JP4073560B2

JP4073560B2 - 軸受機構

Info

Publication number: JP4073560B2
Application number: JP31341598A
Authority: JP
Inventors: 健生一戸; 修佐々木; 正幸小岩
Original assignee: Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Origin Electric Co Ltd
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2018-11-04
Also published as: JP2000136819A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双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機能等を有する軸受機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、ラップトップ型パソコンやさらに小形のいわゆるモバイル型の情報端末機器などの液晶表示部を兼ねた蓋の軸受機構部については、蓋に働く重みによる回転トルクよりもその軸受機構部のトルク値が大きくなるようにトルク制限値を設定することにより、蓋を任意の位置に停止させることが行われている。
【０００３】
このような用途に用いられる従来の軸受機構としては、最も単純な一端が開放された板ばね形状のもので、その板ばねの自由時の大きさがシャフトの外径よりわずかに小さい内径の板ばねを巻く形のものがあるが、この形のものは予圧を所定の偏差の範囲に管理することが必ずしも容易とはいえない。また、別の形式の従来のトルク制限機能を有する軸受機構として、シャフトとこのシャフトの周りを巻く板ばねの間に、プラスチック材等の摺動部材をはさみ込む形のものがあるが、この形のものは材料の点数が増加することや、その摺動部材の材質によっては温度変化に対する特性変化の問題が残る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、小形軽量な構造の双方向性のトルク制限機能を有する軸受機構であって、その軸受機構の回転によるトルク設定値の変化分であるトルクリップルを小さくすることを目的とする。また、そのトルクの設定調整が容易で安定なものを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明では、第１の手段として、金属製のシャフトと弾性特性に富む板ばねとからなる軸受機構であって、前記板ばねは、前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部と、その巻き付け部の内面に備えられた突起と、前記巻き付け部の一端から前記シャフトのラジアル方向に伸びる底面部とを備え、前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、多数の前記突起が前記シャフトに常に接触していることにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構を提案するものである。この手段により、巻き付け部の内面に備えた突起とシャフトとの間に摩擦接触の形状によって、よりトルクの変化分を抑えることができる。また、接触部分が全て金属であり、温度的に安定し、トルクの設定値が安定する。
【０００６】
また、第２の手段として、金属製のシャフトと弾性特性に富む板ばねとからなる軸受機構であって、前記板ばねは、前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部と、その巻き付け部の内面に備えられた突起と、前記巻き付け部の両端から前記シャフトのラジアル方向に互いに対向するように伸びる上面部と底面部とを備え、これら上面部と底面部は締め付け手段で締め付けられ、前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、多数の前記突起が前記シャフトに常に接触していることにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構を提案するものである。この手段によると、上記第１の手段における効果に加えてトルク値の設定調整がより容易で安定なものとなる。
【０００７】
第３の手段として、金属製のシャフトと弾性特性に富む第１の板ばねと弾性特性に富む第２の板ばねとからなる軸受機構であって、前記第２の板ばねは前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部とその巻き付け部の内面又は外面に形成された突起とを備え、前記第１の板ばねは前記第２の板ばねの前記巻き付け部の外周に巻き付けられる巻き付け部とこの前記巻き付け部の両端から前記シャフトのラジアル方向に互いに対向するように伸びる上面部と底面部とを備え、これら上面部と底面部は締め付け手段で締め付けられ、前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、多数の前記突起が前記シャフトに常に接触していることにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構を提案するものである。この手段によると、上記第２の手段に加えて、突起を有する金属板の製作の工程上の都合がよい場合がある。
【０００９】
第４の手段として、上記の第２の手段又は第３の手段に加えて、締め付け手段として、互いに対向する上面部と底面部に貫通する穴にねじと雌ねじ部とにより締め付けてなることを提案するものである。この手段により、トルク値の調整がより容易にかつ安定する。
【００１０】
