JP6832325B2

JP6832325B2 - 回転許容装置

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Publication number: JP6832325B2
Application number: JP2018217587A
Authority: JP
Inventors: 洋裕小林
Original assignee: Origin Co Ltd
Current assignee: Origin Co Ltd
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2038-11-20
Also published as: JP2020085083A

Description

本発明は、コイルばねを円形断面の内輪に装着して、両者の間に所定値以上の回転トルク（コイルばねが緩む方向の回転トルク）が加えられた場合に相対的な回転を許容するよう作動する装置、つまり、トルクヒンジやトルクリミッタ等の、内輪の外周面に弾性的に装着されるコイルばねを備えた回転許容装置に関する。

上述の回転許容装置には、下記特許文献１に記載されたトルクヒンジと呼ばれるものがある。このトルクヒンジは、回転動作に抵抗トルクを付与するものであり、上方へ開放した複写機の蓋を開放位置で停止させるため等に用いられる。下記特許文献１に記載されたトルクヒンジについて図１８及び図１９を参照して説明する。

図１８に示すとおり、ほぼ９０°の角度範囲に亘って開閉可能となった蓋体ＣＭには、蓋体ＣＭと一体的に回転する回転シャフトＲＳが固定され、回転シャフトＲＳの両端にはトルクヒンジＴＨが設置されている。トルクヒンジＴＨのハウジングＨＧは、複写機等の本体側に固定されて回転不能となっている。

トルクヒンジＴＨのハウジングＨＧ内には、図１９（ａ）の断面図に示すとおり、円筒状の内輪ＩＲと、内輪ＩＲの外周面に弾性的に装着されたコイルばねＣＳと、内輪ＩＲの内周面に固定された一方向クラッチＯＷとが配置されている。コイルばねＣＳの一端部はハウジングＨＧに形成されたスリット内に挿入され、コイルばねＣＳはハウジングＨＧに対して相対回転不能に固定されている。ハウジングＨＧ内の円形断面の内部空間はシールド部材ＳＥにより閉鎖され、蓋体ＣＭと一体となった回転シャフトＲＳが、ハウジングＨＧ、一方向クラッチＯＷ及びシールド部材ＳＥを貫通するように挿入されている。

一方向クラッチＯＷは、図１９（ｂ）に示すとおり、円筒状の主部ＭＰと、主部ＭＰの内周面に形成された複数の楔形凹所に配置された複数のローラーＲＯとを有する。回転シャフトＲＳが矢印で示す方向に回転すると、回転シャフトＲＳと主部ＭＰとの間にローラーＲＯが噛み込まれ、一方向クラッチＯＷを介して回転シャフトＲＳと内輪ＩＲとが一体的に回転する。これにより、コイルばねＣＳと内輪ＩＲとの間の摩擦力に基づく抵抗トルクが回転シャフトＲＳに作用する。

トルクヒンジＴＨにおいては、蓋体ＣＭが下降して閉じる方向に回転シャフトＲＳが回転する場合に、一方向クラッチＯＷを介して回転シャフトＲＳと内輪ＩＲとが一体的に回転するようになっている。このため、蓋体ＣＭが下降する方向には、内輪ＩＲとコイルばねＣＳとの間の摩擦力に基づく抵抗トルクが発生し、蓋体ＣＭから手を離したときでも、蓋体ＣＭが自重により落下することがない。内輪ＩＲとコイルばねＣＳとの間の摩擦力に基づく抵抗トルクは、一般に、蓋体ＣＭの自重に基づく閉じ方向の回転トルクよりも僅かに大きい値に設定されるので、蓋体ＣＭを閉じる際には、手動により蓋体ＣＭに閉じ方向への回転トルクを僅かに加えると、内輪ＩＲとコイルばねＣＳとの相対的な回転が許容され、蓋体ＣＭが下降する。一方、蓋体ＣＭを開く方向に回転シャフトＲＳが回転すると、一方向クラッチＯＷにより内輪ＩＲに対して回転シャフトＲＳが空転する。したがって、蓋体ＣＭの開き方向の操作に対しては、トルクヒンジＴＨの抵抗トルクは作用せず、開き操作に要する力が増大することはない。

また、回転許容装置には、上述のトルクヒンジだけでなく、下記特許文献２に記載されたトルクリミッタと呼ばれるものもあり、このトルクリミッタについて図２０を参照して説明する。

トルクリミッタＴＬは、円筒状の内輪Ｎと、内輪Ｎの外周面に弾性的に装着されたコイルばねＢと、内輪Ｎ及びコイルばねＢが収容される円形断面の内部空間を有するハウジングＧと、ハウジングＧの軸方向一端部に嵌め込まれたシールド部材Ｓとを備える。コイルばねＢの一端部はハウジングＧの端面に固定され、コイルばねＢの他端部はシールド部材Ｓに固定されており、コイルばねＢはハウジングＧに対して相対回転不能となっている。

そして、トルクリミッタＴＬにおいては、内輪ＮとコイルばねＢとの間に所定値以上の回転トルクが加えられた場合には、内輪ＮとコイルばねＢとの間の摩擦力に抗して内輪ＮとコイルばねＢとが相対的に回転することになる。これによって、モータ又は被駆動機器の一方に連結される内輪Ｎと、モータ又は被駆動機器の他方に連結されるハウジングＧとの間の回転伝達が遮断されるので、モータに過負荷が作用するのが防止される。

