JP2007198471A

JP2007198471A - 逆転機構

Info

Publication number: JP2007198471A
Application number: JP2006016566A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Takada; 声一高田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2007-08-09
Also published as: US20070173368A1; CN101008431A; US7574936B2

Abstract

【課題】部品点数が少なく簡単な構造で正逆両方向の回転出力が可能な逆転機構を提供することである。
【解決手段】遊星傘歯車４を入力部材１と出力部材２の同一の固定軸３の回りに旋回可能な直交軸部材５に支持し、直交軸部材５に出力部材２に内嵌される連結軸部６を直角に結合して、連結軸部６の出力部材２への連結を入切するクラッチ手段と、このクラッチ手段で連結軸部６の出力部材２への連結が切とされたときに連結軸部６の回転を止めるブレーキ手段とを設けることにより、連結軸部６の出力部材２への連結が入とされたときは、入力部材１と出力部材２の固定軸３の回りに遊星傘歯車４をこれらと一体で公転させて、出力部材２を正転させ、この連結が切とされたときは、直交軸部材５の軸部５ａの回りに遊星傘歯車４を自転させて、出力部材２を逆転させるようにし、部品点数が少なく簡単な構造で正逆両方向の回転出力を得られるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力部材の回転を正逆両方向の回転に出力可能な逆転機構に関する。

例えば、多くの回転ローラが組み込まれた複写機やプリンタでは、両面印刷を行うために一部のローラをコンパクトな設計で正逆両方向に回転させることが要求されている。このような正逆両方向の回転出力が可能な逆転機構には、平歯車を組合わせたものと、傘歯車を組合わせたものとがあるが、平歯車を組合わせたものは、入力軸と出力軸とを間隔を開けて平行に配設する必要があるので、コンパクトな設計ができない。また、傘歯車を組合わせた一般的な逆転機構も、入力軸と出力軸とを直角に配設する必要があるので、コンパクトな設計ができない。

これに対して、入力部材と出力部材とを同軸上に配設して、傘歯車の組み合わせで出力部材を正逆両方向に回転させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたステアリングギヤボックスでは、入力軸（入力部材）と出力軸（出力部材）との間に、入力軸に外嵌した第１ボス（中間部材）を回転自在に配設し、入力軸と第１ボスとに対向させて設けた傘歯車に軸が固定された傘歯車を噛み合わせて、第１ボスを逆回転させるとともに、第１ボスに貫通させた入力軸に固定した第２ボスを正回転させ、これらの第１ボスまたは第２ボスと出力軸とを連結するスリーブを軸方向へシフトさせて、このスリーブのシフトによる各ボスとの連結の切替で出力軸を正逆両方向に回転させる逆転機構を採用している。なお、スリーブのシフト位置は、両方のボスを出力軸と連結せずに、出力軸を自由回転とする状態にも選択可能となっている。

特開平４−３９１２６号公報

特許文献１に記載された逆転機構は、入力部材と出力部材が同軸上に配設されているが、入力部材と出力部材との間に逆転専用の中間部材を入力部材に外嵌して配設する必要があるので、この中間部材の配設と支持のために部品点数が多くなり、構造も複雑になる問題がある。

そこで、本発明の課題は、部品点数が少なく簡単な構造で正逆両方向の回転出力が可能な逆転機構を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の逆転機構は、回転が入力される入力部材と同軸上に出力部材を配設して、これらの入力部材と出力部材とに互いに対向する傘歯車を設け、これらの対向する傘歯車に少なくとも１つの遊星傘歯車を噛み合わせて、この遊星傘歯車を前記入力部材と出力部材の軸と直交し、この軸の回りに旋回可能な直交軸部材に回転自在に支持し、この直交軸部材に前記出力部材に内嵌される連結軸部を直角に設けて、この連結軸部の前記出力部材への連結を入切するクラッチ手段と、このクラッチ手段で前記連結軸部と出力部材との連結が切られたときに、前記連結軸部の回転を止めるブレーキ手段とを設け、前記クラッチ手段で前記連結軸部の出力部材への連結が入とされたときに、前記出力部材を前記入力部材と同方向に正転させ、前記クラッチ手段で前記連結軸部の出力部材への連結が切とされたときに、前記出力部材を逆転させる構成を採用した。

