JP2019032017A - 一方向回転装置 - Google Patents

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Masahiro Watabe
正大 渡部
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安広 小川
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【課題】部品全体がプラスチック成形品であるので比較的安価であり、且つ部品数が少ないので組み立てが容易である一方向回転装置を提供する。【解決手段】内輪2の周面に設けた隣接の切り込み12,14により、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片16を少なくとも1対形成し、該突出片は平面において基部18から独立して伸びることで直径方向へ弾性変形可能であり、無負荷の状態において、各突出片の頭部周面20は内輪2の周面半径よりも軸中心からの距離が長く、一方、外輪3の内周面には、各突出片の頭部周面20と嵌合可能な浅い湾曲凹み22を多数隣接して設ける。【選択図】図2

Description

本発明は、部品全体がプラスチック成形品であるので比較的安価であり、且つ部品数が少ないので組み立てが容易である一方向回転装置に関する。
間欠伝動装置は、連続的な回転運動を断続的な運動に変換して利用する機構を組み込んでおり、電動機や各種のエンジンなどの原動機において繁雑に利用されている。この間欠伝動装置には非常に多くの種類があり、爪車やゼネバ歯車のほかに固定摩擦を利用したりまたは鋼球を利用した装置が存在し、後者の装置として、例えば、特開平1−182634号や実開平4−63829号などが存在する。この装置は、一般にフリーホイールと称し、自転車、自動車、回転窓などに搭載されている。
本出願人は、後者の間欠伝動装置を利用する装置として、既に特開平9−156657号を提案している。図6に示すように、この片方向制動装置は、ピニオン1の孔内部にカラー2を嵌入し、該カラーに軸体3を固着し、湾曲状の保持金具を介して制動部材を軸体3の周面に締め付けて軸回転を抑制する。開閉蓋や窓などの回動体を上方へ旋回する際には、ラック部材を介してピニオン1を時計方向へ回転する。ピニオン1の内部では、カラー2の各凹溝4内において鋼球5がバネ7の弾力に逆らって溝内壁面から離れることにより、ピニオン1は軸体の回りで空転するため、回動体の上方開放は容易であって適宜開いた位置で静止できる。また、この回動体を下方へ旋回する際には、ラック部材を介してピニオン1を図6の反時計方向へ回転する。この場合、凹溝4内の鋼球5がバネ7の弾力によって溝内壁面に食い込み、回動体を軸体3とともに制動回転するため、該回動体を閉める際に急激な下方旋回を制動して静かに閉鎖できる。
特開平1−182634号公報 実開平4−63829号明細書 特開平9−156657号公報
特開平9−156657号で用いるピニオン1の内部には、それぞれ3個の鋼球5およびバネ7を組み込んでいるために部品数が多く、それぞれ小型の精密部品であるうえにカラー2に正確に3個の凹溝4を切削することが必要であり、全体として小型化するほど製造コストが高くなる。しかも、多くの小型部品を正確に組み込んで一体化させるので組み立てコストも非常に高くなり、組み立て作業も複雑になって作業時間が掛かる。
近年、小型の間欠伝動装置の分野でも中国系企業の進出が盛んであり、低価格の製品が増加するに伴い、部品メーカに対する完成品メーカの要求が多くなり、特にコストダウンの要請は強く且つ頻繁である。しかしながら、特開平9−156657号に示すピニオン1では、内輪に相当するカラー2に3個の凹溝4を正確に切削することを要するうえに、ピニオン1本当たり3個の精密小鋼球5と小バネ7を用いるため、コストダウンには自ずから限界が生じ、完成品メーカの所定の要求に対応することが困難であった。
本発明は、片方向制動装置に対する前記の要請に対応するために提案されたものであり、全体をプラスチック成形品だけで構成するので比較的安価である一方向回転装置を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、従来の製品と比べて部品数が少ないので組み立て作業が容易である一方向回転装置を提供することである。
