CN109690105A - 扭矩限制器 - Google Patents

Abstract

本发明通过适合量产的构造并以低廉的制造成本提供一种能够传递大扭矩且阻力扭矩的值稳定的扭矩限制器。在本发明的扭矩限制器中设为，使具有圆锥面部(32)的外侧环(3)以无法相对于内圈(2)旋转的方式连结于该内圈(2)，并且在外侧环(3)的两侧配置有内侧环(4)，在该内侧环(4)形成有压接于圆锥面部(32)的相对圆锥面部(42)，利用两者的圆锥面部(32、42)之间的摩擦力来传递预定的旋转扭矩。外侧环(2)和内侧环(3)是通过对板状的金属进行冲压加工等来成形的，因此能够廉价地制造扭矩限制器。

Description

扭矩限制器

技术领域

本发明涉及一种扭矩限制器，其构成为，具有收纳在外壳内的内圈和设于外壳与内圈之间的摩擦力赋予部件，在作用于两者之间的旋转扭矩大于预定值时，内圈和外壳相对旋转。

背景技术

在打印机或复印机中，使用有用于从沿上下方向层叠的纸张堆中逐张地供给纸张的供纸装置。在这样的供纸装置中，在因静电这样微小的彼此吸附的力而使多张纸张上下地吸附在一起的重叠状态下从纸张堆取出纸张，有时纸张在重叠状态下被供给至打印机或复印机的主体部。为了避免该情况，通常在供纸装置中安装有扭矩限制器。

作为使用有扭矩限制器的供纸装置的一例，在图14中示出专利文献1公开的装置。供纸装置S具有与马达这样适当的驱动源相连接而旋转的驱动辊KR、与该驱动辊KR的旋转轴平行且从动于该驱动辊KR的旋转而旋转的从动辊JR以及支承纸张堆的纸张托盘PT。驱动辊KR和从动辊JR的表面均由摩擦系数较高且具有弹性的树脂制材料覆盖，驱动辊KR和从动辊JR利用弹簧这样适当的施力部件而贴紧。

并且，在从动辊JR中组装有扭矩限制器TL。该扭矩限制器TL具有内圈N和外圈G(相当于外壳)，内圈N被固定，并且外圈G固定于从动辊JR并与之一体地旋转。

在从层叠的纸张堆中仅向供纸装置供给一张纸张时，如图14的(a)所示，一张纸张P与驱动辊KR和从动辊JR紧贴。并且，在向逆时针方向旋转的驱动辊KR与纸张P的上表面之间的摩擦力的作用下，纸张P被向驱动辊KR的旋转方向送出，从动辊JR在经由纸张P传递的上述摩擦力的作用下，被向顺时针方向附加了大于预定值的旋转扭矩，从而相对于固定的内圈N旋转。

另一方面，在从纸张堆中以纸张上下重叠的状态向供纸装置供纸时，如图14的(b)所示，纸张P1和纸张P2在重叠状态下在驱动辊KR的摩擦力的作用下被向供纸装置S供给，在上侧的纸张P1的上表面紧贴有驱动辊KR，并且在下侧的纸张P2的下表面紧贴有从动辊JR。并且，在向逆时针方向旋转的驱动辊KR与上侧的纸张P1之间的摩擦力的作用下，上侧的纸张P1要被向驱动辊KR的旋转方向送出。

但是，上侧的纸张P1和下侧的纸张P2只是利用与上述摩擦力相比较小的、微小的彼此吸附的力吸附在一起，在对上侧的纸张P1附加上述摩擦力时，上侧的纸张P1从下侧的纸张P2剥离，在上侧的纸张P1与下侧的纸张P2之间产生滑动。因此，经由下侧的纸张P2对从动辊JR仅附加预定值以下的旋转扭矩，在该情况下，从动辊JR的旋转被扭矩限制器TL锁定。在从动辊JR被锁定下侧的纸张P2的输送停止时，打印机或复印机停止运转，并且向使用者报告纸张处于重叠状态，促使使用者去除重叠的纸张。

扭矩限制器并不限于应用于供纸装置，也作为在驱动源的马达等被过度施加负载时切断负载来保护马达的零件来使用。作为扭矩限制器，公知一种例如专利文献2所述的使用了螺旋弹簧的摩擦式的扭矩限制器，如图15所示，其具有轴状的内圈N、与该内圈N的外周面相接触地安装并赋予摩擦力的螺旋弹簧B以及外套于安装有该螺旋弹簧B的上述内圈N的筒状的外圈G。内圈N为圆筒形状，其外径比自由状态(在弹簧未作用有力的状态)下的螺旋弹簧B的右侧部分的直径大，相对于内圈N的旋转作用有摩擦力。螺旋弹簧B是通过卷绕线材而形成的，在其中心轴线方向的顶端形成有沿中心轴线方向延伸的卡合部K1，并且在外圈G的内侧形成有与该卡合部K1卡合的被卡合部K2。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-274979号公报

