(57)【要約】【課題】一方向クラッチ機構を組込んだトルクリミッタにおいて、両方向回転時においてそれぞれ所定のトルクを発生できるようにすることである。【解決手段】一方向クラッチ機構２に組込んだ環状のばね保持部材８を軸１５に嵌合することにより第１のトルク発生部４を形成し、クラッチ外輪７の外径面にＣ型ばね３１、３２を装着するとともに、そのＣ型ばねのスリット３３、３４を外環部材１の内径面に設けたリブ３５に係合させることにより第２のトルク発生部５を形成し、前記一方向クラッチ機構２のフリー回転時に前記第１のトルク発生部４において、またそのロック時に前記第２のトルク発生部５においてそれぞれ所要のトルクを発生させるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチ外輪の内径面に所要数の凹部を設けるとともに各凹部の底面にカム面を形成し、該クラッチ外輪に挿通されたクラッチ内輪又は軸と前記各凹部との間で形成されるクサビ形空所にそれぞれころを収納し、各ころを前記クサビ形空所の狭小方向に付勢するばね片を各クサビ形空所のポケットに挿入することにより一方向クラッチ機構を構成し、前記一方向クラッチ機構を前記軸を挿通した外環部材に収納するとともに該一方向クラッチと外環部材を相互に係合した状態で外環部材を閉塞し、前記各ばね片端部を一体化した環状のばね保持部材を前記クラッチ内輪又は軸に嵌合することにより第１のトルク発生部を形成してなるトルクリミッタにおいて、前記クラッチ外輪の外環部材に対する前記係合構造が該クラッチ外輪の外径面にＣ型ばねを装着するとともにそのＣ型ばねのスリットを前記外環部材の内径面に設けたリブに係合させることにより第２のトルク発生部を形成し、前記一方向クラッチ機構のフリー回転時に前記第１のトルク発生部において、またロック時に前記第２のトルク発生部において、それぞれ所要のトルクを発生させることを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項２】
前記第２のトルク発生部において発生するトルクＴ２が、第１のトルク発生部において発生するトルクＴ１より大きい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】
前記ばね保持部材が、片面に前記ばね片を設けた環状のばね保持板と、そのばね保持板の他面に設けたトルク発生用スリーブとからなり、前記ばね保持板とトルク発生用のスリーブとに共通の軸方向のスリットを設け、該ばね保持部材を前記外環部材の閉塞蓋側に配置するとともに、軸の周りに嵌合した前記スリーブを前記閉塞蓋の軸穴を貫通して外部に延び出すように設け、該スリーブの外周面にＣ型ばねを装着することにより前記の第１のトルク発生部を形成した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】
前記外環部材の閉塞端面の軸穴の周りに軸方向のスリットを有するスリーブを設けるとともに、そのスリーブ外周面にＣ型ばねを装着することにより第３のトルク発生部を構成し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５】
前記第２のトルク発生部において発生するトルクＴ２が、前記第１のトルク発生部において発生するトルクＴ１と前記第３のトルク発生部において発生するトルクＴ３との総合トルクＴ１＋Ｔ３より大きい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】
