JP5357001B2 - トルク調整式トルクリミッタ - Google Patents

Description

この発明は、回転トルクを調整することができるトルクリミッタ、特に内輪部材の回転などに影響を受けることなく調整された回転トルクを維持することが可能な回転トルクリミッタに関する。

トルクリミッタは、一般にＯＡ機器などのプリンタ、複写機の紙送り、搬送、排出部分の機構などに広く用いられている。トルクリミッタを大きく分けると、機械的な摩擦によって所望の回転トルクが得られる接触式のものと、永久磁石の磁力を利用して所望の回転トルクを得る非接触式のトルクリミッタとがある。現在、用いられているトルクリミッタの多くは、低価格という面から接触式のものであり、種々の構造のものが提案されている。本発明は接触式のトルクリミッタの改良であるので、従来の主な接触式のトルクリミッタについて説明する。

主な接触式のトルクリミッタを挙げると、内輪部材又はシャフトにコイルばねを巻き付け、内輪部材又はシャフトとコイルばねとの間に発生する回転トルクを利用するもの（例えば、特許文献１参照）がある。また、ボール又はローラのような曲面部材とその曲面に加圧力を与えてその曲面との間に発生する回転トルクを利用するもの（例えば、特許文献２参照）、あるいは円筒状のハウジング部材とその中に圧入された弾性摩擦部材との間に発生する回転トルクを利用するもの（例えば、特許文献３参照）がある。

更に、円柱状又は円筒状のシャフトの周りに巻きつけられた種々の形状の板ばね部材でシャフトを締め付けることによって、シャフトと板ばね部材との間に発生する回転トルクを利用するトルクリミッタ（例えば、特許文献４〜６参照）、シャフトとそのシャフトとの間に回転トルクを発生する特殊な形状のばね部材からなるトルクリミッタ（例えば、特許文献７参照）、シャフトとの間に大きさの異なる回転トルクを発生する複数個のハウジング部材と、ハウジング部材が所定の範囲で動けるように保持するハウジングとからなる振動吸収式トルクリミッタなどが既に提案されている（例えば、特許文献８参照）。

これらトルクリミッタは、組み立て時にシャフト（内輪部材）とばね部材との間に発生する回転トルクをそのまま利用するトルクリミッタであり、組み立て時に回転トルクの大きさを調整できない構造のものである。しかし、実際上における精密機器などにあっては、すべてのトルクリミッタの回転トルクを客先などが要求する設定トルク値の＋−数％の範囲内に納めなければならない場合がある。このような場合には、回転トルクが固定の構造のトルクリミッタでは対処することが難しいので、トルクリミッタの組み立て時に回転トルクを調整できる構造のものが既に提案されている（例えば、特許文献９、１０参照）。

特許文献９に開示されているトルクリミッタは、回転トルクを発生するトルク発生部とばね部材とトルク調整部材とからなり、トルク調整部材を回すことによってばね部材を収縮させてトルク発生部に加わる押圧力を変えて回転トルクの調整を行うものである。特許文献１０に記載されたトルクリミッタもトルク発生部の具体的な構造は異なるものの、回転トルクを調整する機構は同様な構造である。これら回転トルクの調整可能なトルクリミッタにあっては、組み立て後のトルク調整工程でトルク調整部材を回して回転トルクを調整し、設定の回転トルクが得られたところでトルク調整部材を回すのを止める。トルクリミッタを使用しない状態では、調整された初期の回転トルクは維持され、変化しない。

しかし、かかるトルクリミッタも内輪部材又は外輪部材が回転する状態におかれると、トルクリミッタの回転トルクは初期の回転トルクから変化することがわかった。特に、回転トルクが小さくなる方向に変化する傾向が著しい。このことは、実験から、内輪部材と外輪部材とが相対的に回転するときに、その回転や振動の影響を受けて、シールド部材であるトルク調整部材がずれたり、ある角度回ったりすることによって軸方向に動いてしまうために生じることを突き止めた。

もう少し具体的に説明すると、トルクリミッタにおいては、トルク調整部材が内輪部材の開いた一端側を閉じるシールド部材（蓋）として作用し、内輪部材は外輪部材（ハウジング部材）の側壁部とトルク調整部材とで支えられて（軸支されて）回転することになる。図示しない機器の回転軸が回転するときに一緒に内輪部材が回転することによって、当然にトルク調整部材と内輪部材との間には摩擦力が生じ、回転時の振動によっては摩擦力がより大きくなるために、その摩擦によってトルク調整部材がトルク調整後の初期の位置から回ったりして軸方向にずれ、これによって回転トルクが変化する。トルク調整部材はばね部材の弾性力で外側方向に常に押されているので、外方向に、つまり回転トルクを減少させる方向にずれ易いことがわかった。

特開２０００−３５２４２７号公報 特開平９−４６５０号公報 特開平０９−１１２５６８号公報 特開２００５−３３７４７２公報 特開２００５−３１５３２９公報 特開２００３−６５３５５公報 特開平１０−１３１９８０公報 特開２００５−２９１２９３公報 特開平８−２４７１６３号公報 特開２００９−１９２０６１号公報

本発明が解決しようとする課題は、トルク調整部材として働くシールド部材でもって所定の回転トルクを有するように調整された従来のトルクリミッタにあっては、内輪部材とハウジング部材との間で相対的な回転を行っているときに、その回転時の摩擦力や振動によってトシールド部材がずれるために、調整された初期の回転トルクの値が変化してしまうというところにある。

