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
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Description
【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)
- 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。 - 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。
- 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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