CN114466980B - 双向转矩限制器 - Google Patents

Abstract

提供一种在内圈和外圈之间没有任何旋转间隙的新型双向转矩限制器。第一螺旋弹簧(6)的第一钩部(16)和第二螺旋弹簧(10)的第二钩部(20)分别由中间圈(8)和外圈(12)固定。

Description

双向转矩限制器

技术领域

本发明涉及具有两个螺旋弹簧的双向转矩限制器。

背景技术

一些安装于诸如货车或厢式货车等的车辆后端的弹跳式掀背门能够通过电动机打开和关闭。下面的专利文献1公开了一种通过电动机致动在全开位置和全闭位置之间切换(打开/关闭)的掀背门。当该掀背门停在全开位置或全开位置与全闭位置之间的任意位置处时，掀背门由电磁离合器保持。在该开闭设备中，如果作为输入侧装置的电动机的驱动停止，则作为输出侧装置的掀背门被电磁离合器保持，这防止了掀背门因其自重而下落。

双向转矩限制器能够用作不依赖于任何电动手段地将诸如掀背门的从动构件(输出侧装置)保持在任何适当的角位置的部件。以下专利文献2公开了双向转矩限制器的示例，其包括：圆筒形内圈；第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧，其分别通过缠绕线材而形成并且以与内周面和外周面接触的方式安装在内圈上；管状外圈，安装有第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的内圈插入该管状外圈；以及辅助构件，其用于相对于第一螺旋弹簧施加旋转力。第一钩部和第一槽部分别形成在第一螺旋弹簧和辅助构件处。通过将第一钩部插入到第一槽部中，第一螺旋弹簧相对于辅助构件不可旋转地接合。第二钩部和第二槽部分别形成在第二螺旋弹簧和外圈处。通过将第二钩部插入到第二槽部中，第二螺旋弹簧相对于外圈不可旋转地接合。当从轴向观察时，通过沿周向推动第一钩部来释放第一螺旋弹簧的夹持力的方向与通过沿周向推动第二钩部来释放第二螺旋弹簧的夹持力的方向相反。在施加了使辅助构件相对于外圈沿一个方向旋转的围绕中心轴线的旋转转矩并且该旋转转矩大于第一预定值的情况下，辅助构件通过克服第一螺旋弹簧和内圈之间的摩擦力而相对于内圈旋转。在施加了使辅助构件相对于外圈沿相反方向旋转的围绕中心轴线的旋转转矩并且该旋转转矩大于第二预定值的情况下，内圈通过克服第二螺旋弹簧和内圈之间的摩擦力而相对于外圈旋转。

在将双向转矩限制器用作掀背门的角位置保持机构的部件的情况下，辅助构件和外圈中的一者连接到电动机，而另一者连接到掀背门的摆动轴。并且，电动机以大于第一预定值的旋转转矩沿一个方向旋转，以大于第二预定值的旋转转矩沿相反方向旋转，由此能够打开和关闭掀背门。当电动机在掀背门处于全开位置或中间位置的状态下停止时，通过掀背门的重量向所连接的构件(另一部件，即辅助构件或外圈)施加旋转转矩。该旋转转矩小于预定值(第一预定值或第二预定值，取决于旋转方向)，辅助构件和外圈进而不能相对旋转，并且由此掀背门保持在全开位置或中间位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-265982号公报

专利文献1：日本特开2002-155973号公报

发明内容

本发明要解决的问题：

对于专利文献2中公开的双向转矩限制器，将第一钩部插入到第一槽部中，使得第一螺旋弹簧相对于辅助构件以不能相对旋转的方式接合。然而，由于构成第一螺旋弹簧的线材的外径小于形成在辅助构件上的第一槽部的周向宽度，因此在第一螺旋弹簧与辅助构件之间存在周向间隙。这能够导致辅助构件和外圈之间的旋转侧隙(backlash)。因此，在将专利文献2中公开的双向转矩限制器用作如上所述的掀背门的角位置保持机构的部件的情况下，当掀背门停止在全开位置或中间位置时，存在掀背门由于诸如风的外力而相对于车身振动的风险。这从安全性和使用寿命的观点来看是不利的。

本发明是基于上述事实而完成的，并且用于解决上述问题的本发明的主要目的在于提供一种在内圈与外圈之间没有旋转侧隙的新型并且改进的双向转矩限制器。

解决问题的手段：

通过潜心研究，本发明人发现分别通过中间圈和外圈固定第一螺旋弹簧的第一钩部和第二螺旋弹簧的第二钩部能够解决上述主要技术问题。

具体地，本发明提供了用于实现上述技术目的的双向转矩限制器，并且该双向转矩限制器包括：内圈；由缠绕线材形成的第一螺旋弹簧，其以与所述内圈的外周面接触的方式安装于所述内圈；管状的中间圈，安装有所述第一螺旋弹簧的所述内圈插入所述中间圈；由缠绕线材形成的第二螺旋弹簧，其以与所述中间圈的外周面接触的方式安装于所述中间圈；以及管状的外圈，安装有所述第二螺旋弹簧的所述中间圈插入所述外圈。所述内圈、所述中间圈和所述外圈具有共同的中心轴线。所述第一螺旋弹簧具有第一钩部，所述第一钩部固定于所述中间圈，使得所述第一螺旋弹簧不能相对于所述中间圈旋转。所述第二螺旋弹簧具有第二钩部，所述第二钩部固定于所述外圈，使得所述第二螺旋弹簧不能相对于所述外圈旋转。当从轴向观察时，通过沿周向推所述第一钩部使所述第一螺旋弹簧的夹持力松弛的方向与通过沿周向推所述第二钩部使所述第二螺旋弹簧的夹持力松弛的方向相反。在施加了使所述内圈相对于所述外圈沿一个方向旋转的围绕所述中心轴线的旋转转矩并且所述旋转转矩大于第一预定值的情况下，所述内圈通过克服所述第一螺旋弹簧与所述内圈之间的摩擦力而相对于所述中间圈旋转。并且，在施加了使所述内圈相对于所述外圈沿相反方向旋转的围绕所述中心轴线的旋转转矩并且所述旋转转矩大于第二预定值的情况下，所述中间圈通过克服所述第二螺旋弹簧和所述中间圈之间的摩擦力而相对于所述外圈旋转。

