(57)【要約】【課題】高速回転時であってもトルク発生部での焼き付きを効果的に防止できるコンパクトなスプリングトルクリミッタ装置の提供を目的としている。【解決手段】本発明の一実施形態に係るスプリングトルクリミッタ装置１は、回転駆動力が伝達されるとともにその外周に太陽歯車１５を備えた第１の回転体１０と、第１の回転体１０と同軸的に設けられ且つ太陽歯車１５の周囲にこれと噛み合うように配置される複数の遊星歯車４を有する遊星歯車機構Ｗと、第１の回転体１０と同軸に配置され且つ遊星歯車機構Ｗを介して第１の回転体１０の回転が減速して伝達される第２の回転体３２と、第２の回転体３２の回転に対してスプリング３０により弾性的に回転トルクを作用させるトルク発生部Ｔと備えている。【選択図】図２
2009150473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力が伝達されるとともに、その外周に太陽歯車を備えた第１の回転体と、
前記第１の回転体と同軸的に設けられ、前記太陽歯車の周囲にこれと噛み合うように配置される複数の遊星歯車を有する遊星歯車機構と、
前記第１の回転体と同軸に配置され、前記遊星歯車機構を介して前記第１の回転体の回転が減速して伝達される第２の回転体と、
前記第２の回転体の回転に対してスプリングにより弾性的に回転トルクを作用させるトルク発生部と、
備えることを特徴とするスプリングトルクリミッタ装置。
【請求項２】
前記遊星歯車機構は、複数の前記遊星歯車を回転可能に支持するキャリアと、前記キャリアと同軸に配置され且つ前記各遊星歯車と噛み合う内歯をその内周面に有する固定ケーシングとを備えていることを特徴とする請求項１に記載のスプリングトルクリミッタ装置。
【請求項３】
前記第２の回転体は、前記遊星歯車機構の前記キャリアと一体回転するとともに、前記スプリングが巻装される巻装部を有していることを特徴とする請求項２に記載のスプリングトルクリミッタ装置。
【請求項４】
前記トルク発生部は、前記スプリングの内周面と前記第２の回転体の外周面との間の摩擦力によりトルクを発生させることを特徴とする請求項３に記載のスプリングトルクリミッタ装置。
【請求項５】
前記スプリングの両端は、前記第２の回転体の両方向の回転によってスプリングの内径を広げることができるように前記固定ケーシングに係止されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のスプリングトルクリミッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルスプリング方式のトルクリミッタ装置に関し、特に高速回転する回転体に好適なスプリングトルクリミッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から良く知られているように、トルクリミッタは、例えばプリンタや複写機の給紙部などに使用される過負荷保護装置であり、現在のところ、コイルスプリング方式やパウダー方式が主流である。コイルスプリング方式のトルクリミッタは、例えば、同軸に配置された一対の回転体間にトルク発生用のコイルスプリングを介在させたものであり、一方の回転体の外周に巻装されたコイルスプリングの端部を他方の回転体に係止させ、コイルスプリングと回転体との間の摺動摩擦によりトルクを発生させるものである（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−０９１１０９号公報
【特許文献２】特開２００２−３７２０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、プリンタや複写機などの給紙機構においては、多数枚の紙を高速で給送することが求められており、そうした過酷な作動環境において、給紙機構にコイルスプリング方式のトルクリミッタを採用すると、トルク発生部である回転体の外周面とコイルスプリングの内周面との間で過度な摺動熱が発生し、トルク発生部が焼き付きを起こしてトルクリミッタ効果を十分に発揮できなくなるという問題が生じる場合がある。
【０００４】
