JP7443603B1 - 双方向トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく且つ組立容易な新規の双方向トルクリミッタ、殊に接続された２つの部材の一方から回転トルクが付加された際に回転を開始する回転トルクの大きさと他方から回転トルクが付加された際に回転を開始する回転トルクの大きさとを変化させることができる双方向トルクリミッタを提供すること。【解決手段】内側コイルばね７６及び外側コイルばね８２を共通のリング部材１０の内周面及び外周面に夫々装着する。【選択図】図３

Description

本発明は双方向トルクリミッタ、殊に接続された２つの部材の一方から回転トルクが付加された際に回転を開始する回転トルクの大きさと他方から回転トルクが付加された際に回転を開始する回転トルクの大きさとを変化させることができる双方向トルクリミッタに関する。

上記した双方向トルクリミッタの一例として、本願の出願人による下記特許文献１に示すとおりの双方向トルクリミッタが存在する（以下では、この双方向トルクリミッタのことを「先行双方向トルクリミッタ」と称すことがある）。先行双方向トルクリミッタは、固定のハウジングと、ハウジング内で共通の中心軸を有する、片側部材と、他側部材と、外輪と、内輪とを具備している。片側部材には軸方向に延びる片側係止片が、他側部材には軸方向に延びる他側係止片が夫々形成され、片側係止片及び他側係止片は、周方向に２つの間隙が存在するよう、組み合わされて配置されている。外輪の外周面には外側コイルばねが装着されている。自由状態における外側コイルばねの内径は外輪の外径よりも小さく、外側コイルばねは比較的小さな力で外輪に密接せしめられている。外側コイルばねが外輪に密接することによって生じるトルクを外側保持トルクと称すると、かかる外側保持トルクは比較的小さい。外側コイルばねは周方向の異なる角度位置に２つの外側フック部を備え、２つの外側フック部の各々は上記した２つの間隙の各々に挿入されている。内輪の外周面には内側コイルばねが装着されている。自由状態における内側コイルばねの内径は内輪の外径よりも小さく、内側コイルばねは比較的大きな力で内輪に密接せしめられている。内側コイルばねが内輪に密接することによって生じるトルクを内側保持トルクと称すると、かかる内側保持トルクは比較的大きい。内側コイルばねは周方向の異なる角度位置に２つの内側フック部を備え、２つの内側フック部の各々は外輪の内周面に形成されたフック溝に挿入されている。

そして、片側部材に回転トルクが付加されると、片側係止片が２つの外側フック部のうちの一方を外側コイルばねが拡径する方向に押す。外側コイルばねは外輪の外周面に装着されていることから、外輪は外側コイルばねと共に回転しようとして、内側コイルばねが備える２つの内側フック部のうちの一方を内側コイルばねが拡径する方向に押す。このとき、外側保持トルクは内側保持トルクよりも小さいことから、片側部材に付加された上記回転トルクが外側保持トルクよりも大きい場合には、内側コイルばねが内輪に対して滑るよりも先に外側コイルばねが外輪に対して滑る。つまり、内側コイルばねが内輪に対して回転を開始するよりも先に、従って外輪は内側コイルばねによって保持された状態で、外側コイルばねが外輪に対して回転を開始する。そして、片側係止片によって押された外側フック部が他側係止片に当接した後は、片側係止片が外側フック部を介して他側係止片を押して、片側部材と外側コイルばねと他側部材とは一体となって回転する。つまり、片側部材に付加された回転が他側部材に伝達される。なお、片側部材に付加された上記回転トルクが外側保持トルクよりも小さい場合には片側部材は回転せず外側保持トルクにより保持される。

一方、他側部材に回転トルクが付加されると、他側係止片が２つの外側フック部のうちの一方を外側コイルばねが縮径する方向に押す。これにより、外側コイルばねと外輪との密接は増強され、外輪は外側コイルばねと一体となって回転しようとする。外側コイルばねは外輪の外周面に装着されていることから、外輪は外側コイルばねと共に回転しようとして、内側コイルばねが備える２つの内側フック部のうちの一方を内側コイルばねが拡径する方向に押す。そのため、他側部材に付加された上記回転トルクが内側保持トルクより大きいと、内側コイルばねが内輪に対して滑る。つまり、内側コイルばねが内輪に対して回転を開始し、他側部材と外側コイルばねと外輪と内側コイルばねとが一体となって内輪に対して回転する。そして、他側係止片によって押された外側フック部が片側係止片に当接した後は、他側係止片が外側フック部を介して片側係止片を押して、他側部材と外側コイルばねと片側部材と（更に外輪と内側コイルばねと）は一体となって回転する。つまり、他側部材に付加された回転が片側部材に伝達される。なお、他側部材に付加された上記回転トルクが内側保持トルクよりも小さい場合には他側部材は回転せず内側保持トルクにより保持される。

つまり、先行双方向トルクリミッタにあっては、片側部材から他側部材に回転トルクを伝達するときと、他側部材から片側部材に回転トルクを伝達するときとで滑り出す、つまり回転を開始する回転トルクの大きさが異なり、前者の方が後者よりも小さく設定される。

特許第６９６７６８７号公報

而して、上記特許文献１に示された双方向トルクリミッタにあっては、部品点数が多く、組立工程や重量、更にコストの点で改善の余地がある。また、内輪の外周面に装着された内側コイルばねの内側フック部を外輪の内周面に形成されたフック溝に挿入する際に位置合わせをする必要があり、組立工程が煩雑である。