特開２００１−２０８１０８号公報特開２００６−３０７９３４号公報

しかし、上記特許文献１に記載されたトルクヒンジや、上記特許文献２に記載されたトルクリミッタ等の回転許容装置においては、コイルばねが内輪の外周面に螺旋状に巻き付けられているため、内輪とコイルばねとの間の摩擦力に抗して内輪とコイルばねとが相対的に回転すると「ねじ」の回転と類似の現象が生じ、内輪又はコイルばねを軸方向に動かす軸方向分力が発生し、この軸方向分力によって動かされた内輪又はコイルばねがシールド部材に当接することになる。シールド部材は、組立性等を考慮し、弾性変形を利用してハウジングに固定される（いわゆるスナップフィット）ことが多いので、軸方向分力が作用すると、シールド部材がハウジングから離脱してしまうという問題がある。

また、トルクヒンジ等の回転許容装置では、コイルばねがハウジングに対しては相対回転不能に固定されており、コイルばねの端部のフック部はハウジング又はシールド部材に当接して保持される。コイルばねはばね鋼等の硬質材料で製造されるが、ハウジングやシールド部材は合成樹脂等の比較的軟質の材料で形成されることが多く、この場合には、コイルばねのフック部が当接するハウジングやシールド部材が損傷するおそれがある。

上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、ハウジングからのシールド部材の離脱を防止することができ、あるいはコイルばねのフック部とシールド部材等との当接部の損傷を防止することが可能な回転許容装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明が提供するのは以下の回転許容装置である。すなわち、「円形断面の内輪と、前記内輪の外周面に弾性的に装着されたコイルばねとを備え、前記内輪と前記コイルばねとの間に所定値以上の回転トルクが加えられた場合に前記内輪と前記コイルばねとの相対的な回転を許容する回転許容装置であって、前記内輪及び前記コイルばねが収容される円形断面の内部空間を有するハウジングと、前記ハウジングの軸方向一端部に嵌め込まれたシールド部材とを備え、前記コイルばねは前記ハウジングに対して相対回転不能に固定されており、さらに、前記内輪又は前記コイルばねと前記シールド部材との間には環状板が設置され、前記環状板の外周縁には周方向に間隔をおいて径方向外方に突出する複数の突出片が形成されていると共に、前記複数の突出片は前記ハウジングの内周面に周方向に間隔をおいて形成された複数の嵌合凹所に嵌合しており、前記環状板は、前記内輪の端部又は前記コイルばねの端部に当接し、前記内輪と前記コイルばねとが相対的に回転したときに生じる軸方向分力を受けることを特徴とする回転許容装置」である。ここで、「回転許容装置」とは、内輪とコイルばねとの間に所定値以上の回転トルクが加えられた場合に両者の相対的な回転を許容する装置であって、トルクヒンジ、トルクリミッタ、あるいはコイルばねを用いたスプリングクラッチを含むものとする。

好ましくは、前記コイルばねの一端部には軸方向に延びるフック部が形成され、前記環状板の周方向一部分は切り欠かれていて前記環状板の周方向一端部には軸方向に延びるフック受け部が形成されており、前記フック部が前記フック受け部に当接して前記コイルばねが前記ハウジングに対して相対回転不能に固定されている。
あるいは、前記コイルばねの一端部には軸方向に延びるフック部が形成され、前記環状板の前記複数の突出片のいずれかに前記フック部が当接して前記コイルばねが前記ハウジングに対して相対回転不能に固定されていてもよい。
また、前記複数の嵌合凹所のそれぞれは、前記ハウジングの軸方向一端部から軸方向に延出する第一の部分と、前記第一の部分の延出端から周方向片側に延びる第二の部分とを有し、前記シールド部材には周方向に間隔をおいて軸方向片側に延びる複数の嵌合片が形成されており、前記複数の嵌合片は前記複数の嵌合凹所の前記第一の部分に嵌合し、前記環状板の前記複数の突出片は前記複数の嵌合凹所の前記第二の部分に嵌合しているのが好適である。
前記内輪及び前記コイルばねが金属材料により形成され、前記ハウジング及び前記シールド部材が合成樹脂材料により形成されているのが好都合である。

本発明が提供する回転許容装置においては、内輪とコイルばねとが相対的に回転（コイルばねが緩む方向に回転）したときに生じる軸方向分力は、ハウジングの嵌合凹所に突出片が嵌合している環状板が内輪の端部又はコイルばねの端部に当接することによって受けることとなる。したがって、本発明の回転許容装置は、シールド部材に軸方向分力が作用することがないので、ハウジングからのシールド部材の離脱を防止することができる。

本発明の回転許容装置における、コイルばねのシールド部材への取付け部分の構造として、「コイルばねの一端部には軸方向に延びるフック部が形成され、環状板の周方向一部分は切り欠かれていて環状板の周方向一端部には軸方向に延びるフック受け部が形成されており、フック部がフック受け部に当接してコイルばねがハウジングに対して相対回転不能に固定されている」場合には、コイルばねと内輪とが相対的に回転する際にコイルばねが緩むことにより生じるフック部の反力は、環状板のフック受け部に作用する。フック部はシールド部材に直接当接することはないので、シールド部材が合成樹脂等の軟質材料から形成されていたとしても、コイルばねのフック部によりシールド部材が損傷することはない。
あるいは、本発明の回転許容装置における、コイルばねのシールド部材への取付け部分の構造として、「コイルばねの一端部には軸方向に延びるフック部が形成され、環状板の複数の突出片のいずれかにフック部が当接してコイルばねがハウジングに対して相対回転不能に固定されている」場合には、コイルばねと内輪とが相対的に回転する際にコイルばねが緩むことにより生じるフック部の反力は環状板に作用する。フック部はシールド部材に直接当接することはないので、シールド部材が合成樹脂等の軟質材料から形成されていたとしても、コイルばねのフック部によりシールド部材が損傷することはない。

