(57)【要約】【課題】組み立てが容易で、かつ安定したクラッチ動作が得られるローラ式一方向クラッチを提供する。【解決手段】外輪１の各ポケット２のばね収納部７の周方向端面に、ばね片８を支持する平面部７ａと、この平面部７ａから軸方向の一端に向かってばね収納部７を広げる方向に傾斜する傾斜面部７ｂとを設けて、板ばね５を組み込む際に、そのばね片８のＵ字状の先端部をスムーズにばね収納部７の開口に入れ、ばね収納部７の傾斜面部７ｂで案内して内部へ挿入していけるようにした。これにより、外輪１の軸方向の一端側からローラ３を組み込んだ後に、同じ側からばね片８を組み込んでもばね潰れが生じにくく、効率よく組立作業を行うことができる。また、ばね片８がＵ字状の先端部でローラ３を押圧するので、十分なばね力が確保でき、安定したクラッチ動作が得られる。【選択図】図４
2014206264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の径方向外方に配される外輪の内周面に、一定方向に傾斜するカム面を有するポケットを複数設け、これらの各ポケットにローラを収納し、各ポケットに設けたばね収納部に、前記ローラをカム面と回転軸外周面との間に形成される楔形空間の狭小側へ向けて付勢するばね片を収納した一方向クラッチにおいて、
前記ばね片は、Ｕ字状に折り返された先端部で前記ローラを押圧するものとし、
前記外輪の各ポケットのばね収納部の周方向端面に、前記ばね片を支持する平面部と、この平面部から軸方向の一端に向かってばね収納部を広げる方向に傾斜する傾斜面部とを設けたことを特徴とする一方向クラッチ。
【請求項２】
前記各ポケットのばね収納部は、その軸方向一端の開口幅が前記ばね片の折り返し位置に形成される湾曲部の幅寸法よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の一方向クラッチ。
【請求項３】
前記各ポケットの軸方向一端の開口の周縁全体に面取りが施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の一方向クラッチ。
【請求項４】
前記各ばね片がその基端部を連結する環状部と一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の一方向クラッチ。
【請求項５】
前記各ポケットの軸方向の他端が閉塞していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の一方向クラッチ。
【請求項６】
前記各ポケットのばね収納部の傾斜面部は、前記平面部との境界から軸方向の一端までのばね収納部の広がりの寸法が、前記ばね片の折り返し位置に形成される湾曲部の平面形状を円弧で近似したときの曲率半径の１．５〜２．０倍に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の一方向クラッチ。
【請求項７】
前記各ポケットのばね収納部の傾斜面部は、前記平面部との境界から軸方向の一端までの軸方向寸法が、前記ばね片の両端の間の軸方向距離の０．８〜１．２倍に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の一方向クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローラ式一方向クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の事務機に使用されるローラ式一方向クラッチには、回転軸の径方向外方に配される外輪の内周面に、一定方向に傾斜するカム面を有するポケットを複数設け、これらの各ポケットにローラを収納し、各ローラをカム面と回転軸外周面との間の楔形空間の狭小側へ向けて付勢する板ばねを組み込んだ構造のものがある。その板ばねは、通常、外輪の各ポケットに設けられたばね収納部に一つずつ収納されてローラを押圧するばね片と、各ばね片を連結する環状部とを、１枚の金属板の打ち抜き加工と折り曲げ加工により一体に形成したものが用いられている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８９０１１号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された一方向クラッチは、板ばねを外輪の軸方向一端側から組み込むと、その環状部が外輪の各ポケットの軸方向一端の開口を部分的に塞ぐ状態となる。また、組み立て後にローラがクラッチ内方へ抜け落ちるのを防止するために、外輪の各ポケットの内周側の開口幅はローラの直径よりも小さく形成されている。
【０００５】
このため、外輪として各ポケットの軸方向の片側が閉塞されたタイプのものを用いる場合には、ローラをポケットに収納した後に板ばねを組み込む必要があり、この板ばね組み込みの際に、ばね片がローラに接触してポケットのばね収納部にスムーズに挿入されず、ばね片の潰れが発生することがある。