本発明は、従来の問題点を解決するために、開放されている一端側の内面にねじ切り部を有するハウジング部材と、そのハウジング部材のねじ切り部にねじ込まれるねじ部を有するシールド部材と、ハウジング部材の側壁部とシールド部材とによって支持（軸支）されて、ハウジング部材に対し相対的に回転可能な内輪部材と、調整可能な回転トルクＴａを生じる第１、第２のトルク発生部材と、それらトルク発生部材に押圧力を与える弾性部材と、内輪部材とハウジング部材との相対的な回転による影響によってシールド部材が回転するのを防止する回転抑止部材とを備え、前記ねじ切り部と前記ねじ部とを利用してシールド部材をハウジング部材に対して相対的に回すことによって、弾性部材がトルク発生部材に与える押圧力を調整し、その押圧力の調整後は、回転抑止部材がシールド部材の回転を阻止して、調整された初期の回転トルクを維持するトルクリミッタを提案する。

本発明によれば、トルクリミッタの動作中に、その回転や振動によってトルク調整部材が初期の位置からずれたり、回ったりすることが無いので、トルクリミッタの初期に設定された回転トルクが変化することは無く、一定の値に保持される。

本発明の実施形態１に係るトルクリミッタの組み立て前の各部材を示す図面である。 本発明の実施形態１に係るトルクリミッタを示す図である。 本発明の実施形態１に係るトルクリミッタのハウジング部材を説明するための正面図である。 本発明の実施形態２に係るトルクリミッタのシールド部材の一例を示す図である。 本発明の実施形態２に係るトルクリミッタに用いられる回転抑止部材の一例を示す図である。 本発明の実施形態２に係るトルクリミッタのハウジング部材に回転抑止部材を組み込んだ状態を示す図である。 本発明の実施形態３に係るトルクリミッタを説明するための図である。 本発明の実施形態４に係るトルクリミッタの組み立て前の各部材を示す図である。 本発明の実施形態４に係るトルクリミッタを示す図である。 本発明の実施形態５に係るトルクリミッタの組み立て前の各部材を示す図である。 本発明の実施形態５に係るトルクリミッタを示す図である。 本発明に係るトルクリミッタのトルク発生部の別の一例を示す図である。

本発明は、内輪部材とハウジング部材とが相対的な回転を行うときに、その回転時の摩擦力や振動によってシールド部材がずれたり、回ったりすることにより、調整された初期の回転トルクの値が変化してしまうのを防止するために、シールド部材がずれたり、回ったりするのを抑止する回転抑止部材を有するものである。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一の名称の部材を示すものとする。

［実施形態１］
図１〜図３によって本発明に係る実施形態１のトルクリミッタについて説明する。先ず、このトルクリミッタの概略について説明すると、ハウジング部材１、内輪部材２、第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４、弾性部材５、シールド部材６、及び回転抑止部材７からなる。

図１において、ハウジング部材１は外輪部材の役割を果たすと共に、回転トルクの大きさを調整する機能を有するものであり、基本的には筒状部１Ａと、筒状部１Ａの開いている一端側の内面に形成されたねじ切り部１Ｂと、他端側に形成された側壁部１Ｃと、側壁部１Ｃから突出している取付け部１Ｄとを備える。後で詳しく説明するが、ねじ切り部１Ｂは、シールド部材６をねじ切り部１Ｂにねじ込み、そのねじ込みの度合いによってトルク発生部が生ずる回転トルクの大きさを調整するためのものである。

側壁部１Ｃは内輪部材２の一端側の外径よりも若干だけ大きな円形の中央穴１Ｃ１を有し、内輪部材２の一端側を回転可能に支持（軸支）する。取付け部１Ｄは中央穴１Ｃ１を挟んで側壁部１Ｃの側面に一対形成されおり、不図示の機器の一部分の凹所などに取付け部１Ｄを嵌め込むことによって、ハウジング部材１を不図示の機器に固定するためのものである。なお、筒状部１Ａの内面は円筒である必要が無く、その一部分の内面が肉厚になっていて平坦であれば、他の部材をハウジング部材の内面へ回転しないように結合させるときに都合がよい。なお、取付け部１Ｄは、ハウジング部材１そのものを不図示の機器に取り付ける場合などもあるので、必ずしも必要でない。

内輪部材２は、ハウジング部材１の側壁部１Ｃの中央穴１Ｃ１によって回転可能に支えられる第１の円筒部２Ａと、第２の円筒部２Ｂと、第１の円筒部２Ａと第２の円筒部２Ｂとの間に形成された外径の大きな円環形状の摩擦部２Ｃと、第２の円筒部２Ｂの他端側に形成された一般的な取付け凹部２Ｄとからなる。摩擦部２Ｃは互いに向き合う円環状側面２Ｃ１、２Ｃ２を有する。これら円環状側面２Ｃ１、２Ｃ２と第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４との間で摩擦力が働いて、回転トルクを発生する。したがって、摩擦部２Ｃは第１のトルク発生部材として働き、第１の摩擦部材３及び第２の摩擦部材４は第２のトルク発生部材として働く。円環状側面２Ｃ１と第１の摩擦部材４との摩擦で生じる回転トルクを安定化させるために、円環状側面２Ｃ１には円環状の突起２Ｃ１１が形成されている。円環状側面２Ｃ２にも突起２Ｃ１１と同様な円環状の突起が形成されていても勿論よい。あるいは、突起２Ｃ１１は必ずしも形成されていなくともよい。なお、図１、図２に示すように、内輪部材２の中心をその長手方向に延びる線を軸線Ｘ−Ｙで表している。

第１の摩擦部材３及び第２の摩擦部材４は、内輪部材２が好ましくは接触せずに挿通する程度の直径の穴を有すると共に、ハウジング部材１に結合される不図示の結合部分を有する。一例として、第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４の外面の一部分は切除されて平坦になっている、いわゆるＤカットされている不図示の結合部分（Ｄカット部分）が形成されており、その結合部分が前述したハウジング部材１の内面における平坦な部分に結合される。このような機械的な結合構造は一般的であるので詳述しない。したがって、第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４はハウジング部材１に対して回転することはできないが、ハウジング部材１内を軸線Ｘ−Ｙ方向に動くことができる。このように第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４はハウジング部材１に対して回転できないが、ハウジング部材１内を軸線Ｘ−Ｙ方向に動くことが可能な相互の関係を、この発明では第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４がハウジング部材１に結合されていると言う。

