JP4943786B2

JP4943786B2 - 一方向クラッチユニット

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Publication number: JP4943786B2
Application number: JP2006248015A
Authority: JP
Inventors: 正二糸見
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: JP2007263358A

Description

この発明は、一方向クラッチユニット及びロック解除逆転機構を備えた一方向クラッチユニットに関し、事務機の給紙機構等において使用される。

事務機の給紙機構等において使用される一方向クラッチとして、回転軸の外周にクラッチの外輪が相対回転可能に嵌合され、前記外輪の内径面に周方向に複数のポケットが設けられ、各ポケットの底面に周方向に傾斜して形成されたカム面と該カム面と回転軸の外周面とにより一定のクサビ角をもったクサビ部が設けられ、前記ポケットにころと該ころをクサビ部の狭小方向に付勢する付勢ばねが収納された一方向クラッチが従来から知られている（特許文献１）。

上記の一方向クラッチは、回転軸が前記クサビ部の狭小方向に回転した場合にころがクサビ部に噛み込むことにより外輪が回転軸にロックされて一体に回転し、また、回転軸が逆転した場合にころの噛み込みが外れてロックが解除され、回転軸が逆方向に空転するようになっている。
特開平１０−２３８５６０号公報（図１、図２）

前記の一方向クラッチは、回転軸を入力側とし外輪を出力側として使用に供される。また、逆に外輪を入力側とし回転軸側を出力側としても使用される場合がある。このような一方向クラッチにおいて、入力側が正回転した際にロックするように設定した場合、そのロックを解除するためには回転軸を逆転させる必要があった。

しかし、用途によっては、入力側を正回転させたままクラッチのロックを解除して出力側へのトルクの伝達を遮断する必要がある場合がある。さらに、入力側を正回転させたままロックを解除するだけでなく、ロックの解除と同時に出力側を逆転させる必要が生じる場合もある。従来の一方向クラッチのようにロックを解除するために回転軸を逆転させる必要があるものでは、このような要求に応えることができない。

一方、入力側を正回転させながら出力側との関係を遮断するとともに、その出力側を逆転させる機能を発揮させるために電磁クラッチを用いることが考えられるが、電磁クラッチを使用すると駆動用の電源と配線が必要となり、さらに、事務機等に搭載した場合、複雑な機構の中での配線の取り回しが必要になる等の問題がある。

そこで、この発明は前記の一方向クラッチに機械的なロック解除機構を組み合わせることにより、入力側を回転させながらクラッチのロックを解除することができる一方向クラッチユニット、またそのような一方向クラッチを用いたロック解除逆転機構を備えた一方向クラッチユニットを提供することを課題とする。

前記の課題を解決する一方向クラッチユニットの発明は、図１及び図２に示したように、内輪６の外周に外輪７が相対回転可能に嵌合され、前記内輪６と外輪７のいずれか一方の嵌合面に複数のポケット８が周方向へ所定の間隔により設けられ、各ポケット８の底面に周方向に傾斜したカム面１４が形成されるとともに該カム面１４とこれに対向した前記内輪６又は外輪７とにより一定のクサビ角θが形成され、前記ポケット８にころ１５と該ころ１５をクサビ角θの狭小方向に付勢する付勢ばね１６が収納された一方向クラッチ２と、ロック解除部材３の組み合わせからなる一方向クラッチユニット１を発明の前提となる構成とする。

このような一方向クラッチユニットにおいて、前記ロック解除部材３は前記内輪６又は外輪７と同芯の円環部１７と、該円環部１７に前記各ポケット８に対応して軸方向に突き出して設けられたロック解除片１８とから構成され、前記各ロック解除片１８が前記各ポケット８のクサビ角θの狭小側となるポケット端部と前記ころ１５との間に挿入された構成とした。