クラッチ外輪の内径面に所要数の凹部を設けるとともに各凹部の底面にカム面を形成し、該クラッチ外輪に挿通されたクラッチ内輪又は軸と前記各凹部との間で形成されるクサビ形空所にそれぞれころを収納し、各ころを前記クサビ形空所の狭小方向に付勢するばね片を各クサビ形空所のポケットに挿入することにより一方向クラッチ機構を構成し、前記一方向クラッチ機構を前記軸を挿通した外環部材に収納するとともに該一方向クラッチと外環部材を相互に係合した状態で外環部材を閉塞してなるトルクリミッタにおいて、前記クラッチ外輪の外環部材に対する係合構造が該クラッチ外輪の外径面にＣ型ばねを装着するとともにそのＣ型ばねのスリットを前記外環部材の内径面に設けたリブに係合させることによりトルク発生部を形成し、前記一方向クラッチ機構のフリー回転時に空転トルクＴ０を発生し、ロック時に前記トルク発生部において所要のトルクＴ２’を発生させるようにしたことを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項７】
前記のＣ型ばねが、Ｃ型リングばね、Ｃ型スリーブばね又はこれらの組み合わせからなることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のトルクリミッタ。
【請求項８】
前記外環部材を、その閉塞端と閉塞蓋にそれぞれ設けた軸穴により形成された軸受により支持したことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のトルクリミッタ。
【請求項９】
前記クラッチ外輪の内径面にクラッチ内輪又は軸に対する軸受を形成し、そのクラッチ外輪の両端部をそれぞれ支持する軸受を前記外環部材の閉塞端と閉塞蓋に形成したことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のトルクリミッタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンタに用いられるトルクリミッタに関し、特に一方向クラッチ機構を組込んだトルクリミッタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタに用いられる一方向クラッチとして、クラッチ外輪の内径面に所要数の凹部を設けるとともに各凹部の底面にカム面を形成し、該クラッチ外輪に挿通されたクラッチ内輪又は軸と前記各凹部との間で形成されるクサビ形空所にそれぞれころを収納し、各ころを前記クサビ形空所の狭小方向に付勢するばね片を各クサビ形空所のポケットに挿入して一方向クラッチ機構を構成し、前記一方向クラッチ機構を前記軸を挿通した外環部材に収納するとともに該一方向クラッチと外環部材を相互に係合した状態で外環部材を閉塞し、前記各ばね片端部を一体化した環状のばね保持部材を前記クラッチ内輪又は軸に嵌合した構成のものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２９５５２１号公報（図１、図１０）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示されたものは、一方向クラッチとして説明されているが、前記環状のばね保持部材は軸に対して一定の緊縛力をもって嵌合されているので、一方向クラッチのフリー回転時において、前記ばね保持部材の緊縛力に応じた一定のトルクが発生するため、トルクリミッタとしての作用がある。しかし、前記とは逆方向に相対回転する場合は軸と外環部材がロック状態となるためトルクリミッタとしての機能は持たない。即ち、片側ロックタイプのトルクリミッタであるということができる。
【０００５】
そこで、この発明は、前記の一方向クラッチの構成を基本的に利用しつつ両方向の回転において所定のトルクが発生するようにしたトルクリミッタを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、クラッチ外輪の内径面に所要数の凹部を設けるとともに各凹部の底面にカム面を形成し、該クラッチ外輪に挿通されたクラッチ内輪又は軸と前記各凹部との間で形成されるクサビ形空所にそれぞれころを収納し、各ころを前記クサビ形空所の狭小方向に付勢するばね片を各クサビ形空所のポケットに挿入することにより一方向クラッチ機構を構成し、前記一方向クラッチ機構を前記軸を挿通した外環部材に収納するとともに該一方向クラッチと外環部材を相