优选地，所述中间圈具有第一槽部，所述第一钩部插入并保持在所述第一槽部中；以及所述外圈具有第二槽部，所述第二钩部插入并保持在所述第二槽部中。在这种情况下，优选的是，构成所述第一螺旋弹簧的线材的外径大于所述第一槽部的周向宽度，并且将所述第一钩部被压入嵌合到所述第一槽部中。此外，优选的是，构成所述第二螺旋弹簧的线材的外径大于所述第二槽部的周向宽度，并且将所述第二钩部压入嵌合到所述第二槽部中。此外，适当的是，当沿轴向观察时，所述第二螺旋弹簧与所述第一槽部彼此分隔开。适当地，将所述第一预定值和所述第二预定值中的任一者设定得比另一者大。适当地，在所述外圈内侧封入有氟系润滑剂。适当地，所述内圈包括内圈内部构件和内圈外部构件，所述内圈内部构件和所述内圈外部构件都能够围绕共同的中心轴线旋转并且均具有圆形截面的外周面。所述内圈外部构件具有用于收纳所述内圈内部构件的圆形截面的内部空间，并且在所述内圈内部构件的外周面和所述内圈外部构件的内周面之间插入有卷成圆形的薄板弹性片，使得所述薄板弹性片与所述内周面和所述外周面都接触。在所述内圈内部构件与所述内圈外部构件之间施加有小于第三预定值的旋转转矩的情况下，所述内圈内部构件与所述内圈外部构件一体地旋转。在所述内圈内部构件与所述内圈外部构件之间施加有大于所述第三预定值的旋转转矩的情况下，所述内圈内部构件相对于所述内圈外部构件旋转。并且，所述第三预定值大于所述第一预定值和所述第二预定值。

本发明的效果

在本发明的双向转矩限制器中，由于第一钩部固定于中间圈，所以第一螺旋弹簧不能相对于中间圈旋转，由于第二钩部固定于外圈，所以第二螺旋弹簧不能相对于外圈旋转，并且因此，在内圈和外圈之间没有旋转侧隙。因此，本发明的双向转矩限制器能够用作掀背门的角位置保持机构的部件，以在掀背门停在全开位置或中间位置时充分降低掀背门由于诸如风的外力而导致的相对于车身的不利振动。

附图说明

图1包括示出第一实施方式中的根据本发明构造的双向转矩限制器的整体结构的图。

图2是示出图1所示的双向转矩限制器的省略了屏蔽板的左侧视图。

图3是图1所示的双向转矩限制器的分解立体图。

图4示出了图1所示的双向转矩限制器的内圈。

图5示出了图1所示的双向转矩限制器的中间圈。

图6包括示出图1所示的双向转矩限制器的外圈的图。

图7包括示出图1所示的双向转矩限制器的屏蔽板的图。

图8包括用于说明图1所示的双向转矩限制器的操作的图。

图9包括示出第二实施方式中的根据本发明构造的双向转矩限制器的整体结构的图。

图10是图9所示的双向转矩限制器的分解立体图。

图11示出了图9所示的双向转矩限制器的内圈外部构件。

图12示出了图9所示的双向转矩限制器的连接构件。

图13示出了图9所示的双向转矩限制器的薄板弹性片。

图14示出了图9所示的双向转矩限制器的外圈。

图15示出了图9所示的双向转矩限制器的屏蔽板。

图16是示出安装于中间圈的外周面的第二螺旋弹簧的平面图。

图17包括用于说明图9所示的双向转矩限制器的操作的图。

具体实施方式

在下文中，将参照示出了根据本发明构造的双向转矩限制器的优选实施方式的附图更详细地说明本发明。

首先，参照图1至图8说明根据本发明构造的双向转矩限制器的第一实施方式。

参照图1至图3进行以下说明。根据本发明构造并用附图标记2表示的双向转矩限制器具有内圈4、第一螺旋弹簧6、中间圈8、第二螺旋弹簧10和外圈12。内圈4、中间圈8和外圈12具有共同的中心轴线o。在图2中，为了清楚起见，第一螺旋弹簧6和第二螺旋弹簧10被画有阴影。

下面参照图4和图1至图3进行说明。金属制的内圈4呈沿轴向延伸的圆筒形，使得内圈4的外周具有圆形截面。内圈4的内周面上设置有花键齿轮14。内圈4经由花键齿轮14连接至从诸如电动机的驱动源延伸的驱动轴。驱动轴连接至诸如掀背门的输出侧装置，并使输出侧装置摆动。

如图1至图3所示，第一螺旋弹簧6通过缠绕线材而形成并以与外周面接触的方式安装在内圈4上。在第一螺旋弹簧6的一个轴向端处形成有沿径向直线延伸的第一钩部16。第一螺旋弹簧6在其自由状态下的内径小于内圈4的外径。因此，当将第一螺旋弹簧6安装在内圈4的外周面上时，在使第一螺旋弹簧6松弛的方向上按压第一钩部16，使得直径稍微增大。在该状态下，将内圈4插入以布置在第一螺旋弹簧6的内侧，随后允许第一螺旋弹簧6的增大的直径减小。因此，第一螺旋弹簧6与内圈4的外周面紧密接触。

