JP3193026U

JP3193026U - トルクリミッター

Info

Publication number: JP3193026U
Application number: JP2014003486U
Authority: JP
Inventors: 永宮路; 平林　晃一郎; 晃一郎平林; 隆之松井
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2024-07-02

Abstract

【課題】トルク遮断値が部品精度のバラツキに影響されにくく、トルク遮断値の高いトルクリミッターを提供する。【解決手段】第１の回転部材１０と、第１の回転部材とは別個に回転可能な第２の回転部材２０と、第１の回転部材と第２の回転部材との間に伝達される回転力を断続する板バネ３０（回転力断続手段）とを備えたトルクリミッター１Ａにおいて、板バネは凸部３３を有し、第２の回転部材の凸部への対向面には凸部に対応する凹部２３が形成され、凹部２３と凸部３３は、回転力の伝達時に、それぞれに形成された傾きの等しい斜面どうしが当接する。三角形状の凸部の寸法にバラツキがあっても、当接する凸部と凹部の斜面どうしが常に一定であり、トルク遮断値が安定する。また、凸部が凹部の溝から抜け出る直前の状態でも、一定の角度で接触するので、トルク遮断値が低下することもない。【選択図】図１

Description

本考案は、トルクの伝達機構に用いられるトルクリミッターに関する。

設定した上限値を超えたトルクの伝達を防止するトルクリミッターが知られている。この種のトルクリミッターとしては、トルクを伝達したり遮断したりするトルク断続部にボールプランジャーを用いたものが知られている（特許文献１等）。ボールプランジャーを用いたトルクリミッターは、例えば同軸的に組まれた２つの回転部材の互いの対向面である内周面および外周面の一方側に凹部を形成し、この凹部に対向する他方側に、付勢部材で付勢された状態で凹部に嵌合するボール（凸部）を設け、上限値、すなわちトルク遮断値を超えるトルクが入力されるとボールが凹部から抜け出て回転部材が空転し、トルク伝達が遮断される構造となっている。

特開２０００−１９９５３０号公報

ボールプランジャーを用いた従来のトルクリミッターのトルク断続部は、上記のように、ボールと、このボールが嵌合する球面状の凹部との組み合わせとなっている。しかし、このような構造では、形状や寸法の精度、すなわち部品精度のバラツキに起因してトルク遮断値がばらつきやすいという問題、およびボール又は凸部が凹部を上がっていく際、互いの接触角度が小さく変化し、トルク遮断値を大きくすることが難しいという問題が生じていた。

本考案は上記事情に鑑みてなされたものであり、トルク遮断値が部品精度のバラツキに影響されにくく、トルク遮断値の高いトルクリミッターを提供することを目的とする。

本考案のトルクリミッターは、第１の回転部材と、前記第１の回転部材とは別個に回転可能な第２の回転部材と、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間に伝達される回転力を断続する回転力断続手段とを備えたトルクリミッターであって、前記回転力断続手段は凸部または凹部を有し、該凸部または凹部に対向する前記第１の回転部材または前記第２の回転部材には、該凸部または凹部に対応する凹部または凸部が設けられ、相対する前記凸部と前記凹部、または前記凹部と前記凸部は、前記回転力の伝達時に、それぞれに形成された傾きの等しい斜面どうしが当接することを特徴とする（請求項１）。

本考案によれば、凸部および凹部の傾きが等しい斜面どうしを当接させるため、三角形状の凸部の寸法にバラツキがあったとしても、当接する凸部と凹部の斜面どうしが常に一定であり、トルク遮断値を安定した一定値とすることができる。また、凸部が凹部の溝から抜け出る直前の状態でも、斜面どうしは一定の角度で接触する状態が続くので、トルク遮断値を低下させることもない。その結果、トルク遮断値の高いトルクリミッターを得ることができる。

本考案では、前記斜面は平坦である形態を含む（請求項２）。
また、本考案では、前記凸部および前記凹部の断面形状が三角形状である形態を含む（請求項３）。
また、本考案では、前記凸部および前記凹部の断面形状が台形状である形態を含む（請求項４）。
また、本考案では、前記凸部および前記凹部は円錐状または円錐台形状に形成されている形態を含む（請求項５）。

