JP2023073602A - torque limiter - Google Patents

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昭男 板橋
Akio Itabashi
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Abstract

To provide a torque limiter capable of preventing the wear of both outer ring member and an inner ring member, regardless of formation material of the inner ring member, without increasing a number of components and costs.SOLUTION: A torque limiter 1 is equipped with an inner ring member 10 around which a coil spring 40 is wound on an outer peripheral surface, and an outer ring member 30 which is arranged so as to cover the inner ring member 10 and to which an end portion 40a of the coil spring 40 is fixed. The outer ring member 30 contains 20-35 pts.wt. of potassium titanate fiber in matrix resin.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、一方向に伝達される回転、又は、双方向に伝達される回転に伴う負荷トルクを所定値以下に制限するトルクリミッタに関し、特に、外輪部材(ケース部材)に特徴を有するトルクリミッタに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque limiter that limits load torque associated with rotation transmitted in one direction or rotation transmitted in both directions to a predetermined value or less, and more particularly, a torque limiter characterized by an outer ring member (case member). Regarding.

一般的に、トルクリミッタは、回転伝達機構において、ある一定値を超える大きなトルクが作用したときに、そのトルクの伝達を遮断するものであり、例えば、プリンタや複写機等の電子情報機器の用紙搬送機構(給紙機構)のローラ部分に設置されている。このようなトルクリミッタは、機械的な摩擦によって回転トルクを得る接触式のものがあり、例えば、特許文献1に開示されているように、内輪部材(ボビンとも称される)と、この内輪部材の外周に締まり嵌めされるコイルバネと、コイルバネの一端部を固定し、前記内輪部材を覆う外輪部材(ケース部材又はハウジングとも称される)とを備えたものが知られている。 In general, a torque limiter interrupts transmission of torque when a large torque exceeding a certain value acts on a rotation transmission mechanism. It is installed in the roller portion of the transport mechanism (paper feeding mechanism). Such torque limiters include contact type torque limiters that obtain rotational torque by mechanical friction. and an outer ring member (also called a case member or housing) that fixes one end of the coil spring and covers the inner ring member.

また、トルクリミッタには、一方向に伝達される回転に伴う負荷トルクを制限する以外にも、例えば、特許文献2に開示されているように、双方向に伝達される回転に伴う負荷トルクを制限するものが知られている。 In addition to limiting the load torque accompanying the rotation transmitted in one direction, the torque limiter also limits the load torque accompanying the rotation transmitted bidirectionally, as disclosed in Patent Document 2, for example. Limitations are known.

特開2014-145380号JP 2014-145380 特許第3315603号Patent No. 3315603

このようなトルクリミッタには、近年、小型・高トルク・高耐久性で、高品質の要求が高まっており、特に、内輪部材には、コイルバネが巻回されて大きな摩擦力(トルク)が作用することから、高品質化するに際して、コイルバネが巻回される内輪部材の構成材料が重要となる。 In recent years, demands for small size, high torque, high durability, and high quality have been increasing for such torque limiters. Therefore, the material for forming the inner ring member around which the coil spring is wound is important in order to improve the quality.

そのため、焼結メタル、又は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、更には、ポリエキシメチレン樹脂(POM)のような樹脂によって成形することが一般的である内輪部材にあっては、このような樹脂等の基材にフィラーとしてカーボン繊維を含有させることによって、耐久性(耐摩耗性)及び摺動特性を向上させることが考えられる。 Therefore, the inner ring member is generally molded from sintered metal or resin such as polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), and polyeximethylene resin (POM). It is conceivable that durability (abrasion resistance) and sliding properties are improved by incorporating carbon fiber as a filler into the base material such as resin.

しかしながら、内輪部材は、その機能上、外輪部材に対する摺動が避けられず、使用する回転数の高速化、ラジアル荷重等も加わり、内輪部材及び外輪部材のそれらの摺動部での摩耗が依然として問題となる。 However, due to its function, the inner ring member cannot avoid sliding against the outer ring member, and the increased rotational speed used, the radial load, etc. are applied, and the sliding portions of the inner ring member and the outer ring member are still worn. It becomes a problem.

具体的には、例えば、図5に示されるように、FAXやプリンタなどの用紙搬送機構の分離ローラに組み込んで使用される公知のトルクリミッタ100は、内輪部材102と、この内輪部材102の外周に締まり嵌め状態で巻装されるコイルバネ104と、コイルバネ104の一端部104aを固定して内輪部材102を覆う外輪部材106とを備え、外輪部材106の外周に分離ローラとしてのゴムローラ110が嵌着される構造となっている。このようなトルクリミッタ100では、内輪部材102と外輪部材106とが互いに接触して摺動する第1の摺動部Aと、内輪部材102の延在部であるシャフト部102Aと外輪部材106とが互いに接触して摺動する第2の摺動部Bとにおいて、これらの部材102(102A),106に摩耗が生じる。 Specifically, for example, as shown in FIG. 5, a known torque limiter 100 incorporated in a separation roller of a paper transport mechanism of a FAX, a printer, or the like includes an inner ring member 102 and an outer circumference of the inner ring member 102. and an outer ring member 106 that fixes one end 104a of the coil spring 104 and covers the inner ring member 102, and a rubber roller 110 as a separation roller is fitted around the outer circumference of the outer ring member 106. It has a structure that In the torque limiter 100 as described above, the first sliding portion A where the inner ring member 102 and the outer ring member 106 contact and slide against each other, the shaft portion 102A that is an extension portion of the inner ring member 102, and the outer ring member 106 are provided. Abrasion occurs in these members 102 (102A) and 106 at the second sliding portion B that contacts and slides against each other.

