JP4219294B2 - 振動吸収型トルクヒンジ又は振動吸収型トルクリミッタ - Google Patents

Description

この発明は、パソコンのディスプレイなどに加わる振動を抑制するのに適した振動吸収型トルクヒンジ、又は振動吸収型トルクリミッタに関する。

トルクヒンジ又はトルクリミッタは一般に、パソコンなどの結合部、ＯＡ機器などのプリンタ、複写機の紙送り、搬送、排出部分の機構などに用いられている。トルクヒンジ又はトルクリミッタを大きく分けると、機械的な摩擦によって所望の回転トルクが得られる接触式のものと、永久磁石の磁力を利用して所望の回転トルクを得る非接触式のトルクリミッタとがある。現在、用いられているトルクヒンジ又はトルクリミッタの多くは、低価格という面から接触式のものであり、種々の構造のものが提案されている。

主な接触式のトルクヒンジ又はトルクリミッタを挙げると、内輪部材又はシャフトにコイルバネを巻き付け、内輪部材又はシャフトとコイルバネとの間に発生する回転トルクを利用するもの（例えば、特許文献１参照）、ボールのような球面部材とその球面に加圧力を与えてその球面との間に発生する回転トルクを利用するもの（例えば、特許文献２参照）、円筒状の外輪部材とその中に圧入された弾性摩擦部材との間に発生する回転トルクを利用するもの（例えば、特許文献３参照）、円柱状のシャフトの周りに巻きつけられた板バネ部材を締め付けることによって、シャフトと板バネ部材との間に発生するトルクを利用するもの（例えば、特許文献４参照）、その他には極く一般的な円筒状の外輪部材と円筒状の内輪部材との間に発生する回転トルクを利用するトルクヒンジ又はトルクリミッタなどがあり、広く使われている。

上述のようなトルクヒンジ又はトルクリミッタをパソコンの本体部とディスプレイ部とを結合する機構などにトルクヒンジとして用いた場合に、いずれも所望の設定トルク値よりも小さな外力が加えられても外輪部材とシャフト部材（内輪部材）とは一緒に回転し、設定トルク値よりも大きな外力が加えられると外輪部材とシャフト部材（内輪部材）との間で初めて回転が生じる構造であるので、パソコンのディスプレイ部に衝撃が与えられると、その本体部に対してディスプレイ部が振動してしまうという問題がある。

自動車などの分野では、振動を抑制するためのトルクリミッタ付きダンパが開示されている（例えば、特許文献５参照）が、これはトルクリミッタとダンパとを組み合わせたものであり、構造が複雑で、小型軽量化、低下価格化などが難しい。
特開平０９−１１２５６８号公報 特開平０９−３２９１５３号公報 特開平１０−１３１９８０号公報 特開２０００−１３６８１９公報 特開２００３−１３９９２公報

従来の小型で低価格のトルクヒンジ又はトルクリミッタでは前述のような振動を減衰することは難しく、自動車などの分野では、このような振動を抑制するためのトルクリミッタ付きダンパが開示されている（例えば、特許文献５参照）が、これはトルクリミッタとダンパとを組み合わせたものであり、構造が複雑で、小型軽量化、低下価格化などが難しい。

本発明は、上述のような従来の課題を解決することを目的とし、簡単で小型化し易い構造で、パソコンのディスプレイ部などの振動を短時間で減衰させることができるトルクヒンジ又はトルクリミッタを提供する。

第１の発明は、前記課題を解決するため、内輪部材と、その内輪部材の外面との間にトルクを生じる内面を有する外輪部材であって、前記内輪部材の長さ方向に沿って並置される２個以上の外輪部材と、その外輪部材を収納し、かつその外輪部材と互いに係止し合うハウジング部材とからなり、２個以上の前記外輪部材の内の少なくとも１個と前記ハウジング部材とが相対的に所定範囲内で動けるように、前記外輪部材の前記凸部と前記ハウジング部材の前記凹部とが係合するトルクヒンジであって、２個以上の前記外輪部材は、その外面に、それぞれ前記内輪部材の回転方向に対してある幅を有する凸部を備え、前記ハウジング部材は、それぞれ前記外輪部材の前記凸部と係合する凹部を備え、前記外輪部材の前記凸部の幅と対応する前記ハウジング部材の前記凹部の幅との差が異なることを特徴とする振動吸収型トルクヒンジを提供する。

