JP2004239357A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、効率よく熱を放散させることのできるトルクリミッタを提供する。
【解決手段】円筒状のマグネット１１と、このマグネット１１の外側に回転可能に配設される円筒状のヒス材２１と、マグネット１１が外周面に取り付けられる内側円筒部３２を有するハウジング３１と、回転可能に内側円筒部３２内へ挿入される円筒状のスリーブ部４２、および、ヒス材２１がハウジング３１から離間した状態で内周面に取り付けられる円筒壁部４５を有するキャップ４１とで構成する。そして、円筒壁部３５と円筒壁部４５との間に、ヒス材２１の外周面を露出させる間隙を設けるとともに、側壁部４３に孔４３ｈを設け、内側円筒部３２に、マグネット１１が抜けるのを防止する係止爪３２ｎを設け、さらに、ハウジング３１とキャップ４１と回転可能に結合させる結合爪４２ｃを、スリーブ部４２に設ける。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、常に一定の伝達トルクを発生し、所定値以上の負荷がかかると、マグネットとヒス材とがその伝達トルクを保ったままスリップするトルクリミッタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、プリンタなどの給紙機構は、紙を１枚ずつ送り出すため、第１回転軸で紙送り出し方向へ回転させられるゴム製の第１ローラと、第２回転軸で紙戻し方向へ回転させられるゴム製の第２ローラとを軸方向へ外周を接触させて配設し、第２回転軸と第２ローラとの間にトルクリミッタを配設した構成とされている。
なお、第１および第２回転軸は、同一方向へ回転する。
【０００３】
このように構成した給紙機構で、１枚の紙が第１ローラと第２ローラとの間に入ったときは、第１ローラと紙との間の摩擦力がトルクリミッタの設定トルクよりも大きいので、第２ローラが第１ローラと反対方向へ回転することにより、紙が送り出される。
しかし、２枚の紙が第１ローラと第２ローラとの間に入ったときは、紙と紙との摩擦力がトルクリミッタの設定トルクよりも小さいので、第１ローラが紙送り出し方向へ回転して一方の紙を送り出し、第２ローラが紙戻し方向へ回転して他方の紙を戻すことにより、紙を１枚ずつ送り出している。
【０００４】
上記した従来のトルクリミッタは、スリーブと、このスリーブの外周に取り付けられるマグネットと、このマグネットの外周に配設されるヒス材と、このヒス材が内周面に取り付けられ、スリーブの一端側に回転可能に位置決めされるハウジングと、スリーブの他端側に回転可能に位置決めされてハウジングの開口を閉塞するキャップとで構成されている。
そして、ハウジングとキャップとに放熱用の孔が設けられ、また、シャフトに送風用フランジが設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３１１２５９号公報（〔０００４〕〜〔０００７〕、〔００１２〕〜〔００１７〕、図１および図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のトルクリミッタは、シャフト、マグネット、ヒス材、ハウジング、キャップの５部品で構成されているので、部品点数が多くなる。
また、動作することによって発生する熱を放散させるため、シャフトに送風用フランジを設ける必要があるので、シャフトの構成が複雑になる。
【０００７】
この発明は、上記したような不都合を解消するためになされたもので、部品点数が少なく、簡単な構成で効率よく熱を放散させることのできるトルクリミッタを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明のトルクリミッタは、円筒状のマグネットと、このマグネットの外側または内側に回転可能に配設される円筒状のヒス材と、内側に位置するマグネットまたはヒス材が外周面に取り付けられる円筒部を有するハウジングと、回転可能に円筒部内へ挿入される円筒状のスリーブ部、および、外側に位置するヒス材またはマグネットがハウジングから離間した状態で内周面に取り付けられる円筒壁部を有するキャップとで構成したり、または、円筒状のマグネットと、このマグネットの外側または内側に回転可能に配設される円筒状のヒス材と、内側に位置するマグネットまたはヒス材が外周面に取り付けられる円筒状のスリーブ部を有するハウジングと、スリーブ部が挿入され、外側に位置するヒス材またはマグネットがハウジングから離間した状態で内周面に取り付けられる円筒壁部を有するキャップとで構成したものである。
