JP7305737B1 - 摩擦式トルクリミッタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ばね部材６の弾性片１４を折損させることなく且つ容易に複数のばね部材６と内輪４とを組み合わせることのできる、トルクリミッタの製造方法を提供すること。【解決手段】係止手段をばね部材６の基部１２の外周面から径方向外側に突出する係止突部１８及び外輪８の内周面から径方向内側に突出する被係止突部２６から構成すると共に弾性片１４の基端をばね部材６の基部１２の内周面に接続し、ばね部材６を外輪８と組み合わせるより先に、基部１２を軸方向に押圧して内輪４に圧入する。又は、複数のばね部材６を外輪８と組み合わせるより先に内輪４に一つずつ順次圧入する圧入工程にて、内輪４に対する複数のばね部材６の圧入量を夫々漸次低減せしめる。【選択図】図７

Description

本発明は、断面円形の内輪と、内輪の外周面を囲む環状のばね部材と、ばね部材に対して回転不能な外輪とを備え、内輪と外輪との間に所定値以上の回転トルクが付加されたときに、内輪と外輪とが相対回転するトルクリミッタの製造方法に関する。

トルクリミッタは、駆動源のモーター等に過負荷が掛かったときに負荷を切り離してモーターを保護する部品、つまり、伝達トルクを制限する部品として一般的に利用されている。さらに、トルクリミッタは、例えばノート型パソコンのディスプレイを本体に枢着する部分にも適用され、ディスプレイを任意の角度に固定すると同時に、手動で余分のトルクを付加したときはディスプレイと本体とが相対的に回転するようにして、いわゆるトルクヒンジの機能を行わせることもできる。

下記特許文献１には、本願の出願人によって本願に先立って出願して既に特許された環状のばね部材を用いた摩擦式のトルクリミッタの一例が示されている。このトルクリミッタは、共通の中心軸を有する、断面円形の内輪と、環状のばね部材と、外輪とを備え、ばね部材は内輪の外周面を囲み、ばね部材及び外輪は係止手段によって相対回転不能に組み合わされている。前記ばね部材は軸方向に直列に複数配置され、複数の前記ばね部材は夫々薄板環形状の基部と、径方向内側に向かって軸方向に傾斜して延びて且つ周方向に間隔をおいて複数設けられる弾性片とを含んでおり、弾性片の先端部は内輪の外周面に当接する当接内面を備えている。上記係止手段は、ばね部材の基部の内周面から径方向内側に突出する係止突部と、外輪と一体で且つ外輪の内周面から径方向内側に離隔した位置で軸方向に直線状に延びる柱状の被係止突部とから構成され、弾性片は係止突部の内周縁部に設けられている。そして、前記内輪と前記外輪との間に所定値以上の回転トルクが付加されたときに、前記内輪の外周面と前記ばね部材の当接内面との間の摩擦力に抗して、前記内輪と前記外輪とが相対的に回転する。

特許第６６５５６５４号公報

上記特許文献１に示されたトルクリミッタの製造方法について、上記特許文献１では特に言及されていないが、内輪とばね部材とを組み合わせた後にこれらと外輪とを組み合わせる場合には、以下のとおりの問題が生じる。即ち、内輪にばね部材を圧入する際には、ばね部材の弾性片が折損することを防止する観点から弾性片の近傍つまり係止突部を局所的に押圧する必要があり、押圧箇所を係止突部に位置合わせしなければならず製造工程が煩雑となる。係止突部ではなく薄板円環形状の基部全体を押圧した場合には、基部と弾性片との間に存在する係止突部が基部を基端として軸方向に屈曲せしめられる虞があり好ましくない。一方、外輪と複数のばね部材とを組み合わせた後にこれらと内輪とを組み合わせる場合には、以下のとおりの問題が生じる。即ち、内輪を複数のばね部材に同時に圧入することに起因して、ばね部材に対して内輪を相当大きな力で押圧する必要があり、この場合もやはり、ばね部材の弾性片が折損する虞がある。また、内輪を押圧する装置も大型又は高出力のものが必要となるため製造コストが嵩む。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、ばね部材の弾性片を折損させることなく且つ容易に複数のばね部材と内輪とを組み合わせることのできる、新規且つ改良されたトルクリミッタの製造方法を提供することである。

