JP2008240786A

JP2008240786A - 傘歯車機構を用いた駆動力制御装置

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Publication number: JP2008240786A
Application number: JP2007078951A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Maiwa; 勉眞岩
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】入力側から加えられた駆動トルクを出力側に伝達・遮断したり、回転方向を逆転して出力したりする傘歯車機構を用いた駆動力制御装置において、中間傘歯車を支持する支持軸の振れを規制し、その支持軸に嵌合された制御歯車がその両側の入力歯車又は出力歯車に干渉することを防止することである。
【解決手段】固定軸１、前記固定軸１に嵌合された中間軸２、前記中間軸２のボス部３を挟んでその両側の固定軸１に対し同軸状態に配置された入力歯車４と出力歯車５、前記中間軸２のボス部３から径方向に延びた支持軸部６に嵌合された中間傘歯車７、前記支持軸部６の先端間に外嵌され前記固定軸１に同軸状態に設けられた制御歯車８からなり、前記入力歯車４の入力傘歯車１２と前記出力歯車５の出力傘歯車１４が前記中間傘歯車７に噛み合わされてなる傘歯車機構を用いた駆動力制御装置において、前記中間軸２の支持軸部６が同一中心角をもって少なくとも３本設けられた構成とした。
【選択図】図１

Description

この発明は、傘歯車機構を用いた駆動力制御装置に関し、例えば事務機の給紙部等において用いられるものであり、特に固定軸に対し十字状に嵌合された中間軸の構造に関する。

複写機等の事務機の給紙部において、入力回転部材に入力された一定回転方向の駆動力を出力回転部材に伝達又は遮断するため、従来一般的な装置としては、ばねクラッチが使用されていた（特許文献１）。この装置は、コイルばねの巻き方向によって定まる一定の回転方向の駆動力の伝達制御ができるが、回転方向が逆になると制御ができない構造であり、正逆両方向の駆動入力が必要な給紙部には適用できない問題があった。

このような問題を解消すべく、当出願人は、先に駆動入力の回転方向にかかわらず、伝達・遮断の制御ができる傘歯車を用いた駆動力制御装置を特許出願した（特願２００６−２４１３０４号等）。その代表例を図１２及び図１３に示す。

また、さらに進化した給紙部においては、前記のように駆動入力の伝達・遮断のみ行う単純な機構に代えて、駆動入力の回転方向を正逆適宜な方向に切替えて出力する歯車制御装置が求められる場合があり、これについても当出願人は先に特許出願している（特願２００６−２２６３８６号等）。その代表例を図１４に示す。

これらの装置は中間軸２の部分を除き、後述する本発明の実施例と実質的に同様であるので、ここでの説明は省略する。

なお、これらの装置を総称して「傘歯車機構を用いた駆動力制御装置」と称することとする。
実開平６−７３４６４公報（図１）

前記の傘歯車機構を用いた駆動力制御装置においては、図１２の場合及び図１４の場合のいずれも、図１３に示したように、固定軸１に十字状に嵌合された中間軸２の構造として、そのボス部３から固定軸１の径方向に突き出した２本の支持軸部６、６が軸対称の位置に設けられ、固定軸１に対して十字状となっている。前記支持軸部６、６に中間傘歯車７、７が嵌合されるとともに、その支持軸部６、６の先端部相互間に固定軸１と同軸状態に制御歯車８が外嵌される。前記中間傘歯車７、７が入力歯車４の入力傘歯車１２と出力歯車５の出力傘歯車１４に噛み合わされ傘歯車機構が構成される。

上記の構造においては中間傘歯車７、７に作用する荷重のバランスが崩れた場合に支持軸部６の中心線が振れ、その先端部に外嵌された制御歯車８がその両側に配置された入力歯車４又は出力歯車５に干渉するおそれがある。

