JPH08247164A - トルクリミッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単で、しかも回転に伴う摩耗が少ない構造
を得る。 【構成】 合成樹脂製の内輪１８の中間部外周面に、鋼
板製で欠円筒状のスリーブ２２を外嵌する。このスリー
ブ２２に捩りコイルばね２１を外嵌する。この捩りコイ
ルばね２１の弾力により、上記内輪１８の中間部外周面
とスリーブ２２の内周面とを摩擦係合させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係るトルクリミッタ
は、例えば複写機や各種プリンタ等に内蔵され、紙が２
枚以上まとめて後方に送られない様にする自動給紙装置
に組み込んで利用する。

【０００２】

【従来の技術】複写機や各種プリンタの自動給紙装置
は、シート状に切断され重ね合わされた状態でカセット
等に収納された紙を１枚ずつ、印字部等が存在する後方
に送らなければならない。ところが、薄い紙をカセット
から取り出す場合、１枚ずつ安定して取り出す事は難し
く、しばしば２枚以上まとめて取り出す場合が生じる。
この様な場合でも、印字部の前でまとまって取り出され
た紙を分離し、印字部には紙が１枚ずつ送り込まれる様
に、図６に示す様な分離機構を設けている。この分離機
構は、モータで駆動される駆動ローラ１と、トルクリミ
ッタ５を介して回転駆動される従動ローラ２とから成
る。

【０００３】この分離機構を構成する駆動ローラ１と従
動ローラ２とのうち、駆動ローラ１は、図６で時計方向
に回転するモータの駆動軸３に固定して、この駆動軸３
と同期して回転させる。又、駆動軸３と同方向（図６で
時計方向）に回転する枢軸４と従動ローラ２との間に
は、トルクリミッタ５を設ける。そして、駆動、従動、
両ローラ１、２の外周面を被覆したゴム筒同士を、弾性
的に当接させる。

【０００４】この様に構成する為、駆動ローラ１の外周
面と従動ローラ２の外周面との間に強い摩擦力が働いた
場合には、トルクリミッタ５のスリップにより、従動ロ
ーラ２が駆動ローラ１と逆方向（図６の反時計方向）に
回転する。これに対し、両ローラ１、２の間に滑り易い
面が存在した場合には、この面が滑る事により、従動ロ
ーラ２が、駆動ローラ１と同方向（図６の時計方向）に
回転する。

【０００５】従って、駆動、従動、両ローラ１、２の間
に紙が１枚のみ送り込まれた場合には、この紙の両面
と、両ローラ１、２の外周面を覆うゴム筒との間に働く
強い摩擦力により、両ローラ１、２が互いに逆方向に回
転し、両ローラ１、２の間に挟まれた紙を後方（図６の
左方）に送る。これに対し、図６に示す様に、駆動、従
動、両ローラ１、２の間に２枚の紙６ａ、６ｂが重ね合
わされた状態で送り込まれた場合には、駆動ローラ１の
外周面を覆うゴム筒と一方の紙６ａの表面とに働く強い
摩擦力により、この紙６ａのみを後方に送る。

【０００６】この場合に於いて、互いに重ね合わされた
２枚の紙６ａ、６ｂ同士の間に働く摩擦力は、駆動、従
動、両ローラ１、２の外周面と各紙６ａ、６ｂの表面と
の間に働く摩擦力、及び従動ローラ２と枢軸４との間に
設けたトルクリミッタ５のトルクに比べて遥かに弱い。
この為、両紙６ａ、６ｂの合わせ面同士が滑り、駆動ロ
ーラ１の外周面を覆うゴム筒と直接接触した紙６ａのみ
が後方に送られる。そして、従動ローラ２の外周面を覆
うゴム筒と接触した紙６ｂは、枢軸４と同方向に回転す
る従動ローラ２により、前方（図６の右方）に送り返さ
れて、２枚の紙の分離が行なわれる。

【０００７】ところで、上述の様な自動給紙装置の枢軸
４と従動ローラ２との間等に組み込まれる従動ローラ用
トルクリミッタ５として従来から、特開平５−１０６６
４１号公報、同５−１２６１６０号公報に記載された構
造のものが知られている。図７〜８は、このうちの特開
平５−１０６６４１号公報に記載されたトルクリミッタ
を示している。