上記構成の一方向クラッチユニット１は、内輪６又は外輪７の何れか一方を入力側とするとともに他方を出力側とし、また制御部材２３を適宜な制御機構２４に係脱自在に結合して使用に供される。制御機構２４が正回転モードであるときは、制御部材２３は中立状態にあり、入力側が正回転方向に駆動されると、一方向クラッチ２はそのころ１５がクサビ部１１に噛み込んでロックされ、出力側がロック解除部材３及び制御部材２３とともに正回転される。その正回転中に制御機構２４が停止モードに切り替えられると、制御部材２３が停止されることによりロック解除部材３も停止される。これにより、一方向クラッチ２のころ１５がクサビ部の拡大方向に押し出されてロックが解除され、ロックの解除と同時に出力側が停止される。

また、前記の課題を解決するロック解除逆転機構を備えた一方向クラッチユニットの発明は、入力部材３１、出力部材３２、制御部材２３及びロック解除機構を備えた一方向クラッチユニットが同軸状態に組み合わされてなるロック解除逆転機構を備えた一方向クラッチユニットにおいて、前記のロック解除機構を備えた一方向クラッチユニットとして前述の一方向クラッチユニット１が使用され、該一方向クラッチユニット１を構成する内輪６と外輪７のいずれか一方に前記入力部材３１、他方に前記出力部材３２がそれぞれ結合一体化され、該一方向クラッチユニット１のロック解除部材３が前記制御部材２３と一体回転可能に係合され、該出力部材３２と該制御部材２３が回転伝達部４７を介して一体回転可能に結合された構成としたものである。

この発明の場合も制御部材２３を適宜な制御機構２４に係脱自在に結合して使用に供される。制御機構２４は、外部の制御装置により正回転モード、停止モード又は逆転モードのいずれかの制御モードで制御される。制御部材２３は正回転モードの場合は中立状態に維持され、停止モードの場合は停止され、逆転モードの場合は逆転される。

いま、正回転モードの場合、入力部材３１が正回転されると、一方向クラッチ２はそのころ１５がクサビ部に噛み込んでロックされて出力部材３２が正回転され、これと同時に出力部材３２と制御部材２３は回転伝達部４７を介して一体に正回転される。上記の正回転モードで回転中に停止モードに切り替わると、制御部材２３が停止されることによりロック解除部材３も停止されるので、一方向クラッチ２のころ１５がクサビ部の拡大方向に押し出され、ロック解除される。ロック解除と同時に出力側が停止され、入力部材３１は引き続き正回転する。

以上のように、この発明に係る一方クラッチユニットは、機械的に組み合わせたロック解除部材３を外部から作動させるだけで一方向クラッチ２のロックが解除されるので、入力側を正回転させたまま出力側を停止させトルクの伝達を遮断することができる。

また、この発明に係るロック解除逆転機構を備えた一方向クラッチユニットは、電気設備を用いることなく、機械的な構造によって入力部材３１を正回転させたまま出力部材３２を停止又は逆転させることができる効果がある。

以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。

図１から図５に示した実施例１の一方向クラッチユニット１は、一方向クラッチ２とロック解除部材３の組み合わせからなり、これらを収納した蓋４付きのケーシング５に収納して使用される。

一方向クラッチ２は、内輪６と、その外周に相対回転可能に嵌合された外輪７を有し、その外輪７の内輪６に対する嵌合面、即ち外輪７の内径面に周方向に一定の間隔をおいて複数のポケット８が設けられる。各ポケット８の相互間にラジアル軸受を兼ねた柱部９が設けられる。前記各ポケット８は外輪７の軸方向の両面間に開放される（図２参照）。

各ポケット８の周方向の中間部分にクサビ角θをもったクサビ部１１が設けられ、そのクサビ部１１の拡大側端部と一方の柱部９との間にばね収納部１２が設けられる。また、クサビ部１１の狭小側端部と他方の柱部９との間にロック解除片挿入部１３が設けられる。前記のクサビ角θは、ポケット８の底面に周方向に傾斜して形成されたカム面１４と、ころ１５の接点において内輪６の外径面に引いた接線によって形成される角度である（図１参照）。

