(57)【要約】【課題】コストを抑制したトルクリミッタを提供する。【解決手段】トルクリミッタは、一方向に延びる回転軸を中心に回転する第１の回転体と、前記回転軸を中心に回転する第２の回転体と、前記第１の回転体及び前記第２の回転体を前記回転軸に沿って互いに離れる方向へ付勢する付勢部材と、前記第１の回転体及び前記第２の回転体が互いに離れることを制限するとともに、前記第１の回転体及び前記第２の回転体が独立に回転することを制限する制限部と、を備える。【選択図】図１
2020090983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延びる回転軸を中心に回転する第１の回転体と、
前記回転軸を中心に回転する第２の回転体と、
前記第１の回転体及び前記第２の回転体を前記回転軸に沿って互いに離れる方向へ付勢する付勢部材と、
前記第１の回転体及び前記第２の回転体が互いに離れることを制限するとともに、前記第１の回転体及び前記第２の回転体が独立に回転することを制限する制限部と、を備える、
トルクリミッタ。
【請求項２】
前記制限部は、
前記第１の回転体に固定され、前記第１の回転体に向いた第１の面状部と、
前記第２の回転体に固定され、前記第１の面状部と対向して接する第２の面状部と、を含む、
請求項１に記載のトルクリミッタ。
【請求項３】
前記第１の面状部及び前記第２の面状部は、それぞれ凹凸形状を有する、
請求項２に記載のトルクリミッタ。
【請求項４】
前記制限部は、
前記第１の回転体に固定され、前記回転軸の周方向に沿った第３の面状部と、
前記第２の回転体に固定され、前記第３の面状部と対向して接する第４の面状部と、を含む、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。
【請求項５】
前記制限部は、
前記第１の回転体に固定され、前記第２の回転体に向かって突出し、前記回転軸に近づく方向へ先端が向いたフック部材と、
前記第２の回転体に固定され、前記第１の回転体に向かって突出し、前記フック部材と係合する傘状部材と、を含み、
前記フック部材は、前記第１の面状部を含み、
前記傘状部材は、前記第２の面状部を含む、
請求項２または請求項３に記載のトルクリミッタ。
【請求項６】
前記第２の面状部には、前記回転軸の周方向において前記フック部材と接することが可能な、前記第１の回転体に向かって突出する第１の凸部が形成される、
請求項５に記載のトルクリミッタ。
【請求項７】
前記付勢部材は、第１端と、前記回転軸から離れる方向へ突出する突出部が配置された第２端と、を有するコイルばねであり、
前記第１の回転体は、
前記コイルばねの前記第２端と接する第１の底部を有する第１の凹部を含み、
前記第２の回転体は、
前記第１の凹部と対向し、前記コイルばねの前記第１端と接する第２の底部を有する第２の凹部を含み、
前記第１の底部には、前記回転軸の周方向において前記突出部と接することが可能な、前記第２の凹部に向かって突出する第２の凸部が形成される、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、動力を伝達するトルクリミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車を組み合わせて回転軸の運動を一軸から他軸へ伝達する場合に、過剰な回転力が加えられたときに、回転力の伝達を防ぐトルクリミッタがある。このようなトルクリミッタは、たとえば特許文献１などに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２００３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のトルクリミッタでは、第１回転部材と第２回転部材との間に、径方向に延びる複数の腕部を有し、第１回転部材と一体となって回転する板ばねが配置される。板ばねの腕部には、凸部が形成される。また、第２回転部材には、凸部と対向する位置に凹部が形成される。板ばねの凸部が第２回転部材の凹部に弾性的に接触しており、この接触を介して第１回転部材と第２回転部材との間で回転力（トルク）が伝達される。また、第１回転部材と第２回転部材との間で伝達される回転力がしきい値を超えると、板ばねが第２回転部材に対して滑り、第１回転部材と第２回転部材との間で伝達される回転力が遮断される。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のトルクリミッタでは、板ばねの形状が複雑であるため、板ばねのコストが増大し、好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。
【０００７】
本発明の一の手段は、
一方向に延びる回転軸（Ａ１）を中心に回転する第１の回転体（１１、５１）と、
前記回転軸を中心に回転する第２の回転体（１２）と、
前記第１の回転体及び前記第２の回転体を前記回転軸に沿って互いに離れる方向へ付勢する付勢部材（１４、５４）と、
前記第１の回転体及び前記第２の回転体が互いに離れることを制限するとともに、前記第１の回転体及び前記第２の回転体が独立に回転することを制限する制限部（２１、４１、６１）と、を備える、
トルクリミッタである。
【０００８】
