(57)【要約】【課題】  小型であるにもかかわらず安定で大きな負荷トルクを得ることができ、しかも組み立てが容易で部品点数の少ない安価な構造のトルクリミッタを提供すること。【解決手段】  円筒面を有する中央軸部材と、前記中央軸部材の外径よりも大きな内径を有して前記中央軸部材と同心円状に配置されている円筒状の永久磁石とを備えた磁気式トルクリミッタにおいて、前記中央軸部材の前記円筒面の外径よりも小さな径の中央孔と前記中央軸部材に対して垂直方向に延びる一対の円環状平面とを有すると共に、前記中央軸部材に前記中央孔の近傍の内周部分が埋め込まれて前記中央軸部材と一緒に回転する短円筒状のヒステリシス部材を備え、そのヒステリシス部材の前記円環状平面の一方又は両面に対して所定の微小距離を隔てて前記永久磁石が配置されていることを特徴とするトルクリミッタ。【選択図】  図１
2008106883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の中央軸部材と、該中央軸部材に係着された円筒状のヒステリシス部材と、前記中央軸部材の外径よりも大きな径の中央穴を有して前記中央軸部材と同心円状に配置されている円筒状の永久磁石とを備えたトルクリミッタにおいて、
前記ヒステリシス部材は、中央孔と前記中央軸部材に対して垂直方向に延びる表裏の円環状平面とを有し、前記中央軸部材に係着されて前記中央軸部材と一緒に回転し、
該ヒステリシス部材の前記円環状平面の片面又は両面に対して所定の距離を隔てて前記円筒状の永久磁石が配置されていることを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項２】
請求項１において、
前記中央軸部材は、熱伝導の良好な合成樹脂材料からなることを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記中央軸部材は、軸方向に延びる放熱用の小孔又は小溝を有することを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記永久磁石の前記中央穴に係着された外輪と前記中央軸部材の外周面に係着された内輪とを有するラジアル型の軸受を備え、
前記永久磁石の側面と前記ヒステリシス部材の前記円環状平面との間の前記所定の距離を調整するスペーサ部材を、前記ヒステリシス部材と前記ラジアル型の軸受との間に備え、
前記スペーサ部材は前記ラジアル型の軸受の前記外輪の内径以下の外径を有することを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記ヒステリシス部材の片面又は両面において前記中央軸部材を中心に互いに並行して回転する第１の円環状部材と第２の円環状部材とを有するスラスト型の軸受であって、前記ヒステリシス部材と前記永久磁石との間に配置されたスラスト型の軸受を備え、
前記第１の円環状部材は、前記中央軸部材に係着され、
前記第２の円環状部材は、前記永久磁石に吸着されており、前記中央軸部材には接触していないことを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項６】
請求項５において、
前記永久磁石の前記ヒステリシス部材側と前記ヒステリシス部材の前記円環状平面との間の前記所定の距離を調整するスペーサ部材を前記ヒステリシス部材と前記スラスト型の軸受との間に備え、前記スペーサ部材は前記スラスト型の軸受の前記第１の円環状部材の外径以下の外径を有することを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、
前記永久磁石の前記ヒステリシス部材側とは反対の側面には円環状の金属板が当接しており、該円環状の金属板はバックヨーク及び側板として作用することを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、
前記円筒状の永久磁石の外周面は合成樹脂にて被覆されており、
複数の前記永久磁石が前記ヒステリシス部材の前記円環状平面の両側に配置され、これら永久磁石は前記合成樹脂を介して連結部材又はハウジングによって連結され、
前記ヒステリシス部材の外周面は前記連結部材又はハウジングに接触しないことを特徴とするトルクリミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円筒状の永久磁石と円環状板のヒステリシス部材とを組み合わせてなる磁気式のトルクリミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
