(57)【要約】【課題】トルクリミッタのコンパクト化を妨げることなく、放熱の促進を図り、スラスト力の誘起及び潤滑剤の漏出を防止できるようにしたトルクリミッタを提供することである。【解決手段】内輪１１と、その内輪１１に相対回転可能に嵌合され外輪１２と、前記外輪１２の内径面に拡径方向の弾性をもって押圧されたコイルばね１３とから構成され、前記コイルばね１３の両端部が前記内輪１１に係合されたトルクリミッタにおいて、前記コイルばね１３として巻き方向の異なるコイルばね１３ａ、１３ｂが同数軸方向に接して配置された構成とした。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪(１１)と、その内輪(１１)に相対回転可能に嵌合された外輪(１２)と、前記外輪(１２)の内径面に拡径方向の弾性をもって押圧されたコイルばね(１３)とから構成され、前記コイルばね(１３)の両端部が前記内輪(１１)に係合されたトルクリミッタにおいて、前記コイルばね(１３)として巻き方向の異なるコイルばね(１３ａ)、(１３ｂ)が同数軸方向に接して配置されたことを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項２】
前記外輪(１２)の外径面に冷却フィン(２０)が設けられ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(１１)の外径面と外輪(１２)内径面との間に形成された前記コイルばね(１３)の収納部の軸方向の閉塞部に、外部に通じた冷却穴(３０)が設けられ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】
前記コイルばね(１３)の両端部に内径側に屈曲されたフック(２８)、(２９)が設けられ、前記内輪(１１)の外径面に前記フック(２８)、(２９)の係合溝(１６)が軸方向に形成され、前記各フック(２８)、(２９)が前記係合溝(１６)の両壁面に形成された係合壁(３１)、(３２)に係合されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のトルクリミッタ。
【請求項５】
前記内輪(１１)はその一端部に内輪側閉塞部(１５)、他端部に径方向に弾性変形可能なスナップフィット片(１７)がそれぞれ設けられ、前記スナップフィット片(１７)が設けられた内輪(１１)の他端部外径面に外輪側閉塞部材(２４)が回転可能に嵌合され、前記外輪(１２)はその一端部が前記内輪側閉塞部(１５)に相対回転可能に嵌合されるとともに他端部が前記外輪側閉塞部材(２４)に一体化されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のトルクリミッタ。
【請求項６】
前記コイルばね(１３)が巻き方向反対の２個のコイルばね(１３ａ)、(１３ｂ)により構成され、前記各コイルばね(１３ａ)、(１３ｂ)が軸方向に配置され、その一端部相互が軸方向に突き合わされたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のトルクリミッタ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のトルクリミッタ(４１)の内輪(１１)が給紙方向と反回転方向に駆動される回転軸(３６)に取付けられ、該トルクリミッタ(４１)の外輪(１２)がリバースローラ(４５)に一体回転可能に嵌合され、前記リバースローラ(４５)に給紙ローラ(４４)が所要のニップ圧をもって押し当てられたことを特徴とする紙さばき機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トルクリミッタ及びこれを用いた事務機の紙さばき機構に関し、特に放熱の促進、誘起スラスト力の低減等を図ったものである。
【背景技術】
【０００２】
