JP2004084783A

JP2004084783A - 回転方向変換装置

Info

Publication number: JP2004084783A
Application number: JP2002246253A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Takada; 高田　声一; Masaaki Honda; 本多　正明
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】入出力軸が同軸上に配され、回転伝達経路が単純でコンパクトな設計が可能な回転方向変換装置を提供することである。
【解決手段】入出力軸１、２を同軸上に配して、入力軸１の正回転を第１の一方向クラッチ１２でそのまま出力軸２に伝達するとともに、入出力軸１、２と同軸上に配された一対の対向傘歯車５、６と、これらの対向傘歯車５、６と直角に噛み合わされる中間傘歯車７とから成る回転伝達手段を設けて、入力軸１の逆回転を第２の一方向クラッチ１３で一方の対向傘歯車５に伝達し、この対向傘歯車５の逆回転を逆向きに伝達される他方の対向傘歯車６の正回転を第３の一方向クラッチ１４で出力軸２に伝達することにより、単純な回転伝達経路としたコンパクトな設計で、入力軸１の正逆両方向回転を出力軸２に一方向回転として出力できるようにした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力軸に入力される正逆両方向回転を一方向回転に変換して出力軸に出力する回転方向変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機等の駆動部には、入力軸に回転駆動源や往復駆動源から正逆両方向の回転が入力され、出力軸に一方向回転を出力することが要求されるものがある。このような駆動部では、駆動源から入力軸に付与される正逆両方向回転を出力として有効に活用するために、図１４に示すような回転方向変換装置を使用したものがある。
【０００３】
この回転方向変換装置は、正逆両方向回転が入力される入力軸５１に、正回転を伝達する一方向クラッチ５２ａを介した歯車５３ａと、逆回転を伝達する一方向クラッチ５２ｂを介した歯車５３ｂとを取り付け、正回転を伝達される歯車５３ａを、歯車５４を介して出力軸５５の歯車５６に噛み合わせるとともに、逆回転を伝達される歯車５３ｂを２つの歯車５７、５８を介して出力軸５５の歯車５６に噛み合わせたものである。なお、図１４の平面図では、歯車５３ａの正回転方向と、歯車５３ａの回転を伝達される歯車５４の回転方向を実線の矢印で示し、歯車５３ａの下に重なる歯車５３ｂの逆回転方向と、歯車５３ｂの回転を伝達される各歯車５７、５８の回転方向を点線の矢印で示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の回転方向変換装置は、多数の歯車を噛み合わせ、入出力軸を含むこれらの歯車の回転軸の配置に大きなスペースを必要とするので、複写機等の駆動部としてコンパクトに設計できない問題がある。また、入出力軸を同軸上に設計できないので、回転伝達経路が複雑なものとなり、ケーシングも多数の回転軸のボスを必要とするために複雑な形状のものとなる。
【０００５】
そこで、この発明の課題は、入出力軸が同軸上に配され、回転伝達経路が単純でコンパクトな設計が可能な回転方向変換装置を提供することである。
【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、入力軸と出力軸を有し、入力軸に入力される正逆両方向回転を一方向回転に変換して出力軸に出力する回転方向変換装置において、前記入力軸の回転を同軸上に配された出力軸に出力し、この出力軸と前記入力軸の回転速度が同一速度となるようにした構成を採用した。
【０００７】
すなわち、入出力軸を同軸上に配して、出力軸の回転速度を入力軸と同一速度とすることにより、単純な回転伝達経路としたコンパクトな設計で、入力軸の正逆両方向回転を出力軸に一方向回転として出力できるようにした。
【０００８】
この回転方向変換装置は、前記入出力軸と同軸上に配された一対の対向伝達部材と、これらの対向伝達部材間に回転を逆向きに伝達する中間伝達部材とから成る回転伝達手段を設け、前記入力軸の正回転を前記出力軸に伝達する第１の一方向伝達機構と、前記入力軸の逆回転を前記一方の対向伝達部材に伝達する第２の一方向伝達機構と、この一方の対向伝達部材の逆回転を逆向きに伝達される他方の対向伝達部材の正回転を前記出力軸に伝達する第３の一方向伝達機構とを設けたものとすることができる。
【０００９】
