JPH11311259A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハウジング内の熱を放出することにより、安
定したトルクを得ることのできるトルクリミッタを提供
する。 【解決手段】 シャフト１の外周に取り付けられた円筒
状のマグネット８をハウジング１０の内周に取り付けら
れた円筒状のヒス材９内へ挿入した状態で、マグネット
８の外周とヒス材９の内周とが所定のギャップで対向す
るようにシャフト１の細径部３，４をハウジング１０で
回転可能に支持したトルクリミッタにおいて、ハウジン
グ１０に、ハウジング１０内の熱を放出するための通気
孔１４，１９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、常に一定のトル
クを伝達し、所定値以上の負荷がかかると、マグネット
と磁性体とが非接触となって回転力を伝達しなくなるト
ルクリミッタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタなどの給紙機構は、紙を１枚ず
つ送り出すため、第１回転軸で紙送り出し方向へ回転さ
せられるゴム製の第１ローラと、第２回転軸で紙戻し方
向へ回転させられるゴム製の第２ローラとを軸方向へ外
周を接触させて配設し、第２回転軸と第２ローラとの間
にトルクリミッタを配設した構成とされている。なお、
第１および第２回転軸は、同一方向へ回転する。

【０００３】このように構成した給紙機構で、１枚の紙
が第１ローラと第２ローラとの間に入ったときは、第１
ローラと紙との間の摩擦力がトルクリミッタの設定トル
クよりも大きいので、第２ローラが第１ローラと反対方
向へ回転することにより、紙が送り出される。しかし、
２枚の紙が第１ローラと第２ローラとの間に入ったとき
は、紙と紙との摩擦力がトルクリミッタの設定トルクよ
りも小さいので、第１ローラが紙送り出し方向へ回転し
て一方の紙を送り出し、第２ローラが紙戻し方向へ回転
して他方の紙を戻すことにより、紙を１枚ずつ送り出し
ている。

【０００４】図９は上記した従来のトルクリミッタのシ
ャフトを除いて上側半分を断面とした正面図である。図
９において、１は合成樹脂で円筒状に成形されたシャフ
トを示し、後述するマグネット８の内径よりも僅かに小
さな外径で、マグネット８内へ挿入される太径部２の両
側に、後述するハウジング１０の挿通孔１３，１８へ挿
通される細径部３，４が連なっている。そして、ハウジ
ング１０から突出する細径部４にピンなどが係合する係
合部５が設けられ、太径部２と細径部４との境界部分の
外周にマグネット８の外径よりも小径なフランジ６が設
けられている。

【０００５】８は円筒状のマグネットを示し、軸方向の
長さ（以下、単に長さという。）が太径部２の長さと略
同一で、内径が太径部２の外径よりも僅かに大きくされ
ている。このマグネット８は、接着剤で太径部２の外周
に固定されている。９は円筒形のヒス材（強磁性体を含
む磁性体）を示し、長さが太径部２の長さと略同一か太
径部２の長さよりも長く、マグネット８の外周と所定の
ギャップ、例えば０．１ｍｍ位で内周が対向する内径と
されている。

【０００６】１０は合成樹脂で成形されたハウジングを
示し、細径部３が挿通される円形の挿通孔１３が中心に
設けられ、太径部２およびマグネット８が後述するワッ
シャ２０を介して当接する底部１２の外周に、円形の筒
部１５が設けられたハウジング本体１１と、細径部４が
挿通される円形の挿通孔１８が中心に設けられ、フラン
ジ６が当接する状態で開放端を閉塞するようにハウジン
グ本体１１に接着剤で固定される円形のキャップ１７と
で構成されている。なお、ハウジング本体１１はヒス材
９を所定の力で圧入できる内径とされ、ハウジング１０
の中心部分における軸方向の内法は、太径部２の細径部
３側の端からフランジ６の細径部４側までの長さと略同
一にされている。

【０００７】２０はワッシャを示し、合成樹脂製のシー
ト状で、太径部２およびマグネット８とハウジング本体
１１との間に介装され、マグネット８とハウジング本体
１１と間の摩擦係数を所定の値に設定するものである。

