CN102171476B - 扭矩限制器 - Google Patents

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Abstract

在弹簧式扭矩限制器中，在为了防止在装配于内圈的螺旋弹簧的切断端面残存的毛边与内圈外径面接触，采用使该切断端部从内圈外径面浮起的结构，此时防止该切断端面成为扭矩限制器的抖振产生源。采用将装配于内圈(13)的螺旋弹簧(14)的一方切断端部(25)插入设置于外环构件(11)的内径面的外环侧弹簧座突起(23)的凹部(27)，将另一方切断端部(26)插入设置于盖构件(15)的内面的盖侧弹簧座突起(24)的凹部(28)，分别通过凹部(27、28)限制切断端部(25、26)的结构。

Description

扭矩限制器
技术领域
本发明涉及在打印机、复印机等的纸处理部等使用的扭矩限制器。 
背景技术
一般而言，该类别的扭矩限制器由如下构成：外环构件；内圈，其插入外环构件的内部且在一端的凸起部可旋转自由地被支承；单一直径的螺旋弹簧，其以所需过盈量装配于所述内圈的外径面；盖构件，其在所述外环构件的另一端部嵌合于其内径面，且将与内圈外径面之间堵塞(专利文献1)。 
所述扭矩限制器，螺旋弹簧的一方切断端部与外环构件卡合、另一方切断端部与所述盖构件卡合，在所述内圈和外环构件相对旋转时，通过所述螺旋弹簧上产生的扩径作用产生规定的扭矩。 
如上所述，通过利用单一直径的盘管构成螺旋弹簧、以及不设置在螺旋弹簧两端部沿径向弯曲的钩而将构成盘管的钢线切断成直角的结构，由此实现扭矩限制器整体的小型化。 
专利文献1：日本特开2006-170307号公报 
在所述以往的扭矩限制器中，螺旋弹簧的两端部由于将构成盘管的钢线切断为直角而成，所以有时在该切断面残留有毛边。将残留有毛边的螺旋弹簧在内圈的外径面以过盈量装配的情况下，存在该毛边损伤内圈外径面、成为杂音产生的原因的问题。 
为了消除该问题，考虑有：通过较大地形成螺旋弹簧的两端部的曲率半径，从而当装配于内圈外径面时，两端部从内圈外径面朝径向浮起，使所述毛边不与内圈外径面接触。 
但是，如果根据上述结构，则存在如下问题：由于螺旋弹簧两端部成为自由的状态，容易产生振动，成为扭矩限制器的抖振产生源。 
发明内容
因此，本发明的课题在于即便在螺旋弹簧两端部从内圈外径面分离以自由的状态装配的情况下，也能抑制该两端部的振动，防止成为扭矩限制器的抖振产生源。 
为了解决上述课题，本发明采用一种扭矩限制器，该扭矩限制器包括：外环构件11；内圈13，其插入外环构件11的内部且可旋转自由地被支承；螺旋弹簧14，其以所需过盈量装配于所述内圈13的外径面；以及盖构件15，其嵌合于所述外环构件11的另一端部的内径面且将与内圈13的外径面之间堵塞，在该扭矩限制器中，所述螺旋弹簧14的一方切断端部25与所述外环构件11卡合、另一方切断端部26与所述盖构件15卡合，在所述外环构件11和内圈13相对旋转时，通过在所述螺旋弹簧14产生的扩径作用产生规定的扭矩，该扭矩限制器的特征在于，所述螺旋弹簧14的两方切断端部25、26，在所述螺旋弹簧14被装配于所述内圈13的状态下，处于从内圈外径面分离的状态，且一方切断端部25通过设置于外环构件11的外环侧限制机构被限制，另一方切断端部26通过设置于盖构件15的盖侧限制机构被限制。 
作为所述外环侧限制机构，通过在突出设置于该外环构件11的内径面的外环侧弹簧座突起23设置凹部27来构成，该凹部27与该螺旋弹簧14的一方切断端部25对置地开口。 
另外，作为所述盖侧限制机构，通过在突出于该盖构件15的内面的盖侧弹簧座突起24设置凹部28来构成，该凹部28与该螺旋弹簧14的另一方切断端部26对置地开口， 
通过在所述各凹部27、28插入该螺旋弹簧14的切断端部25、26从而进行限制，来抑制其振动。 