前記入出力軸の軸心を固定するボスを両端部に形成され、前記一対の対向伝達部材と中間伝達部材を収納するケーシングを設け、このケーシングの両端部のボスに、前記出力軸を渡し掛けることにより、出力軸の軸剛性を高めることができる。
【００１０】
前記回転伝達手段の各伝達部材としては、傘歯車を用いることができる。
【００１１】
前記第１乃至第３の一方向伝達機構としては、一方向クラッチまたはラチェット機構を用いることができる。
【００１２】
前記第１乃至第３の一方向伝達機構にラチェット機構を用いる場合は、各ラチェット機構のラチェットホイールに係合するラチェット爪を、環状に配置された可撓性を有する複数の円弧片に、前記ラチェットホイールと対向させて内向きまたは外向きに設け、これらの内向きまたは外向きのラチェット爪が設けられた複数の円弧片の背面側を支えるＣ型リングばねを組み込むことにより、可撓性を有する各円弧片のへたりを防止し、ラチェット機構を長期間安定して作動させることができる。
【００１３】
前記可撓性を有する複数の円弧片は、可撓性材料で形成された筒状部に軸方向と周方向で分断線を入れて形成したものとすることができる。
【００１４】
【実施の形態】
以下、図１乃至図１３に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１乃至図５は、第１の実施形態を示す。この回転方向変換装置は、図１および図２に示すように、入力軸１と出力軸２とが同軸上に配されて、周方向で２分割された筒状ケーシング３ａ、３ｂの両端部のボス４ａ、４ｂに軸心を固定されるとともに、出力軸２に外嵌された一対の対向傘歯車５、６と、これらの対向傘歯車５、６と直角に噛み合わされた中間傘歯車７とから成る回転伝達手段がケーシング３ａ、３ｂに収納されて、中間傘歯車７がケーシング３ａに形成されたボス８に軸心を固定されている。
【００１５】
前記２分割されたケーシング３ａ、３ｂは合成樹脂で形成され、ケーシング３ａ側に設けられた一対の可撓性爪片９が、ケーシング３ｂ側に設けられた凹段差部１０に係合され、両者がスナップ結合で合体されている。
【００１６】
前記入力軸１の端部には、ボス４ａに内嵌され出力軸２の先端部に外嵌される小径の筒状部１１ａと、第１および第２の一方向クラッチ１２、１３が収納される大径の筒状部１１ｂとが２段に設けられている。第１の一方向クラッチ１２は筒状部１１ｂと出力軸２間で回転を伝達し、第２の一方向クラッチ１３は筒状部１１ｂと対向傘歯車５の軸部５ａ間で回転を伝達する。また、対向傘歯車６の基端側には、第３の一方向クラッチ１４が収納される筒状部６ａが設けられ、第３の一方向クラッチ１４が筒状部６ａと出力軸２間で回転を伝達するようになっている。出力軸２は、ボス４ａに内嵌された入力軸１の筒状部１１ａとボス４ｂ間に渡し掛けられ、止め輪１５で抜け止めされている。
【００１７】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、一方向伝達機構である第１乃至第３の一方向クラッチ１２、１３、１４は、いずれも外輪１６の内周面に複数の傾斜カム面１７を設け、各カム面１７が設けられた周方向位置に係合子としてのころ１８を配し、各ころ１８をカム面１７でロックされる方向にばね１９で押圧したものである。第１および第３の一方向クラッチ１２、１４は、外輪１６が正回転（左回転）したときに、各ころ１８がカム面１７でロックされる方向に押圧され、第２の一方向クラッチ１３は、これらとは逆に、外輪１６が逆回転（右回転）したときに、各ころ１８がカム面１７でロックされる方向に押圧されている。
【００１８】
したがって、第１および第３の一方向クラッチ１２、１４は、それぞれ入力軸１の筒状部１１ｂまたは対向傘歯車６の筒状部６ａが正回転したときに、これらの正回転を出力軸２に伝達し、第２の一方向クラッチ１３は、入力軸１の筒状部１１ｂが逆回転したときに、この逆回転を対向傘歯車５の軸５ａに伝達する。
【００１９】
すなわち、この回転方向変換装置は、入力軸１が正回転したときは、第１の一方向クラッチ１２を介して出力軸２に正回転を出力し、入力軸１が逆回転したときは、第２の一方向クラッチ１３、対向傘歯車５、中間傘歯車７、対向傘歯車６および第３の一方向クラッチ１４を介して出力軸２に正回転を出力する。
【００２０】
図４は、上述した回転方向変換装置の入力軸１に、回転駆動源であるモータ２０を接続した例を示す。ケーシング３ａ、３ｂはフレーム２１に固定され、出力軸２には被駆動部材（図示省略）を駆動する歯車２２が取り付けられている。この例では、モータ２０の正逆両方向の回転を出力軸２に正回転として出力することができる。
【００２１】
図５は、上記回転方向変換装置の入力軸１に、往復駆動源であるソレノイド２３により揺動されるレバー２４を取り付けた例を示す。この例では、ソレノイド２３の往復動を出力軸２に正回転として出力することができる。
