特許 7448413 トルクリミッタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-04

(45)【発行日】2024-03-12

(54)【発明の名称】トルクリミッタ

(51)【国際特許分類】

   F16D 7/02 20060101AFI20240305BHJP

【ＦＩ】

F16D7/02 F

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020080951

(22)【出願日】2020-05-01

(65)【公開番号】P2021175900

(43)【公開日】2021-11-04

【審査請求日】2023-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】598102546

【氏名又は名称】南真化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097559

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 浩司

(74)【代理人】

【識別番号】100123674

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 亮

(72)【発明者】

【氏名】板橋 昭男

【審査官】松江川 宗

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０１００６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９７７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１８２９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１５０８９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１４５０２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｄ １／００－９／１０，１１／００－２３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面にコイルバネが巻回、保持される内輪部材と、前記内輪部材を覆うように配設され、前記コイルバネの端部が固定される外輪部材と、を備え、前記内輪部材とコイルバネとの摩擦力によって、前記内輪部材と外輪部材との間で所定のトルクを発生させるトルクリミッタにおいて、
前記内輪部材は、ポリエーテルエーテルケトン、又は、ポリフェニレンサルファイドを基材として、カーボン繊維、ポリテトラフルオロエチレン、グラファイトを具備した充填材が添加されて構成されており、
前記充填材は、合計で１５～６０重量％であり、
前記カーボン繊維は５～３０重量％、前記ポリテトラフルオロエチレンは５～２０重量％、前記グラファイトは５～２０重量％添加されていることを特徴とするトルクリミッタ。

【請求項2】

前記コイルバネは、設定トルクが５００ｇｆ・ｃｍ以上となるものが内輪部材に巻回され、トルクリミッタとしての全体の外径は、２０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のトルクリミッタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一方向に伝達される回転、又は、双方向に伝達される回転に伴う負荷トルクを所定値以下に制限するトルクリミッタに関し、詳細には、内輪部材に特徴を備えたトルクリミッタに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的にトルクリミッタは、回転伝達機構において、ある一定値を超える大きなトルクが作用したときに、そのトルクの伝達を遮断するものであり、例えば、プリンタや複写機等の電子情報機器の用紙搬送機構のローラ部分に設置されている。このようなトルクリミッタは、機械的な摩擦によって回転トルクを得る接触式のものがあり、内輪部材（ボビンとも称される）と、この内輪部材の外周に締まり嵌めされるコイルバネと、コイルバネの一端部を固定し、前記内輪部材を覆う外輪部材（ケース部材）とを備えたものが知られている。また、トルクリミッタには、一方向に伝達される回転に伴う負荷トルクを制限する以外にも、双方向に伝達される回転に伴う負荷トルクを制限するものが知られている。

【0003】

従来のトルクリミッタに用いられる内輪部材は、例えば、特許文献１に開示されているように、焼結メタル、又は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、更には、ポリエキシメチレン樹脂（ＰＯＭ）のような樹脂材によって成型することが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－１００６０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、トルクリミッタには、小型・高トルク・高耐久性で、高品質の要求が高まっており、特に、内輪部材には、コイルバネが巻回されて大きな摩擦力（トルク）が作用することから、高品質化するに際して、コイルバネが巻回される内輪部材の構成材料が重要となる。内輪部材を上記したような樹脂材や焼結メタルで形成すると、ある程度の性能を発揮することはできるが、特に外径が２０ｍｍ以下で、約５００ｇｆ・ｃｍよりも高いトルクが作用するトルクリミッタでは、十分な性能を発揮することはできない。具体的に、樹脂材料の内輪部材は、耐久性が十分ではなく、金属製では、焼結メタルや鋼材に硬化処理や平滑化、摺動性向上のためのメッキやコーティングを施したものがあるが、高トルクでは変動が大きくなってしまい、十分な性能を発揮することはできない。また、途中で潤滑剤を補給することができないことから、摩耗によってトルクが変動し、長期に亘って一定の品質を維持することは難しい。