下面参照图5和图1至图3进行说明。金属制的中间圈8呈沿轴向延伸的圆筒形，供安装有第一螺旋弹簧6的内圈4插入。在中间圈8的一个轴向端处形成有沿轴向直线延伸并且沿径向贯通的第一槽部18。这表示除了形成有第一槽部18的区域以外，中间圈8的外周和内周的截面均为圆形。如上所述，由于安装有第一螺旋弹簧6的内圈4被插入到中间圈8中，所以中间圈8的内径比与内圈4的外周面紧密接触的第一螺旋弹簧6的外径稍大。在第一槽部18的径向内侧端部的一个圆周侧面上形成有退避部19。退避部19设置用于避免与将被插入此处以如下所述被保持的第一螺旋弹簧6的第一钩部16的基端部干涉。后面将进一步说明第一钩部16与第一槽部18之间的关系。

如图1至图3所示，通过缠绕金属线材形成第二螺旋弹簧10，并以与外周面接触的方式安装在中间圈8上。在第二螺旋弹簧10的另一轴向端处形成有沿径向直线延伸的第二钩部20。第二螺旋弹簧10在其自由状态下的内径比中间圈8的外径小。因此，在将第二螺旋弹簧10安装在中间圈8的外周面上时，在使第二螺旋弹簧10松弛的方向上按压第二钩部20以使直径稍微增大，然后将中间圈8插入到第二螺旋弹簧10中并布置在那里。此后，允许第二螺旋弹簧10的增大的直径减小。以这种方式，使第二螺旋弹簧10与中间圈8的外周面紧密接触。

这里，当从轴向上的一方观察时，将通过沿周向推第一钩部16而使第一螺旋弹簧6的夹持力松弛的方向与通过沿周向推第二钩部20而使第二螺旋弹簧10的夹持力松弛的方向被设定为彼此相反。如通过参照图2和图3可以理解的，在图示的实施方式中，当沿轴向从形成有各个钩部的一侧观察时，分别构成第一螺旋弹簧6和第二螺旋弹簧10的线材沿相同方向(顺时针)缠绕。第一螺旋弹簧6和第二螺旋弹簧10布置成使得第一钩部16和第二钩部20在轴向上彼此相反。因此，当从轴向上的一方观察时，将通过沿周向推第一钩部16而使第一螺旋弹簧6的夹持力松弛的方向与通过沿周向推第二钩部20而使第二螺旋弹簧10的夹持力松弛的方向设定为彼此相反。根据需要，也可以将第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧布置成使得分别构成第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的线材的缠绕方向设定为彼此相反，并且将第一钩部和第二钩部两者置于轴向上的同一侧。

下面参照图6和图1至图3进行说明。由合成树脂制成的外圈12具有与轴向垂直的端板部22、从端板部22的外周缘沿轴向延伸的管状外圈主部24。在外圈主部24内待插入配备有第二螺旋弹簧10的中间圈8。在图示的实施方式中，还插入配备有第一螺旋弹簧6的内圈4。在侧视图中，端板部22为圆形(当沿轴向观察时)，并且在其中央处形成有沿轴向延伸的圆形通孔26。在端板部22的轴向内侧面上，与通孔26同轴地形成有直径大于通孔26的圆形凹部28。如图1的A-A截面所示，将中间圈8的轴向另一端部嵌入到凹部28中。在端板部22的轴向外侧面的中央处，以包围通孔26的外周缘并且沿轴向延伸的方式设置有圆筒壁30。在端板部22的外周缘部处设置有包围圆筒壁30并沿轴向立起的管状连接壁32。连接壁32整体呈圆筒形，并且沿着端板部22的外周缘配置。在所需的周向位置处设置有沿径向向内移位的凹入区域34。每个凹入区域34在侧视图中均具有大致U形。这里，沿周向以等角度间隔形成有四个凹入区域34。凹入区域34用于将双向转矩限制器2本身固定到外部装置。

外圈主部24为圆筒形，并且在其内周面上，沿周向分别间隔设置有4个沿周向延伸的内壁36a至36d。四个内壁36a至36d中的每一个均具有主部和端部，主部从外圈主部24的内周面沿径向向内有一定距离并且沿着外圈主部24的内周面以弧形延伸，端部分别在主部的周向两端处沿径向向外直线延伸以连接到外圈主部24的内周面。四个内壁36a至36d的主部的内周面是在图6的左上图中用双点划线表示的共同的假想圆38的圆周。如上所述，由于配备有第二螺旋弹簧10的中间圈8待被插入到外圈主部24内，所以假想圆38的直径比与中间圈8的外周面紧密接触的第二螺旋弹簧10的外径稍大。四个内壁36a至36d中的每一个均从端板部22延伸到外圈主部24的开口轴向端部。内壁36a和36b具有相同且相对较短的周向长度，而内壁36c和36d具有相同且相对较长的周向长度。在内壁36b与内壁36c之间、内壁36c与内壁36d之间、以及内壁36d与内壁36a之间，形成有长度相同且在周向上较长的间隙40。另一方面，在内壁36a与内壁36b之间，形成有在周向上较短的间隙以构成第二槽部42。因此，第二槽部42沿轴向延伸。在第二槽部42的径向内侧端部处的一个周向侧面具有如后所述的退避部43。退避部43用于避免与插入并保持在其中的第二螺旋弹簧10的第二钩部20的基端部干涉。后面将说明第二钩部20与第二槽部42的关系。在外圈主部24的开口轴向端部处的内周面上，还设置有均沿径向向内突出的锁定突起44和接合爪46。这里，三个锁定突起44沿周向以等角度间隔设置，并且每个锁定突起均具有弧形截面。每个接合爪46均设置在沿周向与间隙40匹配的位置处。因此，在所示实施方式中，设置了三个接合爪46。优选地，氟基润滑剂被封装在外圈主部24中。

