JP7010918B2 - トルクリミッタ - Google Patents

Description

本発明はコイルばねを用いたトルクリミッタに関する。

下記特許文献１には、内輪と、前記内輪の外周面に接触して装着されるコイルばねと、前記コイルばねの装着された前記内輪が挿入される筒状の外輪とを備え、前記内輪及び前記外輪は共通の中心軸を有し、前記内輪には径方向外側に延出する円環形状のフランジ部が、前記外輪には径方向内側に突出する複数の係合部が夫々設けられ、前記コイルばねの装着された前記内輪が前記外輪の内側に挿入されると、前記フランジ部は前記係合部を乗り越えて前記係合部と軸方向に係合すると共に、前記コイルばねは前記外輪に対して回転不能に係合し、前記内輪と前記外輪とを相対的に回転させる前記中心軸周りの回転トルクが付加されたときは、前記回転トルクが所定値より大きい場合に、前記コイルばねと前記内輪との間の摩擦力に打ち勝って前記外輪と前記内輪とが相対的に回転するトルクリミッタが開示されている。

特許第４６６８７０６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたトルクリミッタにあっては、内輪が外輪の内側に挿入されて両者が組み合される際に、フランジ部が係合部を乗り越えるのに比較的大きな力を要し、組み立て性が充分良好なものではなかった。さらに、フランジ部が係合部を乗り越える際に大きな力を付加した場合には、フランジ部及び係合部のいずれか一方又はその両方が損傷し、内輪と外輪とが軸方向に係合不能となる虞もある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、内輪を外輪の内側に挿入する際に、内輪の外周面に形成されたフランジ部が充分容易に外輪の内周面に形成された係合部を乗り越えることができる、新規且つ改良されたトルクリミッタを提供することである。

本発明者は、鋭意検討の結果、外輪には、係合部の周方向両側において軸方向に延びるスリットによって、軸方向の一方は固定端であるが他方は自由端である片持ち状の板片からなる突出片を設け、係合部を突出片の自由端部に配置することで、上記主たる技術的課題を解決することができることを見出した。

即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決することができるトルクリミッタとして、内輪と、前記内輪の外周面に接触して装着されるコイルばねと、前記コイルばねの装着された前記内輪が挿入される筒状の外輪とを備え、
前記内輪及び前記外輪は共通の中心軸を有し、
前記外輪は軸方向に延びる外輪主部を備え、前記外輪主部には共に径方向内側に延出する端板及び複数の係合部が軸方向に間隔をおいて設けられ、
前記内輪には径方向外側に延出する円環形状のフランジ部が設けられ、
前記コイルばねの装着された前記内輪が前記外輪の内側に挿入されると、前記フランジ部は前記係合部を乗り越えて前記係合部と軸方向に係合すると共に、前記コイルばねは前記外輪に対して回転不能に係合し、
前記内輪と前記外輪とを相対的に回転させる前記中心軸周りの回転トルクが付加されたときは、前記回転トルクが所定値より大きい場合に、前記コイルばねと前記内輪との間の摩擦力に打ち勝って前記外輪と前記内輪とが相対的に回転するトルクリミッタにおいて、
前記外輪主部には、前記係合部の周方向両側において軸方向に延びるスリットによって、軸方向の一方は固定端であるが他方は自由端である片持ち状の板片からなる突出片が設けられ、前記係合部は前記突出片の自由端部に位置し、
前記外輪主部には内径が局部的に増大せしめられた薄肉部が形成されており、前記薄肉部は前記係合部及び前記スリットが形成された周方向領域において前記端板と前記係合部との間の軸方向領域全体に亘って存在する、ことを特徴とするトルクリミッタが提供される。

好ましくは、前記フランジ部及び前記係合部のいずれか一方又はその両方には、乗り越え案内手段が設けられているのが好ましい。好適には、前記外輪には前記内輪の軸方向端部を回転可能に支持する軸受け部が設けられている。前記外輪の内側には潤滑剤が封入されているのがよい。