この実施例１では、後述する弾性部材５の弾性力で第１の摩擦部材３はハウジング部材１の側壁部１Ｃの内壁に押し付けられているが、第１の摩擦部材３の厚みによっては、第１の摩擦部材３が必ずしも側壁部１Ｃの内壁に押し付けられる必要は無く、ハウジング部材１に対して回転しないようにハウジング部材１の筒状部１Ａに結合されていることが必要である。したがって、ハウジング部材１は第１の摩擦部材３が軸線Ｘ−Ｙの一定位置からＹ方向に動かないストッパとしての役割も行う。

したがって、内輪部材２の回転と一緒に摩擦部２Ｃが回転しても、第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４は摩擦部２Ｃとの間に生じる摩擦力によって回転することは無い。第１のトルク発生部材である摩擦部２Ｃと第２のトルク発生部材である第１、第２の摩擦部材３、４とが協働してトルク発生部を形成する。この実施形態１のトルクリミッタでは、第１の摩擦部材３と摩擦部２Ｃの円環状側面２Ｃ１との間に発生する回転トルクと、第２の摩擦部材４と摩擦部２Ｃの円環状側面２Ｃ２との間に生じる回転トルクとを合わせた回転トルクＴａを生じる。なお、ハウジング部材１と第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４との結合構造は前述した構造でなくともよく、任意の形状の凹凸などによる結合構造であってもよい。また、回転トルクを調整できる他の周知の構造であってもよい。

弾性部材５は弾性力を有するものであり、第１の摩擦部材３と摩擦部２Ｃの円環状側面２Ｃ１との間、第２の摩擦部材４と摩擦部２Ｃの円環状側面２Ｃ２との間に押圧力を与えるためのものである。弾性部材５は一般的な構造のウエーブばね又は皿ばねなどの板ばね、あるいはコイルばね、又は合成ゴムなどからなる弾性体、後述する同極性で永久磁石を向かい合わせた非接触式のばねなど、種々のものを用いることができる。弾性部材５は内輪部材２に接触しないような大きさの内径を有するものが好ましい。弾性部材５は、ハウジング部材１に結合された第２の摩擦部材４と後述する回転抑止部材７との間に挟まれているので、内輪部材２が回転しても弾性部材５には回転方向の力はかからない。なお、必要に応じて、弾性部材５と回転抑止部材７との間にワッシャのような円環状板を介在させてもよい。

シールド部材６は、内輪部材２の他端側を回転可能に支持する側板（蓋）としての機能と、弾性部材５を加圧する押圧力を調整するトルク調整部材としての機能とを有する円環状のものである。ハウジング部材１とシールド部材６は双方でハウジングを構成する。シールド部材６の円環状板部６Ａの外周には、ハウジング部材１のねじ切り部１Ｂにねじ込まれる（螺合する）ねじ部６Ｂが形成されている。更に、シールド部材６の円環状板部６Ａの内側面には凹凸が形成された凹凸部６Ｃが形成されている。シールド部材６のねじ部６Ｂをハウジング部材１のねじ切り部１Ｂにねじ込んで行くと、シールド部材６はハウジング部材１に対して、図１の右側方向、つまり、トルクリミッタの内側方向へ移動し、弾性部材５にかかる押圧力を増大させる。シールド部材６を逆に回すと、シールド部材６はハウジング部材１に対して、図１の左側方向、つまり、トルクリミッタの外側方向へ移動し、弾性部材５にかかる押圧力を減少させる。

シールド部材６は内輪部材２の前記他端側を支える側板（蓋）として働くので、内輪部材２が回転するとき、当然に回転力がシールド部材６にかかる。特に、内輪部材２の回転開始時や回転終了時には振動も加わって大きな回転力がかかることがあり、また、動作中には回転力がシールド部材６に常時かかっているので、シールド部材６に回転を止めるための特別な外力が働かなければ、内輪部材２の回転力の影響でシールド部材６がある角度回ってトルクリミッタの内外方向どちらかに移動することがある。つまり、内輪部材２の回転時に内輪部材２とシールド部材６との間に生じる摩擦力（又は接触抵抗）がハウジング部材１のねじ切り部１Ｂとシールド部材６のねじ部６Ｂとの間の摩擦力（又は接触抵抗）よりも大きくなると、内輪部材２の回転力やそのとき生じる振動などによってシールド部材６が回って移動する。したがって、機器などに組み込んでトルクリミッタを動作させていると、その回転トルクが徐々に初期に設定した値からずれてくることがあり、所望する回転トルクとは異なってきてしまう。

この問題を解決するものが回転抑止部材７である。回転抑止部材７は円環状部７Ａを有し、円環状部７Ａはシールド部材６と接触する側の面に凹凸部７Ｂを有する。また、回転抑止部材７は結合凸部７Ｃを外周面に有する。結合凸部７Ｃは、図３に示すようなハウジング部材１の開放端側に形成された３個の扇形状の結合凹部１Ｅに結合される。したがって、回転抑止部材７はハウジング部材１に対して回転することは無い。結合凹部１Ｅは等間隔で３箇所、内側方向（図３の紙面の裏面方向）に向って形成されており、ねじ切り部１Ｂは結合凹部１Ｅによって３箇所で切断されているが、シールド部材６のねじ部６Ｂをねじ込みするのに影響は無い。この実施形態１の回転抑止部材７の凹凸部７Ｂとシールド部材６の凹凸部６Ｃとは互いに接触抵抗を大きくして摩擦力を増大させるものであるので、これら凹凸部は多数の凹凸が不規則的に形成されていても構わない。

