JP2011190858A - スプリング式一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向にコンパクトな二重スプリング式一方向クラッチの後組付けの容易化を図ることである。
【解決手段】外輪１１の内側に組込まれたクラッチスプリング２１を、大径コイルスプリング部２２と、その大径コイルスプリング部２２の巻き終わり側端に連設された内向き反転部２３と、その反転部２３の端部に連設されて大径コイルスプリング部２２の内側に配置された小径コイルスプリング部２４とで形成する。大径コイルスプリング部２２と小径コイルスプリング部２４の巻き方向を同一とする。大径コイルスプリング部２２の巻き始め側端部を外輪１１に連結し、その外輪１１を大径コイルスプリング部２２の巻き方向に回転させた時、小径コイルスプリング部２４が拡径するようにして、ローラ軸２に対する一方向クラッチの外嵌合の容易化を図る。
【選択図】図１

Description

この発明は、クラッチスプリングを採用したスプリング式一方向クラッチに関する。

プリンタや複写機、ファクシミリなどの紙送り機構等に組込まれる一方向クラッチとして、クラッチスプリングの締め付けおよび解除によって一方向の回転トルクの伝達と遮断とを行うようにしたスプリング式のものが従来から知られている。

スプリング式一方向クラッチには、非特許文献１に記載されているように、クラッチスプリングが一重とされた一重スプリング式のものと、特許文献１に記載されているように、クラッチスプリングが二重とされた二重スプリング式とが存在する。

ここで、一重スプリング式の一方向クラッチにおいては、スプリングを同一軸上に配置された駆動軸（駆動アーバ）と従動軸（従動アーバ）の軸端部に跨る組付けとして、駆動軸の一方向の回転によりクラッチスプリングを縮径させ、そのクラッチスプリングが駆動軸と従動軸を締付ける作用により、駆動軸の一方向の回転を従動軸に伝えるようにしているが、伝達トルク容量が小さく、大きなトルクを伝達する場合には、巻き数の多いクラッチスプリングを用いる必要があるため、一方向クラッチが大型化するという問題がある。

一方、二重スプリング式一方向クラッチにおいては、２重とされたクラッチスプリングの大径コイルスプリング部を駆動輪の内周に形成されたクラッチ面に弾性接触させ、かつ、小径コイルスプリング部を従動輪の外周に形成されたクラッチ面に弾性接触させる組付けとし、駆動輪の一方向への回転時に、大径コイルスプリング部を拡径させ、かつ、小径コイルスプリング部を縮径させ、上記大径コイルスプリング部が駆動輪のクラッチ面を締付ける作用と、小径コイルスプリング部が従動輪のクラッチ面を締付ける作用により、駆動輪と従動輪を結合して駆動輪の一方向の回転トルクを従動輪に伝達するようにしているため、伝達トルク容量が大きく、軸方向長さのコンパクトな一方向クラッチを得ることができるという特徴を有している。

上記のような二重スプリング式一方向クラッチにおいては、複写機等の事務機における紙送りローラ等の従動輪への組付けは、従動輪の組付け後に、その従動輪の外側に組付けを行なう、所謂、後組みとする組付けが一般的である。

「機械要素活用マニュアル・ばね」、編者；ニッパツ・日本発条株式会社、発行；１９９５年２月１５日、Ｐ．１３６ 特開２００８−１０１７４０号公報

ところで、従来から知られている二重スプリング式一方向クラッチにおいては、大径コイルスプリング部が駆動輪の内周のクラッチ面に弾性接触して、駆動輪に対して連結されていないため、駆動輪を大径コイルスプリング部の巻き方向に回転させると、駆動輪と大径コイルスプリング部とが空転して、小径コイルスプリング部が拡径せず、また、駆動輪を大径コイルスプリング部の巻き方向と逆方向に回転させると、小径コイルスプリング部が縮径するため、一方向クラッチの後組付けが困難であるという不都合がある。

