JP2006266478A - 一方向クラッチユニット - Google Patents

Abstract

【課題】単一のころを用いた一方向クラッチを基本構成とし、薄型化、高トルク化等を図った一方向クラッチユニットを提供することである。
【解決手段】外輪１の内部に方向性の揃った一方向性の駆動側クラッチ部材２と逆止側クラッチ部材が軸方向に並列に組み込まれ、逆止側クラッチ部材によって逆回転を防止しつつ、駆動レバーの往復揺動により前記駆動側クラッチ部材２のころ１１をポケット９のクサビ角の方向へ移動させるロック作用と、その逆方向に移動させるロック解除作用を繰り返すことにより前記外輪１を一定方向に間欠回転させるようにした一方向クラッチユニットにおいて、前記駆動側クラッチ部材２と逆止側クラッチ部材を単一のころ１１を用いた一方向クラッチにより構成した。
【選択図】図２

Description

この発明は、テープの巻取り装置等に用いられる一方向クラッチユニットに関し、幅の狭いテープの巻取りに対応でき、しかも十分大きい許容トルクが得られるクラッチユニットに関するものである。

テープの巻取り装置等において用いられる一方向クラッチユニットとして従来から知られているものは、外輪の内部に方向性の揃った一方向性の駆動側クラッチ部材と逆止側クラッチ部材が軸方向に並列に組み込まれ、各クラッチ部材が前記外輪に対し相対回転可能に嵌合された内輪と、その内輪と外輪内径面によって形成されたポケットに組み込まれたころと、該ころをポケットのクサビ角の方向に付勢する付勢ばねとから構成されている。

前記駆動側クラッチ部材の内輪が往復揺動する駆動レバーに連結されるとともに、逆止側クラッチ部材の内輪が固定部材に連結され、前記逆止側クラッチ部材によって逆回転を防止しつつ、前記駆動レバーの往復揺動により前記駆動側クラッチ部材のころをクサビ角の方向へ移動させるロック作用と、その逆方向に移動させるロック解除による空転作用とを繰り返すことにより前記外輪を一定方向に間欠回転させるようになっている（特許文献１参照）。

一方、一方向クラッチとして、外輪の内径面に内輪ないし内部部材としての欠円軸を嵌合せしめ、その欠円軸と外輪内径面とによって形成されたポケットに単一のころを収納するとともに、そのころをポケットのクサビ角の方向に付勢する付勢ばねを前記ころの反対側に収納したものが知られている（特許文献２参照）。この一方向クラッチは、ころ径が大きくとれるため、高トルク化が可能であり、またころが１個であることから小型化、組立ての容易化の要請にも応え得るものである。
特開２００１−４１２６５号公報 特開２００３−９０３５７号公報

しかし、前記特許文献１に開示された一方向クラッチユニットは、巻取り対象のテープの幅が狭くなった場合はそれに応じてクラッチユニット自体の幅も狭く構成することが要求されるが、クラッチユニットが狭くなるとクラッチ部材を構成するころのサイズ（長さ）も小さくなる。このため、クラッチユニットとしての許容トルクが低下し、テープを巻取れなくなる恐れがあった。

一方、特許文献２に開示された一方向クラッチは、小型化、高トルク化に適したものであるが、巻取り装置等の一方向クラッチユニットの一要素として組み込む場合の具体的構成は開示されていない。また、単に同一構造のものを２個併設しても同軸度が保証されないので、回転トルクが高くなりスムーズな巻取りができない問題があった。

そこで、この発明は、前記特許文献２の単一ころを用いた一方向クラッチの基本構成を採用しつつ特許文献１の一方向クラッチユニットの薄型化、高トルク化等を図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、外輪の内部に方向性の揃った一方向性の駆動側クラッチ部材と逆止側クラッチ部材が軸方向に並列に組み込まれ、各クラッチ部材が前記外輪に対し相対回転可能に嵌合された内輪と、その内輪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に組み込まれたころと、該ころを前記クサビ角の方向に付勢する付勢ばねとからなり、前記駆動側クラッチ部材の内輪が往復揺動する駆動部材に連結されるとともに、逆止側クラッチ部材の内輪が固定部材に連結され、前記逆止側クラッチ部材によって逆回転を防止しつつ、前記駆動レバーの往復揺動により前記駆動側クラッチ部材のころによるロック作用と、ロック解除による空転作用を繰り返すことにより前記外輪を一定方向に間欠回転させるようにした一方向クラッチユニットにおいて、前記ころとその付勢ばねが各クラッチ部材ごとに１個づつ使用され、前記各クラッチ部材の前記内輪が欠円軸によって形成され、該欠円軸と外輪の内径面とによって前記ポケットが形成され、該ポケットに前記の１個のころと付勢ばねがそれぞれ組み込まれた構成を採用した。