本発明に係る一方向回転装置は、ともにプラスチック製である円形平面の内輪および外輪を有する装置である。本発明の一方向回転装置は、内輪の周面に設けた隣接の切り込みにより、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片を少なくとも1対形成し、該突出片は平面において基部から独立して伸びることで直径方向へ弾性変形可能であり、無負荷の状態において、各突出片の頭部周面は内輪の周面半径よりも軸中心からの距離が長く、一方、外輪の内周面には、各突出片の頭部周面と嵌合可能な浅い湾曲凹みを多数隣接して設ける。
本発明に係る一方向制動装置は、ともにプラスチック製である円形平面の内輪および外輪ならびに後方配置のダンパ部を有し、ダンパ部の制動回転軸を内輪の中心孔に嵌入固定するとともに、内輪の周面に設けた隣接の切り込みにより、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる突出片を少なくとも1対形成し、無負荷の状態において、各突出片の頭部周面は内輪の周面半径よりも軸中心からの距離が長く、一方、外輪の内周面には、各突出片の頭部周面と嵌合可能な浅い湾曲凹みを多数隣接して設ける。ダンパ部を一方の方向に回転すると、内輪の突出片は内方へ弾性変形し、各突出片の頭部周面が外輪の湾曲凹み上を通過することでダンパ部および内輪は自由回転し、一方、ダンパ部を他方の方向に回転すると、内輪の突出片の先端が外輪の湾曲凹みのいずれかに嵌まり、該内輪は外輪とともに停止することでダンパ部が制動回転する。
本発明に係る一方向回転装置において、内輪の突出片は、直径方向の外方へ斜めに延びるとともに僅かに内方へ湾曲しており、その頭部周面が外輪の湾曲凹みに嵌まった際に、該突出片の中心線方向への押圧で変形せず、その中心線と直交する方向から押圧すると内方へ湾曲する。内輪の突出片の両側に設けられる隣接の切り込みについて、該突出片の内側に配置する第1切り込みは突出片の外側に配置する第2切り込みよりも湾曲底面が幅広であり、第1切り込みの底面端は第2切り込みの底面端よりも軸中心からの距離が短いと好ましい。また、内輪はポリアセタール樹脂からなり、外輪はガラス繊維入りのナイロン樹脂からなると好ましい。さらに、内輪において、突出片を円周方向に等間隔で3〜6本のいずれかを形成することが可能である。
本発明に係る一方向回転装置は、鋼球とバネを使用せず、全体をプラスチック成形品だけで構成するので比較的安価であり、金属製ならば発錆が問題になるような場所でも設置可能であって設置後の劣化も少ない。本発明の一方向回転装置では、内輪と外輪がプラスチック製であるため比較的小型であると耐久性に問題が生じず、内輪と外輪をプラスチックの押出成形や射出成形法で製造すると製造が容易である。
本発明に係る一方向回転装置は、従来の製品と比べて組み込むべき鋼球およびバネが存在せず、プラスチック製の内輪と外輪だけで部品数が少ないことにより、この装置の組み立て作業は単純且つ容易である。本発明の一方向回転装置は、部品数が少なくて組み立て作業も容易であることにより、製造コストおよび組み立てコストがともに安くなり、短期間の納期にも容易に対応できる。
本発明に係る一方向制動装置を示す斜視図である。 図1の方向制動装置の分解斜視図である。 本発明の一方向回転装置で用いる内輪の拡大側面図である。 本発明の一方向回転装置で用いる外輪の拡大側面図である。 (1)〜(3)は、本発明の一方向回転装置における内輪と外輪の噛み合い状態を個別に示す側面図である。 従来の間欠伝動装置の一例を示す側面図である。
本発明に係る一方向回転装置は、図3と図4に示すように、基本的にプラスチック製の円形平面の内輪2および外輪3からなり、単なる一方向の間欠伝動は内輪2および外輪3だけで達成できる。図1および図2に示す一方向制動装置1は、内輪2および外輪3に加えて円柱形のダンパ部5を有し、該ダンパ部の制動回転軸7を内輪2の中心孔8に嵌入固定することによって片方向の制動回動を可能とする。