专利文献2：日本特开2006-307934号公报

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，在使用了螺旋弹簧的摩擦式的扭矩限制器中，在使内圈N和外圈G相对旋转的绕中心轴线o的旋转扭矩大于在内圈N的外周面与螺旋弹簧B的内周面之间产生的摩擦力时，外圈G和内圈N相对旋转，因此，存在如下的问题点。

首先，在内圈N与螺旋弹簧B之间产生的摩擦力与通过撑开螺旋弹簧B的内径来紧固内圈N的紧固力成正比，该摩擦力由螺旋弹簧B的基线的直径和杨氏模量等决定，但螺旋弹簧B的基线比较细，难以增大摩擦力。因此，能够在外圈G与内圈N之间传递的扭矩被限制，例如作为过载时的安全机构设置于传递扭矩较大的机器人臂与驱动马达之间的扭矩限制器则难以采用。并且，若为小型化，则传递扭矩也变得非常小，因此，作为在利用驱动马达打开和关闭个人电脑的盖的铰链部分等空间较小的部位设置的扭矩限制器也不合适。

此外，在使用了螺旋弹簧的扭矩限制器中，在作用有使螺旋弹簧B的紧固松开的方向上的扭矩，且该扭矩到达预定值(所谓的滑动扭矩)的情况下，外圈G和内圈N相对旋转。也就是说，外圈G和内圈N的相对的旋转需要用于使螺旋弹簧B稍微松开的间隙，例如，在使用内径恒定的螺旋弹簧并设为能够相对于双向的旋转进行旋转的扭矩限制器中，以设置有间隙的方式将螺旋弹簧的两端固定于外圈(参照日本特开平10-110739号公报)。该间隙在外圈G与内圈N之间的旋转传递中导致松动(日文：バックラッシュ)，对旋转位置控制等带来不利的影响。

并且，在使用了螺旋弹簧的扭矩限制器中，螺旋弹簧自身易于产生振动，因此，在螺旋弹簧和内圈相对旋转时，有时摩擦力产生变动而妨碍稳定的旋转传递。

本发明的课题在于提供一种小型扭矩限制器，其在解决利用螺旋弹簧的扭矩限制器中的上述这样的问题点的同时，制造成本低廉，且适合量产。

用于解决问题的方案

鉴于上述课题，本发明构成一种扭矩限制器，在该扭矩限制器中，使具有圆锥面部的外侧环与内圈相连结，与外侧环相邻地配置了形成有与该外侧环的圆锥面部抵接的相对圆锥面部的内侧环，在抵接的圆锥面部与相对圆锥面部之间作用有摩擦力，且本发明通过板状的金属的冲压加工等来成形外侧环和内侧环。即，本发明是具有如下特征的扭矩限制器，

“轴状的内圈、围绕所述内圈的外侧环以及与所述外侧环相邻地配置的内侧环以具有共同的中心轴线的方式设置于外壳内，

所述外侧环由板状的金属构成，并具有外侧平面部和圆锥面部，在该外侧平面部形成有供所述内圈贯通的孔，该圆锥面部与所述外侧平面部的外周相连接，

所述内侧环由板状的金属构成，并具有相对圆锥面部和内侧平面部，该相对圆锥面部从内侧抵接于所述外侧环的圆锥面部并沿轴线方向按压所述外侧环的圆锥面部，该内侧平面部与所述相对圆锥面部的外周相连接，

所述内圈和所述外侧环以无法相对旋转的方式卡合，并且所述内侧环和所述外壳以无法相对旋转的方式卡合，

在所述内圈与所述外壳之间附加预定值以上的旋转扭矩时，所述内圈和所述外壳克服所述外侧环的所述圆锥面部与所述内侧环的所述相对圆锥面部之间的摩擦力相对旋转”。

在本发明的扭矩限制器中，优选设为，“所述外侧环和内侧环各具有一对，一对所述外侧环以所述外侧平面部相对的方式彼此对称地配置，一对所述内侧环分别配置于一对所述外侧环的两侧”。在该情况下，在一对所述外侧环之间配置环状的波形弹簧的话较佳。

并且，所述外侧环和内侧环中的至少一者能够利用渐开线花键以无法相对于对象构件旋转的方式卡合于该对象构件。在该情况下，在所述内圈的外周形成渐开线花键的外齿，在所述外侧环形成渐开线花键的内齿来结合的情况下，在所述内圈的中心部分形成截面呈圆形的中央孔并压入销，使所述内圈弹性地扩径。

此外，在本发明的扭矩限制器中，优选设为如下的构造，即，使所述外壳具有：“筒状部，该筒状部在轴线方向的一侧形成有端板，并且在轴线方向的另一侧设有开口，在内部形成有收纳空间；以及盖部，该盖部遮蔽所述筒状部的开口”。在该情况下，通过使所述盖部抵接于所述内侧环，且使所述盖部沿轴线方向进退，能够调整所述外侧环的所述圆锥面部与所述内侧环的所述相对圆锥面部之间的摩擦力。