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、先行双方向トルクリミッタの構造を見直して、これよりも部品点数が少なく且つ組立容易な新規の双方向トルクリミッタを提供することである。

本発明によれば、上記主たる技術的課題を解決する双方向トルクリミッタとして、固定のハウジングと、前記ハウジング内で共通の中心軸を有する、片側部材と、他側部材と、円筒形状のリング部材とを具備し、
前記片側部材には軸方向に延びる片側係止片が、前記他側部材には軸方向に延びる他側係止片が夫々形成され、前記片側係止片及び前記他側係止片は、周方向に２つの間隙が存在するよう、組み合わされて配置されており、
前記リング部材の内周面には内側コイルばねが装着され、自由状態における前記内側コイルばねの外径は前記リング部材の内径よりも大きく、前記内側コイルばねは比較的小さな力で前記リング部材に密接せしめられていて、前記内側コイルばねは周方向の異なる角度位置に２つの内側フック部を備え、前記２つの内側フック部の各々は前記２つの間隙の各々に挿入されており、
前記リング部材の外周面には外側コイルばねが装着され、自由状態における前記外側コイルばねの内径は前記リング部材の外径よりも小さく、前記外側コイルばねは比較的大きな力で前記リング部材に密接せしめられていて、前記外側コイルばねは周方向の異なる角度位置に２つの外側フック部を備え、前記２つの外側フック部の各々は前記ハウジングの内周面に形成された凹部に挿入されており、
前記片側部材に回転トルクが付加されると、前記２つの内側フック部のいずれかが前記片側係止片により前記内側コイルばねが拡径する方向に押されると共に、前記２つの外側フック部のいずれかが前記凹部にて前記ハウジングにより前記外側コイルばねが拡径する方向に押され、前記片側部材は前記内側コイルばね及び前記リング部材と一体となって前記外側コイルばねによる比較的大きな制動トルクに抗して回転して前記他側部材に回転を伝達する一方、
前記他側部材に回転トルクが付加されると、前記２つの内側フック部のいずれかが前記他側係止片により前記内側コイルばねが縮径する方向に押されると共に、前記２つの外側フック部のいずれかが前記凹部にて前記ハウジングにより前記外側コイルばねが拡径する方向に押され、前記リング部材が前記外側コイルばねによって保持された状態で、前記他側部材は前記内側コイルばねによる比較的小さな制動トルクに抗して前記内側コイルばねと共に前記リング部材に対して回転して前記片側部材に回転を伝達する、双方向トルクリミッタが提供される。

好ましくは、前記片側係止片及び前記他側係止片の断面は共に前記中心軸周りに延在する円弧形状である。この場合には、前記片側係止片における軸方向両側端部の周方向端部には切欠きが形成され、軸方向片側端部に形成された前記切欠きと軸方向他側に形成された前記切欠きとは周方向の互いに異なる側に位置し、前記片側係止片の周方向端面は前記切欠きが形成されている切欠き端面と前記切欠きが形成されていない非切欠き端面とに区画され、前記片側部材が回転したときは、前記切欠き端面が前記２つの内側フック部のいずれかを押すと共に前記非切欠き端面が前記他側係止片の周方向端面を押して、前記切欠き端面により押された前記２つの内側フック部のいずれかは前記他側係止片の周方向端面から離隔する一方、前記他側部材が回転したときは、前記他側係止片の周方向端面が前記２つの内側フック部のいずれかと共に前記片側部材の前記非切欠き端面を押して、前記他側係止片により押された前記２つの内側フック部のいずれかは前記片側係止片の前記切欠き端面から離隔するのがよい。前記ハウジングには前記リング部材の軸方向両端部が遊嵌される円環形状の溝が設けられているのがよい。好適には、前記片側部材、前記他側部材、前記リング部材、前記内側コイルばね及び前記外側コイルばねは金属製であるが、前記ハウジングは合成樹脂製である。

また、上記主たる技術的課題は、固定部材と、共通の中心軸を有する、片側部材と、他側部材と、円筒形状のリング部材とを具備し、
前記片側部材には軸方向に延びる片側係止片が、前記他側部材には軸方向に延びる他側係止片が夫々形成され、前記片側係止片及び前記他側係止片は、周方向に２つの間隙が存在するよう、組み合わされて配置されており、
前記リング部材の外周面には外側コイルばねが装着され、自由状態における前記外側コイルばねの内径は前記リング部材の外径よりも小さく、前記外側コイルばねは比較的小さな力で前記リング部材に密接せしめられていて、前記外側コイルばねは周方向の異なる角度位置に２つの外側フック部を備え、前記２つの外側フック部の各々は前記２つの間隙の各々に挿入されており、
前記リング部材の内周面には内側コイルばねが装着され、自由状態における前記内側コイルばねの外径は前記リング部材の内径よりも大きく、前記内側コイルばねは比較的大きな力で前記リング部材に密接せしめられていて、前記内側コイルばねは周方向の異なる角度位置に２つの内側フック部を備え、前記２つの内側フック部の各々は前記固定部材に設けられた係止手段に係止自在であり、
前記片側部材に回転トルクが付加されると、前記２つの外側フック部のいずれかが前記片側係止片により前記外側コイルばねが縮径する方向に押されると共に、前記２つの内側フック部のいずれかが前記係止手段により前記内側コイルばねが縮径する方向に押され、前記片側部材は前記外側コイルばね及び前記リング部材と一体となって前記内側コイルばねによる比較的大きな制動トルクに抗して回転して前記他側部材に回転を伝達する一方、
前記他側部材に回転トルクが付加されると、前記２つの外側フック部のいずれかが前記他側係止片により前記外側コイルばねが拡径する方向に押されると共に、前記２つの内側フック部のいずれかが前記係止手段により前記内側コイルばねが縮径する方向に押され、前記リング部材が前記内側コイルばねによって保持された状態で、前記他側部材は前記外側コイルばねによる比較的小さな制動トルクに抗して前記外側コイルばねと共に前記リング部材に対して回転して前記片側部材に回転を伝達する、双方向トルクリミッタによっても解決されうる。

