扭矩限制器的制作方法

专利名称：扭矩限制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在打印机、复印机等中使用的弹簧式扭矩限制器。
背景技术：
一般而言，对于办公设备等中使用的扭矩限制器的代表结构，利用
图1、 2来说明(其中，对于与这些图中所示的实施方式相同编号进行 说明的现有例的部件而言，原材料有时会不同)，其由外环构件l、插 入其内部且在一端的轮毂部可相对旋转地被支承的内轮2 、在该内轮2 的外径面以所需过盈量安装的螺旋弹簧4、以及在外环构件1的另一 端部嵌合固定于其内径面且将与内轮外径面的间隙闭塞的盖构件3构 成，螺旋弹簧4的一端部与外环构件lM,另一端部与盖构件3接 合，在内轮2和外环构件1相对地旋转时，由于螺旋弹簧4上产生的 扩径作用而佳规定的扭矩产生(专利文献l、专利文献2)。
即，内轮2 —边相对于螺旋弹簧4滑动接触一边旋转，由于其旋 转，从而产生由与螺旋弹簧4之间的摩擦力和内轮2的半径所确定的 一定扭矩。
如上所例示的扭矩限制器，对内轮2的左右任一方向产生一定的扭矩， 因此可以用作双方向的扭矩限制器。
普通的扭矩限制器的内轮2是铁系烧结金属等金属制成的，外环构件 (壳体)l是由合成树脂形成的。
此外，作为电气■电子设备构件等成型材料而通用的聚缩醛树脂，其 刚性、耐热性、机械强度优异(专利文献3)。
[专利文献1特开2006-010060号>^报
[专利文献2特开2006-170307号公报
[专利文献3特开2005-264102号公报

发明内容
但是，作为在上述以往的技术中的扭矩限制器的外环构件(壳体)1 的成型材料，在使用聚缩搭树脂等时，打印机、复印机的发热部分附近由 于长时间使用等而处于被加热的使用状态，有时气体状的有机物会从树脂 游离，并且有时存在下列问题，即，若有机物发生氧化而成为有机酸，则
金属制的内轮2、螺旋弹簧4等金属部分容易发生氧化；若在它们相互 滑动接触的面上产生锈，则扭矩的传达变得不稳定；若腐蚀的螺旋弹 簧4的弹力降低，则无法充分J4iL挥产生扭矩的稳定性或扭矩限制功 能。
如果进一步详细地研究这些问题，则扭矩限制器的外环构件由像聚 缩醛树脂等那样的、在结构分子的末端具有半缩醛基或甲统基的树脂构成 时，成为如下状态，即，从高温高湿度环境下释放的甲醛、其他挥发性有 机物中产生有机酸，例如由于甲醛发生氧化时产生的甲酸等，使得铁系烧 结金属等金属制的内轮发生氧化，而且由于已腐蚀的螺旋弹簧4而不会产 生稳定的扭矩。
因此，本发明的课题在于，为解决上述问题，制成一种扭矩限制器， 是使用树脂制壳体的弹簧式扭矩限制器，能够防止铁系金属制的内轮、螺 旋弹簧的氧化，且能够获得稳定的扭矩并可以发挥其限制功能。
为了解决上述课题，本发明提供一种扭矩限制器，由外环构件、插 入其内部的在一端的轮毂部能相对旋转地被支承的内轮、在该内轮的 外径面以所需过盈量安装的螺旋弹簧、以及在所述外环构件的另一端
部嵌合固定于其内径面且将与内轮外径面的间隙闭塞的盖构件构成， 所述螺旋弹簧的一端部与所述外环构件掩^，另一端部与所述盖构件 接合，在所述内轮和外环构件相对地旋转时，由于所述螺旋弹簧上产 生的扩径作用而使规定的扭矩产生，其特征在于，所述外环构件由在 40*C、相对湿度95%、 48小时的环境下每lkg的有机酸产生量为2.5mg 以下的合成树脂形成。
如上述构成的本发明的扭矩限制器，在使用状态下假想的规定^Hf 下，由于来自外环构件的有机酸产生量为2.5mg以下这样的极少量或不 产生，因此周围的金属不会氧化，利用未腐蚀的金属制内轮和螺旋弹簧总会发挥稳定的扭矩及其限制功能。
