JP2017172738A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

【課題】過負荷が作用した際の制限トルクを、より正確に設定し得るトルクリミッタを提供する。【解決手段】軸部材１０と外筒５０の一方向の相対回転が、楔空間Ｗのローラ２０が外筒５０のテーパ部４０に噛み込むことで規制され、軸部材１０と外筒５０の間、または軸部材１０とリテーナ３０との間のトルクの伝達を可能とし、規定値以上の過負荷が加わった場合には、ローラ２０と軸部材との接触面がすべって伝達トルクの値が規定値に制限される構成のトルクリミッタであって、楔空間Ｗの間隔が狭い方向へのローラ２０の移動量を制限する規制部材７０を設けたことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、回転クランパを利用したトルクリミッタに関する。

本発明者は、既に、椅子（車椅子または病院の診察で用いられる椅子を含む）のバックレストやヘッドレストの角度を調整、また、病院などで設置されるベッドに円筒形部材の任意の回転角度での固定、及び、固定からの解放を簡単かつ確実に行うことができる円筒形部材固定装置（回転クランパ）を提案している（特許文献１）。
この特許文献１の回転クランパは、円筒形部材（軸部材）の中心軸を中心として該円筒形部材と相対的な角度が変化する回転部（外筒）と、円筒形部材と前記回転部（外筒）との間に配置される転動体と、前記外筒を付勢する付勢部と、を備え、回転部（外筒）は、前記円筒形部材との相対的な角度が変化するにしたがって、前記転動体が配置される箇所における前記回転部と前記円筒形部材との距離が徐々に変化する楔空間となっており、一の方向に相対的に回転したときに前記回転部と前記円筒形部材との間に前記転動体を噛み込み、他の方向に相対的に回転したときに前記転動体の噛み込みを解除する構成となっている。前記付勢部は、楔空間内の転動体が噛み込む方向に前記回転部を付勢するものである。
そして、許容される最大荷重を超える回転力が加えられた場合に、転動体が円筒形部材の表面を滑るように調整されるトルクリミッタとして機能し、回転クランパの構成部品の破損、または、回転クランパが取り付けられている部材の破損を防止するようになっていた。

特開２０１４−０２５５８３号公報

しかし、上記した特許文献１の回転クランパは、付勢部による付勢力を調整することで、回転部が転動体を円筒形部材へ向かって押す力を調整できる構成となっていたが、楔形状のばらつきにより、制限されるトルクの値を正確に設定することができなかった。
本発明の目的は、回転クランパを利用して、特に過負荷が作用した際の制限トルクをより正確に設定し得るトルクリミッタを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
円筒状の外周面を有する軸部材と、
該軸部材の外周面に対して前記軸部材の円周方向に転動自在に接触する複数の転動体と、
該転動体を保持する保持器と、
前記軸部材に挿通される筒状体であって、内周面に前記軸部材の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなるテーパ部を有し、該テーパ部と前記軸部材の外周面との間に前記転動体を挟み込む楔空間が構成される外筒と、
前記保持器に保持される前記転動体を前記テーパ部に食い込む方向に付勢する付勢手段と、を備え、
前記軸部材と前記外筒の一方向の相対回転が、前記楔空間の前記転動体が前記外筒のテーパ部に噛み込むことで規制され、前記軸部材と前記外筒の間、または前記軸部材と前記
保持器との間のトルクの伝達を可能とし、規定値以上の過負荷が加わった場合には、前記転動体と前記円筒状部材との接触面がすべって伝達トルクの値が規定値に制限される構成のトルクリミッタであって、
前記楔空間の間隔が狭い方向への転動体の移動量を制限する規制部材を設けたことを特徴とする。

規制部材は前記保持器に係合し、前記保持器を介して前記転動体の移動量を制限する構成とすることができる。
また、規制部材は、前記転動体に直接当接する構成とすることができる。規制部材としては、外筒に設けられたねじ孔に螺合されるねじ部を有し、先端部が前記楔空間に突出して前記転動体又は保持器の一部に当接する構成で、ねじ込み量を調整することで、転動体の規制位置が調整可能とすることができる。
また、前記テーパ部は、前記軸部材の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなる第１のテーパ部と、該第１のテーパ部に対して、前記軸部材の外周面との間隔が円周方向逆方向に向かって徐々に小さくなる第２のテーパ部とを有し、軸部材と外筒の間、または前記軸部材と保持器との間の両回転方向のトルクの伝達が可能とする構成としてもよい。
前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部は、一つの外筒に設けられていてもよいし、外筒が前記軸部材の中心軸方向に２つ設けられ、一方の外筒に第１のテーパ部、他方の外筒に第２のテーパ部が設けられている構成としてもよい。
前記トルクの伝達は、前記軸部材と前記保持器との間でのトルク伝達であり、前記外筒との間で前記軸部材に固定された前記転動体を介して、前記軸部材と前記保持器の間でトルクが伝達される構成とすることができる。
前記保持器には、前記軸部材と中心軸が同軸のトルク伝達用の伝達軸部が設けることができる。
前記付勢手段はねじりコイルばねであり、コイル部が前記保持器の外周に装着され、一端が前記保持器に係止され、他端が前記外筒に係止されている構成とすることができるし、
前記付勢手段はねじりコイルばねを用いることができ、コイル部が前記保持器の外周に装着され、一端が前記保持器に係止され、他端が前記外筒に係止されている構成とすることができるし、２つの外筒を有する場合には、２つの外筒の間にばねを設けることで付勢する構成とすることもできる。
また、外筒に対してフリクションを与えることによって回転時に付勢する構成とすることもできる。
前記転動体は、ローラとすることが好ましい。