本発明の双方向トルクリミッタにあっては、内側コイルばね及び外側コイルばねは共通のリング部材の内周面及び外周面に夫々装着されている。一方、先行双方向トルクリミッタにあっては、内側コイルばねは内輪の外周面に外側コイルばねは外輪の外周面に夫々装着、つまり内側コイルばね及び外側コイルばねは異なる２つのリング部材の外周面に夫々装着されていた。本発明の双方向トルクリミッタにおけるリング部材は、先行双方向トルクリミッタにおける内輪及び外輪を集約したものであり、これにより本発明の双方向トルクリミッタによれば先行双方向トルクリミッタよりも部品点数を１点削減することができる。本発明の双方向トルクリミッタにあっては更に、外側コイルばね及び内側コイルばねとリング部材との間での位置合わせは不要であるため、組立工程が簡略化される。先行双方向トルクリミッタの場合、内側コイルばねと外輪とを別途位置合わせする必要がある。

予め言及しておくと、内側コイルばね及び外側コイルばねが共通のリング部材の内周面及び外周面に夫々装着されている双方向トルクリミッタとして、本願の出願人が本願に先立って出願して既に公開された特開２００２－１５５９７３号公報に示される双方向トルクリミッタが存在する（以下これを「参考双方向トルクリミッタ」とする）。然しながら、この参考双方向トルクリミッタは、正回転と逆回転とで回転を開始する回転トルクの大きさを変化させるものであり、本発明の双方向トルクリミッタ及び上記特許文献１に示される先行双方向トルクリミッタとは全く異質のものである。

本発明に従って構成された双方向トルクリミッタの構造を示す図。 図１に示す双方向トルクリミッタを分解して構成部品毎に配列した図。 図１に示す双方向トルクリミッタの内部構造を、シールドを除去して示す図。 図１に示す双方向トルクリミッタのハウジングを単体で示す図。 図１に示す双方向トルクリミッタの片側部材を単体で示す図。 図１に示す双方向トルクリミッタの他側部材を単体で示す図。 図１に示す双方向トルクリミッタにおいて片側部材に回転トルクが付加された状態を示す図。 図１に示す双方向トルクリミッタにおいて他側部材に回転トルクが付加された状態を示す図。 本発明に従って構成される双方向トルクリミッタの変形例を示す図。

以下、本発明に従って構成された双方向トルクリミッタの好適実施形態を示す添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１乃至図３を参照して説明すると、全体を番号２で示す双方向トルクリミッタは、固定のハウジング４と、このハウジング４内で共通の中心軸ｏを有する、片側部材６と、他側部材８と、リング部材１０とを具備している。

図１乃至図３と共に図４を参照して説明すると、ハウジング４は図４（ａ）に示されるハウジング本体１２と図４（ｂ）に示されるシールド１４とを含んでいる。図示の実施形態においては、ハウジング本体１２及びシールド１４は共に適宜の合成樹脂により夫々一体的に形成される。ハウジング本体１２は軸方向に対して垂直に配置される円形の端板１６と、この端板１６の外周縁から軸方向片側に延びる円筒形状の外周壁１８とを備えている。端板１６の中央部には軸方向他側に膨出する断面円形の膨出部２０が形成されている。膨出部２０の軸方向片側面の中央には円形の凹所２２が設けられていて、凹所２２の円形底面の中央には軸方向に貫通する円形の穴２４が形成されている。端板１６の軸方向片側面には凹所２２の外周縁を囲繞する円環形状の残留突条２６が存在し、残留突条２６の内側には円形の窪み２８が、外側には円環形状の溝３０が夫々設けられている。端板１６の軸方向他側面の外周縁部には軸方向に突出する円弧形状の突起３２が周方向に等角度間隔をおいて６つ配設されている。突起３２を介してハウジング４は図示しない壁等に固定される。外周壁１８の内周面には、内径を局所的に増大せしめてなる円弧形状の凹部３４が周方向に間隔をおいて複数個（図示の実施形態においては６個）形成されている。凹部３４は軸方向に延在している。複数個の凹部３４の各々の周方向長さは必ずしも同一ではなく、適宜に変更されている。凹部３４が形成されていない周方向角度領域における外周壁１８の内周面の軸方向延出端部には周方向に延在する段部３６が形成されている。外周壁１８の軸方向延出端面には、軸方向片側に向かって連続して更に軸方向に延出する円弧形状の延出片３８が周方向に等角度間隔をおいて複数個（図示の実施形態においては６個）形成されている。図示の実施形態においては、延出片３８は凹部３４が形成されている周方向角度領域と略対応している。延出片３８の内周面の軸方向延出端部には周方向に延在する係止突条４０が形成されている。