本考案によれば、トルク遮断値が部品精度のバラツキに影響されにくく、トルク遮断値の高いトルクリミッターが提供されるといった効果を奏する。

本考案の第１実施形態に係るトルクリミッターの分解斜視図である。同トルクリミッターの縦断面図である。同トルクリミッターの一部横断面図であって、回転力断続手段を示す図である。第１実施形態の回転力断続手段の作用を示す断面図である。第１実施形態の回転力断続手段の変形例を示す（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。本考案の第２実施形態に係るトルクリミッターの横断面図である。同トルクリミッターの一部横断面図であって、回転力断続手段を示す図である。

以下、図面を参照して本考案の実施形態を説明する。
［１］第１実施形態
図１は第１実施形態に係るトルクリミッター１Ａの分解状態を示しており、図２はトルクリミッター１Ａの縦断面図である。このトルクリミッター１Ａは、第１の回転部材１０と、第２の回転部材２０と、板バネ３０（回転力断続手段）とが同軸的に組み込まれて構成されるもので、第２の回転部材２０に上から板バネ３０が外側に装着され、さらにその上から第１の回転部材１０が外側に装着されて組み立てられる。

第１の回転部材１０は、出力軸装着部１１、円盤部１２、外側円筒部１３および複数の係止爪１４を有している。

出力軸装着部１１は、円柱の側面の対向する２面を軸方向に沿って平行に切除した形状を有し、図示せぬ被駆動側の回転軸に嵌合して接続される。円盤部１２の裏面には下方に突出する複数の突起１２１（図２参照）が形成されており、これら突起１２１は、板バネ３０に形成されている各切欠き３１２に嵌合させられる。円盤部１２の周縁からは軸方向下方に延在する外側円筒部１３が形成され、外側円筒部１３の下端に、複数の係止爪１４が周方向に等間隔をおいて形成されている。図２に示すように、係止爪１４の下側の先端部には内側に突出する鉤状の係合部１４１が形成されている。第１の回転部材１０は、係合部１４１が、第２の回転部材２０のフランジ部２２１の周縁に引っ掛かることで、第２の回転部材２０から抜け止めされた状態に組まれる。

板バネ３０は、弾性を有するバネ鋼等の板材を材料としてプレス加工により作製されている。板バネ３０は、上側の環状板部３１を有しており、この環状板部３１の外縁から、周方向に等間隔をおいて形成された複数の長方形状の腕部３２が折り曲げ加工されて下方に延びている。腕部３２は環状板部３１に対して直角ではなく僅かに内側に折り曲げられており、その折り曲げ角度は例えば９２°〜９５°とされている。環状板部３１の軸心には円形状の孔３１１が形成されており、この孔３１１の内縁には複数の上記切欠き３１２が形成されている。

図２に示すように、板バネ３０は腕部３２が第２の回転部材２０における内側円筒部２１の外側に近接して配設され、腕部３２の内面は、第２の回転部材２０の内側円筒部２１の外周面に対向する。腕部３２の内面には、内側に突出する凸部３３がプレス加工により形成されている。凸部３３は軸方向に沿って断面角状の頂部３３１（図３参照）が延びる山型状であって、軸方向に直交する横断面の形状が、図３に示すように二等辺三角形状に形成されている。凸部３３は、頂部３３１の両側に等しい幅の平坦な斜面３３２が形成されてなるもので、内面に対する斜面の角度θ１（図４（ｂ）参照）は、例えば４５°〜６５°に設定される。

第２の回転部材２０は、上記内側円筒部２１を有している。内側円筒部２１の、板バネ３０の腕部３２の内面に対向する外周面には、軸方向に延びる複数の溝状の凹部２３が周方向に等間隔をおいて形成されている。図３に示すように、凹部２３は軸方向に直交する横断面の形状が二等辺三角形状で、軸方向に延びる底部２３１（図４（ａ）参照）の両側に等しい幅の平坦な斜面２３２が形成されている。

図３に示すように、凹部２３と凸部３３は互いに対応した形状・寸法であって、凹部２３内に凸部３３がぴったりと当接して嵌合することが可能なように形成されている。すなわち、左右の斜面２３２，３３２が互いに当接する。したがって、凹部２３の斜面２３２の傾斜角度θ２（図４（ｂ）参照）は、凸部３３の斜面の傾斜角度θ１に等しい。この場合、凹部２３の数は腕部３２、すなわち凸部３３の数よりも多く、板バネ３０が第２の回転部材２０に装着された状態では、全ての凸部３３がいずれかの凹部２３に嵌合するようになされている。