【０００８】円筒状の内輪７は、その一端縁（図７〜８
の右端縁）に切り欠き８を有する。自動給紙装置の分離
機構の組立時にこの内輪７は、上記枢軸４（図６）に外
嵌し、この枢軸４を直径方向に挿通したピン（図示せ
ず）と上記切り欠き８とを係合させる。従ってこの内輪
７は、上記枢軸４の周囲に回転不能に組み付けられる。
又、この内輪７の周囲には円筒状の外輪９を、この内輪
７と同心に支持している。即ち、この外輪９の一端（図
７〜８の右端）開口部内側に嵌着した円環状の蓋体１０
の内周面を、上記内輪７の一端部（図７〜８の右端部）
外周面に摺接させると共に、上記外輪９の他端部（図７
〜８の左端部）に形成した段部１１を、上記内輪７の他
端部（図７〜８の左端部）外周面に摺接させている。

【０００９】上述の様に、互いに同心に、且つ相対回転
自在に組み合わされた内輪７の外周面と外輪９の内周面
との間には、捩りコイルばね１２を装着している。この
捩りコイルばね１２は、１本の線材を巻回して成り、互
いに連続した小径部１３と大径部１４とを有する。そし
て、このうちの小径部１３を上記内輪７に弾性的に外嵌
し、大径部１４を上記外輪９に弾性的に内嵌している。

【００１０】上述の様に構成されるトルクリミッタの作
用に就いて、内輪７が駆動輪で、外輪９が従動輪である
場合を例にして説明する。内輪７が捩りコイルばね１２
の巻き方向と逆方向（例えば図８の矢印α方向）に回転
する場合には、上記小径部１３の内周縁と内輪７の外周
面との摩擦力に基づいてこの小径部１３の内径が縮まる
傾向となる。従って、小径部１３の内周縁と内輪７の外
周面との間に十分な摩擦力が作用し、この内輪７と上記
捩りコイルばね１２とが一体に回転する。

【００１１】この捩りコイルばね１２の大径部１４は上
記外輪９の内周面に弾性的に内嵌されているので、上記
捩りコイルばね１２の回転に伴ってこの外輪９が回転す
る。そして、この外輪９を回転させる事に対する負荷が
大きくなると、上記内輪７からこの捩りコイルばね１２
に加えられる回転力に基づき、上記大径部１４の径が縮
まる傾向となって、この大径部１４の外周縁と上記外輪
９の内周面との当接圧が低下する。この結果、これら外
周縁と内周面との間に作用する摩擦力が次第に小さくな
る。そして、上記内輪７に加えられた回転トルクと、上
記外周縁と内周面との間に働く摩擦力とが釣り合う状態
で、これら外周縁と内周面とが滑り、上記外輪９が上記
内輪７に対して相対回転し始める。この様に外輪９が内
輪７に対して回転し始める状態での回転トルクが、トル
クリミッタの設定トルクになる。尚、この設定トルク
は、上記捩りコイルばね１２の弾力、線径並びに大径部
１４の巻き数（上記外周縁と内周面との摩擦面積）を変
える事により、調節自在である。

【００１２】反対に、上記内輪７が、上記捩りコイルば
ね１２の巻き方向（例えば図８の矢印β方向）に回転す
る場合には、上記内輪７の外周面と上記小径部１３の内
周縁との摩擦力に基づき、この小径部１３の内径が広が
る傾向となる。この結果、上記内輪７の外周面と小径部
１３の内周縁との間に働く摩擦力が低減し、内輪７が捩
りコイルばね１２に対して空転する。この結果、この内
輪７の回転が捩りコイルばね１２及び外輪９に伝達され
なくなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様な
従来のトルクリミッタの場合には、次に述べる様な、解
決すべき問題点がある。即ち、内輪７が図８の矢印α方
向に回転する状態で外輪９が回転する事に対して大きな
抵抗が加わった場合には、この外輪９の内周面と捩りコ
イルばね１２の大径部１４の外周縁とが擦れ合う。反対
に、上記内輪７が図８の矢印β方向に回転する状態で外
輪９が回転する事に対して抵抗が加わると、内輪７の外
周面と上記捩りコイルばね１２の小径部１３の内周縁と
が擦れ合う。一方、断面が円形の線材を巻回して成る捩
りコイルばね１２の大径部１４の外周縁と上記外輪９の
内周面との接触面積、並びに小径部１３の内周縁と上記
内輪７の外周面との接触面積は狭い。従って、これら各
周面と各周縁との摺接部に大きな面圧が作用し、この摺
接部に著しい摩耗が発生する。

