JP2004084760A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】内外輪のかみ合い位置がつねに一定している一方向クラッチを得ることにある。
【解決手段】たがいに独立して回転可能に嵌められた内輪（１１）および外輪（１２）と、内輪外周面（１３）に対面しかつ該内輪外周面に向かって傾く斜面（１８）をもつ外輪内周面（１４）上の凹部（１７）と、該凹部と前記内輪外周面との間に配置された転動体（２１）と、該転動体を前記内輪外周面に向かって付勢する弾性体（２４）とからなると共に、内輪（１１）は転動体に嵌る溝部（２５）を内輪外周面に備えている。内輪（１１）と外輪（１２）とのかみ合わせは、転動体（２１）が溝部（２５）に嵌り、該溝部と斜面（１８）の下端側との間に挟み込まれることでなされている。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一方向に動力を伝達し、反対方向に空転する一方向クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のものとして、たとえば特開平５−２９６２６５号公報に記載されている一方向クラッチがある。この一方向クラッチは内輪と内輪に嵌められた外輪とを備えている。外輪は内周面に円周方向に延びる凹部を備える。凹部の底面は内輪外周面に対面しかつ内輪外周面に向かって傾く斜面となっている。斜面の傾斜方向の端部となる斜面の下端と内輪外周面との距離は斜面の傾斜方向と反対方向の端部となる斜面の上端と内輪外周面との距離よりも小さい。ローラが凹部に挿入されていると共に、コイルばねによって斜面の下端に向かって押されている。
【０００３】
この一方向クラッチは、たとえば、内輪を駆動側、外輪を被駆動側として、内輪がある方向に回転されると、あるいは外輪が反対方向に回転されると、ローラが斜面の下端側と内輪外周面との間に押し込まれて、内外輪がかみ合い、動力が内輪から外輪に伝達され、また、内輪あるいは外輪が前記回転方向と反対方向に回転されると、ローラが斜面の上端に向かって移動し、内外輪が切り離され、外輪が空転するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなものでは、斜面と内輪外周面とのくさび効果によって内外輪のかみ合わせを行なっているため、内外輪のかみ合い位置が内輪円周上の任意の位置に存在する。
【０００５】
このため、たとえば、コンベア装置のような被駆動機器と電動機との間にこの一方向クラッチを配置し、被駆動機器を電動機の最大トルクで駆動しようとすると、電動機の最大回転トルクを発生する位相と一方向クラッチのかみ合い位置との位置合わせを必要とし、内外輪をかみ合わせるごとに、この調整作業を行なわなければならない。
【０００６】
本発明の目的は内外輪のかみ合い位置がつねに一定している一方向クラッチを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の一方向クラッチは、たがいに独立して回転可能に嵌められた内輪および外輪と、内輪外周面に対面しかつ内輪外周面に向かって傾く斜面をもつ外輪内周面上の凹部と、該凹部と内輪外周面との間に配置された転動体と、該転動体を内輪外周面に向かって付勢する弾性体とからなり、内輪が転動体に嵌る溝部を内輪外周面に備えることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２は、請求項１に記載の一方向クラッチにおいて、外輪が転動体を受け止める逃げ面を有していることを特徴としている。
【０００９】
【作用】
請求項１の一方向クラッチは、たがいに独立して回転可能に嵌められた内輪および外輪と、内輪外周面に対面しかつ内輪外周面に向かって傾く斜面をもつ外輪内周面上の凹部と、該凹部と内輪外周面との間に配置された転動体と、該転動体を内輪外周面に向かって付勢する弾性体とからなり、内輪が転動体に嵌る溝部を内輪外周面に備えているため、たとえば、転動体が内輪外周面の溝部にあるときに、内輪を時計方向に回転させると、弾性体の転動体に対する付勢力によって転動体は内輪の溝部と外輪の斜面との間に挟まれ、内輪と外輪とをかみ合わせる。また、外輪が内輪よりも速い速度で内輪と同じ方向に回転すると、転動体は内輪の溝から脱出し、内輪外周面の円周面を転走し、外輪の回転によって付与される遠心力で外輪の凹部に押し付けられ、内輪円周面との接触が断たれ、外輪が抵抗なく空転を行なうことができる。
【００１０】
請求項２の一方向クラッチは、外輪が転動体を受け止める逃げ面を有しているため、転動体が外輪から付与された遠心力によって外輪に押し付けられ、内輪外周面との非接触状態が安定的に維持される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して本発明による一方向クラッチのある実施の形態を説明する。