【０００６】
一方、ポケットの軸方向両端が開放された外輪を用いる場合は、外輪の軸方向一端側から板ばねを組み込んだ後に、軸方向他端側からローラをポケットに挿入することができ、上記のようなばね片の潰れは発生しない。しかし、クラッチ組立作業の途中で外輪を反転させる必要があり、このことが組立作業の効率を低下させる一因となる。
【０００７】
これに対して、特許文献２に記載された一方向クラッチでは、板ばねの環状部に逃げ切欠部が設けてあり、板ばね組み込み後も環状部が外輪の各ポケットを塞がないようになっているので、外輪の軸方向の片側から板ばねとローラを順に組み込むことができ、上記特許文献１のものにみられるような不具合は生じない。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の一方向クラッチの板ばねがＵ字状に折り返されたばね片の先端部でローラを押圧するものであるのに比べて、特許文献２の一方向クラッチの板ばねは、環状部に逃げ切欠部を設けている分ばね片の折り曲げ加工前の長さが短く、ばね片を折り返すとローラの軸方向中央部を押圧できなくなるため、ばね片が単純な片持ちばねに近い形状となっている。したがって、ばね片のばね力が弱く、クラッチ動作が不安定になるおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明は、組み立てが容易で、かつ安定したクラッチ動作が得られるローラ式一方向クラッチを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明は、回転軸の径方向外方に配される外輪の内周面に、一定方向に傾斜するカム面を有するポケットを複数設け、これらの各ポケットにローラを収納し、各ポケットに設けたばね収納部に、前記ローラをカム面と回転軸外周面との間に形成される楔形空間の狭小側へ向けて付勢するばね片を収納した一方向クラッチにおいて、前記ばね片は、Ｕ字状に折り返された先端部で前記ローラを押圧するものとし、前記外輪の各ポケットのばね収納部の周方向端面に、前記ばね片を支持する平面部と、この平面部から軸方向の一端に向かってばね収納部を広げる方向に傾斜する傾斜面部とを設けた構成を採用した。
【００１１】
上記の構成によれば、外輪の各ポケットに設けられたばね収納部の軸方向一端側が、その開口に近づくほど広がるように形成されるので、ばね片を外輪に組み込む際に、そのばね片のＵ字状に折り返された先端部をスムーズにばね収納部の開口に入れ、ばね収納部の傾斜面部で案内して内部へ挿入していくことができる。したがって、外輪の軸方向の片側からローラを組み込んだ後、同じ側からばね片も容易に組み込むことができ、クラッチ全体が組み立てやすくなる。また、ばね片として、ばね収納部の平面部で支持されてＵ字状の先端部でローラを押圧するものを採用したので、十分なばね力が確保でき、安定したクラッチ動作が得られる。
【００１２】
ここで、前記各ポケットのばね収納部は、その軸方向一端の開口幅が前記ばね片の折り返し位置に形成される湾曲部の幅寸法よりも大きく形成されたものとすれば、ばね片組込時にローラが先にポケットに収納されていても、ばね収納部の一端側にばね片の湾曲部が変形することなく入り込むスペースが確保され、ばね片の組み込みがさらに容易になる。
【００１３】
また、前記各ポケットの軸方向一端の開口の周縁全体に面取りを施すようにすれば、ばね片がばね収納部に一層入り込みやすくなるだけでなく、ローラもポケットに入り込みやすくなり、クラッチの組み立て性がさらに向上する。
【００１４】
そして、本発明は、前記各ばね片がその基端部を連結する環状部と一体に形成されているローラ式一方向クラッチや、前記各ポケットの軸方向の他端が閉塞しているローラ式一方向クラッチに、特に有効に適用できる。
【００１５】
さらに、前記各ポケットのばね収納部の傾斜面部は、前記平面部との境界から軸方向の一端までのばね収納部の広がりの寸法を、前記ばね片の折り返し位置に形成される湾曲部の平面形状を円弧で近似したときの曲率半径の１．５〜２．０倍に形成したり、前記平面部との境界から軸方向の一端までの軸方向寸法を、前記ばね片の両端の間の軸方向距離の０．８〜１．２倍に形成したりすることにより、外輪の強度を確保しつつ、従来よりも外輪カム面の摩耗を少なくして、クラッチの長寿命化を図ることができる。
【００１６】
これは、ばね収納部の傾斜面部の寸法を適切に設定すれば、クラッチ運転中にローラが外輪および回転軸との係合（ロック）と空転を繰り返す際に、従来よりも自由に変形できるばね片がローラを最適な位置で押圧し、ローラに作用するばね力の均一性、方向性が改善されるため、ローラの姿勢が適正に保持されてローラと外輪カム面との接触幅が小さくなり、ローラと外輪との摺動を抑制できるようになるからであると推測される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一方向クラッチは、上述したように、外輪の各ポケットに設けられたばね収納部の軸方向一端側を、その開口に近づくほど広がるように形成して、ローラを押圧する先端部がＵ字状に形成されたばね片を外輪に組み込む際に、そのばね片がスムーズにばね収納部に挿入されるようにしたものであるから、外輪の軸方向の片側からローラを組み込んだ後に、同じ側からばね片を組み込んでもばね潰れが生じにくく、効率よく組立作業を行えるとともに、ばね片のばね力を十分に確保でき、安定したクラッチ動作が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の一方向クラッチの正面図（蓋を除いた状態）