【０００８】次に、動作について説明する。図９に示す
トルクリミッタのシャフト１に図示を省略した回転軸を
挿通し、この回転軸に設けたピンなどを係合部５に係合
させてシャフト１を回転軸に固定した状態で、回転軸を
所定方向へ回転させると、マグネット８とヒス材９との
磁気的結合により、ハウジング１０も回転軸と同じ方向
へ回転する。しかし、マグネット８とヒス材９とが一体
となって回転するトルクよりも大きな負荷がハウジング
１０にかかると、マグネット８とヒス材９とが非接触と
なって（スリップして）回転力を伝達しなくなるため、
ハウジング１０は回転軸と一緒に回転しなくなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁力式のトルク
リミッタは、ヒステリシスを利用しているため、ヒステ
リシス損失による発熱により、ハウジング１０内の温度
が上昇する。しかし、ハウジング１０内の熱をハウジン
グ１０外へ放出する放熱手段が設けられていないので、
ハウジング１０内の温度上昇によって磁力低下が起こ
り、トルクが低下するという不都合がある。

【００１０】この発明は、上記したような不都合を解消
するためになされたもので、ハウジング内の熱を放出す
ることにより、安定したトルクを得ることのできるトル
クリミッタを提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、シャフトの
外周に取り付けられた円筒状のマグネットをハウジング
の内周に取り付けられた円筒状の磁性体内へ挿入した状
態で、マグネットの外周と磁性体の内周とが所定のギャ
ップで対向するようにシャフトの両端部をハウジングで
回転可能に支持したトルクリミッタにおいて、ハウジン
グ内の熱を放出する放熱手段を設けたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図に
基づいて説明する。図１はこの発明の第１実施例である
トルクリミッタのシャフトを除いて上側半分を断面とし
た正面図であり、図９と同一または相当部分に同一符号
を付して説明を省略する。図１において、１４は通気孔
を示し、底部１２の、挿通孔１３の中心を中心にした同
一円周上に複数設けられている。１６は放熱用開口を示
し、ヒス材９の外周の一部を露出させるように、筒部１
５に所定数設けられている。１９は通気孔を示し、フラ
ンジ６で塞がれないように、挿通孔１８の中心を中心に
したキャップ１７の同一円周上に複数設けられている。

【００１３】次に、動作は先に説明した従来例と同様に
なるので、動作の説明は省略し、通気孔１４，１９およ
び放熱用開口１６の機能について説明する。まず、通気
孔１４，１９について説明すると、ハウジング１０内の
暖まった空気が通気孔１４，１９から流出したり、また
は、例えば通気孔１４から流入した空気が通気孔１９か
ら流出することにより、熱を放出してハウジング１０内
の温度上昇を抑える。次に、放熱用開口１６について説
明すると、ハウジング１０内の熱はヒス材９を介して放
熱用開口１６から放熱され、ハウジング１０内の温度上
昇を抑える。

【００１４】上述したように、この発明の第１実施形態
によれば、ハウジング１０に通気孔１４，１９および放
熱用開口１６を設けたので、通気孔１４，１９からハウ
ジング１０内の熱を放出するとともに、放熱用開口１６
からもハウジング１０内の熱を放出でき、ハウジング１
０内の温度上昇を抑えることができるため、温度上昇に
よるトルク低下を防いでトルクを安定させることができ
る。なお、この第１実施形態において、通気孔１４，１
９か、放熱用開口１６の一方を省略しても、同様な効果
を得ることができる。

【００１５】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はこの発明の
第２実施形態であるトルクリミッタに使用するシャフト
の斜視図、側面図および上側半分を断面とした正面図で
あり、図１および図９と同一または相当部分に同一符号
を付して説明を省略する。なお、このシャフトは、例え
ば第１実施形態のシャフトに代えて使用することができ
るものである。図２において、７は送風用フランジを示
し、細径部４の外周の一部と、フランジ６の細径部４側
の側面とに跨らせて複数設けられている。

【００１６】次に、この送風用フランジ７を備えたシャ
フト１を第１実施形態のシャフト１に代えた場合の機能
について説明する。シャフト１が回転すると、当然のこ
とながらフランジ６も回転して送風用フランジ７も回転
するので、ハウジング１０内の暖まった空気が送風用フ
ランジ７によって通気孔１９から排出され、通気孔１４
から空気が流入することにより、熱を放出してハウジン
グ１０内の温度上昇を抑える。

【００１７】上述したように、この発明の第２実施形態
によれば、ハウジング１０内の暖まった空気を送風用フ
ランジ７で積極的にハウジング１０外へ送出する構成に
したので、ハウジング１０内の温度上昇をさらに抑える
ことができるため、温度上昇によるトルク低下を防いで
トルクをさらに安定させることができる。

【００１８】図３はこの発明の第３実施形態であるトル
クリミッタの分解斜視図、図４（ａ），（ｂ）は図３に
示したハウジング本体の左側面図および図４（ａ）のＡ
−Ａ線による断面図、図５（ａ），（ｂ）は図３に示し
たキャップの右側面図および図５（ａ）のＢ−Ｂ線によ
る断面図、図６は図３に示した部品を組み立てて上側半
分を断面とした正面図、図７は図６のＣ−Ｃ線に相当す
る断面図である。

