(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同軸でスラスト方向に配設された第１の内輪と第２の内輪と，これら第１の内輪と第２の内輪の外周を包括する外輪と，前記第１の内輪の外周に巻かれている第１のコイルバネと，前記第２の内輪の外周に巻かれている第２のコイルバネとを備える双方向トルクリミッタにおいて，
前記外輪の一端は前記第２の内輪に嵌合されており，
前記第１，第２のコイルバネを連結する円筒状保持器が前記第１，第２のコイルバネを包括するように前記外輪と前記第１，第２のコイルバネとの間に備えられ，
前記第１，第２のコイルバネのそれぞれはいずれかの一端に外周方向に起立するフック部を備えており，
前記円筒状保持器は前記第１のコイルバネの前記フック部と前記第２のコイルバネの前記フック部とがそれぞれ係止される別々のスリットを有し，
これらスリットは前記円筒状保持器の両端からその長さ方向に対して互いに逆に延びるように形成され，
いずれかの方向の回転力が前記第１の内輪に加わるとき，同方向に前記円筒状保持器も回転することにより，前記第１，第２のコイルバネの内の一方が締まり，他方が緩むことを特徴とするトルクリミッタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は双方向トルクリミッタに関するものであり，特にプリンタや複写機等の給紙の経路に用いられる双方向トルクリミッタに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来の双方向トルクリミッタとしては，例えば特開平４−３０７１２９号公報に開示されている構造のものがある。すなわち２つのハブを巻き締める一連の外側コイルスプリングと，一方のハブに一端が回り止めされ，このハブを支持する軸を巻き締める内側コイルスプリングとを備え，他方のハブと軸との間に作用したトルクが，外側コイルスプリングと内側コイルスプリングとのうちの一方を巻き締める方向であれば，他方ではコイルを開く方向となるように双方のコイルが巻回されている。これにより，軸６とハブ２との間に作用するトルクの方向がいずれであってもどちらか一方のコイルを開く方向に作用し，一定以上トルク値で摺動が可能となる。
【０００３】
しかしながら，このような従来の双方向トルクリミッタにあっては，コイルスプリングがラジアル方向に二重巻きのため，双方向トルクリミッタとしての外径が大きくなる問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，トルクリミッタにおいて，トルク容量に比較して容積を小さくして，トルクリプルを小さくし，寿命を長くすることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は，この課題を解決するため，互いに同軸でスラスト方向に配設された第１の内輪と第２の内輪と，これら第１の内輪と第２の内輪の外周を包括する外輪と，前記第１の内輪の外周に巻かれている第１のコイルバネと，前記第２の内輪の外周に巻かれている第２のコイルバネとを備える双方向トルクリミッタにおいて，前記外輪の一端は前記第２の内輪に嵌合されており，前記第１，第２のコイルバネを連結する円筒状保持器が前記第１，第２のコイルバネを包括するように前記外輪と前記第１，第２のコイルバネとの間に備えられ，前記第１，第２のコイルバネのそれぞれはいずれかの一端に外周方向に起立するフック部を備えており，前記円筒状保持器は前記第１のコイルバネの前記フック部と前記第２のコイルバネの前記フック部とがそれぞれ係止される別々のスリットを有し，これらスリットは前記円筒状保持器の両端からその長さ方向に対して互いに逆に延びるように形成され，いずれかの方向の回転力が前記第１の内輪に加わるとき，同方向に前記円筒状保持器も回転することにより，前記第１，第２のコイルバネの内の一方が締まり，他方が緩むことを特徴とするトルクリミッタを提案する。
【００１０】
【実施例】
図１により，本発明にかかる双方向トルクリミッタの実施例を説明する。同図において，１は外輪，２は内輪，３，４はコイルスプリング（右巻き），５は保持器，６，７はコイルスプリング（左巻き），８は内輪，９はふた，10は双方向トルクリミッタである。内輪８の中心には図示しないシャフトが挿入されて，そのシャフトと外輪１との間で，一定トルク以上のときに双方向に摺動可能となるものである。
【００１１】
