JP5881231B2

JP5881231B2 - トルクリミッタ

Info

Publication number: JP5881231B2
Application number: JP2010289652A
Authority: JP
Inventors: 禎森本; 平山　正; 正平山; 将之柴田
Original assignee: Yamauchi Corp
Current assignee: Yamauchi Corp
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP2012137138A

Description

この発明は、永久磁石とヒステリシス材との間に生じるヒステリシストルクによってトルクを伝達するトルクリミッタに関するものである。

ヒステリシストルクを利用したトルクリミッタは、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の給紙分離装置などに用いられている。

従来のトルクリミッタが、例えば、特開２００８−２８１１１２（特許文献１）に記載されている。図４は、上記公報に開示されたトルクリミッタを示す概略図である。

トルクリミッタ１００は、円筒状外周部１０１を有する第１回転体１０２と、円筒状内周部１０７を有する第２回転体１０３とを備える。第２回転体１０３は、有底円筒状の本体部１０３ａと、蓋体１０３ｂとからなる。

第１回転体１０２と第２回転体１０３とは同軸上に設置されており、摺動部１０４ａ、１０４ｂでの当接によって半径方向および軸方向の位置決めがなされていて、かつ互いに回転可能となっている。

第１回転体１０２の円筒状外周部１０１には、円筒状の永久磁石１０５が固着されている。また、第２回転体１０３の円筒状内周部１０７には、円筒状の半硬質磁性体（ヒステリシス材）１０６が固着されている。円筒状永久磁石１０５と円筒状半硬質磁性体１０６との間に所定の間隙Ｇがあり、両者の間に生じるヒステリシストルクによって上記の両回転体間でトルクを伝達する。

特開２００８−２８１１１２号公報

従来のヒステリシストルクを利用したトルクリミッタは、コギング（コトコト音）が発生する問題があった。その原因は次のように考えられる。

特許文献１に開示されているようなヒステリシストルクを利用したトルクリミッタは、使用中に８０℃〜１００℃程度まで発熱する。トルクリミッタは、発熱により摺動部の寸法が膨張し、トルク値が変動する。この問題を防止するために、設計上、摺動部１０４ａ、１０４ｂに所定のギャップをもたせている。

しかし、この摺動ギャップが大きい場合は、使用時に第１回転体１０２が振動し、回転周期毎に摺動部内で衝突を繰り返す。この衝突によってコギング（コトコト音）が発生していると考えられる。

この発明の目的は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、コギング（コトコト音）が発生しない信頼性の高いトルクリミッタを提供することである。

この発明におけ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、前記円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有していて、前記第１回転体と同軸上で相対的に回転可能に設けられた第２回転体と、前記円筒状外周部および前記円筒状内周部のうちの一方に固着された円筒状永久磁石と、前記円筒状外周部および前記円筒状内周部のうちの他方に固着され、前記永久磁石との間にヒステリシストルクを発生する円筒状ヒステリシス材とを備える。前記第１回転体と前記第２回転体との摺動部を１つ以上有し、少なくとも１つの前記摺動部は円錐形状である。

上記の構成によると、摺動部が円錐形状になっているので、摺動時に調芯作用が働き、第１回転体の振動を抑制できるため、従来技術に見られるようなコギング（コトコト音）が発生しない。

好ましくは、軸方向一端側に設けられた摺動部が円錐形状である。

また、軸方向他端側にも円錐形状の摺動部が設けられてもよい。

この発明によると、摺動部が円錐形状になっているので、摺動時に調芯作用が働き、第１回転体の振動を抑制できる。このため、コギング（コトコト音）が発生しなく、信頼性の高いトルクリミッタを得ることができる。

この発明の第１の実施の形態に係るトルクリミッタの断面図である。この発明の第２の実施の形態に係るトルクリミッタの断面図である。この発明の第３の実施の形態に係るトルクリミッタの断面図である。従来のトルクリミッタを示す断面図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１はこの発明の第１の実施の形態に係るトルクリミッタ１０を示す要部断面図である。図１を参照して、トルクリミッタ１０は、円筒状外周部１９を有する第１回転体１１と、第１回転体１１の円筒外周部に対向する円筒状内周部１５を有する第２回転体１３とを含む。第１回転体１１は図示のない駆動用のシャフトに止めネジ（図示なし）を介して取り付けられ、シャフトと一体的に回転する。

