JP2003269490A - ばねクラッチユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力部材の回転に伴いコイルばねを縮径させ
て出力部材にトルクを伝達し、制御部材の作用により上
記の縮径を開放して拡径させトルクの伝達を遮断するよ
うにしたばねクラッチにおいて、入力部材の左右いずれ
の方向の回転についてもトルクの伝達・遮断ができるよ
うにすることである。 【解決手段】 入力部材１に装着したコイルばね３の両
端部のフック１４、１４を外径方向に屈曲し、両フック
１４，１４を出力部材２の内径面に設けた凹部７に嵌入
し、制御アーム１６を両フック１４、１４の間に介在さ
せ、入力部材１の左右両方向の回転時に一方のフック１
４の縮径側面１４ｂを上記凹部７の内壁面に係合させて
該コイルばね３を縮径させ、また、上記制御アーム１６
を停止させて該コイルばね３を拡径させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、事務機器の機構
部等において用いられるばねクラッチユニットに関し、
特に入力部材の左右両方向回転に対してクラッチ作用が
できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタや複写機等の事務機において、
駆動の切り替えや、駆動力の入力スイッチ用のばねクラ
ッチユニットとして、従来から、図１１及び図１２に示
したものが知られている。図示のばねクラッチユニット
は、入力ギヤ４１と一体の入力軸４２と、出力ギヤ４３
と一体の出力軸４５の端部間に渡ってコイルばね４６が
緊縛され、そのコイルばね４６の周りに制御リング４７
が嵌合される。この制御リング４７は１個所に切離し部
４８が設けられ、またその外周面に一定間隔をおいて突
起４９が設けられる。上記のコイルばね４６の一端部に
設けられたフック５１が出力軸４５に係合され、また、
他端部に設けられたフック５２が前記制御リング４７の
切離し部４８に内周側から係合される。上記制御リング
４７の外周にソレノイド等のアクチュエータにより駆動
される制御部材５３が設けられる。

【０００３】制御部材１３が駆動されていない状態（図
１２（ａ）参照）において、入力軸４２が図の矢印の方
向に回転すると、コイルばね４６が連れ回りを生じて縮
径され、入力軸４２と出力軸４５に対してロック状態と
なり、出力軸４５にトルクが伝達される。このとき制御
リング４７は一体に回転する。制御部材５３が駆動され
ると、同図（ｂ）に示すように、その先端部が突起４９
に係合するため制御リング４７が停止され、切離し部４
８の一方の端面がフック５２に係合してコイルばね４６
を拡径させる。これによりコイルばね４６の緊縛力が減
少し出力軸４５へのトルクの伝達が遮断される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図示の場合はコイルば
ね４６が右巻きで入力軸４２が左回転する場合について
述べたが、この構造のままで入力軸４２を右回転させた
としても、コイルばね４６の連れ回りは生じないため、
左巻きのコイルばね４６を用いない限りトルクの伝達は
できない。このように、従来のばねクラッチを用いた駆
動力伝達方式では、コイルばね４６の巻き方向によって
定まる一定方向の回転トルクしか伝達することができな
い不利があった。

【０００５】そこで、この発明は、一種類のコイルばね
を用いて左右両方向の回転トルク伝達とその遮断ができ
るようにしたばねクラッチユニットを提供することを課
題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は、入力部材と出力部材の間にコイルば
ねを介在し、そのコイルばねのフック部に係合した制御
部材により該コイルばねの緊縛力を変化させてトルクの
伝達とその遮断を行なうようにしたばねクラッチユニッ
トにおいて、上記コイルばねを上記入力部材の外周面に
緊縛し、そのコイルばねの外径面に上記出力部材を嵌合
し、上記コイルばねのコイル部両端部の各フックを外径
方向に屈曲して両フックの周方向の２側面のうち当該側
面に荷重を付加すると上記コイル部が拡径する側を拡径
側面、縮径する側を縮径側面と定め、上記拡径側面を対
向させた両フックを出力部材の内径面に設けた凹部に周
方向に余裕をもって嵌入し、上記制御部材を上記入力部
材に回転可能に嵌合するとともに、該制御部材に設けた
制御アームを上記両フックの拡径側面間に介在させ、上
記入力部材の左右両方向の回転時に上記コイルばねの一
方のフックの縮径側面を上記凹部の内壁面に係合させ該
コイル部を縮径させてトルクを伝達し、また、上記制御
部材を停止させ該コイル部を拡径させてトルクの伝達を
遮断するようにした構成を採用した。