回転抑止部材７の凹凸部７Ｂとシールド部材６の凹凸部６Ｃとの間に生じる摩擦力（接触抵抗）と、ハウジング部材１のねじ切り部１Ｂとシールド部材６のねじ部６Ｂとの間に生じる摩擦力（接触抵抗）との和の摩擦力（接触抵抗）は、内輪部材２とハウジング部材１との相対的な回転の際におけるシールド部材６と内輪部材２との間に生じる最大の摩擦力（接触抵抗）に比べて大きくなければならない。弾性部材５の弾性力の大きさを考慮して、シールド部材６の凹凸部６Ｃと回転抑止部材７の凹凸部７Ｂとの間に、前記条件を満足するような摩擦力（接触抵抗）を生じるように、凹凸部６Ｃと凹凸部７Ｂとが決められる。したがって、内輪部材２の回転によって内輪部材２とシールド部材６との間に働く摩擦力でシールド部材６が回ることは無く、軸線Ｘ−Ｙ方向に移動することは無い。ただし、シールド部材６をハウジング部材１にねじ込んで回転トルクの調整を行うときには、作業者などによる回転トルク調整時の回転力でシールド部材６は当然に回転しなければない。したがって、ある大きさ以上の回転力では、回転抑止部材７の凹凸部７Ｂとシールド部材６の凹凸部６Ｃとの間で滑りが生じなければならない。

前述した内輪部材２、第１、第２の摩擦部材３、４、弾性部材５、シールド部材６及び回転抑止部材７をハウジング部材１内に組み込むことにより、図２に示すトルクリミッタが得られる。最後に、不図示の調整用治具を使ってシールド部材６をハウジング部材１に対してねじ込んで行き、トルクリミッタの回転トルク値が設定値になった時点でシールド部材６の調整を止める。このトルクリミッタにあっては、回転抑止部材７が無い場合に比べて大きなトルク調整力が必要であるが、シールド部材６をねじ込むことによって、内輪部材２に対して回転しない回転抑止部材７が弾性部材５の弾性力に逆らってトルクリミッタの内部方向に移動する。

これに伴い、弾性部材５が収縮し、第１の摩擦部材３と内輪部材２の摩擦部２Ｃの円環状側面２Ｃ１との間、摩擦部２Ｃの円環状側面２Ｃ２と第２の摩擦部材４との間にかかる押圧力が増大するので、第１の摩擦部材３と摩擦部２Ｃの円環状側面２Ｃ１との間に生じる回転トルク、及び摩擦部２Ｃの円環状側面２Ｃ２と第２の摩擦部材４との間に生じる回転トルクが大きくなる。逆に、シールド部材６を回して弛めると、それらの間に生じる回転トルクは小さくなる。回転トルクの調整後においては、弾性部材５の弾性力で回転抑止部材７の凹凸部７Ｂがシールド部材６の凹凸部６Ｃに押し付けられ、それらの間に大きな摩擦力が働くので、内輪部材２がいずれの方向に回転しても、その回転時に生じる内輪部材２とシールド部材６との間の摩擦力の影響でシールド部材６がいずれの方向にも移動することは無ない。したがって、調整された初期の回転トルクの値を長期間にわたって保持することができる。

なお、内輪部材２の摩擦部２Ｃと第１、第２の摩擦部材３、４とは耐摩耗性の面からは金属材料からなるのが好ましいが、プラスチック材料などでもよく、特に材質を限定する必要は無い。また、内輪部材２の摩擦部２Ｃが複数個でそれらの間に第１、第２の摩擦部材３、４に相当する摩擦部材がそれぞれ挟まれていて、摩擦部と摩擦部材とが交互に位置する多重の摩擦力発生構造であってもよい。この場合には、複数の摩擦部２Ｃに相当する複数の摩擦部は内輪部材２と一緒に回転し、つまり、回転方向には内輪部材２に結合されているが、軸線Ｘ−Ｙ方向には動ける構造になっている。本発明では、摩擦部２Ｃ又は複数の摩擦部２Ｃに相当する複数の摩擦部が内輪部材２と一緒に回転するが、軸線Ｘ−Ｙ方向には動ける相互の関係を、摩擦部２Ｃ又は複数の摩擦部２Ｃに相当する複数の摩擦部が内輪部材２に結合されていると言う。

他方、第１、第２の摩擦部材３、４に相当する摩擦部材は軸線Ｘ−Ｙ方向には動けるが、ハウジング部材１に対して回転できない構造になっている。つまり、複数の摩擦部２Ｃに相当する複数の摩擦部も第１、第２の摩擦部材３、４に相当する複数の摩擦部材も軸線Ｘ−Ｙ方向には移動できるので、前記複数の摩擦部２Ｃに相当する複数の摩擦部と第２の摩擦部材３、４に相当する複数の摩擦部材は、弾性部材５の弾性力によって押されて所定の位置まで軸線Ｘ−Ｙ方向をＹ方向に動き、その位置で弾性部材５の弾性力によって互いに押し付けられ、それらの間にトルクが発生する。なお、当然に複数の摩擦部２Ｃに相当する複数の摩擦部は回転方向には内輪部材２に結合され、第１、第２の摩擦部材３、４に相当する複数の摩擦部材は回転方向にはハウジング部材１に結合される。

