JP2012122542A - スプリング式一方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】大きな回転トルクでも確実に伝達することができるようにしたトルク伝達の信頼性の高いスプリング式一方向クラッチを提供することである。
【解決手段】駆動軸１の外径面とその外側に設けられた出力ギヤ２の内径面間にスプリング収容空間９を設け、そのスプリング収容空間９内に、巻方向の異なる２つのコイル部１０ａ、１０ｂを有し、一方のコイル部１０ａの巻き終わり端と他方のコイル部１０ｂの巻き始め端がＵ字形の反転部１０ｃを介して互いに連設された構成のクラッチスプリング１０を組込む。出力ギヤ２の内径面にはＵ字形反転部１０ｃに係合する係合凸部１１を設け、駆動軸１の一方向の回転時に巻方向が異なる２つのコイル部１０ａ、１０ｂのそれぞれを縮径させ、駆動軸１と共に回転するクラッチスプリング１０の回転をＵ字形反転部１０ｃと係合凸部１１の係合部から出力ギヤ２に伝達する。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動部材の一方向の回転を被駆動部材に伝達する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。

ここで、特許文献１に記載されたスプリング式一方向クラッチにおいては、入力部材の外径面上に装着したコイルスプリングの両端部それぞれを外径方向に屈曲してフックを設け、その両フックを出力部材の内径面に設けられた溝状の凹部に嵌入し、制御アームを両フック間に介在させ、上記入力部材の左右両方向の回転時に一方のフックを上記凹部の内壁面に係合させてコイルスプリングを縮径させ、入力部材の外径面を緊縛し、その入力部材と一体に回転する上記コイルスプリングのフックと凹部内壁面との係合部から入力部材の回転を出力部材に伝達するようにしている。

また、制御アームの停止によりコイルスプリングを拡径させて、入力部材から出力部材への回転伝達を遮断するようにしている。

特開２００３−２６９４９０号公報

ところで、特許文献１に記載されたスプリング式一方向クラッチにおいては、上記のように、凹部の内壁面に係合されるコイルスプリングの両端のフックと凹部内壁面との係合部から入力部材の回転を出力部材に伝達する構成であり、しかも、そのフックはコイルスプリングの端部を外径方向に折り曲げた線状のものであるため、強度的に優れているとはいえず、回転トルクが大きくなると変形し、凹部の内壁面に対する係合力が低下して、トルク伝達することができなくなる可能性があり、トルク伝達の信頼性を高める上において改善すべき点が残されている。

この発明の課題は、大きな回転トルクでも確実に伝達することができるようにしたトルク伝達の信頼性の高いスプリング式一方向クラッチを提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、駆動軸の外径面と、その駆動軸を中心にして回転自在に支持された被駆動部材の内径面間にスプリング収容空間を設け、そのスプリング収容空間内に組み込まれたクラッチスプリングを介して前記駆動軸の一方向の回転を前記被駆動部材に伝え、他方向の回転伝達を遮断するようにしたスプリング式一方向クラッチにおいて、前記クラッチスプリングが、前記駆動軸の外形面に締め代をもって嵌め合わされる巻方向の異なる２つのコイル部を同軸上に有し、一方のコイル部の巻き終わり端と他方のコイル部の巻き始め端がＵ字形の反転部を介して互いに連設された構成とされ、前記被駆動部材の内径面には前記クラッチスプリングのＵ字形反転部に対して係合可能な係合凸部を設け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、クラッチスプリングを形成する２つのコイル部は巻方向が異なるため、駆動軸が一方向に回転すると、一対のコイル部のそれぞれが縮径して駆動軸を締め付けることになり、上記駆動軸が他方向に回転すると、一対のコイル部のそれぞれが拡径することになる。

このため、２つのコイル部のそれぞれが縮径する方向に駆動軸を回転させると、一対のコイル部が駆動軸の外径面を締め付け、その締め付けによってクラッチスプリングが駆動軸と共に回転する。また、クラッチスプリングのＵ字形反転部が係合凸部に係合し、その係合部から駆動軸の回転が被駆動部材に伝達されることになり、被駆動部材が駆動軸と同方向に回転する。

また、駆動軸を上記と逆の方向に回転すると、２つのコイル部のそれぞれが拡径し、駆動軸の回転は被駆動部材に伝達されず、駆動軸のみがフリー回転する。

上記のように、駆動軸の一方向の回転は、クラッチスプリングに形成されたＵ字形反転部と被駆動部材の内径面に形成された係合凸部の係合部から被駆動部材に伝達されるため、駆動軸の回転を被駆動部材に確実に伝達することができる。

ここで、２つのコイル部の巻き数を同じとしておくと、一方のコイル部からＵ字形反転部を介して係合凸部に伝達される回転トルクと、他方のコイル部からＵ字形反転部を介して係合凸部に伝達される回転トルクとを同一の大きさとすることができるため、トルク伝達の安定化を図ることができる。

