JP2020016281A

JP2020016281A - トルクリミッタ付き歯車機構

Info

Publication number: JP2020016281A
Application number: JP2018139136A
Authority: JP
Inventors: 飛高山田; Tobitaka Yamada
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2020-01-30
Anticipated expiration: 2038-07-25
Also published as: JP7076786B2

Abstract

【課題】温度の上下動に関係なく、簡単な構成でトルクリミット動作を安定して得る。【解決手段】トルクリミッタ付き歯車機構は、軸の一端側１Ａの第１キー溝７４ａＡに第１キー７１を介して固定された第１歯車３１と、第１歯車３１の内側面の第１切欠き部９０に設けられ、複数のディテント穴７５を有する第１板７４と、第１歯車３１に隣接して設けられた第２歯車８０の貫通孔１００内に設けられたボール６）、軸１の第２キー溝８２内で直動できる第２板７４ａと、第１、第２板７４，７４ａ間に配設された第２歯車８０と、第２板７４ａの内側面に形成され、ディテント穴７５に接するボール６の一面が接する輪状溝８５と、軸１の他端１Ｂ側に螺合されたロックナット８８と、軸１の外周位置でかつロックナット８８の内側に設けられたロックワッシャ８８Ａと、ロックワッシャ８８Ａと第２板７４ａとの間に設けられた弾性体９１と、からなる。【選択図】図１

Description

本発明は、トルクリミッタ付き歯車機構に関し、特に、一定以上のトルクを入力した時に、空回転する部品の数を従来よりも少なくし、温度の上下に拘わらず、安定したトルクリミッタ動作を得るようにするための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のトルクリミッタ付き歯車減速機としては、例えば、特許文献１の「トルクリミッタ付き歯車減速機」を挙げることができきる。
すなわち、図４及び図５において、モータ軸ピニオン１０の回転は、入力歯車２１に伝達される。前記入力歯車２１の回転は、摩擦クラッチとしての摩擦板６２を介して摺動板６１に伝達され、前記摺動板６１とともに第１のピニオン軸２０が回転する。前記第１のピニオン軸２０の回転によって出力歯車２２が回転し、この出力歯車２２に噛合する入力歯車３１が回転する。この入力歯車３１の回転は、第２のピニオン軸３０に伝達され、第２のピニオン軸３０とともに出力歯車３２が回転する。そして、この出力歯車３２に噛合する入力歯車４１が回転し、この入力歯車４１を支持する減速機の出力軸４０が回転する。
次に、減速機出力軸に一定値以上の負荷トルクが加わると円板式の摩擦クラッチが摺動する。
前記摺動板６１に負荷トルクが伝達されると、摩擦板６２との間ですべりが生じ、トルクリミッタ機構６０が作動する。トルクリミッタ機構６０の作動時の入力歯車２１とピニオン軸２０の摺動は、上記入力歯車２１の内周面側に配置されたすべり軸受け２３,２４によって、すべり機構が作用し、負荷トルクの伝達を防ぐことができる。

特開２００６−７０９６１号公報

従来のトルクリミッタ付き歯車機構は、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、入力トルクが一定以上となった時に、回転する部分が歯車に限定されておらず、高温及び低温状態になると、すべり軸受の摺動部品の特性が変化し、滑りトルクが一定とならず、出力側の歯車（出力軸４０）も回転することとなっていた。
従って、入力軸であるモータ軸ピニオンに過大入力が入力された時には、出力軸４０が回転することになっていた。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、一定以上のトルクが入力した時に、回転する部品の数を従来よりも少なくし、温度の上下に拘わらず、安定したトルクリミッタ動作を得ることを目的とする。

本発明によるトルクリミッタ付き歯車機構は、軸の一端側の第１キー溝に第１キーを介して固定された第１歯車と、前記第１歯車の内側面の第１切欠き部に設けられ、複数のディテント穴を有する第１板と、前記第１歯車に隣接して設けられた第２歯車の貫通孔内に設けられたボールと、前記軸の第２キー溝内で直動できる第２板と、前記第１、第２板間に配設された第２歯車と、前記第２板の内側面に形成され、前記ディテント穴に接する前記ボールの一面が接する輪状溝と、前記軸の他端側に螺合されたロックナットと、前記軸の外周位置でかつ前記ロックナットの内側に設けられたロックワッシャと、前記ロックワッシャと前記第２板との間に設けられた弾性体を、備え、前記ボールは、前記ディテント穴と前記輪状溝との間に挟持され、前記ロックナットを回転することにより、前記第２板が前記ボール側へ付勢され、前記第１歯車に対する入力トルクが一定以上となった時に、摺動する歯車と接する前記各板を第１、第２キーにより、軸に対して回転を防止することで、回転する部品を前記第２歯車と前記ボールとし、前記弾性体による力が前記第２板、前記ボール及び前記第１板へ伝達でき、前記第２歯車に軸方向に抑え付ける力を加えないようにした構成であり、また、前記弾性体は、皿バネよりなる構成である。