【００１４】この様な著しい摩耗の発生は、特開平５−
１０６６４１号公報に記載された構造の場合に限らず、
特開平５−１２６１６０号公報に記載された構造のもの
でも、同様に生じる。著しい摩耗を防止する為には、内
輪７の外周面と外輪９の内周面との間の空間内に潤滑油
を封入して、上記摺接部を潤滑する事が考えられる。し
かしながら、この様な構造にすると、トルクリミッタの
設定トルクを大きくする事が難しくなるだけでなく、上
記空間を密封構造にする必要が生じる。密封構造にする
場合には、摺動部をシールする為のＯリング等、余分な
部品並びにその組付作業が必要になり、トルクリミッタ
の製作費を高くする原因となる為、好ましくない。

【００１５】これに対して従来から、図９に示す様に、
入力側円筒１５の外周面と出力側円筒１６の外周面とに
掛け渡して、断面が矩形の線材を巻回して成る捩りコイ
ルばね１７を設けたトルクリミッタが知られている。こ
の図９に示したトルクリミッタの場合には、上記捩りコ
イルばね１７の形状が理想的に造られ、この捩りコイル
ばね１７の内周縁が完全に単一円筒面上に位置すれば、
この捩りコイルばね１７の内周縁と上記各円筒１５、１
６の外周面との接触面積を十分に確保できて、著しい摩
耗が発生する事を防止できる。但し、この様に、捩りコ
イルばね１７の形状を理想的に造る事は難しく、現実的
な解決手段とはなり得ない。仮に理想的な形状を得よう
とすれば、上記捩りコイルばね１７並びにこの捩りコイ
ルばね１７を組み込んだトルクリミッタの製作費が極め
て高くなってしまう。

【００１６】本発明のトルクリミッタは、この様な事情
に鑑みて発明したもので、余分な部品を追加する事な
く、しかも構成部品の製作費を高くする事なく、異常摩
耗を防止できるトルクリミッタを提供するものである。

【００１７】

【課題を解決する為の手段】本発明のトルクリミッタ
は、円筒状で表面が合成樹脂により覆われ、軸に対して
回転しない外周面と、金属板により欠円筒状に造られ、
この外周面と摩擦係合する内周面を有する金属製のスリ
ーブと、コイル部を有し、このコイル部の径を弾性的に
広げその内周縁を上記スリーブの外周面に弾性的に接触
させた状態で上記スリーブに外嵌された捩りコイルばね
と、この捩りコイルばねの周囲に、上記軸と同心に支持
された円筒状の外輪と、この外輪と上記スリーブとの間
に設けられてこれら両部材の相対回転を阻止する回り止
め手段とを備える。

【００１８】

【作用】上述の様に構成される本発明のトルクリミッタ
の場合、捩りコイルばねのコイル部がスリーブの外周面
を抑え付ける事で、このスリーブの内周面と軸に対して
回転しない円筒状の外周面とを摩擦係合させる。そし
て、これら両周面の間に働く摩擦力により、トルクリミ
ッタの設定トルクが規制される。これら両周面同士の摩
擦面積は十分に確保できるので、特に潤滑油等を封入し
なくても、使用に伴って摩擦面に著しい摩耗が発生する
事はない。従って、大きな設定トルクを容易に得られる
だけでなく、製作費の低廉化も図れる。

【００１９】又、摩擦面である軸に対して回転しない外
周面は合成樹脂製である為、この外周面を有する部材
（軸又は軸に外嵌された内輪）を安価に製作できる。
又、この部材の外周面とスリーブの内周面とは、合成樹
脂と金属とが擦れ合う為、擦れ合い面で焼き付きが発生
しにくくなり、合成樹脂同士を擦れ合わせる場合に比べ
て優れた摺動特性を得られる（限界ＰＶ値が高くな
る）。

【００２０】

【実施例】図１〜５は本発明の実施例を示している。円
筒状の内輪１８は、６６ナイロン（ポリアミド６６）、
４６ナイロン（ポリアミド４６）、１１ナイロン（ポリ
アミド１１）、ポリアセタール等の合成樹脂を射出成形
する事により、一体成形されている。この内輪１８は、
前記図６に示す様な自動給紙機構を構成する枢軸４の先
端部に、この枢軸４に対する回転を不能に装着する。こ
の為に上記内輪１８の軸方向一端（図１〜２の左端）に
は、直径方向に亙って１対の切り欠き１９、１９を形成
している。上記内輪１８を上記枢軸４に外嵌した状態で
これら各切り欠き１９、１９には、枢軸４を直径方向に
貫通してこの枢軸４の外周面から突出した係止ピン（図
示せず）の両端部を係合させる。従って、図示の実施例
の場合には、この内輪１８の外周面が、軸に対して回転
しない外周面となる。