前記各ポケット８にはころ１５が周方向に転動可能に収納される。ころ１５の径はクサビ部１１の途中でクサビ角θに噛み込む大きさに選定される。またばね収納部１２には圧縮型コイルばねでなる付勢ばね１６が収納され、これによりころ１５をクサビ部１１の狭小方向に付勢してころ１５の姿勢を安定させる。付勢ばね１６として圧縮型コイルばねを用いるのは、ロック解除の際にころ１５側から加えられる大きな荷重に耐えられるようにするためである。ころ１５から加えられる荷重が相対的に低い場合は、従来この種の一方向クラッチに用いられるＶ形の板ばねでもよい。

前記のロック解除部材３は、図３に示したように、円環部１７とその外周縁に軸方向に突き出すように屈曲されたロック解除片１８とからなる。ロック解除片１８は、前記ポケット８に対向してポケット８の数だけ設けられる。このロック解除部材３は、各ロック解除片１８が前記ポケット８のロック解除片挿入部１３に軸方向に挿入される。またロック解除片１８ところ１５との間、及びロック解除片１８と柱部９との間にそれぞれ所要のすき間が設けられる。円環部１７は、図２に示したように、外輪７の端面から若干軸方向外側に突き出した位置において内輪６及び外輪７と同芯状態に保持される。内輪６の端面と円環部１７を密着させるため、内輪６の端部は外輪７の端面より外方にＳだけ突き出すよう形成される。図５に示したように、ころ１５は付勢ばね１６によって軸方向に沿った姿勢で保持され、前記ロック解除片１８の対向辺はころ１５に対し平行に形成される。

前記の内輪６、外輪７、ころ１５及び付勢ばね１６によって一方向クラッチ２が構成され、これにロック解除部材３が組み合わされて一方向クラッチユニット１が構成される。通常、取扱いの容易さ等を考慮して、一方向クラッチユニット１はケーシング５に収納され、蓋４により閉鎖される。ケーシング５の内径面と外輪７との間に軸方向の嵌合溝とこれに嵌合する回り止めリブとにより回り止め部２０（図２、図３参照）が形成される。ケーシング５はその閉塞端の中心に開口１９が設けられ、その開口１９から前記ロック解除部材３の円環部１７が外部に露出する。ケーシング５の開放端の内周に係合溝２１が設けられ、蓋４の係合リブ２２がこれに係合される。

円環部１７をケーシング５の外部に露出させるのは、外部の制御部材２３と係合させるためである。制御部材２３は適宜な制御機構２４によって回転される歯車からなり、その内面に設けた係合凹部２５（図２、図３参照）に前記ロック解除部材３の円環部１７が嵌合され、これによりロック解除部材３の抜け止めが図られる。また、ロック解除片１８との係合部２６が係合凹部２５の内周面に設けられ、その係合部２６にロック解除部材３のロック解除片１８が係合されることにより回り止めされる。また、使用時においては回転軸２７が内輪６の内径側に貫通され、キー２８（図１、図２参照）等で回り止めされる。

実施例１の一方向クラッチユニット１は以上のように構成され、次にその作用について説明する。

図２に示したように、ロック解除部材３の円環部１７が外部装置の制御部材２３の係合凹部２５に回り止めを施して嵌合され使用に供される。制御部材２３は、正回転モード又は停止モードの制御モードをもった適宜な制御機構２４により制御され、制御部材２３は正回転モードにおいて中立状態となり、また停止モードにおいて停止されるものとする。

いま、正回転モードにあるとき、回転軸２７が正回転（図１の矢印Ａ参照）した場合、内輪６が同方向に回転することによりころ１５がクサビ部１１に噛み込みロック状態となる。これにより、外輪７とケーシング５が一体に正回転する。このとき、ロック解除部材３に係合され中立状態にある制御部材２３は一体となって正回転される。

