(57)【要約】【課題】  両回転方向に使用でき、尚かつ設定トルクを方向によって異ならせることができるトルクリミッタ、ギヤードモータ、および便座便蓋装置を提供すること。【解決手段】  トルクリミッタ１において、入力トルクが設定トルクを超えた場合、内輪部材２と外輪部材５とが非連動状態で相対回転しローラピン６が板ばね７に抗して係止溝４の斜面を移動し係止溝４から外れるとともに、内輪部材２と外輪部材５とを一方の方向へ相対回転させたときと他方の方向へ相対回転させたときとで設定トルクが異なるように係止溝４の斜面を周方向で異なるように構成している。【選択図】        図１
2007024191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心に対し径方向の内外に配設された内輪と外輪とを備え、これら内輪または外輪のいずれか一方で構成される入力部材に与えられる入力トルクが設定トルク以下である場合に前記内輪および外輪が連動し、前記内輪または前記外輪のいずれか他方で構成される出力部材に回転伝達されるトルクリミッタにおいて、
前記内輪または外輪のいずれか一方に係止溝が形成されるとともに、前記内輪または外輪のいずれか他方に係止部材が係止される係止部および前記係止部材を前記係止溝に押圧する押圧部材を備え、前記入力部材に与えられる前記入力トルクが前記設定トルクを超えると、前記内輪と前記外輪とが非連動状態で相対回転し前記係止部材が前記押圧部材に抗して前記係止溝の斜面を周方向に移動し該係止溝から外れるとともに、前記内輪と外輪とを一方の方向へ相対回転させたときと他方の方向へ相対回転させたときとで前記設定トルクが異なるように前記斜面を周方向で異ならせた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、前記係止部材は、軸線方向に配設されたローラピンであり、前記付勢部材は、前記係止部として半径方向に貫通した貫通孔に係止された前記ローラピンを前記貫通孔の外側から前記係止溝に押圧する周方向に沿って装着された板ばねであることを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記内輪と前記外輪とは回動中心に対して同心円状に隣接して設けられ、前記入力部材に与えられる前記入力トルクが前記設定トルクを超えると前記内輪と前記外輪とが相対回転することを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項４】
請求項３において、前記係止溝および前記係止部材の係止される前記貫通孔は、それぞれ対応する位置に３つ以上形成されていることを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項５】
請求項３または４において、前記係止溝および前記貫通孔は、周方向に等間隔で配設されていることを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項６】
請求項３ないし４のいずれかにおいて、複数の前記係止溝は、前記入力部材または前記出力部材のいずれか一方の周方向に沿って配設されており、前記係止部材は、前記相対回転後、前記相対回転前の前記係止溝とは異なる前記係止溝に係合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６のいずれかにおいて、前記板ばねは前記外輪の外壁に装着されていることを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項８】
請求項７において、前記係止溝は、前記内輪の外壁に形成された溝であって、前記係止部材は、前記貫通孔内を前記板ばねの付勢力に抗して半径方向の外側へ移動することにより前記係合溝から外れることを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のトルクリミッタを用いたことを特徴とするギヤードモータ。
【請求項１０】
請求項９記載のギヤードモータを用いたことを特徴とする便座便蓋装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力トルクが設定トルク以下である場合に同じトルクを出力すると共に入力
トルクが設定トルク以上の場合にこの設定トルク以上のトルクを出力しないトルクリミッタおよびこれを用いた便座便蓋装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルクリミッタとしては、ワンウェイクラッチを利用することもある。例えば、２軸の連結部分に捻りコイルバネまたはニードルベアリングを設けて、一方の軸がある方向に回転する時には２軸は連動しないが、逆方向に回転する時には捻りコイルバネまたはニードルベアリングが他方の軸に当たって２軸が連動するワンウェイクラッチをトルクリミッタとして使用する。