【０００７】上記の構成によると、トルクの伝達はコイ
ル部材の内側に設けられた入力部材から、その外側に設
けられた出力部材の方向にトルクの伝達が行なわれる。
トルクの伝達に際して、コイルばねは入力部材の左右い
ずれの回転方向にも連れ回りを生じ、出力部材の凹部の
左右いずれか一方の内側壁に縮径側面が係合する。これ
によりコイル部が縮径するので、左右いずれの回転方向
のトルクも伝達することができる。また、左右いずれの
方向に回転している場合においても、制御部材の作用に
よりコイルの連れ回りを阻止する。これにより、コイル
部が拡径するので、左右いずれの回転方向のトルクもそ
の伝達を遮断することができる。

【０００８】なお、上記の制御部材を出力部材の両側に
一対設け、一方の制御部材に上記の制御アームを設ける
とともに、その制御アームを上記出力部材を貫通させそ
の先端部を他方の制御部材により支持した構成を採用す
ることもできる。

【０００９】また、前記の課題を達成するその他の手段
として、入力部材と出力部材の間にコイルばねを介在
し、そのコイルばねのフック部に係合した制御部材によ
り該コイルばねの緊縛力を変化させてトルクの伝達と遮
断を行なうようにしたばねクラッチユニットにおいて、
上記コイルばねを上記入力部材の内径面に緊縛し、その
コイルばねの内径面に上記制御部材と一体の制御ブロッ
クを介して上記の出力部材を挿通し、上記コイルばねの
コイル部両端部の各フックを内径方向に屈曲して両フッ
クの周方向の２側面のうち当該側面に荷重を付加すると
上記コイル部が拡径する側を拡径側面、縮径する側を縮
径側面と定め、上記拡径側面を対向させた両フックの間
に上記出力部材に固定した伝達ブロックを周方向の余裕
をもって介在し、各フックの縮径側面間に上記の制御ブ
ロックの開放部側面を係合させ、上記入力部材の左右両
方向の回転時に上記コイルばねのフックの拡径側面を上
記伝達ブロックに係合せしめ該コイル部を拡径させて出
力部材にトルクを伝達し、また、上記制御部材を停止さ
せて該コイル部を縮径させてトルクの伝達を遮断するよ
うにした構成を採用することもできる。

【００１０】この場合はトルクの伝達がコイルばねの外
側に設けられた入力部材から、その内側に設けられた出
力部材にトルクの伝達が行なわれる点で、前記の場合と
トルクの伝達方向が相違するが、その伝達と遮断は同様
の作用により行なわれる。

【００１１】その他、上記の入力部材の内径面に円筒状
の滑り部材を一体に設け、その滑り部材の内径面に上記
のコイルばねを緊縛した構成を採用することができる。
さらに、上記制御ブロックをＣ形環部と、そのＣ形環部
の両端部に設けた制御アームとにより構成し、上記入力
部材の両側に設けた一対の制御部材により上記の各制御
アームを嵌合した構成を採用することもできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を添付
図面に基づいて説明する。図１から図５に示した第１実
施形態のばねクラッチユニットは、図１に示すように、
軸等でなる入力部材１、ギア等でなる出力部材２、コイ
ルばね３、ギヤ等でなる一対の制御部材４、４’及び出
力部材２に嵌合される蓋５とからなる。

【００１３】出力部材２は、その中心部を貫通した円筒
状の収納部６が設けられ、その収納部６の内径面の一部
に端面形状が扇形の凹部７が全長にわたり設けられる。
また、その出力部材２の一端部には座繰り部８が設けら
れ、その内周面に嵌合溝９が設けられる。前記の蓋５の
外周面に係合リブ１１が設けられ、その係合リブ１１を
嵌合溝９に嵌合させることにより、蓋５が座繰り部８に
嵌着される。蓋５にも上記の収納部６と凹部７の形状に
一致する穴１２と凹部１０が設けられる。

【００１４】コイルばね３は、角形の線材を右巻きに密
に巻いたコイル部１３とその両端部を外径方向に屈曲し
た二つのフック１４、１４が設けられる。フック１４、
１４は正面形状において（図３(ａ）参照）、相互に接
近対向しており、それらの対向内面にそれぞれ外向きの
荷重Ｐ₁を加えるとコイル部１３は拡径し、またそれら
の反対面に荷重Ｐ₂を加えるとコイル部１３は縮径する
性質を有する。以下の説明の便宜上、荷重Ｐ₁を加えて
コイル部１３が拡径する方の面を拡径側面１４ａと称
し、また、荷重Ｐ₂を加えてコイル部１３が縮径する方
の面を縮径側面１４ｂと称する。