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】ａは図１のIII−III線に沿った断面図、ｂはａに対応して要部の寸法を説明する分解断面図
【図４】図３に対応してクラッチ組み立て途中の状態を示す断面図
【図５】図１の一方向クラッチの耐久性確認実験の結果を示すグラフ
【図６】第２実施形態の一方向クラッチの正面図（蓋を除いた状態）
【図７】図６のVII−VII線に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は第１の実施形態を示す。この一方向クラッチは、図１および図２に示すように、回転軸Ａの径方向外方に配される外輪１の内周面に、一定方向に傾斜するカム面２ａを有し、軸方向の一端が開放され他端が閉塞されたポケット２を等間隔で複数設け、これらの各ポケット２にローラ３を収納し、各ローラ３をカム面２ａと回転軸Ａ外周面との間に形成される楔形空間４の狭小側へ向けて付勢する板ばね５を組み込み、この板ばね５を抜け止めする蓋６を外輪１の一端側に固定したローラ式のものである。蓋の固定は、例えば外輪と蓋との溶接等がある。
【００２０】
そして、回転軸Ａが停止している状態で、外輪１が楔形空間４の広大方向に回転すると、ローラ３が楔形空間４の狭小側へ相対移動して外輪１および回転軸Ａと係合（ロック）し、外輪１から回転軸Ａにトルクの伝達が行われるようになっている。一方、外輪１が上記と反対の方向に回転した場合は、ローラ３が楔形空間４の広大側へ相対移動して、外輪１がローラ３とともに空転する。なお、外輪１が停止している状態で回転軸Ａが回転する場合も、同様のクラッチ動作が行われる。
【００２１】
前記外輪１は、その外周面に複数の軸方向溝１ａが設けられ、この軸方向溝１ａと嵌合する凸条を内周面に有する筒状外装部材（図示省略）に組み込まれた状態で使用される。この外輪１の軸方向一端側の内周には段部１ｂが形成され、この段部１ｂに蓋６を落とし込み、固定するようになっている。また、外輪１の各ポケット２の内周側の開口幅はローラ３の直径よりも小さく形成され、クラッチ組み立て後にローラ３がクラッチ内方へ抜け落ちないようになっている。
【００２２】
前記板ばね５は、１枚の金属板を打ち抜いて折り曲げ加工したもので、図１および図３（ａ）に示すように、外輪１の各ポケット２に設けられたばね収納部７に一つずつ収納されて、Ｕ字状に折り返された先端部でローラ３を押圧するばね片８と、各ばね片８の基端部を連結する環状部９とが一体に形成されている。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、外輪１の各ポケット２は、ばね収納部７の周方向端面に、ばね片８を支持する平面部７ａと、この平面部７ａから軸方向の一端に向かってばね収納部７を広げる方向に傾斜する傾斜面部７ｂとが設けられている。また、ポケット２の軸方向一端の開口は、その周縁全体に面取り部１０が形成されている。なお、この面取り部１０は、ポケット２どうしの間の回転軸Ａ外周面に沿う外輪１内周縁にも形成されている（図１参照）。そして、ばね収納部７の軸方向一端の開口幅Ｗ1は、ばね片８の折り返し位置に形成される湾曲部８ａの幅寸法Ｗ2よりも大きく形成されている。
【００２４】
また、各ポケット２のばね収納部７の傾斜面部７ｂは、図３（ｂ）に示すように、平面部７ａとの境界から軸方向の一端までのばね収納部７の広がりの寸法Ｅが、ばね片８の湾曲部８ａの平面形状を円弧で近似したときの曲率半径Ｒの１．５〜２．０倍に形成され、平面部７ａとの境界から軸方向の一端までの軸方向寸法Ｌが、ばね片８の先端と基端との間の軸方向距離Ｄの０．８〜１．２倍に形成されている。
【００２５】
この一方向クラッチの組み立ては、図４に示すように、まず、ローラ３を外輪１の一端側から挿入して各ポケット２に収納しておき、次に、板ばね５の組み込みを行う。板ばね５を組み込む際には、ローラ３と同じく外輪１の一端側から、板ばね５の各ばね片８をそれぞれポケット２のばね収納部７に挿入していく。
【００２６】
ここで、ポケット２のばね収納部７は、その軸方向一端の開口がばね片８の湾曲部８ａより広く形成されているので、ローラ３が先にポケット２に収納されていても、ばね収納部７の一端側には、ばね片８の湾曲部８ａが変形することなく入り込むスペースが確保されており、ばね片８をスムーズにばね収納部７に挿入し始めることができる。