【００２２】
上述した第１の実施形態では、一方向伝達機構である一方向クラッチとして、ころを係合子とするものを用いたが、スプラグ等を係合子とする他のタイプの一方向クラッチを用いることもできる。
【００２３】
図６乃至図１２は、第２の実施形態を示す。この回転方向変換装置は基本的な構成は第１の実施形態のものと同じであり、図６に示すように、一方向伝達機構として第１乃至第３のラチェット機構２５、２６、２７が用いられている点が異なる。また、この実施形態では、ケーシング３ａ、３ｂの他に、入出力軸１、２および各傘歯車５、６、７も可撓性材料である合成樹脂で形成されている。
【００２４】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、入力軸１の小径の筒状部１１ａには、軸方向で２箇所の分断線２８ａと周方向で３箇所の分断線２８ｂが入れられて、３つの可撓性円弧片２９が形成されており、各円弧片２９の先端部に第１のラチェット機構２５を構成する内向きのラチェット爪２５ａが形成されている。また、入力軸１の大径の筒状部１１ｂは、傘歯車５の基端側に設けられた筒状部５ｂに内挿され、この筒状部１１ｂにも軸方向で１箇所の分断線３０ａと周方向で３箇所の分断線３０ｂとで３つの可撓性円弧片３１が形成されて、各円弧片３１の先端部に第２のラチェット機構２６を構成する外向きのラチェット爪２６ａが設けられている。
【００２５】
図８に示すように、出力軸２の外周には、それぞれ第１および第３のラチェット機構２５、２７を構成するラチェット歯２５ｂ、２７ｂが軸方向の２箇所で一体に形成されている。
【００２６】
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、前記傘歯車５の筒状部５ｂの内周には、第２のラチェット機構２６を構成するラチェット歯２６ｂが形成されている。また、傘歯車６の軸部を形成する筒状部６ｂには、軸方向で１箇所の分断線３２ａと周方向で３箇所の分断線３２ｂとで３つの可撓性円弧片３３が形成され、各円弧片３３の先端部に第３のラチェット機構２７を構成する内向きのラチェット爪２７ａが設けられている。
【００２７】
以下に、第１乃至第３のラチェット機構２５、２６、２７の作用を説明する。
まず、入力軸１が正回転（左回転）すると、図１０（ａ）に示すように、第１のラチェット機構２５を構成する筒状部１１ａに形成された各円弧片２９のラチェット爪２５ａと出力軸２のラチェット歯２５ｂとが噛み合い、出力軸２に正回転が伝達される。入力軸１が逆回転（右回転）したときは、図１０（ｂ）に示すように、各円弧片２９のラチェット爪２５ａが外周側に逃げ、回転は伝達されない。
【００２８】
つぎに、入力軸１が逆回転（右回転）すると、図１１（ａ）に示すように、第２のラチェット機構２６を構成する筒状部１１ｂに形成された各円弧片３１のラチェット爪２６ａと、傘歯車５の筒状部５ｂに形成されたラチェット歯２６ｂが噛み合い、傘歯車５に逆回転が伝達される。傘歯車５の逆回転は、傘歯車７を介して傘歯車６に正回転として伝達される。傘歯車６が正回転（左回転）すると、図１２（ａ）に示すように、第３のラチェット機構２７を構成する筒状部６ｂに形成された各円弧片３３のラチェット爪２７ａと出力軸２のラチェット歯２７ｂとが噛み合い、出力軸２に正回転が伝達される。
【００２９】
なお、入力軸１が正回転（左回転）したときは、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）に示すように、第２および第３のラチェット機構２６、２７を構成する各円弧片３１、３３のラチェット爪２６ａ、２７ａは、それぞれ内周側と外周側とに逃げ、回転を伝達しない。
【００３０】
すなわち、この回転方向変換装置は、入力軸１が正回転したときは、第１のラチェット機構２５を介して出力軸２に正回転を出力し、入力軸１が逆回転したときは、第２のラチェット機構２６、対向傘歯車５、中間傘歯車７、対向傘歯車６および第３のラチェット機構２７を介して出力軸２に正回転を出力する。
【００３１】
図１３（ａ）は、第２の実施形態の変形例を示す。この変形例は、第１乃至第３のラチェット機構２５、２６、２７を構成する内向きまたは外向きの各ラチェット爪２５ａ、２６ａ、２７ａが設けられた複数の円弧片２９、３１、３３の背面側に、図１３（ｂ）に示すような、Ｃ型リングばね３４を組み込んだものである。この変形例では、内周側または外周側に逃げる各円弧片２９、３１、３３が背面側をリングばね３４で支えられるので、各ラチェット機構２５、２６、２７を長期間安定して作動させることができる。
【００３２】