また、本発明の回転許容装置における、ハウジング、環状板及びシールド部材の結合部分の構造として、「（ハウジングの）複数の嵌合凹所のそれぞれは、ハウジングの軸方向一端部から軸方向に延出する第一の部分と、第一の部分の延出端から周方向片側に延びる第二の部分とを有し、シールド部材には周方向に間隔をおいて軸方向片側に延びる複数の嵌合片が形成されており、複数の嵌合片は複数の嵌合凹所の第一の部分に嵌合し、環状板の複数の突出片は複数の嵌合凹所の第二の部分に嵌合している」場合には、環状板に周方向の荷重が作用してもシールド部材の嵌合片によって環状板の回転が阻止される。したがって、環状板が所要位置から移動することがなく、軸方向分力を環状板が確実に受けることになるので、ハウジングからのシールド部材の離脱を確実に防止することができる。

本発明に従って構成された回転許容装置の第一の実施形態の正面図及び断面図。図１に示す回転許容装置の分解斜視図。図１に示すハウジングの正面図及び断面図。図１に示すシールド部材の斜視図。図１に示すハウジングにシールド部材を装着する直前の段階における斜視図。本発明に従って構成された回転許容装置の第二の実施形態の正面図及び断面図。図６に示す回転許容装置の分解斜視図。図６に示すハウジングの正面図及び断面図。本発明に従って構成された回転許容装置の第三の実施形態の正面図及び断面図。図９に示す回転許容装置の分解斜視図。図９に示すハウジングの正面図及び断面図。図９に示すシールド部材の斜視図。図９に示す環状板の斜視図。本発明に従って構成された回転許容装置の第四の実施形態の正面図及び断面図。図１４に示す回転許容装置の分解斜視図。図１４に示すシールド部材の斜視図。図１４に示すハウジングにシールド部材を装着する直前の段階における斜視図。複写機の蓋を支持する従来のトルクヒンジを示す斜視図。図１８に示すトルクヒンジの内部構造図。従来のトルクリミッタの断面図。

まず、本発明に従って構成された回転許容装置の第一の実施形態について図１ないし図５を参照しつつ説明する。

図１及び図２を参照して説明すると、回転許容装置としてのトルクヒンジ２は、円形断面の内輪４と、内輪４の外周面に弾性的に装着されたコイルばね６と、内輪４の内周面に固定された一対の一方向クラッチ８と、内輪４及びコイルばね６が収容される円形断面の内部空間を有するハウジング１０と、ハウジング１０の軸方向一端部に嵌め込まれたシールド部材１２と、内輪４とシールド部材１２との間に設置された環状板１４とを備える。

内輪４は、鋼材等の適宜の金属材料から円筒状に形成されている。図２に示すとおり、内輪４の内周面には軸方向に延びる線状突起４ａが周方向に間隔をおいて複数形成されている。

コイルばね６は、鋼材等の適宜の金属材料から形成されている。図２に示すとおり、コイルばね６の一端部には軸方向に延びるフック部６ａが形成されている。内輪４に装着される前の自由状態におけるコイルばね６の内径は内輪４の外径よりも若干小さく、コイルばね６は圧入によって内輪４の外周面に弾性的に装着されている。

一方向クラッチ８は、内輪４の内周面に固定された円筒状の主部１６と、主部１６の内周面に周方向に間隔をおいて形成された複数の楔形凹所（図示していない。）に配置された複数の円柱状のローラー（図示していない。）とを有する。主部１６の外周面には、軸方向に延びる嵌合溝１６ａが周方向に間隔をおいて複数形成されている。嵌合溝１６ａと内輪４の線状突起４ａとが嵌合することにより、一方向クラッチ８は内輪４の内周面に相対回転不能に固定されている。

図示していないが、図１の断面図の右側から見て、楔型凹所の径方向寸法は反時計方向に向かって次第に狭くなっていると共に、各楔型凹所には反時計方向に向かってローラーを押し付けるばねが配置されている。そして、一方向クラッチ８に挿入された回転シャフト（図示していない。）が図１の断面図の右側から見て反時計方向に回転すると、回転シャフトと主部１６との間にローラーが噛み込まれるため、回転シャフトに加えられた回転トルクが所定値以上の場合には、回転シャフトと一方向クラッチ８とが一体的に回転する。一方、図１の断面図の右側から見て時計方向に回転シャフトが回転すると、回転シャフトと主部１６との間にローラーが噛み込まれないので、一方向クラッチ８に対して回転シャフトが空転する。なお、第一の実施形態のトルクヒンジ２は、一対の一方向クラッチ８を備えているが、一方向クラッチ８の個数は任意でよい。

図３を参照してハウジング１０について説明する。ハウジング１０は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の適宜の合成樹脂から形成されている。ハウジング１０は、円形状の端面壁１８と、端面壁１８の周縁から軸方向片側に延びる円筒状の周面壁２０とを含み、全体として有底円筒状に形成されている。ハウジング１０においては、端面壁１８の内面と周面壁２０の内面とで円形断面の内部空間２２が規定されている。