特に、前述したように耐久性(耐摩耗性)及び摺動特性の向上のために、内輪部材102にカーボン繊維を含有させると、これに対して摺動する外輪部材106がPOM等の樹脂により形成されれば、第1の摺動部Aで外輪部材106の摩耗が激しくなる。また、これを防ぐために外輪部材106を耐摩耗強化材(ガラス入り等)により形成すると、今度は、これに対して摺動する内輪部材102、特に一般にPOM材等により形成されるシャフト部102Aの摩耗が第2の摺動部Bで大きくなる。更には、外輪部材106をガラス入りの耐摩耗強化材で形成すると、カーボン繊維を含有した内輪部材102に対しても影響を及ぼす。 In particular, if the inner ring member 102 contains carbon fiber in order to improve durability (wear resistance) and sliding properties, as described above, the outer ring member 106 that slides against it is made of a resin such as POM. If formed, the wear of the outer ring member 106 at the first sliding portion A becomes severe. Further, if the outer ring member 106 is made of a wear-resistant reinforced material (containing glass or the like) in order to prevent this, then the inner ring member 102 sliding against the outer ring member 102, especially the shaft portion 102A generally made of a POM material, etc. Wear increases at the second sliding portion B. Furthermore, if the outer ring member 106 is made of a glass-filled wear-resistant reinforcing material, it also affects the inner ring member 102 containing carbon fibers.

また、図5の構造では、ゴムローラ110がその対向する別のゴムローラ(図示せず)から所定の押圧力を受けるため、トルクリミッタ100にラジアル荷重Fが作用し、このラジアル荷重Fが所定の大きさ(例えば約100gf・cm以上)を超えると、トルクリミッタ100が十分な性能を発揮できないばかりか、摺動部A,Bでの摩耗も激しくなる。 In addition, in the structure of FIG. 5, since the rubber roller 110 receives a predetermined pressing force from another opposite rubber roller (not shown), a radial load F acts on the torque limiter 100. If it exceeds (for example, about 100 gf·cm or more), the torque limiter 100 cannot exhibit sufficient performance, and the sliding portions A and B wear more.

このような摺動部A,Bでの摩耗を防止するため、図6の(a)に示されるように、シャフト部102Aを金属製(例えばSUS)にしたり、或いは、図6の(b)に示されるように、摺動部A,Bに摺動板としてのカラー120を介在させたりすることも考えられるが、部品点数が増え、コストが増大する。 In order to prevent such wear at the sliding portions A and B, the shaft portion 102A may be made of metal (for example, SUS) as shown in FIG. As shown in FIG. 2, it is conceivable to interpose a collar 120 as a sliding plate between the sliding portions A and B, but this increases the number of parts and the cost.

本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、内輪部材の形成材料にかかわらず、また、部品点数の増大及びコスト増を招くことなく、外輪部材及び内輪部材の両者の摩耗を防止できるトルクリミッタを提供することを目的とする。 The present invention has been made with a focus on the above-described problems, and is capable of reducing the wear of both the outer ring member and the inner ring member, regardless of the material used to form the inner ring member, without increasing the number of parts and increasing the cost. It is an object of the present invention to provide a torque limiter capable of preventing this.

上記した目的を達成するために、本発明は、外周面にコイルバネが巻回保持される内輪部材と、前記内輪部材を覆うように配設されるとともに前記コイルバネの端部が固定される外輪部材と、を備え、前記内輪部材と前記コイルバネとの摩擦力によって前記内輪部材と前記外輪部材との間で所定のトルクを発生させつつそのトルクを所定値以下に制限するトルクリミッタにおいて、前記外輪部材は、マトリックス樹脂にチタン酸カリウム繊維を20~35重量%含有させて成ることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides an inner ring member having a coil spring wound around its outer peripheral surface and an outer ring member arranged to cover the inner ring member and to which the end of the coil spring is fixed. and a torque limiter for generating a predetermined torque between the inner ring member and the outer ring member by the frictional force between the inner ring member and the coil spring while limiting the torque to a predetermined value or less, wherein the outer ring member is characterized by containing 20 to 35% by weight of potassium titanate fibers in a matrix resin.

本発明者は、鋭意工夫を重ね、内輪部材が耐久性(耐摩耗性)及び摺動特性を向上させるための特殊な材料及び一般的な樹脂材料のいずれから成る場合であっても内輪部材を摩耗させないとともに、それ自体も摩耗しない条件を満たす外輪部材の形成材料が何であるかを様々な実験を通して探求し、マトリックス樹脂にチタン酸カリウム繊維を20~35重量%含有させた外輪部材であればそのような条件を満たすことを見出した。 The inventor of the present invention has made extensive efforts to improve the durability (wear resistance) and sliding characteristics of the inner ring member, regardless of whether the inner ring member is made of a special material or a general resin material. Through various experiments, we explored what kind of material for forming the outer ring member satisfies the condition that it does not wear itself and does not wear itself. It has been found that such conditions are satisfied.