【００１９】これらの図において、２１は耐熱性を有す
る非晶性のポリカーボネートで円筒状に成形されたシャ
フトを示し、後述するマグネット２８の内径よりも僅か
に小さな外径で、中心に対して対称な外側の部分に軸方
向へ同一断面で切り欠いたＩカットと称される切欠部２
３を有し、マグネット２８内へ挿入される太径部２２の
両側に、後述するハウジング３１の挿通孔３４，４１へ
挿通される細径部２４，２５が連なっている。そして、
ハウジング３１から突出する細径部２５にピンなどが係
合する係合部２６が設けられ、太径部２２と細径部２５
との境界部分の外周にマグネット２８の外径よりも小径
なフランジ２７が設けられている。

【００２０】２８は円筒状のマグネットを示し、長さが
太径部２２の長さと略同一で、内径が太径部２２の外径
よりも僅かに大きく、切欠部２３を形成するために太径
部２２から切り取った肉に相当する肉を切欠部２３に対
応する内面の軸方向へ肉盛りした肉盛り部２９が設けら
れている。３０は円筒形のヒス材（強磁性体を含む磁性
体）を示し、長さが太径部２２の細径部２４側の端から
フランジ２７の細径部２５側までの長さよりも長く、マ
グネット２８の外周と所定のギャップ、例えば０．１ｍ
ｍ位で内周が対向する内径とされている。

【００２１】３１はハウジングを示し、非晶性のポリカ
ーボネートと相性のよい高摺動グレードのポリオキシメ
チレンで成形され、細径部２４が挿通される円形の挿通
孔３４が中心に設けられ、この挿通孔３４の中心を中心
にした同一円周上に所定数の通気孔３５が設けられると
ともに、内側にヒス材３０の端面が当接する突条３６が
所定の高さで、半径方向に所定間隔で設けられ、太径部
２２およびマグネット２８が後述するワッシャ４６を介
して当接する底部（第１底部）３３の外周に、開放端側
の内面が底部３３へ向かって縮閉する周回したテーパー
面３８とされた円形の筒部（第１筒部）３７が設けられ
たハウジング本体３２と、細径部２５が挿通される円形
の挿通孔４１が中心に設けられ、フランジ２７が当接し
た状態で、フランジ２７で塞がれないように挿通孔４１
の中心を中心にした同一円周上に所定数の通気孔４２が
設けられるとともに、内側にヒス材３０の端面が当接す
る突条４３が所定の高さで、半径方向に所定間隔で設け
られた底部（第２底部）４０の外周に、開放端側の内面
が底部４０へ向かって縮閉する周回したテーパー面４５
とされた円形の筒部（第２筒部）４４が設けられたキャ
ップ３９とで構成されている。

【００２２】なお、ハウジング本体３２およびキャップ
３９は、ヒス材３０を所定の力で圧入できる内径とされ
ている。そして、ハウジング本体３２の中心部分におけ
る軸方向の内法にキャップ３９の中心部分における軸方
向の内法を加えた値は、太径部２２の細径部２４側の端
からフランジ２７の細径部２５側までの長さと略同一に
されている。また、ハウジング本体３２の開放端から突
条３６までの軸方向の寸法にキャップ３９の開放端から
突条４３までの軸方向の寸法を加えた有効寸法は、ヒス
材３０の長さと同じか僅かに短くされている。

【００２３】４６はワッシャを示し、合成樹脂製のシー
トで、太径部２２およびマグネット２８とハウジング本
体３２との間に介装され、マグネット２８とハウジング
本体３２と間の摩擦係数を所定の値に設定するものであ
る。

【００２４】次に、組立の一例について説明する。ま
ず、軸を垂直方向へ向けて作業台に載置したヒス材３０
の上に筒部３７を下側にしてハウジング本体３２を載置
した後、ハウジング本体３２を押し下げてヒス材３０の
端面が突条３６に当接する状態までヒス材３０を筒部３
７内へ圧入させる。そして、細径部２５側を下側にして
軸を垂直方向へ向けた状態で、切欠部２３に肉盛り部２
９を対応させてマグネット２８内へ太径部２２を挿入し
てフランジ２７にマグネット２８を載置した後、太径部
２２およびマグネット２８の端面にワッシャ４６を載置
する。

