JP2008151208A

JP2008151208A - 逆入力遮断ユニット

Info

Publication number: JP2008151208A
Application number: JP2006338325A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Takada; 声一高田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-07-03

Abstract

【課題】固定部材に対し入力回転部材と出力回転部材が相対回転可能に嵌合され、前記固定部材と出力回転部材との嵌合部分に両方向ロック型のころ式クラッチが介在され、前記クラッチのころ収納ポケットの両端部が前記入力側部材に係合された保持器によって区画された逆入力遮断ユニットのコンパクト化を図ることである。
【解決手段】逆入力遮断ユニットにおける固定部材が固定軸２１により構成され、入力回転部材と出力回転部材がともに該固定軸２１に対し回転自在に嵌合された入力歯車２２と出力歯車２３とによって構成され、前記出力歯車２３にころ式クラッチ２８が組み込まれた構成とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、事務機の給紙機構等において使用される逆入力遮断ユニットに関するものである。

逆入力遮断ユニットは、入力側から出力側へのトルクの伝達は可能であるが、その逆方向のトルクの伝達を遮断することによって、入力側に結合された駆動源に出力側（負荷側）から逆入力されるトルクの影響が及ぶことを回避するようにしたものである。

このような逆入力遮断ユニットとして知られている従来の構造は、一般に、図７（ａ）から（ｃ）に示したように、円筒状の固定部材１の内径側に入力回転部材２と出力回転部材３が相対回転可能に同軸状態に径方向に重ねて嵌合され、前記固定部材１の内径両端部において軸受４、４を介して出力回転部材３が回転自在に支持される。前記固定部材１と出力回転部材３との径方向の嵌合部分に両方向ロック型のころ式クラッチ５が介在される。

このクラッチ５は、固定部材１の内径面と出力回転部材３に形成されたカム面６及び保持器７の２本のアーム８とによって囲まれたころ収納ポケット９が形成される。各ポケット９に一対のころ１０が収納されるとともに、各ころ１０間に付勢ばね１１が介在され、各ころ１０がポケット９の左右の狭小方向に離反する方向に付勢される。

前記入力回転部材２と出力回転部材３にこれらの径方向にピン１２が貫通され、そのピン１２に前記クラッチ５の保持器７が係合される。該ピン１２は、出力回転部材３に対しては回転方向に伝達遅れすき間ａをもって貫通する。前記入力回転部材２に入力軸、出力回転部材３に出力軸をそれぞれ差し込んで使用に供される。

前記入力回転部材２からの入力トルクによって保持器７が何れか一方向に回転されると、一方のころ１０がポケット９の内側に移動してロックが解除され、さらにその保持器７の回転に時間遅れをもって回転する出力回転部材３の回転によって他方のころ１０のロックも解除される。両方のころ１０のロックが解除されることによりクラッチ５がフリーとなってトルクの伝達が行われる。逆に、出力回転部材３からの逆入力トルクは、いずれの回転方向であってもクラッチ５において一方のころ１０がロックされるので入力回転部材２への伝達が遮断される（特許文献１）。

前記の伝達遅れすき間ａを設けているのは、ころ１０のロック解除と、出力回転部材３の回転開始との間に時間遅れを持たせることにより、確実にロックを解除したのちに出力部材３の回転を開始させるようにするためである。しかし、保持器７のアーム８ところ１０との間の遊びの大きさ、カム面６によって形成されるクサビ角の大きさ、付勢ばね１１のばね力の大きさの如何等によっては前記すき間aが実質的にゼロである場合もあり得る。
特開平２−２７１１１６号公報（第１の実施例、第１図から第３図）

前述した従来の逆入力遮断ユニットは、固定部材１が環状部材ないし円筒部材によって形成され、その固定部材１の内部に入力回転部材２、出力回転部材３、両方向ロック型のころ式クラッチ５等を組み込んだ構成であるので、これを事務機等に取付ける場合は、固定部材１をフレームに固定するためのスペースや、ハウジングが必要となり、このクラッチを使用する装置内部の省スペース化を妨げる問題がある。

そこで、この発明は、径方向のサイズの縮小化を図りコンパクトな構造をもった逆入力遮断ユニットを提供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、図１及び図２（ａ）（ｂ）に示したように、固定部材２１に対し入力回転部材２２と出力回転部材２３が相対回転可能に嵌合され、前記固定部材２１と出力回転部材２３との嵌合部分に両方向ロック型のころ式クラッチ２８が介在され、前記クラッチ２８のころ収納ポケット４２の両端部が前記入力回転部材２２に係合された保持器３１によって区画され、前記ポケット４２に一対のころ３２が該ポケット４２の狭小方向に相互に離反する方向に付勢されて収納され、前記入力回転部材２２からの入力トルクにより回転される前記保持器３１によって一方のころ３２のロックが解除されてトルクの伝達が行われ、一方、前記出力回転部材２３からの逆入力トルクによってポケット４２内のいずれか一方のころ３２がロックして入力回転部材２２へのトルクの伝達が遮断されるようにした逆入力遮断ユニットを前提とする。