このように、本発明の上記構成によれば、外輪部材がマトリックス樹脂にチタン酸カリウム繊維を20~35重量%含有させて成るため、摩擦係数及び比摩耗量が低くなり、内輪部材が、耐久性(耐摩耗性)及び摺動特性を向上させるための特殊な材料(例えば、樹脂等の基材にフィラーとしてカーボン繊維を含有させた材料)であっても摩耗が小さく、一方でチタン酸カリウム繊維はカーボン繊維より柔らかいため、内輪部材を摩耗させることもない。さらに、図5のような内輪部材に延長部材を設けた構成では、通常は一般的な樹脂を使用するが、これらとの摺動部でも摩耗を防止できる。 Thus, according to the above configuration of the present invention, since the outer ring member contains 20 to 35% by weight of potassium titanate fiber in the matrix resin, the coefficient of friction and the specific wear amount are low, and the inner ring member is durable. Wear resistance is small even with a special material (for example, a material containing carbon fiber as a filler in a base material such as resin) to improve wear resistance and sliding characteristics, while potassium titanate Since the fibers are softer than carbon fibers, they do not wear the inner ring member. Furthermore, in the structure in which the extension member is provided on the inner ring member as shown in FIG. 5, a common resin is normally used, but abrasion can be prevented even at the sliding portion with these.

このような作用効果は、トルクリミッタがFAXやプリンタなどの電子情報機器の給紙機構の分離ローラに組み込んで使用される場合に特に有益である。すなわち、そのような分離ローラは絶えず大きなラジアル荷重を受けるため、前述した内輪部材(シャフト部)と外輪部材との摺動部(A,B)において、特に耐久性(耐摩耗性)及び摺動特性の向上のために内輪部材にカーボン繊維が含有されている場合や内輪部材のシャフト部がPOM等により形成されている場合に摩耗が激しくなるが、マトリックス樹脂にチタン酸カリウム繊維を20~35重量%含有させて成る外輪部材であれば、このような摩耗を十分に防止できる。また、前述したようにシャフト部を金属製(例えばSUS)にしたり、或いは、摺動部(A,B)に摺動板としてのカラーを介在させたりする必要もないため、部品点数及びコストの増大も回避できる。また、潤滑剤により摩耗を防止する方法も考えられるが、プリンタ等では搬送される用紙に付着する可能性があるため、使用は避けたい。 Such effects are particularly beneficial when the torque limiter is incorporated in the separation roller of the paper feeding mechanism of electronic information equipment such as facsimiles and printers. That is, since such a separation roller is constantly subjected to a large radial load, the sliding portions (A, B) between the inner ring member (shaft portion) and the outer ring member described above must be particularly durable (abrasion resistant) and sliding. When carbon fiber is contained in the inner ring member to improve the characteristics, or when the shaft portion of the inner ring member is made of POM or the like, abrasion becomes severe. Such wear can be sufficiently prevented by using an outer ring member with a weight percent content. In addition, as described above, there is no need to make the shaft portion metal (for example, SUS) or interpose a collar as a sliding plate in the sliding portions (A, B). growth can be avoided. A method of preventing wear by using a lubricant is also conceivable, but it is desirable to avoid using it in a printer or the like because it may adhere to paper being conveyed.

なお、上記構成において、チタン酸カリウム繊維の含有率が20%を下回ると、外輪部材が強度を十分に発揮できず、摩耗が発現し始め、一方、チタン酸カリウム繊維の含有率が35%を上回ると、外輪部材の成形性が悪くなる。また、チタン酸カリウム繊維は、機械的特性及び成形性を考慮して、直径が0.3~0.6μm、長さが10~20μmの範囲内の短繊維であることが好ましい。 In the above configuration, if the content of potassium titanate fibers is less than 20%, the outer ring member cannot exhibit sufficient strength, and wear begins to occur. When it exceeds, the formability of the outer ring member deteriorates. The potassium titanate fibers are preferably short fibers having a diameter of 0.3 to 0.6 μm and a length of 10 to 20 μm in consideration of mechanical properties and moldability.

また、上記の構成において、内輪部材は、ポリエーテルエーテルケトン、又は、ポリフェニレンサルファイドを基材として、カーボン繊維、ポリテトラフルオロエチレン、グラファイトを具備した充填材が添加されて構成されていることが好ましい。これによれば、コイルバネが巻回される内輪部材の耐久性(耐摩耗性)及び摺動特性の向上が図れるようになる。 Further, in the above configuration, the inner ring member is preferably made of polyetheretherketone or polyphenylene sulfide as a base material, to which a filler including carbon fiber, polytetrafluoroethylene, and graphite is added. . According to this, it is possible to improve the durability (wear resistance) and sliding characteristics of the inner ring member around which the coil spring is wound.

ここで、添加される材料のうち、カーボン繊維は、主に、強度、耐摩耗性の向上(耐久性の向上)に寄与するとともに、摺動特性の向上にも寄与し得る。また、添加される材料のうち、ポリテトラフルオロエチレン及びグラファイトは、摺動性の向上に寄与するが、前者は、特に低摩擦性において良好な特性を備え、後者は、高トルクによる摩擦熱、コイルバネの圧力増加に対し、耐熱性、耐荷重性、耐摩耗性において良好な特性を備えており、これらが機能補完して性能の安定化が図れるようになる。なお、基材としては、他の材料、例えばポリイミド等を用いることも可能であるが、基材としては、ポリエーテルエーテルケトンが最も優れた特性を発揮し得る。このため、そのような基材に上記の充填材を備えた複合材で内輪部材を形成すると、トルクリミッタを小型化し、高トルク型に構築しても、耐久性及び摺動特性に優れたトルクリミッタを構成することが可能である。 Here, among the materials to be added, carbon fiber mainly contributes to improvement in strength and wear resistance (improvement in durability), and can also contribute to improvement in sliding properties. In addition, among the added materials, polytetrafluoroethylene and graphite contribute to the improvement of slidability. It has good heat resistance, load resistance, and wear resistance against the increase in pressure of the coil spring, and these complement the functions and stabilize the performance. As the base material, other materials such as polyimide can be used, but polyetheretherketone can exhibit the most excellent properties as the base material. For this reason, if the inner ring member is formed of a composite material having such a base material and the above-described filler, the torque limiter can be made smaller, and even if it is constructed as a high-torque type, the torque is excellent in durability and sliding characteristics. It is possible to configure a limiter.