第２の発明は、前記第１の発明において、前記凸部が前記内輪部材の回転方向に対して互いに異なる幅を有するとき、前記凹部は前記内輪部材の回転方向に対して一定の幅を有することを特徴とする振動吸収型トルクヒンジを提案するものである。

第３の発明は、前記第１の発明において、前記凸部が前記内輪部材の回転方向に対して一定の幅を有するとき、前記凹部は前記内輪部材の回転方向に対して互いに異なる幅を有することを特徴とする振動吸収型トルクヒンジを提案するものである。

第４の発明は、内輪部材と、その内輪部材の外面との間にトルクを生じる内面を有する外輪部材であって、前記内輪部材の長さ方向に沿って並置される２個以上の外輪部材と、その外輪部材を収納し、かつその外輪部材と互いに係止し合うハウジング部材とからなり、２個以上の前記外輪部材の内の少なくとも１個と前記ハウジング部材とが相対的に所定範囲内で動けるように、前記外輪部材の前記凸部と前記ハウジング部材の前記凹部とが係合するトルクヒンジであって、２個以上の前記外輪部材は、その外面に、それぞれ前記内輪部材の回転方向に対してある幅を有する凹部を備え、前記ハウジング部材は、前記外輪部材の前記凹部と係合する凸部を備え、前記外輪部材の前記凹部の幅と対応する前記ハウジング部材の前記凸部の幅との差が異なることを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ提案するものである。

第５の発明は、前記第４の発明において、前記凹部が前記内輪部材の回転方向に対して互いに同じである幅を有するとき、前記凸部は前記内輪部材の回転方向に対して互いに異なる幅を有することを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ提案するものである。

第６の発明は、前記第４の発明において、前記凹部が前記内輪部材の回転方向に対して互いに異なる幅を有するとき、前記凸部は前記内輪部材の回転方向に対して互いに同じ幅を有することを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ提案するものである。

第７の発明は、前記第１の発明又は前記第４の発明において、前記凸部の幅と対応する前記凹部の幅との差が小さいほど、前記外輪部材と前記内輪部材間に発生する回転トルクを小さくする構造であることを特徴とする振動吸収型トルクヒンジを提案する。

第８の発明は、前記第１の発明ないし前記第７の発明のいずれかにおいて、前記凹部が一定で、大きな前記凸部を有する前記外輪部材ほど、又は前記凸部が一定で、小さな前記凹部を有する前記外輪部材ほど、前記外輪部材の内径と前記内輪部材の外径とが小さいことを特徴とする振動吸収型トルクヒンジを提案するものである。

第９の発明は、前記第１の発明ないし前記第８の発明のいずれかにおいて、前記外輪部材は所定の間隔で配置され、前記間隔には潤滑材が充填されていることを特徴とする振動吸収型トルクヒンジを提案するものである。

第１０の発明は、前記第１の発明ないし前記第９の発明のいずれかにおいて、２個以上の前記外輪部材の内の少なくとも１個と前記ハウジング部材とが、弾性材料を介して相対的に係止することを特徴とする振動吸収型トルクヒンジを提案するものである。

第１１の発明は、前記第１の発明ないし前記第１０の発明のいずれかにおいて、前記振動吸収型トルクヒンジが振動吸収型トルクリミッタであることを特徴とする振動吸収型トルクリミッタを提案するものである。

前記第１の発明によれば、簡単で小型化し易い構造であって、外力による振動を短時間で減衰させることができる振動減衰型のトルクヒンジ、又は振動減衰型のトルクリミッタを提供できる。また、前記第２の発明ないし前記第６の発明によれば、簡単な構造の凹部と凸部とによって、外輪部材とハウジング部材との間に所望の動きが可能な係止部を与えることができ、有効に外力による振動を短時間で減衰させることができる。

前記第７の発明又は前記第８の発明によれば、振動を減衰させ始めるトルクを調整できるので、小さな衝撃力による振動の抑制も可能である。

前記第９の発明によれば、外輪部材と外輪部材との間にワニス又はグリースのような潤滑材を充填しているので、長寿命で信頼性の高いトルクリミッタを提供することができる。

前記第１０の発明によれば、所望の弾性率を有する弾性材料を選択することによって、振動を所望の減衰率に近づけることができる。

前記第１１の発明によれば、上述のような振動減衰型のトルクヒンジと同様な特徴を有する振動減衰型のトルクリミッタを提供することができる。

[実施形態１]
図１ないし図４により本発明に係る第１の実施形態の振動減衰型トルクヒンジ１００について説明する。図１は、ハウジング部材を除いた振動減衰型トルクヒンジ１００の組み立て前の各部品を示す斜視図であり、図２はハウジング部材を除いた振動減衰型トルクヒンジ１００を説明するための図面である。図３は、図２を右側から見た図面を示し、図４は振動減衰型トルクヒンジ１００の上半分の断面を示す図面である。