在如上述那样在使用状态下假想的规定条件下，为了使来自外环构
件的有机酸产生量为2.5mg以下，外环构件可以采用由热不稳定性末端 基团已热分解的稳定化的聚缩醛树脂所形成的外环构件。
如此稳定化的聚缩醛树脂，即使在较高温度、多湿的环境下4吏用，甲 醛的产生量也少，因此，即使其进一步氧化，甲酸的产生量也少。为此， 周围的金属不会被氧化，金属制内轮、螺旋弹簧未被氧化，即，不会因为 生锈而腐蚀，总是发挥稳定的扭矩及其限制功能。
此外，形成外环构件的树脂，除了稳定化的聚缩醛树脂以外，还可 以是例如形成了外环构件的合成树脂的热不稳定性末端基团为半缩醛 基或甲酰基时，通过使这些基团分解而稳定化来构成合成树脂制的外环构 件。
上述的聚缩醛树脂可以采用聚缩醛树脂均聚物，除此之外，也可以采 用聚缩醛树脂共聚物。
此外，在本发明中使用的上述构成的扭矩限制器，可以是使用多个 螺旋弹簧而构成的扭矩限制器，内轮的材质即使是铁系烧结金属，也能利 用未腐蚀的金属制螺旋弹簧而总^JC挥稳定的扭矩及其限制功能。
对构成外环构件的聚缩醛树脂进行使热不稳定性末端基团进行热 分解的处理，可以通过在聚缩醛树脂的熔点以上，加热20秒 20分钟的 处理来进行，这种加热处理可以通过退火处理或对成型温度进行调整的加 热处理来进行。
本发明是一种在内轮和外环构件相对地旋转时利用螺旋弹簧上产 生的扩径作用而偵规定扭矩产生的扭矩限制器，由于所述外环构件是 由在规定环境下有机酸产生量为规定量以下的合成树脂形成的，因此 具有如下优点金属制内轮、螺旋弹簧不会氧化，即，不会因为生锈 而腐蚀，总是发挥稳定的扭矩及其限制功能。
当构成外环构件的树脂是作为稳定化的聚缩醛树脂的聚缩醛树脂 均聚物或者末端基团已稳定化的稳定化聚缩醛树脂共聚物时，确实会起到上述效果。
另外，在扭矩限制器是使用多个螺旋弹簧来构成时也M到上述效 果，此外，在内轮的材质是铁系烧结金属时也起到上述效果。此外，上 述效果可以通过在聚缩醛树脂的熔点以上进行规定时间的加热处理来实
现，这种加热处理可以通过退火处理或对成型温度ii行调整的加热处理来 实行。


图l是实施方式的剖面图。 图2是图1的分解立体图。
符号说明 1外环构件
2内轮
3盖构件
4螺旋弹簧
5轮毂部
6内径面
7轴插通穴
8内轮支承部
10扭矩限制器
11轮毂部内端面
12外环构件突部
13接合沟
14接合突起15接合凹部 16接合肋 17穴
18盖构件突部 21端面 22端面
具体实施例方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明.
如图1、 2所示，实施方式的扭矩限制器IO，与在背景技术中说明的 情况同样地，由外环构件l、内轮2、环状的盖构件3以及螺旋弹簧4 构成。外环构件1的一端部设有轮毂部5,从该轮毂部5到另一端的 开放端之间形成比螺旋弹簧4的直径大的内径面6。轮毂部5的中心 部i殳有轴插通穴7,在该轴插通穴7的内侧i殳有比其直径大的内轮支 承部8。在形成该内轮支承部8和内径面6的阶差部的轮毂部内端面 11的一部分i殳有外环构件突部12。此外，在内径面6的开放端附近的 部^i殳有圆周方向的掩^沟13。需要说明的是，在轮毂部5侧端部的 外面设有相对于辊等的掩^突起14。
内轮2具有与轴插通穴7相同直径且同芯的内径面，在外径面上以 所需过盈量安装螺旋弹簧4。这样，内轮2的一端部被轮毂部5的内 轮支承部8自由旋转地嵌合支承,另一端部在外环构件1的外侧突出， 盖构件3嵌合在该突出端部的外径面上。内轮2在从盖构件3突出的 端部设有立起轴(省略图示)的栓的^^凹部15.
