JPH02118221A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明に係るトルクリミッタは、複写機や各種プリン
タ等に内蔵され、紙が２枚以上まとめて後方に送られな
い様にする自動給紙装置に組み込んで利用する。

（従来の技術） 複写機や各種プリンタの自動給紙装置は、シート状に切
断され重ね合わされた状態でカセット等に収納された紙
を１枚ずつ、印字部等が存在する後方に送らなければな
らない。

ところが、薄い紙をカセットから取り出す場合、１枚ず
つ安定して取り出す事は難しく、しばしば２枚以上まと
めて取り出す場合が生じる。

この様な場合に於いても、印字部の前でまとまって取り
出された紙を分離し、印字部には紙が１枚ずつ送り込ま
れる様に、第１０図に示す様に、モータで駆動される駆
動ローラ１と、トルクリミッタ５を介して回転自在に枢
支された従動ローラ２とから成る分離機構を設けている
。

この分離機構を構成する駆動ローラ１と従動ローラ２と
の内、駆動ローラ１は、第１０図で時計方向に回転する
モータの駆動軸３に固定して、この駆動軸３と同期して
回転する様にし、駆動軸３と同方向（第１０図で時計方
向）に回転する枢軸４と従動ローラ２との間にはトルク
リミッタ５を設けると共に、駆動、従動、両ローラ１．
２の外周面を被覆したゴム筒同士を、弾性的に当接させ
ている。

この為、駆動ローラ１の外周面と従動ローラ２の外周面
との間に強い摩擦力が働いた場合には、トルクリミッタ
５のスリップにより、従動ローラ２が駆動ローラ１と逆
方向（第１０図の反時計方向）に回転するが、両ローラ
１．２の間に滑り易い面が存在した場合には、この面が
滑る事により、従動ローラ２が、駆動ローラ１と同方向
（第１０図の時計方向）に回転する。

従って、駆動、従動、両ローラ１．２の間に紙が１枚の
み送り込まれた場合には、この紙の両面と、両ローラ１
．２の外周面を覆うゴム筒との間に働く強い摩擦力によ
り、両ローラ１．２が互いに逆方向に回転し、両ローラ
１．２の間に挟まれた紙を後方（第１０図の左方）に送
るが、第１０図に示す様に、ｍｕ、従動、両ローラ１．
２の間に２枚の紙６ａ、６ｂが重ね合わされた状態で送
り込まれた場合には、駆動ローラ１の外周面を覆うゴム
筒と一方の紙６ａの表面とに働く強い摩擦力により、こ
の紙６ａのみを後方に送る。

この場合に於いて、互いに重ね合わされた２枚の紙６ａ
、６ｂ同士の間に働く摩擦力は、駆動、従動、両ローラ
１．２の外周面と各紙６ａ、６ｂの表面との間に働く摩
擦力、及び従動ローラ２と枢軸４との間に設けたトルク
リミッタ５のトルクに比べて遥かに弱い為、両紙６ａ、
６ｂの合わせ面同士が滑り、駆動ローラ１の外周面を覆
うゴム筒と直接接触した紙６ａのみが後方に送られ、従
動ローラ２の外周面と接触した紙６ｂは、枢軸４と同方
向に回転する従動ローラ２により、前方（第１０図の右
方）に送り返されて、２枚の紙の分離が行なわれる。

ところで、上述の様な自動給紙装置の枢軸４と従動ロー
ラ２との間等に組み込まれる従動ローラ用トルクリミッ
タ５として従来から、特開昭６２−８０３１１号公報等
に開示されている様に、フェルトや皮革等の摩擦材と金
属材とを、ばねの弾力により互いに当接させ、この摩擦
材と金属材との間に作用する摩擦力により、所望のトル
クを得る様にしたものが使用されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の様な、摩擦力により所望のトルクを得
るトルクリミッタの場合、次に述べる様な不都合を生じ
る。

先ず第一に、長期間使用した場合には、摩擦材の摩耗に
伴なって、得られるトルクが変動し、トルクリミッタを
組み込んだ自動給紙装置等の性能が、不安定となり易い
。

第二に、トルクリミッタの起動後、所望のトルクが得ら
れる様になる迄、成る程度時間を要し、その間、やはり
トルクリミッタを組み込んだ自動給紙装置等の性能が、
不安定となり易い。

