(57)【要約】【課題】一方向トルクリミッタ及び双方向トルクリミッタを製造する上で、両方の機能が発揮できるような外輪部材を構築することで、製品としての製造コストの低減を図る。【解決手段】トルクリミッタ１は、一方向コイルバネ、及び、双方向コイルバネのいずれであっても外周面に巻回保持する内輪部材１０と、内輪部材１０を覆うように配設される外輪部材３０とを有する。この外輪部材３０には、巻回保持されるバネが一方向コイルバネである場合、その端部を固定する嵌合穴３２ａと、巻回保持されるバネが双方向コイルバネである場合、その両端部を固定する第１の保持壁３３，第２の保持壁３４とが形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向コイルバネ、及び、双方向コイルバネのいずれであっても外周面に巻回保持する内輪部材と、
前記内輪部材を覆うように配設され、巻回保持されるバネが前記一方向コイルバネである場合、その端部を固定し、巻回保持されるバネが前記双方向コイルバネである場合、その両端部を固定する外輪部材と、
を備え、
前記外輪部材は、前記内輪部材に巻回された一方向コイルバネの一端が軸方向に屈曲された状態で収納保持する嵌合穴を径方向端部に１箇所、又は、径方向両端部に２箇所備えており、
前記外輪部材の内面には、前記嵌合穴の周方向両側に設けられ、内輪部材に巻回された前記双方向コイルバネの一端を当て付け保持する軸方向に延出する第１の保持壁と、内輪部材に巻回された前記双方向コイルバネの他端を当て付け保持する軸方向に延出する第２の保持壁と、内輪部材に巻回される一方向コイルバネ又は双方向コイルバネの径方向の変形を防止するように軸方向に延出するガイド面を備えた複数のガイド壁と、が設けられることを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項２】
前記第１の保持壁、及び、第２の保持壁には、内輪部材に巻回される一方向コイルバネ又は双方向コイルバネの径方向の変形を防止するように、軸方向に延出するガイド面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ。
【請求項３】
前記外輪部材は、前記嵌合穴に収納保持された一方向コイルバネの一段目の軸方向端面を当て付けるように、規制突起を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のトルクリミッタ。
【請求項４】
前記規制突起は、径方向両側に設けられることを特徴とする請求項３に記載のトルクリミッタ。
【請求項５】
前記嵌合穴の入り口部分は、軸方向に屈曲された前記一方向コイルバネの屈曲部分と非接触になるようにテーパが形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。
【請求項６】
前記一方向コイルバネは、その他端が径方向外方に逃げるように内輪部材の外周面に巻回されていることを特徴とする請求項１から５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】
本発明は、一方向に伝達される回転、又は、双方向に伝達される回転に伴う負荷トルクを所定値以下に制限するトルクリミッタに関し、詳細には、外輪部材（ケース部材）に特徴を備えたトルクリミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にトルクリミッタは、回転伝達機構において、ある一定値を超える大きなトルクが作用したときに、そのトルクの伝達を遮断するものであり、例えば、プリンタや複写機等の電子情報機器の用紙搬送機構のローラ部分に設置されている。このようなトルクリミッタは、機械的な摩擦によって回転トルクを得る接触式のものがあり、例えば、特許文献１に開示されているように、回転軸と共に一体回転する内輪部材と、この内輪部材の外周に締まり嵌めされるコイルバネと、コイルバネの一端部を固定し、前記内輪部材を覆う外輪部材（ケース部材）とを備えたものが知られている。
【０００３】
また、トルクリミッタには、一方向に伝達される回転に伴う負荷トルクを制限する以外にも、例えば、特許文献２に開示されているように、双方向に伝達される回転に伴う負荷トルクを制限するものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４５３８０号
