JP4908142B2

JP4908142B2 - 電動開閉装置用のトルクリミッター装置

Info

Publication number: JP4908142B2
Application number: JP2006275953A
Authority: JP
Inventors: 和昭川西
Original assignee: 三協立山アルミ株式会社
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-10-10
Also published as: JP2008095322A

Description

本発明は、ドアや窓、シャッター等の電動開閉装置に用いられるトルクリミッター装置に関する。

ドアや窓、シャッター等を、モータの駆動により開閉する電動開閉装置においては、ドア等に人の体や指を挟み込んだり、ドア等が障害物に衝突したりしたときにドア等の開閉を停止させる必要があり、また、停電した時のためにドア等を手動でも楽に開閉することができ、手動で開閉しても内部の機構が破損しないことが求められる。そのために従来の電動開閉装置は、モータの軸とドア等の開閉操作を行う軸との間の駆動系に、トルクリミッターやクラッチを設けている。図８に示すように、一直線上に配置した入力軸９０と出力軸９１の間にトルクリミッター９２やクラッチを配置すると、電動開閉装置が大型化する不都合がある。

特許文献１には、電動スライドドアの開閉装置に使用されるクラッチで、モータに連結した駆動軸２５が回転すると、駆動カム体３７と従動カム体４１とが相対回転して従動カム体４１が駆動軸２５の先端側に移動し、従動カム体４１の移動により駆動軸２５とドラム３１にそれぞれ取付けた摩擦板５１，５２が相互に圧接し、摩擦板５１，５２がトルクを伝達してドラム３１が回転し、ドラム３１がスライドドア２に繋げたワイヤの巻取り・巻き戻しを行ってドアを開閉させる一方、駆動軸２５が停止すると従動カム体４１がリターンバネ４３により戻り、摩擦板５１，５２が離反するためドラム３１がフリーで回転し、スライドドア２を手動で開閉できるようにしたものが記載されている。電動開閉時にスライドドアに体を挟むなどして過負荷が発生したときには、摩擦板５１，５２の間に滑りが生じてトルクの伝達が遮断される。このクラッチは、駆動軸２５が回転することで軸方向に移動した従動カム体４１が直接摩擦板５１，５２を押し付ける構造であるため、トルクの伝達が遮断されるときのトルクの大きさを調節することができない。

特許文献２には、モータ軸に歯車機構を介して連結した第２軸１０と、ドアの突き出し動作を行うねじ軸５とが平行に設けてあり、各軸にそれぞれ取付けた歯車４ａ，６ａで回転を伝達し、第２軸に取付けた歯車４ａの内部にトルクリミッター４を内蔵したものが記載されている。トルクリミッター４は、歯車４ａの装置内部側の端面に凹部を設け、凹部内に複数の摩擦板４ｂと皿バネ１８を重ねて収容し、止め蓋１７を取付けて皿バネ１８を圧縮させた構造となっている。このトルクリミッター４は、止め蓋１７が外周の突起１７ｂを凹部の内周に係止して取付けており、皿バネ１８の圧縮量を調整できないため、トルクの伝達が遮断されるときのトルクの大きさを調節することができない。しかも止め蓋１７が、歯車４ａの装置内部側の端面に取付けてあるので、後からトルクリミッター４のメンテナンスを行おうとしても容易に行えない。
特開２００２−２７６６９１号公報（第３−６頁、第１図）特開２００３−１３６６５号公報（第５頁、第１−２図）

本発明は以上に述べたような実情に鑑み、装置のコンパクト化が図れ、且つ入出力軸間のトルクの伝達が遮断されるときのトルクの調整が容易な電動開閉装置用のトルクリミッター装置の提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明による電動開閉装置用のトルクリミッター装置は、回転自在に保持される筒と、筒に挿通して回転自在に設けた中央軸と、筒の回転と共に回転する筒側回転軸と、トルク伝達部と、トルク調整部とを備え、トルク伝達部は、中央軸の長手方向に並べて配置された複数のトルク伝達板と、複数のトルク伝達板が互いに圧接するように付勢する付勢部材とを有し、少なくとも一つのトルク伝達板が筒と一体に回転するように設けてあり、少なくとも一つのトルク伝達板が中央軸と一体に回転するように設けてあり、トルク伝達板相互の摩擦力により筒と中央軸との間でトルクを伝達するものであり、トルク調整部は、付勢部材の付勢力を変化させることによりトルク伝達板同士の圧接力を調整自在なものであり、中央軸と筒側回転軸の一方をモータのトルクが入力される入力軸とし、他方を出力軸としてあり、入力軸又は出力軸に一定以上の負荷がかかったときに複数のトルク伝達板の間で滑りが生じ、入力軸と出力軸の間のトルクの伝達が遮断されるものであり、入力軸と出力軸は、歯車機構を介在させたことにより、筒の一側面側に同じ方向を向いて平行に配置してあり、トルク調整部は、筒の他側面に配置してあることを特徴とする。