事務の紙さばき機構等に用いられるトルクリミッタとして、コイルばねを用いた摩擦式トルクリミッタが従来から知られている（特許文献１）。この型式のトルクリミッタは、内輪と外輪が相対回転可能に嵌合され、前記内輪の内径面に縮径方向の弾性によって緊縛されたコイルばねの両端部のフックが前記外輪に係合された構成となっている（例えば、特許文献１の図８参照）。このトルクリミッタは、内輪とコイルばねとの間に発生する摩擦によって、所定のトルクを発生させるものである。
【０００３】
また、同様の用途に用いられる摩擦式トルクリミッタとして、コイルばねを外輪の内径面に拡径方向の弾性によって押圧させたものも知られている（特許文献２）。この特許文献２に開示されたトルクリミッタは、外輪の内径面に押圧されたコイルばねのほかに、内輪の外径面に設けられた収納筒に前記コイルばねと巻き方向が反対のコイルばねが収納され、その内径面に押圧される。両方のコイルばねは屈曲部によって連続されている。
【０００４】
前記特許文献２に開示されたトルクリミッタは、一定方向に回転する場合に、いずれか一方のコイルばねが拡径して所要のトルクを発生させるが、他方のコイルばねは縮径してロック状態となる。また、回転方向が反対の場合はトルクを発生させるコイルばねとロック状態となるコイルばねが入れ替わるという双方向性をもつものである。このトルクリミッタは、回転方向に応じていずれか一方のコイルばねによってトルクが発生されるものであり、両方のコイルばねが同時にトルクを発生させることはない。
【０００５】
前記のようなコイルばねを利用したトルクリミッタは、コイルばねの回転に伴うスクリュー作用によって内部に充填されたグリース等の潤滑剤が一方向に押し出され外部に漏出する傾向がある。この問題を解決するために、コイルばねの両端の外側にエアー溜りを設け、そのエアーの作用によって潤滑剤の漏出を抑制するようにしたものも知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００６−１００６０号公報
【特許文献２】特開平７−２２９５２４号公報
【特許文献３】特開平１０−７８０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前掲の特許文献１に開示されたトルクリミッタのように、コイルばねと内輪との摩擦により所定のトルクを発生させる型式のものは、発熱部位がトルクリミッタの相対的に内部に存在するため、放熱が行われ難く熱が滞留する傾向がある。熱の滞留は、潤滑剤の早期劣化による異音の発生やトルク変動の原因となる問題がある。また、コイルばねのスクリュー作用によって潤滑剤が漏出し易い問題もある。
【０００７】
前記の熱の滞留の問題は、特許文献２のように、コイルばねを外輪内径面に押圧させることにより、摩擦による発熱部位を相対的に外部にあるように構成し外輪外径面からの放熱の促進を図ることが一つの手段である。
【０００８】
しかし、前記いずれの場合も所定のトルクを発生している状態においては、コイルばねの巻き方向が一定であるため、コイルばねとそれが押圧された内輪又は外輪との相対回転によってコイルばねにスラスト力が誘起される。このため、コイルばねがトルクリミッタのいずれか一方の閉塞部に押し付けられ、トルク値の変動又は回転の円滑を妨げる要因となる問題がある。
【０００９】
さらに、いずれの場合もコイルばねの回転によるスクリュー作用によって潤滑剤が外部に押し出される問題があり、これを抑制するために前掲の特許文献３のように、エアー溜りを設ける手段は、トルクリミッタの径方向のコンパクト化を妨げる問題がある。
【００１０】
そこで、この発明は、トルクリミッタの径方向のコンパクト化を妨げることなく、放熱の促進を図り、スラスト力の誘起及び潤滑剤の漏出を防止でき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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するために、この発明に係るトルクリミッタは、図１に示したように、内輪１１と、その内輪１１に相対回転可能に嵌合され外輪１２と、前記外輪１２の内径面に拡径方向の弾性をもって押圧されたコイルばね１３とから構成され、前記コイルばね１３の両端部が前記内輪１１に係合されたトルクリミッタにおいて、前記コイルばね１３として巻き方向の異なるコイルばね１３ａ、１３ｂが同数軸方向に接して配置された構成としたものである。