并且，此外，在本发明的扭矩限制器中，优选为，所述内侧环的相对圆锥面部与所述外侧环的圆锥面部抵接并沿轴线方向按压所述外侧环的圆锥面部，从而所述内侧环的相对圆锥面部缩径，并且所述外侧环的圆锥面部扩径。

在本发明的扭矩限制器的制造方法中，外侧环和内侧环是用板状的金属通过冲压成型来制造的。

发明的效果

本发明的扭矩限制器具有轴状的内圈、围绕内圈的外侧环和内侧环，它们设置为，在外壳内具有共同的中心轴线。外侧环和内侧环均由板状的金属构成，在外侧环形成有圆锥面部，并且在内侧环形成有从内侧抵接于该圆锥面部并沿轴线方向按压该圆锥面部的相对圆锥面部(参照图1)，在圆锥面部与相对圆锥面部之间产生有作为扭矩限制器所需的摩擦力。

在此，外侧环和内侧环构成与作为所谓的“环簧(日文：輪ばね)”而周知的弹簧装置类似的构造，在轴线方向的载荷的作用下产生弹性变形，在内侧环的相对圆锥面部缩径的同时，外侧环的圆锥面部扩径。伴随着该弹性变形，在外侧环的圆锥面部与内侧环的相对圆锥面部之间作用有摩擦力，即使外侧环和内侧环的轴线方向上的相对位移为极少量，该摩擦力也为非常大的值。因此，本发明的扭矩限制器即使是小型的构造，也能够在内圈(卡合于外侧环)与外壳(卡合于内侧环)之间传递较大的扭矩，例如，在各种动力传递系统中，能够缩小驱动马达保护用的扭矩限制器所需的空间。

并且，外侧环和内侧环均由板状的金属构成，并由平面部和与该平面部相连的圆锥面部(或相对圆锥面部)形成。这种形状的外侧环和内侧环能够用适当的金属板通过加工容易的冲压加工来形成，因此，能够提高扭矩限制器的制造效率，并且能够降低制造成本，适于量产化。

此外，本发明的扭矩限制器不像使用螺旋弹簧的扭矩限制器那样在螺旋弹簧与内圈之间产生扭矩限制，因此，不必为了使外侧环和内侧环相对旋转而设定间隙。因而，在内圈与外壳之间进行旋转(扭矩)的传递时，内圈和外壳始终一体化，即使旋转方向切换，也不会产生松动。

在比预定值大的扭矩作用于外侧环与内侧环之间并且两者相对旋转时，不会像螺旋弹簧那样产生振动，因此，相对于该相对旋转的阻力扭矩为变动较小且稳定的阻力扭矩。

作为本发明的扭矩限制器的具体实施方式，如后述的图1等所示，外侧环和内侧环各具有一对，从而圆锥面部和相对圆锥面部的抵接面积增大，能够增大摩擦力。这时，若在一对外侧环之间配置环状的波形弹簧，则能够消除因一对外侧环、内侧环的制造偏差而产生的、圆锥面部与相对圆锥面部之间的摩擦力的不均匀性。

在此，上述的外侧环或内侧环能够利用渐开线花键以无法相对于对象构件(内圈或外壳)旋转的方式卡合于该对象构件(内圈或外壳)。这样，截面呈渐开线形状的许多外齿和内齿嵌合，内圈与外壳之间的传递扭矩分散到许多齿，作用于各个齿的力变小。并且，内齿和外齿的接触部为渐开线的曲面，因此，没有产生在方形的槽和突起的嵌合中所产生的像角部这样急剧的截面变化的部分，能够防止因应力集中产生的裂纹。

也可以是，在由该渐开线花键进行的结合应用于内圈和外侧环的卡合时，在内圈的中心部分形成截面呈圆形的中央孔并在该中央孔中压入销。这样，内圈弹性地变形而稍微扩径，能够避免在内圈的外周的渐开线花键的外齿与外侧环的内齿之间产生间隙。

此外，在将扭矩限制器的外壳构成为具有在轴线方向的一侧设置端板并且使另一侧开口的筒状部和遮蔽该筒状部的开口的盖部的情况下，使盖部抵接于内侧环，且使该盖部沿轴线方向进退，从而能够将外侧环的圆锥面部与内侧环的相对圆锥面部之间的摩擦力调整为适当的值。

此外，在内侧环的相对圆锥面部与外侧环的圆锥面部抵接并沿轴线方向按压该外侧环的圆锥面部时，内侧环的相对圆锥面部缩径，并且外侧环的圆锥面部扩径，从而向圆锥面部和相对圆锥面部施加的应力分散，能够延长扭矩限制器的使用寿命。

