WO2017164035A1 - トルクリミッタ - Google Patents

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WO2017164035A1
WO2017164035A1 PCT/JP2017/010402 JP2017010402W WO2017164035A1 WO 2017164035 A1 WO2017164035 A1 WO 2017164035A1 JP 2017010402 W JP2017010402 W JP 2017010402W WO 2017164035 A1 WO2017164035 A1 WO 2017164035A1
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WO
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shaft member
outer cylinder
torque
roller
rolling element
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/010402
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English (en)
French (fr)
Inventor
▲吉▼一 小宮
義信 山辺
Original Assignee
Thk株式会社
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Publication date
Application filed by Thk株式会社 filed Critical Thk株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D7/00Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock
    • F16D7/04Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type
    • F16D7/06Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type with intermediate balls or rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/064Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls
    • F16D41/066Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical
    • F16D41/067Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical and the members being distributed by a separate cage encircling the axis of rotation

Definitions

  • the present invention relates to a torque limiter using a rotary clamper.
  • the present inventor has already adjusted the angle of the backrest and headrest of a chair (including a chair used in a wheelchair or a medical examination in a hospital), and an arbitrary rotation angle of a cylindrical member on a bed installed in a hospital or the like.
  • a cylindrical member fixing device rotating clamper
  • the rotary clamper disclosed in Patent Document 1 includes a rotating portion (outer cylinder) that changes relative to the cylindrical member around the central axis of the cylindrical member (shaft member), a cylindrical member, and the rotating portion ( A rolling element disposed between the outer cylinder and an urging portion that urges the outer cylinder, and the rotating section (outer cylinder) changes in relative angle with the cylindrical member.
  • the distance between the rotating part and the cylindrical member at the place where the rolling elements are arranged is a wedge space in which the distance between the rotating part and the cylindrical member gradually changes.
  • the rolling element is bitten between the cylindrical member and the biting of the rolling element is released when the rolling element rotates relatively in another direction.
  • the urging portion urges the rotating portion in a direction in which the rolling elements in the wedge space are bitten.
  • the rolling element functions as a torque limiter that is adjusted so that it slides on the surface of the cylindrical member. The member to which the clamper is attached was prevented from being damaged.
  • the rotary clamper of Patent Document 1 described above has a configuration in which the rotating portion can adjust the force of pushing the rolling element toward the cylindrical member by adjusting the biasing force by the biasing portion. Due to the variation in torque, the value of the limited torque could not be set accurately.
  • An object of the present invention is to provide a torque limiter that can set a limit torque more accurately when an overload is applied, using a rotary clamper.
  • the present invention provides: A shaft member having a cylindrical outer peripheral surface; A plurality of rolling elements in contact with the outer peripheral surface of the shaft member so as to roll freely in the circumferential direction of the shaft member; A cage for holding the rolling element; A cylindrical body inserted through the shaft member, the inner circumferential surface having a tapered portion in which the distance from the outer circumferential surface of the shaft member gradually decreases in one circumferential direction; An outer cylinder configured with a wedge space for sandwiching the rolling element between the outer peripheral surface of the shaft member; Urging means for urging the rolling element held by the cage in a direction to bite into the tapered portion, Relative rotation in one direction of the shaft member and the outer cylinder is regulated by the rolling element of the wedge space being engaged with the tapered portion of the outer cylinder, and between the shaft member and the outer cylinder, or the shaft Torque can be transmitted between the member and the cage, and when an overload exceeding the specified value is applied, the contact surface between the rolling element and the cylindrical member slips to define
  • the restricting member may be configured to engage with the cage and limit the amount of movement of the rolling element via the cage. Further, the restricting member can be configured to directly contact the rolling element.
  • the restricting member has a screw portion that is screwed into a screw hole provided in the outer cylinder, and the tip portion projects into the wedge space and abuts against a part of the rolling element or the cage. By adjusting, the restriction position of the rolling element can be adjusted.
  • the taper portion has a first taper portion whose distance from the outer peripheral surface of the shaft member gradually decreases in one circumferential direction, and the shaft member A second taper portion whose interval with the outer peripheral surface gradually decreases in the opposite direction of the circumferential direction, and both rotational directions between the shaft member and the outer cylinder or between the shaft member and the cage It is good also as a structure which enables transmission of this torque.
  • the first taper portion and the second taper portion may be provided in one outer cylinder, or two outer cylinders are provided in the central axis direction of the shaft member, and one outer cylinder is provided with a first It is good also as a structure by which the 1st taper part and the 2nd taper part are provided in the other outer cylinder.
  • the torque transmission is torque transmission between the shaft member and the retainer, and the shaft member and the holding member are interposed between the outer cylinder and the rolling element fixed to the shaft member. Torque can be transmitted between the devices.
  • the cage may be provided with a transmission shaft portion for torque transmission having a central axis coaxial with the shaft member.
  • the biasing means is a torsion coil spring, a coil part is mounted on the outer periphery of the cage, one end is locked to the cage, and the other end is locked to the outer cylinder. You can The biasing means can use a torsion coil spring, the coil portion is mounted on the outer periphery of the cage, one end is locked to the cage, and the other end is locked to the outer cylinder.
  • the rolling element is preferably a roller.
  • the limit torque can be set more accurately by limiting the amount of rolling elements that enter the wedge space. Further, even after the rolling element slips, it can be held with a constant holding force.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the central axis of the torque limiter according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1A
  • FIG. The figure (D) is another form of a regulating member.
  • 2A is a cross-sectional view taken along the central axis of the torque limiter according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2A
  • FIG. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the central axis of the torque limiter according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 4A is an exploded view of FIG. 3A
  • FIG. 4B is a right side view of the shaft unit.
  • 5A is a cross-sectional view taken along the central axis of the torque limiter according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5A
  • FIG. 5C is a right side view of FIG.
  • FIGS. 4D and 4E are explanatory diagrams of the restriction position of the roller.
  • FIG. 6 is a view in which a friction belt is attached to the torque limiter of FIG.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a torque limiter 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • This torque limiter 1 is configured to transmit torque while restricting rotation in one direction, and has a shaft member 10 having a cylindrical outer peripheral surface and a circumferential direction of the shaft member 10 with respect to the outer peripheral surface of the shaft member 10.
  • a roller 20 as a plurality of rolling elements that freely roll, a retainer 30 as a cage that holds the roller 20, and an outer cylinder 50 that is inserted through the shaft member 10 are provided.
  • the outer cylinder 50 is a cylindrical body, and has an inner peripheral surface having a tapered portion 40 whose distance from the outer peripheral surface of the shaft member 10 gradually decreases in one circumferential direction.
  • the tapered portion 40 and the shaft member A wedge space W is formed between the outer peripheral surface 10 and the roller 20.
  • a spring 60 is provided as an urging means for urging the roller 20 held by the retainer 30 in a direction to bite into the tapered portion 40.
  • rollers 20 are arranged in the circumferential direction, and are held in holding holes 30 a provided in the retainer 30.
  • the number of rollers 20 may be more or less than eight, but in the case of a small number, it is preferable to arrange at least three or more. If the number is three or more, the shaft member 10 can be supported by a roller, so that friction when the outer cylinder 50 rotates relatively can be reduced.
  • the retainer 30 includes a cylindrical portion 31, a disk-shaped end wall portion 32 that closes one end of the cylindrical portion 31, and a transmission shaft portion 33 that protrudes from the end wall portion 32 along the central axis to the opposite side of the cylindrical portion 31. It is equipped with.
  • the cylindrical portion 31 is inserted into an annular space between the inner periphery of the outer cylinder 50 and the outer periphery of the shaft member 10, and an annular row of holding holes 30 a that hold the rollers 20 is provided.
  • Each holding hole 30 a holds the posture of the roller 20 so that the rotation center line of the roller 20 is parallel to the center axis N.
  • the outer cylinder 50 includes eight tapered portions 40 whose inner surfaces gradually approach the central axis N side as the angle increases in the counterclockwise direction CCW, with the central axis N as the center. ing.