シールド１４は軸方向に対して垂直に配置される円板形状の支持壁４２と、この支持壁４２の外周縁から軸方向片側に延びる円筒形状の装着壁４４とを備えている。支持壁４２の中央には軸方向に貫通する円形の穴４６が形成されている。支持壁４２の軸方向他側面の外周縁部には穴４６の外周縁を囲繞する円環形状の外側突条４８及び内側突条５０が形成されていて、外側突条４８と内側突条５０との間には円環形状の溝５１が設けられている。装着壁４４の外径は支持壁４２の外径よりも大きい。装着壁４４の外周面には、外径を局所的に増大せしめてなる円弧形状の凸部５２が形成されている。凸部５２はハウジング本体１２に形成された延出片３８の数に対応して複数個、従って図示の実施形態においては６個形成されており、複数個の凸部５２は周方向に等角度間隔をおいて配置されている。周方向に隣接する２つの凸部５２の周方向間隔は延出片３８の周方向長さと対応する。周方向に隣接する２つの凸部５２の間における装着壁４４の外周面には、周方向に延在する被係止突条５４が形成されている。シールド１４をハウジング本体１２に装着させる際には、周方向に隣接する２つの凸部５２の間にハウジング本体１２の延出片３８を整合せしめた後に、シールド１４をハウジング本体１２の端板１６に向かって軸方向に強制せしめ、延出片３８の係止突条４０が被係止突条５４を弾性的に乗り越えさせる。シールド１４がハウジング本体１２に装着された状態にあっては、ハウジング本体１２の段部３６にシールド１４の支持壁４２の外周縁部が当接せしめられると共に、ハウジング本体１２の外周壁１８の軸方向端面（延出片３８を除く）にシールド１４の凸部５２が当接せしめられる。

図１乃至図３と共に図５を参照して説明を続ける。図示の実施形態においては、片側部材６は金属製であって、粉末冶金により一体的に形成される。片側部材６は駆動側及び従動側の外部機器のいずれか一方（かかる外部機器は図示していない）に接続される円筒形状の片側接続部５６と、この片側接続部５６の外周面に付設された片側係止片５８とを備えている。片側接続部５６は軸方向に貫通していて、内周面にはセレーションの如き接続内歯６０が形成されている。図１のＡ－Ａ断面図に示されているとおり、片側接続部５６の軸方向片側端部はハウジング本体１２の端板１６に形成された凹所２２に嵌め合わされ回転可能に軸支される。片側係止片５８は片側接続部５６の外周面の軸方向中間部から片側接続部５６の軸方向他側端を超えて軸方向他側に延びている。片側係止片５８の断面は中心軸ｏ回りに延在する円弧形状である。片側係止片５８における軸方向両側端部の周方向端部には夫々切欠き６２及び６４が形成されていて、片側係止片５８の周方向端面は切欠き６２又は６４が形成されている切欠き端面６５ａと切欠き６２又は６４が形成されていない非切欠き端面６５ｂとに区画される。図示の実施形態においては、切欠き６２は図５左図における時計方向下流端部にのみ、切欠き６４は図５右図における時計方向下流端部にのみ形成されている。従って、軸方向の一方から見た場合、切欠き６２及び６４は夫々周方向の反対側に位置する。

図１乃至図３と共に図６を参照して説明を続ける。図示の実施形態においては、他側部材８も金属製であって、粉末冶金により一体的に形成される。他側部材８は駆動側及び従動側の外部機器のいずれか他方（かかる外部機器は図示していない）に接続される円筒形状の他側接続部６６と、他側接続部６６の軸方向片側端に接続された円板形状の中間部６８と、中間部６８の外周面に付設された他側係止片７０とを備えている。他側接続部６６及び中間部６８は共通して軸方向に貫通している。他側接続部６６の外周面にはセレーションの如き接続外歯７２が形成されている。図１のＡ－Ａ断面図に示されているとおり、中間部６８はシールド１４の支持壁４２に形成された穴４６に配置せしめられて片側部材６の片側接続部５６を軸方向に支持する。他側係止片７０は中間部６８の外周面の軸方向中間部から中間部６８の軸方向片側端を超えて軸方向片側に延びている。他側係止片７０の断面は中心軸ｏ回りに延在する円弧形状である。必ずしも明確には図示されていないが、他側係止片７０の軸方向他側端面はシールド１４の支持壁４２と対向し、これにより片側部材６及び他側部材８が軸方向に移動してハウジング４から脱落することが阻止される。ここで、図３を参照することによって理解されるとおり、片側係止片５８及び他側係止片７０は、周方向に２つの間隙７４ａ及び７４ｂが存在するよう、組み合わせて配置される。

図１乃至図３を参照して説明を続ける。図示の実施形態においては、リング部材１０は金属製であって、所要軸方向幅及び径方向厚さ（板厚）を備えた円筒形状の剛体である。図１のＡ－Ａ断面図に示されているとおり、リング部材１０の軸方向片側端部はハウジング本体１２の端板１６に形成された円環形状の溝３０に、軸方向他側端部はシールド１４の支持壁４２に形成された円環形状の溝５１に夫々嵌め合わされ（遊嵌され）、リング部材１０はハウジング４によって軸方向の両側から支持されている。