本発明者は、鋭意検討の結果、係止手段をばね部材の基部の外周面から径方向外側に突出する係止突部及び外輪の内周面から径方向内側に突出する被係止突部から構成すると共に弾性片の基端をばね部材の基部の内周面に接続し、ばね部材を外輪と組み合わせるより先に、基部を軸方向に押圧して内輪に圧入する、ことで上記主たる技術的課題を解決できることを見出した。

即ち、本発明の第一の局面によれば、上記主たる技術的課題を解決するトルクリミッタの製造方法として、共通の中心軸を有する、断面円形の内輪と、環状のばね部材と、外輪とを備え、前記ばね部材は前記内輪の外周面を囲み、前記ばね部材及び前記外輪は係止手段によって相対回転不能に組み合わされており、
前記ばね部材は薄板環形状の基部と、径方向内側に向かって軸方向に傾斜して延びて且つ周方向に間隔をおいて複数設けられる弾性片とを含み、前記弾性片の先端部は前記内輪の外周面に当接する当接内面を備えており、
前記内輪と前記外輪との間に所定値以上の回転トルクが付加されたときに、前記内輪の外周面と前記ばね部材の前記当接内面との間の摩擦力に抗して、前記内輪と前記外輪とが相対的に回転するトルクリミッタの製造方法において、
前記係止手段は、前記ばね部材の前記基部の外周面から径方向外側に突出する係止突部及び前記外輪の内周面から径方向内側に突出する被係止突部から構成され、
前記弾性片の基端は前記基部の内周面に接続されており、
前記内輪に対して前記ばね部材の前記基部を環状の押圧具によって全体的に軸方向に押圧して前記ばね部材を前記内輪に圧入する圧入工程と、
前記圧入工程の後に、前記ばね部材が圧入された前記内輪と前記外輪とを組み合わせる組み合わせ工程とを含む、ことを特徴とするトルクリミッタの製造方法が提供される。

本発明の第二の局面によれば、上記主たる技術的課題を解決するトルクリミッタの製造方法として、共通の中心軸を有する、断面円形の内輪と、環状のばね部材と、外輪とを備え、前記ばね部材は前記内輪の外周面を囲み、前記ばね部材及び前記外輪は係止手段によって相対回転不能に組み合わされており、
前記ばね部材は薄板環形状の基部と、径方向内側に向かって軸方向に傾斜して延びて且つ周方向に間隔をおいて複数設けられる弾性片とを含み、前記弾性片の先端部は前記内輪の外周面に当接する当接内面を備えており、
前記内輪と前記外輪との間に所定値以上の回転トルクが付加されたときに、前記内輪の外周面と前記ばね部材の前記当接内面との間の摩擦力に抗して、前記内輪と前記外輪とが相対的に回転するトルクリミッタの製造方法において、
前記係止手段は、前記ばね部材の前記基部の外周面から径方向外側に突出する係止突部及び前記外輪の内周面から径方向内側に突出する被係止突部から構成され、
前記弾性片の基端は前記基部の内周面に接続されており、
前記係止突部の周方向両側にガイドが配置された状態で、前記内輪に対して前記ばね部材の前記基部を軸方向に押圧して前記ばね部材を前記内輪に圧入する圧入工程と、
前記圧入工程の後に、前記ばね部材が圧入された前記内輪と前記外輪とを組み合わせる組み合わせ工程とを含む、ことを特徴とするトルクリミッタの製造方法が提供される。

好ましくは、前記圧入工程にあっては、複数の前記ばね部材が前記内輪に順次圧入され、前記内輪に対する複数の前記ばね部材の圧入量は夫々漸次低減せしめられる。前記基部の外周縁部には、軸方向に起立した後に径方向に延出する筒状の補助壁が設けられているのが良い。前記ばね部材は金属製の薄板をプレスして形成されるのが好ましい。