【００２５】次に、ハウジング本体３２を上側にしてヒ
ス材３０内へ下側からシャフト２１を上昇させてマグネ
ット２８を挿入し、細径部２４を挿通孔３４へ挿通する
とともに、太径部２２およびマグネット２８を、ワッシ
ャ４６を介して底部３３に当接させる。そして、上下を
反転させ、軸を垂直方向へ向けて作業台に載置した後、
筒部４４を下側にしたキャップ３９の挿通孔４１へ細径
部２５を挿通してヒス材３０の上にキャップ３９を載置
し、キャップ３９を押し下げてヒス材３０の端面が突条
４３に当接する状態まで筒部４４内へヒス材３０を圧入
することにより、図６に示す状態に組み立てることがで
きる。

【００２６】次に、動作は先に説明した従来例と同様に
なるので、動作の説明は省略し、通気孔３５，４２の機
能について説明する。このトルクリミッタは、ヒステリ
シスを利用しているため、ヒステリシス損失による発熱
により、ハウジング３１内の温度が上昇する。しかし、
ハウジング３１の両底部３３，４０に設けた通気孔３
５，４２から暖まった空気が流出したり、または、例え
ば通気孔３５から流入した空気が通気孔４２から流出す
ることにより、熱を放出してハウジング３１内の温度上
昇を抑える。

【００２７】上述したように、この発明の第３実施形態
によれば、シャフト２１に切欠部２３を設け、マグネッ
ト２８に肉盛り部２９を設けたので、シャフト２１をマ
グネット２８内へ挿入するだけで、マグネット２８をシ
ャフト２１の周方向へ回転しないように取り付けること
ができる。したがって、接着剤を使用することなく回転
しないようにマグネット２８をシャフト２１に作業性よ
く、かつ効率的に取り付けることができる。

【００２８】また、底部３３と筒部３７とからなるハウ
ジング本体３２と、底部４０と筒部４４とからなるキャ
ップ３９とでハウジング３１を構成し、各筒部３７，４
４内へヒス材３０を圧入する構成にしたので、精度のよ
いヒス材３０の外周面を利用して接着剤を使用すること
なくシャフト２１を支持する両挿通孔３４，４１の適正
な位置関係（同軸度）を確保しつつハウジング３１を作
業性よく、かつ効率的に組み付けることができる。そし
て、各筒部３７，４４の開放端側の内面を各底部３３，
４０へ向かって縮閉する周回したテーパー面３８，４５
としたので、ヒス材３０を圧入するときにテーパー面３
８，４５が案内面として機能するため、各筒部３７，４
４を破損させることなくヒス材３０を容易に圧入するこ
とができる。

【００２９】さらに、ハウジング３１の有効寸法をヒス
材３０の長さと同じか僅かに短くしたので、ヒス材３０
の長さに両底部３３，４０の肉厚を加えた値がハウジン
グ３１の長さとなるため、ハウジング３１の長さ寸法を
正確に出すことが容易になる。また、シャフト２１を非
晶性のポリカーボネートで成形するとともに、ハウジン
グ本体３２およびキャップ３９を非晶性のポリカーボネ
ートと相性のよい高摺動グレードのポリオキシメチレン
で成形したので、摩擦係数を低下させて安定した摺動特
性を得ることができる。

【００３０】さらに、ハウジング３１の両底部３３，４
０に通気孔３５，４２を設けたので、この通気孔３５，
４２からハウジング３１内の暖まった空気が流出した
り、または、例えば通気孔３５から流入した空気が通気
孔４２から流出することにより、熱を放出してハウジン
グ３１内の温度上昇を抑えることができるため、温度上
昇によるトルク低下を防いでトルクを安定させることが
できる。

【００３１】図８はこの発明の第４実施形態であるトル
クリミッタのシャフトを除いて上側半分を断面とした正
面図であり、図３〜図７と同一または相当部分に同一符
号を付して説明を省略する。この第４実施形態が第３実
施形態と異なるのは、ハウジング本体３２の開放端から
突条３６までの軸方向の寸法にキャップ３９の開放端か
ら突条４３までの軸方向の寸法を加えた有効寸法がヒス
材３０の長さよりも短く、組み立てた状態でハウジング
本体３２とキャップ３９と間に間隙ができてヒス材３０
が露出する点である。なお、組立および動作は第３実施
形態と同様となるので、組立および動作の説明は省略す
る。

【００３２】この第４実施形態においても第３実施形態
と同様な効果を得ることができるとともに、各筒部３
７，４４の長さを短くして積極的にヒス材３０の外周を
露出させたので、ヒス材３０からもハウジング３１内の
熱を放出することができ、ハウジング３１内の温度上昇
をさらに抑えることができるため、温度上昇によるトル
ク低下を防いでトルクをさらに安定させることができ
る。