在将内圈4、第一螺旋弹簧6、中间圈8和第二螺旋弹簧10布置在外圈主部24内之后，外圈主部24的开口轴向端被屏蔽板48阻挡。下面参照图7和图1至图3进行说明。合成树脂制成的屏蔽板48具有圆形端板部50。在端板部50的中央处形成有圆形通孔52。在端板部50的一个轴向侧面上，与通孔52同轴地设置有外圆筒壁54和内圆筒壁56。如后所述，将屏蔽板48与外圈12组装在一起。然后如图1中的A-A截面所示，将外圆筒壁54嵌在中间圈8和外圈12的内壁36a至36d之间，从而限制第二螺旋弹簧10在轴向上移位。同时，将内圆筒壁56嵌在中间圈8和内圈4之间，以限制第一螺旋弹簧6在轴向上移位。在端板部50的轴向另一侧面上，沿着通孔52的外周缘设置有圆筒壁58。此外，在端板部50的该轴向另一侧面上，设置有沿着外周缘在轴向上立起的管状外周壁60。外周壁60具有从端板部50轴向地延伸的圆筒形基端部62和在基端部62的轴向延伸端处沿径向向外延伸的环形凸缘部64。基端部62在端板部50的外周缘的径向稍内侧从端板部50沿轴向延伸。在凸缘部64的外周缘部处，以等角度间隔设置有四个沿轴向突出的弧形突起66。在端板部50的外周面上，沿周向以等角度间隔形成有三个弧形凹口68。下面还参照图6进行说明。屏蔽板48与外圈12的外圈主部24的开口轴向端处的端面匹配。在这种状态下，相对于外圈主部24朝向端板部22沿轴向对屏蔽板48施力，由此与外圈12组装在一起。换言之，端板部50弹性地越过形成于外圈主部24处的接合爪46并进入外圈主部24内，同时端板部50的外周缘部与内壁36a至36d的轴向端面相对并且通过接合爪46在轴向上接合，由此，防止了屏蔽板48从外圈12脱落。此外，凹口68与形成在外圈主部24处的锁定突起44接合，从而防止了屏蔽板48相对于外圈12旋转。

这里，如图2所示，在根据本发明构造的双向转矩限制器中，重要的是，由于第一钩部16固定于中间圈8，所以第一螺旋弹簧6不能相对于中间圈8旋转，并且由于第二钩部20固定于外圈12，所以第二螺旋弹簧10不能相对于外圈12旋转。在图示的实施方式中，第一槽部18形成于中间圈8，使得第一钩部16插入并保持在第一槽部18中。构成第一螺旋弹簧6的线材的外径大于第一槽部18的周向宽度，使得第一钩部16被压入第一槽部18中。同样地，在外圈12上形成有第二槽部42，使得第二钩部20插入并保持在第二槽部42中。构成第二螺旋弹簧10的线材的外径大于第二槽部42的周向宽度，使得第二钩部20被压入第二槽部42中。因此，在第一槽部18中的第一钩部16处或者在第二槽部42中的第二钩部20处均没有间隙。根据需要，能够省略将钩部压入槽部中。替代地，能够将钩部保持在槽部处。为此，在钩部插入槽部的状态下，通过如粘合剂的任意适当的固定手段将钩部固定于槽部。如上所述，在图示的实施方式中，外圈12由合成树脂制成。当外圈12由金属制成时，能够通过点焊进行固定。或者，能够通过上述固定手段将钩部固定到中间圈8或外圈12，而不在中间圈8或外圈12上形成槽部。

下面，将参照图8以及图1和图2对双向转矩限制器2的操作进行说明。

这里，内圈4连接至诸如电动机的驱动源(输入侧装置)的旋转轴(在图8中用双点划线表示)连接。在从图1的中央正面图的左方观察时该内圈4逆时针旋转的情况下(以下，在图示的实施方式中描述为“一个方向”)，各部件开始沿同一方向(即一个方向)一体地旋转，原因如下。即，第一螺旋弹簧6以与外周面接触的方式安装于内圈4，中间圈8保持第一螺旋弹簧6的第一钩部16，第二螺旋弹簧10以与外周面接触的方式安装于中间圈8，并且外圈12保持第二螺旋弹簧10的第二钩部20。此时，由于外圈12被固定，因此第一螺旋弹簧6的第一钩部16被中间圈8在第一槽部18处相对地施加了顺时针的反作用力，而第二螺旋弹簧10的第二钩部20被外圈12在第二槽部42处相对地施加了顺时针的反作用力。如上所述，当从轴向上的一方观察时，通过沿周向推第一钩部16以使第一螺旋弹簧6的夹持力松弛的方向和通过沿周向推第二钩部20以使第二螺旋弹簧10的夹持力松弛的方向被设定为彼此相反。这表明，当内圈4沿一个方向(逆时针)旋转时，将在中间圈8的第一槽部18处对第一螺旋弹簧6的第一钩部16相对地施加沿相反方向(顺时针)的反作用力，同时也将在外圈12的第二槽部42处对第二螺旋弹簧10的第二钩部20相对地施加沿相反方向(顺时针)的反作用力。反作用力分别沿使第一螺旋弹簧6松弛的方向作用在第一螺旋弹簧6的第一钩部16处以及沿使第二螺旋弹簧10夹紧的方向作用在第二螺旋弹簧10的第二钩部20处。这表明，当围绕中心轴线的旋转转矩使内圈4相对于外圈12沿一个方向旋转时，在旋转转矩等于或小于第一预定值的情况下，由于第一螺旋弹簧6和内圈4之间的摩擦力，内圈4不能旋转。换言之，连接至内圈4的诸如掀背门的输出侧装置的角位置将被保持。相反，在旋转转矩大于第一预定值的情况下，如图8的(a)所示，通过克服第一螺旋弹簧6与内圈4之间的摩擦力，内圈4相对于第一螺旋弹簧6旋转，即相对于中间圈8旋转。即，连接至内圈4的诸如掀背门的输出侧装置可以沿一个方向旋转。