そして、ハウジングとキャップとの間に、外側に位置するヒス材またはマグネットの外周面を露出させる間隙を設けるとともに、キャップの側壁部に孔を設けたり、さらに、ハウジングに、内側に位置するマグネットまたはヒス材が抜けるのを防止する係止手段を設けたり、さらに、ハウジングとキャップとの間に、両者を回転可能に結合させる結合手段を設けるのが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１はこの発明の一実施形態であるトルクリミッタの分解斜視図、図２は図１に示した部品を組み立てて上側半分を断面としたトルクリミッタの正面図である。
【００１０】
これらの図において、１１は円筒状のマグネットを示し、軸方向の一端（右端）の内周に、係合部としての段部１２が内周および一端に開放した状態で設けられている。
２１は円筒状のヒス材（強磁性体を含む磁性体）を示し、マグネット１１の外側に所定の間隔（ギャップ）、例えば、マグネット１１の外周面と０．１ｍｍ位で内周面が対向するように配置され、マグネット１１と相対的に回転するものである。
なお、ヒス材２１は、金属板を円筒状に丸め、直線状の両端間に間隔が設けられている。
【００１１】
３１は合成樹脂で成形されたハウジングを示し、マグネット１１内へ一部が挿通される内側円筒部３２と、この内側円筒部３２の外周中央部分から外側へ連なる、内側円筒部３２の中心を中心にした円形の側壁部３３と、内側円筒部３２と所定の間隔をおいて側壁部３３から左側へ連なる、内側円筒部３２の中心を中心にした外側円筒部３４と、側壁部３３の外縁から右側へ連なり、内周面がヒス材２１と所定の間隔を有する、内側円筒部３２の中心を中心にした円筒壁部３５とで構成されている。
そして、内側円筒部３２には、右端部分に、マグネット１１の段部１２に係合してマグネット１１が内側円筒部３２から抜けるのを防止する、右側へ進むにしたがって内側円筒部３２の中心側へ下降する円弧面状の上面を有する係止爪３２ｎが、円周方向に所定数、例えば、１２０度間隔で外周面から突出させて３つ設けられている。
また、内側円筒部３２の内周面３２ｆは、右側の太径内周面３２ｆｂと、この太径内周面３２ｆｂの左端に連なって左側へ縮径する円錐面状の傾斜内周面３２ｆｉと、この傾斜内周面３２ｆｉの左端に左側へ連なる細径内周面３２ｆｓとされている。
そして、側壁部３３の右側面には、マグネット１１を側壁部３３から所定距離離すための突起３３ｄが所定数、例えば、１２０度間隔で３つ設けられている（この突起３３ｄに代え、周回する突条としてもよい。）。
また、外側円筒部３４の左端部分には、ピンなどの係合部が係合する切欠部３４ｄが設けられている。
【００１２】
４１は合成樹脂で成形されたキャップを示し、ハウジング３１の内側円筒部３２内へ一部が挿入される円筒状のスリーブ部４２と、このスリーブ部４２の外周右端側から外側へ連なる、スリーブ部４２の中心を中心にした円形の側壁部４３と、この側壁部４３の外縁から左側へ連なり、内周面にヒス材２１が取り付けられる、スリーブ部４２の中心を中心にした円筒壁部４５とで構成されている。
そして、スリーブ部４２には、左端部分に、ハウジング３１を構成する内側円筒部３２の左端に係合して内側円筒部３２（ハウジング３１）がスリーブ部４２（キャップ４１）から抜けるのを防止するとともに、内側円筒部３２とスリーブ部４２（キャップ４１）とを回転可能に結合する結合爪４２ｃが、円周方向に所定数、例えば、１２０度間隔で外周面から突出させて３つ設けられている。
また、スリーブ部４２の外周面４２ｆは、右側の太径外周面４２ｆｂと、この太径外周面４２ｆｂの左端に連なって左側へ縮径する円錐面状の傾斜外周面４２ｆｉと、この傾斜外周面４２ｆｉの左端に左側へ連なる細径外周面４２ｆｓとされている。
さらに、スリーブ部４２の右端部分には、ピンなどの係合部が係合する切欠部４２ｄが設けられている。
そして、側壁部４３の所定位置には、空気流入用の孔４３ｈが、例えば、円周方向へ所定間隔で複数設けられている。
【００１３】
次に、組立の一例について説明する。
まず、マグネット１１の内周面に接着剤を塗布した後、段部１２が設けられていない側からマグネット１１内へハウジング３１の内側円筒部３２を係止爪３２ｎ側から押し込むと、各係止爪３２ｎが自身の弾性で内側へ撓むことにより、マグネット１１内へ内側円筒部３２を挿入することができる。