トルクリミッタは、一般にＯＡ機器などのプリンタ、複写機の紙送り、搬送、排出部分の回転機構などにおける駆動側と従動側との間に配置され、過負荷ではない通常の負荷状態では駆動側の動力を従動側に伝達し、従動側に過負荷が発生したときには滑り動作を行って、過負荷が駆動側に伝達されるのを防ぐように働くものである。トルクリミッタの多くは、低価格という面から機械的な摩擦によって生じる接触式のものであるが、しかし、価格は高いものの、寿命が半永久的で、メンテナンスフリーであるなどの利点を有する非接触の磁気式のトルクリミッタも多くの機器に使用されるようになってきている。
【０００３】
磁気式のトルクリミッタについては今までに種々の出願が行われ、改良がなされている。かかるトルクリミッタでは、永久磁石として円筒状のマグネットが用いられているが、小型化やコストなどの面から円筒状のマグネットの厚みが制限されており、したがって、円筒状のマグネットはある程度の機械的衝撃又は外力を受けると、割れてしまうと言う問題がある。この問題点を解決する構造を有するトルクリミッタとして、中央軸部材に軸受を介して円環板状のヒステリシス部材が取り付けられ、肉厚が比較的厚い短円筒状の永久磁石が前記中央軸部材に固定されているものがある（例えば、特許文献１参照）。よく知られているように、この磁気式トルクリミッタにおいては、負荷側に結合されているヒステリシス部材と永久磁石との間に磁力が働くことによって、通常の負荷状態ではヒステリシス部材と永久磁石とは中央軸部材と一緒に回転するが、設定トルク値以上の過負トルクが印加されると、永久磁石とヒステリシス部材との間にはすべり現象が起こり、それらの間の負荷トルクはほぼ設定トルクに維持される。つまり、過負荷状態では負荷側に結合されているヒステリシス部材は回転しないが、モータなどの駆動装置に結合されている中央軸部材と永久磁石とは回転し、駆動装置に過負荷がかかるのを防ぐ。
【特許文献１】特開平６−６０４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
負荷トルクが比較的大きい、あるいは大きな中・高負荷トルクのトルクリミッタにおいては前記設定トルクが大きな値に設定され、前述したように過負荷状態になると設定トルクにほぼ等しい負荷トルクが永久磁石とヒステリシス部材との間にかかるので、大きな力が永久磁石と中央軸部材との間に印加される。したがって、中・高負荷トルクのトルクリミッタの場合には永久磁石と中央軸部材とが堅固に互いに固定されていなければならない。しかし、複数の磁極が着磁される永久磁石は鋼材などに比べて機械的強度が低くて脆い磁性材料からなるので、大きな力で永久磁石に中央軸部材を圧入するのは実際上難しく、回り止め部材など他の固定部材を用い、その部材で永久磁石を中央軸部材に堅固に固定している。したがって、前掲の特許文献１の発明では回り止め部材のような特定の部材が必要であり、部品点数が増えるので組み立てが複雑になるなどコストが高くなるという問題点がある。また、いずれにせよ回り止め部材などで永久磁石を中央軸部材に堅固に固定しなければならないので、回り止め部材などは永久磁石にかかる力を分散して単位面積当たりにかかる力を小さくする構造であり、したがって、トルクリミッタを小型化する面で問題がある。
【０００５】
本発明は、軸方向の幅が薄型で小型であるにもかかわらず安定で比較的大きな又は大きな負荷トルクを得ることができ、しかも組み立てが容易で部品点数の少ない安価な構造のトルクリミッタを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、前記課題を解決するため、円筒状の中央軸部材と、その中央軸部材に係着された円筒状のヒステリシス部材と、前記中央軸部材の外径よりも大きな径の中央穴を有して前記中央軸部材と同心円状に配置されている円筒状の永久磁石とを備えたトルクリミッタにおいて、前記ヒステリシス部材は、中央孔と前記中央軸部材に対して垂直方向に延びる表裏の円環状平面とを有し、前記中央軸部材に係着されて前記中央軸部材と一緒に回転し、そのヒステリシス部材の前記円環状平面の片面又は両面に対して所定の距離を隔てて前記円筒状の永久磁石が配置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。
【０００７】
第２の発明は、前記第１の発明において、前記中央軸部材は、熱伝導の良好な合成樹脂材料からなることを特徴とするトルクリミッタを提供する。
【０００８】
第３の発明は、前記第１の発明又は前記第２の発明において、前記中央軸部材は、軸方向に延びる放熱用の小孔又は小溝を有することを特徴とするトルクリミッタを提供する。
【０００９】
第４の発明は、前記第１の発明１ないし前記第３の発明のいずれかにおいて、前記永久磁石の前記中央穴に係着された外輪と前記中央軸部材の外周面に係着された内輪とを有するラジアル型の軸受を備え、前記永久磁石の側面と前記ヒステリシス部材の前記円環状平面との間の前記所定の距離を調整するスペーサ部材を、前記ヒステリシス部材と前記ラジアル型の軸受との間に備え、前記スペーサ部材は前記ラジアル型の軸受の前記外輪の内径以下の外径を有することを特徴とするトルクリミッタを提供する。