このような逆入力遮断ユニットにおいて、この発明は、前記固定部材２１が固定軸により構成され、前記入力回転部材２２と出力回転部材２３がともに該固定軸２１に対し回転自在に嵌合され、前記ころ式クラッチ２８が前記出力回転部材２３の内径面に組み込まれた構成としたものである。

従来は固定部材２１が環状体乃至円筒体のものであったのに対し、この発明においては固定部材２１が固定軸によって構成され、その固定軸に入力回転部材２２と出力回転部材２３がともに該固定軸に対し回転自在に嵌合された構成であるから、装置に組付ける際は、固定軸を装置に固定するだけでよい。

一層具体的な構成としては、前記入力回転部材２２が入力歯車、前記出力回転部材２３が出力歯車により構成され、前記ころ式クラッチ２８の外輪２９が前記出力歯車の内径面に嵌合一体化され、その外輪２９内径面に傾斜方向が逆向きの一対のカム面３６が複数組形成され、前記一対のカム面３６を含むころ収納ポケット４２の両端部が前記保持器３１の一対のアーム４１によって区画され、前記保持器３１と前記外輪２９が伝達遅れすき間ａをおいて回転方向に係合された構成をとることができる。この構成によれば、固定軸に入力歯車と出力歯車を設けた歯車機構を構成することができる。

また、前記出力回転部材２３を構成する出力歯車の内径面に、前記ポケット４２の開放面に沿って軸方向に突き出したころ受け片４３が設けられた構成をとることができる。この構成によると、固定軸に組み込む以前の状態においてころ３２の落下を防止することができる。

この発明は以上のようなものであるから、以下の効果を奏することができる。
（１）ころ式クラッチのロック時にころを支持するための固定部材が固定軸によって構成され、その固定軸の回りに嵌合された入力回転部材と出力回転部材を軸方向に配置されるので、ユニット全体が径方向にコンパクト化される。
（２）１本の固定軸に全ての部材が組付けられユニット化されるため、ユニットの組立や、装置への組付けを容易に行うことができる。
（３）出力回転部材を構成する出力歯車の内径面にころ受け片を設けることにより、固定軸への組み付け以前の状態において、ころの落下が防止できるので取扱性が向上する。

以下、添付図面に基づき実施例を説明する。

図１から図６に示した実施例の逆入力遮断ユニットは、特許請求の範囲でいう「固定部材２１」が固定軸２１、「入力回転部材２２」が入力歯車２２、「出力回転部材２３」が出力歯車２３となっている。

前記の固定軸２１に対し、入力歯車２２と出力歯車２３が軸方向に接近して回転自在に嵌合される。各歯車２２、２３はそれぞれ止め輪２４、２５によって軸方向に位置決めされる。入力歯車２２は出力歯車２３との対向面において軸穴の両側に係合凹部２６（図４（ａ）参照）が設けられる。

出力歯車２３は、入力歯車２２との対向面に固定軸２１と同芯の収納凹部２７が設けられ、その収納凹部２７の内径部に両方向ロック型のころ式クラッチ２８が組み込まれる。

このクラッチ２８は、外輪２９、保持器３１、ころ３２及び付勢ばね３３によって構成される（図３参照）。外輪２９は、その外径面に出力歯車２３に対し回り止め部３４を介して嵌合一体化される。また、外輪２９の内径面には周方向に一定の間隔をおいて円弧部３５が４個所に形成されるとともに、各円弧部３５の両端に平坦なカム面３６が形成される。隣接する円弧部３５間の２個所のカム面３６相互は、一定の角度をもって山形に突き合う（図２（ａ）（ｂ）参照）。

前記の保持器３１は、入力歯車２２と同一内径を有し、その外径はつば部３８を挟んで入力側嵌合部３７と出力側嵌合部４０が形成される（図３、図４（ｂ）参照）。入力側嵌合部３７の端面に軸方向に突き出した一対の係合片３９が設けられる。各係合片３９は、入力歯車２２の前記の係合凹部２６に嵌合され、これにより入力歯車２２と保持器３１が一体化される。

また、前記出力側嵌合部４０の端面の内径縁に沿った部分に、周方向に一定間隔をおいてアーム４１が突き出して設けられる。各アーム４１は、前述の隣接した円弧部３５間の２個所のカム面３６相互が突き合った部分の内側に配置される。