  • the taper portion 40 may increase in thickness at a predetermined rate as the angle around the central axis N increases. Further, the optimum value of the ratio of increasing the thickness may be obtained by experiment or obtained by simulation.
  • the tapered portion 40 is formed according to the number of rollers 20. For this reason, in the present embodiment, the tapered portion 40 is formed every 45 degrees as viewed from the central axis N.
  • the distance from the central axis N to the inner surface of the outer cylinder 50 changes abruptly between the adjacent tapered portions 40. That is, after the thickness gradually increases within an angle range of 45 degrees around the central axis N, the original thickness is restored. This is repeated eight times around the central axis N.
  • the outer diameter of the outer cylinder 50 centering on the central axis N is constant. In the present embodiment, since eight rollers 20 are provided around the central axis N, the thickness of the outer cylinder 50 is restored every 45 degrees, but this angle is changed according to the number of rollers 20.
  • a part of the roller 20 protrudes from the holding hole 30 a of the retainer 30 in the gap between the outer cylinder 50 and the retainer 30.
  • the protrusion amount of the roller 20 from the retainer 30 (the distance from the outer surface of the roller 20 to the farthest part of the retainer 30) is larger than the minimum value of the distance between the outer surface of the retainer 30 and the inner surface of the outer cylinder 50, and is the maximum value. Smaller than.
  • the diameter of the roller 20 is larger than the minimum value of the distance between the outer surface of the shaft member 10 and the inner surface of the outer cylinder 50 and smaller than the maximum value.
  • the outer cylinder 50 is provided so as to be rotatable about the central axis N.
  • the rotation of the roller 20 around the central axis N is restricted by the retainer 30.
  • the distance between the outer surface of the retainer 30 and the tapered portion 40 of the outer cylinder 50 at the location where the roller 20 is provided changes.
  • the distance between the inner surface of the tapered portion 40 of the outer cylinder 50 and the outer surface of the shaft member 10 at the location where the roller 20 is provided changes.
  • the outer cylinder 50 rotates around the central axis N, the roller 20 rolls along the inner surface of the tapered portion 40.
  • the movement in the direction of the central axis N is regulated by a retaining ring or the like as appropriate.
  • the spring 60 is a torsion coil spring.
  • the coil portion 61 is mounted on the outer periphery of the cylindrical portion 31 of the retainer 30, and the first locking portion 62 at one end of the coil portion 61 is locked to the cylindrical portion 31 of the retainer 30.
  • the second locking portion 63 at the end is locked to the outer cylinder 50.
  • the first locking portion 62 is bent inward in a direction orthogonal to the central axis N from the coil portion 61 wound in a cylindrical shape, and is inserted into a locking hole provided in the retainer 30.
  • the second locking portion 63 is bent in a direction parallel to the central axis N, and is locked in a locking hole provided at the end of the outer cylinder 50.
  • the space on the outer peripheral side of the cylindrical portion 31 of the retainer 30 can be used effectively, and the apparatus can be downsized.
  • the outer cylinder 50 is urged in the clockwise direction (CW) relative to the retainer 30 by the spring 60, and the roller 20 in the wedge space W is moved in a direction in which the interval between the wedge spaces W becomes narrow, that is, a tapered portion. 40 is urged in the direction of biting.
  • the restricting member 70 is configured to directly contact the roller 20, and has a screw portion 71 that is screwed into a screw hole 52 provided in the outer cylinder 50.
  • the restriction position of the roller 20 can be adjusted by adjusting the screwing amount in the configuration in contact.
  • the restricting member 70 uses a set screw having a screw shaft formed over the entire length thereof, and a locking nut 73 is screwed so as not to loosen at the screwing amount adjustment position.
  • the restriction member 70 restricts the amount of the roller 20 biting into the wedge space W, thereby limiting the transmitted torque.
  • the contact surface with the tapered portion 40 and the shaft member 10 slips at the restricted position, and the transmitted torque is limited. This limiting torque is determined by the sliding frictional force between the roller 20, the tapered portion 40, and the shaft member 10, and can maintain a constant holding force.
  • the roller 20 pushes in the clockwise direction CW. Then, the wedge space W is displaced in the widening direction, and the rotational torque from the retainer 30 is not transmitted to the shaft member 10.
  • the restriction member 70 restricts the movement amount of one roller 20. However, the movement amount of two or more rollers 20 may be restricted.
  • the restricting member 170 may be engaged with the retainer 30 to limit the movement amount of the roller 20 via the retainer 30.
  • the restricting member 170 has a screw portion that is screwed into a screw hole provided in the outer cylinder 50, and the tip end portion 172 protrudes into the wedge space W and comes into contact with a part of the retainer 30.
  • the adjustment position of the retainer 30 can be adjusted.
  • the shape of the distal end portion 172 of the regulating member 170 screwed into the outer cylinder 50 is a tapered distal end tapered shape, and the retainer 30 is provided with a tapered hole 30b in which the distal end portion 172 engages. Yes.
  • the screwing amount By adjusting the screwing amount, the position at which the tip 172 engages with the tapered hole 30b changes, so that it is possible to adjust the roller 20 restricting position held by the retainer 30.
  • FIG. 2 shows a torque limiter according to Embodiment 2 of the present invention.
  • two outer cylinders are provided in series in the direction of the central axis N of the shaft member 10, and the first taper portion 40 ⁇ / b> A provided in one first outer cylinder 50 ⁇ / b> A includes the shaft member 10.
  • the second taper portion 40B provided on the other second outer cylinder 50B is configured to be smaller than the first taper portion 40A.
  • the first outer cylinder 50A and the second outer cylinder 50B have the same configuration as the outer cylinder 50 of the first embodiment, and are turned over so that the first taper portion 40A and the second taper portion 40B are opposite to each other. It is the composition arranged in.
  • the cylindrical portion 31 of the retainer 30 extends so as to face the first outer cylinder 50A and the second outer cylinder 50B, and holds eight rollers 20 in a portion facing the first outer cylinder 50A.
  • An annular row of holding holes 30a for holding the roller 20 is provided in a portion of the annular row of holding holes 30a facing the second outer cylinder 50B.
  • the first spring 60A reduces the clockwise direction CW relative to the retainer 30, that is, the interval between the first wedge spaces W1, and the roller 20 engages with the first tapered portion 40A. It is energized in the direction to insert.
  • the second outer cylinder 50B has a counterclockwise direction CCW relative to the retainer 30 by the second spring 60B, that is, the interval between the second wedge spaces W2 is reduced, and the second tapered portion 40B It is urged in the biting direction.
  • the structure of the first spring 60A and the second spring 60B is the same as that of the spring 60 of the first embodiment, and the rotational biasing directions are reversed by attaching the front and back surfaces to each other in the opposite directions.
  • the amount of movement of the roller 20 in the direction in which the interval between the first wedge space W1 and the second wedge space W2 is narrow is set in each of the first outer cylinder 50A and the second outer cylinder 50B.
  • the first restricting member 70A and the second restricting member 70B to be restricted are provided to restrict the transmission torque in the respective rotation directions.
  • the first restricting member 70A and the second restricting member 70B have the same configuration as the restricting member 70 of the first embodiment.
  • the rotational torque in the counterclockwise direction CCW is transmitted to the shaft member 10. Further, by restricting the amount of biting of the roller 20 into the wedge space W by the first restricting member 70A, the transmitted torque is limited to a predetermined value.
  • FIG. 2 (C) when a force rotating in the clockwise direction CW about the central axis N is applied to the retainer 30 with the shaft member 10 side viewed from the retainer 30 side.
  • the roller 20 is pushed in the clockwise direction CW, the roller 20 bites into the second tapered portion 40B of the second outer cylinder 50B, and the contact surface pressure of the roller 20 in contact with the second tapered portion 40B and the shaft member 10 is increased. Increase.
  • the roller 20 rolls in the direction of narrowing the second wedge space W2, and further bites between the second taper portion 40B and the shaft member 10, and the timepiece from the retainer 30 is interposed via the roller 20.