すなわち、遊星傘歯車を入力部材と出力部材の軸の回りに旋回可能な直交軸部材に支持し、この直交軸部材に出力部材に内嵌される連結軸部を直角に設けて、この連結軸部の出力部材への連結を入切するクラッチ手段と、このクラッチ手段で連結軸部と出力部材との連結が切られたときに、連結軸部の回転を止めるブレーキ手段とを設けることにより、クラッチ手段で前記連結軸部の出力部材への連結が入とされたときには、入力部材と出力部材の軸の回りに遊星傘歯車をこれらと一体で公転させて、出力部材を正転させ、クラッチ手段で前記連結軸部の出力部材への連結が切とされたときには、連結軸部の回転停止で旋回を止められる直交軸部材の軸の回りに遊星傘歯車を自転させて、出力部材を逆転させるようにし、部品点数が少なく簡単な構造で正逆両方向の回転出力が得られるようにした。

前記クラッチ手段を、前記出力部材の前記傘歯車と反対側の背面側に、セレーションを外径面に形成した軸部を設け、この出力部材の背面側に貫通させた前記連結軸部の先端部の外径面に、前記出力部材の軸部のセレーションと等径のセレーションを形成して、前記セレーションを形成した出力部材の軸部に、このセレーションと係合するセレーションを内径面に形成した連結リングをスライド可能に外嵌し、この連結リングをスライドさせて、その内径面のセレーションを前記連結軸部の外径面のセレーションと係脱し、前記連結軸部の出力部材への連結を入切するものとすることにより、簡単な構成でクラッチ手段を入切することができる。

前記連結軸部のセレーションと前記連結リングのセレーションとの互いに対向する軸端面に、これらのセレーションの係合を案内するように軸方向で噛み合う、それぞれのセレーションの各山部の中心で先端が鋭角に形成された歯を設けることにより、クラッチ手段をスムーズに入とすることができる。

前記セレーションの各山部の中心で先端が鋭角に形成された歯に、先端が各山部の頂側へ逃げる逃げ角を付与することにより、クラッチ手段をよりスムーズに入とすることができる。

前記ブレーキ手段を、前記連結軸部の前記セレーションよりも先端側の外径面に軸方向へ延びる凹溝を形成し、この凹溝に爪を差し込んで前記連結軸部の回転を止めるものとすることにより、簡単な構成で連結軸部の回転を止めることができる。

前記連結軸部の外径面で軸方向へ延びる凹溝を、外径面全周にセレーション状に形成した複数の凹溝とすることにより、連結軸部の回転を任意の回転位置で速やかに止めることができる。

前記スライド可能な連結リングを前記連結軸部のセレーション側へ付勢して、連結リングの先端側のセレーションを連結軸部のセレーションと係合させる弾性部材と、この弾性部材で付勢された連結リングの先端側を押戻して、前記係合を切り離す押戻し部材とを設け、この押戻し部材に前記ブレーキ手段の爪を設けることにより、押戻し部材の１動作のみでクラッチ手段による連結軸部の出力部材への連結を入切して、クラッチ手段で前記連結軸部の出力部材への連結が切とされたときに連結軸部の回転を止めることができる。

前記押戻し部材は、前記連結リングに半径方向から進退して、前記連結リングの先端側をテーパ面で押戻すものとし、前記ブレーキ手段の爪を半径方向から前記連結軸部の凹溝に差し込むようにすることができる。

前記押戻し部材を、前記連結リングの先端側に軸方向から進退して、前記連結リングを押戻すものとし、前記ブレーキ手段の爪を軸方向から前記連結軸部の凹溝に差し込むようにすることもできる。

前記連結軸部の外径面で軸方向へ延びる凹溝を、外径面全周にセレーション状に形成した複数の凹溝とし、前記押戻し部材を筒状体として、その爪を内径面全周にセレーション状に形成した複数の爪とし、これらのセレーション状に形成された複数の凹溝と爪とが互いに対向する軸端面に、前記爪の前記凹溝への差し込みを案内するように軸方向で噛み合う、それぞれのセレーション状に形成された複数の凹溝と爪の各山部の中心で先端が鋭角に形成された歯を設けることにより、爪を凹溝へスムーズに差し込むことができる。