前記円弧部３５、その両側のカム面３６、これらの部分に対向した固定軸２１の外径面とによって囲まれた部分の回転方向の両側が、前記保持器３１の一対のアーム４１によって区画されてころ３２を収納するためのポケット４２が形成される。各ポケット４２に一対のころ３２が収納されるとともに、各ころ３２間に板ばねをＳの字形に屈曲して形成された付勢ばね３３が介在される。

前記のポケット４２は、回転方向の両端部に各カム面３６と固定軸２１とによって狭小部が形成され、その狭小部に接触したころ３２が固定軸２１と接する点における接線とカム面３６とがなす角をクサビ角θと称する（図２（ｂ）参照）。クサビ角θは各ポケット４２ごとに２個所対称形に形成される。作動の安定性の観点から、各アーム４１ところ３２との間には回転方向の遊びが設けられる。ポケット４２内の一対のころ３２は、その間に介在された付勢ばね３３によって、相互に離反する方向、即ち両側の狭小方向にそれぞれ付勢される。

前記ポケット４２は内径側に開放されているので、固定軸２１に組付けられる前においてはころ３２が内径側に落下することがあり取扱性が悪い。これを防止すべく、ポケット４２の開放面にころ受け片４３が設けられる。ころ受け片４３は、図１及び図３に示したように、出力歯車２３の閉塞側の軸穴４４の周りにおいて、周方向に前記のポケット４２に対応した間隔をおき内向きに突き出して設けられる。ころ受け片４３は、断面形状が台形をなし（図２（ｂ）参照）、その左右両側において両側のアーム４１との間でそれぞれころ３２を受ける。また付勢ばね３３が該ころ受け片４３によって内径側から支持される。

前記保持器３１の出力側嵌合部４０において、係合凹部４５が中心対称の２個所に設けられる（図４（ｂ）参照）。また、これに対向して前記外輪２９の入力歯車２２側の端面において、軸方向に突き出した係合凸部４６が中心対称の２個所に設けられる（図３参照）。前記の係合凹部４５と係合凸部４６は軸方向に嵌合されるが、回転方向の両側に所要の伝達遅れすき間a（図４（ｃ）、図５参照）が設けられる。

前記出力歯車２３の収納凹部２７に前記クラッチ２８が嵌入される。保持器３１は、そのつば部３８が収納凹部２７の大径部２７ａに収納される。また、そのつば部３８の外側に嵌合一体化された蓋部材４７によって大径部２７ａが閉塞され（図１参照）、同時に保持器３１の抜け止めが図られる。蓋部材４７はその外径面に形成された抜け止めリブ４８が大径部２７aの開口部内径面に形成された溝４９に嵌合される。

なお、蓋部材４７の内径面と保持器３１の外径面との間には、所要の回転すき間が形成される。

前記のように組み立てた入力歯車２２と出力歯車２３の軸穴に固定軸２１を挿通する際は、図６に示したように、出力歯車２３を固定した状態において入力歯車２２を矢印Ａ方向に回転させると、入力歯車２２と一体の保持器３１が同方向に回転し、そのアーム４１がクラッチ２８の一方のころ３２のロックを解除する（図２（ａ）の矢印Ａ参照）。一方、固定軸２１を前記と反対の矢印Ｃ方向に回転させつつ出力歯車２３側から挿入すると、図２（a）の一点鎖線で示した矢印Ｃによって示したように、他方のころ３２のロックが解除される。これにより両方のころ３２がフリーとなるので、固定軸２１はころ３２に妨げられることなく両方歯車２３、２２に貫通させることができる。

実施例の逆入力遮断クラッチは以上のような構成であり、次にその作用について説明する。

入力歯車２２が図１の矢印Ａ方向に回転すると、これと一体の保持器３１が同方向に回転し（同図の矢印Ａ参照）、そのアーム４１によって各ポケット４２内の右側のころ３２（図２（ａ）において右側となるころ３２）が押され（図２（ａ）の矢印Ａ参照）ロックが解除されフリーとなる。

保持器３１が前記伝達遅れすき間ａだけ回転すると、その係合凹部４５が外輪２９の係合凸部４６に係合して外輪２９及びこれと一体の出力歯車２３を同方向に回転させる。このとき図２（ａ）の左側のころ３２はフリーとなり、クラッチ２８全体がフリーとなるので入力トルクが出力歯車２３に伝達される。入力トルクの回転方向が前記と逆方向の場合は、左側のころ３２がアーム４１に押されてフリーとなり、また外輪２９及びこれと一体の出力歯車２３の回転により右側のころ３２がフリーとなってトルクの伝達が行われる。