本発明のトルクリミッタにおいては、外輪には、係合部の周方向両側において軸方向に延びるスリットによって、軸方向の一方は固定端であるが他方は自由端である片持ち状の板片からなる突出片が設けられ、係合部は突出片の自由端部に位置する。これにより、係合部は径方向へ弾性的に変位可能となるため、内輪を外輪の内側に挿入する際に、内輪の外周面に形成されたフランジ部は充分容易に外輪の内周面に形成された係合部を乗り越えることができる。

本発明に従って構成されたトルクリミッタの全体構造を示す図。 図１に示すトルクリミッタ分解斜視図。 図１に示すトルクリミッタの内輪を単体で示す図。 図１に示すトルクリミッタの外輪を単体で示す。

以下、本発明に従って構成されたトルクリミッタの好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１及び図２を参照して説明すると、本発明に従って構成された、全体を番号２で示すトルクリミッタは、内輪４と、コイルばね６と、外輪８とを備えている。

図１及び図２と共に図３を参照して説明すると、内輪４は金属製であって円筒形状の内輪主部１０を備えている。内輪主部１０の軸方向中間部には、円環形状のフランジ部１２が設けられており、内輪主部１０は、フランジ部１２よりも軸方向片側の接続領域１４と、軸方向他側の装着領域１６とに区画されている。内輪４の軸方向片端部（つまり接続領域１４の軸方向外側端部）には、軸方向外側に向かって開放された切り欠き１８が１８０度の角度間隔をおいて２つ設けられており、この切り欠き１８を介して内輪４は入力側の外部機器に接続される。フランジ部１２は内輪主部１０の外周面から径方向外側に向かって、軸方向に対して垂直に延出している。フランジ部１２の軸方向他側面（即ち、軸方向に見て、切り欠き１８が形成された側とは反対側の面）の外周縁部には、面取り部２０（乗り越え案内手段）が周方向に連続して形成されている。

図１に示すとおり、コイルばね６は、内輪主部１０（さらに詳しくは、その装着領域１６）の外周面に装着される。図１と共に図２を参照することによって理解されるとおり、コイルばね６は金属製の線材をらせん状に巻回することによって形成され、その主部は軸方向に見て円形である。コイルばね６の軸方向片端には、上記線材を径方向外側に向かって屈曲させたフック部２２が設けられている。コイルばね６の自由状態における内径は、内輪４の内輪主部１０の外径よりも小さい。そのため、コイルばね６を内輪４の外周面に装着させるには、最初に、コイルばね６が緩む方向にフック部２２を押圧してコイルばね６を拡径し、次いで、拡径された状態のコイルばね６の内側に内輪４を挿通して装着領域１６をコイルばね６の内側に配置させ、その後にコイルばね６の上記拡径を解除する。かくしてコイルばね６は装着領域１６において内輪主部１０の外周面に密着し、内輪４に装着される。

図１に示す通り、外輪８はコイルばね６が装着された内輪４の外側に配置される。図１及び図２と共に図４を参照して説明すると、外輪８は合成樹脂製であって円筒形状の外輪主部２４を備えている。外輪主部２４の軸方向片端部の内周面には径方向内側に延出する円環形状の端板２６が形成されている。端板２６は、外輪主部２４の内周面から径方向内側に向かって直線状に延出した後に、軸方向外側に向かって直線状に延出し、その後に再度径方向内側に向かって直線状に延出しており、端板２６の径方向内側には、内輪４の軸方向端部を回転可能に支持する円環形状の軸受け部２８が設けられている。外輪主部２４及び端板２６の軸方向外側面には、両者に跨って軸方向外側に向かって突出する接続片３０が周方向に１８０度の角度間隔をおいて２つ設けられており、この接続片３０を介して外輪８は出力側の外部機器に接続される。外輪主部２４の軸方向他端部（即ち、軸方向に見て、端板２６が形成されている側とは反対側の端部）には、コイルばね６のフック部２２が挿入されるフック溝３２が形成されている。フック溝３２は、径方向に貫通して軸方向に直線状に延びている。フック溝３２の軸方向他端は開放されている。外輪主部２４の軸方向他端部にはさらに、その内周面において径方向内側に突出する複数（図示の実施形態においては、周方向に等角度間隔をおいて３個）の係合部３４が設けられている。係合部３４の軸方向外側部分には、面取り部３６（乗り越え案内手段）が周方向に連続して形成されている。