第５の手段として、上記の第２の手段又は第３の手段に加えて、前記締め付け手段が、前記互いに対向する上面部と底面部とを溶接により固定することを特徴とする軸受機構を提案するものである。この手段により、トルク値の調整がより容易にかつ安定する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るトルクリミッタの機能を有する軸受機構の実施の形態を示す図であり、図１(a) は平面図、図１(b) は側面図、図１(c) は側面の部分拡大図である。この軸受機構１は、大きく分けてシャフト３と板ばね５とネジ７１などの締めつけ手段とからなる。シャフト３は金属製の丸棒で直径数・のものである。板ばね５は、例えば厚さ０．５・程の弾性に富むばね用金属材料で作られ、上面部５１と巻き付け部５２と底面部５３とからなり、上面部５１と巻き付け部５２とは同じ巾寸法であり、底面部５３の部分は両側に広い巾寸法を有していて、取り付け用の穴５８を両側に穿ってある。上面部５１には２個の穴５６が穿ってあり、この穴５６に対応した底面部５３の位置のにはそれぞれ穴５７が穿ってある。この穴５７にはいわゆるバーリングという縁材の突き出し加工してその内周に雌ねじ部７２を形成している。
【００１２】
本発明の特徴の一つである一様な高さの突起５５が、巻き付け部５２の内面には形成されている。なお、ここで一様の高さとは、通常の製造上の公差を含むことを意味する。本発明の特徴である一様な高さの突起５５を間隔をおいて多数並べてあり、異なる位置の各突起５５の間隔は弾性に富む金属材料で結ばれているので、各突起５５の高さがわずかに異なっていても、その間の弾性によって補われて全ての突起５５の表面がシャフト３の表面に常に接触する。したがって、回転又は停止に伴ってシャフト３と板ばね５との間の接触関係は常に一様であるためトルクリップルが小さくなる。
【００１３】
この軸受機構１はシャフト３を板ばね５の巻き付け部５２に圧入して、上面部５１と底面部５３との間にわずかな間隙部５４を形成するようにしてねじ７１を穴５６と５７を貫通して雌ねじ部７２にねじ締めする。このねじによる締め付け手段は、トルクを連続的かつ安定に調整できるものである。なお、コストを低減させるためには、締め付け手段としてリベット等に置き換えてもよい。また、雌ねじ部７２の形状は別にナット等を底面部５３に係止してもよい。あるいはスポット溶接にすることにより所定のトルク値になるよう固定することもできる。
【００１４】
図２は、本発明に係るトルクリミッタの機能を有する軸受機構における板ばね５の巻き付け部５２の一様な高さの突起５５の形状の例を示す図である。図２(d) は突起がそれぞれ間隔をおいた小円の連続模様のものである。図２(e) は鈎状の間隔をおいた連続模様のものであり、図２(f) は、細かい井桁の連続模様であり、図２(g) は、矩形状の突起を間隔をおいて連続模様としたものである。これらは、いずれもシャフト３と板ばね５との間の摩擦を増加したりトルクリップルを抑えるのに有効に作用する。
【００１５】
この摩擦力を付与するのに、別の手段も考えられる。つまり巻き付け部５２には突起を設けず、シャフト３の表面で巻き付け部５２と対向する部分の方に突起を設けるものである。シャフト３に突起を設けるには、いわゆるローレット加工することにより得られる。
【００１６】
なお、オイルやグリース等の潤滑剤を巻き付け部５２の内面に施して、摩擦力と潤滑作用とを程よく得るようにする。
【００１７】
図３は、本発明に係る軸受機構の実施の形態の動作トルクを説明するための図であり、ある一定速度で回転させたときの回転角度とトルクとの関係の示した特性図である。実線は本発明による軸受機構の特性を示し、破線は従来のトルクリミッタの機能を有する軸受機構の一例の特性を示す。回転角度のゼロの回転当初のわずかな角度まではトルクは急上昇して、静止最大トルクＴｓを超えると一旦トルクが減少して動トルクＴｍの領域が続く。この動トルクＴｍの領域において、回転角度の進みとともにトルク値が上下に周期的に変動を繰り返すが、この変動巾をトルクリップルとして、問題にするものであり、実線で示す本発明に係る軸受機構のトルクリップルは、従来のそれと比べて小さくなっている。
【００１８】
図４は、本発明に係る軸受機構の最も単純な実施の形態であって、その側面の部分拡大図を示す。図１に示す実施の形態との相違点は、板ばね５については、巻き付け部５２と底面部５３とからなり、上面部に相当する部分は省かれている。巻き付け部５２の内側には突起５５については、図１に示す実施の形態と同様に設けてある。この実施の形態では、板ばね５の締め付け力は始めから固定されており、その締め付け力の設定をあらかじめ好ましい値の許容値内におさめることにより、簡素で経済的な軸受機構を得ることができる。突起５５とシャフト３との摩擦とトルクの性質については図１に示す実施の形態と同様に作用するものである。
【００１９】
図５は、本発明に係る軸受機構の他の実施の形態であって、その側面の部分拡大図を示す。図１に示す実施の形態との相違点は、板ばね５の巻き付け部５２において、その内面に第２の板ばね４を配設して、この第２の板ばね４の内面に突起４５を設けるものである。この突起４５は、図１に示す突起５５と同様な作用をするものである。この実施の形態は、ほぼ一様に突起４５を設けた板ばね４をあらかじめ１回の工程でまとめて製作しておくことができるので、工程上の都合がよい。この実施の形態では、板ばね４とシャフト３との間に発生するトルクを利用するものであるが、板ばね４の外面に突起を設けて、板ばね４と板ばね５との間に発生するトルクを利用することもできる。
【００２０】
以上述べたように本発明によれば、部品点数が少ないために組み立てとトルクの設定が容易で、小形かつ低コストの双方向のトルクリミッタの機能を有する軸受機構を提供することができ、またトルクリップルをより小さくできる。また、金属同志のすべり摩擦によるので、温度変化に対する特性は安定している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸受機構の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明に係る軸受機構における板ばねの巻き付け部の突起の形状の例を示す図である。
【図３】本発明に係る軸受機構の実施の形態の動作トルクを説明するための図である。
【図４】本発明に係る軸受機構の最も単純な実施の形態であって、その側面の部分拡大図を示す。
【図５】本発明に係る軸受機構の実施の形態であって、その側面の部分拡大図を示す。
【符号の説明】
１…軸受機構３…シャフト４…板ばね５…板ばね４５…突起
５１…上面部５２…巻き付け部５３…底面部５４…空隙部
５５…突起５６、５７、５８…穴７１…ねじ７２…雌ねじ部