端面壁１８の中心部分には、上記回転シャフトが通過する円形状の通過開口２４が形成されている。周面壁２０の内面には、周方向に等間隔をおいて複数（図示の実施形態では４個）の嵌合凹所２６が形成されている。図３に示すとおり、各嵌合凹所２６は、周面壁２０の軸方向一端部（開放端）から軸方向に延出する第一の部分２６ａと、第一の部分２６ａの延出端から周方向片側に延びる第二の部分２６ｂとを有する。また、周面壁２０の開放端の内面には、シールド部材１２を装着するための環状の装着溝２８が形成されている。このように構成されたハウジング１０は、トルクヒンジ２が設置される機器に回転不能に固定される。

図２及び図４を参照してシールド部材１２について説明する。全体として円盤状のシールド部材１２は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の適宜の合成樹脂から形成されている。シールド部材１２の外周面には周方向に延びる環状突起３０が設けられている。シールド部材１２がハウジング１０の開放端に押し込まれると、環状突起３０がハウジング１０の装着溝２８に嵌合してシールド部材１２がハウジング１０に固定される。

シールド部材１２の中心部分には、上記回転シャフトが通過する円形状の通過開口３２が形成されている。図４に示すとおり、シールド部材１２の内面には通過開口３２の周縁から突出する円筒部３４が形成され、この円筒部３４の径方向外方には、コイルばね６のフック部６ａを収容可能な矩形状の収容凹所３６が周方向に等間隔をおいて複数（図示の実施形態では４個）形成されている。

また、シールド部材１２の外周縁には、周方向に等間隔をおいて軸方向片側に延びる複数（図示の実施形態では４個）の嵌合片３８が形成されている。各嵌合片３８の周方向寸法は、ハウジング１０の嵌合凹所２６の第一の部分２６ａの周方向寸法に対応しており、シールド部材１２がハウジング１０に固定される際は、各嵌合凹所２６の第一の部分２６ａに各嵌合片３８が嵌合する。

図２及び図５を参照して環状板１４について説明する。環状板１４は、鋼材等の適宜の金属材料から形成されている。図２に示すとおり、環状板１４の外周縁には、周方向に等間隔をおいて径方向外方に突出する複数（図示の実施形態では４個）の突出片４０が形成されている。そして、環状板１４をハウジング１０に装着する際は、各突出片４０を各嵌合凹所２６の第一の部分２６ａを通過させた後、図５の紙面上方から見て時計方向に環状板１４を回転させる。これによって、図５に示すとおり、各突出片４０が各嵌合凹所２６の第二の部分２６ｂに嵌合して、環状板１４がハウジング１０に固定される。

図２に示すとおり、環状板１４の周方向一部分は切り欠かれていて、環状板１４の周方向一端部には軸方向に延びるフック受け部４２が形成されている。そして、図５に示すとおり、環状板１４がハウジング１０に装着されると、環状板１４のフック受け部４２にコイルばね６のフック部６ａが当接し、コイルばね６がハウジング１０に対して相対回転不能に固定される。

第一の実施形態では図１に示すとおり、環状板１４がハウジング１０に固定された際には、環状板１４と内輪４とが軸方向に見て重複しており、コイルばね６に対して内輪４が相対的に回転したときに内輪４に生じる軸方向分力を環状板１４が受けるようになっている。

上述したとおりのトルクヒンジ２の作動について説明する。トルクヒンジ２においては、一方向クラッチ８に挿入された回転シャフトに図１の断面図の右側から見て反時計方向の回転トルクが作用すると、回転シャフトと主部１６との間にローラーが噛み込まれるため、一方向クラッチ８を介して内輪４にも反時計方向の回転トルクが作用する。しかし、内輪４の外周面にはコイルばね６が弾性的に装着されていると共にコイルばね６がハウジング１０に対して相対回転不能に固定されているので、反時計方向の回転トルクが所定値未満である場合には、内輪４とコイルばね６との間の摩擦力により、内輪４、一方向クラッチ８及び回転シャフトの回転は阻止される。

図１の断面図の右側から見て反時計方向の回転トルクが所定値以上になると、内輪４とコイルばね６との間の摩擦力に抗して、コイルばね６に対して内輪４が相対的に回転し、かつ、ハウジング１０の端面壁１８側にコイルばね６を軸方向に動かす軸方向分力が生じると共に、シールド部材１２側に内輪４を軸方向に動かす軸方向分力が生じる。トルクヒンジ２においては、内輪４の端部と環状板１４とが当接しているので、内輪４に生じる軸方向分力は、ハウジング１０に固定された環状板１４が受け、シールド部材１２に軸方向分力が作用することはない。したがって、トルクヒンジ２においては、シールド部材１２がスナップフィットにより固定されていても、ハウジング１０からのシールド部材１２の離脱を防止することができる。なお、内輪４に軸方向分力が生じる前は内輪４と環状板１４とが当接しておらず、内輪４に軸方向分力が生じた際に内輪４と環状板１４とが当接するようになっていてもよい。

また、トルクヒンジ２においては、シールド部材１２の各嵌合片３８がハウジング１０の各嵌合凹所２６の第一の部分２６ａに嵌合し、環状板１４の各突出片４０が各嵌合凹所２６の第二の部分２６ｂに嵌合しているので、環状板１４に周方向の荷重が作用してもシールド部材１２の嵌合片３８によって環状板１４の回転が阻止される。したがって、トルクヒンジ２においては、環状板１４が所要位置から移動することがなく、内輪４の軸方向分力を環状板１４が確実に受けることになるので、ハウジング１０からのシールド部材１２の離脱を確実に防止することができる。