この発明の課題は、軸方向にコンパクトな二重スプリング式一方向クラッチの後組付けの容易化を図ることである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、内周に円筒状のクラッチ面が形成された外輪と、その外輪の内側に組込まれたクラッチスプリングとからなり、前記クラッチスプリングが、拡径時に前記クラッチ面を締付ける大径コイルスプリング部と、その大径コイルスプリング部の巻き終わり側端に連設された内向き反転部と、その反転部の端部に連設されて大径コイルスプリング部の内側に配置された小径コイルスプリング部とを有してなり、前記大径コイルスプリング部と小径コイルスプリング部の巻き方向を同一とし、前記大径コイルスプリング部の巻き始め側端部を前記外輪に連結した構成を採用したのである。

上記の構成からなるスプリング式一方向クラッチにおいて、外輪を大径コイルスプリング部の巻き方向に回転すると、上記外輪と大径コイルスプリング部の巻き始め側端部は互いに連結されているため、外輪の回転は大径コイルスプリング部に伝達されて、大径コイルスプリング部が縮径する。

また、大径コイルスプリング部と小径コイルスプリング部は反転部を介して連設され、その小径コイルスプリング部と大径コイルスプリング部とは巻き方向が同一であるため、上記小径コイルスプリング部が拡径することになり、一方向クラッチを外嵌合する従動輪等の回転部品に対してスプリング式一方向クラッチを簡単に組付けることができる。

ここで、外輪の一端開口部に、大径コイルスプリング部の巻き始め側端部が連結される内向きフランジを設け、外輪の他端開口部内に環状の蓋を取付けておくと、クラッチスプリングを抜止めして、外輪とクラッチスプリングをユニット化することができるため、取り扱いの容易なスプリング式一方向クラッチを得ることができる。

この場合、大径コイルスプリング部の巻き始め側端部と内向きフランジの連結に際し、大径コイルスプリング部の巻き始め側端に軸方向に延びる係合片を設け、その係合片を内向きフランジの内面に形成された係合孔に挿入する連結とすると、外輪に対して大径コイルスプリング部の巻き始め側端部を簡単に連結することができる。

そして、上記係合孔を複数とし、その複数の係合孔を周方向に等間隔に設けると、係合孔に対する係合片の位置合わせが簡単となり、外輪に対して大径コイルスプリング部の巻き始め側端部をより簡単に連結することができる。

また、上記内向きフランジの内径面および蓋の内径面をラジアル軸受面とすると、軸方向に間隔をおいて形成された上記二つのラジアル軸受面で外輪と一方向クラッチが外嵌合される回転部品とを相対的に回転自在に支持することができ、一方向クラッチに安定した取付け状態を得ることができる。

この発明に係るスプリング式一方向クラッチにおいて、クラッチスプリングは、断面円形の金属線材からなるものであってもよく、あるいは、断面矩形の金属線材からなるものであってもよい。断面矩形の金属線材によってクラッチスプリングを形成すると、大径コイルスプリング部および小径コイルスプリングが外輪および回転部品のクラッチ面を締付けた際の面圧を低減することができ、接触部の摩耗を抑制し、耐久性に優れた一方向クラッチを得ることができる。

また、この発明に係るスプリング式一方向クラッチにおいて、ギヤ、あるいは、プーリ等のトルク伝達輪を外輪とすると、外輪を駆動輪として使用し、あるいは、従動輪として使用することができる。

ここで、外輪は、金属製のものであってもよく、樹脂の成形品から成るものであってもよい。外輪を樹脂の成形品とする場合は、その外輪の内径面に金属製リングをモールドし、その金属製リングの内径面をクラッチ面として外輪の摩耗を抑制する。

上記のように、この発明に係るスプリング式一方向クラッチにおいては、外輪を大径コイルスプリング部の巻き方向に回転することにより、小径コイルスプリング部が拡径するため、一方向クラッチを外嵌合する従動輪等の回転部品に対してスプリング式一方向クラッチを簡単に組付けることができる。

この発明に係るスプリング式一方向クラッチの実施の形態を示す縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１のIII−III線に沿った断面図 図１に示すスプリング式一方向クラッチの分解斜視図 この発明に係るスプリング式一方向クラッチの他の実施の形態を示す縦断正面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、回転部品としての紙送りローラ１のローラ軸２上にこの発明に係るスプリング式一方向クラッチ１０を装着した状態を示している。

