(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪の内周縁から放射外方向へ延びる中空のポケットを複数個備え、これらポケットに１個づつローラ部材を組み込んでなり、前記各ポケットの側壁の中間部分から回転方向に沿って延びる板バネ保持用スリットを備えると共に、該板バネ保持用スリットに保持されて前記中空のポケットを横切って回転方向に延びる板バネを備えているトルクリミッタにおいて、
前記板バネ保持用スリットは前記板バネの厚みよりも若干だけ大きな幅を有し、前記板バネ保持用スリットが形成されている前記側壁に、前記板バネ保持用スリットの幅よりも大きく、かつ前記板バネの先端部分が遊べるだけの空間が形成されている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，比較的大きなトルクを伝達するのに適したトルクリミッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一方向クラッチの基本構造を利用したトルクリミッタとして、例えば実開平１ー１５８８２７号公報に開示されたものがある。このトルクリミッタは、図４に示すように内周面に複数のクラッチカム面１０を設けた外輪１の内部に、軸１１を挿通させ、クラッチカム面１０と軸１１との間にローラ２を組み込み、そのローラ２を押圧バネ４によりクラッチカム面１０と軸１１との間に対して食い込み方向に押圧している。このような構造では、押圧バネ４のバネ力とローラ２が作用するクラッチカム面１０の角度を適宜に設定することにより、軸１１の一方向の回転に対してオン・オフトルクを発生することができる。
【０００３】
しかしこのような構造のトルクリミッタでは、正逆の回転方向に対して異なる保持用トルクを発生させることができす、この構造のトルクリミッタを用いて、必要な正逆の回転方向の保持用トルクを発生させるには、正逆の回転方向に作用する２個のトルクリミッタと、回転軸の回転を切り換える一方向クラッチを回転軸に組付ける必要がある。しかしこれでは部品点数が多くなるために、装置が大型化すると共に。製造コストが増大する。
【０００４】
この欠点を解決するトルクリミッタとして、特開平４ー１３１５２７号公報に開示されたものがある。このトルクリミッタは、正逆方向の異なる回転トルクを伝達するために、外輪の１箇所に外周面から内周面に至る放射方向の割れ目を備えるところに特徴がある。外輪側に作用する負荷が増加すると、外輪の割れ目が開き、ローラの食い込み量が増大する。さらに負荷が増大してローラが食い込んで防止壁に接触するとき、それ以上の負荷を支えることができずに軸は空転し、トルクリミッタとして機能するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのような構造のトルクリミッタは、部品点数が少ないなどの優れた面も有しているが、主として外輪の割れ目によるバネ性、その材料自身の弾性、および楔形空間の形状によって伝達トルク値が決められるので、比較的大きなトルク値を得にくいこと、また材料が特定の合成樹脂に限定されてしまうので、無理にトルク値を大きくすると満足する寿命が得られなくなること、あるいは割れ目近傍のポケットと割れ目から離れたポケットではその割れ目の開放の影響が違うため、トルク値が異なり、トルクリミッタの信頼性を低下させるなどの欠点がある。
【０００６】
本発明は、従来に比べて簡単な構造で大きな最大制限トルク値を保持することが可能で、しかもスムーズなトルクの増大と応答の早い空転を与え得るトルクリミッタを提供することを主目的とし、また外輪を金属材料製としても得られるトルクに悪影響を与えないトルクリミッタを提供することも目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述のような問題を解決するため、第１の発明では、外輪の内周縁から放射外方向へ延びる中空のポケットを複数個備え、これらポケットに１個づつローラ部材を組み込んでなり、前記各ポケットの側壁の中間部分から回転方向に沿って延びる板バネ保持用スリットを備えると共に、その板バネ保持用スリットに保持されて前記中空のポケットを横切って回転方向に延びる板バネを備えているトルクリミッタにおいて、前記板バネ保持用スリットは前記板バネの厚みよりも若干だけ大きな幅を有し、前記板バネ保持用スリットが形成されている前記側壁に、前記板バネ保持用スリットの幅よりも大きく、かつ前記板バネの先端部分が遊べるだけの空間が形成されていることを特徴とするトルクリミッタを提供するものである。