内側円筒部２１の底部にはフランジ部２２１が形成され、このフランジ部２２１の下面の中心には各柱状の入力軸装着部２２が形成されている。入力軸装着部２２には駆動側の図示せぬ駆動側の回転軸が嵌合して接続される。

図２に示すようにトルクリミッター１Ａを組み立てると、板バネ３０の腕部３２は、凸部３３が第２の回転部材２０の内側円筒部２１の凹部２３に嵌合し、この状態において腕部３２は軸方向と概ね平行、すなわち環状板部３１から略９０°に折れ曲がった状態となる。上記のように腕部３２は直角を超えて内側に折り曲げられているので、凸部３３は凹部２３内に弾性的に圧接して嵌合する。

一方、板バネ３０の切欠き３１２に突起１２１が嵌合し、これによって板バネ３０が第１の回転部材１０と一体となって回転可能になる。また、第１の回転部材１０は、係止爪１４の先端部の係合部１４１が第２の回転部材２０のフランジ部２２１の周縁に対し引っ掛かった状態となり、第１の回転部材１０が第２の回転部材２０とは別個に回転可能で、かつ、第２の回転部材２０から軸方向に分離しない構造となる。

以上が第１実施形態のトルクリミッター１Ａの構成であり、次いでこのトルクリミッター１Ａの作用について説明する。

第２の回転部材２０に、入力軸装着部２２を介して一方向に回転させるトルクが入力される。すると、第２の回転部材２０の凹部２３に嵌合している凸部３３を介して、凸部３３が形成されている板バネ３０にトルクが伝わり、板バネ３０とともに第１の回転部材１０が回転する。なお、第１の回転部材１０側を入力側とし、第２の回転部材２０を出力側としても同様の作用を得ることができるが、ここでは上記のように第２の回転部材２０側を入力側とする。

図３に示すように、第２の回転部材２０からのトルクＴは、凹部２３における反回転方向側の斜面２３２（２３２ａ）から、この斜面２３２（２３２ａ）に当接している凸部３３の斜面３３２（３３２ａ）に伝わることで腕部３２を介して板バネ３０に伝わり、板バネ３０とともに第１の回転部材１０が回転する。このトルク伝達状況から、トルクがしだいに大きくなった場合、図４（ａ）に示すように相対的に凸部３３が凹部２３から反回転方向にずれて斜面３３２ａが摺接しながら斜面２３２ａを上っていく。この動作は、腕部３２が外側に広がるように弾性変形することで起こる。

そして設定されているトルク遮断値にトルクが達すると、凸部３３は凹部２３を乗り越える。これにより第２の回転部材２０からのトルクが板バネ３０に伝達されず、トルクが遮断されて第２の回転部材２０は空転する。また、凸部３３が再びいずれかの凹部２３に嵌合した際においてトルクがトルク遮断値に達していなかった時には、凹部２３への凸部３３の嵌合状態が保持されてトルクの伝達が再開される。

本実施形態によれば、トルク断続部を構成する第２の回転部材２０側の凹部２３と板バネ３０側の凸部３３は断面形状が三角形状であって、回転方向に傾きが等しい斜面２３２，３３２どうしを当接させている。このため、例え三角形状の凸部３３の寸法にバラツキがあったとしても、凹部２３と凸部３３の斜面２３２，３３２どうしが等しい角度で当接しているため、トルク遮断値を安定した一定値とすることができる。また、トルクが大きくかかり、図４（ｂ）に示すように凸部３３が凹部２３の溝から抜け出る直前の状態でも、斜面２３２，３３２どうしは一定角度で当接し、トルク遮断値を低下させることもない。その結果、トルク遮断値を高いものとすることができる。

図５は、上記凹部２３および凸部３３の変形例を示している。
図５においては、凹部２３および凸部３３は、それぞれ底部２３１および頂部３３１が平坦面に形成された断面形状が台形状であり、嵌合した状態でそれら底部２３１および頂部３３１が当接するとともに、互いに等しい角度に形成された両側の平坦な斜面２３２，３３２どうしが当接する構成となっている。

図５に示した凹部２３および凸部３３においても、等しい角度の斜面２３２，３３２どうしが当接するため、トルク遮断値が安定し、また、トルク遮断値の高いトルクリミッターを得ることができるという効果が得られる。