かようなリング部材１０の内周面には内側コイルばね７６が装着されている。図３にあっては、容易に理解できるよう内側コイルばね７６には薄墨を付している（後に言及する図７及び図８にあっても同様）。図示の実施形態においては、内側コイルばね７６は断面が矩形である金属製の線材により構成されている。内側コイルばね７６は、上記線材が螺旋状に巻回せしめられた内側巻回部７８とこの内側巻回部７８の軸方向両端において上記線材が径方向内側に向かって屈曲せしめられた２つの内側フック部８０ａ及び８０ｂとを備えている。自由状態における内側コイルばね７６の外径つまり内側巻回部７８の外径はリング部材１０の内径よりも大きく、内側コイルばね７６は比較的小さな力でリング部材１０に密接せしめられている。内側コイルばね７６がリング部材１０に装着されて２つの内側フック部８０ａ及び８０ｂのいずれに何らの力も作用していない状態において、内側コイルばね７６がリング部材１０に密接することによって生じるトルクを内側保持トルクと称すると、かかる内側保持トルクは比較的小さい。２つの内側フック部８０ａ及び８０ｂは周方向の異なる角度位置に配置されていて、この２つの内側フック部８０ａ及び８０ｂの各々は、図３に示すとおり、上記した２つの間隙７４ａ及び７４ｂの各々に挿入される。内側コイルばね７６には潤滑剤が塗布されている。

また、リング部材１０の外周面には外側コイルばね８２が装着されている。図３にあっては、容易に理解できるよう外側コイルばね８２にも薄墨を付している（後に言及する図７及び図８にあっても同様）。図示の実施形態においては、外側コイルばね８２は内側コイルばね７６と軸方向において整合して位置している。外側コイルばね８２も断面が矩形である金属製の線材により構成されている。外側コイルばね８２は、上記線材が螺旋状に巻回せしめられた外側巻回部８４とこの外側巻回部８４の軸方向両端において上記線材が径方向外側に向かって屈曲せしめられた２つの外側フック部８６ａ及び８６ｂとを備えている。軸方向の一方から見た線材の巻回方向は内側コイルばね７６と外側コイルばね８２とで同じである。自由状態における外側コイルばね８２の内径つまり外側巻回部８４の内径はリング部材１０の外径よりも小さく、外側コイルばね８２は比較的大きな力でリング部材１０に密接せしめられている。外側コイルばね８２がリング部材１０に装着されて２つの外側フック部８６ａ及び８６ｂのいずれに何らの力も作用していない状態において、外側コイルばね８２がリング部材１０に密接することによって生じるトルクを外側保持トルクと称すると、かかる外側保持トルクは比較的大きい。２つの外側フック部８６ａ及び８６ｂは周方向の異なる角度位置に配置されていて、この２つの外側フック部８６ａ及び８６ｂの各々は、図３に示すとおり、ハウジング本体１２の外周壁１８の内周面に形成された複数個の凹部３４のうちの２つに夫々挿入されている。外側コイルばね８２にも潤滑剤が塗布されている。

続いて、双方向トルクリミッタ２の作動について説明する。
最初に、片側部材６に図示しない上記一方の外部機器から時計方向（図１のＡ－Ａ断面図の右方向から見て。以下同じ）に回転トルクが付加された場合について、図１及び図３と共に図７を参照して説明する。この場合には、片側係止片５８は時計方向に回転してその周方向端面（更に詳しくは時計方向下流側の周方向端面）が内側コイルばね７６の内側フック部８０ａを時計方向に押す。図示の実施形態においては、切欠き端面６５ａが内側フック部８０ａを押す。内側コイルばね７６が装着されたリング部材１０の外周面には外側コイルばね８２も装着されていることから、内側フック部８０ａが時計方向に押されて内側コイルばね７６と共にリング部材１０が時計方向に回転しようとすると、外側フック部８６ａが凹部３４にてハウジング４により反時計方向に押される。ここで、内側フック部８０ａが時計方向に押されると、内側コイルばね７６つまり内側巻回部７８は拡径せしめられ、内側巻回部７８の外周面とリング部材１０の内周面との密接は増強される。従って、リング部材１０は内側コイルばね７６と一体となって時計方向に回転しようとする。一方、外側フック部８６ａが反時計方向に押されると、外側コイルばね８２つまり外側巻回部８４は拡径せしめられ、外側巻回部８４の内周面とリング部材１０の外周面との密接は弱められる。このことから、片側部材６に付加された上記回転トルクが比較的大きい外側保持トルクよりも大きい場合には、リング部材１０が外側コイルばね８２に対して滑る。つまり、外側コイルばね８２がハウジング４に保持された状態で、リング部材１０が外側コイルばね８２に対して回転を開始し、片側部材６と内側コイルばね７６とリング部材１０とが一体となって時計方向に回転を開始する。そして、片側係止片５８の非切欠き端面６５ｂが他側係止片７０の周方向端面（更に詳しくは時計方向上流側の周方向端面）と当接した後にあっては、図７に示すとおり、片側部材６と内側コイルばね７６とリング部材１０とは他側部材８を伴ってこれらは一体となって時計方向に回転する。つまり、片側部材６に付加された時計方向の回転が他側部材８に伝達される。このとき、内側フック部８０ａは他側係止片７０の周方向端面から離隔する。なお、片側部材６に付加された上記回転トルクが比較的大きい外側保持トルクよりも小さい場合には片側部材６は回転せず外側保持トルクにより保持される。

片側部材６が反時計方向に回転した場合には、片側係止片５８が内側コイルばね７６の内側フック部８０ｂを押すと共にハウジング４が外側コイルばね８２の外側フック部８６ｂを押すことを除いて、片側部材６が時計方向に回転した場合と同じであるため、詳細な説明については省略する。なお、この場合も内側フック部８０ｂ及び外側フック部８６ｂは共に夫々のコイルばねが拡径する方向に押される。そして、リング部材１０が外側コイルばね８２に対して回転を開始する回転トルクの大きさは、片側部材６が時計方向に回転した場合のそれと同一である。