請求項２記載の発明による電動開閉装置用のトルクリミッター装置は、請求項１記載の発明の構成に加え、トルク伝達部の複数のトルク伝達板は、筒内に中央軸の長手方向に間隔をおいて配置してあり且つ中央軸と一体に回転する複数の中央軸側摺動板と、筒内に中央軸の長手方向に間隔をおいて配置してあり且つ筒と一体に回転する複数の筒側摺動板と、中央軸側摺動板と筒側摺動板の間に配置してあり且つ中央軸側摺動板と筒側摺動板よりも軟らかい材質で形成した複数の摩擦板とで構成してあることを特徴とする。

請求項１記載の発明による電動開閉装置用のトルクリミッター装置は、入力軸と出力軸を、歯車機構を介在させて筒の一側面側に同じ方向を向いて平行に配置したことにより、装置のコンパクト化を図ることができ、尚且つトルク調整部を筒の他側面に配置したので、装置の外側から容易にトルクの調整を行うことができる。

さらに、請求項２記載の発明による電動開閉装置用のトルクリミッター装置は、トルク伝達部の複数のトルク伝達板が、筒内に中央軸の長手方向に間隔をおいて配置してあり且つ中央軸と一体に回転する複数の中央軸側摺動板と、筒内に中央軸の長手方向に間隔をおいて配置してあり且つ筒と一体に回転する複数の筒側摺動板と、中央軸側摺動板と筒側摺動板の間に配置した複数の摩擦板とで構成してあるので、摩擦面数が多くなることでトルクの伝達が遮断されるときのトルクの調整精度を高めることができ、しかも摩擦板が中央軸側摺動板と筒側摺動板よりも軟らかい材質で形成してあることで、摩擦板のみが消耗するため、一定の摩擦力を長期間維持することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図４は、本発明を適用したドアの電動開閉装置を示す外観斜視図であり、図１は、この電動開閉装置の内部の構成を示す概略図である。この電動開閉装置は、ドア１２の上部に取付けられる横長の長方形の箱型の本体部１３と、上枠１４に取付けられるブラケット１５と、本体部１３とブラケット１５とを繋ぐリンク機構部１６とで構成され、一般的な油圧式のドアクローザと同様の外観を呈するものとなっている。本電動開閉装置は、本体部１３に内蔵したモータ９を駆動することで、本体部１３上面から突出した垂直軸１７がゆっくり回転し、垂直軸１７にはリンク機構部１６の一方のアーム１６ａの先端部が固定してあり、垂直軸１７が回転することでリンク機構部１６が開閉し、それに伴ってドア１２が開閉するものである。

図１に示すように、本体部１３の内部には、戸先側の端部位置にモータ９がモータ軸１８を吊元側に向けて横向きに配置されており、吊元側の端部位置には、トルクリミッター装置１１が出力軸（中央軸２）を戸先側に向けて配置されている。モータ軸１８の回転は、平歯車１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを介して減速されて、本体部１３内下部に左右方向に配置された筒側回転軸３に伝達され、筒側回転軸３の回転が平歯車１０ａ，１０ｂを介してさらに減速されてトルクリミッター装置１１に伝達される。トルクリミッター装置１１の出力軸である中央軸２の回転は、傘歯車２０ａ，２０ｂを介して垂直軸回りの回転に変換され、さらに平歯車２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを介して減速してアーム１６ａが連結された垂直軸１７に回転を伝達している。

トルクリミッター装置１１は、図２に示すように、有底筒状に形成された筒１が開放部を吊元側に向けて、ケース２２内にＯリング２３を介して回転自在に支持してある。筒１の戸先側面には大径の平歯車１０ｂがネジ３０で取付けてあり、この平歯車１０ｂが筒側回転軸３に取付けた小径の平歯車１０ａと噛み合い、筒側回転軸３と筒１とが共に回転するようになっている。筒１の中心には中央軸２が挿通してあり、中央軸２は軸受け２４ａ，２４ｂ，２４ｃで回転自在に支持されている。筒１の内部には、筒１と中央軸２との間でトルクを伝達するためのトルク伝達部４を備えている。トルク伝達部４は、中央軸２の長手方向に並べて配置した多数枚のトルク伝達板で構成されている。