Claims

金属製のシャフトと弾性特性に富む板ばねとからなる軸受機構であって、前記板ばねは、前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部と、その巻き付け部の内面に備えられた突起と、前記巻き付け部の一端から前記シャフトのラジアル方向に伸びる底面部とを備え、
前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、
多数の前記突起が前記シャフトに常に接触していることにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構。
金属製のシャフトと弾性特性に富む板ばねとからなる軸受機構であって、前記板ばねは、前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部と、その巻き付け部の内面に備えられた突起と、前記巻き付け部の両端から前記シャフトのラジアル方向に互いに対向するように伸びる上面部と底面部とを備え、これら上面部と底面部は締め付け手段で締め付けられ、
前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、
多数の前記突起が前記シャフトに常に接触することにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構。
金属製のシャフトと弾性特性に富む第１の板ばねと弾性特性に富む第２の板ばねとからなる軸受機構であって、前記第２の板ばねは前記シャフトに巻き付けられる巻き付け部とその巻き付け部の内面又は外面に形成された突起とを備え、前記第１の板ばねは前記第２の板ばねの前記巻き付け部の外周に巻き付けられる巻き付け部とこの前記巻き付け部の両端から前記シャフトのラジアル方向に互いに対向するように伸びる上面部と底面部とを備え、これら上面部と底面部は締め付け手段で締め付けられ、
前記突起は、トルクリップルをより小さくするために、一様な高さを有すると共に、間隔をおいて連続模様で多数並べられ、
多数の前記突起が前記シャフトに常に接触していることにより、前記シャフトと前記板ばねとの接触関係が一様であることを特徴とする軸受機構。
前記締め付け手段が、前記互いに対向する上面部と底面部に貫通する穴にねじと雌ねじ部とにより締め付けてなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の軸受機構。
前記締め付け手段が、前記互いに対向する上面部と底面部とを溶接により固定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の軸受機構。