上記構成のトルクリミッタによれば、たとえばコイルばねのような簡易な構成の付勢部材を第１の回転体及び第２の回転体の付勢に用いることができるので、付勢部材のコストを低減することができる。また、第１の回転体及び第２の回転体が独立に回転することが制限されるため、第１の回転体及び第２の回転体が一体で回転し、第１の回転体と第２の回転体との間で回転力が伝達される構成とすることができる。そして、第１の回転体及び第２の回転体の独立な回転の制限を超えた場合に、第１の回転体及び第２の回転体が独立に回転し、第１の回転体と第２の回転体との間で伝達される回転力が遮断される構成にすることができる。
【０００９】
上記トルクリミッタにおいて、好ましくは、
前記制限部は、
前記第１の回転体に固定され、前記第１の回転体に向いた第１の面状部（２１Ａｃ、２１Ｂｃ）と、
前記第２の回転体に固定され、前記第１の面状部と対向して接する第２の面状部（４１ｃ）と、を含む。
【００１０】
上記構成のトルクリミッタによれば、第２の面状部が第１の面状部と対向して接する簡易な配置により、付勢部材によって互いに離れる方向に付勢された第１の回転体及び第２の回転体が分離することを防ぐ構成を実現することができる。さらに、第１の面状部と第２の面状部との間で摩擦力を生じさせることができるので、第１の回転体及び第２の回転体が独立に回転することを制限する構成を実現することができる。
【００１１】
上記トルクリミッタにおいて、好ましくは、
前記第１の面状部及び前記第２の面状部は、それぞれ凹凸形状を有する。
【００１２】
上記構成のトルクリミッタによれば、第１の面状部と第２の面状部との間で生じる摩擦力を増大させることができる。これにより、たとえば、第１の回転体と第２の回転体との間で伝達される回転力が遮断されるしきい値を大きくすることができる。
【００１３】
上記トルクリミッタにおいて、好ましくは、
前記制限部は、
前記第１の回転体に固定され、前記回転軸の周方向に沿った第３の面状部（２１Ａｄ、２１Ｂｄ）と、
前記第２の回転体に固定され、前記第３の面状部と対向して接する第４の面状部（４１ｄ）と、を含む。
【００１４】
上記構成のトルクリミッタによれば、第１の面状部と第２の面状部との間で生じる摩擦力に加えて、第３の面状部と第４の面状部との間でも摩擦力を生じさせることができる。これにより、たとえば、第１の回転体と第２の回転体との間で伝達される回転力が遮断されるしきい値をより大きくすることができる。
【００１５】
上記トルクリミッタにおいて、好ましくは、
前記制限部は、
前記第１の回転体に固定され、前記第２の回転体に向かって突出し、前記回転軸に近づく方向へ先端が向いたフック部材（２１Ａ、２１Ｂ）と、
前記第２の回転体に固定され、前記第１の回転体に向かって突出し、前記フック部材と係合する傘状部材（４１、６１）と、を含み、
前記フック部材は、前記第１の面状部を含み、
前記傘状部材は、前記第２の面状部を含む。
【００１６】
上記構成のトルクリミッタによれば、フック部材と傘状部材とが係合する状態において第１の面状部と第２の面状部とを当接させ、第１の面状部及び第２の面状部を制限部として良好に機能させることができる。
【００１７】
上記トルクリミッタにおいて、好ましくは、
前記第２の面状部には、前記回転軸の周方向において前記フック部材と接することが可能な、前記第１の回転体に向かって突出する第１の凸部（６１ｆ）が形成される。
【００１８】
上記構成のトルクリミッタによれば、第１の回転体とともに回転するフック部材が、第２の回転体とともに回転する第１の凸部と回転軸から離れた位置で接することで、第１の回転体及び第２の回転体が独立に回転することを制限することができる。これにより、たとえば、第１の回転体と第２の回転体との間で伝達される回転力が遮断されるしきい値をより大きくすることができる。また、たとえば、第１の回転体と第２の回転体との間で伝達される回転力が当該しきい値を超えた場合に、フック部材に第１の凸部を乗り越えさせることができるので、第１の回転体と第２の回転体との間で伝達される回転力を遮断することができる。
【００１９】
上記トルクリミッタにおいて、好ましくは、
前記付勢部材は、第１端と、前記回転軸から離れる方向へ突出する突出部（５４ａ）が配置された第２端と、を有するコイルばね（５４）であり、
前記第１の回転体（５１）は、
前記コイルばねの前記第２端と接する第１の底部（５１ｄ）を有する第１の凹部（５１ｂ）を含み、
前記第２の回転体は、
前記第１の凹部と対向し、前記コイルばねの前記第１端と接する第２の底部（１２ｄ）を有する第２の凹部（１２ｂ）を含み、
前記第１の底部には、前記回転軸の周方向において前記突出部と接することが可能な、前記第２の凹部に向かって突出する第２の凸部（５１ｆ）が形成される。
【００２０】
上記構成のトルクリミッタによれば、第２の回転体とともに回転するコイルばねの突出部が、第１の回転体とともに回転する第２の凸部と回転軸から離れた位置で接することで、第１の回転体及び第２の回転体が独立に回転することを制限することができる。これにより、たとえば、第１の回転体と第２の回転体との間で伝達される回転力が遮断されるしきい値をより大きくすることができる。また、たとえば、第１の回転体と第２の回転体との間で伝達される回転力が当該しきい値を超えた場合に、突出部に第２の凸部を乗り越えさせることができるので、第１の回転体と第２の回転体との間で伝達される回転力を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態の伝動装置の断面図である。
