(57)【要約】【課題】  長期使用に適したトルク伝達装置を提供する。【解決手段】  軸部２１を備えた第１部材１１と、軸部の外径よりも大きい内径を有し、軸部を同軸に収容する円筒部３１を備えた第２部材１２と、軸部の外周面と円筒部の内周面との間に介装され、軸部の外周面および円筒部の内周面に接触する可撓性のＯリング１３とを有し、Ｏリングを介して第１部材および第２部材の一方から他方にトルク伝達を行うとともに、伝達されるトルクが所定値以上になった場合に第１部材または第２部材とＯリングとの間に滑りを生じるトルク伝達装置であって、Ｏリングの中心軸線Ｃを軸部の軸線Ａに対して傾斜させるべく、円筒部の内周面または軸部の外周面にＯリングの軸部の軸線方向に対する移動を規制する規制部３４，３５（５１，５２）を有することを特徴とする。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部を備えた第１部材と、
前記軸部の外径よりも大きい内径を有し、前記軸部を同軸に収容する円筒部を備えた第２部材と、
前記軸部の外周面と前記円筒部の内周面との間に介装され、前記軸部の外周面および前記円筒部の内周面に接触する可撓性のＯリングと
を有し、
前記Ｏリングを介して前記第１部材および前記第２部材の一方から他方にトルク伝達を行うとともに、伝達されるトルクが所定値以上になった場合に前記第１部材または前記第２部材と前記Ｏリングとの間に滑りを生じるトルク伝達装置であって、
前記Ｏリングの中心軸線を前記軸部の軸線に対して傾斜させるべく、前記円筒部の内周面または前記軸部の外周面に前記Ｏリングの前記軸部の軸線方向に対する移動を規制する規制部を有することを特徴とするトルク伝達装置。
【請求項２】
前記規制部は、前記円筒部の内周面または前記軸部の外周面に形成された凸部であることを特徴とする、請求項１に記載のトルク伝達装置。
【請求項３】
前記第１部材は、前記軸部の一端部である基端部が前記円筒部の外方に突出し、当該基端部に前記軸部の径方向外方へと延出するとともに、その周縁部に前記円筒部の外周面に摺接する円筒状の周壁部を備えたフランジ部を有することを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれかの項に記載のトルク伝達装置。
【請求項４】
前記第２部材は、前記円筒部の前記フランジ部と相対する端部と相反する端部に、前記円筒部の軸線と同軸の貫通孔を備えた底板を有し、
前記軸部の前記基端部と相反する先端部が、前記貫通孔に回転可能に嵌合することを特徴とする、請求項３に記載のトルク伝達装置。
【請求項５】
前記軸部の前記先端部の外周面および前記貫通孔の内周面の一方には、周方向にわたって溝部が設けられ、
前記軸部の前記先端部の外周面および前記貫通孔の内周面の他方には、前記溝部に嵌合する突条が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のトルク伝達装置。
【請求項６】
前記フランジ部の外周部と、前記円筒部の外周部であって前記周壁部と摺接しない部分とには、それぞれ歯車が形成されていることを特徴とする、請求項３〜請求項５のいずれかの項に記載のトルク伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク伝達装置に係り、詳しくはトルクリミッタ（過負荷保護装置）や回転ダンパ、フリーストップヒンジに適用可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸部材と、所定の空隙を有して軸部材を同軸に収容する円筒部材と、軸部材と円筒部材との間に介装されたＯリングとから構成されたトルク伝達装置が公知となっている。このトルク伝達装置は、Ｏリングを介して軸部材および円筒部材の一方から他方へとトルクを伝達する一方、所定値以上のトルクが加わった際に、軸部材または円筒部材とＯリングとの間に滑りを生じ、所定値以上のトルクが他方に伝達されないようにしている。このようなトルク伝達装置は、トルクリミッタや、回転ダンパ、フリーストップヒンジに適用されている（例えば、特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３７３３３号公報