【００１５】上記のコイルばね３は、そのコイル部１３
が入力部材１の外径面に小さい緊縛力をもって嵌合さ
れ、その嵌合状態で前記出力部材２の収納部６に収納さ
れる。両方のフック１４、１４は前記の凹部７に対し、
周方向に余裕をもって嵌入される（図３（ａ）参照）。

【００１６】前述の制御部材４、４’のうち一方の制御
部材４は、出力部材２の座繰り部８を設けた面と反対側
の面に対面して配置され、他方の制御部材４’は出力部
材２の蓋５側の面に対面して配置される。これらの各制
御部材４、４’にそれぞれ中心穴１５、１５’が設けら
れ、各中心穴１５、１５’に入力部材１が相対回転可能
に挿通される。

【００１７】上記一方の制御部材４の出力部材２と対向
した面に角軸状の制御アーム１６が軸方向に突き出して
設けられる。この制御アーム１６は、出力部材２の前記
凹部７内において、両方のフック１４，１４間、即ちこ
れらの拡径側面１４ａ、１４ａに接して挿通され、他方
の制御部材４’に設けられた受穴１７に挿通支持される
（図２参照）。前記の凹部７の内部において両フック１
４、１４の対向端面間、即ち拡径側面１４ａ相互間に制
御アーム１６が介在される（図３（ｂ）参照）。

【００１８】第１実施形態のばねクラッチユニットは以
上のように構成されるものであり、次にその作用につい
て説明する。このばねクラッチユニットを使用する際
は、いずれか一方の制御部材４の外周部にソレノイド等
のアクチュエータ１８（図２参照）が付設され、そのプ
ランジャー１９を前進させることにより制御部材４の外
周面のギャに係合させて制御部材４を停止させ、又は後
退させることにより制御部材４を解放しフリーにする。

【００１９】いま、図４（ａ）のように、プランジャー
１９を後退させ制御部材４をフリーにした状態で、入力
部材１に右回りの回転トルク（同図矢印参照）を加える
と、コイルばね３のコイル部１３が右方向への連れ回り
を生じ、両方のフック１４、１４が制御アーム１６を挟
んだまま右方向に移動し、凹部７の右側の内壁面に押し
当てられる。これによりコイル部１３が縮径しその緊縛
力が増大するため、入力部材１のトルクがコイルばね３
を介して出力部材２に伝達される。

【００２０】また、図４（ｂ）に示すように、入力部材
１が左回転する場合はコイル部１３に左方向への連れ回
りを生じ、前記の場合とは反対に制御アーム１６を挟ん
だ両フック１４、１４は凹部７の左側の内壁面に押し当
てられ、コイル部１３の緊縛力が増大し、ロック状態と
なって出力部材２にトルクが伝達される。

【００２１】上記の右回転の場合においても、アクチュ
エータ１８が駆動されてプランジャー１９が前進する
と、図５（ａ）に示すように、制御部材４がロックし、
これと一体の制御アーム１６が停止する。その結果、左
側のフック１４が制御アーム１６と凹部７の左側の内側
壁との間で拘束されるが、右側のフック１４はフリーと
なってコイル部１３とともに右方向に連れ回りを生じ拡
径させる。これによりコイルばね３の緊縛力が弱まり、
出力部材２へのトルクの伝達が遮断される。

【００２２】なお、左回転の場合も同様にしてトルク伝
達の遮断が行なわれる（図５（ｂ）参照）。

【００２３】上記の第１実施形態においては制御アーム
１６を支持する受穴１７を備えた制御部材４’を設けて
いるが、この制御部材４’に前記のアクチュエータ１８
を付設するようにしてもよい。また、制御アーム１６が
一方の制御部材４だけで十分支持できる場合は、他方の
制御部材４’は省略してもよい。

【００２４】次に、図６から図１０に示した第２実施形
態について説明する。この実施形態は、前記の場合の入
力部材１が出力部材２’となり、出力部材２が入力部材
１’となっており、コイルばね３を基準として見た場合
のトルクの伝達方向が逆になっている。この場合の構成
部材は、基本的には第１実施形態の場合と共通する入部
材１’、出力部材２’、コイルばね３、制御部材４、
４’、蓋５を有し、その他に、滑り部材２１、制御ブロ
ック２２及び伝達ブロック２３を追加している。

【００２５】入力部材１’の内径面に回り止め用のリブ
２４が軸方向に複数本設けられる。その入力部材１’の
片面に座繰り部８が設けられること、座繰り部８の内周
面に嵌合溝９が設けられること、この座繰り部８に蓋５
が嵌着されることは前述の場合と同じである。また、出
力部材２’の外周面に伝達ブロック２３が一体に設けら
れる。

