JP4321982B2 - One-way clutch - Google Patents
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- F16D41/066—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls all members having the same size and only one of the two surfaces being cylindrical
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
この発明は、一方向クラッチに関し、特にその小型化・高トルク化を図ったものである。
【0002】
【従来の技術】
電機機器や事務機器の駆動部に使用される一方向クラッチとして、従来から図11に示すのものが知られている(例えば、特開平9−89011号公報参照)。この一方向クラッチは、軸31の回りに嵌合される外輪32の内径面に数箇所のころ収納部34を設け、その各ころ収納部34の底面に軸31との間で所定のくさび角を形成するカム面35が設けられる。また、そのころ収納部34の拡大側端部にばね収納部36が設けられる。
【0003】
上記のころ収納部34に収納したころ37に、ばね収納部36に収納したばね部材38を押し当て、ころ37をその収納部34の狭小方向に付勢することにより、ころ37の作用を安定させている。
【0004】
上記の外輪32の周りには、外環39が回り止めを施した状態に嵌合される。外環39はその一端面でころ収納部34の軸方向の一端面を閉塞する。その他端面は図示省略の蓋部材により閉塞される。
【0005】
上記の一方向クラッチは、外環39を歯車等の回転部材のボス部に組み込んで使用に供され、軸31と外輪32が相対的に一定方向に回転した場合(図の矢印A参照)、ころ37がその収納部34の狭小側にかみ込んでロックし、軸31とトルクリミッタとが一体化してトルクの伝達が行なわれる。上記の回転方向が逆方向の場合は、ころ37がその収納部34の拡大側に移動するので、ころ37はフリーとなって一方向クラッチは空転し、トルクの伝達が遮断される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記の一方向クラッチが使用される各種の機器において、機器本体の小型化に伴い一方向クラッチの小型化と高トルク化が要求される。しかしながら、従来の構造ではその外径が軸31の直径より必ず大きくなるため、小型化に一定の限度があった。また、小型化すればするほど、部品の製作が困難となり、トルク値も小さくなることが普通であり、小型化とともに、製作容易性、高トルク化を同時に達成するのは困難であった。
【0007】
そこで、この発明は、内部部材の構成に着目して、その構造の簡単化を図るとともに、転動体収納部の補強を図ることにより、一方向クラッチの小型化と併せて、製作容易性と高トルク化を図ることを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、内部部材、その内部部材に相対回転可能に嵌合された外輪、上記内部部材と外輪間に介在される転動体、及びその転動体を一方向に付勢するばね部材からなり、上記内部部材と外輪との対向面間に所定のくさび角をもった転動体収納部と、該転動体収納部に通じたばね収納部を設け、上記ばね収納部に収納したばね部材により、上記転動体収納部に収納した転動体をその収納部の狭小方向に付勢してなる一方向クラッチにおいて、上記の内部部材は1本の軸に欠円部と軸部を形成してなり、その欠円部は上記軸の一端部から中程までを長さ方向に切除して形成された矩形の平坦面を有するとともに、一端部に劣弧を持った欠円形端面を有し、上記軸部の前記平坦面側の端面に優弧を持った欠円形端面を有し、上記欠円部に上記の転動体収納部とばね収納部を設け、該転動体収納部のカム面と、ばね収納部のばね座を上記欠円部の上記平坦面上に形成した構成を採用した。
【0009】
上記構成の一方向クラッチは、内部部材の一端部を軸に連結して使用に供され、その軸と一体の内部部材が外輪と一定方向に相対回転することにより、従来と同様に転動体のかみ込みによるロックが生じ、トルクの伝達が行われる。また、その逆方向の回転により、転動体がフリーとなって空転しトルクの伝達が遮断される。転動体収納部とばね部材収納部は内部部材の欠円形部分に設けられるので、従来のものより大幅に小型化することができる。また、カム面とばね座が同一平坦面に形成されるので、内部部材の形状がシンプルになり製作が容易になる。
【0010】
なお、上記の転動体収納部とばね部材収納部の数(転動体の数に等しい。)は負荷容量に応じて決定されるが、1組のみ設けられる場合がある。
【0011】