【図２】図２は、本実施形態のトルクリミッタの分解斜視面である。
【図３】図３は、実施形態の変形例１のトルクリミッタの分解斜視図である。
【図４】図４は、実施形態の変形例１のトルクリミッタの断面図である。
【図５】図５は、実施形態の変形例１のトルクリミッタの平面図である。
【図６】図６は、実施形態の変形例２のトルクリミッタの正面図である。
【図７】図７は、実施形態の変形例２のモータ側ギヤ及び傘状部材の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明のトルクリミッタは、回転軸を中心に回転する第１の回転体、及び当該回転軸を中心に回転する第２の回転体が、当該回転軸に沿って互いに離れる方向へ付勢される構成において、第１の回転体及び第２の回転体が互いに離れることを制限するとともに、第１の回転体及び第２の回転体が独立に回転することを制限する構成としている点を特徴のひとつとする。
【００２３】
本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．変形例
（１）変形例１
（２）変形例２
３．本実施形態の特徴
４．補足事項
【００２４】
＜１．実施形態＞
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の伝動装置の断面図である。各図面にはｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を示している。一方向に延びる回転軸Ａ１に平行な軸であって、ギヤ部材２ｂから見てギヤ部材２ａへ向いている軸を「ｚ軸」と定義する。ｚ軸に垂直な軸であって、フック部材２１Ｂから見てフック部材２１Ａへ向いている軸を「ｙ軸」と定義する。また、ｚ軸およびｙ軸の両方に垂直な軸を「ｘ軸」と定義する。ここでは、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、右手系の３次元の直交座標を形成する。以下、ｚ軸の矢印方向をｚ軸＋側、矢印とは逆方向をｚ軸−側と呼ぶことがあり、その他の軸についても同様である。
【００２５】
＜伝動装置１＞
図１に示されるように、本実施形態の伝動装置１は、トルクリミッタ２、本体５及び内部ギヤ３１を含んで構成される。本体５は、第１の支持部３、第２の支持部４、シャフト１３及びシャフト３３を含んで構成される。
【００２６】
＜本体５＞
第１の支持部３及び第２の支持部４は、シャフト１３及び３３を介して連結される。詳細には、第１の支持部３及び第２の支持部４には、それぞれ凹部３ａ及び凹部４ａが形成される。凹部３ａは、ｚ軸−側に開口する穴であり、ｚ軸に平行な回転軸Ａ１を中心とする円形の断面を有する。凹部４ａは、ｚ軸＋側に開口する穴であり、回転軸Ａ１を中心とする円形の断面を有する。つまり、凹部３ａ及び凹部４ａは、互いに向かい合うように開口し、回転軸Ａ１を共通の中心軸とする円柱状の穴である。
【００２７】
第１の支持部３及び第２の支持部４には、それぞれ凹部３ｂ及び凹部４ｂが形成される。凹部３ｂは、ｚ軸−側に開口する穴であり、ｚ軸に平行な回転軸Ａ２を中心とする円形の断面を有する。凹部４ｂは、ｚ軸＋側に開口する穴であり、回転軸Ａ２を中心とする円形の断面を有する。つまり、凹部３ｂ及び凹部４ｂは、互いに向かい合うように開口し、回転軸Ａ２を共通の中心軸とする円柱状の穴である。
【００２８】
シャフト１３は、回転軸Ａ１を中心軸とする円柱状の部材であり、凹部３ａに挿入される第１端と、凹部４ａに挿入される第２端と、を有する。本実施形態では、シャフト１３の第１端及び第２端は、それぞれ凹部３ａ及び凹部４ａに固定される。
【００２９】
シャフト３３は、回転軸Ａ２を中心軸とする円柱状の部材であり、凹部３ｂに挿入される第１端と、凹部４ｂに挿入される第２端と、を有する。本実施形態では、シャフト３３の第１端と凹部３ｂとの間において軸受が設けられる。また、シャフト３３の第２端と凹部４ｂとの間に軸受が設けられる。これにより、シャフト３３は、回転軸Ａ２の回りに回転自在に支持される。
【００３０】
＜内部ギヤ３１＞
内部ギヤ３１は、大径ギヤ３１ａ及び小径ギヤ３１ｂを含んで構成される。本実施形態では、内部ギヤ３１は、モータ側に設けられ、貫通孔３１ｃを有する。内部ギヤ３１は、たとえば、貫通孔３１ｃにシャフト３３が圧入されることで、回転軸Ａ２を回転軸として回転自在となる。大径ギヤ３１ａ及び小径ギヤ３１ｂは、平歯車であり、たとえば一体で形成される。大径ギヤ３１ａ及び小径ギヤ３１ｂは、ｚ軸−側からｚ軸＋側に向かって、ｚ軸と平行にこの順番で並ぶ。大径ギヤ３１ａは、小径ギヤ３１ｂの外径より大きい外径を有し、たとえば、モータの駆動軸に固定された平歯車（図示しない）とかみ合うことが可能である。
【００３１】
＜トルクリミッタ２＞
図２は、本実施形態のトルクリミッタの分解斜視面である。図１及び図２に示されるように、トルクリミッタ２は、ギヤ部材２ａ及びギヤ部材２ｂならびにコイルばね１４を含んで構成される。本実施形態では、トルクリミッタ２は、出力側に設けられ、回転軸Ａ１についての回転力を内部ギヤ３１から受けて、受けた回転力を外部へ伝達する。ここで、回転軸Ａ１の方向を軸方向と定義する。軸方向に対して垂直な方向であって、中心軸から離れる方向を径方向と定義する。回転軸Ａ１を中心とする回転方向を周方向と定義する。