【００１０】
第５の発明は、前記第１の発明１ないし前記第３の発明のいずれかにおいて、前記ヒステリシス部材の片面又は両面において前記中央軸部材を中心に互いに並行して回転する第１の円環状部材と第２の円環状部材とを有するスラスト型の軸受であって、前記ヒステリシス部材と前記永久磁石との間に配置されたスラスト型の軸受を備え、前記第１の円環状部材は、前記中央軸部材に係着され、前記第２の円環状部材は、前記永久磁石に吸着されており、前記中央軸部材には接触していないことを特徴とするトルクリミッタを提供する。
【００１１】
第６の発明は、前記第５の発明において、前記永久磁石の前記ヒステリシス部材側と前記ヒステリシス部材の前記円環状平面との間の前記所定の距離を調整するスペーサ部材を前記ヒステリシス部材と前記スラスト型の軸受との間に備え、前記スペーサ部材は前記スラスト型の軸受の前記第１の円環状部材の外径以下の外径を有することを特徴とするトルクリミッタを提供する。
【００１２】
第７の発明は、前記第１の発明１ないし前記第６の発明のいずれかにおいて、前記永久磁石の前記ヒステリシス部材側とは反対の側面には円環状の金属板が当接しており、その円環状の金属板はバックヨーク及び側板として作用することを特徴とするトルクリミッタ前を提供する。
【００１３】
第８の発明は、前記第１の発明１ないし前記第７の発明のいずれかにおいて、前記円筒状の永久磁石の外周面は合成樹脂にて被覆されており、複数の前記永久磁石が前記ヒステリシス部材の前記円環状平面の両側に配置され、これら永久磁石は前記合成樹脂を介して連結部材又はハウジングによって連結され、前記ヒステリシス部材の外周面は前記連結部材又はハウジングに接触しないことを特徴とするトルクリミッタを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
前記第１の発明によれば、内輪部材となる中央軸部材を樹脂材料で成型により造るときに一緒にヒステリシス板の内周部分を前記樹脂材料に埋め込むことにより中央軸部材にヒステリシス板を垂直に堅固に固定して一体化しているので、大きな負荷トルクに十分に対応することができ、また、中央軸部材とヒステリシス板とをベースにて他の構成部品を組み込めるので、トルクリミッタの組み立てが容易である。更にまた、短円筒状の永久磁石は軸受を介して中央軸部材に取り付けられ、永久磁石と軸受の外輪との間にはほとんど力が加わらないので、永久磁石の中央孔に軸受の外輪を永久磁石に悪影響を与えることが無い力で圧入すれば、それらの固定強度は十分であり、作業性が良く、信頼性の高いトルクリミッタを提供することができる。更にまた、中央軸部材に対してヒステリシス部材を高い精度での位置決めすることができ、このことがヒステリシス部材と永久磁石との間を微小な設定間隙に管理することができる。
【００１５】
前記第２の発明によれば、前記第１の発明により得られる効果の他に、熱伝導性の良好な合成樹脂材料を用いているので、インサートモールドなどの成型を行い易く、かつ動作中にトルクリミッタが温度上昇するのを抑制することができる。
【００１６】
前記第３の発明によれば、前記第１の発明又は前記第２の発明により得られる効果の他に、より中央軸部材の温度上昇を抑制することができるので、動作中にトルクリミッタが温度上昇するのを更に一層抑制することができ、永久磁石への熱的悪影響を一層抑制することができる。
【００１７】
前記第４の発明によれば、前記第１の発明ないし前記第３の発明により得られる効果の他に、負荷トルクがかからない中央軸部材と永久磁石との間の機械的結合にラジアル軸受を用いているので、永久磁石に軸受の外輪を軽く圧入するだけでよく、永久磁石を破損するなど悪影響を与えることが無い。また、永久磁石とヒステリシス部材との間の所定の微小距離を調整するスペーサ部材を備えているので、ラジアル型の軸受の寸法管理を厳密に行うことなく、永久磁石の側面とヒステリシス部材との間を所定の微小距離に容易に管理することができる。
【００１８】
前記第５の発明によれば、前記第１の発明ないし前記第３の発明により得られる効果の他に、ボールのような転動体を介して互いに回転する第１の円環状部材と第２の円環状部材とからなるスラスト型の軸受を用いて、第１の円環状部材を中央軸部材にしっかりと圧入し、永久磁石の磁気吸着力で永久磁石を第２の円環状部材に吸着保持させればよいので、永久磁石に圧入による加圧力をかける必要が無く、永久磁石に加圧力を与えることなく永久磁石を中央軸部材に取り付けすることができる。また、永久磁石の磁気特性を変えることもない。
【００１９】
前記第６の発明によれば、前記第５の発明により得られる効果の他に、永久磁石とヒステリシス部材との間の所定の微小距離を調整するスペーサ部材を備えているので、スラスト型の軸受の寸法管理を行うことなく、永久磁石の側面とヒステリシス部材との間を所定の微小距離に容易に管理することができる。なお、スラスト型の軸受の場合にはその厚みをほぼ設定値にするのは比較的容易であり、この場合にはスペーサ部材を省略することができる。