本発明によるトルクリミッタ付き歯車機構は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、従来のように、高温と低温とで摩擦状態が変化するようなすべり機構を用いるのではなく、入力トルクが一定以上となった時は、ディテント穴７５と輪状溝８５間に保持されたボール６と第２歯車８０が回転して摺動しているため、周囲温度の上、下動変化に関係なく、摺動する第２歯車８０と接する第１板７４及び第２板７４ａをキー７１、７Ａにより軸１に対して回転を防止することで、このような時に回転する部品は第２歯車８０との前記第２歯車８０の貫通孔１００内に挿入されているボール６に限定され、温度の上、下動に伴うすべりトルクをほぼ一定に保つことができる。
また、弾性体９１による力を第２板７４ａとボール６と第１板７４に伝達させ、第２歯車３に軸方向Ａの付勢力を加えなくて済み、安定したすべりトルクを得ることができる。
また、弾性体９１が、スプリング又は皿バネによって形成されているため、復元力が秀れており、トルクリミッタとしてのリミット精度を保持することができる。

本発明によるトルクリミッタ付き歯車機構を示す断面図である。図１のＡ−Ａ’概略断面図である。図１のＢ−Ｂ’ 概略断面図である。従来のトルクリミッタ付き歯車機構を示す断面図である。図４のトルクリミッタ機構を示す拡大側面図である。

本発明によるトルクリミッタ付き歯車機構は、一定以上のトルクが入力した時に、回転する部品の数を従来よりも少なくし、温度の上下動に拘わらず、安定したトルクリミッタ動作を得ることである。

以下、図面と共に本発明によるトルクリミッタ付き歯車機構の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号１で示されるものは、所定位置に設けられた軸であり、前記軸１の外周に形成された鍔部７０の内側には、第１キー７１が第１キー溝７４ａＡ内に係合して設けられ、前記軸１の外周には第１歯車３１が挿入されている。

前記第１歯車３１の内端面７１ａには、輪状凹部７３からなる切欠部９０が形成され、前記輪状凹部７３内には、複数のディテント穴７５を有する輪状の第１板７４が内設されている。
前記第１板７４に形成された前記各ディテント穴７５は、前記第１板７４の周縁７４ａに沿って等角度間隔で形成されている。
前記第１板７４の内周の一部には、前記第１キー７１を挿入するための第１キー溝７４ａＡが形成されている。
前記第１キー７１は、前記軸１の外周に形成された前記第１キー溝７４ａＡに係合していることにより、前記軸１が回転する時に、前記第１キー７１を介して前記第１板７４及び第１歯車３１が共に回転するように構成されている。

前記第１板７４の隣接位置には、第２歯車８０が前記第１板７４に対して隣接する状態で、前記軸１上に配設されている。
前記第２歯車８０の側部８０ａには、輪状に形成された第２切欠部８１が形成され、前記第２切欠部８１に連通するように前記軸１の表面の一部に第２キー溝８２が形成されている。

前記第２板７４ａの内面である側部８０ａには、前記ボール６の外面が回転又は摺動して、図３の輪状溝８５内を移動することができるように構成されている。
また、前記第２板７４ａの下部は、前記第２キー溝８２内に位置する第２キー７Ａが軸方向Ａに沿って移動可能に構成されている。
尚、前述の第１歯車３１、第１板７４、ディテント穴７５、ボール６、第２歯車８０、第２板７４ａ、輪状溝８５、弾性体９１、ロックワッシャ８８Ａ、及びロックナット８８により、トルクリミッタ機構６０を構成している。