【００３３】上記した第３および第４実施形態におい
て、係合手段を切欠部２３と肉盛り部２９とで構成した
が、シャフト２１をマグネット２８内へ挿入可能で、マ
グネット２８がシャフト２１の周方向へ回転不可能な関
係であれば、例えばＤカット、溝と突条または突起との
組合せ、多角形などの係合手段であってもよい。また、
突条３６，４３を設けてヒス材３０の端面で通気孔３
５，４２を塞がないようにしたが、ヒス材３０の端面で
通気孔３５，４２を塞がなければ、突条３６，４３を設
けなくてもよい。さらに、図２に示したシャフト１のよ
うに、第３および第４実施形態のシャフト２１に放熱用
フランジを設けることにより、さらに放熱を促進させる
ことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ハウ
ジング内の熱を放出する放熱手段を設けたので、ハウジ
ング内の温度上昇を抑えることができるため、温度上昇
によるトルク低下を防いでトルクを安定させることがで
きる。また、ハウジングに通気孔を設け、シャフトに送
風用フランジを設けることにより、ハウジング内の暖ま
った空気を送風用フランジで積極的にハウジング外へ送
出する構成にしたので、ハウジング内の温度上昇をさら
に抑えることができるため、温度上昇によるトルク低下
を防いでトルクをさらに安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例であるトルクリミッタの
シャフトを除いて上側半分を断面とした正面図である。

【図２】（ａ）はこの発明の第２実施形態であるトルク
リミッタに使用するシャフトの斜視図、（ｂ）はシャフ
トの側面図、（ｃ）は上側半分を断面としたシャフトの
正面図である。

【図３】この発明の第３実施形態であるトルクリミッタ
の分解斜視図である。

【図４】（ａ）は図３に示したハウジング本体の左側面
図、（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線による断面図であ
る。

【図５】（ａ）は図３に示したキャップの右側面図、
（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図である。

【図６】図３に示した部品を組み立てて上側半分を断面
とした正面図である。

【図７】図６のＣ−Ｃ線に相当する断面図である。

【図８】この発明の第４実施形態であるトルクリミッタ
のシャフトを除いて上側半分を断面とした正面図であ
る。

【図９】従来のトルクリミッタのシャフトを除いて上側
半分を断面とした正面図である。

【符号の説明】

１，２１ シャフト ２，２２ 太径部 ３，４，２４，２５ 細径部 ５，２６ 係合部 ６，２７ フランジ ７ 送風用フランジ ８，２８ マグネット ９，３０ ヒス材 １０，３１ ハウジング １１，３２ ハウジング本体 １２，３３，４０ 底部 １３，１８，３４，４１ 挿通孔 １４，１９，３５，４２ 通気孔 １５，３７，４４ 筒部 １７，３９ キャップ ２０，４６ ワッシャ ２３ 切欠部 ２９ 肉盛り部 ３６，４３ 突条 ３８，４５ テーパー面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャフトの外周に取り付けられた円筒状
   のマグネットをハウジングの内周に取り付けられた円筒
   状の磁性体内へ挿入した状態で、前記マグネットの外周
   と前記磁性体の内周とが所定のギャップで対向するよう
   に前記シャフトの両端部を前記ハウジングで回転可能に
   支持したトルクリミッタにおいて、 前記ハウジング内の熱を放出する放熱手段を設けた、 ことを特徴とするトルクリミッタ。
2. 【請求項２】 シャフトの外周に取り付けられた円筒状
   のマグネットをハウジングの内周に取り付けられた円筒
   状の磁性体内へ挿入した状態で、前記マグネットの外周
   と前記磁性体の内周とが所定のギャップで対向するよう
   に前記シャフトの両端部を前記ハウジングで回転可能に
   支持したトルクリミッタにおいて、 前記ハウジングに放熱用の開口または隙間を設けた、 ことを特徴とするトルクリミッタ。
3. 【請求項３】 シャフトの外周に取り付けられた円筒状
   のマグネットをハウジングの内周に取り付けられた円筒
   状の磁性体内へ挿入した状態で、前記マグネットの外周
   と前記磁性体の内周とが所定のギャップで対向するよう
   に前記シャフトの両端部を前記ハウジングで回転可能に
   支持したトルクリミッタにおいて、 前記ハウジングに空気が流通する複数の通気孔を設け、 前記ハウジング内に位置する前記シャフトの部分に送風
   用フランジを設けた、 ことを特徴とするトルクリミッタ。