WO2021111610A1

WO2021111610A1 - トルクリミッタ

Info

Publication number: WO2021111610A1
Application number: PCT/JP2019/047752
Authority: WO
Inventors: 龍慶熊谷
Original assignee: サンコール株式会社
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-10

Abstract

部品点数を増やすことなく、部品の共通化をすることができるトルクリミッタを提供することを目的としている。　軸部材２と、　軸部材２に巻き付けられたコイルバネ１０２と、　コイルバネ１０２が巻き付けられた状態の軸部材２が内挿される中空の外装部材３と、を有し、　軸部材２は、長手方向の長さＬ１が、外装部材３の長手方向の長さＬ２より短くなるように形成され、外装部材３に内挿された際、該軸部材２の一端部２ａが外装部材３の一端部３ｂより突出され、該軸部材２の他端部２ｂが外装部材３内に没入され、　外装部材３の他端部３ｃには、軸受部３ｅが一体的に突出して設けられている。

Description

トルクリミッタ

　本発明は、レーザープリンタや複写機などのシート材供給装置における分離ローラ等に適用されるトルクリミッタに関する。

　従来のトルクリミッタとして、特許文献１に記載のようなトルクリミッタが知られている。図３及び図４に示すように、このトルクリミッタ１００は、中実状の軸部材１０１と、軸部材１０１に巻き付けられたコイルバネ１０２と、コイルバネ１０２が巻き付けられた状態の軸部材１０１が内挿される中空の外装部材１０３と、外装部材１０３の周壁１０３ａ外周面に装着される分離ローラゴム１０４と、外装部材１０３の周壁１０３ａの一端部１０３ｂに取り付けられる係止部材１０５と、で構成されている。

　かくして、このようなトルクリミッタ１００は、図５に示すように、シート材供給装置ＳＤの分離ローラ（図示せず）に取り付けられ分離ローラユニットＢＲの一部として使用される。すなわち、シート材供給装置ＳＤは、動力源によって軸線回りに回転駆動される駆動軸ＫＲａによって矢印Ｙ１方向に回転駆動する供給ローラＫＲと、駆動軸ＫＲａと平行状態となるようトルクリミッタ１００が分離ローラ（図示せず）に取り付けられた分離ローラユニットＢＲとで構成されている。なお、分離ローラユニットＢＲは、バネなどの付勢部材Ｆによって、分離ローラ（図示せず）に取り付けられたトルクリミッタ１００が供給ローラＫＲへ向けて押圧されている。また、図５では、理解を容易にするため、分離ローラを図示せず、トルクリミッタ１００だけ図示するようにしている。

　しかして、このようなシート材供給装置ＳＤは、図５（ａ）に示すように、トルクリミッタ１００と供給ローラＫＲとの間にシート材Ｐが一枚だけ介在している状態で、供給ローラＫＲが矢印Ｙ１方向に回転駆動すると、供給ローラＫＲからシート材Ｐに対して強い搬送力が付与されて、シート材Ｐがシート送り方向（矢印Ｙ１０方向）に移動する。この際、供給ローラＫＲからシート材Ｐを介してトルクリミッタ１００に比較的強い駆動力が付与される。これにより、トルクリミッタ１００の従動回転のトルクが所定の閾値を上回ることで、トルクリミッタ１００が従動回転を許容し、もって、トルクリミッタ１００が矢印Ｙ２方向に従動回転することとなる。トルクリミッタ１００が従動回転を許容する点につき、より詳しく説明すると、供給ローラＫＲからシート材Ｐを介してトルクリミッタ１００に比較的強い駆動力が付与された際、トルクリミッタ１００の外装部材１０３にコイルバネ１０２の締め付け力を緩める軸線回り一方側（開放側）へ締め付け力を超える回転トルクが加わることとなり、もって、外装部材１０３及びコイルバネ１０２が軸部材１０１に対して軸線回り一方側へ回転することとなる。これにより、トルクリミッタ１００が従動回転を許容することとなり、もって、トルクリミッタ１００が矢印Ｙ２方向に従動回転することとなる。なお、軸部材１０１は、分離ローラ（図示せず）に軸線回りに固定された状態で取付け固定されている。また、分離ローラゴム１０４は、分離ローラ側摩擦力が１枚のシート材Ｐの摩擦力よりも大きくなるように形成されている。これにより、供給ローラＫＲからシート材Ｐを介してトルクリミッタ１００に比較的強い駆動力が付与された際、トルクリミッタ１００の外装部材１０３にその駆動力が伝わることとなる。

