JP2004360809A - Gear with torque limiter and power transmitting mechanism of electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種ローディング機構等に使用されるトルクリミッタ付きギアに係り、特に、モータの回転力を駆動源として可動体を動作させる電子機器の動力伝達機構に用いて好適なトルクリミッタ付きギアに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、表示画面等を有する可動パネルをモータの回転力を駆動源として動作させることにより、この可動パネルを水平方向へスライド移動して筐体に出入動作させたり、筐体から引き出した可動パネルを回動して立ち上げ動作させるという車載用電子機器が普及している。
【0003】
一般的にこの種の車載用電子機器においては、モータの回転力を可動パネルに伝達する動力伝達機構として、トルクリミッタ付きギアを含む複数の歯車によって構成された減速歯車列が使用されており、例えばモータの回転力を駆動源として可動パネルを回動させる場合は、減速歯車列の最初段の歯車をモータの回転軸に取り付けたウォームギアに噛合させると共に、減速歯車列の最終段の歯車を可動パネルあるいは可動パネルを支持するブラケットに取り付けた歯車に噛合させている。また、トルクリミッタ付きギアは、同軸上に連結された大径ギアおよび小径ギアと、これら両ギア間に介設されたフェルトと、一方のギアを他方のギアに軸線方向へ弾性付勢するコイルばねとによって構成されており、通常、両ギアはフェルトの摩擦力によって一体的に回転するが、動力伝達系に過度の負荷が生じた場合、両ギアはフェルトを介してスリップして過負荷を吸収するようになっている。
【0004】
このように構成された動力伝達機構では、モータの回転力がウォームギアから減速歯車列を介して可動パネルに伝達されるため、水平状態にある可動パネルを立ち上げたり、その逆に起立状態にある可動パネルを水平状態に戻すことができる。また、この動力伝達系に過度の負荷が生じた場合、例えば回動中の可動パネルにユーザの手指が触れたり、ユーザが可動パネルの起立角度を無理に手動操作した場合、トルクリミッタ付きギアがスリップすることによって過負荷が吸収されるため、減速歯車列の破損が回避されるようになっている。
【0005】
しかしながら、このようにフェルトを用いたトルクリミッタ付きギアは、フェルトが温度や湿度の影響を受けやすいため安定したトルクを発生することができず、しかも、せいぜい数百gf・cm程度の低トルクしか発生できないという難点がある。また、このように低トルクしか発生できないため、かかるフェルト式のトルクリミッタ付きギアを車載用電子機器の動力伝達機構に用いた場合、トルクリミッタ付きギアの配置可能な場所がモータ側から見て減速歯車列の最初段もしくはその近傍に限定されてしまい、設計上の自由度が小さいという問題もある。
【0006】
一方、高トルクを発生させることができるトルクリミッタ付きギアとして、従来より、フェルトの代わりに複数の鋼球を用いたボールクラッチと呼ばれるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このトルクリミッタ付きギアは、一方のギアにその円周方向に所定間隔を存して複数の孔を形成し、これら孔内にそれぞれ鋼球を保持すると共に、これら鋼球を一対の摩擦板で弾性的に挟持するように構成されており、動力伝達系に過度の負荷が生じた場合、各鋼球が摩擦板に対してスリップすることによって過負荷が吸収されるようになっている。
【0007】
【特許文献1】
特開平6−221343号公報(第3−4頁、図1,2)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来のボールクラッチ(トルクリミッタ付きギア)は高トルクを発生させることができるため、減速歯車列の中にボールクラッチを配置可能なレイアウト上の自由度を広げることができるが、スリップ動作を開始する時のトルク(鋼球の静摩擦係数)がスリップ動作を行っている時のトルク(鋼球の動摩擦係数)に対してかなり高くなるという特性を有している。このため、かかるボールクラッチを上述した車載用電子機器の動力伝達機構に使用した場合、可動パネルに過負荷が加えられて鋼球が摩擦板に対してスリップし始める時に、トルクが必要以上に高くなり過ぎてギアの破損を招来するという問題がある。このような理由から、スリップ動作時のトルクをある程度低く設定せざるを得ず、高トルク化という利点を十分に発揮することができなかった。
【0009】
また、一般的にこの種の動力伝達機構においては、可動パネルが往路または復路の末端位置まで移動した後も、モータが僅かに回転し続けてボールクラッチをスリップ動作させるようになっているため、ギアの正転逆転時にボールクラッチがスリップ動作する頻度は高くなっているが、従来のボールクラッチはギアに形成した孔によって鋼球が位置規制されているため、ギアの正転時と逆転時に鋼球の同一個所が摩擦板とスリップしてしまい、鋼球が偏摩耗するという問題もあった。
【0010】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、ギアの破損を防止できると共に鋼球の偏摩耗を抑えることができるトルクリミッタ付きギアを提供することにあり、その第2の目的は、減速歯車列中に介在されるトルクリミッタ付きギアに安定した高トルクを発生させることができる電子機器の動力伝達機構を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ギアに形成された複数の長孔内にそれぞれ鋼球を移動可能に配置すると共に、一部の長孔と残部の長孔をギアの回転方向に対して互いに逆向きに傾斜させることとする。このような長孔をギアに形成すると、ギアの一方向への回転中にスリップ動作が開始するとき、一部の鋼球が長孔の外周側へ移動すると共に、残部の鋼球が長孔の内周側へ移動し、その反対にギアの他方向への回転中にスリップ動作が開始するとき、一部の鋼球が長孔の内周側へ移動すると共に、残部の鋼球が長孔の外周側へ移動する。したがって、ギアの正転逆転時に各鋼球が回転方向に対して斜め内周と斜め外周に移動するため、スリップ動作時のトルクに対するスリップ開始時のトルクの差を小さくしてギアの破損を防止できると共に、鋼球の偏摩耗を抑えることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
