばねは前記第2の板ばねの前記巻き付け部の外周に巻き付けられる巻き付け部とこの前記巻き付け部の両端から前記シャフトのラジアル方向に互いに対向するように伸びる上面部と底面部とを備え、これら上面部と底面部は締め付け手段で締め付けられ、
前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、
多数の前記突起が前記シャフトに常に接触していることにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構。 - 前記締め付け手段が、前記互いに対向する上面部と底面部に貫通する穴にねじと雌ねじ部とにより締め付けてなることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の軸受機構。
- 前記締め付け手段が、前記互いに対向する上面部と底面部とを溶接により固定することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の軸受機構。
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