互に係合した状態で外環部材を閉塞し、前記各ばね片端部を一体化した環状のばね保持部材を前記クラッチ内輪又は軸に嵌合することにより第１のトルク発生部を形成してなるトルクリミッタにおいて、前記クラッチ外輪の外環部材に対する前記係合構造が該クラッチ外輪の外径面にＣ型ばねを装着するとともにそのＣ型ばねのスリットを前記外環部材の内径面に設けたリブに係合させることにより第２のトルク発生部を形成し、前記一方向クラッチ機構のフリー回転時に前記第１のトルク発生部において、またロック時に前記第２のトルク発生部において、それぞれ所要のトルクを発生させる構成を採用した。
【０００７】
また、他の構成として、前記クラッチ外輪の外環部材に対する係合構造が、該クラッチ外輪の外径面にＣ型ばねを装着するとともに、そのＣ型ばねのスリットを前記外環部材の内径面に設けたリブに係合させることによりトルク発生部を形成し、前記一方向クラッチ機構のフリー回転時に空転トルクＴ０を発生し、ロック時に前記トルク発生部において所要のトルクＴ２’を発生させるようにした構成を採用することもできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下のこの発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１及び図２に示した第１の実施形態は、一端閉塞の外環部材１と、その外環部材１の内部に収納された一方向クラッチ機構２、外環部材１の開放端内径面に嵌合された閉塞蓋３、前記一方向クラッチ機構２の一部に設けた第１のトルク発生部４、一方向クラッチ機構２の外周面と外環部材１の内周面との間に設けられた第２のトルク発生部５、前記外環部材１の閉塞端に設けた第３のトルク発生部６とからなる。後述のように、第１及び第３トルク発生部４、６が一方向クラッチ機構２のフリー回転時のトルク発生部となり、第２トルク発生部５が一方向クラッチ機構２のロック時におけるトルク発生部となる。
【０００９】
前記の一方向クラッチ機構２は、外輪７、ばね保持部材８、ころ９、Ｃ型リングばね１１及びＣ型スリーブばね１２とからなる。外輪７の内周面には周方向に一定の間隔をおいて凹部１３が設けられる。各凹部１３の底面は周方向に一定の傾斜角をもったカム面１４が形成され、そのカム面１４と軸１５との間で一定方向に狭小となるクサビ形空所１６が形成される。そのクサビ形空所１６の拡大側端部にポケット１７が設けられ、ばね片１８が収納される。該ばね片１８は、クサビ形空所１６に介在されたころ９に対し、狭小方向に若干の力を及ぼし、ころ９の作動を安定化させる。
【００１０】
前記のばね保持部材８は、図２に示すように、環状板１９の片面に前記のばね片１８を周方向に一定間隔をおいて一体に設け、他面に第１のトルク発生部４を設けている。このトルク発生部４は前記環状板１９の内径と一致する内径をもったスリーブ２１により形成される。スリーブ２１は前記環状板１９と共通のスリット２２を有する。スリーブ２１の外周面先端部に抜け止め突起２３が設けられる。上記のスリーブ２１の外周面に所要数のＣ型リングばね１１が装着され、その緊縛力により所要のトルクを発生させる。また、一層大きいトルクが要求される場合は、その上にＣ型スリーブばね１２を装着する。
【００１１】
Ｃ型リングばね１１は、弾性ある素材で形成されたリングの一部にスリットを設けた、いわゆるスプリットリングである。その線断面形状は丸型、角型がある。また、その線径を変えることにより緊縛力を変えることができる。Ｃ型スリーブばね１２は弾性ある素材で形成されたスリーブに軸方向のスリットを設けたものであり、その幅や厚さを変えることにより緊縛力を変えることができる。Ｃ型リングばね１１とＣ型スリーブばね１２を総称するときは単にＣ型ばねと称する。Ｃ型リングばね１１とＣ型スリーブばね１２を装着する順（どちらを内側に配置するかの順）は前記と逆であってもよい。Ｃ型リングばね１１とＣ型スリーブばね１２についての以上の説明は、後述するＣ型リングばね２８、３１とＣ型スリーブばね２９、３２についても同じである。