例えば、複数の摩擦部２Ｃに相当する複数の摩擦部及び第１、第２の摩擦部材３、４に相当する複数の摩擦部材が少なくとも軸線Ｘ−Ｙ方向に移動する範囲の内輪部材２は、多角形構造になっている。複数の摩擦部２Ｃに相当する複数の摩擦部は内輪部材２が多角形構造よりも若干だけ大きな相似の多角形状の穴を有し、その穴を内輪部材２が挿通しているので、複数の摩擦部２Ｃは軸線Ｘ−Ｙ方向には動けるが、内輪部材２と一緒に回転する。また、第１、第２の摩擦部材３、４に相当する複数の摩擦部材は前述したように外周縁がＤカットされ、そのＤカットされた部分がハウジング部材１に係合しているので、複数の摩擦部材は軸線Ｘ−Ｙ方向には動けるが、回転することは無い。このような構造であるので、前述したように、前記複数の摩擦部２Ｃに相当する複数の摩擦部と第２の摩擦部材３、４に相当する複数の摩擦部材は停止位置で弾性部材５の弾性力によって互いに押し付けられる。したがって、弾性部材５の押圧力が複数の摩擦部２Ｃに相当する複数の摩擦部と複数の第１、第２の摩擦部材３、４に相当する複数の摩擦部材とのそれぞれの間にほぼ均一にかかり、それぞれの間に生じる回転トルクの和である大きな回転トルクを得ることができる。

［実施形態２］
次に、図４〜図６を用いて本発明に係る実施形態２のトルクリミッタについて説明する。この実施形態２のトルクリミッタは、前述した実施形態１のトルクリミッタに比べて、シールド部材６と回転抑止部材７、特にそれらの凹凸部６Ｃと凹凸部７Ｂが主として異なるだけであるので、以下に異なる部分に関連して説明を行う。図４はシールド部材６の凹凸部６Ｃを説明するための図であり、図４（Ａ）はシールド部材６の側面を示し、図４（Ｂ）はシールド部材６を図４（Ａ）の右側、つまり凹凸部６Ｃ側から見た図を示す。図５は回転抑止部材７の凹凸部７Ｂを説明するための図であり、図５（Ａ）は回転抑止部材７の側面を示し、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の左側、つまり回転抑止部材７の凹凸部７Ｂ側から見た図を示す。図６はハウジング部材１に回転抑止部材７を装着し、シールド部材６で閉じる前の図を示している。

図４（Ｂ）に示すように、シールド部材６は内輪部材２を回転可能に支持する円形穴６Ｄを形成する内径面６Ｅとねじ部６Ｂの外径よりも小さい外径面６Ｆとの間に、回転方向の幅Ｗ１が一定の凹凸からなる凹凸部６Ｃを有する。ここでは、回転方向に３個ずつ連なる三角形状の凹凸であり、例えば太線が谷を示し、細線が頂上を示すものとする。３個ずつ一定間隔を置いて１２個の凹凸が形成されている。凹凸は三角形状でなく、かまぼこ状又は半球状などの曲線の山であってもよい。また、凹凸の個数は凹凸部６Ｃと凹凸部７Ｂとの間で必要な摩擦力が得られる個数であれば任意の数でよい。

図５（Ｂ）に示すように、回転抑止部材７は内輪部材２が接触しない程度の直径、つまりシールド部材６の円形穴６Ｄよりも直径の大きな中央穴７Ｄを形成する内径面７Ｅと外径面７Ｆとの間に、回転方向に対して一定の幅Ｗ２の凹凸からなる凹凸部７Ｂを有する。凹凸部７Ｂの各凹凸の幅Ｗ２はシールド部材６の凹凸部６Ｃの各凹凸の幅Ｗ１とほぼ等しく、凹凸部７Ｂは回転方向に連なる三角形状の凹凸である。シールド部材６の凹凸部６Ｃがかまぼこ状又は半球状などの曲線の凹凸である場合には、その凹凸と逆の形状の波状の凹凸となる。シールド部材６と回転抑止部材７との間の摩擦力は、凹凸部６Ｃと凹凸部７Ｂとの個数や形状などによって左右される接触抵抗と弾性部材５の押圧力などによって決まる。

３個の扇形状の結合凸部７Ｃが回転抑止部材７の外径面７Ｆからほぼ等間隔で外方向に突出しており、図３に示したハウジング部材１の３個の結合凹部１Ｅに結合される。回転抑止部材７をハウジング部材１に装着した状態を図６に示す。３個の結合凹部１Ｅは軸線Ｘ−Ｙを内方向に所定位置まで延びている。３個の結合凹部１Ｅが側壁部１Ｃの近傍まで延び、第１、第２の摩擦部材３、４が結合凸部７Ｃと同様な扇形状の結合部を有するものとすれば、回転抑止部材７の結合凸部７Ｃばかりでなく、第１、第２の摩擦部材３、４の結合部を結合凹部１Ｅに結合させることができる。

前述したように、回転抑止部材７の結合凸部７Ｃをハウジング部材１の結合凹部１Ｅに結合させた状態で、シールド部材６をハウジング部材１にねじ込んで行くと、シールド部材６の凹凸部６Ｃは、弾性部材５によって凹凸部６Ｃ方向への押圧力を受けている回転抑止部材７の凹凸部７Ｂを押圧し、シールド部材６をハウジング部材１にねじ込んで行くのに伴って、凹凸部６Ｃと凹凸部７Ｂとは互いに１個ずつずれる。この実施形態２では、２０個の凹凸部７Ｂを有するので、シールド部材６の１回転を均等に２０分割して調整、つまり角度で表すと、ほぼ１８度ずつ均等に調整することが可能であり、回転トルクＴａの調整が容易になるだけでなく、正確に行うことができる。なお、シールド部材６の凹凸部６Ｃが１周にわたって連続して形成されている場合には、回転抑止部材７の凹凸部７Ｂの凹凸の個数は凹凸部６Ｃと凹凸部７Ｂとの間で必要な摩擦力が得られる限り、回転抑止部材７がシールド部材６の回転を抑制できるので任意の数でよい。