前記出力部材からの回転出力手段を、その外径面に設けた平歯車とすることにより、コンパクトなスペースで出力部材の回転を出力することができる。

前記入力部材への回転入力手段を、その外径面に設けた平歯車とすることにより、コンパクトなスペースで入力部材に回転を入力することができる。

前記入力部材の平歯車を回転出力手段として利用することにより、正回転を必要とする他の回転部材をまとめて回転させることができる。

本発明の逆転機構は、遊星傘歯車を入力部材と出力部材の軸の回りに旋回可能な直交軸部材に支持し、この直交軸部材に出力部材に内嵌される連結軸部を直角に設けて、この連結軸部の出力部材への連結を入切するクラッチ手段と、このクラッチ手段で連結軸部と出力部材との連結が切られたときに、連結軸部の回転を止めるブレーキ手段とを設けることにより、クラッチ手段で前記連結軸部の出力部材への連結が入とされたときには出力部材を正転させ、クラッチ手段で前記連結軸部の出力部材への連結が切とされたときには出力部材を逆転させるようにしたので、部品点数が少なく簡単な構造で正逆両方向の回転出力を得ることができる。

前記クラッチ手段を、出力部材の傘歯車と反対側の背面側に、セレーションを外径面に形成した軸部を設け、この出力部材の背面側に貫通させた連結軸部の先端部の外径面に、出力部材の軸部のセレーションと等径のセレーションを形成して、セレーションを形成した出力部材の軸部に、このセレーションと係合するセレーションを内径面に形成した連結リングをスライド可能に外嵌し、この連結リングをスライドさせて、その内径面のセレーションを連結軸部の外径面のセレーションと係脱し、連結軸部の出力部材への連結を入切するものとすることにより、簡単な構成でクラッチ手段を入切することができる。

前記連結軸部のセレーションと連結リングのセレーションとの互いに対向する軸端面に、これらのセレーションの係合を案内するように軸方向で噛み合う、それぞれのセレーションの各山部の中心で先端が鋭角に形成された歯を設けることにより、クラッチ手段をスムーズに入とすることができる。

前記ブレーキ手段を、連結軸部のセレーションよりも先端側の外径面に軸方向へ延びる凹溝を形成し、この凹溝に爪を差し込んで連結軸部の回転を止めるものとすることにより、簡単な構成で連結軸部の回転を止めることができる。

前記スライド可能な連結リングを連結軸部のセレーション側へ付勢して、連結リングの先端側のセレーションを連結軸部のセレーションと係合させる弾性部材と、この弾性部材で付勢された連結リングの先端側を押戻して係合を切り離す押戻し部材とを設け、この押戻し部材にブレーキ手段の爪を設けることにより、押戻し部材の１動作のみでクラッチ手段による連結軸部の出力部材への連結を入切して、クラッチ手段で前記連結軸部の出力部材への連結が切とされたときに連結軸部の回転を止めることができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図４は、第１の実施形態を示す。この逆転機構は、図１および図２に示すように、入力部材１と出力部材２が同一の固定軸３上に回転自在に配設され、これらの入力部材１と出力部材２とに互いに対向するように設けられた傘歯車１ａ、２ａに２つの遊星傘歯車４が噛み合わされ、各遊星傘歯車４が、固定軸３と直交する直交軸部材５の軸部５ａに回転自在に支持されている。入力部材１と出力部材２の外径面には、それぞれ入力用の平歯車１ｂと出力用の平歯車２ｂが設けられ、駆動歯車２１から入力部材１に正回転が入力される。また、各平歯車１ｂ、２ｂには従動歯車２２ａ、２２ｂが噛み合わされ、従動歯車２２ａには正回転が出力され、従動歯車２２ｂには、後述するように、正逆両方向の回転が出力されるようになっている。