上記の平坦面に補強板を設置し、その補強板上に上記のカム面とばね座を形成した構成を採用することができる。この構成によると、ロック時においてカム面が転動体から受ける面圧に十分耐えられる。このため、許容トルク値を高く設定することができる一方、内部部材自体は、樹脂成形や焼結等の成形し易い方法で製作することができる。
【0012】
また、上記のばね部材に、一定以上の後方への撓みを阻止する規制部を設けた構成を採用することができる。この規制部により、空転時において転動体のロックを防止することができる。
【0013】
なお、上記の内部部材を、上記の欠円部に軸を一体化した軸一体化部と蓋部により形成し、該軸一体化部と蓋部に上記外輪の両端部内径面を支持するラジアル軸受を形成した構成を採用することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて実施形態を説明する。図1及び図2に示した第1実施形態の一方向トルクリミッタは、内部部材1、外輪2、ころ3、及びばね部材4により構成される。
【0015】
内部部材1は、軸一体化部材1aと蓋部材1bの組み合わせにより構成される。軸一体化部材1aは、1本の軸に欠円部5と軸部6を形成してなるものである。欠円部5は上記軸の一端部から中程までを長さ方向に切除して形成した矩形の平坦面7を有するとともに、一端部に欠円形端面8を有する。また、軸部6の上記平坦面7側の端面に欠円形端面9が形成される。欠円形端面8と欠円形端面9は、前者が劣弧11を有し、後者が優弧12を有する大きさ関係となる。上記の平坦面7は、後述のように、カム面13とばね座14(図4(a)参照)を形成する共通の面となる。
【0016】
蓋部材1bは上記の軸部6より大径のフランジ部15と、その内面側に前記の欠円形端面9の端面形状に合致する欠円形凸部16が設けられる。また、その欠円形凸部16の欠円側に前記の欠円形端面8に合致する欠円形穴17が設けられる。
【0017】
前記の外輪2は、内部部材1に対して回転自在に嵌合される円筒形のものであり、その外径面に回り止め用の長さ方向のリブ18が複数箇所に設けられる。
【0018】
前記内部部材1の軸一体化部1aを外輪2の内径面に嵌入すると、軸部6の外径面により外輪2の一端部を支持するラジアル軸受19aが形成される(図1参照)。外輪2の内径面と、軸一体化部材1aの平坦面7とにより囲まれた空所にころ3とばね部材4とが収納され、さらに、それらの抜け出しを防止するために、蓋部材1bの欠円形凸部16が嵌入される。嵌入された欠円形凸部16と欠円部5の外径面とにより外輪2の他端部を支持するラジアル軸受19bが形成される。
【0019】
上記の軸一体化部材1aと蓋部材1bは、上記のように、外輪2の内部に軸一体化部1aを嵌入し、その平坦面7と外輪2の内径面との間の空所にころ3とばね部材4を組み込んでから蓋部材1bを嵌入するようにするために、別部材により形成している。これとは別に、両方の部材1a、1bを先に組み合わせ、ころ3とばね部材4を組み入れてから、ばね部材4が外れないように注意して外輪2の内部に嵌入する、という組み立て方法をとることができる。この方法をとる場合は、前記の両部材1a、1bを単一の部材により形成することができる。
【0020】
また、図1において、軸部6のうち外輪2から外部に突き出した部分は、軸としての機能を果たす部分であり、その長さは機能に応じて決定される。軸としての機能を果たす部分が一体化されていることで、「軸一体化部材1a」と称しているが、軸としての機能をもった部分を別体に形成し、ラジアル軸受19aと欠円部5からなる部材を設け、適宜な手段で軸と連結するようにしてもよい。
【0021】
上記のころ3は、外輪2の内径面と欠円部5の平坦面7により形成された空所の最大高さより若干小径に形成され、その空所にころ3を収納することにより、ころ3の両側に異形の空所が残る(図3参照)。その一方の空所ところ3の占有部分が、ころ収納部21となり、残りの空所がばね収納部21’となる。そのころ収納部21を形成する平坦面7の部分がカム面13となり、そのカム面13と外輪2の内径面とにより所定のくさび角αが形成される。
【0022】
また、ばね部材4は、矩形の弾性金属板をU字状にわん曲させて、固定部22を形成し、その部分をばね座14、外輪2の内径面との間で保持させ、一方の自由端部をころ3に押し当て、そのころ3をころ収納部21の狭小側に付勢することにより、その作動の安定化を図っている。
【0023】
第1実施形態の一方向クラッチは以上のようなものであり、外輪2が内部部材1に対して相対的に矢印A方向(図3参照)に回転すると、ころ3がその収納部21の狭小方向に移動する(図3の一点鎖線から実線の状態へ移動する)結果、かみ込みを生じてロックし、トルクを伝達する。回転方向が上記と逆の場合は、ころ3が拡大方向に移動するため、ロックが解除され、ころ3が空転してトルクの伝達が遮断される。
【0024】