本発明のトルクリミッタにおいては、外輪８には、係合部３４の周方向両側において軸方向に延びるスリット３８によって、軸方向の一方は固定端であるが他方は自由端である片持ち状の板片からなる突出片４０が設けられ、係合部３４は突出片４０の自由端部に位置する。図示の実施形態においては、スリット３８は外輪主部２４において、係合部３４よりも端板２６が形成されている軸方向片側に幾分変位した位置から端板２６が形成されていない軸方向他側に向かって直線状に延出し、外輪主部２４の軸方向他端にて軸方向に開放されている。従って、突出片４０は、その軸方向片側及び軸方向他側が夫々固定端及び自由端となる片持ち状の板片であって、固定端を基端として自由端が径方向に弾性的に変位可能であるため、自由端部（軸方向他側端部）に配置された係合部３４も径方向に弾性的に変位可能となる。図示の実施形態においては、係合部３４の軸方向他端が外輪主部２４の軸方向他端と軸方向において整合するためスリット３８は外輪主部２４の軸方向他端にて軸方向に開放されていたが、係合部３４の軸方向他端は外輪主部２４の軸方向他端よりも軸方向片側に変位していてもよく、係合部３４の軸方向他端が外輪主部２４の軸方向他端よりも軸方向片側に変位している場合には、外輪主部２４の軸方向他端を周方向に連続させると共に、外輪主部２４の軸方向他端と係合部３４との間に周方向に延在する補助スリット（図示せず）を設けてこの補助スリットをスリット３８の軸方向他端と接続させることで（つまりスリットをコの字形状にすることで）、片持ち状の板片からなる突出片４０を構成することができる。上記補助スリットを用いて突出片４０を構成する場合には、突出片４０の固定端及び自由端を入れ替える、つまり突出片４０の軸方向他側及び軸方向片側を夫々固定端及び自由端とすることもできる。本発明のトルクリミッタにおいては更に、突出片４０において係合部３４が配置されている自由端部を除く部分の径方向肉厚は、突出片４０が設けられていない周方向角度領域における外輪８の径方向肉厚よりも低減せしめられている。外輪主部２４における、係合部３４及びスリット３８が形成された周方向角度領域には、径方向肉厚を低減せしめた薄肉部４２が形成されている。薄肉部４２は外輪主部２４の内径を局部的に増大させることによって形成され、軸方向に見て、端板２６と係合部３４との間の領域全域に亘って設けられている。

上述した外輪８とコイルばね６が装着された内輪４とを組み合わせるには、コイルばね６のフック部２２と外輪８のフック溝３２とを整合させた状態で、コイルばね６が装着された内輪４を外輪８の内側に挿入させる。内輪４は、その装着領域１６が区画された側から、外輪８の内側に進入させる。その際、外輪８の内側にはグリスの如き適宜の潤滑材を封入しておくのがよい。コイルばね６の装着された内輪４が外輪８の内側に挿入されると、フランジ部１２は係合部３４を乗り越えてこれと軸方向に係合すると共に、コイルばね６は外輪８に対して回転不能に係合する。

本発明のトルクリミッタにおいては、外輪８には、係合部３４の周方向両側において軸方向に延びるスリット３８によって、軸方向の一方は固定端であるが他方は自由端である片持ち状の板片からなる突出片４０が設けられ、係合部３４は突出片４０の自由端部に位置する。これにより、係合部は径方向へ弾性的に変位可能となるため、内輪を外輪の内側に挿入する際に、内輪の外周面に形成されたフランジ部は充分容易に外輪の内周面に形成された係合部を乗り越えることができる。本発明のトルクリミッタにおいては更に、外輪主部２４には内径が局部的に増大せしめられた薄肉部４２が形成されており、薄肉部４２は係合部３４及びスリット３８が形成された周方向領域において端板２６と係合部３４との間の軸方向領域全体に亘って存在することに起因して、突出片４０における係合部３４を除く部分の剛性が低減するため、フランジ部１２はより一層円滑に係合部３４を乗り越えることができる。図示の実施形態においては、フランジ部１２及び係合部３４には、乗り越え案内手段（面取り部２０及び３６）が設けられていることに起因して、フランジ部１２はより一層円滑に係合部３４を乗り越えることができる。