【００３２】
＜ギヤ部材２ｂ＞
ギヤ部材２ｂは、モータ側ギヤ１２及び傘状部材４１を含んで構成される。本実施形態では、モータ側ギヤ１２及び傘状部材４１は、樹脂または金属によって一体で形成され、ｚ軸−側からｚ軸＋側に向かって、ｚ軸と平行にこの順番で並ぶ。
【００３３】
ギヤ部材２ｂは、軸方向に平行な貫通孔１２ａを有する（図１参照）。貫通孔１２ａは、縮径部１２ｃと、縮径部１２ｃに対してｚ軸＋側に位置する拡径部１２ｂと、を含む。縮径部１２ｃは、シャフト１３の径より若干大きい径を有し、回転軸Ａ１を中心軸とする円柱形状を有する。これにより、ギヤ部材２ｂは、シャフト１３に対して回転自在となる。拡径部１２ｂは、縮径部１２ｃの径より大きい径を有し、回転軸Ａ１を中心軸とする円柱形状を有する。貫通孔１２ａの壁面には、拡径部１２ｂと縮径部１２ｃとの境界となる、ｚ軸＋側に向いた円環状の段差部１２ｄが形成される。拡径部１２ｂ及び段差部１２ｄは、それぞれ本発明でいう「第２の凹部」及び「第２の底部」の一具体例である。
【００３４】
＜モータ側ギヤ１２＞
モータ側ギヤ１２は、回転軸Ａ１を中心に回転する。本実施形態では、モータ側ギヤ１２は、平歯車であり、回転軸Ａ１を中心軸とする略円筒形状を有する。モータ側ギヤ１２の外周面には、径方向外側へ突出する複数の歯が形成される。モータ側ギヤ１２の歯は、内部ギヤ３１の小径ギヤ３１ｂの歯とかみ合う。モータ側ギヤ１２は、回転軸Ａ１についての回転力を内部ギヤ３１から受けることで、傘状部材４１とともに回転軸Ａ１の回りを回転する。モータ側ギヤ１２は、ｚ軸−側に向いた第１の側面と、ｚ軸＋側に向いた第２の側面（以下、対向面１２ｅと称することがある。）と、を有する。モータ側ギヤ１２は、本発明でいう「第２の回転体」の一具体例である。
【００３５】
＜傘状部材４１＞
傘状部材４１は、モータ側ギヤ１２に固定され、出力側ギヤ１１に向かって突出する。本実施形態では、傘状部材４１は、突出部４１ａ、外向部４１ｂ及びテーパー部４１ｅを含んで構成される（図２参照）。突出部４１ａは、モータ側ギヤ１２の対向面１２ｅからｚ軸＋側へ突出する円筒形状の部材である。傘状部材４１は、本発明でいう「制限部」の一具体例である。
【００３６】
外向部４１ｂは、突出部４１ａのｚ軸＋側で突出部４１ａと連続し、突出部４１ａの外径より大きい外径を有する円筒形状の部材である。以下、外向部４１ｂのｚ軸−側の面を、垂直面４１ｃと称することがある。外向部４１ｂの周方向に沿った外周面を、外周面４１ｄと称することがある。垂直面４１ｃは、軸方向に垂直であり、モータ側ギヤ１２に向いた円環形状を有する。垂直面４１ｃは、凹凸形状を有する。本実施形態では、たとえばブラスト処理が垂直面４１ｃに施されることで、垂直面４１ｃに凹凸が形成される。垂直面４１ｃ及び外周面４１ｄは、それぞれ本発明でいう「第２の面状部」及び「第４の面状部」の一具体例である。
【００３７】
テーパー部４１ｅは、外向部４１ｂのｚ軸＋側で外向部４１ｂと連続する。テーパー部４１ｅは、ｚ軸−側において外向部４１ｂの外径と同じ外径を有し、回転軸Ａ２を中心軸としてｚ軸＋側に向かって縮径するテーパー形状を有する。
【００３８】
＜ギヤ部材２ａ＞
ギヤ部材２ａは、出力側ギヤ１１ならびにフック部材２１Ａ及び２１Ｂを含んで構成される。以下、フック部材２１Ａ及び２１Ｂの各々を、フック部材２１と称することがある。本実施形態では、出力側ギヤ１１及びフック部材２１は、樹脂または金属によって一体で形成される。
【００３９】
ギヤ部材２ａは、軸方向に平行な貫通孔１１ａを有する（図１参照）。貫通孔１１ａは、縮径部１１ｃと、縮径部１１ｃに対してｚ軸−側に位置する拡径部１１ｂと、を含む。縮径部１１ｃは、シャフト１３の径より若干大きい径を有し、回転軸Ａ１を中心軸とする円柱形状を有する。これにより、ギヤ部材２ａは、シャフト１３に対して回転自在となる。拡径部１１ｂは、縮径部１１ｃの径より大きい径を有し、回転軸Ａ１を中心軸とする円柱形状を有する。貫通孔１１ａの壁面には、拡径部１１ｂと縮径部１１ｃとの境界となる、ｚ軸−側に向いた円環状の段差部１１ｄが形成される。拡径部１１ｂ及び段差部１１ｄは、それぞれ本発明でいう「第１の凹部」及び「第１の底部」の一具体例である。
【００４０】
＜出力側ギヤ１１＞
出力側ギヤ１１は、回転軸Ａ１を中心に回転する。本実施形態では、出力側ギヤ１１は、モータ側ギヤ１２の外径より小さい外径を有する平歯車であり、回転軸Ａ１を中心軸とする略円筒形状を有する。出力側ギヤ１１の外周面には、径方向外側へ突出する複数の歯が形成される。出力側ギヤ１１の歯は、たとえば、駆動対象物の被駆動軸に固定された平歯車（図示しない）とかみ合うことが可能である。出力側ギヤ１１は、ｚ軸−側に向き、モータ側ギヤ１２の対向面１２ｅと対向する第１の側面（以下、対向面１１ｅと称することがある。）と、ｚ軸＋側に向いた第２の側面と、を有する。出力側ギヤ１１は、本発明でいう「第１の回転体」の一具体例である。
【００４１】
＜フック部材２１＞
フック部材２１は、出力側ギヤ１１に固定され、傘状部材４１と係合する部材であり、モータ側ギヤ１２に向かって突出し、軸方向に近づく方向へ先端が向く。本実施形態では、フック部材２１Ａ及び２１Ｂは、出力側ギヤ１１の対向面１１ｅにおいて、周方向に等間隔に配置される。言い換えると、フック部材２１Ａ及び２１Ｂは、出力側ギヤ１１の対向面１１ｅにおいて、貫通孔１１ａを挟んで互いに対向するように配置される。フック部材２１は、本発明でいう「制限部」の一具体例である。