【００２０】
前記第７の発明によれば、前記第１の発明ないし前記第６の発明により得られる効果の他に、永久磁石の外側の側面に磁性材料からなる円環状の金属板を当接させ、バックヨークと側板として作用させているので、構成部品点数を少なくでき、小型化は勿論のこと、組み立てが容易となり、コストの低減を図ることができる。
【００２１】
前記第８の発明によれば、前記第１の発明ないし前記第７の発明により得られる効果の他に、円筒状の永久磁石の外周面を合成樹脂にて被覆し、その合成樹脂を介して連結部材又はハウジングによって永久磁石を連結しているので、連結による機械的な力で永久磁石が破損することが無く、永久磁石が互いにずれることもない。また、ヒステリシス部材の外周面は前記連結部材又はハウジングに接触していないので、ヒステリシス部材の回転時に余計な機械的力が加わることが無く、設定トルクを容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
[実施形態１]
図１ないし図４により本発明に係る第１の実施形態である磁気式のトルクリミッタ１００について説明する。図１は、トルクリミッタ１００の組み立て前の各部品を示す斜視図であり、図２はトルクリミッタ１００の断面を示す断面図である。図３はスペーサと軸受などの関係を説明するための一部断面を拡大した図である。図４はこのトルクリミッタの一部分の拡大図である。ここでは、トルクリミッタ１００が負荷トルクの比較的大きな、又は大きな中・高負荷トルク用に適したトルクリミッタの例について説明する。
【００２３】
このトルクリミッタ１００は、内輪部材として作用する中央軸部材１、中央軸部材１に内周部分が成型時に埋め込まれたヒステリシス部材２、その両側に微小間隙を隔てて配置された円筒状の永久磁石３と４、永久磁石３と４とを中央軸部材１に回転自在に取り付けるラジアル型の軸受５と６、中央軸部材１に装着されてヒステリシス部材２と永久磁石３と４との間の微小間隙を設定値に調整、保持するスペーサ部材７と８、円筒状の永久磁石３と４のそれぞれの外周面を覆う外周部材９と１０、外周部材９と１０とが互いに回転しないように回り止め作用を行う連結部材１１、円筒状の永久磁石３と４の外側の側面に吸着されるようにして取り付けられている金属板１２と１３とから構成される。
【００２４】
図１ないし図４において、内輪部材として作用する中央軸部材１はインサート成型などによって造られ、その成型時にヒステリシス部材２の内周部分が一緒にモールドされ、その内周部分が中央軸部材１に埋め込まれ、強固に固定されている。中央軸部材１は、熱伝導性が良好な合成樹脂、例えば、熱伝導性フィラーとして黒鉛粒子、アルミナ粒子、炭化アルミニウム、炭化珪素、炭素繊維などの内から選ばれた熱伝導性フィラーを１０数％ないし数十％含有するポリフェニレンサルファイド樹脂やフェノール成型用樹脂などからなる熱伝導性の良好な合成樹脂からなるのが好ましい。
【００２５】
中央軸部材１は、不図示の回転駆動モータの回転軸が結合されている駆動軸が挿通する中央穴１Ａを有する円筒状のもので、必要な機械的強度を有する所定の肉厚を有し、前記駆動軸に不図示のピン部材によって中央軸部材１を取り付けるための取付け部１Ｂを備える。ヒステリシス部材２は、図２に示すように、中央軸部材１の外径Ｄよりも小さく、かつ中央軸部材１の内径ｄよりも大きな直径Ｗの中央孔２Ａを有する円環板状のものであり、純鉄材料又はパーマロイ材料など大きな保持力を有する磁性材料からなる。ヒステリシス部材２は、中央軸部材１をインサート成型などで造るときに、中央孔２Ａの周りの内周部分２Ｂが一緒にモールドされ、中央軸部材１に埋め込まれている。ヒステリシス部材２は、中央軸部材１の中心軸線Ｘに対して垂直な一対の互いに平行な円環状平面２Ｃと２Ｄ（図３）とを有する。したがって、中央軸部材１とヒステリシス部材２とは一体となっている一つの部品として扱うことができ、トルクリミッタの組み立て時に便利であるばかりでなく、互いに強固に固定しあっているので、大きな負荷トルクに十分に耐えることができる。なお、中央軸部材１は中央穴１Ａをもたない円柱状軸棒であってもよく、外周面が円筒面であるものなら構わない。
【００２６】
円筒状の永久磁石３と４は、高生産性、低コスト、高磁力で成形が容易なネオジウムボンド磁石、あるいはフェライト系又はサマリウム系などの磁気材料から構成されており、その磁気材料が限定されるものでない。円筒状の永久磁石３と４は通常の磁石と同様に、その中心から放射外方向に延びる線でほぼ等しく分割された交互に逆極性となる等しい数の極性、例えば５対又は６対のＮ極とＳ極とを有するものである。円筒状の永久磁石３と４とは、ヒステリシス部材２を介して同一極性が対向するように位置合わせされ、後述するように互いがずれることがないように連結されている。そして、円筒状の永久磁石３と４とはラジアル型の軸受５と６とによってそれぞれ中央軸部材１に取り付けられる。また、円筒状の永久磁石３と４の円環状の内側側面３Ａと４Ａ（図３）とは、スペーサ部材７と８によって形成される微小間隙を介してヒステリシス部材２の円環状平面２Ｃと２Ｄとそれぞれ平行に対設されている。