また、被駆動部材の内径面に係合凸部との間にＵ字形反転部がはめ込み可能な間隔をおいてずれ止め突起を設けておくと、そのずれ止め突起によってＵ字形反転部と係合凸部とを係合状態に保持することができるため、２つのコイル部の縮径によって駆動軸からクラッチスプリングに回転トルクが伝達されるとほぼ同時にその回転トルクを係合凸部に伝えることができる。このため、駆動軸の一方向の回転を被駆動部材に直ちに伝達することができ、スプリング式一方向クラッチの応答性を高めることができる。

この発明に係る一方向クラッチにおいて、被駆動部材の一端に内向きのフランジを設け、他端の内径面にリング状の蓋体を嵌合しておくと、その蓋体とフランジとでスプリング収容空間の両端開口を閉鎖することができるため、異物の侵入を防止することができ、異物の噛み込みによる耐久性の低下を抑制することができる。

また、フランジの内径面および蓋体の内径面をラジアル軸受面としておくと、駆動軸と被駆動部材を精度よく相対回転させることができる。

さらに、駆動軸の外側に、被駆動部材の一端面から外部に一端部が臨み、その一端部に対する制動力の負荷によって停止状態に保持される筒状の制御部材を回転自在に設け、その制御部材に２つのコイル部のそれぞれ端部に設けられた径方向外方に向く折曲げ片が当接可能な停止保持部を設けておくと、駆動軸から被駆動部材への回転トルクの伝達状態で上記制御部材を制動すると、２つのコイル部のそれぞれ端部に設けられた折曲げ片が停止保持部に当接し、２つのコイル部のそれぞれが拡径して、駆動軸から被駆動部材への回転伝達を遮断することができる。

上記のように、制御部材を設けることによって、駆動軸から被駆動部材への回転の伝達と遮断とを制御することができる。

ここで、制御部材として、半円筒部の軸方向一端部に連設された円筒状のボス部を設けた構成のものを採用することができる。その制御部材の採用においては、半円筒部がクラッチスプリングと被駆動部材の内径面間に配置され、ボス部の端部が被駆動部材の一端面から外部に臨む組み込みとし、上記半円筒部の周方向両端面をコイル部の端部に設けられた折曲げ片の停止保持部とする。

この発明に係るスプリング式一方向クラッチにおいては、上記のように、駆動軸の外形面に締め代をもって嵌め合わされる巻方向の異なる２つのコイル部をＵ字形反転部の両端に連設し、そのＵ字形反転部に被駆動部材の内径面に設けられた係合凸部を係合して、その係合部から駆動軸の回転を被駆動軸に伝達するようにしたので、大きな回転トルクでも被駆動軸に確実に伝達することができ、トルク伝達の信頼性の高いスプリング式一方向クラッチ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の第１の実施の形態を示す縦断面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１に示される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第２の実施の形態を示す縦断面図 図４のV−V線に沿った断面図 図４のVI−VI線に沿った断面図 図４に示されるスプリング式一方向クラッチの分解斜視図

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乃至図３は、この発明に係るスプリング式一方向クラッチの第１の実施の形態を示す。図１および図２に示すように、駆動軸１の外側には被駆動部としての出力ギヤ２が設けられている。

なお、被駆動部材は出力ギヤ２に限定されない。例えば、ローラであってもよく、あるいは、プーリであってもよい。

出力ギヤ２は、ボス部３を有し、そのボス部３の一端部に内向きのフランジ４が設けられ、そのフランジ４の内径面はラジアル軸受面５とされて駆動軸１の外径面で回転自在に支持されている。

また、ボス部３の他端部内には蓋体６が組み込まれている。蓋体６は環状凸部７を外周に有し、その環状凸部７がボス部３の他端部内周に形成された周方向の係合溝８に係合して蓋体６は取付状態とされている。この蓋体６の内周はラジアル軸受面６ａとされて駆動軸１の外径面で回転自在に支持されている。

出力ギヤ２におけるボス部３の内径面と駆動軸１の外径面間にはスプリング収容空間９が形成されている。スプリング収容空間９は、上記フランジ４および蓋体６によって両端の開口が閉鎖され、そのスプリング収容空間９内にクラッチスプリング１０が組み込まれている。

図１および図３に示すように、クラッチスプリング１０は、駆動軸１の外径面に締め代をもって嵌め合わされる２つのコイル部１０ａ、１０ｂと、そのコイル部１０ａ、１０ｂ間に設けられたＵ字形の反転部１０ｃからなり、上記２つのコイル部１０ａ、１０ｂは巻方向が異なり、その左巻きコイル部１０ａと右巻きコイル部１０ｂの巻き数は同じとされている。