【特許文献２】特許第３３１５６０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したようなトルクリミッタは、電子情報機器等に設置される部位に応じて一方向に伝達される回転を制限するもの（一方向トルクリミッタ）、或いは、双方向に伝達される回転を制限するもの（双方向トルクリミッタ）が用いられる。通常、これらのトルクリミッタは、そのような機能が発揮される専用のものを用いているため、製造コストが高くなるという問題がある。すなわち、一方向トルクリミッタと双方向トルクリミッタは、その外輪部材は異なる構造となっており、両タイプのトルクリミッタを製造する上で、専用の外輪部材を形成することからコストが高くなっている。
【０００６】
本発明は、上記した問題に基づいて成されたものであり、一方向トルクリミッタ及び双方向トルクリミッタを製造する上で、両方の機能が発揮できるような外輪部材を構築することで、製品としての製造コストの低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、本発明に係るトルクリミッタは、一方向コイルバネ、及び、双方向コイルバネのいずれであっても外周面に巻回保持する内輪部材と、前記内輪部材を覆うように配設され、巻回保持されるバネが前記一方向コイルバネである場合、その端部を固定し、巻回保持されるバネが前記双方向コイルバネである場合、その両端部を固定する外輪部材と、を備え、前記外輪部材は、前記内輪部材に巻回された一方向コイルバネの一端が軸方向に屈曲された状態で収納保持する嵌合穴を径方向端部に１箇所、又は、径方向両端部に２箇所備えており、前記外輪部材の内面には、前記嵌合穴の周方向両側に設けられ、内輪部材に巻回された前記双方向コイルバネの一端を当て付け保持する軸方向に延出する第１の保持壁と、内輪部材に巻回された前記双方向コイルバネの他端を当て付け保持する軸方向に延出する第２の保持壁と、内輪部材に巻回される一方向コイルバネ又は双方向コイルバネの径方向の変形を防止するように軸方向に延出するガイド面を備えた複数のガイド壁と、が設けられることを特徴とする。
【０００８】
上記した構成のトルクリミッタでは、使用用途などに応じて、内輪部材に対して、一方向コイルバネ、及び、双方向コイルバネのいずれかが巻回される。前記一方向コイルバネは、いわゆる左巻き、右巻きの両巻を含んでおり、その一端が軸方向に屈曲された状態のものが巻回される。また、前記両方向コイルバネは、一端部から他端部に向けて多数巻、リング状に巻回されており、軸方向から見た場合、一端部側と他端部側が略直線状に離反した状態のものが巻回される。
【０００９】
前記外輪部材には、内輪部材に対して一方向コイルバネを巻回する場合、軸方向に屈曲された端部を保持する嵌合穴が形成されており、更には、内輪部材に対して両方向コイルバネを巻回する場合、一端を当て付け保持する軸方向に延出する第１の保持壁と、他端を当て付け保持する軸方向に延出する第２の保持壁が形成されているため、一つの外輪部材で、異なる２つのタイプのコイルバネを装着、保持することができる。したがって、一方向トルクリミッタ及び双方向トルクリミッタの部品を共有化することが可能となり、一方向コイルバネ専用の外輪部材、双方向コイルバネ専用の外輪部材を作成する必要が無くなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一方向トルクリミッタ及び双方向トルクリミッタを製造する上で、両方の機能が発揮できるような外輪部材が構築され、製品としての製造コストの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のトルクリミッタの一実施形態を示す図であり、全体構成を示す分解斜視図。
【図２】内輪部材の構成を示す図であり、（Ａ）は裏面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図。
【図３】内輪部材の構成を示す図であり、（Ａ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（Ｂ）は斜視図。
【図４】外輪部材の構成を示す図であり、（Ａ）は裏面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図。
【図５】外輪部材の構成を示す図であり、（Ａ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（Ｂ）は斜視図。
【図６】一方向コイルバネを組み込んだトルクリミッタを示す図であり、（Ａ）は裏面図、（Ｂ）は側断面図、（Ｃ）は一方向コイルバネの固定側の断面図。