前記の正回転中に、制御機構２４の制御モードが停止モードに切り替わると、制御部材２３が停止されるので、図４の矢印Ｂで示したように、ロック解除片１８が付勢ばね１６を圧縮させつつころ１５をクサビ部１１の拡大方向に移動させロックを解除する。それにより、外輪７及びケーシング５が停止する一方、回転軸２７と内輪６は引き続き正回転する。

以上述べた実施例１においては、一方向クラッチ２のポケット８を外輪７の内径面に設けた場合について説明したが、図６に示したように、一方向クラッチ２のポケット８を内輪６の外径面に形成してもよい。この場合は、ポケット８の底面に形成されるカム面１４は内輪６に形成され、そのカム面１４と、これに対し径方向に対向した外輪７の円筒状内径面とによってクサビ部１１が形成される。

前述の図１の場合はクサビ部１１が外輪７側のカム面１４と内輪６の円筒状外径面とによって形成されるが、図６の場合はクサビ部１１が内輪６側のカム面１４と外輪７の円筒状内径面とにより形成される。両者を対比すると、後者の外輪７内径面の曲率半径の方が、前者の内輪６外径面の曲率半径より大きいので、ころ１５に作用する面圧は後者の方が小さくなる。このため、図６の場合の方がロック解除部材３によるロック解除時の衝撃が小さくなり低トルクでロックを解除することができる。なお、図６のような変形例は後述の実施例２においても同様に適用することができる。

次に、実施例２として、ロック解除逆転機構を備えた一方向クラッチユニットを図７から図１０に基づいて説明する。このクラッチユニットは、前記の一方向クラッチ２とロック解除部材３をそのまま用い、これに入力部材３１、出力部材３２及び制御部材２３を組み合わせたものである。一方向クラッチ２とロック解除部材３及び両者の組み合わせ構造は実施例１と同じであるから、同一部分に同一符号を付して示すにとどめその説明を省略する。

入力部材３１は歯車によって形成され、その中心部に軸方向に延びたボス部３３が形成される。ボス部３３は段差部３４によって大径部３５と先端側の小径部３６に分けられる。出力部材３２も歯車によって形成され、その軸受部３７によって前記ボス部３３の大径部３５に回転自在に嵌合される。

出力部材３２の前記軸受部３７と反対側の面に収納凹部３８が設けられ、前記の収納凹部３８に前記の一方向クラッチ２とロック解除部材３からなるユニットが収納される。一方向クラッチ２の内輪６の内径面に回り止め溝３９と、入力部材３１のボス部３３に形成された回り止めリブ４１とが嵌合され、内輪６のボス部３３に対する回り止めが図られる。また、前記収納凹部３８の内径面にも回り止めリブ４２が設けられ（図９（ｂ）参照）、外輪７の外径面に形成された回り止め溝４３に嵌合され、外輪７の出力部材３２に対する回り止めが図られる。

制御部材２３の出力部材３２に対する対向面に係合凹部２５が設けられ、その係合凹部２５にロック解除部材３の円環部１７が回り止めを施して係合される。また、制御部材２３は前記ボス部３３の小径部３６の先端部に回転自在に嵌合され、該小径部３６の先端部が制御部材２３から突き出す。その突き出した部分に形成された周溝４４に留め輪４４’が嵌合され、これにより制御部材２３の抜け止めが図られるとともにユニット全体の一体化が図られる。

前記の出力部材３２と制御部材２３の対向面にそれぞれ出力側回転伝達部４５と制御側回転伝達部４６（図９（ａ）参照）が設けられる。出力側回転伝達部４５は、前記の収納凹部３８の周辺に沿って一定間隔で設けられた扇形突部により形成される。また、制御側回転伝達部４６は、制御部材２３の係合凹部２５の周辺に沿って一定間隔で設けられた扇形突部によって形成され、前記の出力側回転伝達部４５と周方向に一定のすき間ｂ（図９（ｃ）参照）をもって嵌合される。出力側回転伝達部４５と制御側回転伝達部４６とによって回転伝達部４７が構成される。