【００４２】
＜フック部材２１Ａ＞
フック部材２１Ａは、突出部２１Ａａ及び先端部２１Ａｂを含んで構成される（図２参照）。突出部２１Ａａは、出力側ギヤ１１の対向面１１ｅからｚ軸−側へ突出する略直方体の部材であり、回転軸Ａ１に平行な平面であって回転軸Ａ１へ向いた平行面２１Ａｄを有する。なお、平行面２１Ａｄは、周方向に沿い、回転軸Ａ１に平行な曲面であってもよい。平行面２１Ａｄは、本発明でいう「第３の面状部」の一具体例である。
【００４３】
先端部２１Ａｂは、突出部２１Ａａのｚ軸−側の端部から回転軸Ａ１へ向かって延びる略直方体の部材であり、回転軸Ａ１に垂直な平面であって出力側ギヤ１１の対向面１１ｅへ向いた垂直面２１Ａｃを有する。垂直面２１Ａｃは、凹凸形状を有する。本実施形態では、たとえばブラスト処理が垂直面２１Ａｃに施されることで、垂直面２１Ａｃに凹凸が形成される。垂直面２１Ａｃと対向面１１ｅとの間の距離は、傘状部材４１の外向部４１ｂの軸方向の厚みとテーパー部４１ｅの軸方向の厚みとの合計より大きい。先端部２１Ａｂのｚ軸−側の面と先端部２１Ａｂのｙ軸−側の面すなわち回転軸Ａ１側の面とで形成される角には、ｚ軸−側からｚ軸＋側に向かって回転軸Ａ１に近づく略平坦な面である面取り部２１Ａｅが形成される。垂直面２１Ａｃは、本発明でいう「第１の面状部」の一具体例である。
【００４４】
＜フック部材２１Ｂ＞
フック部材２１Ｂは、突出部２１Ｂａ及び先端部２１Ｂｂを含んで構成される（図２参照）。突出部２１Ｂａは、出力側ギヤ１１の対向面１１ｅからｚ軸−側へ突出する略直方体の部材である。突出部２１Ｂａは、平行面２１Ａｄと対向し、回転軸Ａ１に平行な平面であって回転軸Ａ１へ向いた平行面２１Ｂｄを有する。平行面２１Ｂｄと平行面２１Ａｄとの間の距離は、傘状部材４１の外向部４１ｂの外径より若干小さい。なお、平行面２１Ｂｄは、周方向に沿い、回転軸Ａ１に平行な曲面であってもよい。平行面２１Ｂｄは、本発明でいう「第３の面状部」の一具体例である。
【００４５】
先端部２１Ｂｂは、突出部２１Ｂａのｚ軸−側の端部から回転軸Ａ１へ向かって延びる略直方体の部材であり、回転軸Ａ１に垂直な平面であって出力側ギヤ１１の対向面１１ｅへ向いた垂直面２１Ｂｃを有する。垂直面２１Ｂｃは、凹凸形状を有する。本実施形態では、たとえばブラスト処理が垂直面２１Ｂｃに施されることで、垂直面２１Ｂｃに凹凸が形成される。垂直面２１Ｂｃの軸方向の位置は、垂直面２１Ａｃの軸方向の位置と略同じである。先端部２１Ｂｂのｚ軸−側の面と先端部２１Ｂｂのｙ軸＋側の面すなわち回転軸Ａ１側の面とで形成される角には、ｚ軸−側からｚ軸＋側に向かって回転軸Ａ１に近づく略平坦な面である面取り部２１Ｂｅが形成される。垂直面２１Ｂｃは、本発明でいう「第１の面状部」の一具体例である。
【００４６】
＜コイルばね１４＞
コイルばね１４は、ｚ軸−側の第１端と、ｚ軸＋側の第２端と、を有する。コイルばね１４の外径は、貫通孔１１ａの拡径部１１ｂの径より小さく、貫通孔１２ａの拡径部１２ｂの径より小さい。コイルばね１４の内径は、貫通孔１１ａの縮径部１１ｃの径より大きく、貫通孔１２ａの縮径部１２ｃの径より大きい。コイルばね１４は、本発明でいう「付勢部材」の一具体例である。
【００４７】
コイルばね１４は、出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２を回転軸に沿って互いに離れる方向へ付勢する。本実施形態では、たとえば、トルクリミッタ２の組み立て時において、コイルばね１４は、圧縮されない状態で、第１端及び第２端がそれぞれ貫通孔１２ａの段差部１２ｄ及び貫通孔１１ａの段差部１１ｄに当接する。ギヤ部材２ａ及びギヤ部材２ｂを互いに近づけることで、コイルばね１４が圧縮され、コイルばね１４は、ギヤ部材２ａ及びギヤ部材２ｂを軸方向に沿って互いに離れる方向へ付勢する。
【００４８】
ギヤ部材２ａ及びギヤ部材２ｂをさらに近づけると、傘状部材４１のテーパー部４１ｅの外周面とフック部材２１Ａの面取り部２１Ａｅ及びフック部材２１Ｂの面取り部２１Ｂｅとが当接し、先端部２１Ａｂ及び２１Ｂｂが互いに離れるように突出部２１Ａａ及び２１Ｂａが弾性変形する。これにより、先端部２１Ａｂと２１Ｂｂとの間の距離が拡大し、外向部４１ｂ及びテーパー部４１ｅが、垂直面２１Ａｃ及び２１Ｂｃと対向面１１ｅとの間に形成される空間に進入可能となる。そして、外向部４１ｂ及びテーパー部４１ｅが当該空間に完全に進入すると、弾性変形した突出部２１Ａａ及び２１Ｂａが元の形状に戻り、外向部４１ｂ及びテーパー部４１ｅは、当該空間に収容される。この状態で、傘状部材４１とフック部材２１とは、係合する。
【００４９】
この際、傘状部材４１及びフック部材２１は、出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２が互いに離れることを制限する。詳細には、フック部材２１Ａの垂直面２１Ａｃ及びフック部材２１Ｂの垂直面２１Ｂｃは、コイルばね１４の付勢によって傘状部材４１の垂直面４１ｃと対向して当接し、出力側ギヤ１１とモータ側ギヤ１２とが分離することを防止する。
【００５０】