前記の干渉を防ぐために、ケーシング側から制御歯車８の両側に至る規制壁を設けることが一応考えられるが、複雑な構造となる問題がある。

そこで、この発明は、簡単な構造により前記中間軸の振れを規制し、制御歯車８の干渉を防止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に示したように、前記固定軸１に嵌合された中間軸２、前記中間軸２のボス部３を挟んでその両側の固定軸１に対し同軸状態に配置された入力歯車４と出力歯車５、前記中間軸２のボス部３から径方向に突き出した支持軸部６に嵌合された中間傘歯車７、前記支持軸部６の先端間に外嵌され前記固定軸１に同軸状態の制御歯車８からなり、前記入力歯車４は入力平歯車１１と入力傘歯車１２により、また、前記出力歯車５は出力平歯車１３と出力傘歯車１４によりそれぞれ構成され、前記入力傘歯車１２と出力傘歯車１４が前記中間傘歯車７に噛み合わされてなる傘歯車機構を用いた駆動力制御装置を発明の前提の構成とする。この装置は、制御歯車８を外部から制御することにより、入力歯車４に入力された駆動トルクの伝達・遮断を行う。

このような装置において、この発明は、図２に示したように、前記中間軸２の支持軸部６が同一中心角αをもって少なくとも３本設けられた構成としたものである。

上記の構成によると、中間軸２が固定軸１上で回転する場合、各支持軸部６に嵌合された中間傘歯車７に作用する荷重にアンバランスがあっても、各支持軸部６に作用する偏荷重が相互に打ち消しあい、支持軸部６の中心線の振れが防止される。

なお、前記出力歯車５を構成する出力平歯車１３と出力傘歯車１４とが別体に構成され、前記出力平歯車１３が前記出力傘歯車１４の外径面に嵌合されるとともに回転方向に係合され、前記出力傘歯車１４を貫通した制御スリーブ２１が前記ボス部３に結合され、該制御スリーブ２１と出力平歯車１３の内径面との間に一方向クラッチ２６が介在された構成をとる場合もある。

この構成の場合は、制御歯車８の外部からの制御によって、入力された駆動トルクの回転方向を反転して出力させることができるものであり、このような装置においても中間軸２の構成を前記と同様の構成をとることができる。

この発明は、以上のようなものであるから、中間軸２の支持軸部６の先端部間に嵌合された制御歯車８がその左右に存在する部材に干渉することが回避され、安定よく駆動力を制御することができる。

以下、この発明に係る傘歯車機構を用いた駆動力制御装置の実施例を添付図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示した実施例１の装置は、固定軸１に嵌合された中間軸２、前記中間軸２のボス部３を挟んでその両側の固定軸１に同軸状態に配置された入力歯車４と出力歯車５、前記中間軸２のボス部３から径方向に突き出した支持軸部６に嵌合された中間傘歯車７、前記中間軸２の両端部に外嵌された制御歯車８からなる。

前記入力歯車４は入力平歯車１１とこれと一体の入力傘歯車１２からなり、固定軸１に回転自在に嵌合される。また、出力歯車５は出力平歯車１３とこれと一体の出力傘歯車１４とからなり、固定軸１に回転自在に嵌合される。前記入力傘歯車１２と出力傘歯車１４がそれぞれ前記の中間傘歯車７に噛み合わされ、傘歯車機構が構成される。

制御歯車８の外部に電磁クラッチ、ソレノイド等からなるアクチュエータ１５が設けられ、そのオン・オフ作用により制御歯車８を実線で示したようにロック状態とし、また一点鎖線で示したようにフリー状態とする。

前記の中間軸２は、図２に示したように、ボス部３の周りの３等分位置に３本の支持軸部６が同一中心角αをもって径方向に突き出すように設けられる。各支持軸部６に中間傘歯車７が嵌合され、止め輪９によって抜け止めされる。また、各支持軸部６の先端部に前記の制御歯車８が外嵌される。

前記支持軸部６は、制御歯車８の内径面に設けられた嵌合溝１６に対し軸方向から嵌入され、環状の蓋部材１７によって抜け止めされる。

実施例１の装置は以上のようなものであり、次にその作用を説明する。アクチュエータ１５がオンとなって制御歯車８がロック状態にある場合（図１の実線参照）において、入力歯車４に正回転方向Ａ（図の左端からみて右回転）の駆動トルクが入力された場合、制御歯車８、制御歯車８に嵌合された中間軸２が停止状態にあるから、駆動トルクは入力傘歯車１２、中間傘歯車７及び出力傘歯車１４を通じて出力歯車５に伝達され、出力歯車５が逆回転方向Ｂ（左回転）に回転される。即ち、駆動トルクの回転方向を反転した回転が出力側に伝達される。