この振動減衰型トルクヒンジ１００は、樹脂成型によって互いに一体に造られたシャフト部材１と３個の短円筒状の第１、第２、第３の内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃと、内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃそれぞれの外周面と摩擦による回転トルクを発生する短円筒状内周面を有する第１、第２、第３の外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃと、図３と図４とに示す円筒状のハウジング部材４とからなる。なお、一般的なもの同様に、ハウジング部材４の一部分は図示していない蓋部分からなる。

内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、中央部分でシャフト部材１によって結合されているものの、他の部分はほぼ一定の小さな間隔で離れており、これに伴い外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃもほぼ一定の小さな間隔で離れている。これら隣り合う内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃと外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃとの間の間隔によって形成されるスペースに必要に応じて、ワニス又はグリースのような潤滑材を充填する。外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃのそれぞれの外周面には、回転方向の幅が異なる凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃが形成されている。凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃの回転方向の幅はＷ１、Ｗ２、Ｗ３であり、これらの幅の間には、Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３の関係がある。凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃは外輪部材の形成時に一体的に形成されるのが好ましい。

この振動減衰型トルクヒンジ１００においては、内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃと外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃとの軸方向の長さは、図２に示すようにＬで皆等しく、内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃの外径と内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃとの内径とはＲでほぼ等しい。内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃの材質、外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃの材質はそれぞれ同じであるので、バラツキを除けば内輪部材２Ａと外輪部材３Ａとの間の回転トルク、内輪部材２Ｂと外輪部材３Ｂとの間の回転トルク、内輪部材２Ｃと外輪部材３Ｃとの間の回転トルクは、ほぼ互いに等しい回転トルク値Ｔｑである。

円筒状内面を有するハウジング部材４は、その円筒状内面に軸方向に延びる溝部又は凹部（以下、凹部という）６を備える。凹部６は、最も大きな凸部５Ａの幅Ｗ１とほぼ同じ大きさの幅Ｗを有する。外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃがハウジング部材４に収納されるとき、図３で外輪部材３Ｃと凸部５Ｃとの関係を示したように、外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃのそれぞれの凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃの少なくとも上半分程度はハウジング部材４の凹部６内に挿入される。凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃと凹部６とが外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃとハウジング部材４との係止部を形成する。最も幅の広い凸部５Ａはハウジング部材４の凹部６に、遊びが実質的に生じないように嵌挿される（Ｗ−Ｗ１＝０）。外輪部材３Ｂの凸部５Ｂは凹部６内においてＷ−Ｗ２の隙間があり、外輪部材３Ｃの凸部５Ｃは凹部６内においてＷ−Ｗ３の隙間がある。したがって、外輪部材３Ａの凸部５Ａは凹部６内において実質的に隙間が無く、外輪部材３Ｂの凸部５Ｂは凹部６内において小さな隙間Ｗ−Ｗ２を有し、外輪部材３Ｃの凸部５Ｃは凹部６内においてそれよりも大きな隙間Ｗ−Ｗ３を有する。後で説明するが、これらの隙間などが振動を吸収する働きを行う。

次に、この振動減衰型トルクヒンジ１００の動作について説明する。

ハウジング部材４は図示していない機器の本体部に固定され、シャフト部材１が図示しないディスプレイ（液晶）部に固定された状態で、所定の角度で開いているディスプレイ（液晶）部に衝撃力が加わったとする。前述のように、内輪部材２Ａと外輪部材３Ａとの間の回転トルク値はＴｑ、内輪部材２Ｂと外輪部材３Ｂとの間の回転トルク値もＴｑ、内輪部材２Ｃと外輪部材３Ｃとの間の回転トルク値もＴｑである。

（１）衝撃力により発生するトルクＴがトルク値Ｔｑより小さいとき。

衝撃力によるトルクがシャフト部材１に加わると、回転力が内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃを介して外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃに伝達されるが、外輪部材３Ａの凸部５Ａは凹部６内において実質的に隙間が無いから、外輪部材３Ａは動けず、かつ衝撃力により発生する回転トルクがトルク値Ｔｑよりも小さいから、内輪部材２Ａと外輪部材３Ａとでの間で回転が生じることも無い。したがって、外輪部材３Ｂ、３Ｃはハウジング部材４の凹部６内において前記隙間だけ動ける状態にあるものの、外輪部材３Ｂ、３Ｃも動けない。このことから、小さな衝撃力に対してはこの振動減衰型トルクヒンジ１００も従来のものと同様に振動を有効に減衰する働きを行わないが、衝撃力が小さい場合には振動も小さいので、無視することができる。

