JP2004176847A - 動力伝達機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】作動効率や操作性などを改善可能にしたり、用途に応じた展開も容易な動力伝達機構を実現する。
【解決手段】周囲壁21bに外歯23を形成している第1ギア20及び周囲壁に外歯27を形成している第2ギアなどを有して、第1ギア20を第2ギア25に対し一方向へ回転するときには非作動連結にし、第1ギア2を第2ギア25に対し他方向へ回転するときには作動連結する一方向クラッチであるギア組立体を構成する。動力伝達機構1は、ギア組立体2が対に用いられていると共に回転自在に支持されたアイドルギア3を有し、両ギア組立体2A,2Bの各第1ギア20の外歯23同士を噛み合わし、かつ、両ギア組立体2A,2Bの各第2ギア25の外歯27をアイドルギア3にそれぞれ噛み合わせている。用途は入力軸側と出力軸側との間に介在され、入力軸側の正・逆転により出力軸側を常に同方向へ回転可能にする場合に好適となる。
【選択図】 図3
【解決手段】周囲壁21bに外歯23を形成している第1ギア20及び周囲壁に外歯27を形成している第2ギアなどを有して、第1ギア20を第2ギア25に対し一方向へ回転するときには非作動連結にし、第1ギア2を第2ギア25に対し他方向へ回転するときには作動連結する一方向クラッチであるギア組立体を構成する。動力伝達機構1は、ギア組立体2が対に用いられていると共に回転自在に支持されたアイドルギア3を有し、両ギア組立体2A,2Bの各第1ギア20の外歯23同士を噛み合わし、かつ、両ギア組立体2A,2Bの各第2ギア25の外歯27をアイドルギア3にそれぞれ噛み合わせている。用途は入力軸側と出力軸側との間に介在され、入力軸側の正・逆転により出力軸側を常に同方向へ回転可能にする場合に好適となる。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、入力軸側を正・逆転の何れの方向に回転しても、出力軸側を常に同方向へ回転可能にするときに好適な動力伝達機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
駆動機器類には、例えば、手動式の鉛筆削りや各種ボール盤などのように、刃側の駆動ユニットがハンドルの一方向(正転)回転操作により正常に作動するが、逆方向(逆転)回転操作により空転又は非作動状態となるものがある。機構的には、ハンドルの回転力が一方向クラッチを介し駆動ユニットに伝達されたり空転されることもある。ところで、前記した駆動機器類は、操作性の観点から、ハンドル(入力軸側)を正・逆転、つまりハンドルの回転方向に関わらず、駆動ユニット(出力軸側)を常に同方向へ回転できれば作動効率を向上できることになる。しかし、従来の動力伝達機構には、そのような力伝達を可能にするものがなく、少なくとも簡易かつ小型化できる先行技術文献はなかった。
【0003】
なお、図8は、本出願人が工夫した上記一方向クラッチの従来例(特開平10−331941号)である。このクラッチ構造は、同(a)のごとくアウタ部材50、インナ部材55、遊星歯車60からなる。アウタ部材50は、周囲壁に連続した外歯51及び内歯52を有したギアである。インナ部材55は、アウタ部材50の内側に回転自在に組み付けられる保持部56を形成している。該保持部56は、同心円上に設けられて内歯52に対向する側をそれぞれ開口している複数の凹部57及び該凹部57の内面に設けられた複数の突起58を有している。遊星歯車60は、内歯52に噛合した状態で凹部57に緩く収容されている。そして、このクラッチでは、アウタ部材50に対しインナ部材55が一方向へ回転するときには、同(b)のごとく該回転に伴って遊星歯車60が凹部57内で自由に回転可能(アウタ部材50に対し空転)であり、アウタ部材50に対しインナ部材55が他方向へ回転するときには、同(c)のごとく該回転に伴って回転しようとする遊星歯車60の歯の一部が突起58と係合してアウタ部材50と一体的に回転可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の動力伝達機構には、少なくとも簡易かつ小型化されて、入力軸側を正・逆転の何れの方向に回転しても、該回転方向に関わらず、出力軸側を常に同方向へ回転可能にするものがない。このため、駆動機器類としては、手動式の形態では上記したハンドルの作動効率や操作性などを向上できず、又、自動式の形態ではモータの正逆切換回数を必要以上に多くしなくてはならないこともある。
【0005】
本発明は、以上のような背景から開発されたもので、作動効率や操作性などを改善したり向上できるようにし、又、簡易かつ小型化し易く用途に応じた展開も容易な動力伝達機構を実現することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の動力伝達機構は、図1〜図6の例で特定すると、入力軸6側と出力軸7側との間に介在され、入力軸6側の異方向である正・逆転により出力軸7側を常に同方向へ回転可能にする場合に用いられて、周囲壁21bに連続した外歯23を形成している第1ギア20及び周囲壁に連続した外歯29を形成している第2ギア25などを有して、前記第1ギア20を第2ギア25に対し一方向へ回転するときには非作動連結にし、前記第1ギア20を第2ギア25に対し他方向へ回転するときには作動連結する一方向クラッチであるギア組立体2を構成し、前記ギア組立体2(2A,2B)が対に用いられていると共に回転自在に支持されたアイドルギア3を有しており、前記両ギア組立体2A,2Bの各第1ギア20の外歯23同士を噛み合わし、かつ、前記両ギア組立体2A,2Bの各第2ギア25の外歯29を前記アイドルギア3にそれぞれ噛み合わせていることを特徴としている。
