JP4044221B2 - トルクリミッタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、常に一定のトルクを伝達し、所定値以上の負荷がかかると、トルクの伝達を遮断するトルクリミッタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタなどの給紙機構は、紙を１枚ずつ送り出すため、第１回転軸で紙送り出し方向へ回転させられるゴム製の第１ローラと、第２回転軸で紙戻し方向へ回転させられるゴム製の第２ローラとを軸方向へ外周を接触させて配設し、第２回転軸と第２ローラとの間にトルクリミッタを配設した構成とされている。
なお、第１および第２回転軸は、同一方向へ回転する。
【０００３】
このように構成した給紙機構で、１枚の紙が第１ローラと第２ローラとの間に入ったときは、第１ローラと紙との間の摩擦力がトルクリミッタの設定トルクよりも大きいので、第２ローラが第１ローラと反対方向へ回転することにより、紙が送り出される。
しかし、２枚の紙が第１ローラと第２ローラとの間に入ったときは、紙と紙との摩擦力がトルクリミッタの設定トルクよりも小さいので、第１ローラが紙送り出し方向へ回転して一方の紙を送り出し、第２ローラが紙戻し方向へ回転して他方の紙を戻すことにより、紙を１枚ずつ送り出している。
【０００４】
図６は上記した従来のトルクリミッタのシャフトを除いて上側半分を断面とした正面図である。
図６において、１は合成樹脂で円筒状に成形されたシャフトを示し、後述するマグネット７の内径よりも僅かに小さな外径で、マグネット７内へ挿入される太径部２の両側に、後述するハウジング９の挿通孔１２，１５へ挿通される細径部３，４が連なっている。
そして、ハウジング９から突出する細径部４にピンなどが係合する係合部５が設けられ、太径部２と細径部４との境界部分の外周にマグネット７の外径よりも小径なフランジ６が設けられている。
【０００５】
７は円筒状のマグネットを示し、軸方向の長さ（以下、単に長さという。）が太径部２の長さと略同一で、内径が太径部２の外径よりも僅かに大きくされている。
このマグネット７は、接着剤で太径部２の外周に固定されている。
８は円筒形のヒス材（強磁性体を含む磁性体）を示し、長さが太径部２の長さと略同一か太径部２の長さよりも長く、マグネット７の外周と所定のギャップ、例えば０．１ｍｍ位で内周が対向する内径とされている。
【０００６】
９は合成樹脂で成形されたハウジングを示し、細径部３が挿通される円形の挿通孔１２が中心に設けられ、太径部２およびマグネット７が後述するワッシャ１６を介して当接する底部１１の外周に、円形の筒部１３が設けられたハウジング本体１０と、細径部４が挿通される円形の挿通孔１５が中心に設けられ、フランジ６が当接する状態で開放端を閉塞するようにハウジング本体１０に接着剤で固定される円形のキャップ１４とで構成されている。
なお、ハウジング本体１０はヒス材８を所定の力で圧入できる内径とされ、ハウジング９の中心部分における軸方向の内法は、太径部２の細径部３側の端からフランジ６の細径部４側までの長さと略同一にされている。
【０００７】
１６はワッシャを示し、合成樹脂製のシート状で、太径部２およびマグネット７とハウジング本体１０との間に介装され、マグネット７とハウジング本体１０と間の摩擦係数を所定の値に設定するものである。
【０００８】
次に、動作について説明する。
図６に示すトルクリミッタのシャフト１に図示を省略した回転軸を挿通し、この回転軸に設けたピンなどを係合部５に係合させてシャフト１を回転軸に固定した状態で、回転軸を所定方向へ回転させると、マグネット７とヒス材８との磁気的結合により、ハウジング９も回転軸と同じ方向へ回転する。
しかし、マグネット７とヒス材８とが一体となって回転するトルクよりも大きな負荷がハウジング９にかかると、マグネット７とヒス材８とが回転力を伝達しなくなるため、ハウジング９は回転軸と一緒に回転しなくなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このトルクリミッタを構成する個々の部品であるシャフト１、マグネット７、ヒス材８、ハウジング本体１０、キャップ１４に寸法精度のばらつきがあることにより、組み立て状態でマグネット７とヒス材８との間のギャップにばらつきがあり、また、シャフト１、ハウジング本体１０およびキャップ１４などの摺動部の摺動特性にばらつきがあり、さらには、マグネット７およびヒス材８の特性にばらつきがある。
【００１０】
したがって、トルクリミッタを組み立てた場合、種々の要素によってトルクにばらつきが発生する。
しかし、組み立て後にトルクを所定の範囲に入るように微調整することができなかったので、トルクリミッタの不良率を低下させて歩留まりを向上させることができなかった。
