JP2011144828A - 一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】係合子式の一方向クラッチの部品点数を削減するとともに、組立て作業を簡素化する。
【解決手段】外輪２内周面のポケット９底側に設けた傾斜面９ｂと、クラッチ内輪と一体の回転軸４の外周円筒面との間に、周方向の一側で次第に狭小となる楔形空間１２を形成し、各ポケット９に配される円筒状の係合部７を密着コイルばねで形成し、その密着コイルばねの両端から楔形空間１２の広大側へ延長したコイル素線延長部８ａ、８ｂで係合部７を楔形空間１２の狭小側へ向けて付勢するばね部８を形成した係合子３を組み込むことにより、従来の円筒状の係合子と付勢ばねを各ポケットに配したものに比べて、部品点数が少なく、組立て作業も効率よく行えるようにしたのである。
【選択図】図１

Description

この発明は、事務機等において負荷トルクの軽い条件で用いられる係合子式の一方向クラッチに関する。

事務機等において用いられる係合子式の一方向クラッチとしては、外輪の内周面に所定の周方向間隔をおいて複数のポケットを設け、これらの各ポケットの底側に同一方向に傾斜する傾斜面（カム面）を設けて、これらの各傾斜面と外輪中心部に挿通される内輪（または内輪と一体の回転軸）の外周面との間に楔形空間を形成し、各ポケットにローラ等の係合子とこの係合子を楔形空間の狭小側へ向けて付勢する付勢ばねを配した構造のものが多い（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−８９０１１号公報

上記のような構造の係合子式一方向クラッチでは、外輪に設けた複数のポケットのそれぞれに係合子と付勢ばねを配する必要があり、このことがクラッチ全体の部品点数を増やし、クラッチ組立て作業を煩雑にする要因の一つとなっている。

そこで、本発明は、係合子式の一方向クラッチの部品点数を削減するとともに、組立て作業を簡素化することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一方向クラッチは、外輪の内周面または内輪の外周面に所定の周方向間隔をおいて複数のポケットを設け、これらの各ポケットの底側に同一方向に傾斜する傾斜面を設けて、前記各ポケットの傾斜面とこの傾斜面に対向する前記内輪外周または外輪内周の円筒面との間に周方向の一側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、前記各ポケットに配される円筒状の係合部と、この係合部を前記楔形空間の狭小側へ向けて付勢するばね部とを一体に形成した係合子を組み込んだ構成を採ったものである。

すなわち、従来の係合子と付勢ばねに代えて、係合部とばね部とを一体に形成した係合子を組み込んだ構成とすることにより、従来のものよりも部品点数を削減するとともに組立て作業を簡素化できるようにしたのである。

前記係合子の具体的な構造としては、前記係合部をコイルばねで形成し、その両側または片側のコイル端からコイル素線を前記楔形空間の広大側へ延長して前記ばね部を形成したものを採用することができる。

上記の構成において、前記係合子のばね部を係合部の両側に形成する場合、前記コイルばねの一端から他端側に向かって延びるコイル素線延長部と他端から一端側に向かって延びるコイル素線延長部とが前記係合部の軸心方向から見て交差するように形成すれば、組み込み前の係合子どうしが絡み合いにくくなり、クラッチの組立性をさらに向上させることができる。また、前記ポケットに、前記係合子のばね部を収納してそのクラッチ径方向移動を規制するばね収納部を設けることにより、ポケット内での係合子の組込み位置を安定させて、クラッチ動作の安定性を向上させることができる。

また、本発明では、上記構成の係合子に代えて、前記各ポケットに配される円筒状の係合部と、この係合部を前記傾斜面に対向する円筒面へ押し付けるばね部とを一体に形成した係合子を用いることもできる。この係合子を用いても、その係合部が内輪または外輪の回転に伴って楔形空間内を相対移動することにより、係合部を介した内輪と外輪のロックまたはその解除が行われるので、一方向クラッチとしての機能を確保しつつ、部品点数の削減と組立て作業の簡素化を図ることができる。

そして、この係合子の具体的な構造としては、前記係合部をコイルばねで形成し、その両側または片側のコイル端からコイル素線を前記楔形空間の外側へ延長して前記ばね部を形成したものを採用することができる。

ここで、前記ポケットが外輪に設けられている場合は、この外輪の外周に外輪よりも広幅の外環部材を外輪と一体回転するように嵌め込み、前記係合子のばね部を前記外環部材の内周面に当接させるようにするとよい。また、前記係合子の係合部を、前記ばね部に連続する端部が中央部よりも小径となるように形成すれば、係合子を組み込んだ際に、ばね部に連続する係合部の端部がばね部の弾性力を受けて拡径してもその外径を中央部の外径以下に抑えることができるので、係合部が内輪および外輪と長手方向にほぼ均一に接触するようになり、クラッチ動作が安定する。