在盖构件3的外径面上形成有接合肋16，该接合肋16嵌入到接合 沟13中。利用该盖构件3，使外环构件l的内径面和内轮2的外径面 之间闭塞。盖构件3相对于外环构件1牢固地嵌合，但其强度为，在盖 构件3的外面设置的一对穴17中插入所需的工具而使其旋转时，能够 相对于外环构件1旋转的程度。此外，在盖构件3的内面设有盖构件突部18。
螺旋弹簧4，以使钢线(图示的情况为方角线，但是也可以是圆 线。)为单一直径的方式巻绕所需次数(图示的情况是右巻绕，但也 可以是左巻绕。)，其两端面21、 22相对于长度方向形成直角，包括各 端面21、 22的螺旋弹簧4的端部在径向、轴向均不弯曲，形成笔直的 端部。
将外环构件1和内轮2固定而在盖构件3的穴17中插入所需工具， 按旋转弹簧4的巻绕方向旋转时，在其旋转途中，盖构件突部18与旋 转弹簧4的一个端面21的侧面#,使旋转弹簧4按箭头a方向(图 2)旋转。
旋转弹簧4旋转时，其另一个端面22与外环构件突部12的侧面接 合。由此，旋转弹簧4的两端面21、 22分别相对于外环构件突部12、 盖构件突部18无间隙地掩^。
另外，在附图上示出了螺旋弹簧4的螺旋部分的线相互密合的所谓 密合巻绕型，但也可以是线相互间有间隙的所谓间距巻绕型。密合巻绕 型具有容易体现内径精度的优点，但是如果不确保轴方向长度的精度， 则有端面21、 22偏离盖构件突部18和外环构件突部12的可能性。间 距巻绕则不然，其内径精度虽不那么好，但是即使轴方向长度的尺寸 精度不那么严格也能够确保与盖构件突部18和外环构件突部12的接 合。根据制作精度来选"^任一种类型。
而且，外环构件1，由像热不稳定性末端基团已热分解的稳定化的 聚缩搭树脂那样，在40X:、相对湿度95%、 48小时的环境下每lkg的 有机酸产生量为2.5mg以下的合成树脂形成.
作为热不稳定性末端基团已热分解的合成树脂，作为除了稳定化的 聚缩醛树脂以外可以利用的树脂，可以举出例如具有曱酰基的改性苯酚 树脂、甲酰聚苯乙烯树脂等。
这里，聚缩醛树脂中有均聚物和共聚物，前者是以甲醛或其环状多 聚体为原料在催化剂的存在下进行聚合而制造的，后者是以甲醛或其环 状多聚体为主要单体，以环状醚或环状甲缩醛或两者为共聚用单体，在催化剂的存在下进行聚合而制造的。
包括将作为具体的共聚用单体的曱醛或是其环状三聚体的三噁烷等 环状乙缩醛聚合而得到的以甲醛单元作为主要的构成单元而含有环氧
乙烷、环氧丙烷、氧化苯乙烯、氧杂环丁烷、1，3-二氧戊环、二乙二醇 甲缩醛、1，4-丁二醇甲缩醛、1，3，5-三氧杂环庚烷、1，3-二嗨烷等共聚用 单体成分的共聚物，或者将含有具有1~4个缩水甘油基的化合物(乙基 缩水甘油基醚、丁基缩水甘油基醚、2-乙基己基缩水甘油基酸、苯基缩 水甘油基醚、1， 4-丁二醇二缩水甘油基醚、己二醇二缩水甘油基酸、 双酚A 二缩水甘油基醚、甘油单 三缩水甘油基瞇、三羟曱基丙烷单 三缩水甘油基醚、季戊四醇单 四缩水甘油基醚、二季戊四醇单 六缩水 甘油基醚、(聚)乙二醇二缩水甘油基醚、(聚)丙二醇二缩水甘油基醚、
(聚)丁二醇二缩水甘油基醚等)等的多成分系单体共聚而得到的多元 共聚物，具有支链、交联结构的多元共聚物(尤其是三元共聚物)，导 入嵌段成分的物质等以往公知的所有聚缩搭树脂，但是优选共聚物或三 元共聚物。
作为由上述那样的原料制造聚缩醛树脂时的聚合催化剂，可以举出 路易斯酸、质子酸、及其金属盐、酯或酸酐等阳离子活性聚合催化剂等。
这些聚合催化剂的使用量相对于三嚼烷和环状醚的合计量，优选是 1 x 106~1 x 10"摩尔％，进而优选5 x 10 6~1 x 10-2摩尔％。
作为聚合方法，没有特别限制，可以是间歇式、连续式中的任一种， 而且优选本体聚合。此外，其分子量、或者熔融粘度，若能够熔融成型 则没有任何限定。
所谓聚缩醛树脂的不稳定末端基团，是半缩醛末端基团(=半甲缩 醛基(-0-CH2OH))、甲酰末端基团(=曱酰氧基(-OCHO))。
另外，所谓稳定末端基团是甲氧基(-OCH3)等烷氧基、羟乙基 (-CH2CH2OH )、羟丁基(-CH2CH2CH2CH2OH)等碳原子数2以上的
