JP5008533B2

JP5008533B2 - トルクリミッタ

Info

Publication number: JP5008533B2
Application number: JP2007288693A
Authority: JP
Inventors: 正平山
Original assignee: Yamauchi Corp
Current assignee: Yamauchi Corp
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-11-06
Also published as: JP2009115202A

Description

この発明は、例えば複写機やプリンター・ファクシミリ、ドアのダンパ等に用いられるトルクリミッタに関する。

トルクリミッタは、相互に対向する永久磁石とヒステリシス材とから構成されている。従来のトルクリミッタにおいて、発生トルクを変更可能にしたものが、たとえば、特開２００６−０１７１４１号公報（特許文献１）に開示されている。同公報によれば、磁石とヒステリシス材との対向面積を変えることによって発生トルクを変更している。
特開２００６−０１７１４１号公報（要約）

従来のトルクリミッタは上記のように構成されていた。発生トルクの変更を考慮したものは存在したが、回転方向によって発生トルクを変えるという発想はなかった。

この発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、回転方向によって発生トルクを変更可能なトルクリミッタを提供することを目的とする。

この発明に係る、トルクリミッタは、円筒状外周部を有する第１回転体と、円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有し、第１回転体と同軸状で互いに対して相対的に回転可能に設けられた第２回転体とからなり、第１回転体の円筒状外周部および第２回転体の円筒状内周部のいずれか一方には永久磁石が、いずれか他方にはヒステリシス材が設けられる。第２回転体は弾性を有するとともに、円周方向において一方端と他方端とを有し、一方端と他方端との間には所定の隙間が設けられる。

第２回転体は弾性を有し、円周方向において所定の隙間が設けられているため、回転方向によって隙間が狭くなったり広くなったりする。隙間が減れば、第１回転体と第２回転体との間のギャップが狭くなって発生するトルクが大きくなり、隙間が広がれば、発生するトルクは小さくなる。

その結果、回転方向によって発生トルクを変更可能なトルクリミッタを提供できる。

好ましくは、第２回転体は、第２回転体の円周部からその接線方向に延在する突出部を有し、第２回転体は、突出部を介して所定の位置に固定される。

さらに好ましくは、第１回転体は永久磁石であり、第１回転体の外周面は多極着磁されている。多極着磁の方法はストレート（縦方向）であっても、スキュー(斜め)であってもよい。

なお、永久磁石は、第１回転体の軸方向において複数に分割されているのが好ましい。

第１回転体の軸方向において複数に分割されて隣接している永久磁石の極性は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

永久磁石とヒステリシス材との間には磁性粉が封入されるのが好ましい。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施の形態に係るトルクリミッタ１０を示す図である。図１（Ａ）は外観を示す図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）において矢印Ｂ-Ｂで示す部分の断面図である。図１（Ａ）を参照して、トルクリミッタ１０は、図示のない駆動用のシャフトに止めネジ（図示なし）を介して一体的に回転するようにされた、円筒状外周部を有する回転体１５を含む。回転体１５の外周部には円筒状の永久磁石１６が設けられている。トルクリミッタ１０はさらに、永久磁石１６の円筒外周部に対向する円筒状内周部を有するヒステリシス材（半硬質磁石）１１を含む。

ヒステリシス材１１は、円筒状に巻かれた円筒状部１２と円筒状部１２に対してその接線方向に延在するフランジ部１３とを含む。フランジ部１３には、ヒステリシス材１１を所定の位置に固定するための一対の貫通孔１４が設けられている。

ヒステリシス材１１の円筒状部１２において、フランジ部１３がその円周面から離れる部分の近傍には円筒状部１２の端部１２ａが設けられており、端部１２ａとフランジ部１４との間には所定の隙間１７が形成されている。

ここで、ヒステリシス材１１はマルテンサイト系のステンレスであり、弾性を有している。また、回転体１５はアルミのシャフトである。

図２は図１（Ｂ）において矢印ＩＩ-ＩＩで示す部分の断面図である。図２を参照して、回転体１５の上に設けられた永久磁石１６は軸方向に４つの異なる永久磁石１６ａ〜１６ｄが隣接して固定されている。また、それぞれの永久磁石１６ａ〜１６ｄは外周面において多極着磁されている。なお、図中、右上がりの斜線はＮ極であり、左上がりの斜線はＳ極である。

したがって、図２（Ａ）は隣接する永久磁石１６ａ〜１６ｄが相互に同一極性を有している場合を示す図であり、図２（Ｂ）は異なる極性を有している場合を示す図である。トルクを得るためには、これらの図に示すように４つの磁石の固定位置は、完全に同極（隣接する極性がＮ-Ｎ、または、Ｓ-Ｓ、図２（Ａ））または完全に異極（隣接する極性がＮ-Ｓ、図２（Ｂ））となっているほうが好ましい。

図３はこのトルクリミッタ１０がフランジ部１３が固定された状態で回転体１５およびその上に固定された永久磁石１６が正方向（隙間１７が小さくなる方向、時計方向）に回転された場合（Ａ）と逆方向（反時計方向）に回転された場合（Ｂ）を示す図である、図３（Ａ）に示すように、回転体１５が正方向に回転されると、ヒステリシス材１１が弾性を有しており、また、永久磁石１６とヒステリシス材１１との間に吸着力が作用するため、ヒステリシス材１１の隙間１７は狭くなる。

その結果、ヒステリシス材１１と永久磁石１６との間のギャップが小さくなり、両者の間に高いトルクが発生する。

一方、回転体１５が逆方向に回転されると（図３（Ｂ））、ヒステリシス材１１の隙間１７は広くなり、ヒステリシス材１１と永久磁石１６との間のギャップが大きくなり、両者の間の発生トルクは小さくなる。