前記のように組み立てられたユニットに回転軸２７が挿通されるとともに、その回転軸２７と入力部材３１の内径面との間にキー２８が挿入され、入力部材３１の回転軸２７に対する回り止めが図られる。

実施例２のロック解除逆転機構を備えた一方向クラッチユニットは以上のようなものであり、次にその作用について説明する。

制御部材２３は、正回転モード、停止モード、逆転モードの制御モードをもった適宜な制御機構２４（図７参照）により制御され、制御部材２３は正回転モードにおいて中立状態となり、また停止モードにおいて停止され、さらに逆転モードにおいて逆転されるものとする。

いま、正回転モードにあるとき、入力部材３１が正回転（図８の矢印Ａ参照）した場合、内輪６が同方向に回転することによりころ１５がクサビ部１１に噛み込みロック状態となる。これにより、外輪７と出力部材３２が一体に正回転する。このとき、中立状態にあり、かつ回転伝達部４５、４６によって出力部材３２に係合された制御部材２３は一体となって正回転される。

前記の正回転中に、制御機構２４の制御モードが停止モードに切り替わると、制御部材２３が停止されるので、図１０の矢印Ｂで示したように、ロック解除片１８が付勢ばね１６を圧縮させつつころ１５をクサビ部１１の拡大方向に移動させロックを解除する。それにより、外輪７及び出力部材３２が停止する一方、回転軸２７と内輪６は引き続き正回転する。

また、前記の正回転中に制御モードが逆転モードに切り替わった場合も同様に、ロック解除片１８が付勢ばね１６を圧縮させつつころ１５をクサビ部１１の拡大方向に移動させロックを解除する。それにより、制御機構２４から逆転された制御部材２３及びこれと回転伝達部４７において係合された出力部材３２が逆転される。回転軸２７と内輪６は引き続き正回転する。

なお、回転伝達部４７には周方向のすき間ｂが存在するので、回転の伝達の際にそのすき間ｂの間隔のバックラッシが生じ、出力側と制御側の回転伝達部４５、４６相互間のきしみ等を防止する。

以上の各実施例においては、ロック解除部材３の各ロック解除片１８のころ１５に対向した辺は、ころ１５に対して平行に形成されている（図５参照）。これに対して、図１１（ａ）から（ｄ）に示したものは、前記ロック解除片１８のころ１５に対向した側辺が、該ころ１５の中心に対し一定の傾斜角度αを付けたものである。このような傾斜角αを付けると、ロック解除片１８がころ１５のロックを解除する際に、１段目でころ１５の一端部に接触してころ１５を傾斜させ(図１１（ｃ）参照)、２段目でころ１５を押し込む(図１１（ｄ）参照)という作用によってころ１５を後退させてロック解除するので、１段だけの作用でころ１５を後退させロックを解除する場合（図５の場合）に比べ、ロック解除に必要なトルクが１段目と２段目に分散されるので減少する。

実施例１の縦断正面図図１のＸ−Ｘ線の断面図実施例１の分解斜視図実施例１のロック解除状態の断面図実施例１のころ収納部分の断面図実施例１の変形例の一部断面図実施例２の縦断側面図図７のＹ−Ｙ線の断面図（ａ）実施例２の分解斜視図、（ｂ）実施例２の出力部材の斜視図、（ｃ）実施例２の回転伝達部の一部正面図実施例２のロック解除状態の断面図（ａ）から（ｄ）実施例１、２の変形例であり、（ａ）はロック解除部材の斜視図、（ｂ）から（ｄ）はころ収納部分の断面図

符号の説明

１一方向クラッチユニット
２一方向クラッチ
３ロック解除部材
４蓋
５ケーシング
６内輪
７外輪
８ポケット
９柱部
１１クサビ部
１２ばね収納部
１３ロック解除片挿入部
１４カム面
１５ころ
１６付勢ばね
１７円環部
１８ロック解除片
１９開口
２０回り止め部
２１係合溝
２２係合リブ
２３制御部材
２４制御機構
２５係合凹部
２６係合部
２７回転軸
２８キー
３１入力部材
３２出力部材
３３ボス部
３４段差部
３５大径部
３６小径部
３７軸受部
３８収納凹部
３９回り止め溝
４１回り止めリブ
４２回り止めリブ
４３周り止め溝
４４周溝
４４’留め輪
４５出力側回転伝達部
４６制御側回転伝達部
４７回転伝達部