上述した第1の目的を達成するために、本発明のトルクリミッタ付きギアは、同軸的に配置された第1および第2のギアと、前記第1のギアに円周方向に所定間隔を存して形成された複数の長孔と、これら長孔内にその長手方向に沿って移動可能に配置された複数の鋼球と、これら鋼球に圧接され前記第2のギアと一体的に回転する摩擦体とを備え、前記複数の長孔のうち、一部の長孔が前記第1のギアの中心から該長孔を通る直線に対して一方向へ傾斜する第1の長孔であり、残部の長孔が前記第1のギアの中心から該長孔を通る直線に対して反対方向へ傾斜する第2の長孔であるように構成した。
【0013】
このように構成されたトルクリミッタ付きギアでは、正逆いずれか一方向へ回転中に過負荷が発生したとき、一部の鋼球が第1の長孔の外周側へ移動すると共に、残部の鋼球が第2の長孔の内周側へ移動し、その反対に他方向へ回転中に過負荷が発生したとき、一部の鋼球が第1の長孔の内周側へ移動すると共に、残部の鋼球が第2の長孔の外周側へ移動するため、正転逆転時に各鋼球が回転方向に対して斜め内周と斜め外周に移動してスリップ動作し、その結果、スリップ動作時のトルクに対するスリップ開始時のトルクの差を小さくしてギアの破損を防止できると共に、鋼球の偏摩耗を抑えることができる。
【0014】
上記の構成において、第1および第2の長孔の総個数は最小3個あれば良いが、これら第1および第2の長孔を第1のギアの円周方向に沿って交互にN個(Nは2以上の偶数)、すなわち4以上の偶数個形成した場合、第1および第2の長孔の直線に対する傾斜角の絶対値を略等しく設定すると共に、それぞれ第1のギアの中心から、第1の長孔の外周側端部に位置する鋼球の中心までの距離と第2の長孔の内周側端部に位置する鋼球の中心までの距離の和と、第1の長孔の内周側端部に位置する鋼球の中心までの距離と第2の長孔の外周側端部に位置する鋼球の中心までの距離の和とが略等しくなるように、第1および第2の長孔の位置と長軸寸法を設定することが好ましく、このようにすると正転逆転時に各鋼球を摩擦体に対してバランス良く移動させることができ、かつ、各鋼球を介して伝達されるトルクが正転時と逆転時とでほぼ一定となる。また、第1および第2の長孔の総個数を最小3個にした場合、第1のギアに1個の第1の長孔と2個の第2の長孔とを形成すると共に、これら第1および第2の長孔の長軸寸法と直線に対する傾斜角の絶対値との少なくとも一方を互いに異ならせることが好ましい。
【0015】
また、上述した第2の目的を達成するために、本発明による電子機器の動力伝達機構は、上記の如く構成されたトルクリミッタ付きギアを用い、このトルクリミッタ付きギアを含む減速歯車列を介してモータの回転力を可動体に伝達するように構成した。
【0016】
このように構成された動力伝達機構によれば、減速歯車列中に介在されるトルクリミッタ付きギアに安定した高トルクを発生させることができるため、減速歯車列の中にトルクリミッタ付きギアを配置可能なレイアウト上の自由度が広がり、しかも、このトルクリミッタ付きギアのスリップ動作時のトルクに対するスリップ開始時のトルクの差を小さくすることができるため、動力伝達系に過負荷が加えられた時のギアの破損を防止することができる。
【0017】
【実施例】
実施例について図面を参照して説明すると、図1は本発明の実施例に係るトルクリミッタ付きギアの断面図、図2は該トルクリミッタ付きギアの分解斜視図、図3は該トルクリミッタ付きギアに備えられる第1のギアと鋼球の説明図、図4は本発明が適用される車載用可動モニタ装置の側面図、図5は該車載用可動モニタ装置に備えられる動力伝達機構の平面図である。
【0018】
図4に示すように、車載用可動モニタ装置は箱形の筐体1を具備し、この筐体1は車内のインストルメントパネル等に設置されるようになっている。筐体1の内部にはスライド体2が収納されており、このスライド体2の先端にモニタ装置3が回動可能に連結されている。図示せぬが、モニタ装置3はLCD等の表示画面を有し、この表示画面にナビゲーションシステムやオーディオシステム等の各種情報が表示されるようになっている。スライド体2は筐体1内に配設された図示せぬモータによって前後進方向へスライド動作されるようになっており、このスライド体2が前進動作されて筐体1の前面から突出すると、それに伴ってモニタ装置3は水平姿勢を保った状態で筐体1の前面から引き出される。この引き出し状態において、モニタ装置3は後述する動力伝達機構によって回動動作され、図1の実線で示す水平状態から破線で示す起立状態への立ち上げ動作や、その逆に起立状態から水平状態への立ち下げ動作が行われる。
【0019】
図5に示すように、前述した動力伝達機構は、スライド体2を動作する前記モータとは別のモータ4と、このモータ4の回転力を減速してモニタ装置3に伝達する減速歯車列5とで構成されており、この減速歯車列5の中にはトルクリミッタ付きギア6が介在されている。これらモータ4と減速歯車列5は図示せぬブラケットに取り付けられてユニット化されており、このブラケットはスライド体2に搭載されている。減速歯車列5はトルクリミッタ付きギア6を含む複数の歯車によって構成され、これら歯車は同軸配置された大径ギアと小径ギアをそれぞれ有し、最初段の歯車(符号5aを付す)の大径ギアはモータ4の回転軸に取り付けられたウォームギア7に噛合している。以下、モータ4から見て上流側の歯車の小径ギアに下流側の歯車の大径ギアが順次噛合することにより、モータ4の回転力が減速歯車列5の各歯車で減速されるようになっており、トルクリミッタ付きギア6は減速歯車列5の最終段に配置されている。このトルクリミッタ付きギア6の具体的構成については後述するが、トルクリミッタ付きギア6の小径ギアに別の歯車8が噛合され、この歯車8はモニタ装置3に取り付けられた歯車9と噛合している。
【0020】
なお、このようにモータ4の回転力を減速歯車列5で減速してモニタ装置3に伝達する動力伝達系においては、モニタ装置3に近くなるほどトルクは高くなるが、モータ4側に近い最初段の歯車5aやその近傍の歯車はトルクが低い場所に配置されることになる。このような理由から本実施例では、減速歯車列5の最初段の歯車5aを含む複数の歯車として、金属製ギアに比べて安価で軽量な合成樹脂製ギアを用いているが、必要に応じて減速歯車列5の全ての歯車を金属製ギアにしてもよい。
【0021】