（２）衝撃力により発生する回転トルクＴが１Ｔｑ以上で、２Ｔｑよりも小さいとき。

衝撃力により発生する回転トルクＴが１Ｔｑ以上なので、ハウジング部材４に対して動けない外輪部材３Ａにあっては、その内輪部材２Ａと外輪部材３Ａとの間で回転が可能となる。内輪部材２Ｂ、２Ｃとこれらに結合されている外輪部材３Ｂ、３Ｃは、ハウジング部材４の凹部６内において外輪部材３Ｂの凸部５ＢがＷ−Ｗ２の小さな隙間だけ動けるので、シャフト部材１は回転するから、Ｗ−Ｗ２の小さな隙間に相当する微小な角度だけ回転する。したがって、同様に外輪部材３Ｂ、３ＣもＷ−Ｗ２の小さな隙間だけ回転する。外輪部材３Ｂ、３ＣがＷ−Ｗ２の小さな隙間だけ動くと、外輪部材３Ｂの凸部５Ｂがハウジング部材４の凹部６の壁に当接するので、外輪部材３Ｂ、３Ｃはハウジング部材４に対しそれ以上動けず、衝撃力により発生する回転トルクＴが１Ｔｑよりも大きく、２Ｔｑよりも小さいから、内輪部材２Ｂ、２Ｃと外輪部材３Ｂ、３Ｃとの間で回転が生じることはない。したがって、それ以上、シャフト部材１は回転できない。ここで、内輪部材２Ａと外輪部材３Ａとでの間の前記回転は、前述から分かるように、Ｗ−Ｗ２の小さな隙間に相当するものであり、好ましくは１〜２度程度の角度である。

つまり、Ｔｑ≦Ｔ＜２Ｔｑの回転トルクＴｑを発生する衝撃力が加わると、最初からハウジング部材４に係止している外輪部材３Ａと内輪部材２Ａとの間で微小な回転を生じ、その回転が外輪部材３Ｂ、３Ｃに伝達され、Ｗ−Ｗ２の小さな隙間だけ凸部５Ｂ、５Ｃがハウジング部材４の凹部６内で動くので、衝撃力に合わせてシャフト部材１がＷ−Ｗ２の小さな隙間に相当する角度だけ動くことができ、この動きが衝撃力を吸収して、振動を減衰する。

この点、従来の構造では内輪部材と外輪部材とは分割されておらず一個であり、回転トルク３Ｔｑ以上の外力が与えられなければ、内輪部材と外輪部材との間に回転が生じないので、回転トルク３Ｔｑよりも小さな外力に対しては内輪部材と外輪部材との間は固定であり、したがって、従来の構造のトルクヒンジ又はトルクリミッタでは回転トルク３Ｔｑよりも小さな衝撃力を吸収して減衰する働きは一切行わない。

（３）衝撃力により発生する回転トルクＴが２Ｔｑ以上で、３Ｔｑよりも小さいとき。

衝撃力により発生する回転トルクＴが２Ｔｑ以上であるので、ハウジング部材４に対して動けない外輪部材３Ａにあっては、前述のように、その内輪部材２Ａと外輪部材３Ａとの間で回転（隙間Ｗ−Ｗ２に相当する）が生じる。この回転によって、シャフト部材１が回転するから、内輪部材２Ｂに結合されている外輪部材３Ｂは、先ずハウジング部材４に対して凹部６内におけるＷ−Ｗ２の小さな隙間だけ動く。外輪部材３Ｂは、Ｗ−Ｗ２の小さな隙間以上はハウジング部材４に対しそれ以上動けないから、次に２Ｔｑを越える外力によって内輪部材２Ｂと外輪部材３Ｂとの間で回転が生じる。この回転は、外輪部材３Ｃの凸部５Ｃがハウジング部材４の凹部６内で動けることができるＷ２−Ｗ３の間隙に相当する角度である。しかし、加えられる外力は３Ｔｑの回転トルクを越えないから、第３番目の内輪部材２Ｃと外輪部材３Ｃとの間には１Ｔｑよりも小さな回転トルクがかかるだけであり、したがって、内輪部材２Ｃと外輪部材３Ｃとの間では回転が生じない。

