JP4477431B2 - トルクリミッタ - Google Patents

Description

この発明は、発生トルクを変えることのできるトルクリミッタに関し、特に、所望のトルクを容易に得ることができる、トルクリミッタに関する。

図７は、コピー機等に用いられる給紙装置の重送防止機構を示す。図７において摩擦ローラ１０１は給送ローラ１０２に所定圧で押し付けられている。この摩擦ローラ１０１には、トルクリミッタ１０３を介して用紙１０４を戻す方向のトルクＴが与えられている。トルクリミッタ１０３は、駆動側すなわちシャフト１０５から従動側すなわち摩擦ローラ１０１へ、所定のトルク値Ｔａの範囲内で回転を伝達するが、所定のトルク値Ｔａを越えるトルクが発生した場合には回転の伝達を遮断する機能を有している。所定のトルク値Ｔａは、用紙どうしの摩擦力よりは大きく、給送ローラ１０２の回転力よりは小さい値に設定されている。従って、給送ローラ１０２と摩擦ローラ１０１との間に２枚以上の用紙１０４が案内されたときには、２枚目以降の用紙は１枚目と分離されて用紙１０４の進行方向とは逆の方向に戻される（Ａ）。しかし、給送ローラ１０２と摩擦ローラ１０１とが直接接しているか、１枚の用紙１０４のみを挟んで接しているときには、摩擦ローラ１０１の回転は、トルクリミッタ１０３の機能によってシャフト１０５の回転と遮断され、摩擦ローラ１０１は給送ローラ１０２と一緒に連れ回りする（Ｂ）。このようにして、給紙装置からは用紙１０４が一枚ずつ送り出される。給紙装置から用紙１０４を１枚ずつ確実に送り出す為には、トルクリミッタ１０３には、伝達トルクの最大値Ｔａが安定していることが要求されている。

トルクリミッタは、使用箇所に応じて所望のトルクが異なる。したがって、作動トルクの異なるトルク可変式のトルクリミッタが望まれてきた。

そのような、トルク可変式のトルクリミッタがたとえば、特開平５-２４８４５３号公報（特許文献１）や、特開平１１-２１８１５２号公報（特許文献２）や、特開平１１-３１１２６１号公報（特許文献３）に記載されている。

特許文献１や特許文献２においては、円筒の内周面に設けられた磁性部材と軸に設けられた円周状の永久磁石とが対向し、その対向面積がねじを回転することによって変化される。

特許文献３においては、円筒の内周面に設けられたヒス材と軸に設けられた円周状の磁石とが対向し、ヒス材を治具で押すことによって、その対向面積を変化させている。
特開平５-２４８４５３号公報（図１および段落番号０００８） 特開平１１-２１８１５２号公報（図１および段落番号０００９） 特開平１１-３１１２６１号公報（図１および段落番号００１１）

トルク可変式のトルクリミッタは、上記のように構成されていた。特許文献１や２においては、トルクを変えることはできるものの、そのときには、トルクリミッタの軸方向の全長が変化し、限られた空間内には取付けられないという問題があった。

特許文献３においては、その軸方向の全長は変わらないものの、治具を用いてヒス材を押すことによって、磁石とヒス材との対向面積を変えていたため、所望のトルクの設定が困難であるため、所定のトルクを容易に得ることはできなかった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、簡単な構成でかつ所望のトルクを容易に得ることができるトルクリミッタを提供することを目的とする。

この発明にかかる、円筒形の磁石と、磁石に対向して設けられたヒステリシス材とを含み、ヒステリシス材と磁石とを相対的に回転させることによって発生するヒステリシストルクを利用するトルクリミッタは、磁石とヒステリシス材との対向面積と、その相互の径方向の間隔とを同時に変更することによって、発生するトルクを調整する、トルク調整手段を有する。

好ましくは、ヒステリシス材は、一方端を固定され、回転軸線方向に螺旋状に延びる帯状部材であり、トルク調整手段は、帯状部材の他方端の位置を回転軸の周方向に移動させることによって、トルクを調整する。

さらに好ましくは、トルクリミッタは、回転軸を回転自在に保持する円筒状の本体部と、本体部に接続される円筒状の蓋部とを含み、ヒステリシス材の一方端は本体部に固定され、ヒステリシス材の他方端は蓋部に固定され、蓋部は、本体部に対して相対的に回転が可能であり、トルク調整手段は、蓋部を本体部に相対的に回転させることにより、トルクの調整を行なう。

