JP3059605U - ヒステリシス発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト化、小型化および部品点数の削減に
よる構造の簡略化を達成するとともに、寸法精度および
動作特性の向上を可能にして、信頼性を向上させること
ができるヒステリシス発生装置を提供する。 【解決手段】 回転軸２０と、この回転軸２０に同時回
転可能に設けた硬質磁性材プラスチックマグネット２１
と、この硬質磁性材プラスチックマグネット２１の外周
との間にクリアランス２３を設けた状態で該硬質磁性材
プラスチックマグネット２１を収容した半硬質磁性材プ
ラスチックマグネット製のケーシング２２とを備えてい
る。硬質磁性材プラスチックマグネット２１の着磁パタ
ーンを円周方向で隣り合い互いに異なる磁極Ｎ，Ｓが外
周面に臨んでいるとともに軸方向にのびる縦状着磁に設
定している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、比較的小型で低トルクを伝達する部分への使用に好適なトルクリミ ッターや比較的小型で小さい衝撃を緩衝する部分への使用に好適なショックアブ ソーバとしての機能を発揮するヒステリシス発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、比較的小型で低トルクを伝達する部分に使用されるトルクリミッターと して、入力軸と出力軸の間にコイルスプリングを介在させ、入力軸から入力され た回転トルクよりも大きい逆回転トルクが出力軸側にかかっている場合には、入 力軸から入力されたトルクは出力軸には伝達されず、出力軸側にかかっている逆 回転トルクが入力軸から入力された回転トルクよりも小さくなった場合には、入 力軸から入力された回転トルクが出力軸に伝達されるように構成したバネクラッ チを利用したものが知られている。しかし、この種のトルクリミッターは、その 構造上バネ定数や寸法精度にバラツキが生じ易い。このため、トルクのバラツキ が大きくなり信頼性に乏しい欠点を有していた。

【０００３】 前記の欠点を解消したトルクリミッターとして、図７に示すものがある。この 図において、１は回転軸を示し、この回転軸１には同時回転可能に焼結フェライ トマグネット２が装着されている。３はケーシングを示し、その内側にはマグネ ット２の磁力を受けてヒステリシストルクを発生させるための金属製のヒステリ シス板（ヒス板）６を内張り状に保持している。４，５は側板でそれぞれ軸受部 ４ａ，５ａを備え、回転軸１を回転自在に支持している。

【０００４】 このように構成されたトルクリミッターによれば、たとえば、ケーシング３に かかる負荷が小さい軽負荷時において、ケーシング３と回転軸１およびマグネッ ト２が一体に回転し、設定値を超える負荷がケーシング３にかかった場合に、ケ ーシング３と回転軸１およびマグネット２が相対回転する。しかし、この種のト ルクリミッターでは、金属製のヒス板６が必要である。このヒス板６は、高価な 金属板をプレス加工によって所定の曲率に塑性変形させたのち、窒素と水素の混 合ガス雰囲気中で６４０℃にて焼鈍し、その後、１０℃／時間の温度勾配を有し て４３０℃まで除冷する熱処理を施し、つぎにメッキ処理を行うきわめて煩雑で 長時間にわたる作業によって製造される。したがって、コストアップを招く結果 になるとともに、回転軸１、マグネット２、ケーシング３およびヒス板６の４者 に寸法上の誤差が生じ易いため、ヒステリシストルクにバラツキが生じて信頼性 を低下させている。しかも、寸法上の誤差を考慮してマグネット２の外周とヒス 板６の内周との間のクリアランス７を若干大きくしなければならないので、外形 寸法が大きくなり小型化を妨げている。さらにヒス板６が必要であることにより 部品点数が多くなり、それだけ構造が複雑になるなどの欠点がある。

【０００５】 一方、比較的小型で低い衝撃を緩衝する部分に使用されるショックアブソーバ として、図８に示すものがある。この図において、８はスラスト軸を示し、この スラスト軸８の下端部に押さえ板９が装着されている。１０は有底筒状で上端部 を開口したケーシングを示し、その内部には、コイルスプリング１１が底面上に 立設して収容され、このコイルスプリング１１上に押さえ板９が一体に載置した 状態でケーシング１０の内部に収容されている。また、ケーシング１０上端部の 開口は蓋体１２によって閉塞され、スラスト軸８は蓋体１２に設けた透孔１３を 貫通して上方に臨出しており、押さえ板９はコイルスプリング１１によって常時 上側に向かって付勢されている。