【００１２】
この一方向クラッチは、初期状態において、内外輪がかみ合っている。クラッチ自体は、図１および図２に示すように、中空リングの形態をなす内輪１１および外輪１２を備えている。
【００１３】
内輪１１は中心軸を一致させて外輪１２の貫通孔に嵌められている。内輪外周面１３と外輪内周面１４との間には微少隙間があって、内輪１１は外輪上にて，外輪１２は内輪上にて矢印ＬあるいはＬ’で示す方向にそれぞれ独立して回転することができる。内輪１１の貫通孔１５にはキー溝１６が設けられている。
【００１４】
外輪１２は内周面１４に凹部１７を有している。凹部１７は外輪１２の円周方向に沿って延びている。凹部１７における内輪１１の外周面１３と対面する底面は斜面１８となっており、内輪１１の内輪外周面１３に向かって傾斜している。斜面１８の下端、すなわち斜面１８の傾斜方向の下端と内輪外周面１３との間の距離は、斜面１８の上端、すなわち斜面１８の傾斜方向と反対方向の上端と内輪外周面１３との間の距離よりも小さい。斜面１８の上端には、円筒面からなる逃げ面１９が設けられている。
【００１５】
転動体２１は、ローラあるいはロールの形態をもつ、ソリッドな円筒形部材からなっている。逃げ面１９はこの転動体２１と中心を共有する円筒面となっている。
【００１６】
転動体２１は、中心軸を外輪１２のそれと平行に位置させて凹部１７に収容されていると共に、内輪１１の外周面１３にある溝部２５に嵌っている。溝部２５は、転動体２１の円筒面の一部が嵌る深さと幅とをもつ角形断面の長溝からなっており、長手方向を内輪１１の回転中心軸と平行に位置させて、内輪外周面１３に配置されている。転動体２１は、この溝部２５に嵌ると共に、溝部２５と斜面１８の下端側との間に挟み込まれている。
【００１７】
さらに、凹部１７における斜面１８の上端となる端部には、ねじ孔２２が設けられている。ねじ孔２２は、外輪１２の外周面から凹部２７の端部に向かって、外輪１２に設けられている。ねじ部材２３がねじ孔２２にねじ込まれている。弾性体２４がねじ部材２３と転動体２１との間に配置されている。弾性体２４は、たとえばコイルばねからなっており、ねじ部材２３をばね座としてねじ孔２２に挿入され、反対端が転動体２１に接触し、転動体２１を内輪１１の外周面１３あるいは斜面１８の下端に向かって付勢している。
【００１８】
これらの凹部１７、斜面１８、逃げ面１９、転動体２１、ねじ孔２２、ねじ部材２３および弾性体２４からなるセットはもう一組あり、これらのセットは内輪および外輪１２の回転中心軸に関して１８０°の角度間隔で内輪１１および外輪１２に設けられている。
【００１９】
この一方向クラッチは、たとえば、内輪１１が駆動側に、外輪１２が被駆動側に設定される。
【００２０】
初期状態において、転動体２１は図２および図３に示すように内輪１１の溝部２５に嵌り、弾性体２４からの付勢によって溝部２５の底面と外輪１２にある斜面１８の下端側との間に押し込まれ、内外輪１１，１２は、かみ合っている。
【００２１】
いま、内輪１１が電動機などによって矢印Ｌで示す方向に回転されると、内輪１１および外輪１２は一緒になって回転し、外輪１２に連結された被駆動機器が駆動される。
【００２２】
電動機が停止すると、内輪１１の回転数も低下する。しかし、外輪１２の回転速度は内輪１１のそれよりも大きいため、転動体２１が斜面１８の上端に向かって移動し、図４に示すように、外輪１２によって付与された遠心力で逃げ面１９に押し付けられる。そのあと外輪１２の回転が極低速状態になると、転動体２１に対する遠心力がゼロに近づき、弾性体２４が転動体２１を斜面１８の下端に向かって付勢するので、転動体２１は逃げ面１９から離れて、斜面１８の下端に向かって移動し、このときに転動体下部に移動してきた溝部２５に嵌り、図３に示すように溝部２５と斜面１８との間に挟み込まれ、内外輪１１，１２をかみ合わせる。
【００２３】
また、内輪１１が外輪１２とかみ合っているときに、外輪１２が被駆動側から内輪１１の回転速度よりも速い回転速度でもって矢印Ｌの方向に回転されると、転動体２１は斜面１８の上端に向かって移動し、外輪１２によって付与された遠心力で逃げ面１９に押し付けられる。そこで、外輪１２が内輪１１から切り離され、空転する。そして、外輪１２の回転速度が低下すると、転動体２１に対する遠心力がゼロに近づき、弾性体２４の付勢力により転動体２１は逃げ面１９から離れ、斜面１８の下端に向かって移動し、溝部２５に嵌り、溝部２５と斜面１８とによって挟み込まれ、内外輪１１，１２を再びかみ合わせる。弾性体２４がこのかみ合いを維持させる。
【００２４】