図２は各構成部品の詳細な図解であり，以下詳細に個別に説明する。外輪１は熱可塑性樹脂で製作され，形状は縁底付円筒状である。摩擦による温度上昇に耐えられ，必要な弾性と剛性を有する材料が選定される。外輪１の軸方向の一端には開口部11があり，開口部11の内側全周に渡ってわずかな深さの環状溝部13を有する。外輪１の軸方向の他端には縁底部14を形成しており，この縁底部14の中央には浅い円筒状の底孔15を備える。さらにこの縁底部14の外側には軸方向に突出部16を２個備える。
【００１２】
内輪２はマルテンサイト系ステンレス鋼ＨＲＣ５５−６０の高硬度の材料で製作され，この内輪２の形状は段付き円筒状である。内輪２の中心には孔２１が貫通しており，この孔２１には図示しない軸が貫通し，十分な隙間をもって挿入される。つぎに内輪２の外周側については，第１の円筒部２３と第２の円筒部２２とがある。第１の円筒部２３は外輪１に嵌め込まれて連動する。第２の円筒部２２には第１のコイルバネ３と４とが接する。
【００１３】
コイルバネ３は，図２の矢印方向からみて右巻きで３巻半程度である。材料は断面が円状のバネ鋼材で硬度はＨＲＣ４０〜５０に選定され，この硬度は内輪２の材質の硬度より低くする。コイルバネ３の巻き始めは，巻き径に対してほぼ直角に外周に向かって起立するフック部32を形成する。また巻き終わりは，わずかに外周に反る形状の反端部31を形成する。
【００１４】
コイルバネ４はコイルバネ３と同様の材質構造であり，反端部41とフック部42を形成している。
【００１５】
保持器５は外輪１と同様に熱可塑性樹脂で製作される。この保持器５は概ね円筒状であり，それぞれ長さの異なるスリット５３，５４を備える。スリット５３の長さは，スリット５４のほぼ半分程度である。このスリット５４にはコイルバネ４のフック部４２が係合し，スリット５３にはコイルバネ３のフック部３２が係合する。これらスリット５３，５４とは反対側に別のスリット５６，５７を設ける。スリット５７の長さは，スリット５６のほぼ半分程度である。
【００１６】
第１のコイルバネ６，７は第２のコイルバネ３，４と同様の材質構造であるが，巻き方向については，図２の矢印方向からみて左巻きである。そして，それぞれ反端部６１とフック部６２および反端部７１とフック部７２とを形成している。コイルバネ６のフック部６２は保持器５のスリット５６に係合し，コイルバネ７のフック部７２は保持器５のスリット５７に係合する。
【００１７】
第１の内輪８は，第２の内輪２とほぼ同様の材質構造である。この内輪８の形状は段付き円筒状である。内輪８の中心には孔８１が貫通しており，この孔８１には図示しない軸が挿入される。つぎに内輪８の外周側については，第１の円筒部８２と第２の円筒部８３とがある。第２の円筒部８３にはコイルバネ６と７とが接する。
【００１８】
ふた９は，外輪１と同様の熱可塑性樹脂で製作され，形状は円板状であり，中央に孔91が明いている。この孔91は，内輪８の第２の円筒部83に嵌め込まれて摺動する。また蓋９の厚み方向の縁にはわずかな脹らみの稜部92を備えている。この稜部92は外輪１の環状溝部13に，いわゆるスナップフィットして嵌合する。
【００１９】
以上述べた各構成部品を，図２に示す順序で組み立てる。すなわち，外輪１，内輪２，コイルバネ３，コイルバネ４，保持器５，コイルバネ６，コイルバネ７，内輪８，ふた９の順序で組み立てる。そして，これら一体化した外輪１と内輪２とふた９の三者は，内輪８とすきま嵌めされて相互にラジアル方向には回転可能となる。但しこの間にはコイルバネ３，４，６，７と保持器が介在してトルクリミッタとして機能する。また，これら組み立てられた外輪１と，内輪２と内輪８とふた９とによって形成される空隙には，潤滑用のグリースが充填される。このようにして双方向トルクリミッタ10が完成する。
【００２０】
図３は，本発明にかかる双方向トルクリミッタの動作説明図である。動作説明に直接関係する要素のみを図１から抜き出した原理図であって，外輪１，コイルバネ３，４，ふた９等は省いてある。図３（ａ）の矢印方向からみて左回転のときと，右回転のときの各要素の動作とトルクの伝達のモードを図解してある。
【００２１】
まず，図３（ｂ）により，第１の内輪８が左回転しているときを考える。内輪８が左回転すると，左巻きのコイルバネ６は締まる方向であるため，コイルバネ６は内輪８のトルクを伝達して左回転する。このときコイルバネ６のフック部６２が係止している保持器５も右回転して，これに連結しているコイルバネ３のフック部３２によりコイルバネ３も左回転する。コイルバネ３は右巻きであるため，左回転では緩み，この緩みのトルク値で第２の内輪２はすべりを生じる。このようにして，内輪８が左回転のときはトルクリミッタの動作をする。
【００２２】