図1と図2に示すように、前述したトルクリミッタ付きギア6は、4つの長孔10を有する入力側の大径ギア11と、各長孔10内に移動可能に配置された4個の鋼球12と、各鋼球12を挟持する第1および第2の摩擦板13,14と、大径ギア11の中心部に同軸的に配置された出力側の小径ギア15と、この小径ギア15の中心部に挿通された支軸16と、小径ギア15を支軸16の軸線方向へ弾性付勢するスプリング17等によって構成されており、大径ギア11と小径ギア15ならびに第1および第2の摩擦板13,14は金属材料で形成されている。
【0022】
大径ギア11は外周面に歯部11aと中央部にガイド孔11bを有し、図5に示すように、この歯部11aは上流側に位置する減速歯車列5の歯車(符号5bを付す)の小径ギアに噛合している。大径ギア11にはガイド孔11bを中心とする同一円上に4つの長孔10が90度の等間隔で形成されており、鋼球12の直径は長孔10の短軸方向の長さとほぼ等しく設定されている。これにより、各鋼球12は対応する長孔10の短軸方向に位置規制され、長孔10の長軸方向に沿って移動可能となっている。
【0023】
図3に示すように、4つの長孔10の長軸方向の中心位置はガイド孔11bを中心とする半径Rの同一円上にあり、大径ギア11の中心Oから各長孔10に向かって放射状に延びる直線をPとすると、図示上下2つの長孔10(以下これらを第1の長孔と称し、符号10aを付す)は、その長軸が直線Pに対して時計回り方向へ角度+θだけ傾斜しており、残りの図示左右2つの長孔10(以下これらを第2の長孔と称し、符号10bを付す)は、その長軸が直線Pに対して半時計回り方向へ角度−θだけ傾斜している。すなわち、2つの第1の長孔10aと2つの第2の長孔10bは平面的に見ると全て同一形状に形成されているが、大径ギア11の回転方向について見ると、直線Pに対する第1の長孔10aの傾斜方向と第2の長孔10bの傾斜方向は逆であり、それぞれの傾斜角(±θ)の絶対値は同じに設定されている。そして、4つの鋼球12がこれら第1および第2の長孔10a,10b内にそれぞれ長軸方向に沿って移動可能に配置されているため、大径ギア11の中心Oから第1の長孔10aの外周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R1と第2の長孔10bの内周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R2の和(2R1+2R2)と、大径ギア11の中心Oから第1の長孔10aの内周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R2と第2の長孔10bの外周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R1の和(2R1+2R2)とが略等しくなっている。
【0024】
小径ギア15は下部外周面に歯部15aを有し、図5に示すように、この歯部15aは下流側の歯車8に噛合している。小径ギア15の上端中央部に円筒状のガイド筒15bが突設されており、このガイド筒15bは大径ギア11のガイド孔11bを挿通して上方へ突出している。ガイド筒15bの下部周面には4つの係合突起15cが形成されており、ガイド筒15bの上端面には他の係合突起15dが形成されている。第2の摩擦板14には外周縁に4つの係合溝14aを有する係合孔14bが形成されており、この係合孔14bをガイド筒15bに挿入して各係合溝14aを各係合突起15cに係止することにより、第2の摩擦板14は小径ギア15と一体的に回転するようになっている。第1の摩擦板13には係合孔13aが形成されており、この係合孔13aをガイド筒15bの上端面の係合突起15dに係止することにより、第1の摩擦板13も小径ギア15と一体的に回転するようになっている。
【0025】
さらに、小径ギア15の中央部には軸孔15eとこの軸孔15eに連通する中空部15fが形成されており、支軸16はこれら中空部15fと軸孔15eを挿通して小径ギア15の上方へ突出している。この支軸16の上端部には係止溝16aが形成されており、この係止溝16aにEリングと称せられる止め金18を係止することにより、第1の摩擦板13は支軸16からの脱落が防止されている。スプリング17は中空部15fの内部に配置されており、このスプリング17の両端は中空部15fの上面と支軸16の下端に形成された鍔部16bとにそれぞれ弾接している。これにより小径ギア15が支軸16の軸線方向へ付勢されるため、各鋼球12は第1および第2の摩擦板13,14によって弾性的に挟持されることになる。
【0026】
このように構成されたトルクリミッタ付きギア6では、大径ギア11と各鋼球12が小径ギア15のガイド筒15bを中心に一体的に回転すると共に、小径ギア15と第1および第2の摩擦板13,14が支軸16を中心に一体的に回転し、各鋼球12と第1および第2の摩擦板13,14との間に摩擦力が発生するようになっている。したがって、モータ4の回転力によってモニタ装置3を回動させる場合は、入力側の大径ギア11に連動して各鋼球12が回転すると、各鋼球12と第1および第2の摩擦板13,14間の摩擦力によって出力側の小径ギア15もに回転し、大径ギア11と小径ギア15とはスリップすることなく一体的に回転する。一方、モニタ装置3に外部から過負荷が加えられた場合、例えば回動中のモニタ装置3にユーザの手指が触れたり、ユーザがモニタ装置3の起立角度を無理に手動操作した場合、入力側の大径ギア11に連動して各鋼球12は回転するが、出力側の小径ギア15と第1および第2の摩擦板13,14は回転しないため、各鋼球12が第1および第2の摩擦板13,14に対してスリップする。
【0027】
ここで、モータ4の正転時に大径ギア11が図3の時計回り方向(矢印A)に回転し、モータ4の逆転時に大径ギア11が図3の反時計回り方向(矢印B)に回転することとすると、大径ギア11が矢印A方向へ回転中に小径ギア15からの出力側に過負荷が発生した場合、図示上下2つの鋼球12が直線Pに対して傾斜する第1の長孔10aに沿ってその内周側へ破線で示すように移動し、図示左右2つの鋼球12が同様に第2の長孔10bの外周側へ破線で示すように移動する。このとき、鋼球12が第1の長孔10aの外周側端部から内周側端部まで移動する移動量と、鋼球12が第2の長孔10bの内周側端部から外周側端部まで移動する移動量とはほぼ同じである。一方、大径ギア11が矢印B方向へ回転中に小径ギア15からの出力側に過負荷が発生した場合、図示上下2つの鋼球12が第1の長孔10aの外周側へ実線で示すように移動し、図示左右2つの鋼球12が第2の長孔10bの内周側へ実線で示すように移動する。このときも、鋼球12が第1の長孔10aの内周側端部から外周側端部まで移動する移動量と、鋼球12が第2の長孔10bの外周側端部から内周側端部まで移動する移動量とはほぼ同じである。