第三に、使用に伴なって摩擦材が発熱し、温度が上昇し
た場合、設置場所等の使用条件が特殊な場合、周囲の電
子機器等に悪影響を与える可能性があるだけでなく、や
はり摩擦係数の変動に伴なって、トルクリミッタを組み
込んだ自動給紙装置等の性能が、不安定となり易い。

第四に、完成後にトルクリミッタのトルクを変える事が
難しく、微妙なトルク調整を行なう必要がある場合には
、製品の歩留まりが悪くなる。

本発明のトルクリミッタは、上述のａｔな不都合を、何
れも解消するもの−である。

（課題を解決する為の手段） 本発明のトルクリミッタは、前述した従来のトルクリミ
ッタと同様に、軸と、この軸を囲む円筒状内周面を有す
るハウジングとの間に設け、捻り方向に相対的に回転す
る軸とハウジングとの間に働くトルクを規制するのに利
用する。

そして、本発明のトルクリミッタは、ハウジングの両端
部内周面と軸の外周面との間に設け、ハウジングと軸と
を、同心に且つ捻り方向に亙る相対的回転を自在に結合
する１対の軸受と、この１対の軸受の内側面に挟まれた
空間内で軸の外周面或はハウジングの内周面に固定され
、外周縁或は内周縁を大きな隙間無くハウジングの内周
面或は軸の外周面に対向させ、両側縁を１対の軸受の内
側面に大きな隙間無く対向させた、軸と直交する断面が
非円形のロータと、このロータの外周寄り部分に設けた
貫通孔と、貫通孔の方向に互って着磁され、この貫通孔
の内側に固定された筒状の永久磁石と、上記１対の軸受
の内側面に挟まれた空間内に充填された磁性流体とから
構成されている。

（作　　　用） 上述の様に構成される本発明のトルクリミッタの場合、
軸とハウジングとが相対的に回転する際には、軸の外周
面或はハウジングの内周面に固定したロータが、空間内
に存在する磁性流体中で回転する。

ロータの外周縁或は内周縁とハウジングの内周面或は軸
の外周面との間、及び軸受の内側面とロータの両側面と
の間には、それぞれ微小な隙間しか形成されていない為
、ロータの回転に伴なって磁性流体は、貫通孔の内側に
固定された永久磁石の内側を通じて、ロータの回転方向
前側から後側に流れる。

この場合に於いて、貫通孔の方向に亙って着磁された永
久磁石の内側には磁界が存在し、この磁界が、磁性流体
が永久磁石の内側を流れる事に対する抵抗となる。

即ち、磁性流体自体は本来（磁界が存在しない場所では
）小さな粘性しか持たないが、絞り流路となる貫通孔の
内側に永久磁石を固定して、この貫通孔の内側に磁界を
形成する事により、空間内に、油等の高粘性流体を充填
した場合と同様に、ロータが空間内で回転する事に対し
、強い抵抗力を発揮する事が出来る。

しかも、磁性流体が永久磁石の内側を通過する事に対す
る抵抗力は、この永久磁石の磁界の強さによって変化す
るが、この磁界の強さは、永久磁石を平行磁束の中に入
れる事で調節出来る為、完成後のトルクリミッタのトル
クを、分解する事なく、外部から調節可能となる。

又、軸とハウジングとを捻り方向に互って相対的に回転
させた場合にも、摩擦する部分が無い為、軸とハウジン
グとの間に生じるトルクは、始めから安定したものとな
り、又、トルクリミッタの使用に伴なって発熱、摩耗が
生じる事もない為、長期間に亙フて安定した性能が得ら
れる。

（実施例） 次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳しく
説明する。

第１〜３図は、本発明の第一実施例を示しており、第１
図は全体構成を示す断面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ
断面図、第３図は、磁界の形成状態を示す、第２図のＢ
部拡大図である。

４は、例えば駆動軸３（第１０図）と同方向に回転する
枢軸で、この枢軸４の中間部２個所位置と、円筒状に形
成されたハウジング７の両端部内周面と間には、１対の
滑り軸受８．８を、各滑り軸受８．８の外周面とハウジ
ング７の内周面とを接着する等により設け、ハウジング
７と枢軸４とを、同心に且つ捻り方向に亙る相対的回転
を自在に結合している。尚、各滑り軸受８．８の内外両
局面と、枢軸４の外周面及びハウジング７の両端部内周
面との間には、０リング９．９を設け、後述する磁性流
体１０が外部に漏洩する事の防止を図フている。