このような耐久性(耐摩耗性)及び摺動特性を向上させるための特殊な材料から内輪部材が形成される場合であっても、前述したように、外輪部材が特定材料から形成されているため、内輪部材(その延在部であるシャフト部)及び外輪部材のそれらの摺動部での摩耗を防止できる。 Even if the inner ring member is made of a special material for improving durability (wear resistance) and sliding properties, the outer ring member is made of the specific material as described above. Therefore, it is possible to prevent abrasion of the sliding portions of the inner ring member (the shaft portion, which is an extension thereof) and the outer ring member.

また、上記の構成において、外輪部材のマトリックス樹脂は、特殊ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエキシメチレン、ポリアミド66、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネートのうちの少なくともいずれか1つを含むことが好ましい。これによれば、20~35重量%で含有されるチタン酸カリウム繊維との複合作用により、内輪部材(その延在部であるシャフト部)及び外輪部材のそれらの摺動部での摩耗を効果的に防止できる。なお、外輪部材のマトリックス樹脂としては他の材料も可能であり、求められる回転速度や、受けるラジアル荷重などの条件に合わせて、耐熱性、動摩擦係数、比摩耗量、硬度などの特性から材料(マトリックス樹脂)を適宜選択することが望ましい。 In the above configuration, the matrix resin of the outer ring member preferably contains at least one of special polyamide, polyphenylene sulfide, polyeximethylene, polyamide 66, polybutylene terephthalate, and polycarbonate. According to this, due to the compound action with the potassium titanate fiber contained in 20 to 35% by weight, the wear of the sliding portions of the inner ring member (the shaft portion that is the extension thereof) and the outer ring member is effectively reduced. can be effectively prevented. Other materials can also be used as the matrix resin for the outer ring member, and depending on the conditions such as the required rotational speed and the radial load to be received, the material ( It is desirable to appropriately select the matrix resin).

本発明のトルクリミッタによれば、外輪部材がマトリックス樹脂にチタン酸カリウム繊維を20~35重量%含有させて成るため、内輪部材の形成材料にかかわらず、また、部品点数の増大及びコスト増を招くことなく、外輪部材及び内輪部材の両者の摩耗を防止できる。 According to the torque limiter of the present invention, since the outer ring member contains 20 to 35 wt. Wear of both the outer ring member and the inner ring member can be prevented without causing damage.

本発明に係るトルクリミッタの一構成例を示す断面図である。1 is a sectional view showing one configuration example of a torque limiter according to the present invention; FIG. 本発明に係るトルクリミッタの他の構成例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another configuration example of a torque limiter according to the present invention; 図2の構成のトルクリミッタがラジアル荷重を受ける電子情報機器の給紙機構の分離ローラに組み込まれた使用例を示す概略側面図である。3 is a schematic side view showing a usage example in which the torque limiter having the configuration of FIG. 2 is incorporated in a separation roller of a paper feeding mechanism of an electronic information device that receives a radial load; FIG. 図2の構成の従来のトルクリミッタ及び本発明のトルクリミッタの摩耗試験結果を比較して示す外輪部材(ハウジング)及び内輪部材(ボビン)の拡大写真である。3A and 3B are enlarged photographs of an outer ring member (housing) and an inner ring member (bobbin) showing a comparison of wear test results of the conventional torque limiter having the configuration of FIG. 2 and the torque limiter of the present invention. 従来のトルクリミッタの一構成例を示す断面図である。and FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional torque limiter. 内輪部材及び外輪部材の摺動部での摩耗を防止する手法の一例であり、(a)は内輪部材のシャフト部を金属製にした構成、(b)は摺動部に摺動板としてのカラーを介在させた構成をそれぞれ示す図である。It is an example of a method for preventing wear at the sliding portions of the inner ring member and the outer ring member. 4A and 4B are diagrams each showing a configuration in which a collar is interposed; FIG.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るトルクリミッタについて説明する。
図1は、本発明に係るトルクリミッタの一構成例を示している。図示のように、このトルクリミッタ1は、円筒状に形成された内輪部材(ボビンとも称される)10と、内輪部材10を覆うようにして装着されるキャップ状に形成された外輪部材(ケース部材又はハウジングとも称される)30と、内輪部材10の外周面に装着されるコイルバネ40と、を備えている。
A torque limiter according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows one configuration example of a torque limiter according to the present invention. As shown in the figure, this torque limiter 1 includes a cylindrical inner ring member (also called a bobbin) 10 and a cap-shaped outer ring member (case) mounted to cover the inner ring member 10 . (also referred to as a member or housing) 30 and a coil spring 40 mounted on the outer peripheral surface of the inner ring member 10 .

