JPH05209633A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コイルばねを用いたトルクリミッタのコイル
ばね形状を製造が容易でかつ組立て易くしてコスト低減
を図り、しかも作動が確実で設定トルクの範囲を大きく
できるトルクリミッタである。 【構成】 トルクリミッタ１０は、一端開放状の外筒部
材１１のばね挿入部１２、１２′内にコイルばね１３を
収納し、その内径内に内輪１８が設けられている。外筒
部材１１の内側には突状の内側リング１６が設けられ、
外筒部材の内径にコイルばね１３の端外径が圧入されそ
の端末のフック１４ａを内側リング１６の切欠部に係合
して固定される。他端のフック１４ｂは内輪１８と外筒
部材１１の間の開放端を閉じる蓋１７の凹所に係合され
ている。コイルばね１３は全長に亘ってその径がほぼ同
じであり、その内径は内輪１８の異径段部１９の径Ｄ₂
に対して若干の隙間嵌め又は締り嵌めに設けられ、その
摩擦係合により回転トルクを伝達する。トルクの設定は
蓋１７を捩ることにより自由に調整できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トルクリミッタ、更
に詳しくは、各種事務機器等における紙の重送防止装置
やブレーキ装置等に用いられるトルクリミッタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】トルクリミッタは、一般に回転軸系で被
駆動部に何らかの原因で過負荷や衝撃力等が作用したと
きに駆動部の保護のため予め設定されたトルク値以上で
は回転力の伝達を遮断するものとして軸系の適宜位置に
設けられる。しかし、トルクリミッタの使用方法はこの
ような方法に限らず、例えば、各種事務機器等における
紙の重送防止装置や連続紙引込み部のバックテンショ用
ブレーキなどにも用いられる。

【０００３】例えば、紙の重送防止装置では、紙送りを
する上下一対の給紙ローラ（ゴム）の一方（下方）の回
転軸にトルクリミッタが設けられ、このトルクリミッタ
のトルク設定値を超えるトルクで両ローラを接触回転し
て紙送りをし、紙の重ね送りが生じるとローラからロー
ラへの伝達トルクが減少するため、一方のローラとその
回転軸との係合が復帰して一方のローラは反転し、この
反対方向のローラの回転で重なった紙の下方側を元へ送
り戻すというようにトルクリミッタを利用して紙の重ね
送りを防止している。

【０００４】このように利用されるトルクリミッタの一
例を図４に示す。このトルクリミッタは、外方部材とな
る外輪１のばね挿入部２内にコイルばね３を収納し、コ
イルばね３の一端に設けたフック４を外輪１の端壁５に
おける凹部６に係合し、他方の端部に設けたフック４’
は外輪１の開口端部内に嵌合固定した蓋７の凹部６’に
係合し、コイルばね３内に挿入した内方部材となる内輪
８を外輪１の軸受部９と蓋７で回転自在に支持した構造
になっている。

【０００５】上記コイルばね３は、小径部３ａと大径部
３ｂを有し、小径部３ａの内径は内輪８の外径に対し
て、自然状態では同等もしくは僅かに大きく製作され、
この寸法状態でコイルばね３を外輪１内に組込み、小径
部３ａに内輪８を挿入した後、蓋８を嵌着してフック
４’と凹部９を係合し、この状態で蓋７を回動させてコ
イルばね３を巻き方向に捩じることにより、小径部３ａ
を縮径させて内輪８に締り嵌め状態とし、内輪８に対し
て径方向に緊縛力を与える。上記トルクリミッタにおい
て、内輪８をコイルばね３の巻方向とは逆方向に回転さ
せると、コイルばね３を介して外輪１に回転が伝達さ
れ、このとき内輪８と小径部３ａとの間で滑りを生じる
トルクの最低値がトルク値となり、このトルク値は蓋７
を回動させてコイルばね３の捩じり量を変えることによ
って調整可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のトルクリミッタのコイルばねは、その直径が小径部
分と大径部分の２つの直径部分から成り、従ってコイル
ばねを製造する上でこれら異径部分の形成が煩らわしく
手間がかかり、コストが高くなる。

