JP6054752B2 - 双方向トルクリミッタ - Google Patents

Description

本発明は、回転方向によって異なるトルク制限値を有する双方向トルクリミッタに関する。

トルクリミッタは、シャフト（回転軸）に作用するトルク（以下「負荷トルク」という。）がトルク制限値以下のときはシャフトの回転を阻止し、負荷トルクがトルク制限値を超えたときは、シャフトが回転を始めるよう機能する部品であり、双方向トルクリミッタと一方向性トルクリミッタとがある。

双方向トルクリミッタは、いずれの回転方向に作用する負荷トルクに対しても、それぞれトルク制限値以下のときは回転を阻止し、トルク制限値を超えた負荷トルクが加わると回転を始めるものである。双方向トルクリミッタとして、いずれの回転方向に対しても同じトルク制限値を有したもの、あるいは回転方向によって異なるトルク制限値を有したものがある（例えば、特許文献１）。

また、一方向性トルクリミッタは、一方向は、負荷トルクがトルク制限値以下のときはシャフトの回転を阻止しトルク制限値を超えた負荷トルクのときはシャフトが回転を始め、逆方向は回転を許可する、つまり、作用する負荷トルクの大小にかかわらずシャフトの回転を許すものである。一方向性トルクリミッタとして、ワンウェイクラッチにコイルバネを巻いて構成されたものがある（特許文献２参照）。

特開平９−１６６１５３号公報 特開２００１−２０８１０８号公報

しかし、特許文献１の双方向トルクリミッタでは、双方向とも同一のトルク制限値とする場合には同一金属材料のコイルばねを用意し、また、互いに異なるトルク制限値とする場合には異なる金属材料のコイルばねを用意しなければならない。すなわち、多数のコイルばねを準備して、その中からコイルばね部材を選んで作成しなければならない。従って、トルク制限値が異なると構造や組立が異なることになりコスト高となる。また、一旦、双方向トルクリミッタを作成すると、トルク制限値の変更が容易にできない。

一方、特許文献２の一方向性トルクリミッタは、一方向に対してだけトルクリミッタとて働くものであるので、双方向トルクリミッタとして使用することができない。

本発明の目的は、効率的な組立ができ、しかもトルク制限値の変更を容易に行うことができる双方向トルクリミッタを提供することである。

上記の課題に鑑み、本発明に係る双方向トルクリミッタは、
「シャフトに作用する負荷トルクがトルク制限値以下のときはシャフトの回転を阻止するとともに、前記トルク制限値を超えると回転を始めさせ、かつ、シャフトの回転方向に応じて前記トルク制限値が異なるように設定された双方向トルクリミッタであって、
シャフトが挿通されるワンウェイクラッチを収納する第１ハウジングを有し、前記ワンウェイクラッチの外面に巻かれた第１コイルばねにより、一方向のシャフトの回転が阻止可能な負荷トルクが第１トルク制限値以下に設定され、逆方向は自由な回転を許可する第１トルクリミッタ部と、
シャフトが挿通される内輪を収納する第２ハウジングを有し、前記内輪の外面に巻かれた第２コイルばねにより、シャフトの回転が阻止可能な負荷トルクが、一方向及び逆方向共に同じ第２トルク制限値以下に設定された第２トルクリミッタ部とを備え、
前記第１トルクリミッタ部の第１ハウジングが前記第２トルクリミッタ部の第２ハウジングに連結され、前記第２トルクリミッタ部の前記内輪にシャフトが連結される」ことを特徴とする。

本発明によれば、ワンウェイクラッチの作用により、一方向のシャフトの回転が阻止可能な負荷トルクを第１トルク制限値以下とし、逆方向は自由な回転を許可する第１トルクリミッタ部と、シャフトの回転が阻止可能な負荷トルクを、一方向及び逆方向共に同じ第２トルク制限値以下とする第２トルクリミッタ部とを用意し、これらを組み合わせるだけであるので効率的な組立ができる。

また、第１トルクリミッタ部として第１トルク制限値が異なるものを複数用意するとともに、第２トルクリミッタ部として第２トルク制限値が異なるものを複数用意し、これらを組み合わせるだけで、全体としてトルク制限値が異なる双方向トルクリミッタを作成できる。また、双方向クラッチの作成後であっても、第１トルク制限値が異なる第１トルクリミッタ部、又は、第２トルク制限値が異なる第２トルクリミッタ部との組合せを変更するだけで、全体としてのトルク制限値の変更を容易に行うことができる。

