JP5584248B2 - ワンウェイクラッチ及びワンウェイクラッチユニット - Google Patents

Description

本発明は、一方の方向のみに回転力を伝達するワンウェイクラッチ及びワンウェイクラッチユニットに関する。

ワンウェイクラッチは、シャフトの一方の方向のみの回転力を外輪に伝達するクラッチである（例えば、特許文献１参照）。シャフトが回転力を伝達できる方向に回転するときは、外輪に形成された楔形状空間とシャフトとの間に設置された転動体が板バネに押されて噛合い状態に至り、シャフトの回転力を外輪に伝達する。一方、シャフトが逆方向へ回転したときは、転動体が楔形状空間の広幅部へ移動することで転動体の噛み合い状態が解除されてシャフトの回転は空転となり、外輪に回転力を伝達しない状態となる。このようなワンウェイクラッチは、プリンタや複写機などのいわゆるＯＡ機器の内部で紙送り機構に利用されている。

図８は従来のワンウェイクラッチ１０の一例を示す構成図であり、図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）は一部切欠背面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＸ−Ｘ線での断面図である。ワンウェイクラッチ１０の外輪１１は円筒状に形成され、シャフトを貫通させるための貫通孔１２を有している。外輪１１の内径面には円周方向に複数個の楔形状空間１３が形成され、楔形状空間１３に転動体１４が収納され、また、転動体１４を押圧する板バネ１５が収納されている。そして、シールド部材１６は、楔形状空間１３に収納された転動体１４が楔形状空間１３から出ないように外輪１１の一方端部において楔形状空間１３を封止している。

シャフトは貫通孔１２に挿入される。これにより、シャフトの外面と転動体１４の外面とが接触する。いま、シャフトが図８（ｂ）の矢印Ａの方向に回転すると、転動体１４が板バネ１５に押されて矢印Ａの方向に移動し、楔形状空間１３の広幅部から狭小部に向けて移動するので、転動体１４は楔形状空間１３でシャフト及び外輪１１と噛合い状態に至り、シャフトの回転力は外輪１１に伝達されることになる。

一方、シャフトが矢印Ａの逆方向である矢印Ｂの方向に回転したときは、転動体１４が板バネ１５を押圧して楔形状空間１３の広幅部へ移動する。これにより、転動体１４の噛み合い状態が解除されてシャフトの回転は空転となり、外輪１１に回転力を伝達しない状態となる。

このように、ワンウェイクラッチは、シャフトの一方の方向のみの回転力を外輪１１に伝達するクラッチであり、回転トルクの伝達のオンオフを行うことができるので、例えば、複写機の用紙ストックからカット紙を連続して送り出すのに使用されている。

特開２０００−３５６２３０号公報

しかし、従来例のものは、ワンウェイクラッチの耐久性は良いが、貫通孔にシャフトを装着したワンウェイクラッチユニットとして見た場合、使用するシャフトの耐久性がワンウェイクラッチに比較して相対的に弱い。そのため、シャフトの耐久性を高める必要がある。すなわち、鉄系材料を高周波焼き入れし、浸炭焼き入れし、さらにメッキなどの処理してシャフトの耐久性を高めなければならない。そうすると、これらの処理に伴う変形、寸法変化、皮膜層が形成されるなどの品質上の対策が必要となり、処理に伴う加工工数が増えコスト高となる。