また、傘状部材４１及びフック部材２１は、出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２が独立に回転することを制限する。詳細には、フック部材２１Ａの平行面２１Ａｄとフック部材２１Ｂの平行面２１Ｂｄとの間の距離が、傘状部材４１の外向部４１ｂの外径より若干小さいため、平行面２１Ａｄ及び２１Ｂｄが、外向部４１ｂの外周面４１ｄと対向して当接する。
【００５１】
以下、垂直面２１Ａｃと垂直面４１ｃとが当接する面を、第１の摩擦面と定義する。垂直面２１Ｂｃと垂直面４１ｃとが当接する面を、第２の摩擦面と定義する。平行面２１Ａｄと外周面４１ｄとが当接する面を、第３の摩擦面と定義する。平行面２１Ｂｄと外周面４１ｄとが当接する面を、第４の摩擦面と定義する。
【００５２】
たとえば、モータ側ギヤ１２に回転力が加わる場合、第１の摩擦面〜第４の摩擦面において静止摩擦力が発生し、モータ側ギヤ１２から出力側ギヤ１１へ回転力が伝達される。これにより、出力側ギヤ１１は、モータ側ギヤ１２と一体となって回転する。
【００５３】
また、たとえば、所定の回転力より大きい回転力、具体的には、第１の摩擦面〜第４の摩擦面における最大静止摩擦力を越えるような回転力が出力側ギヤ１１に加わる場合、第１の摩擦面〜第４の摩擦面において滑りが発生する。これにより、出力側ギヤ１１からモータ側ギヤ１２への過剰な回転力の伝達を抑制することができるので、歯車の破損を抑制することができる。
【００５４】
＜２．変形例＞
次に、本発明の実施形態の変形例について説明する。以下の説明では、実施形態との相違点について説明し、実施形態と共通な部分については説明を省略する。
【００５５】
＜（１）変形例１＞
図３は、実施形態の変形例１のトルクリミッタの分解斜視図である。図４は、実施形態の変形例１のトルクリミッタの断面図である。図５は、実施形態の変形例１のトルクリミッタの平面図である。なお、図３〜図５では、ギヤ部材２ｂを図示していない。実施形態の変形例１は、実施形態と比較して、出力側ギヤ５１における孔の形状及びコイルばねの形状が異なっている。
【００５６】
＜トルクリミッタ６＞
図３〜図５に示されるように、実施形態の変形例１のトルクリミッタ６は、実施形態のトルクリミッタ２（図１及び図２参照）と比較して、ギヤ部材２ａ及びコイルばね１４の代わりに、ギヤ部材６ａ及びコイルばね５４をそれぞれ含んで構成される。
【００５７】
＜コイルばね５４＞
コイルばね５４は、ｚ軸−側の第１端と、回転軸Ａ１から離れる方向へ突出する突出部５４ａが配置された、ｚ軸＋側の第２端と、を有する。詳細には、コイルばね５４は、コイル部５４ｂと、突出部５４ａと、を含んで構成される。コイル部５４ｂは、ばねの本体であり、回転軸Ａ１を中心軸とし、シャフト１３が挿通される円筒形状を有する。突出部５４ａは、コイル部５４ｂのｚ軸＋側の端部から径方向外側へ突出する棒状の部材である。
【００５８】
＜ギヤ部材６ａ＞
ギヤ部材６ａは、出力側ギヤ５１ならびにフック部材２１Ａ及び２１Ｂを含んで構成される。本実施形態では、出力側ギヤ５１及びフック部材２１は、樹脂または金属によって一体で形成される。出力側ギヤ５１は、本発明でいう「第１の回転体」の一具体例である。
【００５９】
ギヤ部材６ａでは、貫通孔１１ａは、縮径部１１ｃと、縮径部１１ｃに対してｚ軸−側に位置する拡径部５１ｂと、を含む（図４参照）。拡径部５１ｂは、コイルばね５４の突出部５４ａの先端と回転軸Ａ１との間の距離の２倍より大きい径を有し、回転軸Ａ１を中心軸とする円柱形状を有する。貫通孔１１ａの壁面には、拡径部５１ｂと縮径部１１ｃとの境界となる、ｚ軸−側に向いた円環状の段差部５１ｄが形成される。拡径部５１ｂ及び段差部５１ｄは、それぞれ本発明でいう「第１の凹部」及び「第１の底部」の一具体例である。
【００６０】
段差部５１ｄには、周方向においてコイルばね５４の突出部５４ａと接することが可能な、ギヤ部材２ｂの貫通孔１２ａに向かって突出する凸部５１ｆが形成される。本実施形態では、段差部５１ｄには、ｚ軸−側へ向かって略半球状に突出する８つの凸部５１ｆが、周方向に等間隔に配置される。なお、凸部５１ｆの個数は、７つ以下でもよいし、９つ以上でもよい。凸部５１ｆは、本発明でいう「第２の凸部」の一具体例である。
【００６１】
本実施形態では、８つの凸部５１ｆのうちの１つの凸部５１ｆが、突出部５４ａと当接する。このため、たとえば、モータ側ギヤ１２に回転力が加わる場合、第１の摩擦面〜第４の摩擦面における摩擦力に基づく回転力の伝達に加えて、コイル部５４ｂ、突出部５４ａ及び凸部５１ｆを介してモータ側ギヤ１２から出力側ギヤ１１へ回転力が伝達される。これにより、実施形態のトルクリミッタ２と比べて、大きい回転力をモータ側ギヤ１２から出力側ギヤ１１へ伝達することができる。
【００６２】
また、たとえば、所定の回転力より大きい回転力が出力側ギヤ５１に加わる場合、第１の摩擦面〜第４の摩擦面において滑りが発生するとともに、コイルばね５４の突出部５４ａが凸部５１ｆを乗り越える。これにより、出力側ギヤ５１からモータ側ギヤ１２への過剰な回転力の伝達を抑制することができるので、歯車の破損を抑制することができる。
【００６３】
＜（２）変形例２＞
図６は、実施形態の変形例２のトルクリミッタの正面図である。図７は、実施形態の変形例２のモータ側ギヤ及び傘状部材の正面図である。実施形態の変形例２は、実施形態と比較して、傘状部材の形状が異なっている。
【００６４】
＜トルクリミッタ７＞