本発明の実施形態に係る双方向トルクリミッタの構成図。 本発明の実施形態に係る双方向トルクリミッタにシャフトを挿入した場合の構成図。 本発明の実施形態における第１トルクリミッタ部の動作説明図。 本発明の実施形態における第２トルクリミッタ部の動作説明図。 本発明の実施形態に係る双方向トルクリミッタの動作説明図。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る双方向トルクリミッタの構成図であり、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は右側面図である。

図１（ａ）に示すように、双方向トルクリミッタは、第１トルクリミッタ部１１と第２トルクリミッタ部１２とからなり、両方のハウジングは連結されている。第１トルクリミッタ部１１は第１ハウジング１３を有し、第１ハウジング１３にはワンウェイクラッチ１４が収納されている。ワンウェイクラッチ１４は、よく知られているように、シャフトが挿通された外輪部材とこれらの間に噛み込むローラー等を備えていて、一方向の負荷トルクに対しては、シャフトと外輪部材との相対的な回転を阻止し、逆方向の負荷トルクに対しては自由な相対的回転を許可するものである。

ワンウェイクラッチ１４の外面（外輪部材の外面）には第１コイルばね１５が巻かれている。第１コイルばね１５の端部１５ａは第１ハウジング１３に固定されている。この第１コイルばね１５により、シャフトの回転が阻止可能な一方向の負荷トルクを第１トルク制限値以下に制限する。

すなわち、ワンウェイクラッチ１４は、一方向の負荷トルクによるシャフトの回転（つまり、シャフトの一方向の回転）対しては、シャフトと外輪部材との相対的回転を阻止してこれらを一体化するものであるので、シャフトに作用する負荷トルクが第１コイルばね１５による第１トルク制限値以下のときは、外輪部材の回転を止めてシャフトの回転を阻止する。

一方、負荷トルクが第１コイルばね１５による第１トルク制限値以上となると、第１コイルばね１５がワンウェイクラッチ１４の外面ですべりを生じるので、回転し始める。

つまり、第１トルクリミッタ部１１は、一方向のシャフトの回転については、第１トルク制限値以下ではシャフトの回転を阻止して第１トルク制限値以上になるとシャフトの回転を開始させ、逆方向のシャフトの回転については、ワンウェイクラッチ１４の作用によって、負荷トルクの大小に関係なく自由な回転を許可する一方向性トルクリミッタとして働く。

次に、第２トルクリミッタ部１２は、シャフトのいずれの回転方向に対しても同じトルク制限値を有したものであり、第２ハウジング１６を有し、第２ハウジング１６には内輪１７が収納されている。内輪１７の外面には第２コイルばね１８が巻かれている。第２コイルばね１８の端部１８ａは第２ハウジング１６に固定されている。この第２コイルばね１８により、シャフトの回転が阻止可能な負荷トルクを、一方向及び逆方向共に同じ第２トルク制限値以下とする。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第２ハウジング１６の内輪１７の端部には、切り込み部１７ａが設けられ、この切り込み部１７ａにシャフトが連結される。第１トルクリミッタ１１のワンウェイクラッチ１４及び第２トルクリミッタ１２の内輪１７は、筒状に形成されており、この筒状の内面にシャフトが挿通され、切り込み部１７ａがシャフト連結部となり、シャフトの突起部を係止して内輪１７にシャフトを連結する。

図２は本発明の実施形態に係る双方向トルクリミッタにシャフトを挿入した場合の構成図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は右側面図である。第１トルクリミッタ部１１のワンウェイクラッチ１４及び第２トルクリミッタ部１２の内輪１７の筒状の内面に、共にシャフト１９が挿通され、切り込み部１７ａにシャフト１９の突起部１９ａが係止される。

シャフト１９は、負荷トルクが加えられると、第１トルクリミッタ部１１のワンウェイクラッチ１４の筒状の外輪部材との一方向の相対的回転が阻止され、逆方向では内面で摺動する。これにより、第１トルクリミッタ部１１のワンウェイクラッチ１４では、シャフト１９の一方向の相対的回転は阻止され、逆方向では自由な相対的回転が行われる。