【０００３】
さらに、トルクリミッタの別の例として入力部材と出力部材とを摩擦力を介して連動させるとともに、入力部材に所定の摩擦力以上のトルクが加わったときに出力部材との間で滑りを生じさせて連動させないようにするものがある。また、トルクリミッタの別の例として、入力部材と出力部材との間に高粘性のオイルを介在させてこれらを連動させるものがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したワンウェイクラッチを使用したトルクリミッタでは、一方向の回転しかトルクリミッタとして機能しないので、そのままでは両方向のトルクリミッタとして使用することができない。これを両方向のトルクリミッタとして使用するためには、ワンウェイクラッチを２つ使用するか、あるいは複雑な機構を設けなければならず、装置が大型化したりコストが高くなってしまう。
【０００５】
また、部品同士の摩擦力を使用したトルクリミッタやオイルを用いたトルクリミッタでは、両方向のトルクリミッタとして機能するが、トルクリミッタとしての設定トルクは、両方向共に、同じ値であり、これを方向によって異ならせるためには、やはり複雑な機構を設けなければならず、装置が大型化したりコストが高くなってしまう。しかも、オイルの粘性は温度の影響を受け易いので使用条件に制限ができたり設定トルクの設定や管理が煩雑である。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、両回転方向に使用でき、尚かつ設定トルクを方向によって異ならせることができるトルクリミッタ、ギヤードモータ、および便座便蓋装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明では、回転中心に対し径方向の内外に配設された内輪と外輪とを備え、これら内輪または外輪のいずれか一方で構成される入力部材に与えられる入力トルクが設定トルク以下である場合に前記内輪および外輪が連動し、前記内輪または前記外輪のいずれか他方で構成される出力部材に回転伝達されるトルクリミッタにおいて、前記内輪または外輪のいずれか一方に係止溝が形成されるとともに、前記内輪または外輪のいずれか他方に係止部材が係止される係止部および前記係止部材を前記係止溝に押圧する押圧部材を備え、前記入力部材に与えられる前記入力トルクが前記設定トルクを超えると、前記内輪と前記外輪とが非連動状態で相対回転し前記係止部材が前記押圧部材に抗して前記係止溝の斜面を周方向に移動し該係止溝から外れるとともに、前記内輪と外輪とを一方の方向へ相対回転させたときと他方の方向へ相対回転させたときとで前記設定トルクが異なるように前記斜面を周方向で異ならせたことを特徴とする。
【０００８】
本発明において、前記係止部材は、軸線方向に配設されたローラピンであり、前記付勢部材は、前記係止部として半径方向に貫通した貫通孔に係止された前記ローラピンを前記貫通孔の外側から前記係止溝に押圧する周方向に沿って装着された板ばねであることが好ましい。このように構成すると、一般的にローラピンはそれ自身で剛性が高いので、内輪と外輪とを確実に連動させることができる。また、ローラピンを円柱状に形成することによって、入力トルクが設定トルクを超え、係止溝から脱出する際に、係止溝の斜面をスムーズに移動させることができるとともに、係止溝の縁などに引っ掛かることなくスムーズに脱出させることができる。それ故、伝達トルクの個体間でのばらつきを少なくすることができる。
【０００９】
本発明では、前記内輪と前記外輪とは回動中心に対して同心円状に隣接して設けられ、前記入力部材に与えられる前記入力トルクが前記設定トルクを超えると前記内輪と前記外輪とが相対回転するように構成されていることが好ましい。また、前記係止溝および前記係止部材の係止される前記貫通孔は、例えば、それぞれ対応する位置に３つ以上形成されている。この場合、前記係止溝および前記貫通孔は、周方向に等間隔で配設されていることが好ましい。このように構成することによって、３つ以上の係止部材により板ばねを周方向でバランスよく拡径することが可能になるので、伝達トルクが安定し、トルクリミッタの精度を確保することができる。しかも、応力の集中する個所を板ばねの周方向にバランスよく分散させることができるので、常に応力が集中する個所が疲労しにくくなり、設定トルクの低下等の不具合を抑制することができる。
【００１０】
本発明において、複数の前記係止溝は、例えば、前記入力部材または前記出力部材のいずれか一方の周方向に沿って配設されており、前記係止部材は、前記相対回転後、前記相対回転前の前記係止溝とは異なる前記係止溝に係合するようになっている。
【００１１】