【0028】
すなわち、トルクリミッタ付きギア6がスリップ動作するとき、各鋼球12が第1および第2の長孔10a,10bの長軸方向に沿って斜め内周と斜め外周にほぼ同量ずつ移動した後、各鋼球12が第1および第2の摩擦板13,14に対してスリップするため、第1および第2の長孔10a,10bの傾斜角によってスリップ開始時のトルクを低くすることができ、その結果、スリップ動作時のトルクに対するスリップ開始時のトルクの差を小さくし、大径ギア11や小径ギア15の破損を防止できると共に、各鋼球12の偏摩耗を抑えることができる。なお、トルクリミッタ付きギア6のスリップ開始時のトルクは第1および第2の長孔10a,10bの傾斜角(±θ)によって変更可能であり、この傾斜角(±θ)の絶対値を大きくするのに伴ってスリップ開始時のトルクは低くなる。
【0029】
また、前述したように、大径ギア11の中心Oから第1の長孔10aの外周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R1と第2の長孔10bの内周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R2の和(2R1+2R2)と、大径ギア11の中心Oから第1の長孔10aの内周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R2と第2の長孔10bの外周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R1の和(2R1+2R2)とが略等しくなるように、第1の長孔10aと第2の長孔10bの位置および長軸寸法を設定したことにより、大径ギア11の正転時と逆転時とで各鋼球12から第1および第2の摩擦板13,14を介して小径ギア15に伝達されるトルクはほぼ一定となり、モニタ装置3の立ち上げ動作と立ち下げ動作が安定して行える。
【0030】
上記した実施例においては、筐体1から引き出されたモニタ装置3をモータ4を駆動源とする動力伝達機構で回動動作することにより、図1の実線で示す水平状態から破線で示す起立状態への立ち上げ動作や、その逆に起立状態からの立ち下げ動作が行われる。この場合、モータ4の回転力はウォームギア7から減速歯車列5の各歯車を経て最終段のトルクリミッタ付きギア6に伝達された後、歯車8,9を介してモニタ装置3に伝達されるため、モニタ装置3はモータ4を駆動源として電動動作される。ここで、トルクリミッタ付きギア6は各鋼球12と金属製の第1および第2の摩擦板13,14との間で摩擦力を発生させるようになっているため、フェルト式のトルクリミッタ付きギアでは不可能であった高トルク、例えば数kgf・cmという高トルクを発生させることができるのみならず、温度や湿度の影響を受けにくい安定したトルクを発生させることができる。したがって、減速歯車列5の中でトルクが高い最終段にトルクリミッタ付きギア6を配置しても、モータ4の回転力によってモニタ装置3を確実に動作させることができ、トルクリミッタ付きギア6を配置可能なレイアウト上の自由度を広げることができる。
【0031】
一方、このようなモニタ装置3を電動動作する動力伝達系に過度の負荷が生じた場合、例えば回動動作中のモニタ装置3にユーザの手指が触れたり、ユーザがモニタ装置3の起立角度を無理に手動操作した場合、前述したようにトルクリミッタ付きギア6の各鋼球12と第1および第2の摩擦板13,14との間のスリップによって過負荷が吸収されるため、減速歯車列5の各歯車に大きな力は作用せず、これら歯車の破損を確実に回避することができる。
【0032】
特に、本実施例においては、モニタ装置3の回動動作の途中でこのような過負荷が生じた場合に、モータ4を逆転させてモニタ装置3を回動動作前の状態(水平状態または起立状態)へ戻すように制御しており、かかるモータ4の逆転に伴ってトルクリミッタ付きギア6がスリップ動作する際に、各鋼球12が第1および第2の長孔10a,10b内を図3の破線位置から実線位置へと斜めに移動した後に、各鋼球12が第1および第2の摩擦板13,14に対してスリップするため、スリップ動作時のトルクに対するスリップ開始時のトルクの差を小さくして大径ギア11や小径ギア15の破損を確実に防止することができる。
【0033】
また、本実施例においては、モニタ装置3が立ち上げ方向と立ち下げ方向の末端位置まで移動した後も、モータ4が僅かに回転し続けてトルクリミッタ付きギア6をスリップ動作させるようになっているため、モニタ装置3が起立してトルクリミッタ付きギア6がスリップ動作を開始するときに、各鋼球12が大径ギア11の矢印A方向の回転に伴って図3の破線位置から実線位置へと斜めに移動した後、各鋼球12が第1および第2の摩擦板13,14に対してスリップし、その逆にモニタ装置3が水平に戻ってトルクリミッタ付きギア6がスリップ動作を開始するときも、各鋼球12が大径ギア11の矢印B方向の回転に伴って図3の実線位置から破線位置へと斜めに移動した後、各鋼球12が第1および第2の摩擦板13,14に対してスリップする。このようにモニタ装置3の一連の回動動作中にトルクリミッタ付きギア6がスリップ動作する頻度は高くなっているが、かかるスリップ動作時に各鋼球12が第1および第2の長孔10a,10bに沿って斜め内周と斜め外周に移動した後、各鋼球12が第1および第2の摩擦板13,14に対してスリップするため、スリップ動作時のトルクに対するスリップ開始時のトルクの差を小さくすることができ、しかも、かかる大径ギア11の正転逆転時に各鋼球12の異なる部位が第1および第2の摩擦板13,14とスリップするため、各鋼球12の偏摩耗を抑制することができる。
【0034】
なお、上記実施例では、4個の鋼球12を使用したトルクリミッタ付きギア6について説明したが、鋼球12の数は4個に限定されず、鋼球12の数が3以上の奇数個や6以上の偶数個であっても良い。
【0035】
例えば6個の鋼球12を使用する場合は、図6に示すように、大径ギア11に3つの第1の長孔10aと3つの第2の長孔10bとを60度の等間隔で交互に形成し、これら第1および第2の長孔10a,10b内にそれぞれ鋼球12を移動可能に配置すれば良い。このように鋼球12の数が6以上の偶数個である場合、大径ギア11の同一円(半径R)上に第1の長孔10aと第2の長孔10bとを交互に等間隔を保って形成すると共に、各第1の長孔10aの長軸を直線Pに対して時計回り方向へ角度+θだけ傾斜させ、各第2の長孔10bの長軸を直線Pに対して半時計回り方向へ角度−θだけ傾斜させれば、上記した鋼球12が4個の場合と同様に、大径ギア11の回転方向に拘わらずトルクリミッタ付きギア6のスリップ動作時に、各鋼球12を第1および第2の長孔10a,10bの長軸方向に沿って斜め内周と斜め外周に移動せさた後、各鋼球12を第1および第2の摩擦板13,14に対してスリップさせることができる。