【００１１】
この発明は、上記したような不都合を解消するためになされたもので、組み立て後にトルクを所定の範囲に入るように微調整することによって歩留まりを向上させることのできるトルクリミッタを提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明のトルクリミッタは、ハウジングを軸方向の途中で底部と筒部とを有するハウジング本体およびキャップに分割するとともに、組み立て状態でハウジング本体とキャップとの間に間隙を形成する長さとし、この間隙の磁性体の外周に磁性体粒を混入したリングを装着したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１はこの発明の一実施形態であるトルクリミッタの分解斜視図、図２は図１に示したリングを除いた部品を組み立ててシャフトを除いた上側半分を断面とした正面図、図３は図２のＡ−Ａ線に相当する断面図、図４は図３の状態に組み立てた後にリングを装着してシャフトを除いた上側半分を断面とした正面図である。
【００１４】
これらの図において、２１は耐熱性を有する非晶性のポリカーボネートで円筒状に成形されたシャフトを示し、後述するマグネット２８の内径よりも僅かに小さな外径で、中心に対して対称な外側の部分に軸方向へ同一断面で切り欠いたＩカットと称される切欠部２３を有し、マグネット２８内へ挿入される太径部２２の両側に、後述するハウジング３１の挿通孔３４，４１へ挿通される細径部２４，２５が連なっている。
そして、ハウジング３１から突出する細径部２５にピンなどが係合する係合部２６が設けられ、太径部２２と細径部２５との境界部分の外周にマグネット２８の外径よりも小径なフランジ２７が設けられている。
【００１５】
２８は円筒状のマグネットを示し、長さが太径部２２の長さと略同一で、内径が太径部２２の外径よりも僅かに大きく、切欠部２３を形成するために太径部２２から切り取った肉に相当する肉を切欠部２３に対応する内面の軸方向へ肉盛りした肉盛り部２９が設けられている。
３０は円筒形のヒス材（強磁性体を含む磁性体）を示し、長さが太径部２２の細径部２４側の端からフランジ２７の細径部２５側までの長さよりも長く、マグネット２８の外周と所定のギャップ、例えば０．１ｍｍ位で内周が対向する内径とされている。
【００１６】
３１はハウジングを示し、非晶性のポリカーボネートと相性のよい高摺動グレードのポリオキシメチレンで成形された、ハウジング本体３２と、キャップ３９とで構成されている。
そして、ハウジング本体３２は、細径部２４が挿通される円形の挿通孔３４が中心に設けられ、この挿通孔３４の中心を中心にした同一円周上に所定数の通気孔３５が設けられるとともに、内側にヒス材３０の端面が当接する突条３６が所定の高さで、半径方向に所定間隔で設けられ、太径部２２およびマグネット２８が後述するワッシャ４６を介して当接する底部（第１底部）３３と、この底部３３の外周に、開放端側の内面が底部３３へ向かって縮閉する周回したテーパー面３８とされた円形の筒部（第１筒部）３７とで構成されている。
【００１７】
また、キャップ３９は、細径部２５が挿通される円形の挿通孔４１が中心に設けられ、フランジ２７が当接した状態で、フランジ２７で塞がれないように挿通孔４１の中心を中心にした同一円周上に所定数の通気孔４２が設けられるとともに、内側にヒス材３０の端面が当接する突条４３が所定の高さで、半径方向に所定間隔で設けられた底部（第２底部）４０と、この底部４０の外周に、開放端側の内面が底部４０へ向かって縮閉する周回したテーパー面４５とされた円形の筒部（第２筒部）４４とで構成されている。
【００１８】
なお、ハウジング本体３２およびキャップ３９は、ヒス材３０を所定の力で圧入できる内径とされている。
そして、ハウジング本体３２の開放端から突条３６までの軸方向の寸法にキャップ３９の開放端から突条４３までの軸方向の寸法を加えた有効寸法はヒス材３０の長さよりも所定長短くされ、組み立てた状態でハウジング本体３２とキャップ３９との間に間隙Ｇを形成する長さとされている。
【００１９】
４６はワッシャを示し、合成樹脂製のシートで、太径部２２およびマグネット２８とハウジング本体３２との間に介装され、マグネット２８とハウジング本体３２と間の摩擦係数を所定の値に設定するものである。
４７はヒス材３０の外周に装着されるリングを示し、例えばシリコンゴムなどのゴムに鉄、鉄系合金などの磁性体粒（強磁性体粉および磁性体粉を含む磁性体粒）が混入されているが、磁化された磁性体粒を混入させたものとは異なるものである。
【００２０】
次に、組立の一例について説明する。
まず、軸を垂直方向へ向けて作業台に載置したヒス材３０の上に筒部３７を下側にしてハウジング本体３２を載置した後、ハウジング本体３２を押し下げてヒス材３０の端面が突条３６に当接する状態までヒス材３０を筒部３７内へ圧入させる。
