特開 2024-147399 トルクリミッター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147399

(43)【公開日】2024-10-16

(54)【発明の名称】トルクリミッター

(51)【国際特許分類】

   F16D 7/02 20060101AFI20241008BHJP

【ＦＩ】

F16D7/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060373

(22)【出願日】2023-04-03

(71)【出願人】

【識別番号】000110206

【氏名又は名称】株式会社ＴＯＫ

(74)【代理人】

【識別番号】100169960

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 貴光

(72)【発明者】

【氏名】秋場 潤一郎

(57)【要約】

【課題】半硬質磁性体と永久磁石との相対回転時に、半硬質磁性体から発生する熱を効率的に逃がして、高温化するのを防止できるトルクリミッターを提供する。
【解決手段】規制凸部１１Ｂを有する外側回転体１１と、外側回転体１１の内周面に回転不能に配設される半硬質磁性体１３と、第１の軸受部材１２Ａと、内側回転体１５と、永久磁石１４と、内側回転体１５の外周面に配設される規制部材１６と、内側回転体１５の他端側を回転可能に保持して、外側回転体１１の内周面に配設されるリング状をした第２の軸受部材１２Ｂと、を有する構成とした。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周面に規制凸部を有する外側回転体と、
一端縁側に第１の規制溝を有するとともに他端縁側に第２の規制溝を有し、前記第１の規制溝を前記規制凸部に係合させて、前記外側回転体の内周側に前記外側回転体に対して相対的に回転不能に配設された略円筒状の半硬質磁性体と、
外周面に前記規制凸部に係合する第１の凹部を有して、前記外側回転体の内周面に配設されるリング状に形成された第１の軸受部材と、
外周面の全周に亘って形成された凹溝を有し、前記第１の軸受部材の内周孔に一端側を回転可能に配設して前記半硬質磁性体内に挿通された内側回転体と、
端縁に第２の凹部を有して、前記半硬質磁性体と前記内側回転体との間に設けられた前記略円筒状の永久磁石と、
前記凹溝に係合して固定される腕部と前記第２の凹部に係合する凸部とを有して、前記内側回転体の外周面に配設されて前記内側回転体に対する前記永久磁石の相対的な回転を規制する規制部材と、
前記内側回転体の他端側を回転可能に保持して、前記外側回転体の内周面に配設されるリング状に形成された第２の軸受部材と、
を有する、ことを特徴とするトルクリミッター。

【請求項2】

前記第１の軸受部材と前記永久磁石との間にリング状に形成されたスラスト規制板を設けている、ことを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッター。

【請求項3】

前記半硬質磁性体に、前記内側回転体の回転方向に円弧状に湾曲しているスリットを設けている、ことを特徴とする請求項１又は２記載のトルクリミッター。

【請求項4】

前記第２の軸受部材の外周面に断面凸状に形成された加締め結合用の結合部を設けている、ことを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッター。

【請求項5】

前記第２の軸受部材の外周面に、前記外側回転体の内周面と前記半硬質磁性体の前記第２の規制溝と共に排熱口を形成する凹部を設けた、ことを特徴とする請求項４に記載のトルクリミッター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はトルクリミッターに関するものであり、特に、永久磁石を内蔵したマグネット式のトルクリミッターに関するものである。

【背景技術】

【0002】

永久磁石を内蔵したマグネット式のトルクリミッターは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に開示されるトルクリミッターは、概略、次のように構成されている。なお、以下（）を付けて説明する符号は、特許文献１の図面に示す部材の符号に対応している。すなわち、特許文献１に示すトルクリミッター（１）は、内周面に半硬質磁性体（１３）を備えた外側回転体（１０）と、外周面にリング状の第１の溝（５５）を有して外側回転体（１０）に組み込まれる内側回転体（１１）と、端縁に凹部（７０）を有して内側回転体（１１）の外周面に設けられる永久磁石（１２）と、第１の溝（５５）内に係合して固定される腕部（６１）と凹部（７０）に係合する凸部（６２）とを備えた規制部材（１４）と、Ｏリング（１５）と、キャップ（１６）等により構成されている。

【0004】

トルクリミッター（１）の動作は、内側回転体（１１）に加えられる回転力が一定値以下の場合は、永久磁石（１２）と半硬質磁性体（１３）と間の磁力により、外側回転体（１０）は内側回転体（１１）に連動して回転する。一方、内側回転体（１１）に加えられる回転力が一定値を超えると、永久磁石（１２）と半硬質磁性体（１３）とが磁力に打ち勝って相対回転し、過大な負荷が外側回転体（１０）または内側回転体（１１）に作用しない。

【0005】

ところで、従来のトルクリミッター（１）は、外側回転体（１０）と内側回転体（１１）とキャップ（１６）を、ポリアセタール樹脂で形成していた。この種のトルクリミッター（１）は、回転数が５００ｍｉｎ－１（ｒｐｍ）以下の条件では特に問題となることなく、使用可能である。

【0006】

しかし、回転数が１０００ｍｉｎ－１（ｒｐｍ）を越えた状態で連続動作をさせると、動作直後に、外側回転体（１０）と内側回転体（１１）とキャップ（１６）が熱で溶けてしまう問題が発生する恐れがあった。これは、外側回転体（１０）の内周面に嵌合締結して設けた半硬質磁性体（１３）と永久磁石（１２）が相対回転すると、ヒステリシス損によって半硬質磁性体（１３）が発熱し、約１８０℃以上の高温になることが原因と思われる。