【００１２】
前記のＣ型リングばね１１とＣ型スリーブばね１２が嵌合されたスリーブ２１は、閉塞蓋３の軸穴２０を所要のすき間をおいて貫通し、先端が閉塞蓋３の外部に露出する。閉塞蓋３の厚みの範囲内にスリーブ２１を配置することにより、全体の軸方向長さの短縮化を図っている。
【００１３】
一方、外環部材１の閉塞端側において設けられた前述の第３のトルク発生部６は、軸穴２４の周りに設けられたスリーブ２５により形成される。そのスリーブ２５は、先端で開放された軸方向のスリット２６を３か所に設けたものであり、全体として径方向の弾性を有する。また、先端部外周面に抜け止めリブ２７が設けられる。上記のスリーブ２５の外周に、前記の場合と同様Ｃ型リングばね２８を所要数装着してスリーブ２５の軸１５に対する緊縛力により所要のトルクを発生させる。また、そのＣ型リングばね２８の外周にＣ型スリーブばね２９を重ねて装着する場合があることは前述の場合と同様である。
【００１４】
また、第２のトルク発生部５は、外輪７の外周面に所要数のＣ型リングばね３１を装着し緊縛力を付与して所要のトルクを発生させるようにしたものであり、そのトルクを一層増大させるために必要に応じてその外周にＣ型スリーブばね３２を装着する。これらのＣ型リングばね３１及びＣ型スリーブばね３２の各スリット３３、３４の位相を揃え、外環部材１の内周面の１か所に設けた軸方向のリブ３５に係合させる（図１（ａ）、図３（ａ）参照）。
【００１５】
その他、前記の閉塞蓋３は、その外周面に係合リブ３６が設けられ、その係合リブ３６に係合する溝３７が外環部材１の開口部内周面に設けられる。
【００１６】
第１の実施形態のトルクリミッタは、以上のようなものであり、次にその作用を説明する。以下の説明では、第１のトルク発生部４におけるトルクをＴ１、第２のトルク発生部５におけるトルクをＴ２、第３のトルク発生部６におけるトルクをＴ３で表す。これらの大きさの関係は、Ｔ２＞Ｔ１＋Ｔ３の関係に設定される。また、第３のトルク発生部６が省略される場合はＴ２＞Ｔ１の関係に設定される。第１のトルク発生部４が省略される場合はＴ２＞Ｔ３の関係に設定される。
【００１７】
いま、外環部材１が固定され、軸１５が図１（ｂ）の矢印Ａで示すようにクサビ形空所１６の拡大方向に回転する場合についてみると、ころ９がばね片１８の弾力に打ち勝ってその方向に移動し噛み込みが外れ、一方向クラッチ機構２はフリー回転となる。このため軸１５は第１のトルク発生部４と第３のトルク発生部６との総合トルクＴ１＋Ｔ３で回転する。前述のように、Ｔ２＞Ｔ１＋Ｔ３の関係があるので、クラッチ外輪７は回転することがなく、一方向クラッチ機構２がフリー回転の状態を維持する。
【００１８】
軸１５が逆回転（矢印Ａと反対方向。図３（ｂ）の矢印Ａ’参照）すると、ころ９がクサビ形空所１６の狭小方向に移動して噛み込みを生じることにより一方向クラッチ機構２がロック状態となり、軸１５がころ９を介してクラッチ外輪７、Ｃ型リングばね３１、Ｃ型スリーブばね３２と一体に回転する。Ｃ型リングばね３１、Ｃ型スリーブばね３２は、直ちにリブ３５に当たり回転が阻止される。
軸１５のトルクが第２のトルク発生部６のトルクＴ２を越えるとクラッチ外輪７の外周面とＣ型リングばね３１との間で滑りを生じて外環部材１に対して軸１５とともに回転する。軸１５にはトルクＴ２が発生する。即ち、軸１５は矢印Ａ方向に回転する場合（一方向クラッチ機構２がフリー回転時）は総合トルクＴ１＋Ｔ３で回転するが、その反対方向に回転する場合（同じくロック時）はこれより大きいトルクＴ２で回転する。
【００１９】
前記とは反対に、軸１５が固定で外環部材１が図１（ｂ）の矢印Ｂ方向に回転すると、一方向クラッチ機構２がフリー回転となるので、前記の場合と同様にして、軸１５に対して外環部材１が総合トルクＴ１＋Ｔ３で回転する。また、逆転すると（図３（ｃ）の矢印Ｂ’参照）、一方向クラッチ機構２がロックするので、この場合も前記と同様にして外環部材１がトルクＴ２で回転する。