【図７】双方向コイルバネを組み込んだトルクリミッタを示す図であり、（Ａ）は裏面図、（Ｂ）は側断面図、（Ｃ）は双方向コイルバネの固定側の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るトルクリミッタの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、トルクリミッタの全体構成を示した分解斜視図である。図に示すように、本実施形態のトルクリミッタ１は、円筒状に形成された内輪部材１０と、内輪部材１０を覆うようにして装着されるキャップ状に形成された外輪部材３０と、内輪部材１０の外周面に装着されるコイルバネ７０と、を備えている。
【００１３】
図に示すコイルバネ７０は、一方向コイルバネ（便宜上、左巻きと称する）を示しており、後述するように、一端７０ａが軸方向（内輪部材及び外輪部材の中心軸方向）に向けて屈曲され、外輪部材３０の天板壁３０ａに形成された嵌合穴３２ａに挿入されて固定される。このため、外輪部材３０から一方向に所定の回転トルクが発生した場合、両者を滑らせる（内輪部材１０と外輪部材３０との間で動力伝達をＯＦＦにする）機能を果たす。具体的には、図１において、外輪部材３０が矢印Ｄ１方向に回転した場合、一方向コイルバネ７０は締め付けられるため、内輪部材１０との間で動力伝達はＯＮ状態となるが、外輪部材３０が矢印Ｄ２方向に回転した場合、一方向コイルバネ７０は径方向に膨らむ状態（緩む状態となり）、その回転力がある程度大きくなる（所定のトルクを超える）と、内輪部材１０の外周面１０ａとそこに装着されている一方向コイルバネ７０の内面との間でスリップが生じて動力伝達はＯＦＦ状態となる。すなわち、このようなトルクリミッタ１は、一方向の回転は常に動力伝達状態となり、逆方向の回転については、所定のトルクが作用した場合、内輪部材と外輪部材との間で滑りが生じ、動力伝達はＯＦＦ状態となる。
【００１４】
なお、動力伝達をＯＦＦにするトルクについては、一方向コイルバネ７０の緊締力によって調整可能である。また、内輪部材１０に対しては、同様な構成の右巻きの一方向コイルバネを巻回することが可能であり、この場合、上述した作用とは逆の作用が得られる。さらに、内輪部材１０に対しては、双方向コイルバネを巻回することが可能であり（図７参照）、この場合、両方向の回転に対してそれぞれ所定のトルクが作用したときに滑りが生じ、動力伝達はＯＦＦ状態となる。
【００１５】
前記内輪部材１０の構成について、図２及び図３を参照して説明する。
内輪部材１０は、中空で略円筒形状に形成されており、その内部通路１０Ａに駆動軸（図示せず）が挿通される。駆動軸には、軸方向と直交する方向に係止ピン８０（図６（Ｂ）参照）が設けられており、内輪部材１０の一端側には、係止ピンと係合する切欠凹部１１が径方向に形成されている。これにより、駆動軸の回転駆動と共に内輪部材１０は回転駆動される。
【００１６】
前記内輪部材１０は、円周壁１０ａを備えており、その表面（外周面）に、前記一方向コイルバネ７０、或いは、両方向コイルバネ７０Ａ（図７参照）が巻回、保持される。内輪部材１０の他端側には、円周壁１０ａよりも小径の円周壁１０ｂが形成されており、この部分が外輪部材３０の天板壁３０ａに形成された円形開口３１に嵌め込まれて、外輪部材の天板壁側が位置決めされる（図６（Ｂ）参照）。また、円周壁１０ａには、周方向に沿って所定間隔をおいて径方向に突出する複数の基部１２ａを介してフランジ１２が一体形成されており、円周壁の表面に巻回、保持されたコイルバネ７０，７０Ａの移動を規制している。このフランジ１２の外周端には、コイルバネが巻回される側と反対側に係止段部１２ｂが形成されており、外輪部材３０を装着した際、外輪部材３０の円形開口３０Ａの内周面の２箇所（１８０°間隔で２箇所）に形成された一対の突起３０ｄ（図５参照）と係合して、外輪部材３０から内輪部材１０が抜けることを防止する（図６（Ｂ）参照）。
【００１７】
前記外輪部材３０の構成について、図４及び図５を参照して説明する。
外輪部材３０は、キャップ状に形成されており、天板壁３０ａ、及び、内輪部材１０の円周壁１０ａを覆う円周壁３０ｂを備えている。前記天板壁３０ａには、その中央領域に前記内輪部材１０の円周壁１０ｂが嵌入される円形開口３１が形成されている。前記天板壁３０ａには、軸方向外方に向けて突起３２が形成されており、この部分に、前記一方向コイルバネ７０に屈曲形成された一端７０ａが収納保持されるように嵌合穴３２ａが形成されている。すなわち、前記内輪部材１０の円周壁１０ａに巻回された一方向コイルバネ７０の一端７０ａを嵌合穴３２ａに収納保持することで、一方向コイルバネ７０は外輪部材３０に対して固定される。なお、本実施形態では、一方向コイルバネの固定操作が行い易いように、嵌合穴３２ａが形成された突起３２は、天板壁３０ａの径方向両端部に２箇所設けられているが、径方向の外方に１箇所だけ形成されたものであっても良い。