与上述的内圈4沿一个方向旋转的情况相反，当在图1的正面图和纵向截面图中的左侧观察时，在内圈4顺时针(相反方向)旋转的情况下，第一螺旋弹簧6的第一钩部16在使第一螺旋弹簧6夹紧的方向上被施加反作用力，同时第二螺旋弹簧10的第二钩部20在使第二螺旋弹簧10松弛的方向上被施加反作用力。这表明，当施加使内圈4相对于外圈12沿相反方向旋转的围绕中心轴线的旋转转矩时，在旋转转矩等于或小于第二预定值的情况下，由于第二螺旋弹簧10与中间圈8之间的摩擦力，内圈4不能旋转。即，连接至内圈4的诸如掀背门的输出侧装置的角位置将被保持。另一方面，在旋转转矩大于第二预定值的情况下，如图8的(b)所示，中间圈8通过克服第二螺旋弹簧10与中间圈8之间的摩擦力而相对于第二螺旋弹簧10旋转。即，连接至内圈4的诸如掀背门的输出侧装置将沿相反方向旋转。

能够根据第一螺旋弹簧6夹紧内圈4的力的大小来适当地设定第一预定值。同样，能够根据第二螺旋弹簧10夹紧中间圈8的力的大小来适当地设定第二预定值。即，可以通过适当地设定第一螺旋弹簧6和第二螺旋弹簧10的内径、线材的刚度(材料)、线材直径(线材的外径)等来调整第一预定值和第二预定值。因此，在输出侧装置是沿上下方向摆动的掀背门等的情况下，优选将第一预定值设定为大于或小于第二预定值，从而防止输出侧装置在全开位置或中间位置停止输出侧装置时因其自重而摆动到关闭，同时能够防止在通过电动机使输出侧装置摆动到打开时的过大阻力。

在本发明的双向转矩限制器中，在第一钩部16被形成在中间圈8上的第一槽部18保持的状态下以不能相对于中间圈8相对旋转的方式接合第一螺旋弹簧6，同时在第二钩部20被形成在外圈12上的第二槽部42保持的状态下以不能相对于外圈12相对旋转的方式接合第二螺旋弹簧10。结果，在内圈4和外圈12之间没有旋转侧隙。因此，通过使用本发明的双向转矩限制器作为用于保持掀背门的角位置的部件，可以充分地防止或减少掀背门停止在全开位置或中间位置时由于诸如风的任何外力而引起的掀背门对整车的不利振动。

在上述实施方式中，从输入侧装置延伸的驱动轴经由双向转矩限制器2连接到输出侧装置。或者，该连接能够修改为本发明的第二实施方式中的双向转矩限制器2’的连接。具体地，可以是将内圈分割为内侧和外侧，其中一者连接至输入侧装置，而另一者连接至输出侧装置。

下面参照图9至图17说明根据本发明构造的双向转矩限制器的第二实施方式。第二实施方式的双向转矩限制器还具有设置于第一实施方式中的双向转矩限制器的内圈的过载防止机构。以下，用相同的附图标记加上“’”表示与本发明的上述第一实施方式相同的构成要素，并将省略其详细说明。

下面将参照图9和图10进行说明。本实施方式的内圈4’具有内圈内部构件4a’和内圈外部构件4b’，两者均能够围绕共同的中心轴线o’旋转并且均具有圆形截面的外周面。内圈内部构件4a’是圆筒形部件，并且在内圈内部构件4a’的内周面上设置有用于花键嵌合的内齿14’。联接有待与诸如电动机的输入侧装置链接的旋转轴。还参照图11进行以下说明。内圈外部构件4b’也是圆筒形部件，其中形成有用于容纳内圈内部构件4a’的具有圆形截面的内部空间70’。在内圈外部构件4b’的轴向端部处的内周面上，形成有沿径向向内突出的环形脊72’。在内圈外部构件4b’的轴向另一端部处，沿周向等角度间隔地形成有三个沿轴向向外开口的U形凹口74’。第一螺旋弹簧6’以与外周面接触的方式安装于内圈外部构件4b’。

在本实施方式中，内圈外部构件4b’待经由图12所示的连接构件76’连接至诸如掀背门的输出侧装置。连接构件76’具有待连接至输出侧装置的轴部78’和牢固地固定至轴部78’的轴向末端的圆形凸缘部80’。轴部78’和凸缘部80’与公共中心轴线o’同轴。在轴部78’的外周面上设置有用于花键嵌合的外齿82’，供待与诸如掀背门的输出侧装置链接的旋转轴联接。在凸缘部80’的中央区域中形成有圆形中央凹部84’。此外在凸缘部80’中形成有三个外部嵌合突起86’以与形成于内圈外部构件4b’的凹口74’嵌合。这里，外部嵌合突起86’沿着中央凹部84’的外周缘在周向上等角度间隔地形成。