本发明中，由于从内圈13的外径面浮起的螺旋弹簧14的一方切断端部25通过外环侧弹簧座突起23等外环侧限制机构被限制，并且，另一方切断端部26通过盖侧弹簧座突起24等盖侧限制机构被限制，因此能够抑制这些切断端部25、26的振动。由此，能够提供一种在扭矩限制器的旋转时不会产生抖振，具有高稳定性的扭矩限制器。 
附图说明
图1是实施例1的剖面图。 
图2中，(a)是图1的X1-X1线的剖面图，(b)是同图的X2-X2线的剖面图，(c)是同图的X3-X3线的剖面图。 
图3是实施例1的分解立体图。 
图4是实施例2的剖面图。 
图5是图4的X4-X4线的剖面图。 
图6是实施例2的螺旋面的说明图表。 
图7中，(a)是实施例3的剖面图，(b)是实施例3的螺旋弹簧的剖面图。 
图8是实施例4的螺旋弹簧的放大平面图。 
图9是实施例5的剖面图。 
图10中，(a)是图9的X5-X5线的剖面图，(b)是同图的X6-X6线的剖面图。 
图11是实施例5的分解立体图。 
图12中，(a)～(c)是表示实施例5的组装状态的剖面图。 
具体实施方式
以下，结合附图对本发明所述的扭矩限制器的实施例进行说明。 
实施例1 
图1～图3所示的实施例1的扭矩限制器由如下构成：外环构件11；内圈13，其插入外环构件的内部且在一端的凸起部12可旋转自由地被支承；单一直径的螺旋弹簧14，其以所需过盈量装配于所述内圈13的外径面；盖构件15，其在所述外环构件11的另一端部嵌合于其内径面且将与内圈外径面之间堵塞。 
经由设置于凸起部12的内径面的阶梯面22形成有径向轴承部16a及推力轴承部16b，所述内圈13的一端部在这些轴承部16a、16b被可旋转自由地支承。 
内圈13的另一端部贯通盖构件15的内径面且朝外部突出。在盖构件15的外径面设置的卡合肋17与在外环构件11的内径面设置的卡合槽18卡合。在外环构件11的所述凸起部12侧的内径面设置有轴孔19。 
在所述外环构件11的内径面21与阶梯面22所形成的角部设置有外环侧弹簧座突起23(参照图2(a)、图3)。同样，在盖构件15的内面设置有盖侧弹簧座突起24。外环侧弹簧座突起23和盖侧弹簧座突起24为了分别收纳螺旋弹簧14的切断端部25、26，形成有具有周向的一定朝向的开口的凹部27、28。 
所述外环侧弹簧座突起23和盖侧弹簧座突起24分别构成“权利要求书”中提及的“外环侧限制机构”和“盖侧限制机构”。 
螺旋弹簧14是将截面为四边形的线材以所需的螺距卷绕成单一直径而成的，但在其两端部包含切断端面的切断端部25、26的部分在大致半周的范围内形成为具有曲率半径比单一直径部分(扭矩产生部分)的半径更大的圆弧形状或椭圆形状(参照图2(a)、(c))。 
该切断端部25、26即便在以规定的紧固量装配于内圈13的状态下，也处于从内圈13的外径面沿径向分离(或浮起)的自由状态，与内圈13的外径面不接触。因此，不担心在切断端面产生的毛边的部分与内圈13接触。 
在螺旋弹簧14装配于内圈13的所述状态下，该螺旋弹簧14的两端间的轴向长度、和将盖构件15嵌合于外环构件11的开放部内径面的状态下的外环侧弹簧座突起23的凹部27与盖侧弹簧座突起24的凹部28的轴向长度设定为同一长度L1(参照图1)。并且，螺旋弹簧14的相对于内圈13的装配位置以从内圈13的设置卡合凹部30侧的端面到所述切断端面26的端面的轴向长度为恒定长度L2的方式被设定。 
组装由以上结构构成的扭矩限制器时，在将螺旋弹簧14装配于规定位置的内圈13嵌合盖构件15，将切断端部26的前端部插入盖侧弹簧 座突起24的凹部28。在该状态下，使内圈13的卡合凹部30侧的端部朝下、与盖构件15一起装入组装夹具。从内圈13的上部嵌合外环构件11，将该卡合槽18嵌合于盖构件15的卡合肋17。而且，如果将外环构件11朝螺旋弹簧14的卷绕方向(图示的情况为右向卷绕)进行相对旋转，则该切断端部25插入外环侧弹簧座突起23的凹部27。 
