JP2006266477A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】単一のころを用い、小型化・高トルク化を図った一方向クラッチにおいて、ころの姿勢を安定化させ、空転トルクの低減を図ることである。
【解決手段】外輪１に対し回転自在に嵌合された欠円軸２の欠円面４と前記外輪１内径面とによりポケット５が形成され、該ポケット５に単一のころ６が収納されるとともに該ころ６の外輪１内径面との接触点においてクサビ角αが形成され、該ころ６を前記クサビ角αの方向に付勢する付勢ばね７が前記ポケット５に収納された一方向クラッチにおいて、前記外輪１の蓋部材に設けた回転中心軸１５が外輪１と同芯状態に設けられ、該回転中心軸１５が前記ころ６に微小クリアランスをもって貫通された構成とした。
【選択図】 図５

Description

この発明は、小型化・高トルク化を図ったころ形式の一方向クラッチに関し、特にころの作動の安定化を図ったものである。

電機機器や事務機器の駆動部に使用される一方向クラッチとして、小型化・高トルク化を図ったものとして、本願の発明者が先に特許出願をなし、すでに出願公開されたものがある（特許文献１）。

この一方向クラッチは、図９に示したように、外輪３１に対し欠円軸３３が回転自在に嵌合され、前記外輪３１の内径面と欠円軸３３の欠円面３４とによってポケット３５が形成され、該ポケット３５に単一のころ３６が収納されるとともに該ころ３６の外輪３１内径面との接触点においてクサビ角αが形成される。該ころ３６をクサビ角αの方向に付勢するＵ字形の付勢ばね３７が前記ポケット３５のクサビ角α側と反対側に収納される。また、前記ポケット３５の開放端面が蓋部材（図示省略）により閉塞される。

前記の一方向クラッチは、外輪３１と欠円軸３３の一定方向への相対回転によりころ３６がクサビ角αの方向に移動してロックすることにより回転が不可能となり、前記と逆方向への相対回転によりロックが解除され空転する。このようにして一方向クラッチの作用を行う。

前記の一方向クラッチは、従来外輪内径面に設けた多数のポケットにそれぞれころを収納し、内部部材の外径面と前記ポケット底面のカム面とによってクサビ角を形成するようにした一方向クラッチに比べ、小型化・高トルク化が図れるとともに、組立て性も良好である等のメリットがあるものである。
特開２００３−９０３５７号公報

しかし、前記単一のころ３６を用いた一方向クラッチは、ころ３６が付勢ばね３７によってのみ支持された構造であるので、空転時においてスキュー等が発生してころの姿勢が崩れ、空転トルクが高くなるという問題があった。

そこで、この発明は単一のころを用いた前記一方向クラッチにおいてころの姿勢を安定化させることにより、空転トルクを低く抑えるようにすることを課題とする。

前記の課題を解決するために、この発明は、外輪に対し相対回転可能に嵌合された欠円軸と、その欠円軸に設けた欠円面と外輪内径面によって形成され一方向に狭小となるクサビ角を有するポケットと、該ポケットに組み込まれた単一のころと、該ころを前記クサビ角の方向に付勢する付勢ばねと、前記外輪の開放端面の蓋部材とからなり、前記外輪と欠円軸の相対回転による前記ころのクサビ角方向への移動によるロック作用と、その逆方向の相対回転による該ころのロック解除による空転作用を行うようにした一方向クラッチにおいて、前記蓋部材に前記外輪と同芯状態の回転中心軸が設けられ、該回転中心軸が前記ころの偏芯位置に相対回転可能、かつ微小クリアランスをもって貫通された構成としたものである。

前記の一方向クラッチは、従来の場合と同様に、外輪と欠円軸の相対回転によるころの移動によってロック作用と空転作用が行われるが、ころの移動はこれに貫通される回転中心軸との微小クリアランスの範囲に制限される。