Claims

内輪(６)の外周に外輪(７)が相対回転可能に嵌合され、前記内輪(６)と外輪(７)のいずれか一方の嵌合面に複数のポケット(８)が周方向へ所定の間隔により設けられ、各ポケット(８)の底面に周方向に傾斜したカム面(１４)が形成されるとともに該カム面(１４)とこれに対向した前記内輪(６)又は外輪(７)とにより一定のクサビ角θが形成され、前記ポケット(８)にころ(１５)と該ころ(１５)をクサビ角θの狭小方向に付勢する付勢ばね(１６)が収納された一方向クラッチ(２)と、ロック解除部材(３)の組み合わせからなる一方向クラッチユニット(１)において、前記ロック解除部材(３)は前記内輪(６)又は外輪(７)と同芯の円環部(１７)と、該円環部(１７)に前記各ポケット(８)に対応して軸方向に突き出して設けられたロック解除片(１８)とから構成され、前記各ロック解除片(１８)が前記各ポケット(８)のクサビ角θの狭小側となるポケット端部と前記ころ(１５)との間に挿入され、前記ロック解除片(１８)の前記ころ(１５)に対向した側辺が、該ころ(１５)の中心に対し一定角度α傾斜していることを特徴とする一方向クラッチユニット。
前記付勢ばね(１６)が圧縮型のコイルばねであることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチユニット。
内輪(６)の外周に外輪(７)が相対回転可能に嵌合され、前記内輪(６)と外輪(７)のいずれか一方の嵌合面に複数のポケット(８)が周方向へ所定の間隔により設けられ、各ポケット(８)の底面に周方向に傾斜したカム面(１４)が形成されるとともに該カム面(１４)とこれに対向した前記内輪(６)又は外輪(７)とにより一定のクサビ角θが形成され、前記ポケット(８)にころ(１５)と該ころ(１５)をクサビ角θの狭小方向に付勢する付勢ばね(１６)が収納された一方向クラッチ(２)と、ロック解除部材(３)の組み合わせからなり、前記ロック解除部材(３)は前記内輪(６)又は外輪(７)と同芯の円環部(１７)と、該円環部(１７)に前記各ポケット(８)に対応して軸方向に突き出して設けられたロック解除片(１８)とから構成され、前記各ロック解除片(１８)が前記各ポケット(８)のクサビ角θの狭小側となるポケット端部と前記ころ(１５)との間に挿入された一方向クラッチユニット(１)と、入力部材(３１)、出力部材(３２)、制御部材(２３)とが同軸状態に組み合わされてなり、前記内輪(６)と外輪(７)のいずれか一方に前記入力部材(３１)、他方に前記出力部材(３２)がそれぞれ結合一体化され、該一方向クラッチユニット(１)のロック解除部材(３)が前記制御部材(２３)と一体回転可能に係合され、該出力部材(３２)と該制御部材(２３)が回転伝達部(４７)を介して一体回転可能に結合され、前記制御部材(２３)が、外部の制御機構(２４)により空転、停止又は入力部材(３１)の正回転に対して逆転するいずれかの制御モードで制御されることを特徴とするロック解除逆転機構を備えた一方向クラッチユニット。
前記回転伝達部(４７)が前記出力部材(３２)に設けられた出力側回転伝達部(４５)と、前記制御部材(２３)に設けられた制御側回転伝達部(４６)とから構成され、双方の回転伝達部(４５)(４６)が回転方向の一定のすき間ｂによってバックラッシを生じるように係合されたことを特徴とする請求項３に記載のロック解除逆転機構を備えた一方向クラッチユニット。