本発明によれば、ばね部材における弾性片の基端は薄板環形状の基部の内周面に接続されており、ばね部材は外輪と組み合わされるより先に、基部が軸方向に押圧されて内輪に圧入せしめられる。つまり、弾性片は基部に直接的に接続されていて且つ基部は環形状であることから、ばね部材を軸方向に押圧する押圧箇所はばね部材の所定位置に限定されることなく基部全体の任意の位置であってよく、それ故に、弾性片を折損させることなく容易にばね部材を内輪に圧入することができる。

本発明に従って構成されたトルクリミッタの好適実施形態の全体的な構成を示す図。 図１に示すトルクリミッタの分解斜視図。 図１に示す内輪を単体で示す図。 図１に示すばね部材を単体で示す図。 図１に示す外輪を単体で示す図。 図１に示すシールド板を単体で示す図。 図３に示す内輪に図４に示すばね部材を圧入する工程を模式的に示す図。

以下、本発明に従って構成されたトルクリミッタの好適実施形態を示す添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１及び図２を参照して説明すると、全体を番号２で示すトルクリミッタは、共通の中心軸ｏを有する、内輪４と、環状のばね部材６と、外輪８とを備えている。図示の実施形態においては、内輪４及びばね部材６は金属製であるが、外輪８は合成樹脂製である。

図１及び図２と共に図３を参照して説明すると、内輪４は円筒形状、従って断面円形であり、軸方向に貫通している。内輪４の内周面には内径が局所的に増大せしめられて軸方向に延在する嵌合溝１０が直径方向の両側に一つずつ設けられている。嵌合溝１０の軸方向の一方は開放されているが他方は閉鎖されており、嵌合溝１０を介して図示しない一方の外部部材が内輪４に連結される。

図１及び図２と共に図４を参照して説明すると、ばね部材６は内輪４の外周面を囲んで軸方向に対して垂直に配置されている。ばね部材６は軸方向に直列に複数、図示の実施形態においては３つ配置されており、図１及び図２では図中の右から左に順にａ乃至ｃを付して示す。ばね部材６は、薄板環形状の基部１２と、径方向内側に向かって軸方向に傾斜して延びる弾性片１４とを含んでおり、金属製の薄板をプレスして形成される。図示の実施形態においては、基部１２は薄板円環形状であって、その外周縁部には、軸方向に起立した後に径方向に僅かに延出する筒状の補助壁１６が設けられており、補助壁１６の断面形状はＬ字形状である。補助壁１６の外周縁には、径方向外方に突出する略矩形形状の係止突部１８が周方向に等角度間隔をおいて８個形成されている。８個の係止突部１８のうちの１つの外周面には径方向内側に凹んだノッチ１９が形成されている。弾性片１４の基端は基部１２の内周面に接続されており、弾性片１４は周方向に間隔をおいて複数（図示の実施形態においては、周方向に等角度間隔をおいて４つ）設けられている。弾性片１４の先端部は内輪４の外周面と当接する当接内面２０を備えている。

図１及び図２と共に図５を参照して説明すると、外輪８は円筒形状の外輪主部２２と、外輪主部２２の内周面の軸方向片側端部から径方向内側に延出する円環形状の端板２４とを含んでおり、外輪主部２２の内側には内輪４及びばね部材６が収容されている。外輪主部２２の内周面には、ばね部材６に形成された係止突部１８と協働して係止手段を構成する被係止突部２６が形成されている。被係止突部２６は外輪主部２２の内周面から径方向内側に突出して断面は略台形形状であり、係止突部１８と対応して、つまり周方向に等角度間隔をおいて８個形成されている。図示の実施形態においては、被係止突部２６は端板２４の軸方向他側端面に一体的に接続されており、被係止突部２６は端板２４の軸方向他側端面から外輪主部２２の軸方向他側端部まで軸方向に直線状に延びている。外輪主部２２の内周面の軸方向他側端部には径方向内側に向かって突出する係止突起２８が周方向に等角度間隔をおいて４つ形成されている。外輪主部２２の内周面の軸方向他側端部には更に、径方向内側に向かって突出する弧状突部３０が３つ形成されている。弧状突部３０は係止突起２８とは周方向の異なる位置に形成されている。端板２４の軸方向他側面の内周縁部は軸方向片側に幾分変位されており、これにより端板２４の軸方向他側面には断面円形の凹部３２が形成されている。端板２４の軸方向片側面には軸方向片側に向かって突出する連結部３４が形成されている。連結部３４を軸方向に見ると、円形の直径方向両側を平行に直線状に切り欠いた形状であり、中央には軸方向に貫通する円形の貫通穴３６が、径方向中間部には軸方向に延びる有底の略円弧形状の２つの穴３８が夫々形成されている。２つの穴３８は貫通穴３６を挟んで直径方向の両側に夫々位置している。連結部３４の内周面の軸方向片側端部には、径方向内側に向かって突出する環状突条４０も形成されている。連結部３４の外周面又は２つの穴３８或いはその全てに図示しない他方の外部部材が嵌め合わされて、外輪８は他方の連結部材に連結される。