逆に、外輪１２が図３において矢印Ｌ’で示す方向に回転されると、外輪１２は内輪１１と一緒に回転する。しかし、外輪１２の回転が停止すると、内輪１２は矢印Ｌ’の方向に慣性によって回転するが、回転数がゼロに近ずくと、弾性体２４が転動体２１を付勢して、転動体２１が逃げ面１９から離れ、溝部２５に嵌り、溝部２５と斜面１８の下端側とに挟み込まれ、内外輪１１，１２をかみ合わせる。
【００２５】
図５はこのような一方向クラッチを備えるコンベア装置を示している。
【００２６】
このコンベア装置は、ワークＷを位置Ｘでチェーンコンベア３１に搬入し、ワークＷを位置Ｙまで搬送すると、これを位置Ｚまで高速搬送し、位置Ｚに到達すると搬送を停止し、チェーンコンベア３１から搬出するようになっている。チェーンコンベア３１へのワークＷの搬入およびこれからの搬出はたとえばロボットによってなされている。
【００２７】
チェーンコンベア３１は一対のシャフト３２，３３を備えている。各々のシャフト３２，３３は図示されていないフレーム上の軸受に保持されている。スプロケット車３４，３５がシャフト３２，３３の各々にかん合かつ固定されている。エンドレスのチェーン３６がこれらのスプロケット車３４，３５に巻き掛けられている。
【００２８】
シャフト３２にはスプロケット車５３と同軸にスプロケット車３７が取り付けられている。このスプロケット車３７はトルクリミッターを備えている。電動機３８は高速搬送のためのもので、トルクリミッターを介して回転軸をスプロケット車３７に連結されている。電動機３９は、起動のためのもので、回転軸にスプロケット車４１がかん合かつ固定されている。エンドレスのチェーン４２がこれらのスプロケット車３７，４１に巻き掛けられている。
【００２９】
本発明による一方向クラッチは、全体が参照符号４３で示されている。この一方向クラッチ４３は電動機３９の回転軸とスプロケット車４１との間に組み込まれている。電動機３９に対する取り付けは、たとえば図１および図２に示すように、電動機３９の回転軸４４を内輪１１の貫通孔１５に嵌め、回転軸４４のキー溝と内輪１１のキー溝１６とにキーを圧入するにで行なわれている。そして、スプロケット車４１は、図１に示すように、スプロケット車４１の片側面にある凹部を外輪１２に嵌め、ボルト４５によって締結することで一方向クラッチ４３に取り付けられている。このときに、本発明による一方向クラッチ４３は、初期位置において、転動体２１が溝部２５に嵌り、内外輪１１，１２のかみ合い位置が一定している、つまり、一方向クラッチ４３ごとに内外輪１１，１２のかみ合い位置が一定しているため、該かみ合い位置と電動機３９の最大回転トルク発生回転位置とを簡単に合わせることができる。
【００３０】
このコンベア装置において、ワークＷは前述のように位置Ｘにおいてチェーンコンベア３１のチェーン３６に搭載される。電動機３９が始動すると、一方向クラッチ４３の内輪１１は、図３に矢印Ｌで示す時計方向に回転される。チェーン４２が時計方向に回転して、ワークＷは位置Ｙに向かって搬送される。このときに、転動体２１は内輪１１の溝部２５と外輪１２の斜面１８の下端側とに挟み込まれ、内外輪１１，１２をかみ合わせているため、内外輪１１，１２は一緒に矢印Ｌで示す方向に回転し、電動機３９の最大回転トルクでチェーンコンベア３１を起動する。
【００３１】
内外輪１１，１２の回転数が特定値になると、たとえば　１５００ｒ．ｐ．ｍ．に到達すると、電動機３９が停止し、ワークＷは位置Ｙに搬送される。電動機３９の停止と同時に、電動機３８が作動する。チェーン４２が電動機３８によって高速回転され、ワークＷがチェーンコンベア３１によって位置Ｚまで高速搬送される。このときに、本発明による一方向クラッチ４３は、スプロケット車４１を空転させて、電動機３８の負荷とならないようにさせる。すなわち、一方向クラッチ４３は、電動機３９が停止すると、内輪１１の回転が停止するが、外輪１２が回転しているため、図４に関連して説明したように、凹部１７の逃げ面１９に向かって移動された転動体２１は外輪１２の遠心力によって逃げ面１９に押し付けられ、内外輪１１，１２がこれによって切り離され、スプロケット車４１が空転する。
【００３２】
ワークＷが位置Ｚに搬送され、ここに配置されたストップ（図示せず）によって止められると、電動機３８も停止する。これによって外輪１２の回転が極低速状態になり、転動体２１に対する遠心力もゼロに近づくため、転動体２１は逃げ面１９から離れ、溝部２５と斜面１８の下端側とに挟み込まれて、内外輪１１，１２をかみ合せると共に、弾性体２４がこのかみ合わせを維持する。
【００３３】
つぎのワークＷが位置Ｘにおいてチェーンコンベア３１に搭載されると、電動機３９が再び作動する。このときに、一方向クラッチ４３は内外輪１１，１２がかみ合っているため、内外輪１１，１２が一緒になって回転し、チェーンコンベア３１は電動機３９の最大回転トルクで起動される。