【００１２】
前記構成のトルクリミッタは、内輪１１と外輪１２の相対回転によってコイルばね１３ａ、１３ｂに縮径方向の力が作用した場合に、各コイルばね１３ａ、１３ｂと外輪１２の内径面との間に所定のトルクが発生する。
【００１３】
トルクの発生に伴う熱は外輪１２内径面において発生し、外輪１２の外表面から外部に放熱される。また、両方のコイルばね１３ａ、１３ｂに誘起されるスラスト力はその方向が反対であるため相互に打ち消し合い、コイルばね１３ａ、１３ｂが一方の閉塞側に移動することが防止される。また、スクリュー作用によって移動される潤滑剤の方向も反対方向となり相互に打ち消し合うので、潤滑剤の漏出が抑制される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、以上のようなものであるから、以下の効果を奏することができる。
（１）トルクの発生に伴う発熱部位が相対的に外部に寄った外輪内径面にあり、外輪外表面から放熱させることができるので、トルクリミッタの内部に熱が滞留することを防止することができる。さらに、前記外輪に冷却フィンを設けることにより、一層放熱を促進することができる。
（２）巻き方向が反対のコイルばねの組合せにより、誘起スラスト力が打ち消されるので安定したトルク値が得られる。また、スクリュー作用も打ち消されるので潤滑剤の漏出が防止される。さらにトルクリミッタの径方向のコンパクト化に影響を与えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明に係るトルクリミッタの実施例を添付図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１から図４に示した実施例１のトルクリミッタは、内輪１１と、その内輪１１に相対回転可能に嵌合され外輪１２と、前記外輪１２の内径面に拡径方向の弾性をもって押圧されたコイルばね１３とから構成される。
【００１７】
前記内輪１１は、円筒部１４の一端部に円板状の内輪側閉塞部１５が一体に設けられる。円筒部１４の先端部は薄肉に形成され、残りの部分は相対的に厚肉に形成される。厚肉の部分において、図２及び図４に示したように、中心対称の２箇所に軸方向の係合溝１６、１６が形成される。
【００１８】
また、円筒部１４の薄肉部分において前記係合溝１６、１６の延長上にそれぞれスナップフィット片１７が設けられる。スナップフィット片１７は、平行２本のスリット１８（図４参照）によって部分的に切り離され、半径方向に弾性を持つように形成される。先端部外面に逆止爪１９が設けられる。
【００１９】
前記内輪側閉塞部１５には、円筒部１４側が小径となる段差部２１が設けられ、その段差部２１に外輪１２の一端部が嵌合される。また内輪側閉塞部１５の大径側の端面に径方向の固定ピン挿通溝２２が設けられる（図４参照）。
【００２０】
前記外輪１２は円筒状のものであって、その一端部が前記のように前記内輪側閉塞部１５の段差部２１に回転自在に嵌合される。また、外輪１２の他端面に軸方向に突出した２箇所の係合凸部２３（図４参照）が設けられる。外輪１２は、その内径面にコイルばね１３を装着した状態で内輪１１に嵌合される。
【００２１】
前記外輪１２の係合凸部２３側に環状の外輪側閉塞部材２４が嵌合される。外輪側閉塞部材２４は、その内端面に前記係合凸部２３に対応した係合凹部２５が設けられ（図４参照）、両方の嵌合によって外輪１２と外輪側閉塞部材２４が回転方向に一体化される。前記外輪側閉塞部材２４の内径面が前記内輪１１の円筒部１４の先端部外径面に回転自在に嵌合される。
【００２２】
内輪１１の円筒部１４の先端部には、前述のように、スナップフィット片１７が設けられているので、前記の外輪側閉塞部材２４は、その内径面によって逆止爪１９の部分を内径側に弾性変形させながら挿入され、逆止爪１９を越えた時点でスナップフィット片１７がその弾性で元の状態に戻り、逆止爪１９によって抜け止めされる。
【００２３】
前記外輪側閉塞部材２４の外端面に前記逆止爪１９を受入れる座繰り部２６が設けられる。また、その外径面に径方向の係合溝２７が対称位置の２箇所に設けられる。