【特許文献２】国際公開第０２／０３６９８３号パンフレット
【特許文献３】特開２００２−２１４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したようなトルク伝達装置は、Ｏリングが軸部材および円筒部材の周方向に沿って配置されていることから、各部材間に滑りが生じた場合にもＯリングと軸部材または円筒部材との接触部位が軸線方向における位置が常に同一位置となり、磨耗箇所が集中するという問題がある。軸部材または円筒部材の磨耗が進行すると、Ｏリングと軸部材または円筒部材との接触圧が低下し、所期のトルク伝達が不可能になるため、長期間の使用に適さないという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであって、長期使用に適したトルク伝達装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の発明は、軸部（２１）を備えた第１部材（１１）と、前記軸部の外径よりも大きい内径を有し、前記軸部を同軸に収容する円筒部（３１）を備えた第２部材（１２）と、前記軸部の外周面と前記円筒部の内周面との間に介装され、前記軸部の外周面および前記円筒部の内周面に接触する可撓性のＯリング（１３）とを有し、前記Ｏリングを介して前記第１部材および前記第２部材の一方から他方にトルク伝達を行うとともに、伝達されるトルクが所定値以上になった場合に前記第１部材または前記第２部材と前記Ｏリングとの間に滑りを生じるトルク伝達装置であって、前記Ｏリングの中心軸線（Ｃ）を前記軸部の軸線（Ａ）に対して傾斜させるべく、前記円筒部の内周面または前記軸部の外周面に前記Ｏリングの前記軸部の軸線方向に対する移動を規制する規制部（３４，３５，５１，５２）を有することを特徴とする
【０００７】
この構成によれば、Ｏリングと、軸部または円筒部との間に滑りが生じた場合に、Ｏリングと軸部または円筒部との摺接部位が軸部および円筒部の軸方向に変化する。そのため、軸部または円筒部の磨耗箇所が分散され、偏磨耗が防止されてトルク伝達装置の長寿命化が図れる。
【０００８】
第２の発明は、前記規制部は、前記円筒部の内周面または前記軸部の外周面に形成された凸部であることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、簡素な構成でＯリングの中心軸線を軸部の軸線に対して傾斜した状態に維持することができる。
【００１０】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記第１部材は、前記軸部の一端部である基端部が前記円筒部の外方に突出し、当該基端部に前記軸部の径方向外方へと延出するとともに、その周縁部に前記円筒部の外周面に摺接する円筒状の周壁部（２３）を備えたフランジ部（２２）を有することを特徴とする
【００１１】
この構成によれば、円筒部が周壁部内に回転可能に嵌合し、軸部と円筒部との同軸性が安定的に維持される。
【００１２】
第４の発明は、第３の発明において、前記第２部材は、前記円筒部の前記フランジ部と相対する端部と相反する端部に、前記円筒部の軸線と同軸の貫通孔（３６）を備えた底板（３２）を有し、前記軸部の前記基端部と相反する先端部が、前記貫通孔に回転可能に嵌合することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、軸部は両端において円筒部に支持されるため、より一層、軸部と円筒部との同軸性が安定的に維持される。
【００１４】
第５の発明は、第４の発明において、前記軸部の前記先端部の外周面および前記貫通孔の内周面の一方には、周方向にわたって溝部（２４）が設けられ、前記軸部の前記先端部の外周面および前記貫通孔の内周面の他方には、前記溝部に嵌合する突条（３８）が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、軸部の円筒部からの抜け止めがなされる。
【００１６】