図６及び図７に示されるように、実施形態の変形例２のトルクリミッタ７は、実施形態のトルクリミッタ２（図１及び図２参照）と比較して、ギヤ部材２ｂの代わりに、ギヤ部材７ｂを含んで構成される。
【００６５】
＜ギヤ部材７ｂ＞
ギヤ部材７ｂは、モータ側ギヤ１２及び傘状部材６１を含んで構成される。
【００６６】
＜傘状部材６１＞
傘状部材６１は、突出部４１ａ、外向部４１ｂ、テーパー部４１ｅ及び４つの凸部６１ｆを含んで構成される。傘状部材６１は、本発明でいう「制限部」の一具体例である。
【００６７】
外向部４１ｂの垂直面４１ｃには、周方向においてフック部材２１と接することが可能な、出力側ギヤ１１に向かって突出する凸部６１ｆが形成される。本実施形態では、垂直面４１ｃには、４つの凸部６１ｆが、周方向に等間隔に配置される。凸部６１ｆは、ｚ軸−側へ向かって突出するアーチ状の断面を有し、突出部４１ａから径方向外側に向かって外向部４１ｂの外周面４１ｄまで延びる。なお、凸部６１ｆの個数は、３つ以下でもよいし、５つ以上でもよい。凸部６１ｆは、本発明でいう「第１の凸部」の一具体例である。
【００６８】
本実施形態では、４つの凸部６１ｆのうちの対角線上に位置する２つの凸部６１ｆが、それぞれフック部材２１Ａ及び２１Ｂと当接する。このため、たとえば、モータ側ギヤ１２に回転力が加わる場合、第１の摩擦面〜第４の摩擦面における摩擦力に基づく回転力の伝達に加えて、凸部６１ｆ及びフック部材２１を介してモータ側ギヤ１２から出力側ギヤ１１へ回転力が伝達される。これにより、実施形態のトルクリミッタ２と比べて、大きい回転力をモータ側ギヤ１２から出力側ギヤ１１へ伝達することができる。
【００６９】
また、たとえば、所定の回転力より大きい回転力が出力側ギヤ１１に加わる場合、第１の摩擦面〜第４の摩擦面において滑りが発生するとともに、フック部材２１Ａの先端部２１Ａｂ及びフック部材２１Ｂの先端部２１Ｂｂの各々が凸部６１ｆを乗り越える。これにより、出力側ギヤ１１からモータ側ギヤ１２への過剰な回転力の伝達を抑制することができるので、歯車の破損を抑制することができる。
【００７０】
＜３．本実施形態の特徴＞
上記構成のトルクリミッタによれば、コイルばね１４のような簡易な構成の付勢部材を出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２の付勢に用いることができるので、付勢部材のコストを低減することができる。また、出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２が独立に回転することが制限されるため、出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２が一体で回転し、出力側ギヤ１１とモータ側ギヤ１２との間で回転力が伝達される構成とすることができる。そして、出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２の独立な回転の制限を超えた場合に、出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２が独立に回転し、出力側ギヤ１１とモータ側ギヤ１２との間で伝達される回転力が遮断される構成にすることができる。
【００７１】
上記構成のトルクリミッタでは、出力側ギヤ１１に向いた垂直面２１Ａｃ及び２１Ｂｃが、出力側ギヤ１１に固定され、垂直面２１Ａｃ及び２１Ｂｃと対向して接する垂直面４１ｃが、モータ側ギヤ１２に固定される。これにより、垂直面４１ｃが垂直面２１Ａｃ及び２１Ｂｃと対向して接する簡易な配置により、コイルばね１４によって互いに離れる方向に付勢された出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２が分離することを防ぐ構成を実現することができる。さらに、垂直面２１Ａｃ及び２１Ｂｃと垂直面４１ｃとの間で摩擦力を生じさせることができるので、出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２が独立に回転することを制限する構成を実現することができる。
【００７２】
上記構成のトルクリミッタでは、垂直面２１Ａｃ及び２１Ｂｃが、凹凸形状を有し、垂直面４１ｃが、凹凸形状を有するため、垂直面２１Ａｃ及び２１Ｂｃと垂直面４１ｃとの間で生じる摩擦力を増大させることができる。これにより、たとえば、出力側ギヤ１１とモータ側ギヤ１２との間で伝達される回転力が遮断されるしきい値を大きくすることができる。
【００７３】
上記構成のトルクリミッタでは、平行面２１Ａｄ及び２１Ｂｄが、出力側ギヤ１１に固定され、回転軸Ａ１の周方向に沿い、外周面４１ｄが、モータ側ギヤ１２に固定され、平行面２１Ａｄ及び２１Ｂｄと対向して接する。これにより、垂直面２１Ａｃ及び２１Ｂｃと垂直面４１ｃとの間で生じる摩擦力に加えて、平行面２１Ａｄ及び２１Ｂｄと外周面４１ｄとの間でも摩擦力を生じさせることができるので、たとえば、出力側ギヤ１１とモータ側ギヤ１２との間で伝達される回転力が遮断されるしきい値をより大きくすることができる。
【００７４】