次に、他側部材８に図示しない上記他方の外部機器から反時計方向に回転トルクが付加された場合について、図１及び図３と共に図８を参照して説明する。この場合には、他側係止片７０は反時計方向に回転してその周方向端面（更に詳しくは反時計方向下流側の周方向端面）が内側コイルばね７６の内側フック部８０ａを反時計方向に押す。内側コイルばね７６が装着されたリング部材１０の外周面には外側コイルばね８２も装着されていることから、内側フック部８０ａが反時計方向に押されて内側コイルばね７６と共にリング部材１０が反時計方向に回転しようとすると、外側フック部８６ｂが凹部３４にてハウジング４により時計方向に押される。ここで、内側フック部８０ａが反時計方向に押されると、内側コイルばね７６つまり内側巻回部７８は縮径せしめられ、内側巻回部７８の外周面とリング部材１０の内周面との密接は弱められる。さらに、外側フック部８６ｂが時計方向に押されると、外側コイルばね８２つまり外側巻回部８４は拡径せしめられ、外側巻回部８４の内周面とリング部材１０の外周面との密接は弱められる。このことから、片側部材６に付加された上記回転トルクが比較的小さい内側保持トルクよりも大きい場合には、内側コイルばね７６がリング部材１０に対して滑る。つまり、リング部材１０が外側コイルばね８２に保持された状態で、内側コイルばね７６がリング部材に対して回転を開始し、他側部材８と内側コイルばね７６とが一体となって反時計方向に回転を開始する。その後に、図８に示すとおり、他側係止片７０の周方向端面（更に詳しくは反時計方向下流側の周方向端面）が内側フック部８０ａと共に片側部材６の非切欠き端面６５ｂ（かかる非切欠き端面６５ｂは反時計方向上流側に位置する）と当接してこれらを反時計方向に押し、他側部材８及び内側コイルばね７６は片側部材６を伴ってこれらは一体となって反時計方向に回転する。つまり、他側部材８に付加された反時計方向の回転が片側部材６に伝達される。このとき、内側フック部８０ａは片側係止片５８の切欠き端面６５ａからは離隔する。なお、他側部材８に付加された上記回転トルクが比較的小さい内側保持トルクよりも小さい場合には他側部材８は回転せず内側保持トルクにより保持される。

他側部材８が時計方向に回転した場合には、他側係止片７０が内側コイルばね７６の内側フック部８０ｂを押すと共にハウジング４が外側コイルばね８２の外側フック部８６ａを押すことを除いて、他側部材８が反時計方向に回転した場合と同じであるため、詳細な説明については省略する。なお、この場合も内側フック部８０ｂは内側コイルばね７６が縮径する方向に、外側フック部８６ａは外側コイルばね８２が拡径する方向に夫々押される。そして、内側コイルばね７６がリング部材１０に対して回転を開始する回転トルクの大きさは、他側部材８が反時計方向に回転した場合のそれと同一である。

つまり、双方向トルクリミッタ２にあっては、片側部材６から他側部材８に回転トルクを伝達するときと、他側部材８から片側部材６に回転トルクを伝達するときとで滑り出す、つまり回転を開始する回転トルクの大きさが異なり、前者の方が後者よりも大きく設定される。このことから、例えば、片側部材６の片側接続部５６に従動側外部機器であるハッチバックを、他側部材８の他側接続部６６に駆動側外部機器である電動モーターを夫々接続すれば、電動モーターは比較的軽負荷でハッチバックを開閉動させることができる一方、ハッチバックが全開乃至中間角度位置にあるときには、ハッチバックの角度位置は風等の外乱による比較的軽負荷でバタつくことなく保持される。従って、本発明にかかる双方向トルクリミッタは角度位置保持装置として使用することもできる。

かような性質を有する双方向トルクリミッタのうち、本発明の双方向トルクリミッタにあっては、内側コイルばね７６及び外側コイルばね８２は共通のリング部材１０の内周面及び外周面に夫々装着されていることに起因し、例えば先行双方向トルクリミッタのように、２つの異なるリング部材（内輪及び外輪）の外周面に夫々内側コイルばね及び外側コイルばねを装着させる場合と比べて、部品点数を１点削減することができる。本発明の双方向トルクリミッタにあっては更に、外側コイルばね及び内側コイルばねとリング部材との間での位置合わせは不要であるため、組立工程が簡略化される。先行双方向トルクリミッタの場合、内側コイルばねと外輪とを別途位置合わせする必要がある。

更に、図示の実施形態においては、片側部材６、他側部材８、リング部材１０、内側コイルばね７６及び外側コイルばね８２は金属製であるが、ハウジング４は合成樹脂製であることから、内側コイルばね７６の内側フック部８０ａ又は８０ｂに片側係止片５８及び他側係止片７０が当接する際には金属同士の衝突であるため音が発生するが、外側コイルばね８２の外側フック部８６ａ又は８６ｂがハウジング４に当接する際には金属と合成樹脂との衝突であるため殆ど音は発生しない。ハウジング４が金属製である場合には、外側フック部８６ａ又は８６ｂとハウジング４とが衝突した際の音も加わり、作動時に発生する上記音が過剰に大きくなってしまう。片側部材及び他側部材を合成樹脂製とすることも考えられなくはないが、これらの部材は外部の部材に接続されるため比較的高い強度が要求され、金属製、特に粉末冶金により形成されることが好ましい。

