JP3344905B2 - トルクリミッタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は，双方向又は一方向に
伝達される回転に伴う負荷トルクをそれぞれ設定値以下
に制限するトルクリミッタに関する。

【０００２】

【従来の技術】 一般に複写機、プリンタ、あるいはフ
ァクシミリ装置などの電子情報機器の給紙装置において
は、紙の二重送り防止機構などに双方向トルクリミッタ
を備えて、紙の二重送りを防ぐと共に、紙詰まりの場合
にも紙送り機構を逆転させて、容易に詰まった紙を除去
できる機構になっている。

【０００３】 比較的簡単な構成のこのような従来のト
ルクリミッタとして、コイルばねを内輪部材に巻装した
ものがある。そのトルクリミッタは図５（Ａ）に示すよ
うに、内輪部材１の外側に外輪部材２が設けられ、その
両輪間の空隙部に数ターンないしは１０ターン以下のコ
イルばね部材３が装着される。コイルばね部材３は、内
輪部材１の外面に巻き付けられており、コイルばね部材
３が内輪部材１と一緒に回転しないように、その両端の
フック３ａ，３ｂは外輪部材２の内側の２箇所に形成さ
れた係合溝２ａ、２ｂに係合されている。また、同図
（Ｂ）に示すようにコイルばね部材３の両端のフック３
ａ，３ｂを外輪部材２の内側の１箇所に形成した係合溝
２ａに係止したものもある。

【０００４】 内輪部材１に数ターンないしは１０ター
ン以下のコイルばね部材３をしっかりと巻き付けると、
その両端のフック３ａ，３ｂの開き角度、つまりフック
間の間隔はコイルばね部材３の内径、フック３ａ，３ｂ
の曲げ角度の加工公差があるため一定せず、ある程度の
範囲内でフック３ａ，３ｂの曲げ角度にバラツキが発生
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 従来の場合、図５
（Ａ）のような構造のものでは、一般にフック３ａと３
ｂ間の開き角度の一番小さいものを基準にして、係合溝
２ａ、２ｂを外輪部材２に形成するが、フック３ａと３
ｂ間の開き角度の大きなものほど回転方向の遊び、つま
りバックラッシュが大きくなってしまうという問題があ
る。

【０００６】 また、例えばフック３ａと３ｂ間の開き
角度の一番大きなものを基準にして、係合溝２ａ、２ｂ
を外輪部材２に形成したとすると、ある程度開き角度の
大きなものは無理やりに係止できるが、さらに開き角度
の小さいものは係止できず、組み立てが不可能のものも
ある。また無理やりに係止したものは、将来外れたりす
る事故が発生したり、設定トルク値からずれてしまうな
どの問題があるため、一般的にはフック３ａと３ｂ間の
開き角度の一番小さいものを基準ににしている。

【０００７】 図５（Ｂ）のような構造のものでも、前
述とまったく同じ問題が生じ、バックラッシュを避ける
ことは難しかった。

【０００８】 本発明はこのような従来問題とされてい
たバックラッシュのバラツキ及びコイルばね部材のバラ
ツキの範囲を小さくし得るトルクリミッタを提供するこ
とを目的としている。

【０００９】

【問題を解決するための手段】 前述のような問題を解
決するため、請求項１に係る発明は、内輪部材と、該内
輪部材に巻装されたコイルばね部材と、該コイルばね部
材の両端部のそれぞれのフックを係止し得る係止溝を内
側に備えた外輪部材と、該外輪部材に係止される円板状
のシールド部材とを備え、前記コイルばね部材が緩む方
向の回転時にトルクを発生させるトルクリミッタにおい
て、前記外輪部材の内側に備えられた前記係止溝は、前
記係止溝と係止溝との間の開き角度がそれぞれ異なるよ
うに３個以上形成され、これら前記係止溝のうちの隣接
する一対の係止溝に前記フックが係止されることを特徴
とするトルクリミッタを提供するものである。