また、アクチュエータ１５がオフになって制御歯車８がフリーとなった状態（図１の一点鎖線参照）において、入力歯車４に正回転方向Ａの回転が入力されると、入力傘歯車１２とともに中間傘歯車７が自転しつつ公転し、中間軸２が固定軸１の周りを回転する。このとき、出力歯車５は負荷トルクの作用を受けて回転しない。即ち、駆動トルクの出力側への伝達が遮断される。

なお、入力歯車４に逆回転方向Ｂの駆動トルクが入力された場合も同様の作用が行われる。

前記のように中間軸２は、３本の支持軸部６にそれぞれ嵌合された中間傘歯車７によって左右の入力傘歯車１２と出力傘歯車１４に噛みあっているので、中間軸２は安定する。そのため、中間傘歯車７に作用する荷重のアンバランスがあっても支持軸部６の中心線が振れることがなく、そのため、制御歯車８が左右の入力歯車４又は出力歯車５に干渉することが防止される。

図３から図７に示した実施例２の装置は、入力される駆動トルクの回転方向を反転して出力するようにしたものである。その基本的な構成要素は、前記実施例１と同様に、固定軸１に嵌合された中間軸２、前記中間軸２のボス部３を挟んでその両側の固定軸１に同軸状態に配置された入力歯車４と出力歯車５、前記中間軸２のボス部３から径方向に突き出した支持軸部６に嵌合された中間傘歯車７、前記中間軸２の両端部に外嵌された制御歯車８からなる。

前記入力歯車４は入力平歯車１１とこれと一体の入力傘歯車１２からなり、固定軸１に回転自在に嵌合される。また、出力歯車５は出力平歯車１３とこれと別体の出力傘歯車１４とからなり、固定軸１に同軸状態に配置される。前記入力傘歯車１２と出力傘歯車１４がそれぞれ前記の中間傘歯車７に噛み合わされる。

制御歯車８の外部に電磁クラッチ、ソレノイド等からなるアクチュエータ１５が設けられ、そのオン・オフ作用により制御歯車８をロック状態とし（図３参照）、またフリー状態とする（図７参照）。

実施例１の場合と異なり、前記の出力歯車５を構成する出力平歯車１３と出力傘歯車１４は別体に構成され、出力平歯車１３が出力傘歯車１４の外径面に嵌合される。また、出力傘歯車１４を貫通した制御スリーブ２１が固定軸１に貫通される。制御スリーブ２１の内端部は凹凸係合部２５によってボス部３に結合される。

前記の中間軸２は、図４に示したように、ボス部３の周りの３等分位置に３本の支持軸部６が同一中心角αをもって径方向に突き出すように設けられる。各支持軸部６に中間傘歯車７が嵌合され、止め輪９によって抜け止めされる。また、各支持軸部６の先端部に前記の制御歯車８が外嵌される。中間軸２に関するこれらの構成は実施例１の場合と同様である。

前記出力傘歯車１４の外径面の軸対称の２箇所に規制突起２２が設けられる（図６（ａ）参照）。また、出力平歯車１３の内径面の端部に設けられた周壁２３の軸対称の２箇所に、前記規制突起２２に対応した２箇所の規制凹部２４が設けられる。この規制凹部２４に前記の規制突起２２が周方向に所要の一定の中心角をもったすき間ａ（図６（ｂ）参照）をおいて嵌合される。前記出力傘歯車１４の外面の軸対称の２箇所にロック解除ピン３０が軸方向に突設される。