【0007】
以上の動力伝達機構1は、図2(a)、図3、図4(a)の例において、右側ギア組立体2Aの第1ギア20を入力軸側、左側ギア組立体2Bの第2ギア25を出力軸側に設定すると、入力軸側が時計回りに回転(以下、正転と略称)するときと、逆時計回りに回転(以下、逆転と略称)するときの何れでも、出力軸側が常に同方向へ回転可能にするものである。この作動は、両ギア組立体2A,2Bが第1ギア20の正転20aのときに第2ギア25と作動連結し、第1ギア20の逆転20bのときに第2ギア25と非作動連結(第1ギアが第2ギアに対し空転)になる態様を想定すると、右側ギア組立体2Aの入力軸側(第1ギア)が逆転20bのときは、左側ギア組立体2Bの第1ギア20が正転20a、左側ギア組立体2Bの第2ギア25が正転25a、アイドルギア3が逆転30b、右側ギア組立体2Aの第2ギア25が正転25aとなる。また、右側ギア組立体2Aの入力軸側(第1ギア)が正転20aのときは、右側ギア組立体2Aの第2ギア25が正転25a、アイドルギア3が逆転30b、左側ギア組立体2Bの第2ギア25が正転25a、左側ギア組立体の第1ギア20が正転20aとなる。従って、該動力伝達機構1では、出力軸側が左側ギア組立体2Bの第2ギア25に設定されると、該第2ギア25が右側ギア組立体2Aの入力軸側である第1ギア20の回転方向に関係なく、何れの場合にも正転25aとなる。これは右側ギア組立体2Aの第2ギア25を出力軸側に設定しても同じ。本発明は、以上のごとく動力伝達機構1として、ギア組立体2(図8に例示されるような一方向クラッチを構成するギア組立体)を応用して、出力軸側が入力軸側の正・逆転に関わらず、常に同方向へ回転可能にしたもので、ギア同士の噛み合いによって実現することにより、簡易かつ小型化でき、高速回転にも対応できる等の利点を具備できる。
【0008】
請求項2は、ギア組立体2の一例を形態例のものに特定したものである。このギア組立体2は、周囲壁21bに連続した外歯23及び内歯24を形成している第1ギア20と、前記第1ギア20に回転自在に組み付けられて、前記内歯24に対向する側を開口した凹部27aを有した保持部26及び該保持部26より突出され周囲壁に連続した外歯29を形成している第2ギア25と、前記第1ギア20の内歯24に噛み合うよう前記凹部27aに配置されて、前記第1ギア20を第2ギア25に対し一方向へ回転するときには該凹部内で自転して両ギア20,25間を非作動連結にし、前記第1ギア20を第2ギア25に対し他方向へ回転するときには前記凹部内で自転不能となって両ギア20,25間を作動連結にする遊星歯車5とからなる構成である。この場合は、遊星歯車5を介することにより小型化し易くなる。但し、本発明のギア組立体2は、これ以外のよく知られた一方向クラッチであってもよい。その具体例としては、発行所:技報道出版−1983年9月10日 1版18刷発行の「メカニズム」の第130頁に記載の「かみあいクラッチ」や「コイルつかみ摩擦クラッチ」、第134頁に記載の「自由回転クラッチ」などの一方向クラッチを利用できる。
請求項3は、両ギア組立体及びアイドルギアがハウジングに内蔵されている点を特定したものである。これは、発明の動力伝達機構がユニット化されることにより取扱性及び適用駆動機器類側への組み付け性等を良好にできる。但し、本発明は、両ギア組立体及びアイドルギアを適用駆動機器類側に設けられた軸受部等に直に組み付けてもよく、ハウジングを省略することも可能である。これに対し、請求項4は出力軸側を上記した左側ギア組立体の第2ギア側にした態様を、請求項5は出力軸側を右側ギア組立体の第2ギア側にした態様を特定したものである。
【0009】
なお、以上の発明において、第1ギアの外歯(及び内歯)は、円筒形の周囲壁内外面に連続して外歯車形や内歯車形として形成され、外内歯車と同じ意味で使用している。第2ギアの外歯は、円筒形又は円軸形の周囲壁外面に連続して外歯車形として形成され、外歯車と同じ意味で使用している。また、入力軸側は、上記の例において、右側ギア組立体の第1ギアに回転力を入力する部分や箇所を指しており、前記第1ギアに入力軸を介して第1ギアを回転する態様、前記第1ギアの外歯に別途歯車を介して第1ギアを回転する態様を含む。出力軸側は、上記の例において、左側ギア組立体の第2ギアや右側ギア組立体の第2ギアから回転力を駆動機器類側へ出力する部分や箇所を指しており、前記第2ギアに出力軸を介して駆動機器類側へ出力する態様、前記第2ギアの外歯に別途歯車を介して回転力を駆動機器類側へ出力する態様を含む。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。図1は動力伝達機構を模式化した概略外観図、図2(a)と(b)は同機構をハウジングを断面して示す構成図である。図3(a)は同機構を上から見て一部破断した要部構成図、図3(b)と(c)は遊星歯車の作動を示す要部拡大図、図4(a)と(b)は同機構をアイドルギア側から見た模式作動図である。図5は同機構のギア組立体を構成している第1ギアの細部構成図であり、同(a)は(b)のA−A線に沿った断面図、(b)は下面図である。図6は同機構のギア組立体を構成している第2ギアの細部構成図であり、同(a)は上面図、同(b)は(a)のB−B線に沿った断面図である。以下、全体の概要、ギア組立体2及びアイドルギア3等の構成部材、組立例及びその作動を述べた後、用途例について言及する。