【００１４】
【実施例】
以下図面により本発明にかかるトルクリミッタの一実施例を説明する。先ず図１により本発明の一実施例を説明すると，合成樹脂製の外輪１には内周縁１Ａに沿ってほぼ一定間隔で６個の中空のポケット１Ｂが形成されている。各ポケット１Ｂはほぼ同一形状で同じ大きさであり、内周縁１Ａではローラ２が内周縁１Ａから脱落しないように、ローラ２の直径よりも小さな幅を有する。各ポケット１Ｂは内周面からテーパー状に広がってローラ２の直径よりも大きな幅となり、底面１Ｂａまで延びる。また、各ポケット１Ｂはローラ２の直径よりも大きな深さをもち、その底面１Ｂａよりも上の箇所で、各ポケット１Ｂのほぼ平坦な側壁１Ｂｂ，１Ｂｃからほぼ回転方向に沿ってスリット１Ｃ，１Ｄが延びる。
【００１５】
スリット１Ｃと１Ｄは、外輪１の中央穴の中心点Ｚからみて、右下がりとなるように、スリット１Ｄに比べてスリット１Ｃは内周縁１Ａに近い側に位置する。しかしスリット１Ｃと１Ｄはほぼ直線上にあり、スリット１Ｃと１Ｄに板バネ３が挿し込めるようになっている。スリット１Ｃと１Ｄは図２からも分かるように、側壁１Ｂｂ，１Ｂｃ近傍部では一般的な板バネ３の厚みよりも若干だけおおきな幅を持ち、その奥では板バネ３の先端部分が遊べるだけの空間１Ｃａ，１Ｄａをもっている。また、各ポケット１Ｂの底面１Ｂａと板バネ３との間の間隙は、板バネ３の最大湾曲時にも板バネ３がその底面１Ｂａに接触しない程度に設定される。したがって、ローラ２が板バネ３を放射外方向に押圧するとき、板バネ３は放射外方向に湾曲することができ、所定の弾性力を保持してローラ２に対して加圧力を与えることができる。
【００１６】
ここで４は押圧バネであり、板バネ３をスリット１Ｃと１Ｄに押し込んだときの板バネ３の上がり傾斜側の側壁１Ｂｃに取り付けられる。また、図１（Ｂ）からも分かるように、外輪１における他端側は閉じられており、各ポケット１Ｂの深さはローラ２の長さよりも若干大きい。板バネ３の外輪１の厚み方向の寸法はローラ２の長さとほぼ同程度である。
【００１７】
次にこのトルクリミッタの組み立て方法の１例について述べると、従来と同様にして各ポケット１Ｂに押圧バネ４が取り付けられた外輪１を、図１（Ｂ）で示すようにポケット１Ｂ側を上にした状態で、各ポケット１Ｂにローラ２をそれぞれ挿入する。次に、板バネ３をスリット１Ｃと１Ｄに押し込む。このとき、各ポケット１Ｂに納まっている各ローラ２は、ポケット１Ｂの内周縁１Ａから一部分が突出するから、板バネ３はローラ２に邪魔されることなく、スリット１Ｃと１Ｄに押し込まれる。また、前述のとおり、各ポケット１Ｂは内周縁１Ａではローラ２の直径よりも小さな幅を有するので、ローラ２が内周縁１Ａから脱落することはない。
【００１８】
その後、グリースのような潤滑剤が必要に応じて各ポケット１Ｂに充填され、図示していないシールド板が外輪１に固着される。そして図示していないが、外輪の中央穴にシャフト又は内輪が装着される。この状態においては、板バネ３と側壁１Ｂｂとシャフト又は内輪によって楔状空間が形成される。
【００１９】
次にこのトルクリミッタの動作について説明する。外輪１を駆動される物品（図示せず）に固定し、シャフト又は内輪を矢印Ｒ方向に回転させると、各ローラ２はシャフト又は内輪との間の摩擦力によって、回転と滑りを行って楔状空間の狭い側に移動し、各ローラ２がクラッチの役割を行って板バネ３とシャフト又は内輪に噛みつく。これによって、シャフト又は内輪の回転力は外輪１に伝達される。このとき板バネ３は僅かに湾曲を始め、その弾性力でローラ２に噛みつき力を与える。そして、更にシャフト又は内輪が矢印Ｒ方向に回転するのに伴い、板バネ３の湾曲が増し、そして設定回転力以上の力がかかるとき、各ローラ２はポケット１Ｂの側壁１Ｂｂに押し当てられ、それ以降では、シャフト又は内輪はブレーキ力を受けながら回転を行うことになる。