一方、第２トルクリミッタ部１２の内輪１７では、シャフト１９は第２トルクリミッタ１２の内輪１７に係止されていることから、第２トルクリミッタ部１２の内輪１７を一体的に駆動する。これにより、双方向について、負荷トルクが第２トルク制限値以下のときは回転を阻止し、負荷トルクが第２トルク制限値を超えたときは回転を始める。

図３は第１トルクリミッタ部１１の動作説明図であり、図３（ａ）は第１トルクリミッタ部１１のワンウェイクラッチ１４が相対的な回転を阻止する方向にシャフト１９を回転させた場合の説明図、図３（ｂ）は第１トルクリミッタ部１１のワンウェイクラッチ１４が相対的な回転を許可する方向にシャフト１９を回転させた場合の説明図である。

図３（ａ）に示すように、第１トルクリミッタ部１１のワンウェイクラッチ１４が相対的回転を阻止する方向にシャフト１９が回転すると、シャフト１９に加わる負荷トルクがコイルばね１５の第１トルク制限値Ｃ以下のときはシャフト１９の回転を阻止する。そして、シャフト１９に加わる負荷トルクがコイルばね１５の第１トルク制限値Ｃ以上となるとシャフト１９は回転を始める。このときの第１トルクリミッタ部１１のトルク制限値Ｔ１ａはＣである。

一方、図３（ｂ）に示すように、第１トルクリミッタ部１１のワンウェイクラッチ１４が相対的回転を許可する方向にシャフト１９が回転すると、シャフト１９は自由に回転するので、トルク制限値Ｔ１ｂは０である。

つまり、第１トルクリミッタ部１１は、一方向は第１トルク制限値Ｃ以下では回転を阻止し、第１トルク制限値Ｃ以上では回転し、逆方向は負荷トルクの値にかかわらず回転を許可する一方向性トルクリミッタとして働く。

図４は第２トルクリミッタ部１２の動作説明図であり、図４（ａ）は第２トルクリミッタ部１２の内輪１７が右方向に回転するようにシャフト１９を回転させた場合の説明図、図４（ｂ）は第２トルクリミッタ部１２の内輪１７が左方向に回転するようにシャフト１９を回転させた場合の説明図である。第２トルクリミッタ部１２は、前述したように、いずれの回転方向に対しても同じトルク制限値を有したものである。

図４（ａ）に示すように、第２トルクリミッタ部１２の内輪１７が右方向に回転すると、シャフト１９に加わる負荷トルクがコイルばね１８の第２トルク制限値Ｄ以下のときはシャフト１９の回転を阻止する。そして、シャフト１９に加わる負荷トルクがコイルばね１８の第２トルク制限値Ｄ以上となるとシャフト１９は回転を始める。このときの第２トルクリミッタ部１２のトルク制限値Ｔ１ａはＤである。

同様に、図４（ｂ）に示すように、第２トルクリミッタ部１２の内輪１７が左方向に回転すると、シャフト１９に加わる負荷トルクがコイルばね１８の第２トルク制限値Ｄ以下のときはシャフト１９の回転を阻止する。そして、シャフト１９に加わる負荷トルクがコイルばね１８の第２トルク制限値Ｄ以上となるとシャフト１９は回転を始める。このときの第２トルクリミッタ部１２のトルク制限値Ｔ１ｂはＤである。

つまり、第２トルクリミッタ部１２は、双方向において、第２トルク制限値Ｄ以下では回転を阻止し、第２トルク制限値Ｄ以上では回転する双方性トルクリミッタとして働き、いずれの回転方向に対しても同じトルク制限値（Ｔ２ａ＝Ｔ２ｂ＝Ｄ）を有したものである。

図５は本発明の実施形態に係る双方向トルクリミッタの動作説明図であり、図５（ａ）は第２トルクリミッタ部１２の内輪１７が右方向に回転するようにシャフト１９を回転させた場合の説明図、図５（ｂ）は第２トルクリミッタ部１２の内輪１７が左方向に回転するようにシャフト１９を回転させた場合の説明図である。