【０００７】又、設定されるトルク値は小径部分で決ま
るためトルクを発生する部分の直径が小さく、大きな設
定トルクを必要とする場合には不適当な場合がある。

【０００８】この発明は、上記従来のトルクリミッタの
問題点に留意して、コイルばねを全長の径がほぼ一定で
製造が容易であり端末の固定や組立が容易な構成として
コスト低減を図り、かつ作動が確実で設定トルクの範囲
を拡大したトルクリミッタを提供することを課題とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
この発明は、平行軸の長さ中央部分に大径の異径段部を
有する内輪と、その外周に巻付けたコイルばねとを、一
端開放状でその奥部に内側リングを有する外筒部材内に
嵌挿し、外筒部材内径はコイルばねの外径と若干の締ま
り嵌めとなる径と小さな隙間を与える径の２段の直径と
し、内輪と外筒部材間の開放端を蓋で閉じ、コイルばね
はその径が全長に亘ってほぼ同じとし、一端は外筒部材
の内径に締まり嵌めに挿入してその先端に設けたフック
を内側リングの切欠き部に係合させ、他端はその先端に
設けたフックを蓋に係合させ、前記内輪の異径段部をコ
イルばね内径より僅かな締まり嵌めもしくは隙間嵌めと
なるように形成し、蓋の捩りによりコイルばね内径を変
化させてトルク調整を自在としたトルクリミッタの構成
としたのである。

【００１０】上記構成のトルクリミッタにおいて、前記
蓋の内側面にコイルばねの捩りピッチに対応する螺旋状
カムを設けてコイルばねの倒れを防止するのが好まし
い。

【００１１】

【作用】上記のような構成としたこの発明のトルクリミ
ッタは、組立の際は外筒部材内の外筒部材の内径に対し
てコイルばねが圧入されその端のフックを内側に係合し
て固定され、コイルばねの内径内に内輪を挿入した後コ
イルばね端のフックを蓋に係合して蓋を外筒部材内に圧
入、嵌合される。蓋をコイルばねの巻き方向と反対方向
に捩るとコイルばねの内径が縮小し、これによってコイ
ルばね内径が内輪の異径段部を締付けて摩擦係合する。
この摩擦係合力を調整することによってトルクリミッタ
としてのトルク値が設定される。

【００１２】外筒部材に対して内輪を回転させると、内
輪の回転が摩擦係合によりコイルばねの径を縮小する方
向であれば摩擦係合力が増大し、両者は一体となって回
転する。反対に、内輪が摩擦係合を減少させる方向に回
転するとコイルばね径が拡大し、摩擦係合が遮断されて
内輪の回転は外筒部材に伝達されず、内輪は自由に反対
方向に回転する。この時のトルク値がトルクリミッタと
しての設定トルク値である。この設定トルク値は蓋を捩
ることによって調整自在である。

【００１３】

【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は実施例のトルクリミッタの主要縦断
面図である。このトルクリミッタ１０は、一端開放状の
外筒部材１１内径の２段直径のばね挿入部１２、１２′
内にコイルばね１３を収納し、その内径内に内輪１８が
設けられている。外筒部材１１の端壁１５側の内部奥に
は突状の内側リング１６が設けられ、コイルばね１３の
端に設けたフック１４ａを内側リング１６の切欠部１６
ａに係合して固定され、他端に設けたフック１４ｂは内
輪１８と外筒部材１１の間の開放端を閉じる蓋１７に設
けた凹部に係合されている。

【００１４】図２に外筒部材１１の詳細を示す。（ａ）
は縦断面図、（ｂ）は側面図である。

【００１５】コイルばね１３は、その内径が全長に亘っ
てほぼ同じであり、外筒部材のばね挿入部１２の内径に
対してその外径が若干の締り嵌めとなるように設定され
ている。開口部に近い側のばね挿入部１２′の内径はコ
イルばねの外径に対して小さな隙間を与える寸法として
いる。