  • the rotational torque in the rotation direction CW is transmitted to the shaft member 10.
  • the transmitted torque is limited to a predetermined value.
  • the rotational torque in the forward and reverse rotational directions from the retainer 30 can be transmitted to the shaft member 10 by the first outer cylinder 50A and the second outer cylinder 50B. Further, excessive torque transmission can be prevented in each rotational direction.
  • Embodiment 3 3 and 4 show a torque limiter according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the third embodiment is an example in which two outer cylinders are provided in series in the direction of the central axis N, as in the second embodiment, but the first outer cylinder 50A and the second outer cylinder 50B are connected to each other.
  • the two springs 360 are configured to urge the retainer 330 to rotate in the clockwise direction CW and the counterclockwise direction CCW.
  • the shaft member 310 is provided with a pinion gear 312 as a power transmission member
  • the retainer 330 is provided with a boss portion 334 inside the cylindrical portion 331, and the transmission shaft portion 333 has a separate configuration. It has become.
  • the spring 360 is also a torsion coil spring, and the coil portion 361 is mounted across the outer periphery of the first outer cylinder 50A and the second outer cylinder 50B, and the first locking portion 362 at one end of the coil portion 361 is the first.
  • the second locking part 363 at the other end is locked to the second outer cylinder 50B.
  • the coil part 361 is mounted so as to have a gap between the first outer cylinder 50A and the second outer cylinder 50B, and the first locking part 362 extends from the coil part 361 wound in a cylindrical shape to the central axis. It is bent inward in a direction orthogonal to N and inserted into a locking hole that opens on the outer peripheral surface of the first outer cylinder 50A.
  • the second locking portion 363 is also bent in a direction orthogonal to the central axis N, and locked in a locking hole that opens on the outer peripheral surface of the second outer cylinder 50B.
  • the first outer cylinder 50A is relatively clockwise with respect to the retainer 330, that is, the interval between the first wedge spaces W1 is narrowed, and the roller 20 is engaged with the first tapered portion 40A. It is designed to bias in the direction.
  • the second outer cylinder 50B is biased in the counterclockwise direction CCW relative to the retainer 30, that is, in the direction in which the interval between the second wedge spaces W2 is reduced and is engaged with the second tapered portion 40B. It is supposed to be. In this way, only one spring 360 is required, and the number of parts can be reduced.
  • the shaft member 310 is provided with a rectangular connection hole 311, and a central projection 313 protruding from one surface of the pinion gear 312 is connected via a washer 314.
  • a central recess 315 into which the boss 334 of the retainer 330 is inserted is provided on the other end surface of the shaft member 310.
  • the retainer 330 includes a cylindrical portion 331 and a disk-shaped end wall portion 332 provided to close one end of the cylindrical portion 331.
  • the transmission shaft portion 333 has a separate structure, and a connecting convex portion 333a protrudes from an end portion of the transmission shaft portion 333.
  • the disc-shaped end wall portion 332 has this connecting convex portion.
  • a boss portion 334 is provided in which a fitting recess 334a into which the portion 333a is fitted is opened. Also in the third embodiment, the amount of movement of the roller 20 in the direction in which the interval between the first wedge space W1 and the second wedge space W2 is narrow is set in each of the first outer cylinder 50A and the second outer cylinder 50B.
  • a first restricting member 70A and a second restricting member 70B to be restricted are provided to restrict the transmission torque in the respective rotation directions.
  • the first restricting member 70A and the second restricting member 70B have the same configuration as the restricting member 70 of the first embodiment.
  • Embodiment 4 5 and 6 show a torque limiter according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the fourth embodiment is that a rotational torque in both forward and reverse rotation directions is transmitted by one outer cylinder 450, that a friction belt 490 is used as an urging means, and that a torque limit pin 470 is provided as a restricting member. This is different from the above embodiment.
  • the outer cylinder 450 is a ring-shaped member, and a first taper portion 440A and a second taper portion 440B are provided on the inner periphery of one outer cylinder 450.
  • the first taper portion 440 ⁇ / b> A is gradually spaced from the outer peripheral surface of the shaft member 410 in one circumferential direction, and forms a first wedge space W ⁇ b> 1 between the first taper portion 440 ⁇ / b> A and the shaft member 410.
  • the second taper portion 40B has a second wedge between the first taper portion 40A and the shaft member 410 so that the distance from the outer peripheral surface of the shaft member 10 gradually decreases in the opposite direction of the circumferential direction.
  • a space W2 is formed.
  • the first taper portion 440A and the second taper portion 440B are provided adjacent to both sides in the circumferential direction with respect to the neutral position of the roller 20, and eight first rollers are provided for the eight rollers.
  • a tapered portion 440A and eight second tapered portions 440B are provided.
  • the neutral spring 460 holds the ball at a neutral position located at the boundary between the first tapered portion 440A and the second tapered portion 440B.
  • two friction belts 490 as urging means are provided so as to sandwich the outer periphery of the outer cylinder 450.
  • Each friction belt 490 is bent along the semicircular circumference of the outer cylinder 450 with an arc portion 491 having a slightly larger radius of curvature than the outer periphery of the outer cylinder 450, and outwardly in the radial direction of the outer cylinder 450 from the arc portion 491.
  • a first end 492 and a second end 493 are provided.
  • One first end 492 is fixed to the upright piece 495 of the L-shaped bracket 494 by a screw member, and the second end 493 is fixed to the support piece 496.
  • the retainer 430 includes a cylindrical portion 431, a disk-shaped end wall portion 432 provided so as to close one end of the cylindrical portion 431, and the cylindrical portion from the central portion of the end wall portion 432.
  • a boss portion 434 that protrudes inside 431 and an input shaft 435 that protrudes from the center portion of the end wall portion 432 to the opposite side of the boss portion 434 are provided.
  • a fitting recess 435a into which the transmission shaft portion is fitted as in the third embodiment is provided, and is open to the end surface of the input shaft 435.
  • a convex portion 436 having a circular cross section smaller in diameter than the boss portion 434 protrudes from the tip end portion of the boss portion 434.
  • the outer diameter end of the end wall portion 432 is larger in diameter than the outer periphery of the cylindrical portion 431, protrudes outward from the outer periphery of the cylindrical portion 431, and contacts one end surface of the outer cylinder 450.
  • a washer-like end plate 437 is fixed to the tip of the cylindrical portion 431.
  • the inner diameter of the end plate 437 is slightly larger than the outer diameter of the shaft member 410.
  • the outer diameter is larger than the outer diameter of the cylindrical portion 431, and is substantially the same as the outer diameter of the outer cylinder 450, and the end plate 437 projects so as to cover the other end surface of the outer cylinder 450. Yes.
  • a torque limit pin 470 and a spring fixing pin 480 of a neutral spring protrude from the end surface of the outer cylinder 450 covered with the end plate 437.
  • the torque limit pin 470 and the spring fixing pin 480 are disposed on opposite sides by 180 degrees.
  • the end plate 437 is provided with a notch 438 at a portion corresponding to the torque limit pin 470.
  • the circumferential width of the notch 438 is larger than that of the torque limit pin 470.
  • the retainer 430 is relatively displaced in the circumferential direction with respect to the outer cylinder 450 by a distance during which the one end side 438a and the other end side 438b of the notch 438 are in contact with the torque limit pin 470. It is possible. Accordingly, the roller 20 held by the retainer 430 bites into the first wedge space W ⁇ b> 1 or the second wedge space W ⁇ b> 2 from the neutral position only in a range where the torque limit pin 470 contacts the end sides 438 a and 438 b of the notch 438. The amount will be limited.
  • the neutral spring 460 is configured by a spring member bent in a U-shape, and a central bent portion is provided with a concave portion 461 that engages with a spring fixing pin, and a pair of spring pieces 462 and 462 extending from the concave portion 461 to the left and right are provided.