前記の微小クリアランスは、ころのロック作用と空転作用を妨げない最小の大きさに設定されるものとする。

以上のように、この発明においては、ころが微小クリアランスをもって貫通する回転中心軸により支持されるので、一方向クラッチの作動時においてスキュー等を生じることが回避され、空転トルクを低く抑えることができる効果がある。また、前記の微小クリアランスは、ころのロック作用と空転作用を妨げない範囲で最小の大きさに設定されるので、一方向クラッチとしての作用に支障を来たすことがない。

以下、添付図面に基づいてこの発明を実施するための最良の形態を説明する。図１から図３に示した実施形態１の一方向トルクリミッタは、外輪１の内径面に欠円軸２が回転自在に嵌合される。欠円軸２は、外輪１の内径面をその直径と平行の弦を含む面で分割した場合の劣弧側の形状に一致する円弧面３と、欠円面によって形成された欠円面４を有する。その欠円面４と外輪１の内径面とにより、優孤側に欠円形状のポケット５が形成される。前記ポケット５にころ６と、該ころ６をポケット５の一方向に付勢する付勢ばね７が収納される。

前記の外輪１は外環部材８の内部に収納される。外輪１の外径面に設けた軸方向の浅い溝９に、外環部材８内径面の軸方向の凸条１１が嵌合され相対的な回転が防止される。外環部材８の一端部に出力歯車１２が設けられ、そのボス部１３により外環部材８の一方の開放端面が閉塞される。歯車１２と反対側の端部は開放されており、その開放端面は蓋部材を兼ねた入力軸１４の端面によって閉塞される。入力軸１４の端面中心には、前記外輪１と同芯位置において回転中心軸１５が設けられ、その回転中心軸１５が前記のころ６の偏芯穴２０を微小クリアランスΔＸをもって相対回転可能に貫通される。回転中心軸１５の先端部は外環部材８のボス部１３を相対的回転が可能なように貫通して、その外側面において止め輪１６が嵌合され固定される。

前記の欠円軸２は入力軸１４の前記回転中心軸１５を設けた端面と同じ端面において偏芯位置に設けられる。

前記のころ６、外輪１の内径、回転中心軸１５等の大きさの関係を示すため、図４において付勢ばね７を省略した図を示している。この図に示したように、ころ６の直径ｈは外輪１の内径Ｈより若干小さく形成される。その差をδで示す。また、ころ６が回転中心軸１５の中心点Ｏ_１を中心とし欠円面４を基準に直角座標（Ｘ軸、Ｙ軸）をとった図４の状態において、回転中心軸１５の周りに微小クリアランスΔＸがあるように設定される。微小クリアランスΔＸはころ６が前記の差δの範囲内でころ６が欠円面４上を移動した場合に、ころ６が回転中心軸１５に干渉することがない最小のクリアランスに設定される。なお、ころ６の中心点をＯ_２で示す。

図４の状態からころ６が前記δの範囲内で左右いずれかに移動した場合、ころ６は外輪１の優弧側のＹ軸左右同一角度の二点Ａ_１、Ｂ_１と、また劣孤側のＹ軸左右同一角度の二点Ａ_２、Ｂ_２において噛み込みを生じる。この実施形態１においては、点Ａ_１とＡ_２において噛み込みを生じる場合の点Ａ_１における接線の欠円面４に対する角度αをクサビ角と称する。クサビ角αにころ６が噛み込む作用をロック、噛み込んだ状態をロック状態と称する。

図５は付勢ばね７を追加してころ６をクサビ角αの方向に付勢するとともに、外輪１と欠円軸２との相対回転によりころ６が点Ａ_１とＡ_２に噛み込んでロックした状態を示す。なお、外輪１と欠円軸２の相対回転の方向が前記と逆の場合は、ころ６が点Ｂ_１とＢ_２に噛み込んでロックするが、付勢ばね７の付勢力によりロックに至ることが阻止される。従って、ころ６は点Ａ_１とＡ_２においてロックし、それらの点から前記Ｂ_１、Ｂ_２に至る途中の点Ｃ_１、Ｃ_２までの範囲においてロックが解除され、外輪１と欠円軸２とが空転状態となる。