如图9所示，在本实施方式中，在内圈内部构件4a’的外周面与内圈外部构件4b’的内周面之间以与内周面和外周面都接触的方式布置有卷成圆形的薄板弹性片88’。如图10和图13所示，薄板弹性片88’是通过将金属薄板几乎完美地卷成圆形(即两侧之间具有微小间隙的C字形)而形成的。优选地，其相对于纵向长度的厚度在0.05至10％的范围内。在图示的实施方式中，通过冲压加工等在金属薄板上有纵向间隔地形成多个脊部90’。在以这种方式卷成圆形的金属薄板中，每个脊部90’都沿径向向内突出。一旦薄板弹性片88’布置于内圈内部构件4a’的外周面和内圈外部构件4b’的内周面之间，脊部90’的顶部就与内圈内部构件4a’的外周面相接触，并且脊部90’的底部(薄板弹性片88’的外周部)与内圈外部构件4b’的内周面接触，从而将内圈内部构件4a’连接到内圈外部构件4b’。如通过参照图9的A-A截面可知的，薄板弹性片88’的轴向移动受到内圈外部构件4b’的脊72’和连接构件76’的凸缘部80’的限制，使得薄板弹性片88’能够稳定地发挥如下所述的功能。

该薄板弹性片也称为公差环，其也是用于将凸缘状的圆形板安装和固定到旋转轴的部件，并且其以小变形产生了大弹性力。因此，即使当薄板弹性片88’较小时，在内圈内部构件4a’与内圈外部构件4b’之间也会产生大的摩擦力，这能够将用于使内圈外部构件4b’相对于内圈内部构件4a’相对旋转(即，切断)的转矩设定为充分大于由第一螺旋弹簧6和第二螺旋弹簧10施加的控制转矩。

下面参照图14以及图9和图10对外圈12’进行说明。外圈12’是杯形部，其包括圆形端板部22’和连接到端板部22’的外周缘并且沿轴向延伸的大致圆筒形外圈主部24’。在外圈主部24’的内侧形成有大致圆柱状的收容空间部，安装有第二螺旋弹簧10’的中间圈8’插入该收容空间部。与端板部22’在轴向上相反的端面是开口的。在本实施方式中，同样地，优选在外圈主部24’的内侧封入氟系润滑剂。在端板部22’的中央处形成有圆形通孔26’，其中待插入连接构件76’的轴部78’。在端板部22’的外周缘部处，还设置有沿轴向观察时与外圈主部24’相反延伸的大致圆筒形连接壁32’。在连接壁32’的外周面上沿周向等角度间隔地形成有多个凹入区域34’(在图示的实施方式中形成有六个凹入区域)。凹入区域34’用于将双向转矩限制器2’本身固定到外部装置。

外圈主部24’被分为具有相对较小内径的基端侧部24a’和具有相对较大内径的延伸端侧部24b’。在外圈主部24’的内周面上的基端侧部24a’与延伸端侧部24b’之间的边界处形成有与轴向大致垂直的环形肩面25’。在外圈主部24’的延伸端部处，沿周向以等角度间隔形成有三个周向接合凹部44’。当从侧面观察时，通过使外圈主部24’的延伸端部分地沿轴向向内移位而形成的周向接合凹部44’大致呈矩形。在三个周向接合凹部44’中的一者中形成有第二槽部42’，供第二螺旋弹簧10’的钩部20’插入并保持在其中。第二槽部42’在周向接合凹部44’的周向中央处沿轴向直线延伸。在第二槽部42’的径向内侧端部处的一个周向侧面上设置有退避部43’。当第二钩部20’插入第二槽部42’并保持在其中时，退避部43’用于避免与第二钩部20’的基端部干涉。在周向上彼此相邻的两个周向接合凹部44’之间，形成有从外圈主部24’的延伸端部的内周面沿径向向内突出的接合爪46’。当沿周向观察时，薄部45’设置为在形成接合爪46’的角度区域中的外圈主部24’的每个延伸端侧部24b’处沿轴向延伸。薄部45’是通过部分地增大外圈主部24’的内径而形成的。此外，在外圈主部24’的延伸端处还形成有沿轴向向外突出的固定凸部47’。固定凸部47’在从侧面观察时大致呈矩形并沿周向延伸。每个固定凸部47’均布置在周向上彼此相邻的接合爪46’和周向接合凹部44’之间。固定凸部47’用于将整个设备固定到外部装置。

外圈12’的开口端部被屏蔽板48’挡住。下面参照图15以及图9和图10进行说明。屏蔽板48’具有整体为盘形的端板部50’。圆形通孔52’形成在端板部50’的中央处。在端板部50’上，沿周向以等角度间隔形成有沿着外周缘轴向立起的三个弧形外壁53’。在周向上彼此相邻的两个外壁53’之间形成有凹入区域55’。这些凹入区域55’是通过使端板部50’的外径部分地减小而形成的。在凹入区域55’处形成有从端板部50’的外周面沿径向向外延伸的突出片57’。每个突出片57’均具有弧形延伸边缘。突出片57’仅在基端处连接至端板部50’，而周向上的两侧面与端板部50’间隔开。由此，突出片57’相对于端板部50’被赋予了充分的柔性。在突出片57’的延伸端部处设置有沿轴向延伸的轴向接合突起59’。每个轴向接合突起59’的径向外端缘均位于外壁53’的外周缘的径向外侧。在外壁53’的外周面的周向中央处还形成有均沿径向向外延伸的周向接合突起68’。

