JP5755668B2 - トルクリミッタ - Google Patents
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Description
本発明は、所定値以下のトルクは伝達し、所定値を超えるトルクの伝達は遮断するトルクリミッタに関する。
一般に、トルクリミッタは、所定値を超える過大なトルクが作用したとき、その過大なトルクの伝達を遮断するものであり、例えば、ＯＡ機器などのプリンタや複写機の紙送り、搬送や排出部分の機構などに広く用いられている。
トルクリミッタには、機械的な摩擦によって回転トルクが得られる接触式のものがあり、接触式のトルクリミッタは、一般に、内輪部材、コイルバネ、外輪部材、シーリング部材の４部品で構成されている（特許文献１参照）。そして、内輪部材の外周にコイルバネを締まり嵌めして外輪部材に固定し、内輪部材とコイルバネとの機械的な摩擦によって所定値の回転トルクが得られるようにしている。また、通常、内輪部材は金属で形成されているが、樹脂で形成したトルクリミッタもある（例えば、特許文献２参照）
しかし、金属の内輪部材を用いたトルクリミッタでは、通常、鉄系焼結合金で内輪部材を形成しているので、コストが高く、成形上、ある程度の肉厚を必要とするため小型化（小径化）が難しい。
一方、樹脂の内輪部材を用いたトルクリミッタでは、耐摩耗性を維持するために、ＰＰＳ樹脂にカーボン（炭素繊維）を多量に添加したグレードの樹脂を使用する必要があり、コストアップに繋がる。
本発明の目的は、内輪部材の小径化を図ることができ、しかも安価なトルクリミッタを提供することである。
本発明の請求項１に係る発明は、 金属をプレス成形して前段部の外径が後段部の外径より小さい２段階絞り形状で段差部が傾斜形状であり前記後段部の端部がラッパ状に形成された内輪部材と、前記内輪部材の外面との間で摩擦力を生じるよう前記前段部の外面に接して設けられたコイルバネと、前記内輪部材の外側に前記コイルバネを覆って前記内輪部材が突出しないように設けられ内周面で前記コイルバネの端部を係止するとともに前記内輪部材の２段階絞り形状の前記前段部及び前記後段部を支持し前記内輪部材のラッパ状の最大径部分と嵌合して前記内輪部材を固定する嵌合爪を有した外輪部材とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、前記内輪部材は、ＳＰＣＣ材をプレス成形し、窒化処理による表面硬化処理後にバレル研磨を施して形成することを特徴とする。
本発明の請求項１の発明によれば、金属をプレス成形して内輪部材を形成するので、安価な鉄素材を使用することができる。また、内輪部材の前段部の外径が後段部の外径より小さい２段階絞り形状とするので、内輪部材を外輪部材の内周面の２箇所で支持でき、後段部の端部をラッパ状に形成するので、シールド部材が不要になる。
本発明の請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記内輪部材は、ＳＰＣＣ材をプレス成形し、表面硬化処理後にバレル研磨を施して形成するので、耐摩耗性や摺動性等の耐久性を向上できる。
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係るトルクリミッタの断面図、図２は左側面図、図３は右側面図である。
図１において、本発明の実施形態に係るトルクリミッタは、内輪部材１１、コイルバネ１２、外輪部材１３からなる。内輪部材１１は、金属をプレス成形して前段部１４の外径が後段部１５の外径より小さい２段階絞り形状に形成されている。前段部１４と後段部１５との段差部は傾斜形状である。また、後段部１５の端部はラッパ状に形成され、ラッパ状に広がったラッパ状部１６を有している。
また、内輪部材１１の前段部１４及び後段部１５は円筒状に形成され、不図示のシャフトを貫通させるための貫通孔１７及びシャフトの係合片と係合する係合穴１８を有している。シャフトが貫通孔１７に挿入されたとき、シャフトの係合片が係合穴１８に係合し、シャフトの回転が内輪部材１１に伝達されるように構成されている。
コイルバネ１２は、内輪部材１１の外面との間で摩擦力を生じるよう設けられる。すなわち、内輪部材１１の外径が小さい前段部１４の外面に接して設けられ、コイルバネ１２の端部は外輪部材１３の内周面の係止部１９で外輪部材１３に係止される。
外輪部材１３は内輪部材１１の外側にコイルバネ１２を覆って前記内輪部材が突出しないように設けられ、前述したように、外輪部材１３の内周面の係止部１９でコイルバネ１２の端部を係止する。また、外輪部材１３の内周面と内輪部材１１の前段部１４の一部とが接して第１支持面２０となり、外輪部材１３の内周面と内輪部材１１の後段部１５の一部とが接して第２支持面２１となる。これにより、外輪部材１３は第１支持面２０と第２支持面２１との２箇所で内輪部材１１を支持することになり、外輪部材１３は内輪部材１１を安定して支持できる。