本発明の目的は、耐久性に優れるとともに品質が良くしかも加工工数の削減を図ることができるワンウェイクラッチ及びワンウェイクラッチユニットを提供することである。

請求項１の発明に係るワンウェイクラッチは、円筒状の内径面に楔形状空間を形成した焼結部材による外輪と、前記外輪の楔形状空間に位置する転動体と、前記転動体を前記楔形状空間の広幅部から狭小部に向けて押圧する板バネと、前記外輪の内径に挿入されその外径面が前記外輪の内径面に接触する円筒状の内輪と、前記転動体が前記楔形状空間から出ないように前記楔形状空間を封止するとともに前記内輪が前記外輪に挿入されたとき前記内輪が前記外輪を貫通して抜け出すのを防止するシールド部材とを備え、前記内輪は、鉄板をプレスで打ち抜き、打ち抜いた鉄板をカーリングし、合わせ目を接合してバレル研磨し、熱処理で硬度を高め、センタレス研磨を行って製作され、前記鉄板をプレスで打ち抜く際に、前記内輪の合わせ目が斜めとなるように鉄板の両端部の幅方向を斜めにカットされ、前記内輪は前記楔形状空間の広幅部から狭小部に向けて回転するときは前記転動体を前記狭小部に押し付けて前記外輪と一体となって回転し、前記楔形状空間の狭小部から広幅部に向けて回転するときは前記転動体の前記狭小部への押し付けを解除して空転することを特徴とする。

請求項２の発明に係るワンウェイクラッチは、請求項１の発明において、前記内輪の合わせ目は、溶接または接着剤で接合することを特徴とする。

請求項３の発明に係るワンウェイクラッチは、請求項１の発明において、前記内輪の合わせ目に嵌合部を設け、前記内輪の合わせ目は前記嵌合部を嵌合して接合することを特徴とする。

請求項４の発明に係るワンウェイクラッチユニットは、請求項１乃至請求項３のいずれか１項のワンウェイクラッチと、前記内輪及び前記シールド部材を貫通して前記内輪に連結された樹脂シャフトとを備えたことを特徴とする。

請求項５の発明に係るワンウェイクラッチユニットは、請求項４の発明において、前記樹脂シャフトに動力を伝達するためのギアを設けたことを特徴とする。

請求項６の発明に係るワンウェイクラッチユニットは、請求項４または請求項５の発明において、前記ワンウェイクラッチに回転ローラ部材を取り付けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、外輪の内径面に接触する内輪を設け、シャフトが直接外輪の内径面に接触しないようにしたので、耐久性を高めたシャフトを用いなくても、耐久性に優れたワンウェイクラッチを使用できる。また、内輪は、鉄板をプレスで打ち抜きカーリングし、合わせ目を接合してバレル研磨し、熱処理で硬度を高めセンタレス研磨を行って製作するので、製作が容易に行える。さらに、内輪の合わせ目を斜めとするので転動体通過時の振動を防止でき品質が向上する。

請求項２の発明及び請求項３の発明によれば、合わせ目の接合が確実になるのでさらに品質が向上する。請求項４乃至請求項６の発明によれば、樹脂シャフトを使用するので、コストの低減を図ることができ、さらにギア部と一体成型した樹脂シャフトとすることもできる。

本発明の実施形態に係るワンウェイクラッチの一例を示す構成図。 本発明の実施形態に係るワンウェイクラッチの内輪の一例を示す構成図。 本発明の実施形態における内輪の製作過程で打ち抜いた鉄板の両端部の厚み方向の斜めカットの説明図。 本発明の実施形態における内輪の製作過程で打ち抜いた鉄板の両端部の厚み方向及び幅方向の斜めカットの説明図。 本発明の実施形態に係るワンウェイクラッチの内輪の他の一例を示す構成図。 本発明の実施形態における樹脂シャフトの一例を示す構成図。 図６に示すシャフトを装着したワンウェイクラッチに回転ローラ部材を取り付けたワンウェイクラッチユニットの構成図。 従来のワンウェイクラッチの一例を示す構成図。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係るワンウェイクラッチ１０の一例を示す構成図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は一部切欠背面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＹ−Ｙ線での断面図である。この実施形態は、図８に示した従来例に対し、外輪１１の内径に挿入される円筒状の内輪１７を追加して設けたものである。図８に示した従来例と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

ワンウェイクラッチ１０の内輪１７は円筒状に形成され、シャフトを貫通させるための貫通孔１２を有している。内輪１７の外径面は外輪１１の内径面に接触する大きさに形成され、内輪１７が外輪１１の内径に挿入されたとき、外輪１１の楔形状空間１３に収納された転動体１４に接触する。なお、転動体１４を押圧する板バネ１５も楔形状空間１３に収納されている。