本発明において、前記板ばねは前記外輪の外壁に巻回されており、前記係止溝は、前記内輪の外壁に形成された溝であって、前記係止部材は、前記貫通孔内を前記板ばねの付勢力に抗して半径方向の外側へ移動することにより前記係合溝から外れることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明のトルクリミッタによれば、入力トルクが設定トルクを超えた場合、内輪と外輪とが非連動状態で相対回転し係止部材が押圧部材に抗して係止溝の斜面を周方向に移動し係止溝から外れるとともに、内輪と外輪とを一方の方向へ相対回転させたときと他方の方向へ相対回転させたときとで設定トルクが異なるように係止溝の斜面を周方向で異なるように構成している。故に、両方向トルクリミッタとして使用することができ、しかも、少ない部品点数でありながら設定トルクを方向によって異ならせることができる。従って、トルクリミッタを小型のままで多機能化することができるので、使用用途の拡大が図れる。また、従来のようにオイルの粘性を利用したトルクリミッタに比べ温度の影響を受けにくいので、使用可能な条件を広くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明を適用したトルクリミッタを構成する各部材を斜め上方から見たときの分解斜視図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明を適用したトルクリミッタの外輪部材と内輪部材との位置決め状態における（Ｂ）のＡ−Ａ線で切断した横断面図、および（Ａ）の状態におけるトルクリミッタを板ばねのスリット方向から見た外観図である。図３（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明を適用したトルクリミッタの外輪部材と内輪部材との相対回転状態における（Ｂ）のＡ−Ａ線で切断した横断面図、（Ａ）の状態におけるトルクリミッタを板ばねのスリット方向から見た外観図である。
【００１５】
図１ないし図３に、本発明のトルクリミッタ１の実施の一形態を示す。このトルクリミッタ１は、内輪部材２と外輪部材３とを備え、これら内輪部材２または外輪部材３のいずれか一方で構成される入力部材に与えられる入力トルクが設定トルク以下である場合に内輪部材２および外輪部材３のいずれか他方で構成される出力部材に伝達されるものである。このトルクリミッタ１は、内輪部材２に３つの係止溝４が形成され、この係止溝４に係止する係止部材としての３つのローラピン６を係止溝４に押圧するための押圧部材としての板ばね７が外輪部材３の外壁に装着されている。なお、係止溝４は、係止溝４の斜面が周方向で異なるように形成されている。すなわち、緩斜面４１と急斜面４２とが周方向に形成されている。故に、内輪部材２と外輪部材３とが一方に相対回転される場合と他方に相対回転される場合とで設定トルクを異ならせることができる。
【００１６】
本形態では、外輪部材３に３つの貫通孔５が形成され、３つのローラピン６は、係止溝４および貫通孔５に係止されるように構成されている。そして、入力部材に与えられる入力トルクが設定トルクを超えるとローラピン６が板ばね７を弾性変形させて半径方向の外側へ移動して係止溝４から外れ、内輪部材２と外輪部材３とが非連動状態になる。なお、本形態では、係止溝４を内輪部材２に形成しているが、外輪部材３に形成してもよい。この場合、内輪部材２には、板ばね７が備えられるとともに貫通孔５が形成される。
【００１７】
内輪部材２は、筒状部（内輪）８とフランジ部９とを備えている。外輪部材３は、内輪部材２の筒状部８の周囲に回転可能に嵌合する嵌合周壁部（外輪）１０、および筒状部８の内壁に嵌合する嵌合軸部３２を備えている。本形態では、嵌合軸部３２の外壁が筒状部８の内壁を摺動することにより内輪部材２と外輪部材３とが相対回転されるようになっている。別言すれば、嵌合周壁部１０の内壁と筒状部８の外壁とは摺動しないように所定の隙間が形成されている。貫通孔５は、嵌合周壁部１０の３箇所に壁部が切り欠かれてローラピン６が半径方向へ移動可能になっている。なお、貫通孔５は、周方向に等間隔で配設させるため略１２０度間隔で形成されている。係止溝４は、筒状部８の外周面の周方向に等間隔で配設させるため略１２０度間隔で形成されている。よって、内輪部材２と外輪部材３とは１２０度ごとに固定されるよう位置決めされる。
【００１８】
板ばね７は、薄板をカールさせリング状にしたもので、軸線方向から見た投影面が円形になっている。この板ばね７は、外輪部材３の嵌合周壁部１０の外壁の略全周に渡って装着されており、両端７１、７２によって形成されるスリット部７３が、軸線方向に略３０度の角度をもって形成されている。ただし、スリット部７３の軸線方向に対する角度は必ずしも３０度に限定されるものではなく、適宜設定可能である。すなわち、入力部材に与えられる入力トルクが設定トルクを超えることにより、ローラピン６が板ばね７を弾性変形させて形成されたスリット部７３からローラピン６が外れない範囲で適宜設定可能である。
【００１９】
ローラピン６は、各貫通孔５の内部に設けられると共に、板ばね７によって内側に
向けて付勢されている。