【0007】

また、半硬質磁性体（１３）が発熱すると、その熱の影響で外側回転体（１０）が大きく膨張し、外側回転体（１０）の内周面に嵌合締結して設けた、半硬質磁性体（１３）と外側回転体（１０）との間の嵌合締結が弛んでしまう不都合も発生していた。半硬質磁性体（１３）と外側回転体（１０）との嵌合締結が緩むと、外側回転体（１０）と半硬質磁性体（１３）とが一体回転できなくなり、トルクリミッター（１）が動作不能になる恐れもあった。

【0008】

また、従来のトルクリミッター（１）は、外側回転体（１０）と内側回転体（１１）とキャップ（１６）をポリアセタール樹脂で形成し、さらに外側回転体（１０）とキャップ（１６）を、凹凸のスナップフィット方式で嵌合締結していた。この構造では、半硬質磁性体（１３）の発熱の影響で、外側回転体（１０）とキャップ（１６）が大きく膨張して塑性変形すると、外側回転体（１０）とキャップ（１６）との間の嵌合締結が外れて分解する問題が発生する恐れもあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１５－２２４７７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述したように、特許文献１に記載の発明に係るトルクリミッターは、規定値を超えるトルクを加えると、半硬質磁性体と永久磁石が相対回転する。その際に、設定値以上の高速、例えば１０００ｍｉｎ－１（ｒｐｍ）を超える速さで半硬質磁性体と永久磁石との間を相対回転させると、半硬質磁性体が発熱して高温となり、この熱で構成部品が膨張したり、溶けたりし、破損に至ることがあるという問題点があった。

【0011】

そこで、半硬質磁性体と永久磁石との相対回転時に、半硬質磁性体と永久磁石との間に発生する熱を効率的に逃がして高温化するのを防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、内周面に規制凸部を有する外側回転体と、一端縁側に第１の規制溝を有するとともに他端縁側に第２の規制溝を有し、前記第１の規制溝を前記規制凸部に係合させて、前記外側回転体の内周側に前記外側回転体に対して相対的に回転不能に配設された略円筒状の半硬質磁性体と、外周面に前記規制凸部に係合する第１の凹部を有して、前記外側回転体の内周面に配設されるリング状をした第１の軸受部材と、外周面の全周に亘って形成された凹溝を有し、前記第１の軸受部材の内周孔に一端側を回転可能に配設して前記半硬質磁性体内に挿通された内側回転体と、端縁に第２の凹部を有して、前記半硬質磁性体と前記内側回転体との間に設けられた前記略円筒状の永久磁石と、前記凹溝に係合して固定される腕部と前記第２の凹部に係合する凸部とを有して、前記内側回転体の外周面に配設されて前記内側回転体に対する前記永久磁石の相対的な回転を規制する規制部材と、前記内側回転体の他端側を回転可能に保持して、前記外側回転体の内周面に配設されるリング状に形成された第２の軸受部材と、を有するトルクリミッターを提供する。

【0013】

この構成によれば、第１の軸受部材と半硬質磁性体と第２の軸受部材と外側回転体が一体に回転するとともに、永久磁石と内側回転体が一体に回転するようにして、外側回転体側と内側回転体側とが相対回転する。そして、相対回転する際、第１の凹部を有する第１の軸受部材と第２の凹部を有する第２の軸受部材が放熱部材として機能し、半硬質磁性体から発生する熱を、第１の軸受部材と第２の軸受部材と外側回転体を通して外部に効率良く放出することができる。これにより、トルクリミッター内部の温度上昇を抑えて、熱による破損をなくすことができる。
また、外側回転体の規制凸部を、半硬質磁性体の第１の規制溝と第１の軸受部材の第１凹部に各々係合させて、外側回転体と半硬質磁性体と第１の軸受部材を一体化しているので、外側回転体が熱膨張して、例え外側回転体と半硬質磁性体との間における締結が緩んだとしても、外側回転体と半硬質磁性体との間が空回りしてトルクリミッターの機能に影響を及ぼすこともない。

【0014】

請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、前記第１の軸受部材と前記永久磁石との間にリング状に形成されたスラスト規制板を設けている、トルクリミッターを提供する。

【0015】

この構成によれば、相対回転時におけるスラスト方向のガタツキをスラスト規制板により簡単に解消することが可能になる。

【0016】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、前記半硬質磁性体に、前記内側回転体の回転方向に円弧状に湾曲しているスリットを設けている、トルクリミッターを提供する。

【0017】

この構成によれば、永久磁石の外周面に、軸方向に沿うＮ極、Ｓ極が交互に周方向設けられていても、スリットは、内側回転体の回転方向に円弧状に湾曲しているので、そのスリットの繋ぎ目では、必ずＮ極とＳ極が同時に対向するので、スリットの繋ぎ目での極結合が途切れることがない。

【0018】

請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３の構成において、前記第２の軸受部材の外周面に断面凸状に形成された加締め結合用の結合部を設けている、トルクリミッターを提供する。