本発明は前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、高速回転時であってもトルク発生部での焼き付きを効果的に防止できるスプリングトルクリミッタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、請求項１に記載されたスプリングトルクリミッタ装置は、回転駆動力が伝達されるとともに、その外周に太陽歯車を備えた第１の回転体と、前記第１の回転体と同軸的に設けられ、前記太陽歯車の周囲にこれと噛み合うように配置される複数の遊星歯車を有する遊星歯車機構と、前記第１の回転体と同軸に配置され、前記遊星歯車機構を介して前記第１の回転体の回転が減速して伝達される第２の回転体と、前記第２の回転体の回転に対してスプリングにより弾性的に回転トルクを作用させるトルク発生部と備えることを特徴とする。
【０００６】
この請求項１に記載されたスプリングトルクリミッタ装置によれば、第１の回転体の回転力が遊星歯車機構によって減速されて第２の回転体を介してトルク発生部に伝えられるため、高速回転時であってもトルク発生部での焼き付きを効果的に防止できる。また、第１の回転体と遊星歯車機構と第２の回転体とが互いに同軸に配置されているため、装置全体をコンパクトにして省スペース化を図ることができる。
【０００７】
また、請求項２に記載されたスプリングトルクリミッタ装置は、請求項１に記載されたスプリングトルクリミッタ装置において、前記遊星歯車機構が、複数の前記遊星歯車を回転可能に支持するキャリアと、前記キャリアと同軸に配置され且つ前記各遊星歯車と噛み合う内歯をその内周面に有する固定ケーシングとを備えていることを特徴とする。
【０００８】
この請求項２に記載されたスプリングトルクリミッタ装置によれば、請求項１に記載されたスプリングトルクリミッタ装置と同様の作用効果が得られるとともに、遊星歯車機構を固定ケーシングと第１の回転体との間の空間内にコンパクトに配置することができ、省スペース化を効率的に図ることができる。
【０００９】
また、請求項３に記載されたスプリングトルクリミッタ装置は、請求項２に記載されたスプリングトルクリミッタ装置において、前記第２の回転体が、前記遊星歯車機構の前記キャリアと一体回転するとともに、前記スプリングが巻装される巻装部を有していることを特徴とする。
【００１０】
この請求項３に記載されたスプリングトルクリミッタ装置によれば、請求項２に記載されたスプリングトルクリミッタ装置と同様の作用効果が得られるとともに、第２の回転体の回転に対してトルクを作用させるトルク発生部をコンパクトに設けることができる。
【００１１】
また、請求項４に記載されたスプリングトルクリミッタ装置は、請求項３に記載されたスプリングトルクリミッタ装置において、前記トルク発生部が、前記コイルスプリングの内周面と前記第２の回転体の外周面との間の摩擦力によりトルクを発生させることを特徴とする。
【００１２】
この請求項４に記載されたスプリングトルクリミッタ装置によれば、請求項３に記載されたスプリングトルクリミッタ装置と同様の作用効果が得られるとともに、トルク発生部でのトルクの有効且つ効果的な発生を確保できる。
【００１３】
また、請求項５に記載されたスプリングトルクリミッタ装置は、請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載されたスプリングトルクリミッタ装置において、前記コイルスプリングの両端が、前記第２の回転体の両方向の回転によってスプリングの内径を広げることができるように前記固定ケーシングに係止されていることを特徴とする。
【００１４】