【0011】
(概要)発明の動力伝達機構1は、2個のギア組立体2及びアイドルギア3を組として構成されている。各ギア組立体2(2A,2B)は、ギア構成の一方向クラッチとして使用可能なものである。通常は、ギア組立体2A,2B及びアイドルギア3がハウジング4に内蔵されてユニット状態で提供されて、例えば、図7の例のごとく手動式の鉛筆削り40等において、ハンドル44と、本体41側に装着される駆動ユニットの軸(出力軸)45との間に介在される。そして、作動的には、ハンドル44が正転及び逆転操作の何れによっても、駆動ユニット側の軸45を常に同方向へ回転可能にする点にある。
【0012】
(構成部材)形態例のギア組立体2は、第1ギア20と、第2ギア25と、複数の遊星歯車5とからなる。両ギア組立体2A,2Bとしてはギア比等が実質的に同じものである。材質は、第1ギア20、第2ギア25、各遊星歯車5共に樹脂成形品であるが、金属製でも差し支えない。このうち、第1ギア20は、図5のごとく端面壁21a及び周囲壁21bで区画された略キャップ形の本体21と、本体21の内面に突設された筒状ボス部22と、周囲壁21bに連続して形成された外歯23及び内歯24とを有している。本体21は、端面壁21aがボス部22の内径に連通した孔付きであり、又、周囲壁21bが下端面にあって略等間隔に複数の取付用突片21cを突設している。各突片21cは、図5(a)の拡大図のごとく先端に爪21dを有している。
【0013】
第2ギア25は、本体21内に配置される大きさで円板状の保持部26と、保持部26の上面に突出されて複数箇所に(形態例では3つの)凹部27aを形成している縦リブ27と、保持部26の下面に突設された筒状ボス部28と、ボス部28に連続して形成された外歯29とを有している。保持部26は、ボス部28の内径に連通した孔付きであり、又、外周囲の下側を段差26aに形成している。縦リブ27は、遊星歯車3の厚さより若干高いリブであり、軸中心から同心円上のリブ部分に凹部27aを一体に形成している。各凹部27aは、外側に開口した状態で、等間隔に設けられている。各凹部27aにおいて、凹部内の大きさは図3(b)のごとく遊星歯車5を内部に収容したときに、遊星歯車5が若干の遊びを持って回転自在に配置されること、凹部対向壁は一方(時計回りの方向に位置する壁)が他方(逆時計回りの方向に位置する壁)よりも短いこと、前記対向壁のうち相対的に短い一方壁は凹部中間壁に対し略直角又は鋭角となっていること、前記対向壁のうち相対的に長い他方壁は凹部中間壁に対し円弧又は鈍角となっていること等を特徴としている。なお、凹部27aは図8の突起58付きの凹部形状でもよい。遊星歯車5の歯は第1ギア20の内歯24と噛み合うピッチである。ボス部28は、上から下近くまでが径大孔であり、該径大孔に第1ギア20のボス部22を回転自在に挿入可能となっている。ボス部28の下側は径小孔となっている。外歯29の歯はアイドルギア3と噛み合うピッチである。
【0014】
(ギア組立体)以上の第1ギア20と第2ギア25とは、保持部26の各凹部27aにそれぞれ遊星歯車5を収容した状態から、連結されることによりギア組立体2として組み立てられる。即ち、組立操作では、例えば、第1ギア20のボス部22を第2ギア25のボス部28の孔に挿入した後、第1ギア20を第2ギア25の保持部26側に押圧操作する。すると、両ギア20,25は、保持部26の外周が各突片21cを弾性揺動しかつ爪21dにより抜け止めされて分離不能となる。そして、ギア組立体2(2A,2B)は遊星歯車5が第1ギア20の内歯24に噛み合っている。遊星歯車5は、第1ギア20を相対的に一方向へ回転(形態例では図3ごとく第1ギア20を逆時計回りである逆転20b)するときには凹部27a内で自転して両ギア20,25間を非作動連結にし、又、第1ギア20を相対的に他方向へ回転(形態例では第1ギア20を時計回りである正転20a)するときには凹部27a内で自転不能となって両ギア20,25間を作動連結にする。作動連結時には、図3(c)のごとく遊星歯車5の対応する歯が凹部27aの相対的に低くなった対向壁の角に当接している。以上のギア組立体2は、図8に挙げたものと同様な一方向クラッチを構成している。このため、凹部27a及び遊星歯車5としては図8の構成に変更しても差し支えない。
【0015】
(動力伝達機構)図1及び図2の動力伝達機構1は、以上のギア組立体2A,2Bと、アイドルギア3とが連携された状態でハウジング4に内蔵されている。即ち、ハウジング4内では、両ギア組立体2A,2Bが各第1ギア20の外歯23同士を噛み合わされ、かつ、各第2ギア25の外歯27を回転自在に支持されているアイドルギア3にそれぞれ噛み合わされている。ここで、ハウジング4は樹脂製等であり、入出力用軸孔やギア枢支軸を有している。図2(a)及び図4(a)の例は、出力軸7をギア組立体2Bの第2ギア25に設定した例であり、ハウジング4にはギア組立体2Aの第1ギア20に結合される入力軸6を通す孔4aと、ギア組立体2Bの第2ギア25に結合される出力軸7を通す孔4bと、ギア組立体2Aの第2ギア20を枢支する軸8aと、ギア組立体2Bの第1ギア20を枢支する軸8bと、アイドルギア3を枢支する軸8cとが設けられている。図2(b)及び図4(b)の例は、出力軸7Aをギア組立体2Aの第2ギア25に設定した例であり、ハウジング4には前記した孔4aと、出力軸7Aを通す孔4cと、前記した軸8b及び軸8cと、ギア組立体2Bの第2ギア25を枢支する軸8aとが設けられている。なお、出力軸6はギア組立体2Aの第1ギア20のボス部22の孔に固定され、出力軸7はギア組立体2Bの第2ギア25のボス部28の孔に固定され、出力軸7Aはギア組立体2Aの第2ギア25のボス部28の孔(下側の孔部分)に固定される。この固定構造としては、圧入以外にも、例えば、キー付き軸及びキー孔の係合構造や螺合構造などが採用される。