スプリング式一方向クラッチ１０は、外輪１１と、その外輪１１の内側に組込まれたクラッチスプリング２１とを有している。

図１乃至図３に示すように、駆動輪としての外輪１１は、金属製のギヤからなっている。外輪１１は、円筒状のクラッチ面１２を内周に有し、一端開口には内向きフランジ１３が形成され、その内向きフランジ１３の内径面がラジアル軸受面１４とされている。

また、外輪１１の他端開口部には大径凹部１５が形成され、その大径凹部１５に蓋１６が嵌合されている。蓋１６は、大径凹部１５の内径面に取付けた止め輪１７によって抜止めされ、その内径面はラジアル軸受面１８とされている。

外輪１１は、内向きフランジ１３のラジアル軸受面１４と蓋１６のラジアル軸受面１８によりローラ軸２に対して回転自在に支持され、上記ローラ軸２の外径面に取付けた２つの止め輪３によって軸方向に非可動の支持とされている。

図１および図４に示すように、クラッチスプリング２１は、大径コイルスプリング部２２と、その大径コイルスプリング部２２の巻き終わり側端に連設された内向き反転部２３と、その反転部２３の端部に連設されて大径コイルスプリング部２２の内側に配置された小径コイルスプリング部２４とからなり、上記大径コイルスプリング部２２が外輪１１のクラッチ面１２に弾性接触している。一方、小径コイルスプリング部２４はローラ軸２の外周に形成された円筒状のクラッチ面４に弾性接触している。

大径コイルスプリング部２２と小径コイルスプリング部２４は、巻き方向が同一とされ、上記大径コイルスプリング部２２の巻き始め端部が外輪１１に連結されている。その連結に際し、大径コイルスプリング部２２の巻き始め端に軸方向に向く係合片２５を設け、一方、外輪１１に形成された内向きフランジ１３の内面外周部に複数の係合孔１９を周方向に等間隔に形成し、その複数の係合孔１９の一つに係合片２５を係合している。

クラッチスプリング２１として、ここでは、断面が矩形の金属線材から形成されたものを示したが、断面が円形の金属線材からなるものであってもよい。

実施の形態で示すスプリング式一方向クラッチ１０は上記の構造からなり、その一方向クラッチ１０の組付けに際しては、ローラ軸２の軸端部に小径コイルスプリング部２４の巻き始め側端を当接させた状態において、外輪１１を大径コイルスプリング部２２の巻き方向（図２の矢印で示す方向）に回転する。

いま、外輪１１を大径コイルスプリング部２２の巻き方向に回転すると、外輪１１と大径コイルスプリング部２２の巻き始め側端部は係合孔１９に対する係合片２５の係合によって連結状態にあるため、外輪１１の回転は大径コイルスプリング部２２に伝達されて、大径コイルスプリング部２２が縮径する。

このとき、大径コイルスプリング部２２と小径コイルスプリング部２４は反転部２３を介して連設され、その小径コイルスプリング部２４と大径コイルスプリング部２２とは巻き方向が同一であるため、上記大径コイルスプリング部２２の縮径に伴って小径コイルスプリング部２４が拡径する。

このように、外輪１１を大径コイルスプリング部２２の巻き方向に回転することにより、小径コイルスプリング部２４が拡径するため、一方向クラッチ１０をローラ軸２に簡単に嵌合させることができる。その一方向クラッチ１０の嵌合状態において、ローラ軸２の軸端部に止め輪３を取付けて、一方向クラッチ１０を軸方向に位置決めする。なお、ローラ軸２の付け根側の止め輪３は、予め取付けておくようにする。

上記のような一方向クラッチ１０の組付け状態では、内向きフランジ１３のラジアル軸受面１４および蓋１６のラジアル軸受面１８がローラ軸２の外周に形成されたクラッチ面４によって回転自在に支持されるため、一方向クラッチ１０は安定した装着状態とされる。