【００２４】
前記内輪１１の外径面、外輪１２の内径面、内輪側閉塞部１５及び外輪側閉塞部材２４によって囲まれたばね収納部３８が形成される。
【００２５】
前記のコイルばね１３は、巻き数、サイズ等同一であり巻き方向のみが異なる２個の右巻きコイルばね１３ａと、左巻きコイルばね１３ｂとにより構成される。いずれも、両端部のフック２８、２９が内向きに屈曲して形成される。両方のフック２８、２９は、一方のフック２８を基準にして見た場合、所定の整数回の巻き数に対し所要の劣弧の分だけ不足した部分の先端に他方のフック２９が形成されたタイプ（ここでは不足巻き型と称する。）である。この型式のコイルばね１３ａ、１３ｂは、いずれもフック２８、２９を相対的に引き寄せる方向に外力が加えられると弾性的に縮径する性質がある。
【００２６】
これに対し、図５に示したように、一方のフック２８を基準にして見た場合、所定の整数回の巻き数に対し所用の劣弧の分だけ余分に巻かれた部分の先端に他方のフック２９が形成されたタイプ（ここでは過剰巻きと称する。）が使用される場合もある。この型式のコイルばね１３ａ、１３ｂは、いずれもフック２８、２９を相対的に引き離す方向に外力が加えられると弾性的に縮径する性質がある。
【００２７】
前記の不足巻き型のコイルばね１３ａ、１３ｂは、図３に示したように、両方のコイルばね１３ａ、１３ｂのフック２８、２８が相互に軸方向に接するように配置される。各コイルばね１３ａ、１３ｂはいずれも拡径方向の弾性をもって外輪１２の内径面に押圧され、各フック２８、２８は係合溝１６の一方の係合壁３１に係合され、他方のフック２９、２９は他方の係合壁３２に係合される。内輪１１が外輪１２に対して相対回転すると（図２の矢印参照）、回転方向がいずれの方向であっても各フック２８、２９が引き寄せられる方向の力を受けるので、各コイルばね１３ａ、１３ｂは縮径作用を受ける。
【００２８】
コイルばね１３ａ、１３ｂとして前記の過剰巻き型を用いる場合は、内輪１１の円筒部１４が全体に薄肉に形成され、図５に示したように、その一部に軸方向の係合凸部３３が設けられる。各コイルばね１３ａ、１３ｂの各フック２８、２９はそれぞれ係合凸部３３の両側に形成された係合壁３４、３５に係合される。この場合も、内輪１１が外輪１２に対して相対的に回転すると、いずれの回転方向であってもフック２８、２９が引き離される方向の力を受け、各コイルばね１３ａ、１３ｂは縮径作用を受ける。
【００２９】
なお、図中、３６は回転軸、３７は固定ピンである。固定ピン３７を前記固定ピン挿通溝２２に貫通させることにより、内輪１１が回転軸３６に一体化される。また外輪側閉塞部材２４に負荷、例えば紙さばき機構のリバースローラ４５が嵌合一体化される。
【００３０】
実施例１のトルクリミッタは以上のように構成され、次にその作用について説明する。
【００３１】
いま、回転軸３６及びこれと係合された内輪１１が左右いずれかの方向に回転し、外輪１２が内輪１１に対して停止するか又は逆回転する状態にある場合、内輪１１の係合溝１６の一方の係合壁３１又は３２が、フック２８、２９を相対的に引き寄せる方向の力を及ぼすため、コイルばね１３ａ、１３ｂに縮径作用を及ぼす。これによって外輪１２の内径面において所定のトルク（設定トルク）を発生させる。
【００３２】
外輪１２の内径面においてコイルばね１３ａ、１３ｂとの摩擦によって発生する熱は、外輪１２の外径面から外部に放熱される。外輪１２の外径面に冷却フィン２０（図１、図２の鎖線参照）を設けると、放熱作用が一層促進される。また、内輪側閉塞部１５又は外輪側閉塞部材２４の両方又はいずれか一方に冷却穴３０（図１の鎖線参照）を設けると、ばね収納部３８の内部の滞留熱の放熱が促進される。
【００３３】
また、コイルばね１３ａ、１３ｂの螺旋部分が外輪１２の内径面に対して回転することによってスラスト力が誘起される。コイルばね１３ａ、１３ｂの巻き方向が同一であるとすると、両方のスラスト力が加算され、コイルばね１３ａ、１３ｂがともに内輪側閉塞部１５又は外輪側閉塞部材２４側に移動され、加算されたスラスト力を内輪側閉塞部１５又は外輪側閉塞部材２４に押し付け、トルク変動等の原因となる。