【0019】

この構成によれば、外側回転体の内周面に配設した第２の軸受部材の結合部と外側回転体の他端との間を、加締め結合することにより、外側回転体と第２の軸受部材との間を強固に一体化することができる。

【0020】

請求項５に記載の発明は、前記第２の軸受部材の外周面に、前記外側回転体の内周面と前記半硬質磁性体の前記第２の規制溝と共に排熱口を形成する凹部を設けた、トルクリミッターを提供する。

【0021】

この構成によれば、第２の軸受部材の凹部と外側回転体の内周面及び半硬質磁性体の前記第２の規制溝で形成された排熱口を通して、トルクリミッターの内部の熱を、速やかに外部に放出できる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、半硬質磁性体から発生する熱を、第１の軸受部材と第２の軸受部材と外側回転体を通して外部に効率良く放出することができるので、トルクリミッター内部における温度上昇を抑えることができる。これにより、熱によるトルクリミッターの破損をなくすことができる。
また、外側回転体の規制凸部を、半硬質磁性体の第１の規制溝と第１の軸受部材の第１凹部に各々係合させて、外側回転体と半硬質磁性体と第１の軸受部材を一体化しているので、外側回転体が熱膨張して、例え外側回転体と半硬質磁性体との間における締結が緩んだとしても、外側回転体と半硬質磁性体との間が空回りしてトルクリミッターの機能に影響を及ぼすこともなくなり、発熱による動作不良を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施の形態に係る一実施例として示すトルクリミッターの外観図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂ方向（後側）から見た正面図、（ｃ）は（ａ）の矢印Ｆ方向（前側）から見た背面図である。

【図2】図１におけるトルクリミッターの加締め前の状態を前側から見た図で、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ線縦断側面図である。

【図3】図１におけるトルクリミッターの分解斜視図である。

【図4】図１におけるトルクリミッターの断面図で、（ａ）はＣ-Ｃ断面図、（ｂ）はＤ－Ｄ断面図である。

【図5】図１におけるトルクリミッターの外側回転体を示し、（ａ）は背面側（後側）から見た外観斜視図、（ｂ）は正面側（前側）から見た外観斜視図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は（ｃ）のＥ-Ｅ断面図、（ｆ）は（ｃ）のＦ-Ｆ断面図である。

【図6】図１におけるトルクリミッターの第１の軸受部材と第２の軸受部材を示し、（ａ）はその外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＧ-Ｇ断面図、（ｃ）は軸受部材の部分拡大断面斜視図である。

【図7】図１におけるトルクリミッターの半硬質磁性体を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。

【図8】図１におけるトルクリミッターの内側回転体ユニットを、永久磁石を取り外した状態で示し、（ａ）はその外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＨ-Ｈ断面図、（ｃ）は（ａ）の分解斜視図である。

【図9】図１におけるトルクリミッターの永久磁石の外観斜視図である。

【図10】図１におけるトルクリミッターの外側回転体と第２の軸受部材を一体化する加締め加工を説明するもので、（ａ）は加締め加工前の状態図、（ｂ）は加締め加工された状態図、（ｃ）は加締め加工部分（符号Ｋ）における拡大断面図である。

【図11】トルクリミッターを連続回転させたときの表面温度の推移を数値で示した図である。

【図12】トルクリミッターを連続回転させたときの表面温度の推移をグラフで示した図である。

【図13】トルクリミッターを連続回転させたときのトルク値の変動を数値で示し図である。

【図14】トルクリミッターを連続回転させたときのトルク値の変動をグラフで示し図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

本発明は、半硬質磁性体と永久磁石との相対回転時に、半硬質磁性体から発生する熱を効率的に逃がして、高温化するのを防止するという目的を達成するために、内周面に規制凸部を有する外側回転体と、一端縁側に第１の規制溝を有するとともに他端縁側に第２の規制溝を有し、前記第１の規制溝を前記規制凸部に係合させて、前記外側回転体の内周側に前記外側回転体に対して相対的に回転不能に配設された略円筒状の半硬質磁性体と、外周面に前記規制凸部に係合する第１の凹部を有して、前記外側回転体の内周面に配設されるリング状をした第１の軸受部材と、外周面の全周に亘って形成された凹溝を有し、前記第１の軸受部材の内周孔に一端側を回転可能に配設して前記半硬質磁性体内に挿通された内側回転体と、端縁に第２の凹部を有して、前記半硬質磁性体と前記内側回転体との間に設けられた略円筒状の永久磁石と、前記凹溝に係合して固定される腕部と前記第２の凹部に係合する凸部とを有して、前記内側回転体の外周面に配設されて前記内側回転体に対する前記永久磁石の相対的な回転を規制する規制部材と、前記内側回転体の他端側を回転可能に保持して、前記外側回転体の内周面に配設されるリング状に形成された第２の軸受部材と、を有する、構成としたことにより実現した。

【実施例0025】

以下、本発明の実施形態に係る一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

【0026】

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

【0027】

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

【0028】

また、以下の説明において、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく、本発明のトルクリミッターの各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。また、実施例の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付している。

