JP2008232319A

JP2008232319A - 駆動力正逆切替装置

Info

Publication number: JP2008232319A
Application number: JP2007073971A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Takada; 声一高田
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】入力された駆動トルクの回転方向を反対の回転方向に適宜切替えて出力できる装置を低コストで提供できるようにすることである。
【解決手段】固定軸１に同軸状態に嵌合された入力歯車２と出力歯車３、該入力歯車２と出力歯車３との間で前記固定軸１に直交状態に嵌合された中間軸４、前記中間軸４のボス部５に一体化され前記固定軸１に嵌合された制御スリーブ７、前記入力歯車２と一体に設けられた入力傘歯車８、前記制御スリーブ７に嵌合され入力傘歯車８に対し軸方向に対向した出力傘歯車９、前記中間軸４に嵌合され前記入力傘歯車８と出力傘歯車９に噛み合った中間傘歯車１１、前記中間軸４の両端部に嵌合された制御歯車１２、前記制御スリーブ７と前記出力歯車３の内径面の間に組み込まれたばねクラッチ１３からなり、制御歯車１２がフリーのときにばねクラッチ１３がロックされ入力と同一方向の回転が出力され、オンのときに該ばねクラッチ１３がフリーとなって入力と反対方向の回転に切替えて出力されるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動力正逆切替装置に関し、例えば事務機の給紙部等において用いられる。

複写機等の事務機における紙の搬送方向は、通常は一方向であるので、一定方向の回転仕様をもったモータによって駆動するようにしている。しかし、紙の搬送方向を正逆適宜切替て搬送する進化した給紙部において、従来の一定方向回転仕様のモータで対応する場合、モータの回転方向を正逆に適宜切替える装置を追加する必要があった（特許文献１）。

このような場合に通常使用される駆動力正逆切替機構として、図８に示した３個の傘歯車を用いた機構が知られている（非特許文献１）。この機構は、入力軸４１の一端に設けた入力傘歯車４２の歯面に接近して直交方向に出力軸４３が設けられ、その出力軸４３にクラッチ４４が軸方向にスライド可能にキー止めされる。そのクラッチ４４の両側に一対の出力傘歯車部４５、４５が回転自在に嵌合され、これらの出力傘歯車部４５が入力傘歯車４２に噛み合わされる。各出力傘歯車部４５の対向面に設けたボス部４６に前記クラッチ４４に係合する歯４７が設けられる。前記クラッチ４４の中間部に設けられた周溝４８に揺動アーム４９のピン５０が挿入される。揺動アーム４９の他端は軸５１により固定部に揺動可能に取り付けられる。

揺動アーム４９が左右いずれか一方に倒されると、クラッチ４４が軸方向にスライドしてその方の出力傘歯車部４５の歯４７に係合され、入力軸４１の回転が出力軸４３に伝達される。また、揺動アーム４９が逆方向に倒されるとクラッチ４４が他方の出力傘歯車部４５側に係合され出力軸４３が逆転される。
特開平５−３０７２９０号公報「機械運動機構」株式会社技報堂、昭和３２年１０月１５日出版、８１頁

前記の駆動力正逆切替機構は、入力軸４１と出力軸４３が直交しているため、入力側のモータと出力側の給紙ローラの配置に制限を受け、また入力傘歯車４２の径が大型化し、さらに揺動アーム４９の制御機構が複雑になる等の問題があった。また、クラッチ４４の切替え時に歯４７の回転位相を同期させ歯の衝突を回避する同期手段が必要となる問題もあった。

そこで、この発明は、入出力軸が平行に配置されるコンパクトな駆動力正逆切替装置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、この発明に係る駆動力正逆切替装置は、図１及び図２に示したように、固定軸１、前記固定軸１に同軸状態に嵌合された入力歯車２と出力歯車３、該入力歯車２と出力歯車３との間で前記固定軸１に直交状態に嵌合された中間軸４、前記中間軸４のボス部５に一体化され前記固定軸１に嵌合された制御スリーブ７、前記入力歯車２と一体に設けられた入力傘歯車８、前記制御スリーブ７に嵌合され入力傘歯車８に対し軸方向に対向した出力傘歯車９、前記中間軸４に嵌合され前記入力傘歯車８と出力傘歯車９に噛み合った中間傘歯車１１、前記中間軸４の両端部に嵌合された制御歯車１２、前記制御スリーブ７と前記出力歯車３の内径面の間に組み込まれたばねクラッチ１３からなる構成を前提とする。