另外，在附图中，29是在外环构件11的凸起部12侧的端部设置的一对卡合突起，31是在盖构件15的外端面设置的工具卡合凹部。 
实施例1的扭矩限制器为如上所述，在外环构件11和内圈13沿左右任一方向相对旋转的情况下，由于一方切断端部25或26的前端碰撞于凹部27或28，故在螺旋弹簧14产生扩径作用，产生规定的扭矩。 
此时，由于螺旋弹簧14的各切断端部25、26通过与凹部27、28的内面接触而被限制(参照图2(b))，抑制缘于扭矩限制器旋转的振动的产生。 
实施例2 
图4～图6所示的实施例2的扭矩限制器基本与所述实施例1的情况相同，相同之处还在与将螺旋弹簧14的切断端部25、26插入外环侧弹簧座突起23、盖侧弹簧座突起24的各凹部27、28从而被限制、进而抑制振动。 
但是，在该实施例2的情况下，为了将切断端部25、26的振动的产生进一步地有效地抑制，具备如下的结构。 
即在所述实施例1的情况下，外环构件11的阶梯面22形成为与轴垂直的平面，螺旋弹簧14的端面不与该阶梯面22接触的结构，但该实施例2的情况下的阶梯面22形成为沿着螺旋弹簧14的一方端面的螺旋面32。 
另外，盖构件15的内面22a也形成为沿着螺旋弹簧14的另一方端面的螺旋面34。 
此外，突出设置于这些螺旋面32、34的所述外环侧弹簧座突起23的凹部27以及盖侧弹簧座突起24的凹部28都以与螺旋面32、34共面 的方式被形成(参考图4)。 
所述螺旋面32在遍及螺旋弹簧14的包括切断端部25的1周(360度)当中的340度的范围形成(参照图5、图6从点A到点E的螺旋面F(32))，其余20度的范围(从点E到点A的范围)为平坦面G。盖构件15侧的螺旋面34也是相同的。螺旋弹簧14的包括切断端部25、26的两端面分别与螺旋面32、34接触。 
在该情况下，由于外环侧弹簧座突起23以及盖侧弹簧座突起24的各凹部27、28都与螺旋面32、34共面地形成，故可避免插入该凹部27、28的切断端部25、26从螺旋面32、34浮起。 
如上所述，螺旋弹簧14的两方切断端部25、26与实施例1的情况相同，通过插入于凹部27、28被限制，另一方面通过该包括该切断端部25、26的两端面与螺旋面32、34接触，使得在该部分也被限制，因此能进一步地抑制振动。 
实施例3 
图7所示的实施例3的扭矩限制器与所述实施例1的情况基本具有相同的结构，但与实施例1的情况不同之处在与螺旋弹簧14的自然长度a与装配时的长度b存在差。 
即如图7(a)、(b)所示，相对于螺旋弹簧14的自然长度a，外环侧弹簧座突起23的凹部27与盖侧弹簧座突起24的凹部28之间的轴向长度b的关系设定为a＞b的关系。由此，螺旋弹簧14以在轴向被压缩的状态被装配于所述凹部27、28之间，使凹部27、28的轴向的内面受到按压力。通过该按压力，相对于各切断端部25、26的限制力增大，比实施例1的情况进一步增加振动抑制效果。 
该情况下的凹部27形成为与阶梯面22共面，另一方凹部28也形成为与盖构件15的内面22a。如此一来，在组装时，在将外环构件11相对于盖构件15进行相对旋转的情况下，能够将呈压缩状态的螺旋弹簧14的切断端部25、26顺利地嵌入凹部27、28。 
另外，与实施例2的情况相同，也可以将阶梯面22以及内面22a 分别形成为螺旋面32、34，使螺旋弹簧14的两端面与各螺旋面32、34接触。 
进一步，通过将所述螺旋弹簧14的自然状态的线材间的螺距c与线材的线径d的关系设定为c＜d的关系，能够防止装入弹簧作业时的螺旋弹簧14相互缠绕，顺利地进行装入弹簧作业。 
实施例4 
