(57)【要約】【課題】外環部材に挿入された内輪を締め付けるコイルばねの緊縛力を利用したばね式のトルクリミッタの軽量化を図る。【解決手段】外環部材１の内側に回転自在に挿入した内輪２に、その外径面を締め付ける小径部３ａを有するコイルばね３を装着し、そのコイルばね３の一端のフック部３ｃを外環部材１に連結し、他端のフック部３ｄを外環部材１に回転可能に嵌め込まれた調整リング４に連結したトルクリミッタにおいて、内輪２を熱可塑性樹脂であるポリアセタールの射出成形により形成するようにした。これにより、従来の金属製内輪を用いた場合よりも内輪単体およびトルクリミッタ全体を軽量化することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外環部材の内側に内輪を回転自在に挿入し、前記内輪にその外径面を締め付ける小径部を有するコイルばねを装着し、そのコイルばねの両端に形成されたフック部の一方を外環部材に連結し、他方のフック部を外環部材に回転可能に嵌め込まれた調整リングに連結したトルクリミッタにおいて、前記内輪の材質として合成樹脂を用いたことを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項２】
前記内輪を熱可塑性樹脂の射出成形により形成した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】
前記内輪を形成する熱可塑性樹脂としてポリアセタールを用いたことを特徴とする請求項２に記載のトルクリミッタ。
【請求項４】
前記外環部材と内輪との間の環状空間の両端を塞ぎ、その環状空間に潤滑剤を封入するとともに、前記内輪の外径面に、前記環状空間内で軸方向に延び、前記潤滑剤を保持する油溝を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトルクリミッタ。
【請求項５】
前記調整リングが前記環状空間の両端を塞ぐ蓋の一つであり、その内径面に対向する位置まで前記内輪の油溝を延長したことを特徴とする請求項４に記載のトルクリミッタ。
【請求項６】
前記内輪の内径面に、軸方向に延びる溝状の肉ヌスミを設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のトルクリミッタ。
【請求項７】
前記内輪の内径面のうちで前記肉ヌスミを除く部分を、前記内輪に挿入される軸との嵌め合い部としたことを特徴とする請求項６に記載のトルクリミッタ。
【請求項８】
前記内輪の肉ヌスミを、前記油溝と異なる周方向位置に設けたことを特徴とする請求項６または７に記載のトルクリミッタ。
【請求項９】
前記内輪の肉ヌスミを軸心に対して対称に設け、前記内輪の肉ヌスミを設けた部分の最小肉厚を肉ヌスミがない部分の肉厚の７０％以上としたことを特徴とする請求項８に記載のトルクリミッタ。
【請求項１０】
前記内輪を含む少なくとも一つの部品の材質として合成樹脂を用い、その樹脂部品をトルクリミッタの特性に応じて定めた色相の合成樹脂で形成したことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のトルクリミッタ。
【請求項１１】
前記内輪を、前記外環部材と内輪との間の環状空間に封入する潤滑剤と異なる色相の合成樹脂で形成したことを特徴とする請求項１０に記載のトルクリミッタ。
【請求項１２】
前記コイルばねの小径部に連続する大径部を、その小径部との境界から離れるにつれて次第に大径となるテーパ形状に形成したことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のトルクリミッタ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載のトルクリミッタを使用後に再利用できるようにする再生方法において、前記内輪のみを新品と交換することを特徴とするトルクリミッタの再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ等に組み込まれる小型のトルクリミッタと、その再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等に組み込まれる小型のトルクリミッタとして、例えば特許文献１に記載されているようなばね式のものが知られている。
【０００３】
上記特許文献１に記載されたトルクリミッタは、外環部材の内側に回転自在に挿入した内輪に、その外径面を締め付ける小径部を有するコイルばねを装着し、そのコイルばねの両端に形成されたフック部の一方を外環部材に連結し、他方のフック部を外環部材に回転可能に嵌め込まれた調整リングに連結したものである。
【０００４】
そして、内輪にコイルばね小径部の拡径方向のトルクが加わる場合に、そのトルクが一定値以下であれば内輪はコイルばねの緊縛力により回転せず、内輪に加わるトルクが一定値以上になると、コイルばねの緊縛力の減少により内輪が一定トルクで回転するようになっている。一方、内輪にコイルばね小径部の縮径方向のトルクが加わる場合は、コイルばねの緊縛力が増大するので、内輪は外環部材に対してロックされる。