【0006】

本発明は、上記した問題に基づいて成されたものであり、小型で高トルク型であっても、耐久性が良く、摺動特性の良いトルクリミッタを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記した課題を解決するために、本発明は、外周面にコイルバネが巻回、保持される内輪部材と、前記内輪部材を覆うように配設され、前記コイルバネの端部が固定される外輪部材と、を備え、前記内輪部材とコイルバネとの摩擦力によって、前記内輪部材と外輪部材との間で所定のトルクを発生させるトルクリミッタにおいて、前記内輪部材は、ポリエーテルエーテルケトン、又は、ポリフェニレンサルファイドを基材として、カーボン繊維、ポリテトラフルオロエチレン、グラファイトを具備した充填材が添加されて構成されている、ことを特徴とする。

【0008】

上記した構成のトルクリミッタの内輪部材は、ポリエーテルエーテルケトン、又は、ポリフェニレンサルファイドを基材として、カーボン繊維、ポリテトラフルオロエチレン、グラファイトを具備した充填材が添加された複合材で構成されている。ポリエーテルエーテルケトン（以下、ＰＥＥＫとも称する）やポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳとも称する）は、内輪部材を樹脂材で形成する場合、一般的に用いられる材料であるが、ここに上記した充填材を添加することで、耐久性（耐摩耗性）及び摺動特性の向上が図れるようになる。すなわち、本発明者は、樹脂の単一材料によって内輪部材を形成するのではなく、ある特定の材料（充填材）を添加した複合材で内輪部材を形成することで、耐久性（耐摩耗性）の向上及び摺動特性について向上が図れることを見出し、本発明を着想するに至ったのである。基材とされるＰＥＥＫ、或いは、ＰＰＳに添加される材料の内、カーボン繊維（以下、ＣＦとも称する）は、主に強度、耐摩耗性の向上（耐久性の向上）に寄与すると共に、摺動特性の向上に寄与する。また、添加される材料の内、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥとも称する）及びグラファイトは、摺動性の向上に寄与するが、前者は、特に低摩擦性において良好な特性を備え、後者は、高トルクによる摩擦熱、コイルバネの圧力増加に対し、耐熱性、耐荷重性、耐摩耗性において良好な特性を備えており、これらが機能補完して性能の安定化が図れるようになる。

【0009】

基材としては、上記したＰＥＥＫ以外にも、ポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳとも称する）、ポリイミド（以下、ＰＩとも称する）等を用いることも可能であるが、後述する性能試験を実施したところ、基材としては、ＰＥＥＫが最も優れた特性を発揮することができた。このため、そのような基材に上記の充填材を備えた複合材で内輪部材を形成すると、トルクリミッタを小型化し、高トルク型に構築しても、耐久性及び摺動特性に優れたトルクリミッタを構成することが可能となる。なお、基材としては、ポリフェニレンサルファイドを用いても、ある程度の効果を期待することは可能である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、小型で高トルク型であっても、耐久性が良く、摺動特性の良いトルクリミッタが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係るトルクリミッタの一構成例を示す断面図。

【図2】基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは５００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図3】基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは６００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図4】基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは８００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図5】基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦ及びＰＴＦＥにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは５００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図6】基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦ及びＰＴＦＥにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは６００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図7】基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦ、ＰＴＦＥ及びグラファイトにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは８００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図8】基材をＰＥＥＫとし、充填材が混入されていない内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは７５０ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図9】基材をＰＥＥＫとし、充填材をＣＦ、ＰＴＦＥ及びグラファイトにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは５００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図10】基材をＰＥＥＫとし、充填材をＣＦ、ＰＴＦＥ及びグラファイトにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは８００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図11】基材をＰＩとし、充填材をＣＦ、ＰＴＦＥ及びグラファイトにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは５００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図12】基材をＰＩとし、充填材をＣＦ、ＰＴＦＥ及びグラファイトにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは８５０ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図13】焼結メタルで形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは８００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフ。