【００２０】
前記の各トルクＴ１、Ｔ２及びＴ３のそれぞれの大きさは、Ｃ型リングばね１１、３１、２８の数、線径、Ｃ型スリーブばね１２、３２、２９の幅、厚さ等の組み合わせにより自由に調整することができる。また、第１のトルク発生部４又は第３のトルク発生部６のいずれか一方を省略してもよい。
【００２１】
なお、以上の第１の実施形態においては、軸１５に対し一方向クラッチ機構２が直接嵌合する構成であるが、軸１５にピン等で係合したクラッチ内輪（図示省略）に対して前記の一方向クラッチ機構２を嵌合させる構成をとってもよい。
【００２２】
次に、図４及び図５に基づいて、第２の実施形態のトルクリミッタについて説明する。このトルクリミッタは、前記第１の実施形態のトルクリミッタにおける第１のトルク発生部４と第３のトルク発生部６を省略したものである。即ち、一端閉塞の外環部材１と、その外環部材１の内部に収納された一方向クラッチ機構２、外環部材１の開放端内径面に嵌合された閉塞蓋３、一方向クラッチ機構２の外周面と外環部材１の内周面との間に設けられたトルク発生部５’とからなる。
【００２３】
前記の一方向クラッチ機構２は、外輪７、ばね部材８’、ころ９とからなる。
外輪７の内周面には周方向に一定の間隔をおいて凹部１３が設けられる。各凹部１３の底面は周方向に一定の傾斜角をもったカム面１４が形成され、そのカム面１４と軸１５との間で一定方向に狭小となるクサビ形空所１６が形成される。そのクサビ形空所１６の拡大側端部にポケット１７が設けられ、ばね片１８’が収納される。該ばね片１８’は、クサビ形空所１６に介在されたころ９に対し、狭小方向に若干の力を及ぼし、ころ９の作動を安定化させる。
【００２４】
前記のばね部材８’は、図５に示すように、環状板１９’の片面に前記のばね片１８’を周方向に一定間隔をおいて切り起しにより一体に設けている。
【００２５】
前述のトルク発生部５’は、外輪７の外周面に所要数のＣ型リングばね３１を装着し緊縛力を付与し、その緊縛力を一層増大させるために必要に応じてその外周にＣ型スリーブばね３２を装着する。これらのＣ型リングばね３１及びＣ型リングばね３２の各スリット３３、３４の位相を揃え、外環部材１の内周面の１か所に設けた軸方向のリブ３５に係合させる（図４（ａ）参照）。Ｃ型リングばね３１とＣ型スリーブばね３２を装着する順は前記と逆であってもよい。その装着順、装着数の如何により外輪に対する緊縛力が変化するため、異なった大きさのトルクが発生する。
【００２６】
第２の実施形態は、以上のようなものであり次にその作用を説明する。いま、外環部材１が固定され軸１５が回転する場合についてみると、図４（ｂ）の矢印Ａで示すように、軸１５がクサビ形空所１６の拡大方向に回転すると、ころ９がばね片１８’の弾力に打ち勝ってその方向に移動して噛み込みが外れ、一方向クラッチ機構２はフリー回転となる。このため軸１５はころ９の転がり抵抗による実質的にゼロの軽トルクＴ０で回転する。軸１５が逆回転すると、ころ９がクサビ形空所１６の狭小方向に移動して噛み込みを生じることにより一方向クラッチ機構２がロックし、軸１５がころ９を介してクラッチ外輪７と一体化する。軸１５のトルクがトルク発生部５’のトルクＴ２’を越えるとクラッチ外輪７がＣ型リングばね３１との間で滑りを生じて外環部材１に対して軸１５とともに回転する。軸１５にはトルクＴ２’が発生する。即ち、軸１５は矢印Ａ方向に回転する場合（一方向クラッチ機構がフリー回転時）は軽トルクＴ０で回転するが、その反対方向（同じくロック時）にはこれより大きいトルクＴ２’で回転する。
【００２７】
前記とは反対に、軸１５が固定で外環部材１が図４（ｂ）の矢印Ｂ方向に回転すると、一方向クラッチ機構２がフリーとなるので、前記の場合と同様にして、軸１５に対して外環部材１が軽トルクＴ０で回転する。また、逆転すると、一方向クラッチ機構２がロックするので、この場合も前記と同様にして外環部材１がトルクＴ２’で回転する。
【００２８】