附图说明

图1是表示本发明的扭矩限制器的第1实施例的整体构造的图。

图2是表示图1所示的扭矩限制器的外壳的图。

图3是表示图1所示的扭矩限制器的内圈的图。

图4是表示图1所示的扭矩限制器的外侧环的图。

图5是表示图1所示的扭矩限制器的内侧环的图。

图6是表示图1所示的扭矩限制器的第1变形例的图。

图7是表示图1所示的扭矩限制器的第2变形例的图。

图8是表示本发明的扭矩限制器的第2实施例的整体构造的图。

图9是表示图8所示的扭矩限制器的外壳的图。

图10是表示图8所示的扭矩限制器的盖部的图。

图11是表示图8所示的扭矩限制器的内圈的图。

图12是表示图8所示的扭矩限制器的外侧环的图。

图13是表示图8所示的扭矩限制器的内侧环的图。

图14是说明具有扭矩限制器的供纸装置的工作的图。

图15是表示以往的摩擦式的扭矩限制器的一例的图。

具体实施方式

以下基于附图说明本发明的扭矩限制器。在图1中示出了表示本发明的扭矩限制器的第1实施例的整体构造的图，在图2～图5中示出了主要结构零件的单个零件图。

如图1和图2所示，本实施例的扭矩限制器具有固定的外壳1，在该外壳1内包括具有共同的中心轴线o的内圈2、外侧环3、内侧环4以及波形弹簧5。在图示的实施例中，外侧环3和内侧环4分别具有一对。

参照图1和图2进行说明，外壳1具有金属制的筒状部11和合成树脂制的盖部12。筒状部11呈圆筒形状，在轴线方向一侧(在图2中央的剖视图中的左侧)形成有端板11a，并且在轴线方向的另一侧设有开口11b，在内部形成有收纳空间11c。在端板11a的中央形成有贯通孔11d。在端板11a的内表面中央形成有与贯通孔11d同心且围绕该贯通孔11d的圆形凹部11e。在端板11a的外表面形成有供像机械零件这样的从动构件连接的一对大致矩形形状的突起11f。在筒状部11的内周面形成有与一对内侧环4卡合的第二卡合部件。第二卡合部件由一对突条11g构成，该一对突条11g在筒状部11的内周面沿轴线方向以直线状从该筒状部11的内周面的一端延伸到另一端部。一对突条11g各自在直径方向上相对地配置，它们的截面形状均为向径向内侧突出的大致矩形形状。在筒状部11的内周面还设有卡合突起11h。卡合突起11h均在筒状部11的轴线方向另一端部的内周面沿周向隔开等角度间隔地设有4个，沿周向相邻的卡合突起11h的周向中间位置和突条11g的周向中心位置一致。并且，在沿轴线方向观察时，在突条11g与卡合突起11h之间具有与盖部12的厚度相对应的间隙。如通过参照图1能够明确地理解那样，盖部12为圆板状的板构件，盖部12在中央形成有贯通孔12a，并在另一侧面的外周缘部形成有环状薄壁部12b。

参照图1和图3进行说明，内圈2为大致圆筒状的轴状构件，且是金属制。内圈2具有外径比较大的大径部21和外径比较小的小径部22。在大径部21的另一端部(在图3中央的剖视图中的右侧端部)形成有圆筒外周面部23。在大径部21的外周面形成有与一对外侧环3卡合的第一卡合部件。第一卡合部件由突部24构成，该突部24沿轴线方向以直线状从大径部21的外周面的一端部延伸到圆筒外周面部23。突部24沿周向隔开等角度间隔地配置有4个，其截面形状均为向径向外侧突出的大致矩形形状。在沿周向相邻的突部24之间分别形成有一对直线状槽部25，该一对直线状槽部25沿轴线方向从大径部21的一端平行地延伸到圆筒外周面部23。在小径部22的另一端部形成有供像马达这样的驱动构件连接的一对字母U状的缺口26。

参照图1和图4进行说明，外侧环3由板状的金属构成，其具有：外侧平面部31，在该外侧平面部31形成有供内圈2贯通的孔；以及圆锥面部32，其与该外侧平面部31的外周相连接。圆锥面部32在外侧平面部31的外周缘向从中心轴线o离开的方向倾斜地延伸。在外侧环3设有与内圈2卡合的第一被卡合部件。第一被卡合部件是在外侧平面部31的内周缘部朝向半径方向外侧形成的、呈片假名コ形的缺口33。缺口33沿周向隔开等角度间隔地设有4个。

参照图1和图5进行说明，内侧环4由板状的金属构成，其具有：内侧平面部41，在该内侧平面部41形成有供内圈2贯通的孔；以及相对圆锥面部42，其与该内侧平面部41的内周相连接。相对圆锥面部42在内侧平面部41的内周缘向接近中心轴线o的方向倾斜地延伸。在内侧环4设有与外壳1卡合的第二被卡合部件。第二被卡合部件是在内侧平面部41的外周缘部朝向半径方向内侧形成的、呈片假名コ形的缺口43。缺口43沿直径方向相对地设有一对。在内侧平面部41的外周缘部还形成有4个朝向半径方向内侧形成的、呈片假名コ形的缺口44。缺口44用于在将内侧环4插入外壳1的内部时防止内侧平面部41与卡合突起11h发生干扰。各个缺口44沿周向隔开等角度间隔地配置，沿周向相邻的缺口44的周向中心位置与缺口43的周向中心位置一致。