【図14】図２～図１３に示した耐久テストの結果をまとめた一覧表。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係るトルクリミッタの実施形態について説明する。
図１は、トルクリミッタの一構成例を示した断面図である。

【0013】

図１に示すトルクリミッタは、一方向にトルクを伝達する構成であり、円筒状に形成された内輪部材（ボビン）１０と、内輪部材１０を覆うようにして装着されるキャップ状に形成された外輪部材２０と、内輪部材１０の外周面に装着されるコイルバネ３０と、を備えている。

【0014】

前記コイルバネ３０の一端３０ａは外輪部材２０に固定されており、外輪部材２０に一方向の回転トルクが発生した場合、コイルバネ３０は締め付けられて内輪部材１０と外輪部材２０は固定される（ロック状態）。また、外輪部材２０に反対方向の回転トルクが発生した場合、コイルバネ３０は固定端から径方向に緩む状態となり、内輪部材１０とコイルバネ３０との間でスリップ摩擦が生じて一定のトルクを発生させる（動力伝達状態）。すなわち、図に示すトルクリミッタ１は、一方向の回転については固定（ロック状態）になり、逆方向の回転については、内輪部材１０と外輪部材２０との間で一定トルクの動力伝達として働く。

【0015】

なお、本発明に係るトルクリミッタは、上述したように、内輪部材１０の構成材料に特徴があり、図１に示したトルクリミッタは、本発明が適用可能な一構成例として示したものである。このため、内輪部材１０、外輪部材２０、コイルバネ３０の構成、配置、動力伝達のＯＮ／ＯＦＦの切り換えのための具体的手段、片方向や双方向等については、特定の構成に限定されるものではない。

【0016】

次に、図１に示すトルクリミッタ１について、内輪部材１０の構成素材を変更して行なった性能試験（耐久試験）について説明する。
試験に用いたトルクリミッタは、設定トルク（内輪部材１０に巻回されるコイルバネ３０のバネ力によって設定したトルクを生じさせる）を変えたものを複数種類準備し、これを公知のトルク試験機に設置して、耐久性及びトルクの変動について試験を行なった。高トルク特性の評価は、設定トルクが６００ｇｆ・ｃｍ以上の試験において、耐久性、トルク変動の結果で判断するものとし、どのような内輪部材を用いれば良いか（樹脂製の基材に対して、どのような充填材を加えれば良いか）について、評価試験を行なった。
以下の試験では、いずれも外径が１５ｍｍ又は１４ｍｍのトルクリミッタで、効果が発揮されると考えられる設定トルクが５００ｇｆ・ｃｍ以上のものを準備して行なった。

【0017】

上記したように、従来のトルクリミッタは、内輪部材として焼結金属を用いること、或いは、ＰＯＭ，ＰＰＳ，ＰＥＥＫ等の樹脂を用いることが知られているが、このような樹脂材に所定の特性を有する充填材を混入して複合材とし、この複合材で内輪部材を形成することで、通常の樹脂材、更には、焼結金属材に対して、耐久性、変動特性、高トルク化に適した構成にすることが可能と考えられる。この場合、基材に対して、単一の充填材を加えることが考えられるが、基材との相性、充填材の特性、及び、複合材としての総合的な性能などを考慮すると、基材に対しては、複数種類の充填材を加えることが好ましいと考えられる。例えば、ＣＦは、主に強度、耐摩耗性の向上（耐久性の向上）に寄与すると考えられるが、添加量が多すぎると摩擦相手材のコイルバネに摩耗が生じて耐久性が低下し、また単独では摺動特性の向上に十分ではない。このため、更に摺動性の向上に寄与するＰＴＦＥやグラファイトを加えることが考えられる。ただし、ＰＴＦＥは、特に低摩擦性において良好な特性を備えるものの、耐熱性や耐荷重性においては安定性に欠けることから、これを補完するために、ＰＴＦＥだけではなく、更に、耐熱性や耐荷重、耐摩耗性が良好なグラファイトも添加することが好ましいと考えられる。