【００２０】
次にシャフト又は内輪が矢印Ｒ方向とは逆に回転を始めると、シャフト又は内輪とローラ２間の摩擦力によって、ローラ２は楔状空間の広い側に移動し、押圧バネ４に当接される。この状態では、シャフト又は内輪が矢印Ｒ方向とは逆の回転力は外輪１にほとんど伝達されず、シャフト又は内輪は実質的に空転を行う。
【００２１】
この実施例では、板バネ３を用いて楔状空間の一辺を形成したことによって、シャフト又は内輪が矢印Ｒ方向に回転するときには、ローラ２からの加圧力で板バネ３が徐々に撓むので、楔状空間の傾斜が徐々に変化し、ローラ２が側壁１Ｂｂに押し当てられた状態での板バネ３は微視的にみると「へ」の字状になる。このことは、非常にスムーズにトルクの増大が行われるので、このトルクリミッタを洋式便器の蓋の開閉機構に用いた場合、その蓋を閉じるときに途中で手を離しても滑らかに閉じ、急に閉じるようなことがなくなる。また、ローラ２が側壁１Ｂｂに押し当てられた状態での板バネ３は「へ」の字状になっているので、板バネ３によってローラ２に加えられる力の回転方向に沿ったベクトルは、矢印方向Ｒよりもその逆方向の値が大きくなるので、矢印方向Ｒと逆の方向の回転力に対しては応答が非常に速く、その回転初動の力が小さくて済む。
【００２２】
次に図３により本発明にかかるトルクリミッタの他の１実施例について説明する。この実施例は双方向にほぼ等しい回転トルクが発生するものであり、図１のものと異なる点は６個のポケット１Ｂ１〜１Ｂ６の内、それらの３個の板バネ３が右下がりで、他の３個の板バネ３が右上がりであることである。したがって、この構造のトルクリミッタでは３個のポケット１Ｂ１〜１Ｂ３において、矢印方向Ｒの回転に対して大きなトルクが発生し、また３個のポケット１Ｂ４〜１Ｂ６において、矢印方向Ｒとは逆の回転に対して大きなトルクが発生する。
【００２３】
各ポケット１Ｂ１〜１Ｂ６に関連する各部材として、同一構造で同一特性のものを用いれば、正逆回転方向とも同一のトルクとなるが、別々のトルク値に設定したい場合には、３個のポケット１Ｂ１〜１Ｂ３と他の３個のポケット１Ｂ４〜１Ｂ６の板バネ３の厚み、ローラ２の長さ方向の板バネ３の寸法、材質を変えることによって、容易に達成できる。また、例えばポケット１Ｂ１と１Ｂ２の板バネの傾斜を右下がり、ポケット１Ｂ１〜１Ｂ４の板バネの傾斜を右上がりとすることによって、矢印方向Ｒとその逆方向のトルク値を１：２にすることもできる。つまり、この実施例では双方向とも等しいトルク値、あるいは回転方向によって異なるトルク値を容易に得ることができる。
【００２４】
次に図示しないが、双方向にほぼ等しい回転トルクを形成する別の実施例について図１を利用して説明すると、外輪１の中央穴の中心点から見て板バネ３はいずれの方向にも傾斜しないよう設定される。シャフト又は内輪の外面と板バネ３との間の間隙はローラ２の直径よりも小さく、ローラ２はシャフト又は内輪と板バネ３とによって常時力を受けており、板バネ３は放射外方向に勿論湾曲している。この状態で、シャフト又は内輪をいずれかの方向に回転させると、各ローラ２はシャフト又は内輪との間の摩擦力によって、各ローラ２は板バネ３とシャフト又は内輪に噛みつきながら回転方向と同じ方向に移動し、シャフト又は内輪の回転力を外輪１に伝達する。そしてさらに、シャフト又は内輪が回転して設定回転力以上の力がかかるとき、各ローラ２はポケット１Ｂの側壁１Ｂｂに押し当てられ、それ以降では、シャフト又は内輪はブレーキ力を受けながら回転を行うことになる。
【００２５】
前述の状態では、板バネ３は「へ」の字状、つまりポケット１Ｂの側壁１Ｂｂが短くて急傾斜であり、ポケット１Ｂの側壁１Ｂｃが長くて緩傾斜である。したがって、ローラ２に働く板バネ３の回転方向に沿った力は矢印方向Ｒよりも逆方向の力の方が大きいので、シャフト又は内輪が矢印方向Ｒとは逆方向に回転を始めるとき、押圧バネ４が存在しなくとも、即応してローラ２は矢印方向Ｒとは逆方向に移動を始める。この実施例ではローラ２と板バネ３は双方向の回転力に対して同じように働くので、双方向にほぼ等しい回転トルクを維持できる。この構造ではいずれの側の側壁にも押圧バネ４を設けなくとも、支障なく動作を行う。
【００２６】