さらに、トルクヒンジ２においては、内輪４とコイルばね６とが相対的に回転する際にコイルばね６が緩むことにより生じるフック部６ａの反力は、金属製の環状板１４のフック受け部４２に作用する。このため、コイルばね６のフック部６ａはシールド部材１２に直接当接することはないので、シールド部材１２が合成樹脂等の軟質材料から形成されていても、フック部６ａによりシールド部材１２が損傷することはない。

次に、本発明に従って構成された回転許容装置の第二の実施形態について図６ないし図８を参照しつつ説明する。なお、第二の実施形態の説明では、第一の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付しその説明を省略する。

図６及び図７を参照して説明すると、回転許容装置としてのトルクヒンジ５０は、円形断面の内輪４と、内輪４の外周面に弾性的に装着されたコイルばね６と、内輪４の内周面に固定された一対の一方向クラッチ８と、内輪４及びコイルばね６が収容される円形断面の内部空間を有するハウジング５２と、ハウジング５２の軸方向一端部に嵌め込まれたシールド部材５４と、コイルばね６とシールド部材５４との間に設置された環状板５６と、ハウジング５２に付設された補助プレート５８とを備える。

第二の実施形態では、コイルばね６のフック部６ａがシールド部材５４側ではなく、ハウジング５２の端面壁６０側に配置されているが、それ以外のコイルばね６の構成は第一の実施形態と第二の実施形態とで共通である。

また、第二の実施形態では、内輪４に対して逆向きに一対の一方向クラッチ８が固定されている。すなわち、一方向クラッチ８に挿入された回転シャフトが図６の断面Ａ−Ａの右側から見て時計方向に回転すると、回転シャフトと主部１６との間にローラーが噛み込まれ、回転シャフトと一方向クラッチ８とが一体的に回転する。一方、図６の断面Ａ−Ａの右側から見て反時計方向に回転シャフトが回転すると、回転シャフトと主部１６との間にローラーが噛み込まれず、一方向クラッチ８に対して回転シャフトが空転するようになっている。

図８を参照してハウジング５２について説明する。合成樹脂製のハウジング５２は、円形状の端面壁６０と、端面壁６０の周縁から軸方向片側に延びる円筒状の周面壁６２とを含み、全体として有底円筒状に形成されている。ハウジング５２においては、端面壁６０の内面と周面壁６２の内面とで円形断面の内部空間６４が規定されている。

端面壁６０の中心部分には円形状の通過開口６６が形成され、この通過開口６６の径方向外方の端面壁６０の内面には、コイルばね６のフック部６ａを収容可能な矩形状の収容凹所６８が周方向に等間隔をおいて複数形成されている。複数の収容凹所６８のいずれか１個にコイルばね６のフック部６ａが収容されることにより、コイルばね６がハウジング５２に対して相対回転不能に固定される。また、フック部６ａが収容される収容凹所６８には、断面コ字状に屈曲された金属製の補助プレート５８が付設される。補助プレート５８が付設されることで、ハウジング５２の端面壁６０におけるフック部６ａとの当接部分に応力が集中して、ハウジング５２にクラックが発生するのを防止することができる。

周面壁６２の内面には周方向に等間隔をおいて複数の嵌合凹所７０が形成されている。各嵌合凹所７０は、周面壁６２の軸方向一端部（開放端）から軸方向に延出する第一の部分７０ａと、第一の部分７０ａの延出端から周方向片側に延びる第二の部分７０ｂとを有する。また、周面壁６２の開放端の内面には、周方向に間隔をおいて周方向に延びる複数の装着溝７２が形成されている。このように構成されたハウジング５２は、トルクヒンジ５０が設置される機器に回転不能に固定される。

図７に示すとおり、全体として円盤状の合成樹脂製シールド部材５４の中心部分には円形状の通過開口７４が形成されている。シールド部材５４の外周面には、周方向に間隔をおいて周方向に延びる複数の弧状突起７６が設けられている。また、シールド部材５４の外周縁には、周方向に等間隔をおいて軸方向片側に延びる複数の嵌合片７８が形成されている。各嵌合片７８の周方向寸法は、ハウジング５２の嵌合凹所７０の第一の部分７０ａの周方向寸法に対応している。

図７を参照して説明を続けると、金属製の環状板５６の外周縁には、周方向に等間隔をおいて径方向外方に突出する複数の突出片８０が形成されている。環状板５６は、各突出片８０が各嵌合凹所７０の第二の部分７０ｂに嵌合することによって、ハウジング５２に固定されている。

図６の断面Ａ−Ａの右側から見て時計方向に所定値以上の回転トルクが回転シャフトに加えられると、内輪４とコイルばね６との間の摩擦力に抗して、コイルばね６に対して内輪４が相対的に回転し、かつ、ハウジング５２の端面壁６０側に内輪４を軸方向に動かす軸方向分力が生じると共に、シールド部材５４側にコイルばね６を軸方向に動かす軸方向分力が生じる。第二の実施形態では図６に示すとおり、環状板５６とコイルばね６とが軸方向に見て重複しており、コイルばね６に対して内輪４が相対的に回転したときにコイルばね６に生じる軸方向分力を、コイルばね６の端部に当接している環状板５６が受けるので、シールド部材５４には軸方向分力が作用することはない。したがって、トルクヒンジ５０においては、シールド部材５４がスナップフィットにより固定されていても、ハウジング５２からのシールド部材５４の離脱を防止することができる。なお、コイルばね６に軸方向分力が生じる前はコイルばね６と環状板５６とが当接しておらず、コイルばね６に軸方向分力が生じた際にコイルばね６と環状板５６とが当接するようになっていてもよい。