上述的聚缩醛树脂中，作为市售的共聚物，可以举出宝理塑料林式 会社制，;？工，-》、旭化成化学林式会社制歹大y夕C 。此外，作为市售的均聚物，可以举出旭化成化学株式会社制于六y夕、杜邦公 司制Delrin、 Mitsubishi Engineering-Plastics公司制Iupital等。
对不稳定末端基团进行分解处理的方法，可以在进行聚合后中和催 化剂等必需的处理的基础上，根据需要添加分解处理剂，在聚缩醛树脂 的熔融成型时进行加热分解处理，此外，也可以通过成型后的退火处理 进行加热分解处理。
将聚缩醛树脂成型时的热处理方法，可以是例如利用螺杆挤出机等 将树脂熔融，在聚缩醛树脂的熔点 2601C，优选在聚缩搭树脂的熔点 250 1C，以树脂滞留时间5秒 30分钟进行处理，优选用20秒~20 ^进行加 热处理。
通过本发明中采用的退火，对不稳定末端基团进行分解处理时，例 如通过在100 150t:进:行1~24小时左右的加热可获得预期效果。
在熔融状态进行分解处理时，根据需要，可以相对于树脂100重量 份添加0.001-5重量份，优选0.005-2重量份选自下列成分中的一种或 者两种以上，即，抗氧化剂(受阻酚类、受阻胺类等)、分解促进剂(水； 曱醇；三曱胺、三乙胺、三丁胺、单 三乙醇胺、二乙基乙醇胺等胺类； 氢氧化镁、氢氧化钙、氧化镁等碱土类金属化合物；四甲基氢氧化铵、 氢氧化胆碱、氢氧化(2-羟乙基)三乙基铵或它们的质子酸盐(碳酸盐、 碳酸氢盐、盐酸盐等无机酸盐；甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐、酒石酸盐、 种檬酸盐、聚丙烯酸盐等有机羧酸盐；苯酚化合物盐；酸性酰胺化合物 盐；p二酮化合物盐等)等季铵化合物等)以及色调稳定剂(原硼酸、 偏硼酸、四硼酸、氧化硼、硼酸金属盐等)，
在熔融状态下已分解除去不稳定末端部的聚缩搭树脂，经分解而生 成的甲醛、未反应单体、寡聚物、分解处理剂等利用挤出机的通气部在 减压下被除去，冷却后，利用股切(strand cut)或模口切(die face cut) 进行造粒，然后通过通常的注射成型、挤压成型、加压成型等成型为外 环构件即可.
实施方式的扭矩限制器10由以上这样的部件和材料构成，接着对 其作用进行说明。在如上述那样组装的状态下，内轮2按螺旋弹簧4的巻绕方向旋转 时，螺旋弹簧4向旋转方向牵拉， 一端面21偏离盖构件突部18，另一 端面22压在外环构件突部12上。
其结果是，在螺旋弹簧4上产生扩径作用，内轮2—边相对于螺旋 弹簧4滑动接触一边旋转，通过其旋转产生根据与螺旋弹簧4之间的摩 擦力和内轮2的半径来确定的一定扭矩。此外，内轮2按照与上述相反 方向旋转时，螺旋弹簧4被向着与上述相反方向牵拉，端面22偏离外 环构件突部12，而另一方面，另一端面21压在盖构件突部18上，因此 在螺旋弹簧4上产生扩径作用，对内轮2产生一定的扭矩。
如上所述，该扭矩限制器由于相对于内轮2的左右任一方向的旋转 都产生一定的扭矩，因此可以作为双方向的扭矩限制器使用。
[实施例1
W吏用共聚物制外环构件的例子l
如表1所示的材料，用聚缩醛树脂共聚物(宝理塑料抹式会社制 ，》'工，3》)注塑成型为图1、 2所示形态的外环构件，然后实施退火 处理(130TC， 13小时)形成外环构件，螺旋弹簧由钢制成，内轮由铁 系烧结金属形成，对于其他部件而言利用实施方式中说明的方法，制造 图1、 2所示形态的扭矩限制器，
进行将所得的实施例1的扭矩限制器在401C、相对湿度95% (RH) 的环境下放置规定时间的评价试验，针对内轮端部有无锈的评价结果示 于表1中。
表l"""-"-^^^编号 材料和处3^S^-^实施例比较例
12
聚缩搭树脂共聚物IOO重量X—IOO重量X
聚缩醛树脂均聚物—IOO重量K—
退火处理有无无
评价试验 时间48小时无锈无锈有锈
96小时B —无锈一
有机酸量(mg.kg_1) II 2.51.35.6
[实施例2