一方向クラッチ１０の装着状態において、外輪１１を大径コイルスプリング部２２の巻き方向（図２の矢印で示す方向）に回転すると、大径コイルスプリング部２２が縮径して、外輪１１の回転がローラ軸２に伝達されず、外輪１１が空転する。

一方、外輪１１を上記と逆の方向（図２の矢印で示す反対の方向）に回転すると、大径コイルスプリング部２２がクラッチ面１２との接触により拡径して、クラッチ面１２を締め付け、一方、小径コイルスプリング部２４は縮径してローラ軸２のクラッチ面４を締付けることになり、外輪１１の回転はクラッチスプリング２１を介してローラ軸２に伝達され、紙送りローラ１が外輪１１と同方向に回転する。

外輪１１から紙送りローラ１への回転伝達状態において、紙送りローラ１の回転速度が外輪１１の回転速度を上回ると、小径コイルスプリング部２４が拡径して、その小径コイルスプリング部２４とローラ軸２との間で滑りが生じ、外輪１１からローラ軸２への回転伝達が遮断される。

図１に示す実施の形態では、駆動輪としての外輪１１がギヤからなるものを示したが、図５に示すように、プーリからなるものであってもよい。また、外輪１１は、金属製のものに限定されず、樹脂製のものであってもよい。外輪１１を樹脂の成形品とする場合は、図５に示すように、外輪１１の内径面に金属製リング３０をモールドし、その金属製リング３０の内径面をクラッチ面１２とし、外輪１１の摩耗を抑制する。

１１ 外輪
１２ クラッチ面
１３ 内向きフランジ
１４ ラジアル軸受面
１６ 蓋
１８ ラジアル軸受面
１９ 係合孔
２１ クラッチスプリング
２２ 大径コイルスプリング部
２３ 反転部
２４ 小径コイルスプリング部
２５ 係合片
３０ 金属製リング

Claims (9)

1. 内周に円筒状のクラッチ面が形成された外輪と、その外輪の内側に組込まれたクラッチスプリングとからなり、前記クラッチスプリングが、拡径時に前記クラッチ面を締付ける大径コイルスプリング部と、その大径コイルスプリング部の巻き終わり側端に連設された内向き反転部と、その反転部の端部に連設されて大径コイルスプリング部の内側に配置された小径コイルスプリング部とを有してなり、前記大径コイルスプリング部と小径コイルスプリング部の巻き方向を同一とし、前記大径コイルスプリング部の巻き始め側端部を前記外輪に連結したスプリング式一方向クラッチ。
2. 前記外輪の一端開口部に、前記大径コイルスプリング部の巻き始め側端部が連結される内向きフランジを設け、外輪の他端開口部内に環状の蓋を取付けてクラッチスプリングを抜止めした請求項１に記載のスプリング式一方向クラッチ。
3. 前記大径コイルスプリング部の巻き始め側端部と前記内向きフランジの連結が、大径コイルスプリング部の巻き始め側端に設けられた軸方向に延びる係合片と、前記内向きフランジの内面に形成された係合孔の係合による請求項２に記載のスプリング式一方向クラッチ。
4. 前記係合孔を複数とし、その複数の係合孔を周方向に等間隔に設けた請求項３に記載のスプリング式一方向クラッチ。
5. 前記内向きフランジの内径面および前記蓋の内径面をラジアル軸受面とした請求項２乃至４のいずれかの項に記載のスプリング式一方向クラッチ。
6. 前記クラッチスプリングが、断面円形の金属線材または断面矩形の金属線材からなる請求項１乃至５のいずれかの項に記載のスプリング式一方向クラッチ。
7. 前記外輪が、トルク伝達輪からなる請求項１乃至６のいずれかの項に記載のスプリング式一方向クラッチ。
8. 前記トルク伝達輪が、ギヤおよびプーリの一種からなる請求項７に記載のスプリング式一方向クラッチ。
9. 前記外輪が、樹脂の成形品からなり、その外輪の内径面に金属製リングをモールドし、その金属製リングの内径面をクラッチ面とした請求項１乃至８のいずれかの項に記載のスプリング式一方向クラッチ。

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