そして、細径部２５側を下側にして軸を垂直方向へ向けた状態で、切欠部２３に肉盛り部２９を対応させてマグネット２８内へ太径部２２を挿入してフランジ２７にマグネット２８を載置した後、太径部２２およびマグネット２８の端面にワッシャ４６を載置する。
【００２１】
次に、ハウジング本体３２を上側にしてヒス材３０内へ下側からシャフト２１を上昇させてマグネット２８を挿入し、細径部２４を挿通孔３４へ挿通するとともに、太径部２２およびマグネット２８を、ワッシャ４６を介して底部３３に当接させる。
そして、上下を反転させ、軸を垂直方向へ向けて作業台に載置した後、筒部４４を下側にしたキャップ３９の挿通孔４１へ細径部２５を挿通してヒス材３０の上にキャップ３９を載置し、キャップ３９を押し下げてヒス材３０の端面が突条４３に当接する状態まで筒部４４内へヒス材３０を圧入することにより、図２に示す状態に組み立てることができる。
【００２２】
次に、図２の状態に組み立てると、ハウジング本体３２とキャップ３９との間に周回した間隙Ｇが形成されるので、この間隙Ｇのヒス材３０の外周にリング４７を、自身の弾性を利用して装着することにより、図４に示す状態に組み立てることができる。
【００２３】
図５はリングを用いてトルクを微調整する説明図である。
なお、マグネット２８を同一のものとし、ヒス材３０の厚さ（半径方向の厚さ）、すなわち体積を増減させた場合、ヒス材３０の体積が増えることによってトルクが減少し、ヒス材３０の体積が減ることによってトルクが増加することが、実験によって明らかになった。
したがって、トルクを微調整する場合、ヒス材３０の体積を増減すればよいことになる。
【００２４】
次に、トルクの微調整の一例について説明する。
まず、リング４７を装着しない状態で、図５に示すトルク適正範囲Ｚよりも僅かにトルクが大きくなるようにトルクリミッタを設計する。
このように設計したトルクリミッタを図２の状態に組み立てる。
そして、測定したトルクが、例えばトルク適正範囲Ｚよりも大きなトルクＡであった場合、トルク適正範囲Ｚ内の例えばトルクＢとなるように、ヒス材３０の体積を見掛け上増加させるリング４７を間隙Ｇに装着することにより、トルクＡをトルク適正範囲Ｚ内に入るトルクＢに微調整することができる。
【００２５】
次に、トルクの微調整の他の例について説明する。
まず、適当な磁性体粒を混入したリング４７を装着した状態で、図５に示すトルク適正範囲Ｚの中央のトルクＣとなるようにトルクリミッタを設計する。 このように設計したトルクリミッタを図２の状態に組み立てる。
そして、測定したトルクがトルク適正範囲Ｚよりも大きなトルクＡであった場合、トルク適正範囲Ｚ内のトルクＢとなるように、設計段階の磁性体粒の混入率よりも混入率を増加させたリング４７を間隙Ｇに装着し、ヒス材３０の体積を見掛け上増加させることにより、トルクＡをトルク適正範囲Ｚ内に入るトルクＢに微調整することができる。
【００２６】
また、測定したトルクが、例えばトルク適正範囲Ｚよりも小さなトルクＤであった場合、トルク適正範囲Ｚ内の例えばトルクＥとなるように、設計段階の磁性体粒の混入率よりも混入率を減少させたリング４７を間隙Ｇに装着し、ヒス材３０の体積を見掛け上減少させることにより、トルクＤをトルク適正範囲Ｚ内に入るトルクＥに微調整することができる。
【００２７】
このようにヒス材３０の体積を見掛け上増減させる方法は、磁性体粒の混入率を増減させる他、リング４７に混入する磁性体粒の質を、例えば鉄、コバルト、ニッケル、これらの合金などに変えたり、磁性体粒の混入率を変えずに長さを変えたり、混入率を変えずに半径方向の肉厚を変えることによっても行える。
【００２８】
上述したように、この発明の一実施形態によれば、組み立て後に間隙Ｇに装着するリング４７によってトルクを微調整できるので、不良率を低下させて歩留まりを向上させることができる。
そして、シャフト２１に切欠部２３を設け、マグネット２８に肉盛り部２９を設けたので、シャフト２１をマグネット２８内へ挿入するだけで、マグネット２８をシャフト２１の周方向へ回転しないように取り付けることができる。
したがって、接着剤を使用することなく回転しないようにマグネット２８をシャフト２１に作業性よく、かつ効率的に取り付けることができる。
【００２９】
また、底部３３と筒部３７とからなるハウジング本体３２と、底部４０と筒部４４とからなるキャップ３９とでハウジング３１を構成し、各筒部３７，４４内へヒス材３０を圧入する構成にしたので、精度のよいヒス材３０の外周面を利用して接着剤を使用することなくシャフト２１を支持する両挿通孔３４，４１の適正な位置関係（同軸度）を確保しつつハウジング３１を作業性よく、かつ効率的に組み付けることができる。
【００３０】