ころ3が拡大方向へ移動する際、ころ3がばね部材4を圧縮するとともに、最拡大部分を越えて角度βで示す範囲に後退する。この場合、後退量が一定以上に大きくなると、ばね収納部21’側に逆方向のくさび角αが生じるため、空転を開始したころ3がロックする恐れがある。
【0025】
ころ3の空転時におけるロックを防止するためにばね部材のばね力を大きく設定すると、ころ3の作動の安定を図るために適宜な付勢力を付与するという、該ばね部材本来の機能を発揮させることが困難である。また、カム面13とばね座14との間にころ3の後退を規制するリブを設ける手段も考えられるが、平坦面7の平坦性が損なわれるため、製作の容易性が阻害される。
【0026】
このため、この発明においては、ころ3に対する付勢力にほとんど影響を及ぼすことなく、しかもころ3の空転時におけるロックを防止するために、ばね部材4に一定以上の後方への撓みを阻止する規制部23を設けることとした(図4(a)から図5(b)参照)。
【0027】
図4(a)は、ばね部材4のU字形にわん曲した固定部22の自由端部を内側に屈曲して他側に突き当てることにより規制部23を形成し、これによりばね部材4の後方への可とう性を制限したものである。図4(b)は、ばね部材4のU字形のわん曲部に軸を嵌入して規制部23を形成し、これにより上記と同様に、ばね部材4の後方への可とう性を制限したものである。
【0028】
また、図5(a)は、ばね部材4の自由端部に折り返しによる規制部23を設け、ころ3と外輪2内径面との間隔を狭くすることにより、ころ3の後退を規制するようにしたものである。図5(b)は、ばね部材4の固定部22の先端部を自由端部の内側に向けて折り曲げることにより、ばね部材の一定以上の後方への撓みを阻止する規制部23を形成したものである。
【0029】
以上のような規制部23をばね部材4に設けることにより、カム面13とばね座14を形成する共通の面を平坦面7のままに保持し、またころ3に対する付勢力を実質変化させることなく、空転時のころ3の一定以上の後退を阻止し、そのロックを防止することができる。
【0030】
次に、図6から図8に示した第2実施形態の一方向クラッチは、前記の第1実施形態の一方向クラッチにおける平坦面7に所定の硬度を有する金属製の補強板24を載せた構成とし、カム面13、ばね座14をその補強板24の表面に形成したものである。この補強板24は、鉄板のような金属板で形成され、平坦面7に接着される。このような補強板24を設置することにより、内部部材1の軸一体化部材1aを樹脂製、焼結合金製等の成形容易な素材であるが硬度の不足するものであっても、ころ3から受ける高い面圧に耐えることができる。その他の構成及び作用は第1実施形態の場合と同様であるので、同一部分に同一の符号を付して示すにとどめ、その説明を省略する。
【0031】
なお、ばね部材4に規制部23を設ける諸例(図9(a)から図10(b)参照)も、前記の場合と同様である。
【0032】
【発明の効果】
この発明は、以上のようなものであるから、以下のような効果を奏する。
(1)転動体を受けるカム面とばね部材を受けるばね座とが共通の平坦面に形成されるので、内部部材の製作が容易である。また、平坦面であって方向性がないために、その内部部材をロック方向の異なる一方向クラッチの共用部品とすることができる。
(2)上記の平坦面に補強板を設置することにより、高トルク化を図ることができ、また、内部部材を樹脂や焼結合金の成形容易な方法で製作することができる。
(3)ばね部材に規制部を設けることにより、転動体に対する付勢機能に実質的な影響を与えることなく、空転時のロックを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の断面図
【図2】同上の分解斜視図
【図3】図1のX−X線の断面図
【図4】(a)変形例の断面図
(b)他の変形例の断面図
【図5】(a)変形例の断面図
(b)他の変形例の断面図
【図6】第2実施形態の断面図
【図7】同上の分解斜視図
【図8】図6のY−Y線の断面図
【図9】(a)変形例の断面図
(b)他の変形例の断面図
【図10】(a)変形例の断面図
(b)他の変形例の断面図
【図11】従来例の断面図
【符号の説明】
1 内部部材
1a 軸一体化部材
1b 蓋部材
2 外輪
3 ころ
4 ばね部材
5 欠円部
6 軸部
7 平坦面
8 欠円形端面
9 欠円形端面
11 劣弧
12 優弧
13 カム面
14 ばね座
15 フランジ部
16 欠円形凸部
17 欠円形穴
18 リブ
19a ラジアル軸受
19b ラジアル軸受
21 ころ収納部
21’ ばね収納部
22 固定部
23 規制部
24 補強板[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a one-way clutch, and in particular, to reduce the size and increase the torque.