【0029】

図１～図４は本発明に係るトルクリミッター１０を示すもので、図１はその外観図であり、図１の（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂ方向（後側）から見た正面図、（ｃ）は（ａ）の矢印Ｆ方向（前側）から見た背面図、図２は図１におけるトルクリミッターを前側から見た図で、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ断側面図、図３は図１におけるトルクリミッター１０の分解斜視図、図４は図１におけるトルクリミッターの断面図で、（ａ）はＣ-Ｃ断面図、（ｂ）はＤ－Ｄ断面図である。以下の説明において、図１の左右方向右側をトルクリミッター１０の前後方向前側、左側を後側として説明する。

【0030】

図１～図４において、トルクリミッター１０は、例えば過負荷防止用に使われ、外側回転体１１と第１の軸受部材１２Ａと第２の軸受部材１２Ｂと半硬質磁性体１３とを備える外側回転体ユニット１０Ａと、永久磁石１４と内側回転体１５と１対の規制部材１６とＯリング１７とを備える内側回転体ユニット１０Ｂとよりなる。また、外側回転体ユニット１０Ａの第１の軸受部材１２Ａにおける一側面と内側回転体ユニット１０Ｂの永久磁石１４の一端面との間にスラスト規制板１８を設けている。

【0031】

また、ここでの過負荷防止用に用いられるトルクリミッター１０は、外側回転体ユニット１０Ａ側に図示しない従動用回転部材が連結され、内側回転体ユニット１０Ｂ側に同じく図示しない駆動用回転部材を連結して使用される。なお、使用方法よっては、従動用回転部材と駆動用回転部材とが逆になる場合もある。

【0032】

そして、トルクリミッター１０の概略機構の動作を説明すると、駆動用回転部材と一体に回転する内側回転体ユニット１０Ｂに加えられる回転力が一定値以下の場合は、永久磁石１４と半硬質磁性体１３との間の磁力により、外側回転体ユニット１０Ａが内側回転体ユニット１０Ｂに連動して回転し、駆動用回転部材の回転を従動用回転部材に伝達する。一方、駆動用回転部材側から内側回転体ユニット１０Ｂに加えられる回転力が一定値を超えると、永久磁石１４と半硬質磁性体１３とが磁力に打ち勝ち、外側回転体ユニット１０Ａと内側回転体ユニット１０Ｂとが相対回転して、過大な負荷が駆動用回転部材または従動用回転部材に作用しないように機能する。

【0033】

次に、トルクリミッター１０の細部構成を、図１～図４の他に、必要な図面を適宜加えて説明する。

【0034】

まず、外側回転体ユニット１０Ａの細部構成を説明する。
図５に示すように、外側回転体１１は、非磁性体の材質（本実施例では、アルミニウム合金）で円筒状に形成されている。なお、図５はトルクリミッター１０の外側回転体１１を示しており、（ａ）は背面側（後側）から見た外観斜視図、（ｂ）は正面側（前側）から見た外観斜視図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は（ｃ）のＥ-Ｅ断面図、（ｆ）は（ｃ）のＦ-Ｆ断面図である。外側回転体１１は、一端側にリング状をした端壁１１ａを設け、他端側（開口端縁１１ｂ側）は開口させている。外側回転体１１は、トルクリミッター１０のハウジングとしても機能する。外側回転体１１における端壁１１ａの外面には、本発明外の例えば従動用回転部材等に係止される係止部１１Ａが、それぞれ上下対称な位置に１対設けられている。一方、端壁１１ａの内面側における外側回転体１１の内周面には、第１の軸受部材１２Ａ及び半硬質磁性体１３の周方向の回転を規制するための規制凸部１１Ｂが、それぞれ左右対称な位置に設けられている。

【0035】

第１の軸受部材１２Ａと第２の軸受部材１２Ｂは、本実施例では同一部材として形成されている。なお、第１の軸受部材１２Ａと第２の軸受部材１２Ｂは、必ずしも同一部材でなくてもよいが、同一部材にすると部品管理等がし易くし、またコストダウンが図れる。

【0036】

図６に示すように、第１の軸受部材１２Ａと第２の軸受部材１２Ｂは、リング状の部材で、例えば焼結金属（本実施例ではオイルを含浸させた銅系焼結金属）で形成されている。なお、図６は、トルクリミッター１０の第１の軸受部材１２Ａと第２の軸受部材１２Ｂを示しており、（ａ）はその外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＧ-Ｇ断面図、（ｃ）は第１の軸受部材１２Ａと第２の軸受部材１２Ｂの部分拡大斜視図である。第１の軸受部材１２Ａと第２の軸受部材１２Ｂの外径は外側回転体１１の内径と略等しく、内周は内側回転体１５の外径と略等しく、内側回転体１５を回転保持可能に形成されている。また、第１の軸受部材１２Ａの外周面と第２の軸受部材１２Ｂの外周面の各中央部分には、前後の周縁角部１２ｂを各々湾曲に形成された断面凸状の結合部１２ａが、略全周に亘って設けられている。また、第１の軸受部材１２Ａと第２の軸受部材１２Ｂの外周面には、結合部１２ａの外周面から一部を切欠して作られた１対の凹部１２Ｃが、それぞれ１８０度変位した位置に設けられている。なお、以下の説明において、凹部１２Ｃは、第１の軸受部材１２Ａに設けられている凹部１２Ｃと第２の軸受部材１２Ｂに設けられている凹部１２Ｃとを区別して説明する必要がある場合は、第１の軸受部材１２Ａに設けられている凹部１２Ｃを第１の凹部１２ｃａ、第２の軸受部材１２Ｂに設けられている凹部１２Ｃを第２の凹部１２ｃｂと、それぞれ区別をして呼ぶ。なお、第１の軸受部材１２Ａの第１の凹部１２ｃａは、外側回転体１１の規制凸部１１Ｂと凹凸係合し、第１の軸受部材１２Ａと外側回転体１１の当接面積（伝熱面積）を広げている。一方、第２の軸受部材１２Ｂは、半硬質磁性体１３と永久磁石１４に当接させている。