図１に示すとおり、外輪主部２２の軸方向他側端は合成樹脂製のシールド板４２によって閉鎖される。図１と共に図２及び図６を参照して説明すると、シールド板４２は軸方向に対して垂直に配置される円環形状の中間部４４と、中間部４４の軸方向片側面から軸方向片側に隆起する片側隆起部４６と、中間部４４の軸方向他側面から軸方向他側に隆起する他側隆起部４８とを備えている。中間部４４の外周面には切り欠き５０が周方向に間隔をおいて３つ形成されている。切り欠き５０の周方向位置は外輪８の弧状突部３０の周方向位置と対応する。片側隆起部４６は中間部４４の軸方向片側面の内周縁部に沿って周方向に連続する円環形状部４６ａと円環形状部４６ａの外周面から径方向外方に突出する突出部４６ｂとから構成され、突出部４６ｂは外輪８の被係止突部２６の数と対応して、つまり周方向に等角度間隔をおいて８個形成されている。軸方向に見ると、突出部４６ｂは略矩形形状であって、その外周縁は中間部４４の外周縁に沿って延在し、全ての突出部４６ｂの外周縁を通過する仮想円の直径は中間部４４の外径と等しく、外周縁部はテーパー形状となっている。そして、周方向に隣接する２つの突出部４６ｂの間の空間部は外輪８の被係止突部２６の軸方向端部を受容可能な略台形形状となっている。他側隆起部４８は円環形状であって中間部４４と同一の中心軸を有するが、外径及び内径は共に中間部４４のものよりも小さい。他側隆起部４８の内径が中間部４４の内径よりも小さいことに起因して、シールド板４２の軸方向片側面には断面円形の凹部５２が形成される。

続いて、上述した各構成部品を組みあわせてトルクリミッタ２を製造する工程について説明する。かかる工程では、ばね部材６を外輪８と組み合わせるよりも先に内輪４に圧入することが重要である。従って、上記工程は、内輪４にばね部材６を圧入する圧入工程と、圧入工程の後に、ばね部材６が圧入された内輪４を外輪８に組み合わせる組み合わせ工程とを含む。