図示のコイルバネ40は、一方向コイルバネ(例えば、左巻き)を示しており、一端40aが外輪部材30に固定される。このため、外輪部材30から一方向に所定の回転トルクが発生した場合、両者を滑らせる(内輪部材10と外輪部材30との間で動力伝達をOFFにする)機能を果たす。具体的には、図1において、外輪部材30が矢印D1方向に回転した場合、一方向コイルバネ40は締め付けられるため、内輪部材10との間で動力伝達はON状態となるが、外輪部材30が矢印D2方向に回転した場合、一方向コイルバネ40は径方向に膨らむ状態(緩む状態)となり、その回転力がある程度大きくなる(所定のトルクを超える)と、内輪部材10の外周面10aとそこに装着されている一方向コイルバネ40の内面との間でスリップが生じて動力伝達はOFF状態となる。すなわち、このようなトルクリミッタ1は、一方向の回転は常に動力伝達状態となり、逆方向の回転については、所定のトルクが作用した場合、内輪部10材と外輪部材30との間で滑りが生じ、動力伝達はOFF状態となる。 The illustrated coil spring 40 is a one-way coil spring (for example, left-handed), and one end 40 a is fixed to the outer ring member 30 . Therefore, when a predetermined rotational torque is generated from the outer ring member 30 in one direction, the inner ring member 10 and the outer ring member 30 perform a function of causing them to slide (turning off power transmission between the inner ring member 10 and the outer ring member 30). Specifically, when the outer ring member 30 rotates in the direction of arrow D1 in FIG. When the one-way coil spring 40 rotates in the direction of the arrow D2, the one-way coil spring 40 expands (relaxes) in the radial direction. A slip occurs between the mounted one-way coil spring 40 and the power transmission is turned off. That is, such a torque limiter 1 is always in a state of power transmission for rotation in one direction, and for rotation in the opposite direction, slippage between the inner ring portion 10 material and the outer ring member 30 does not occur when a predetermined torque acts. and the power transmission is turned off.

なお、動力伝達をOFFにするトルクについては、一方向コイルバネ40の緊締力によって調整可能である。また、内輪部材10に対しては、同様な構成の右巻きの一方向コイルバネを巻回することが可能であり、この場合、前述した作用とは逆の作用が得られる。更に、内輪部材10に対しては、双方向コイルバネを巻回することが可能であり、この場合、両方向の回転に対してそれぞれ所定のトルクが作用したときに滑りが生じ、動力伝達はOFF状態となる。すなわち、いずれの回転方向の負荷トルクに対しても、それぞれトルク制限値以下のときはトルクを伝達し(ON状態)、トルク制限値を超えた負荷トルクが加わるとトルクの伝達を阻止する(OFF状態)。 Note that the torque for turning off the power transmission can be adjusted by the tightening force of the one-way coil spring 40 . Further, it is possible to wind a clockwise unidirectional coil spring having a similar structure around the inner ring member 10, and in this case, the effect opposite to that described above can be obtained. Furthermore, it is possible to wind a bidirectional coil spring around the inner ring member 10. In this case, when a predetermined torque is applied to rotation in both directions, slip occurs and power transmission is turned off. becomes. That is, when the load torque in any rotational direction is equal to or less than the torque limit value, the torque is transmitted (ON state), and when the load torque exceeding the torque limit value is applied, the torque transmission is blocked (OFF state). situation).

内輪部材10は、中空で略円筒形状に形成されており、その内部通路10Aに軸(図示せず)が挿通される。軸には、軸方向と直交する方向に係止ピン(図示せず)が設けられており、内輪部材10の一端側には、係止ピンと係合する切欠凹部11が径方向に形成されている。これにより、軸と内輪部材10は回転固定される。 The inner ring member 10 is formed in a hollow and substantially cylindrical shape, and a shaft (not shown) is inserted through an internal passage 10A. A locking pin (not shown) is provided on the shaft in a direction orthogonal to the axial direction, and a cutout recess 11 that engages with the locking pin is formed radially on one end side of the inner ring member 10 . there is Thereby, the shaft and the inner ring member 10 are rotationally fixed.

内輪部材10は、円周壁10aを備えており、その表面(外周面)に、一方向コイルバネ40或いは両方向コイルバネが巻回保持される。内輪部材10の他端側には、円周壁10aよりも小径の円周壁10bが形成されており、この部分が外輪部材30の天板壁30aに形成された円形開口31に嵌め込まれて、外輪部材30の天板壁30a側が位置決めされる。 The inner ring member 10 has a circumferential wall 10a, and a unidirectional coil spring 40 or a bidirectional coil spring is wound and held on its surface (outer peripheral surface). A peripheral wall 10b having a diameter smaller than that of the peripheral wall 10a is formed on the other end side of the inner ring member 10, and this portion is fitted into a circular opening 31 formed in the top plate wall 30a of the outer ring member 30, thereby forming an outer ring member. The top plate wall 30a side of 30 is positioned.

また、円周壁10aには、周方向に沿って所定間隔をおいて径方向に突出する複数の基部を介してフランジ12が一体形成されており、円周壁10aの表面に巻回保持されたコイルバネ40の移動を規制している。そして、外輪部材30を装着した際、外輪部材30の円形開口30Aの内周面の2箇所(180°間隔で2箇所)に形成された一対の突起30cとフランジ12が係合して、外輪部材30から内輪部材10が抜けることを防止する。なお、形成される突起の数は限定されることはなく、例えば、120°間隔で3個所形成されていても良い。 A flange 12 is integrally formed on the circumferential wall 10a via a plurality of base portions protruding radially at predetermined intervals along the circumferential direction. A coil spring is wound and held on the surface of the circumferential wall 10a. 40 movements are restricted. When the outer ring member 30 is mounted, a pair of protrusions 30c formed at two locations (two locations at 180° intervals) on the inner peripheral surface of the circular opening 30A of the outer ring member 30 and the flange 12 engage with each other. To prevent the inner ring member 10 from slipping out of the member 30. - 特許庁The number of projections to be formed is not limited, and for example, three projections may be formed at intervals of 120°.

また、このような構成の内輪部材10は、ポリエーテルエーテルケトン、又は、ポリフェニレンサルファイドを基材として、カーボン繊維、ポリテトラフルオロエチレン、グラファイトを具備した充填材が添加されて構成されている。これにより、内輪部材10の耐久性(耐摩耗性)及び摺動特性の向上が図れるようになる。 In addition, the inner ring member 10 having such a structure is made of polyetheretherketone or polyphenylene sulfide as a base material, to which a filler including carbon fiber, polytetrafluoroethylene, and graphite is added. As a result, the durability (wear resistance) and sliding characteristics of the inner ring member 10 can be improved.