【００２７】
一部分を拡大して示す図３及び図４によって説明すると、ラジアル型の軸受５は、中央軸部材１が圧入される内輪５Ａと、永久磁石３の中央穴３Ｂに軽く圧入される外輪５Ｂと、内輪５Ａと外輪５Ｂとの間で転動する複数のボール又はローラからなる転動体５Ｃとからなるごく一般的ものである。ラジアル型の軸受６はラジアル型の軸受５と同様な構造であり、中央軸部材１が圧入される内輪６Ａと、永久磁石４の中央穴４Ｂに軽く圧入される外輪６Ｂと複数の転動体６Ｃとからなる。ここで、ラジアル型の軸受５、６の幅（図２の中心軸線Ｘが延びる方向）は互いにそれぞれ等しく、永久磁石３、４の内側側面３Ａ、４Ａはそれぞれラジアル型の軸受５、６の内側側面３Ａ、４Ａとほぼ同一垂直面にあることが望ましいが、永久磁石３、４の内側側面３Ａ、４Ａがラジアル型の軸受５、６の内側側面５ａ、６ａよりも幾分突出しているのは構わない。なお、中心軸線Ｘは中央軸部材１における円筒面の断面円形の中心点を通ってその長さ方向に延びる軸線である。
【００２８】
中央軸部材１に装着された円環板状のスペーサ部材７の両面がヒステリシス部材２の円環状平面２Ｃとラジアル型の軸受５の内輪５Ａの内側側面５ａとに当接し、また、円環板状のスペーサ部材８の両面がヒステリシス部材２の円環状平面２Ｄとラジアル型の軸受６の内輪６Ａの内側側面６ａとに当接している。円環板状のスペーサ部材７、８はラジアル型の軸受５、６それぞれの外輪５Ｂ、６Ｂの内径よりも小さな外径を有し、かつそれぞれの内輪５Ａ、６Ａの外径よりも小さな内径を有するので、スペーサ部材７、８はラジアル型の軸受５、６それぞれの外輪５Ｂ、６Ｂに接触することなく、それぞれ内輪５Ａの内側側面５ａ、内輪６Ａの内側側面６ａに当接してヒステリシス部材２と永久磁石３との間隙、及びヒステリシス部材２と永久磁石４との間隙を設定微小間隔に保持することができる。磁気損失を低減するためには、ヒステリシス部材２の円環状平面２Ｃと永久磁石３の内側側面３Ａとの間隙、及びヒステリシス部材２の円環状平面２Ｄと永久磁石４の内側側面４Ａとの間隙をできるだけ小さく、かつ一定に保持するのが良い。そのために、この実施形態１ではスペーサ部材７、８として１０〜１００μｍの範囲の厚みを有する薄い円環状金属板を複数個用いて、所定の間隙を形成し、保持している。例えば、ヒステリシス部材２の円環状平面２Ｃと永久磁石３の内側側面３Ａとの間隙、及びヒステリシス部材２の円環状平面２Ｄと永久磁石４の内側側面４Ａとの間隙がそれぞれ０．３ｍｍのとき、スペーサ部材７、８として５０μｍの厚みの円環状金属板を６枚重ねることによって、容易に所定の間隙に調整することができ、かつその間隙を保持することができる。
【００２９】
円筒状の永久磁石３と４の外周面は、ハウジング部材をも兼ねることが可能な合成樹脂からなる外周部材９、１０で被覆されている。その合成樹脂は熱伝導性が良好であるものが好ましい。外周部材９、１０はインサートモールドなどの成型によって円筒状の永久磁石３と４の外周部を包み込むように形成される。外周部材９、１０は互いに同一の構造を有する。図４に拡大して示すように、外周部材９、１０は凹所からなる係着部ＳＡを外周部の一方側の側面に有するが、外周部材９の係着部は陰になっているので示されていない。これら係着部ＳＡは金属材料又はプラスチック材料からなる円環状の連結部材１１の両側に形成された突起部からなる係止部１１Ａ、１１Ｂを受け入れて互いに係止し合う。また、外周部材９、１０の他方側、つまり外側となる側面は円筒状の永久磁石３と４の側面よりも突出するように形成されており、後述する金属板１２、１３を受け入れてそれらと係止し合う係止部ＵＢを有する。係止部ＵＢは、永久磁石３、４のそれぞれの外側の側面よりも突出するように形成されている短円筒状部分の内面に凹凸状に形成されている。連結部材１１の係止部１１Ａ、１１Ｂはそれぞれ５箇所に形成されているので、外周部材９、１０の係着部ＳＡも外周部材９、１０それぞれの一方側の側面側に５箇所形成される。ただし、連結部材１１の係止部１１Ａ、１１Ｂ及び外周部材９、１０の係着部ＳＡの個数は任意であり、また、形状に制限されるものではなく、永久磁石３と４とを係止して永久磁石３と４とが回転方向に互いにずれるのを防止すればよい。
【００３０】