[0002]
[Prior art]
As a one-way clutch used in a drive unit of an electric device or office device, the one shown in FIG. 11 is conventionally known (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-89011). This one-way clutch is provided with several roller storage portions 34 on the inner surface of the
[0003]
The
[0004]
An
[0005]
The one-way clutch is used by incorporating the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In various devices in which the above one-way clutch is used, it is required to reduce the size and increase the torque of the one-way clutch as the device body becomes smaller. However, since the outer diameter of the conventional structure is always larger than the diameter of the
[0007]
Therefore, the present invention focuses on the structure of the internal member, simplifies the structure, and reinforces the rolling element storage portion, thereby reducing the size of the one-way clutch and increasing the ease of manufacture. The task is to achieve torque.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides an inner member, an outer ring fitted to the inner member so as to be relatively rotatable, a rolling element interposed between the inner member and the outer ring, and the rolling element in one direction. A rolling member storage portion having a predetermined wedge angle between opposing surfaces of the inner member and the outer ring, and a spring storage portion communicating with the rolling body storage portion. In the one-way clutch in which the rolling member housed in the rolling element housing portion is urged in the narrow direction of the housing portion by the spring member housed in the inner member, the internal member has a notched portion and a shaft on one shaft. The cut-out circular part has a rectangular flat surface formed by cutting out from the one end part to the middle of the shaft in the length direction, and the cut-off circle having a subarc at one end part. A rounded end having an end surface and having a dominant arc on the end surface of the shaft portion on the flat surface side Has, the segmental portion is provided rolling elements accommodating portion and the spring housing portion of the formation and the cam surface of the rolling member accommodating portion, a spring seat of the spring housing portion on said flat surface of said segmental portion The configuration was adopted.
[0009]
The one-way clutch having the above structure is used by connecting one end portion of an inner member to a shaft, and the inner member integral with the shaft rotates relative to the outer ring in a fixed direction, so Locking by biting occurs, and torque is transmitted. Further, due to the rotation in the reverse direction, the rolling element becomes free, and the transmission of torque is interrupted. Since the rolling element storage portion and the spring member storage portion are provided in the non-circular portion of the internal member, the size can be significantly reduced compared to the conventional one. In addition, since the cam surface and the spring seat are formed on the same flat surface, the shape of the internal member is simplified and the manufacture is facilitated.
[0010]
In addition, although the number (it is equal to the number of rolling elements) of said rolling-element accommodating part and a spring member accommodating part is determined according to load capacity, only one set may be provided.
[0011]
A configuration in which a reinforcing plate is installed on the flat surface and the cam surface and the spring seat are formed on the reinforcing plate can be employed. According to this configuration, the cam surface can sufficiently withstand the surface pressure received from the rolling element during locking. For this reason, while the allowable torque value can be set high, the internal member itself can be manufactured by a method that is easy to mold, such as resin molding or sintering.
[0012]
Moreover, the structure which provided the control part which blocks | prevents backward beyond a fixed level to said spring member is employable . By this restricting portion, it is possible to prevent the rolling element from being locked during idling.
[0013]
The inner member is formed by a shaft integrated portion and a lid portion in which the shaft is integrated with the notch circle portion, and the shaft integrated portion and the lid portion support radial inner surfaces of both ends of the outer ring. A configuration in which a bearing is formed can be employed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. The one-way torque limiter according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 includes an
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
When the shaft integrated
[0019]
As described above, the shaft integrated
[0020]
Moreover, in FIG. 1, the part which protruded outside from the outer ring |
[0021]
The
[0022]
Further, the
[0023]
The one-way clutch of the first embodiment is as described above. When the
[0024]
When the
[0025]
If the spring force of the spring member is set large in order to prevent the
[0026]
For this reason, in the present invention, in order to prevent the
[0027]
FIG. 4A shows that the restricting
[0028]
5 (a), a
[0029]
By providing the
[0030]
Next, in the one-way clutch of the second embodiment shown in FIGS. 6 to 8, a
[0031]
In addition, the examples (refer FIG. 9 (a) to FIG.10 (b)) which provide the
[0032]
【The invention's effect】
Since the present invention is as described above, the following effects can be obtained.