本発明によれば、楔空間に転動体が入り込む量を制限することで、制限トルクをより正確に設定することができる。また、転動体がスリップした後も、一定の保持力で保持することができる。

図１（Ａ）は本発明の実施形態１に係るトルクリミッタの中心軸線に沿った断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の部分拡大図、（Ｄ）は規制部材の他の形態である。 図２（Ａ）は本発明の実施形態２に係るトルクリミッタの中心軸線に沿った断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図３（Ａ）は本発明の実施形態３に係るトルクリミッタの中心軸線に沿った断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図４（Ａ）は図３（Ａ）の分解図、（Ｂ）はシャフトユニットの右側面図である。 図５（Ａ）は本発明の実施形態４に係るトルクリミッタの中心軸線に沿った断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）の右側面図、（Ｄ）及び（Ｅ）はローラの規制位置の説明図である。 図６は図５のトルクリミッタにフリクションベルトを装着した図である。

以下に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態１に係るトルクリミッタ１の概略構成を示している。このトルクリミッタ１は、一方向の回転を規制してトルクを伝達する構成で、円筒状の外周面を有する軸部材１０と、軸部材１０の外周面に対して軸部材１０の円周方向に転動自在に接触する複数の転動体としてのローラ２０と、ローラ２０を保持する保持器としてのリテーナ３０と、軸部材１０に挿通される外筒５０と、を備えている。
外筒５０は筒状体であって、内周面に軸部材１０の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなるテーパ部４０を有し、テーパ部４０と軸部材１０の外周面との間にローラ２０を挟み込む楔空間Ｗが構成される。また、リテーナ３０に保持されるローラ２０をテーパ部４０に食い込む方向に付勢する付勢手段としてのスプリング６０を備えている。

この実施形態１では、軸部材１０と外筒５０の一方向の相対回転、図示例では、リテーナ３０側から軸部材１０を見た場合に、リテーナ３０が時計回り方向ＣＷへの相対回転が、楔空間Ｗのローラ２０が外筒５０のテーパ部４０に噛み込むことで規制される。これにより、リテーナ３０側から軸部材１０へのトルクの伝達が可能となる。
そして、リテーナ３０と軸部材１０の間に、規定値以上の過負荷が加わった場合には、ローラ２０と軸部材１０との接触面がすべって伝達トルクの値が規定値に制限される構成となっている。本発明は、楔空間Ｗの間隔が狭い方向へのローラ２０の移動量を制限する規制部材７０を設け、規制トルクを制限するものである。

以下、各部の構成について、詳細に説明する。
ローラ２０は円筒形状で、この実施形態では、円周方向に８つ配置され、リテーナ３０に設けられた保持孔３０ａに保持されている。ローラ２０の数は、８つより多くても少なくてもよいが、少ない場合には、少なくとも３つ以上配置することが好適である。３つ以上とすれば、軸部材１０をローラで支えることができるので、外筒５０が相対的に回転するときの摩擦を小さくすることができる。
リテーナ３０は、円筒部３１と、円筒部３１の一端を閉じる円板状の端壁部３２と、端壁部３２から中心軸線に沿って円筒部３１と反対側に突出する伝達軸部３３と、を備えている。
円筒部３１は、外筒５０の内周と軸部材１０の外周との間の環状空間に挿入され、ローラ２０を保持する保持孔３０ａの環状列が設けられている。各保持孔３０ａは、中心軸線Ｎに対してローラ２０の回転中心線が平行になるように、ローラ２０の姿勢を保持している。

外筒５０は、中心軸線Ｎを中心として、図１（Ｂ）に示すように、反時計回り方向ＣＣＷに角度が増すに従って、内面が中心軸線Ｎ側に徐々に近付くテーパ部４０を８箇所備えている。このテーパ部４０では、外筒５０の厚さが変化しているともいえる。なお、テーパ部４０においては、中心軸線Ｎの周りの角度が増すに従って、所定の割合で厚さが増してもよい。また、厚さの増す割合の最適値を実験により求めたり、シミュレーションにより求めたりしてもよい。