図７を参照して説明すると、本発明によれば、ばね部材６における弾性片１４の基端は薄板環形状の基部１２の内周面に接続されており、ばね部材６は外輪８と組み合わされるより先に、基部１２が軸方向に押圧されて内輪４に圧入せしめられる。ばね部材６が内輪４に圧入される方向を図中の矢印で示す。弾性片１４は基部１２に直接的に接続されていて且つ基部１２は環形状であることから、ばね部材６を軸方向に押圧する押圧箇所はばね部材６の所定位置に限定されることなく基部１２全体の任意の位置であってよく、それ故に、弾性片１４を折損させることなく容易にばね部材６を内輪４に圧入することができる。つまり上記圧入工程を円滑に遂行することができる。図示の実施形態においては、図７左図に示すとおり、係止突部１８の周方向両側にガイド５４（二点鎖線）が配置された状態で、基部１２が図示しない円環形状の押圧具によって内輪に対して押圧せしめられる。ガイド５４は軸方向に直線状に起立する棒状であって、これが係止突部１８の周方向両側に配置されることで、内輪４に対するばね部材６の姿勢が維持されるため、押圧具は良好な精度でばね部材６を内輪４に圧入することができる。図示の実施形態においては、ガイド５４は周方向に隣接する２つの係止突部１８の間の全てに配置されているが、内輪４に対するばね部材６の姿勢を維持することができれば、ガイド５４の数及び配置は適宜に調整することができる。上記圧入工程では更に、内輪４に複数（図示の実施形態においては３つ）のばね部材６が順次圧入される。その際には、内輪４に対する複数のばね部材６の圧入量を夫々漸次低減し、一のばね部材６が他のばね部材６と軸方向に当接することまでは許容するがこれを軸方向に押圧しないようにする。図７では圧入された複数のばね部材６夫々の軸方向位置を一点鎖線で示している。複数のばね部材６が内輪４に圧入された後にあっては、複数のばね部材６は夫々離隔していてよく、図示の実施形態では、図１中のＡ－Ａ断面の部分拡大図に示すとおり、３個のばね部材６は夫々僅かに離隔して配置されている。こうすることで、小さく且つ一定の力でばね部材６を押圧することができ、従って、弾性片１４に過剰な負荷をかけることなく内輪４に複数のばね部材６を圧入することができ、それ故に、弾性片１４を折損させることなく且つ容易に複数のばね部材６と内輪４とを組み合わせることができる。なお、圧入工程では、ガイド５４の存在によって複数のばね部材６の係止突部１８の周方向位置は全て整合せしめられる。

圧入工程では複数のばね部材６の係止突部１８の周方向位置が全て整合せしめられることから、組み合わせ工程では、ばね部材６の係止突部１８と外輪主部２２の内周面に形成された被係止突部２６とが周方向に係止するようにして、ばね部材６が圧入された内輪４を外輪主部２２の内側に挿入し、内輪４の軸方向片側端部を凹部３２にて外輪８に回転可能に軸支させる。その後に、シールド板４２を外輪主部２２の軸方向他側端にて、周方向に隣接する２つの突出部４６ｂの間に外輪８の被係止突部２６が位置するよう整合せしめ、外輪主部２２に向かって軸方向に強制する。そうすると、中間部４４が外輪主部２２の内周面に形成された係止突起２８を弾性的に乗り越えると共に周方向に隣接する２つの突出部４６ｂの間に外輪８の被係止突部２６の軸方向端部が挿入されることでシールド板４２と外輪８とが一体的に組み合わされ、内輪４の軸方向他側端部は凹部５２にてシールド板４２に回転可能に軸支される。かくして、トルクリミッタ２は製造される。

上述したとおりにして製造されたトルクリミッタ２の作動は一般的なトルクリミッタの作動と同一であり、図示しない２つの外部部材が夫々内輪４及び外輪８に連結される。そして、内輪４と外輪８との間に付加される回転トルクが所定値よりも小さいときには、内輪４の外周面とばね部材６の当接内面２０との間の摩擦力によって内輪４及び外輪８は一体的に回転してトルクを伝達するが、内輪４と外輪８との間に付加される回転トルクが所定値以上になると、内輪４の外周面とばね部材６の当接内面２０との間の摩擦力に抗して、内輪４と外輪８とが相対的に回転してトルクの伝達は遮断される。

以上、本発明に従って構成されたトルクリミッタの製造方法について添付した図面を参照して詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲内において適宜の修正や変更が可能である。上記特許文献１に開示されたトルクリミッタと同様に、係止手段が、ばね部材の基部の内周面から径方向内側に突出する係止突部と、外輪と一体で且つ外輪の内周面から径方向内側に離隔した位置で軸方向に直線状に延びる被係止突条とから構成され、弾性片は係止突部の内周縁部に設けられている場合であっても、内輪に複数のばね部材を一つずつ順次圧入することで、やはり、小さく且つ一定の力でばね部材を押圧することができ、従って、弾性片に過剰な負荷をかけることなく内輪に複数のばね部材を圧入することができ、それ故に、弾性片を折損させることなく且つ容易に複数のばね部材と内輪とを組み合わせることができる。図示の実施形態においては、外輪８及びシールド板４２を弾性的な係合により組み合わせるために両部材を合成樹脂製としたが、両部材を弾性的な係合によらず溶接等で組み合わせるのであれば、両部材を金属製としてもよい。また、内輪４及びばね部材６も摩擦力の大きさ等によっては金属製でなく合成樹脂製とすることもできる。