転動体１４が楔形状空間１３から出ないように楔形状空間１３を封止するシールド部材１６の貫通孔は、内輪１７の外径より小さく形成されている。これにより、内輪１７が外輪１１の内径に挿入されたとき、内輪１７が外輪１１を貫通して抜け出すのを防止している。シールド部材１６の貫通孔は内輪１７の内径とほぼ同じ大きさに形成され、シャフトがシールド部材１６及び内輪１７を貫通する。

また、内輪１７の一方端部には、内輪１７をシャフトに連結させるためのシャフト連結凹部１８が設けられている。シャフト連結凹部１８は、シャフトに形成されたシャフト連結凸部と係合してシャフトに連結される。

図２は、本発明の実施形態に係るワンウェイクラッチの内輪１７の一例を示す構成図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）はＺ−Ｚ線での断面図、図２（ｃ）は上面図である。内輪１７は、鉄板１９をプレスで打ち抜き、打ち抜いた鉄板１９をカーリングして合わせ目２０を接合して円筒状に形成される。

まず、鉄板１９をプレスで打ち抜き、打ち抜いた鉄板１９をカーリングして円筒工作物を作成する。鉄板１９をプレスで打ち抜く際にシャフト連結凹部１８も形成する。さらに、鉄板１９をプレスで打ち抜く際には、図３に示すように、鉄板１９の両端部の厚み方向を斜めにカットする。これは、鉄板１９をカーリングしたとき円筒が形成されるようにするためである。すなわち、鉄板１９の裏表面の一方の長さｈ１が鉄板をカーリングしたときの円筒の外面円周の長さとなり、他方の長さｈ２が円筒の内面円周の長さになるように、鉄板１９の両端部の厚み方向を斜めにカットする。

次に、鉄板１９をカーリングして合わせ目２０を接合して円筒工作物を形成した後にバレル研磨する。バレル研磨は、円筒工作物と研磨材との相対摩擦により、バリ取りや丸味付け等の加工を行うとともに巻き締めとなることで熱処理後のスプリングバックを抑制する研磨である。このバレル研磨の後に熱処理で硬度を高め、センタレス研磨を行う。センタレス研磨は、円筒工作物を固定された工作物支持刃と回転する調整車及び研削砥石の間で支持し、円筒工作物の回転と送りを調整しながら工作物外周を研削する研磨である。

このように、内輪１７は、鉄板１９をプレスで打ち抜き、打ち抜いた鉄板１９をカーリングし、合わせ目２０を接合してバレル研磨し、熱処理で硬度を高め、センタレス研磨を行って製作したものを使用する。これにより、鉄の丸棒からの削り出しによる製作に比較して、内輪１７の製作が容易となりコストの低減が図れる。

前述したように、シャフトはシールド部材１６及び内輪１７を貫通して挿入され、シャフトは、シャフトに設けられたシャフト連結凸部と内輪１７のシャフト連結凹部１８とで内輪１７に連結される。いま、シャフトが図１（ｂ）の矢印Ａの方向に回転すると、転動体１４と接触する内輪１７も矢印Ａ方向に回転し、転動体１４が板バネ１５に押されて矢印Ａの方向に移動する。これにより、楔形状空間１３の広幅部から狭小部に向けて移動するので、転動体１４は楔形状空間１３で内輪１７及び外輪１１と噛合い状態に至り、シャフトの回転力は外輪１１に伝達されることになる。

一方、シャフトが矢印Ａの逆方向である矢印Ｂの方向に回転したときは、転動体１４と接触する内輪１７も矢印Ｂの方向に回転し、転動体１４が板バネ１５を押圧して楔形状空間１３の広幅部へ移動する。これにより、転動体１４の噛み合い状態が解除されてシャフトの回転は空転となり、外輪１１に回転力を伝達しない状態となる。

このように、ワンウェイクラッチは、シャフトの一方の方向のみの回転力を外輪１１に伝達する。この場合、外輪１１の内径面に接触するのは内輪１７の外径面であり、シャフトは外輪１１の内径面に接触しない。従って、シャフトの耐久性がワンウェイクラッチに比較して相対的に弱いものであっても、そのシャフトを使用できる。これにより、シャフトの耐久性を高める必要がなくなる。