【００２１】又、この内輪１８の中間部外周面一端寄り
（図１〜２の左端寄り）部分には、外向フランジ状の鍔
部２０を形成している。この鍔部２０は、後述する捩り
コイルばね２１及びスリーブ２２の位置決めを図る。更
に、上記内輪１８の軸方向他端（図１〜２の右端）には
小径部２３を形成している。そして、この小径部２３
に、円筒状の外輪２４の端部内周面に形成した円筒部２
５を、摺動自在に外嵌している。

【００２２】この外輪２４は、ポリアセタール等の合成
樹脂を射出成形する事により、一体成形されている。こ
の外輪２４の一端部内周面には係止溝２６を全周に亙っ
て形成し、この係止溝２６に、蓋体２７の外周縁に形成
した係止突条３４を係合させている。この蓋体２７は、
上記内輪１８の一端寄り外周面にがたつきなく外嵌でき
る内径を有する。従ってこの蓋体２７は、上記外輪２４
の一端開口部を塞ぐと共に、この外輪２４の一端を上記
内輪１８に対して回転自在に支持する。尚、上記係止突
条３４と係止溝２６とは、必ずしも全周に亙って形成す
る必要はない、例えば、これら係止突条３４と係止溝２
６とをそれぞれ直径方向反対位置に、それぞれ四分の一
円弧ずつ形成して互いに係合させる事もできる。この様
に形成すれば、特に接着剤等を使用しなくても、上記外
輪２４と蓋体２７との相対回転を確実に防止できて、外
輪２４と蓋体２７との嵌合部の摩耗を防止できる。

【００２３】又、この外輪２４の他端部には、内向フラ
ンジ状の折れ曲がり部２８を形成している。そして、こ
の折れ曲がり部２８の内側面（図１の左側面）内周縁部
に、上記円筒部２５を形成している。上記折れ曲がり部
２８の内周縁の一部及び円筒部２５は、上記内輪１８の
小径部２３にがたつきなく外嵌している。従って、これ
ら折れ曲がり部２８及び円筒部２５は、上記外輪２４の
他端を上記内輪１８に対して回転自在に支持する。尚、
上記円筒部２５の直径方向反対側２個所位置には切り欠
き３０、３０を形成している。更に、上記折れ曲がり部
２８の外側面には、直径方向に亙る切り欠き溝３１、３
１を形成している。この切り欠き溝３１、３１は、上記
外輪２４をハウジング（例えば図６に示した従動ローラ
２）に内嵌した状態で、このハウジングの内面に形成し
た凸部と係合し、これら外輪２４とハウジングとの相対
回転を阻止する。

【００２４】又、前記内輪１８の中間部外周面にはスリ
ーブ２２を外嵌している。このスリーブ２２は、鋼板等
の金属板を丸める事で欠円筒状に形成されている。この
スリーブ２２は、軸方向一端縁（図１の左端縁）を前記
鍔部２０の内側面（図１の右側面）に、当接若しくは近
接させた状態で、上記内輪１８の中間部外周面に外嵌し
ている。又、このスリーブ２２の他端縁で直径方向反対
側２個所位置には、それぞれ舌片３２、３２を突設して
いる。これら各舌片３２、３２は、それぞれ上記円筒部
２５に形成した切り欠き３０、３０に係合させて、上記
外輪２４とスリーブ２２との相対回転を阻止する回り止
め手段を構成している。従って、上記内輪１８と外輪２
４との相対回転時には、上記スリーブ２２の内周面と内
輪１８の中間部外周面とが摩擦し合う。

【００２５】更に、上記スリーブ２２の外周面には、捩
りコイルばね２１を外嵌している。この捩りコイルばね
２１はコイル部３３を有し（図示の例ではコイル部３３
のみで構成されている）、このコイル部３３の径を弾性
的に広げた状態で、上記スリーブ２２に外嵌している。
従って上記コイル部３３の内周縁は、上記スリーブ２２
の外周面に弾性的に接触している。