図５（ａ）において、第１トルクリミッタ部１１のワンウェイクラッチ１４及び第２トルクリミッタ部１２の内輪１７の筒状の内面に、シャフト１９が挿通され、切り込み部１７ａにシャフト１９の突起部１９ａが係止されて、シャフト１９が右方向に回転されたとする。このときのトルク制限値Ｔａは、第１トルクリミッタ部１１の第１トルク制限値Ｔ１ａと第２トルクリミッタ部１２の第２トルク制限値Ｔ２ａとの和である。図３（ａ）に示すように第１トルク制限値Ｔ１ａはＣであり、図４（ａ）に示すように、第２トルク制限値Ｔ２ａはＤである。従って、本発明の実施形態に係る双方向トルクリミッタの右方向の回転のトルク制限値ＴａはＣ＋Ｄとなる。

一方、図５（ｂ）に示すように、シャフト１９が左方向に回転されたとすると、このときのトルク制限値Ｔｂは、第１トルクリミッタ部１１の第１トルク制限値Ｔ１ｂと第２トルクリミッタ部１２の第２トルク制限値Ｔ２ｂとの和である。図３（ｂ）に示すように第１トルク制限値Ｔ１ｂは０であり、図４（ｂ）に示すように、第２トルク制限値Ｔ２ｂはＤである。従って、本発明の実施形態に係る双方向トルクリミッタの左方向の回転のトルク制限値ＴｂはＤとなる。

このように、本発明の実施形態によれば、一方向にのみトルク制限値（Ｔ１ｂ＝Ｃ）を有した第１トルクリミッタ部１１と、いずれの方向も同じトルク制限値（Ｔ２ａ＝Ｔ２ｂ＝Ｄ）を有した第２トルクリミッタ部１２とを組合せるだけであるので、効率的な組立ができる。また、右方向の回転のトルク制限値Ｃ＋Ｄであり、左方向の回転のトルク制限値はＤである。このように、回転方向によって異なるトルク制限値を有する双方向トルクリミッタを容易に構成できる。

従って、第１トルク制限値が異なる第１トルクリミッタ部と、第２トルク制限値が異なる第２トルクリミッタ部とを複数用意し、これらを組み合わせるだけで、全体としてトルク制限値が異なる複数種類の双方向トルクリミッタを作成できる。また、第１トルク制限値が異なる第１トルクリミッタ部１１と、第２トルク制限値が異なる第２トルクリミッタ１２部との組合せを変更するだけで、トルク制限値の変更を容易に行うことができる。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…第１トルクリミッタ部、１２…第２トルクリミッタ部、１３…第１ハウジング、１４…ワンウェイクラッチ、１５…第１コイルばね、１６…第２ハウジング、１７…内輪、１８…第２コイルばね、１９…シャフト

Claims (3)

1. シャフトに作用する負荷トルクがトルク制限値以下のときはシャフトの回転を阻止するとともに、前記トルク制限値を超えると回転を始めさせ、かつ、シャフトの回転方向に応じて前記トルク制限値が異なるように設定された双方向トルクリミッタであって、
   シャフトが挿通されるワンウェイクラッチを収納する第１ハウジングを有し、前記ワンウェイクラッチの外面に巻かれた第１コイルばねにより、一方向のシャフトの回転が阻止可能な負荷トルクが第１トルク制限値以下に設定され、逆方向は自由な回転を許可する第１トルクリミッタ部と、
   シャフトが挿通される内輪を収納する第２ハウジングを有し、前記内輪の外面に巻かれた第２コイルばねにより、シャフトの回転が阻止可能な負荷トルクが、一方向及び逆方向共に同じ第２トルク制限値以下に設定された第２トルクリミッタ部とを備え、
   前記第１トルクリミッタ部の第１ハウジングが前記第２トルクリミッタ部の第２ハウジングに連結され、前記第２トルクリミッタ部の前記内輪にシャフトが連結されることを特徴とする双方向トルクリミッタ。
2. 前記第２トルクリミッタ部の前記内輪に切り込み部を形成するとともに、シャフトには突起部を形成し、前記切り込み部に前記突起部を係止して前記内輪とシャフトを連結する請求項１に記載の双方向トルクリミッタ。
3. 前記第１トルクリミッタ部の第１ハウジングと前記第２トルクリミッタ部の第２ハウジングとは、嵌め合わされて連結される請求項１又は２に記載の双方向トルクリミッタ。

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