前記の駆動力正逆切替装置において、この発明は、前記出力傘歯車９の外径面に規制凸部２１が設けられるとともに、その外端面にクラッチ解除片２３が設けられ、前記出力歯車３の内径面にフック係合凸部２９及び前記規制凸部２１に対向した規制凹部３１がそれぞれ設けられ、前記ばねクラッチ１３を構成するコイルばね３２が前記制御スリーブ７に直接又は該制御スリーブ７に嵌合された内輪１９に緊縛され、前記コイルばね３２はその両端部から径方向に立ち上がったフック３３、３４相互がコイル部分の劣弧を挟んで対向し、前記フック３３、３４間に前記のフック係合凸部２９が介在されるとともに、一方のフック３４が該フック係合凸部２９と前記のクラッチ解除片２３との間に介在され、前記クラッチ解除片２３とフック３４との間にすき間ａが形成され、前記規制凸部２１と前記規制凹部３１の間に前記すき間ａより大きいすき間ｂが形成される構成とした。

前記構成の駆動力正逆切替装置は、制御歯車１２がフリー状態のときに中間軸４と一体の制御スリーブ７を介してばねクラッチ１３のコイルばね３２が縮径されロック状態になるとともに、一方のフック３３がフック係合凸部２９に係合される。これにより出力歯車３が入力側と同一方向に回転される。一方、制御歯車１２がロックされると、中間軸４及び制御スリーブ７が固定される。入力傘歯車８、中間傘歯車１１を介して出力傘歯車９が逆回転され、その出力傘歯車９に設けられたクラッチ解除片２３がすき間ａを越えて回転することにより他方のフック３４をコイルばね３２の拡径方向に押し込みばねクラッチ１３のロックを解除させる。さらに、規制凸部２１がすき間ｂを越えて規制凹部３１に係合すると出力歯車３が出力傘歯車９とともに同方向に回転される。即ち、入力トルクの回転と反対方向の回転が出力される。

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。
イ）コイルばねによって構成されたばねクラッチを用いるものであるから、ころ式クラッチを用いる場合に比べ装置の低コスト化を図ることができる。
ロ）この発明の装置によると、入力側と出力側の回転方向を適宜反転することができる一方、入力側と同一回転数の出力が得られる。
ハ）ばねクラッチを複数のコイルばねの組合せで構成することにより、ばねのフックに作用する負荷が分散され、フックの疲労を軽減することができる。

以下、この発明に係る駆動力正逆切替装置の実施例を添付図面に基づいて説明する。

図１から図５に示した実施例１の装置は、固定軸１、その固定軸１に同軸状態に嵌合された入力歯車２と出力歯車３、該入力歯車２と出力歯車３との間で前記固定軸１に直交状に嵌合された中間軸４を有する。前記中間軸４のボス部５の軸方向の一方の端面に制御スリーブ７が一体に設けられ、該ボス部５とともに前記固定軸１に嵌合される。前記入力歯車２の内面にこれと一体に入力傘歯車８が設けられる。前記制御スリーブ７に嵌合された出力傘歯車９が前記の入力傘歯車８に対し軸方向に対向して設けられる。

前記中間軸４はそのボス部５から軸対称の２箇所の位置から径方向に突き出した支持軸部１０を有し、各支持軸部１０にそれぞれ中間傘歯車１１が嵌合され、止め輪１６により抜け止めされる。その中間傘歯車１１は前記入力傘歯車８と出力傘歯車９に噛み合う。また、中間傘歯車１１から突き出した各支持軸部１０の両端部に対し、制御歯車１２の内径面に設けられた一対の嵌合溝１７の部分が嵌合されることにより、制御歯車１２が固定軸１に対し同軸状態に嵌合される。該制御歯車１２の内周面に環状の蓋部材１８が嵌入され該制御歯車１２の軸方向への抜け止めが図られる。

前記出力傘歯車９の外径面に規制凸部２１が突設され（図４参照）、また、その出力傘歯車９の外端面の中心穴２２に沿ってクラッチ解除片２３が軸方向に突設される。

前記出力歯車３のクラッチ収納部２４は内端面（中間軸４側の面）が開放され、反対側の外端面が外端壁２５（図１参照）で閉塞される。外端壁２５は、前記内輪１９の外径面に相対回転可能に嵌合され、これにより出力歯車３の中心が定められる。前記の外端壁２５と内輪１９の外端面は径方向に一致するように形成され、両者に渡る大きさの座金２６を介して止め輪２７により抜け止めが図られる。入力歯車２の外端面にも同様の止め輪２８が嵌合される。