つまり、２Ｔｑ≦Ｔ＜３Ｔｑの関係にある回転トルクＴを生じる衝撃力がシャフト部材１にかけられると、その衝撃力が大きくなるに従って、第１番目の内輪部材２Ａと外輪部材３Ａとの間では回転が生じ、次に第２番目の内輪部材２Ｂと外輪部材３Ｂとの間で回転が生じる。結局、シャフト部材１は、ハウジング部材４の凹部６の幅Ｗから外輪部材３Ｃの凸部５Ｃの幅Ｗ３との差（Ｗ−Ｗ３）に相当する角度だけ双方向に回転（好ましくは２〜４度の角度）することができ、この回転動作が加えられる衝撃力を吸収して減衰させる。

（４）衝撃力により発生する回転トルクＴが３Ｔｑ以上のとき。

衝撃力により発生する回転トルクＴが３Ｔｑ以上の場合には、衝撃力が増大する過程で、Ｔ＜３Ｔｑの間では、前記（３）項のように動作し、振動を減衰するよう働くので説明を省く。回転トルクＴが３Ｔｑ以上になると、第３番目の内輪部材２Ｃと外輪部材３Ｃとの間でも回転が生じ、すべての内輪部材２Ａ〜２Ｃと外輪部材３Ａ〜３Ｃとの間で回転が生じるので、シャフト部材１は角度制限されることなく回転する。このトルク領域の動作は、従来構造のものと同様である。

したがって、この振動減衰型トルクヒンジ１００では、従来構造のトルクヒンジの設定トルク値の１／３から設定トルクまでの大きさの衝撃力を吸収し、減衰させることができる。なお、以上の説明では、振動減衰型トルクヒンジとして説明したが、振動減衰型トルクリミッタであっても勿論よい。

[実施形態２]
図５によって、本発明の実施形態２に係る振動減衰型トルクヒンジ２００について説明する。振動減衰型トルクヒンジ２００は、シャフト部材と内輪部材との構造は図１の構造と同様であり、各外輪部材の外周に凹部、ハウジング部材の内周側に凸部を設けた以外は振動減衰型トルクヒンジ１００と同じである。図５は、各外輪部材の凹部と、ハウジング部材の凸部との関係を示す図であり、シャフト部材と内輪部材とについては図示するのを省略している。

図５（Ａ）は、外輪部材３Ａの外周面に設けた凹部７Ａとハウジング部材４の内周面に設けたその長さ方向に延びる一本の凸部８との関係を示している。凸部８はどの部分でもほぼ同じ幅であり、その幅はＦである。外輪部材３Ａの凹部７ＡはＦとほぼ同じ幅のＦ１を有する。したがって、外輪部材３Ａがハウジング部材４に収納されるとき、ハウジング部材４の凸部８の少なくともその下半分程度が外輪部材３Ａの凹部７Ａに遊びが実質的に生じないように嵌挿される。なお、９は、外輪部材３Ａ〜３Ｂの外周面とハウジング部材４の内周面との間の間隙を示す。図５では、この間隙９は大きく見えるが、実際は微小又はほぼゼロであり、外輪部材３Ａ〜３Ｂの外周面とハウジング部材４の内周面とは接触していてもよい。小さな外力で、外輪部材３Ａ〜３Ｂの外周面がハウジング部材４の内周面に対して動ける程度のトルクで当接していても良い。外輪部材３Ａ〜３Ｂの外周面とハウジング部材４の内周面との間の間隙については、特に説明しなかったが、振動減衰型トルクヒンジ１００も同様である。

図５（Ｂ）は、外輪部材３Ｂの外周面に設けた凹部７Ｂとハウジング部材４の凸部８との関係を示している。凹部７Ｂは、幅Ｆ１よりも大きな幅Ｆ２を有する。凸部８の幅はＦであるから、凸部８は凹部７ＢにおいてＦ２−Ｆだけ動くことができる。

図５（Ｃ）は、外輪部材３Ｃの外周面に設けた凹部７Ｃとハウジング部材４の凸部８との関係を示している。凹部７Ｃは、幅Ｆ２よりも大きな幅Ｆ３を有する。凸部８の幅はＦであるから、凸部８は凹部７ＣにおいてＦ３−Ｆだけ動くことができる。