また、上述した２種類の係合子のいずれを用いた場合も、前記係合子の係合部を形成するコイルばねの一端または他端から延長したコイル素線延長部を、前記ポケットの内壁と当接して係合部の一方向の回転を規制するストッパとし、前記係合子の係合部が、前記内輪または外輪の回転に伴って前記楔形空間の狭小側へ相対移動したときに、その回転を規制された状態で前記傾斜面と対向する円筒面から摩擦力を受けて拡径するようにすることにより、内輪と外輪とが係合部を介して確実にロックするまでの時間が短縮され、クラッチ動作の応答性の向上が図れる。

さらに、前記係合子の係合部を形成するコイルばねを、密着コイルばねとすれば、係合部と内輪および外輪との接触面積が大きくなり、係合部を介した内輪と外輪とのロックがより強固に行われるようになって、クラッチ動作の安定性向上が図れる。

本発明の一方向クラッチは、上述したように、従来の係合子と付勢ばねに代えて、係合部とばね部とを一体に形成した係合子を用いたものであるから、従来の一方向クラッチに比べて部品点数が少なく、組立て作業も効率よく行うことができる。

第１実施形態の一方向クラッチの正面断面図 図１のII−II線断面図 図２のIII−III線断面図 図１の係合子の斜視図 ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図４の正面図、左側面図、平面図 ａ、ｂは、それぞれ第１実施形態のポケット閉塞手段の変形例の図２に対応する断面図 第２実施形態の一方向クラッチの正面断面図 図７のVIII−VIII線断面図 図７の係合子の斜視図 第２実施形態の係合子の変形例の斜視図 第２実施形態のポケット閉塞手段の変形例の正面断面図 図１１のXII−XII線断面図 図１１の係合子の斜視図

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６は第１の実施形態を示す。この実施形態の一方向クラッチは、図１に示すように、外環部材１と外輪２と係合子３とを備え、その中心部にクラッチ内輪と一体の回転軸４が挿通された状態で使用されるものである。その外環部材１と外輪２とは、外環部材１内周面の軸方向リブ５を外輪２外周面の回り止め溝６に嵌め込むことにより、一体に回転するようになっている。また、係合子３は、後述するように、円筒状の係合部７とばね部８とが一体に形成されたものである。

前記外輪２は、その内周面に所定の周方向間隔をおいて複数のポケット９が設けられており、これらの各ポケット９に一つずつ係合子３が配されている。そして、図２および図３に示すように、各ポケット９の一端は外環部材１の一端側に形成された蓋部１０で閉塞され、他端は外輪２の他端側に形成された蓋部１１で閉塞されて、ポケット９に配された係合子３が抜け出さないようになっている。

前記外輪２の各ポケット９には、係合子３のばね部８を収納してそのクラッチ径方向移動を規制するばね収納部９ａが設けられている。また、図１に示したように、各ポケット９の底側には同一方向に傾斜する傾斜面９ｂが設けられて、この傾斜面９ｂと回転軸４の外周円筒面との間に周方向の一側（ばね収納部９ａと反対の側）で次第に狭小となる楔形空間１２が形成されており、この楔形空間１２に係合子３の係合部７が配されている。

前記係合子３は、図４および図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、円筒状の係合部７を密着コイルばねで形成し、その両側のコイル端からコイル素線を延長してばね部８を形成したものである。そのばね部８は、密着コイルばねの一端から他端側に向かって延びるコイル素線延長部８ａと他端から一端側に向かって延びるコイル素線延長部８ｂとが係合部７の軸心方向から見て交差するように形成されており、これにより組み込み前に係合子３どうしが絡み合いにくくなっている。そして、図１および図３に示したように、ばね部８が外輪２のポケット９の楔形空間１２の広大側に設けられたばね収納部９ａに収納されるときに、ポケット９内壁と当接して撓むことにより、係合部７を楔形空間１２の狭小側へ向けて付勢するようになっている。

この一方向クラッチの動作は、外環部材１および外輪２が停止している状態において、回転軸４が楔形空間１２の狭小方向（図１の矢印Ａ参照）に回転した場合、この回転軸４の回転に伴って係合子３の係合部７が楔形空間１２の狭小側へ相対移動して外輪２および回転軸４と噛み込みを生じる。このとき、係合子３のばね部８を形成するコイル素線延長部８ｂが係合部７の回転を規制するストッパとなり、係合子３の係合部７がその回転を規制された状態で回転軸４外周円筒面から摩擦力を受けて拡径するので、外輪２と回転軸４とが係合部７を介して短時間で確実にロックし、回転軸４から外輪２および外環部材１にトルクの伝達が行われる。

一方、回転軸４が上記と反対の方向に回転した場合は、係合子３の係合部７が楔形空間１２の広大側に移動して、回転軸４のみが空転する状態となる。なお、回転軸４が停止している状態において外環部材１および外輪２が回転する場合も、同様のクラッチ動作が行われる。