【0018】

以下、基材に対して、どのような充填材を加えるのが良いか、について行った評価試験（耐久テスト）について説明する。
図２から図１３は、横軸を累積回転数とし、縦軸にスリップトルクの変動状況（実線で左側のスケールに対応）、及び、リップル（鎖線で右側のスケールに対応）の変動状況を示したグラフである。具体的には、試験片となるトルクリミッタの外輪部材に回転を付与し続けた際の内輪部材の回転状況について評価したものである（試験では複数の回転数にて測定したが、特性を代表する条件：２００ｒｐｍに統一し比較している）。

【0019】

一般に、累積回転数が増える程、伝達されるトルクは低下するが、耐久性については、初期値に対するプラスマイナスの変化率で評価することが可能である。これは試験片やコイルバネの特性、使用環境（試験環境）等によって変わるが、累積回転数が増える程、摩耗等の要因により変化率はマイナスになるものと思われる。また、リップルは、一定の累積回転数毎に、回転周期で変位している最大トルクと最小トルクの差を検出したものであり、この変動率によって変動特性（摺動性）を評価することが可能である。
本発明では、耐久性、摺動性（変動特性）、高トルク適性について、それぞれ４段階（◎、〇、△、×）で評価している。

【0020】

耐久性については、トルク平均変動値を取得し、初期値に対する変化率が±３％以下を（◎）とし、変化率が±６％以下を（〇）とし、変化率が±１２％以下を（△）とし、変化率が±１２％より大きいか、５００万回転をクリアできないものについては（×）と評価した（実際の使用を考慮した耐久性を考慮すると、５００万回転以上をクリアするのが好ましい）。

【0021】

変動特性（摺動性；リップル）については、回転周期で変位している最大トルクと最小トルクの差（最大変動幅）の変異率で評価しており、寿命範囲内において、４％以下を（◎）とし、８％以下を（〇）とし、１２％以下を（△）とし、１２％より大きいものについては（×）と評価した。

【0022】

また、高トルク適性については、設定トルクが６００ｇｆ・ｃｍ以上のものについて評価することとし、上記の耐久性及び変動特性で得られた評価について、両方とも◎であれば（◎）と評価し、両方が〇以上であれば（〇）と評価し、両方が△以上であれば（△）と評価し、いずれか×となれば(×)と評価した。
以下、図２～図１３を参照して、評価試験の結果（グラフ)について説明すると共に、図１４を参照して、評価結果について説明する。

【0023】

図２（ア）の耐久テストは、基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは５００ｇｆ・ｃｍ）を用意し、トルクリミッタの耐久テストの結果を示したグラフである。

【0024】

この試験片では、トルクの変化率は－１０．３％、変動特性の変異率は５．７％であり、上記した評価基準では、耐久性は（△）、変動特性は（〇）との結果が得られた。

【0025】

図３（イ）の耐久テストは、基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは６００ｇｆ・ｃｍで高トルク設定）についての耐久テストの結果を示すグラフである。
この試験片では、トルクの変化率は－１０．４％、変動特性の変異率は４．７％であり、上記した評価基準では、耐久性は（△）、変動特性は（〇）との結果が得られた。また、高トルク特性については、耐久性の結果、及び、変動特性の結果から（△）との結果が得られた。

【0026】

図４（ウ）の耐久テストは、基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは８００ｇｆ・ｃｍで高トルク設定）についての耐久テストの結果を示すグラフである。
この試験片では、累積回転数が１５０万回程度でトルクが急激に低下してしまい、耐久テストそのものが行なえなくなってしまい、トルクの変化率は計測不能、変動特性の変異率は７．７％であった。上記した評価基準では、耐久性は（×）、変動特性は（〇）との結果が得られた。また、高トルク特性については、耐久性の結果、及び、変動特性の結果から（×）との結果が得られた。

【0027】

以上の（ア）～（ウ）の耐久テストによれば、基材をＰＰＳとし、ＣＦを添加しただけの内輪部材では、耐久性及び摺動特性が良好な高トルク型には向かないという結果が得られた。