逆に，図３（ｃ）により，内輪８が右回転しているときを考える。内輪８が右回転すると，左巻きのコイルバネ６は緩む方向であるため，コイルバネ６は内輪８のトルクを伝達しないで停止する。つまり内輪８とコイルバネ６との間はすべりを生じ，トルクリミッタとして動作する。なお，このときコイルバネ６のフック部６２が係止している保持器５も停止して，これに連結しているコイルバネ３のフック部３２によりコイルバネ３も停止する。コイルバネ３が停止すると，内輪２も停止する。このようにして，内輪８が右回転のときもトルクリミッタの動作をする。
【００２３】
以上の図３の説明で省いた，コイルバネ４については，コイルバネ３のトルクの和となるように作用する。またコイルバネ５については，コイルバネ６のトルクの和となるように作用する。
【００２４】
また，内輪２，８の硬度に比較して，コイルバネ３，４，６，７の硬度をやや低く選定してあるので，回転にともなう磨耗については，ほとんどコイルバネ３，４，６，７の側が磨耗することになり，内輪２，８の表面は平坦であるので，トルクリプルが発生せず，寿命が長くなる。
【００２５】
図４は，本発明にかかる双方向トルクリミッタの第２の実施例の断面図である。図４において，図１と同じ符号のものはそれぞれの要素に対応する。この実施例においては，図１に示す実施例における，保持器５が存在しない。その代わりに，内輪８に接する左巻きのコイルバネ33と内輪２に接する右巻きのコイルバネ35とを一つの連結子34で連結したコイルバネ３を備える。この連結子34は，図１に示す実施例における保持器５と同様に，ラジアル方向のトルクを伝達するものであり，その作用により，図１に示す実施例と同様に双方向トルクリミッタとして同様の動作をする。
【００２６】
図５は，本発明にかかる双方向トルクリミッタの第３の実施例の断面図である。図５において，図４と同じ符号のものはそれぞれの要素に対応する。この実施例においては，図４に示す実施例より，さらにコイルバネ４を備える。このコイルバネ４は，コイルバネ３と同様に，内輪８に接する左巻きのコイルバネ43と内輪２に接する右巻きのコイルバネ45とを一つの連結子44で連結してある。このコイルバネ４は，コイルバネ３と並列の力学的作用をするものであり，双方向トルクリッミタとしての作用点を大きくするものである。
【００２７】
以上説明したトルクリミッタは，本発明の一実施例であって，本発明の趣旨の範囲内で自由に変形することができる。例えばコイルバネの巻数については，３回巻きに限らず任意の巻数でよい。またコイルバネの数は任意の複数とすることができる。あるいは，バネ定数は回転方向に対して対称の値に限らず，回転方向に対して異なる値とすることもできる。また内輪の中心部に軸を装着する構造に限らず，軸と一体化した内側回転子としてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上のべた特徴を有し，同軸でスラスト方向に配設された２つの内輪と，これらの各外周に巻かれたコイルバネと，これらのコイルバネの各端末のラジアル方向のトルクを連結する手段等から構成されているため，形状が太くならない。トルクを大きくする場合にもコイルバネを複数並べて巻くことにより解決できるため，形状は太くならない。したがって，容積の小さい双方向トルクリミッタを提供することができる。また，内輪の硬度に対して，摺動するコイルバネの硬度をやや低くして，回転時の磨耗をコイルバネ側のみとするよう選定した。したがってコイルバネ側だけが磨耗することになるため，トルクリプルを長期に渡り抑えることが可能となり，寿命も長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる双方向トルクリミッタの一実施例の断面図である。
【図２】本発明にかかる双方向トルクリミッタの一実施例の各構成部品を示す。
【図３】本発明にかかる双方向トルクリミッタの動作説明図である。
【図４】本発明にかかる双方向トルクリミッタの第２実施例の断面図である。
【図５】本発明にかかる双方向トルクリミッタの第３実施例の断面図である。
【符号の説明】
１…外輪    ２…内輪    ３，４…コイルバネ    ５…保持器
６，７…コイルバネ      ８…内輪              ９…ふた
10…双方向トルクリミッタ
【図１】
0003686132.tif 000002
【図２】
0003686132.tif 000003
【図３】
0003686132.tif 000004
【図４】
0003686132.tif 000005
【図５】
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