【００３４】
しかし、この発明の場合は、各コイルばね１３ａ、１３ｂの巻き方向が逆であるため、両方のスラスト力Ｓの方向は逆向きとなる。その結果、その方向が相互に内向きの場合（図３の白抜き矢印参照）は打消し合い、スラスト力の影響を排除することができる。また相互に外向きの場合は、内輪側閉塞部１５又は外輪側閉塞部材２４に押し付けるスラスト力の大きさが半減される。
【００３５】
上記の作用は、コイルばね１３ａ、１３ｂとして過剰巻き型（図５参照）を使用した場合も同様である。
【００３６】
なお、コイルばね１３の数が４個以上の偶数個の場合は、その半数が巻き方向反対のものが使用される。
【００３７】
前記コイルばね１３ａ、１３ｂの周辺には、通常グリース等の潤滑剤が封入される、その潤滑剤に対してコイルばね１３ａ、１３ｂが回転することによってその螺旋部分で一定方向に押される作用、いわゆるスクリュー作用が発生する。しかし、この発明の場合は、前記のようにコイルばね１３ａ、１３ｂの巻き方向が反対であるため、スクリュー作用が打ち消され、潤滑剤の外部への漏出が抑制される。
【実施例２】
【００３８】
次に、前記実施例１のトルクリミッタ４１を用いた紙さばき機構を図６及び図７に基づいて説明する。
【００３９】
これらの図において、４２は紙のストック、４３はピックアップローラ、４４は給紙ローラ、４５はリバースローラである。リバースローラ４５の軸芯に前記のトルクリミッタ４１が嵌合され、そのトルクリミッタ４１に前記の回転軸３６が一体的に貫通される。給紙ローラ４４はリバースローラ４５に対して一定のニップ圧を発生させるように加圧される。ピックアップローラ４３及び給紙ローラ４４は紙４６の送り出し方向（時計回り）に回転される。前記の回転軸３６は、紙４６の下方において時計回りに回転される（図中矢印参照）。
【００４０】
いま、図６に示したように、紙４６が１枚送り出されたとすると、給紙ローラ４４から紙４６を通じてリバースローラ４５にトルクが伝達される。そのトルクはトルクリミッタ４１の設定トルクより大きいため、リバースローラ４５は外輪１２とともに反時計回りに回転して紙４６を送る。このとき、内輪１１、コイルばね１３は回転軸３６とともに時計方向に回転する。
【００４１】
図７に示したように、紙４６が重送された場合は、紙４６の間で滑りを生じるため、１枚の場合よりリバースローラ４５に伝達されるトルクがトルクリミッタ４１の設定トルクより小さくなる。これによって、トルクリミッタ４１とリバースローラ４５は一体となって回転軸３６の回転方向（時計回り）に回転され、これに接した１枚の紙４６を押し戻し、重送を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１のトルクリミッタの断面図
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線の断面図
【図３】図１のＸ２−Ｘ２線の断面図
【図４】実施例１の分解斜視図
【図５】実施例１の一部変形例の一部断面図
【図６】実施例２の紙さばき機構の概略側面図
【図７】図６の場合の重送時の概略側面図
【符号の説明】
【００４３】
１１  内輪
１２  外輪
１３、１３a、１３ｂ  コイルばね
１４  円筒部
１５  内輪側閉塞部
１６  係合溝
１７  スナップフィット片
１８  スリット
１９  逆止爪
２０  冷却フィン
２１  段差部
２２  固定ピン挿通溝
２３  係合凸部
２４  外輪側閉塞部材
２５  係合凹部
２６  座繰り部
２７  係合溝
２８  フック
２８  フック
３０  冷却穴
３１  係合壁
３２  係合壁
３３  係合凸部
３４  係合壁
３５  係合壁
３６  回転軸
３７  固定ピン
３８  ばね収納部
４１  トルクリミッタ  
４２  紙のストック
４３  ピックアップローラ
４４  給紙ローラ
４５  リバースローラ
４６  紙
【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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