［実施形態３］
次に、図７を用いて本発明に係る実施形態３のトルクリミッタについて説明する。このトルクリミッタは、実施形態１、２のトルクリミッタとは違い、シールド部材６とは別体の回転抑止部材７を用いずに、シールド部材６と一体的に形成又は固定された回転抑止部材６Ｇを設ける。ここでは、シールド部材６と一体的に形成又は固定された回転抑止部も回転抑止部材６Ｇという。回転抑止部材６Ｇがハウジング部材１の内面の一部分１Ｆに接触し、それらの間の接触抵抗を増大させている。図７（Ａ）はハウジング部材１にシールド部材６だけを組み合わせた正面図を示し、図７（Ｂ）はその断面を示し、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）をＡ−Ｂでの断面を示している。なお、６Ｈはシールド部材６の外面に形成された調整用凹所であり、この調整用凹所６Ｈはトルクの調整時に利用される。

回転抑止部材６Ｇはシールド部材６に一体的に形成されるか、あるいはスポット溶接などによってシールド部材６に固定されている。シールド部材６の回転抑止部材６Ｇには複数の凹凸が形成されており、回転抑止部材６Ｇはハウジング部材１の内面の一部分１Ｆに軽く圧入されている。つまり、シールド部材６がある大きさの回転力以上の力でもって回転する程度に圧入されているので、トルク調整時にシールド部材６を支障なくハウジング部材１にねじ込んだり、あるはその逆方向に回したりすることができる。

回転抑止部材６Ｇのこれら凹凸は規則正しく形成されていてもよいが、小さなあるいは微細な多数の凹凸が不規則的に形成されていてもよい。また、ハウジング部材１の内面の一部分１Ｆに凹凸が形成されていてもよい。あるいは、微細な多数の凹凸が回転抑止部材６Ｇとハウジング部材１の内面の一部分１Ｆの双方に形成されていてもよい。つまり、シールド部材６に回転抑止部材６Ｇとハウジング部材１の内面の一部分１Ｆとの接触面が平滑でなく、それらの接触抵抗を増大させる粗面であればよい。また、回転抑止部材６Ｇには前記接触抵抗を増大させるゴムなどのような弾力性を有する薄い弾性体が巻かれていてもよい。

なお、図７（Ｂ）ではシールド部材６のねじ部６Ｂに対応するハウジング部材１のねじ切り部１Ｂは、実施形態１、実施形態２のものよりもねじ切り部１Ｂのピッチが大きくなっている、つまり螺旋の傾斜が緩やかになっている。この実施形態では、ねじ切り部１Ｂはこのような緩やかな形状のほぼ３６０度の螺旋であり、シールド部材６をほぼ１回転の内で調整してシールド部材６を前進あるいは後退させることによって、弾性部材５が前述した第１、第２のトルク発生部材に与える押圧力の調整を行う例を示している。

［実施形態４］
次に、図８、図９を用いて本発明に係る実施形態４のトルクリミッタについて説明する。このトルクリミッタは弾性部材５が同一極性で向かい合った一対の磁石からなることが、実施形態１又は実施形態２のトルクリミッタと異なるだけであるので、以下では異なる部分に関連して説明を行う。弾性部材５は２枚の円板状磁石５Ａと５Ｂとからなる。円板状磁石５Ａ、５Ｂは双方とも、一方の面側がＮ極とすれば、他方の面側がＳ極となる磁極構造を有している。円板状磁石５Ａ、５Ｂの互いに向き合っている面側は同一の極性、例えばＮ極同士であり、互いに反発力を生じる。なお、図示しないが、円板状磁石５Ａ、５Ｂは内輪部材２が接触せずに挿通する中央穴を有している。

内輪部材２に第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４、弾性部材５である円板状磁石５Ａ、５Ｂを組み合わせ、ハウジング部材１内へ組み込む。次に、回転抑止部材７を前述したように組み込み、更にシールド部材６をハウジング部材１にねじ込む。前述したように、円板状磁石５Ａ、５Ｂは互いに向き合っている面側が同一極性で組み込まれているので、それらの反発力で当然に初期にはある間隔で互いに離れている。内輪部材２の摩擦部２Ｃとその両側の第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４との間に生じる回転トルクＴａを調整するために、シールド部材６をハウジング部材１にねじ込んで行くと、回転抑止部材７が軸線Ｘ−Ｙを内側方向に移動するので、円板状磁石５Ｂが円板状磁石５Ａ方向に移動し、円板状磁石５Ａと５Ｂとの間の距離が狭まるので、円板状磁石５Ａと５Ｂとの間に働く反発力が増大する。

これに伴い、円板状磁石５Ａが第２の摩擦部材４を押す力が強まり、内輪部材２の摩擦部２Ｃとその両側の第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４との間にかかる力が大きくなるので、回転トルクＴａも大きくなる。シールド部材６をハウジング部材１にねじ込んで行く方向とは逆に回すと、円板状磁石５Ａと５Ｂとの間が広がることによって、回転抑止部材７と円板状磁石５Ｂが外方向に移動する。これに伴い、内輪部材２の摩擦部２Ｃとその両側の第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４との間にかかる力が小さくなり、回転トルクＴａは小さくなる。

前述したように、第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４及び回転抑止部材７はハウジング部材１に結合されており、回転しないので、第２の摩擦部材４及び回転抑止部材７に接している円板状磁石５Ａ、５Ｂには回転方向の力がかからず、軸線Ｘ−Ｙ方向の力がかかるだけであるので、特に円板状磁石５Ａ、５Ｂをハウジング部材１に結合する必要は無い。しかし、例えば、円板状磁石５Ａ、５Ｂが一方の半円部分がＮ極で、他方の半円部分がＳ極である磁極構造を有するときには、異極性同士で引き付けあうので、円板状磁石５Ａ、５Ｂが回転するのを防止するために、円板状磁石５Ａ、５Ｂをハウジング部材１に結合しなければならない。この結合は前述したようなＤカットなど一般的な構造で行うことができる。