　一方、図５（ｂ）に示すように、トルクリミッタ１００と供給ローラＫＲとの間にシート材Ｐが二枚介在している状態で、供給ローラＫＲが矢印Ｙ１方向に回転駆動すると、供給ローラＫＲに直接接触する上部のシート材Ｐに対しては、供給ローラＫＲによって比較的強い搬送力が付与されることから、シート材Ｐがシート送り方向（矢印Ｙ１０方向）に移動することとなる（図示では、移動している状態を二点鎖線で示している）。他方で、下部のシート材Ｐは、付勢部材Ｆによって供給ローラＫＲ側に付勢されているトルクリミッタ１００にて加圧されることで搬送抵抗が付与されることとなる。この搬送抵抗が、上部のシート材Ｐと下部のシート材Ｐとの摩擦抵抗を上回ることで、これらシート材Ｐ間でスリップが発生する。しかして、このスリップにより、トルクリミッタ１００の従動回転のトルクが所定の閾値以下になることで、トルクリミッタ１００が従動回転を許容しなくなる。これにより、下部のシート材Ｐに対する搬送抵抗がより増加して、下部のシート材Ｐの移動が停止することとなる。このようにして、トルクリミッタ１００は、上部のシート材Ｐと下部のシート材Ｐを分離することとなる。

　なお、トルクリミッタ１００が従動回転を許容しなくなるのは、以下の原理によるものである。すなわち、トルクリミッタ１００の従動回転のトルクが所定の閾値以下となると、トルクリミッタ１００の外装部材１０３にコイルバネ１０２の締め付け力を緩める軸線回り一方側（開放側）へ締め付け力を超える回転トルクが加わらないこととなり、もって、外装部材１０３が軸線回り一方側へ回転しないこととなる。これにより、トルクリミッタ１００が従動回転を許容しなくなる。

　かくして、このようして、トルクリミッタ１００は、使用されることとなる。

特開２００８－２７４９７９号公報

　ところで、シート材供給装置ＳＤは、毎分の印刷速度が速い、上位モデル（ハイエンド用モデル）と、毎分の印刷速度が遅い、下位モデル（ローエンド用モデル）とに大別される。この上位モデル（ハイエンド用モデル）のシート材供給装置ＳＤに使用されるトルクリミッタ１００は、印刷頻度も高く、高速印刷応答精度も求められるため、耐久性が要求されることから、軸部材１０１の材料として金属が用いられている。そして、下位モデル（ローエンド用モデル）のシート材供給装置ＳＤに使用されるトルクリミッタ１００は、耐久性が要求されないため、軸部材１０１の材料として安価な樹脂が用いられている。なお、軸部材１０１以外の材料は、上位モデル（ハイエンド用モデル）のシート材供給装置ＳＤに使用されるトルクリミッタ１００、下位モデル（ローエンド用モデル）のシート材供給装置ＳＤに使用されるトルクリミッタ１００共に、同一の材料が用いられている。

　しかしながら、このように、異なる材料を用いてトルクリミッタ１００を形成した場合、上位モデル（ハイエンド用モデル）用の専用の付勢部材Ｆを用意し、下位モデル（ローエンド用モデル）用の専用の付勢部材Ｆを用意しなければならず、非常に手間とコストがかかるという問題があった。そのため、異なる材料を用いてトルクリミッタ１００を形成したとしても、共通の付勢部材Ｆを使用したい、すなわち、部品の共通化をしたいという要望が高まっていた。

　しかしながら、部品の共通化をするには、異なる材料を用いたトルクリミッタ１００の単量差を極めて少なくすれば（例えば、５ｇ以内）、部品の共通化が可能であるものの、異なる材料を用いたトルクリミッタ１００の単量差を極めて少なくする（例えば、５ｇ以内）のが非常に難しく、未だ部品の共通化ができていないという問題があった。