【００１０】 前述のような問題を解決するため，請求
項２に係る発明は、内輪部材と、該内輪部材に巻装され
たコイルばね部材と、該コイルばね部材の両端部のそれ
ぞれのフックを係止し得る係止溝を内側に備えた外輪部
材と、該外輪部材に係止される円板状のシールド部材と
を備えたトルクリミッタにおいて、前記外輪部材の内側
に備えられた前記係止溝は、前記係止溝と係止溝との間
の開き角度がそれぞれ異なるように３個以上形成され、
前記係止溝と前記フックとが同じ係止溝内に適合して係
止されることを特徴とするトルクリミッタを提供するも
のである。

【００１１】

【００１２】 以下図面により本発明の各実施の形態に
ついて説明する。このトルクリミッタの第１の実施の形
態を示す図１において、図５に示した記号と同一の記号
は相当する部材を示すものとする。なお、図１（Ａ）、
（Ｂ）はコイルばね部材３のフック３ａと中心線による
縦断面および横断面を説明するものである。

【００１３】 管状の内輪部材１はその内壁が画成する
空間をシャフトなど（図示せず）が挿通する。内輪部材
１の肉厚部分にコイルばね部材３がしっかりと装着され
ている。内輪部材１と外輪部材２との間におけるコイル
ばね部材３が存在する空間には潤滑剤が封入されてお
り、外輪部材２及びシールド部材４が僅かな間隙を介し
て内輪部材１に対面する部分の一部にエアー溜まりとな
る環状の切欠部２Ａ、４Ａが形成されている。潤滑剤の
漏出を防ぐためのこれらエアー溜まりとなる環状の切欠
部２Ａ、４Ａは、内輪部材１と外輪部材２との間に形成
される間隙、あるいは内輪部材１とシールド部材４との
間に形成される間隙に比べて大きな空隙を与える。

【００１４】 前述のように内輪部材１の肉厚部分の外
径面に装着されたコイルばね部材３のフック３ａ，３ｂ
は、外輪部材２の内側に形成された係止部となる３個以
上の係止溝のいずれか一対の係止溝に係止される。これ
ら係止溝の配置に本発明の特徴があり、特に係止溝の開
き角度、又はそれらの間の間隔がそれぞれ異なるところ
に特徴がある。

【００１５】 この実施の形態では、外輪部材２の内側
に３個の係止溝２ａ，２ｂ，２ｃを備え、内輪部材１の
中心点からの係止溝２ｃと２ａ間の開き角度をθ１、係
止溝２ａと２ｂ間の開き角度をθ２，係止溝２ｂと２ｃ
間の開き角度をθ３とし、θ１＜θ２＜θ３となるよう
に係止溝２ａ，２ｂ，２ｃを形成する。これら開き角度
は隣接する係止溝と係止溝との間隔であるとも言える。
これら角度は、例えば、θ１がコイルばね部材３のフッ
ク３ａと３ｂの曲げ角度，つまりコイルばね部材３の円
筒面に対する起立角度のバラツキの範囲の最小付近に設
定され、θ２はそのバラツキの範囲をほぼ３分割した角
度だけθ１よりも大きく、またθ３はそのバラツキの範
囲のほぼ２／３の角度だけθ１よりも大きく設定され
る。

【００１６】 具体的に一例を述べると、多数のコイル
ばね部材３のフック３ａと３ｂの曲げ角度の全バラツキ
の範囲がほぼ９０度から９９度である場合には、θ１は
ほぼ９０度、θ２はほぼ９３度、θ３はほぼ９６度に設
定される。したがって、コイルばね部材３のフック３ａ
と３ｂの曲げ角度が９０〜９３度のものの場合には、フ
ック３ａを係止溝２ｃに係止させ、フック３ｂを係止溝
２ａに係止させる。また、コイルばね部材３のフック３
ａと３ｂの曲げ角度が９３〜９６度のものの場合には、
フック３ａを係止溝２ａに係止させ、フック３ｂを係止
溝２ｂに係止させる。さらに、コイルばね部材３のフッ
ク３ａと３ｂの曲げ角度が９６度以上のものの場合に
は、フック３ａを係止溝２ｂに係止させ、フック３ｂを
係止溝２ｃに係止させる。

