JP4596502B2

JP4596502B2 - 双方向トルクリミッタ

Info

Publication number: JP4596502B2
Application number: JP2000339797A
Authority: JP
Inventors: 泰之高山
Original assignee: Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2020-11-08
Also published as: JP2002147499A

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であって、正方向のトルク値と逆方向のトルク値とを独立に設定できるような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５−８７１５５号公報に開示されている発明の構造のものがある。すなわち、バネ座リング、Ｃ型リングバネ、コイルバネ及び外リングにより構成され、バネ座リングをトルク伝達軸にＣ型リングバネをすきま嵌めし、バネ座リングとＣ型リングバネの外径面にコイルバネを巻き付け、そのコイルばねの外側に外リングを嵌めるとともに、その外リングをバネ座リングに固定し、コイルバネの一端をバネ座リングに、またその他端を外側リングにそれぞれ係合し、Ｃ型リングバネにトルク伝達部材を係合してある正逆回転トルクリミッタが示されている。
【０００３】
また、本件出願人と同一人により、特許出願された発明に係る特開平９−５３６４９号公報に開示されている構造のものもある。すなわち、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の内輪の外側を包括する外輪であつてこの第２の内輪にその一端が嵌合する外輪と、第１の内輪の外周に巻かれるコイルバネと、このコイルバネと逆方向に巻かれる第２の内輪の外周のコイルバネと、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連結手段とからなる双方向トルクリミッタが提案されている。
【０００４】
さらに、本件出願人と同一人により、特許出願された発明に係る特開平９−１６６１５３号公報に開示されている構造のものもある。すなわち、内筒と内筒の外側に位置する外筒と、内筒の外側に位置するシールドと、内筒の外面と外筒の内面との間にあって内筒の外面に巻かれた第１コイル部と、内筒の外面とシールドの内面との間にあって、内筒の外面に第１のコイル部と逆方向に巻かれた第２コイル部とからなり、第１コイル部の端部は外筒に係止され、外部からシールドを通して外筒に伝達される双方向の回転トルクが内筒の外面と第１コイル部又は第２コイル部との間の滑りで制限されることを特徴とする双方向トルクリミッタが提案されている。
【０００５】
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おいて、第１のものは、簡素な構造ではある反面、正方向のトルク値と逆方向のトルク値とは、ほぼ同一の値であり、第２のものは、正方向のトルク値と逆方向のトルク値とを独立に設定可能ではあるが、その反面、構造がかなり複雑となる問題があった。また、第３のものは、正方向と逆方向のトルク値の設定については自由独立ではあるが、シールドがトルク伝達の要素を兼ねているため、製作上の制限条件が必ずしもないとはいえない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、双方向トルクリミッタにおいて、正方向のトルク値と逆方向のトルク値とを独立に設定可能とするとともに、製作容易で簡素な構造の双方向トルクリミッタを得ることを課題とする。
【０００７】
【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、第１の手段として以下の手段を提案するものである。外周面と両端部を有する内輪と；この内輪の外周面に締まり嵌めに巻いた第１のコイルスプリングであって、その一方の端部に係止部を有する第１のコイルスプリングと；前記内輪の外周に締まり嵌めに巻いた第２のコイルスプリングであって、前記第１のコイルスプリングと逆方向に巻かれるとともにその一方の端部に係止部を有する第２のコイルスプリングと；円筒形状の外輪であって、前記内輪の一方の端部に嵌合する嵌合部と、内周面と、この内周面に設けて前記第１のコイルスプリングの係止部を係止する係着部と、開口部とを有する外輪と；側輪であって、円筒部とフランジ部とこのフランジ部に設けた前記第２のコイルスプリングの係止部を係止する係着部と前記内輪の他方の端部に嵌合する嵌合部とを有する側輪と；シールドであって、前記側輪の外周を軸支するとともに、前記外輪の開口部に嵌合するシールドと；からなる双方向トルクリミッタであって、前記外輪及び前記側輪には、それぞれ、それらの嵌合部によって回動可能に嵌合された前記内輪の前記一方の端部及び他方の端部を内包すると共に前記内輪の内周を密閉強化する内包環が設けられていることを特徴とする双方向トルクリミッタを提案するものである。