第６の発明は、第３〜第５のいずれかの発明において、前記フランジ部の外周部と、前記円筒部の外周部であって前記周壁部と摺接しない部分とには、それぞれ歯車が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、トルク伝達装置を任意の歯車列に組み込むことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の構成によれば、Ｏリングと軸部または円筒部との摺接部位が分散され、トルク伝達装置の長寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るトルクリミッタを示す斜視図
【図２】実施形態に係る第１部材を示す斜視図
【図３】実施形態に係る第２部材を示す斜視図
【図４】実施形態に係る第２部材を示す平面図
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図
【図６】実施形態に係る第２部材にＯリングを組み付けた状態を示す斜視図
【図７】図１のVII−VII断面図
【図８】実施形態に係るトルクリミッタの動作を示す説明図
【図９】一部変形実施形態に係るトルクリミッタを示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明をプリンタの紙送り機構に組み込まれるトルクリミッタに適用した実施形態について説明する。実施形態に係るトルクリミッタは、入力部および出力部が歯車として形成され、紙送り機構を構成する歯車列に組み込まれ、入力部に過大なトルクが加わった際にも、出力部に一定したトルクを伝達するものである。
【００２１】
トルクリミッタ１０は、第１部材１１と、第２部材１２と、Ｏリング１３とから構成され、図１および図７に示すようにＯリング１３を介して第１部材１１と第２部材１２とが組み合わせられている。第１部材１１および第２部材１２は、それぞれ樹脂材料を射出成形等によって成形したものである。なお、金属材料を用いて第１部材１１および第２部材１２を形成してもよい。
【００２２】
図２に示すように、第１部材１１は、直線状に延びる軸部２１と、軸部２１の一端である基端部に設けられたフランジ部２２と、フランジ部２２の周縁部に立設された周壁部２３とを備えている。軸部２１は、軸線Ａを有し、両端が開口した円筒形状に形成されている。軸部２１の基端部と相反する端部である先端部の外周面には、周方向に沿った環状溝２４が形成されている。フランジ部２２は、軸部２１の基端部から軸部２１の径方向外方へと拡径するように形成され、円板状に形成されている。周壁部２３は、フランジ部２２の円周部に沿って軸部２１の先端側へと突設され、軸部２１と同軸の円筒形状に形成されている。周壁部２３の外周面には、第１歯車２５が全周にわたって設けられている。
【００２３】
図３〜図５に示すように、第２部材１２は、軸線Ｂを有する円筒部３１と、円筒部３１の一端である基端部に設けられた底板３２と、円筒部３１の外周面に設けられた第２歯車３３と、円筒部３１の内周面に軸線Ｂを挟んで対称位置に突設された第１係止凸部（規制部）３４および第２係止凸部（規制部）３５とを備えている。
【００２４】
円筒部３１の内径は、軸部２１の外径よりも大きく形成されている。また、円筒部３１の外径は、円筒部３１が所定の交差をもって相対回転可能に周壁部２３の内部に支持され得る大きさに形成されている。
【００２５】
底板３２は、その中心部分に軸線Ｂと同軸の貫通孔３６を備えている。貫通孔３６は円形状を呈し、所定の交差をもって軸部２１を相対回転可能に支持し得る大きさに形成されている。貫通孔３６の周縁部の一部には、円筒部３１の内周面へと延びる切欠部３７が形成されている。以上のようにして、図３および図４に示すように、底板３２は軸線Ｂ方向から見て略Ｃ字状を呈している。貫通孔３６の内周面には、中心側へと突出する突条３８が周方向に沿って形成されている。
【００２６】