このように、この実施の形態においては、トルクリミッタ１０の外周となる円筒状のヒステリシス材１１を、弾性を有する部材で構成し、その円周上に両端部を設け、両端部の間に所定の寸法を有する隙間１７を設けたため、内部に設けられた永久磁石１６の回転方向に応じてこの隙間１７が広くなったり狭くなったりする。それに応じて、永久磁石１６とヒステリシス材１１とのギャップが大きくなったり小さくなったりするため、回転方向に応じて発生するトルクを調整することができる。

次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図４および図５はこの発明の他の実施の形態を説明するための図であり、それぞれ先の実施の形態における図１および図２に対応する。この実施の形態におけるトルクリミッタ２０においては、永久磁石１６とヒステリシス材１１との間に磁性粉１８を封入した点が先の実施の形態と異なる。それ以外の部分については、同一であるので、同一部分に同一参照番号を付して、その説明を省略する。

この実施の形態においては、永久磁石１６とヒステリシス材１１との間に磁性粉１８を封入する。磁性粉１８は両者の間に摩擦力を発生させるため、より高いトルクを発生させることができる。また、磁性粉１８の封入量を調整することにより、トルクの調整も容易になる。

また、永久磁石１６を構成する４つの個々の永久磁石１６ａ〜１６ｄのそれぞれが隣接する固定位置は図５（Ａ）に示すようにＮ−Ｓに反転させるのが好ましい。これは、異なる磁極を有する永久磁石間の境界にはより強い磁力を発生するためである。なお、図６に回転体の円周上の着磁パターンを示す。

なお、この実施の形態において、永久磁石１６の抜け防止を行ってもよい。図７はこの抜け防止用のリングを設けた場合のトルクリミッタの全体構成を示す図であり、図４に対応する。図７に示すように、回転体１５の両端部よりも内側に永久磁石１６が設けられ、永久磁石１６の抜け防止用に回転体１５の両端部にリング１９を設けている。

次に、この実施の形態における磁性粉量と発生するトルクとの関係について説明する。図８は、磁性粉量と発生するトルクとの関係を示すグラフである。図８を参照して、磁性粉が無い場合に比べて、磁性粉を増やすほど、正方向における発生トルクは増大する。逆方向に回転した場合でも多少はトルクは増大するが、途中で飽和している。

なお、上記実施の形態においては、ヒステリシス材にフランジ部を設けてトルクリミッタを固定するようにしたが、これに限らず、任意の方法で固定してもよい。また、固定方法を適宜選択すれば、ヒステリシス材を円筒形状としてもよい。この場合は、ヒステリシス材は円周方向において一方端と他方端とを有し、一方端と他方端との間には所定の隙間が設けられる状態となる。

また、上記実施の形態においては、トルクリミッタの外周に位置するヒステリシス材に隙間を設ける場合について説明したが、これに限らず、ヒステリシス材と永久磁石とを逆にして、弾性を有する永久磁石を外周に設けて、その円周の一部に隙間を設けるようにしてもよい。

また、上記実施の形態においては、軸方向に４つの永久磁石を連続して設けた場合について説明したが、これに限らず、１つの永久磁石のみでもよいし、任意の永久磁石を連続して設けてもよい。

また、上記実施の形態においては、トルクリミッタの外側の回転体となる部分に設けられた隙間は軸方向に平行である場合について説明したが、これは軸方向に対して斜め方向や、螺旋状や、相互に凹凸を有する形状等であってもよい。

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。

この発明に係るトルクリミッタは、回転する方向に応じて発生するトルクを変更させることが可能であるため、トルクリミッタとして有利に使用される。

この発明の一実施の形態に係るトルクリミッタを示す図である。図１に示したトルクリミッタにおいて矢印ＩＩ-ＩＩで示す部分の断面図である。トルクリミッタにおける永久磁石の回転方向と隙間との関係を示す図である。異なる実施の形態に係るトルクリミッタを示す図である。図４示したトルクリミッタにおいて矢印Ｖ-Ｖで示す部分の断面図である。回転体の外周における着磁状態を示す図である。永久磁石の抜け止めリングを設けた状態を示す図である。磁性粉量と発生トルクとの関係を示す図である。

符号の説明

１０，２０トルクリミッタ、１１ヒステリシス材、１２円筒状部、１３フランジ部、１４貫通孔、１５回転体、１６永久磁石、１７隙間、１８磁性粉、１９リング。

Claims

円筒状外周部を有する第１回転体と、前記円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有し、前記第１回転体と同軸状で互いに対して相対的に回転可能に設けられた第２回転体とからなり、前記第１回転体の円筒状外周部および前記第２回転体の円筒状内周部のいずれか一方には永久磁石が、いずれか他方にはヒステリシス材が設けられるトルクリミッタであって、
前記第２回転体は弾性を有するとともに、円周方向において一方端と他方端とを有し、前記一方端と他方端との間には所定の隙間が設けられ、
前記第２回転体は、前記第２回転体の円周部からその接線方向に延在する突出部を有し、
前記第２回転体は、前記突出部を介して所定の位置に固定される、トルクリミッタ。
前記第１回転体は永久磁石であり、前記第１回転体の外周面は多極着磁されている、請求項１に記載のトルクリミッタ。
前記永久磁石は、前記第１回転体の軸方向において複数に分割されている、請求項２に記載のトルクリミッタ。
前記第１回転体の軸方向において複数に分割されて隣接している永久磁石の極性は同じである、請求項３に記載のトルクリミッタ。
前記第１回転体の軸方向において複数に分割されて隣接している永久磁石の極性は異なる、請求項３に記載のトルクリミッタ。
前記永久磁石とヒステリシス材との間には磁性粉が封入される請求項１から５のいずれかに記載のトルクリミッタ。