一方向回転装置において、内輪2および外輪3は図3や図4のように円形平面である。内輪2は高い弾性変形性能を有するポリアセタール(POM)などのエンジニアリングプラスチックであると好ましく、一方、外輪3はガラス繊維入りナイロンなどの耐磨耗性樹脂であると好ましく、該外輪の内周面に平滑性の良好な樹脂をコーティングしてもよい。内輪2および外輪3は、プラスチックの押出形成や射出成形で成形すればよく、押出成形後に連続裁断すればいっそう効率的に製造できる。一方向制動装置は、内輪2と外輪3がともにプラスチック製であるため、該内輪の直径が約20mm以下である比較的小型の装置であると、該内輪の細長い突出片16に過大なトルクが作用することがなく、塑性変形の問題が生じずに長期間の使用が可能である。
内輪2には、その周面10に設けた隣接の第1および第2切り込み12,14により、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片16を少なくとも1対形成する。突出片16は、図3において内輪2の中心に点対称に配置し、または該突出片の数を円周方向に等間隔で3〜6のいずれかに定めることができる。つまり、内輪の変形により、同様の突出片を円周方向で120度間隔で3個形成したり、さらに60度間隔で6個形成する程度まで可能である。
内輪2の突出片16は、平面において切り込み12,14によって隣接壁から離隔し、基部18から独立して細長く伸びることで直径方向へ弾性変形が可能であり、図3の無負荷の状態において、各突出片の頭部周面20は、内輪周面10の半径よりも軸中心からの距離が長く、頭部周面20が周面半径より外方へ突き出ている(図3の一点鎖線参照)。外方へ突き出る頭部周面20は、装置組み立て後に、外輪3の内周面に設けた浅い湾曲凹み22(図4)と嵌合可能である。
内輪2の突出片16は、平面において直径方向の外方へ斜めに延びるとともに僅かに内方へ湾曲しているため、その頭部周面20が外輪3の湾曲凹み22に嵌まった際に、突出片16への押圧方向によって変形の可能性が異なる。つまり、図5(1)において、外輪3が反時計方向に回転して突出片16を中心線方向の内方へ押圧しても変形せず、図5(2)と(3)において、外輪3の時計方向の回転で突出片16を中心線と直交する方向から押圧すると、該突出片は内方へ容易に湾曲することにより、該突出片の多数回の弾性変形が可能である。
突出片両側の切り込み12,14について、突出片16の内側に配置する第1切り込み12は、該突出片の外側に配置する第2切り込み14よりも湾曲底面が幅広であることにより、図5(3)に示すように、突出片16を内方へ湾曲する際に応力の発生が小さくなり、該突出片の多数回の弾性変形を達成する。また、第1切り込み12の底面端は第2切り込み14の底面端よりも軸中心からの距離が短いことにより、直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片16は、その基部18における独立性が高くなり、内方へ湾曲した突出片16が元の形状に戻りやすい。
内輪2において、通常は貫通する中心孔8は異形断面であり、同じく異形断面のダンパ部5の回転軸7などを嵌入して固定すると、内輪2は回転軸7とともに回転・停止する。このため、一方向制動装置1において、回転軸7が停止すれば内輪2も停止し、回転軸7が制動回転すれば内輪2も制動回転する。中心孔8の断面形状は、図示のような部分平坦面を有する円形のほかに、四角形、六角形、楕円形などのいずれの非円形でもよい。
一方、外輪3の内周面には、突出片16の頭部周面20と嵌合可能な浅い湾曲凹み22を多数隣接して設け、図4では12個等間隔に設ける。湾曲凹み22の凹み深さは、無負荷の状態において突出片16の頭部周面20が周面半径より外方へ突き出ている距離にほぼ等しい。湾曲凹み22の周面は部分円曲面であっても、各凹み22の左側において突出片16の頭部周面20の停止曲面22bの曲率半径がやや小さく、その頂点22aから次の頂点22aまでの曲面22cの曲率半径はやや大きくなり、突出片16は回転時に一停止曲面から次の停止曲面までの弾性変形をスムースにする。
外輪3において、その外周面24には少なくとも1個の軸方向突起26を設けると好ましく、該突起は図4では点対称に2個形成し、また円周方向に沿って3個以上形成してもよい。一般に、この外輪3は、点対称のキー溝を有する円形孔に挿入して固定するための態様であり、挿入固定すべき孔が六角形や四角形などの異形孔であれば、それに応じて外輪の外周面を異形断面にすればよい。