【0036】
また、3個の鋼球12を使用する場合は、図7に示すように、大径ギア11に1つの第1の長孔10aと2つの第2の長孔10bを120度の等間隔で形成し、これら第1および第2の長孔10a,10b内にそれぞれ鋼球12を移動可能に配置すれば良い。ここで、第1および第2の長孔10a,10bの長軸方向の中心位置はガイド孔11bを中心とする半径Rの同一円上にあるが、第1の長孔10aの長軸は直線Pに対して時計回り方向へ角度+θだけ傾斜し、両第2の長孔10bの長軸は直線Pに対して半時計回り方向へ角度−θだけ傾斜している。さらに、第1の長孔10aの長軸方向の長さに比べて第2の長孔10bの長軸方向の長さは長さは短めに設定されており、大径ギア11の中心Oから第1の長孔10aの外周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R1aは第2の長孔10bの内周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R1bよりも長く、大径ギア11の中心Oから第1の長孔10aの内周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R2aは第2の長孔10bの内周側端部に位置する鋼球12の中心までの距離R2bよりも短くなっている。これらの距離R1a,R1b,R2a,R2bは、大径ギア11の正転時と逆転時とで、小径ギア15に伝達されるトルクがほぼ一定となるような寸法に設定されている。
【0037】
このように構成されたトルクリミッタ付きギア6において、大径ギア11が図7の矢印A方向へ回転中にスリップ動作した場合、図示上方の鋼球12は第1の長孔10aの内周側へ破線で示すように大きく移動し、図示左右下方の2つの鋼球12は第2の長孔10bの外周側へ破線で示すように小さく移動する。一方、大径ギア11が図7の矢印B方向へ回転した場合、図示上方の鋼球12は第1の長孔10aの外周側へ実線で示すように大きく移動し、図示左右下方の2つの鋼球12は第2の長孔10bの内周側へ実線で示すように小さく移動する。すなわち、大径ギア11の回転方向に拘わらずトルクリミッタ付きギア6のスリップ動作時に、各鋼球12が長軸寸法を異にする第1および第2の長孔10a,10bの長軸方向に沿って斜め内周と斜め外周に移動した後、各鋼球12が第1および第2の摩擦板13,14に対してスリップするため、第1および第2の長孔10a,10bの傾斜角によってスリップ開始時のトルクを低くすることができ、その結果、スリップ動作時のトルクに対するスリップ開始時のトルクの差を小さくし、大径ギア11や小径ギア15の破損を防止できると共に、各鋼球12の偏摩耗を抑えることができる。しかも、かかるトルクリミッタ付きギア6のスリップ動作時に、数が少ない方の第1の長孔10a内を移動する鋼球12の移動量に対し、数が多い方の第2の長孔10b内を移動する鋼球12の移動量を小さくしたので、大径ギア11の正転逆転時に各鋼球12を第1および第2の長孔10a,10bの長軸方向に沿って斜め内周と斜め外周にバランス良く移動させることができる。
【0038】
なお、鋼球12の数が3個を含む奇数個である場合、上記したように第1および第2の長孔10a,10bの長軸寸法を互いに異ならせることが好ましいが、その代わりに第1および第2の長孔10a,10bの傾斜角(±θ)の絶対値を互いに異ならせたり、第1および第2の長孔10a,10bの長軸寸法を互いに異ならせた上で両者の傾斜角(±θ)の絶対値を互いに異ならせても良い。例えば、第1の長孔10aの数を第2の長孔10bよりも少なくした場合、数が少ない第1の長孔10aを所定方向へθ1だけ傾斜すると共に、数が多い第2の長孔10bを反対方向へより小さい角度−θ2だけ傾斜すれば、大径ギア11の正転逆転時に各鋼球12を第1および第2の長孔10a,10bの長軸方向に沿って斜め内周と斜め外周にバランス良く移動させることができる。
【0039】
また、上記実施例では、本発明によるトルクリミッタ付きギア6を車載用可動モニタ装置の動力伝達機構、すなわち可動体であるモニタ装置3の立ち上げと立ち下げを行う動力伝達機構に適用した場合について説明したが、前述したスライド体2を前後進方向へスライド動作する動力伝達機構や、車載用オーディオ装置の表示パネル(ノーズ)の駆動機構等、高トルクの駆動力が必要となる電子機器の動力伝達機構全般に適用可能である。
【0040】
なお、上記実施例では、長孔10a,10bを大径ギア11を貫通する貫通孔として形成しているが、有底の長孔として大径ギアの一側面に設けた摩擦板に鋼球12を圧接させるようにしても良い。また、摩擦板を削除して小径ギアのフランジ面に鋼球12を直接圧接させるようにすることもでき、この場合、小径ギアのフランジ面が摩擦板として機能する。
【0041】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0042】
ギアに形成された複数の長孔内にそれぞれ鋼球を移動可能に配置すると共に、一部の長孔と残部の長孔をギアの回転方向に対して互いに逆向きに傾斜させたので、トルクリミッタ付きギアが正逆いずれか一方向へ回転中にスリップ動作するとき、一部の鋼球が第1の長孔の外周側へ移動すると共に、残部の鋼球が第2の長孔の内周側へ移動した後、各鋼球が摩擦体に対してスリップ動作し、その反対にトルクリミッタ付きギアが他方向へ回転中にスリップ動作するとき、一部の鋼球が第1の長孔の内周側へ移動すると共に、残部の鋼球が第2の長孔の外周側へ移動した後、各鋼球が摩擦体に対してスリップ動作する。このようにトルクリミッタ付きギアのスリップ動作時に、各鋼球が回転方向に対して斜め内周と斜め外周に移動した後にスリップ動作するため、スリップ動作時のトルクに対するスリップ開始時のトルクの差を小さくしてギアの破損を防止できると共に、鋼球の偏摩耗を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るトルクリミッタ付きギアの断面図である。
【図2】該トルクリミッタ付きギアの分解斜視図である。
【図3】該トルクリミッタ付きギアに備えられる第1のギアと鋼球の説明図である。
【図4】本発明が適用される車載用可動モニタ装置の側面図である。
【図5】該車載用可動モニタ装置に備えられる動力伝達機構の平面図である。