そして、マグネット１１の左端が側壁部３３の突起３３ｄに当接すると、各係止爪３２ｎは、段部１２の位置へ到達するので、自身の弾性で元の状態へ復帰することにより、段部１２に係合し、マグネット１１が内側円筒部３２から抜けるのを防止する。
【００１４】
また、ヒス材２１を縮径させた状態で一端側をキャップ４１の円筒壁部４５内へ挿入して縮径させている押圧力を解除すると、ヒス材２１は、自身の弾性で拡径することにより、円筒壁部４５の内周面に圧接し、円筒壁部４５に取り付けられる（または、ヒス材２１の一端側をキャップ４１の円筒壁部４５内へ押圧すると、ヒス材２１は、縮径して円筒壁部４５内へ入ることにより、円筒壁部４５に取り付けられる。）。
【００１５】
次に、係止爪３２ｎが設けられている側から内側円筒部３２内へスリーブ部４２を結合爪４２側から押し込むと、各結合爪４２ｃが自身の弾性で内側へ撓むことにより、内側円筒部３２内へスリーブ部４２を挿入することができる。
そして、太径内周面３２ｆｂに太径外周面４２ｆｂが接し、係止内周面３２ｆｉに傾斜外周面４２ｆｉが接し、細径内周面３２ｆｓに細径外周面４２ｆｓが接するとともに、側壁部４３が内側円筒部３２に当接すると、各結合爪４２ｃが内側円筒部３２の左端から突出するので、各結合爪４２ｃは、自身の弾性で元の状態に復帰することにより、内側円筒部３２の左端に係合し、内側円筒部３２（ハウジング３１）とスリーブ部４２（キャップ４１）とを回転可能に結合する。
【００１６】
このように各部品を組み立てると、図２に示す状態となり、マグネット１１と側壁部４３との間に孔４３ｈと連通する間隙が形成され、この間隙は、マグネット１１とヒス材２１との間隙、マグネット１１およびヒス材２１と側壁部３３との間隙、および、ヒス材２１と円筒壁部３５との間隙を介して、円筒壁部３５（ハウジング３１）と円筒壁部４５（キャップ４１）との間に設けた、ヒス材２１の外周面を露出させる間隙に連通する。
【００１７】
次に、動作について説明する。
図２に示すトルクリミッタのスリーブ部４２内に図示を省略した回転軸を挿通し、この回転軸に設けたピンなどを外側円筒部３４の切欠部３４ｄに係合させるとともに、図示を省略したローラの係合部をスリーブ部４２の切欠部４２ｄに係合させた状態で、回転軸を所定方向へ回転させると、マグネット１１とヒス材２１との磁気的結合により、キャップ４１およびローラも回転軸と同じ方向へ回転する。
しかし、マグネット１１とヒス材２１とが一体となって回転する伝達トルクよりも大きな負荷がローラを介してキャップ４１の円筒壁部４５にかかると、マグネット１１とヒス材２１とその伝達トルクを保ったままスリップするため、ハウジング３１は回転軸と一緒に回転するものの、キャップ４１およびローラは回転軸と一緒に回転しなくなる。
【００１８】
ところで、このトルクリミッタは、ヒステリシスを利用しているため、ヒステリシス損失による発熱により、内部の温度が上昇する。
しかし、マグネット１１およびヒス材２１が回転することによって放射状の対流が発生することにより、孔３４ｈから空気が流入し、この流入した空気が、マグネット１１と側壁部４３との間隙、マグネット１１とヒス材２１との間隙、ヒス材２１と側壁部３３との間隙、ヒス材２１と円筒壁部３５との間隙を通り、円筒壁部３５と円筒壁部４５との間に設けた間隙へと流れて内部の熱を搬送するので、内部の温度上昇が抑制される。
また、ヒス材２１の一部が円筒壁部３５と円筒壁部４５との間に設けた間隙から露出しているので、ヒス材２１からも熱が放散され、内部の温度上昇が抑制される。
したがって、温度上昇によるトルク低下を抑制することができる。
【００１９】
上述したように、この発明の一実施形態によれば、マグネット１１、ヒス材２１、ハウジング３１、キャップ４１の４部品で構成できるので、部品点数を削減することができ、安価に製造することができる。
また、孔４３ｈから流入する空気で内部の熱を搬送して放散させるとともに、円筒壁部３５と円筒壁部４５との間に設けた間隙から露出するヒス材２１からも熱を放散させたので、簡単な構成で効率よく熱を放散させることができ、温度上昇によるトルク低下を抑制することができる。
さらに、内側円筒部３２からマグネット１１が抜けるのを防止する係止爪３２ｎ（係止手段）を設けたので、マグネット１１を内側円筒部３２から抜けないようにすることができる。
そして、内側円筒部３２（ハウジング３１）とスリーブ部４２（キャップ４１）とを回転可能に結合させる係合爪４２ｃ（結合手段）を設けたので、内側円筒部３２をスリーブ部４２から抜けないようにすることができる。