【0016】
(作動)以上の動力伝達機構1は、図2(a)、図3、図4(a)の例において、右側ギア組立体2Aの第1ギア20を入力軸側、左側ギア組立体2Bの第2ギア25を出力軸側に設定すると、入力軸側(6,20)が正転のときと、逆転のときの何れであっても、出力軸側(7,25)が常に同方向へ回転可能にする。これは、両ギア組立体2A,2Bが第1ギア20の正転20aのときに第2ギア25と作動連結(図3(c)を参照)、第1ギア20の逆転20bのときに第2ギア25と非作動連結(第1ギアが第2ギアに対し空転する意味、図3(b)を参照)になる場合を想定すると、次のような力伝達となるからである。即ち、右側ギア組立体2Aの入力軸側(第1ギア)が逆転20bのときは(同ギア組立体の第2ギア25に対し空転状態)、左側ギア組立体2Bの第1ギア20が正転20aとなり、左側ギア組立体2Bの第2ギア25が正転25aとなり、アイドルギア3が逆転30bとなり、右側ギア組立体2Aの第2ギア25が正転25aとなって力が伝達される。また、右側ギア組立体2Aの入力軸側(第1ギア)が正転20aのときは(同ギア組立体の第2ギア25と作動連結状態)、右側ギア組立体2Aの第2ギア25が正転25aとなり、アイドルギア3が逆転30bとなり、左側ギア組立体2Bの第2ギア25が正転25aとなり、左側ギア組立体の第1ギア20が正転20aとなって力が伝達される。この結果、以上の動力伝達機構1では、出力軸側が左側ギア組立体2Bの第2ギア25に設定されると、該第2ギア25が右側ギア組立体2Aの入力軸側である第1ギア20の回転方向(正転20a、逆転20b)に関係なく、何れの場合にも正転25aとなる。これは、図2(b)及び図4(b)の例のごとく、出力軸側が右側ギア組立体2Aの第2ギア25に設定されても、該第2ギア25が右側ギア組立体2Aの入力軸側である第1ギア20の回転方向(正転20a、逆転20b)に関係なく、何れの場合にも正転25aとなる。
【0017】
(用途例)図7は上記動力伝達機構1の用途例を示し、同(a)はハンドルと関係する箇所を分解した鉛筆削りの概略図、同(b)は適用された動力伝達機構を示す縦断面図である。この説明では、図1〜図6の構成と作動的に同じ部材及び部位に同一符号を付して重複した記載を省く。即ち、同図の鉛筆削り40は、鉛筆の芯を削る駆動ユニット及び屑受けを内設している本体41と、鉛筆を本体41内に挿入した状態で保持する前後動可能なチャック42と、前記駆動ユニットを回転駆動するハンドル44と、ハンドル44と前記駆動ニユットの軸(出力軸)45との間に介在された動力伝達機構1とを備えている。動力伝達機構1は、上記説明したものとギア比を除いて基本的に同じくし、前記駆動ユニット側の軸45がギア組立体2Aの第2ギア25に結合され、ハンドル44がギア組立体2Aの第1ギア20に入力軸6を介し結合されている。従って、この鉛筆削り40では、動力伝達機構1により、ハンドル44の回転方向に関わらず、前記駆動ユニットを常に正転方向に回転して鉛筆を効率よく削ることができる。なお、本発明の動力伝達機構1は、図7の例に限られず、手動式ボール盤等への適用、更にモータ駆動として例えばプリンタやコピー機における送り機構等を含む各種の駆動機器類に広く適用可能なものである。
【0018】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の動力伝達機構は、出力軸側が入力軸側の正・逆転に関わらず、常に同方向へ回転可能することから、例えば、各種駆動機器類の操作用ハンドルの回転方向を指定しなくてもよく、手動式の鉛筆削りやボール盤等の回転操作において作動効率及び操作性を向上できたり、気分転換を図り易くして使い勝手も良好にできる。また、本発明の動力伝達機構では、対のギア組立体及びアイドルギアにより実現しているため、簡易かつ小型でき、高速回転にも対応でき、ギア形状や大きさ又はギア比等を変更するだけで駆動機器類側への適用も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明形態の動力伝達機構を模式的に示す概略外観図である。
【図2】図1の機構をハウジングを断面して示す構成図である。
【図3】図1の機構を上から見て一部破断した要部構成図である。
【図4】上記機構をアイドルギア側から見た模式作動図である。
【図5】上記機構のギア組立体を構成している第1ギアの細部図である。
【図6】上記機構のギア組立体を構成している第2ギアの細部図である。
【図7】上記機構の用途例を示す模式構成図である。
【図8】本発明のギア組立体に関係する従来の参考図である。
【符号の説明】
1…動力伝達機構
2(2A、2B)…ギア組立体
3…アイドルギア
4…ハウジング
5…遊星歯車
6…入力軸
7,7A…出力軸
20…第1ギア(23は外歯、24は内歯)
25…第2ギア(26は保持部、27aは凹部、29は外歯)
40…鉛筆削り(41は本体、42はチャック、44はハンドル)
45…駆動ユニット側の軸(出力軸)