第１回転体１１は、ロータ軸１１ａ、ロータ軸の外周部にインサート成形により設けられた円筒状の永久磁石１２とを含む。

なお、インサート成形以外に圧入、接着等により永久磁石を取り付けても構わない。

第２回転体１３は、ハウジング１３ａと、ハウジング１３ａの内周面にインサート成形により設けられた円筒状のヒステリシス材（半硬質磁石）１４と、蓋１３ｂとを含む。

なお、インサート成形以外に圧入、接着等によりヒステリシス材を取り付けても構わない。

永久磁石１２とヒステリシス材１４とは所定の間隙Ｇをもって対向している。ここで、ヒステリシス材１４と永久磁石１２とは位置をずらして配置されている。すなわち、ヒステリシス材１４は永久磁石１２より寸法が長く、永久磁石１２に対して蓋側よりもハウジング１３ａの底側に、より突出している。なお、永久磁石とヒステリシス材は同じ長さであっても構わない。

第１回転体１１と、ハウジング１３ａと蓋１３ｂとは、第１摺動部１７及び第２摺動部１８で摺動する。ハウジング１３ａの底側に設けられた第１摺動部１７は円錐形状である。具体的には、ロータ軸１１ａの摺動面１７ａである一方端部は断面が台形の円錐形状であり、回転軸に対して傾斜している面を有する。一方ハウジング１３ａの摺動面１７ｂもロータ軸１１ａの摺動面１７ａに対応して同じ角度で傾斜している面を有する。上記互いの摺動面１７ａ、１７ｂで摺動する。なお、ここでの傾斜角は、特に限定はされない。好ましい傾斜角は軸線に対して０．５°〜４５°である。

もう一方の第２摺動部１８は、回転軸に対して平行な面で摺動する。具体的には、ローラ軸１１ａのもう一方端部は円筒形状の摺動面１８ａを有し、蓋もそれに対応して円筒形状の摺動面１８ｂを有する。上記互いの摺動面１８ａ、１８ｂで摺動する。

この実施形態においては、第１回転体１１と第２回転体１３とは、第１摺動部１７及び第２摺動部１８の２箇所で摺動する。

以上のように、この実施形態においては、ヒステリシス材１４がハウジング１３ａの底側に突出している。この場合使用中に、ヒステリシス材１４と永久磁石１２とが中央で対向しようとする吸引力が働く。つまり、ハウジングの底側に収まろうとする。その際、第１回転体１１の先端部が嵌り込む摺動部の形状を円錐形状にしたことにより、調芯作用が働くので、第１回転体の振動を抑制できる。その結果、コギング（コトコト音）の発生を防ぐことができる。

次にこの発明のトルクリミッタを構成する各部を説明する。

＜永久磁石＞
永久磁石としては、フエライト磁石や希土類磁石（焼結磁石、樹脂磁石を含む）が用いられる。希土類磁石としては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ磁石、Ｓｍ−Ｃｏ系磁石等が挙げられる。

永久磁石の寸法は、一般的に外径が４〜３０ｍｍ、厚みが１〜２．５ｍｍ、長さが５〜４０ｍｍである。

＜ヒステリシス材＞
ヒステリシス材はＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系、Ｆｅ−Ｃｏ系合金製で、継ぎ目の無いシームレス状の円筒体や板状のものをカールした継ぎ目のある円筒体等が用いられる。

ヒステリシス材の寸法は、一般的に外径が４〜３０ｍｍ、厚みが０．３〜２．５ｍｍ、長さが５〜４０ｍｍである。

＜第１及び第２回転体＞
第１及び第２回転体は、合成樹脂材料あるいは金属材料で形成することができる。金属材料としては、例えばアルミニウム、亜鉛、しんちゅう、ステンレス、鉄などの金属が挙げられる。また、合成樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。なお、上記ポリオレフィン樹脂は、エチレン、プロピレン、ブテン等のオレフィン類の単独重合体または異種ポリオレフィンとの共重合体の総称で、代表例としてポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブテン樹脂等が挙げられる。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図２はこの発明の第２の実施の形態に係るトルクリミッタ２０を示す図である。

上記した第１の実施の形態においては、一方の摺動部のみを円錐形状にした構造を有していたが、この実施の形態においては、第１摺動部２７及び第２摺動部２８ともに、円錐形状にした構造を有する。それ以外の点については、第１の実施の形態と同様であるので、第１の実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