【０００５】
このトルクリミッタでは、内輪の材質として潤滑油が含浸された多孔質焼結金属を用いているので、運転中に内輪から滲み出した潤滑油によって内輪とコイルばねの間に適度な厚みの油膜が形成され、安定したトルクが得られる。
【０００６】
しかしながら、金属製の内輪を組み込んでいるために、トルクリミッタ全体の重量が大きくなって、搬送時や機械装置への組み込み時に取り扱いにくい、強度の高い梱包資材が必要になる等の難点がある。
【０００７】
また、リユース（再利用）しようとする場合は、少なくとも一旦内輪を抜き取り、この内輪に脱脂、洗浄、乾燥、含油を施したうえで再度組み立てる再生処理が必要であり、この再生処理に手間がかかるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０８０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の第１の課題は、外環部材に挿入された内輪を締め付けるコイルばねの緊縛力を利用したばね式のトルクリミッタの軽量化を図ることであり、第２の課題は、そのトルクリミッタを再生するのに必要な処理の手間を少なくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の第１の課題を解決するために、本発明は、外環部材の内側に内輪を回転自在に挿入し、前記内輪にその外径面を締め付ける小径部を有するコイルばねを装着し、そのコイルばねの両端に形成されたフック部の一方を外環部材に連結し、他方のフック部を外環部材に回転可能に嵌め込まれた調整リングに連結したトルクリミッタにおいて、前記内輪の材質として合成樹脂を用いた構成とした。
【００１１】
すなわち、内輪の材質を従来の焼結金属から合成樹脂に変更することにより、内輪単体およびトルクリミッタ全体の軽量化を実現できるようにしたのである。
【００１２】
ここで、前記内輪は熱可塑性樹脂の射出成形により形成することができ、その熱可塑性樹脂としてはポリアセタールを用いることができる。
【００１３】
上記の構成においては、前記外環部材と内輪との間の環状空間の両端を塞ぎ、その環状空間に潤滑剤を封入するとともに、前記内輪の外径面に、前記環状空間内で軸方向に延び、前記潤滑剤を保持する油溝を設けることが望ましい。このようにすれば、内輪とコイルばねの間の潤滑状態を良好に維持することができ、トルクの安定性が向上する。ここで、前記調整リングが前記環状空間の両端を塞ぐ蓋の一つである場合は、その内径面に対向する位置まで前記内輪の油溝を延長することにより、内輪の調整リングと摺接する部分の摩耗を抑えることができる。
【００１４】
また、前記内輪の内径面に、軸方向に延びる溝状の肉ヌスミを設けることにより、内輪をさらに軽量化することができる。そして、前記内輪の内径面のうちで前記肉ヌスミを除く部分を、前記内輪に挿入される軸との嵌め合い部とするとよい。
【００１５】
ここで、前記内輪の肉ヌスミは、前記油溝と異なる周方向位置に設けることが望ましい。そして、前記内輪の肉ヌスミを軸心に対して対称に設ける場合には、前記内輪の肉ヌスミを設けた部分の最小肉厚を肉ヌスミがない部分の肉厚の７０％以上とすることが望ましい。
【００１６】
また、前記内輪を含む少なくとも一つの部品の材質として合成樹脂を用い、その樹脂部品をトルクリミッタの特性に応じて定めた色相の合成樹脂で形成するようにすれば、個々のトルクリミッタの特性を識別しやすくなり、保管や搬送の際の管理が容易になる。このとき、前記内輪は、前記外環部材と内輪との間の環状空間に封入する潤滑剤と異なる色相の合成樹脂で形成することが望ましい。
【００１７】
また、前記コイルばねの小径部に連続する大径部は、その小径部との境界から離れるにつれて次第に大径となるテーパ形状に形成することが望ましい。このようにすれば、トルク調整のために調整リングを外環部材に対して相対回転させたときも、コイルばねの小径部が大径部に入り込むことがないので、フック部の連結が外れるおそれがなく安定して使用できる。
【００１８】
そして、本発明は、上記第２の課題を解決するために、上述した構成のトルクリミッタを使用後に再利用できるようにする再生方法において、前記内輪のみを新品と交換するようにしたのである。これにより、トルクリミッタの再生処理の際に、従来の焼結含油金属製の内輪に対して行っていた工程を省略して、作業負荷を大幅に軽減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のトルクリミッタは、上述したように、内輪を合成樹脂で形成したものであるから、従来の焼結金属製の内輪を組み込んだものに比べて、大幅な軽量化を実現することができる。従って、組立状態での搬送や内輪単体の搬送、機械装置への組み込み等の際に取り扱いやすく、強度の高い梱包資材も必要としない。また、内輪を製作する際には、含油焼結金属を用いる場合に比べて成形が容易になるうえ含油工程を省略できるので、コストを低減できるという利点もある。