【0028】

図５（エ）の耐久テストは、基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦとＰＴＦＥにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは５００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフである。
この試験片では、トルクの変化率は－６．８％、変動特性の変異率は８．０％であり、上記した評価基準では、耐久性及び変動特性は、ともに（〇）との結果が得られた。

【0029】

図６（オ）の耐久テストは、基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦとＰＴＦＥにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは６００ｇｆ・ｃｍで高トルク設定）についての耐久テストの結果を示すグラフである。
この試験片では、トルクの変化率は－１７．８％、変動特性の変異率は１１．４％であり、上記した評価基準では、耐久性は（×）、変動特性は（△）との結果が得られた。また、高トルク特性については、耐久性の結果、及び、変動特性の結果から（×）との結果が得られた。

【0030】

以上の（エ）（オ）の耐久テストによれば、基材をＰＰＳとし、ＣＦ及びＰＴＦＥを添加した内輪部材では、耐久性及び摺動特性が良好な高トルク設定には向かないという結果が得られた。

【0031】

図７（カ）の耐久テストは、基材をＰＰＳとし、充填材をＣＦ、ＰＴＦＥ、グラファイトにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは８００ｇｆ・ｃｍで高トルク設定）についての耐久テストの結果を示すグラフである。
この試験片では、トルクの変化率は－３．９％、変動特性の変異率は６．４％であり、上記した評価基準では、耐久性は（〇）、変動特性は（〇）との結果が得られた。また、高トルク特性については、耐久性の結果、及び、変動特性の結果から（〇）との結果が得られた。

【0032】

上記した耐久テストによれば、基材をＰＰＳとし、ＣＦ、ＰＴＦＥ、グラファイトを添加した内輪部材では、耐久性及び摺動特性が良好であり、高トルク型として適するという結果が得られた。すなわち、後述する基材をＰＥＥＫにした場合ほどではないが、高トルク型としてある程度、良好な結果を得ることができた。

【0033】

図８（キ）の耐久テストは、基材をＰＥＥＫ（充填材無し）で内輪部材を形成したトルクリミッタ（設定トルクは７５０ｇｆ・ｃｍで高トルク設定）についての耐久テストの結果を示すグラフである。
この試験片では、トルクの変化率は－１７．５％、変動特性の変異率は６．６％であり、上記した評価基準では、耐久性は（△）、変動特性は（〇）との結果が得られた。また、高トルク特性については、耐久性の結果、及び、変動特性の結果から（△）との結果が得られた。このように、樹脂材料のみで内輪部材を形成した従来のトルクリミッタでは、高トルク型に設定すると、耐久性及び摺動特性が十分ではないという結果となった。

【0034】

図９（ク）の耐久テストは、基材をＰＥＥＫとし、充填材をＣＦ、ＰＴＦＥ、グラファイトにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは５００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフである。
この試験片では、トルクの変化率は＋２．９％／－１．８％、変動特性の変異率は３．６％であり、上記した評価基準では、耐久性、変動特性ともに（◎）との結果が得られた。また、設定トルクが５００ｇｆ・ｃｍであり、高トルク設定ではないが、トルク特性も良い結果となった。

【0035】

図１０（ケ）の耐久テストは、基材をＰＥＥＫとし、充填材をＣＦ、ＰＴＦＥ、グラファイトにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは８００ｇｆ・ｃｍで高トルク設定）についての耐久テストの結果を示すグラフである。
この試験片では、トルクの変化率は＋２．４％／－２．２％、変動特性の変異率は２．９％であり、上記した評価基準では、耐久性、変動特性共に（◎）との結果が得られた。また、高トルク特性については、耐久性の結果、及び、変動特性の結果から（◎）との結果が得られた。なお、この試験片では、累積回転数が５００万回を超えて１０００万回に達しても、耐久性、変動特性ともに良好な結果が得られた。