クラッチスプリング１０として、ここでは、断面が角形の線材からなるものを示したが、線材は角形に限定されず、丸形の線材であってもよい。

図１および図２に示すように、出力ギヤ２におけるボス部３の内径面には、係合凸部１１とずれ止め突起１２が周方向に間隔をおいて設けられている。係合凸部１１はクラッチスプリング１０のＵ字形反転部１０ｃの内周に沿う形状とされ、その係合凸部１１とずれ止め突起１２間にＵ字形反転部１０ｃが少しの余裕をもって嵌合されて、そのＵ字形反転部１０ｃの内周に嵌合凸部１１が係合している。

第１の実施の形態で示すスプリング式一方向クラッチは上記の構造からなり、駆動軸１が図１の矢印で示す方向に回転すると、クラッチスプリング１０の左巻きコイル部１０ａおよび右巻きコイル部１０ｂのそれぞれが縮径して駆動軸１の外径面を締め付け、クラッチスプリング１０が駆動軸１と共に同方向に回転する。

このとき、クラッチスプリング１０のＵ字形反転部１０ｃは出力ギヤ２のボス部３の内径面に形成された係合凸部１１に係合しているため、そのＵ字形反転部１０ｃと係合凸部１１の係合部から駆動軸１の回転が出力ギヤ２に伝達され、出力ギヤ２が駆動軸１と同方向に回転する。

上記のように、駆動軸１の矢印で示す方向の回転は、クラッチスプリング１０に形成されたＵ字形反転部１０ｃと出力ギヤ２の内径面に形成された係合凸部１１の係合部から出力ギヤ２に伝達されるため、駆動軸１の回転は出力ギヤ２に確実に伝達される。

また、左巻きコイル部１０ａと右巻きコイル部１０ｂの巻き数は同じとされているため、左巻きコイル部１０ａからＵ字形反転部１０ｃを介して係合凸部１１に伝達される回転トルクと、右巻きコイル部１０ｂからＵ字形反転部１０ｃを介して係合凸部１１に伝達される回転トルクは同一の大きさとなり、係合凸部１１に対して安定した回転力が負荷されることになり、出力ギヤ２は精度よく回転する。

ここで、駆動軸１を図１に示す矢印と反対の方向に回転すると、一対のコイル部１０ａ、１０ｂのそれぞれが拡径し、駆動軸１の回転は出力ギヤ２に伝達されず、駆動軸１のみがフリー回転する。

この時、ずれ止め突起１２に対するＵ字形反転部１０ｃの当接によってクラッチスプリング１０は周方向にずれ動くのが防止され、Ｕ字形反転部１０ｃは係合凸部１１と係合する状態に保持される。このため、駆動軸１が図１に矢印で示す方向に再度回転すると、２つのコイル部１０ａ、１０ｂの縮径と同時に、駆動軸１の回転力がＵ字形反転部１０ｃから係合凸部１１に直ちに伝達されることになり、スプリング式一方向クラッチは素早く応答する。

図４乃至図７は、この発明に係るスプリング式一方向クラッチの第２の実施の形態を示す。この第２の実施の形態においては、駆動軸１の外側に制御部材２０を回転自在に設け、その制御部材２０の制動および制動解除によって駆動軸１かた出力ギヤ２への回転の伝達と遮断とを制御できるようにしている。

ここで、制御部材２０は、半円筒部２１の軸方向一端部に円筒状のボス部２２を設けた構成とされている。この制御部材２０は、半円筒部２１がクラッチスプリング１０と出力ギヤ２の内径面間に配置され、ボス部２２の端部が出力ギヤ２の開口端部に取付けられた蓋体６の内径面に挿通されて外部に臨む組み込みとされ、そのボス部２２の外部に臨む端部に制御ギヤ２３が取付けられている。また、半円筒部２１の周方向両端面は、左巻きコイル部１０ａおよび右巻きコイル部１０ｂの端部に設けられた外向きの折曲げ片２４と周方向で対向して、その折曲げ片２４の停止保持部２５とされている。

他の構成は、図１乃至図３に示す実施の形態と同一とされている。このため、第１の実施の形態と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。なお、第２の実施の形態では、Ｕ字形反転部１０ｃと折曲げ片２４の位置関係から停止保持部２５に切欠部２６を形成しているが、折曲げ片２４をＵ字形反転部１０ｃに対して周方向一方に位置をずらして形成することにより、上記切欠部２６を省略することができる。

第２の実施の形態で示すスプリング式一方向クラッチにおいて、駆動軸１を図４の矢印で示す方向に回転すると、第１の実施の形態で示すスプリング式一方向クラッチと同様に、左巻きコイル部１０ａおよび右巻きコイル部１０ｂが縮径して駆動軸１の外径面を緊縛し、クラッチスプリング１０が駆動軸１と同方向に回転する。