【００３４】
以上説明した実施の形態において、内外輪１１，１２のかみ合わせは内輪１１が矢印Ｌで示す方向に回転されたときになされているが、ねじ孔２２、ねじ部材２３，弾性体２４を左右逆に配置して、内輪１１が矢印Ｌ’で示す方向に回転されたときに、内外輪１１，１２がかみ合うように構成してもよい。
【００３５】
さらに、内輪１１と外輪１１とは初期状態においてかみ合っているが、必要に応じて、内輪１１がある角度回転したときに、転動体２１が溝部２５に嵌り、内外輪１１，１２をかみ合わせるようにして、外輪１２につながれる伝動手段のバックラッシュや遊びなどを吸収するようにしてもよい。
【００３６】
また、溝部２５、凹部１７、転動体２１、ねじ部材２３、弾性体２４からなるセットを二組備えているが、内外輪１１，１２の回転中心軸に関して等角度間隔に三組以上の前記セットを内輪１１と外輪１２とに組み込んで、内輪１１を矢印Ｌ’の方向に回転させ、各々の溝部２５に隣接するセットの転動体２１の各々が嵌ったら、内輪１１を逆転させて、内外輪１１，１２をかみ合わせ、以降これら順次にくり返すことによって、内外輪１１，１２のかみ合せが内輪１１の一回転中に三カ所以上で行なわれるようにしてもよい。この場合、溝部２５をひとつのみにすると共に、同様に内輪１１を回転させて、溝部２５が順次に転動体２１に嵌るようにしてもよい。
【００３７】
さらにまた溝部２５、凹部１７、転動体２１、ねじ部材２３および弾性体２４からなるセットを一組のみ内輪１１および外輪１２に組み込んで、内輪１１の一回転中に一カ所でのみ内外輪１１，１２のかみ合せが行なわれるようにしてもよい。
【００３８】
なお、転動体２１はローラあるいはロール状の部材からなっているが、必要に応じて、球などの他の形状をなす部材であってもよく、弾性体２４はコイルばね以外のものからなっていてもよく、そして、溝部２５は転動体２１に対応した断面形状となっていてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１の一方向クラッチは、たがいに独立して回転可能に嵌められた内輪および外輪と、内輪外周面に対面しかつ該内輪外周面に向かって傾く斜面をもつ外輪内周面上の凹部と、該凹部と内輪外周面との間に配置された転動体と、該転動体を内輪外周面に向かって付勢する弾性体とからなり、内輪が前記転動体に嵌る溝部を前記内輪外周面に備え、内輪がある方向に、あるいは外輪が反対方向に回転されると、転動体が内輪上の溝部に嵌り、内外輪をかみ合せるため、内外輪のかみ合い位置がつねに一定している。
【００４０】
このため、たとえば、初期状態において転動体が溝部によって嵌っていると、電動機によって駆動するときに、内外輪のかみ合い位置と電動機の最大回転トルク発生回転角度とを一致させるための調整作業が不要になり、被駆動機器に対する組み付け作業を能率よく行なうことができる。
【００４１】
また、請求項２の一方向クラッチは外輪が転動体を受け止める逃げ面を有し、内輪の回転が止り、転動体が溝部から離れたときに、転動体がまだ回転している外輪によって付与された遠心力によって逃げ面に押し付けられ、内輪外周面との非接触状態が安定的に維持されるため、内外輪の切り離しをより確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一方向クラッチのある実施の形態を示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。
【図３】図１に示す一方向クラッチのある作動状態を示す説明図である。
【図４】図４と異なる作動状態を示す説明図である。
【図５】図１に示す一方向クラッチを備えるコンベア装置の一例の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１１　内輪
１２　外輪
１３　内輪外周面
１４　外輪内周面
１７　凹部
１８　斜面
１９　逃げ面
２１　転動体
２４　弾性体
２５　溝部

Claims (2)

1. たがいに独立して回転可能に嵌められた内輪および外輪と、内輪外周面に対面しかつ該内輪外周面に向かって傾く斜面をもつ外輪内周面上の凹部と、該凹部と前記内輪外周面との間に配置された転動体と、該転動体を前記内輪外周面に向かって付勢する弾性体とからなり、前記内輪が前記転動体に嵌る溝部を前記内輪外周面に備えていること、を特徴としている一方向クラッチ。
2. 前記外輪が前記転動体を受け止める逃げ面を有している請求項１に記載の一方向クラッチ。

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