上記構成のトルクリミッタでは、フック部材２１Ａ及び２１Ｂが、出力側ギヤ１１に固定され、モータ側ギヤ１２に向かって突出し、回転軸Ａ１に先端が向き、傘状部材４１が、モータ側ギヤ１２に固定され、出力側ギヤ１１に向かって突出し、フック部材２１Ａ及び２１Ｂと係合する。そして、フック部材２１Ａ及び２１Ｂが、それぞれ垂直面２１Ａｃ及び２１Ｂｃを含み、傘状部材４１が、垂直面４１ｃを含むため、フック部材２１Ａ及び２１Ｂと傘状部材４１とが係合する状態において垂直面２１Ａｃ及び２１Ｂｃと垂直面４１ｃとが当接し、垂直面２１Ａｃ及び２１Ｂｃならびに垂直面４１ｃを制限部として良好に機能させることができる。
【００７５】
上記の変形例２のトルクリミッタでは、垂直面４１ｃには、周方向においてフック部材２１と接することが可能な、出力側ギヤ１１に向かって突出する凸部６１ｆが形成される。出力側ギヤ１１とともに回転するフック部材２１が、モータ側ギヤ１２とともに回転する凸部６１ｆと回転軸Ａ１から離れた位置で接することで、出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２が独立に回転することを制限することができる。これにより、たとえば、出力側ギヤ１１とモータ側ギヤ１２との間で伝達される回転力が遮断されるしきい値をより大きくすることができる。また、たとえば、出力側ギヤ１１とモータ側ギヤ１２との間で伝達される回転力が当該しきい値を超えた場合に、フック部材２１に凸部６１ｆを乗り越えさせることができるので、出力側ギヤ１１とモータ側ギヤ１２との間で伝達される回転力を遮断することができる。
【００７６】
上記の変形例１のトルクリミッタでは、コイルばね５４が、第１端と、回転軸Ａ１から離れる方向へ突出する突出部５４ａが配置された第２端と、を有し、段差部５１ｄには、周方向において突出部５４ａと接することが可能な、貫通孔１２ａに向かって突出する凸部５１ｆが形成される。モータ側ギヤ１２とともに回転するコイルばね５４の突出部５４ａが、出力側ギヤ１１とともに回転する凸部５１ｆと回転軸Ａ１から離れた位置で接することで、出力側ギヤ１１及びモータ側ギヤ１２が独立に回転することを制限することができる。これにより、たとえば、出力側ギヤ１１とモータ側ギヤ１２との間で伝達される回転力が遮断されるしきい値をより大きくすることができる。また、たとえば、出力側ギヤ１１とモータ側ギヤ１２との間で伝達される回転力が当該しきい値を超えた場合に、突出部５４ａに凸部５１ｆを乗り越えさせることができるので、出力側ギヤ１１とモータ側ギヤ１２との間で伝達される回転力を遮断することができる。
【００７７】
＜４．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
【００７８】
本実施形態のトルクリミッタでは、出力側ギヤ１１が「第１の回転体」の一具体例である構成について説明したが、滑車などが「第１の回転体」の一具体例となる構成であってもよい。また、モータ側ギヤ１２が「第２の回転体」の一具体例である構成について説明したが、滑車などが「第２の回転体」の一具体例となる構成であってもよい。
【００７９】
また、本実施形態のトルクリミッタでは、コイルばね１４、５４が「付勢部材」の一具体例である構成について説明したが、板ばねなどの他の種類のばねが「付勢部材」の一具体例となる構成であってもよい。
【００８０】
また、本実施形態のトルクリミッタでは、フック部材２１が、出力側ギヤ１１の対向面１１ｅに２つ配置される構成について説明したが、フック部材２１は、対向面１１ｅに１つまたは３つ以上配置される構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、歯車を組み合わせて回転軸の運動を一軸から他軸へ伝達する伝動装置におけるトルクリミッタとして好適に利用される。
【符号の説明】
【００８２】
１…伝動装置
２…トルクリミッタ
２ａ、２ｂ…ギヤ部材
３…第１の支持部
３ａ、３ｂ…凹部
４…第２の支持部
４ａ、４ｂ…凹部
５…本体
６、７…トルクリミッタ
６ａ、７ｂ…ギヤ部材
１１…出力側ギヤ
１１ａ…貫通孔
１１ｂ…拡径部
１１ｃ…縮径部
１１ｄ…段差部
１１ｅ…対向面
１２…モータ側ギヤ
１２ａ…貫通孔
１２ｂ…拡径部
１２ｃ…縮径部
１２ｄ…段差部
１２ｅ…対向面
１３…シャフト
１４…コイルばね
２１Ａ、２１Ｂ…フック部材
２１Ａａ、２１Ｂａ…突出部
２１Ａｂ、２１Ｂｂ…先端部
２１Ａｃ、２１Ｂｃ…垂直面
２１Ａｄ、２１Ｂｄ…平行面
２１Ａｅ、２１Ｂｅ…面取り部
３１…内部ギヤ
３１ａ…大径ギヤ
３１ｂ…小径ギヤ
３１ｃ…貫通孔
３３…シャフト
４１…傘状部材
４１ａ…突出部
４１ｂ…外向部
４１ｃ…垂直面
４１ｄ…外周面
４１ｅ…テーパー部
５１…出力側ギヤ
５１ｂ…拡径部
５１ｄ…段差部
５１ｆ…凸部
５４…コイルばね
５４ａ…突出部
５４ｂ…コイル部
６１…傘状部材
６１ｆ…凸部
【図１】
2020090983.tif 000003
【図２】
2020090983.tif 000004
【図３】
2020090983.tif 000005
【図４】
2020090983.tif 000006
【図５】
2020090983.tif 000007
【図６】
2020090983.tif 000008
【図７】
2020090983.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月15日(2019.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０９８６９号公報