振動減衰型トルクヒンジ２００の動作については、凹部と凸部とが逆になっただけであり、振動減衰型トルクヒンジ１００と同様な動作を行い、効果も同じであるので、説明を省略する。

[実施形態３]
図６に示す本発明の実施形態３である振動減衰型トルクヒンジ３００は、振動減衰型トルクヒンジ１００の変形である。振動減衰型トルクヒンジ３００が振動減衰型トルクヒンジ１００と異なるところは、外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃの内径がそれぞれ異なり、これに伴い内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃの外径も異なるので、外輪部材３Ａと内輪部材２Ａとの間に発生する回転トルクＴａ、外輪部材３Ｂと内輪部材２Ｂとの間に発生する回転トルクＴｂ、外輪部材３Ｃと内輪部材２Ｃとの間に発生する回転トルクＴｃがそれぞれ異なる点である。なお、外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃの材質と軸方向の長さＬは互いに等しく、内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃの材質と軸方向の長さＬは互いに等しい。

外輪部材３Ａの内径と内輪部材２Ａの外径とはほぼ等しく、Ｒ１である。外輪部材３Ｂの内径と内輪部材２Ｂの外径とはほぼ等しく、Ｒ２である。外輪部材３Ｃの内径と内輪部材２Ｃの外径とはほぼ等しく、Ｒ３である。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はＲ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係にあり、それぞれの外輪部材と内輪部材との接触面積は、径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に依存するから、それぞれの外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃと内輪部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃとの間に生じる回転トルクは径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の大きさに依存し、Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃとなる。

外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃのそれぞれの外周面に形成された凸部３Ａ、３Ｂ、３Ｃは振動減衰型トルクヒンジ１００と同様に、それぞれ幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３（Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３）を有し、図示しないハウジング部材はＷ１とほぼ等しい幅Ｗの凹部を有する。したがって、動作は振動減衰型トルクヒンジ１００と同じであるが、最初からハウジング部材４に係止されている外輪部材３Ａと内輪部材２Ａとの間に発生する回転トルクＴａが、前述の衝撃力によって与えられる回転トルクＴｑよりも小さいとすれば、回転トルクＴｑよりも小さな衝撃力でシャフト部材１はＷ−Ｗ２だけ回転して衝撃力を吸収し、減衰させる。また、Ｔｂ＝Ｔｑであるとすれば、２Ｔｑよりも小さな衝撃力でも外輪部材３Ａ、３Ｂと内輪部材２Ａ、２Ｂとの間で回転力が発生し、振動を吸収して減衰させる。そして、Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＝３Ｔｑとすれば、振動減衰型トルクヒンジ３００は振動減衰型トルクヒンジ１００と同じ所定のトルク値をもつことになる。

この実施形態では、外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃが順に大きくなっているので、外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃをハウジング部材に装着し易い。

[実施形態４]
次に本発明の実施形態４に係る振動減衰型トルクヒンジ４００を図７によって説明する。振動減衰型トルクヒンジ３００では、外輪部材の内径と内輪部の外径とを別々なものにすることによって、各外輪部材と内輪部材との回転トルクを変えたが、振動減衰型トルクヒンジ４００では、各外輪部材の内径と各内輪部材の外径とをすべてほぼ同一の径Ｒにし、各外輪部材と各内輪部材の軸方向の長さを別々にしてそれぞれの回転トルクＴａ、Ｔｂ、Ｔｃを別々にしていることが特徴である。

外輪部材３Ａと内輪部材２Ａとの軸方向の長さはＬ１、外輪部材３Ｂと内輪部材２Ｂとの軸方向の長さはＬ３、外輪部材３Ｃと内輪部材２Ｃとの軸方向の長さはＬ２であり、これらの長さの関係は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３である。したがって、外輪部材３Ａと内輪部材２Ａとの回転トルクＴａが最も小さく、外輪部材３Ｂと内輪部材２Ｂとの回転トルクＴｂが最も大きくなる。

また、最も長さの短いＬ１の外輪部材３Ａの外周面に形成されている凸部５Ａの幅が最も大きくＷ１であり、外輪部材３Ｃの外周面に形成されている凸部５Ｃの幅はＷ２である。最も長さの大きいＬ３の外輪部材３Ａの外周面に形成されている凸部５Ｂの幅が最も小さくＷ３である。