さらに好ましくは、本体部は複数の被係止部を有し、蓋部は、回転することにより、複数の被係止部の一つに係合する係止部を有する。

さらに好ましくは、蓋部は、係止部を、弾性的に被係止部に係合させる弾性係止手段を含む。

この発明の他の構成によれば、円筒形の磁石と、磁石に対向して設けられたヒステリシス材とを含み、ヒステリシス材を磁石の周りで相対的に回転させることによって発生するヒステリシストルクを利用したトルクリミッタにおいては、ヒステリシス材は、回転軸線方向に螺旋状に延びる帯状部材である。

好ましくは、磁石とヒステリシス材との径方向間隔を調整する調整手段を含む。

さらに好ましくは、磁石と、ヒステリシス材との対向面積を調整する調整手段を含む。

この発明のさらに他の構成によれば、円筒形の磁石と、磁石に対向して設けられたヒステリシス材とを含み、ヒステリシス材を磁石の周りで相対的に回転させることによって発生するヒステリシストルクを利用したトルクリミッタにおいては、ヒステリシス材は、回転軸線方向に互いに所定間隔をあけて位置する複数の帯状部材を含み、複数の帯状部材の相互間隔を調整する調整手段を含む。

この発明のさらに他の構成によれば、円筒形の磁石と、磁石に対向して設けられたヒステリシス材とを含み、ヒステリシス材を磁石の周りで相対的に回転させることによって発生するヒステリシストルクを利用したトルクリミッタにおいては、ヒステリシス材は回転軸線方向に互いに所定間隔をあけて位置する複数の帯状部材を含み、複数の帯状部材と磁石との径方向の間隔を調整する調整手段を含む。

この発明においては、磁石とヒステリシス材との対向面積とその相互の径方向の間隔とを同時に変更することによって、発生するトルクを調整するため、簡単な構成で大きなトルク変動範囲を得ることができるトルクリミッタを提供できる。

また、磁石とヒステリシス材との対向面積とその相互の径方向の間隔とを調整することにより、所望のトルクを発生しうるため、必要なトルクごとにトルクリミッタを別に準備する必要がない。

この発明の他の構成においては、トルクリミッタの、磁石に対向するヒステリシス材は螺旋状の帯であるため、磁石とヒステリシス材との径方向の間隔および対向面積を容易に変えることができる。その結果、簡単な構成でかつ所望のトルクを容易に得ることができる。

この発明のさらに他の構成によれば、ヒステリシス材は、回転軸線方向に互いに所定間隔をあけて位置する複数の帯状部材であり、その複数の帯状部材の相互間隔が調整されるため、簡単な構成でかつ所望のトルクを容易に得ることができる。

この発明のさらに他の構成によれば、ヒステリシス材は、回転軸線方向に互いに所定間隔をあけて位置する複数の帯状部材であり、複数の帯状部材と磁石との径方向の間隔が調整されるため、簡単な構成でかつ所望のトルクを容易に得ることができる。

(１)トルクリミッタの作動原理
まず、この発明にかかるトルクリミッタの作動原理を説明する。図１は、この発明にかかるトルクリミッタの作動原理を説明するための模式図である。

図１を参照して、この発明にかかるトルクリミッタは、円筒状の磁石４と、磁石４の外周に対向して設けられ、螺旋状の、図１においてｃで示す、所定の幅を有する帯状のヒステリシス材５とからなる。磁石４とヒステリシス材５とが対向して回転されることにより、両者の間でヒステリシストルクが発生する。

螺旋状のヒステリシス材５の一方端５ｂは、所定の位置に固定されており、その他方端５ａは、図中矢印で示すａ方向、またはｂ方向に移動が可能である。

図１に示すように、一方端５ｂを固定した状態で他方端５ａを図中ａ方向に移動させていくと、磁石４とヒステリシス材５との径方向の間隔が狭まると同時に、磁石４とヒステリシス材５との対向面積が増える。一方、他方端５ａを図中ｂ方向に移動させていくと、磁石４とヒステリシス材５との径方向の間隔が広がると同時に、磁石４とヒステリシス材５との対向面積が減る。

したがって、ヒステリシス材５の他方端５ａを移動することによって、ヒステリシストルクを変化させることができる。

また、ヒステリシス材が螺旋状の帯で形成されているため、磁石とヒステリシス材との間隔および対向面積を容易に変えることができ、簡単な構成で所望のトルクを容易に得ることができる。

（２）第１実施の形態
次に、上記原理を応用した具体的なトルクリミッタについて説明する。

図２は、上記原理を採用したトルクリミッタの全体構成を示す断面図である。図２（Ａ）は、トルクが最大の状態を示す図であり、図２（Ｂ）は、トルクが最小の状態を示す図である。