ころ６の以上の作動は、回転中心軸１５が存在しない従来構造の場合と変るところがない。即ち、ころ６は微小クリアランスΔＸの存在により外輪１に干渉することなく本来の作用を行う。この微小クリアランスΔＸは、前記の干渉を生じない範囲で最小限の大きさに設定され、この範囲内で空転時におけるころ１１のスキュー等が防止される。

実施形態１の一方向クラッチは以上のようなものであり、欠円軸２を有する入力軸１４が図２の矢印Ａに回転した場合、ころ６は回転中心軸１５の回りを前記微小クリアランスΔＸの範囲内で偏芯回転しロック状態となる。これによって、入力軸１４から歯車１２に対するトルクの伝達が行なわれる。逆に、入力軸１４と欠円軸２が前記矢印Ａと反対方向に回転すると、ころ６はクサビ角αの反対方向に移動してロックが解除され、欠円軸２が空転するため入力軸１４から歯車１２へのトルクの伝達が遮断される。

前記空転時において、ころ６の軸芯が傾くことがあると空転トルクが発生する不都合があるが、前記のようにころ６がその軸芯に対し微小クリアランスΔＸ以上傾くことが防止されるので、空転トルクの増大を防止することができる。

次に、図６から図８に示した実施形態２の基本的構造は前述の実施形態１の場合と同じである。前記と相違する点は、円板形の内輪１７の片面に欠円軸２が形成された点、その内輪１７が入力歯車１８の内径面に溝１９と凸条２１とからなる回り止めを施して嵌合した点、前記回転中心軸１５の端面に前記内輪１７が嵌合された点において相違する。前記の回転中心軸１５は内輪１７、ころ６、外環部材８のボス部１３を回転可能な状態に貫通し、ボス部１３の外面で止め輪１６により固定される。

この場合の作用は、歯車１８が入力部、歯車１２が出力部となり、前記と同様の作用で一方向クラッチの作用を行なう。この場合も、前記の図４に示したと同様の微小クリアランスΔＸを回転中心軸１５ところ６の偏芯穴２０との間に設けるものとする。

実施形態１の断面図 図１のＸ−Ｘ線の断面図 実施形態１の分解斜視図 実施形態１の大きさ関係の説明図 実施形態１のロックとその解除状態の説明図 実施形態２の断面図 図６のＸ−Ｘ線の断面図 実施形態２の分解斜視図 従来例の断面図

符号の説明

１ 外輪
２ 欠円軸
３ 円弧面
４ 欠円面
５ ポケット
６ ころ
７ 付勢ばね
８ 外環部材
９ 溝
１１ 凸条
１２ 出力歯車
１３ ボス部
１４ 入力軸
１５ 回転中心軸
１６ 止め輪
１７ 内輪
１８ 入力歯車
１９ 溝
２０ 偏芯穴
２１ 凸条

Claims (2)

1. 外輪に対し相対回転可能に嵌合された欠円軸と、その欠円軸に設けた欠円面と外輪内径面によって形成され一方向に狭小となるクサビ角を有するポケットと、該ポケットに組み込まれた単一のころと、該ころを前記クサビ角の方向に付勢する付勢ばねと、前記外輪の開放端面の蓋部材とからなり、前記外輪と欠円軸の相対回転による前記ころのクサビ角方向への移動によるロック作用と、その逆方向の相対回転による該ころのロック解除による空転作用を行うようにした一方向クラッチにおいて、前記蓋部材に前記外輪と同芯状態の回転中心軸が設けられ、該回転中心軸が前記ころの偏芯位置に相対回転可能、かつ微小クリアランスをもって貫通されたことを特徴とする一方向クラッチ。
2. 前記の微小クリアランスが、前記ころのロック作用と空転作用を妨げない最小の大きさに設定されたことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。

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