次に、本発明に従って構成された回転許容装置の第三の実施形態について図９ないし図１３を参照しつつ説明する。

図９及び図１０を参照して説明すると、回転許容装置としてのトルクリミッタ８２は、円形断面の内輪８４と、内輪８４の外周面に弾性的に装着されたコイルばね８６と、内輪８４及びコイルばね８６が収容される円形断面の内部空間を有するハウジング８８と、ハウジング８８の軸方向一端部に嵌め込まれたシールド部材９０と、内輪８４とシールド部材９０との間であって、かつコイルばね８６とシールド部材９０との間に設置された環状板９２と、ハウジング８８に付設された補助プレート９４とを備える。

図１０に示すとおり、全体として円筒状である金属製の内輪８４は、外径が比較的大きい大径部８４ａと、大径部８４ａよりも外径が小さい小径部８４ｂとを有し、大径部８４ａと小径部８４ｂとの間には環状端面８４ｃが形成されている。図９の断面Ａ−Ａに示すとおり、内輪８４の内径は一定である。

図１０に示すとおり、金属製のコイルばね８６の一端部には軸方向片側に延びる第一のフック部８６ａが形成され、コイルばね８６の他端部には軸方向他側に延びる第二のフック部８６ｂが形成されている。また、内輪８４に装着される前の自由状態におけるコイルばね８６の内径は、内輪８４の大径部８４ａの外径よりも若干小さく、コイルばね８６は圧入によって内輪８４の大径部８４ａの外周面に弾性的に装着されている。

図１１を参照してハウジング８８について説明する。合成樹脂製のハウジング８８は、円形状の端面壁９６と、端面壁９６の周縁から軸方向片側に延びる円筒状の周面壁９８とを含み、全体として有底円筒状に形成されている。ハウジング８８においては、端面壁９６の内面と周面壁９８の内面とで円形断面の内部空間１００が規定されている。

端面壁９６の中心部分には円形状の通過開口１０２が形成され、この通過開口１０２の径方向外方の端面壁９６の内面には、コイルばね８６の第一のフック部８６ａを収容可能な矩形状の収容凹所１０４が周方向に等間隔をおいて複数形成されている。複数の収容凹所１０４の少なくとも１個には、断面コ字状に屈曲された金属製の補助プレート９４が付設される。

周面壁９８の内面には周方向に等間隔をおいて複数の嵌合凹所１０６が形成されている。各嵌合凹所１０６は、周面壁９８の軸方向一端部（開放端）から軸方向に延出する第一の部分１０６ａと、第一の部分１０６ａの延出端から周方向片側に延びる第二の部分１０６ｂとを有する。また、周面壁９８の開放端の内面には環状の装着溝１０８が形成されている。このように構成されたハウジング８８はモータ等の駆動源又は被駆動機器のいずれか一方に連結され、駆動源又は被駆動機器のいずれか他方は内輪８４に連結される。

図１０及び図１２を参照してシールド部材９０について説明する。全体として円盤状の合成樹脂製シールド部材９０の外周面には、周方向に延びる環状突起１１０が設けられている。シールド部材９０の中心部分には、内輪８４の小径部８４ｂが通過する円形状の通過開口１１２が形成されている。図１２に示すとおり、シールド部材９０の内面には、コイルばね８６の第二のフック部８６ｂを収容可能な矩形状の収容凹所１１４が周方向に等間隔をおいて複数形成されている。また、シールド部材９０の外周縁には、周方向に等間隔をおいて軸方向片側に延びる複数の嵌合片１１６が形成されている。各嵌合片１１６の周方向寸法は、ハウジング８８の嵌合凹所１０６の第一の部分１０６ａの周方向寸法に対応している。

図１０及び図１３を参照して環状板９２について説明する。金属製の環状板９２の外周縁には、周方向に等間隔をおいて径方向外方に突出する複数の突出片１１８が形成されている。環状板９２は、各突出片１１８が各嵌合凹所１０６の第二の部分１０６ｂに嵌合することによって、ハウジング８８に固定されている。また、環状板９２の外周縁の突出片１１８間には、軸方向片側に延びる複数の当接片１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが形成されている。図１０及び図１３を参照することによって理解されるとおり、各当接片１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの軸方向寸法はコイルばね８６の巻き方向に対応しており、当接片１２０ａの軸方向寸法よりも当接片１２０ｂの軸方向寸法の方が大きく、当接片１２０ｂの軸方向寸法よりも当接片１２０ｃの軸方向寸法の方が大きくなっている。

図１３に示すとおり、環状板９２の周方向一部分は切り欠かれていて、環状板９２の周方向一端部には軸方向に延びるフック受け部１２２が形成されている。そして、図９の断面Ｃ−Ｃに示すとおり、環状板９２がハウジング８８に装着されると、環状板９２のフック受け部１２２にコイルばね８６の第二のフック部８６ｂが当接し、コイルばね８６がハウジング８８に対して相対回転不能に固定される。

図９の断面Ａ−Ａの右側から見て時計方向又は反時計方向に所定値以上の回転トルクが内輪８４に加えられると、内輪８４とコイルばね８６との間の摩擦力に抗して、コイルばね８６に対して内輪８４が相対的に回転すると共に、コイルばね８６又は内輪８４をシールド部材９０側に動かす軸方向分力が生じる。第三の実施形態では図９に示すとおり、内輪８４の環状端面８４ｃと環状板９２とが軸方向に見て重複していると共に、コイルばね８６と環状板９２の当接片１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃとが軸方向に見て重複している。