この実施形態１では円筒状の永久磁石３と４の外側の側面に円環状の金属板１２、１３を備える。この金属板１２、１３は、永久磁石３と４それぞれのヨーク効果を高めるバックヨークとして作用し、磁気漏れを抑制すると共に、トルクリミッタの一般的な側板としても働く。金属板１２、１３は中央軸部材１の外径よりも大きな直径の中央穴１２Ａ、１３Ａを有すると共に、図１に示すように金属板１２、１３の外周部には凹凸が形成されており、その凹凸からなる係止部１２Ｂ、１３Ｂが外周部材９、１０の外側となる側に形成された係着部ＵＢに係合する。金属板１２、１３は、円筒状の永久磁石３と４の外側の側面に磁力によって吸着されているが、それぞれの係止部１２Ｂ、１３Ｂが外周部材９、１０の係着部ＵＢに係合することによって、永久磁石３と４に対して回転方向にずれたり、外れたりすることがなく、永久磁石３と４及び外周部材９、１０と一緒に回転する。なお、図１及び図４において、金属板１３に固定されている結合部材１４は不図示の負荷装置が結合される結合部材となるものである。
【００３１】
次にこのトルクリミッタの動作説明を簡単に行う。通常の負荷、つまり設定負荷トルク以下の回転駆動力が中央軸部材１に加わると、中央軸部材１に内周部分が埋設されている円環板状のヒステリシス部材２が一緒に回転する。円筒状の永久磁石３、４はそれらの大きな磁力によってヒステリシス部材２と吸引しあっているので、永久磁石３、４は中央軸部材１とヒステリシス部材２と一緒に回転する。外周部材９、１０は永久磁石３、４の外周に固定されているから一緒に回転し、連結部材１１により互いに連結されているので、回転方向に互いにずれることなく、一緒に回転する。当然に金属板１２、１３も一緒に回転するから、結合部材１４に結合されている不図示の負荷も回転する。つまり、駆動側の回転力は負荷側にそのまま伝達される。
【００３２】
しかし、負荷側に設定トルク値よりも大きな外力がかかり、過負荷状態になると、図示しない負荷が結合されている永久磁石３、４側、つまり永久磁石３、４と連結部材１１と金属板１２、１３は回転できなくなり、中央軸部材１とヒステリシス部材２だけが回転する。したがって、このときヒステリシス部材２と永久磁石３、４との間に磁力によって所定値のトルクが生じているから、中央軸部材１に結合されている不図示の駆動装置は前記所定値のトルクを負荷トルクとして回転動作を行うので、過負荷によって焼損することがない。なお、中央軸部材１と永久磁石３、４との間にはラジアル型の軸受５、６がそれぞれ介在するので、過負荷時にも中央軸部材１と永久磁石３、４との間に不都合な力はかからない。
【００３３】
以上述べた実施形態１では、永久磁石３、４の外周に外周部材９、１０を設け、これらを連結部材１１で連結すると共に、これらをハウジングとしていたが、図５に示すように、第１のトルクリミッタ１００を一部分変更した変形例１００’では、単一のハウジング部材２０を設け、円筒状の永久磁石３、４の外周面をハウジング部材２０の内周面に密接、つまり圧入している。他は前述の構造と同じであるので、説明を省略する。図６において、図２で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示す。ハウジング部材２０の外観は円筒状であり、その内側の中央部、つまり組み立てたときにヒステリシス部材２が位置する内側部分には、ヒステリシス部材２の外周面に接触しないように内径が大きい大径部２０Ａが形成されている。また、ハウジング部材２０の両端部には、金属板１２、１３の係止部に係合する係着部ＵＢ有する。なお、破線Ｚで示すように、図５の左方向又は右方向から見たときに永久磁石３、４の円筒状外周面が凹凸状に波打つ形状になっており、また、ハウジング部材２０の内周面も凹凸状に波打つ形状になっていることによって、お互いの凹凸が嵌合しあって円筒状の永久磁石３、４を回り止め作用を行う構造になっていてもよい。この場合には、永久磁石３、４に僅かな力をかけるだけでよいので、組み立て時に永久磁石３、４に無理な大きな加圧力がかからないので、損傷することがない。
【００３４】
[実施形態２]
図６及び図７により本発明に係る第２の実施形態である磁気式の第２のトルクリミッタ２００について説明する。図６及び図７において、図１〜図５で用いた記号と同一の記号は同じ名称の部材を示すものとする。第２のトルクリミッタ２００が第１のトルクリミッタ１００と異なる点は、第１のトルクリミッタ１００が軸受５、６としてラジアル型のボール軸受を用いたのに対して、第２のトルクリミッタ２００が軸受としてスラスト型の軸受５０、６０を用いている点が主に異なる。軸受に関連する部分以外は双方ともほぼ同じであるので、説明を省略する。
【００３５】
第１のトルクリミッタ１００で用いたラジアル型の軸受５、６は、中央軸部材１の中心軸線Ｘと垂直の方向、つまりラジアル方向の力を受けるのが適しているのに対して、一般にスラスト型の軸受５０、６０は中央軸部材１の中心軸線Ｘと同一方向（平行方向）、つまりアキシャル方向の力を受けるのに適している。図７はスラスト型の軸受５０、６０及びその近傍のヒステリシス部材２の一部分、中央軸部材１の一部分を拡大して示しており、この図７によって説明する。第２のトルクリミッタ２００も第１のトルクリミッタ１００と同様に、磁気損失を低減するためには、ヒステリシス部材２の円環状平面２Ｃと永久磁石３の内側側面３Ａとの間隙、及びヒステリシス部材２の円環状平面２Ｄと永久磁石４の内側側面４Ａとの間隙をできるだけ小さく、かつ一定に保持するのが良い。