　そこで、本発明は、上記問題に鑑み、部品点数を増やすことなく、部品の共通化をすることができるトルクリミッタを提供することを目的としている。

　上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

　請求項１の発明によれば、軸部材（２）と、
　前記軸部材（２）に巻き付けられたバネ（コイルバネ１０２）と、
　前記バネ（コイルバネ１０２）が巻き付けられた状態の軸部材（２）が内挿される中空の外装部材（３）と、を有し、
　前記軸部材（２）は、長手方向の長さ（Ｌ１）が、前記外装部材（３）の長手方向の長さ（Ｌ２）より短くなるように形成され、前記外装部材（３）に内挿された際、該軸部材（２）の一端部（２ａ）が前記外装部材（３）の一端部（３ｂ）より突出され、該軸部材（２）の他端部（２ｂ）が前記外装部材（３）内に没入され、
　前記外装部材（３）の他端部（３ｃ）には、軸受部（３ｅ）が一体的に突出して設けられてなることを特徴としている。

　また、請求項２の発明によれば、上記請求項１に記載のトルクリミッタにおいて、前記外装部材（３）の内周（内周面３ａ１）には、前記軸部材（２）の他端部（２ｂ）が前記外装部材（３）内に没入されるように、前記軸部材（２）の他端部（２ｂ）が当接される当接部（段差部３ｄ）が設けられてなることを特徴としている。

　次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

　請求項１に係る発明によれば、軸部材（２）は、長手方向の長さ（Ｌ１）が、外装部材（３）の長手方向（Ｌ２）の長さより短くなるように形成されている。これにより、外装部材（３）に軸部材（２）が内挿された際、その軸部材（２）の一端部（２ａ）が外装部材（３）の一端部（３ｂ）より突出され、その軸部材（２）の他端部（２ｂ）が外装部材（３）内に没入されることとなる。さらに、外装部材（３）の他端部（３ｃ）には、軸受部（３ｅ）が一体的に突出して設けられている。

　しかして、このように、軸部材（２）を短く形成するようにし、外装部材（３）の他端部（３ｃ）に軸受部（３ｅ）を一体的に突出して設けるようにすれば、シート材供給装置（ＳＤ）の上位モデル（ハイエンド用モデル）用に、軸部材（２）の材料として金属を使用し、シート材供給装置（ＳＤ）の下位モデル（ローエンド用モデル）用に、軸部材（２）の材料として安価な樹脂を使用したとしても、軸部材（２）の材料だけで異なる材料を用いたトルクリミッタ（１）の単量差を従来に比べ極めて少なく（例えば、５ｇ以内）することが可能となる。

　しかして、本発明によれば、部品点数を増やすことなく、部品の共通化を図ることが可能となる。

　また、本発明によれば、外装部材（３）の他端部（３ｃ）に軸受部（３ｅ）を一体的に突出して設けるようにしておけば、シート材（Ｐ）の様々な紙幅に対応すべく、軸部材（２）の長手方向（Ｌ１）の長さを変えることなく、外装部材（３）の長手方向（Ｌ２）の長さを自由に変更することが可能となる。

　一方、請求項２に係る発明によれば、外装部材（３）の内周（内周面３ａ１）には、軸部材（２）の他端部（２ｂ）が外装部材（３）内に没入されるように、軸部材（２）の他端部（２ｂ）が当接される当接部（段差部３ｄ）が設けられているから、軸部材（２）の他端部（２ｂ）が当接部（段差部３ｄ）に当接されるまで、軸部材（２）を外装部材（３）に内挿するだけ良いため、組立作業が容易となる。

本発明の一実施形態に係るトルクリミッタの分解斜視図である。同実施形態に係るトルクリミッタの断面図である。従来のトルクリミッタの分解斜視図である。従来のトルクリミッタの断面図である。トルクリミッタが分離ローラに取り付けられたシート材供給装置の模式図を示し、（ａ）は、一枚のシート材がトルクリミッタと給送ローラとの間に介在している状態の模式図を示し、（ｂ）は、二枚のシート材がトルクリミッタと給送ローラとの間に介在している状態の模式図を示す図である。