前記直交軸部材５の中心部には、固定軸３に旋回可能に外嵌される連結筒部５ｂが設けられ、別体の連結軸部６が連結筒部５ｂの端面に凹凸部の嵌まり合いで回り止めされて、軸部５ａと直角に結合されている。連結軸部６は、回転可能に固定軸３に外嵌されるとともに出力部材２に内嵌され、出力部材２の背面側に貫通した先端部の外径面に、後述する連結リング８の内径面のセレーション８ａと係脱するセレーション６ａと、押戻し部材１２の爪１２ｂが差し込まれるセレーション状に軸方向へ延びる複数の凹溝６ｂとが、先端側へ順に形成されている。セレーション６ａと複数の凹溝６ｂとの間には、連結リング８を抜け止めする環状凸条６ｃも形成されている。

前記連結軸部６の先端部が貫通する出力部材２の背面側には、中心部に設けられた凹部２ｃから突出する軸部７が一体に設けられ、その外径面に連結軸部６のセレーション６ａと等径のセレーション７ａが形成されており、軸部７にスライド可能に外嵌された連結リング８の内径面に形成されたセレーション８ａと係合するようになっている。連結リング８は軸部７に装着されたコイルばね９で先端側へ付勢され、そのセレーション８ａは連結軸部６のセレーション６ａとも係合するようになっている。

図３（ａ）、（ｂ）に拡大して示すように、前記連結軸部６のセレーション６ａと連結リング８のセレーション８ａとの互いに対向する軸端面には、それぞれのセレーション６ａ、８ａの各山部の中心で先端が鋭角に形成され、各山部の頂側へ逃げる逃げ角を付与された歯１０ａ、１０ｂが設けられている。これらの歯１０ａ、１０ｂは、セレーション６ａ、８ａの係合を案内するように軸方向で噛み合い、コイルばね９で付勢された連結リング８のセレーション８ａを、連結軸部６のセレーション６ａとスムーズに係合させる。

図１に示すように、前記連結リング８の先端側の外方には、ソレノイド１１のオン・オフによって半径方向に進退し、コイルばね９で付勢された連結リング８の先端側をテーパ面１２ａで押戻して、連結軸部６のセレーション６ａと連結リング８のセレーション８ａとの係合を切り離す押戻し部材１２が配設されている。押戻し部材１２は圧縮コイルばね１１ａで半径方向内方の前進側へ付勢されており、ソレノイド１１をオンにすると磁気吸引力によって半径方向外方へ後退する。この押戻し部材１２には、連結軸部６のセレーション状の凹溝６ｂに半径方向から差し込まれて、連結軸部６の回転を止める爪１２ｂも設けられている。

つぎに、上述した逆転機構の作用を説明する。図１に示したように、前記ソレノイド１１をオンにして、押戻し部材１２を半径方向外方へ後退させると、コイルばね９で付勢された連結リング８が連結軸部６と出力部材２の軸部７の両方とセレーション係合して、出力部材２と連結軸部６とが一体で回転し、連結軸部６に結合された直交軸部材５も一体で旋回する。したがって、直交軸部材５に取り付けられた遊星傘歯車４は自転せずに固定軸３の回りを公転し、遊星傘歯車４と傘歯車１ａで噛み合う入力部材１も出力部材２および直交軸部材５と一体で回転して、出力部材２に正回転が出力される。

また、図４に示すように、前記ソレノイド１１をオフにして、押戻し部材１２を半径方向内方へ前進させると、連結リング８がテーパ面１２ａで押戻されて連結軸部６とのセレーション係合が切り離されるとともに、連結軸部６の凹溝６ｂに半径方向から差し込まれる押戻し部材１２の爪１２ｂで連結軸部６の回転が止められる。したがって、このときは、入力部材１と出力部材２が別々に回転するとともに、連結軸部６に結合された直交軸部材５が旋回せずに、遊星傘歯車４はその軸部５ａの回りを自転し、この遊星傘歯車４の自転によって、出力部材２に逆回転が出力される。