【００２０】
図３はこの発明の他の実施形態であるトルクリミッタの上側半分を断面とした正面図であり、図１および図２と同一または相当部分に同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２１】
この図３に示す実施形態が、先の実施形態と異なるのは、以下の部分である。
まず、ハウジング３１においては、内側円筒部３２の右端に、側壁部４３の厚さよりも僅かに長い細円筒部分３２ｐが連なっていること、この細円筒部分３２ｐの右端の外周面に、右側へ進むにしたがって内側円筒部３２および細円筒部分３２ｐの中心側へ下降する上面を有する結合爪３２ｐｃが、例えば、１２０度間隔で３つ設けられていること、内側円筒部３２の右端に、外周および右端に開放し、底が細円筒部分３２ｐの外周面と同一面を形成する凹部３２ｄが、例えば、１２０度間隔で３つ設けられ、この凹部３２ｄに位置するように係止爪３２ｎが設けられていることである。
そして、内側円筒部３２と細円筒部分３２ｐとは、内周面が一様な太さの円筒面とされ、スリーブ部を兼ねている。
なお、この実施形態におけるハウジング３１は、係止爪３２ｎおよび細円筒部分３２ｐを有する内側円筒部３２と、突起３３ｄを有する側壁部３３と、切欠部３４ｄを有する外側円筒部３４と、円筒壁３５とで構成されている。
【００２２】
次に、キャップ４１においては、側壁部４３の孔４３ｈよりも内周側に、右側へ連なる、側壁部４３の中心を中心にした円筒部４４が設けられていること、そして、円筒部４４の右端部分には、ピンなどの係合部が係合する切欠部４４ｄが設けられていることである。
なお、この実施形態におけるキャップ４１は、中心に円形の孔を有し、孔４３ｈを有する側壁部４３と、切欠部４３ｄを有する円筒部４４と、円筒壁部４５とで構成されている。
【００２３】
次に、組立の一例について説明する。
まず、マグネット１１の内周面に接着剤を塗布した後、段部１２が設けられていない側からマグネット１１内へハウジング３１の内側円筒部３２を係止爪３２ｎ側から押し込むと、各係止爪３２ｎが自身の弾性で内側へ撓むことにより、マグネット１１内へ内側円筒部３２を挿入することができる。
そして、マグネット１１の左端が側壁部３３の突起３３ｄに当接すると、各係止爪３２ｎは、段部１２の位置へ到達するので、自身の弾性で元の状態へ復帰することにより、段部１２に係合し、マグネット１１が内側円筒部３２から抜けるのを防止する。
【００２４】
また、ヒス材２１を縮径させた状態で一端側をキャップ４１の円筒壁部４５内へ挿入して縮径させている押圧力を解除すると、ヒス材２１は、自身の弾性で拡径することにより、円筒壁部４５の内周面に圧接し、円筒壁部４５に取り付けられる（または、ヒス材２１の一端側をキャップ４１の円筒壁部４５内へ押圧すると、ヒス材２１は、縮径して円筒壁部４５内へ入ることにより、円筒壁部４５に取り付けられる。）。
【００２５】
次に、細円筒部分３２ｐを側壁部４３の円形の孔内へ円筒壁部４５側から押し込むと、側壁部４３が各結合爪３２ｃを乗り越えることにより、側壁部４３内へ細円筒部分３２ｐを挿入することができる。
そして、側壁部４３の左側が内側円筒部３２に当接すると、側壁部４３が各結合爪３２ｐｃを乗り越え、各結合爪３２ｃは、側壁部４３の右側に当接し、内側円筒部３２および細円筒部分３２ｐ（ハウジング３１）と側壁部４３（キャップ４１）とを回転可能に結合する。
【００２６】
このように各部品を組み立てると、図３に示す状態となり、マグネット１１と側壁部４３との間に孔４３ｈと連通する間隙が形成され、この間隙は、マグネット１１とヒス材２１との間隙、マグネット１１およびヒス材２１と側壁部３３との間隙、および、ヒス材２１と円筒壁部３５との間隙を介して、円筒壁部３５（ハウジング３１）と円筒壁部４５（キャップ４１）との間に設けたヒス材２１の外周面を露出させる間隙に連通する。
【００２７】
なお、動作は先の実施形態と同様になるので、説明を省略するが、この実施形態においても、先の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００２８】
上記した実施形態では、内側円筒部に接着剤を用いてマグネットを固定させた例で説明したが、内側円筒部とマグネットとが相対的に回転しなければ、接着剤を用いてマグネットを内側円筒部に固定させなくともよい。
また、マグネットの外側にヒス材を配設した例で説明したが、マグネットとヒス材とを入れ換えた態様、すなわち、ヒス材の外側にマグネットを配設する構成にしても、同様に組立、動作させることができる。