【００１７】 このようにコイルばね部材３のフック３
ａと３ｂの曲げ角度に適合する開き角度θを与える隣合
う係止溝にそれぞれフックを係止させることにより、最
大の遊びを従来の場合のほぼ１／３程度にすることがで
きる。さらに、コイルばね部材３のフック３ａと３ｂの
曲げ角度のバラツキによる遊び小さくしたい場合には、
前述と同様な考え方で、係止溝の数を増やし、隣接する
係止溝間の開き角度の種類を増やせば良いことが分か
る。

【００１８】 このような構造のトルクリミッタの動作
については知られているから詳述しないが、この構造で
は、内輪部材１と外輪部材２とが相対的にいずれの方向
に回転しても、コイルばね部材３のフック３ａ、３ｂの
どちらかが係止溝を動いてコイルばね部材３を緩めるこ
とになる。したがって、コイルばね部材３の緩み状態に
おいて双方の回転方向のトルクを設定トルクに制限し、
それ以上のトルクに対しては内輪部材１と外輪部材２と
が相対的に回転する。

【００１９】 次に図２はこのトルクリミッタの第２の
実施形態を示す図であり、図１と同一の記号については
相当する部材を示すものとする。

【００２０】 この実施例が図１に示した実施例と異な
る点は、図１のトルクリミッタではコイルばね部材３の
フック３ａ、３ｂの円周方向前面が係止溝の壁面に当接
又は僅かな間隙を介して対面させたが、このトルクリミ
ッタではコイルばね部材３のフック３ａ、３ｂの円周方
向後面が係止溝の壁面を締めつけるように係止される点
である。このような構造では、コイルばね部材３の内輪
部材１に対する締めつけ力を調整することが可能であ
る。

【００２１】 内輪部材１と外輪部材２とが相対的にい
ずれの方向に回転しても、コイルばね部材３のフック３
ａ、３ｂが係止溝の壁で阻止されるから、フック３ａ、
３ｂは係止溝内で運動できず、したがってコイルばね部
材３は締められることになる。このトルクリミッタでは
コイルばね部材３の締まった状態で双方の回転方向のト
ルクを設定トルクに制限し、それ以上のトルクに対して
は内輪部材１と外輪部材２とが相対的に回転する。

【００２２】 この実施例においては、コイルばね部材
３のフック３ａと３ｂの曲げ角度，つまりコイルばね部
材３の円筒面に対する起立角度のバラツキに対する隣接
する係止溝の開き角度θの設定の方法が図１のものとは
異なる。

【００２３】 具体的に一例を述べると、多数のコイル
ばね部材３のフック３ａと３ｂの曲げ角度の全バラツキ
の範囲がほぼ９０度から９９度である場合には、θ１は
ほぼ９３度、θ２はほぼ９６度、θ３はほぼ９９度に設
定される。したがって、コイルばね部材３のフック３ａ
と３ｂの曲げ角度が９０〜９３度のものの場合には、フ
ック３ａを係止溝２ｃに係止させ、フック３ｂを係止溝
２ａに係止させる。また、コイルばね部材３のフック３
ａと３ｂの曲げ角度が９３〜９６度のものの場合には、
フック３ａを係止溝２ａに係止させ、フック３ｂを係止
溝２ｂに係止させる。さらに、コイルばね部材３のフッ
ク３ａと３ｂの曲げ角度が９６〜９９度のものの場合に
は、フック３ａを係止溝２ｂに係止させ、フック３ｂを
係止溝２ｃに係止させる。