前記クラッチ収納部２４の内端部内径面に前記の出力傘歯車９が径方向に所定のすき間をおいて嵌合され、その嵌合部分から軸方向に前記外端壁２５に達するフック係合凸部２９が設けられる。また、前記のクラッチ解除片２３がクラッチ収納部２４に軸方向に挿入される。

前記のクラッチ収納部２４に組み込まれたばねクラッチ１３は、前記の制御スリーブ７に対し回り止め２０を介して嵌合された内輪１９と、その外径面に軸方向に接近して緊縛された３個の同一形状のコイルばね３２により構成される。各コイルばね３２は、ばね性ある金属線を密に３回強右巻きしたものであり、その両端に設けたフック３３、３４を径方向に起立させている。両方のフック３３、３４は、３回を越えた巻き余り部分（即ち、コイル部分の全周のうちの一部を占める劣弧の部分）の両端で対向する。このコイルばね３２は両方のフック３３，３４を対向側に引き寄せる方向に荷重を加えるとコイル部分が拡径され内輪１９に対する緊縛力を緩和させる。逆方向に荷重を加えると縮径され、緊縛力が増大される。

前記のばねクラッチ１３を軸方向に配列された３個のコイルばね３２によって構成したのは、ばねクラッチ１３の全体に作用する荷重を個々のコイルばね３２に分散させることで、フック３３、３４に作用する荷重を軽減させるためである。

図２に示したように、前記フック３３、３４は前記出力歯車３のフック係合凸部２９の両側に周方向に遊びをもって配置され、また、右側のフック３４がフック係合凸部２９とクラッチ解除片２３との間に介在される。

前記出力歯車３の内端面の１箇所に規制凹部３１が設けられ（図４参照）、その規制凹部３１に前記の規制凸部２１が嵌入される（図２の一点鎖線参照）。その規制凸部２１とクラッチ解除片２３の位置関係は、図３に示したように、後述するクラッチ解除方向（矢印Ａと反対方向）にクラッチ解除片２３が規制凸部２１より中心角βだけ進んだ位置関係にあるように設定される。

また、規制凸部２１の規制凹部３１に対する位置関係及びクラッチ解除片２３のフック３４に対する位置関係は、図３に示したように設定される。即ち、一方のフック３３が係合凸部２９に対し係合した状態において、クラッチ解除片２３はクラッチ解除方向（矢印Ａと反対方向）に見て一定の中心角をもったすき間ａが存在し、このとき、規制凸部２１は前記と同方向に見て規制凹部３１の周方向の端壁に対し一定の中心角をもったすき間ｂ（ｂ＞ａ）が存在する関係にある。要するに、出力傘歯車９が停止状態にある出力歯車３に対しクラッチ解除方向に回転した場合、時間的に先にクラッチ解除片２３がフック３４に係合してクラッチを解除させ、その後に規制凸部２１が規制凹部３１の端壁に係合して該出力歯車３にトルクを伝達する関係になっている。

実施例１の駆動力正逆切替装置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。

いま、図１において制御歯車１２に対向して設けられたアクチュエータ３５がオフであって、制御歯車１２がフリーの状態にある場合において、入力歯車２に正回転方向（図１の左側から見て右回転方向）Ａの駆動トルクが入力されると、入力傘歯車８、中間傘歯車１１を介して中間軸４が正回転方向Ａに回転し、中間軸４に制御スリーブ７を介して結合されたばねクラッチ１３の内輪１９を同方向に回転させる（図２参照）。内輪１９の正回転方向Ａへの回転によりコイルばね３２が縮径されてロック状態となる。フック３３がフック係合凸部２９に係合すると一層縮径される。そのフック３３とフック係合凸部２９の係合により出力歯車３が正回転方向Ａに回転される。即ち、入力された駆動トルクと同一方向の回転が出力側に伝達される。

なお、このとき、中間傘歯車１１は中間軸４の回転に伴い自転することなく公転のみ行い、出力傘歯車９は正回転方向Ａに回転する。

一方、入力歯車２に正回転方向Ａの駆動トルクが入力されている上記の状態において、図５に示したように、アクチュエータ３５がオンとなり制御歯車１２がロックされると、中間軸４が停止され、また制御スリーブ７を介して結合されたばねクラッチ１３の内輪１９も停止される。中間軸４の停止により、入力傘歯車８、中間傘歯車１１を介して出力傘歯車９が逆回転方向Ｂに回転する。出力傘歯車９の回転により、これに設けられたクラッチ解除片２３がすき間ａを越えて回転してフック３４に係合し（図６参照）、ばねクラッチ１３のロックを解除する。その後、規制凸部２１がすき間ｂを越えて回転することにより出力歯車３が逆回転方向Ｂに回転される。即ち、入力された駆動トルクの回転方向が切替られ逆回転方向Ｂが出力側に伝達される。