テーパ部４０は、ローラ２０の数に応じて形成される。このため、本実施の形態では、
中心軸線Ｎから見て４５度毎にテーパ部４０が形成される。そして、隣り合うテーパ部４０との間では、中心軸線Ｎから外筒５０の内面までの距離が急変する。
すなわち、中心軸線Ｎを中心とした角度が４５度の範囲で徐々に厚さが増した後、元の厚さに戻る。これが中心軸線Ｎの周りで８回繰り返される。なお、中心軸線Ｎを中心とする外筒５０の外径は一定である。本実施の形態では、中心軸線Ｎを中心としてローラ２０を８つ設けているため、４５度毎に外筒５０の厚さが元に戻るが、ローラ２０の個数に応じて、この角度を変更する。
そして、外筒５０とリテーナ３０との隙間に、リテーナ３０の保持孔３０ａからローラ２０の一部が突出している。ローラ２０のリテーナ３０からの突出量（ローラ２０の外面から、リテーナ３０の最も遠い箇所までの距離）は、リテーナ３０の外面と外筒５０の内面との距離の最小値よりも大きく、最大値よりも小さい。また、ローラ２０の直径は、軸部材１０の外面と外筒５０の内面との距離の最小値よりも大きく、最大値よりも小さい。

外筒５０は、中心軸線Ｎを中心として回転可能に設けられる。一方、ローラ２０は、リテーナ３０により中心軸線Ｎを中心とする回転が制限されている。すなわち、外筒５０が回転することにより、ローラ２０が設けられている箇所におけるリテーナ３０の外面と外筒５０のテーパ部４０との距離が変化する。同様に、ローラ２０が設けられている箇所における外筒５０のテーパ部４０の内面と、軸部材１０の外面との距離が変化する。そして、外筒５０が中心軸線Ｎを中心として回転すると、ローラ２０がテーパ部４０の内面に沿って転がる。
なお、リテーナ３０の外面と外筒５０の内面との間には、特に図示しないが、適宜止め輪等によって、中心軸線Ｎ方向の移動が規制される。

スプリング６０は、ねじりコイルばねであり、コイル部６１をリテーナ３０の円筒部３１外周に装着し、コイル部６１の一端の第１係止部６２がリテーナ３０の円筒部３１に係止され、他端の第２係止部６３が外筒５０に係止されている。第１係止部６２は円筒形に巻かれたコイル部６１から、中心軸線Ｎと直交方向に内向きに屈曲し、リテーナ３０に設けられた係止穴に差し込まれている。一方、第２係止部６３は中心軸線Ｎと平行方向に屈曲し、外筒５０の端部に設けられた係止孔に係止されている。このように、スプリング６０にねじりコイルばねを利用することで、リテーナ３０の円筒部３１の外周側のスペースを有効利用することができ、装置の小型化を図ることができる。
このスプリング６０によって、外筒５０は、リテーナ３０に対して相対的に時計回り方向（ＣＷ）に付勢され、楔空間Ｗのローラ２０を、楔空間Ｗの間隔が狭くなる方向、すなわちテーパ部４０に噛み込む方向に付勢するようになっている。
規制部材７０は、ローラ２０に直接当接する構成で、外筒５０に設けられたねじ孔５２に螺合されるねじ部７１を有し、先端部７２が楔空間Ｗに突出してローラ２０に当接する構成で、ねじ込み量を調整することで、ローラ２０の規制位置が調整可能となっている。図示例では、規制部材７０は、ねじ軸に全長に亘ってねじが形成されたセットビスが用いられ、ねじ込み量の調整位置で弛まないように、弛み止めのナット７３が螺合している。

次に、本実施形態１のトルクリミッタの機能について説明する。
リテーナ３０側から軸部材１０側を見た状態で、リテーナ３０に、中心軸線Ｎを中心として、図中、反時計回り方向ＣＣＷに回転する力を加えた場合、ローラ２０が反時計回り方向ＣＣＷに押され、ローラ２０がテーパ部４０に食い込み、テーパ部４０と軸部材１０に接するローラ２０の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ２０は楔空間Ｗを狭める方向に転がって、さらに、テーパ部４０と軸部材１０間に噛み込まれ、ローラ２０を介して、リテーナ３０からの回転トルクが、軸部材１０に伝達される。
回転トルクがさらに大きくなると、楔空間Ｗにローラ２０の食い込み量が大きくなり、接触面圧が増大していく。リテーナ３０や軸部材１０に作用するトルク、さらに外筒５０に作用する力が許容荷重を超えると、破損するおそれがある。本実施形態１では、規制部
材７０によって、楔空間Ｗ内へのローラ２０の食い込み量を規制することで、伝達されるトルクが制限される。
この規制部材７０によって食い込みが規制されたローラ２０は、規制された位置で、テーパ部４０及び軸部材１０との接触面がスリップし、伝達されるトルクが制限される。この制限トルクは、ローラ２０とテーパ部４０及び軸部材１０とのすべり摩擦力によって定まり、一定の保持力を維持することができる。