【００１６】内側リング１６の外径Ｄ₁ は、コイルばね
１３の内径寸法に対して小さな隙間を与える寸法に、内
径は内輪１８に対して僅かなすきまが得られる寸法に設
定され、これにより内輪１８の端を回転自在に支持して
いる。従って、上記外径Ｄ₁は、内輪１８の異径段部１
９の外径Ｄ₂ に対して若干小さく設定されている（Ｄ₁
＜Ｄ₂ ）。内側リング１６の切欠部１６ａの幅は、コイ
ルばね１３の線径に対して若干大きく設定され、この切
欠部１６ａにフック１４ａが係合される。

【００１７】内輪１８は、平行な外径の中央部に大径の
異径段部１９を有し、その外径Ｄ₂はコイルばね１３の
内径寸法に対して僅かな締まり嵌め又はすきま嵌めとな
るように設定されている。蓋１７は、外筒部材１１に対
して締り嵌め又は両者に設けられた凹凸によって固定さ
れる。

【００１８】図３に示すように、蓋１７にはその内側面
にリング状の突起１７ａが設けられている。この突起１
７ａの外径はコイルバネ１３の内径に対してやや大きな
隙間が与えられる。また、その内径も内輪１８の外径に
対してやや大きな隙間が与えられる。突起１７ａの外径
よりもさらに直径の大きい部分１７ｂにおいては螺旋状
のカム面が設けられている。このカム形状は、例えばコ
イルばね１３が左巻きであればカム面の高さが例えばａ
部を基準として徐々にｂ、ｃ、ｄ、ｅと高くなり、ａと
ｅの高さの差がばねの線形とほぼ同じに設定される。ま
た、カム面の一部にはコイルばねのフック１４ｂが係合
する穴が設けられている。

【００１９】以上のように構成した実施例のトルクリミ
ッタは次のように作用する。図示のトルクリミッタを組
立てるときは、コイルばね１３の内側リング側を外筒部
材１１内に挿入して外筒部材１１のばね挿入部１２との
間に圧入し、コイルばね１３の内径内に内輪１８を挿入
して内輪１８の一端を内側リング１６の内径で軸支す
る。コイルばね１３のフック１４ｂは蓋１７の凹部に嵌
合させて蓋１７を外筒部材１１に圧入して蓋１７をコイ
ルばね１３の径が縮小する方向に捩じる。この捩り方向
はコイルばねが右（左）巻きのときは左（右）方向であ
る。こうして蓋１７を回してコイルばねを捩ると径が縮
小して内輪１８の異径段部１９を締め付ける。そして、
この締付け力を調整することによりトルクリミッタとし
てのトルク値が設定される。

【００２０】上記のように設定されたトルクリミッタを
作動させるとき、外筒部材１１に対して内輪１８をいず
れかの方向、たとえば内輪１８の回転がコイルばね１３
との摩擦係合をさらに増加させる方向であれば内輪１８
はコイルばね１３を介して外筒部材１１と一体に回転し
ようとし、反対方向であればコイルばね１３との摩擦係
合によりコイルばね１３の径を拡大するため係合が遮断
され、内輪１８は反対方向に自由に回転する。

【００２１】上記作用について以下さらに詳しく説明す
る。コイルばね１３は外筒部材１１に組み込まれ、蓋１
７によってばねの巻方向に捩じられて、内輪１８の異径
段部１９に対して緊縛力が与えられている状態とする。
また、外筒部材１１を固定し、内輪１８を矢印Ａ側から
見て左回転をした時、その時のコイルばねの巻き方向を
左巻きとすれば、以下の動作を行う。

【００２２】内輪１８が左回転をすると、コイルばね１
３は内輪の異径段部１９に対して緊縛力が与えられてい
るため、共回り（左回転）をしようとする。この回転力
は外筒部材１１のコイルばね１３に対する締まり嵌め部
分に作用する。しかし、コイルばねは外径で回転方向に
締まり嵌めされているため、左回転の回転力を受けると
広がる方向に作用して、さらに外径が大きくなる効果を
生み出し、加えられるトルクに対応して緊縛力が大きく
なる。したがって、たとえフック１４ａがない状態でも
コイルばね１３は異径段部１９で大きなトルクが発生し
ても滑ることはなく、又このトルクリミッタは設定した
トルクが大きくてもコイルばねが回転方向に滑ることは
なく、従来品のような不都合は生じない。