【００２０】
また、本発明のトルクリミッタの再生方法は、樹脂製内輪を新品と交換するようにしたので、再生処理作業の負荷を大幅に軽減でき、ひいてはリユースによる省資源・省エネルギー・環境負荷低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態のトルクリミッタの縦断正面図
【図２】図１の内輪の径方向断面図
【図３】内輪の油溝の変形例を示す縦断正面図
【図４】第２実施形態のトルクリミッタの縦断正面図
【図５】図４の内輪の径方向断面図
【図６】トルクリミッタ使用開始直後のトルク変化調査実験の結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２は第１の実施形態を示す。このトルクリミッタは、外環部材１と、外環部材１の内側に回転自在に挿入される内輪２と、内輪２の外径面に装着されるコイルばね３と、外環部材１の内周に回転可能に嵌め込まれる調整リング４とで構成されたばね式のものであり、外環部材１が筒状のハウジングＡの内周面に嵌合固定され、内輪２の内側に内輪２にトルクを与える回転軸Ｂが挿入された状態で使用される。
【００２３】
前記外環部材１、内輪２および調整リング４はいずれも熱可塑性樹脂の射出成形により形成されており、特に内輪２の材質としてはポリアセタールが用いられている。また、外環部材１を形成する樹脂には、トルク値等のトルクリミッタの特性に応じて定めた色相に着色されたものが用いられ、保管や搬送の際に管理しやすくなっている。なお、特性の識別のために色相を変える部品は、内輪や調整リングでもよい。また、内輪の色相を変える場合は、後述する潤滑剤と異なる色相の合成樹脂で形成することが望ましい。
【００２４】
前記外環部材１は、一端側に内輪２との間の環状空間５の一端を塞ぐ蓋部１ａを有しており、その蓋部１ａの内面側に設けられた凹部１ｂでコイルばね３と連結され、蓋部１ａの内径面で回転軸Ｂと摺接している。また、この外環部材１の他端側内周に嵌め込まれた調整リング４は、内面側に設けられた凹部４ａでコイルばね３と連結されるとともに、内径面で内輪２と摺接して前記環状空間５の他端を塞ぐ蓋の役割を果たしている。そして、外環部材蓋部１ａと調整リング４とで両端を塞がれた環状空間５に、潤滑剤としてケミカルアタック対応のグリース（図示省略）が充填（封入）されている。なお、グリースに代えて潤滑油を環状空間５に封入するようにしてもよい。
【００２５】
前記コイルばね３は、ばね鋼製の丸線材または断面矩形の角線材を加工したもので、一端側が内輪２の外径面を締め付ける小径部３ａ、他端側が小径部３ａとの境界から離れるにつれて次第に大径となるテーパ形状に形成された大径部３ｂとなっており、両端にはフック部３ｃ、３ｄが形成されている。そして、一端のフック部３ｃが外環部材蓋部１ａの凹部１ｂに、他端のフック部３ｄが調整リング４の凹部４ａにそれぞれ差し込まれて、外環部材１および調整リング４と連結されている。
【００２６】
前記内輪２は、外径面に突部のない円筒形状で、他端に回転軸Ｂの外径面から突出するピンＰと係合する切欠き２ａが設けられ、回転軸Ｂが回転するとそのピンＰに切欠き２ａの側面を押されて回転軸Ｂと一体に回転するようになっている。
【００２７】
内輪２の外径面には、前記環状空間５内で軸方向に延びるＶ字状の油溝２ｂが、グリースを保持するためのグリース溜まりとして、周方向に複数本設けられている。この油溝２ｂは、内輪２の一端面（外環部材蓋部１ａに摺接する側の端面）から調整リング４の内径面に対向する位置まで延びており、グリースが外部に漏出せず、かつ内輪２と調整リング４の摺接部の摩耗が抑えられるようになっている。
【００２８】
なお、内輪２の油溝２ｂは、図１の例では、内輪２の一端面から調整リング４と対向する位置まで延長したが、図３に示すように、コイルばね３の小径部３ａと対向する位置までで止めるようにしてもよい。また、油溝の形状はＶ字状に限らず、例えばＵ字状等としてもよい。
【００２９】
このトルクリミッタの動作は、前述した従来のものと同じである。すなわち、回転軸Ｂから内輪２にコイルばね小径部３ａの拡径方向のトルクが加わる場合に、そのトルクが一定値以下であれば内輪２はコイルばね３の緊縛力により回転せず、内輪２に加わるトルクが一定値以上になると、コイルばね３の緊縛力の減少により内輪２が一定トルクで回転する。ここで、内輪２から得られるトルク値は、内輪２にトルクが加わる前に調整リング４を外環部材１に対して回転させて、コイルばね３の初期の緊縛力を変化させることにより調整することができる。一方、内輪２にコイルばね小径部３ａの縮径方向のトルクが加わる場合は、コイルばね３の緊縛力が増大するので、内輪２は外環部材１に対してロックされる。
【００３０】