本発明のトルクリミッタの構造では、外輪を弾力性の乏しい金属材料で製作しても、トルクリミッタの動作に影響がないので、機械的に丈夫なトルクリミッタを提供することができる。また、以上の実施例ではいずれもポケットを６個にしたが、３個以上の任意の個数で良い。
【００２７】
以上の実施例では各ポケットの対向する双方の側壁にスリットを設けて、板バネを双方の側壁で支持したが、楔状空間の狭い側の側壁だけにスリットを設け、そのスリットに板バネの一端を押し込んで片持ち構造とすることもできる。この場合には、前述のような両持ち構造に比べて、最大制限トルク値が小さくならざるをえないが、同様な効果が得られる。
【００２８】
またこのトルクリミッタでは、外輪を変えることなく、板バネ３の厚み、材質、幅などを変更するだけで、所望の最大制限トルク値を変えることができる。なお、図示しないが、従来と同様に同心円状に内外２重の構造にも本発明は適用でき、この場合には内外の板バネの傾斜を互いに逆方向にすることにより、双方向等しいより大きな最大制限トルクを呈するトルクリミッタを得ることができる。また、以上の実施例ではいずれもローラを用いたが、ローラに代えてボールを用いることができ、ローラの場合と同様に動作する。
【００２９】
さらにまた、板バネは必ずしも平板でなくとも良く、ローラ側に凹むように湾曲していても良い。従来例と同様にトルクリミッタをハウジング内に収納した構造でも良く、外輪を金属材料で構成した場合にはシールド板をスポット溶接することもできる。なお、この発明は下記の具体的な構成を有するトルクリミッタも提供する。
（１）前記板バネが、前記外輪の内周縁に対し一様な方向に傾斜していることを特徴とする前記第１の発明に記載のトルクリミッタ。
（２）前記板バネの内、その一部分は前記外輪の内周縁に対しある方向に傾斜しており、他のものは前記外輪の内周面に対し別の方向に傾斜していることを特徴とする前記第１の発明に記載のトルクリミッタ。
（３）前記板バネが、前記ポケットを、前記外輪の内周縁に対し実質的に傾斜せずに横切ることを特徴とする前記第１の発明に記載のトルクリミッタ。
（４）前記板バネが、その端部よりも中央部が厚いことを特徴とする前記第１の発明に記載のトルクリミッタ。
（５）前記板ローラ部材に代えてボールを用いたことを特徴とする前記第１の発明に記載のトルクリミッタ。
（６）前記板バネが、前記スリットによってその両端又はその一端が支持されていることを特徴とする前記第１の発明に記載のトルクリミッタ。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように，本発明によれば，トルクリミッタの楔状空間を形成する一辺を板バネで形成しているので、外輪の基本的構造を変えることなく、板バネの厚み、材質、幅などを変えるだけで、その最大制限トルク値を変更することができ、しかも板バネの湾曲で楔状空間の傾斜が変化するので、最大制限トルク値までスムーズに大きくできると共に、空転の方向では即応性に優れているなど実際上の効果は大きい。
【００３１】
また，本発明の構造によれば、双方向の回転力に対してほぼ同じ最大制限トルク値、あるいは異なる最大制限トルク値を呈するトルクリミッタを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施例のポケットとスリット部分を説明するための図である。
【図３】本発明の他の一実施例を説明するための図である。
【図４】従来のトルクリミッタの一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１・・・・トルクリミッタの外輪          ２・・・・ローラ（又はボール）
１Ａ・・・外輪の内周縁                  ３・・・・板バネ
１Ｂ・・・ポケット                      ４・・・・押圧バネ
１Ｂａ・・・・ポケットの底
１Ｂｂ，１Ｂｃ・・ポケットの側壁
１Ｃ，１Ｄ・・・・スリット
【図１】
0003686127.tif 000002
【図２】
0003686127.tif 000003
【図３】
0003686127.tif 000004
【図４】
0003686127.tif 000005