JP3592984B2 - 一方向性トルクリミッタ及び一方向性トルクヒンジ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方向性トルクリミッタ及び一方向性トルクヒンジに関し、特に数キログラムから数十キログラムの物体または蓋状の物体を本体に対して任意の傾斜角などの位置に停止させる一方向性トルクヒンジと、これを構成する一方向性トルクリミッタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の一方向性トルクリミッタとしては、従来から知られる構造として、シャフトに一方向性クラッチを嵌合させて、この一方向性クラッチの出力側にコイルバネを巻き付けるなどして、摩擦力を発生させる構造のものが知られている。
【０００３】
この従来の一方向性トルクリミッタ又は一方向性トルクヒンジは、２種類のユニットを組み合わせて製作するため複雑な構造であり、各構成部品とそれらを組み立てるためにかなりの製作工数を必要としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、一方向性トルクリミッタ又は一方向性トルクヒンジにおいて、効率的な組立ができる構造を提案することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明では、以下の手段を提案するものである。すなわち、
一方向性トルクリミッタであってその構成要素は：
外輪とこの外輪の内側にくさび空間を有し、このくさび空間に転動体と、弾性体を備えて、シャフトを中心に挿通して受け入れて、一方向のみトルク伝達でき、反対方向では空転する一方向性クラッチと；
この一方向性クラッチの外輪の外周に係合する鋼製のリングと；
このリングの外周に巻かれるコイルばねで一端はおりまげ部を備え、他端は自由端部となるコイルバネと；
一端に開口部を有するハウジングであって、これらの一方向性クラッチとリングとコイルバネとを収納するとともに、前記コイルバネの外周を案内する円弧案内部と、前記コイルバネのおりまげ部を収納係止する長円溝を備えるハウジングと；
このハウジングの開口部を閉じるためのふたとからなり、
このハウジングの内側にその構成要素をすべてはめ込んで構成され、
入力トルクの一方向では前記ハウジングに対して設定値のトルクを発生し、この入力トルクと反対の方向では前記ハウジングに対して空転することを特徴とする一方向性トルクリミッタを提案するものである。
【０００６】
また、第２の手段として円弧案内部が等角度に３個形成されていることを提案するものである。
【０００７】
また、第３の手段として、一方向性クラッチを方向性が互いに反対方向の上記の一方向性トルクリミッタの一対を対面して配設し、これらのトルクリミッタにシャフトを挿通させてなる一方向性トルクヒンジを提案するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態を示す図である。この一方向性トルクリミッタ１の構造は、シャフト７を中心に同心円状に形成されるものであり、ハウジング２の内側に、一方向性クラッチ３、リング４、コイルバネ５、ふた６が順次はまり込む構造である。
【０００９】
図２は、本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態の横断面図である。この一方向性トルクリミッタ１は、ハウジング２の内側にその構成要素をすべてはめ込んで構成されて、ハウジング２の円周部２２６の円溝部２３０にふた６の縁部６６６をそれぞれの弾性力を利用して嵌合される。ハウジング２には、中心穴部２２１が形成され、ふた６にも中心穴部６６１が形成されており、これらの中心穴部２２１と中心穴部６６１との間を挿通するようにシャフト７が配設される。このシャフト７の周りを囲む位置に一方向性クラッチ３のローラ３３１を配設する。一方向性クラッチ３の外輪３００は、リング４の内周が被さる。そして、リング４の外周にはコイルバネ５が被さり、そのおりまげ部５５１は、ハウジング２の長円溝２２５に係合する。
【００１０】
図３及び図４は本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態におけるハウジングを示す図であり、図３はその平面図であり、図４はその側面断面図である。以下図３と図４の双方を参照して説明する。このハウジング２は、プラスチック製のつぼの形状であり、中央穴部２２１の開いた円状の底面部２２２とこれに連なる円柱状の縁を有する円周部２２６と、他方の面が開口部２３１となる。円周部２２６の内側端部には、円溝部２３０が一様に設けられる。円周部２２６には、互いに向かい合った位置に２個のフランジ部２２４を張り出すように設けられる。このフランジ部２２４には取り付け穴２２３が設けられており、取付対象の物体にこれら２箇所の取り付け穴２２３にネジ等を通して固定するものである。底面部２２２には、円弧案内部２２７が固定縁部２２８によりその両側を固定されるように垂直に立つ。この円弧案内部２２７と固定縁部２２８はほぼ等角度間隔で３組設けられ、その間隔部２２９には長円溝２２５が埋設される。
【００１１】