内輪４のフランジ部１２が外輪８の係合部３４を乗り越えたのと同時もしくはその直後に、内輪４の軸方向先端部が外輪８に設けられた軸受け部２８に進入して、内輪４の軸方向先端が外輪８の端板２６と当接する。そして、内輪４の軸方向先端部は軸受け部２８によって回転可能に支持される。これにより、内輪４は、外輪８の内側において、これに対して回転可能な状態で軸方向に位置決めされる。

続いて、図１を参照してトルクリミッタ２の作動について説明する。
内輪４と外輪８とを相対的に回転させる中心軸ｏの軸周りに所定値よりも大きい回転トルク、つまり空転トルクが、コイルばね６の内輪４への巻き付けを緩める方向に付加されると、コイルばね６の締付力によるコイルばね６と内輪４との間の摩擦力に打ち勝ち、外輪８と内輪４とが相対的に回転する。このとき、図１のＢ－Ｂ断面を参照することによって理解される通り、薄肉部４２は所謂グリスポケットとしても作用し、外輪８の内側に封入された潤滑剤はコイルばね６に効率よく供給されることとなる。一方、空転トルク以下であれば、内輪４とコイルばね６との間の摩擦力により、相対的な回転は生じない。

以上添付した図面を参照して本発明のトルクリミッタ２について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述したトルクリミッタ２では、コイルばね６は単一のフック部２２を有し、コイルばね６が緩む方向は周方向一方のみに限定されていることから、トルクリミッタ２はいわば一方向トルクリミッタであったが、本発明はこの形式に限定されるものではなく、本発明を、例えば本願の出願人によって先に特許出願されて既に特許された特許第３３１５６０３号公報や、同じく本願の出願人によって先に特許出願された特開２００２－１５５９７３号公報で開示された双方向トルクリミッタに適用することもできる。また、図示の実施形態においては、内輪４が入力側の外部機器に、外輪８が出力側の外部機器に夫々接続されているとしたが、入出力関係は反対であってもよい。

２：トルクリミッタ
４：内輪
６：コイルばね
８：外輪
１２：フランジ部
３４：係合部
３８：スリット
４０：突出片
４２：薄肉部

Claims (4)

1. 内輪と、前記内輪の外周面に接触して装着されるコイルばねと、前記コイルばねの装着された前記内輪が挿入される筒状の外輪とを備え、
   前記内輪及び前記外輪は共通の中心軸を有し、
   前記外輪は軸方向に延びる外輪主部を備え、前記外輪主部には共に径方向内側に延出する端板及び複数の係合部が軸方向に間隔をおいて設けられ、
   前記内輪には径方向外側に延出する円環形状のフランジ部が設けられ、
   前記コイルばねの装着された前記内輪が前記外輪の内側に挿入されると、前記フランジ部は前記係合部を乗り越えて前記係合部と軸方向に係合すると共に、前記コイルばねは前記外輪に対して回転不能に係合し、
   前記内輪と前記外輪とを相対的に回転させる前記中心軸周りの回転トルクが付加されたときは、前記回転トルクが所定値より大きい場合に、前記コイルばねと前記内輪との間の摩擦力に打ち勝って前記外輪と前記内輪とが相対的に回転するトルクリミッタにおいて、
   前記外輪主部には、前記係合部の周方向両側において軸方向に延びるスリットによって、軸方向の一方は固定端であるが他方は自由端である片持ち状の板片からなる突出片が設けられ、前記係合部は前記突出片の自由端部に位置し、
   前記外輪主部には内径が局部的に増大せしめられた薄肉部が形成されており、前記薄肉部は前記係合部及び前記スリットが形成された周方向領域において前記端板と前記係合部との間の軸方向領域全体に亘って存在する、ことを特徴とするトルクリミッタ。
2. 前記フランジ部及び前記係合部のいずれか一方又はその両方には、乗り越え案内手段が設けられている、請求項１に記載のトルクリミッタ。
3. 前記外輪には前記内輪の軸方向端部を回転可能に支持する軸受け部が設けられている、請求項１又は２に記載のトルクリミッタ。
4. 前記外輪の内側には潤滑剤が封入されている、請求項１乃至３のいずれかに記載のトルクリミッタ。

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