【００２６】滑り部材２１は円筒状に形成され、その内
径面が滑り面２５となり、外径面に入力部材１’のリブ
２４に嵌合する溝２６が設けられる。その溝２６をリブ
２４に嵌合させることにより滑り部材２１を入力部材
１’の内径面に嵌合一体化している。この滑り部材２１
は、入力部材１’の内周面において十分な滑り面が得ら
れる場合は省略してもよい。

【００２７】コイルばね３は、右巻きのコイル部１３と
両端部のフック１４、１４とからなるが、この場合の各
フック１４は内径方向に屈曲されている。各フック１４
は、図８（ａ）に示すように、拡径方向の荷重Ｐ₁が付
加される拡径側面１４ａと、縮径方向の荷重Ｐ₂が付加
される縮径側面１４ｂを有する。

【００２８】制御ブロック２２は、上向きに開放部２７
を有するＣ形環部２８の下端部の軸方向両端部に制御ア
ーム１６’、１６’を突き出して設けたものである。こ
の制御ブロック２２は、Ｃ形環部２８をコイルばね３の
コイル部１３の内径面に嵌入するとともに、その開放部
２７を各フック１４の縮径側面１４ｂに嵌合させる（図
８（ｂ）参照）。また、上記の制御アーム１６’、１
６’を嵌入させる角穴２９、３１、３２がそれぞれ制御
部材４、４’と蓋５に設けられる。

【００２９】また、前述の第１実施形態の場合と同様
に、制御部材４、４’に中心穴１５、１５’が設けら
れ、また、蓋５にも穴１２が設けられる。

【００３０】上記制御部材４’の中心穴１５と蓋５の穴
１２の一部に、それぞれ凹所３３，３４が設けられ、前
述の伝達ブロック２３が通過できるようにしている。伝
達ブロック２３は前述のフック１４、１４の拡径側面１
４ａの対向面間に、周方向に余裕をもって嵌入される
（図８（ａ）参照）。

【００３１】第２実施形態のばねクラッチは以上のよう
なものであり、図９（ａ）に示すように、アクチュエー
タ１８のプランジャー１９を後退させ、制御部材４、
４’及び制御ブロック２２をフリーにした状態では、コ
イルばね３のコイル部１３は拡径して滑り部材２１の内
径面に所定の力で押し付けられた状態にある。この場
合、コイル部１３が滑り部材２１の内径面を外径方向に
押す力も「緊縛力」と称することとする。

【００３２】上記の緊縛力の存在で入力部材１’、滑り
部材２１、コイルばね３が一体に回転すると、図９
（ａ）図に示すように、一方のフック１４の拡径側面１
４ａが伝達ブロック２３の側面に当たり拡径方向の荷重
を受け、前記の緊縛力が一層増大し、ロック状態とな
る。これにより入力部材１’のトルクがコイルばね３、
伝達ブロック２３を介して出力部材２’に伝達される。

【００３３】なお、入力部材１’が左回転した場合につ
いても同様にしてそのトルクが出力部材２’に伝達され
る（図９（ｂ）参照）。

【００３４】また、アクチュエータ１８を駆動してプラ
ンジャー１９を前進させると、図１０（ａ）に示したよ
うに、制御部材４が停止するとともに、制御ブロック２
２も停止するため、一方のフック１４の縮径側面１４ｂ
が制御ブロック２２の開放部２７の右側内壁に押し当て
られ、縮径方向の荷重を受けるため緊縛力が減少する。
その結果、コイル部１３の外径面と滑り部材２１の内径
面との間で滑りが生じ、トルクの伝達が遮断される。

【００３５】なお、入力部材１’が左回転した場合につ
いても同様にしてそのトルクの伝達が遮断される（図１
０（ｂ）参照）。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、単一
のコイルばねを使用しながら、左右両方向の回転トルク
を伝達・遮断することができる。また、入出力部材、制
御部材、コイルばね等の構成部品をコンパクトにユニッ
ト化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の分解斜視図