如表1所示的材料，用聚缩醛树脂均聚物(杜邦公司制Delrin)注 塑成型为图1、 2所示形态的外环构件，然后不实施退火处理而形成外 环构件，螺旋弹簧由钢制成，内轮由铁系烧结金属形成，对于其他部件 而言利用实施方式中说明的方法，制造图1、 2所示形态的扭矩限制器。
进行将所得的实施例2的扭矩限制器在401C、相对湿度95% (RH) 的环境下放置规定时间的评价试验，针对内轮端部有无锈的评价结果也 示于表l中。
[比较例1
在实施例1中，除了对外环构件不实施退火处理以外，其余全部同 样地形成外环构件，螺旋弹簧由钢制成，内轮由铁系烧结金属形成，对 于其他部件而言利用实施方式中说明的方法，制造图1、 2所示形态的 扭矩限制器。
进行将所得的比较例1的扭矩限制器在401C 、相对湿度95% ( RH) 的环境下放置规定时间的评价试验，针对内轮端部有无锈的评价结果也 示于表l中。
由表l的结果可知，由在401C、相对湿度95%、 48小时的环境下 每lkg的有机酸产生量为2.5mg以下的合成树脂形成所述外环构件的实 施例1、 2，是一种在金属制内轮上不产生锈，总是发挥稳定的扭矩及其 限制功能的扭矩限制器。另一方面，比较例1不论是否用与实施例1相同的材料制作外环构
件，由于不进行热处理，因此成为在40t:、相对湿度95%、 48小时的 环境下每lkg的有机酸产生量为5.6mg这样的有机酸产生量多的构件， 其结果是金属制内轮产生锈，可知这是难以发挥稳定的扭矩、限制功能 的。
权利要求
1、一种扭矩限制器，由外环构件、插入其内部且在一端的轮毂部能相对旋转地被支承的内轮、在该内轮的外径面以所需过盈量安装的螺旋弹簧、以及在所述外环构件的另一端部嵌合固定于其内径面且将与内轮外径面的间隙闭塞的盖构件构成，所述螺旋弹簧的一端部与所述外环构件接合，另一端部与所述盖构件接合，在所述内轮和外环构件相对旋转时，由于所述螺旋弹簧上产生的扩径作用而使规定的扭矩产生，其特征在于，所述外环构件由在40℃、相对湿度95％、48小时的环境下每1kg的有机酸产生量为2.5mg以下的合成树脂形成。
2、 根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，外环构件由热 不稳定性末端基团已热分解的稳定化的聚缩醛树脂形成。
3、 根据权利要求1或2所述的扭矩限制器，其特征在于，形成外环 构件的合成树脂的热不稳定性末端基团是半缩醛基或曱酰基。
4、 根据权利要求2所述的扭矩限制器，其特征在于，聚缩醛树脂是 聚缩搭树脂均聚物。
5、 根据权利要求2所述的扭矩P艮制器，其特征在于，聚缩醛树脂是 聚缩醛树脂共聚物。
6、 根据权利要求2所述的扭矩限制器，其特征在于，热不稳定性末 端基团的热分解处理，是在聚缩醛树脂的熔点以上加热20秒~20分钟的 处理。
7、 根据权利要求6所述的扭矩限制器，其特征在于，加热处理是退 火处理或对成型温度进行调整的加热处理。
8、 根据权利要求1 7中任一项所述的扭矩限制器，其特征在于，使 用多个螺旋弹簧来构成。
9、 根据权利要求1 7中任一项所述的扭矩限制器，其特征在于，内 轮的材质是铁系烧结金属。
全文摘要
本发明提供一种扭矩限制器，其由外环构件(1)、插入其内部且在一端的轮毂部可相对旋转地被支承的内轮(2)、在该内轮(2)的外径面以所需过盈量安装的螺旋弹簧(4)、以及在外环构件(1)的另一端部嵌合固定于其内径面且闭塞与内轮外径面之间的盖构件(3)构成，螺旋弹簧(4)的一端部与外环构件(1)接合，另一端部与盖构件(3)接合，在内轮(2)和外环构件(1)相对地旋转时，由于所述螺旋弹簧(4)上产生的扩径作用而使规定的扭矩产生，其中，外环构件(1)由在40℃、相对湿度95％、48小时的环境下每1kg的有机酸产生量为2.5mg以下的稳定化聚缩醛树脂等的合成树脂形成。
文档编号F16D7/00GK101639100SQ200910159488
公开日2010年2月3日 申请日期2009年7月14日 优先权日2008年7月31日
发明者山本贵志 申请人:Ntn株式会社