【００２４】 このようにコイルばね部材３のフック３
ａと３ｂの曲げ角度に適合する開き角度θを与える隣合
う係止溝にそれぞれフックを係止させているので、コイ
ルばね部材３の内輪部材１に対する締めつけ力のバラツ
キをほぼ従来の１／３程度にでき、締めつけ力のバラツ
キの小さなトルクリミッタを得ることができるばかりで
なく、コイルばね部材３の締めつけ力を選択できる。ま
た、コイルばね部材３のフック３ａと３ｂの曲げ角度の
バラツキによる締めつけ力のバラツキをさらに小さくし
たい場合には、前述と同様な考え方で、係止溝の数を増
やし、隣接する係止溝間の開き角度の種類を増やせば良
い。

【００２５】 図３はこのトルクリミッタの第３の実施
形態を示す図であり、図１及び図２と同一の記号につい
ては相当する部材を示すものとする。なお、図３
（Ａ）、（Ｂ）はコイルばね部材３のフック３ａと中心
線による横断面および縦断面を説明するものである。

【００２６】 この実施例が図１及び図２に示した実施
例と異なる点は、外輪部材２の内周に沿って形成された
溝幅がそれぞれ異なる複数の係止溝の内、フック３ａと
３ｂ間に適合する溝幅をもつ同一角度の係止溝内に前記
フックを係止させるところにある。このような構造で
は、図２のものと同様にコイルばね部材３の内輪部材１
に対する締めつけ力を調整することが可能であり、締め
つけ力のバラツキの範囲を小さくできる。

【００２７】 この実施例では、前記実施例とは違っ
て、外輪部材２の内側面に形成された係止溝２ａ、２
ｂ、２ｃの溝幅を内輪部材１の中心点からのそれぞれ開
き角度θ１、θ２、θ３で表示する。ここで、θ１＜θ
２＜θ３となるように係止溝２ａ，２ｂ，２ｃの溝幅を
決める。

【００２８】 具体的に一例を述べると、多数のコイル
ばね部材３のフック３ａと３ｂの曲げ角度などのバラツ
キの全範囲がほぼ８５度から９５度である場合には、θ
１はほぼ８８度、θ２はほぼ９１度、θ３はほぼ９５度
に設定される。したがって、コイルばね部材３のフック
３ａと３ｂの曲げ角度が８５〜８８度のものの場合に
は、フック３ａと３ｂの双方をを係止溝２ａに係止させ
る。また、コイルばね部材３のフック３ａと３ｂの曲げ
角度が８８〜９１度のものの場合には、フック３ａと３
ｂを係止溝２ｂに係止させる。さらに、コイルばね部材
３のフック３ａと３ｂの曲げ角度が９１〜９５度のもの
の場合には、フック３ａ、３ｂを係止溝２ｃに係止させ
る。

【００２９】 このようにコイルばね部材３のフック３
ａと３ｂの曲げ角度に適合する開き角度θの溝幅をもつ
係止溝に双方のフックを係止させているので、コイルば
ね部材３の内輪部材１に対する締めつけ力のバラツキを
ほぼ従来の１／３程度にでき、締めつけ力のバラツキの
小さな又は締めつけ力の調整されたトルクリミッタを得
ることができるばかりでなく、コイルばね部材３の締め
つけ力を選択できる。また、コイルばね部材３のフック
３ａと３ｂの曲げ角度のバラツキによる締めつけ力のバ
ラツキをさらに小さくしたい場合には、前述と同様な考
え方で、種々の溝幅を有する係止溝の数を増やせば良
い。

【００３０】 この実施の形態のトルクリミッタは、内
輪部材１と外輪部材２とが相対的にいずれの方向の回転
に対してもコイルばね部材３は締め付けることになる。
したがって、コイルばね部材３の締まった状態で双方の
回転方向のトルクを設定トルクに制限し、それ以上のト
ルクに対しては内輪部材１と外輪部材２とが相対的に回
転する。