【００２６】上述の様に構成される本発明のトルクリミ
ッタの場合、捩りコイルばね２１のコイル部３３がスリ
ーブ２２の外周面を抑え付ける事で、このスリーブ２２
の内周面と内輪１８の外周面とを摩擦係合させる。そし
て、これら両周面間に働く摩擦力により、トルクリミッ
タの設定トルクが規制される。これら両周面同士の摩擦
面積は十分に確保できるので、特に潤滑油等を封入しな
くても、使用に伴って摩擦面に著しい摩耗が発生する事
はない。従って、大きな設定トルクを容易に得られるだ
けでなく、製作費の低廉化も図れる。尚、必要とすれば
上記両周面同士の間にグリース等を塗布する事で、上記
設定トルクを調節すると共に摩耗をより低減させる事は
自由である。この場合でも、摩擦面の摩耗が発生しにく
い構造の為、塗布するグリースの量は少なくて済み、グ
リースの漏洩防止の為に特に面倒なシールを必要とする
事はない。

【００２７】又、上記内輪１８は合成樹脂製である為、
この内輪１８を安価に製作できる。又、この内輪１８の
外周面とスリーブ２２の内周面とは、合成樹脂と金属と
が擦れ合う為、擦れ合い面で焼き付きが発生しにくくな
り、合成樹脂同士を擦れ合わせる場合に比べて優れた摺
動特性を得られる（限界ＰＶ値が高くなる）。尚、枢軸
４（図６）を合成樹脂製とした場合には、上記内輪１８
を省略し、この枢軸４の外周面と上記スリーブ２２の内
周面とを直接接触させる事もできる。

【００２８】更に、図示の実施例では、捩りコイルばね
２１をコイル部３３のみで構成した構造を示した。従っ
て図示の実施例の場合には、内輪１８と外輪２４との相
対回転方向に関係なく、これら両部材１８、２４同士が
相対回転し始める設定トルクは同じとなる。図６に示す
様な自動給紙機構に組み込むトルクリミッタの場合に
は、この様な構造で機能的に問題がない。但し、回転方
向により設定トルクを変えたい（所定方向のみスリップ
させたい）場合には、上記捩りコイルばね２１の一端若
しくは両端に係止部を設け、この係止部を上記内輪１８
と外輪２４との一方又は双方に係止する事もできる。こ
の様に構成すれば、所定回転方向では上記コイル部３３
の径が大きくなる傾向となって、上記内輪１８と外輪２
４との相対回転が低トルクで行なわれる様になる。これ
に対して、反対回転方向では上記コイル部３３の径が小
さくなる傾向となって、上記内輪１８と外輪２４との相
対回転が行なわれにくくなる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のトルクリミッタは、以上に述べ
た通り構成され作用する為、潤滑油封入等の面倒な加工
をする事なく、著しい摩耗が発生する事を防止できる。
従って、設定トルクを大きくする事が容易で、しかも部
品点数の低減と組立作業の簡略化による製作費低減とを
図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図。

【図２】この実施例に使用する内輪の斜視図。

【図３】同じくスリーブの斜視図。

【図４】蓋体の斜視図。

【図５】外輪の断面図。

【図６】トルクリミッタを組み込んだ紙送り機構部分の
側面図。

【図７】従来から知られたトルクリミッタの第１例を示
す断面図。

【図８】同分解斜視図。

【図９】従来から知られたトルクリミッタの第２例を示
す断面図。

【符号の説明】

１ 駆動ローラ ２ 従動ローラ ３ 駆動軸 ４ 枢軸 ５ トルクリミッタ ６ａ、６ｂ 紙 ７ 内輪 ８ 切り欠き ９ 外輪 １０ 蓋体 １１ 段部 １２ 捩りコイルばね １３ 小径部 １４ 大径部 １５ 入力側円筒 １６ 出力側円筒 １７ 捩りコイルばね １８ 内輪 １９ 切り欠き ２０ 鍔部 ２１ 捩りコイルばね ２２ スリーブ ２３ 小径部 ２４ 外輪 ２５ 円筒部 ２６ 係止溝 ２７ 蓋体 ２８ 折れ曲がり部 ３０ 切り欠き ３１ 切り欠き溝 ３２ 舌片 ３３ コイル部 ３４ 係止突条

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状で表面が合成樹脂により覆われ、
   軸に対して回転しない外周面と、金属板により欠円筒状
   に造られ、この外周面と摩擦係合する内周面を有する金
   属製のスリーブと、コイル部を有し、このコイル部の径
   を弾性的に広げその内周縁を上記スリーブの外周面に弾
   性的に接触させた状態で上記スリーブに外嵌された捩り
   コイルばねと、この捩りコイルばねの周囲に、上記軸と
   同心に支持された円筒状の外輪と、この外輪と上記スリ
   ーブとの間に設けられてこれら両部材の相対回転を阻止
   する回り止め手段とを備えるトルクリミッタ。