この請求項５に記載されたスプリングトルクリミッタ装置によれば、請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載されたスプリングトルクリミッタ装置と同様の作用効果が得られるとともに、回転体の両方向の回転に対して同じようにトルクを作用させることができ、汎用性に優れる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高速回転時であってもトルク発生部での焼き付きを効果的に防止できるコンパクトなスプリングトルクリミッタ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１〜図３に示されるように、本発明の一実施形態に係るスプリングトルクリミッタ装置１は、回転駆動力が伝達されるとともにその外周に太陽歯車１５を備えた中空形状の樹脂製の第１の回転体１０を備えている。この第１の回転体１０の断面がＤ字型の内孔１０ａには、同じく断面形状がＤ字型の入力軸８が挿入されており、それにより、第１の回転体１０は、回転駆動される入力軸８と一体に回転されるようになっている。
【００１８】
また、スプリングトルクリミッタ装置１は、第１の回転体１０と同軸的に設けられ且つ太陽歯車１５の周囲にこれと噛み合うように配置される複数の遊星歯車４を有する遊星歯車機構Ｗを備えている。具体的に、この遊星歯車機構Ｗは、前記複数（本実施形態では、３つ）の遊星歯車４と、これらの遊星歯車４を回転可能に支持するキャリア５と、キャリア５と同軸に配置され且つ各遊星歯車４と噛み合う内歯１７をその内周面に有する固定ケーシング３とを備えている。固定ケーシング３は、大径部分３ｂと小径部分３ａとから成り、大径部分３ｂ内に遊星歯車４およびキャリア５を収容するとともに、小径部分３ａ内に後述する第２の回転体３２を収容して成る。また、固定ケーシング３は、スプリングトルクリミッタ装置１が適用される図示しない機器の回転固定用リブ４０により回転不能に固定されている。一方、遊星歯車機構Ｗのキャリア５には、遊星歯車４を回転可能に支持する複数（本実施形態では、６本）の支柱５ａが立設されるとともに、第１の回転体１０を回転可能に挿通させるための挿通孔５ｂが中央に設けられている。
【００１９】
なお、固定ケーシング３の大径部３ｂの開口には、防塵用の蓋体２が取り付けられるようになっており、この蓋体２の中央には入力軸８を回転可能に挿通するための開口２ａが形成されている。また、本実施形態において、遊星歯車４は、平歯車であるが、はすば歯車であっても良い。はすば歯車によって形成すると、噛み合いが滑らかになり、振動や異音の発生を抑制できる。
【００２０】
また、本実施形態のスプリングトルクリミッタ装置１は、第１の回転体１０と同軸に配置され且つ遊星歯車機構Ｗを介して第１の回転体１０の回転が減速して伝達される樹脂製の第２の回転体３２を備えている。具体的に、この第２の回転体３２は、キャリア５と対向してこれに固定される円盤状の支持板３２ａと、この支持板３２ａから軸方向に延び且つ入力軸８を回転可能に受ける内側円筒部３２ｃと、支持板３２ａから軸方向に延び且つ内側円筒部３２ｃの径方向外側に所定の環状隙間を存して同軸に配置されるスプリング巻装部としての外側円筒部３２ｂとから成っている。この場合、支持板３２ａには、その周方向に所定の角度間隔をもって、キャリア５の支柱５ａが圧入固定される取り付け孔１９が設けられている。すなわち、この構成では、第２の回転体３２がキャリア５と一体に回転するようになっている。
【００２１】
また、本実施形態において、外側円筒部３２ｂの外周には、円環状の金属柱体２０が嵌合されている、この場合、金属柱体２０の一端は、外側円筒部３２ｂの径方向外側で支持板３２ａから軸方向に延びる環状係止部３２ｄと外側円筒部３２ｂとの間で挟圧保持される。
【００２２】
また、スプリングトルクリミッタ装置１は、第２の回転体３２の回転に対してコイルスプリングにより弾性的に回転トルクを作用させるトルク発生部Ｔを備えている。具体的に、このトルク発生部Ｔは、第２の回転体３２のスプリング巻装部としての外側円筒部３２ｂ上に金属柱体２０を介して巻装される（より正確には、金属柱体２０の外周に巻装される）コイル状のスプリング３０を有しており、このコイルスプリング３０の内周面と第２の回転体３２の外周面（より正確には、金属柱体２０の外周面）との間で生じる摩擦力によりトルクを発生させるようになっている。この場合、コイルスプリング３０の両端部３０ａ，３０ｂは、コイル巻回部に対して径方向外側に垂直に延出されており、第２の回転体３２の両方向の回転によってスプリング３０の内径を広げることができるように固定ケーシング３に対応して形成された一対の対向する係止部３ｃ，３ｄに係止されている（図１の（ｂ）参照）。