一方、リテーナ３０側から軸部材１０側を見た状態で、リテーナ３０に、中心軸線Ｎを中心として、時計回り方向ＣＷに回転する力を加えた場合、ローラ２０が、時計回り方向ＣＷに押され、楔空間Ｗが広くなる方向に変位し、リテーナ３０からの回転トルクは軸部材１０には伝達されない。
なお、この実施形態１において、規制部材７０を一つのローラ２０の移動量を制限する構成について説明したが、２つ以上のローラ２０について移動量を制限するようにしてもよい。
また、図１（Ｄ）に示すように、規制部材１７０を、リテーナ３０に係合させ、リテーナ３０を介してローラ２０の移動量を制限する構成としてもよい。すなわち、規制部材１７０は、外筒５０に設けられたねじ孔に螺合されるねじ部を有し、先端部１７２が楔空間Ｗに突出してリテーナ３０の一部に当接する構成で、ねじ込み量を調整することで、リテーナ３０の規制位置が調整可能となっている。図示例では、外筒５０にねじ込まれる規制部材１７０の先端部１７２の形状が、先細となる先端テーパ形状となっており、リテーナ３０に、先端部１７２が係合するテーパ穴３０ｂが設けられている。ねじ込み量を調整することで、先端部１７２がテーパ穴３０ｂに係合する位置が変化するので、リテーナ３０に保持されるローラ２０規制位置を調整することが可能である。

次に、本発明の他の実施形態２乃至４について説明する。
以下の説明で、主として、上記実施形態１と異なる部分について説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明は省略するものとする。
実施形態２
図２には、本発明の実施形態２に係るトルクリミッタを示している。
この実施形態２は、外筒が、軸部材１０の中心軸線Ｎの方向に直列に２つ設けられ、一方の第１の外筒５０Ａに設けられた第１のテーパ部４０Ａは、軸部材１０の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなる構成で、他方の第２の外筒５０Ｂに設けられた第２のテーパ部４０Ｂは、第１のテーパ部４０Ａに対して、軸部材１０の外周面との間隔が円周方向逆方向に向かって徐々に小さくなる構成となっており、軸部材１０とリテーナ３０との間の両回転方向のトルクの伝達が可能となっている。
第１の外筒５０Ａと第２の外筒５０Ｂは、実施形態１の外筒５０と同一構成で、第１のテーパ部４０Ａと第２のテーパ部４０Ｂが逆向きになるように、互いに裏返しに配置した構成となっている。

リテーナ３０の円筒部３１は、第１の外筒５０Ａと第２の外筒５０Ｂに跨って対向するように延びており、第１の外筒５０Ａに対向する部分に、８つのローラ２０を保持する保持孔３０ａの環状列が、第２の外筒５０Ｂに対向する部分に、ローラ２０を保持する保持孔３０ａの環状列が設けられている。
第１の外筒５０Ａは、第１スプリング６０Ａによって、リテーナ３０に対して相対的に時計回り方向ＣＷ、すなわち第１楔空間Ｗ１の間隔が狭くなり、ローラ２０が第１のテーパ部４０Ａに噛み込む方向に付勢するようになっている。
一方、第２の外筒５０Ｂは、第２スプリング６０Ｂによって、リテーナ３０に対して相対的に反時計回り方向ＣＣＷ、すなわち、第２楔空間Ｗの間隔が狭くなり、第２のテーパ部４０Ｂに噛み込む方向に付勢するようになっている。
これら第１スプリング６０Ａ、第２スプリング６０Ｂの構造も、実施形態１のスプリン
グ６０と同一構成で、裏表を互いに逆向きに装着することにより、回転付勢方向を逆向きにしている。
そして、この実施形態２では、第１の外筒５０Ａ及び第２の外筒５０Ｂのそれぞれに、各第１楔空間Ｗ１及び第２楔空間Ｗ２の間隔が狭い方向へのローラ２０の移動量を制限する第１規制部材７０Ａ及び第２規制部材７０Ｂを設け、それぞれの回転方向の伝達トルクを制限するようになっている。
第１規制部材７０Ａ及び第２規制部材７０Ｂも、実施形態１の規制部材７０と全く同一の構成である。

次に、本実施形態２のトルクリミッタの機能について説明する。
まず、図２（Ｂ）に示すように、リテーナ３０側から軸部材１０側を見た状態で、リテーナ３０に、中心軸線Ｎを中心として、反時計回り方向ＣＣＷに回転する力を加えた場合、ローラ２０が反時計回り方向ＣＣＷに押され、ローラ２０が第１のテーパ部４０Ａに食い込み、第１のテーパ部４０と軸部材１０に接するローラ２０の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ２０は第１楔空間Ｗ１を狭める方向に転がって、さらに、テーパ部４０と軸部材１０間に噛み込まれ、ローラ２０を介して、リテーナ３０からの反時計回り方向ＣＣＷの回転トルクが、軸部材１０に伝達される。また、規制部材７０によって、楔空間Ｗ内へのローラ２０の食い込み量を規制することで、伝達されるトルクが所定値に制限される。
次に、図２（Ｃ）に示すように、リテーナ３０側から軸部材１０側を見た状態で、リテーナ３０に、中心軸線Ｎを中心として、時計回り方向ＣＷに回転する力を加えた場合、ローラ２０が時計回り方向ＣＷに押され、ローラ２０が第２の外筒５０５０Ｂの第２のテーパ部４０Ｂに食い込み、第２のテーパ部４０Ｂと軸部材１０に接するローラ２０の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ２０は第２楔空間Ｗを狭める方向に転がって、さらに、第２のテーパ部４０Ｂと軸部材１０間に食い込み、ローラ２０を介して、リテーナ３０からの時計回り方向ＣＷの回転トルクが、軸部材１０に伝達される。
そして、第２規制部材７０Ｂによって、楔空間Ｗ内へのローラ２０の食い込み量を規制することで、伝達されるトルクが所定値に制限される。
以上説明したように、本実施形態２によれば、第１の外筒５０Ａと第２の外筒５０Ｂによって、リテーナ３０からの正逆両回転方向の回転トルクを軸部材１０に伝達することができ、さらに、各回転方向について過大なトルク伝達を阻止することができる。