【0037】

図７は、トルクリミッター１０の半硬質磁性体１３を示しており、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。半硬質磁性体１３は、鉄・クロム・コバルト系の塑性加工磁石が用いられており、帯状の板材を円筒形に加工してなる。半硬質磁性体１３を構成している板材の両端側の繋ぎ目の部分は、図７の（ａ）及び（ｃ）に示すように、内側回転体ユニット１０Ｂの回転方向に向かって、一端側が凸の円弧状に湾曲切断されているとともに、他端側が一端側とは逆に凹の円弧状に湾曲切断されている。そして、図７の（ａ）、（ｃ）に示すように、その両端同士を、繋ぎ目部分が完全に繋がることなく僅かに離して突き合わし、その両端との間に内側回転体ユニット１０Ｂの回転方向に向かって円弧状に湾曲しているスリット１９を設けた状態になっている。この繋ぎ目の部分に設けたスリット１９は、半硬質磁性体１３が熱で膨張または収縮した際、その膨張または収縮による変形を吸収し、半硬質磁性体１３の外周面が外側回転体１１の内周面と常に密着できるように機能する。また、半硬質磁性体１３は、一端側と他端側との間にスリット１９を設けているので縮径が容易で、そのため、半硬質磁性体１３の外側回転体１１への挿入も容易になる。加えて、半硬質磁性体１３と外側回転体１１の嵌合シロを大きく設定できるため、半硬質磁性体１３と外側回転体１１の嵌合を強固にすることを可能にしている。さらに、図７の（ｃ）に示すように、スリット１９の回転方向の湾曲幅Ｗ１は、後述する永久磁石１４の外周に設けているＮ極、Ｓ極の各磁極幅Ｗ２よりも大きく（Ｗ１＞Ｗ２）形成されている。これは、半硬質磁性体１３のスリット１９の箇所を永久磁石１４のＮ極又はＳ極が順次通過して行くとき、スリット１９と隣接する繋がり部分の各端では、必ずＮ極、Ｓ極の両方の極が対向するようにして、スリット１９による繋がり部分で、各極が途切れないようにしている。

【0038】

また、半硬質磁性体１３の軸方向両端において、一端側には外側回転体１１の規制凸部１１Ｂと係合する第１の規制溝１３Ａが、１対の規制凸部１１Ｂに各々対応して１対設けられている。第１の規制溝１３Ａの円周方向の幅は規制凸部１１Ｂと噛み合い係合可能に、規制凸部１１Ｂの周方向幅と略等しいか、若しくは僅かに大きく形成されている。第１の規制溝１３Ａは、外側回転体１１の規制凸部１１Ｂと凹凸係合し、半硬質磁性体１３と外側回転体１１の当接面積（伝熱面積）を広げている。そして、第１の規制溝１３Ａと規制凸部１１Ｂとの係合により、外側回転体１１の回転時に半硬質磁性体１３も一体に回転できるようになっている。なお、１対の第１の規制溝１３Ａと１対の第２の規制溝１３Ｂは、図７の（ｂ）及び（ｃ）に示すように軸方向において互いに対向した位置に設けられており、スリット１９は、図７の（ｂ）に示すように１対の第１の規制溝１３Ａと１対の第２の規制溝１３Ｂに対してそれぞれ周方向において略９０度変位した位置に設けている。

【0039】

次に、内側回転体ユニット１０Ｂの細部構成を説明する。
図８は、トルクリミッター１０の内側回転体ユニット１０Ｂを、永久磁石１４を取り外した状態で示しており、（ａ）はその外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＨ-Ｈ断面図、（ｃ）は（ａ）の分解斜視図である。図８に示すように、内側回転体１５は、樹脂材（本実施例では、ポリエーテルイミド）で円筒状に形成されている。内側回転体１５の他端側には、図示しない駆動用回転部材側のピンが係合されて駆動用回転部材と内側回転体１５との一体回転を可能にする係止部１５Ａが上下対称な位置に１対設けられている。また、内側回転体１５の外周径は、第１の軸受部材１２Ａ及び第２の軸受部材１２Ｂの内周径に等しく、第１の軸受部材１２Ａで内側回転体１５の後端側を、第２の軸受部材１２Ｂで内側回転体１５の前端側（係止部１５Ａを設けている側）を回転保持可能になっている。