第１係止凸部３４および第２係止凸部３５は、それぞれ略直方体状に形成されており、軸線Ｂを中心として互いに１８０°の間隔をおいて円筒部３１の内周面に配置されている。また、図３および図５に示すように、第１係止凸部３４は円筒部３１の先端側に配置されている一方、第２係止凸部３５は円筒部３１の基端側に配置されており、軸線Ｂ方向において互いに偏倚している。軸線Ｂ方向における第１係止凸部３４と第２係止凸部３５との間の距離は、Ｏリング１３の線径（太さ）よりも小さくなるように設定されている。
【００２７】
第２係止凸部３５は、底板３２と連続している。図４に示すように、第１係止凸部３４および第２係止凸部３５の突出端は、平面視において貫通孔３６と重ならないように設定されている。これにより、軸部２１を円筒部３１および貫通孔３６に挿入することが可能となっている。
【００２８】
第２歯車３３は、円筒部３１の外周面の基端側部分に全周にわたって設けられている。円筒部３１の外周面の先端側部分は、平滑な円周面が露出している。
【００２９】
Ｏリング１３は、可撓性を有する樹脂材料から形成されている。Ｏリング１３の材料は、例えばシリコーンゴムや、エチレンプロピレン（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、二トリルゴム（ＮＢＲ）等であってよい。Ｏリング１３は、耐熱性および耐磨耗性が高い樹脂材料から形成されることが好ましく、特にシリコーンゴムが好適である。Ｏリング１３は、第１部材１１および第２部材に組み付けられた状態で、その内周部が軸部２１の外周面に接触し、かつその外周部が円筒部３１の内周面に接触可能な大きさに形成されている。
【００３０】
図６に示すように、Ｏリング１３は、その周方向における一部分が第１係止凸部３４の軸線Ｂ方向における基端側に配置され、その周方向における他の部分が第２係止凸部３５の軸線Ｂ方向における先端側に配置されるように、円筒部３１内に取り付けられる。すなわち、Ｏリング１３は、第１係止凸部３４の基端側の面と、第２係止凸部３５の先端側の面とに当接するように配置され、その中心軸線Ｃが円筒部３１の軸線Ｂに対して傾斜する。このとき、Ｏリング１３は、円筒部３１の内周部と接触した状態となっている。
【００３１】
図６に示す第２部材１２にＯリング１３を支持させた状態で、第１部材１１の軸部２１の先端部を円筒部３１の内部に先端側から挿入することによって第１部材１１、第２部材１２、Ｏリング１３が組み合わされる。図７に示すように、軸部２１は、軸部２１の軸線Ａと円筒部３１の軸線Ｂとが一致するようにして、フランジ部２２の先端側の面が円筒部３１の先端側の端面に当接するまで挿入される。このとき、円筒部３１の先端部は、周壁部２３の内部に嵌合し、円筒部３１の外周面と周壁部２３の内周面とが摺接する。また同時に、軸部２１の先端部は貫通孔３６内に進入し、環状溝２４に突条３８が嵌合する。これによって、軸部２１の円筒部３１に対する抜け止めがなされる。以上のようにして、第１部材１１と第２部材１２とは、軸線Ａ（Ｂ）回りに互いに回転可能に組み合わされる。なお、第１部材１１、第２部材１２、Ｏリング１３の各摺接部分には、グリスを塗布してもよい。第１部材１１と第２部材１２が組み合わされた状態で、Ｏリング１３は軸部２１の外周面にも接触する。
【００３２】
以上のように組み合わされたトルクリミッタ１０は、図示しないプリンタの紙送り装置の歯車列に組み込まれ、第１歯車２５および第２歯車３３において所定の歯車と噛み合わされる。
【００３３】
＜実施形態の作用効果＞
以上のように構成したトルクリミッタ１０は、Ｏリング１３が、軸部２１の外周面と、円筒部３１の内周面とに接触しているため、各接触部位において摩擦力が発生し、第１部材１１および第２部材１２の一方に軸線Ａ（Ｂ）回りの所定の回転力（トルク）が加えられた場合に、第１部材１１および第２部材１２の他方が追従して回転するようになる。一方、加えられた回転力が、Ｏリング１３と円筒部３１の内周面の間、またはＯリング１３と軸部２１の外周面の間に生じる静止摩擦力よりも大きい場合には、Ｏリング１３と円筒部３１の内周面の間、およびまたはＯリング１３と軸部２１の外周面の間に滑りが生じ（第１部材１１と第２部材１２とが相対回転し）、回転力は低減されて第１部材１１および第２部材１２の他方に伝達される。
【００３４】
