JP6591171B2 - トルクリミッタ及び駆動装置 - Google Patents
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Description
駆動源によって回転する第1の回転体と、
前記第1の回転体に係止された第1の摩擦体と、
前記第1の摩擦体に重ねて配置され、前記第1の摩擦体との間の摩擦力により、前記第1の摩擦体の回転に伴って回転する第2の摩擦体と、
前記第2の摩擦体に係止された第2の回転体と、
から構成され、
前記第1の回転体と前記第2の回転体は、歯車であり、同一の回転軸に軸支されており、
前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体は、積層されて前記第1の回転体の収容部に収容されており、
前記第2の回転体は、前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体の積層体を押圧して配置されており、前記収容部に収容された前記第1の摩擦体及び前記第2の摩擦体を押さえる蓋としての機能を有する円盤部を備え、
前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体は、前記第1の回転体と前記第2の回転体との間で押圧されており、
前記第1の摩擦体の一つは、前記第1の回転体の底板と接しており、
前記第2の摩擦体の一つは、前記第2の回転体の前記円盤部と接している。
上述のトルクリミッタと、
前記第1の回転体を回転駆動する駆動部と、
前記第2の回転体の回転を駆動対象物に伝達する伝達部と、
を備える。
本実施の形態に係る駆動ユニット1は、電動便座付き便器2のケーシング3内に配設され、便座4や蓋5を開閉駆動するものである。以下では、理解を容易にするため、便座4を開閉する駆動ユニットを例に説明するが、蓋5の開閉も同様に可能である。
第2の摩擦板34の内周縁には、第三ギア部35に形成された立設部353間の間隙354と係合する凸部(係合部)34aが120°回転対称に形成されている。
なお、樹脂板よりも金属板で形成された摩擦板の方が、摩擦板自体のソリが少なく、強度も高いため、より高い信頼性を得ることができる。
第三ギア351は、第二ギア部32よりも小径に形成され、円盤部352の中心に立設され、その外周面にギアが形成され、第一ギア部20の大径ギア21と噛み合っている。
また、第三ギア355と円盤部352の回転中心には、シャフト31の外径よりも径が大きい貫通孔355が設けられている。
バネ37は、金属又は樹脂から形成され、図3及び図4に示すように、シャフト31が挿入され、第三ギア部35を第二ギア部32方向に付勢する。
ナット38は、図3及び図4に示すように、シャフト31の先端部に形成されたネジ31aに螺合し、バネ37をシャフト31に固定すると共に、バネ37に圧縮力を付与する。ナット38の締め付けの程度により、バネ37が第三ギア部35を介して第1の摩擦板33及び第2の摩擦板34を第二ギア部32へ押圧する力が調整される。
便座4を開く場合、図示せぬコントローラは、駆動信号を供給し、モータ10を一方方向に回転させる。モータ10の回転により、出力回転軸に嵌装されているギア10aが回転し、ギア10aに噛合している第二ギア324が回転する。
一方、便座4を閉じる場合には、コントローラは、モータ10を逆方向に回転させる。この場合、上述とは逆回転の回転力が便座4の回動軸に伝達され、便座4が閉じる。
また、ナット38の代用として、Uボルトなど他の固定具を用いても良い。
なお、バネ37の回転軸方向の長さによる押圧力が予め判明している場合はナット38による調整は不要となり、バネ37が規定の長さとなるようにE−RINGやブッシュでバネ37を固定してもよい。
また、バネ37はナットやE−RING、ブッシュ等で回転軸方向の長さが規定されるため、押圧力のばらつきを小さくすることができ、結果的にリミットトルクのばらつきも抑えることが可能となる。加えて、長期間の使用によって第1の摩擦板33や第2の摩擦板34が摩耗した場合も、バネ37の回転軸方向の長さに対して第1の摩擦板33や第2の摩擦板34の厚みの変化は非常に小さいため、押圧力の変化としては小さく、リミットトルクの変動量も少なくて済むと期待できる。
さらに、機械音の発生を気にすることなく所定のトルクを自由に設定することが可能となる。よって、所定のトルクを低い値に設定すれば、各部品の強度も低く抑えることができ、金属製部品を樹脂製部品に置き換えたり、複数の金属製部品で構成されている部品を一体化された樹脂部品に置き換えるなど、部品点数削減やコスト削減を期待できる。
さらに、バネ37が第二ギア部32と第三ギア部35を同一方向に付勢するので、一方のギア部を介して第1の摩擦板33及び第2の摩擦板34を他方のギア部へ押圧できる。
さらに、第1の摩擦板33と第2の摩擦板34とを、第二ギア部32の外円筒部322に収容したので、これらの摩擦板を外円筒部322に収容しない場合と比べ、サイズを小さくできる。
また、第1の摩擦板33と第2の摩擦板34との積層体が第三ギア部35により押圧されているので、第二ギア部32と第三ギア部35のいずれか一方の回転により、第1の摩擦板33と第2の摩擦板34との間に摩擦力が発生する。
さらに第1の摩擦板33と第2の摩擦板34との間の摩擦力を、摩擦板の枚数によって調整することが可能となる。
さらに、摩擦体として、板状の摩擦体(第1の摩擦板33及び第2の摩擦板34)を用いたので、板状の摩擦体を用いない場合と比べ、サイズを小さくできる。このようにしてサイズを小さくできるので、駆動ユニット1におけるトルクリミッタ7の配置スペースが小さくてもよく、サイズの大きいトルクリミッタを用いた場合と比べて配置の自由度が向上する。
さらに、第1の摩擦板33と第三ギア351とを係合させ、第2の摩擦板34と第二ギア部32とを係合させる等、一方のギア(回転体)から他方のギア(回転体)に摩擦力を介して回転力を伝達できるならば、その係合の手法や係合数は任意である。
第1の実施の形態においては、第三ギア部35と第一ギア部20を介して便座4を駆動し、また、第二ギア部32を有底筒状に形成して、ここに、第1の摩擦板33と第2の摩擦板34を収容したが、これらの構成も任意に変更・修正可能である。