以上の説明では、鉄板１９をカーリングした合わせ目２０は、図２（ｂ）に示すように、内輪１７の円筒の軸方向に平行に形成されるものを示したが、図４（ａ）に示すように、内輪１７の円筒の軸方向に斜めに形成されるようにしてもよい。図４は、本発明の実施形態における内輪の製作過程で打ち抜いた鉄板１９の両端部の厚み方向及び幅方向の斜めカットの説明図であり、図４（ａ）は内輪１７の断面図、図４（ｂ）は打ち抜いた鉄板１９の平面図、図４（ｃ）は打ち抜いた鉄板１９の側面図である。

鉄板１９をプレスで打ち抜く際に、図３に示すように、鉄板１９の両端部の厚み方向を斜めにカットし、さらに、図４（ｂ）に示すように、鉄板１９の両端部の幅方向を斜めにカットする。これにより、鉄板１９の両端部は図４（ｃ）に示すように、厚み方向及び幅方向ともにカットされ、鉄板１９をカーリングしたときの合わせ目２０は、図４（ａ）に示すように、内輪１７の円筒の軸方向に斜めに形成される。内輪１７の合わせ目２０を斜めとするので、転動体通過時の振動を防止でき品質を向上させることができる。

ここで、内輪１７の合わせ目２０を溶接または接着剤で接合するようにしてもよい。また、図５に示すように、内輪１７の合わせ目２０に嵌合部２１を設け、嵌合部２１を嵌合して接合するようにしてもよい。図５は、合わせ目２０に嵌合部２１を有した内輪１７の構成図であり、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）はＵ−Ｕ線での断面図である。

図５では、内輪１７の合わせ目２０が内輪１７の円筒の軸方向に斜めに形成された場合を示している。合わせ目２０には嵌合部２１が設けられており、鉄板１９をカーリングして円筒を形成する際に、合わせ目２０の嵌合部２１を嵌合させる。これにより、合わせ目２０の接合が確実になるので品質が向上する。

前述したように、シャフトは内輪１７を貫通して挿入されるので、外輪１１の内径面に接触しない。従って、シャフトの耐久性がワンウェイクラッチに比較して相対的に弱いものであっても、そのシャフトを使用できる。このことから、シャフトとして樹脂シャフトを使用できる。

図６は樹脂シャフトの一例を示す構成図であり、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は正面図である。シャフト２２は樹脂で形成され、軸部２３には内輪１７のシャフト連結凹部１８と係合するシャフト連結凸部２４が設けられている。また、軸部２３には、シャフト２２の軸部２３に動力を伝達するためのギア２５が一体成型されている。ギヤ２５は軸部２３を回転させるための駆動ギヤあるいは軸部２３の回転を伝達する従動ギヤ等である。

このように、シャフト２２を樹脂で形成できるので、ギヤ２５をシャフト２２と一体形成できる。従って、コストの削減が可能となる。そして、このシャフト２２をワンウェイクラッチに装着してワンウェイクラッチユニットを形成する。

図７は、図６に示すシャフト２２を装着したワンウェイクラッチ１０に回転ローラ部材２６を取り付けたワンウェイクラッチユニットの構成図である。ワンウェイクラッチ１０の内輪１７及びシールド部材１６を貫通してシャフト２２の軸部２３が装着され、内輪１７のシャフト連結凹部１８と軸部２３のシャフト連結凸部２４とが係合して、シャフト２２の軸部２３は内輪１７に連結され、ワンウェイクラッチユニットが形成される。

さらに、このワンウェイクラッチユニットのワンウェイクラッチ１０に回転ローラ部材２６を取り付ける。回転ローラ部材２６のローラ部２７は、例えば、複写機の用紙ストックからカット紙を連続して送り出すゴムローラである。

例えば、シャフト２２の軸部２３の回転により、内輪１７と外輪１１とが噛み合い、軸部２３の回転力が外輪１１に伝達されるとローラ部２７を回転させる。これにより、ローラ部２７はカット紙を送り出すことになる。