図２（Ａ）および（Ｂ）を参照して、この発明の一実施の形態にかかるトルクリミッタ１０は、円筒状の駆動軸１５と、駆動軸１５に固定された円筒状の永久磁石１４と、永久磁石１４に対向して設けられた、螺旋状の帯状のヒステリシス材１１と、軸１５を保持するとともに、ヒステリシス材１１の下端部１１ｂを保持する円筒状のケース１３と、ケース１３に係合し、ヒステリシス材１１の上端部１１ａを保持するキャップ１２とを含む。

ケース１３は、所定の半径方向の厚さを有する本体部１３ａと、本体部１３ａの上部に、その本体部１３ａの内周側に設けられ、本体部１３ａよりも厚さの薄い、円筒状の内壁部１３ｂとを有し、キャップ１２は、この内壁部１３ｂに係合するようになっている。

ヒステリシス材１１の下端部１１ｂは、ケース１３の内周の下端部に設けられた穴１８に固定され、上端部１１ａは、キャップ１２の上端部に設けられた穴１７に固定される。

ここで、永久磁石１４が、図１の磁石４に対応し、ヒステリシス材１１が、ヒステリシス材５に対応する。

図２（Ａ）では、ヒステリシス材１１は、螺旋状部の密度が最大になるとともに、ヒステリシス材１１と永久磁石１４との径方向の寸法が最小になるように調整されており、このように調整することにより、ヒステリシス材１１と永久磁石１４との間で最大のヒステリシストルクが発生する。

また、図２（Ｂ）では、ヒステリシス材１１の螺旋状部の密度が最小になるとともに、ヒステリシス材１１と永久磁石１４との径方向の寸法が最大になるように設定されており、こうすることにより、ヒステリシス材１１と永久磁石１４との間のヒステリシストルクが最小になるように調整されている。ヒステリシス材１１の螺旋状部の密度と径方向の距離とは、キャップ１２と、ケース１３とを相対的に回転させることにより調整する。

なお、トルクリミッタのトルク値を設定するときは、キャップ１２をケース１３に対して回転させ、それによって、所望のトルクが得られるように、ヒステリシス材１１の上端部のキャップ１２内での位置を定め、その状態でキャップ１２をケース１３の内壁部１３ｂに圧入等の手段で固定する。

この実施の形態においては、キャップ１２を回転することによって、トルクを変えるため、トルクリミッタ１０を構成するキャップ１２の上端部から、ケース１３の下端部までの寸法が変わらない。すなわち、トルクを変動させても、トルクリミッタの全長が変化しないため、どこにでも設置でき、トルクリミッタの着脱部位に全長寸法の変動を吸収する空間または機構が不要になる。
（３）第２実施の形態
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図３は、この発明の他の実施の形態にかかるトルクリミッタ３０の全体構成を示す断面図であり、図４は、図３において、ＩＶ−ＩＶで示す部分の矢視図である。

図３を参照して、この実施の形態においては、キャップ１２の内周側面には、環状溝３４が設けられている。一方、ケース１３の内壁部１３ｂには、環状溝３４に係合する円周状の突起部３２が設けられている。このように構成することにより、キャップ１２とケース１３とを相対的に容易に回転できるようになるとともに、キャップ１２とケース１３とが互いに軸方向に抜けるのを防止している。

なお、図３においては、突起部３２は、内壁部１３ｂの外周全体に環状の突起部を設けた例について説明したが、これに限らず、内壁部１３ｂの外周上に所定の間隔で突起を形成してもよい。

図３および図４を参照して、この実施の形態においては、キャップ１２のケース１３の本体部１３ａ側には、三角形状の係止部３６が設けられ、ケース１３の本体部１３ａの上端部には、係止部３６に係合する、三角形状の複数の溝３７が周方向に設けられている。

係止部３６が溝３７と係合する位置を変えることによって、発生するヒステリシストルクが変化する。予め、溝３７の位置ごとに発生するトルク値を計測しておき、そのトルク値を溝の位置に記載しておけば、所望のトルク値を容易に設定できる。

なお、キャップ１２に設けられる三角形状の係止部３６は複数の溝３７に対向して、周方向に複数設けられていてもよい。

また、係止部３６および溝３７の大きさを変化させることによって、隣接する溝３７間のトルク値を変えるようにしてもよい。

また、キャップ１２の係止部３６が設けられた上の部分には穴部３８が設けられている。この穴部３８によって、キャップ１２を図４において矢印で示す方向に回転させるときに、穴部３８の下端部に存在する幅の狭い部分３９が軸方向に撓みやすくなり、それによって、容易に、係止部３６を弾性係止手段として、隣接する溝３７を移動でき、所望のヒステリシストルクを得ることができる。

なお、上記実施の形態においては、係止部と溝との形状を三角形とした場合について説明したが、これに限らず、相互の形状を半円状等の、所定の位置に保持可能な任意の形状にすることが可能である。