この一方向クラッチは、上記の構成であり、係合部７とばね部８とを一体に形成した係合子３を用い、その形状を互いに絡み合いにくいものとしたので、従来の円筒状の係合子と付勢ばねを用いたものに比べて、部品点数が少なく、組立て作業も効率よく行うことができる。

また、その係合子３のばね部８がポケット９のばね収納部９ａに収納されてクラッチ径方向の移動を規制されるので、係合子３の組込み位置が安定し、クラッチ動作の安定性が高いものとなっている。さらに、係合子３の係合部７が外輪２および回転軸４と噛み込みを生じるときに拡径して、外輪２と回転軸４とが短時間で確実にロックするようになっているので、クラッチ動作の応答性も高い。

図６は外輪のポケットの両端を閉塞する手段の変形例を示す。図６（ａ）の例では、図２および図３に示した外輪２の蓋部１１の代わりに、外環部材１の他端側内周に嵌め込まれる蓋部材１３を設けて、外輪２のポケット９の他端を閉塞している。一方、図６（ｂ）の例は、図１乃至図３に示した外環部材１を取り除いたうえで、外輪２の一端側を僅かに延長し、その延長部の内周側に蓋部材１４を嵌め込んで、外輪２のポケット９の一端を閉塞したものである。

図７乃至図１３は第２の実施形態を示す。この実施形態の基本的な構成は上述した第１実施形態と同じなので、以下では、主として第１実施形態との相違点について説明する。この実施形態では、図７および図８に示すように、第１実施形態の係合子３に代わる係合子１５として、各ポケット９に配される円筒状の係合部１６と、この係合部１６を回転軸４の外周円筒面へ押し付けるばね部１７とを一体に形成したものを用いている。また、外輪２のポケット９両端の閉塞手段は、第１実施形態の図６（ａ）に示した例と同様であるが、外輪２よりも広幅に形成した外環部材１の他端側内周に嵌め込まれる蓋部材１３の厚みを図６（ａ）の例よりも薄くして、係合子１５のばね部１７を外輪２と蓋部材１３の間で外環部材１の内周面に当接させている。

前記係合子１５は、図９にも示すように、円筒状の係合部１６を密着コイルばねで形成し、その片側（他端側）のコイル端からコイル素線を楔形空間１２の外側へ延長してばね部１７を形成したものである。そのばね部１７は、密着コイルばねのコイル端からまっすぐコイル接線方向に延びるコイル素線延長部が途中でＬ字状に折り曲げられており、その先端部で外環部材１内周面に当接して撓むことにより、係合部１６を回転軸４の外周円筒面へ押し付けるようになっている。従って、回転軸４が（または外環部材１と外輪２とが一体に）回転すると、係合部１６が回転軸４との間に作用する摩擦力により楔形空間１２内を相対移動する。

また、この係合子１５では、係合部１６を形成する密着コイルばねの一端から延長したコイル素線延長部で、ポケット９内壁と当接して係合部１６の一方向の回転を規制するストッパ１８を形成しており、これにより、係合部１６が回転軸４の回転に伴って楔形空間１２の狭小側へ相対移動したときに、その回転を規制された状態で回転軸４の外周円筒面から摩擦力を受けて拡径するようになっている。

この実施形態のクラッチ動作は、第１実施形態と同じである。すなわち、回転軸４が楔形空間１２の狭小方向（図７の矢印Ａ参照）に回転すると、係合子１５の係合部１６が楔形空間１２の狭小側へ相対移動するとともに、係合子１５のストッパ１８の作用により係合部１６が拡径して、外輪２と回転軸４とが係合部１６を介してロックし、回転軸４から外輪２および外環部材１にトルクの伝達が行われる。一方、回転軸４が反対方向に回転すると、係合子１５の係合部１６が楔形空間１２の広大側に移動して、回転軸４のみが空転する。

上述したように、この実施形態においても、第１実施形態と同様、係合部１６とばね部１７とを一体に形成した係合子１５を用いているので、従来よりも部品点数を削減するとともに、組立て作業を簡素化することができる。また、トルク伝達時には、係合子１５の係合部１６が拡径して外輪２と回転軸４とが短時間で確実にロックするようになっているので、応答性の高いクラッチ動作が得られる。

図１０は第２実施形態の係合子の変形例を示す。この変形例では、係合子１５の係合部１６のうち、ばね部１７に連続する端部１６ａが他の部位（中央部およびストッパ１８側の端部）よりも小径に形成されている。これにより、係合子１５を組み込んだ際に、係合部１６の端部１６ａがばね部１７の弾性力を受けて拡径しても他の部位よりも大径にならず、係合部１６が回転軸４および外輪２と長手方向にほぼ均一に接触するので、安定したクラッチ動作が得られる。