【００１８】
前記外輪部材３０には、一方向コイルバネのみならず双方向コイルバネも固定されるように構成されている。
図７に示すように、双方向コイルバネ７０Ａは、一端部７０ｄから他端部７０ｅに向けて多数巻、リング状に巻回された構成となっており、軸方向から見た場合、一端部７０ｄ側と他端部７０ｅ側は、略直線状に離反した状態となっている。このような双方向コイルバネ７０Ａは、その両端部が外輪部材３０の円周壁３０ｂの内面に一体形成された一対の保持壁に当て付けられることで外輪部材３０に対して固定される。
【００１９】
具体的には、外輪部材３０の円周壁３０ｂの内面には、前記嵌合穴３２ａの周方向両側に、軸方向に延出する第１の保持壁３３と、軸方向に延出する第２の保持壁３４が形成されている。すなわち、第１の保持壁３３と第２の保持壁３４は、軸方向から見て、両保持壁３３，３４の間に嵌合穴３２ａが位置するように形成されている。なお、本実施形態では、嵌合穴３２ａは、上記したように、径方向両側に２箇所形成されているため、第１の保持壁３３と第２の保持壁３４は、径方向両側に２箇所形成されている。
【００２０】
前記第１の保持壁３３と第２の保持壁３４は、嵌合穴３２ａを挟んで互いに対向しており、略平行となる当付面３３ａ，３４ａを備えている。これらの当付面３３ａ，３４ａは、内輪部材１０の円周壁１０ａに巻回された両方向コイルバネ７０Ａの両端部７０ｄ，７０ｅの端面が、略垂直に当て付けられるように形成されている（図７（Ａ）参照）。
【００２１】
また、外輪部材３０の円周壁３０ｂの内面には、内輪部材１０の円周壁１０ａに巻回される一方向コイルバネ７０又は双方向コイルバネ７０Ａの径方向の変形を防止するように軸方向に延出するガイド面３６ａを備えたガイド壁３６が複数個所、設けられている。本実施形態では、前記嵌合穴３２ａ同士を結ぶ直径に対して、直交する径方向両側に一対ずつ合計４箇所のガイド壁３６が形成されている。この場合、各ガイド壁３６のガイド面３６ａは、巻内輪部材に回されるコイルバネ７０，７０Ａに対して僅かな隙間を介して対向するように、円周方向に沿った湾曲面で構成されており、内輪部材１０に巻回されるコイルバネは、この湾曲面に接触してコイルバネの内面と内輪部材の外周面１０ａがスリップすることで所定の制限トルクを発生させる。なお、ガイド壁３６の形成個数や配設箇所については特に限定されることはなく、また、湾曲面となるガイド面３６ａの円周方向長さについても特に限定されることはない。
【００２２】
さらに、本実施形態では、前記第１の保持壁３３、及び、第２の保持壁３４には、ガイド壁３６と同様、内輪部材１０に巻回されるコイルバネ７０，７０Ａの径方向の変形を防止するように、軸方向に延出するガイド面３３ｂ，３４ｂが形成されている。このような構成によれば、内輪部材に巻回されるコイルバネ７０，７０Ａに対して、周方向に沿って多数箇所（８箇所）で、軸方向に亘ってガイドが成されるため、コイルバネの外径変形を素早く確実にガイドすることができ、正確な制限トルクを発生させることが可能となる。特に、嵌合穴３２ａの両側に位置する第１の保持壁３３及び第２の保持壁３４にガイド面を形成したことで、コイルバネの一段目の外径変形が素早く確実にガイドされるため、締め付け力の弱いコイルバネを用いることができ、より低い制限トルクを安定して発生させることができる。
【００２３】
また、本実施形態の外輪部材３０は、内輪部材に巻回されるコイルバネ７０，７０Ａの一段目の軸方向端面を当て付けるように、規制突起３８を有している。このような規制突起３８は、外輪部材３０の天板壁３０ａの内面に突出形成されており、径方向に沿うように形成されている。本実施形態の規制突起３８は、前記各一対のガイド壁３６の間に形成されており、径方向の両側に２箇所形成されている。このため、規制突起３８は、２箇所設けられている嵌合穴３２ａに対して、周方向に９０°の間隔で配設された状態となっており、径方向両側のいずれかの側の嵌合穴３２ａ（又は保持壁３３，３４）において、一端が保持される一方向コイルバネ７０（又は双方向コイルバネ７０Ａ）に対して一段目の軸方向端面が直ちに当て付くことが可能となる。
【００２４】
すなわち、上記のような規制突起３８を設けることにより、一方向コイルバネ７０の一端７０ａを嵌合穴３２ａに収納した際、一方向コイルバネ７０の一段目の端面が規制突起３８に当て付いて規制されるため、座りが良くなり、安定した状態で保持される。また、いずれの嵌合穴に一方向コイルバネ７０の一端７０ａを収納しても、いずれかの規制突起が確実に一方向コイルバネ７０の端面を規制するため、安定した制限トルクを発生することができる。