外侧环3和内侧环4均是用板状的金属通过冲压成型来制造的。像本实施例这样，设为外侧环3和内侧环4均由板状的金属构成，且由平面部(31和41)和与该平面部(31和41)相连的(相对)圆锥面部(32和42)形成，从而外侧环3和内侧环4能够用适当的金属板通过加工容易的冲压加工来形成，因此，能够提高扭矩限制器的制造效率，并且能够降低制造成本，适于量产化。

参照图1继续进行说明，内圈2、一对外侧环3以及一对内侧环4能够像以下这样安装于外壳1内。

即，分别依次使内圈2从大径部21侧、使一对内侧环4中的一者从内侧平面部41侧、使一对外侧环3中的一者从圆锥面部32侧、使一对外侧环3中的另一者从外侧平面部31侧(不过，一对外侧环3分别以外侧平面部31的外表面相对的方式彼此对称地配置)、使一对内侧环4中的另一者从相对圆锥面部42侧经过外壳1的开口11b进入到收纳空间11c内地设置(若期望的话，也可以是，使如期望的那样预先组合内圈2、一对外侧环3以及一对内侧环4而成的组合体经过外壳1的开口11b进入到收纳空间11c内)。另外，在使内侧环4进入收纳空间11c内时，在分别使内侧环4的缺口43与外壳1的突条11g匹配，使内侧环4的缺口44与外壳1的卡合突起11h匹配的状态下进行，在使外侧环3进入收纳空间11c内时，在外侧环3的缺口33和内圈2的突部24匹配的状态下进行。由此，在内圈2、一对外侧环3以及一对内侧环4配置于外壳1的收纳空间11c内的状态下，一对外侧环3各自的外侧平面部31的缺口33与内圈2的突部24卡合，该一对外侧环3无法相对于内圈2旋转。此外，一对内侧环4各自的内侧平面部41的缺口43与外壳1的突条11g卡合，该一对内侧环4无法相对于外壳1旋转。

在将一对外侧环3组装于外壳1内时，优选地在一对外侧环3之间，更详细而言，是在轴线方向上相对的外侧平面部31的外表面之间配置环状的波形弹簧5。通过将波形弹簧5配置于一对外侧环3之间，能够消除因一对外侧环3、内侧环4的制造偏差而产生的、圆锥面部32与相对圆锥面部42之间的摩擦力的不均匀性。

在使内圈2、一对外侧环3、一对内侧环4以及波形弹簧5进入收纳空间11c内并设置之后，将盖部12安装于筒状部11来遮蔽开口11b。在将盖部12安装于筒状部11时，将盖部12从外壳1的开口11b侧向端板11a侧沿轴线方向按压，由此，盖部12的环状薄壁部12b弹性地越过筒状部11的卡合突起11h并卡定于该卡合突起11h。这时，收纳空间11c的轴线方向长度比由一对内侧环4在轴线方向上夹着一对外侧环3时的轴线方向自然长度(即，圆锥面部32的内表面和相对圆锥面部42的外表面只是面接触而未贴紧的状态下的轴线方向长度)短，因此，在为了将盖部12安装于筒状部11而进行的轴线方向的按压的作用下，一对外侧环3的外侧平面部31的外表面在彼此相对的状态(隔着波形弹簧5)下始终贴紧，一个外侧环3的圆锥面部32的内表面和一个内侧环4的相对圆锥面部42的外表面以一定面积并以预定的贴紧力贴紧，另一个外侧环3的圆锥面部32的内表面和另一个内侧环4的相对圆锥面部42的外表面以一定面积并以预定的贴紧力贴紧。也就是说，一对内侧环4各自的相对圆锥面部42抵接于各个外侧环3的圆锥面部32的内侧，并将其沿轴线方向按压(即，向圆锥面部32与相对圆锥面部42之间施加载荷)。这时，在本发明的扭矩限制器中，外侧环3和内侧环4构成作为“环簧”而被周知的弹簧装置，在轴线方向的载荷(即按压)的作用下，外侧环3的圆锥面部32弹性地扩径，并且内侧环4的相对圆锥面部42弹性地缩径。由此，向圆锥面部32和相对圆锥面部42施加的应力分散，因此，能够延长扭矩限制器的使用寿命。

并且，在盖部12安装于筒状部11的状态下，在内圈2中，大径部21侧的端部嵌入形成于外壳1的端板11a的圆形凹部11e而被其轴支承，并且小径部22侧的端部被盖部12的贯通孔12a轴支承。