【００２３】蓋に設けられている螺旋状カム１７ｂは、
コイルばね１３が蓋側に移動したとき、端面と密着して
正常な案内をするために設けている。また、突起１７ａ
はトルクを設定するとき、コイルばね１３のフック１４
ｂを利用して捩じりを与えたときに、ばね内径が真円状
から大きく崩れるのを防ぐ効果を持つ。

【００２４】外筒部材１１の切欠部１６ａとコイルばね
１３のフック１４ａの効果は、実施例のものがトルクリ
ミッタとして作用しているときはなんら役目をしない。
しかし、トルクを設定する場合には、ばねには巻方向と
は反対の回転力を加えてコイルばね１３内径と異径段部
１９に緊縛力を与えるために、その直径が小さくなる方
向の力が加わり、コイルばね１３の外径は外筒部材１１
の内径の中で滑り易くなり、大きなトルク値は設定でき
ない。この対策として初期トルク値設定のために設けた
ものである。

【００２５】なお、螺旋状カム１７ｂは連続した形状で
ある必要はなく、例えば、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの部分が
一定の面積を持って独立し、ｘ面から一定の高さに設定
された形状であっても良い。

【００２６】このように作用するトルクリミッタの使用
方法の一例として、例えば外筒部材１１から内輪１８へ
軸回転力を伝達する場合を考える。外筒部材１１の軸端
は駆動部へ、内輪１８の軸端は負荷に接続されているも
のとすると、駆動部の回転力が、負荷が小さくその反力
によりコイルばねとの摩擦係合を増加させる方向（以下
正方向という）であれば両者は一体となって回転しその
方向に回転力が伝達される。

【００２７】トルクとして予め設定された値より大きい
トルクが反対方向に強制的に加えられると、コイルばね
１３の径が拡大し内輪１８との摩擦係合が遮断されて内
輪１８は反対方向に自由に回転できることとなる。上記
設定トルク値がトルクリミッタのトルク値である。トル
ク値の設定は蓋１７の回転角を調整することにより、コ
イルばねの内輪１８に対する締付力を変えることによっ
て所定範囲内で自由に行なえる。

【００２８】

【効果】以上詳細に説明したように、この発明のトルク
リミッタは外筒部材内にコイルばねと内輪とを設け、コ
イルばねは外筒部材の内径に圧入してフックにより内側
リングに固定し内輪の中央の異径段部外径をコイルばね
内径よりやや小さく設けその端を蓋に係合して蓋を捩る
ことによりコイルばねを捩りその内径を縮少して内輪と
の摩擦係合を調整するように構成したから、摩擦係合を
するコイルばね径が大きいためトルクを大きく設定する
ことができ、作動が確実で、コイルばねの製作が容易で
あるなどの利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のトルクリミッタの主要縦断面図

【図２】外筒部材の拡大詳細図

【図３】蓋の拡大詳細図

【図４】従来例のトルクリミッタの主要縦断面図

【符号の説明】

１１ 外筒部材 １３ コイルばね １４ａ、１４ｂ フック １６ 内側リング １７ 蓋 １８ 内輪 １９ 異径段部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平行軸の長さ中央部分に大径の異径段部
   を有する内輪と、その外周に巻付けたコイルばねとを、
   一端開放状でその奥部に内側リングを有する外筒部材内
   に嵌挿し、外筒部材内径はコイルばねの外径と若干の締
   まり嵌めとなる径と小さな隙間を与える径の２段の直径
   とし、内輪と外筒部材間の開放端を蓋で閉じ、コイルば
   ねはその径が全長に亘ってほぼ同じとし、一端は外筒部
   材の内径に締まり嵌めに挿入してその先端に設けたフッ
   クを内側リングの切欠き部に係合させ、他端はその先端
   に設けたフックを蓋に係合させ、前記内輪の異径段部を
   コイルばね内径より僅かな締まり嵌めもしくは隙間嵌め
   となるように形成し、蓋の捩りによりコイルばね内径を
   変化させてトルク調整を自在としたトルクリミッタ。
2. 【請求項２】 前記蓋の内側面にコイルばねの捩りピッ
   チに対応する螺旋状カムを設けてコイルばねの倒れを防
   止したことを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッ
   タ。