　以下、本発明に係るトルクリミッタの一実施形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、上下左右の方向を示す場合は、図示正面から見た場合の上下左右をいうものとする。また、従来の部材と同一の部材は同一の符号を付し、詳細な説明は省略することとする。

　図１及び図２に示すように、トルクリミッタ１は、中実状の軸部材２と、軸部材２に巻き付けられたコイルバネ１０２と、コイルバネ１０２が巻き付けられた状態の軸部材２が内挿される中空の外装部材３と、外装部材３の外周に装着される分離ローラゴム１０４と、外装部材３の周壁３ａの一端部３ｂに取り付けられる係止部材１０５と、で構成されている。

　軸部材２は、鉄などの金属、又は、樹脂等で形成され、図１及び図２に示すように、略円柱状に形成され、従来の軸部材２に比べ短尺に形成されている。すなわち、従来の軸部材１０１は、図４に示すように、長手方向の長さＬ１０が、外装部材１０３の長手方向の長さＬ１１より長くなるように長尺に形成されている。これにより、従来の軸部材１０１は、図４に示すように、外装部材１０３に内挿された際、その外装部材１０３の両端部（一端部１０３ｂ，他端部１０３ｃ）より、軸部材１０１の両端部（一端部１０１ａ，他端部１０１ｂ）が突出されることとなる。一方、本実施形態における軸部材２は、図２に示すように、長手方向の長さＬ１が、外装部材３の長手方向の長さＬ２より短くなるように短尺に形成されている。これにより、図２に示すように、外装部材３に軸部材２が内挿された際、軸部材２の一端部２ａが外装部材３の一端部３ｂより突出され、軸部材２の他端部２ｂが外装部材３内に没入されることとなる。より詳しく説明すると、図５に示すシート材供給装置ＳＤの分離ローラ（図示せず）に、トルクリミッタ１を取り付ける際、図１及び図２に示す軸部材２の一端部２ａが、分離ローラ（図示せず）に取り付けられることとなる。そのため、図１及び図２に示す軸部材２の一端部２ａには、分離ローラ（図示せず）に軸部材２の一端部２ａを取り付けるための凹み段部２ａ１が形成されている。それゆえ、図２に示すように、外装部材３に軸部材２が内挿された際、分離ローラ（図示せず）に軸部材２の一端部２ａが取り付けられるようにするため、凹み段部２ａ１が外部に露呈するよう、軸部材２の一端部２ａが外装部材３の一端部３ｂより突出するようにしている。また、図２に示すように、軸部材２の長手方向の長さＬ１は、外装部材３の長手方向の長さＬ２より短くなるように形成されているから、外装部材３に軸部材２が内挿された際、凹み段部２ａ１が外部に露呈するように、軸部材２の一端部２ａを外装部材３の一端部３ｂより突出させるようにすれば、軸部材２の他端部２ｂは、外装部材３の他端部３ｃから突出されず、没入されることとなる。かくして、外装部材３に軸部材２が内挿された際、図２に示すように、軸部材２の一端部２ａが外装部材３の一端部３ｂより突出され、軸部材２の他端部２ｂが外装部材３内に没入されることとなる。

　外装部材３は、樹脂等で形成され、図２に示すように、中空の略円筒状に形成されている。このような外装部材３には、一端部３ｂの周壁所定箇所（図示では、上部）に矩形状のスリットが形成された係合部３ｂ１が形成されている。この係合部３ｂ１は、図２に示すように、外装部材３の軸線方向に沿って形成されており、図１に示すコイルバネ１０２に設けられている巻き終わり端部１０２ａから径方向外方へ延びるフック部１０２ｂが、図２に示すように、係合されるようになっている。なお、この係合部３ｂ１は、外装部材３にコイルバネ１０２の締め付け力を緩める軸線回り一方側（開放側）へ締め付け力を超える回転トルクが加わると、コイルバネ１０２の締め付け力を緩める軸線回り一方側にフック部１０２ｂを押動するように構成されている。これにより、軸部材２に巻き付けられたコイルバネ１０２は、拡径することとなり、もって、軸部材２に対して軸線回りに摺動可能な状態となる。