トルク伝達板は、中央軸２の長手方向に間隔をおいて配置した５枚の筒側摺動板７と、筒側摺動板７の間にそれぞれ配置した４枚の中央軸側摺動板６と、筒側摺動板７と中央軸側摺動板６の間にそれぞれ配置した８枚の摩擦板８とで構成されており、摺動板６，７と摩擦板８とが当接する摩擦面の数は全部で１６ある。筒側摺動板７は、図３に示すように、外周に設けた突起２９を筒１の内面に形成した溝２５に係止することにより、筒１と一体に回転するようになっており、中央軸側摺動板６は、六角形の孔２６に六角形断面に形成した中央軸２を挿通することにより、中央軸２と一体に回転するようになっている。摩擦板８は、筒１と中央軸２の何れに対しても回転自在となっている。筒側摺動板７と中央軸側摺動板６は金属製（Ｓ４５Ｃ）であり、摩擦板８は、これよりも軟らかい材質、例えばカーボン材で形成してある。

多数枚重ねられたトルク伝達板６，７，８，…の一番右端と左端は筒側摺動板７となっており、その両側に皿バネ２７が配設してある。筒１の開放部の吊元側端部には、円板状のトルク調整部材５を取付けてあり、筒１の開放部を塞いである。トルク調整部材５は、外周に設けた雄ネジ３１ａを、筒１の内周に設けた雌ネジ３１ｂに螺合することにより取付けてあり、工具（図示省略）を孔２８に差し込んでトルク調整部材５を回転させることで、トルク調整部材５が中央軸２の長手方向に進退移動して皿バネ２７の撓み量が変化し、それに伴ってトルク伝達板６，７，８，…相互の圧接力を調整することができる。トルク伝達板６，７，８，…が互いに圧接することで、その圧接力の強さに応じてトルク伝達板６，７，８，…同士の間に摩擦力が生じ、このトルク伝達板６，７，８，…相互の摩擦力により筒１と中央軸２とが一体となって回転し、筒側回転軸３から中央軸２にトルクが伝達される。筒側回転軸３、又は中央軸２に、一定以上の負荷トルクが作用すると、筒側摺動板７と摩擦板８の間、及び中央軸側摺動板６と摩擦板８の間で滑りが生じ、トルクの伝達が遮断される。このときのトルクの強さを、トルク調整部材５を回すことで任意に調整することができ、通常の電動開閉時に必要十分な強さにトルクを調整しておく。

本電動開閉装置は以上のように構成され、通常の電動開閉時には、図１に矢印で示すように、モータ軸１８から筒側回転軸３、中央軸２、垂直軸１７へとトルクが伝達され、アーム１６ａが回動してリンク機構部１６が開閉し、それに伴ってドア１２が開閉する。電動開閉中に、ドア１２に人の体や指を挟むなどしてドア１２の動きが止められると、筒側回転軸３に大きな負荷トルクが作用するため、筒側摺動板７と摩擦板８の間、及び中央軸側摺動板６と摩擦板８の間で滑りが生じ、トルクの伝達が遮断される。そのため、ドア１２に挟んだ指等に大きな力がかかるのを防止して、怪我を防ぐことができる。
また、停電時等にドア１２を手動で開閉しようとしたときには、図５に示すように、ドア１２の開閉に伴って垂直軸１７から中央軸２に大きな負荷トルクが作用するため、筒側摺動板７と摩擦板８の間、及び中央軸側摺動板６と摩擦板８の間で滑りが生じ、筒側回転軸３へのトルクの伝達が遮断され、ドア１２を手動でスムーズに開閉することができ、しかも内部の機構に無理な力がかかって損傷することもない。

以上に述べたように本電動開閉装置は、トルクリミッター装置１１を装置内の吊元側の端部に配置し、歯車１０ａ，１０ｂを介在させることでトルクリミッター装置１１の入力軸（筒側回転軸３）と出力軸（中央軸２）を戸先側に向けて平行に配置し、図６に示すように、トルクの伝達方向がトルクリミッター装置１１で折り返される構造にしたことにより、左右方向の長さをコンパクトにして、油圧式のドアクローザと同様の外観を実現しており、そのためドア１２の意匠性を損なうことがなく、且つ全てのドア１２に容易に取付けることができる。さらに、図４に示すように、トルクリミッター装置１１のトルク調整部材５が、装置本体部１３の吊元側の側面からのぞくようにしてあるので、装置の外側からトルク調整部材５を回転させて、いつでもトルクリミッター機能が働くトルクの強さを簡単に調整することができ、メンテナンス性が極めて良好である。
さらに、本トルクリミッター装置１１は、トルク伝達部４の複数のトルク伝達板が、中央軸２に対して回転不能に取付けた金属製の複数の中央軸側摺動板６と、筒１に対して回転不能に取付けた金属製の複数の筒側摺動板７と、中央軸側摺動板６と筒側摺動板７の間に配置した複数の摩擦板８とで構成し、摩擦面数を多くしたので、トルクの伝達が遮断されるときのトルクの調整精度を高めることができ、しかも摩擦板８のみが消耗するため一定の摩擦力を長期間維持することができる。