  • the end plate 437 extends toward the straight cut side portion 439, the tip is pressed against the cut side portion 439, and the retainer 430 is held in the neutral position by the spring force of the spring pieces 462 and 462.
  • An output shaft 412 projects from one end of the shaft member 410, and a central recess 415 into which the boss 434 of the retainer 430 is inserted is provided at the other end of the shaft member 410.
  • a concave portion 416 into which a convex portion 436 provided on the end surface of the boss portion 434 of the retainer 430 is fitted is provided on the inner end surface of the central concave portion 415.
  • the output shaft 412 has a connection hole 417 to which an output member (not shown) is connected.
  • the roller 20 rolls in the direction of narrowing the first wedge space W1 and further bites between the first taper portion 440A and the shaft member 410, and the reaction from the retainer 430 via the roller 20 occurs.
  • the rotational torque in the clockwise direction CCW is transmitted to the shaft member 410.
  • the torque limit pin 470 comes into contact with one end 438a of the notch 438, the amount of biting of the roller 20 into the first wedge space W1 is restricted, and the transmitted torque is reduced. Limited to a predetermined value.
  • the rotational torque in the rotation direction CW is transmitted to the shaft member 410.
  • the torque limit pin 470 comes into contact with one end 438b of the notch 438, the amount of biting of the roller 20 into the second wedge space W2 is restricted, and the transmitted torque is reduced. Limited to a predetermined value. As described above, when the torque limit pin 470 is engaged with the retainer 430 and the movement amount of the roller 20 is limited via the retainer 430 as in the fourth embodiment, there is no possibility that the roller 20 is damaged.
  • a roller is exemplified as the rolling conductor, but the present invention is not limited to the roller, and a ball or the like may be used. However, by using a roller, the contact area is increased and a larger torque can be transmitted.
  • the material of each member according to the present embodiment may be a metal, or a part or all of the material may be a resin.
  • SYMBOLS 1 Torque limiter 10 Shaft member 30 Retainer, 30a Holding hole, 30b Tapered hole 31 Cylindrical part, 32 End wall part, 33 Transmission shaft part 40 Tapered part, 40A 1st taper part, 40B 2nd taper part 50 Outer cylinder, 50A First outer cylinder, 50B Second outer cylinder, 52 Screw hole 60 Spring (biasing means), 60A, 60B First, second spring 61 Coil portion, 62 First locking portion, 63 Second locking Part 70 regulating member, 70A first regulating member, 70B second regulating member 71 screw part, 72 tip part, 73 nut 170 regulating member, 172 tip part 310 shaft member, 311 connection hole, 312 pinion gear 330 retainer 331 cylindrical part, 332 End wall portion, 333 Transmission shaft portion 334 Boss portion, 334a Fitting recess 360 Spring 361 Coil portion, 362 First locking portion, 363 Second locking portion 410 Shaft member 412 Output shaft 430 Retainer (biasing means

Abstract

軸部材10と外筒50の一方向の相対回転が、楔空間Wのローラ20が外筒50のテーパ部40に噛み込むことで規制され、軸部材10と外筒50の間、または軸部材10とリテーナ30との間のトルクの伝達を可能とし、規定値以上の過負荷が加わった場合には、ローラ20と軸部材との接触面がすべって伝達トルクの値が規定値に制限される構成のトルクリミッタであって、楔空間Wの間隔が狭い方向へのローラ20の移動量を制限する規制部材70を設けたことを特徴とする。これにより、過負荷が作用した際の制限トルクを、より正確に設定し得るトルクリミッタを提供する。

Description

トルクリミッタ
 本発明は、回転クランパを利用したトルクリミッタに関する。
 本発明者は、既に、椅子(車椅子または病院の診察で用いられる椅子を含む)のバックレストやヘッドレストの角度を調整、また、病院などで設置されるベッドに円筒形部材の任意の回転角度での固定、及び、固定からの解放を簡単かつ確実に行うことができる円筒形部材固定装置(回転クランパ)を提案している(特許文献1)。
 この特許文献1の回転クランパは、円筒形部材(軸部材)の中心軸を中心として該円筒形部材と相対的な角度が変化する回転部(外筒)と、円筒形部材と前記回転部(外筒)との間に配置される転動体と、前記外筒を付勢する付勢部と、を備え、回転部(外筒)は、前記円筒形部材との相対的な角度が変化するにしたがって、前記転動体が配置される箇所における前記回転部と前記円筒形部材との距離が徐々に変化する楔空間となっており、一の方向に相対的に回転したときに前記回転部と前記円筒形部材との間に前記転動体を噛み込み、他の方向に相対的に回転したときに前記転動体の噛み込みを解除する構成となっている。前記付勢部は、楔空間内の転動体が噛み込む方向に前記回転部を付勢するものである。