また、上記実施の形態においては、キャップ１２の上端部からケース１３の下端部までの寸法が変わらない場合について説明したが、別の実施の形態として、ケース１３の内壁部１３ｂとキャップ１２との係合部にネジを設け、このネジを用いて、キャップ１２の上端部とケース１３の下端部間の寸法を変えるようにし、それによって、永久磁石１４とヒステリシス材１１との径方向の間隔および／またはその対向面積を変えるようにしてもよい。このようにすれば、永久磁石をヒステリシス材との対向面積および／または径方向の間隔をより大きく変えることができる。

上記実施の形態においては、キャップの係止部に弾性を与える穴部を、キャップに１箇所設ける例について説明したが、これに限らず、複数の穴部を設けてもよい。

（４） 第３実施の形態
図６は、この発明のさらに他の実施の形態を示す模式図である。図６を参照して、この実施の形態においては、円筒形状の永久磁石１４の外周に、複数の帯状のヒステリシス材５１ａ、５２ａが配置され、個々のヒステリシス材５１ａ、５２ａは、その一方端部５１ｃ、５２ｃを固定され、他方端部５１ｂ、５２ｂは、図中矢印で示すように移動可能である。

帯状のヒステリシス材５１ａ、５２ａをこのように構成することにより、ヒステリシス材の他方端部５１ｂ，５２ｂを移動させて、永久磁石１４と、ヒステリシス材５１ａ、５２ａとの径方向の間隔を調整可能になる。

ヒステリシス材５１ａ、５２ａと、永久磁石１４との間隔を任意に変更できるため、、所望のヒステリシストルクを容易に得ることのできるトルクリミッタを提供できる。

複数の帯状のヒステリシス材５１ａ、５２ａの具体的な配置方法としては、図２に示した構成において、ケース１３に内蔵されるヒステリシス材１１の寸法を図６に示すように短くし、それを複数重ねるようにして構成すればよい。

上記実施の形態においては、円筒形状の磁石の周囲に帯状部材のヒステリシス材を設けた例について説明したが、これに限らず、帯状部材のヒステリシス材を内部に設け、その外周に回転可能に磁石を設けるようにしてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明によれば、磁石とヒステリシス材との対向面積とその相互の径方向の間隔とを同時に変更することによって、発生するトルクを調整するため、簡単な構成で大きなトルク変動範囲を得ることができる。その結果、所定の範囲のトルクを容易に得ることができるトルクリミッタとして有利に利用されうる。

この発明に係るトルクリミッタの原理を説明する模式図である。 第１の実施の形態に係るトルクリミッタを示す断面図である。 第２の実施の形態に係るトルクリミッタを示す断面図である。 図３において、ＩＶ-ＩＶで示す部分の矢視図である。 第４の実施の形態に係るトルクリミッタを示す模式図である。 トルクリミッタの具体的な使用例を示す図である。

符号の説明

４ 磁石、５、１１ ヒステリシス材、１０、３０ トルクリミッタ、１２ キャップ、１３ ケース、１４永久磁石、１５ 軸、１７、１８ 穴、３２ 突起部、３４ 環状溝、３６ 係止部、３７ 溝、３８ 穴部。

Claims (5)

1. 円筒形の磁石と、前記磁石に対向して設けられたヒステリシス材とを含み、前記ヒステリシス材と前記磁石とを相対的に回転させることによって発生するヒステリシストルクを利用したトルクリミッタであって、
   前記ヒステリシス材は、一方端を固定され、回転軸線方向に螺旋状に延びる帯状部材であり、
   前記トルク調整手段は、前記帯状部材の他方端の位置を回転軸の周方向に移動させることによって、前記トルクを調整するトルクリミッタ。
2. 前記トルクリミッタは、回転軸を回転自在に保持する円筒状の本体部と、前記本体部に接続される円筒状の蓋部とを含み、
   前記ヒステリシス材の一方端は前記本体部に固定され、前記ヒステリシス材の他方端は前記蓋部に固定され、
   前記蓋部は、前記本体部に対して相対的に回転が可能であり、
   前記トルク調整手段は、前記蓋部を前記本体部に相対的に回転させることにより、前記トルクの調整を行なう、請求項１に記載のトルクリミッタ。
3. 前記本体部は複数の被係止部を有し、
   前記蓋部は、回転することにより、前記複数の被係止部の一つに係合する係止部を有する、請求項２に記載のトルクリミッタ。
4. 前記蓋部は、前記係止部を、弾性的に前記被係止部に係合させる弾性係止手段を含む、請求項３に記載のトルクリミッタ。
5. 前記帯状部材は複数設けられる、請求項１〜４に記載のトルクリミッタ。

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