(1) Since the cam surface that receives the rolling element and the spring seat that receives the spring member are formed on a common flat surface, the internal member can be easily manufactured. Moreover, since it is a flat surface and does not have directionality, the internal member can be used as a common part for one-way clutches having different locking directions.
(2) By installing the reinforcing plate on the flat surface, the torque can be increased, and the internal member can be manufactured by a method that facilitates molding of a resin or a sintered alloy.
(3) By providing the restricting portion on the spring member, it is possible to prevent locking during idling without substantially affecting the urging function for the rolling element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view of the same. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. FIG. 5A is a sectional view of a modified example. FIG. 6B is a sectional view of the second embodiment. FIG. 7 is an exploded perspective view of the same. 8 is a cross-sectional view taken along line YY in FIG. 6. FIG. 9A is a cross-sectional view of a modified example. FIG. 10B is a cross-sectional view of another modified example. FIG. 10A is a cross-sectional view of the modified example. FIG. 11 is a cross-sectional view of a modified example of FIG.
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記の内部部材(1)の軸一体化部材(1a)は1本の軸に欠円部(5)と軸部(6)を形成してなり、その欠円部(5)は上記軸の一端部から中程までを長さ方向に切除して形成された矩形の平坦面(7)を有するとともに、一端部に劣弧(11)を持った欠円形端面(8)を有し、上記軸部(6)の前記平坦面(7)側の端面に優弧(12)を持った欠円形端面(9)を有し、
上記外輪(2)の内径面と欠円部(5)の平坦面(7)に囲まれた空所の最大高さより若干小径の1個の転動体(3)を収納し、該転動体(3)の両側に生じる一方の空所と該転動体(3)の占有部分とによって上記の転動体収納部(21)と、残りの空所によって上記のばね収納部(21’)を1組だけ設け、
該転動体収納部(21)のカム面(13)と、ばね収納部(21’)のばね座(14)を上記欠円部(5)の共通の上記平坦面(7)上に形成し、
上記ばね部材(4)をU字状に湾曲した弾性金属板により形成し、その一端部の固定部(22)を前記ばね座(14)と外輪(2)の内径面との間で保持させ、他端部の自由端部を転動体(3)に押し当てたことを特徴とする一方向クラッチ。An inner member (1), an outer ring (2) fitted to the inner member (1) in a relatively rotatable manner, a rolling element (3) interposed between the inner member (1) and the outer ring (2), and It consists of a spring member (4) that urges the rolling element (3) in one direction, and the internal member (1) is constituted by a combination of a shaft integrated member (1a) and a lid member (1b). 1) Rolling element accommodating portion having a predetermined wedge angle (alpha) between the facing surfaces of the second shaft integral member (1a) and outer ring (2) and (21), the spring through the rolling member accommodating portion (21) A storage part (21 ′) is provided, and the rolling element (3) stored in the rolling element storage part (21) is accommodated in the storage part (21) by a spring member (4) stored in the spring storage part (21 ′). One direction formed by urging the lid member (1b) into the end of the shaft integrated member (1a) to prevent the rolling element (3) and the spring member (4) from coming off. In the clutch,
The shaft integrated member (1a) of the internal member (1) is formed by forming a notch (5) and a shaft (6) on one shaft, and the notch (5) It has a rectangular flat surface (7) formed by cutting the length from one end to the middle in the length direction, and has a rounded end surface (8) having an inferior arc (11) at one end, An end face (9) having a dominant arc (12) on the end face on the flat face (7) side of the shaft portion (6) ;
One rolling element (3) having a diameter slightly smaller than the maximum height of the space surrounded by the inner diameter surface of the outer ring (2) and the flat surface (7 ) of the notch (5 ) is accommodated, and the rolling element ( 3) A pair of the above-mentioned rolling element storage part (21) and one spring storage part (21 ') by the remaining space and one space generated on both sides and the occupied part of the rolling element (3). Only provided
The cam surface (13) of the rolling element storage portion (21) and the spring seat (14) of the spring storage portion (21 ′) are formed on the common flat surface (7) of the cutout portion (5). ,
The spring member (4) is formed of an elastic metal plate curved in a U-shape, and a fixing portion (22) at one end thereof is held between the spring seat (14) and the inner diameter surface of the outer ring (2). The one-way clutch characterized by pressing the free end of the other end against the rolling element (3) .
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