实施例4涉及螺旋弹簧14的切断端部25、26的形状。在所述实施例1～3的情况下，切断端部25、26的曲线形状并未受特别的限定，即便是成为椭圆形状的一部分的曲线也没有问题。图8示出由单点划线表示的切断端部25、26以成为椭圆形状的一部分的曲线形成的情况。 
对此，在实施例4的情况下，在实施例1～3的情况下的螺旋弹簧14中，切断端部25、26是由如下曲线形成的，该曲线呈以相对于螺旋弹簧14的中心O偏心规定量的点O1为中心的半圆形的圆弧形状(参照图8的实线)。 
通过如此将切断端部25、26形成为圆弧形状，与上述由成为所述的椭圆形状的一部分的曲线形成的切断端部25、26相比，实验结果更具振动的抑制效果。 
实施例5 
接下来，图9～图12所示的实施例5的扭矩限制器与所述各实施例的情况相同，基本构成为设置外环侧弹簧座突起23以及盖侧弹簧座突起24，将螺旋弹簧14的切断端部25、26插入该凹部27、28从而进行限制。 
除了该基础结构外，还追加了防止螺旋弹簧14在扭矩产生的初期因部分向扩径方向扩张而产生的扭矩产生的时间延迟、所谓松动的功能。 
专利文献1公开了如下结构(例如参照同文献1的图1、图2)：为了方式防止所述松动，将在与外环构件11和盖构件15的对置面朝轴向突出的限制突起，沿周向突出设置3处。 
但是，根据如上所述的设置多个限制突起的结构，则在组装时需要使外环构件11的外环侧弹簧座突起23的位置(相位)对准螺旋弹簧的相对于安装在组装夹具的内圈13的切断端部25的端部进行组合，成为妨碍作业性的主要原因。 
在该实施例5的情况下，如图9及图11所示，采用在盖构件15的内面22a将限制筒35以同轴的状态设置的结构。限制筒35的前端具有接近于外环构件11的阶梯面22的轴向的长度。并且，如图11所示，遍及全长地设置包括形成于盖构件15的内面的盖侧弹簧座突起24的规定宽度的缺口36。在限制筒35的前端面形成有锥面37。 
所述限制筒35的内径面与螺旋弹簧14的外径面之间存在0.1mm～0.3mm，优选有0.2mm左右的间隙。该间隙在不成为与螺旋弹簧14的相对旋转的障碍的范围内，设定为不限制螺旋弹簧14的扩张的必要的大小。 
如图12(a)所示，在将所述螺旋弹簧14装配于内圈13的外径面的规定位置的状态下，使切断端部25、26对准限制筒35的缺口36的位置来与盖构件15嵌合，一方切断端部26插入盖侧弹簧座突起24的凹部28。在该状态下，另一方切断端部25面向缺口36的开放端。进一步，如果将外环构件11嵌合于限制筒35的外径面，则限制筒35的前端面撞于外环构件11的外环侧弹簧座突起23。 
如图12(b)所示，如果从所述的状态将外环构件11相对旋转所需的角度，则该外环侧弹簧座突起23嵌入缺口36。进一步，如图12(c)所示，如果推进相对旋转，则切断端部25被插入到外环侧弹簧座突起23的凹部27。 
在该实施例5的情况下，通过限制筒35防止螺旋弹簧14的部分的扩张导致的松动，另一方面通过将螺旋弹簧14的两方切断端部25、26分别插入外环侧弹簧座突起23的凹部27以及盖侧弹簧座突起24的凹部28实现振动的抑制。 
此外，能够合并采用所述实施例2～4的方案。 
标号说明 
11：外环构件；12：凸起部；13：内圈；14：螺旋弹簧；15：盖构件；16a：径向轴承部；16b：推力轴承部；17：卡合肋；18：卡合槽；19：轴孔；21：内径面；22：阶梯面；22a：内面；23：外环侧弹簧座突起；24：盖侧弹簧座突起；25：切断端部；26：切断端部；27：凹部；28：凹部；29：卡合突起；30：卡合凹部；31：工具卡合凹部；32：螺旋面；34：螺旋面；35：限制筒；36：缺口；37：锥面。 

Claims (8)

1.一种扭矩限制器，该扭矩限制器包括：
外环构件(11)；
内圈(13)，其插入外环构件(11)的内部且在一端部可旋转自由地被支承；