この実施形態においては、トルクリミッタ２０には、第１回転体２１の摺動面２７ａ、２８ａである両端が、断面が台形の円錐形状であり、それぞれ回転軸に対して傾斜している面を有する。一方ハウジング２３ａの摺動面２７ｂも第１回転体２１の摺動面２７ａに対応して同じ角度で傾斜している面を有する。同様に蓋２７の摺動面２８ｂも第１回転体２１の摺動面２８ａに対応して同じ角度で傾斜している面を有する。

第１摺動部２７及び第２摺動部２８ともに、円錐形状にした構造を有するため、調芯作用が働き、第１回転体の振動を抑制できる。このため、コギング（コトコト音）が発生しない。この場合、ヒステリシス材は一方側に突出させる必要はないが、ハウジングの底側か蓋側かにどちらか一方に突出させても、もちろん構わない。

この実施の形態においては、第１及び第２摺動部２７、２８の傾斜角は、図示したように、左右非対称でもよいし、左右対称であってもよい。

次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図３はこの発明の第３の実施の形態に係るトルクリミッタ３０を示す図である。

上記した第１及び２の実施の形態においては、第１回転体と第２回転体とは、第１摺動部及び第２摺動部の２箇所で摺動する構造を有していたが、この実施の形態においては１箇所のみで摺動する。また、蓋を有さなく、一方側は外部に露出している。それ以外の点については、第１の実施の形態と同様であるので、第１の実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

この実施形態における第１回転体３１は第１の実施の形態と同じ構造を有する。

第２回転体３３は、一方端が開口となっているハウジング３３ａと、ハウジング３３ａの内周面にインサート成形等により設けられた円筒状のヒステリシス材（半硬質磁石）１４とを含む。第１の実施の形態と同様に、永久磁石１２とヒステリシス材１４とは所定の間隙Ｇをもって対向している。ここで、ヒステリシス材１４と永久磁石１２とは位置をずらして配置されている。すなわち、ヒステリシス材１４は永久磁石１３より寸法が長く、永久磁石１３に対して蓋側よりもハウジング３３ａの底側に、より突出している。

第１回転体３１と、第２回転体３３とは、１箇所の摺動部３７のみで摺動する。ハウジング３３ａの底側に設けられた摺動部３７は円錐形状である。

この実施形態においては、１箇所のみで摺動する構造であっても、第１の実施形態と同じ作用で、調芯作用が働き、第１回転体の上下振動を抑制できる。このため、コギング（コトコト音）が発生しない。

第１〜第３の実施の形態のように、永久磁石とヒステリシス材とをずらして配置した場合はスラスト方向の押し付け力も作用する。その結果、トルクがアップする効果も得ることができる。

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。

図示した実施形態と異なり、第１回転体にヒステリシス材を固着し、第２回転体に永久磁石を固着するようにしてもよい。

この発明に係るトルクリミッタによれば、コギング（コトコト音）が発生することなく信頼性の高いトルクリミッタとして有利に利用される。

１０，２０，３０トルクリミッタ、１１，２１，３１第１回転体、１１ａ，２１ａ，３１ａロータ軸、１２永久磁石、１３，２３，３３第２回転体、１３ａ，２３ａ，３３ａハウジング、１３ｂ，２３ｂ蓋、１４，２４ヒステリシス材、１７，２７第１摺動部、１８，２８第２摺動部、３７摺動部。

Claims

円筒状外周部を有する第１回転体（１１）と、前記円筒状外周部に対向する円筒状内周部を有していて、前記第１回転体と同軸上で相対的に回転可能に設けられた第２回転体（１３）と、前記円筒状外周部および前記円筒状内周部のうちの一方に固着された円筒状永久磁石（１２）と、前記円筒状外周部および前記円筒状内周部のうちの他方に固着され、前記永久磁石との間にヒステリシストルクを発生する円筒状ヒステリシス材（１４）とを備えるトルクリミッタであって、
前記第１回転体と前記第２回転体との摺動部を１つ以上有し、少なくとも軸方向一端側に設けられた前記摺動部は円錐形状の第１摺動部であり、
前記ヒステリシス材（１４）は前記永久磁石（１２）に対して、軸方向他端側よりも前記軸方向一端側である円錐形状の前記第１摺動部側に円筒状により突出している、トルクリミッタ。
前記軸方向他端側にも円錐形状の第２摺動部が設けられている、請求項１に記載のトルクリミッタ。