前記構成の一方向クラッチユニットは、駆動レバーが駆動方向へ揺動すると駆動側及び逆止側の各クラッチ部材のころがロックして外輪にトルクが伝達される。次に、駆動レバーが前記と逆方向に揺動すると、駆動側クラッチ部材はころのロックが解除されて空転するが、逆止側クラッチ部材はロック状態が維持され、外輪の逆転が阻止される。したがって、駆動レバーが揺動運動を繰り返すと外輪は逆回転を防止されつつ一定方向に間欠回転され、外輪を介して取付けられたリールにテープが巻取られる。また、各クラッチ部材のころは１個づつ設けられるので、そのころ径を大きくとることができる。このため、テープの幅が狭くなりそれに応じてクラッチ部材が薄く設計されころサイズが小さくなっても、相対的に大きい許容トルクが得られる。

また、前記固定部材が前記外輪の一方の開放端を閉塞する逆止側蓋部材と、その逆止側蓋部材に前記外輪と同芯位置に設けられた回転中心軸と、ケーシングとからなり、前記駆動部材が前記外輪の他方の開放端を閉塞する駆動側蓋部材と、その駆動側蓋部材に取付けられた駆動レバーとからなり、前記回転中心軸が前記各ころを微小クリアランスをもって貫通するとともに前記駆動側蓋部材を貫通し、その先端部が前記ケーシングに固定された構成をとることができる。

前記の回転中心軸が各ころを微小クリアランスをもって貫通されることにより、ころが回転中心軸と干渉することが防止され、一方向クラッチの作用が確実に行われるとともに、前記微小クリアランスの存在により駆動側クラッチ部材と逆止側クラッチ部材の同軸度が保たれ、巻取り時の回転トルクの上昇を抑えることができる。

なお、前記外輪が前記各クラッチ部材ごとに独立し、かつ同軸状態に配置された駆動側外輪と逆止側外輪とにより構成されるとともに共通の外環部材に嵌合され、その外環部材と両外輪の嵌合面の一方に設けられた軸方向の凸条と他方に設けられた溝とによって回り止め構造が形成され、かつ前記凸条又は溝が駆動側外輪と逆止側外輪とで周方向に一定のずれをもって形成された構成をとることもできる。このように構成すると、各外輪の一方向への抜け出しが防止される。

以上のように、この発明においては、外輪に駆動側クラッチ部材と逆止側クラッチ部材を並列に組み込み、駆動レバーから駆動側クラッチ部材に加えられる揺動運動により、前記逆止側クラッチ部材で逆転を防止しつつ外輪を一定方向に間欠回転させるようにした一方向クラッチユニットにおいて、各クラッチ部材として単一のころを使用する形式の一方向クラッチを採用したので、ころ径を相対的に大きく設計できる。このため、幅の狭いテープ等の巻取りを行う場合においてころサイズの長さが相対的に短く形成される場合においても高い許容トルクが得られ、確実な巻取りを行うことができる。また、ころ数が少ないので組立ても容易となる。

また、前記各クラッチ部材に共通の回転中心軸を微小クリアランスをもって挿通することにより、各クラッチ部材のクラッチ作用に支障を来たすことなく、その回転中心軸をガイドとして回転するため同軸度が保持される。このため、巻取り時の回転トルクの上昇を抑えることができる。また、各ころのスキューも防止でき、空転時の回転トルクの上昇も抑えることができる。

なお、外輪を独立した駆動側外輪と逆止側外輪とにより構成するとともに、これらを共通の外環部材に嵌合する構成を採用した場合、外環部材内径面に形成される回り止め用の凸条又は溝の位置を駆動側外輪と逆止側外輪とで周方向に一定のずれをもって形成することにより、各外輪の一方向への抜け出しが防止される。