本発明を単なる一方向の間欠伝動装置として用いる場合には、例えば、内輪2を釣具のリールハンドルの回転軸に取り付け、外輪3をリール本体の円枠体のキー溝付き中心孔に嵌入固定すればよい。図5に示すように、リールハンドルを反時計方向に回転すると、内輪2は図5(1)から(3)のように自由回転し、リードをドラムに巻き付けることができ、このリードに負荷が掛かっても図5(1)のように内輪2は逆回転することはない。リードをドラムから引き出す場合には、クラッチなどを切り替えて内輪2と外輪3との噛み合わせを解放すればよい。
図1および図2に示す一方向制動装置1では、内輪2および外輪3に加えて、ロータリーダンパである円柱形のダンパ部5を備える。ダンパ部5のローターは回転軸7であり、該回転軸はダンパ部5の媒体密封の中空作動室28を経て後方支持部30の支持孔(図示しない)まで伸び、この媒体は通常オイルである。回転軸7には、オイル密封の作動室28の内部において板状のベーン(図示しない)を取り付けるので、該回転軸を回すと、ベーンの回転がオイルによって抵抗を付与されることによって制動回転する。
一方向制動装置1は、好ましくは直径25mm以下および長さ50mm以下である比較的小型の装置である。ダンパ部5の回転軸7は、外輪3を噛み合わせた内輪2の中心孔8に嵌入され、さらに該回転軸に押え円板32およびブッシュナット34を嵌合して内輪2と外輪3との噛み合わせを維持する。内輪2は、押え円板32によって外部から遮蔽されているので、内部に異物が入り込むことはない。
一方向制動装置1では、例えば、内輪2を含むダンパ部5を窓本体などの側端に水平に取り付け、外輪3を縦窓枠などに穿孔したキー溝付き円形孔に嵌入固定すればよく、逆にダンパ部5と外輪3を縦窓枠側に設置することも当然可能である。ダンパ部5を反時計方向に回転すると、図5(1)から(3)のように、内輪2の突出片16は内方へ弾性変形し、各突出片の頭部周面が外輪の湾曲凹み22上を通過することにより、窓本体は開放方向に自由回転する。一方、ダンパ部5を時計方向つまり窓本体を閉鎖方向に回転すると、図5(1)のように内輪2の突出片16の先端が外輪の湾曲凹み22のいずれかに嵌まり、該内輪が外輪3とともに停止することにより、回転軸7はダンパ部5によって制動回転し、窓本体を穏やかに閉鎖することができる。
一方向制動装置1は、全体をプラスチック成形品で構成するので製造および組み立てコストが比較的安価であり、金属部品を有すると発錆が問題になるような場所でも設置可能であって設置後の劣化も少ない。一方向制動装置1では、内輪と外輪がプラスチック製であるため比較的小型であると耐久性に問題が生じず、内輪と外輪をプラスチックの押出成形や射出成形法で製造すると製造が容易である。
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。図1および図2に示す一方向制動装置1は、内輪2および外輪3に加えて円柱形のダンパ部5を有する。例えば、内輪2は直径11mmでポリアセタール(POM)製であり、外輪3は外径16mmでガラス繊維入りナイロン樹脂製である。また、ダンパ部5は、回転軸7を除いて全長が40mm、最大直径が15mmである。
内輪2には、その周面10に設けた隣接の第1および第2切り込み12,14により、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片16を1対形成する。突出片16は、図3において内輪2の中心に点対称に配置する。突出片16は、基部18から独立して細長く伸びることで直径方向へ弾性変形可能であり、図3の無負荷の状態において、各突出片の頭部周面20は、内輪周面10の半径よりも軸中心からの距離が長く、頭部周面20が周面半径より外方へ突き出ている。内輪2において、通常は貫通する中心孔8は異形断面であり、同じく異形断面のダンパ部5の制動回転軸7を嵌入すると固定され、内輪2は回転軸7とともに回転・停止する。
一方、外輪3の内周面には、突出片16の頭部周面20と嵌合可能な浅い湾曲凹み22を多数隣接して設ける。湾曲凹み22の凹み深さは、無負荷の状態において突出片16の頭部周面20が周面半径より外方へ突き出ている距離にほぼ等しい。外輪3において、その外周面24には軸方向突起26を点対称に2個形成する。一般に、この外輪3は、点対称のキー溝を有する円形孔に挿入して固定するための態様である。