前記の制御スリーブ２１の外径面と、出力平歯車１３の内径面との間にころ式の一方向クラッチ２６が介在される（図５（ａ）参照）。この一方向クラッチ２６は、内輪２７と外輪２８、これらの間に介在されたころ２９と付勢ばね３１とから構成される。内輪２7は回り止め３２を介して制御スリーブ２１の外径面に嵌合される。外輪２８は回り止め３３を介して出力平歯車１３の内面に嵌合される。

前記外輪２８の内径面において、軸対称の２箇所に内輪２７の外径面に当接した軸受凸部３４が設けられ、その軸受凸部３４の間の２箇所において同一形状の連続した５箇所のカム面３５と、各カム面３５と内輪２７との間にころ２９が相互に接触した状態に介在される。ころ２９が内輪２７とカム面３５に接した状態においてその接触点に引いた接線のなす角度θ、即ち、クサビ角θが拡大する方向に存在する軸受凸部３４と端部のころ２９との間に付勢ばね３１が介在される。また、クサビ角θが狭小となる方向に存在する他の軸受凸部３４と端部のころ２９との間に前記のロック解除ピン３０が軸方向に挿入される。

前記のロック解除ピン３０とこれに最も近い端部のころ２９との間に一定の中心角をもったすき間ｂが設けられるが（図５（ｂ）参照）、このすき間ｂは前記の遊びすき間ａより小さく（ｂ＜ａ）設定される。

なお、出力傘歯車１４において、規制突起２２とロック解除ピン３０相互の位置関係は、図６（ｂ）に示したように、逆回転方向Ｂ（ロック解除方向）に見て、ロック解除ピン３０が前記すき間ａの範囲内で中心角βだけ進んだ関係にある。

前記の一方向クラッチ２６を出力平歯車１３に組み込んだ状態において、出力平歯車１３の内径面端部に蓋部材３６（図３参照）が嵌合され閉鎖される。

実施例２の装置は以上のようなものであり、次にその作用を説明する。いま、入力歯車４に正回転方向Ａの駆動トルクが入力されている状態において、図３に示したように、アクチュエータ１５がオンとなり制御歯車８がロックされると、中間軸２及びこれに係合された制御スリーブ２１が固定される。入力傘歯車１２、中間傘歯車７を介して出力傘歯車１４が逆回転方向Ｂに回転すると、ロック解除ピン３０がすき間ｂを越えて回転することにより各ころ２９をクサビ角θの拡大方向に移動させて一方向クラッチ２６をフリーにさせる（図５参照）。その後、出力傘歯車１４の規制突起２２がすき間ａを越えて回転すると規制凹部２４の内面に係合して出力平歯車１３と一体となってこれを逆回転方向Ｂに回転させる。即ち、駆動トルクの回転方向が反転され逆回転方向Ｂに切替えられて出力側に伝達される。

また、図７に示したように、アクチュエータ１５がオフとなって制御歯車８がフリーの状態において、入力歯車４に正回転方向Ａの駆動トルクが入力されると、中間傘歯車７が自転しつつ公転し、中間軸２及びこれに係合された制御スリーブ２１が正回転方向Ａに回転する。これにより一方向クラッチ２６がロックされ（図５の一点鎖線矢印Ａ参照）、出力平歯車１３が同方向に回転される。即ち、駆動トルクの正回転方向Ａと同一の正回転方向Ａの回転が出力側に伝達される。

この場合、中間軸２は３本の支持軸部６にそれぞれ嵌合された中間傘歯車７を介して左右の入力傘歯車１２と出力傘歯車１４に噛み合っているので安定することは前記実施例１と同様である。

次に、図８から図１１に示した実施例３の装置は、前記実施例２と同様に、駆動入力の回転方向を切替えて逆回転の出力が得られるようにしたものであるが、実施例２に比べ、一方向クラッチ２６を組み込む位置において相違がある。

その基本的な構成要素は、前記実施例１、２と同様に、固定軸１に嵌合された中間軸２、前記中間軸２のボス部３を挟んでその両側の固定軸１に同軸状態に配置された入力歯車４と出力歯車５、前記中間軸２のボス部３から径方向に突き出した支持軸部６に嵌合された中間傘歯車７、前記中間軸２の両端部に外嵌された制御歯車８からなる。