図8に示すように、シャフト71は、電動便座付き便器2の便座4の回動軸に連結される断面がD字状に形成されたD字部711と、円柱部712と、細径部713を有する。
細径部713は、円柱部712と同軸で一体に且つ、段差を有して細径に形成され、さらに、その断面がD字状となるように、Dカットされている。さらに、細径部713の先端部には、雄ねじ部713aが形成されている。
第1の摩擦板33の回転に伴って、摩擦力により、第2の摩擦板72が回転する。
第2の摩擦板72の回転により、第2の摩擦板72のD字形状の中心孔と係合しているシャフト71の細径部713が回転する。細径部713の回転により、D字部711も回転し、D字部711と連結されている便座4が回動する。
また、第1の摩擦板33と第2の摩擦板72とが段差部により押圧されているので、第1の摩擦板33と第2の摩擦板72のいずれか一方の回転により、第1の摩擦板33と第2の摩擦板72との間に摩擦力が発生する。
2 電動便座付き便器
3 ケーシング
4 便座
5 蓋
10 モータ
10a ギア
20 第一ギア部
21 大径ギア
22 小径ギア
30、70 トルクリミッタ
31 シャフト
31a ネジ
32 第二ギア部
33 第1の摩擦板
33a 突起部
34 第2の摩擦板
34a 凸部
35 第三ギア部
36 ワッシャ
37 バネ
38 ナット
71 シャフト
72 第2の摩擦板
72a D字開口
73 第四ギア部
321 底板
322 外円筒部
323 内円筒部
324 第二ギア
325 切欠部
326 軸孔
351 第三ギア
352 円盤部
353 立設部
354 間隙
711 D字部
711a 螺旋孔
712 円柱部
712a 溝
713 細径部
713a 雄ねじ部
731 円筒部
732 仕切板
732a 貫通孔
733 第四ギア
734 切欠部
Claims (9)
- 駆動源によって回転する第1の回転体と、
前記第1の回転体に係止された第1の摩擦体と、
前記第1の摩擦体に重ねて配置され、前記第1の摩擦体との間の摩擦力により、前記第1の摩擦体の回転に伴って回転する第2の摩擦体と、
前記第2の摩擦体に係止された第2の回転体と、
から構成され、
前記第1の回転体と前記第2の回転体は、歯車であり、同一の回転軸に軸支されており、
前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体は、積層されて前記第1の回転体の収容部に収容されており、
前記第2の回転体は、前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体の積層体を押圧して配置されており、前記収容部に収容された前記第1の摩擦体及び前記第2の摩擦体を押さえる蓋としての機能を有する円盤部を備え、
前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体は、前記第1の回転体と前記第2の回転体との間で押圧されており、
前記第1の摩擦体の一つは、前記第1の回転体の底板と接しており、
前記第2の摩擦体の一つは、前記第2の回転体の前記円盤部と接している、
ことを特徴とするトルクリミッタ。 - 前記第1の回転体と前記第2の回転体のいずれか一方は前記回転軸に固定されており、他方は前記回転軸に対して回転可能に支持されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のトルクリミッタ。 - 前記回転軸に装着された弾性体及び固定具と、
から構成され、
前記弾性体は、前記第1の回転体と前記第2の回転体を同一方向に付勢し、
前記固定具は、前記回転軸に前記弾性体を固定する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のトルクリミッタ。 - 前記固定具は、前記付勢する力を調整する、
ことを特徴とする請求項3に記載のトルクリミッタ。 - 前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体とは環状であり、
前記第1の摩擦体は、その外周部に係合部を備え、該係合部は前記第1の回転体の前記収容部に形成された被係合部に係合し、
前記第2の摩擦体は、その内周部に係合部を備え、
前記第2の回転体は、前記第1の摩擦体の中空部を貫通し、前記第2の摩擦体の前記係合部と係合する被係合部を備える、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のトルクリミッタ。 - 前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体との少なくとも一方は複数であり、前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体は交互に積層して配置されている、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のトルクリミッタ。 - 前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体とは、摩擦力により、前記第1の回転体の回転に伴う第1の摩擦体の回転力を前記第2の摩擦体に伝え、
前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体との間の最大静止摩擦力を超える過負荷が前記第1の回転体に加わったときに、前記第1の摩擦体と前記第2の摩擦体とがスリップすることにより、前記第1の回転体に加わった過負荷を、前記第2の回転体に伝えない、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のトルクリミッタ。 - 前記第1の摩擦体及び前記第2の摩擦体は板状である、
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のトルクリミッタ。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載のトルクリミッタと、
前記第1の回転体を回転駆動する駆動部と、
前記第2の回転体の回転を駆動対象物に伝達する伝達部と、
を備える駆動装置。
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