【0040】

また、内側回転体１５の外周には、規制部材１６が嵌め込まれるリング状の第１の溝１５Ｂと、Ｏリング１７が組み付けられるリング状の第２の溝１５Ｃが、それぞれ内側回転体１５の外周に沿って設けられている。また、第１の溝１５Ｂ内には、後述する規制部材１６の１対の爪部１６Ｃが掛着される１対の掛着部１５Ｄが上下対称位置に１対設けられている。なお、本実施例での掛着部１５Ｄは、第１の溝１５Ｂの底面から内側回転体１５の内周面まで貫通している、横断面が矩形状をした穴である。そして規制部材１６の爪部１６Ｃは、この穴の縁に掛け止めされるものである。したがって、本実施例での掛着部１５Ｄは、穴の内面である。この穴は、内側回転体１５の内周面まで貫通していない凹部であってもよい。

【0041】

規制部材１６は、フォーミング加工によってバネ性を有する金属製長方形材料を長さ方向に曲げて形成されている。図８に示すように、規制部材１６は、中央部分に設けられ永久磁石１４の凹部１４Ａに係合する凸部１６Ａと、この凸部１６Ａの両側に伸び内側回転体１５の外周上の第１の溝１５Ｂに沿って内側回転体１５に密着する一対の円弧状の腕部１６Ｂと、この腕部１６Ｂの端部において内側に突出するように曲げられてなる一対の爪部１６Ｃとからなる。この爪部１６Ｃが掛着部１５Ｄに嵌め込まれることによって、規制部材１６が内側回転体１５に固定される。凸部１６Ａは、規制部材１６の中心付近において、規制部材１６が折り曲げられることにより内側回転体１５の直径方向外側に突出した形状をしている。規制部材１６は板バネとしての性質も有するから、規制部材１６が内側回転体１５に組み付けられる際、爪部１６Ｃが内側回転体１５の第１の溝１５Ｂに当接されつつ滑る。この際、規制部材１６は広がるように弾性変形し、爪部１６Ｃが掛着部１５Ｄに入り込んで掛着すると元の形状に復元する。つまり、規制部材１６はワンタッチで内側回転体１５に組み込まれる。

【0042】

図９には、トルクリミッター１０における永久磁石１４の外観を示している。図９に示す永久磁石１４は、円筒形の希土類ボンド磁石が用いられ、錆止めのためのエポキシ電着塗装で表面処理されている。永久磁石１４は、一端面側に１対の規制部材１６の凸部１６Ａと係合する１対の凹部１４Ａが設けられている。そして、凸部１６Ａと凹部１４Ａの係合によって、永久磁石１４が規制部材１６に、すなわち内側回転体１５に固定される。したがって、永久磁石１４は、規制部材１６を介して内側回転体１５と一体に回転する。また、図９に示すように、永久磁石１４の外周面には、各々幅Ｗ２で軸方向に沿って延びるＮ極とＳ極が、周方向に交互に形成されて複数設けられている。

【0043】

弾性部材であるＯリング１７はゴム製であり、内側回転体１５の外周面に設けられた第２の溝１５Ｃに嵌め込まれ密着する。Ｏリング１７が第２の溝１５Ｃに装着された際における外径は、内側回転体１５の外径より大きく、内側回転体の外周面より僅かに出っ張る大きさとなっている。これにより、規制部材１６よりも後端側において、内側回転体１５の外面に永久磁石１４が挿入されると、Ｏリング１７が永久磁石１４の内面に圧接して弾性変形し、Ｏリング１７によって内側回転体１５と永久磁石１４との間が埋められ、内側回転体１５と永久磁石１４とが互いにガタツクことなく保持される。また、内側回転体１５に永久磁石１４を装着する際、永久磁石１４の１対の凹部１４Ａが内側回転体１５の外周に取り付けられている１対の規制部材１６の凸部１６Ａとそれぞれ係合するようにして装着される。これにより、内側回転体１５の外周面に取り付けられた永久磁石１４は、内側回転体１５と共に一体に回転可能になる。

【0044】

外側回転体ユニット１０Ａにおける第１の軸受部材１２Ａの一面と内側回転体ユニット１０Ｂにおける永久磁石１４の一面との間に密に配置されるスラスト規制板１８は、樹脂材（本実施例では、ポリアミド樹脂）でリング円板状に形成されている。スラスト規制板１８の外径は半硬質磁性体１３の内径に略等しいか、若しくは僅かに小さく形成されており、半硬質磁性体１３内に収納配置可能に形成されており、軸方向に向かうスラスト力を受けると共に、第１の軸受部材１２Ａの一面と永久磁石１４の一面との間の摩擦抵抗を抑制している。一方、スラスト規制板１８の内径は、内側回転体ユニット１０Ｂにおける内側回転体１５の外径よりも僅かに大きく、内側回転体１５が回転可能に貫通できるように形成されている。

【0045】

次に、トルクリミッター１０の組み立て手順の一例を説明する。まず、外側回転体ユニット１０Ａ側を第２の軸受部材１２Ｂを除いて組み立てる。すなわち、外側回転体１１内における１対の規制凸部１１Ｂに、凹部１２Ｃ、第１の規制溝１３Ａをそれぞれ略面密着係合させて、外側回転体ユニット１０Ａ内に第１の軸受部材１２Ａ、半硬質磁性体１３を挿入する。この規制凸部１１Ｂと凹部１２Ｃと第１の規制溝１３Ａとの面密着係合は、伝熱面積を拡げ、半硬質磁性体１３から発生する熱を、第１の軸受部材１２Ａと外側回転体１１と内側回転体１５に伝達して放熱をし易くし、冷却に寄与する。