接着，参照图1说明本发明的扭矩限制器的工作。

若使内圈2和外壳1相对旋转的扭矩为预定值以下，则在卡合于内圈2的外侧环3的圆锥面部32的内表面与卡合于外壳1的内侧环4的相对圆锥面部42的外表面之间的摩擦力(贴紧力)的作用下，内圈2不会相对于外壳1旋转。在本发明的扭矩限制器中，如上所述，外侧环3和内侧环4构成与作为所谓的“环簧”而被周知的弹簧装置类似的构造，在轴线方向的载荷的作用下产生弹性变形，外侧环3的圆锥面部32扩径，并且内侧环4的相对圆锥面部42缩径。伴随着该弹性变形，外侧环3的圆锥面部32的内表面与内侧环4的相对圆锥面部42的外表面之间作用有摩擦力，即使外侧环3和内侧环4的轴线方向上的相对位移为极少量，该摩擦力也为非常大的值。因此，本发明的扭矩限制器即使是小型的构造，也能够在内圈2与外壳1之间传递较大的扭矩，例如，在各种动力传递系统中，能够缩小驱动马达保护用的扭矩限制器所需的空间。此外，在本发明的扭矩限制器中，不像使用了螺旋弹簧的扭矩限制器那样在螺旋弹簧与内圈之间产生扭矩限制，因此，不必设定用于使外侧环3和内侧环4相对旋转的间隙。因而，在内圈2与外壳1之间进行旋转(扭矩)的传递时，内圈2和外壳1始终一体化，即使旋转方向切换，也不会产生松动。

另一方面，在使内圈2和外壳1相对旋转的绕中心轴线o附加大于预定值的旋转扭矩时，内圈2克服无法与内圈2相对旋转地卡合于内圈2的外侧环3的圆锥面部32的内表面与无法与外壳1相对旋转地卡合于外壳1的内侧环4的相对圆锥面部42的外表面之间的摩擦力(贴紧力)，相对于外壳1旋转。在本发明的扭矩限制器中，在外侧环3和内侧环4相对旋转时，不会像螺旋弹簧那样产生振动，因此，相对于相对旋转的阻力扭矩为变动较小且稳定的阻力扭矩。

接着基于图6说明本发明的扭矩限制器的变形例。

图6所示的第1变形例的扭矩限制器设为，在图1的实施例的扭矩限制器中，使外壳的盖部抵接于内侧环中的一者，且使盖部沿轴线方向进退，来调整一对外侧环的圆锥面与一对内侧环的相对圆锥面部之间的摩擦力。在本变形例中，外侧环和内侧环也均是用板状的金属通过冲压成型来制造的。

在本变形例中，盖部12′由圆板构件12c′和突出片12d′构成。圆板构件12c′的外径与筒状部11′的外径相同，圆板构件12c′在筒状部11′的开口11b′的轴线方向外侧与之相邻地配置。在圆板构件12c′上沿周向隔开间隔地形成有多个贯通孔12e′，并且在筒状部11′的开口11b′的外周形成有与贯通孔12e′相对应的多个螺纹孔11i′。突出片12d′是在圆板构件12c′的中央区域向轴线方向突出的圆筒构件，其突出端面平坦。突出片12d′的外径与筒状部11′的开口11b′的内径相对应(突出片12d′的内径与内圈的小径部的外径相对应)。盖部12′的突出片12d′从筒状部11′的开口11b′插入收纳空间11c′内，突出片12d′的突出端面按压位于开口11b′侧的内侧环的基部，在该状态下，该盖部12′与筒状部11′组合。并且，调整螺钉B经过小孔12e′插入螺纹孔11i′，对调整螺钉B的过盈量进行调整来使盖部12′沿轴线方向进退，从而调整外侧环的圆锥面部的内表面与内侧环的相对圆锥面部的外表面之间的摩擦力。

再接着基于图7说明本发明的扭矩限制器的另一变形例。

图7所示的第2变形例的扭矩限制器设为，在图1所示的实施例的扭矩限制器中，外侧环3和内侧环4各具有一个。在本变形例中，外侧环和内侧环也均是用板状的金属通过冲压成型来制造的。

在本变形例中，外侧环3和内侧环4也通过与图1实施例的扭矩限制器相同的形式组装于外壳1内。即，外侧环3和内圈2通过第一卡合部件和第一被卡合部件的协同动作(即缺口和突部的协同动作)，以无法相对旋转的方式卡合，并且内侧环4和外壳1通过第二卡合部件和第二被卡合部件的协同动作(即缺口和突条的协同动作)，以无法相对旋转的方式卡合。在本发明的扭矩限制器中，只要外侧环3和内侧环4最少各配设一个即可，通过减少外侧环3和内侧环4的设置数量，不用说能够谋求制造成本的降低，还能够实现省空间化。

接着，基于图8～图13说明本发明的扭矩限制器的第2实施例。第2实施例的扭矩限制器以如下的点为特征，即，在本发明的扭矩限制器中，利用渐开线花键使外侧环和内圈以无法相对旋转的方式卡合，图8示出第2实施例的扭矩限制器的整体构造，图9～图13示出主要结构零件的单个零件图。在这些图中，针对与第1实施例的图1～图7中的零件相对应的零件，以对同一附图标记标注下标x的方式进行了表示。