 そして、許容される最大荷重を超える回転力が加えられた場合に、転動体が円筒形部材の表面を滑るように調整されるトルクリミッタとして機能し、回転クランパの構成部品の破損、または、回転クランパが取り付けられている部材の破損を防止するようになっていた。
特開2014-025583号公報
 しかし、上記した特許文献1の回転クランパは、付勢部による付勢力を調整することで、回転部が転動体を円筒形部材へ向かって押す力を調整できる構成となっていたが、楔形状のばらつきにより、制限されるトルクの値を正確に設定することができなかった。
 本発明の目的は、回転クランパを利用して、特に過負荷が作用した際の制限トルクをより正確に設定し得るトルクリミッタを提供することにある。
 上記課題を解決するために、本発明は、
 円筒状の外周面を有する軸部材と、
 該軸部材の外周面に対して前記軸部材の円周方向に転動自在に接触する複数の転動体と、
 該転動体を保持する保持器と、
 前記軸部材に挿通される筒状体であって、内周面に前記軸部材の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなるテーパ部を有し、該テーパ部と前記軸部材の外周面との間に前記転動体を挟み込む楔空間が構成される外筒と、
 前記保持器に保持される前記転動体を前記テーパ部に食い込む方向に付勢する付勢手段と、を備え、
 前記軸部材と前記外筒の一方向の相対回転が、前記楔空間の前記転動体が前記外筒のテーパ部に噛み込むことで規制され、前記軸部材と前記外筒の間、または前記軸部材と前記保持器との間のトルクの伝達を可能とし、規定値以上の過負荷が加わった場合には、前記転動体と前記円筒状部材との接触面がすべって伝達トルクの値が規定値に制限される構成のトルクリミッタであって、
 前記楔空間の間隔が狭い方向への転動体の移動量を制限する規制部材を設けたことを特徴とする。
 規制部材は前記保持器に係合し、前記保持器を介して前記転動体の移動量を制限する構成とすることができる。
 また、規制部材は、前記転動体に直接当接する構成とすることができる。規制部材としては、外筒に設けられたねじ孔に螺合されるねじ部を有し、先端部が前記楔空間に突出して前記転動体又は保持器の一部に当接する構成で、ねじ込み量を調整することで、転動体の規制位置が調整可能とすることができる。
 また、前記テーパ部は、前記軸部材の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなる第1のテーパ部と、該第1のテーパ部に対して、前記軸部材の外周面との間隔が円周方向逆方向に向かって徐々に小さくなる第2のテーパ部とを有し、軸部材と外筒の間、または前記軸部材と保持器との間の両回転方向のトルクの伝達が可能とする構成としてもよい。
 前記第1のテーパ部と前記第2のテーパ部は、一つの外筒に設けられていてもよいし、外筒が前記軸部材の中心軸方向に2つ設けられ、一方の外筒に第1のテーパ部、他方の外筒に第2のテーパ部が設けられている構成としてもよい。
 前記トルクの伝達は、前記軸部材と前記保持器との間でのトルク伝達であり、前記外筒との間で前記軸部材に固定された前記転動体を介して、前記軸部材と前記保持器の間でトルクが伝達される構成とすることができる。
 前記保持器には、前記軸部材と中心軸が同軸のトルク伝達用の伝達軸部が設けることができる。
 前記付勢手段はねじりコイルばねであり、コイル部が前記保持器の外周に装着され、一端が前記保持器に係止され、他端が前記外筒に係止されている構成とすることができるし、
前記付勢手段はねじりコイルばねを用いることができ、コイル部が前記保持器の外周に装着され、一端が前記保持器に係止され、他端が前記外筒に係止されている構成とすることができるし、2つの外筒を有する場合には、2つの外筒の間にばねを設けることで付勢する構成とすることもできる。
 また、外筒に対してフリクションを与えることによって回転時に付勢する構成とすることもできる。
 前記転動体は、ローラとすることが好ましい。
 本発明によれば、楔空間に転動体が入り込む量を制限することで、制限トルクをより正確に設定することができる。また、転動体がスリップした後も、一定の保持力で保持することができる。
図1(A)は本発明の実施形態1に係るトルクリミッタの中心軸線に沿った断面図、(B)は(A)のB-B線断面図、(C)は(B)の部分拡大図、(D)は規制部材の他の形態である。 図2(A)は本発明の実施形態2に係るトルクリミッタの中心軸線に沿った断面図、(B)は(A)のB-B線断面図、(C)は(A)のC-C線断面図である。 図3(A)は本発明の実施形態3に係るトルクリミッタの中心軸線に沿った断面図、(B)は(A)のB-B線断面図、(C)は(A)のC-C線断面図である。 図4(A)は図3(A)の分解図、(B)はシャフトユニットの右側面図である。 図5(A)は本発明の実施形態4に係るトルクリミッタの中心軸線に沿った断面図、(B)は(A)のB-B線断面図、(C)は(A)の右側面図、(D)及び(E)はローラの規制位置の説明図である。 図6は図5のトルクリミッタにフリクションベルトを装着した図である。
 以下に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
 図1は、本発明の実施形態1に係るトルクリミッタ1の概略構成を示している。このトルクリミッタ1は、一方向の回転を規制してトルクを伝達する構成で、円筒状の外周面を有する軸部材10と、軸部材10の外周面に対して軸部材10の円周方向に転動自在に接触する複数の転動体としてのローラ20と、ローラ20を保持する保持器としてのリテーナ30と、軸部材10に挿通される外筒50と、を備えている。
 外筒50は筒状体であって、内周面に軸部材10の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなるテーパ部40を有し、テーパ部40と軸部材10の外周面との間にローラ20を挟み込む楔空間Wが構成される。また、リテーナ30に保持されるローラ20をテーパ部40に食い込む方向に付勢する付勢手段としてのスプリング60を備えている。
 この実施形態1では、軸部材10と外筒50の一方向の相対回転、図示例では、リテーナ30側から軸部材10を見た場合に、リテーナ30が時計回り方向CWへの相対回転が、楔空間Wのローラ20が外筒50のテーパ部40に噛み込むことで規制される。これにより、リテーナ30側から軸部材10へのトルクの伝達が可能となる。
 そして、リテーナ30と軸部材10の間に、規定値以上の過負荷が加わった場合には、ローラ20と軸部材10との接触面がすべって伝達トルクの値が規定値に制限される構成となっている。本発明は、楔空間Wの間隔が狭い方向へのローラ20の移動量を制限する規制部材70を設け、規制トルクを制限するものである。
 以下、各部の構成について、詳細に説明する。
 ローラ20は円筒形状で、この実施形態では、円周方向に8つ配置され、リテーナ30に設けられた保持孔30aに保持されている。ローラ20の数は、8つより多くても少なくてもよいが、少ない場合には、少なくとも3つ以上配置することが好適である。3つ以上とすれば、軸部材10をローラで支えることができるので、外筒50が相対的に回転するときの摩擦を小さくすることができる。
 リテーナ30は、円筒部31と、円筒部31の一端を閉じる円板状の端壁部32と、端壁部32から中心軸線に沿って円筒部31と反対側に突出する伝達軸部33と、を備えている。
 円筒部31は、外筒50の内周と軸部材10の外周との間の環状空間に挿入され、ローラ20を保持する保持孔30aの環状列が設けられている。各保持孔30aは、中心軸線Nに対してローラ20の回転中心線が平行になるように、ローラ20の姿勢を保持している。
 外筒50は、中心軸線Nを中心として、図1(B)に示すように、反時計回り方向CCWに角度が増すに従って、内面が中心軸線N側に徐々に近付くテーパ部40を8箇所備えている。このテーパ部40では、外筒50の厚さが変化しているともいえる。なお、テーパ部40においては、中心軸線Nの周りの角度が増すに従って、所定の割合で厚さが増してもよい。また、厚さの増す割合の最適値を実験により求めたり、シミュレーションにより求めたりしてもよい。
 テーパ部40は、ローラ20の数に応じて形成される。このため、本実施の形態では、中心軸線Nから見て45度毎にテーパ部40が形成される。そして、隣り合うテーパ部40との間では、中心軸線Nから外筒50の内面までの距離が急変する。
 すなわち、中心軸線Nを中心とした角度が45度の範囲で徐々に厚さが増した後、元の厚さに戻る。これが中心軸線Nの周りで8回繰り返される。なお、中心軸線Nを中心とする外筒50の外径は一定である。本実施の形態では、中心軸線Nを中心としてローラ20を8つ設けているため、45度毎に外筒50の厚さが元に戻るが、ローラ20の個数に応じて、この角度を変更する。
 そして、外筒50とリテーナ30との隙間に、リテーナ30の保持孔30aからローラ20の一部が突出している。ローラ20のリテーナ30からの突出量(ローラ20の外面から、リテーナ30の最も遠い箇所までの距離)は、リテーナ30の外面と外筒50の内面との距離の最小値よりも大きく、最大値よりも小さい。また、ローラ20の直径は、軸部材10の外面と外筒50の内面との距離の最小値よりも大きく、最大値よりも小さい。