【０００６】 このように構成されたショックアブソーバによれば、スラスト方向の低い衝撃 がスラスト軸８に負荷された場合、この負荷は押さえ板９を介してコイルスプリ ング１１に伝わり、コイルスプリング１１の弾性によって衝撃を吸収して緩衝す ることができる。しかし、この種のショックアブソーバでは、その構造上バネ定 数や寸法精度にバラツキが生じ易い。このため、衝撃緩衝度のバラツキが大きく なるとともに、スラスト軸８への負荷を解除した場合の復帰動作がコイルスプリ ング１１の弾性復帰力により急激になされるので、緩やかな復帰を望む箇所への 使用が制限される欠点を有している。しかも、コイルスプリング１１が必要であ ることにより部品点数が多くなり、それだけ構造が複雑になるなどの欠点がある 。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

従来のトルクリミッターは、煩雑で長時間にわたる作業によって製造しなけれ ばならないので、コストアップを招く結果になるとともに、寸法上の誤差が生じ 易くヒステリシストルクにバラツキが生じて信頼性を低下させている。しかも、 寸法上の誤差を考慮してマグネットの外周とヒス板の内周との間のクリアランス を若干大きくしなければならないため、外形寸法が大きくなり小型化を妨げてい る。さらに、部品点数が多くなるので、それだけ構造が複雑になる欠点を有して いる。一方、従来のショックアブソーバは、機械的に構成されているので、衝撃 緩衝度のバラツキが大きくなる。また、スラスト軸への負荷を解除した場合の復 帰動作がコイルスプリングの弾性復帰力により急激になされるので、緩やかな復 帰を望む箇所への使用が制限される。さらに部品点数が多くなるので、それだけ 構造が複雑になる欠点を有している。

【０００８】 そこで、本考案は、低コスト化、小型化および部品点数の削減による構造の簡 略化を達成するとともに、寸法精度および動作特性の向上を可能にして、信頼性 を向上させることができるヒステリシス発生装置を提供することを目的としてい る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するために、請求項１に記載の考案に係るヒステリシス発生装 置は、回転軸と、この回転軸に同時回転可能に設けた硬質磁性材プラスチックマ グネットと、この硬質磁性材プラスチックマグネットの外周との間にクリアラン スを設けた状態で該硬質磁性材プラスチックマグネットを収容した半硬質磁性材 プラスチックマグネット製のケーシングとを備え、前記硬質磁性材プラスチック マグネットの着磁パターンが、円周方向で隣り合い互いに異なる磁極が外周面に 臨んでいるとともに軸方向にのびる縦状着磁に設定されていることを特徴として いる。 また、前記目的を達成するために、請求項２に記載の考案に係るヒステリシス 発生装置は、スラスト軸と、このスラスト軸に設けた硬質磁性材プラスチックマ グネットと、この硬質磁性材プラスチックマグネットの外周との間にクリアラン スを設けた状態で該硬質磁性材プラスチックマグネットを収容した半硬質磁性材 プラスチックマグネット製のケーシングとを備え、前記硬質磁性材プラスチック マグネットの着磁パターンが軸方向で隣り合い互いに異なる磁極が外周面に臨ん でいる横状着磁に設定されていることを特徴としている。 さらに、前記目的を達成するために、請求項３に記載の考案に係るヒステリシ ス発生装置は、前記半硬質磁性材プラスチックマグネット製のケーシングの残留 磁束密度を２０００ガウス以上、保持力を２００〜６００エルステッドの範囲に している。

【００１０】 請求項１に記載の考案によれば、半硬質磁性材プラスチックマグネット製のケ ーシングに負荷がかかっていないときには、硬質磁性材プラスチックマグネット と半硬質磁性材プラスチックマグネット製のケーシングの間に生じるヒステリシ ストルクにより、回転軸の回転に伴なって硬質磁性材プラスチックマグネットも 同時に回転し、前記ヒステリシストルク以上の負荷が前記ケーシングにかかると 該ケーシングが空転する。つまり、ケーシングと硬質磁性材プラスチックマグネ ットが相対回転する。 請求項２に記載の考案によれば、スラスト軸に負荷がかかっていないときには 、硬質磁性材プラスチックマグネットと半硬質磁性材プラスチックマグネット製 のケーシングの間に生じるヒステリシス推力により、スラスト軸をケーシングの 軸方向の一方側に突出させた状態で停止させることができる。前記ヒステリシス 推力以上の負荷がスラスト軸にかかると、ヒステリシス推力に抗してスラスト軸 が軸方向に移動する。つまり、ケーシングと硬質磁性材プラスチックマグネット が軸方向に相対移動する。 請求項３に記載の考案によれば、半硬質磁性材プラスチックマグネット製のケ ーシングの残留磁束密度を２０００ガウス以上、保持力を２００〜６００エルス テッドの範囲にしていることで、ヒステリシス効果の大きいコギングレスで滑ら かな動作を得ることができる。