ここで、添加される材料のうち、カーボン繊維は、主に、強度、耐摩耗性の向上(耐久性の向上)に寄与するとともに、摺動特性の向上にも寄与し得る。また、添加される材料のうち、ポリテトラフルオロエチレン及びグラファイトは、摺動性の向上に寄与するが、前者は、特に低摩擦性において良好な特性を備え、後者は、高トルクによる摩擦熱、コイルバネの圧力増加に対し、耐熱性、耐荷重性、耐摩耗性において良好な特性を備えており、これらが機能補完して性能の安定化が図れるようになる。なお、基材としては、他の材料、例えばポリイミド等を用いることも可能であるが、基材としては、ポリエーテルエーテルケトンが最も優れた特性を発揮し得る。このため、そのような基材に上記の充填材を備えた複合材で内輪部材10を形成すると、トルクリミッタを小型化し、高トルク型に構築しても、耐久性及び摺動特性に優れたトルクリミッタを構成することが可能である。 Here, among the materials to be added, carbon fiber mainly contributes to improvement in strength and wear resistance (improvement in durability), and can also contribute to improvement in sliding properties. In addition, among the added materials, polytetrafluoroethylene and graphite contribute to the improvement of slidability. It has good heat resistance, load resistance, and wear resistance against the increase in pressure of the coil spring, and these complement the functions and stabilize the performance. As the base material, other materials such as polyimide can be used, but polyetheretherketone can exhibit the most excellent properties as the base material. For this reason, when the inner ring member 10 is formed of a composite material including such a base material and the above-mentioned filler, the torque limiter can be made smaller, and even if it is constructed as a high-torque type, it has excellent durability and sliding characteristics. It is possible to configure a torque limiter.

外輪部材30は、前述したように、キャップ状に形成されており、天板壁30aと、内輪部材10の円周壁10aを覆う円周壁30bとを備える。天板壁30aには、その中央領域に内輪部材10の円周壁10bが嵌入される円形開口31が形成されている。また、円形開口31側に位置される円周壁30bの端部の内周面には、前述したように、内輪部材10のフランジ12の係止段部12aと係合して外輪部材30からの内輪部材10の抜けを防止する一対の突起30cが設けられる。 As described above, the outer ring member 30 is formed like a cap, and includes a top plate wall 30 a and a circumferential wall 30 b that covers the circumferential wall 10 a of the inner ring member 10 . A circular opening 31 into which the circumferential wall 10b of the inner ring member 10 is fitted is formed in the center region of the top plate wall 30a. The inner peripheral surface of the end portion of the peripheral wall 30b located on the side of the circular opening 31 engages with the locking stepped portion 12a of the flange 12 of the inner ring member 10 as described above to prevent the movement from the outer ring member 30. A pair of protrusions 30c are provided to prevent the inner ring member 10 from coming off.

以上のような構成のトルクリミッタ1では、内輪部材10のフランジ12の外周面と外輪部材30の円形開口31側に位置される円周壁30bの端部の内周面とが互いに接触して摺動する第1の摺動部Aを形成するとともに、内輪部材10の小径の円周壁10bの外周面と外輪部材30の天板壁30aの内周面とが互いに接触して摺動する第2の摺動部Bを形成する。 In the torque limiter 1 configured as described above, the outer peripheral surface of the flange 12 of the inner ring member 10 and the inner peripheral surface of the end portion of the peripheral wall 30b of the outer ring member 30 located on the circular opening 31 side contact each other and slide. While forming the first sliding portion A that moves, the outer peripheral surface of the small-diameter circumferential wall 10b of the inner ring member 10 and the inner peripheral surface of the top plate wall 30a of the outer ring member 30 contact each other and slide. A sliding portion B is formed.

また、図2には、本発明に係るトルクリミッタの他の構成例が示されている。この構成は、トルクリミッタが例えばラジアル荷重Fを受ける電子情報機器の給紙機構の分離ローラに組み込まれて使用される場合に採用される。このため、このトルクリミッタ1Aは、基本的な構成が図1のトルクリミッタ1と同様であるが、外輪部材30の円周壁30bが、その外周に前記分離ローラを形成するゴムローラ60を嵌着できるような長さで延在するとともに、この長さに対応させて内輪部材10も長く延在するシャフト部10Aを一体に有している(図1の構成の内輪部材10に延在部としてシャフト部10Aが一体形成されている)。 Also, FIG. 2 shows another configuration example of the torque limiter according to the present invention. This configuration is adopted when the torque limiter is incorporated in a separation roller of a sheet feeding mechanism of an electronic information device that receives a radial load F, for example. For this reason, this torque limiter 1A has the same basic configuration as the torque limiter 1 shown in FIG. , and the inner ring member 10 also has a shaft portion 10A integrally extending correspondingly to this length (the inner ring member 10 having the configuration shown in FIG. 1 has a shaft portion 10A as an extending portion). part 10A is integrally formed).

したがって、このような構成のトルクリミッタ1Aでは、内輪部材10のフランジ12の外周面と外輪部材30の一端部の内周面とが互いに接触して摺動する第1の摺動部Aを形成するとともに、内輪部材10のシャフト部10Aの径方向突出部10Aaの外周面と外輪部材30の他端部の内周面とが互いに接触して摺動する第2の摺動部Bを形成する。 Therefore, in the torque limiter 1A having such a configuration, the outer peripheral surface of the flange 12 of the inner ring member 10 and the inner peripheral surface of the one end portion of the outer ring member 30 form the first sliding portion A that slides in contact with each other. At the same time, the outer peripheral surface of the radially projecting portion 10Aa of the shaft portion 10A of the inner ring member 10 and the inner peripheral surface of the other end portion of the outer ring member 30 form a second sliding portion B that contacts and slides on each other. .