【００３１】 次に図４に示すトルクリミッタの第４の
実施形態は、図３の実施の形態がコイルばね部材３の締
まった状態で双方の回転方向のトルクを設定トルクに制
限するのに対し、コイルばね部材３の緩んだ状態で双方
の回転方向のトルクを設定トルクに制限するものであ
る。図１、図２及び図３と同一の記号については相当す
る部材を示すものとする。

【００３２】 図３に示したトルクリミッタとの構造上
の差異は、図３のものがコイルばね部材３のフック３
ａ、３ｂの円周方向後面が同一係止溝の壁面を締めつけ
るように係止されるのに対し、この第４の実施形態では
コイルばね部材３のフック３ａ、３ｂの円周方向前面が
同一係止溝の壁面を締めつけるように係止されるところ
にあり、他は前述と同様であるので説明を省略する。

【００３３】 なお、この発明は内輪部材に装着される
コイルばね部材が２個以上の場合にも同様に適用でき、
装着されるコイルばね部材３のフックの曲げ角度のバラ
ツキによって係止溝を選択できるので、非常に有効であ
る。

【００３４】 また、内輪部材としてシャフトを用い、
そのシャフトに直接コイルばね部材を装着しても良い。
さらにまた、内輪部材として通常の構造のワンウェイク
ラッチを用いて、一方向性トルクリミッタとしても勿論
良い。

【００３５】

【発明の効果】 以上述べたように，請求項１と請求項
４の本発明によれば，バックラッシュのバラツキの小さ
いトルクリミッタを提供でき、また請求項２と請求項３
の本発明によれば，コイルばね部材の締めつけ力を調整
できると共に、そのバラツキの小さいトルクリミッタを
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るトルクリミッタの第１の実施形
態を示す図である。

【図２】 本発明に係るトルクリミッタの第２の実施形
態を示す図である。

【図３】 本発明に係るトルクリミッタの第３の実施形
態を示す図である。

【図４】 本発明に係るトルクリミッタの第４の実施形
態を示す図である。

【図５】 従来のトルクリミッタを説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１・・・内輪部材 ２・・・外輪部材 ２Ａ・・・外輪部材２の切欠部（エアー溜まり） ２ａ，２ｂ・・・係止溝 ３・・・コイルばね部材 ３ａ，３ｂ・・・各コイルばね部材のフック ４・・・シールド部材 ４Ａ・・・シールド部材切欠部（エアー溜まり）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−301248（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−259877（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−101126（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 7/02 - 7/04 B65H 3/52 330

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内輪部材と、該内輪部材に巻装されたコ
   イルばね部材と、該コイルばね部材の両端部のそれぞれ
   のフックを係止し得る係止溝を内側に備えた外輪部材
   と、該外輪部材に係止される円板状のシールド部材とを
   備え、前記コイルばね部材が緩む方向の回転時にトルク
   を発生させるトルクリミッタにおいて、 前記外輪部材の内側に備えられた前記係止溝は、前記係
   止溝と係止溝との間の開き角度がそれぞれ異なるように
   ３個以上形成され、これら前記係止溝のうちの隣接する
   一対の係止溝に前記フックが係止されることを特徴とす
   るトルクリミッタ。
2. 【請求項２】 内輪部材と、該内輪部材に巻装されたコ
   イルばね部材と、該コイルばね部材の両端部のそれぞれ
   のフックを係止し得る係止溝を内側に備えた外輪部材
   と、該外輪部材に係止される円板状のシールド部材とを
   備えたトルクリミッタにおいて、 前記外輪部材の内側に備えられた前記係止溝は、前記係
   止溝と係止溝との間の開き角度がそれぞれ異なるように
   ３個以上形成され、前記係止溝と前記フックとが同じ係
   止溝内に適合して係止されることを特徴とするトルクリ
   ミッタ。