【００１１】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は請求項１に記 載の考案に係るヒステリシス発生装置の断面図であり、この図において、２０は 回転軸を示し、この回転軸２０には同時回転可能に硬質磁性材プラスチックマグ ネット２１が装着されている。２２はケーシングを示し、半硬質磁性材プラスチ ックマグネットによって筒状に成形され、硬質磁性材プラスチックマグネット２ １の外周との間に小さいクリアランス２３を設けた状態で該硬質磁性材プラスチ ックマグネット２１を収容している。２４，２５は側板でそれぞれ軸受部２４ａ ，２５ａを備え、回転軸２０を回転自在に支持している。

【００１２】 硬質磁性材プラスチックマグネット２１の着磁パターンは、図２に示すように 、円周方向で隣り合い互いに異なる磁極Ｎ，Ｓが外周面に臨んでいるとともに軸 方向にのびる縦状着磁に設定されている。このような着磁パターンは、図３（Ａ ）、（Ｂ）に示す着磁装置２８によって形成される。着磁装置２８は、図３（Ａ ）に示すように、硬質磁性材プラスチックマグネット２１の軸方向の長さに相当 する軸方向の長さをもつ複数の電気着磁ヨーク２８Ａ，２８Ａ…を着磁前の硬質 磁性材プラスチックマグネット２１の外周に配した電気式着磁構造または図３（ Ｂ）に示すように、硬質磁性材プラスチックマグネット２１の軸方向の長さに相 当する軸方向の長さをもつ複数の永久磁石着磁ヨーク２８Ｂ，２８Ｂ…を着磁前 の硬質磁性材プラスチックマグネット２１の外周に配した永久磁石式着磁構造の ものである。

【００１３】 他方、半硬質磁性材プラスチックマグネット製のケーシング２２の残留磁束密 度は２０００ガウス以上、保持力は２００〜６００エルステッドの範囲にしてい る。これにより、ヒステリシス効果の大きいコギングレスで滑らかな動作を得る ことができる。

【００１４】 このような構成であれば、半硬質磁性材プラスチックマグネット製のケーシン グ２２に負荷がかかっていないときには、硬質磁性材プラスチックマグネット２ １と半硬質磁性材プラスチックマグネット製のケーシング２２の間に生じるヒス テリシストルクにより、回転軸２０の回転に伴なって硬質磁性材プラスチックマ グネット２１も同時に回転し、前記ヒステリシストルク以上の負荷がケーシング ２２にかかると該ケーシング２２が空転する。つまり、ケーシング２２と硬質磁 性材プラスチックマグネット２１が相対回転して、トルクリミッターとしての機 能を発揮することができる。

【００１５】 請求項１に記載の考案によれば、ヒス板の使用を省略できるので、部品点数の 削減と構造の簡略化を達成して低コスト化を実現できる。また、ヒス板の使用が 省略されることによって、それだけ外形寸法が小さくなるため小型化を図れる。 また、硬質磁性材プラスチックマグネット２１と半硬質磁性材プラスチックマグ ネット製のケーシング２２は、射出成形などの成形手段によって形成することが できるので、煩雑で長時間にわたる作業が不要になり製造作業性が向上する。さ らに、成形手段によって形成できることは寸法精度が向上するので、動作特性を 向上させることができる。このため、ヒステリシストルクのバラツキを抑えて、 信頼性を向上させることができる。

【００１６】 つぎに、請求項２に記載の考案の一実施の形態を説明する。図４は請求項２に 記載の考案に係るヒステリシス発生装置の断面図であり、この図において、２６ はスラスト軸を示し、このスラスト軸２６には同時回転可能に硬質磁性材プラス チックマグネット２１が装着されている。２２はケーシングを示し、半硬質磁性 材プラスチックマグネットによって筒状に成形され、硬質磁性材プラスチックマ グネット２１の外周との間に小さいクリアランス２３を設けた状態で該硬質磁性 材プラスチックマグネット２１を収容している。２４，２５は側板でそれぞれ軸 受部２４ａ，２５ａを備え、スラスト軸２６を軸方向の移動および回転自在に支 持している。