 外筒50は、中心軸線Nを中心として回転可能に設けられる。一方、ローラ20は、リテーナ30により中心軸線Nを中心とする回転が制限されている。すなわち、外筒50が回転することにより、ローラ20が設けられている箇所におけるリテーナ30の外面と外筒50のテーパ部40との距離が変化する。同様に、ローラ20が設けられている箇所における外筒50のテーパ部40の内面と、軸部材10の外面との距離が変化する。そして、外筒50が中心軸線Nを中心として回転すると、ローラ20がテーパ部40の内面に沿って転がる。
 なお、リテーナ30の外面と外筒50の内面との間には、特に図示しないが、適宜止め輪等によって、中心軸線N方向の移動が規制される。
 スプリング60は、ねじりコイルばねであり、コイル部61をリテーナ30の円筒部31外周に装着し、コイル部61の一端の第1係止部62がリテーナ30の円筒部31に係止され、他端の第2係止部63が外筒50に係止されている。第1係止部62は円筒形に巻かれたコイル部61から、中心軸線Nと直交方向に内向きに屈曲し、リテーナ30に設けられた係止穴に差し込まれている。一方、第2係止部63は中心軸線Nと平行方向に屈曲し、外筒50の端部に設けられた係止孔に係止されている。このように、スプリング60にねじりコイルばねを利用することで、リテーナ30の円筒部31の外周側のスペースを有効利用することができ、装置の小型化を図ることができる。
 このスプリング60によって、外筒50は、リテーナ30に対して相対的に時計回り方向(CW)に付勢され、楔空間Wのローラ20を、楔空間Wの間隔が狭くなる方向、すなわちテーパ部40に噛み込む方向に付勢するようになっている。
 規制部材70は、ローラ20に直接当接する構成で、外筒50に設けられたねじ孔52に螺合されるねじ部71を有し、先端部72が楔空間Wに突出してローラ20に当接する構成で、ねじ込み量を調整することで、ローラ20の規制位置が調整可能となっている。
図示例では、規制部材70は、ねじ軸に全長に亘ってねじが形成されたセットビスが用いられ、ねじ込み量の調整位置で弛まないように、弛み止めのナット73が螺合している。
 次に、本実施形態1のトルクリミッタの機能について説明する。
 リテーナ30側から軸部材10側を見た状態で、リテーナ30に、中心軸線Nを中心として、図中、反時計回り方向CCWに回転する力を加えた場合、ローラ20が反時計回り方向CCWに押され、ローラ20がテーパ部40に食い込み、テーパ部40と軸部材10に接するローラ20の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ20は楔空間Wを狭める方向に転がって、さらに、テーパ部40と軸部材10間に噛み込まれ、ローラ20を介して、リテーナ30からの回転トルクが、軸部材10に伝達される。
 回転トルクがさらに大きくなると、楔空間Wにローラ20の食い込み量が大きくなり、接触面圧が増大していく。リテーナ30や軸部材10に作用するトルク、さらに外筒50に作用する力が許容荷重を超えると、破損するおそれがある。本実施形態1では、規制部材70によって、楔空間W内へのローラ20の食い込み量を規制することで、伝達されるトルクが制限される。
 この規制部材70によって食い込みが規制されたローラ20は、規制された位置で、テーパ部40及び軸部材10との接触面がスリップし、伝達されるトルクが制限される。この制限トルクは、ローラ20とテーパ部40及び軸部材10とのすべり摩擦力によって定まり、一定の保持力を維持することができる。
 一方、リテーナ30側から軸部材10側を見た状態で、リテーナ30に、中心軸線Nを中心として、時計回り方向CWに回転する力を加えた場合、ローラ20が、時計回り方向CWに押され、楔空間Wが広くなる方向に変位し、リテーナ30からの回転トルクは軸部材10には伝達されない。
 なお、この実施形態1において、規制部材70を一つのローラ20の移動量を制限する構成について説明したが、2つ以上のローラ20について移動量を制限するようにしてもよい。
 また、図1(D)に示すように、規制部材170を、リテーナ30に係合させ、リテーナ30を介してローラ20の移動量を制限する構成としてもよい。すなわち、規制部材170は、外筒50に設けられたねじ孔に螺合されるねじ部を有し、先端部172が楔空間Wに突出してリテーナ30の一部に当接する構成で、ねじ込み量を調整することで、リテーナ30の規制位置が調整可能となっている。図示例では、外筒50にねじ込まれる規制部材170の先端部172の形状が、先細となる先端テーパ形状となっており、リテーナ30に、先端部172が係合するテーパ穴30bが設けられている。ねじ込み量を調整することで、先端部172がテーパ穴30bに係合する位置が変化するので、リテーナ30に保持されるローラ20規制位置を調整することが可能である。
 次に、本発明の他の実施形態2乃至4について説明する。
 以下の説明で、主として、上記実施形態1と異なる部分について説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明は省略するものとする。
 実施形態2
 図2には、本発明の実施形態2に係るトルクリミッタを示している。
 この実施形態2は、外筒が、軸部材10の中心軸線Nの方向に直列に2つ設けられ、一方の第1の外筒50Aに設けられた第1のテーパ部40Aは、軸部材10の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなる構成で、他方の第2の外筒50Bに設けられた第2のテーパ部40Bは、第1のテーパ部40Aに対して、軸部材10の外周面との間隔が円周方向逆方向に向かって徐々に小さくなる構成となっており、軸部材10とリテーナ30との間の両回転方向のトルクの伝達が可能となっている。
 第1の外筒50Aと第2の外筒50Bは、実施形態1の外筒50と同一構成で、第1のテーパ部40Aと第2のテーパ部40Bが逆向きになるように、互いに裏返しに配置した構成となっている。
 リテーナ30の円筒部31は、第1の外筒50Aと第2の外筒50Bに跨って対向するように延びており、第1の外筒50Aに対向する部分に、8つのローラ20を保持する保持孔30aの環状列が、第2の外筒50Bに対向する部分に、ローラ20を保持する保持孔30aの環状列が設けられている。
 第1の外筒50Aは、第1スプリング60Aによって、リテーナ30に対して相対的に時計回り方向CW、すなわち第1楔空間W1の間隔が狭くなり、ローラ20が第1のテーパ部40Aに噛み込む方向に付勢するようになっている。
 一方、第2の外筒50Bは、第2スプリング60Bによって、リテーナ30に対して相対的に反時計回り方向CCW、すなわち、第2楔空間W2の間隔が狭くなり、第2のテーパ部40Bに噛み込む方向に付勢するようになっている。
 これら第1スプリング60A、第2スプリング60Bの構造も、実施形態1のスプリング60と同一構成で、裏表を互いに逆向きに装着することにより、回転付勢方向を逆向きにしている。
 そして、この実施形態2では、第1の外筒50A及び第2の外筒50Bのそれぞれに、各第1楔空間W1及び第2楔空間W2の間隔が狭い方向へのローラ20の移動量を制限する第1規制部材70A及び第2規制部材70Bを設け、それぞれの回転方向の伝達トルクを制限するようになっている。
 第1規制部材70A及び第2規制部材70Bも、実施形態1の規制部材70と全く同一の構成である。
 次に、本実施形態2のトルクリミッタの機能について説明する。
 まず、図2(B)に示すように、リテーナ30側から軸部材10側を見た状態で、リテーナ30に、中心軸線Nを中心として、反時計回り方向CCWに回転する力を加えた場合、ローラ20が反時計回り方向CCWに押され、ローラ20が第1のテーパ部40Aに食い込み、第1のテーパ部40Aと軸部材10に接するローラ20の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ20は第1楔空間W1を狭める方向に転がって、さらに、第1のテーパ部40Aと軸部材10間に噛み込まれ、ローラ20を介して、リテーナ30からの反時計回り方向CCWの回転トルクが、軸部材10に伝達される。また、第1規制部材70Aによって、楔空間W内へのローラ20の食い込み量を規制することで、伝達されるトルクが所定値に制限される。
 次に、図2(C)に示すように、リテーナ30側から軸部材10側を見た状態で、リテーナ30に、中心軸線Nを中心として、時計回り方向CWに回転する力を加えた場合、ローラ20が時計回り方向CWに押され、ローラ20が第2の外筒50Bの第2のテーパ部40Bに食い込み、第2のテーパ部40Bと軸部材10に接するローラ20の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ20は第2楔空間W2を狭める方向に転がって、さらに、第2のテーパ部40Bと軸部材10間に食い込み、ローラ20を介して、リテーナ30からの時計回り方向CWの回転トルクが、軸部材10に伝達される。
 そして、第2規制部材70Bによって、楔空間W内へのローラ20の食い込み量を規制することで、伝達されるトルクが所定値に制限される。