［２］第２実施形態
図６は、本考案の第２実施形態に係るトルクリミッター１Ｂを示している。このトルクリミッターは、外側の円筒状の第１の回転部材５０と内側の第２の回転部材６０とが別個に回転可能に組まれ、これら回転部材５０，６０の互いの回転力の伝達・遮断が、ボールプランジャー式に近似する回転力断続手段によってなされるものである。

第１の回転部材５０は円筒状に形成されており、中心の貫通孔５０１に、第２の回転部材６０が同軸的に挿入されている。図７に示すように、第２の回転部材６０の、第１の回転部材５０の内周面に対向する外周面には、複数（ここでは３つ）の凹部６１が等間隔をおいて形成されている。これら凹部６１の内面形状は円錐状に形成され、すなわちその内面は円錐状の斜面６１１に形成されている。

一方、第１の回転部材５０の、第２の回転部材６０の外周面に対向する内周面には、各凹部６１に対応する複数のピン（凸部）５１が配設される。これらピン５１はボールプランジャーのボールに代わるもので、内周側に向かうにしたがって縮径する円錐台形状に形成され、すなわちその外面は円錐状の斜面５１１に形成されている。ピン５１は、第１の回転部材５０に形成された径方向に延びる装着孔５５内の内周側に配設されるとともに、装着孔５５に挿入されてバネ座５６に支持されたバネ５７により、装着孔５５に沿って第２の回転部材６０方向に付勢されている。

ピン５１と凹部６１とは互いに対応した形状・寸法であって、凹部６１内にピン５１がぴったりと当接して嵌合することが可能なように形成されている。すなわち、その嵌合状態で、互いの円錐状の斜面５１１，６１１は等しい角度となっており、互いに当接する。各ピン５１はバネ５７で付勢されることで第１の回転部材５０の内周面から突出し、各凹部６１内に弾性的に圧接して嵌合する。

第２実施形態では、例えば第２の回転部材６０に回転トルクが入力されると、第２の回転部材６０の凹部６１に嵌合しているピン５１を介して第１の回転部材５０にトルクが伝わって第１の回転部材５０が回転する。そして、トルクが大きくなるとバネ５７の付勢力に抗してピン５１が摺接しながら凹部６１の斜面６１１を上っていき、設定されているトルク遮断値にトルクが達すると、ピン５１は凹部６１を乗り越える。これにより第２の回転部材６０から第１の回転部材５０へのトルクの伝達が遮断され、第２の回転部材６０は空転する。また、ピン５１が再びいずれかの凹部６１に嵌合した際においてトルクがトルク遮断値に達していなかった時には、凹部６１へのピン５１の嵌合状態が保持されてトルクの伝達が再開される。

第２実施形態においても、ピン５１と凹部６１の傾きが等しい斜面５１１，６１１どうしを当接させているため、上記第１実施形態と同様に、ピン５１の寸法にバラツキがあったとしてもトルク遮断値を安定した一定値とすることができるとともに、トルク遮断値を高いものとすることができるという効果が得られる。

以上、実施形態を用いて本考案を説明したが、本考案の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本考案の技術的範囲に含まれ得ることが、実用新案登録請求の範囲の記載から明らかである。

１Ａ，１Ｂ…トルクリミッター
１０，５０…第１の回転部材
２０，６０…第２の回転部材
２３、６１…凹部
２３２，６１１…凹部の斜面
３０…板バネ（回転力断続手段）
３３…凸部
３３２…凸部の斜面
５１…ピン（凸部）
５１１…ピンの斜面

Claims

第１の回転部材と、
前記第１の回転部材とは別個に回転可能な第２の回転部材と、
前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間に伝達される回転力を断続する回転力断続手段とを備えたトルクリミッターであって、
前記回転力断続手段は凸部または凹部を有し、該凸部または凹部に対向する前記第１の回転部材または前記第２の回転部材には、該凸部または凹部に対応する凹部または凸部が設けられ、
相対する前記凸部と前記凹部、または前記凹部と前記凸部は、前記回転力の伝達時に、それぞれに形成された傾きの等しい斜面どうしが当接すること
を特徴とするトルクリミッター。
前記斜面は平坦であることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッター。
前記凸部および前記凹部の断面形状が三角形状であることを特徴とする請求項２に記載のトルクリミッター。
前記凸部および前記凹部の断面形状が台形状であることを特徴とする請求項２に記載のトルクリミッター。
前記凸部および前記凹部は円錐状または円錐台形状に形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ー。