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、入力軸側を正・逆転の何れの方向に回転しても、出力軸側を常に同方向へ回転可能にするときに好適な動力伝達機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
駆動機器類には、例えば、手動式の鉛筆削りや各種ボール盤などのように、刃側の駆動ユニットがハンドルの一方向(正転)回転操作により正常に作動するが、逆方向(逆転)回転操作により空転又は非作動状態となるものがある。機構的には、ハンドルの回転力が一方向クラッチを介し駆動ユニットに伝達されたり空転されることもある。ところで、前記した駆動機器類は、操作性の観点から、ハンドル(入力軸側)を正・逆転、つまりハンドルの回転方向に関わらず、駆動ユニット(出力軸側)を常に同方向へ回転できれば作動効率を向上できることになる。しかし、従来の動力伝達機構には、そのような力伝達を可能にするものがなく、少なくとも簡易かつ小型化できる先行技術文献はなかった。
【0003】
なお、図8は、本出願人が工夫した上記一方向クラッチの従来例(特開平10−331941号)である。このクラッチ構造は、同(a)のごとくアウタ部材50、インナ部材55、遊星歯車60からなる。アウタ部材50は、周囲壁に連続した外歯51及び内歯52を有したギアである。インナ部材55は、アウタ部材50の内側に回転自在に組み付けられる保持部56を形成している。該保持部56は、同心円上に設けられて内歯52に対向する側をそれぞれ開口している複数の凹部57及び該凹部57の内面に設けられた複数の突起58を有している。遊星歯車60は、内歯52に噛合した状態で凹部57に緩く収容されている。そして、このクラッチでは、アウタ部材50に対しインナ部材55が一方向へ回転するときには、同(b)のごとく該回転に伴って遊星歯車60が凹部57内で自由に回転可能(アウタ部材50に対し空転)であり、アウタ部材50に対しインナ部材55が他方向へ回転するときには、同(c)のごとく該回転に伴って回転しようとする遊星歯車60の歯の一部が突起58と係合してアウタ部材50と一体的に回転可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の動力伝達機構には、少なくとも簡易かつ小型化されて、入力軸側を正・逆転の何れの方向に回転しても、該回転方向に関わらず、出力軸側を常に同方向へ回転可能にするものがない。このため、駆動機器類としては、手動式の形態では上記したハンドルの作動効率や操作性などを向上できず、又、自動式の形態ではモータの正逆切換回数を必要以上に多くしなくてはならないこともある。
【0005】
本発明は、以上のような背景から開発されたもので、作動効率や操作性などを改善したり向上できるようにし、又、簡易かつ小型化し易く用途に応じた展開も容易な動力伝達機構を実現することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の動力伝達機構は、図1〜図6の例で特定すると、入力軸6側と出力軸7側との間に介在され、入力軸6側の異方向である正・逆転により出力軸7側を常に同方向へ回転可能にする場合に用いられて、周囲壁21bに連続した外歯23を形成している第1ギア20及び周囲壁に連続した外歯29を形成している第2ギア25などを有して、前記第1ギア20を第2ギア25に対し一方向へ回転するときには非作動連結にし、前記第1ギア20を第2ギア25に対し他方向へ回転するときには作動連結する一方向クラッチであるギア組立体2を構成し、前記ギア組立体2(2A,2B)が対に用いられていると共に回転自在に支持されたアイドルギア3を有しており、前記両ギア組立体2A,2Bの各第1ギア20の外歯23同士を噛み合わし、かつ、前記両ギア組立体2A,2Bの各第2ギア25の外歯29を前記アイドルギア3にそれぞれ噛み合わせていることを特徴としている。
【0007】
以上の動力伝達機構1は、図2(a)、図3、図4(a)の例において、右側ギア組立体2Aの第1ギア20を入力軸側、左側ギア組立体2Bの第2ギア25を出力軸側に設定すると、入力軸側が時計回りに回転(以下、正転と略称)するときと、逆時計回りに回転(以下、逆転と略称)するときの何れでも、出力軸側が常に同方向へ回転可能にするものである。この作動は、両ギア組立体2A,2Bが第1ギア20の正転20aのときに第2ギア25と作動連結し、第1ギア20の逆転20bのときに第2ギア25と非作動連結(第1ギアが第2ギアに対し空転)になる態様を想定すると、右側ギア組立体2Aの入力軸側(第1ギア)が逆転20bのときは、左側ギア組立体2Bの第1ギア20が正転20a、左側ギア組立体2Bの第2ギア25が正転25a、アイドルギア3が逆転30b、右側ギア組立体2Aの第2ギア25が正転25aとなる。また、右側ギア組立体2Aの入力軸側(第1ギア)が正転20aのときは、右側ギア組立体2Aの第2ギア25が正転25a、アイドルギア3が逆転30b、左側ギア組立体2Bの第2ギア25が正転25a、左側ギア組立体の第1ギア20が正転20aとなる。従って、該動力伝達機構1では、出力軸側が左側ギア組立体2Bの第2ギア25に設定されると、該第2ギア25が右側ギア組立体2Aの入力軸側である第1ギア20の回転方向に関係なく、何れの場合にも正転25aとなる。これは右側ギア組立体2Aの第2ギア25を出力軸側に設定しても同じ。本発明は、以上のごとく動力伝達機構1として、ギア組立体2(図8に例示されるような一方向クラッチを構成するギア組立体)を応用して、出力軸側が入力軸側の正・逆転に関わらず、常に同方向へ回転可能にしたもので、ギア同士の噛み合いによって実現することにより、簡易かつ小型化でき、高速回転にも対応できる等の利点を具備できる。
