JP4596502B2 - 双方向トルクリミッタ - Google Patents
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Description
【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 (4)
- 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。
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