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７に示した実施形態１の一方向クラッチユニットは、外輪１の内部に方向性の揃った一方向性の駆動側クラッチ部材２と逆止側クラッチ部材３が軸方向に並列に組み込まれている。ここに、「方向性の揃った」というのは、両方とも同一回転方向にロック状態となり、その反対回転方向にロックが解除され空転状態となる特性を有することを意味する。前記外輪１は、出力歯車４のボスを構成する外環部材５の内径面に嵌合される。外輪１の外径面に回り止め用の浅い溝１０が軸方向に形成され、外環部材５の内径面に前記溝１０に合致する軸方向の凸条２０が設けられる。これらの溝１０と凸条２０の嵌合により外輪１の外環部材５に対する回り止め構造が形成される。

前記駆動側クラッチ部材２を収納した側の外輪１と、同じ側の外環部材５の開放端面が駆動側蓋部材６により閉塞され、また逆止側クラッチ部材３を収納した側の外輪１と、同じ側の開放端面が逆止側蓋部材７により閉塞される。

前記の駆動側クラッチ部材２は、内輪或いは内部部材としての機能を果たす欠円軸８、その欠円軸８と外輪１の内径面とによって形成されたポケット９（図２参照）に収納された単一のころ１１及び単一のＵ字形付勢ばね１２とからなる。前記の欠円軸８は、外輪１の内径面を優孤部と劣弧部とに分割した場合の劣弧部に沿った円弧部１３と、分割面に一致する欠円面１４を有し、前記駆動側蓋部材６の内面の偏芯位置に設けられる。ころ１１の両側のポケット９の部分は、ころ１１の移動方向に狭小となる空所が形成され、その一方の空所に前記の付勢ばね１２が収納される。付勢ばね１２はころ１１を他方の狭小空間の方向に付勢し、作動の安定性を確保する。

前記の逆止側クラッチ部材３も同様の構造であり、欠円軸８’と外輪１の内径面とによって形成されたポケット９’（図３参照）に収納された単一のころ１１’及び単一のＵ字形付勢ばね１２’とからなる。前記の欠円軸８’は、外輪１の内径面を優孤部と劣弧部とに分割した場合の劣弧部に沿った円弧部１３’と、分割面に一致する欠円面１４’を有する。外輪１の内部において、駆動側クラッチ部材２のころ１１と欠円軸８、これに対向した逆止側クラッチ部材３のころ１１’と欠円軸８’の間にセパレータの機能をもったワッシャ１５が介在される。ころ１１’の両側のポケット９’の部分は、ころ１１’の移動方向に狭小となる空所が形成され、その一方の空所に前記の付勢ばね１２’が収納される。付勢ばね１２’はころ１１’を他方の狭小空間の方向に付勢し作動の安定性を確保する。両方の付勢ばね１２、１２’は、このユニットを軸方向に見た場合、いずれも同じ側に配置される。

前記の逆止側蓋部材７の内面中心で、かつ外輪１の中心と一致する位置に回転中心軸１６が一体に設けられる。また、その回転中心軸１６と一定間隔をおいた偏芯位置に、前記の欠円軸８と軸方向に対向した欠円軸８’が設けられる。回転中心軸１６は、図１に示したように、ころ１１’、ワッシャ１５、ころ１１、駆動側蓋部材６及び駆動側蓋部材６の外側に配置されたケーシング１７を貫通し、そのケーシング１７にナット１８によって固定される。駆動側蓋部材６の外周に駆動レバー１９が取付けられる。

駆動レバー１９は２本のアーム２１、２２を有し（図４、図５参照）、その一方のアーム２１とケーシング１７との間にばね２３が介在され、そのばね２３により駆動レバー１９をアーム２１側に付勢する。