円弧案内部２２７は、ほぼ等角度に３分割してあり、この３分割の構造は、比較的肉薄の間隔部２２９が中心穴部２２１に対してハウジング２を全面通過する線を形成しないため、２分割や４分割と比較して機械的バランスに優れる。
【００１２】
長円溝２２５については、コイルバネ５のおりまげ部５５１が適当なすきまをもって摺動係止できる形状寸法に選定する。したがって、長円溝２２５の幅は、おりまげ部５５１の直径よりやや大きい値とする。そして、コイルバネ５のバネ定数の幅広い設計に対応するして、ハウジング２を標準化するため、複数の長円溝２２５の寸法を多種類にしておくと経済的で都合がよい。
【００１３】
図５及び図６は、本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態における他のハウジングを示す図であり、図５はその平面図であり、図６はその側面断面図である。以下図５と図６の双方を参照して説明する。このハウジング２は、中心穴部２２１、底面部２２２、長円溝２２５、円周部２２６、円弧案内部２２７、固定縁部２２８、円溝部２３０、開口部２３１については図３及び図４に示すハウジングと同様である。ただし、取付穴２２３とフランジ部２２４がこのハウジングにはなく、回転止め突出部２３５が２箇所に設けられている。この２個の回転止め突出部２３５が、ハウジング２を取り付けるときに、取付対象の物体に係止するものである。
【００１４】
以上説明したハウジング２は、プラスチック材料で製作されており、加工性と経済性に優れ、必要な機械的性質を満たしている。ただし、必要により、ハウジング２の材料として金属材料を選ぶこともできる。その場合には、ふた６をハウジング２の円溝部２３０に弾性力を利用して嵌合することが困難であり、ネジ形状などを備えることもあり得る。
【００１５】
図７、図８は、それぞれ本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態における一方向性クラッチを示す図と分解図である。以下図７と図８の双方を参照して説明する。この一方向性クラッチ３は、焼結金属で作られた外輪３００と、鋼製のローラ３３１を６個と、板バネ３３２と、環状のふた３３９とから構成される。外輪３００には、中央にシャフトを貫通できるような中央穴３４０があり、この中央穴３４０に連なる位置にくさび溝３５０が６個設けられ、この各くさび溝３５０にそれぞれ、ローラ３３１と板バネ３３２とが配設される。板バネ３３２はローラ３３１の外周側面に予圧を与えてくさび溝３５０の狭い空間の方向に押しつける。そして各ローラ３３１はシャフト７に接触しているので、シャフト７が図の矢印方向に回転するときは、各ローラ３３１は、ますます、くさび溝３５０の狭い空間の方向に押しつけられて、各ローラ３３１とくさび溝３５０との間の摩擦力は増大し、その結果シャフト７の回転とともに外輪３００も一体として回転することになる。すなわち、クラッチがオンする状態である。シャフト７の回転方向が矢印方向と逆に回転するときは、各ローラ３３１は、板バネ３３２の予圧に逆行してくさび溝３５０の広い空間の方向に僅かに移動して、各ローラ３３１とくさび溝３５０との間の摩擦力は減少し、その結果シャフト７の回転力は外輪３００には伝達しない。すなわち、クラッチがオフする状態である。以上説明したように、この一方向性クラッチ３は、シャフト７が矢印方向に回転するときは、クラッチオンとなり、シャフト７が矢印方向と逆方向に回転するときは、クラッチオフとなる。
【００１６】
図９は、本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態におけるリング及びコイルバネを示す図である。リング４は、鋼製のリング形状を有しており、一方向性クラッチ３の外周に嵌合する寸法形状を有するものである。リング４の内周部４４０には、突出するキー４４１、４４２、４４３を備えており、これらは一方向性クラッチ３のキー溝３４１、３４２、３４３に対応する位置に設けられる。リング４の外周部４５０は、名称が示すとおりリング状であり、この外周部４５０にコイルバネ５が摩擦力を得るために必要な回数巻かれる。コイルバネ５の一方の端部は、おりまげ部５５１として巻方向に対して直角に折り曲げられる。また、コイルバネ５の他の端部５５２は、巻方向そのままの形の自由端部とする。なお、おりまげ部５５１は巻方向に対して正確に直角である必要はなく、コイルバネ５の端部を係止するために折り曲げられていれば充分である。
【００１７】
ここで、ふたたび図２を参照して本発明に係る一方向性トルクヒンジの動作説明をする。一方向性クラッチ３がオンする方向にシャフト７が回転するときは、シャフトト７の回転に伴い一方向性クラッチ３に嵌合しているリング４も同時に回転する。そして、リング４の外周に巻かれているコイルバネ５により摩擦力を与えられ、このコイルバネ５のおりまげ部５５１がハウジング２の長円溝２２５に係止しているので、リング４とハウジング２との間に一定のトルクを発生する。したがってシャフト７とハウジング２との間には、一定のトルクが発生する。
【００１８】
シャフト７が、これと逆方向に回転するときには、一方向性クラッチ３がオフするので、シャフト７とハウジング２との間には、トルクは発生しないで、シャフト７は、空転する。
【００１９】