如图8所示，第2实施例的扭矩限制器具有外壳1x，该外壳1x呈在外周形成有外齿1G的齿轮形状，在形成于该外壳1x的收纳空间11cx内设置有具有共同的中心轴线o的内圈2x、外侧环3x以及内侧环4x。外侧环3x和内侧环4x均是通过将板状的金属冲压成型来制造的，与图7的第2变形例的扭矩限制器同样地，该外侧环3x和内侧环4x各具有一个地沿轴线方向并列设置。外壳x的收纳空间的开口11bx被盖部12x(图10)封闭，在该盖部12x上形成有供内圈2x通过的贯通孔12ax，该盖部12x由薄板状的金属构成，利用紧固螺栓5与内侧环4x一同固定于外壳1x。

第2实施例的内圈2x如图11所示是筒状的轴状构件，在该内圈2x的外周以跨全长的方式形成有齿形形状为渐开线的外齿2G(齿数为26)。也就是说，内圈2x是在轴线方向上较长的外齿轮，且其一部分构成渐开线花键的外齿侧。在外齿2G的外周通过压入而安装有环状的套圈CR(图8)，通过使该套圈CR抵接于盖部12x，从而内圈2x相对于外壳1x定位。

外侧环3x如图12所示由板状的金属构成，并具有：外侧平面部31x，在该外侧平面部31x形成有供内圈2x贯通的孔；以及圆锥部32x，其与外侧平面部31x的外周相连接。在形成于外侧平面部31x的孔的内周设有齿数与内圈2x的外齿2G相同的内齿3G，外齿2G和内齿3G互相嵌合而构成渐开线花键。这样，第2实施例的内圈2x和外侧环3x利用渐开线花键以无法相对旋转的方式卡合。

在此，如图11所示，外周形成有渐开线花键的外齿的内圈2x在其中心部分形成有截面呈圆形的中央孔。在该中央孔中能够根据需要压入由双点划线所示的截面呈圆形的销PN。在如此设置的情况下，伴随着销的压入，内圈2x弹性地变形而稍微扩径，能够消除在外周的渐开线花键的外齿2G与外侧环3x的内齿3G之间存在的微小的间隙，能够防止在内圈2x与外侧环3x之间产生旋转晃动。

如图13所示，安装于外壳1x的内侧环4x具有压接于外侧环3x的圆锥面部32x(图12)的相对圆锥面部42x和与该相对圆锥面部42x的外周相连接的内侧平面部41x，在内侧平面部41x形成有圆弧状的缺口44x和供紧固螺栓5贯通的螺栓孔4H。另外，对于这些圆弧状的缺口和螺栓孔，在与内侧环4x紧固在一起的盖部12x也设有同样形状的缺口和螺栓孔(图10)。

内侧环4x的圆弧状的缺口44x与设于外壳1x的卡合突起11hx(图9)卡合，外壳1x和内侧环4x以无法相对旋转的方式卡合。若期望的话，也可以是，使用渐开线花键使内侧环4x以无法与外壳1x相对旋转的方式与该外壳1x结合。

在图8的第2实施例的扭矩限制器中，在外壳1x的收纳空间11cx内并列设置外侧环3x和内侧环4x，使用紧固螺栓5将内侧环4x和盖部12x固定于外壳1x的主体。由此，内侧环4x的相对圆锥面部42x抵接于外侧环3x的圆锥面部32x的内侧，向两者的圆锥面施加轴线方向上的载荷，外侧环3x扩径，并且内侧环4x缩径。

伴随着该弹性变形，与图1的第1实施例的扭矩限制器同样地，在两者的环的圆锥面之间作用有较大的摩擦力，通过该摩擦力，从内圈2x向外壳1x(或反方向)传递旋转扭矩，但在第2实施例的扭矩限制器中，内圈2x和外侧环3x利用渐开线花键以无法相对旋转的方式卡合。在由渐开线花键进行的结合中，通过具有许多齿的渐开线齿形形状彼此的抵接来向内圈2x与外侧环3x之间传递旋转扭矩，因此，即使作用有较大的旋转扭矩，作用于各个齿的力也变小。此外，在作为曲面的渐开线齿形彼此的接触部分没有产生像角部这样急剧的截面变化的部分，能够避免应力集中来防止裂纹的产生。

并且，构成渐开线花键的外齿和内齿是渐开线齿轮的齿形本身(例如，内圈2x呈中空的齿轮的形态)。渐开线齿轮作为旋转传递零件是应用极其普遍的齿轮，能够高精度地加工这样的齿轮的加工机作为所谓通用的加工装置而在工厂等中常备。第2实施例的外侧环3x等渐开线花键部分能够容易地使用这样的加工机来高精度地形成。因此，在与通过截面呈方形的突起和槽卡合的卡合部件进行比较时，第2实施例的制造成本低廉，并且能够消除卡合部分的旋转晃动，其作为旋转传递装置在使用方便性方面较为优异。