このトルクリミッタは、上述したように、外環部材１および調整リング４に加えて内輪２も合成樹脂で形成したので、従来の焼結金属製内輪を組み込んだものよりも軽量で取り扱いやすいうえ、内輪２の成形が容易で低コストで製造できる。
【００３１】
また、内輪２の外径面にグリース溜まりとなる油溝２ｂを設けたので、内輪２とコイルばね３の間の潤滑状態を良好に維持することができ、潤滑不足による内輪２の摩耗、異音やトルク低下が発生しにくいし、コイルばね大径部３ｂをテーパ形状に形成したので、コイルばねの小径部が大径部に入り込んでフック部の連結が外れるというトラブルを生じるおそれがなく、安定して使用できる。
【００３２】
図４および図５は第２の実施形態を示す。この実施形態では、内輪２の外径面に、第１実施形態の図１の例と同じ油溝２ｂが設けられているほか、内輪２の調整リング４から突出する部分には、外径面より肉厚を削減する肉ヌスミ２ｃが設けられている。
【００３３】
また、内輪２の内径面には、外径面の油溝２ｂと異なる周方向位置に、軸方向に延びる溝状の肉ヌスミ２ｄが軸心に対して対称に複数本設けられている。この肉ヌスミ２ｄは、内輪２の一端面から調整リング４と摺接する部位の内径面まで延びている。そして、内輪２の内径面のうち、この肉ヌスミ２ｄを除く部分が、回転軸Ｂとの嵌め合い部２ｅとなっている。その他の部分の構成および動作は第１実施形態と同じである。
【００３４】
ここで、内輪２の内径面の肉ヌスミ２ｄの深さを適切に設定するため、肉ヌスミの深さが異なる試験内輪を３種類（Ｎｏ．１〜３）用意し、各試験内輪を組み込んだトルクリミッタの使用開始後のトルク変化を調査する実験を行った。各試験内輪の寸法諸元を表１に（表中のｔ１、ｔ２については図５参照）、トルク変化の調査結果を図６に示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
図６から明らかなように、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２の試験内輪を組み込んだトルクリミッタでは使用開始直後からトルク値が安定しているが、Ｎｏ．３の試験内輪を組み込んだ場合は使用開始後にトルク値が徐々に上昇している。これは、肉ヌスミを設けた部分の最小肉厚ｔ２が薄くなりすぎると、内輪の剛性低下や発熱がトルク挙動に影響を及ぼすようになるからであると考えられる。
【００３７】
上記の実験結果に基づき、この第２実施形態では、内輪２の肉ヌスミ２ｄを設けた部分の最小肉厚ｔ２が肉ヌスミ２ｄのない部分の肉厚ｔ１の７０％以上となるように、肉ヌスミ２ｄの深さが設定されている。これにより、内輪２を第１実施形態よりも軽量化しながら、トルクの安定性を確保することができる。
【００３８】
次に、このトルクリミッタをリユースしようとする場合の再生処理について説明する。その再生処理の手順は、まず、使用後に回収したトルクリミッタから内輪２を抜き取る。ここで、内輪２は前述のように外径面に突部がないので、抜き取りおよび後述する再組立時の新品の組み込みが容易に行える。抜き取った使用済の内輪２は、粉砕してリペレット化し材料として再利用する。
【００３９】
その後、トルクリミッタを外環部材１とコイルばね３と調整リング４とに分解して、これらの各部品を洗浄・乾燥する。あるいは、外環部材１とコイルばね３と調整リング４とを分解せずに洗浄・乾燥してもよい。そして、各部品に、再生回数を表すマーキングを行う。このマーキングにより新品と再生品とを区別でき、再生回数もわかるので、トルクリミッタの製造者側とユーザ側のいずれでも管理がしやすくなる。
【００４０】
最後に、新品の内輪２を含むすべての部品を再組立してグリースを再充填し、調整リング４を回転させてトルク調整を行う。このトルク調整を行えば、内輪２の外径が公差範囲内で交換前と多少違っていても、それによるコイルばね３の緊縛力の交換前との違いを吸収して、所定のトルクが得られるようにすることができる。
【００４１】
このトルクリミッタの再生方法は、内輪２を新品と交換するようにしたので、従来の焼結含油金属製の内輪を再使用する方法に比べて、再生処理の工程が少なく、手間がかからない。また、内輪２の材質として金属製のコイルばね３よりも柔らかい合成樹脂を用いているので、トルク発生による摩耗等の部品劣化が集中する内輪２を交換することにより、リユース時にはトルクリミッタ全体として新品と同等の性能を付与することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  外環部材
１ａ  蓋部
１ｂ  凹部
２  内輪
２ａ  切欠き
２ｂ  油溝
２ｃ、２ｄ  肉ヌスミ
２ｅ  嵌め合い部
３  コイルばね
３ａ  小径部
３ｂ  大径部
３ｃ、３ｄ  フック部
４  調整リング
４ａ  凹部
５  環状空間
Ａ  ハウジング
Ｂ  回転軸
Ｐ  ピン
【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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