【図6】長孔の変形例を示す第1のギアの説明図である。
【図7】長孔の変形例を示す第1のギアの説明図である。
【符号の説明】
1 筐体
2 スライド体
3 モニタ装置(可動体)
4 モータ
5 減速歯車列
6 トルクリミッタ付きギア
10 長孔
10a 第1の長孔
10b 第2の長孔
11 大径ギア(第1のギア)
11a 歯部
11b ガイド孔
12 鋼球
13 第1の摩擦板
14 第2の摩擦板
15 小径ギア(第2のギア)
15a 歯部
15b ガイド筒
16 支軸
17 スプリング
18 止め金[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gear with a torque limiter used for various loading mechanisms and the like, and more particularly to a gear with a torque limiter suitable for use in a power transmission mechanism of an electronic device that operates a movable body by using a rotating force of a motor as a driving source. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, by operating a movable panel having a display screen or the like using the rotational force of a motor as a drive source, the movable panel is slid horizontally to move in and out of the housing, or a movable panel pulled out of the housing is moved. 2. Description of the Related Art In-vehicle electronic devices that rotate and perform a start-up operation have become widespread.
[0003]
In general, in this kind of in-vehicle electronic device, a reduction gear train including a plurality of gears including a gear with a torque limiter is used as a power transmission mechanism for transmitting a rotational force of a motor to a movable panel, For example, when rotating the movable panel using the rotational force of the motor as a drive source, the first stage gear of the reduction gear train is engaged with the worm gear attached to the rotation shaft of the motor, and the last gear of the reduction gear train is movable. It engages with a gear attached to a panel or a bracket that supports a movable panel. The gear with a torque limiter includes a large-diameter gear and a small-diameter gear coaxially connected, a felt interposed between these gears, and a coil for elastically urging one gear to the other gear in the axial direction. Normally, both gears rotate integrally due to the frictional force of the felt.However, when an excessive load is applied to the power transmission system, the two gears slip through the felt to overload. It is designed to absorb.
[0004]
In the power transmission mechanism configured as described above, since the rotational force of the motor is transmitted from the worm gear to the movable panel via the reduction gear train, the movable panel in the horizontal state is started up, and conversely, the movable panel is in the upright state. The movable panel can be returned to a horizontal state. Further, when an excessive load occurs in the power transmission system, for example, when the user's finger touches the rotating movable panel, or when the user manually operates the rising angle of the movable panel, the gear with the torque limiter is Overload is absorbed by slipping, so that the reduction gear train is prevented from being damaged.