このため、シールド部材９０側に動かす軸方向分力が内輪８４に生じた場合には、内輪８４の環状端面８４ｃと環状板９２とが当接することによって、内輪８４に生じた軸方向分力を環状板９２が受ける。また、シールド部材９０側に動かす軸方向分力がコイルばね８６に生じた場合には、コイルばね８６の端面と環状板９２の当接片１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃとが当接することによって、コイルばね８６に生じた軸方向分力を環状板９２が受けることになる。したがって、トルクリミッタ８２においては、シールド部材９０に軸方向分力が作用することはなく、シールド部材９０がスナップフィットにより固定されていても、ハウジング８８からのシールド部材９０の離脱を防止することができる。

なお、第三の実施形態のトルクリミッタ８２においては、コイルばね８６に対する内輪８４の双方向の回転（正転及び逆転）を可能にするため、コイルばね８６は、ハウジング８８に対して僅かに回転することが許容されているが、ハウジング８８に対して実質上相対回転不能に固定されている。すなわち、コイルばね８６の第一のフック部８６ａは、ハウジング８８の収容凹所１０４に収容され、コイルばね８６の第二のフック部８６ｂは、シールド部材９０の収容凹所１１４に収容されると共に環状板９２のフック受け部１２２に当接することにより、コイルばね８６はハウジング８８に対して実質上相対回転不能に固定されている。

次に、本発明に従って構成された回転許容装置の第四の実施形態について図１４ないし図１７を参照しつつ説明する。なお、第四の実施形態の説明では、第一の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付しその説明を省略する。

図１４及び図１５を参照して説明すると、回転許容装置としてのトルクヒンジ１２４は、円形断面の内輪４と、内輪４の外周面に弾性的に装着されたコイルばね６と、内輪４の内周面に固定された一対の一方向クラッチ８と、内輪４及びコイルばね６が収容される円形断面の内部空間を有するハウジング１０と、ハウジング１０の軸方向一端部に嵌め込まれたシールド部材１２６と、内輪４とシールド部材１２６との間に設置された環状板１２８とを備える。

第四の実施形態では、内輪４、コイルばね６、一方向クラッチ８及びハウジング１０の構成は第一の実施形態と同一であり、コイルばね６のフック６ａがシールド部材１２６側に配置されていることも同一である。また、第四の実施形態では、内輪４に対する一方向クラッチ８の向きも第一の実施形態と同一である。すなわち、一方向クラッチ８に挿入された回転シャフトが図１４の断面図の右側から見て反時計方向に回転すると、回転シャフトと主部１６との間にローラーが噛み込まれ、回転シャフトに加えられた回転トルクが所定値以上の場合には、回転シャフトと一方向クラッチ８とが一体的に回転する。一方、図１４の断面図の右側から見て時計方向に回転シャフトが回転すると、回転シャフトと主部１６との間にローラーが噛み込まれず、一方向クラッチ８に対して回転シャフトが空転するようになっている。

図１５及び図１６を参照してシールド部材１２６について説明する。全体として円盤状の合成樹脂製シールド部材１２６の外周面には、周方向に延びる環状突起１３０が設けられている。また、シールド部材１２６の中心部分には円形状の通過開口１３２が形成されている。図１６に示すとおり、シールド部材１２６の内面には、コイルばね６のフック部６ａを収容可能な矩形状の収容凹所１３４が周方向に等間隔をおいて複数形成されている。また、シールド部材１２６の外周縁には、周方向に等間隔をおいて軸方向片側に延びる複数の嵌合片１３６が形成されている。各嵌合片１３６の周方向寸法は、ハウジング１０の嵌合凹所２６の第一の部分２６ａの周方向寸法に対応している。

図１５を参照して環状板１２８について説明する。金属製の環状板１２８の外周縁には、周方向に等間隔をおいて径方向外方に突出する複数の突出片１３８が形成されている。各突出片１３８は、大径部１３８ａと、大径部１３８ａよりも外径が小さい小径部１３８ｂとを有する。大径部１３８ａの外径はハウジング１０の嵌合凹所２６の内径に対応しており、小径部１３８ｂの外径はハウジング１０の内周面のうち嵌合凹所２６以外の部分に対応している。また、環状板１２８の内径は、一方向クラッチ８の内径およびシールド部材１２６の通過開口１３２の直径に対応している。

環状板１２８をハウジング１０に装着する際は、各突出片１３８の大径部１３８ａを各嵌合凹所２６の第一の部分２６ａを通過させた後、図１７の紙面上方から見て時計方向に環状板１２８を回転させる。これによって、図１７に示すとおり、各突出片１３８の大径部１３８ａが各嵌合凹所２６の第二の部分２６ｂに嵌合して、環状板１３８がハウジング１０に固定される。また、図１７に示すとおり、環状板１２８がハウジング１０に装着されると、環状板１１２８の小径部１３８ｂの端部にコイルばね６のフック部６ａが当接し、コイルばね６がハウジング１０に対して相対回転不能に固定される。

第四の実施形態では図１４に示すとおり、環状板１２８がハウジング１０に固定された際には、環状板１２８と内輪４とが軸方向に見て重複しており、コイルばね６に対して内輪４が相対的に回転したときに内輪４に生じる軸方向分力を環状板１２８が受けるようになっている。