実施形態３
図３及び図４には、本発明の実施形態３に係るトルクリミッタを示している。
この実施形態３は、実施形態２と同様に、外筒が中心軸線Ｎの方向に直列に２つ設けられた例であるが、第１の外筒５０Ａと第２の外筒５０Ｂを、一つのスプリング３６０によって、リテーナ３３０に対して相対的に時計回り方向ＣＷと反時計回り方向ＣＣＷに回転付勢するようにしたものである。
また、軸部材３１０には、動力伝達部材としてのピニオンギア３１２が装着され、リテーナ３３０には、円筒部３３１の内側にボス部３３４が設けられている点、伝達軸部３３３が別体構成となっている。

まず、スプリングについて説明する。
このスプリング３６０もねじりコイルばねであり、コイル部３６１を第１の外筒５０Ａと第２の外筒５０Ｂの外周に跨って装着し、コイル部３６１の一端の第１係止部３６２が第１の外筒５０Ａに係止され、他端の第２係止部３６３が第２の外筒５０Ｂに係止されている。コイル部３６１は、第１の外筒５０Ａと第２の外筒５０Ｂとの間に隙間を有するように装着され、第１係止部３６２は円筒形に巻かれたコイル部３６１から、中心軸線Ｎと直交方向に内向きに屈曲し、第１の外筒５０Ａの外周面に開口する係止穴に差し込まれている。一方、第２係止部３６３も中心軸線Ｎと直交方向に屈曲し、第２の外筒５０Ｂの外
周面に開口する係止孔に係止されている。
このスプリング３６０によって、第１の外筒５０Ａは、リテーナ３３０に対して相対的に時計回り方向ＣＷ、すなわち第１楔空間Ｗ１の間隔が狭くなり、ローラ２０が第１のテーパ部４０Ａに噛み込む方向に付勢するようになっている。また、第２の外筒５０Ｂは、リテーナ３０に対して相対的に反時計回り方向ＣＣＷ、すなわち、第２楔空間Ｗ２の間隔が狭くなり、第２のテーパ部４０Ｂに噛み込む方向に付勢するようになっている。
このようにすれば、スプリング３６０が一つですみ、部品点数の削減を図ることができる。

軸部材３１０一方の端面には、四角形状の接続穴３１１が設けられ、ピニオンギア３１２の片面から突出する中央凸部３１３が、ワッシャ―３１４を介して接続されている。また、軸部材３１０の他方の端面には、リテーナ３３０のボス部３３４が挿入される中央凹部３１５が設けられている。
リテーナ３３０は、円筒部３３１と、円筒部３３１の一端を閉じるように設けられる円板状の端壁部３３２を備えている。この実施形態３では、伝達軸部３３３は別体構成で、伝達軸部３３３の端部には連結用凸部３３３ａが突出しており、円板状の端壁部３３２には、この連結用凸部３３３ａが嵌合する嵌合凹部３３４ａが開口するボス部３３４が設けられている。
そして、この実施形態３でも、第１の外筒５０Ａ及び第２の外筒５０Ｂのそれぞれに、各第１楔空間Ｗ１及び第２楔空間Ｗ２の間隔が狭い方向へのローラ２０の移動量を制限する第１規制部材７０Ａ及び第２規制部材７０Ｂが設けされ、それぞれの回転方向の伝達トルクを制限するようになっている。第１規制部材７０Ａ及び第２規制部材７０Ｂも、実施形態１の規制部材７０と全く同一の構成である。

次に、本実施形態３のトルクリミッタの機能について説明する。
まず、図３（Ｂ）に示すように、リテーナ３３０側から軸部材３１０側を見た状態で、リテーナ３３０に、中心軸線Ｎを中心として、反時計回り方向ＣＣＷに回転する力を加えた場合、ローラ２０が反時計回り方向ＣＣＷに押され、ローラ２０が第１のテーパ部４０Ａに食い込み、第１のテーパ部４０Ａと軸部材１０に接するローラ２０の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ２０は第１楔空間Ｗを狭める方向に転がって、さらに、第１のテーパ部４０Ａと軸部材１０間に噛み込まれ、ローラ２０を介して、リテーナ３０からの反時計回り方向ＣＣＷの回転トルクが、軸部材１０に伝達される。また、第１規制部材７０Ａによって、第１楔空間Ｗ１内へのローラ２０の食い込み量を規制することで、伝達されるトルクが所定値に制限される。