【００２３】
なお、図４に明確に示されるように、コイルスプリング３０の両端部３０ａ，３０ｂの開き角（両端部３０ａ，３０ｂ間の周方向に沿う角度）は、適正な拡径状態を実現して第２の回転体３２の回転に対して有効なトルクを発生させることができるように、所定の角度θ（本実施形態では、約４０°）に設定されている。
【００２４】
したがって、上記構成のスプリングトルクリミッタ装置１にあっては、入力軸８が例えば高速回転されると、それと一体で第１の回転体１０が同じ速度で高速回転するとともに、この回転が遊星歯車機構Ｗを介して減速されて第２の回転体３２に伝えられる。すなわち、第１の回転体１０の太陽歯車１５と固定ケーシング３の内歯１７との間で遊星歯車４が自転しながら太陽歯車１５の周囲を公転することにより、第１の回転体１０の回転が減速してキャリア５に伝わり、キャリア５が第２の回転体３２と一体で低速回転される。なお、これらの回転体の回転方向の一例が図１の（ａ）に示されている。また、このとき、第１の回転体１０の高速回転リミッタが作用すると、トルク発生部Ｔは、金属柱体２０の減速回転開始時に図３の如くコイルスプリング３０の端部３０ａと係止部３ｃとの間に発生トルクが加わると同時に、スプリング３０の内径が広げられ（一方向の回転時には一方の端部３０ｂが係止部３ｄから外れてスプリング３０が拡径することによりトルクが発生し、また、他方向の回転時には他方の端部３０ａが係止部３ｃから外れてスプリング３０が拡径することによりトルクが発生する）、それにより、スプリング３０の内径の緩みトルクがリミッタトルクとなることで、第２の回転体３２に対してトルクを作用させる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態のスプリングトルクリミッタ装置１によれば、第１の回転体１０の回転力が遊星歯車機構Ｗによって減速されて第２の回転体３２を介してトルク発生部Ｔに伝えられるため、高速回転時であってもトルク発生部Ｔでの焼き付きを効果的に防止できる。また、第１の回転体１０と遊星歯車機構Ｗと第２の回転体３２とが入力軸８に対して同軸に配置されているため、装置全体をコンパクトにして省スペース化を図ることができる。
【００２６】
また、本実施形態のスプリングトルクリミッタ装置１では、コイルスプリング３０の両端３０ａ，３０ｂが、第２の回転体３２の両方向の回転によってスプリング３０の内径を広げることができるように固定ケーシング３に係止されているため、第２の回転体３２の両方向の回転に対して同じようにトルクを作用させることができ、汎用性に優れる。
【００２７】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば、前述した実施形態では、樹脂製の第２の回転体が金属柱体２０を介してコイルスプリング３０と摺接しているが、金属柱体２０を介在させることなく第２の回転体３２がコイルスプリング３０と直接に摺接していても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るスプリングトルクリミッタ装置の分解斜視図、（ｂ）は固定ケーシングに対するコイルスプリングの係止部分の要部の概略斜視図である。
【図２】図１のスプリングトルクリミッタ装置の組み立て状態における軸方向の半断面図である。
【図３】図２のスプリングトルクリミッタ装置の要部の径方向断面図である。
【図４】コイルスプリングの正面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  スプリングトルクリミッタ装置
３  固定ケーシング
３ｃ，３ｄ  係止部
４  遊星歯車
５  キャリア
１０  第１の回転体
１５  太陽歯車
３０  コイルスプリング
３０ａ，３０ｂ  端部
３２  第２の回転体
Ｔ  トルク発生部
Ｗ  遊星歯車機構
【図１】
2009150473.tif 000003
【図２】
2009150473.tif 000004
【図３】
2009150473.tif 000005
【図４】
2009150473.tif 000006