本実施形態では、第１係止凸部３４および第２係止凸部３５が円筒部３１に設けられ、Ｏリング１３と第１係止凸部３４および第２係止凸部３５との間にも摩擦力が生じることから、過大な回転力が加わった際には、主に軸部２１の外周部とＯリング１３との間に滑りが生じる。そのため、軸部２１の外周面に磨耗が生じる。
【００３５】
図８は、軸部２１とＯリング１３との間に滑りが生じ、軸部２１と円筒部３１とが相対回転する際のＯリングの変位を示す図であり、軸部２１の周方向における任意の位置Ｘに対して、円筒部３１の周方向における任意の位置Ｙが回転した際のＯリングの変位を示している。図８のＡ−１およびＡ−２は、位置Ｘと位置Ｙとが互いに同一半径方向に位置する初期状態を示し、Ｂ−１およびＢ−２は初期状態から円筒部３１が軸部２１に対して９０°回転した状態を示し、Ｃ−１およびＣ−２は初期状態から円筒部３１が軸部２１に対して１８０°回転した状態を示す。図８のＡ−２は、Ａ−１に示す線に沿って見た断面を示し、図８Ｂ、Ｃについても同様である。軸部２１とＯリング１３とが相対回転する際には、Ｏリング１３の中心軸線Ｃが軸線Ｂに対して傾斜しているため、軸部２１の周方向における任意の位置ＸにおけるＯリング１３との摺接部位は、回転に応じて軸線Ｂ方向においてＨ１からＨ３の範囲内で変位する。すなわち、Ｏリング１３が、軸部２１の同一円周上のみで軸部２１と摺接することが避けられ、軸部２１の偏磨耗が防止される。換言すると、Ｏリング１３が軸部２１に対して１回転する間に、Ｏリング１３と摺接する軸部２１の面積が増加し、軸部２１の各部分のＯリング１３との摺接時間が短くなり、軸部２１の各部分の磨耗量が低減される。
【００３６】
＜一部変形実施形態＞
上述した実施形態では、第１係止凸部３４および第２係止凸部３５を円筒部３１の内周面に設けたが、図９に示すように、第１係止凸部５１および第２係止凸部５２を軸部２１の外周面に突設してもよい。この場合には、過大なトルクが、第１部材１１および第２部材１２の一方に加わった際に、Ｏリング１３と円筒部３１の内周面との間に滑りが生じるようになる。また、実施形態では、第１係止凸部３４および第２係止凸部３５によって、Ｏリング１３の軸線Ａ方向における位置を設定したが、円筒部３１の内周面または軸部２１の外周面に環状の溝部を形成し、この溝部にＯリング１３を嵌合させることによってＯリングの位置決めを行ってもよい。
【００３７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、第１歯車２５および第２歯車３３に代えて、他の連結手段を用いて、他の構成要素と連結してもよい。例えば、接着や溶接、ねじ締結等を用いて連結するようにしてもよい。
【００３８】
また、上記の実施形態では、本発明をトルクリミッタに適用した例を示したが、ドア等のヒンジ結合部に本発明を組み込み、回転ダンパやフリーストップヒンジとしても使用することもができる。例えば、第１部材を戸枠に固着し、第２部材をドアに固着することによって、Ｏリングと軸部または円筒部との動的摩擦力を利用した回転ダンパを構築することができるとともに、Ｏリングと軸部および円筒部との静的摩擦力を利用したフリーストップヒンジを構築することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０…トルクリミッタ、１１…第１部材、１２…第２部材、１３…Ｏリング、２１…軸部、２２…フランジ部、２３…周壁部、２４…環状溝、２５…第１歯車、３１…円筒部、３２…底板、３３…第２歯車、３４，５１…第１係止凸部、３５，５２…第２係止凸部、３６…貫通孔、３８…突条、Ａ…軸部の軸線、Ｂ…円筒部の軸線、Ｃ…Ｏリングの中心軸線
【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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【図８】
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【図９】
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