次に、図３（Ｃ）に示すように、リテーナ３３０側から軸部材３１０側を見た状態で、リテーナ３３０に、中心軸線Ｎを中心として、時計回り方向ＣＷに回転する力を加えた場合、ローラ２０が時計回り方向ＣＷに押され、ローラ２０が第２の外筒５０Ｂの第２のテーパ部４０Ｂに食い込み、第２のテーパ部４０Ｂと軸部材３１０に接するローラ２０の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ２０は第２楔空間Ｗ２を狭める方向に転がって、さらに、第２のテーパ部４０Ｂと軸部材１０間に食い込み、ローラ２０を介して、リテーナ３３０からの時計回り方向ＣＷの回転トルクが、軸部材３１０に伝達される。
そして、第２規制部材７０Ｂによって、楔空間Ｗ内へのローラ２０の食い込み量を規制することで、伝達されるトルクが所定値に制限される。

実施形態４
図５および図６には、本発明の実施形態４に係るトルクリミッタを示している。
この実施形態４は、一つの外筒４５０で正逆両回転方向の回転トルクを伝達する点、付勢手段としてフリクションベルト４９０が用いられている点、規制部材としてトルクリミ
ットピン４７０を有する点で、上記実施形態と相違している。

以下、各構成部材について、詳細に説明する。
外筒４５０はリング状の部材で、一つの外筒４５０の内周に、第１のテーパ部４４０Ａと第２のテーパ部４４０Ｂが設けられている。第１のテーパ部４４０Ａは、軸部材４１０の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなり、軸部材４１０との間に第１楔空間Ｗ１を構成する。第２のテーパ部４０Ｂは、第１のテーパ部４０Ａに対して、軸部材１０の外周面との間隔が円周方向逆方向に向かって徐々に小さくなり軸部材４１０との間に第２楔空間Ｗ２を構成する。
第１のテーパ部４４０Ａと第２のテーパ部４４０Ｂは、ローラ２０の中立位置に対して円周方向両側に隣接して設けられるもので、８つのローラに対して、８か所の第１のテーパ部４４０Ａと、８カ所の第２のテーパ部４４０Ｂが設けられている。そして、自由状態では、中立バネ４６０によって、ボールが第１のテーパ部４４０Ａと第２のテーパ部４４０Ｂの境界に位置する中立位置に保持されるようになっている。

また、付勢手段としてのフリクションベルト４９０は、図６に示すように、外筒４５０の外周を挟むように２枚設けられている。各フリクションベルト４９０は、外筒４５０の半円周に沿って、外筒４５０の外周よりも若干曲率半径が大きい円弧部４９１と、円弧部４９１から外筒４５０の半径方向外方に向かって屈曲して延びる第１端部４９２と、第２端部４９３とを備えている。一方の第１端部４９２は、ねじ部材によって、Ｌ字状のブラケット４９４の起立片４９５に固定され、第２端部４９３は支持片４９６に固定されている。
そして、一方のフリクションベルト４９０の第１端部４９２のブラケット４９４の起立片４９５と他方のフリクションベルト４９０の第２端部４９３の支持片４９６とを対向させ、ねじ部材４９７によって、対向する起立片４９５と支持片４９６とを連結し、その間隔を調整することで、外筒４５０を挟み込む一対の円弧部４９１、４９１と外筒４５０外周面との接触摩擦力を調整するようになっている。
このフリクションベルト４９０によって、外筒４５０の外周面に摩擦力が作用し、リテーナ４３０に回転力が作用した場合に、回転力の反力がローラ２０作用してローラ２０を第１のテーパ部４４０Ａあるいは第２のテーパ部４４０Ｂに対して付勢することになる。

次に、トルクリミットピン４７０による、リテーナ４３０の移動量の制限機構について説明する。
まず、リテーナ４３０について説明すると、このリテーナ４３０は、円筒部４３１と、円筒部４３１の一端を閉じるように設けられる円板状の端壁部４３２と、端壁部４３２の中央部から前記円筒部４３１の内側に突出するボス部４３４と、端壁部４３２の中央部からボス部４３４と反対側に突出する入力軸４３５とを備えている。この入力軸４３５からボス部４３４にかけて、実施形態３のような伝達軸部が嵌合する嵌合凹部４３５ａが設けられ、入力軸４３５の端面に開口している。また、ボス部４３４の先端部には、ボス部４３４よりも小径の断面円形状の凸部４３６が突出している。