为了将上述屏蔽板48’安装到外圈12’，在使周向接合突起68’和轴向接合突起59’分别与周向接合凹部44’和接合爪46’匹配的状态下，相对于外圈12’沿轴向压屏蔽板48’。这样，屏蔽板48’的轴向接合突起59’弹性地越过外圈12’的接合爪46’并与其轴向地接合。此时，对于屏蔽板48’，具有轴向接合突起59’的突出片57’相对于端板部50’具有充分的柔性，至于外圈12’，在外圈主部24’的形成有接合爪46’处形成有薄部45’。因此，屏蔽板48’的轴向接合突起59’具有足够的越过外圈12’的接合爪46’的能力。在根据需要将屏蔽板48’安装到外圈12’的状态下，周向接合突起68’嵌合到周向接合凹部44’中，因此，屏蔽板48’相对于外圈12’的旋转也受到限制。

如图9和图10所示，本实施方式中的第一螺旋弹簧6’、中间圈8’和第二螺旋弹簧10’均与本发明的第一实施方式中的双向转矩限制器2的大致相同。因此，在本实施方式中，第一螺旋弹簧6’的第一钩部16’和第二螺旋弹簧10’的第二钩部20’分别固定到中间圈8’和外圈12’。在本实施方式中，如图16所示，在第二螺旋弹簧10’安装在中间圈8’的外周面上的状态下，当沿轴向观察时，形成在中间圈8’中的第二螺旋弹簧10’和第一槽部18’彼此分隔开。

此外，下面将参照图17说明双向转矩限制器2’的操作。

如图17的(a)中的箭头所示，当连接至输入侧装置的内圈内部构件4a’逆时针(当从A-A截面的左侧观察时)旋转时，经由薄板弹性片88’连接的内圈外部构件4b’、安装于内圈外部构件4b’的外周面的第一螺旋弹簧6’、经由第一螺旋弹簧6’的第一钩部16’连接的中间圈8’以及安装于中间圈8’的外周面的第二螺旋弹簧10’开始一体地逆时针旋转。此时，由于与上述第一实施方式中根据本发明构造的双向扭矩限制器相同的原因，分别在使第一螺旋弹簧6’和第二螺旋弹簧10’夹紧的方向上推第一钩部16’和第二钩部20’。这表明，当施加用于使内圈内部构件4a’逆时针旋转的围绕中心轴线的旋转转矩并且当旋转转矩大于第二控制转矩时，中间圈8’将通过克服第二螺旋弹簧10’和中间圈8’之间的摩擦力而相对于第二螺旋弹簧10’旋转。此时，第二螺旋弹簧10’和形成在中间圈8’中的第一槽部18’在径向上彼此分隔开。因此，在第二螺旋弹簧10’相对于中间圈8’旋转时，第二螺旋弹簧10’的轴向端不会卡在第一槽部18’中。这避免了不期望的转矩波动、异响或振动。同时，由于内圈外部构件4b’以比第二控制转矩大的保持转矩经由薄板弹性片88’连接至内圈内部构件4a’，因此内圈外部构件4b’与内圈内部构件4a’一体地逆时针旋转。结果，将逆时针旋转从输入侧装置传递到输出侧装置。

当内圈内部构件4a’顺时针旋转时，上述反作用力分别沿着使第一螺旋弹簧6’松弛的方向和使第二螺旋弹簧10’夹紧的方向作用。这表明，如图17的(b)中的各箭头所示，在施加了用于使内圈外部构件4b’顺时针旋转的围绕中心轴线的旋转转矩并且该旋转转矩大于第一控制转矩时，内圈外部构件4b’将通过克服第一螺旋弹簧6’与内圈外部构件4b’之间的摩擦力而相对于第一螺旋弹簧6’旋转。在这种情况下，由于内圈外部构件4b’经由薄板弹性片88’以大于第一控制转矩的保持转矩连接至内圈内部构件4a’，因此内圈外部构件4b’与内圈内部构件4a’一体地顺时针旋转。以这种方式，将顺时针旋转从输入侧装置传递到输出侧装置。

在通过电动机打开/关闭掀背门的过程中，例如，障碍物可能夹在掀背门与车辆之间，导致掀背门异常停止，并且可以从输入侧装置施加沿一个方向或另一方向的围绕中心轴线o的大于第三预定值的旋转转矩。在这种情况下，在内圈内部构件4a’和内圈外部构件4b’之间通过薄板弹性片88’的连接可能被切断，并且内圈内部构件4a’和内圈外部构件4b’将相对旋转。即，在内圈内部构件4a’和内圈外部构件4b’之间可能发生滑动，由此内圈外部构件4b’将旋转而内圈内部构件4a’保持停止。这防止了作为驱动源的电动机过载。

因此，本实施方式的双向转矩限制器2’能够发挥与上述第一实施方式的双向转矩限制器2同样的效果。双向转矩限制器2’还设置有过载防止机构。

在上述双向转矩限制器2’中，内圈内部构件和内圈外部构件分别连接至输入侧装置和输出侧装置。输入输出关系不限于本示例，而是也能够将内圈内部构件和内圈外部构件分别连接至输出侧装置和输入侧装置。此外，在上述实施方式中，内圈内部构件和内圈外部构件中的任意一者连接至输入侧装置，而另一者连接至输出侧装置。或者，与本发明的第一实施方式一样，从输入侧装置延伸的驱动轴能够经由双向转矩限制器2’连接至输出侧装置。