なお、この場合も軸１５と一方向クラッチ機構２との間に軸１５と係合されたクラッチ内輪を介在する構成を採ることができる。
【００２９】
次に、図６（ａ）（ｂ）に示した第３の実施形態のトルクリミッタは、前記第２の実施形態のトルクリミッタと基本的に同一の構造をもつものであるが、この場合は、外環部材１の軸穴２４及び閉塞蓋３の軸穴２０がそれぞれ軸１５に摺接して軸受３８、３９を形成する点が第２の実施形態のものと相違している。このような軸受３８、３９を有する構成は、合成樹脂（ＰＢＴ、ＰＡ、ＰＯＭ等）製である外環部材１及び閉塞蓋３が軸１５に摺接するので、軸１５が焼入硬化処理が施されていない軟質軸に適する。
【００３０】
上記のように、外環部材１に軸受機能を付加することにより、外環部材１を機械部品として使用できるため独立した軸受が不要となり、トルクリミッタをコンパクトに組み立てることができる。
【００３１】
外環部材１に軸受機能を付加するその他の構成（第４実施形態）を図７（ａ）（ｂ）に示す。この場合は、クラッチ外輪７の内径面を軸１５に摺接して軸受３９を形成し、さらに、クラッチ外輪７の外周両端面に対する外環部材１と閉塞蓋３の嵌合部に軸受４０、４１を形成することにより、外環部材１を間接的に軸１５に対して軸受を介して支持するようにしている。この場合は、合成樹脂製の外環部材１が直接軸１５に接触することがないので、軸１５が熱処理された硬質軸に適する。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、外環部材の中に一方向クラッチ機構を組込んだトルクリミッタにおいて、その外環部材と一方向クラッチ機構との間にトルク発生部を介在したことにより、両方向回転時に異なるトルクを発生するトルクリミッタとしての機能を果たすことができる。また、そのトルクをＣ型リングばねの線径や数、Ｃ型スリーブばねの幅や厚さを自由に変更することにより、また、Ｃ型リングばねとＣ型スリーブばねを組み合わせること等により、容易に発生トルクを調整することができる。さらに、Ｃ型リングばねの上にＣ型スリーブばねを重ねることにより、Ｃ型リングばねから摩耗が発生しても、摩耗粉が直ちに摩擦面から除去されるため発生トルクが安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）第１の実施形態の断面図
（ｂ）（ａ）図のｂ−ｂ線の断面図
【図２】同上の分解斜視図
【図３】（ａ）同上の一部拡大断面図
（ｂ）（ａ）図の作動状態の断面図
（ｃ）（ａ）図の作動状態の断面図
【図４】（ａ）第２の実施形態の断面図
（ｂ）（ａ）図のｂ−ｂ線の断面図
【図５】同上の分解斜視図の断面図
【図６】（ａ）第３の実施形態の断面図
（ｂ）（ａ）図のｂ−ｂ線の断面図
【図７】（ａ）第４の実施形態の断面図
（ｂ）（ａ）図のｂ−ｂ線の断面図
【符号の説明】
１  外環部材
２  一方向クラッチ機構
３  閉塞蓋
４  第１のトルク発生部
５  第２のトルク発生部
５’  トルク発生部
６  第３のトルク発生部
７  クラッチ外輪
８  ばね保持部材
８’  ばね部材
９  ころ
１１  Ｃ型リングばね
１２  Ｃ型スリーブばね
１３  凹部
１４  カム面
１５  軸
１６  クサビ形空所
１７  ポケット
１８，１８’  ばね片
１９，１９’  環状板
２０  軸穴
２１  スリーブ
２２  スリット
２３  抜け止め突起
２４  軸穴
２５  スリーブ
２６  スリット
２７  抜け止めリブ
２８  Ｃ型リングばね
２９  Ｃ型スリーブばね
３１  Ｃ型リングばね
３２  Ｃ型スリーブばね
３３，３４  スリット
３５  リブ
３６  係合リブ
３７  溝
３８  軸受
３９  軸受
４０  軸受
４１  軸受
【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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