図１０は、本発明に係る一方向性トルクヒンジの実施の形態を示す図である。この一方向性トルクヒンジ８は、本発明に係る２個の一方向性トルクリミッタを使用して構成される。一方向性トルクリミッタ１を右側（Ｒ）と左側（Ｌ）に配設して、図示しない枠体に固定される。これら一方向性トルクリミッタ１（Ｌ）と（Ｒ）との間をシャフト７を介して連結し、そのシャフト７をふた７０に接続する。本体８０を固定してふた７０を矢印方向に開閉する構造とする。また、図示しないが、ふた７０の開閉角度を直角以内に制限する手段を備えている。この一方向性トルクヒンジ８において、一方向性トルクリミッタ１（Ｌ）と（Ｒ）とは、互いに方向性が逆で、ふた７０を開くときにシャフト７が空転する方向で、ふた７０を本体８０に向かって下降させるときにトルク発生する向きのものを選ぶ。このように構成された一方向性トルクヒンジ８においては、ふた７０を開くときは自重のみを支える力でよく、かつ途中でその開く力を止めた場合でも、その位置でふた７０を支えるためのトルクは発生している。そして、ふた７０を開いた状態から閉じるときは、支持トルクとふたの自重との差のトルクに相当するわずかな力を加えることにより、閉じることができる。したがって、一方向性トルクヒンジ８は作業者が楽に開閉ができて、たとえば複写機のふた機構などの利用に好適である。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、一般的な一方向性クラッチを使用し、トルク発生部については熱処理と必要な機械的性質を満たす鋼性のリングを介在させて、ハウジングについてはコイルバネの端部の支持点の構造が作業性のよい構成となっており、一方向性トルクリミッタにおいて、構成部品の点数を少なくおさえてその組立を効率的にできる構造を得ることができる。また、その一方向性トルクリミッタを利用した一方向性トルクヒンジについても、同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態の全体組立図をである。
【図２】本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態の断面図である。
【図３】本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態におけるハウジングの平面図である。
【図４】本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態におけるハウジングの側面断面図である。
【図５】本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態における他のハウジングの平面図である。
【図６】本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態における他のハウジングの側面断面図である。
【図７】本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態における一方向性クラッチを示す図である。
【図８】本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態における一方向性クラッチの分解図である。
【図９】本発明に係る一方向性トルクリミッタの実施の形態におけるリング及びコイルバネを示す図である。
【図１０】本発明に係る一方向性トルクヒンジの実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１…一方向性トルクリミッタ ２…ハウジング
３…一方向性クラッチ ４…リング
５…コイルバネ ６…ふた
７…シャフト ８…一方向性トルクヒンジ

Claims (3)

1. 一方向性トルクリミッタであってその構成要素は：
   外輪とこの外輪の内側にくさび空間を有し、このくさび空間に転動体と、弾性体を備えて、シャフトを中心に挿通して受け入れて、一方向のみトルク伝達でき、反対方向では空転する一方向性クラッチと；
   この一方向性クラッチの外輪の外周に係合する鋼製のリングと；
   このリングの外周に巻かれるコイルばねで一端はおりまげ部を備え、他端は自由端部となるコイルバネと；
   一端に開口部を有するハウジングであって、これらの一方向性クラッチとリングとコイルバネとを収納するとともに、前記コイルバネの外周を案内する円弧案内部と、前記コイルバネのおりまげ部を収納係止する長円溝を備えるハウジングと；
   このハウジングの開口部を閉じるためのふたとからなり、
   このハウジングの内側にその構成要素をすべてはめ込んで構成され、
   入力トルクの一方向では前記ハウジングに対して設定値のトルクを発生し、この入力トルクと反対の方向では前記ハウジングに対して空転することを特徴とする一方向性トルクリミッタ。
2. 前記円弧案内部が等角度に３個形成されていることを特徴とする請求項１に記載の一方向性トルクリミッタ。
3. 前記一方向性クラッチの方向性が互いに反対方向の請求項１又は請求項２に記載の一方向性トルクリミッタの一対を対面して配設し、これらのトルクリミッタにシャフトを挿通させてなる一方向性トルクヒンジ。

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