枢軸４の中間部外周面で、上記１対の滑り軸受８．８の
内側面に挟まれた部分には、アルミニウム、合成樹脂等
の、非磁性材により厚板状に形成されたロータ１１の中
心部が固定されている。このロータ１１は、ハウジング
７の内径Ｒよりも僅かに小さい内径ｒ　（Ｒ＞ｒ）と、
上記１対の滑り軸受８．８の間隔りよりも僅かに小さい
幅Ｗ（Ｄ＞Ｗ）とを有し、内周側及び外周側を枢軸４の
外周面及びハウジング７の内周面により、両端を１対の
滑り軸受８．８の内側面により、それぞれ仕切られた空
間１２内で、外周縁を大きな隙間無くハウジング７の内
周面に対向させ、両側縁を１対の滑り軸受８．８の内側
面に大きな隙間無く対向させている。

このロータ１１の両端外周寄り部分には、ロータ１１を
回転方向の前後方向（第１図の表裏方向、第２〜３図の
左右方向）に貫通する貫通孔１３．１３を、それぞれ３
個所ずつ、合計６個所形成しており、各貫通孔１３．１
３に、円筒状の永久磁石１４．１４を内嵌固定している
。

各永久磁石１４．１４は、それぞれの永久磁石１４．１
４を内嵌した貫通孔１３．１３の方向に互って着磁され
ており、各永久磁石１４．１４の内側に、第３図に示す
様な磁界１５が形成される。

上記１対の滑り軸受８．８の内側面と、枢軸４の外周面
と、ハウジング７の内周面とで周囲を囲まれた空間１２
内には、シリコンオイル等の油中に、微細な磁性粉末を
分散させて成る磁性流体１０を充填している。

上記貫通孔１３．１３の一端開口部内周縁に形成され、
内側面に円筒状の永久磁石１４．１４の一端面を突き当
てた内方突条１９の外側面、及び貫通孔１３．１３内に
永久磁石１４．１４を保持しておく為、各貫通孔１３．
１３の開口部に内嵌固定した円環状の抑え片１６．１６
の外側面は、それぞれ摺鉢状に形成する事で、ロータ１
１の回転に伴なって空間１２内に存在する磁性流体１゜
が、永久磁石１４．１４の内側に円滑に流入する様にし
ている。

上述の様に構成される本発明のトルクリミッタを、例え
ば自動給紙装置の従動ローラ２用のトルクリミッタ５（
第１０図参照）として使用する場合、ハウジング７の周
囲にゴム筒を外嵌固定する。

この状態で、上記ゴム筒の外周面と、駆動ローラ１の外
周面或は紙の表面との摩擦に伴なって、枢軸４とハウジ
ング７とが相対的に回転した場合には、枢軸４の中間部
外周面に固定したロータ１１が、空間１２内に存在する
磁性流体１０中で回転する。

この様に空間１２内で回転するロータ１１の外周縁とハ
ウジング７の内周面との間、及び１対の滑り軸受８．８
の内側面とロータ１１の両側面との間には、それぞれ微
小な隙間しか形成されておらず、この隙間を通じてロー
タ１１の回転方向前側から回転方向後側に流れる磁性流
体１０の量は僅少となる。この為、ロータ１１の回転に
伴なって磁性流体１０の内の多くの部分は、貫通孔１３
．１３の内側に固定された円筒状の永久磁石１４．１４
の内側を通じて、ロータ１１の回転方向前側から後側に
流れる。

この場合に於いて、各永久磁石１４．１４の内側には、
貫通孔１３．１３の方向に互って磁界１５が存在し、こ
の磁界１５が、磁性流体１０が永久磁石１４．１４の内
側を流れる事に対する抵抗となる。

磁性流体１０自体はあまり大きな粘性を持たず、従って
磁界１５が存在しない場所では比較的大きな流動性を持
つ為、単に貫通孔１３．１３を形成したロータ１１を磁
性流体１０中で回転させただけでは、十分に大きなトル
クを得る事は出来ないが、本発明の場合、絞り流路とな
る各貫通孔１３．１３の内側に永久磁石１４．１４を固
定し、この貫通孔１３．１３の内側に磁界１５を形成す
る事により、各貫通孔１３．１３の内側での、磁性流体
１０の見掛は上の粘性を向上させている為、１対の滑り
軸受８．８の内側面と、枢軸４の外周面と、ハウジング
７の内周面とで周囲を囲まれた空間１２内に、油等の高
粘性温体を充填した場合と同様に、ロータ１１が空間１
２内で回転する事に対し、強い抵抗力を発揮する事が出
来る。