前記入力歯車４は入力平歯車１１とこれと一体の入力傘歯車１２からなり、固定軸１に回転自在に嵌合される。また、出力歯車５は出力平歯車１３とこれと別体の出力傘歯車１４とからなり、固定軸１に回転自在に嵌合される。前記入力傘歯車１２と出力傘歯車１４がそれぞれ前記の中間傘歯車７に噛み合わされる。

出力傘歯車１４の内面、即ちボス部３側の端面には、軸対称の２箇所にロック解除ピン３０が設けられ（図１０（ａ）参照）、またその出力傘歯車１４の外面、即ち出力平歯車１３側の端面には、軸対称の２箇所に規制凹部２４が設けられる。

出力平歯車１３の内面中央に制御スリーブ２１が軸方向に設けられ、その先端が後述の一方向クラッチ２６の内輪２７と凹凸係合部２５を介して結合される。また、前記制御スリーブ２１の付け根部に軸対称の２箇所に規制突起２２が設けられ、前記の規制凹部２４に対し周方向に遊びすき間ａをおいて嵌合される（図１０（ｂ）参照）。

前記の中間軸２は、図９に示したように、ボス部３の周りの３等分位置に３本の支持軸部６が同一中心角αをもって径方向に突き出すように設けられる。各支持軸部６に中間傘歯車７が嵌合され、止め輪９によって抜け止めされる。また、各支持軸部６の先端部に前記の制御歯車８が外嵌される。

前記ボス部３の出力側は開放されており、その内部に前記の一方向クラッチ２６が収納される。この一方向クラッチ２６は、図９に示したように、内輪２７と外輪２８、これらの間に介在されたころ２９と付勢ばね３１とから構成される。内輪２８は固定軸１に嵌合され、外輪２８は回り止め３３を介してボス部３の内面に嵌合される。

前記内輪２７の外径面において、軸対称の２箇所に外輪２８の内径面に当接した軸受凸部３４が設けられ、その軸受凸部３４の間の２箇所において同一形状の連続した５箇所のカム面３５が形成され、各カム面３５と外輪２８との間にころ２９が相互に接触した状態に介在される。クサビ角θが拡大する方向に存在する軸受凸部３４と端部のころ２９との間に付勢ばね３１が介在される。また、クサビ角θが狭小となる方向に存在する他の軸受凸部３４と端部のころ２９との間に前記のロック解除ピン３０が軸方向に挿入される。

前記のロック解除ピン３０とこれに最も近い端部のころ２９との間に遊びすき間ｂが設けられるが（図９（ｂ）参照）、この遊びすき間ｂは前記の遊びすき間ａより小さく（ｂ＜ａ）設定される。この場合も、規制突起２２とロック解除ピン３０相互の位置関係は、逆回転方向Ｂ（ロック解除方向）に見て、ロック解除ピン３０が前記遊びすき間ａの範囲内で中心角βだけ進んだ関係にある。

実施例３の装置は以上のようなものであり、次にその作用を説明する。いま、入力歯車４に正回転方向Ａの駆動トルクが入力されている状態において、図８に示したように、アクチュエータ１５がオンとなり制御歯車８がロックされると中間軸２が固定される。入力傘歯車１２、中間傘歯車７を介して出力傘歯車１４が逆回転方向Ｂに回転すると、ロック解除ピン３０がすき間ｂを越えて回転することにより各ころ２９をクサビ角θの拡大方向に移動させて一方向クラッチ２６をフリーにさせる。その後、出力傘歯車１４がすき間ａを越えて回転すると規制凹部２４の内面に規制突起２２が係合して出力平歯車１３と一体となってこれを逆回転方向Ｂに回転させる。即ち、駆動トルクの回転方向が切替えられ反転して出力側に伝達される。

また、図１１に示したように、アクチュエータ１５がオフとなって制御歯車８がフリーの状態において、入力歯車４に正回転方向Ａの駆動トルクが入力されると、中間傘歯車７が自転しつつ公転し、中間軸２が正回転方向Ａに回転する。これにより一方向クラッチ２６がロックされ、出力平歯車１３が同方向に回転される。即ち、駆動トルクの回転方向と同一の回転方向の回転が出力側に伝達される。