【０００８】
第２の手段として、前記第１のコイルスプリングと第２のコイルスプリングとの間にスペーサを備えることを提案するものである。
【０００９】
第３の手段として、前記外輪、内輪、側輪に一様に貫通する穴を有すること提案するものである。
【００１０】
第４の手段として、前記側輪には、前記外輪との接触部を密閉強化する局所環が前記フランジ部に設けられ、前記外輪には、この局所環に対応して局所環溝が前記内周面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の双方向トルクリミッタを提案するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る双方向トルクリミッタの実施の形態の分解側面であり、図２は、本発明に係る双方向トルクリミッタの実施の形態の軸方向の断面図である。以下、これら図１、図２を参照して、本発明にかかる双方向トルクリミッタの実施の形態を説明する。この双方向トルクリミッタ１０は、一方のトルク伝達部の外輪１と、最も内側に位置する内輪２と、他のトルク伝達部の側輪３と、内輪２に巻かれるコイルスプリング４と、コイルスプリング５と、スペーサ６と、シールド７とから構成され、同心位置に配設される。外輪１が、ほぼ全体を包み込み、シールド７によって、閉じた構造となる。
【００１２】
外輪１はポリアセタール樹脂で製作された円筒形状であって、中央には大きな内円筒面１３があり、一方の端部は開口部１７があり、他方の端部には、ふた部１１がある。このふた部１１には、外部にトルクを伝達するためのキー１８が中心に対称に２箇所に設けられている。ふた部１１の内側には円縁１２が設けられる。また、内円筒面１３には軸方向に一様に延びる壁溝１４が設けられる。また、内円筒面１３には、他の円周角度に軸方向に一様に延びる壁溝１９が複数設けられ、潤滑用のグリス（図示せず）などをためるために供される。
【００１３】
内輪２は、鋼製の円筒形であって、円筒周部２４と端部２１と他の端部２３とからなり、外輪１の内側に収納される寸法である。端部２１は、外輪１の円溝１２に摺動可能に、はまり込む寸法である。
【００１４】
側輪３は、ポリアセタール樹脂で製作された円筒形状であって、フランジ部３１と円筒部３７とが設けれる。フランジ部３１の外周は、外輪１の内円面１３に回動可能に内接する寸法形状である。さらに、フランジ部３１には円縁３２が設けられており、この円縁３２は内輪２の端部２３に回動可能に嵌合する寸法形状である。また、フランジ部３１には、軸方向に壁溝３５が設けられ、この壁溝３５はコイルスプリング５の突起５５を係止する形状寸法である。また、円筒部３７の端にはトルク伝達のためのキー溝３９が設けられる。
【００１５】
コイルスプリング４は、バネ用鋼線で製作され内輪２の円筒周部２４に締まり嵌めに巻かれる。内輪２の端部２１に近い側の位置には、ラジアル方向に突出した突起４４が設けられる。この突起４４から反時計方向にコイルスプリング４は巻かれ、もう一方の端部は開放されている。
【００１６】
コイルスプリング５は、コイルスプリング４と同様の材料と巻き方である。すなわち、バネ用鋼線で製作され内輪２の円筒周部２４に締まり嵌めに巻かれる。内輪２の端部２３に近い側の位置には、軸方向に突出した突起５５が設けられる。この突起５５から時計方向にコイルスプリング４は巻かれ、もう一方の端部は開放されている。コイルスプリング５とコイルスプリング４とは巻方向が互いに逆方向である。
【００１７】
スペーサ６は、ポリアセタール樹脂で製作された環状円盤で、内輪２の円筒周部２４に嵌合して、コイルスプリング４、５の間を離隔する位置に配設される。
【００１８】
シールド７は、ポリアセタール樹脂で製作された環状円盤で、外輪１の内壁端溝部１７に圧入嵌合する俵部７７と、側輪３の円筒部３７に摺動する形状寸法の内周部７３とを備える。
【００１９】
以上説明した各構成要素を図１に示した順序で組み立てる。
コイルスプリング４の突起４４は外輪１の壁溝１４に軸方向に摺動しつつ嵌まり込む。コイルスプリング５の突起５５は側輪３の壁溝３５に軸方向に摺動しつつ嵌まり込む。内輪２の端部２１は外輪１の円縁１２に回動可能に嵌まり込む。内輪２の端部２３は側輪３の円縁３２に転動可能に嵌まり込む。そして、コイルスプリング４、５の回りに潤滑用のグリースなど（図示せず）を充填して双方向トルクリミッタ１０が完成する。
【００２０】
図３は、本発明に係る双方向トルクリミッタの実施の形態のラジアル方向の断面図であり、図２においてＡ−Ａにおいて切断した断面を示す。コイルスプリング５の突起５５が、側輪３の係止溝３５に嵌まりこんでラジアル方向に係止している状態が理解できる。
【００２１】