特ニ、０−夕１１の外周縁とハウジング７の内周面との
間、及び１対の滑り軸受８．８の内側面とロータ１１の
両側面との間に、それぞれ形成した微小な隙間を通じて
ロータ１１の回転方向前側から後側に流れる磁性流体１
０は、磁界１５による影響を殆ど受けず、従ってこの隙
間部分で大きなトルクが発生する事がない為、部品の製
作誤差により隙間の幅が変動した場合でも、トルクリミ
ッタ５により得られるトルクの変動を小さく抑える事が
出来る。

しかも、磁性流体１０が永久磁石１４．１４の内側を通
過する事に対する抵抗力は、この永久磁石１４．１４の
磁界１５の強さによって変化するが、この磁界１５の強
さは、永久磁石１４．１４を平行磁界の中に入れる事で
調節出来る為、完成後のトルクリミッタ５のトルクを、
分解する事なく、外部から調節可能となる。

即ち、合成樹脂中に磁性粉末を分散させて成るプラスチ
ック磁石等は、第４図に示す様に、コイル１７により形
成される平行磁界１８中に入れると着磁される。この為
、第５図に示す様に、完成後のトルクリミッタ５を、永
久磁石１４の向きを規制しつつ、平行磁界１８内に入れ
ると、この永久磁石１４により形成される磁界１５の強
さを増大させて、トルクリミッタ５によって得られるト
ルクを大きくする事が可能となる。又、永久磁石１４の
向きを逆にする事で、この永久磁石１４が形成する磁界
１５を弱め、トルクリミッタ５により得られるトルクを
小さくする事も可能となる。

この為、例えば、所望のトルクを得るよりも、少し小さ
めの磁力のみを有する永久磁石１４．１４を使用してト
ルクリミッタ５を組み立てた後、このトルクリミッタ５
のトルクを測定し、その後永久磁石１４の磁力を増して
所望のトルクを得られる様にしたり、或は、同種の部品
を使用して、異なるトルクを得られる、複数種類のトル
クリミッタを造る事も出来る。

又、枢軸４とハウジング７とを捻り方向に亙って相対的
に回転させた場合にも、滑り軸受８．８を除き、摩擦す
る部分が無い為、枢軸４とハウジング７との間に生じる
トルクは始めから安定したものとなる。更に、トルクリ
ミッタ５の使用に伴なって発熱、摩耗が生じる事もない
為、長期間に亙って安定した性能が得られる。

尚、ロータ１．１の外周寄り部分に形成する貫通孔１３
と、各貫通孔１３に内嵌固定する永久磁石１４との形状
は、第２〜３図に示した様な形状に限定されず、他にも
、例えば第６〜８図に示す様な形状を採用する事が出来
る。

この内の第６図の場合、貫通孔１３の開口部には、第２
〜３図に示した様な内方突条１９を形成せず、代りに、
円筒状に形成された永久磁石１４の両端部を、それぞれ
摺鉢状に形成している。

又、第７〜８図の場合、ロータ１１が一方向（第７〜８
図で反時計方向）にのみ回転するトルクリミッタの場合
に好適な形状を示している。

第７図の場合、貫通孔１３の内周面に形成した内方突条
１９の幅を広くする事で、この内方突条１９の内周面に
大きな摺鉢形状を形成し、永久磁石１４は、単なる短円
筒状としている。

又、第８図の場合、貫通孔１３の開口部には、第２〜３
図に示した様な内方突条１９を形成せず、この貫通孔１
３に、一方の間口部にのみ、大きな摺鉢形状を形成した
、円筒状の永久磁石１４を内嵌固定している。

次に、第９図は本発明の第二実施例を示している。

本実施例の場合、非磁性材製のロータ１１の両側面と、
同じく非磁性材製の１対の滑り軸受８．８の内側面との
間に、軸方向に互って着磁された円輪状の永久磁石２０
と、磁性材により円輪状に形成され、上記永久磁石２０
を挟持する１対のポールピース２１．２１とを、各ポー
ルピース２１．２１の内周縁と磁性材製の枢軸４の外周
面との間に、全周に互って隙間２２．２２を介在させた
状態で、それぞれ固定している。永久磁石′２０と１対
のポールピース２１．２１の外周縁部とは、それぞれ、
非磁性材製の滑り軸受８．８の内側面に形成した段部２
３．２３に突き当て、各部材２０．２１の位置決めを図
っている。