【0008】
請求項2は、ギア組立体2の一例を形態例のものに特定したものである。このギア組立体2は、周囲壁21bに連続した外歯23及び内歯24を形成している第1ギア20と、前記第1ギア20に回転自在に組み付けられて、前記内歯24に対向する側を開口した凹部27aを有した保持部26及び該保持部26より突出され周囲壁に連続した外歯29を形成している第2ギア25と、前記第1ギア20の内歯24に噛み合うよう前記凹部27aに配置されて、前記第1ギア20を第2ギア25に対し一方向へ回転するときには該凹部内で自転して両ギア20,25間を非作動連結にし、前記第1ギア20を第2ギア25に対し他方向へ回転するときには前記凹部内で自転不能となって両ギア20,25間を作動連結にする遊星歯車5とからなる構成である。この場合は、遊星歯車5を介することにより小型化し易くなる。但し、本発明のギア組立体2は、これ以外のよく知られた一方向クラッチであってもよい。その具体例としては、発行所:技報道出版−1983年9月10日 1版18刷発行の「メカニズム」の第130頁に記載の「かみあいクラッチ」や「コイルつかみ摩擦クラッチ」、第134頁に記載の「自由回転クラッチ」などの一方向クラッチを利用できる。
請求項3は、両ギア組立体及びアイドルギアがハウジングに内蔵されている点を特定したものである。これは、発明の動力伝達機構がユニット化されることにより取扱性及び適用駆動機器類側への組み付け性等を良好にできる。但し、本発明は、両ギア組立体及びアイドルギアを適用駆動機器類側に設けられた軸受部等に直に組み付けてもよく、ハウジングを省略することも可能である。これに対し、請求項4は出力軸側を上記した左側ギア組立体の第2ギア側にした態様を、請求項5は出力軸側を右側ギア組立体の第2ギア側にした態様を特定したものである。
【0009】
なお、以上の発明において、第1ギアの外歯(及び内歯)は、円筒形の周囲壁内外面に連続して外歯車形や内歯車形として形成され、外内歯車と同じ意味で使用している。第2ギアの外歯は、円筒形又は円軸形の周囲壁外面に連続して外歯車形として形成され、外歯車と同じ意味で使用している。また、入力軸側は、上記の例において、右側ギア組立体の第1ギアに回転力を入力する部分や箇所を指しており、前記第1ギアに入力軸を介して第1ギアを回転する態様、前記第1ギアの外歯に別途歯車を介して第1ギアを回転する態様を含む。出力軸側は、上記の例において、左側ギア組立体の第2ギアや右側ギア組立体の第2ギアから回転力を駆動機器類側へ出力する部分や箇所を指しており、前記第2ギアに出力軸を介して駆動機器類側へ出力する態様、前記第2ギアの外歯に別途歯車を介して回転力を駆動機器類側へ出力する態様を含む。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。図1は動力伝達機構を模式化した概略外観図、図2(a)と(b)は同機構をハウジングを断面して示す構成図である。図3(a)は同機構を上から見て一部破断した要部構成図、図3(b)と(c)は遊星歯車の作動を示す要部拡大図、図4(a)と(b)は同機構をアイドルギア側から見た模式作動図である。図5は同機構のギア組立体を構成している第1ギアの細部構成図であり、同(a)は(b)のA−A線に沿った断面図、(b)は下面図である。図6は同機構のギア組立体を構成している第2ギアの細部構成図であり、同(a)は上面図、同(b)は(a)のB−B線に沿った断面図である。以下、全体の概要、ギア組立体2及びアイドルギア3等の構成部材、組立例及びその作動を述べた後、用途例について言及する。
【0011】
(概要)発明の動力伝達機構1は、2個のギア組立体2及びアイドルギア3を組として構成されている。各ギア組立体2(2A,2B)は、ギア構成の一方向クラッチとして使用可能なものである。通常は、ギア組立体2A,2B及びアイドルギア3がハウジング4に内蔵されてユニット状態で提供されて、例えば、図7の例のごとく手動式の鉛筆削り40等において、ハンドル44と、本体41側に装着される駆動ユニットの軸(出力軸)45との間に介在される。そして、作動的には、ハンドル44が正転及び逆転操作の何れによっても、駆動ユニット側の軸45を常に同方向へ回転可能にする点にある。
【0012】
(構成部材)形態例のギア組立体2は、第1ギア20と、第2ギア25と、複数の遊星歯車5とからなる。両ギア組立体2A,2Bとしてはギア比等が実質的に同じものである。材質は、第1ギア20、第2ギア25、各遊星歯車5共に樹脂成形品であるが、金属製でも差し支えない。このうち、第1ギア20は、図5のごとく端面壁21a及び周囲壁21bで区画された略キャップ形の本体21と、本体21の内面に突設された筒状ボス部22と、周囲壁21bに連続して形成された外歯23及び内歯24とを有している。本体21は、端面壁21aがボス部22の内径に連通した孔付きであり、又、周囲壁21bが下端面にあって略等間隔に複数の取付用突片21cを突設している。各突片21cは、図5(a)の拡大図のごとく先端に爪21dを有している。
【0013】