【００２０】
次に、上述したトルクリミッタ１の動作の一例を説明する。
【００２１】
図２、図３に示すように３つのローラピン６が３つの係止溝４に係止し、入力トルクが設定トルク以下のときは、内輪部材２の筒状部８と外輪部材３の嵌合周壁部１０とがローラピン６で連結されて内輪部材２と外輪部材３とが位置決めされた状態を維持し連動回転することができる。そして、内輪部材２と外輪部材３との間に大きなトルクが加わると、３つの係止溝４の縁が３つのローラピン６を同時に外側に押圧し、ローラピン６が、板ばね７に抗して係止溝４から押し出される。その結果、内輪部材２と外輪部材３とは位置決め状態を維持することができず相対回転する。
【００２２】
なお、３つのローラピン６は、３つの係止溝４から押し出された後も、それぞれ貫通孔５に係合しているため、１２０度の間隔を維持しつつ外輪部材３に連動して回転する。ここで、３つのローラピン６は、嵌合周壁部１０の中心に対して１２０度点対称の位置に配設されており、３つの係止溝４は、筒状部８の外周面の３箇所に略１２０度間隔で形成されているため、３つのローラピン６が、板ばね７に抗して３つの係止溝４から押し出されて離脱し、さらに１２０度回転すると、３つの貫通孔５によって１２０度間隔に維持されている３つのローラピン６は、それぞれ隣接する３つの係止溝４にそれぞれ係合される。大きなトルクが加わっている間は、このように３つのローラピン６と３つの係止溝４との係合と離脱とが繰り返し行われる。
【００２３】
やがて、トルクが小さくなると、すなわち、設定トルク以下になると、３つのローラピン６が３つの係止溝４に達したときに板ばね７の付勢力によって入れ込まれた状態が維持され、内輪部材２と外輪部材３とが再び位置決めされて連動して回転可能になる。
【００２４】
次に、上述したトルクリミッタ１をギヤードモータに用いた実施形態について説明する
。
【００２５】
図４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明のトルクリミッタを適用したギヤードモータの平面図、および（Ａ）のギヤ噛み合い位置での展開断面図である。
【００２６】
図４に示すように、このギヤードモータ１１は、モータ１２と、このモータ１２に連結されてモータ１２の回転出力を減速して出力軸３１に伝達する減速伝達機構１６と、モータ１２を固定する第１ケース１７と、第１ケース１７と協働しモータ１２および減速伝達機構１６を収納する空間を形成する第２ケース１８とを有するものである。
【００２７】
減速伝達機構１６は、トルクリミッタ１、およびモータ１２のシャフトに設けられたピニオン１３と、このピニオン１３に噛み合う大径の大径ギヤ１４１と大径ギヤ１４１と同軸に一体化された小径の小径ギヤ１４２とからなる第１歯車１４と、小径ギヤ１４２に噛み合う大径の大径ギヤ１５１と大径ギヤ１５１と同軸に一体化された小径の小径ギヤ１５２とからなる第２歯車１５から構成されている。そして、この第２歯車１５の小径ギヤ１５２がトルクリミッタ１のフランジ部９の外周に形成されたギヤに噛み合うようになっている。
【００２８】
また、減速伝達機構１６と出力軸３１との間にはトルクリミッタ１を備えている。これにより、入力トルクが設定トルク以下である場合に入力トルクと同じトルクを出力するとともに、入力トルクが設定トルクを超える場合にトルクを出力しないようにしている。
【００２９】
本形態ではギヤードモータ１１を便座便蓋装置としての便座および便蓋の自動開閉ユニットに使用している。この自動開閉ユニットは、モータ１２の動力を便座および便蓋に伝達して開閉させるものである。
【００３０】
このギヤードモータ１１には便蓋あるいは便座の一方のみを取り付ける。よって、便蓋および便座の両方を自動開閉するには２つのギヤードモータ１１を利用するようにする。
この場合、トルクリミッタの設定トルクは、便蓋あるいは便座を手動により開ける方向のトルクが閉める方向のトルクより小さくなるように係止溝４の斜面を周方向で異ならせている。具体的には、便蓋あるいは便座を手動により開ける方向には、係止溝４の斜面をなだらかな緩斜面４１に形成している。故に、ローラピン６を緩斜面４１に沿って係止溝４からスムーズに脱出させることができるので、軽い力で便蓋あるいは便座の手動開放を行うことができる。このように構成すると、便蓋あるいは便座をモータ１２により自動で開ける方向には、係止溝４の斜面が急峻な急斜面４２になるため、ローラピン６が係止溝４から脱出しにくくなり、便蓋あるいは便座を確実に自動開放させることができる。
【００３１】
第１ケース１７および第２ケース１８には、第１歯車１４の支持軸１４３や第２歯車１５の支持軸１５３が圧入されて一体化されている。また、第１ケース１７には、トルクリミッタ１の外輪部材３の出力軸３１を外部に突出させるとともに軸支する軸受け１７１が形成され、第２ケース１８には、外輪部材３の嵌合軸部３２を回転可能に軸支する軸受け１８１が形成されている。