なお、前記伝達遅れすき間ａは、保持器３１のアーム４１がころ３２に接触するまでの遊びより大きく設定され、これにより、ころ３２のロック解除が外輪２９の回転に先行して行われるようにしている。

前記とは逆に、出力歯車２３から矢印Ｂ（図２（ａ）の一点鎖線矢印参照）のトルクが入力された場合、これと一体の外輪２９が同方向に回転することによりクラッチ２８の左側のころ３２がロックするので、クラッチ２８全体がロックし、入力歯車２２側へのトルクの伝達が遮断される。回転方向が逆の場合は右側のころ３２がロックしてトルクの伝達が遮断される。

前記クラッチ２８の停止状態においては、付勢ばね３３によって両方のころ３２がポケット４２の左右両側のクサビ角θの狭小方向に付勢された初期位置にあり、これにより保持器３１の初期位置が定められる。同時に係合凹部４５と係合凸部４６の係合状態も初期位置にあり、左右両側に一定の伝達遅れすき間ａが確保される。

なお、保持器３１のアーム４１ところ３２との間の遊びの大きさ、クサビ角θの大きさ、付勢ばね３３のばね力の大きさの如何等によっては前記すき間aは実質的にゼロである場合もあり得る。

実施例の断面図（ａ）図１のＸ_１−Ｘ_１線の断面図、（ｂ）（ａ）図の一部拡大断面図同上の分解斜視図（ａ）同上の入力歯車の斜視図、（ｂ）同上の保持器の斜視図、（ｃ）同上の保持器部分の平面図図１のＸ_２−Ｘ_２線の断面図軸挿入時の断面図（a）従来例の断面図、（ｂ）（ａ）図のＸ_３−Ｘ_３線の断面図、（ｃ）（ａ）図のＸ_４−Ｘ_４線の断面図

符号の説明

２１固定軸（固定部材）
２２入力歯車（入力回転部材）
２３出力歯車（出力回転部材）
２４、２５止め輪
２６係合凹部
２７収納凹部
２７ａ大径部
２８クラッチ
２９外輪
３１保持器
３２ころ
３３付勢ばね
３４回り止め部
３５円弧部
３６カム面
３７入力側嵌合部
３８つば部
３９係合片
４０出力側嵌合部
４１アーム
４２ポケット
４３ころ受け片
４４軸穴
４５係合凹部
４６係合凸部
４７蓋部材
４８抜け止めリブ
４９溝

Claims

固定部材(２１)に対し入力回転部材(２２)と出力回転部材(２３)が相対回転可能に嵌合され、前記固定部材(２１)と出力回転部材(２３)との嵌合部分に両方向ロック型のころ式クラッチ(２８)が介在され、前記クラッチ(２８)のころ収納ポケット(４２)の両端部が前記入力回転部材(２２)に係合された保持器(３１)によって区画され、前記ポケット(４２)に一対のころ(３２)が該ポケット(４２)の狭小方向に相互に離反する方向に付勢されて収納され、前記入力回転部材(２２)からの入力トルクにより回転される前記保持器(３１)によっていずれか一方のころ(３２)のロックが解除されてトルクの伝達が行われ、一方、前記出力回転部材(２３)からの逆入力トルクによっていずれか一方のころ(３２)がロックして入力回転部材(２２)へのトルクの伝達が遮断されるようにした逆入力遮断ユニットにおいて、前記固定部材(２１)が固定軸により構成され、前記入力回転部材(２２)と出力回転部材(２３)がともに該固定軸に対し回転自在に嵌合され、前記ころ式クラッチ(２８)が前記出力回転部材(２３)の内径面に組み込まれたことを特徴とする逆入力遮断ユニット。
前記入力回転部材(２２)が入力歯車、前記出力回転部材(２３)が出力歯車により構成され、前記ころ式クラッチ(２８)の外輪(２９)が前記出力歯車の内径面に嵌合一体化され、その外輪(２９)内径面に傾斜方向が逆向きの一対のカム面(３６)が複数組形成され、前記一対のカム面(３６)を含むころ収納ポケット(４２)の両端部が前記保持器(３１)の一対のアーム(４１)によって区画され、前記保持器(３１)と前記外輪(２９)が伝達遅れすき間(ａ)をおいて回転方向に係合されたことを特徴とする請求項１に記載の逆入力遮断ユニット。
前記出力回転部材(２３)を構成する出力歯車の内径面に、前記ポケット(４２)の開放面に沿って軸方向に突き出したころ受け片(４３)が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の逆入力遮断ユニット。