　また、この係合部３ｂ１は、図１に示すリング状の係止部材１０５に設けられている径方向外方へ延びる係止部１０５ａが、図２に示すように、係合されるようになっている。これにより、コイルバネ１０２が外装部材３の外方へ飛び出してしまう事態を低減させるようにすることができる。

　一方、図２に示すように、外装部材３の周壁３ａの内周面３ａ１には、図２に示すように、軸部材２の径よりも径大な空間Ｓ１が形成される一方、軸部材２の径よりも径小な空間Ｓ２が形成されるように、段差部３ｄが形成されている。これにより、外装部材３に軸部材２が内挿された際、図２に示すように、空間Ｓ１内に、コイルバネ１０２が巻き付けられた状態の軸部材２が内挿され、段差部３ｄに軸部材２の他端部２ｂが当接されることとなるから、空間Ｓ２内に、コイルバネ１０２が巻き付けられた状態の軸部材２が内挿されないこととなる。しかして、このような段差部３ｄを形成するようにすれば、凹み段部２ａ１が外部に露呈されるよう、軸部材２の一端部２ａを外装部材３の一端部３ｂより突出させるよう外装部材３に軸部材２を内挿するにあたって、軸部材２の他端部２ｂが段差部３ｄに当接されるまで軸部材２を外装部材３に内挿するだけ良いため、組立作業が容易となる。

　他方、外装部材３の他端部３ｃには、図１及び図２に示すように、筒状の軸受部３ｅが一体的に突出して設けられている。この軸受部３ｅは、図５に示すシート材供給装置ＳＤの分離ローラ（図示せず）に、トルクリミッタ１を取り付ける際、分離ローラ（図示せず）に取り付けられるものである。すなわち、従来においては、図４に示すように、外装部材１０３の他端部１０３ｃより突出されている軸部材１０１の他端部１０１ｂが軸受部の役割を担い、分離ローラ（図示せず）に取り付けられるようになっていた。しかしながら、本実施形態においては、軸部材２の他端部２ｂが、外装部材３内に没入されているため、軸部材２の他端部２ｂが、軸受部の役割を担うことはできない。そこで、本実施形態においては、外装部材３の他端部３ｃに軸受部３ｅを一体的に突出して設けるようにしている。しかして、このようにすれば、従来のトルクリミッタ１００と同様、図５に示すシート材供給装置ＳＤの分離ローラ（図示せず）に、トルクリミッタ１を取り付けることが可能となる。なお、この際、外装部材３にコイルバネ１０２の締め付け力を緩める軸線回り一方側（開放側）へ締め付け力を超える回転トルクが加わると、外装部材３及びコイルバネ１０２が軸部材２に対して軸線回り一方側へ回転することとなるため、軸受部３ｅも回転することとなる。しかしながら、外装部材３及びコイルバネ１０２が軸部材２に対して軸線回り一方側へ回転すれば特段問題ないため、軸受部３ｅが回転しても何の支障もない。

　かくして、上記のように構成されるトルクリミッタ１は、従来のトルクリミッタ１００と同様、図５に示すシート材供給装置ＳＤの分離ローラ（図示せず）に取り付けて使用されることとなる。なお、動作内容は、従来のトルクリミッタ１００と同一であるため、説明は省略することとする。

　しかして、以上説明した本実施形態によれば、軸部材２は、長手方向の長さＬ１が、外装部材３の長手方向Ｌ２の長さより短くなるように形成されている。これにより、外装部材３に軸部材２が内挿された際、その軸部材２の一端部２ａが外装部材３の一端部３ｂより突出され、その軸部材２の他端部２ｂが外装部材３内に没入されることとなる。さらに、外装部材３の他端部３ｃには、軸受部３ｅが一体的に突出して設けられている。