なお、ばねクラッチ１３の内輪１９を省略して、コイルばね３２を直接制御スリーブ７に緊縛してもよい。

図７に示したように、実施例２の装置は、前記中間軸４のボス部５に制御スリーブ７と反対側に延び出した軸受スリーブ７’が一体に設けられ、該軸受スリーブ７’が前記固定軸１に嵌合されるとともに、前記入力歯車２が該軸受スリーブ７’に嵌合される。その他の構成は前述の場合と同様とする。

このような構成をとると、中間軸４及びこれと一体の制御スリーブ７及び軸受スリーブ７’に全ての部材が組み合わされるので、固定軸１がない状態でもユニット状態が維持され取り扱いが便利である。

実施例１のアクチュエータがオフの状態の断面図図１のＸ_１−Ｘ_１線の断面図図２の一部拡大断面図実施例１の分解斜視図実施例１のアクチュエータがオンの状態の断面図実施例１のアクチュエータがオンの状態の図１のＸ_１−Ｘ_１線の断面図実施例２の断面図従来例の平面図

符号の説明

１固定軸
２入力歯車
３出力歯車
４中間軸
５ボス部
７制御スリーブ
７’ 軸受スリーブ
８入力傘歯車
９出力傘歯車
１０支持軸部
１１中間傘歯車
１２制御歯車
１３ばねクラッチ
１６止め輪
１７嵌合溝
１８蓋部材
１９内輪
２０回り止め
２１規制凸部
２２中心穴
２３クラッチ解除片
２４クラッチ収納部
２５外端壁
２６座金
２７止め輪
２８止め輪
２９フック係合凸部
３１規制凹部
３２コイルばね
３３フック
３４フック
３５アクチュエータ

Claims

固定軸(１)、前記固定軸(１)に同軸状態に嵌合された入力歯車(２)と出力歯車(３)、該入力歯車(２)と出力歯車(３)との間で前記固定軸（１）に直交状態に嵌合された中間軸(４)、前記中間軸(４)のボス部(５)に一体化され前記固定軸(１)に嵌合された制御スリーブ(７)、前記入力歯車(２)と一体に設けられた入力傘歯車(８)、前記制御スリーブ(７)に嵌合され入力傘歯車(８)に対し軸方向に対向した出力傘歯車(９)、前記中間軸(４)に嵌合され前記入力傘歯車(８)と出力傘歯車(９)に噛み合った中間傘歯車(１１)、前記中間軸(４)の両端部に嵌合された制御歯車(１２)、前記制御スリーブ(７)と前記出力歯車(３)の内径面の間に組み込まれたばねクラッチ(１３)からなり、
前記出力傘歯車(９)の外径面に規制凸部(２１)が設けられるとともに、その外端面にクラッチ解除片(２３)が設けられ、前記出力歯車(３)の内径面にフック係合凸部(２９)及び前記規制凸部(２１)に対向した規制凹部(３１)がそれぞれ設けられ、前記ばねクラッチ(１３)を構成するコイルばね(３２)が前記制御スリーブ(７)又は該制御スリーブ(７)に嵌合された内輪(１９)に緊縛され、前記コイルばね(３２)はその両端部から径方向に立ち上がったフック(３３)、(３４)相互がコイル部分の劣弧を挟んで対向し、前記フック(３３)、(３４)間に前記のフック係合凸部(２９)が介在されるとともに、一方のフック(３４)が該フック係合凸部(２９)と前記のクラッチ解除片(２３)との間に介在され、前記クラッチ解除片(２３)とフック(３４)との間にすき間ａが形成され、前記規制凸部(２１)と前記規制凹部(３１)の間に前記すき間ａより大きいすき間ｂが形成される駆動力正逆切替装置。
前記ばねクラッチ(１３)が、前記コイルばね(３２)を複数個軸方向に接近配列してなる請求項１に記載の駆動力正逆切替装置。
前記中間軸(４)のボス部(５)に前記制御スリーブ(７)と反対側に延び出した軸受スリーブ(７’)が設けられ、該軸受スリーブ(７’)が前記固定軸(１)に嵌合されるとともに、前記入力歯車(２)が該軸受スリーブ(７’)に嵌合されてなる請求項１又は２に記載の駆動力正逆切替装置。