[0005]
However, a gear with a torque limiter using felt as described above cannot generate a stable torque because the felt is easily affected by temperature and humidity, and has a low torque of only several hundred gfcm at most. There is a disadvantage that it cannot occur. In addition, since only a low torque can be generated in this way, when such a felt-type gear with a torque limiter is used for a power transmission mechanism of an in-vehicle electronic device, a place where the gear with a torque limiter can be arranged is decelerated when viewed from the motor side. It is limited to the first stage of the gear train or its vicinity, and there is a problem that the degree of freedom in design is small.
[0006]
On the other hand, as a gear with a torque limiter capable of generating a high torque, a so-called ball clutch using a plurality of steel balls instead of felt is conventionally known (for example, see Patent Document 1). In this gear with a torque limiter, a plurality of holes are formed in one of the gears at predetermined intervals in a circumferential direction thereof, steel balls are held in these holes, and the steel balls are held by a pair of friction plates. The power transmission system is configured so as to be elastically sandwiched. When an excessive load occurs in the power transmission system, each steel ball slips against the friction plate to absorb the overload.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-6-221343 (page 3-4, FIGS. 1 and 2)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional ball clutch (gear with torque limiter) can generate a high torque, so that the degree of freedom in layout in which the ball clutch can be arranged in the reduction gear train can be increased. The torque (coefficient of static friction of the steel ball) at the time of starting the slip operation is considerably higher than the torque (coefficient of dynamic friction of the steel ball) at the time of performing the slip operation. For this reason, when such a ball clutch is used for the power transmission mechanism of the above-mentioned in-vehicle electronic device, when an overload is applied to the movable panel and the steel ball starts slipping with respect to the friction plate, the torque becomes higher than necessary. There is a problem that the gear may be damaged due to too much. For these reasons, the torque during the slip operation has to be set to a certain low level, and the advantage of high torque cannot be sufficiently exhibited.
[0009]
In general, in this type of power transmission mechanism, even after the movable panel has moved to the end position of the outward or return path, the motor continues to rotate slightly to cause the ball clutch to perform a slip operation. The frequency of the ball clutch slipping during forward and reverse rotation of the gear is high, but the conventional ball clutch has a steel ball whose position is regulated by holes formed in the gear. There is also a problem that the same portion of the ball slips with the friction plate, causing uneven wear of the steel ball.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances of the related art, and a first object of the present invention is to provide a gear with a torque limiter capable of preventing damage to the gear and suppressing uneven wear of a steel ball. A second object of the present invention is to provide a power transmission mechanism of an electronic device capable of generating a stable high torque in a gear with a torque limiter interposed in a reduction gear train.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention arranges steel balls movably in a plurality of long holes formed in a gear, and inclines a part of the long holes and the remaining long holes in directions opposite to each other with respect to the rotation direction of the gear. It shall be. When such a long hole is formed in the gear, when the slip operation starts during rotation of the gear in one direction, some steel balls move to the outer peripheral side of the long hole, and the remaining steel balls move to the long hole. When the slip operation starts during rotation of the gear in the other direction, some steel balls move to the inner circumference of the long hole and the remaining steel balls move to the inner circumference of the long hole. Move to the outer periphery of the hole. Therefore, when the gear rotates forward and backward, each steel ball moves obliquely inward and outward with respect to the rotation direction, so that the difference between the torque at the time of slip operation and the torque at the start of slip is reduced to prevent gear damage. And uneven wear of the steel ball can be suppressed.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to achieve the above-described first object, a gear with a torque limiter according to the present invention includes first and second gears coaxially arranged and a predetermined interval circumferentially between the first gear. A plurality of elongated holes formed therein, a plurality of steel balls movably disposed in the elongated holes along the longitudinal direction thereof, and pressed against the steel balls to rotate integrally with the second gear. A frictional body, wherein a part of the plurality of slots is a first slot inclined in one direction from a center of the first gear with respect to a straight line passing through the slot. The remaining slot is configured to be a second slot inclined from the center of the first gear in a direction opposite to a straight line passing through the slot.
[0013]
In the gear with the torque limiter configured as described above, when an overload occurs while rotating in one of the forward and reverse directions, some steel balls move to the outer peripheral side of the first long hole, and the remaining steel balls When the steel ball moves to the inner peripheral side of the second long hole, and conversely, when overload occurs while rotating in the other direction, some steel balls move to the inner peripheral side of the first long hole. At the same time, since the remaining steel balls move to the outer peripheral side of the second long hole, at the time of normal rotation and reverse rotation, each steel ball moves to the oblique inner circumference and the oblique outer circumference with respect to the rotation direction and performs a slip operation. The difference between the torque at the time of the slip operation and the torque at the start of the slip can be reduced to prevent the gear from being damaged, and the uneven wear of the steel ball can be suppressed.
[0014]
In the above configuration, the total number of the first and second long holes may be a minimum of three, but these first and second long holes are alternately N in number along the circumferential direction of the first gear. (Where N is an even number of 2 or more), that is, in the case of forming an even number of 4 or more, the absolute values of the inclination angles of the first and second long holes with respect to the straight line are set to be substantially equal, and each of them is set from the center of the first gear. The sum of the distance to the center of the steel ball located at the outer peripheral end of the first elongated hole and the distance to the center of the steel ball located at the inner peripheral end of the second elongated hole; The distance between the center of the steel ball located at the inner peripheral end of the elongated hole and the sum of the distance to the center of the steel ball located at the outer peripheral end of the second elongated hole is substantially equal. It is preferable to set the positions of the first and second long holes and the long axis dimension. In this case, each steel ball is balun to the friction body at the time of normal rotation and reverse rotation. Good can be moved, and becomes substantially constant at the time of reverse rotation torque transmitted through each steel ball at the time of normal rotation. When the total number of the first and second long holes is set to a minimum of three, one first long hole and two second long holes are formed in the first gear, and these are formed. It is preferable that at least one of the major axis dimension of the first and second long holes and the absolute value of the inclination angle with respect to the straight line be different from each other.