さらに、ヒス材を、スプリングバックを利用して取り付ける例で説明したが、周面に空きのない円筒状とし、円筒壁部内へ圧入する構成としてよい。
また、係止手段の一例として係止爪を示したが、同様に機能する他の構成、例えば、爪と爪とで係止させる構成などであってもよい。
さらに、トルクリミッタをプリンタの給紙機構に適用させた例で説明したが、所定値以上の負荷がかかると、マグネットとヒス材とが伝達トルクを保ったままスリップする構成を利用できる機構であれば、他の機構に適用できることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、マグネット、ヒス材、ハウジング、キャップの４部品で構成できるので、部品点数を削減することができ、安価に製造することができる。
また、孔から流入する空気で内部の熱を搬送して放散させるとともに、ハウジングとキャップとの間に設けた間隙から露出するヒス材からも熱を放散させたので、簡単な構成で効率よく熱を放散させることができ、温度上昇によるトルク低下を抑制することができる。
さらに、ハウジングにマグネットが抜けるのを防止する係止手段を設けたので、マグネットをハウジングから抜けないようにすることができる。
そして、ハウジングとキャップとを回転可能に結合させる結合手段を設けたので、ハウジングをキャップから抜けないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態であるトルクリミッタの分解斜視図である。
【図２】図１に示した部品を組み立てて上側半分を断面としたトルクリミッタの正面図である。
【図３】この発明の他の実施形態であるトルクリミッタの上側半分を断面とした正面図である。
【符号の説明】
１１ マグネット
１２ 段部
２１ ヒス材
３１ ハウジング
３２ 内側円筒部
３２ｎ 係止爪
３２ｆ 内周面
３２ｆｂ 太径内周面
３２ｆｉ 傾斜内周面
３２ｆｓ 細径内周面
３２ｄ 凹部
３２ｐ 細円筒部分
３２ｐｃ 結合爪
３３ 側壁部
３３ｄ 突起
３４ 外側円筒部
３４ｄ 切欠部
３５ 円筒壁部
４１ キャップ
４２ スリーブ部
４２ｃ 結合爪
４２ｆ 外周面
４２ｆｂ 太径外周面
４２ｆｉ 傾斜外周面
４２ｆｓ 細径外周面
４２ｄ 切欠部
４３ 側壁部
４３ｈ 孔
４４ 円筒部
４４ｄ 切欠部
４５ 円筒壁部

Claims (5)

1. 円筒状のマグネットと、
   このマグネットの外側または内側に回転可能に配設される円筒状のヒス材と、
   内側に位置する前記マグネットまたは前記ヒス材が外周面に取り付けられる円筒部を有するハウジングと、
   回転可能に前記円筒部内へ挿入される円筒状のスリーブ部、および、外側に位置する前記ヒス材または前記マグネットが前記ハウジングから離間した状態で内周面に取り付けられる円筒壁部を有するキャップとで構成した、
   ことを特徴とするトルクリミッタ。
2. 円筒状のマグネットと、
   このマグネットの外側または内側に回転可能に配設される円筒状のヒス材と、
   内側に位置する前記マグネットまたは前記ヒス材が外周面に取り付けられる円筒状のスリーブ部を有するハウジングと、
   前記スリーブ部が挿入され、外側に位置する前記ヒス材または前記マグネットが前記ハウジングから離間した状態で内周面に取り付けられる円筒壁部を有するキャップとで構成した、
   ことを特徴とするトルクリミッタ。
3. 請求項１または請求項２に記載のトルクリミッタにおいて、
   前記ハウジングと前記キャップとの間に、外側に位置する前記ヒス材または前記マグネットの外周面を露出させる間隙を設けるとともに、
   前記キャップの側壁部に孔を設けた、
   ことを特徴とするトルクリミッタ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のトルクリミッタにおいて、
   前記ハウジングに、内側に位置する前記マグネットまたは前記ヒス材が抜けるのを防止する係止手段を設けた、
   ことを特徴とするトルクリミッタ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のトルクリミッタにおいて、
   前記ハウジングと前記キャップとの間に、両者を回転可能に結合させる結合手段を設けた、
   ことを特徴とするトルクリミッタ。

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