図3には、図2の構成のトルクリミッタ1Aを給紙機構80の分離ローラを形成するゴムローラ60に組み込んだ状態が示されている。図示のように、給紙機構80は、用紙Pの積層体のうちの最も上側に位置される用紙Pと接触してこれを送出するピックアップローラ64と、分離ローラであるゴムローラ60(以下、分離ローラ60という)と対を成して用紙Pを所定の圧力で挟持して(トルクリミッタ1Aにラジアル荷重Fが作用して)1枚ずつ搬送方向下流側へ給紙するフィードローラ(ゴムローラ)62とを有している。図中、矢印はローラの回転方向を示している。 FIG. 3 shows a state in which the torque limiter 1A having the structure shown in FIG. As shown in the figure, the paper feeding mechanism 80 includes a pickup roller 64 that comes in contact with and feeds the uppermost paper sheet P in a stack of paper sheets P, and a rubber roller 60 that is a separation roller (hereinafter referred to as a separation roller). A feed roller (rubber roller) 62 forms a pair with a feed roller (rubber roller) 62 to sandwich the paper P with a predetermined pressure (radial load F acts on the torque limiter 1A) and feed the paper one by one downstream in the transport direction. and In the figure, arrows indicate the direction of rotation of the rollers.

このような給紙機構80では、ピックアップローラ64によって2枚の用紙Pが一緒に送出されると、トルクリミッタ1Aの回転負荷により用紙P間でスリップが生じて分離ローラ60の連れ回りが止まり、重送を防止する。 In such a paper feed mechanism 80, when two sheets of paper P are delivered together by the pickup roller 64, a slip occurs between the papers P due to the rotational load of the torque limiter 1A, and the separation roller 60 stops rotating. Prevent double feed.

以上説明した図1及び図2のいずれの構成のトルクリミッタ1,1Aにおいても、外輪部材30は、マトリックス樹脂にチタン酸カリウム繊維を20~35重量%含有させることによって形成されている。この場合、マトリックス樹脂としては、特殊ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエキシメチレン、ポリアミド66、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどを挙げることができる。 1 and 2, the outer ring member 30 is formed by containing 20 to 35% by weight of potassium titanate fiber in the matrix resin. In this case, the matrix resin may include special polyamide, polyphenylene sulfide, polyeximethylene, polyamide 66, polybutylene terephthalate, polycarbonate and the like.

このように、本実施形態では、外輪部材30がマトリックス樹脂にチタン酸カリウム繊維を20~35重量%含有させて構成されるため、外輪部材30の摩擦係数及び比摩耗量が小さくなる。したがって、内輪部材10が前述したように耐久性(耐摩耗性)及び摺動特性を向上させるための特殊な材料(ポリエーテルエーテルケトン、又は、ポリフェニレンサルファイドを基材として、カーボン繊維、ポリテトラフルオロエチレン、グラファイトを具備した充填材が添加されて構成された複合材料)及び一般的な樹脂材料のいずれから成る場合であっても、内輪部材10(その延在部であるシャフト部10A)及び外輪部材30のそれらの摺動部A,Bでの摩耗を防止できる。 As described above, in the present embodiment, the outer ring member 30 is configured by including 20 to 35% by weight of potassium titanate fiber in the matrix resin, so that the friction coefficient and the specific wear amount of the outer ring member 30 are small. Therefore, as described above, the inner ring member 10 is made of a special material (polyether ether ketone or polyphenylene sulfide) for improving durability (wear resistance) and sliding characteristics, and carbon fiber, polytetrafluoro Inner ring member 10 (shaft portion 10A, which is an extension thereof) and outer ring, regardless of whether they are made of either an inner ring member 10 (a composite material formed by adding a filler containing ethylene and graphite) or a general resin material. Abrasion of the sliding portions A and B of the member 30 can be prevented.

このことは、発明者が行なった摩耗試験の結果から既に実証されている。この摩耗試験は、図2のトルクリミッタ構成において、ポリエーテルエーテルケトンを基材として、カーボン繊維、ポリテトラフルオロエチレン、グラファイトを具備した充填材が添加されて構成される複合材料によって内輪部材10を形成し、外輪部材30を材料X(ポリエキシメチレン樹脂にガラスビーズを25重量%含有させて成る材料)及び材料Y(マトリックス樹脂としての特殊ポリアミドにチタン酸カリウム繊維を30重量%含有させて成る材料)の2種類で形成して行なった。また、摩耗試験は、図3に示されるように分離ローラ60がフィードローラ62と圧接されるような状態で分離ローラ60に組み込まれたのと同じ条件でトルクリミッタ1Aに500gfのラジアル荷重Fを作用させ、回転速度1000rpmで稼働率85%のオン・オフを繰り返し、トータル1000万回転まで行なった。 This has already been proved by the results of wear tests conducted by the inventors. In this wear test, in the torque limiter configuration of FIG. The outer ring member 30 is made of material X (a material containing 25% by weight of glass beads in polyeximethylene resin) and material Y (a special polyamide as a matrix resin containing 30% by weight of potassium titanate fiber. material). In the wear test, a radial load F of 500 gf was applied to the torque limiter 1A under the same conditions as when the separation roller 60 was assembled into the separation roller 60 in such a state that the separation roller 60 was pressed against the feed roller 62 as shown in FIG. At a rotation speed of 1,000 rpm, the operation rate was 85%, and the on/off operation was repeated until a total of 10,000,000 rotations.