［実施形態５］
次に、図１０、図１１を用いて本発明に係る実施形態５のトルクリミッタについて説明する。このトルクリミッタは、シールド部材６によるトルク調整に影響を受けない回転トルクを発生するトルク発生機構を有する。内輪部材２の第１の円筒部２Ａは、実施形態１〜４における内輪部材２の第１の円筒部２Ａよりも長くなっており、第１の円筒部２Ａにコイルばね８が巻き付けられている。コイルばね８は一端側にフック８Ａを備える。コイルばね８は他端側にも同様なフックを備えるが、そのフックはコイルばね８の陰になっているので図示していない。

ハウジング部材１はコイルばね８のフック８Ａを結合させるフック結合部１Ｇを備えると共に、図示されない前記フックを結合させる不図示のフック結合部も有する。フック結合部１Ｇ及び不図示の前記フック結合部はハウジング部材１の開放端側から内部方向に延びる溝である。また、ハウジング部材１は第１の摩擦部材３を押し止める第１の段差部１Ｈ、及び側壁部１Ｃには内輪部材２の第１の円筒部２Ａの端部を押し止める第２の段差部１Ｊを備える。弾性部材５と回転抑止部材７との間に円環状板９を備えている。第１、第２の摩擦部材３と４、弾性部材５、シールド部材６、回転抑止部材７、及びそれらの組み合わせ構造は、前述した実施形態１〜４のいずれかかと同様でよいので説明を省略する。

内輪部材２の第１の円筒部２Ａとコイルばね８とが広く知られているトルク発生機構を構成する。このトルク発生機構の回転トルク発生のメカニズムは周知であるので、詳しく説明しないが、フック８Ａと不図示の前記フックとによってコイルばね８の両端がハウジング部材１に結合されている。したがって、いずれかの方向に内輪部材２が回転しても、コイルばね８の両端がハウジング部材１に結合されているので、コイルばね８は緩んで、内輪部材２の第１の円筒部２Ａとコイルばね８との間で一定の回転トルクを生ずる。実際の製造工程では、沢山のトルクリミッタにおける内輪部材２の第１の円筒部２Ａとコイルばね８との間の双方向における回転トルクＴｂを、所望の設定回転トルクＴｓに精確に一致させるのは極めて難しい。

したがって、この実施形態５では、内輪部材２の第１の円筒部２Ａとコイルばね８とからなるトルク発生機構によって、設定回転トルクＴｓよりもある範囲内で小さい回転トルクＴｂを発生させ、（Ｔｓ−Ｔｂ）に相当する回転トルクＴａを内輪部材２の摩擦部２Ｃと第１、第２の摩擦部材３、４とからなるトルク発生部で発生させる。ここではＴａ＜Ｔｂである。つまり、（Ｔｓ−Ｔｂ）＝Ｔａであり、製作したトルクリミッタごとに回転トルクＴｂが異なることが多いので、回転トルクＴａの値を調整することによって、常に、Ｔａ＋Ｔｂ＝Ｔｓの式を満足するトルクリミッタを提供することが可能となる。

回転トルクＴａの調整時にシールド部材６をハウジング部材１にねじ込んだとき、第１の摩擦部材３がハウジング部材１の第１の段差部１Ｈに押し当てられ、ストッパとして働く。したがって、回転トルクＴａの調整時に限らず、内輪部材２の第１の円筒部２Ａとコイルばね８とからなるトルク発生機構は弾性部材５の押圧力の影響を受けることが無く、ほぼ一定の回転トルクＴｂを維持する。このことから、ハウジング部材１に対するシールド部材６のねじ込み量を調整して、内輪部材２の摩擦部２Ｃと第１、第２の摩擦部材３、４とからなるトルク発生部が生じる回転トルクＴａを、Ｔａ＋Ｔｂ＝Ｔｓの式を満足するように調整すれば、設定回転トルクＴｓに等しい回転トルクを生じるトルクリミッタを得ることができる。

前記トルク発生機構は、前述したものの他に種々の構造を適用することができ、周知のトルク発生構造を採用できる。例えば、前掲の特許文献１〜特許文献８などに開示されているような種々の形状のばね部材を用いた接触式のトルクリミッタ、あるいは永久磁石などを用いた非接触式のトルクリミッタでもよい。なお、以上の説明では内輪部材２が回転する場合について述べたが、ハウジング部材１が回転しても構わない。

次に、内輪部材２の摩擦部２Ｃの変形例について説明する。今まで説明してきた摩擦部２Ｃは内輪部材２と一体的に形成された円環状のものであったが、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、内輪部材２とは別体で形成された円環状部材２Ｃｘを内輪部材２の固定部２Ｅに固定してもよい。図１２（Ｂ）では簡略的に示しているが、破線で示すように第１の摩擦部材３と第２の摩擦部材４とが前述の各実施形態と同様に円環状部材２Ｃｘを挟むように両側から押し当てられる。円環状部材２Ｃｘと第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４との接触は円形状の線接触となるので、円環状部材２Ｃｘと第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４との間で生じる回転トルク値が安定し、トルクリプルを小さくできる。特に、内輪部材２が樹脂材料からなる場合には、円環状部材２Ｃｘを第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４と同様な材質の金属材料で形成することにより、耐摩耗性を大幅に向上させ、寿命を向上させることができる。

図１２の例では、内輪部材２が比較的肉厚の薄い円筒状のものであるので、機械的な補強も考慮して固定部２Ｅを比較的直径の大きな円環状のものにしたが、内輪部材２が肉厚の厚い円筒状又は円柱状のものである場合には、円環状部材２Ｃｘを内輪部材２に圧入やねじ止めなどによって直接固定してもよい。また、前述した第１の摩擦部材３、第２の摩擦部材４が円環状部材２Ｃｘとほぼ等しい内径と外径とを有する円環状のものとしてもよい。このことは他の実施形態でも同様である。