【図２】同上の組立て状態の断面図

【図３】（ａ）同上のコイルばねの端面図 （ｂ）図２のＡ−Ａ線の断面図

【図４】（ａ）同上のトルク伝達状態の断面図 （ｂ）同上の他のトルク伝達状態の断面図

【図５】（ａ）同上のトルク伝達解除状態の断面図 （ｂ）同上の他のトルク伝達解除状態の断面図

【図６】第２実施形態の分解斜視図

【図７】同上の組立て状態の断面図

【図８】（ａ）同上のコイルばねの端面図 （ｂ）図７のＢ−Ｂ線の断面図

【図９】（ａ）同上のトルク伝達状態の断面図 （ｂ）同上の他のトルク伝達状態の断面図

【図１０】（ａ）同上のトルク伝達解除状態の断面図 （ｂ）同上の他のトルク伝達解除状態の断面図

【図１１】従来例の断面図

【図１２】（ａ）図１１のＣ−Ｃ断面図 （ｂ）図１１の他の状態におけるＣ−Ｃ断面図

【符号の説明】

１、１’ 入力部材 ２、２’ 出力部材 ３ コイルばね ４、４’ 制御部材 ５ 蓋 ６ 収納部 ７ 凹部 ８ 座繰り部 ９ 嵌合溝 １０ 凹部 １１ 係合リブ １２ 穴 １３ コイル部 １４ フック １４ａ 拡径側面 １４ｂ 縮径側面 １５、１５’ 中心穴 １６、１６’ 制御アーム １７ 受穴 １８ アクチュエータ １９ プランジャー ２１ 滑り部材 ２２ 制御ブロック ２３ 伝達ブロック ２４ リブ ２５ 滑り面 ２６ 溝 ２７ 開放部 ２８ Ｃ形環部 ２９、３1、３２ 角穴 ３３、３４ 凹所

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力部材と出力部材の間にコイルばねを
   介在し、そのコイルばねのフック部に係合した制御部材
   により該コイルばねの緊縛力を変化させてトルクの伝達
   とその遮断を行なうようにしたばねクラッチユニットに
   おいて、上記コイルばねを上記入力部材の外周面に緊縛
   し、そのコイルばねの外径面に上記出力部材を嵌合し、
   上記コイルばねのコイル部両端部の各フックを外径方向
   に屈曲して両フックの周方向の２側面のうち当該側面に
   荷重を付加すると上記コイル部が拡径する側を拡径側
   面、縮径する側を縮径側面と定め、上記拡径側面を対向
   させた両フックを出力部材の内径面に設けた凹部に周方
   向に余裕をもって嵌入し、上記制御部材を上記入力部材
   に回転可能に嵌合するとともに、該制御部材に設けた制
   御アームを上記両フックの拡径側面間に介在させ、上記
   入力部材の左右両方向の回転時に上記コイルばねの一方
   のフックの縮径側面を上記凹部の内壁面に係合させ該コ
   イル部を縮径させてトルクを伝達し、また、上記制御部
   材を停止させ該コイル部を拡径させてトルクの伝達を遮
   断するようにしたことを特徴とするばねクラッチユニッ
   ト。
2. 【請求項２】 上記の制御部材を出力部材の両側に一対
   設け、一方の制御部材に上記の制御アームを設けるとと
   もに、その制御アームを上記出力部材を貫通させその先
   端部を他方の制御部材により支持したことを特徴とする
   請求項１に記載のばねクラッチユニット。
3. 【請求項３】 入力部材と出力部材の間にコイルばねを
   介在し、そのコイルばねのフック部に係合した制御部材
   により該コイルばねの緊縛力を変化させてトルクの伝達
   と遮断を行なうようにしたばねクラッチユニットにおい
   て、上記コイルばねを上記入力部材の内径面に緊縛し、
   そのコイルばねの内径面に上記制御部材と一体の制御ブ
   ロックを介して上記の出力部材を挿通し、上記コイルば
   ねのコイル部両端部の各フックを内径方向に屈曲して両
   フックの周方向の２側面のうち当該側面に荷重を付加す
   ると上記コイル部が拡径する側を拡径側面、縮径する側
   を縮径側面と定め、上記拡径側面を対向させた両フック
   の間に上記出力部材に固定した伝達ブロックを周方向の
   余裕をもって介在し、各フックの縮径側面間に上記の制
   御ブロックの開放部側面を係合させ、上記入力部材の左
   右両方向の回転時に上記コイルばねのフックの拡径側面
   を上記伝達ブロックに係合せしめ該コイル部を拡径させ
   て出力部材にトルクを伝達し、また、上記制御部材を停
   止させて該コイル部を縮径させてトルクの伝達を遮断す
   るようにしたことを特徴とするばねクラッチユニット。
4. 【請求項４】 上記の入力部材の内径面に円筒状の滑り
   部材を一体に設け、その滑り部材の内径面に上記のコイ
   ルばねを緊縛したことを特徴とする請求項３に記載のば
   ねクラッチユニット。
5. 【請求項５】 上記制御ブロックをＣ形環部と、そのＣ
   形環部の両端部に設けた制御アームとにより構成し、上
   記入力部材の両側に設けた一対の制御部材により上記の
   各制御アームを嵌合したことを特徴とする請求項３又は
   ４に記載のばねクラッチユニット。