【００３６】
第２のトルクリミッタ２００における円筒状の永久磁石３、４は同一構造のものであり、永久磁石３にあっては中央軸部材１の外周面に対向する内周面が径の大きな大径面３Ｃと径の小さな小径面３Ｄからなり、永久磁石４にあっては同様に中央軸部材１の外周面に対向する内周面が径の大きな大径面４Ｃと径の小さな小径面４Ｄからなる。大径面３Ｃと小径面３Ｄとの間の奥まった側面３Ｅ、及び大径面４Ｃと小径面４Ｄとの間の奥まった側面４Ｅは、中心軸線Ｘに対してほぼ垂直な円環状の平面である。大径面３Ｃと側面３Ｅとで形成される大径部分、及び大径面４Ｃと側面４Ｅとで形成される大径部分にそれぞれスラスト型の軸受５０、６０が配置される。スラスト型の軸受５０、６０は互いに同一の構造のものである。なお、永久磁石３の大径面３Ｃと小径面３Ｄとがその中央穴３Ｂを形成し、また、永久磁石４の大径面４Ｃと小径面４Ｄとがその中央穴４Ｂを形成する。
【００３７】
スラスト型の軸受５０は，第１の円環状部材５０Ａと第２の円環状部材５０Ｂとそれらの間を転動する複数のボール又はコロからなる転動体５０Ｃとからなり、スラスト型の軸受６０は第１の円環状部材６０Ａと第２の円環状部材６０Ｂとそれらの間を転動する複数のボール又はコロからなる転動体６０Ｃとからなる。これらスラスト型の軸受５０、６０は通常のスラスト軸受とは構造上で幾分異なる。スラスト型の軸受５０の第１の円環状部材５０Ａは第２の円環状部材５０Ｂよりも小さな内径の中央穴を有し、中央軸部材１が第１の円環状部材５０Ａの中央穴に圧入され、その中央穴の短円筒面５０ａ１に密接する。しかし、第２の円環状部材５０Ｂは中央軸部材１の外径よりも大きな内径の中央穴を有するので、その中央穴の短円筒面５０ｂ１は中央軸部材１に実質的に接触しない。同様に、スラスト型の軸受６０の第１の円環状部材６０Ａは第２の円環状部材６０Ｂよりも小さな内径の中央穴を有し、中央軸部材１が第１の円環状部材６０Ａの前記中央穴に圧入され、その中央穴の短円筒面６０ａ１に密接する。しかし、第２の円環状部材６０Ｂは中央軸部材１の外径よりも大きな内径の中央穴を有するので、その中央穴を形成する短円筒面６０ｂ１は中央軸部材１に実質的に接触しない。
【００３８】
したがって、スラスト型の軸受５０は、第１の円環状部材５０Ａと中央軸部材１との圧入によって中央軸部材１に固定され、同様に、スラスト型の軸受６０は、第１の円環状部材６０Ａと中央軸部材１との圧入によって中央軸部材１に固定される。他方、スラスト型の軸受５０の第２の円環状部材５０Ｂとスラスト型の軸受６０の第２の円環状部材６０Ｂは中央軸部材１に接触していないので、中央軸部材１に対して自由に回転できる構造になっている。スラスト型の軸受５０の第１の円環状部材５０Ａの平坦な円環状外面５０ａ２はヒステリシス部材２の円環状平面２Ｃに密接している。同様に、スラスト型の軸受６０の第１の円環状部材６０Ａの平坦な円環状外面６０ａ２はヒステリシス部材２の円環状平面２Ｄに密接している。また、スラスト型の軸受５０の第２の円環状部材５０Ｂの平坦な円環状外面５０ｂ２は永久磁石３の奥まった側面３Ｅに密接している。同様に、スラスト型の軸受６０の第２の円環状部材６０Ｂの平坦な円環状外面６０ｂ２は永久磁石４の奥まった側面４Ｅに密接している。
【００３９】
前述したように、一般にスラスト軸受は軸線方向の加圧力に強い構造であるので、図７に示すように、スラスト型の軸受５０、６０をヒステリシス部材２の円環状平面２Ｃ、２Ｄにそれぞれ反対方向から強く押し当てることができる。したがって、永久磁石３の内側側面３Ａから奥まった側面３Ｅまでの奥行き、及び永久磁石４の内側側面４Ａから奥まった側面４Ｅまでの奥行きと、スラスト型の軸受５０、６０の厚み寸法とを適切に設定することによって、実施形態１のようにスペーサ部材を備えなくとも、組み立て時にスラスト型の軸受５０、６０をヒステリシス部材２の円環状平面２Ｃ、２Ｄにそれぞれ反対方向から強い力で押し当てることができ、強く押し当てることによってヒステリシス部材２の円環状平面２Ｃと永久磁石３の内側側面３Ａとの間隙、及びヒステリシス部材２の円環状平面２Ｄと永久磁石４の内側側面４Ａとの間隙を所期の微小な距離にすることができる。
【００４０】
実施形態２の一部分を変更する例として、ヒステリシス部材２の円環状平面２Ｃと永久磁石３の内側側面３Ａとの間隙、及びヒステリシス部材２の円環状平面２Ｄと永久磁石４の内側側面４Ａとの間隙を調整する必要があるときには、図示しないが、中央軸部材１の外径よりも大きく、かつスラスト型の軸受５０、６０の第１の円環状部材５０Ａ、６０Ａの外径よりも小さな外径を有するスペーサ部材を用意し、スラスト型の軸受５０の第１の円環状部材５０Ａの円環状外面５０ａ２、スラスト型の軸受６０の第１の円環状部材６０Ａの円環状外面６０ａ２とヒステリシス部材２の円環状平面２Ｃ、２Ｄとの間に、それぞれ前述のような間隙を調整できるスペーサ部材を設ければよい。