端壁部４３２の外径端は円筒部４３１の外周よりも大径で、円筒部４３１の外周よりも外方に突出して外筒４５０の一方の端面に当接している。一方、円筒部４３１の先端部には、ワッシャ状の端板４３７が固定されている。この端板４３７の内径は軸部材４１０の外径より若干大径となっている。また、外径は、円筒部４３１の外径よりも大径で、外筒４５０の外径とほぼ同一径となっており、端板４３７が外筒４５０の他方の端面を覆うように張り出している。
この端板４３７によって覆われる外筒４５０の端面には、トルクリミットピン４７０と、中立バネのバネ固定ピン４８０が突設されている。トルクリミットピン４７０とバネ固定ピン４８０は、互いに１８０度反対側に配置されている。
端板４３７には、トルクリミットピン４７０に対応する部分に、切欠き４３８が設けられている。切欠き４３８の、円周方向の幅は、トルクリミットピン４７０よりも大きく、ローラ２０が中立位置において、トルクリミットぴん４７０は、切欠き４３８の円周方向中央に位置する。したがって、リテーナ４３０は、切欠き４３８の、周方向一方の端辺４３８ａと、他方の端辺４３８ｂが、トルクリミットピン４７０に当接する間の距離だけ、外筒４５０に対して周方向に相対変位可能となっている。したがって、リテーナ４３０に保持されたローラ２０は、中立位置から、このトルクリミットピン４７０が切欠き４３８の端辺４３８ａ、４３８ｂに当接範囲だけ、第１楔空間Ｗ１あるいは第２楔空間Ｗ２に食い込む量が制限されることになる。

次に、中立バネ４６０による中立位置の保持機構について説明する。
端板４３７には、バネ固定ピン４８０に対応する部分が、直線状にカットされている。このカットされた円弧領域の中央にバネ固定ピン４８０が位置している。中立バネ４６０は、くの字形状に屈曲したバネ部材によって構成され、中央の屈曲部がバネ固定ピンに係合する凹部４６１が設けられ、凹部４６１から左右に延びる一対のバネ片４６２，４６２が、端板４３７の直線状のカット辺部４３９に向けて延び、先端がカット辺部４３９に圧接し、バネ片４６２、４６２のばね力によって、リテーナ４３０を中立位置に保持している。
軸部材４１０の一端には、出力軸４１２が突出しており、軸部材４１０の他端には、リテーナ４３０のボス部４３４が挿入される中央凹部４１５が設けられている。中央凹部４１５の奥端面には、リテーナ４３０のボス部４３４の端面に設けられる凸部４３６が嵌合する凹部４１６が設けられている。
また、出力軸４１２には、不図示の出力部材が連結される連結穴４１７が開口している。

次に、本実施形態４のトルクリミッタの機能について説明する。
まず、リテーナ４３０側から軸部材４１０側を見た状態で、リテーナ４３０に、中心軸線Ｎを中心として、反時計回り方向ＣＣＷに回転する力を加えた場合、図５（Ｄ）に示すように、ローラ２０が反時計回り方向ＣＣＷに押され、ローラ２０が第１のテーパ部４４０Ａに食い込み、第１のテーパ部４４０と軸部材１０に接するローラ２０の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ２０は第１楔空間Ｗ１を狭める方向に転がって、さらに、第１のテーパ部４０Ａと軸部材４１０間に食い込み、ローラ２０を介して、リテーナ４３０からの反時計回り方向ＣＣＷの回転トルクが、軸部材１０に伝達される。そして、過大なトルクが作用した場合、トルクリミットピン４７０が切欠き４３８の一方の端辺４３８ａに当接し、第１楔空間Ｗ１内へのローラ２０の食い込み量が規制され、伝達されるトルクが所定値に制限される。

次に、図５（Ｅ）に示すように、リテーナ４３０側から軸部材４１０側を見た状態で、リテーナ４３０に、中心軸線Ｎを中心として、時計回り方向ＣＷに回転する力を加えた場合、ローラ２０が時計回り方向ＣＷに押され、ローラ２０が第２のテーパ部４４０Ｂに食い込み、第２のテーパ部４４０Ｂと軸部材４１０に接するローラ２０の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ２０は第２楔空間Ｗ２を狭める方向に転がって、さらに、第２のテーパ部４４０Ｂと軸部材４１０間に食い込み、ローラ２０を介して、リテーナ４３０からの時計回り方向ＣＷの回転トルクが、軸部材４１０に伝達される。
そして、過大なトルクが作用した場合、トルクリミットピン４７０が切欠き４３８の一方の端辺４３８ｂに当接し、第２楔空間Ｗ２内へのローラ２０の食い込み量が規制され、伝達されるトルクが所定値に制限される。
このように、本実施形態４のように、トルクリミットピン４７０をリテーナ４３０に係合させ、リテーナ４３０を介してローラ２０の移動量を制限する構成とすれば、ローラ２０を傷つけるおそれがない。

なお、上記実施形態では、転導体としてローラを例示しているが、ローラに限定されるものではなく、ボール等を用いてもよい。ただ、ローラを用いることで、接触面積が大きくなり、より大きなトルクの伝達が可能となる。
なお、本実施の形態係る各部材の材料は金属としてもよいし、一部または全部の材料を樹脂としてもよい。