上述した第２の実施形態では、ラチェット機構を構成するラチェット爪を、入力軸や傘歯車に設けた筒状部に、軸方向と周方向で分断線を入れて形成した複数の円弧片に設けたが、ラチェット爪はラチェットホイールに一方向で係合するものであればよく、実施形態のものに限定されることはない。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、この発明の回転方向変換装置は、入出力軸を同軸上に配して、出力軸の回転速度を入力軸と同一速度とするようにしたので、単純な回転伝達経路としたコンパクトな設計で、入力軸の正逆両方向回転を出力軸に一方向回転として出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の回転方向変換装置を示す縦断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図
【図３】ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図１のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線、ＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線に沿った断面図
【図４】図１の回転方向変換装置の入力軸にモータを接続した状態を示す縦断面図
【図５】図１の回転方向変換装置の入力軸にソレノイドを接続した状態を示す外観斜視図
【図６】第２の実施形態の回転方向変換装置を示す縦断面図
【図７】ａは図６の入力軸を示す外観斜視図、ｂはａの先端筒状部を除いた外観斜視図
【図８】図６の出力軸を示す外観斜視図
【図９】ａ、ｂは、それぞれ図６の対向傘歯車を示す外観斜視図
【図１０】ａ、ｂは、それぞれ図６の第１のラチェット機構の作用を説明する断面図
【図１１】ａ、ｂは、それぞれ図６の第２のラチェット機構の作用を説明する断面図
【図１２】ａ、ｂは、それぞれ図６の第３のラチェット機構の作用を説明する断面図
【図１３】ａは図６の変形例を示す縦断面図、ｂはａのリングばねを示す外観斜視図
【図１４】従来の回転方向変換装置を示す平面図
【符号の説明】
１　入力軸
２　出力軸
３ａ、３ｂ　ケーシング
４ａ、４ｂ　ボス
５、６、７　傘歯車
５ａ　軸部
５ｂ、６ａ、６ｂ　筒状部
８　ボス
９　爪片
１０　凹段差部
１１ａ、１１ｂ　筒状部
１２、１３、１４　一方向クラッチ
１５　止め輪
１６　外輪
１７　カム面
１８　ころ
１９　ばね
２０　モータ
２１　フレーム
２２　歯車
２３　ソレノイド
２４　レバー
２５、２６、２７　ラチェット機構
２５ａ、２６ａ、２７ａ　ラチェット爪
２５ｂ、２６ｂ、２７ｂ　ラチェット歯
２８ａ、２８ｂ　分断線
２９　円弧片
３０ａ、３０ｂ　分断線
３１　円弧片
３２ａ、３２ｂ　分断線
３３　円弧片
３４　リングばね

Claims

入力軸と出力軸を有し、入力軸に入力される正逆両方向回転を一方向回転に変換して出力軸に出力する回転方向変換装置において、前記入力軸の回転を同軸上に配された出力軸に出力し、この出力軸の回転速度が前記入力軸と同一速度になるようにしたことを特徴とする回転方向変換装置。
前記入出力軸と同軸上に配された一対の対向伝達部材と、これらの対向伝達部材間に回転を逆向きに伝達する中間伝達部材とから成る回転伝達手段を設け、前記入力軸の正回転を前記出力軸に伝達する第１の一方向伝達機構と、前記入力軸の逆回転を前記一方の対向伝達部材に伝達する第２の一方向伝達機構と、この一方の対向伝達部材の逆回転を逆向きに伝達される他方の対向伝達部材の正回転を前記出力軸に伝達する第３の一方向伝達機構とを設けた請求項１に記載の回転方向変換装置。
前記入出力軸の軸心を固定するボスを両端部に形成され、前記一対の対向伝達部材と中間伝達部材を収納するケーシングを設け、このケーシングの両端部のボスに、前記出力軸を渡し掛けるようにした請求項２に記載の回転方向変換装置。
前記回転伝達手段の各伝達部材を傘歯車とした請求項２または３に記載の回転方向変換装置。
前記第１乃至第３の一方向伝達機構を一方向クラッチとした請求項２乃至４のいずれかに記載の回転方向変換装置。
前記第１乃至第３の一方向伝達機構をラチェット機構とした請求項２乃至４のいずれかに記載の回転方向変換装置。
前記各ラチェット機構のラチェットホイールに係合するラチェット爪を、環状に配置された可撓性を有する複数の円弧片に、前記ラチェットホイールと対向させて内向きまたは外向きに設け、これらの内向きまたは外向きのラチェット爪が設けられた複数の円弧片の背面側を支えるＣ型リングばねを組み込んだ請求項６に記載の回転方向変換装置。
前記可撓性を有する複数の円弧片を、可撓性材料で形成された筒状部に軸方向と周方向で分断線を入れて形成した請求項７に記載の回転方向変換装置。