【0036】

以上の（キ）～（ケ）の耐久テストによれば、基材をＰＥＥＫとした場合において、ＣＦ、ＰＴＦＥ、グラファイトを添加した内輪部材にすることで、耐久性及び摺動特性が良好であると共に、高トルク型として最適な結果が得られた。すなわち、基材がＰＰＳの場合よりも、ＰＥＥＫとした方が、上記した３種類の充填材としての相性が良く、小型で高トルク型のトルクリミッタとして良好な結果が得られた。

【0037】

図１１（コ）の耐久テストは、基材をＰＩとし、充填材をＣＦ、ＰＴＦＥ、グラファイトにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは５００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフである。
この試験片では、トルクの変化率は－６．１％、変動特性の変異率は１１．８％であり、上記した評価基準では、耐久性、変動特性共に△との結果が得られた。

【0038】

図１２（サ）の耐久テストは、基材をＰＩとし、充填材をＣＦ、ＰＴＦＥ、グラファイトにして形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは８５０ｇｆ・ｃｍで高トルク設定）についての耐久テストの結果を示すグラフである。
この試験片では、累積回転数が１３０万回で試験片が破損したため、途中で実験を中止した。累積回転数が１３０万回までのトルクの変化率は－８．１％、変動特性の変異率は６．４％であり、上記した評価基準では、耐久性は（△）、変動特性は（〇）との結果が得られた。また、その結果から今後の推移を予測して高トルク特性については（△）との結果が得られた。

【0039】

以上の（コ）（サ）の耐久テストによれば、基材をＰＩとした場合において、ＣＦ、ＰＴＦＥ、グラファイトを添加した内輪部材にしても、基材がＰＥＥＫにしたほどの効果が得られなかった。

【0040】

図１３（シ）の耐久テストは、従来の焼結メタルで形成された内輪部材を有するトルクリミッタ（設定トルクは８００ｇｆ・ｃｍ）についての耐久テストの結果を示すグラフである。
この試験片では、トルクの変化率は－１１．３％、変動特性の変異率は９．３％であり、上記した評価基準では、耐久性、変動特性共に△との結果が得られた。また、高トルク特性については、耐久性の結果、及び、変動特性の結果から△との結果が得られた。

【0041】

このように、従来のトルクリミッタについて、内輪部材を焼結メタルにして高トルク型にしても、耐久性及び変動特性については、良好な結果が得られなかった。

【0042】

図１４は、図２から図１３に示した耐久テストの結果をまとめた一覧表である。
この一覧表から明らかなように、充填材として、ＣＦ、ＰＴＦＥ、グラファイトを添加する場合、その基材についてはＰＥＥＫにすることが好ましく、このような複合材によれば、耐久性、変動特性に優れ、高トルク型に適したトルクリミッタが得られる（図１０のケ参照）。なお、同様な充填材にした場合において、基材としてＰＰＳを用いても、焼結メタルよりも良い結果を得ることが可能である（図７のカ参照）。

【0043】

上記した充填材の添加量については、特に限定されることはないが、実験結果を総合して、充填材の合計含有量を６０重量％以下、また下限については、各充填材の性能が発揮できるように１０重量％程度（最低含有量を５重量％程度）にすることが好ましい。

【0044】

上記した充填材について、ＣＦは短繊維状のものであり、専ら基材の強度、耐摩耗性（耐久性）の向上に寄与する。また、ＰＴＦＥ及びグラファイトは、潤滑性（摺動性）の向上に寄与するが、ＰＴＦＥは、分子間凝集力が小さく低摩擦性に優れており、グラファイトは炭素の層状間での滑りにより、低摩擦特性に加え、耐熱性、耐荷重性、耐摩耗性が高く、相互に機能補完し合う関係となっている。

【0045】

このため、上記した３つの充填材については、合計の含有量の上限を６０重量％として、各充填材の機能バランスを考慮して、ＣＦは５～３０重量％、ＰＴＦＥ及びグラファイトは５～２０重量％にすることが好ましい。

【符号の説明】

【0046】

１ トルクリミッタ
１０ 内輪部材
２０ 外輪部材
３０ コイルバネ

【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】