１ トルクリミッタ
１０ 軸部材
３０ リテーナ、３０ａ 保持孔、３０ｂ テーパ穴
３１ 円筒部、３２ 端壁部、３３ 伝達軸部
４０ テーパ部、４０Ａ 第１のテーパ部、４０Ｂ 第２のテーパ部
５０ 外筒、５０Ａ 第１の外筒、５０Ｂ 第２の外筒、５２ ねじ孔
６０ スプリング（付勢手段）、６０Ａ、６０Ｂ 第１、第２スプリング
６１ コイル部、６２ 第１係止部、６３ 第２係止部
７０ 規制部材、７０Ａ 第１規制部材、７０Ｂ 第２規制部材
７１ ねじ部、７２ 先端部、７３ ナット
１７０ 規制部材、１７２ 先端部
３１０ 軸部材、３１１ 接続穴、３１２ ピニオンギア
３３０ リテーナ
３３１ 円筒部、３３２ 端壁部、３３３ 伝達軸部
３３４ ボス部、３３４ａ 嵌合凹部
３６０ スプリング
３６１ コイル部、３６２ 第１係止部、３６３ 第２係止部
４１０ 軸部材
４１２ 出力軸
４３０ リテーナ（保持部材）
４３１ 円筒部、４３２ 端壁部、４３４ ボス部、４３５ 入力軸
４３７ 端板、
４３８ 切欠き、４３８ａ 端辺、４３８ｂ 端辺
４３９ カット辺部
４４０Ａ 第１のテーパ部、４４０Ｂ 第２のテーパ部
４５０ 外筒
４６０ 中立バネ
４７０ トルクリミットピン
４８０ バネ固定ピン
４９０ フリクションベルト、
４９１ 円弧部、４９２ 第１端部、４９３ 第２端部
４９４ ブラケット、４９５ 起立片、４９６ 支持片
４９７ ：ねじ部材
ＣＷ 時計回り方向、ＣＣＷ 反時計回り方向
Ｎ 中心軸線
Ｗ 楔空間、Ｗ１ 第１楔空間、Ｗ２ 第２楔空間

Claims (11)

1. 円筒状の外周面を有する軸部材と、
   該軸部材の外周面に対して前記軸部材の円周方向に転動自在に接触する複数の転動体と、
   該転動体を保持する保持器と、
   前記軸部材に挿通される筒状体であって、内周面に前記軸部材の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなるテーパ部を有し、該テーパ部と前記軸部材の外周面との間に前記転動体を挟み込む楔空間が構成される外筒と、
   前記保持器に保持される前記転動体を前記テーパ部に食い込む方向に付勢する付勢手段と、を備え、
   前記軸部材と前記外筒の一方向の相対回転が、前記楔空間の前記転動体が前記外筒のテーパ部に噛み込むことで規制され、前記軸部材と前記外筒の間、または前記軸部材と前記保持器との間のトルクの伝達を可能とし、規定値以上の過負荷が加わった場合には、前記転動体と前記円筒状部材との接触面がすべって伝達トルクの値が規定値に制限される構成のトルクリミッタであって、
   前記楔空間の間隔が狭い方向への転動体の移動量を制限する規制部材を設けたことを特徴とするトルクリミッタ。
2. 前記規制部材は前記保持器に係合し、前記保持器を介して前記転動体の移動量を制限する構成である請求項１に記載のトルクリミッタ。
3. 前記規制部材は、前記転動体に直接当接する構成となっている請求項１に記載のトルクリミッタ。
4. 前記規制部材は前記外筒に設けられたねじ孔に螺合されるねじ部を有し、先端部が前記楔空間に突出して前記転動体又は保持器の一部に当接する構成で、ねじ込み量を調整することで、前記転動体の規制位置が調整可能となっている請求項２又は３に記載のトルクリミッタ。
5. 前記テーパ部は、前記軸部材の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなる第１のテーパ部と、該第１のテーパ部に対して、前記軸部材の外周面との間隔が円周方向逆方向に向かって徐々に小さくなる第２のテーパ部とを有し、
   前記軸部材と外筒の間、または前記軸部材と保持器との間の両回転方向のトルクの伝達が可能となっている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。
6. 前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部は、一つの外筒に設けられている請求項５に記載のトルクリミッタ。
7. 前記外筒は前記軸部材の中心軸方向に２つ設けられ、一方の外筒に第１のテーパ部、他方の外筒に第２のテーパ部が設けられている請求項５に記載のトルクリミッタ。
8. 前記トルクの伝達は、前記軸部材と前記保持器との間でのトルク伝達であり、前記外筒との間で前記軸部材に固定された前記転動体を介して、前記軸部材と前記保持器の間でトルクが伝達される請求項１乃至７のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。
9. 前記保持器には、前記軸部材と中心軸が同軸のトルク伝達用の伝達軸部が設けられている請求項８に記載のトルクリミッタ。
10. 前記付勢手段はねじりコイルばねであり、コイル部が前記保持器の外周に装着され、一
    端が前記保持器に係止され、他端が前記外筒に係止されている請求項１乃至９のいずれかの１項に記載にトルクリミッタ。
11. 前記転動体は、ローラである請求項１乃至１０のいずれか１項に記載にトルクリミッタ。
    

Images