この様に、ロータ１１の両側面と滑り軸受８．８の内側
面との間に、永久磁石２０とこの永久磁石２０を挟むポ
ールピース２１．２１とを設けた場合、対となるポール
ピース２１．２１の内周縁と磁性材製の枢軸４の外周面
との間に存在する磁束により、空間１２内に充填された
磁性流体１０の一部が、各ポールピース２１．２１の内
周縁と枢軸４の外周面との間の隙間２２．２２に保持さ
れる。

この保持力は、永久磁石２０の磁力により、十分に大き
くする事が可能となる為、上記隙間２２．２２に保持さ
れた磁性流体１０によって、空間１２内の磁性流体１０
が外部に漏洩する事を防止出来る。

従フて、滑り軸受８．８の内周面と枢軸４の外周面との
間には０リング９が不要となり、枢軸４とハウジング７
との相対的回転を、より円滑に行なえる様になる。

尚、上述の実施例に於いては、何れもロータ１１を枢軸
４の外周面に設けているが、本発明のトルクリミッタの
場合、ロータ１１をハウジング７の内周面に固定して構
成する事も出来る。

（発明の効果） 本発明のトルクリミッタは、以上に述べた通り構成され
作用する為、始めから安定したトルクを得る事が出来る
だけでなく、使用に伴なって発熱、摩耗が生じる事もな
い為、周囲の機器に悪影響を及ぼす事もなく長期間に亙
って安定した性能が得られる。

しかも、トルクリミッタの完成後においても、このトル
クリミッタのトルクを、分解する事なく調節出来る為、
微妙なトルクを有するトルクリミッタの製造を能率良く
行なって、製品の歩留まりを向上させる事が出来る。

又、永久磁石の磁力を変えるだけでトルクを調節出来る
為、同一種類の部品を使用して、トルクの異なる、各種
トルクリミッタを造る事も出来る。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は、本発明の第一実施例を示しており、第１
図は全体構成を示す断面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ
断面図、第３図は、磁界の形成状態を示す、第２図のＢ
部拡大図、第４図は、永久磁石の磁力を平行磁界中で調
節する状態を示す斜視図、第５図は、トルクリミッタご
と永久磁石の磁力を調節する状態を示す斜視図、第６〜
８図は、貫通孔と永久磁石との形状の別の３例を示す、
それぞれ第３図と同様の断面図、第９図は、本発明の第
二実施例を示す、第１図同様の図、第１０図は、トルク
リミッタを組み込んだ紙送り機構部分の側面図である。 １：駆動ローラ、２：従動ローラ、３：駆動軸、４：枢
軸、５：トルクリミッタ、６ａ、６ｂ：紙、７：ハウジ
ング、８：滑り軸受、９：ｏリング、１０：磁性流体、
１１：ロータ、１２：空間、１３：貫通孔、１４：永久
磁石、１５：磁界、１６：抑え片、１７：コイル、１８
：平行磁界、１９：内方突条、２ｏ：永久磁石、２１；
ポールピース、２２：隙間、２３：段部。 ぺ 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸と、この軸を囲む円筒状内周面を有するハウジ
   ングとの間に設け、捻り方向に相対的に回転する軸とハ
   ウジングとの間に働くトルクを規制するトルクリミッタ
   であって、ハウジングの両端部内周面と軸の外周面との
   間に設け、ハウジングと軸とを、同心に且つ捻り方向に
   亙る相対的回転を自在に結合する１対の軸受と、この１
   対の軸受の内側面に挟まれた空間内で軸の外周面或はハ
   ウジングの内周面に固定され、外周縁或は内周縁を大き
   な隙間無くハウジングの内周面或は軸の外周面に対向さ
   せ、両側縁を１対の軸受の内側面に大きな隙間無く対向
   させた、軸と直交する断面が非円形のロータと、このロ
   ータに設けた貫通孔と、貫通孔の方向に亙って着磁され
   、この貫通孔の内側に固定された筒状の永久磁石と、上
   記１対の軸受の内側面に挟まれた空間内に充填された磁
   性流体とから成るトルクリミッタ。
2. （２）非磁性材製のロータの両側面と、同じく非磁性材
   製の１対の軸受の内側面との間に、軸方向に亙って着磁
   された円輪状の永久磁石と、磁性材により円輪状に形成
   され、上記永久磁石を挟持する１対のポールピースとを
   、各ポールピースの内周縁或は外周縁と磁性材製の軸の
   外周面或はハウジングの内周面との間に、全周に亙って
   隙間を介在させた状態でそれぞれ固定した、請求項１に
   記載のトルクリミッタ。