そのクラッチスプリング１０の回転は、Ｕ字形反転部１０ｃと係合凸部１１の係合部から出力ギヤ２に伝達されて、出力ギヤ２が駆動軸１と同方向に回転する。

ここで、クラッチスプリング１０の回転時、左巻きコイル部１０ａおよび右巻きコイル部１０ｂのそれぞれ端部に形成された折曲げ片２４が制御部材２０に形成された停止保持部２５に当接し、その当接部から制御部材２０にクラッチスプリング１０の回転が伝達され、制御部材２０およびその制御部材２０のボス部２２に取付けられた制御ギヤ２３が駆動軸１と同方向に回転する。

出力ギヤ２の回転状態において、制御ギヤ２３に制動力を付与して停止させると、駆動軸１と共に回転するクラッチスプリング１０の左巻きコイル部１０ａおよび右巻きコイル部１０ｂのそれぞれ端部に設けられた折曲げ片２４が停止保持部２５に対する当接によって停止状態に保持されるため、左巻きコイル部１０ａおよび右巻きコイル部１０ｂのそれぞれが拡径し、駆動軸１から出力ギヤ２への回転伝達が遮断され、駆動軸１がフリー回転する。

また、駆動軸１のフリー回転状態において、制御ギヤ２３に対する制動力の負荷を解除すると、左巻きコイル部１０ａおよび右巻きコイル部１０ｂのそれぞれが縮径して駆動軸１の外径面を緊縛し、駆動軸１の回転が出力ギヤ２に伝達される。

第２の実施の形態のように、制御部材２０を設けることによって、駆動軸１から出力ギヤ２への回転の伝達と遮断とを制御することができる。

１ 駆動軸
２ 出力ギヤ(被駆動部材)
４ 内向きフランジ
５ ラジアル軸受面
６ 蓋体
６ａ ラジアル軸受面
９ スプリング収容空間
１０ クラッチスプリング
１０ａ 左巻きコイル部
１０ｂ 右巻きコイル部
１０ｃ Ｕ字形反転部
１１ 係合凸部
１２ ずれ止め突起
２０ 制御部材
２１ 半円筒部
２２ ボス部
２３ 制御ギヤ
２４ 折曲げ片
２５ 停止保持部

Claims (9)

1. 駆動軸の外径面と、その駆動軸を中心にして回転自在に支持された被駆動部材の内径面間にスプリング収容空間を設け、そのスプリング収容空間内に組み込まれたクラッチスプリングを介して前記駆動軸の一方向の回転を前記被駆動部材に伝え、他方向の回転伝達を遮断するようにしたスプリング式一方向クラッチにおいて、
   前記クラッチスプリングが、前記駆動軸の外形面に締め代をもって嵌め合わされる巻方向の異なる２つのコイル部を同軸上に有し、一方のコイル部の巻き終わり端と他方のコイル部の巻き始め端がＵ字形の反転部を介して互いに連設された構成とされ、前記被駆動部材の内径面には前記クラッチスプリングのＵ字形反転部に対して係合可能な係合凸部を設けたことを特徴とするスプリング式一方向クラッチ。
2. 前記２つのコイル部は、巻き数が同じとされた請求項１に記載のスプリング式一方向クラッチ。
3. 前記被駆動部材の内径面に前記係合凸部との間にＵ字形反転部をはめ込み可能な間隔をおいてずれ止め突起を設けた請求項１又は２に記載のスプリング式一方向クラッチ。
4. 前記被駆動部材の一端に内向きのフランジを設け、他端の内径面にリング状の蓋体を嵌合し、その蓋体と前記フランジとで前記スプリング収容空間の両端開口を閉鎖した請求項１乃至３のいずれかの項に記載のスプリング式一方向クラッチ。
5. 前記フランジの内径面および蓋体の内径面をラジアル軸受面とした請求項４に記載のスプリング式一方向クラッチ。
6. 前記駆動軸の外側に、被駆動部材の一端面から外部に一端部が臨み、その一端部に対する制動力の負荷によって停止状態に保持される筒状の制御部材を回転自在に設け、その制御部材に前記２つのコイル部のそれぞれ端部に設けられた径方向外方に向く折曲げ片が当接可能な停止保持部を設けた請求項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. 前記制御部材が、半円筒部およびその半円筒部の軸方向一端部に連設された円筒状のボス部を有し、前記半円筒部がクラッチスプリングと被駆動部材の内径面間に配置されて、ボス部の端部が被駆動部材の一端面から外部に臨む組み込みとされ、前記半円筒部の周方向両端面が前記停止保持部とされた請求項６に記載のスプリング式一方向クラッチ。
8. 前記ボス部の外部に臨む端部に回転制動用の制御ギヤを取付けた請求項７に記載のスプリング式一方向クラッチ。
9. 前記被駆動部材が、ローラ、ギヤおよびプーリの一種からなる請求項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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