図５および図６は、第２の実施形態を示す。この逆転機構は、基本的な構成は第１の実施形態と同じであり、図５に示すように、前記ソレノイド１１で作動する押戻し部材１２が、連結リング８の先端側へ軸方向から進退するようになっている点が異なる。この押戻し部材１２は有底の筒状体とされ、底部が固定軸３の半円断面の端部３ａに回り止めされるとともにスライド可能に外嵌されている。押戻し部材１２は引張コイルばね１１ａで後方へ回動付勢された回動レバー１１ｂに底部を連結されており、ソレノイド１１をオンにすると、磁気吸引力によって回動レバー１１ｂが前方へ回動し、この回動レバー１１ｂで背面を押圧される押戻し部材１２が軸方向へ前進して、コイルばね９で付勢された連結リング８の先端側をその前端面で押戻すようになっている。ソレノイド１１をオフにすると、回動レバー１１ｂが後方へ回動し、回動レバー１１ｂに連結された押戻し部材１２が後退する。

前記押戻し部材１２の底部側の内径面にはセレーション状に形成された複数の爪１２ｂが設けられ、押戻し部材１２が前進したときに、その爪１２ｂが連結軸部６のセレーション状に形成された凹溝６ｂに軸方向から差し込まれて、連結軸部６の回転を止めるようになっている。拡大図示は省略するが、連結軸部６の複数の凹溝６ｂと押戻し部材１２の複数の爪１２ｂとの互いに対向する軸端面には、図３（ａ）、（ｂ）に示したものと同様に、それぞれのセレーション状の凹溝６ｂと爪１２ｂの各山部の中心で先端が鋭角に形成され、各山部の頂側へ逃げる逃げ角を付与された歯１３ａ、１３ｂが設けられている。これらの歯１３ａ、１３ｂは、セレーション状の凹溝６ｂと爪１２ｂの係合を案内するように軸方向で噛み合い、各爪１２ｂを各凹溝６ｂへスムーズに差し込む。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。

この実施形態では、図５に示したように、前記ソレノイド１１をオフにして、押戻し部材１２を軸方向に後退させると、コイルばね９で付勢された連結リング８が連結軸部６と出力部材２の軸部７の両方とセレーション係合し、第１の実施形態のものと同様に、入力部材１、出力部材２および直交軸部材５に取り付けられた遊星傘歯車４が一体で回転し、出力部材２に正回転が出力される。

また、図６に示すように、前記ソレノイド１１をオンにして、押戻し部材１２を軸方向に前進させると、連結リング８が押戻されて連結軸部６とのセレーション係合が切り離されるとともに、連結軸部６の凹溝６ｂに軸方向から差し込まれる押戻し部材１２の爪１２ｂで連結軸部６の回転が止められ、第１の実施形態のものと同様に、遊星傘歯車４の自転によって、出力部材２に逆回転が出力される。

上述した各実施形態では、直交軸部材に取り付ける遊星傘歯車の個数を２個としたが、遊星傘歯車の個数は１個とすることもでき、直交軸部材の軸部を十文字等の放射状に設けて、３個以上の遊星傘歯車を取り付けることもできる。

第１の実施形態の逆転機構を示す縦断面図図１の回転伝達機構部の分解斜視図ａ、ｂは、それぞれ図１の連結軸部と連結リングのセレーションの互いに対向する軸端面に設けた歯を拡大して示す斜視図図１の逆転機構で逆回転を出力する状態を示す縦断面図第２の実施形態の逆転機構を示す縦断面図図５の逆転機構で逆回転を出力する状態を示す縦断面図

符号の説明

１入力部材
２出力部材
１ａ、２ａ傘歯車
１ｂ、２ｂ平歯車
２ｃ凹部
３固定軸
４遊星傘歯車
５直交軸部材
５ａ軸部
５ｂ連結筒部
６連結軸部
６ａセレーション
６ｂ凹溝
６ｃ環状凸条
７軸部
７ａセレーション
８連結リング
８ａセレーション
９コイルばね
１０ａ、１０ｂ歯
１１ソレノイド
１１ａコイルばね
１１ｂ回動レバー
１２押戻し部材
１２ａテーパ面
１２ｂ爪
１３ａ、１３ｂ歯