【0046】

次いで、内側回転体１５の外周面上に、１対の規制部材１６とＯリング１７と永久磁石１４とスラスト規制板１８とを順に取り付けて、内側回転体ユニット１０Ｂを組み立て、内側回転体ユニット１０Ｂをスラスト規制板１８側から外側回転体ユニット１０Ａ内に組み込み挿入させる。そして、挿入側における内側回転体１５の一端側を第１の軸受部材１２Ａの内周面に挿入保持させ、スラスト規制板１８が第１の軸受部材１２Ａの側面と永久磁石１４の側面とにそれぞれ当接して挟まれるまで挿入する。次いで、内側回転体１５の他端側に第２の軸受部材１２Ｂを装着する。すると、外側回転体１１の開口側が第２の軸受部材１２Ｂにより塞がれ、そして内側回転体ユニット１０Ｂの内側回転体１５が第１の軸受部材１２Ａと第２の軸受部材１２Ｂとで回転可能に保持された、仮組立状態になる。

【0047】

次に、第２の軸受部材１２Ｂと外側回転体１１の開口端とを加締め加工して本組立状態にする。仮組立状態から本組立状態する一例は、図１０に示す。図１０の（ａ）は加締め加工前の仮組立状態を示し、（ｂ）は加締め加工をして本組立された状態を示しており、（ｃ）は（ｂ）の符号Ｋ部拡大図である。本例では、仮組立状態から本組立状態への移行は、加締め加工装置２１を用いて行うが、必ずしもこの加工手段に限定されるものではない。加締め加工装置２１は、仮組立状態のトルクリミッター１０をセットする台座２２と、台座２２上の仮組立状態にあるトルクリミッター１０の外側回転体１１の開口端部と第２の軸受部材１２Ｂとの間を加締め加工するパンチ２３とを有している。

【0048】

図１０を用いて、第２の軸受部材１２Ｂと外側回転体１１の開口端との加締め加工を説明すると、（ａ）に示すように、台座２２とパンチ２３とが互いに上下方向に大きく離れている状態において、仮組立状態のトルクリミッター１０を台座２２上に、第２の軸受部材１２Ｂ側を上側にしてセットする。次いで、回転しているパンチ２３を下降させて、下降させた回転しているパンチ２３により外側回転体１１の開口端縁１１ｂを第２の軸受部材１２Ｂの外周側に向けて加圧する。すると、外側回転体１１の開口端縁１１ｂの全周が第２の軸受部材１２Ｂの周縁角部１２ｂ側に、図１０の（ｂ）、（ｃ）に示すように周縁角部１２ｂを覆って押し潰され、加締め加工がなされる。このとき、第２の軸受部材１２Ｂの第２の凹部１２ｃｂは、周縁角部１２ｂによって覆われず、そして図２でも示しているように、外側回転体１１の内周面、及び半硬質磁性体１３の第２の規制溝１３Ｂとで形成される開口空間となる。この開口空間は、トルクリミッター１０の内部から外部へ連通する排熱用の口、すなわち排熱口となる。そして、第２の軸受部材１２Ｂと外側回転体１１の開口端縁１１ｂとが加締め加工されて本組立状態になる。

【0049】

このように構成され本実施例によるトルクリミッター１０では、外側回転体１１と内側回転体１５は、外側回転体ユニット１０Ａを構成している第１の軸受部材１２Ａと半硬質磁性体１３と第２の軸受部材１２Ｂと外側回転体１１が一体に回転するとともに、内側回転体ユニット１０Ｂを構成している永久磁石１４と内側回転体１５が一体に回転するようにして、外側回転体１１側と内側回転体１５側とが相対回転する。その際、半硬質磁性体１３から発生する熱が、第１の軸受部材１２Ａに伝達される。ここで、第１の軸受部材１２Ａと外側回転体１１は、第１の凹部１２ｃａと規制凸部１１Ｂの凹凸係合で伝熱面積を広げているため、外側回転体１１を通して、効率よく熱を外部に逃がすことができる。また、半硬質磁性体１３の第１の規制溝１３Ａは、外側回転体１１の規制凸部１１Ｂと凹凸係合し、半硬質磁性体１３と外側回転体１１の当接面積（伝熱面積）を広げているため、外側回転体１１を介し、効率よく熱を外部に逃がすことができる。加えて、第１の軸受部材１２Ａにオイルを含浸させた銅系焼結金属（多孔質金属）を用いた場合、第１の軸受部材１２Ａに伝達された熱は、含浸オイルの気化と凝縮によって放熱が促進される。そして、第２の軸受部材１２Ｂは、熱源となる半硬質磁性体１３に当接させ、半硬質磁性体１３から受け取った熱を、効率良く外側回転体１１に伝達させている。同時に、外側回転体１１の内周面と半硬質磁性体１３の第２の規制溝１３Ｂ、及び第２の軸受部材１２Ｂの第２の凹部１２ｃｂで排熱口を形成し、トルクリミッター１０の内部の熱を、速やかに外部に放出することを可能にしている。加えて、第２の軸受部材１２Ｂにオイルを含浸させた銅系焼結金属（多孔質金属）を用いた場合、第２の軸受部材１２Ｂに伝達された熱は、含浸オイルの気化と凝縮によって放熱が促進される。これにより、トルクリミッター１０内部の温度上昇を抑えて、熱による破損をなくすことができる。