【００４１】
第２のトルクリミッタ２００の動作は、第１のトルクリミッタ１００の動作とほとんど同じであり、通常の負荷状態では中央軸部材１とヒステリシス部材２とが一緒に回転し、永久磁石３、４とヒステリシス部材２との磁力の作用で、永久磁石３、４も中央軸部材１とヒステリシス部材２と一緒に回転する。しかし、負荷側に所定値よりも大きな外力がかかり、過負荷状態になると、図示しない負荷が結合されている永久磁石３、４側、つまり永久磁石３、４と連結部材１１と金属板１２、１３は回転できなくなり、中央軸部材１とヒステリシス部材２だけが回転する。このとき、スラスト型の軸受５０、６０の第２の円環状部材５０Ｂ、６０Ｂは永久磁石３、４側に固定されているので回転せず、転動体５０Ｃ、６０Ｃが回動することにより、スラスト型の軸受５０、６０の第１の円環状部材５０Ａ、６０Ａは中央軸部材１とヒステリシス部材２と一緒に回転する。したがって、中央軸部材１に結合されている不図示の駆動装置には過負荷がかかることはない。
【００４２】
なお、この実施形態２においても、図５に示した第１のトルクリミッタの変形例１００’と同様な単一のハウジングを用いても勿論よい。永久磁石は、必ずしもヒステリシス部材を挟んで同数備える必要はなく、片方に１個又は異なる個数で複数備えてもよい。ヒステリシス部材と永久磁石の外径は異なってもよく、同等又はヒステリシス部材の外径が大きい方が効果的である。また、中央軸部材１の放熱を更に向上させるために、中心軸線Ｘに沿って中央軸部材１内に小孔又は中央軸部材１の外周面に小溝を設け、空気が流通するようにしてもよい。中央軸部材１の温度上昇を抑制することによって、永久磁石への熱的悪影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】発明に係る実施形態１のトルクリミッタ１００の組み立て前の各部材を示す斜視図である。
【図２】実施形態１のトルクリミッタ１００の断面を示す図である。
【図３】図２の断面図の一部分を拡大して示す図である。
【図４】図１に示したトルクリミッタの構成部品の一部分を示す図である。
【図５】実施形態１に係るトルクリミッタの変形例であるトルクリミッタ１００’の断面を示す図である。
【図６】本発明の実施形態２に係るトルクリミッタ２００の断面を示す図である。
【図７】図６の断面図の一部分を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・中央軸部材
１Ａ・・・中央軸部材１の中央穴
１Ｂ・・・中央軸部材１の取付け部
２・・・ヒステリシス部材
２Ａ・・・ヒステリシス部材２の中央孔
２Ｂ・・・中央穴２Ａの内周部分
２Ｃ、２Ｄ・・・ヒステリシス部材２の円環状平面
３・・・円筒状の永久磁石
３Ａ・・・永久磁石３の円環状の内側側面
３Ｂ・・・永久磁石３の中央穴
３Ｃ・・・永久磁石３の大径面
３Ｄ・・・永久磁石３の小径面
３Ｅ・・・永久磁石３の奥まった側面
４・・・円筒状の永久磁石
４Ａ・・・永久磁石４の円環状の内側側面
４Ｂ・・・永久磁石４の中央穴
４Ｃ・・・永久磁石４の大径面
４Ｄ・・・永久磁石４の小径面
４Ｅ・・・永久磁石４の奥まった側面
５、６・・・ラジアル型の軸受
５Ａ、６Ａ・・・内輪
５Ｂ、６Ｂ・・・外輪
５Ｃ、６Ｃ・・・転動体
５ａ、６ａ・・・内側側面
７、８・・・スペーサ部材
９、１０・・・外周部材
ＳＡ・・・外周部材９、１０の係着部
ＵＢ・・・外周部材９、１０の係止部
１１・・・連結部材
１１Ａ、１１Ｂ・・・連結部材１１の係止部
１２、１３・・・金属板
１２Ａ、１３Ａ・・・金属板１２、１３の中央穴
１２Ｂ、１３Ｂ・・・金属板１２、１３の係止部
１４・・・結合部材
２０・・・ハウジング部材
２０Ａ・・・ハウジング部材２０の大径部
５０・・・スラスト型の軸受
５０Ａ、５０Ｂ・・・第１、第２の円環状部材
５０Ｃ・・・転動体
５０ａ１・・・第１の円環状部材５０Ａの中央穴の短円筒面
５０ａ２・・・第１の円環状部材５０Ａの円環状外面
５０ｂ１・・・第２の円環状部材５０Ｂの中央穴の短円筒面
５０ｂ２・・・第２の円環状部材５０Ｂの円環状外面
６０・・・スラスト型の軸受
６０Ａ、６０Ｂ・・・第１、第２の円環状部材
６０Ｃ・・・転動体
６０ａ１・・・第１の円環状部材６０Ａの中央穴の短円筒面
６０ａ２・・・第１の円環状部材６０Ａの円環状外面
６０ｂ１・・・第２の円環状部材６０Ｂの中央穴の短円筒面
６０ｂ２・・・第２の円環状部材６０Ｂの円環状外面
【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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