また、外輪部材１３は内輪部材１１のラッパ状部１６の最大径部分と嵌合して内輪部材１１を固定する嵌合爪２２を有している。このように、内輪部材１１のラッパ状部１６の最大径部分を嵌合爪２２により外輪部材１３に固定するのでシールド部材が不要になる。
また、外輪部材１３には、外輪部材１３を固定するための固定部２３が設けられており、この固定部２３は、トルクリミッタが装着される機器、例えば、プリンタや複写機の紙送り機構部に連結されて固定される。これにより、外輪部材１３は固定され、シャフトを貫通した内輪部材１１がコイルバネ１２と係合してトルクの伝達や遮断を行う。
そして、内輪部材１１と係合したシャフトの回転が所定値以下のときは、外輪部材１３の内周面の係止部１９に係止されたコイルバネ１２は、内輪部材１１の外面との間で摩擦力を生じてシャフトのトルクを伝達する。一方、シャフトの回転が所定値を超える過大なトルクであるときは、コイルバネ１２は内輪部材１１の外面との間でスリップしその過大なトルクの伝達を遮断する。
図２に示すように、本発明の実施形態に係るトルクリミッタの左側面部には、外輪部材１３を固定するための固定部２３が設けられており、この固定部２３は、トルクリミッタが装着される機器に連結されて固定される。また、図３に示すように、本発明の実施形態に係るトルクリミッタの右側面部には、貫通孔１７に挿入されるシャフトを係止するための係合穴１８を有しており、シャフトが貫通孔１７に挿入されたとき、シャフトの係合片が係合穴１８に係合して、シャフトの回転が内輪部材１１に伝達される。
次に、図４は本発明の実施形態に係るトルクリミッタの内輪部材の斜視図である。前述したように、本発明の実施形態では、内輪部材１１は金属をプレス成形して形成される。プレス成形した金属製の内輪部材１１とすることにより、部品を薄肉化し小径化かつ低価格化を可能にしている。
一方、金属をプレス成形するには、プレス成形に適した金属（柔らかい金属）が望ましい。そこで、本発明の実施形態では、例えば、ＳＰＣＣ材（安価な鉄素材）を用いる。なお、内輪部材１１の耐久性を考慮すると、耐摩耗性や摺動性を向上させる必要があることから、窒化処理（表面硬化処理）後にバレル研磨を施し、表面の酸化層を除去して耐久性を向上させる。
さらに、本発明の実施形態では、耐久性向上のために、内輪部材１１にラジアル方向荷重や意図しない偏荷重が掛からないように、内輪部材１１の形状を前段部１４及び後段部１５の２段階絞り形状とし、外輪部材１３にて２箇所での支持構造としてトルクリミッタ性能が損なわれないようにした。
また、後段部１５の端部をラッパ状に広がるラッパ状部１６を形成するとともに、ラッパ状部１６の最大径部分に切欠部２４を設け、外輪部材１３との嵌合を容易に行えるようにし、シールド部材を省略できるようにした。
図５は本発明の実施形態に係るトルクリミッタの内輪部材１１を外輪部材１３に嵌合させた状態の斜視図である。内輪部材１１を外輪部材１３に嵌合させるには、内輪部材１１の切欠部２４と外輪部材１３の嵌合爪２２とを位置あわせして、内輪部材１１を外輪部材１３に挿入し、その後に内輪部材１１を時計方向または反時計方向のいずれかの方向に回転させて嵌合爪２２にて内輪部材１１と外輪部材１３とを係止する。これにより、内輪部材１１が外輪部材１３から脱落することを防止できる。なお、切欠部２４は必ずしも設ける必要はない。外輪部材１３自体に可撓性を持たせておくと、内輪部材１１を外輪部材１３に嵌合させる際に、外輪部材１３の撓みによって、内輪部材１１のラッパ状部１６の最大径部分は外輪部材１３の内周面に嵌合できるからである。
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１１…内輪部材、１２…コイルバネ、１３…外輪部材、１４…前段部、１５…後段部、１６…ラッパ状部、１７…貫通孔、１８…係合穴、１９…係止部、２０…第１支持面、２１…第２支持面、２２…嵌合爪、２３…固定部、２４…切欠部
Claims (2)
- 金属をプレス成形して前段部の外径が後段部の外径より小さい２段階絞り形状で段差部が傾斜形状であり前記後段部の端部がラッパ状に形成された内輪部材と、
前記内輪部材の外面との間で摩擦力を生じるよう前記前段部の外面に接して設けられたコイルバネと、
前記内輪部材の外側に前記コイルバネを覆って前記内輪部材が突出しないように設けられ内周面で前記コイルバネの端部を係止するとともに前記内輪部材の２段階絞り形状の前記前段部及び前記後段部を支持し前記内輪部材のラッパ状の最大径部分と嵌合して前記内輪部材を固定する嵌合爪を有した外輪部材とを備えたことを特徴とするトルクリミッタ。 - 前記内輪部材は、ＳＰＣＣ材をプレス成形し、窒化処理による表面硬化処理後にバレル研磨を施して形成することを特徴とする請求項１記載のトルクリミッタ。
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