さらにまた、図示の実施形態においては、片側部材６が回転したときは、切欠き端面６５ａが２つの内側フック部８０ａ及び８０ｂのいずれかを押すと共に非切欠き端面６５ｂが他側係止片８の周方向端面を押して、切欠き端面６５ａにより押された２つの内側フック部の８０ａ及び８０ｂのいずれかは他側係止片７０の周方向端面から離隔する一方、他側部材８が回転したときは、他側係止片７０の周方向端面が２つの内側フック部８０ａ及び８０ｂのいずれかと共に片側部材６の非切欠き端面６５ｂを押して、他側係止片７０により押された２つの内側フック部８０ａ及び８０ｂのいずれかは片側係止片５８の切欠き端面６５ａから離隔する。つまり、片側部材６及び他側部材８のいずれから回転トルクが付加された場合であっても、内側フック部８０ａ及び８０ｂが片側係止片５８及び他側係止片７０の周方向端面によって挟まれることは無く、片側部材６から他側部材８へ又はその逆への回転トルクの伝達経路上に内側フック部８０ａ及び８０ｂは位置しない。それ故に、上記回転トルクが付加された際に内側フック部８０ａ及び８０ｂに力が集中することが回避され、内側フック部８０ａ及び８０ｂの破損が防止される。

以上、本発明に従って構成された双方向トルクリミッタについて添付した図面を参照して詳述したが、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において適宜の修正や変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、片側係止片５８及び他側係止片７０が組み合された際に生成される２つの間隙７４ａ及び７４ｂの各々に、内側コイルばね７６が備える２つの内側フック部８０ａ及び８０ｂの各々が挿入されていたが、これに替えて、外側コイルばねが備える２つの外側フック部の各々が挿入されるようにしてもよい。かような変形例について図９を参照して説明する。図９は図３に相当する図である。図９では図３と同一の構成については同一の番号に「´」を付して示し、その詳細な説明については省略する。本変形例にあっては、外側コイルばね８２´の方が内側コイルばね７６´よりも小さな力でリング部材１０´に密接せしめられる。固定部材であるハウジング４´の中央には軸方向に直線状に延びる断面円弧形状の係止手段８８´が形成されていて（従って係止手段８８´は固定されている）、内側コイルばね７６´は係止手段８８´の外周面に沿って配置される。そして、片側部材６´及び他側部材８´のいずれかに回転トルクが付加されて内側コイルばね７６´がリング部材１０´と共に回転しようとする場合には、２つの内側フック部８０ａ´及び８０ｂ´のいずれかが係止手段８８´更に詳しくはその周方向端面によって内側コイルばね７６´が縮径する方向に押される。従って、片側部材６´に回転トルクが付加されると、２つの外側フック部８６ａ´及び８６ｂ´のいずれかが片側係止片５８´により外側コイルばね８２´が縮径する方向に押されると共に、２つの内側フック部８０ａ´及び８０ｂ´のいずれかが係止手段８８´により内側コイルばね７６´が縮径する方向に押され、片側部材６´は外側コイルばね８２´及びリング部材１０´と一体となって内側コイルばね７６´による比較的大きな制動トルクに抗して回転して他側部材８´に回転を伝達する。一方、他側部材８´に回転トルクが付加されると、２つの外側フック部８６ａ´及び８６ｂ´のいずれかが他側係止片７０´により外側コイルばね８２´が拡径する方向に押されると共に、２つの内側フック部８０ａ´及び８０ｂ´のいずれかが係止手段８８´により内側コイルばね７６´が縮径する方向に押され、リング部材１０´が内側コイルばね７６´によって保持された状態で、他側部材８´は外側コイルばね８２´による比較的小さな制動トルクに抗して外側コイルばね８２´と共にリング部材１０´に対して回転して片側部材６´に回転を伝達する。なお、本変形例にあっては、係止手段８８´は固定されていればこれは必ずしもハウジング４´に配設されている必要はなく、従ってハウジング４´は省略してもよい。ハウジング４´を省略した場合、係止手段８８´はそれ自身が固定部材となるか、又は図示しない別途の固定部材の一部に設けられることとなる。

また、図示の実施形態においては、片側係止片及び他側係止片の断面は共に中心軸周りに延在する円弧形状であって夫々単一の部材により構成されていたが、片側係止片及び他側係止片を夫々周方向に間隔をおいて配置された２つの柱状の部材に分けて構成してもよい。使用用途等によっては、全ての構成部材を合成樹脂製、又は金属製とすることもできる。更に、内側コイルばね及び外側コイルばねを構成する線材の断面も矩形ではなく円形であってもよい。

２：双方向トルクリミッタ
４：ハウジング
６：片側部材
８：他側部材
１０：リング部材
３４：（ハウジングの）凹部
５８：片側係止片
７０：他側係止片
７４ａ及び７４ｂ：間隙
７６：内側コイルばね
８０ａ及び８０ｂ：内側フック部
８２：外側コイルばね
８６ａ及び８６ｂ：外側フック部

Claims (6)