【0050】

また、外側回転体１１の規制凸部１１Ｂを、半硬質磁性体１３の第１の規制溝１３Ａと第１の軸受部材１２Ａの第１の凹部１２ｃａに各々係合させて、外側回転体１１と半硬質磁性体１３と第１の軸受部材１２Ａを一体化しているので、外側回転体１１が熱膨張し、例え外側回転体１１と半硬質磁性体１３との間の締結が緩んだとしても、外側回転体１１と半硬質磁性体１３との間が空回りしてトルクリミッター１０の機能に影響を及ぼすこともない。

【0051】

また、第１の軸受部材１２Ａと永久磁石１４との間にリング状をしたスラスト規制板１８を設けているので、外側回転体ユニット１０Ａと内側回転体ユニット１０Ｂとの相対回転時におけるスラスト方向のガタツキをスラスト規制板により簡単に解消することが可能になる。

【0052】

また、第２の軸受部材１２Ｂの外周面に断面凸状をした加締め結合用の結合部１２ａを設けて、外側回転体１１の内周面（開口端縁１１ｂ）と第２の軸受部材１２Ｂの結合部１２ａとの間を、加締め結合することにより、外側回転体１１と第２の軸受部材との間を強固に一体化することができる。

【0053】

また、半硬質磁性体１３に、内側回転体１５の回転方向に円弧状に湾曲しているスリット１９を設けているので、永久磁石１４の外周面に、軸方向に沿うＮ極、Ｓ極が交互に周方向設けられていても、そのスリット１９の繋ぎ目では、必ずＮ極とＳ極が同時に対向するので、スリット１９の繋ぎ目での極結合が途切れることがなく、常に良好な磁気結合が得られる。

【0054】

また、第１の軸受部材１２Ａと第２の軸受部材１２Ｂを、多孔質体である焼結金属で形成してオイルを含浸させているので、半硬質磁性体１３から発生する熱を、含浸オイルの気化と凝縮によって放熱を促進するとともに、外側回転体１１を通して、外部へ効率良く放出することができる。

【0055】

次に、上記効果を検証するために、特許文献１に示す従来構造のトルクリミッター（先行技術）の表面温度（℃）と本発明構造におけるトルクリミッター１０の表面温度変化の検証試験を行った。

【0056】

検証試験１では、トルクリミッターを２０００ｍｉｎ－１（ｒｐｍ）で連続回転させたときの表面温度の推移を検証した。その試験結果は、次の図１１、図１２のとおりである。すなわち、図１１は、トルクリミッターを２０００ｍｉｎ－１（ｒｐｍ）で連続回転させたときの経過時間（ｍｉｎ）と表面温度（℃）の推移を数値で示し、図１２は、表面温度と経過時間をグラフで表したものである。図１１及び図１２の試験結果によれば、先行技術のトルクリミッターでは、開始時間から０．３３分（ｍｉｎ）経過すると温度が１８０℃に達して、動作不良になった。これに対して、本発明のトルクリミッター１０では、試験開始から１５分を過ぎたあたりから温度上昇が抑制され、それ以降は温度が安定した状態が得られた。

【0057】

次いで、検証試験２で、トルクリミッターを２０００ｍｉｎ－１（ｒｐｍ）で連続回転させたときのトルク値（ｍＮ・ｍ）の変動、すなわち耐久性を検証した。その試験結果は、次の図１３、図１４のとおりである。すなわち、図１３は、トルクリミッターを２０００ｍｉｎ－１（ｒｐｍ）で連続回転させたときのトルク値（ｍＮ・ｍ）の変動を数値で示し、図１４は回転回数とトルク値の変化をグラフで表したものである。試験結果によれば、先行技術のトルクリミッターでは、開始直後に動作不能になった。これに対して、本発明のトルクリミッター１０では、試験開始から１０，０００，０００回転まで問題なく動作した。

【0058】

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を成すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【符号の説明】

【0059】

１０ ：トルクリミッター
１０Ａ ：外側回転体ユニット
１０Ｂ ：内側回転体ユニット
１１ ：外側回転体
１１Ａ ：係止部
１１Ｂ ：規制凸部
１１ａ ：端壁
１１ｂ ：開口端縁
１２Ａ ：第１の軸受部材
１２Ｂ ：第２の軸受部材
１２ａ ：結合部
１２ｂ ：周縁角部
１２Ｃ ：凹部
１２ｃａ ：第１の凹部
１２ｃｂ ：第２の凹部
１３ ：半硬質磁性体
１３Ａ ：第１の規制溝
１３Ｂ ：第２の規制溝
１４ ：永久磁石
１４Ａ ：凹部（第２の凹部）
１５ ：内側回転体
１５Ａ ：係止部
１５Ｂ ：第１の溝（凹溝）
１５Ｃ ：第２の溝
１５Ｄ ：掛着部
１６ ：規制部材
１６Ａ ：凸部
１６Ｂ ：腕部
１６Ｃ ：爪部
１７ ：Ｏリング
１８ ：スラスト規制板
１９ ：スリット
２１ ：加締め加工装置
２２ ：台座
２３ ：パンチ
Ｗ１ ：湾曲幅
Ｗ２ ：磁極幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】