前記の駆動側クラッチ部材２の詳細構造を図６及び図７に基づいて説明する。逆止側クラッチ部材３は同じ構成であるので説明を省略する。

まず、前記のころ１１、外輪１の内径、回転中心軸１６等の大きさの関係を示すため、図６において付勢ばね１２（鎖線参照）を省略した図を示している。この図に示したように、ころ１１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１１が回転中心軸１６及び外輪１の内径の中心点Ｏ_１を中心とし欠円面１４を基準とした状態（欠円面１４がＸ軸と平行な状態）に直角座標（Ｘ軸、Ｙ軸）を設定している。図６の状態において、回転中心軸１６ところ１１の偏芯穴２４との間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１１が前記の差δの範囲内で欠円面１４上を移動した場合に、ころ１１が回転中心軸１６に干渉することがない最小の大きさに設定される。なお、ころ１１の中心点をＯ_２で示す。

図６の状態からころ１１が前記δの範囲内で左右いずれかに移動した場合、ころ１１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１４に対する角度αをクサビ角と称する。クサビ角αにころ１１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７は付勢ばね１２を追加してころ１１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８との相対回転によりころ１１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８の相対回転の方向が前記と逆の場合は、ころ１１が点Ｂ_１とＢ_２に噛み込んでロックするが、付勢ばね１２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１１と欠円軸８とが空転状態となる。

ころ１１の以上の作動は、回転中心軸１６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１１は微小クリアランスΔＸの存在により回転中心軸１６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。

前記のクラッチ部材２、３は、図２及び図３に示したように、同一構造であり、通常の状態において、付勢ばね１２、１２’により、各ころ１１、１１’が同一方向に付勢される。外輪１と欠円軸８、８’の相対回転によりころ１１、１１’が回転中心軸１６の周りに付勢ばね１２、１２’の付勢方向に偏芯回転する（矢印Ａ参照）と、ころ１１、１１’がポケット９、９’のクサビ角αに噛み込みを生じロックする。前記と逆方向に回転するとロックが解除される。このように、クラッチ部材２、３は、回転の同一方向にロックし、その逆方向にはロックが解除される。即ち、方向性が揃っている。

なお、前記のケーシング１７とこれに連結された回転中心軸１６、逆止側蓋部材７が「特許請求の範囲」にいう「固定部材」を構成している。

実施形態１の一方向クラッチユニットは以上のように構成され、次にその作用について説明する。

図４に示したように、駆動レバー１９のアーム２２に入力Ｐが加えられると、ばね２３の収縮力に抗して駆動レバー１９がロック解除方向に揺動され、駆動レバー１９と一体の駆動側クラッチ部材２の欠円軸８が付勢ばね１２の付勢力に抗して矢印Ａ（図２参照）と反対方向に回転される。これによってころ１１が逆方向、即ち、矢印Ｂと反対方向に偏芯回転してロックが解除される。このとき、付勢ばね１２の付勢力によって付勢ばね１２側の狭小空間にころ１１が噛み込むことが防止される。

前記のロック解除により欠円軸８がころ１１と共に空転し、外輪１に対するトルクの伝達が遮断される。このとき巻き取ったテープから出力歯車４を介して外輪１に逆転方向（矢印Ｃと反対方向）のトルクが作用し、出力歯車４と外輪1を逆転させようとするが、そのトルクによって逆止側クラッチ部材３のころ１１’が噛み込んでロックされるため外輪１の逆転が防止される。

駆動レバー１９のアーム２２に作用する入力Ｐが除去されると、ばね２３の力によって前記と反対方向に揺動され、駆動側クラッチ部材２の欠円軸８が矢印Ａ方向に回転され、前記微小クリアランスΔＸの範囲内でころ１１を矢印Ｂ方向に偏芯回転させる。これによりころ１１がクサビ角αに噛み込んでロックされる。そのロックにより駆動側クラッチ部材２とともに外輪１及び出力歯車４が矢印Ｃ方向に回転され所要の巻取りを行う。このとき、逆止側クラッチ部材３は外輪１の矢印Ｃ方向への回転によりころ１１’のロックが解除されて空転し、前記の巻取りに支障を来たすことがない。