[0015]
Further, in order to achieve the second object described above, a power transmission mechanism of an electronic device according to the present invention uses a gear with a torque limiter configured as described above, via a reduction gear train including the gear with a torque limiter. Thus, the rotational force of the motor is transmitted to the movable body.
[0016]
According to the power transmission mechanism configured as described above, since a stable high torque can be generated in the gear with the torque limiter interposed in the reduction gear train, the gear with the torque limiter is arranged in the reduction gear train. The possible layout flexibility is expanded, and the difference between the torque at the time of slip operation and the torque at the time of slip operation of the gear with the torque limiter can be reduced, so that when the power transmission system is overloaded, Gear can be prevented from being damaged.
[0017]
【Example】
FIG. 1 is a sectional view of a gear with a torque limiter according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the gear with a torque limiter, and FIG. 3 is a gear with the torque limiter. FIG. 4 is a side view of a vehicle-mounted movable monitor device to which the present invention is applied, and FIG. 5 is a plan view of a power transmission mechanism provided in the vehicle-mounted movable monitor device. It is.
[0018]
As shown in FIG. 4, the in-vehicle movable monitor device includes a box-shaped housing 1, which is installed on an instrument panel or the like in a vehicle. A slide body 2 is housed inside the housing 1, and a
[0019]
As shown in FIG. 5, the power transmission mechanism described above includes a motor 4 different from the motor that operates the slide body 2, and a reduction gear train 5 that reduces the rotational force of the motor 4 and transmits the rotational force to the
[0020]
In this manner, in the power transmission system in which the rotational force of the motor 4 is reduced by the reduction gear train 5 and transmitted to the
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0022]
The large-
[0023]
As shown in FIG. 3, the center positions of the four
[0024]
The small-
[0025]
Further, a
[0026]
In the
[0027]
Here, the large-
[0028]
That is, when the
[0029]
Further, as described above, the distance R from the center O of the large-
[0030]
In the above-described embodiment, the
[0031]
On the other hand, when an excessive load occurs in the power transmission system that electrically operates the
[0032]
In particular, in the present embodiment, when such an overload occurs during the turning operation of the
[0033]
Further, in the present embodiment, even after the
[0034]
Although the
[0035]
For example, when six
[0036]
When three
[0037]
In the
[0038]
In addition, when the number of the
[0039]
Further, in the above embodiment, the case where the
[0040]
In the above embodiment, the
[0041]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form described above, and has the following effects.
[0042]
The steel balls are movably arranged in the plurality of long holes formed in the gear, and some of the long holes and the remaining long holes are inclined in opposite directions to the rotation direction of the gear. When the gear with limiter slips while rotating in one of the forward and reverse directions, some steel balls move to the outer peripheral side of the first long hole, and the remaining steel balls move inside the second long hole. After moving to the circumferential side, each steel ball slips with respect to the frictional body, and conversely, when the gear with the torque limiter slips while rotating in the other direction, some steel balls are in the first slot. After the remaining steel balls move to the outer peripheral side of the second elongated hole while moving to the inner peripheral side of each, the respective steel balls perform a slip operation with respect to the friction body. As described above, during the slip operation of the gear with the torque limiter, since each steel ball performs a slip operation after moving to the oblique inner circumference and the oblique outer circumference with respect to the rotation direction, the difference between the torque at the time of the slip operation and the torque at the start of the slip is calculated. It is possible to prevent the gear from being damaged by making it smaller, and to suppress the uneven wear of the steel ball.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a gear with a torque limiter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the gear with a torque limiter.
FIG. 3 is an explanatory view of a first gear and a steel ball provided in the gear with a torque limiter.
FIG. 4 is a side view of a vehicle-mounted movable monitor device to which the present invention is applied.
FIG. 5 is a plan view of a power transmission mechanism provided in the vehicle-mounted movable monitor device.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a first gear showing a modified example of a long hole.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a first gear showing a modified example of a long hole.
[Explanation of symbols]
1 housing
2 slide body
3 monitor device (movable body)
4 Motor
5 Reduction gear train
6 Gear with torque limiter
10 Slot
10a First slot
10b Second long hole
11 Large-diameter gear (first gear)
11a Tooth
11b Guide hole
12 Steel ball
13 First friction plate
14 Second friction plate
15 Small diameter gear (second gear)
15a Tooth
15b Guide tube
16 spindle
17 Spring
18 Clasp
Claims (5)
前記複数の長孔のうち、一部の長孔が前記第1のギアの中心から該長孔を通る直線に対して一方向へ傾斜する第1の長孔であり、残部の長孔が前記第1のギアの中心から該長孔を通る直線に対して反対方向へ傾斜する第2の長孔であることを特徴とするトルクリミッタ付きギア。First and second gears coaxially arranged, a plurality of long holes formed in the first gear at predetermined intervals in a circumferential direction, and a plurality of long holes formed in these long holes along the longitudinal direction. A plurality of steel balls movably arranged and a friction body pressed against the steel balls and integrally rotating with the second gear,
Among the plurality of slots, a part of the slots is a first slot inclined in one direction from a center of the first gear with respect to a straight line passing through the slot, and the remaining slots are the same. A gear with a torque limiter, wherein the gear is a second long hole inclined in a direction opposite to a straight line passing through the long hole from the center of the first gear.
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