 以上説明したように、本実施形態2によれば、第1の外筒50Aと第2の外筒50Bによって、リテーナ30からの正逆両回転方向の回転トルクを軸部材10に伝達することができ、さらに、各回転方向について過大なトルク伝達を阻止することができる。
 実施形態3
 図3及び図4には、本発明の実施形態3に係るトルクリミッタを示している。
 この実施形態3は、実施形態2と同様に、外筒が中心軸線Nの方向に直列に2つ設けられた例であるが、第1の外筒50Aと第2の外筒50Bを、一つのスプリング360によって、リテーナ330に対して相対的に時計回り方向CWと反時計回り方向CCWに回転付勢するようにしたものである。
 また、軸部材310には、動力伝達部材としてのピニオンギア312が装着され、リテーナ330には、円筒部331の内側にボス部334が設けられている点、伝達軸部333が別体構成となっている。
 まず、スプリングについて説明する。
 このスプリング360もねじりコイルばねであり、コイル部361を第1の外筒50Aと第2の外筒50Bの外周に跨って装着し、コイル部361の一端の第1係止部362が第1の外筒50Aに係止され、他端の第2係止部363が第2の外筒50Bに係止されている。コイル部361は、第1の外筒50Aと第2の外筒50Bとの間に隙間を有するように装着され、第1係止部362は円筒形に巻かれたコイル部361から、中心軸線Nと直交方向に内向きに屈曲し、第1の外筒50Aの外周面に開口する係止穴に差し込まれている。一方、第2係止部363も中心軸線Nと直交方向に屈曲し、第2の外筒50Bの外周面に開口する係止孔に係止されている。
 このスプリング360によって、第1の外筒50Aは、リテーナ330に対して相対的に時計回り方向CW、すなわち第1楔空間W1の間隔が狭くなり、ローラ20が第1のテーパ部40Aに噛み込む方向に付勢するようになっている。また、第2の外筒50Bは、リテーナ30に対して相対的に反時計回り方向CCW、すなわち、第2楔空間W2の間隔が狭くなり、第2のテーパ部40Bに噛み込む方向に付勢するようになっている。
 このようにすれば、スプリング360が一つですみ、部品点数の削減を図ることができる。
 軸部材310一方の端面には、四角形状の接続穴311が設けられ、ピニオンギア312の片面から突出する中央凸部313が、ワッシャ―314を介して接続されている。また、軸部材310の他方の端面には、リテーナ330のボス部334が挿入される中央凹部315が設けられている。
 リテーナ330は、円筒部331と、円筒部331の一端を閉じるように設けられる円板状の端壁部332を備えている。この実施形態3では、伝達軸部333は別体構成で、伝達軸部333の端部には連結用凸部333aが突出しており、円板状の端壁部332には、この連結用凸部333aが嵌合する嵌合凹部334aが開口するボス部334が設けられている。
 そして、この実施形態3でも、第1の外筒50A及び第2の外筒50Bのそれぞれに、各第1楔空間W1及び第2楔空間W2の間隔が狭い方向へのローラ20の移動量を制限する第1規制部材70A及び第2規制部材70Bが設けられ、それぞれの回転方向の伝達トルクを制限するようになっている。第1規制部材70A及び第2規制部材70Bも、実施形態1の規制部材70と全く同一の構成である。
 次に、本実施形態3のトルクリミッタの機能について説明する。
 まず、図3(B)に示すように、リテーナ330側から軸部材310側を見た状態で、リテーナ330に、中心軸線Nを中心として、反時計回り方向CCWに回転する力を加えた場合、ローラ20が反時計回り方向CCWに押され、ローラ20が第1のテーパ部40Aに食い込み、第1のテーパ部40Aと軸部材10に接するローラ20の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ20は第1楔空間W1を狭める方向に転がって、さらに、第1のテーパ部40Aと軸部材10間に噛み込まれ、ローラ20を介して、リテーナ30からの反時計回り方向CCWの回転トルクが、軸部材10に伝達される。また、第1規制部材70Aによって、第1楔空間W1内へのローラ20の食い込み量を規制することで、伝達されるトルクが所定値に制限される。
 次に、図3(C)に示すように、リテーナ330側から軸部材310側を見た状態で、リテーナ330に、中心軸線Nを中心として、時計回り方向CWに回転する力を加えた場合、ローラ20が時計回り方向CWに押され、ローラ20が第2の外筒50Bの第2のテーパ部40Bに食い込み、第2のテーパ部40Bと軸部材310に接するローラ20の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ20は第2楔空間W2を狭める方向に転がって、さらに、第2のテーパ部40Bと軸部材10間に食い込み、ローラ20を介して、リテーナ330からの時計回り方向CWの回転トルクが、軸部材310に伝達される。
 そして、第2規制部材70Bによって、楔空間W内へのローラ20の食い込み量を規制することで、伝達されるトルクが所定値に制限される。
 実施形態4
 図5および図6には、本発明の実施形態4に係るトルクリミッタを示している。
 この実施形態4は、一つの外筒450で正逆両回転方向の回転トルクを伝達する点、付勢手段としてフリクションベルト490が用いられている点、規制部材としてトルクリミットピン470を有する点で、上記実施形態と相違している。
 以下、各構成部材について、詳細に説明する。
 外筒450はリング状の部材で、一つの外筒450の内周に、第1のテーパ部440Aと第2のテーパ部440Bが設けられている。第1のテーパ部440Aは、軸部材410の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなり、軸部材410との間に第1楔空間W1を構成する。第2のテーパ部40Bは、第1のテーパ部40Aに対して、軸部材10の外周面との間隔が円周方向逆方向に向かって徐々に小さくなり軸部材410との間に第2楔空間W2を構成する。
 第1のテーパ部440Aと第2のテーパ部440Bは、ローラ20の中立位置に対して円周方向両側に隣接して設けられるもので、8つのローラに対して、8か所の第1のテーパ部440Aと、8カ所の第2のテーパ部440Bが設けられている。そして、自由状態では、中立バネ460によって、ボールが第1のテーパ部440Aと第2のテーパ部440Bの境界に位置する中立位置に保持されるようになっている。
 また、付勢手段としてのフリクションベルト490は、図6に示すように、外筒450の外周を挟むように2枚設けられている。各フリクションベルト490は、外筒450の半円周に沿って、外筒450の外周よりも若干曲率半径が大きい円弧部491と、円弧部491から外筒450の半径方向外方に向かって屈曲して延びる第1端部492と、第2端部493とを備えている。一方の第1端部492は、ねじ部材によって、L字状のブラケット494の起立片495に固定され、第2端部493は支持片496に固定されている。
 そして、一方のフリクションベルト490の第1端部492のブラケット494の起立片495と他方のフリクションベルト490の第2端部493の支持片496とを対向させ、ねじ部材497によって、対向する起立片495と支持片496とを連結し、その間隔を調整することで、外筒450を挟み込む一対の円弧部491、491と外筒450外周面との接触摩擦力を調整するようになっている。
 このフリクションベルト490によって、外筒450の外周面に摩擦力が作用し、リテーナ430に回転力が作用した場合に、回転力の反力がローラ20作用してローラ20を第1のテーパ部440Aあるいは第2のテーパ部440Bに対して付勢することになる。
 次に、トルクリミットピン470による、リテーナ430の移動量の制限機構について説明する。
 まず、リテーナ430について説明すると、このリテーナ430は、円筒部431と、円筒部431の一端を閉じるように設けられる円板状の端壁部432と、端壁部432の中央部から前記円筒部431の内側に突出するボス部434と、端壁部432の中央部からボス部434と反対側に突出する入力軸435とを備えている。この入力軸435からボス部434にかけて、実施形態3のような伝達軸部が嵌合する嵌合凹部435aが設けられ、入力軸435の端面に開口している。また、ボス部434の先端部には、ボス部434よりも小径の断面円形状の凸部436が突出している。
 端壁部432の外径端は円筒部431の外周よりも大径で、円筒部431の外周よりも外方に突出して外筒450の一方の端面に当接している。一方、円筒部431の先端部には、ワッシャ状の端板437が固定されている。この端板437の内径は軸部材410の外径より若干大径となっている。また、外径は、円筒部431の外径よりも大径で、外筒450の外径とほぼ同一径となっており、端板437が外筒450の他方の端面を覆うように張り出している。
 この端板437によって覆われる外筒450の端面には、トルクリミットピン470と、中立バネのバネ固定ピン480が突設されている。トルクリミットピン470とバネ固定ピン480は、互いに180度反対側に配置されている。