トルク伝達部４は、図７（ａ）に示すように、中央軸２と一体に回転する中央軸側摺動板６と、筒１と一体に回転する筒側摺動板７とを、間に摩擦板８を挟まずに直接圧接するように構成することもできる。
また、図７（ｂ）に示すように、中央軸２と一体に回転する金属製の中央軸側摺動板６をカーボン材製の摩擦板８，８で挟み、一方の摩擦板８を筒１の底板３３に当接させ、他方の摩擦板８と皿バネ２７の間に金属製のワッシャー３２を配置した構成とすることもできる。摩擦板８とワッシャー３２は、中央軸２と筒１の何れに対しても回転自在となっている。

本発明は、以上に述べた実施形態に限定されない。中央軸側摺動板、筒側摺動板、摩擦板の材質や枚数は適宜変更することができる。本発明のトルクリミッター装置は、スイング開閉するドアや窓の電動開閉装置に限らず、スライド開閉するドアや窓の電動開閉装置にも使用することができ、さらにはシャッターの電動開閉装置にも用いることができる。

本発明を適用したドアの電動開閉装置の内部の構成を示す概略図であって、電動開閉時のトルクの伝達方向を矢印で示している。本発明のトルクリミッター装置の一実施形態を示す縦断面図である。同トルクリミッター装置の分解斜視図である。ドアの電動開閉装置の外観斜視図である。本発明を適用したドアの電動開閉装置の内部の構成を示す概略図であって、手動開閉時のトルクの伝達方向を矢印で示している。本発明のトルクリミッター装置のトルクの伝達方向を示す斜視図である。トルク伝達部の他の実施形態を示すトルクリミッター装置の縦断面図である。従来のトルクリミッター装置のトルクの伝達方向を示す斜視図である。

符号の説明

１筒
２中央軸（出力軸）
３筒側回転軸（入力軸）
４トルク伝達部
５トルク調整部材（トルク調整部）
６中央軸側摺動板（トルク伝達板）
７筒側摺動板（トルク伝達板）
８摩擦板（トルク伝達板）
９モータ
１０ａ，１０ｂ歯車
３３筒の底板（トルク伝達板）

Claims

回転自在に保持される筒と、筒に挿通して回転自在に設けた中央軸と、筒の回転と共に回転する筒側回転軸と、トルク伝達部と、トルク調整部とを備え、トルク伝達部は、中央軸の長手方向に並べて配置された複数のトルク伝達板と、複数のトルク伝達板が互いに圧接するように付勢する付勢部材とを有し、少なくとも一つのトルク伝達板が筒と一体に回転するように設けてあり、少なくとも一つのトルク伝達板が中央軸と一体に回転するように設けてあり、トルク伝達板相互の摩擦力により筒と中央軸との間でトルクを伝達するものであり、トルク調整部は、付勢部材の付勢力を変化させることによりトルク伝達板同士の圧接力を調整自在なものであり、中央軸と筒側回転軸の一方をモータのトルクが入力される入力軸とし、他方を出力軸としてあり、入力軸又は出力軸に一定以上の負荷がかかったときに複数のトルク伝達板の間で滑りが生じ、入力軸と出力軸の間のトルクの伝達が遮断されるものであり、入力軸と出力軸は、歯車機構を介在させたことにより、筒の一側面側に同じ方向を向いて平行に配置してあり、トルク調整部は、筒の他側面に配置してあることを特徴とする電動開閉装置用のトルクリミッター装置。
トルク伝達部の複数のトルク伝達板は、筒内に中央軸の長手方向に間隔をおいて配置してあり且つ中央軸と一体に回転する複数の中央軸側摺動板と、筒内に中央軸の長手方向に間隔をおいて配置してあり且つ筒と一体に回転する複数の筒側摺動板と、中央軸側摺動板と筒側摺動板の間に配置してあり且つ中央軸側摺動板と筒側摺動板よりも軟らかい材質で形成した複数の摩擦板とで構成してあることを特徴とする請求項１記載の電動開閉装置用のトルクリミッター装置。