図４は、本発明に係る双方向トルクリミッタの実施の形態のラジアル方向の他の断面図であり、図２においてＢ−Ｂにおいて切断した断面を示す。コイルスプリング４の突起４４が、外輪１の係止溝１４に嵌まりこんでラジアル方向に係止している状態が理解できる。
【００２２】
このように構成された双方向トルクリミッタ１０の作用を説明する。図２において、コイルスプリング５の突起５５が側輪３にラジアル方向に係止しており、またコイルスプリング４の突起４４が外輪１にラジアル方向に係止している。したがって、側輪３に時計方向に回転トルクが印加された（図２を紙面の下側から見て）場合には、コイルスプリング５は緩む方向になり、所定のトルク値をまでは内輪２と摩擦力が作用し、その所定のトルク値を超えようとすると、その摩擦トルクを維持しながら回転する。また、コイルスプリング４に時計方向の回転トルクを受けているときはコイルスプリング４は締まる方向であり、かつ突起４４は外輪１に係止しているので、完全にトルク伝達する状態にある。したがって、側輪３に時計方向に回転トルクが印加された場合には、コイルスプリング５によって決定されるトルク値のトルクリミッタとして作用する。
【００２３】
逆に、側輪３に反時計方向に回転トルクが印加された場合には、コイルスプリング５は反時計方向に回転してコイルスプリング５は締まる方向であり、内輪２に完全にトルク伝達する。また、コイルスプリング４に反時計方向の回転トルクを受けているときはコイルスプリング４は所定のトルク値までは内輪２と摩擦力が作用し、その所定のトルク値を超えようとすると、そのコイルスプリング４は緩みはじめて、その摩擦トルクを維持しながら回転する。したがって、側輪３に反時計方向に回転トルクが印加された場合には、コイルスプリング４によって決定されるトルク値のトルクリミッタとして作用する。
【００２４】
コイルスプリング４とコイルスプリング５とは、それぞれ独立に自由にバネ定数などを決定できるので、双方向トルクリミッタ１０は、その正方向と逆方向のトルク値も独立自由に選定することができる。
【００２５】
図５は、本発明に係る双方向トルクリミッタの他の実施の形態の軸方向の断面図である。この実施の形態における構成要素の符号について、図１、図２に示す実施の形態と同じ符号のものは、それぞれ同じ構成要素に対応する。この図５に示す実施の形態は、外輪１、内輪２及び側輪３の形状に特徴があり、コイルスプリング４、５の回りに図示しない潤滑用のグリースなどが充填されており、そのグリースなどが外部に漏れない密閉強化構造にしてある。すなわち、外輪１には、内包環１ｎを設けて、内輪２の内周を密閉強化する。また、同じく外輪１には、局所環溝１ｍを設けて、側輪３との接触部を密閉強化する。この局所環溝１ｍに対応して側輪３には局所環３ｍを設けてある。側輪３には、さらに、内包環３ｎを設けて、内輪２との接触部を密閉強化する。双方向トルクリミッタとしての作用は、すでに説明した実施の形態と同様である。
【００２６】
以上説明した双方向トルクリミッタは、本発明の実施の形態の一例であって、本発明の趣旨の範囲内で自由に変形することができる。例えば構成材料については、実施の形態で説明した材料は一例であって、それらの材料に拘束されるものではなく、目的に応じた最適な材料を選定することができる。また、実施の形態で説明した外輪１、内輪２、側輪３は、名称のとおりの輪に限定されるものでなく、中心部分もぎっしり、むくになっていてもよい。ただ、実用上、中心にシャフトを挿通させる形状の方が、便利なことが多い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上述べた特徴を有し、双方向トルクリミッタにおいて、正方向のトルク値と逆方向のトルク値とを独立に設定可能とするとともに、製作容易で簡素な構造の双方向トルクリミッタを得ることができる。コイルスプリングとその突起に関わる組み立てが容易である。また、シールドが、クリティカルな調整を要する機能を兼ねていなく、製作上の制限条件が少ない。さらに、内部の潤滑用のグリースなどの漏れに対して密閉強化する構造をとることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る双方向トルクリミッタの実施の形態の分解側面である。
【図２】本発明に係る双方向トルクリミッタの実施の形態の軸方向の断面図である。
【図３】本発明に係る双方向トルクリミッタの実施の形態のラジアル方向の断面図である。
【図４】本発明に係る双方向トルクリミッタの実施の形態のラジアル方向の他の断面図である。
【図５】本発明に係る双方向トルクリミッタの他の実施の形態の軸方向の断面図である。
【符号の説明】
１…外輪２…内輪３…側輪４…コイルスプリング
５…コイルスプリング６…スペーサ７…シールド
１０…双方向トルクリミッタ