【００２５】
上記した外輪部材３０の天板壁３０ａに形成される嵌合穴３２ａには、一方向コイルバネ７０の一端７０ａが嵌合されるが、この嵌合穴の入り口部分に、軸方向に屈曲された一方向コイルバネ７０の屈曲部分と非接触になるようにテーパ３２ｃを形成しておくことが好ましい（図６（Ａ）参照）。このようなテーパ３２ｃは、一方向コイルバネ７０側に向けて錘状に拡がるような形状となっており、これにより、嵌合穴３２ａに左巻き／右巻きの一方向コイルバネ７０の一端７０ａを嵌合しても、その食い付きや傷、摩耗粉等の発生を効果的に防止することができ、安定した制限トルクを発生することができる。この場合、テーパ３２ｃは、一方向コイルバネの屈曲領域が接触しないように、直線状の面で形成されていても良いし、湾曲状の面で形成されていても良い。
【００２６】
また、一方向コイルバネ７０については、図６（Ａ）に示すように、その他端７０ｂ側が径方向外方に逃げるように内輪部材１０の外周面１０ａに巻回されていることが好ましい。このような一方向コイルバネを設置することにより、左巻き／右巻きに関係なく、コイルバネの食い付き、傷、摩耗粉の発生を効果的に防止することができる。
【００２７】
上記した構成のトルクリミッタを一方向トルクリミッタとする場合、一方向コイルバネ（左巻き／右巻きのいずれであっても良い）７０は、図６に示すように組み込まれる。また、双方向トルクリミッタとする場合、双方向コイルバネ７０Ａは、図７に示すように組み込まれる。すなわち、上記した構成のトルクリミッタでは、使用用途などに応じて、内輪部材１０に対して、一方向コイルバネ７０、及び、双方向コイルバネ７０Ａのいずれかが巻回され、その際、一つの外輪部材３０で、異なる２つのタイプのコイルバネを装着、保持することができる。したがって、一方向トルクリミッタ及び双方向トルクリミッタの部品が共有化され、一方向コイルバネ専用の外輪部材、双方向コイルバネ専用の外輪部材を作成する必要が無くなり製造コストを低減することができる。
【００２８】
また、本実施形態の外輪部材３０は、一方向コイルバネの一端を嵌合する嵌合穴３２ａの周方向両サイドに、双方向コイルバネの一端を当て付け保持する第１の保持壁３３と、他端を当て付け保持する第２の保持壁３４を形成したため、両保持壁間の空間９０をグリス溜まりとすることが可能となる。すなわち、制限トルクが発生する主な領域は、巻回されるコイルバネの内、端部の保持部分となることから、この部分が空間９０を形成することによりグリス溜まりとして機能させることができ、耐久性の向上が図れるようになる。
【００２９】
また、本実施形態の外輪部材３０には、周方向に沿って所定間隔をおいて複数個所（８箇所）に、軸方向に沿ってコイルバネ７０，７０Ａをガイドするガイド面３６ａ，３３ｂ，３４ｂを形成しているため、コイルバネ７０，７０Ａの外径変形を素早く確実にガイドすることができ、回転速度が変化した際の制限トルクを安定化することが可能となる。
【００３０】
さらに、本実施形態では、径方向の両端の２箇所に、コイルバネ７０，７０Ａを保持する部分（一方向コイルバネの場合は嵌合穴３２ａ、双方向コイルバネの場合は保持壁３３，３４）を形成しているため、外輪部材３０，コイルバネ７０，７０Ａ及び内輪部材１０の組み付け作業が容易に行えるようになる。また、同様に、コイルバネを保持する部分と直交する径方向の両端の２箇所に規制突起３８を形成したため、外輪部材に固定されるコイルバネを安定して保持することが可能となる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されることはなく、種々変形することが可能である。例えば、外輪部材３０に形成される嵌合穴３２ａ、保持壁３３，３４、ガイド壁３６の形成位置や配設個数、その形状等の構成については適宜変形することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  トルクリミッタ
１０  内輪部材
３０  外輪部材
３２ａ  嵌合穴
３３  第１の保持壁
３４  第２の保持壁
３６  ガイド壁
３８  規制突起
７０  一方向コイルバネ
７０Ａ  双方向コイルバネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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