前述と同様に、図示しないハウジング部材は最も幅の大きなＷ１とほぼ等しい幅Ｗの凹部を有する。したがって、動作は振動減衰型トルクヒンジ１００と同じであるが、最初からハウジング部材４に係止されている外輪部材３Ａと内輪部材２Ａとの間に発生する回転トルクＴａが、前述の外力により与えられる回転トルクＴｑよりも小さいとすれば、回転トルクＴｑよりも小さな衝撃力でシャフト部材１はＷ−Ｗ２だけ回転して衝撃力を吸収し、減衰させる。また、Ｔｂ＝Ｔｑであるとすれば、２Ｔｑよりも小さな衝撃力でも外輪部材３Ａ、３Ｃと内輪部材２Ａ、２Ｃとの間で回転力が発生し、更にＷ２−Ｗ３動いて、振動を吸収し、減衰させる。そして、Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＝３Ｔｑとすれば、振動減衰型トルクヒンジ４００は振動減衰型トルクヒンジ１００と同じ所定のトルク値をもつことになり、通常のトルクリミッタと同様な動作を行う。

[実施形態５]
次に本発明の実施形態５に係る第５の振動減衰型トルクヒンジ５００を図８によって説明する。

振動減衰型トルクヒンジ５００では、適当な直径の太さを有するシャフト部材１そのものを内輪部材としても用いており、シャフト部材１の円柱状外周面と３個の外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃとの間に生じる回転トルクを利用するトルクリミッタである。

３個の外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃと、これら外輪部材それぞれの一部分から延びている凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃとは鍵形状の外郭を形成している。凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃの幅については、前述の実施形態１００と同様であり、シャフト部材１の回転方向を凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃの幅とすると、それらの幅は異なる。シャフト部材の長さ方向を凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃの厚みとすると、それらの厚みは同じである。それらの厚みについては、第４の振動減衰型トルクヒンジ４００の構造を組み合わせることができる。

ハウジング部材４は、食パン形状又は蒲鉾形状の外郭を有し、鍵形状である３個の外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃと凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃとを収納する。凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃを収納する凹部６は、前述の実施形態と同様に、凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃの内の最大の幅よりも若干大きな幅を有する。凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃの底辺は凹部６の底部に接触していてもよい。この振動減衰型トルクヒンジ５００では、凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃの内の最大の幅を有する凸部を凹部６に圧入することによって、シャフト部材１と外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃと凸部５Ａ、５Ｂ、５Ｃとをハウジング部材４に固定した簡便な構造のトルクリミッタとすることができる。

この振動減衰型トルクヒンジ５００の動作については、前述の実施形態のものと同様であるので、説明を省略する。

以上述べた実施形態では、外輪部材と内輪部材とをいずれも３個のもので述べたが、それぞれ２個又は４個以上であっても勿論よい。

また、シャフト部材と内輪部材とを樹脂材料で一体成型する例について述べたが、シャフト部材を装着できる中央孔を有する内輪部材を用いて振動減衰型トルクヒンジを組み立てておき、必要時にシャフト部材を内輪部材の中央孔に装着してもよい。

外輪部材の外周面又はハウジング部材の内周面に設けられた凸部は、外輪部材又はハウジング部材の形成時に一体的に形成されるのが好ましい。

必要に応じて、前記凹部と凸部の双方の幅を異ならせ、これらを組み合わせても勿論よい。

更にまた、図示しないが、前記凹部と凸部との間の間隙を調整すると共に、その間隙に適当な弾性率を有するゴムなどのような弾性材料を装着しておくことにより、振動の減衰を調整することができる。

以上の実施形態ではいずれも振動吸収型トルクヒンジについて述べたが、まったく同様にして振動吸収型トルクリミッタとしても用いることができる。

なお、以上述べた実施形態では、各外輪部材、ハウジング部材の１箇所に凸部又は凹部を設けただけであるが、必要に応じて２箇所以上に設けても構わない。

更にまた、以上の実施形態では、いずれも凹部を一箇所に設けただけであり、また、凸部を各外輪部材のほぼ同一箇所に設けたが、それぞれの凸部の幅に合った幅の凹部を凸部の個数だけ設け、凸部と凹部とを一対として、各対の凸部と凹部との位置を互いにずらしてもよい。また、すべての凸部と凹部との幅の差が必ずしも異なる必要はなく、それらの幅の差が等しいものがあっても構わない。