本発明は、前述したようにハウジング部材１のねじ切り部１Ｂが緩やかな傾斜（ピッチ）でほぼ３６０度ないしその数倍程度で螺旋する構造のものに適しているが、これに限定されるものではない。このような構造にすることによって、特にトルクリミッタの軸線Ｘ−Ｙ方向の長さを短く、つまり小型化することができるだけでなく、シールド部材６を多数回、回転させることなく、容易に弾性部材５が第１、第２のトルク発生部材に与える押圧力の大きさを調整することができ、所望のトルク値を容易に得ることができる。

プリンタや複写機の紙送り機構など、あるいは他のＯＡ機器、及び精密機器などにおける回転機構に広く適用できる。

１・・・ハウジング部材
１Ａ・・・筒状部
１Ｂ・・・ねじ切り部
１Ｃ・・・側壁部
１Ｃ１・・・中央穴
１Ｄ・・・取付け部
１Ｅ・・・結合凹部
１Ｆ・・・ハウジング部材１の内面の一部分
１Ｇ・・・フック結合部
１Ｈ・・・段差部
１Ｊ・・・段差部
２・・・内輪部材
２Ａ・・・第１の円筒部
２Ｂ・・・第２の円筒部
２Ｃ・・・摩擦部
２Ｃ１、２Ｃ２・・・円環状側面
２Ｃ１１・・・円環状の突起
２Ｄ・・・取付け凹部
２Ｅ・・・固定部
２Ｃｘ・・・円環状部材
３・・・第１の摩擦部材
４・・・第２の摩擦部材
５・・・弾性部材
５Ａ、５Ｂ・・・円板状磁石
６・・・シールド部材
６Ａ・・・円環状板部
６Ｂ・・・ねじ部
６Ｃ・・・凹凸部
６Ｄ・・・円形穴
６Ｅ・・・円形穴６Ｄを形成する内径面
６Ｆ・・・外径面
６Ｇ・・・回転抑止部材
６Ｈ・・・調整用凹所
７・・・回転抑止部材
７Ａ・・・円環状部
７Ｂ・・・凹凸部
７Ｃ・・・結合凸部
７Ｄ・・・中央穴
７Ｅ・・・中央穴７Ｄを形成する内径面
７Ｆ・・・外径面
８・・・コイルばね
８Ａ・・・コイルばね８のフック
９・・・円環状板
Ｔａ・・・調整される回転トルク
Ｔｂ・・・トルク発生機構が生じる回転トルク
Ｔｓ・・・設定回転トルク

Claims (6)

1. 開放されている一端側の内面にねじ切り部を有する筒状部と該筒状部の他端側の側壁部とからなるハウジング部材と、
   該ハウジング部材の前記ねじ切り部にねじ込まれるねじ部を有するシールド部材と、
   前記ハウジング部材の前記側壁部と前記シールド部材とに支えられて、前記ハウジング部材に対し相対的に回転可能な内輪部材と、
   前記内輪部材と一緒に回転する第１のトルク発生部材と、前記ハウジング部材に結合され、前記第１のトルク発生部材との間で調整可能な回転トルクＴａを生じる第２のトルク発生部材と、
   前記シールド部材の前記ねじ部を前記ハウジングの前記ねじ切り部へねじ込む度合いによって大きさが変わる押圧力を、前記第１と第２のトルク発生部材に与える弾性部材と、
   前記内輪部材と前記ハウジング部材との相対的な回転による影響によって前記シールド部材の前記ねじ部と前記ハウジング部材の前記ねじ切り部とが相対的に回るのを防止する回転抑止部材と、
   を備え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、
   前記回転抑止部材と前記シールド部材とは互いに接触し合う接触面を有し、
   該接触面に働く摩擦力と、前記ハウジング部材の前記ねじ切り部と前記シールド部材の前記ねじ部との間に働く摩擦力との和の摩擦力は、前記内輪部材と前記ハウジング部材とが相対的に回転する際に生じる前記シールド部と前記内輪部材との間に働く摩擦力に比べて大きいことを特徴とするトルクリミッタ。
3. 請求項２に記載のトルクリミッタにおいて、
   前記シールド部材と前記回転抑止部材との前記接触面には、前記シールド部材の回転方向に一定幅である凹凸が形成され、
   該凹凸が前記シールド部材の回転角度を前記凹凸にしたがって段階的に調整できるようにした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、
   前記シールド部材は、一体的に形成又は固定された前記回転抑止部材を有し、
   前記ハウジング部材の内面と前記シールド部材の前記回転抑止部材とは互いに接触し合う接触面を有し、
   前記ハウジング部材の前記接触面と前記シールド部材の前記回転抑止部材の前記接触面のいずれか一方には、前記接触面に働く摩擦力を増大させるための凹凸が形成されてい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、
   前記第１のトルク発生部材は前記内輪部材と一体的に形成又は固定された摩擦部からなり、
   前記第２のトルク発生部材は前記ハウジング部材に結合された摩擦部材とからなり、
   前記摩擦部と前記摩擦部材とは相対的に回転して、前記回転トルクＴａを生じることを特徴とするトルクリミッタ。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のトルクリミッタにおいて、
   前記第１又は第２のトルク発生部材と前記ハウジング部材の前記側壁部との間に位置し、前記内輪部材又は前記ハウジング部材との間に一定の回転トルクを発生するトルク発生機構を備え、
   該トルク発生機構は、前記回転トルクＴａよりも大きな一方向又は双方向の回転トルクＴｂを発生し、
   前記シールド部材を回すことにより調整される前記回転トルクＴａと前記トルク発生機構が生じる前記一定の回転トルクＴｂとの和に等しい所定の大きさの回転トルク（Ｔａ＋Ｔｂ）を生じることを特徴とするトルクリミッタ。

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