【００３２】
（本形態の効果）
以上説明したように、本形態のトルクリミッタ１において、入力トルクが設定トルクを超えた場合、内輪部材２と外輪部材５とが非連動状態で相対回転しローラピン６が板ばね７に抗して係止溝４の斜面を移動し係止溝４から外れるとともに、内輪部材２と外輪部材５とを一方の方向へ相対回転させたときと他方の方向へ相対回転させたときとで設定トルクが異なるように係止溝４の斜面を周方向で異なるように構成している。故に、両方向トルクリミッタ１として使用することができ、しかも、少ない部品点数でありながら設定トルクを方向によって異ならせることができる。従って、トルクリミッタ１を小型のままで多機能化することができるので、使用用途の拡大が図れる。
【００３３】
また、一般的にローラピン６はそれ自身で剛性が高いので、内輪部材２と外輪部材５とを確実に連動させることができる。また、ローラピン６が円柱状に形成されているため、入力トルクが設定トルクを超え、係止溝４から脱出する際に、係止溝４の斜面をスムーズに移動させることができるとともに、係止溝４の縁などに引っ掛かることなくスムーズに脱出させることができる。それ故、伝達トルクの個体間でのばらつきを少なくすることができる。
【００３４】
さらに、本形態では、筒状部８と嵌合周壁部１０とは回動中心に対して同心円状に隣接して設けられ、外輪部材３に与えられる入力トルクが設定トルクを超えると筒状部８の外壁と嵌合周壁部１０の内壁とが摺動して内輪部材２と外輪部材３とが相対回転するように構成されている。特に、３つの係止溝４は、内輪部材２の周方向に沿って配設されており、ローラピン６は、相対回転後、相対回転前の係止溝４の隣の係止溝４に係合するようになっている。なお、３つのローラピン６は、周方向に等間隔になるように１２０度間隔で配設されているため、３つのローラピン６により板ばね７を周方向でバランスよく拡径することが可能になるので、伝達トルクが安定し、トルクリミッタ１の精度を確保することができる。
【００３５】
さらにまた、従来よりも磨耗の少ないトルクリミッタ１を使用しているので、ギヤードモータ１１の寿命やメンテナンス間隔を延ばすことができる。
【００３６】
（その他の実施の形態）
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上記
形態では係止溝４と貫通孔５と板ばね７が内側から順に設けられるとともに板ばね７はローラピン６を内側に付勢しているが、これに限定されるものではなく、係止溝４と貫通孔５と板ばね７を外側から順に設けるとともに板ばね７はローラピン６を外側に付勢するようにしてもよい。また板ばね７は、押圧部材としての機能を有していればよく、コイルバネでも構わない。
【００３７】
また、上記形態では、係止溝４、貫通孔５およびローラピン６がそれぞれ３つづつ有しているが、これに限定されるものではない。
【００３８】
さらに、上記形態では、ローラピン６を係止部材として用いているが、必ずしもローラ
ピン６に限定されるものではない。例えば、球状の係止部材を用いてもよい。
【００３９】
さらにまた、上記実施形態では、板ばね７の投影面が円形になっているが、これに限定されるものではなく、投影面を楕円や多角形にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を適用したトルクリミッタを構成する各部材を斜め上方から見たときの分解斜視図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明を適用したトルクリミッタの外輪部材と内輪部材との位置決め状態における（Ｂ）のＡ−Ａ線で切断した横断面図、および（Ａ）の状態におけるトルクリミッタを板ばねのスリット方向から見た外観図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明を適用したトルクリミッタの外輪部材と内輪部材との相対回転状態における（Ｂ）のＡ−Ａ線で切断した横断面図、（Ａ）の状態におけるトルクリミッタを板ばねのスリット方向から見た外観図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明のトルクリミッタを適用したギヤードモータの平面図、および（Ａ）のギヤ噛合い位置での展開断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  トルクリミッタ
２  内輪部材
３  外輪部材
４  係止溝
５  貫通孔
６  ローラピン（係止部材）
７  板ばね
８  筒状部（内輪）
１０  嵌合周壁部（外輪）
１１  ギヤードモータ
４１  緩斜面（斜面）
４２  急斜面（斜面）
【図１】
2007024191.tif 000003
【図２】
2007024191.tif 000004
【図３】
2007024191.tif 000005
【図４】
2007024191.tif 000006