另外，渐开线花键的齿形形状多种多样，齿形的截面形状并不限于近似梯形的形状，也可以是，利用截面形状近似三角形的所谓的渐开线锯齿以无法相对旋转的方式结合。

在第2实施例的扭矩限制器中，外壳1x在外周形成有外齿1G而呈齿轮的形态，并且内圈2x在外周形成有外齿2G而呈中空的齿轮的形态。也就是说，该扭矩限制器构成两级齿轮，例如，通过使驱动马达侧的齿轮啮合于内圈2x的外齿2G，使被驱动侧的机械装置的齿轮啮合于外壳1x的外齿1G，能够将第2实施例的扭矩限制器作为齿轮传递装置的一个要素来组装并使用。

产业上的可利用性

如以上详述的那样，本发明构成一种扭矩限制器，在该扭矩限制器中，具有圆锥面部的外侧环以无法相对于内圈旋转的方式与内圈相连结，并且形成有与该圆锥面部抵接的相对圆锥面部的内侧环连结于外壳，在圆锥面部与相对圆锥面部之间作用有摩擦力，且本发明通过板状金属的冲压加工等来成形外侧环和内侧环。因而，能够明确的是，本发明的扭矩限制器能够应用于例如机器人臂与驱动马达之间等传递扭矩较大的动力传递系统中的过载时的安全机构，或者供纸装置的重叠送纸防止机构等。

在上述实施例中，外侧环和内侧环的设置数量各为1个或2个，但并不限定于此，也能够根据用途而增加该数量，从而增大圆锥面部与相对圆锥面部之间的摩擦力。如上，上述实施例示出了一例，在权利要求的范围内能够施加多种变更，这是不言而喻的。

附图标记说明

1、外壳；11、筒状部；12、盖部；2、内圈；3、外侧环；31、外侧平面部；32、圆锥面部；4、内侧环；41、内侧平面部；42、相对圆锥面部。

Claims (9)

1.一种扭矩限制器，其特征在于，

在该扭矩限制器中，轴状的内圈、围绕所述内圈的外侧环以及与所述外侧环相邻地配置的内侧环以具有共同的中心轴线的方式设置于外壳内，

所述外侧环由板状的金属构成，并具有外侧平面部和圆锥面部，在该外侧平面部形成有供所述内圈贯通的孔，该圆锥面部与所述外侧平面部的外周相连接，

所述内侧环由板状的金属构成，并具有相对圆锥面部和内侧平面部，该相对圆锥面部从内侧抵接于所述外侧环的圆锥面部并沿轴线方向按压所述外侧环的圆锥面部，该内侧平面部与所述相对圆锥面部的外周相连接，

所述内圈和所述外侧环以无法相对旋转的方式卡合，并且所述内侧环和所述外壳以无法相对旋转的方式卡合，

在所述内圈与所述外壳之间附加了预定值以上的旋转扭矩时，所述内圈和所述外壳克服所述外侧环的所述圆锥面部与所述内侧环的所述相对圆锥面部之间的摩擦力相对旋转。

2.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其中，

所述外侧环和内侧环各具有一对，

一对所述外侧环以所述外侧平面部相对的方式彼此对称地配置，

一对所述内侧环分别配置于一对所述外侧环的两侧。

3.根据权利要求2所述的扭矩限制器，其中，

在一对所述外侧环之间配置有环状的波形弹簧。

4.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其中，

所述外侧环和内侧环中的至少一者利用渐开线花键以无法相对于对象构件旋转的方式卡合于该对象构件。

5.根据权利要求4所述的扭矩限制器，其中，

在所述内圈，在其外周形成有渐开线花键的外齿，并且在其中心部分形成有截面呈圆形的中央孔，在所述外侧环形成有渐开线花键的内齿，并且在所述中央孔中压入截面呈圆形的销来使所述内圈弹性地扩径。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的扭矩限制器，其中，

所述外壳具有筒状部和盖部，该筒状部在轴线方向的一侧形成有端板，并且在轴线方向的另一侧设有开口，该筒状部在内部形成有收纳空间，该盖部遮蔽所述筒状部的开口。

7.根据权利要求6所述的扭矩限制器，其中，

使所述盖部抵接于所述内侧环，且使所述盖部沿轴线方向进退，从而调整所述外侧环的所述圆锥面部与所述内侧环的所述相对圆锥面部之间的摩擦力。

8.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其中，

所述内侧环的相对圆锥面部与所述外侧环的圆锥面部抵接并沿轴线方向按压所述外侧环的圆锥面部，从而所述内侧环的相对圆锥面部缩径，并且所述外侧环的圆锥面部扩径。

9.一种扭矩限制器的制造方法，其中，

该扭矩限制器是权利要求1所述的扭矩限制器，

所述外侧环和内侧环均是用板状的金属通过冲压成型来制造的。