この場合、中間軸２は３本の支持軸部６にそれぞれ嵌合された中間傘歯車７を介して左右の入力傘歯車１２と出力傘歯車１４に噛みあっているので安定することは前記実施例１、２と同様である。

実施例１のアクチュエータがオンの状態の断面図図１のＸ_１−Ｘ_１線の断面図実施例２のアクチュエータがオンの状態の断面図図３のＸ_２−Ｘ_２線の断面図（ａ）図３のＸ_３−Ｘ_３線の断面図、（ｂ）図５（ａ）の一部拡大断面図（ａ）実施例２の一部分解斜視図、（ｂ）図３のＸ_４−Ｘ_４線の断面図実施例２のアクチュエータがオフの状態の断面図実施例３のアクチュエータがオンの状態の断面図（ａ）図８のＸ_５−Ｘ_５線の断面図、（ｂ）図９（ａ）の一部拡大断面図（ａ）実施例３の一部分解斜視図、（ｂ）図８の一部断面図実施例３のアクチュエータがオフの状態の断面図従来例の断面図図１２のＸ_６−Ｘ_６線の断面図他の従来例の断面図

符号の説明

１固定軸
２中間軸
３ボス部
４入力歯車
５出力歯車
６支持軸部
７中間傘歯車
８制御歯車
９止め輪
１１入力平歯車
１２入力傘歯車
１３出力平歯車
１４出力傘歯車
１５アクチュエータ
１６嵌合溝
１７蓋部材
２１制御スリーブ
２２規制突起
２３周壁
２４規制凹部
２５凹凸係合部
２６一方向クラッチ
２７内輪
２８外輪
２９ころ
３０ロック解除ピン
３１付勢ばね
３２回り止め
３３回り止め
３４軸受凸部
３５カム面
３６蓋部材

Claims

固定軸(１)に嵌合された中間軸(２)、前記中間軸(２)のボス部(３)を挟んでその両側の固定軸(１)に対し同軸状態に配置された入力歯車(４)と出力歯車(５)、前記中間軸(２)のボス部(３)から径方向に突き出した支持軸部(６)に嵌合された中間傘歯車(７)、前記支持軸部(６)の先端間に外嵌され前記固定軸(１)と同軸状態の制御歯車(８)からなり、前記入力歯車(４)は入力平歯車(１１)と入力傘歯車(１２)により、また、前記出力歯車(５)は出力平歯車(１３)と出力傘歯車(１４)によりそれぞれ構成され、前記入力傘歯車(１２)と出力傘歯車(１４)が前記中間傘歯車(７)に噛み合わされてなる傘歯車機構を用いた駆動力制御装置において、前記中間軸(２)の支持軸部(６)が同一中心角αをもって少なくとも３本設けられことを特徴とする傘歯車機構を用いた駆動力制御装置。
前記出力歯車(５)を構成する出力平歯車(１３)と出力傘歯車(１４)とが別体に構成され、前記出力平歯車(１３)が前記出力傘歯車(１４)の外径面に嵌合されるとともに回転方向に係合され、前記出力傘歯車(１４)を貫通した制御スリーブ(２１)が前記ボス部(３)に結合され、該制御スリーブ(２１)と出力平歯車(１３)の内径面との間に一方向クラッチ(２６)が介在されたことを特徴とする請求項１に記載の傘歯車機構を用いた駆動力制御装置。
前記出力歯車(５)を構成する出力平歯車(１３)と出力傘歯車(１４)とが別体に構成され、前記出力平歯車(１３)が前記出力傘歯車(１４)と軸方向に突き合わされるとともに回転方向に係合され、前記ボス部(３)の内部に一方向クラッチ(２６)が組み込まれ、前記出力平歯車(５)と一体の制御スリーブ(２１)が前記一方向クラッチ(２６)の内輪(２７)と結合されたことを特徴とする請求項１に記載の傘歯車機構を用いた駆動力制御装置。