図1および図2に示す一方向制動装置1において、ダンパ部5のローターは回転軸7であり、該回転軸はダンパ部5のオイル密封の中空作動室28を経て後方支持部30の支持孔(図示しない)まで伸びる。回転軸7には、オイル密封の作動室28内において板状のベーン(図示しない)を取り付けるので、該回転軸を回すと、ベーンの回転がオイルによって抵抗を付与されることによって制動回転する。ダンパ部5の回転軸7は、外輪3を噛み合わせた内輪2の中心孔8に嵌入され、さらに該回転軸に押え円板32およびブッシュナット34を嵌合して内輪2と外輪3との噛み合わせを維持する。
一方向制動装置1では、ダンパ部5つまり内輪2を反時計方向に回転すると、図5(1)から(3)のように、内輪2の突出片16は内方へ弾性変形し、各突出片の頭部周面が外輪の湾曲凹み22上を通過することによって自由回転する。一方、ダンパ部5を時計方向に回転すると、図5(1)のように内輪2の突出片16の先端が外輪の湾曲凹み22のいずれかに嵌まり、該内輪が外輪3とともに停止することにより、回転軸7はダンパ部5によって制動回転する。
一方向制動装置1は、全体をプラスチック成形品で構成するので製造および組み立てコストが比較的安価であり、内輪と外輪がプラスチック製であるため比較的小型であると耐久性に問題が生じない。一方向制動装置1は、蓋体の閉鎖抑制装置として、回転窓、大型コピー機の開閉蓋、グランドピアノのバックリッド、ライティングデスクのフロント板などに取り付けることができる。
1 一方向制動装置
2 内輪
3 外輪
5 ダンパ部
7 制動回転軸
8 内輪中心孔
12 第1切り込み
14 第2切り込み
16 突出片
20 突出片の頭部周面
22 湾曲凹み

Claims (6)

  1. ともにプラスチック製である円形平面の内輪および外輪を有する一方向回転装置であって、内輪の周面に設けた隣接の切り込みにより、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片を少なくとも1対形成し、該突出片は平面において基部から独立して伸びることで直径方向へ弾性変形可能であり、無負荷の状態において、各突出片の頭部周面は内輪の周面半径よりも軸中心からの距離が長く、一方、外輪の内周面には、各突出片の頭部周面と嵌合可能な浅い湾曲凹みを多数隣接して設ける一方向回転装置。
  2. ともにプラスチック製である円形平面の内輪および外輪ならびに後方配置のダンパ部を有する一方向制動装置であって、ダンパ部の制動回転軸を内輪の中心孔に嵌入固定するとともに、内輪の周面に設けた隣接の切り込みにより、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる突出片を少なくとも1対形成し、無負荷の状態において、各突出片の頭部周面は内輪の周面半径よりも軸中心からの距離が長く、一方、外輪の内周面には、各突出片の頭部周面と嵌合可能な浅い湾曲凹みを多数隣接して設け、ダンパ部を一方の方向に回転すると、内輪の突出片は内方へ弾性変形し、各突出片の頭部周面が外輪の湾曲凹み上を通過することでダンパ部および内輪は自由回転し、一方、ダンパ部を他方の方向に回転すると、内輪の突出片の先端が外輪の湾曲凹みのいずれかに嵌まり、該内輪は外輪とともに停止することでダンパ部が制動回転する一方向制動装置。
  3. 内輪の突出片は、直径方向の外方へ斜めに延びるとともに僅かに内方へ湾曲しており、その頭部周面が外輪の湾曲凹みに嵌まった際に、該突出片の中心線方向への押圧で変形せず、その中心線と直交する方向から押圧すると内方へ湾曲する請求項1または2記載の一方向回転装置。
  4. 内輪の突出片の両側に設けられる隣接の切り込みについて、該突出片の内側に配置する第1切り込みは突出片の外側に配置する第2切り込みよりも湾曲底面が幅広であり、第1切り込みの底面端は第2切り込みの底面端よりも軸中心からの距離が短い請求項1または2記載の一方向回転装置。
  5. 内輪はポリアセタール樹脂からなり、外輪はガラス繊維入りのナイロン樹脂からなる請求項1または2記載の一方向回転装置。
  6. 内輪において、突出片を円周方向に等間隔で3〜6本のいずれかを形成する請求項1または2記載の一方向回転装置。
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