　しかして、このように、軸部材２を短く形成するようにし、外装部材３の他端部３ｃに軸受部３ｅを一体的に突出して設けるようにすれば、シート材供給装置ＳＤの上位モデル（ハイエンド用モデル）用に、軸部材２の材料として耐久性がある金属を使用し、シート材供給装置ＳＤの下位モデル（ローエンド用モデル）用に、軸部材２の材料として安価な樹脂を使用したとしても、軸部材２の材料だけで異なる材料を用いたトルクリミッタ１の単量差を従来に比べ極めて少なくすることが可能となる。それゆえ、軸部材２を短く形成するようにし、外装部材３の他端部３ｃに軸受部３ｅを一体的に突出して設けるようにすれば、単量差を極めて少なく（例えば、５ｇ以内）することが可能となる。

　しかして、本実施形態によれば、部品点数を増やすことなく、部品の共通化を図ることが可能となる。

　また、外装部材３の他端部３ｃに軸受部３ｅを一体的に突出して設けるようにしておけば、シート材Ｐ（図５参照）の様々な紙幅に対応すべく、軸部材２の長手方向Ｌ１の長さを変えることなく、外装部材３の長手方向Ｌ２の長さを自由に変更することが可能となる。すなわち、一般的に、シート材Ｐ（図５参照）の紙幅が広い（例えば、Ａ０）場合には、外装部材の長手方向の長さが長いものが必要となり、シート材Ｐ（図５参照）の紙幅が狭い（例えば、Ａ４）場合には、外装部材の長手方向の長さが短いものが必要となる。そのため、従来においては、軸部材１０１の他端部１０１ｂが軸受部の役割を担っていることから、外装部材１０３の長手方向の長さＬ１１に合わせて、軸部材１０１の長手方向の長さＬ１０も変更しなければならず、もって、部品の共通化を図ることがますます困難であるという問題があった。しかしながら、本実施形態のように、外装部材３の他端部３ｃに軸受部３ｅを一体的に突出して設けるようにしておけば、外装部材３の長手方向の長さＬ２を変更しても、軸部材２の長手方向の長さＬ１は変更する必要がないため、シート材Ｐ（図５参照）の様々な紙幅に対応すべく、外装部材３の長手方向Ｌ２の長さを自由に変更したとしても、単量差を極めて少なく（例えば、５ｇ以内）することが可能となる。それゆえ、外装部材３の他端部３ｃに軸受部３ｅを一体的に突出して設けるようにしておけば、シート材Ｐ（図５参照）の様々な紙幅に対応すべく、軸部材２の長手方向Ｌ１の長さを変えることなく、外装部材３の長手方向Ｌ２の長さを自由に変更することが可能となる。

　なお、本実施形態において示した構成はあくまで一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において種々の変形・変更が可能である。例えば、本実施形態においては、コイルバネ１０２が外装部材３の外方へ飛び出してしまう事態を低減させるために、リング状の係止部材１０５を設ける例を示したが、必要なければ、設けなくとも良い。

　また、本実施形態においては、外装部材３の周壁３ａの内周面３ａ１に段差部３ｄを形成し、軸部材２の他端部２ｂを当接させるようにしたが、それに限らず、軸部材２の他端部２ｂを当接させるものであれば、どのようなものであっても良い。

１　　　　トルクリミッタ
２　　　　軸部材
２ａ　　　（軸部材の）一端部
２ｂ　　　（軸部材の）他端部
３　　　　外装部材
３ｂ　　　（外装部材の）一端部
３ｃ　　　（外装部材の）他端部
３ｄ　　　段差部（当接部）
３ｅ　　　軸受部
ＳＤ　　　シート材供給装置

Claims

　軸部材と、
　前記軸部材に巻き付けられたバネと、
　前記バネが巻き付けられた状態の軸部材が内挿される中空の外装部材と、を有し、
　前記軸部材は、長手方向の長さが、前記外装部材の長手方向の長さより短くなるように形成され、前記外装部材に内挿された際、該軸部材の一端部が前記外装部材の一端部より突出され、該軸部材の他端部が前記外装部材内に没入され、
　前記外装部材の他端部には、軸受部が一体的に突出して設けられてなるトルクリミッタ。
　前記外装部材の内周には、前記軸部材の他端部が前記外装部材内に没入されるように、前記軸部材の他端部が当接される当接部が設けられてなる請求項１に記載のトルクリミッタ。