以上のように、駆動レバー１９の揺動が繰り返されることによって、出力歯車４を介して巻取りリール等が間欠回転されテープ等を巻き取る。

次に、図８から図１２に示した実施形態２の一方向クラッチユニットは、基本的には前記の実施形態１と同様であるが、相違する点は、前記実施形態１の場合は外輪１を一体物で構成していたが、この実施形態２の場合は、これを軸方向に２分し外輪１ａと外輪１ｂにより構成し、それらの外径面にそれぞれ回り止め用の溝１０ａ、１０ｂが設けられた点、及び外環部材５の内径面に設けた回り止め用の凸条２０ａ、２０ｂが、外輪１ａ、１ｂに対応して軸方向に設けられるとともに、各凸条２０ａ、２０ｂごとに周方向に反ピッチだけずらせて設けた点である。各外輪１ａ、１ｂの溝１０ａ、１０ｂを外環部材５の両開口端からそれぞれの凸条２０ａ、２０ｂとを嵌合させて挿入すると、各外輪１ａ、１ｂは外環部材５の中間で相互に突き合って止まる。これにより、各外輪１ａ、１ｂは各凸条２０ａ、２０ｂを越えて反対側に抜け出すことがなく、たとえ抜け出すとしても一方向にしか抜け出さない。

その他の構成、作用等は前記の実施形態１の場合と同じであるので、その説明を省略する。

実施形態１の縦断面図 図１のＸ−Ｘ線の断面図 図１のＹ−Ｙ線の断面図 図１の一部省略右側面図 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８のＸ−Ｘ線の断面図 図８のＹ−Ｙ線の断面図 図８の一部省略右側面図 実施形態２の分解斜視図

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 外輪
２ 駆動側クラッチ部材
３ 逆止側クラッチ部材
４ 出力歯車
５ 外環部材
６ 駆動側蓋部材
７ 逆止側蓋部材
８、８’ 欠円軸
９、９’ ポケット
１０、１０ａ、１０ｂ 溝
１１、１１’ ころ
１２、１２’ 歯車
１３、１３’ 円弧部
１４、１４’ 欠円面
１５ ワッシャ
１６ 回転中心軸
１７ ケーシング
１８ ナット
１９ 駆動レバー
２０、２０ａ、２０ｂ 凸条
２１、２２ アーム
２３ ばね
２４ 偏芯穴

Claims (3)

1. 外輪の内部に方向性の揃った一方向性の駆動側クラッチ部材と逆止側クラッチ部材が軸方向に並列に組み込まれ、各クラッチ部材が前記外輪に対し相対回転可能に嵌合された内輪と、その内輪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に組み込まれたころと、該ころを前記クサビ角の方向に付勢する付勢ばねとからなり、前記駆動側クラッチ部材の内輪が往復揺動する駆動部材に連結されるとともに、逆止側クラッチ部材の内輪が固定部材に連結され、前記逆止側クラッチ部材によって逆回転を防止しつつ、前記駆動レバーの往復揺動により前記駆動側クラッチ部材のころによるロック作用と、ロック解除による空転作用を繰り返すことにより前記外輪を一定方向に間欠回転させるようにした一方向クラッチユニットにおいて、前記ころとその付勢ばねが各クラッチ部材ごとに１個づつ使用され、前記各クラッチ部材の前記内輪が欠円軸によって形成され、該欠円軸と外輪の内径面とによって前記ポケットが形成され、該ポケットに前記の１個のころと付勢ばねがそれぞれ組み込まれたことを特徴とする一方向クラッチユニット。
2. 前記固定部材が前記外輪の一方の開放端を閉塞する逆止側蓋部材と、その逆止側蓋部材に前記外輪と同芯位置に設けられた回転中心軸と、ケーシングとからなり、前記駆動部材が前記外輪の他方の開放端を閉塞する駆動側蓋部材と、その駆動側蓋部材に取付けられた駆動レバーとからなり、前記回転中心軸が前記各ころを微小クリアランスをもって貫通するとともに前記駆動側蓋部材を貫通し、その先端部が前記ケーシングに固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ユニット。
3. 前記外輪が前記各クラッチ部材ごとに独立し、かつ同軸状態に配置された駆動側外輪と逆止側外輪とにより構成されるとともに共通の外環部材に嵌合され、その外環部材と両外輪の嵌合面の一方に設けられた軸方向の凸条と他方に設けられた溝とによって回り止め構造が形成され、かつ前記凸条又は溝が駆動側外輪と逆止側外輪とで周方向に一定のずれをもって形成されたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の一方向クラッチユニット。

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