【００１７】 硬質磁性材プラスチックマグネット２１の着磁パターンは、図５に示すように 、軸方向で隣り合い互いに異なる磁極Ｎ，Ｓが外周面に臨んでいる横状着磁に設 定されている。このような着磁パターンは、図６（Ａ）、（Ｂ）に示す着磁装置 ２９によって形成される。着磁装置２９は、図６（Ａ）に示すように、硬質磁性 材プラスチックマグネット２１が小さい隙間を有して挿入できる内径をもつ複数 の環状電気着磁ヨーク２９Ａ，２９Ａ…を着磁前の硬質磁性材プラスチックマグ ネット２１の外周に軸方向に所定の間隔を設けて配するとともに、鉄芯２９Ｃを 備えた電気式着磁構造または図６（Ｂ）に示すように、硬質磁性材プラスチック マグネット２１が小さい隙間を有して挿入できる内径をもつ複数の環状永久磁石 着磁ヨーク２９Ｂ，２９Ｂ…を着磁前の硬質磁性材プラスチックマグネット２１ の外周に軸方向に所定の間隔を設けて配するとともに、鉄芯２９Ｃを備えた永久 磁石式着磁構造のものである。

【００１８】 このような構成であれば、スラスト軸２６に負荷がかかっていないときには、 硬質磁性材プラスチックマグネット２１と半硬質磁性材プラスチックマグネット 製のケーシング２２の間に生じるヒステリシス推力により、スラスト軸２６をケ ーシング２２の軸方向の一方側に突出させた状態で停止させることができる。前 記ヒステリシス推力以上の負荷がスラスト軸２６にかかると、ヒステリシス推力 に抗してスラスト軸２６が軸方向に移動する。つまり、ケーシング２２と硬質磁 性材プラスチックマグネット２１が軸方向に相対移動して、ショックアブソーバ としての機能を発揮することができる。

【００１９】 請求項２に記載の考案によれば、コイルスプリングの使用を省略できるので、 部品点数の削減と構造の簡略化を達成して低コスト化を実現できる。また、硬質 磁性材プラスチックマグネット２１と半硬質磁性材プラスチックマグネット製の ケーシング２２は、射出成形などの成形手段によって形成することができるので 、煩雑で長時間にわたる作業が不要になり製造作業性が向上する。さらに、成形 手段によって形成できることは寸法精度が向上するので、動作特性を向上させる ことができる。特に、ヒステリシス推力によって衝撃が緩衝されるので、機械的 に構成されている従来のショックアブソーバと比較して、衝撃緩衝度のバラツキ を抑えて、信頼性を向上させることができる。また、スラスト軸２６への負荷を 解除した場合の復帰動作が緩やかになされるので、緩やかな復帰を望む箇所への 使用が可能になる。

【００２０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案は、低コスト化、小型化および部品点数の削減に よる構造の簡略化を達成するとともに、寸法精度および動作特性の向上を可能に して、信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の考案に係るヒステリシス発生
装置の実施の形態を示す断面図である。

【図２】着磁パターンを示す斜視図である。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は着磁パターン形成装置の
例を示す平面図である。

【図４】請求項２に記載の考案に係るヒステリシス発生
装置の実施の形態を示す断面図である。

【図５】着磁パターンを示す断面図である。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）は着磁パターン形成装置の
例を示す斜視図である。

【図７】従来のトルクリミッターを示す断面図である。

【図８】従来のショックアブソーバを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２０ 回転軸 ２１ 硬質磁性材プラスチックマグネット ２２ 半硬質磁性材プラスチックマグネット製のケーシ
ング ２３ クリアランス ２６ スラスト軸 Ｎ マグネットの磁極 Ｓ マグネットの磁極

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、この回転軸に同時回転可能に
   設けた硬質磁性材プラスチックマグネットと、この硬質
   磁性材プラスチックマグネットの外周との間にクリアラ
   ンスを設けた状態で該硬質磁性材プラスチックマグネッ
   トを収容した半硬質磁性材プラスチックマグネット製の
   ケーシングとを備え、前記硬質磁性材プラスチックマグ
   ネットの着磁パターンが、円周方向で隣り合い互いに異
   なる磁極が外周面に臨んでいるとともに軸方向にのびる
   縦状着磁に設定されていることを特徴とするヒステリシ
   ス発生装置。
2. 【請求項２】 スラスト軸と、このスラスト軸に設けた
   硬質磁性材プラスチックマグネットと、この硬質磁性材
   プラスチックマグネットの外周との間にクリアランスを
   設けた状態で該硬質磁性材プラスチックマグネットを収
   容した半硬質磁性材プラスチックマグネット製のケーシ
   ングとを備え、前記硬質磁性材プラスチックマグネット
   の着磁パターンが軸方向で隣り合い互いに異なる磁極が
   外周面に臨んでいる横状着磁に設定されていることを特
   徴とするヒステリシス発生装置。
3. 【請求項３】 前記半硬質磁性材プラスチックマグネッ
   ト製のケーシングの残留磁束密度は２０００ガウス以
   上、保持力は２００〜６００エルステッドの範囲である
   請求項１または請求項２に記載のヒステリシス発生装
   置。