そして、各筒部３７，４４の開放端側の内面を各底部３３，４０へ向かって縮閉する周回したテーパー面３８，４５としたので、ヒス材３０を圧入するときにテーパー面３８，４５が案内面として機能するため、各筒部３７，４４を破損させることなくヒス材３０を容易に圧入することができる。
さらに、ハウジング３１の有効寸法をヒス材３０よりも短くしたので、ヒス材３０の長さに両底部３３，４０の肉厚を加えた値がハウジング３１の長さとなるため、ハウジング３１の長さ寸法を正確に出すことが容易になる。
【００３１】
また、シャフト２１を非晶性のポリカーボネートで成形するとともに、ハウジング本体３２およびキャップ３９を非晶性のポリカーボネートと相性のよい高摺動グレードのポリオキシメチレンで成形したので、摩擦係数を低下させて安定した摺動特性を得ることができる。
さらに、ハウジング３１の両底部３３，４０に通気孔３５，４２を設けたので、この通気孔３５，４２からハウジング３１内の暖まった空気が流出したり、または、例えば通気孔３５から流入した空気が通気孔４２から流出することにより、熱を放出してハウジング３１内の温度上昇を抑えることができるため、温度上昇によるトルク低下を防いでトルクを安定させることができる。
【００３２】
上記した実施形態において、係合手段を切欠部２３と肉盛り部２９とで構成したが、シャフト２１をマグネット２８内へ挿入可能で、マグネット２８がシャフト２１の周方向へ回転不可能な関係であれば、例えばＤカット、溝と突条または突起との組合せ、または多角形などの係合手段であってもよい。
また、突条３６，４３を設けてヒス材３０の端面で通気孔３５，４２を塞がないようにしたが、ヒス材３０の端面で通気孔３５，４２を塞がなければ、突条３６，４３を設けなくてもよい。
さらに、リング４７は、例えばＯリング、角リング、三角リングなどのようにヒス材３０の外周に沿う断面形状のものであればよいことは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、組み立て後に間隙に装着するリングによってトルクを微調整できるので、不良率を低下させて歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態であるトルクリミッタの分解斜視図である。
【図２】図１に示したリングを除いた部品を組み立ててシャフトを除いた上側半分を断面とした正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に相当する断面図である。
【図４】図３の状態に組み立てた後にリングを装着してシャフトを除いた上側半分を断面とした正面図である。
【図５】リングを用いてトルクを微調整する説明図である。
【図６】従来のトルクリミッタのシャフトを除いて上側半分を断面とした正面図である。
【符号の説明】
２１ シャフト
２２ 太径部
２３ 切欠部
２４，２５ 細径部
２６ 係合部
２７ フランジ
２８ マグネット
２９ 肉盛り部
３０ ヒス材
３１ ハウジング
３２ ハウジング本体
３３，４０ 底部
３４，４１ 挿通孔
３５，４２ 通気孔
３６，４３ 突条
３７，４４ 筒部
３８，４５ テーパー面
３９ キャップ
４６ ワッシャ
４７ リング
Ｇ 間隙

Claims (5)

1. シャフトの外周に取り付けられた円筒状のマグネットをハウジングの内周に取り付けられた円筒状の磁性体内へ挿入した状態で、前記マグネットの外周と前記磁性体の内周とが所定のギャップで対向するように前記シャフトの両端部を前記ハウジングで回転可能に支持したトルクリミッタにおいて、
   前記ハウジングを軸方向の途中で底部と筒部とを有するハウジング本体およびキャップに分割するとともに、組み立て状態で前記ハウジング本体と前記キャップとの間に間隙を形成する長さとし、
   この間隙の前記磁性体の外周に磁性体粒を混入したリングを装着した、
   ことを特徴とするトルクリミッタ。
2. 請求項１に記載のトルクリミッタにおいて、
   前記リングは、前記磁性体粒の混入率を変えたものによって組み立て後のトルクを調整できる、
   ことを特徴とするトルクリミッタ。
3. 請求項１に記載のトルクリミッタにおいて、
   前記リングは、前記磁性体粒の質を変えたものによって組み立て後のトルクを調整できる、
   ことを特徴とするトルクリミッタ。
4. 請求項１に記載のトルクリミッタにおいて、
   前記リングは、軸方向の長さを変えたものによって組み立て後のトルクを調整できる、
   ことを特徴とするトルクリミッタ。
5. 請求項１に記載のトルクリミッタにおいて、
   前記リングは、半径方向の肉厚を変えたものによって組み立て後のトルクを調整できる、
   ことを特徴とするトルクリミッタ。

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