【００２７】
また、ポケット２の軸方向一端の開口は周縁全体に面取りが施されているので、この点でもばね片８がばね収納部７に入り込みやすく、ローラ３のポケット２への収納もしやすくなっている。
【００２８】
そして、ばね収納部７の開口に入ったばね片８の先端部がばね収納部７の傾斜面部７ｂに案内されて内部へスムーズに挿入されていき、図３（ａ）に示した状態で、ばね片８がばね収納部７に収納されて平面部７ａで支持され、ローラ３を押圧するようになる。
【００２９】
上記のようにして板ばね５を組み込んだ後、蓋６を外輪１の一端側に固定することにより、クラッチの組み立てが完了する。
【００３０】
この一方向クラッチは、上述したように、外輪１の各ポケット２のばね収納部７の軸方向一端側がその開口に近づくほど広がるように形成されているので、板ばね５を組み込む際に、そのばね片８のＵ字状の先端部をスムーズにばね収納部７の開口に入れ、ばね収納部７の傾斜面部７ｂで案内して内部へ挿入していくことができる。
【００３１】
したがって、外輪１の軸方向の一端側からローラ３を組み込んだ後に、同じ側から板ばね５を組み込んでもばね片８の潰れが生じにくく、効率よく組立作業を行うことができる。また、ばね片８がばね収納部７の平面部７ａで支持されてＵ字状の先端部でローラ３を押圧するものであるから、十分なばね力が確保でき、安定したクラッチ動作が得られる。
【００３２】
次に、この第１実施形態の一方向クラッチの耐久性を確認した実験について説明する。実験では、一方向クラッチとして、実施形態のもの２個（実施例１、２）と、従来のもの（従来例）および外輪のばね収納部の傾斜面部の寸法のみが実施形態の範囲から外れたもの（比較例）を１個ずつ用意した。各例のばね収納部の傾斜面部の寸法を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2014206264.tif 000003
【００３４】
そして、各例の一方向クラッチについて、ローラをロックさせた後に空転させるサイクルを繰り返し行って、サイクル数の増加による遅れ角（入力側の回転に対する出力側の回転の遅れを回転角で表したもの）の変化を調査し、遅れ角が大きく上昇したとき（クラッチの応答性が低下したとき）を寿命として試験を終了するようにした。その結果を図５および表２に示す。なお、比較例では、外輪の破損により試験が終了した。
【００３５】
【表２】
2014206264.tif 000004
【００３６】
図５からわかるように、遅れ角が大きく上昇し始めたサイクル数は、従来例で約２２０万回、比較例で約４０万回であるのに対し、実施例１では約６００万回であり、実施例２では試験終了まで遅れ角は安定していた。そして、表２の試験終了時のサイクル回数を比較しても、実施例１、２は従来例に比べて２倍以上の耐久性を有していることがわかる。この結果、第１実施形態のように外輪のばね収納部に適切な寸法の傾斜面部を設けることにより、クラッチの大幅な長寿命化が図れることが確認された。
【００３７】
図６および図７は第２の実施形態を示す。この実施形態の第１実施形態との相違点は、外輪１の各ポケット２の軸方向両端が開放されており、その一端は外輪１が組み込まれる筒状外装部材１１に固定された蓋６で閉塞され、他端は外装部材１１の内向きフランジ１１ａで閉塞されること、およびばね片８が単品で先端部をばね収納部７に収納されていることである。その他の構成は、外輪１の軸方向一端の面取り部１０を含めて第１実施形態と同じである。
【００３８】
この第２実施形態では、外輪１の各ポケット２の軸方向両端が開放されているので、外輪１の一端側からばね片８を組み込んだ後、外輪１を反転させて他端側からローラ３をポケット２に挿入することもできるが、第１実施形態と同じく、ばね収納部７の軸方向一端側がその開口に近づくほど広がるように形成されるので、外輪１の一端側からローラ３とばね片８を、この順でばね片８の潰れを発生させることなく組み込むことができる。したがって、クラッチ組立作業の途中で外輪１を反転させる必要がなく、効率よく組立作業を行える。また、第１実施形態と同じ形状で、十分なばね力が得られるばね片８を用いているので、クラッチ動作も安定している。
【符号の説明】
【００３９】
１  外輪
２  ポケット
２ａ  カム面
３  ローラ
４  楔形空間
５  板ばね
６  蓋
７  ばね収納部
７ａ  平面部
７ｂ  傾斜面部
８  ばね片
８ａ  湾曲部
９  環状部
１０  面取り部
１１  外装部材
Ａ  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014206264.tif 000008
【図５】
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【図６】
2014206264.tif 000010
【図７】
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