1. 固定のハウジングと、前記ハウジング内で共通の中心軸を有する、片側部材と、他側部材と、円筒形状のリング部材とを具備し、
   前記片側部材には軸方向に延びる片側係止片が、前記他側部材には軸方向に延びる他側係止片が夫々形成され、前記片側係止片及び前記他側係止片は、周方向に２つの間隙が存在するよう、組み合わされて配置されており、
   前記リング部材の内周面には内側コイルばねが装着され、自由状態における前記内側コイルばねの外径は前記リング部材の内径よりも大きく、前記内側コイルばねは比較的小さな力で前記リング部材に密接せしめられていて、前記内側コイルばねは周方向の異なる角度位置に２つの内側フック部を備え、前記２つの内側フック部の各々は前記２つの間隙の各々に挿入されており、
   前記リング部材の外周面には外側コイルばねが装着され、自由状態における前記外側コイルばねの内径は前記リング部材の外径よりも小さく、前記外側コイルばねは比較的大きな力で前記リング部材に密接せしめられていて、前記外側コイルばねは周方向の異なる角度位置に２つの外側フック部を備え、前記２つの外側フック部の各々は前記ハウジングの内周面に形成された凹部に挿入されており、
   前記片側部材に回転トルクが付加されると、前記２つの内側フック部のいずれかが前記片側係止片により前記内側コイルばねが拡径する方向に押されると共に、前記２つの外側フック部のいずれかが前記凹部にて前記ハウジングにより前記外側コイルばねが拡径する方向に押され、前記片側部材は前記内側コイルばね及び前記リング部材と一体となって前記外側コイルばねによる比較的大きな制動トルクに抗して回転して前記他側部材に回転を伝達する一方、
   前記他側部材に回転トルクが付加されると、前記２つの内側フック部のいずれかが前記他側係止片により前記内側コイルばねが縮径する方向に押されると共に、前記２つの外側フック部のいずれかが前記凹部にて前記ハウジングにより前記外側コイルばねが拡径する方向に押され、前記リング部材が前記外側コイルばねによって保持された状態で、前記他側部材は前記内側コイルばねによる比較的小さな制動トルクに抗して前記内側コイルばねと共に前記リング部材に対して回転して前記片側部材に回転を伝達する、双方向トルクリミッタ。
2. 前記片側係止片及び前記他側係止片の断面は共に前記中心軸周りに延在する円弧形状である、請求項１に記載の双方向トルクリミッタ。
3. 前記片側係止片における軸方向両側端部の周方向端部には切欠きが形成され、軸方向片側端部に形成された前記切欠きと軸方向他側に形成された前記切欠きとは周方向の互いに異なる側に位置し、前記片側係止片の周方向端面は前記切欠きが形成されている切欠き端面と前記切欠きが形成されていない非切欠き端面とに区画され、
   前記片側部材が回転したときは、前記切欠き端面が前記２つの内側フック部のいずれかを押すと共に前記非切欠き端面が前記他側係止片の周方向端面を押して、前記切欠き端面により押された前記２つの内側フック部のいずれかは前記他側係止片の周方向端面から離隔する一方、前記他側部材が回転したときは、前記他側係止片の周方向端面が前記２つの内側フック部のいずれかと共に前記片側部材の前記非切欠き端面を押して、前記他側係止片により押された前記２つの内側フック部のいずれかは前記片側係止片の前記切欠き端面から離隔する、請求項２に記載の双方向トルクリミッタ。
4. 前記ハウジングには前記リング部材の軸方向両端部が遊嵌される円環形状の溝が設けられている、請求項１に記載の双方向トルクリミッタ。
5. 前記片側部材、前記他側部材、前記リング部材、前記内側コイルばね及び前記外側コイルばねは金属製であるが、前記ハウジングは合成樹脂製である、請求項１に記載の双方向トルクリミッタ。
6. 固定部材と、共通の中心軸を有する、片側部材と、他側部材と、円筒形状のリング部材とを具備し、
   前記片側部材には軸方向に延びる片側係止片が、前記他側部材には軸方向に延びる他側係止片が夫々形成され、前記片側係止片及び前記他側係止片は、周方向に２つの間隙が存在するよう、組み合わされて配置されており、
   前記リング部材の外周面には外側コイルばねが装着され、自由状態における前記外側コイルばねの内径は前記リング部材の外径よりも小さく、前記外側コイルばねは比較的小さな力で前記リング部材に密接せしめられていて、前記外側コイルばねは周方向の異なる角度位置に２つの外側フック部を備え、前記２つの外側フック部の各々は前記２つの間隙の各々に挿入されており、
   前記リング部材の内周面には内側コイルばねが装着され、自由状態における前記内側コイルばねの外径は前記リング部材の内径よりも大きく、前記内側コイルばねは比較的大きな力で前記リング部材に密接せしめられていて、前記内側コイルばねは周方向の異なる角度位置に２つの内側フック部を備え、前記２つの内側フック部の各々は前記固定部材に設けられた係止手段に係止自在であり、
   前記片側部材に回転トルクが付加されると、前記２つの外側フック部のいずれかが前記片側係止片により前記外側コイルばねが縮径する方向に押されると共に、前記２つの内側フック部のいずれかが前記係止手段により前記内側コイルばねが縮径する方向に押され、前記片側部材は前記外側コイルばね及び前記リング部材と一体となって前記内側コイルばねによる比較的大きな制動トルクに抗して回転して前記他側部材に回転を伝達する一方、
   前記他側部材に回転トルクが付加されると、前記２つの外側フック部のいずれかが前記他側係止片により前記外側コイルばねが拡径する方向に押されると共に、前記２つの内側フック部のいずれかが前記係止手段により前記内側コイルばねが縮径する方向に押され、前記リング部材が前記内側コイルばねによって保持された状態で、前記他側部材は前記外側コイルばねによる比較的小さな制動トルクに抗して前記外側コイルばねと共に前記リング部材に対して回転して前記片側部材に回転を伝達する、双方向トルクリミッタ。
   

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