発明に係る実施形態１の振動吸収型トルクヒンジ１００（ハウジング部材を除いてある）を示す斜視図である。 振動吸収型トルクヒンジ１００を説明するための図面である。 振動吸収型トルクヒンジ１００を説明するための図面である。 振動吸収型トルクヒンジ１００の断面を示す図面である。図１に示したトルクリミッタ１００に用いられる内輪部材を正面から見た図である。 本発明の実施形態２に係る振動吸収型トルクヒンジ２００を説明するための図である。 発明の実施形態３に係る振動吸収型トルクヒンジ３００を説明するための図である。 発明の実施形態４に係る振動吸収型トルクヒンジ４００を説明するための図である。 発明の実施形態５に係る振動吸収型トルクヒンジ５００を説明するための図である。

符号の説明

１・・・シャフト部材
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ・・・内輪部材
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ・・・外輪部材
４・・・ハウジング部材
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・凸部
６・・・ハウジング部材４の凹部
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ・・・外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃの凹部
８・・・ハウジング部材４の凸部
９・・・外輪部材３Ａ、３Ｂ、３Ｃとハウジング部材４との間隙

Claims (11)

1. 内輪部材と、
   該内輪部材の外面との間にトルクを生じる内面を有する外輪部材であって、前記内輪部材の長さ方向に沿って並置される２個以上の外輪部材と、
   該外輪部材を収納し、かつ該外輪部材と互いに係止し合うハウジング部材と、
   からなり、
   ２個以上の前記外輪部材の内の少なくとも１個と前記ハウジング部材とが相対的に所定範囲内で動けるように、前記外輪部材の前記凸部と前記ハウジング部材の前記凹部とが係合するトルクヒンジであって、
   ２個以上の前記外輪部材は、その外面に、それぞれ前記内輪部材の回転方向に対してある幅を有する凸部を備え、
   前記ハウジング部材は、それぞれ前記外輪部材の前記凸部と係合する凹部を備え、
   前記外輪部材の前記凸部の幅と対応する前記ハウジング部材の前記凹部の幅との差が異なることを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ。
2. 請求項１において、
   前記凸部が前記内輪部材の回転方向に対して互いに異なる幅を有するとき、前記凹部は前記内輪部材の回転方向に対して一定の幅を有することを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ。
3. 請求項１において、
   前記凸部が前記内輪部材の回転方向に対して一定の幅を有するとき、前記凹部は前記内輪部材の回転方向に対して互いに異なる幅を有することを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ。
4. 内輪部材と、
   該内輪部材の外面との間にトルクを生じる内面を有する外輪部材であって、前記内輪部材の長さ方向に沿って並置される２個以上の外輪部材と、
   該外輪部材を収納し、かつ該外輪部材と互いに係止し合うハウジング部材と、
   からなり、
   ２個以上の前記外輪部材の内の少なくとも１個と前記ハウジング部材とが相対的に所定範囲内で動けるように、前記外輪部材の前記凸部と前記ハウジング部材の前記凹部とが係合するトルクヒンジであって、
   ２個以上の前記外輪部材は、その外面に、それぞれ前記内輪部材の回転方向に対してある幅を有する凹部を備え、
   前記ハウジング部材は、前記外輪部材の前記凹部と係合する凸部を備え、
   前記外輪部材の前記凹部の幅と対応する前記ハウジング部材の前記凸部の幅との差が異なることを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ。
5. 請求項４において、
   前記凹部が前記内輪部材の回転方向に対して互いに同じである幅を有するとき、前記凸部は前記内輪部材の回転方向に対して互いに異なる幅を有することを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ。
6. 請求項４において、
   前記凹部が前記内輪部材の回転方向に対して互いに異なる幅を有するとき、前記凸部は前記内輪部材の回転方向に対して互いに同じ幅を有することを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ。
7. 請求項１又は請求項４において、
   前記凸部の幅と対応する前記凹部の幅との差が小さいほど、前記外輪部材と前記内輪部材間に発生する回転トルクを小さくする構造であることを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、
   前記凹部が一定で、大きな前記凸部を有する前記外輪部材ほど、又は前記凸部が一定で、小さな前記凹部を有する前記外輪部材ほど、前記外輪部材の内径と前記内輪部材の外径とが小さいことを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかにおいて、
   前記外輪部材は所定の間隔で配置され、前記間隔には潤滑材が充填されていることを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかにおいて、
    ２個以上の前記外輪部材の内の少なくとも１個と前記ハウジング部材とが、弾性材料を介して相対的に係止することを特徴とする振動吸収型トルクヒンジ。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれかにおいて、
    前記振動吸収型トルクヒンジが振動吸収型トルクリミッタであることを特徴とする振動吸収型トルクリミッタ。
    

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