第2ギア25は、本体21内に配置される大きさで円板状の保持部26と、保持部26の上面に突出されて複数箇所に(形態例では3つの)凹部27aを形成している縦リブ27と、保持部26の下面に突設された筒状ボス部28と、ボス部28に連続して形成された外歯29とを有している。保持部26は、ボス部28の内径に連通した孔付きであり、又、外周囲の下側を段差26aに形成している。縦リブ27は、遊星歯車3の厚さより若干高いリブであり、軸中心から同心円上のリブ部分に凹部27aを一体に形成している。各凹部27aは、外側に開口した状態で、等間隔に設けられている。各凹部27aにおいて、凹部内の大きさは図3(b)のごとく遊星歯車5を内部に収容したときに、遊星歯車5が若干の遊びを持って回転自在に配置されること、凹部対向壁は一方(時計回りの方向に位置する壁)が他方(逆時計回りの方向に位置する壁)よりも短いこと、前記対向壁のうち相対的に短い一方壁は凹部中間壁に対し略直角又は鋭角となっていること、前記対向壁のうち相対的に長い他方壁は凹部中間壁に対し円弧又は鈍角となっていること等を特徴としている。なお、凹部27aは図8の突起58付きの凹部形状でもよい。遊星歯車5の歯は第1ギア20の内歯24と噛み合うピッチである。ボス部28は、上から下近くまでが径大孔であり、該径大孔に第1ギア20のボス部22を回転自在に挿入可能となっている。ボス部28の下側は径小孔となっている。外歯29の歯はアイドルギア3と噛み合うピッチである。
【0014】
(ギア組立体)以上の第1ギア20と第2ギア25とは、保持部26の各凹部27aにそれぞれ遊星歯車5を収容した状態から、連結されることによりギア組立体2として組み立てられる。即ち、組立操作では、例えば、第1ギア20のボス部22を第2ギア25のボス部28の孔に挿入した後、第1ギア20を第2ギア25の保持部26側に押圧操作する。すると、両ギア20,25は、保持部26の外周が各突片21cを弾性揺動しかつ爪21dにより抜け止めされて分離不能となる。そして、ギア組立体2(2A,2B)は遊星歯車5が第1ギア20の内歯24に噛み合っている。遊星歯車5は、第1ギア20を相対的に一方向へ回転(形態例では図3ごとく第1ギア20を逆時計回りである逆転20b)するときには凹部27a内で自転して両ギア20,25間を非作動連結にし、又、第1ギア20を相対的に他方向へ回転(形態例では第1ギア20を時計回りである正転20a)するときには凹部27a内で自転不能となって両ギア20,25間を作動連結にする。作動連結時には、図3(c)のごとく遊星歯車5の対応する歯が凹部27aの相対的に低くなった対向壁の角に当接している。以上のギア組立体2は、図8に挙げたものと同様な一方向クラッチを構成している。このため、凹部27a及び遊星歯車5としては図8の構成に変更しても差し支えない。
【0015】
(動力伝達機構)図1及び図2の動力伝達機構1は、以上のギア組立体2A,2Bと、アイドルギア3とが連携された状態でハウジング4に内蔵されている。即ち、ハウジング4内では、両ギア組立体2A,2Bが各第1ギア20の外歯23同士を噛み合わされ、かつ、各第2ギア25の外歯27を回転自在に支持されているアイドルギア3にそれぞれ噛み合わされている。ここで、ハウジング4は樹脂製等であり、入出力用軸孔やギア枢支軸を有している。図2(a)及び図4(a)の例は、出力軸7をギア組立体2Bの第2ギア25に設定した例であり、ハウジング4にはギア組立体2Aの第1ギア20に結合される入力軸6を通す孔4aと、ギア組立体2Bの第2ギア25に結合される出力軸7を通す孔4bと、ギア組立体2Aの第2ギア20を枢支する軸8aと、ギア組立体2Bの第1ギア20を枢支する軸8bと、アイドルギア3を枢支する軸8cとが設けられている。図2(b)及び図4(b)の例は、出力軸7Aをギア組立体2Aの第2ギア25に設定した例であり、ハウジング4には前記した孔4aと、出力軸7Aを通す孔4cと、前記した軸8b及び軸8cと、ギア組立体2Bの第2ギア25を枢支する軸8aとが設けられている。なお、出力軸6はギア組立体2Aの第1ギア20のボス部22の孔に固定され、出力軸7はギア組立体2Bの第2ギア25のボス部28の孔に固定され、出力軸7Aはギア組立体2Aの第2ギア25のボス部28の孔(下側の孔部分)に固定される。この固定構造としては、圧入以外にも、例えば、キー付き軸及びキー孔の係合構造や螺合構造などが採用される。
【0016】
(作動)以上の動力伝達機構1は、図2(a)、図3、図4(a)の例において、右側ギア組立体2Aの第1ギア20を入力軸側、左側ギア組立体2Bの第2ギア25を出力軸側に設定すると、入力軸側(6,20)が正転のときと、逆転のときの何れであっても、出力軸側(7,25)が常に同方向へ回転可能にする。これは、両ギア組立体2A,2Bが第1ギア20の正転20aのときに第2ギア25と作動連結(図3(c)を参照)、第1ギア20の逆転20bのときに第2ギア25と非作動連結(第1ギアが第2ギアに対し空転する意味、図3(b)を参照)になる場合を想定すると、次のような力伝達となるからである。即ち、右側ギア組立体2Aの入力軸側(第1ギア)が逆転20bのときは(同ギア組立体の第2ギア25に対し空転状態)、左側ギア組立体2Bの第1ギア20が正転20aとなり、左側ギア組立体2Bの第2ギア25が正転25aとなり、アイドルギア3が逆転30bとなり、右側ギア組立体2Aの第2ギア25が正転25aとなって力が伝達される。また、右側ギア組立体2Aの入力軸側(第1ギア)が正転20aのときは(同ギア組立体の第2ギア25と作動連結状態)、右側ギア組立体2Aの第2ギア25が正転25aとなり、アイドルギア3が逆転30bとなり、左側ギア組立体2Bの第2ギア25が正転25aとなり、左側ギア組立体の第1ギア20が正転20aとなって力が伝達される。この結果、以上の動力伝達機構1では、出力軸側が左側ギア組立体2Bの第2ギア25に設定されると、該第2ギア25が右側ギア組立体2Aの入力軸側である第1ギア20の回転方向(正転20a、逆転20b)に関係なく、何れの場合にも正転25aとなる。これは、図2(b)及び図4(b)の例のごとく、出力軸側が右側ギア組立体2Aの第2ギア25に設定されても、該第2ギア25が右側ギア組立体2Aの入力軸側である第1ギア20の回転方向(正転20a、逆転20b)に関係なく、何れの場合にも正転25aとなる。