Claims

回転が入力される入力部材と同軸上に出力部材を配設して、これらの入力部材と出力部材とに互いに対向する傘歯車を設け、これらの対向する傘歯車に少なくとも１つの遊星傘歯車を噛み合わせて、この遊星傘歯車を前記入力部材と出力部材の軸と直交し、この軸の回りに旋回可能な直交軸部材に回転自在に支持し、この直交軸部材に前記出力部材に内嵌される連結軸部を直角に設けて、この連結軸部の前記出力部材への連結を入切するクラッチ手段と、このクラッチ手段で前記連結軸部と出力部材との連結が切られたときに、前記連結軸部の回転を止めるブレーキ手段とを設け、前記クラッチ手段で前記連結軸部の出力部材への連結が入とされたときに、前記出力部材を前記入力部材と同方向に正転させ、前記クラッチ手段で前記連結軸部の出力部材への連結が切とされたときに、前記出力部材を逆転させるようにした逆転機構。
前記クラッチ手段が、前記出力部材の前記傘歯車と反対側の背面側に、セレーションを外径面に形成した軸部を設け、この出力部材の背面側に貫通させた前記連結軸部の先端部の外径面に、前記出力部材の軸部のセレーションと等径のセレーションを形成して、前記セレーションを形成した出力部材の軸部に、このセレーションと係合するセレーションを内径面に形成した連結リングをスライド可能に外嵌し、この連結リングをスライドさせて、その内径面のセレーションを前記連結軸部の外径面のセレーションと係脱し、前記連結軸部の出力部材への連結を入切するものである請求項１に記載の逆転機構。
前記連結軸部のセレーションと前記連結リングのセレーションとの互いに対向する軸端面に、これらのセレーションの係合を案内するように軸方向で噛み合う、それぞれのセレーションの各山部の中心で先端が鋭角に形成された歯を設けた請求項２に記載の逆転機構。
前記セレーションの各山部の中心で先端が鋭角に形成された歯に、先端が各山部の頂側へ逃げる逃げ角を付与した請求項３に記載の逆転機構。
前記ブレーキ手段が、前記連結軸部の前記セレーションよりも先端側の外径面に軸方向へ延びる凹溝を形成し、この凹溝に爪を差し込んで前記連結軸部の回転を止めるものである請求項２乃至４のいずれかに記載の逆転機構。
前記連結軸部の外径面で軸方向へ延びる凹溝を、外径面全周にセレーション状に形成した複数の凹溝とした請求項５に記載の逆転機構。
前記スライド可能な連結リングを前記連結軸部のセレーション側へ付勢して、連結リングの先端側のセレーションを連結軸部のセレーションと係合させる弾性部材と、この弾性部材で付勢された連結リングの先端側を押戻して、前記係合を切り離す押戻し部材とを設け、この押戻し部材に前記ブレーキ手段の爪を設けた請求項５または６に記載の逆転機構。
前記押戻し部材を、前記連結リングに半径方向から進退して、前記連結リングの先端側をテーパ面で押戻すものとし、前記ブレーキ手段の爪を半径方向から前記連結軸部の凹溝に差し込むようにした請求項７に記載の逆転機構。
前記押戻し部材を、前記連結リングの先端側に軸方向から進退して、前記連結リングを押戻すものとし、前記ブレーキ手段の爪を軸方向から前記連結軸部の凹溝に差し込むようにした請求項７に記載の逆転機構。
前記連結軸部の外径面で軸方向へ延びる凹溝を、外径面全周にセレーション状に形成した複数の凹溝とし、前記押戻し部材を筒状体として、その爪を内径面全周にセレーション状に形成した複数の爪とし、これらのセレーション状に形成された複数の凹溝と爪とが互いに対向する軸端面に、前記爪の前記凹溝への差し込みを案内するように軸方向で噛み合う、それぞれのセレーション状に形成された複数の凹溝と爪の各山部の中心で先端が鋭角に形成された歯を設けた請求項９に記載の逆転機構。
前記出力部材からの回転出力手段を、その外径面に設けた平歯車とした請求項１乃至１０のいずれかに記載の逆転機構。
前記入力部材への回転入力手段を、その外径面に設けた平歯車とした請求項１乃至１１のいずれかに記載の逆転機構。
前記入力部材の平歯車を回転出力手段として利用した請求項１２に記載の逆転機構。