前記軸１の前記先端１Ａに対して、反対側の他端１Ｂ側の外周に形成された外周ねじ８７には、ロックナット８８が螺合され、前記ロックナット８８の突起８８ａが前記第２キー溝８２内に係合し、前記軸１とは独立して前記突起８８ａが矢印Ａの方向に沿って直動自在に構成されている。
前記突起８８ａを有するロックワッシャ８８Ａと前記第２板７４ａとの間には、皿バネ、スプリング、ゴム等の何れかからなる弾性体９１が配設されているため、前記ロックナット８８の締め具合に応じて、前記第２板７４ａが前記ボール６を前記各ディテント穴７５に強く付勢された場合には、前記ボール６が前記輪状溝８５上をすべる又は回転するトルクリミッタの動作を円滑に得ることが困難となる。

次に、本発明によるトルクリミッタ付き歯車機構の動作について述べる。
前述の図１から図３において、入力側である第１歯車３１に対する入力トルクが、一定、以下の場合、図示しない各部入力装置からの入力によって、前記第１歯車３１のトルクは、前記ボール６、前記ディテント穴７５及び前記輪状溝８５を介して出力側である前記第２歯車８０もほぼ同時回転で伝達される。

前述の状態下で、前記第１歯車３１に対する入力トルクが、一定以上となった時に摺動する第２歯車８０と接する前記各板７４,７４ａを、前記第１、第２キー７１,７Ａにより前記軸１に対して回転を防止することで、この時に回転する部品として、前記第２歯車８０と前記ボール６のみとなる。

また、前記弾性体９１による反発力が、前記第２板７４ａ、前記ボール６及び前記第１板７４へ伝達でき、前記第２歯車８０に軸方向Ａに抑え付ける力を加えないように構成されている。
尚、前記弾性体９１には、前述のように種々の皿バネを用いる構成が最適であった。
また、前記ロックナット８８の締め具合によって、トルクリミッタとして、入力に対して一方の歯車３１,８０の何れかをフリー回転化することは、自在に設定することができる。

本発明は、トルクリミッタ付き歯車機構は、トルクリミット状態となった時に、回転する部品としては、１個の歯車とボールのみとなり、温度変化に拘わらず、すべりトルクが一定となるため、トルクリミッタとしての寿命を延ばすことができる。

１Ａ一端
１Ｂ他端
６ボール
７Ａ第２キー
３１第1歯車
６０トルクリミッタ機構
７０鍔部
７１第１キー
７１ａ内端面
７３輪状凹部
７４第１板
７４ａ第２板
７４ａＡ第１キー溝
７５ディテント穴
８０第２歯車（出力側）
８０ａ内側部
８１第２切欠部
８２第２キー溝
８５輪状溝
８７外周ねじ
８８ロックナット
８８Ａロックワッシャ
８８ａ突起
９０第１切欠部
９１弾性体（スプリング、皿バネ等）
１００貫通孔
Ａ軸方向

Claims

軸の一端(1A)側(1)の第１キー溝(74aA)に第１キー(71)を介して固定された第１歯車(31)と、前記第１歯車(31)の内側面の第１切欠き部(90)に設けられ、複数のディテント穴(75)を有する第１板(74)と、前記第１歯車(31)に隣接して設けられた第２歯車(80)の貫通孔(100)内に設けられたボール(6)と、前記軸(1)の第２キー溝(82)内で直動できる第２板(74a)と、前記第１、第２板(74,74a)間に配設された前記第２歯車(80)と、前記第２板(74a)の内側面に形成され、前記ディテント穴(75)に接する前記ボール(6)の一面が接する輪状溝(85)と、前記軸(1)の他端(1B)側に螺合されたロックナット(88)と、前記軸(1)の外周位置でかつ前記ロックナット(88)の内側に設けられたロックワッシャ(88A)と、前記ロックワッシャ(88A)と前記第２板(74a)との間に設けられた弾性体(91)を、備え、
前記ボール(6)は、前記ディテント穴(75)と前記輪状溝(85)との間に挟持され、前記ロックナット(88)を回転することにより、前記第２板(74a)が前記ボール(6)側へ付勢され、前記第１歯車(31)に対する入力トルクが一定以上となった時に、摺動する歯車(80)と接する前記各板(74,74a)を第１、第２キー(71,7A)により、軸(1)に対して回転を防止することで、回転する部品を前記第２歯車(80)と、前記ボール(6)とし、前記弾性体(91)による力が前記第２板(74a)、前記ボール(6)及び前記第１板(74)へ伝達でき、前記第２歯車(80)に軸方向(A)に抑え付ける力を加えないように構成されていることを特徴とするトルクリミッタ付き歯車機構。
前記弾性体(91)は、皿バネよりなることを特徴とする請求項１又は記載のトルクリミッタ付き歯車機構。