Claims

外周面と両端部を有する内輪と；この内輪の外周面に締まり嵌めに巻いた第１のコイルスプリングであって、その一方の端部に係止部を有する第１のコイルスプリングと；前記内輪の外周に締まり嵌めに巻いた第２のコイルスプリングであって、前記第１のコイルスプリングと逆方向に巻かれるとともにその一方の端部に係止部を有する第２のコイルスプリングと；円筒形状の外輪であって、前記内輪の一方の端部に嵌合する嵌合部と、内周面と、この内周面に設けて前記第１のコイルスプリングの係止部を係止する係着部と、開口部とを有する外輪と；側輪であって、円筒部とフランジ部とこのフランジ部に設けた前記第２のコイルスプリングの係止部を係止する係着部と前記内輪の他方の端部に嵌合する嵌合部とを有する側輪と；シールドであって、前記側輪の外周を軸支するとともに、前記外輪の開口部に嵌合するシールドと；からなる双方向トルクリミッタであって、
前記外輪及び前記側輪には、それぞれ、それらの嵌合部によって回動可能に嵌合された前記内輪の前記一方の端部及び他方の端部を内包すると共に前記内輪の内周を密閉強化する内包環が設けられていることを特徴とする双方向トルクリミッタ。
前記第１のコイルスプリングと第２のコイルスプリングとの間にスペーサを備えることを特徴とする請求項１に記載の双方向トルクリミッタ。
前記外輪、内輪、側輪に一様に貫通する穴を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の双方向トルクリミッタ。
前記側輪には、前記外輪との接触部を密閉強化する局所環が前記フランジ部に設けられ、前記外輪には、この局所環に対応して局所環溝が前記内周面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の双方向トルクリミッタ。