 端板437には、トルクリミットピン470に対応する部分に、切欠き438が設けられている。切欠き438の、円周方向の幅は、トルクリミットピン470よりも大きく、ローラ20が中立位置において、トルクリミットぴん470は、切欠き438の円周方向中央に位置する。したがって、リテーナ430は、切欠き438の、周方向一方の端辺438aと、他方の端辺438bが、トルクリミットピン470に当接する間の距離だけ、外筒450に対して周方向に相対変位可能となっている。したがって、リテーナ430に保持されたローラ20は、中立位置から、このトルクリミットピン470が切欠き438の端辺438a、438bに当接範囲だけ、第1楔空間W1あるいは第2楔空間W2に食い込む量が制限されることになる。
 次に、中立バネ460による中立位置の保持機構について説明する。
 端板437には、バネ固定ピン480に対応する部分が、直線状にカットされている。
このカットされた円弧領域の中央にバネ固定ピン480が位置している。中立バネ460は、くの字形状に屈曲したバネ部材によって構成され、中央の屈曲部がバネ固定ピンに係合する凹部461が設けられ、凹部461から左右に延びる一対のバネ片462,462が、端板437の直線状のカット辺部439に向けて延び、先端がカット辺部439に圧接し、バネ片462、462のばね力によって、リテーナ430を中立位置に保持している。
 軸部材410の一端には、出力軸412が突出しており、軸部材410の他端には、リテーナ430のボス部434が挿入される中央凹部415が設けられている。中央凹部415の奥端面には、リテーナ430のボス部434の端面に設けられる凸部436が嵌合する凹部416が設けられている。
 また、出力軸412には、不図示の出力部材が連結される連結穴417が開口している。
 次に、本実施形態4のトルクリミッタの機能について説明する。
 まず、リテーナ430側から軸部材410側を見た状態で、リテーナ430に、中心軸線Nを中心として、反時計回り方向CCWに回転する力を加えた場合、図5(D)に示すように、ローラ20が反時計回り方向CCWに押され、ローラ20が第1のテーパ部440Aに食い込み、第1のテーパ部440Aと軸部材410に接するローラ20の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ20は第1楔空間W1を狭める方向に転がって、さらに、第1のテーパ部440Aと軸部材410間に食い込み、ローラ20を介して、リテーナ430からの反時計回り方向CCWの回転トルクが、軸部材410に伝達される。
 そして、過大なトルクが作用した場合、トルクリミットピン470が切欠き438の一方の端辺438aに当接し、第1楔空間W1内へのローラ20の食い込み量が規制され、伝達されるトルクが所定値に制限される。
 次に、図5(E)に示すように、リテーナ430側から軸部材410側を見た状態で、リテーナ430に、中心軸線Nを中心として、時計回り方向CWに回転する力を加えた場合、ローラ20が時計回り方向CWに押され、ローラ20が第2のテーパ部440Bに食い込み、第2のテーパ部440Bと軸部材410に接するローラ20の接触面圧が増大する。この接触面圧の増大により、ローラ20は第2楔空間W2を狭める方向に転がって、さらに、第2のテーパ部440Bと軸部材410間に食い込み、ローラ20を介して、リテーナ430からの時計回り方向CWの回転トルクが、軸部材410に伝達される。
 そして、過大なトルクが作用した場合、トルクリミットピン470が切欠き438の一方の端辺438bに当接し、第2楔空間W2内へのローラ20の食い込み量が規制され、伝達されるトルクが所定値に制限される。
 このように、本実施形態4のように、トルクリミットピン470をリテーナ430に係合させ、リテーナ430を介してローラ20の移動量を制限する構成とすれば、ローラ20を傷つけるおそれがない。
 なお、上記実施形態では、転導体としてローラを例示しているが、ローラに限定されるものではなく、ボール等を用いてもよい。ただ、ローラを用いることで、接触面積が大きくなり、より大きなトルクの伝達が可能となる。
 なお、本実施の形態係る各部材の材料は金属としてもよいし、一部または全部の材料を樹脂としてもよい。
1 トルクリミッタ
10  軸部材
30  リテーナ、30a 保持孔、30b テーパ穴
 31 円筒部、32 端壁部、33 伝達軸部
40 テーパ部、40A 第1のテーパ部、40B 第2のテーパ部
50 外筒、50A 第1の外筒、50B 第2の外筒、52 ねじ孔
60 スプリング(付勢手段)、60A、60B 第1、第2スプリング
 61 コイル部、62 第1係止部、63 第2係止部
70 規制部材、70A 第1規制部材、70B 第2規制部材
 71 ねじ部、72 先端部、73 ナット
170 規制部材、172 先端部
310 軸部材、311 接続穴、312 ピニオンギア
330 リテーナ
 331 円筒部、332 端壁部、333 伝達軸部
 334 ボス部、334a 嵌合凹部
360 スプリング
 361 コイル部、362 第1係止部、363 第2係止部
410 軸部材
412 出力軸
430 リテーナ(保持部材)
 431 円筒部、432 端壁部、434 ボス部、435 入力軸
437 端板、
 438 切欠き、438a 端辺、438b 端辺
 439 カット辺部
440A 第1のテーパ部、440B 第2のテーパ部
450 外筒
460 中立バネ
470 トルクリミットピン
480 バネ固定ピン
490 フリクションベルト、
 491 円弧部、492 第1端部、493 第2端部
 494 ブラケット、495 起立片、496 支持片
 497  :ねじ部材
CW 時計回り方向、CCW 反時計回り方向
N  中心軸線
W 楔空間、W1 第1楔空間、W2 第2楔空間

Claims (11)

  1.  円筒状の外周面を有する軸部材と、
     該軸部材の外周面に対して前記軸部材の円周方向に転動自在に接触する複数の転動体と、
     該転動体を保持する保持器と、
     前記軸部材に挿通される筒状体であって、内周面に前記軸部材の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなるテーパ部を有し、該テーパ部と前記軸部材の外周面との間に前記転動体を挟み込む楔空間が構成される外筒と、
     前記保持器に保持される前記転動体を前記テーパ部に食い込む方向に付勢する付勢手段と、を備え、
     前記軸部材と前記外筒の一方向の相対回転が、前記楔空間の前記転動体が前記外筒のテーパ部に噛み込むことで規制され、前記軸部材と前記外筒の間、または前記軸部材と前記保持器との間のトルクの伝達を可能とし、規定値以上の過負荷が加わった場合には、前記転動体と前記円筒状部材との接触面がすべって伝達トルクの値が規定値に制限される構成のトルクリミッタであって、
     前記楔空間の間隔が狭い方向への転動体の移動量を制限する規制部材を設けたことを特徴とするトルクリミッタ。
  2.  前記規制部材は前記保持器に係合し、前記保持器を介して前記転動体の移動量を制限する構成である請求項1に記載のトルクリミッタ。
  3.  前記規制部材は、前記転動体に直接当接する構成となっている請求項1に記載のトルクリミッタ。
  4.  前記規制部材は前記外筒に設けられたねじ孔に螺合されるねじ部を有し、先端部が前記楔空間に突出して前記転動体又は保持器の一部に当接する構成で、ねじ込み量を調整することで、前記転動体の規制位置が調整可能となっている請求項2又は3に記載のトルクリミッタ。
  5.  前記テーパ部は、前記軸部材の外周面との間隔が円周方向一方向に向かって徐々に小さくなる第1のテーパ部と、該第1のテーパ部に対して、前記軸部材の外周面との間隔が円周方向逆方向に向かって徐々に小さくなる第2のテーパ部とを有し、
     前記軸部材と外筒の間、または前記軸部材と保持器との間の両回転方向のトルクの伝達が可能となっている請求項1乃至4のいずれか1項に記載のトルクリミッタ。
  6.  前記第1のテーパ部と前記第2のテーパ部は、一つの外筒に設けられている請求項5に記載のトルクリミッタ。
  7.  前記外筒は前記軸部材の中心軸方向に2つ設けられ、一方の外筒に第1のテーパ部、他方の外筒に第2のテーパ部が設けられている請求項5に記載のトルクリミッタ。
  8.  前記トルクの伝達は、前記軸部材と前記保持器との間でのトルク伝達であり、前記外筒との間で前記軸部材に固定された前記転動体を介して、前記軸部材と前記保持器の間でトルクが伝達される請求項1乃至7のいずれか1項に記載のトルクリミッタ。
  9.  前記保持器には、前記軸部材と中心軸が同軸のトルク伝達用の伝達軸部が設けられている請求項8に記載のトルクリミッタ。
  10.  前記付勢手段はねじりコイルばねであり、コイル部が前記保持器の外周に装着され、一端が前記保持器に係止され、他端が前記外筒に係止されている請求項1乃至9のいずれか1項に記載のトルクリミッタ。
  11.  前記転動体は、ローラである請求項1乃至10のいずれか1項に記載のトルクリミッタ。
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