図１４の断面図の右側から見て反時計方向に所定値以上の回転トルクが回転シャフトに加えられると、内輪４とコイルばね６との間の摩擦力に抗して、コイルばね６に対して内輪４が相対的に回転し、かつ、ハウジング１０の端面壁１８側にコイルばね６を軸方向に動かす軸方向分力が生じると共に、シールド部材１２６側に内輪４を軸方向に動かす軸方向分力が生じる。トルクヒンジ１２４においては、内輪４の端部と環状板１２８とが当接しているので、内輪４に生じる軸方向分力は、ハウジング１０に固定された環状板１２８が受け、シールド部材１２６に軸方向分力が作用することはない。したがって、トルクヒンジ１２４においては、シールド部材１２６がスナップフィットにより固定されていても、ハウジング１０からのシールド部材１２６の離脱を防止することができる。なお、内輪４に軸方向分力が生じる前は内輪４と環状板１２８とが当接しておらず、内輪４に軸方向分力が生じた際に内輪４と環状板１２８とが当接するようになっていてもよい。

また、トルクヒンジ１２４においては、内輪４とコイルばね６とが相対的に回転する際にコイルばね６が緩むことにより生じるフック部６ａの反力は、金属製の環状板１２８の突出片１３８に作用する。このため、コイルばね６のフック部６ａはシールド部材１２６に直接当接することはないので、シールド部材１２６が合成樹脂等の軟質材料から形成されていても、フック部６ａによりシールド部材１２６が損傷することはない。また、図示の実施形態の各突出片１３８は、大径部１３８ａと小径部１３８ｂとを有しており、周方向において４０〜６０°程度に亘って設けられているのでコイルばね６の反力が作用しても環状板１２８が損傷することがない。

２：トルクヒンジ（第一の実施形態）
４：内輪
６：コイルばね
６ａ：フック部
１０：ハウジング
１２：シールド部材
１４：環状板
２２：ハウジングの内部空間
２６：嵌合凹所（ハウジング）
２６ａ：第一の部分
２６ｂ：第二の部分
３８：嵌合片（シールド部材）
４０：突出片（環状板）
４２：フック受け部
５０：トルクヒンジ（第二の実施形態）
５２：ハウジング
５４：シールド部材
５６：環状板
６４：ハウジングの内部空間
７０：嵌合凹所（ハウジング）
７０ａ：第一の部分
７０ｂ：第二の部分
７８：嵌合片（シールド部材）
８０：突出片（環状板）
８２：トルクリミッタ（第三の実施形態）
８４：内輪
８６：コイルばね
８６ａ：第一のフック部
８６ｂ：第二のフック部
８８：ハウジング
９０：シールド部材
９２：環状板
１００：ハウジングの内部空間
１０６：嵌合凹所（ハウジング）
１０６ａ：第一の部分
１０６ｂ：第二の部分
１１６：嵌合片（シールド部材）
１１８：突出片（環状板）
１２２：フック受け部
１２４：トルクヒンジ（第四の実施形態）
１２６：シールド部材
１２８：環状板
１３６：嵌合片（シールド部材）
１３８：突出片（環状板）
１３８ａ：大径部
１３８ｂ：小径部

Claims

円形断面の内輪と、前記内輪の外周面に弾性的に装着されたコイルばねとを備え、前記内輪と前記コイルばねとの間に所定値以上の回転トルクが加えられた場合に前記内輪と前記コイルばねとの相対的な回転を許容する回転許容装置であって、
前記内輪及び前記コイルばねが収容される円形断面の内部空間を有するハウジングと、前記ハウジングの軸方向一端部に嵌め込まれたシールド部材とを備え、前記コイルばねは前記ハウジングに対して相対回転不能に固定されており、さらに、
前記内輪又は前記コイルばねと前記シールド部材との間には環状板が設置され、
前記環状板の外周縁には周方向に間隔をおいて径方向外方に突出する複数の突出片が形成されていると共に、前記複数の突出片は前記ハウジングの内周面に周方向に間隔をおいて形成された複数の嵌合凹所に嵌合しており、
前記環状板は、前記内輪の端部又は前記コイルばねの端部に当接し、前記内輪と前記コイルばねとが相対的に回転したときに生じる軸方向分力を受けることを特徴とする回転許容装置。
前記コイルばねの一端部には軸方向に延びるフック部が形成され、
前記環状板の周方向一部分は切り欠かれていて前記環状板の周方向一端部には軸方向に延びるフック受け部が形成されており、
前記フック部が前記フック受け部に当接して前記コイルばねが前記ハウジングに対して相対回転不能に固定されている、請求項１記載の回転許容装置。
前記コイルばねの一端部には軸方向に延びるフック部が形成され、
前記環状板の前記複数の突出片のいずれかに前記フック部が当接して前記コイルばねが前記ハウジングに対して相対回転不能に固定されている、請求項１記載の回転許容装置。
前記複数の嵌合凹所のそれぞれは、前記ハウジングの軸方向一端部から軸方向に延出する第一の部分と、前記第一の部分の延出端から周方向片側に延びる第二の部分とを有し、
前記シールド部材には周方向に間隔をおいて軸方向片側に延びる複数の嵌合片が形成されており、前記複数の嵌合片は前記複数の嵌合凹所の前記第一の部分に嵌合し、前記環状板の前記複数の突出片は前記複数の嵌合凹所の前記第二の部分に嵌合している、請求項１から３までのいずれかに記載の回転許容装置。
前記内輪及び前記コイルばねが金属材料により形成され、前記ハウジング及び前記シールド部材が合成樹脂材料により形成されている、請求項１から４までのいずれかに記載の回転許容装置。