図4の(a)は、外輪部材30を材料Xにより形成したトルクリミッタ(従来のトルクリミッタ)における摩耗試験結果を示す外輪部材(ハウジング)30及び内輪部材(ボビン)10の拡大写真であり、図4の(b)は、外輪部材30を材料Yにより形成したトルクリミッタ(本発明に係るトルクリミッタ1A)における摩耗試験結果を示す外輪部材(ハウジング)30及び内輪部材(ボビン)10の拡大写真である。 FIG. 4(a) is an enlarged photograph of the outer ring member (housing) 30 and the inner ring member (bobbin) 10 showing the wear test results of a torque limiter (conventional torque limiter) in which the outer ring member 30 is made of material X. FIG. 4(b) is an enlarged photograph of the outer ring member (housing) 30 and the inner ring member (bobbin) 10 showing the wear test results of the torque limiter (torque limiter 1A according to the present invention) in which the outer ring member 30 is made of material Y. is.

これらの写真から分かるように、外輪部材30を材料Xにより形成した従来型のトルクリミッタでは、ガラスビーズを含んでいることから、内輪部材10を、ポリエーテルエーテルケトンを基材として、カーボン繊維、ポリテトラフルオロエチレン、グラファイトを具備した充填材が添加されて構成される複合材料によって形成しても、内輪部材10には摩耗痕が生じてしまった(図4の(a)の下側の写真参照)。これに対し、外輪部材30を材料Yにより形成した本発明に係るトルクリミッタでは、内輪部材10、外輪部材30に関して摩耗が一切見られなかった。 As can be seen from these photographs, the conventional torque limiter in which the outer ring member 30 is made of material X contains glass beads. Even if the inner ring member 10 was made of a composite material including polytetrafluoroethylene and a filler containing graphite, abrasion marks were formed on the inner ring member 10 (photograph on the lower side of FIG. 4(a)). reference). On the other hand, in the torque limiter according to the present invention in which the outer ring member 30 is made of material Y, no abrasion was observed on the inner ring member 10 and the outer ring member 30 .

このような材料で形成した外輪部材10を有するトルクリミッタでは、内輪部材(ボビン)10を、比較的高強度の材料で形成しても、摺動部で摩耗しない効果が発揮されて耐久性が向上することが可能となる。また、このような材料で形成した外輪部材10は、内輪部材(ボビン)がPOMであっても、摩耗を生じさせない結果が得られた。 In a torque limiter having an outer ring member 10 made of such a material, even if the inner ring member (bobbin) 10 is made of a relatively high-strength material, the effect of not wearing the sliding portion is exhibited and durability is improved. can be improved. In addition, the outer ring member 10 made of such a material did not cause wear even when the inner ring member (bobbin) was made of POM.

1,1A トルクリミッタ
10 内輪部材
30 外輪部材
40 コイルバネ
60 ゴムローラ(分離ローラ)
80 給紙機構
1, 1A torque limiter 10 inner ring member 30 outer ring member 40 coil spring 60 rubber roller (separation roller)
80 paper feeding mechanism

Claims (4)

外周面にコイルバネが巻回保持される内輪部材と、前記内輪部材を覆うように配設されるとともに前記コイルバネの端部が固定される外輪部材と、を備え、前記内輪部材と前記コイルバネとの摩擦力によって前記内輪部材と前記外輪部材との間で所定のトルクを発生させつつそのトルクを所定値以下に制限するトルクリミッタにおいて、
前記外輪部材は、マトリックス樹脂にチタン酸カリウム繊維を20~35重量%含有させて成ることを特徴とするトルクリミッタ。
An inner ring member around which a coil spring is wound and held, and an outer ring member disposed so as to cover the inner ring member and to which an end of the coil spring is fixed, wherein the inner ring member and the coil spring are connected together. A torque limiter that generates a predetermined torque between the inner ring member and the outer ring member by frictional force and limits the torque to a predetermined value or less,
The torque limiter, wherein the outer ring member comprises a matrix resin containing 20 to 35% by weight of potassium titanate fiber.
前記内輪部材は、ポリエーテルエーテルケトン、又は、ポリフェニレンサルファイドを基材として、カーボン繊維、ポリテトラフルオロエチレンを具備した充填材が添加されて構成されていることを特徴とする請求項1に記載のトルクリミッタ。 2. The inner ring member according to claim 1, wherein the inner ring member is made of polyetheretherketone or polyphenylene sulfide as a base material, to which a filler including carbon fiber and polytetrafluoroethylene is added. torque limiter. 前記外輪部材のマトリックス樹脂は、特殊ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエキシメチレン、ポリアミド66、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネートのうちの少なくともいずれか1つを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のトルクリミッタ。 3. The torque according to claim 1, wherein the matrix resin of the outer ring member contains at least one of special polyamide, polyphenylene sulfide, polyeximethylene, polyamide 66, polybutylene terephthalate, and polycarbonate. limiter. ラジアル荷重を受ける電子情報機器の給紙機構の分離ローラに組み込まれ、前記外輪部材の外周に前記分離ローラを形成するゴムローラが嵌着されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のトルクリミッタ。 4. The rubber roller according to any one of claims 1 to 3, wherein the rubber roller is incorporated in a separation roller of a paper feeding mechanism of an electronic information device that receives a radial load, and a rubber roller forming the separation roller is fitted around the outer circumference of the outer ring member. Torque limiter as described above.
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