| 【発明の名称】 |
トルクリミッタ |
| 【発明者】 |
【氏名】高橋 鉄也
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| 【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。 |
【特許請求の範囲】
【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。
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【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５−１０６６４１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、１６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２５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２６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、３１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２４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２４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。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２０４
【氏名又は名称】日本精工株式会社
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| 【出願日】 |
平成７年（１９９５）３月１５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】小山 欽造 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平８−２４７１６４ |
| 【公開日】 |
平成８年（１９９６）９月２４日 |
| 【出願番号】 |
特願平７−５５５０８ |
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