図１１乃至図１３は、第２実施形態の外輪のポケットの両端を閉塞する手段の変形例を示す。この変形例では、第１実施形態の図２および図３に示した例と同様、各ポケット９の一端は外環部材１の一端側に形成した蓋部１０で閉塞し、他端は外輪２の他端側に形成した蓋部１１で閉塞している。また、このようなポケット閉塞手段を採ったことに伴い、係合子１５のばね部１７を外環部材１の蓋部１０内面と外輪１の一端面との間に設けた隙間に挿入して外環部材１の内周面に当接させている。そして、係合子１５についても、図１３に示すように、ばね部１７とストッパ１８の位置が図９、１０と反対になるので、係合部１６の巻き方向も図９、１０と反対にすることにより、回転軸４が楔形空間１２の狭小方向（図１１の矢印Ａ参照）に回転したときに拡径するようにしている。

なお、上述した各実施形態では、外輪の内周面にポケットが設けられているが、本発明は内輪（または内輪と一体の回転軸）の外周面にポケットが設けられた一方向クラッチにも適用することができる。また、係合子の係合部をコイルばねで形成する場合は、各実施形態のように密着コイルばねを用いることが望ましいが、一般的な線間すき間のあるコイルばねを用いることもできる。

１ 外環部材
２ 外輪
３ 係合子
４ 回転軸
７ 係合部
７ａ 端部
７ｂ 中央部
８ ばね部
８ａ、８ｂ コイル素線延長部
９ ポケット
９ａ ばね収納部
９ｂ 傾斜面
１２ 楔形空間
１５ 係合子
１６ 係合部
１６ａ 端部
１７ ばね部
１８ ストッパ

Claims (10)

1. 外輪の内周面または内輪の外周面に所定の周方向間隔をおいて複数のポケットを設け、これらの各ポケットの底側に同一方向に傾斜する傾斜面を設けて、前記各ポケットの傾斜面とこの傾斜面に対向する前記内輪外周または外輪内周の円筒面との間に周方向の一側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、前記各ポケットに配される円筒状の係合部と、この係合部を前記楔形空間の狭小側へ向けて付勢するばね部とを一体に形成した係合子を組み込んだ一方向クラッチ。
2. 前記係合子の係合部をコイルばねで形成し、その両側または片側のコイル端からコイル素線を前記楔形空間の広大側へ延長して前記係合子のばね部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
3. 前記係合子のばね部を、前記コイルばねの一端から他端側に向かって延びるコイル素線延長部と他端から一端側に向かって延びるコイル素線延長部とが前記係合部の軸心方向から見て交差するように形成したことを特徴とする請求項２に記載の一方向クラッチ。
4. 前記ポケットに、前記係合子のばね部を収納してそのクラッチ径方向移動を規制するばね収納部を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の一方向クラッチ。
5. 外輪の内周面または内輪の外周面に所定の周方向間隔をおいて複数のポケットを設け、これらの各ポケットの底側に同一方向に傾斜する傾斜面を設けて、前記各ポケットの傾斜面とこの傾斜面に対向する前記内輪外周または外輪内周の円筒面との間に周方向の一側で次第に狭小となる楔形空間を形成し、前記各ポケットに配される円筒状の係合部と、この係合部を前記傾斜面に対向する円筒面へ押し付けるばね部とを一体に形成した係合子を組み込んだ一方向クラッチ。
6. 前記係合子の係合部をコイルばねで形成し、その両側または片側のコイル端からコイル素線を前記楔形空間の外側へ延長して前記係合子のばね部を形成したことを特徴とする請求項５に記載の一方向クラッチ。
7. 前記ポケットが外輪に設けられており、この外輪の外周に外輪よりも広幅の外環部材を外輪と一体回転するように嵌め込み、前記係合子のばね部を前記外環部材の内周面に当接させたことを特徴とする請求項６に記載の一方向クラッチ。
8. 前記係合子の係合部を、前記ばね部に連続する端部が中央部よりも小径となるように形成したことを特徴とする請求項６または７に記載の一方向クラッチ。
9. 前記係合子の係合部を形成するコイルばねの一端または他端から延長したコイル素線延長部を、前記ポケットの内壁と当接して係合部の一方向の回転を規制するストッパとし、前記係合子の係合部が、前記内輪または外輪の回転に伴って前記楔形空間の狭小側へ相対移動したときに、その回転を規制された状態で前記傾斜面と対向する円筒面から摩擦力を受けて拡径するようにしたことを特徴とする請求項２乃至４および６乃至８のいずれかに記載の一方向クラッチ。
10. 前記係合子の係合部を形成するコイルばねを、密着コイルばねとしたことを特徴とする請求項２乃至４および６乃至９のいずれかに記載の一方向クラッチ。

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