【0017】
(用途例)図7は上記動力伝達機構1の用途例を示し、同(a)はハンドルと関係する箇所を分解した鉛筆削りの概略図、同(b)は適用された動力伝達機構を示す縦断面図である。この説明では、図1〜図6の構成と作動的に同じ部材及び部位に同一符号を付して重複した記載を省く。即ち、同図の鉛筆削り40は、鉛筆の芯を削る駆動ユニット及び屑受けを内設している本体41と、鉛筆を本体41内に挿入した状態で保持する前後動可能なチャック42と、前記駆動ユニットを回転駆動するハンドル44と、ハンドル44と前記駆動ニユットの軸(出力軸)45との間に介在された動力伝達機構1とを備えている。動力伝達機構1は、上記説明したものとギア比を除いて基本的に同じくし、前記駆動ユニット側の軸45がギア組立体2Aの第2ギア25に結合され、ハンドル44がギア組立体2Aの第1ギア20に入力軸6を介し結合されている。従って、この鉛筆削り40では、動力伝達機構1により、ハンドル44の回転方向に関わらず、前記駆動ユニットを常に正転方向に回転して鉛筆を効率よく削ることができる。なお、本発明の動力伝達機構1は、図7の例に限られず、手動式ボール盤等への適用、更にモータ駆動として例えばプリンタやコピー機における送り機構等を含む各種の駆動機器類に広く適用可能なものである。
【0018】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の動力伝達機構は、出力軸側が入力軸側の正・逆転に関わらず、常に同方向へ回転可能することから、例えば、各種駆動機器類の操作用ハンドルの回転方向を指定しなくてもよく、手動式の鉛筆削りやボール盤等の回転操作において作動効率及び操作性を向上できたり、気分転換を図り易くして使い勝手も良好にできる。また、本発明の動力伝達機構では、対のギア組立体及びアイドルギアにより実現しているため、簡易かつ小型でき、高速回転にも対応でき、ギア形状や大きさ又はギア比等を変更するだけで駆動機器類側への適用も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明形態の動力伝達機構を模式的に示す概略外観図である。
【図2】図1の機構をハウジングを断面して示す構成図である。
【図3】図1の機構を上から見て一部破断した要部構成図である。
【図4】上記機構をアイドルギア側から見た模式作動図である。
【図5】上記機構のギア組立体を構成している第1ギアの細部図である。
【図6】上記機構のギア組立体を構成している第2ギアの細部図である。
【図7】上記機構の用途例を示す模式構成図である。
【図8】本発明のギア組立体に関係する従来の参考図である。
【符号の説明】
1…動力伝達機構
2(2A、2B)…ギア組立体
3…アイドルギア
4…ハウジング
5…遊星歯車
6…入力軸
7,7A…出力軸
20…第1ギア(23は外歯、24は内歯)
25…第2ギア(26は保持部、27aは凹部、29は外歯)
40…鉛筆削り(41は本体、42はチャック、44はハンドル)
45…駆動ユニット側の軸(出力軸)
Claims (5)
- 入力軸側と出力軸側との間に介在され、入力軸側の異方向である正・逆転により出力軸側を常に同方向へ回転可能にする場合に用いられて、
周囲壁に連続した外歯を形成している第1ギア及び周囲壁に連続した外歯を形成している第2ギアなどを有して、前記第1ギアを第2ギアに対し一方向へ回転するときには非作動連結にし、前記第1ギアを第2ギアに対し他方向へ回転するときには作動連結する一方向クラッチであるギア組立体を構成し、
前記ギア組立体が対に用いられていると共に回転自在に支持されたアイドルギアを有しており、前記両ギア組立体の各第1ギアの外歯同士を噛み合わし、かつ、前記両ギア組立体の各第2ギアの外歯を前記アイドルギアにそれぞれ噛み合わせていることを特徴とする動力伝達機構。 - 前記ギア組立体は、周囲壁に連続した外歯及び内歯を形成している第1ギアと、前記第1ギアに回転自在に組み付けられて、前記内歯に対向する側を開口した凹部を有した保持部及び該保持部より突出され周囲壁に連続した外歯を形成している第2ギアと、前記第1ギアの内歯に噛み合うよう前記凹部に配置されて、前記第1ギアを第2ギアに対し一方向へ回転するときには該凹部内で自転して両ギア間を非作動連結にし、前記第1ギアを第2ギアに対し他方向へ回転するときには前記凹部内で自転不能となって両ギア間を作動連結にする遊星歯車とからなる請求項1に記載の動力伝達機構。
- 前記ギア組立体及び前記アイドルギアがハウジングに内蔵されている請求項1に記載の動力伝達機構。
- 前記両ギア組立体のうち、前記入力軸側が一方ギア組立体の第1ギアに結合され、前記出力軸側が他方ギア組立体の第2ギアに結合される請求項1又は2に記載の動力伝達機構。
- 前記両ギア組立体のうち、前記入力軸側が一方ギア組立体の第1ギアに結合され、前記出力軸側が同じ一方ギア組立体の第2ギアに結合される請求項1又は2に記載の動力伝達機構。
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