需要注意的是，本发明的双向转矩限制器的应用不限于通过使用作为输入侧装置的电动机打开和关闭作为输出侧装置的掀背门的开闭机构，而是也能够用作各种设备的任何部件。例如，也能够应用于由铰链可转动地支撑的马桶座或马桶盖的自动开闭机构，以及打印机盖的自动开闭机构。此外，链接不限于由铰链支撑的输出侧装置。当旋转/直线运动转换器(例如，通过齿条将齿轮的旋转转换为直线运动的设备)联接到内圈4时，它能够用作诸如执行直线运动的滑动门的装置的位置保持设备。

本发明不限于上述参照附图详细说明的本发明的双向转矩限制器的实施方式。例如，在图示的实施方式中，能够由诸如使用键和键槽的连接的任意适当的连接手段来替代用于连接内圈4和外部装置(在上述实施方式中从驱动源延伸的驱动轴)的花键齿轮14。

附图标记说明

2：双向转矩限制器

4：内圈

6：第一螺旋弹簧

8：中间圈

10：第二螺旋弹簧

12：外圈

16：第一钩部

18：第一槽部

20：第二钩部

42：第二槽部

Claims (8)

1.一种双向转矩限制器，其设置于旋转驱动输出侧装置的驱动轴，在作用于所述输出侧装置的旋转转矩没有超过设定的旋转转矩的情况下，保持所述输出侧装置的角度位置，该双向转矩限制器包括：

内圈，其连接于所述驱动轴；

由缠绕线材形成的第一螺旋弹簧，其以与所述内圈的外周面接触的方式安装于所述内圈；

管状的中间圈，安装有所述第一螺旋弹簧的所述内圈插入所述中间圈；

由缠绕线材形成的第二螺旋弹簧，其以与所述中间圈的外周面接触的方式安装于所述中间圈；以及

固定的管状的外圈，安装有所述第二螺旋弹簧的所述中间圈插入所述外圈；

其中，所述内圈、所述中间圈和所述外圈具有共同的中心轴线，所述第一螺旋弹簧和所述第二螺旋弹簧具有在轴向上相互重合的部分；

所述第一螺旋弹簧具有第一钩部，所述第一钩部待以始终不能相对旋转的方式固定于所述中间圈，使得所述第一螺旋弹簧不能相对于所述中间圈旋转；

所述第二螺旋弹簧具有第二钩部，所述第二钩部待以始终不能相对旋转的方式固定于所述外圈，使得所述第二螺旋弹簧不能相对于所述外圈旋转；

当从轴向观察时，通过沿周向推所述第一钩部使所述第一螺旋弹簧的夹持力松弛的方向与通过沿周向推所述第二钩部使所述第二螺旋弹簧的夹持力松弛的方向相反；并且

在施加了使所述内圈相对于所述外圈沿一个方向旋转的围绕所述中心轴线的旋转转矩并且所述旋转转矩小于第一预定值的情况下，利用所述第一螺旋弹簧与所述内圈之间的摩擦力来保持所述内圈的角度位置并且在所述旋转转矩大于第一预定值的情况下使所述内圈相对于所述中间圈旋转；并且在施加了使所述内圈相对于所述外圈沿相反方向旋转的围绕所述中心轴线的旋转转矩并且所述旋转转矩小于第二预定值的情况下，利用所述第二螺旋弹簧和所述中间圈之间的摩擦力来保持所述中间圈的角度位置并且在所述旋转转矩大于第二预定值的情况下使所述中间圈相对于所述外圈旋转。

2.根据权利要求1所述的双向转矩限制器，其特征在于，

所述中间圈具有第一槽部，所述第一钩部插入并保持在所述第一槽部中；以及

所述外圈具有第二槽部，所述第二钩部插入并保持在所述第二槽部中。

3.根据权利要求2所述的双向转矩限制器，其特征在于，构成所述第一螺旋弹簧的线材的外径大于所述第一槽部的周向宽度，并且将所述第一钩部被压入嵌合到所述第一槽部中。

4.根据权利要求2或3所述的双向转矩限制器，其特征在于，构成所述第二螺旋弹簧的线材的外径大于所述第二槽部的周向宽度，并且将所述第二钩部压入嵌合到所述第二槽部中。

5.根据权利要求2或3所述的双向转矩限制器，其特征在于，当沿轴向观察时，所述第二螺旋弹簧与所述第一槽部彼此分隔开。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的双向转矩限制器，其特征在于，将所述第一预定值和所述第二预定值中的任一者设定得比另一者大。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的双向转矩限制器，其特征在于，在所述外圈内侧封入有氟系润滑剂。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的双向转矩限制器，其特征在于，

所述内圈包括内圈内部构件和内圈外部构件，所述内圈内部构件和所述内圈外部构件都能够围绕共同的中心轴线旋转并且均具有圆形截面的外周面；

所述内圈内部构件和所述内圈外部构件中的一者连接于所述驱动轴的所述输出侧装置侧，并且所述内圈内部构件和所述内圈外部构件中的另一者连接于所述驱动轴的驱动源侧，

所述内圈外部构件具有用于收纳所述内圈内部构件的圆形截面的内部空间，并且在所述内圈内部构件的外周面和所述内圈外部构件的内周面之间插入有卷成圆形的薄板弹性片，使得所述薄板弹性片与所述内周面和所述外周面都接触；

在所述内圈内部构件与所述内圈外部构件之间施加有小于第三预定值的旋转转矩的情况下，所述内圈内部构件与所述内圈外部构件一体地旋转；

在所述内圈内部构件与所述内圈外部构件之间施加有大于所述第三预定值的旋转转矩的情况下，所述内圈内部构件相对于所述内圈外部构件旋转；并且

所述第三预定值大于所述第一预定值和所述第二预定值。

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