そして、送り出されたカット紙が別のローラ部２７により取り込まれる場合、別のローラ部２７の回転数が送り出し側のローラ部２７の回転数より大きい場合は、送り出し側のローラ部２７は、シャフト２２の軸部２３の回転が相対的に反対側に回転したと同じ状態となる。この状態になると、内輪１７と外輪１１との噛み合いが解除され、シャフト２２の軸部２３回転は空転となり、外輪１１に回転力を伝達しない状態となる。従って、別のローラ部２７の回転によりカット紙は給紙されることになる。

本発明の実施形態によれば、内輪１７を設けたので、外輪１１の内径面に接触するのは内輪１７の外径面であり、シャフト２２は外輪１１の内径面に接触しない。従って、シャフト２２の耐久性がワンウェイクラッチに比較して相対的に弱いものであっても、そのシャフト２２を使用できる。例えば、樹脂シャフトを使用できる。

内輪１７は、鉄板１９をプレスで打ち抜き、打ち抜いた鉄板１９をカーリングし、合わせ目２０を接合してバレル研磨し、熱処理で硬度を高め、センタレス研磨を行って製作するので、鉄の丸棒からの削り出しによる製作に比較して、内輪１７の製作が容易となりコストの低減が図れる。

樹脂シャフトを使用できるので、ギヤ２５をシャフト２２と一体形成できコストの削減が可能となる。このように、耐久性に優れるとともに品質が良くしかも加工工数の削減を図ったワンウェイクラッチ及びワンウェイクラッチユニットを提供できる。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…ワンウェイクラッチ、１１…外輪、１２…貫通孔、１３…楔形状空間、１４…転動体、１５…板バネ、１６…シールド部材、１７…内輪、１８…シャフト連結凹部、１９…鉄板、２０…合わせ目、２１…嵌合部、２２…シャフト、２３…軸部、２４…シャフト連結凸部、２５…ギヤ、２６…回転ローラ部材、２７…ローラ部

Claims (6)

1. 円筒状の内径面に楔形状空間を形成した焼結部材による外輪と、
   前記外輪の楔形状空間に位置する転動体と、
   前記転動体を前記楔形状空間の広幅部から狭小部に向けて押圧する板バネと、
   前記外輪の内径に挿入されその外径面が前記外輪の内径面に接触する円筒状の内輪と、
   前記転動体が前記楔形状空間から出ないように前記楔形状空間を封止するとともに前記内輪が前記外輪に挿入されたとき前記内輪が前記外輪を貫通して抜け出すのを防止するシールド部材とを備え、
   前記内輪は、鉄板をプレスで打ち抜き、打ち抜いた鉄板をカーリングし、合わせ目を接合してバレル研磨し、熱処理で硬度を高め、センタレス研磨を行って製作され、前記鉄板をプレスで打ち抜く際に、前記内輪の合わせ目が斜めとなるように鉄板の両端部の幅方向を斜めにカットされ、
   前記内輪は前記楔形状空間の広幅部から狭小部に向けて回転するときは前記転動体を前記狭小部に押し付けて前記外輪と一体となって回転し、前記楔形状空間の狭小部から広幅部に向けて回転するときは前記転動体の前記狭小部への押し付けを解除して空転することを特徴とするワンウェイクラッチ。
2. 前記内輪の合わせ目は、溶接または接着剤で接合することを特徴とする請求項２または請求項１に記載のワンウェイクラッチ。
3. 前記内輪の合わせ目に嵌合部を設け、前記内輪の合わせ目は前記嵌合部を嵌合して接合することを特徴とする請求項１に記載のワンウェイクラッチ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項のワンウェイクラッチと、
   前記内輪及び前記シールド部材を貫通して前記内輪に連結された樹脂シャフトとを備えたことを特徴とするワンウェイクラッチユニット。
5. 前記樹脂シャフトに動力を伝達するためのギアを設けたことを特徴とする請求項４に記載のワンウェイクラッチユニット。
6. 前記ワンウェイクラッチに回転ローラ部材を取り付けたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のワンウェイクラッチユニット。

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