螺旋弹簧(14)，其以所需过盈量装配于所述内圈(13)的外径面；以及
盖构件(15)，其嵌合于所述外环构件(11)的另一端部的内径面且所述盖构件(15)将其内径面与所述内圈(13)的外径面之间堵塞，
在该扭矩限制器中，所述螺旋弹簧(14)的一方切断端部(25)与所述外环构件(11)卡合、另一方切断端部(26)与所述盖构件(15)卡合，在所述外环构件(11)和内圈(13)相对旋转时，通过在所述螺旋弹簧(14)产生的扩径作用产生规定的扭矩，
该扭矩限制器的特征在于，
所述螺旋弹簧(14)的两方切断端部(25、26)，在所述螺旋弹簧(14)被装配于所述内圈(13)的状态下，处于从内圈外径面分离的状态，且一方切断端部(25)通过设置于外环构件(11)的外环侧限制机构被限制，另一方切断端部(26)通过设置于盖构件(15)的盖侧限制机构被限制，
所述外环侧限制机构，通过在突出设置于该外环构件(11)的内径面的外环侧弹簧座突起(23)设置凹部(27)来构成，该凹部(27)与该螺旋弹簧(14)的一方切断端部(25)对置地以周向的一定朝向开口，
所述盖侧限制机构，通过在突出于该盖构件(15)的内面的盖侧弹簧座突起(24)设置凹部(28)来构成，该凹部(28)与该螺旋弹簧(14)的另一方切断端部(26)对置地以周向的一定朝向开口，
所述螺旋弹簧(14)的一方切断端部(25)通过被插入所述外环侧弹簧座突起(23)的凹部(27)而被限制，所述螺旋弹簧(14)的另一方切断端部(26)通过被插入所述盖侧弹簧座突起(24)的凹部(28)而被限制。
2.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，
在所述外环构件(11)的内径面形成的阶梯面(22)和盖构件(15)的内面(22a)分别形成为与所述螺旋弹簧(14)的包括各切断端部(25、26)的端面的螺旋形状吻合的螺旋面(32、34)。
3.根据权利要求2所述的扭矩限制器，其特征在于，
突出设置于所述阶梯面(22)的外环侧弹簧座突起(23)的凹部(27)以及突出设置于盖构件(15)的内面(22a)的盖侧弹簧座突起(24)的凹部(28)分别形成于与所述螺旋面(32、34)共面的位置。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的扭矩限制器，其特征在于，
所述外环侧弹簧座突起(23)的凹部(27)与盖侧弹簧座突起(24)的凹部(28)的间隔(b)形成为比所述螺旋弹簧(14)的自然长度(a)更短的间隔。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的扭矩限制器，其特征在于，
所述螺旋弹簧(14)的自然状态下的弹簧螺距(c)被设定为该螺旋弹簧(14)的线径(d)以下的大小。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的扭矩限制器，其特征在于，
所述螺旋弹簧(14)的两方切断端部(25、26)形成为圆弧形状，该圆弧形状具有相对于该螺旋弹簧(14)的中心(O)偏心的中心(O1)。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的扭矩限制器，其特征在于，
在所述盖构件(15)的内面以与该盖构件(15)同轴的状态设置限制筒(35)，该限制筒(35)形成为直径比所述螺旋弹簧(14)大微小尺寸，且长度到达所述外环构件(11)的阶梯面(22)。
8.根据权利要求7所述的扭矩限制器，其特征在于，
在所述限制筒(35)设置遍及限制筒(35)全长的所需宽度的缺口(36)。
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