２：トルクリミッタ
４：内輪
６：ばね部材
８：外輪
１２：基部
１４：弾性片
２０：当接内面
１８：係止突部（係止手段）
２６：被係止突部（係止手段）

Claims (5)

1. 共通の中心軸を有する、断面円形の内輪と、環状のばね部材と、外輪とを備え、前記ばね部材は前記内輪の外周面を囲み、前記ばね部材及び前記外輪は係止手段によって相対回転不能に組み合わされており、
   前記ばね部材は薄板環形状の基部と、径方向内側に向かって軸方向に傾斜して延びて且つ周方向に間隔をおいて複数設けられる弾性片とを含み、前記弾性片の先端部は前記内輪の外周面に当接する当接内面を備えており、
   前記内輪と前記外輪との間に所定値以上の回転トルクが付加されたときに、前記内輪の外周面と前記ばね部材の前記当接内面との間の摩擦力に抗して、前記内輪と前記外輪とが相対的に回転するトルクリミッタの製造方法において、
   前記係止手段は、前記ばね部材の前記基部の外周面から径方向外側に突出する係止突部及び前記外輪の内周面から径方向内側に突出する被係止突部から構成され、
   前記弾性片の基端は前記基部の内周面に接続されており、
   前記内輪に対して前記ばね部材の前記基部を環状の押圧具によって全体的に軸方向に押圧して前記ばね部材を前記内輪に圧入する圧入工程と、
   前記圧入工程の後に、前記ばね部材が圧入された前記内輪と前記外輪とを組み合わせる組み合わせ工程とを含む、ことを特徴とするトルクリミッタの製造方法。
2. 共通の中心軸を有する、断面円形の内輪と、環状のばね部材と、外輪とを備え、前記ばね部材は前記内輪の外周面を囲み、前記ばね部材及び前記外輪は係止手段によって相対回転不能に組み合わされており、
   前記ばね部材は薄板環形状の基部と、径方向内側に向かって軸方向に傾斜して延びて且つ周方向に間隔をおいて複数設けられる弾性片とを含み、前記弾性片の先端部は前記内輪の外周面に当接する当接内面を備えており、
   前記内輪と前記外輪との間に所定値以上の回転トルクが付加されたときに、前記内輪の外周面と前記ばね部材の前記当接内面との間の摩擦力に抗して、前記内輪と前記外輪とが相対的に回転するトルクリミッタの製造方法において、
   前記係止手段は、前記ばね部材の前記基部の外周面から径方向外側に突出する係止突部及び前記外輪の内周面から径方向内側に突出する被係止突部から構成され、
   前記弾性片の基端は前記基部の内周面に接続されており、
   前記係止突部の周方向両側にガイドが配置された状態で、前記内輪に対して前記ばね部材の前記基部を軸方向に押圧して前記ばね部材を前記内輪に圧入する圧入工程と、
   前記圧入工程の後に、前記ばね部材が圧入された前記内輪と前記外輪とを組み合わせる組み合わせ工程とを含む、ことを特徴とするトルクリミッタの製造方法。
3. 前記圧入工程にあっては、複数の前記ばね部材が前記内輪に順次圧入され、前記内輪に対する複数の前記ばね部材の圧入量は夫々漸次低減せしめられる、請求項１又は２に記載のトルクリミッタの製造方法。
4. 前記基部の外周縁部には、軸方向に起立した後に径方向に延出する筒状の補助壁が設けられている、請求項１乃至３のいずれかに記載のトルクリミッタの製造方法。
5. 前記ばね部材は金属製の薄板をプレスして形成される、請求項１乃至４のいずれかに記載のトルクリミッタの製造方法。

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