(57)【要約】本発明は新しいワンウェイクラッチであり、2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達が装置の接続部により実現するもので、摩擦もしくは正の噛み合わせにより他の装置と接触し、接続部が他の装置のカムの表面のカムフォロアの役割を果たすものである。接続部は硬いものでも柔らかいものでもよく、またその両方を組み合わせることもでき、さらに装置に設置するか別に設置したバネにより確実に接触させることが可能になるものである。この接続部は2つの装置を駆動方向に動かしたり、止めたりするだけでなく、分離することで逆の方向には自由に動くことができるものである。2つの装置のうちの1つは省略することも、装置のパーツで置き換えることも可能である。接続部とカムは対で用いることができる。接続部の噛み合わせを話す必要がある場合は、柔らかい素材を使うか、カムフォロアのメカニズムを使用することで衝突などを避けることが可能である。より大きな力とトルクを最小限のバックラッシュで伝えることが可能であるほか、表面の寿命も伸びて、製品の寿命も伸ばすことが可能である。
2019530837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムで、反対方向に動く際には運動を伝達することはないものであり、一つ以上の接続部を有するもので、運動が摩擦、増大された摩擦力、もしくは正の噛み合わせにより運動が伝達され、それらが別々に、もしくは共に働くとともに、摩擦またはバネにより確実に接触させるようにしたものである、メカニズム。
【請求項２】
請求項1に記載する2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムであり、接続部が2つの装置のうちの1つに沿って動き、2つの装置が動きを止めて、逆の方向に自由に動くようになる形で、他の装置に接触するものである、メカニズム。
【請求項３】
請求項1に記載する2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムであり、請求項2の接続部のガイドにより2つの装置が動きを止めて、逆の方向に自由に動くよようになるものである、メカニズム。
【請求項４】
請求項1に記載する2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムで、請求項2で記載したように、接続部が他の装置に接触して、摩擦力や、摩擦力の力を強めたものや、正の噛み合わせにより干渉されることにより2つの装置が動きを止めて、逆の方向に自由に動くようになるものである、メカニズム。
【請求項５】
請求項1に記載する2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムで、一つ以上の接続部を有するものである、メカニズム。
【請求項６】
2つの装置が動きを止めて、逆の方向に自由に動くようになるもので、請求項5で記載したように、接続部が固定されているか、柔軟なものか、相互に作用して働くものである、メカニズム。
【請求項７】
請求項1から6のいずれか一に記載の2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムで、接触と噛み合わせを確実にするためにバネを使用するものである、メカニズム。
【請求項８】
請求項1から7のいずれか一に記載の2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムで、装置との分離または結合にバネを用いるものである、メカニズム。
【請求項９】
請求項1から8のいずれか一に記載の2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムで、このメカニズムで使用される装置の一部が他の装置で置き換えることができるものである、メカニズム。
【請求項１０】
請求項1から9のいずれか一に記載の2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムで、運動を伝達するために接続部を一つもしくは複数使用するか、対の接続部を使用するものである、メカニズム。
【請求項１１】
請求項1から10のいずれか一に記載の2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムで、対となる接続部とカムが異なり、そのため異なる段階で接触が生じるものである、メカニズム。
【請求項１２】
請求項1から11のいずれか一に記載の2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムで、必要な場合には柔軟なパーツや追加のカムにより接続部の噛み合わせが分離されるものである、メカニズム。
【請求項１３】
請求項1から11のいずれか一に記載の2つの装置間での直線または回転運動の一方向の伝達のメカニズムで、必要な場合には 追加のカムやフォロアにより接続部の噛み合わせが分離されるものである、メカニズム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
2つの装置間での運動伝達の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転運動や直線運動は、一方向の運動を伝えるように設計したメカニズムにより、2つの装置の間の一定の方向の運動を伝えるものである。こうしたものは「ワンウェイクラッチ」と呼ばれる。このような装置は、一つの駆動体から他の装置へ同一方向に運動を伝える(連結する)ものであり、駆動体が逆の方向に運動する場合は、他の装置に運動を伝えることなく動く(非連結する)ことになる。装置同士の連結方式により、被駆動装置から見ると、動きは逆に見える。そのため被駆動装置は駆動装置の動きとは反対方向に動く場合に、他の装置にその運動を伝えることになり、逆の方向の場合は他に干渉することなく自由に動くことになる。
【０００３】
これはすでに多くの装置で採用されているものであり、このラチェットメカニズムは最も一般的なメカニズムとしてほとんどの自転車で用いられている。別のメカニズムではバネを使用したローラーを使用したものであり、動きの方向性が自由であればローラーは幅広い空間を移動し、動きの方向性が決まっている場合は2つの装置の間で停止して2つの装置の動きを止めるものである。その他のメカニズムはローラーの代わりにスプラグクラッチやカムを利用している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ラチェットは大きな力とトルクを伝えることができるものの、それを連続して行うことはない。その動きは、自身の長さと反対側にあるキャビティのピッチの長さによるものであり、次の動作までに多少の反発を受ける。他の手段によっても停止までに多少の反発を受けるものであり、停止すると摩擦の影響により伝達する最大の力やトルクが制限されることになる。このようなメカニズムのサイズは、伝達する力やトルクに比べて大きなものになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に含まれるメカニズムは、2つの装置の間で運動を一方向で伝える接続部を持ち、この接続部は緩やかなものにすることも、固定したものにすることも可能である。トランスミッションでは摩擦を利用することも可能であるが、他の装置における摩擦の役割は動き始めと正の動きを続けることに限定されており、トランスミッションは正の動きを通じて実施されている。このような例では、表面の形状はカムが接続部を正の噛み合わせでかみ合うように押すことで力を伝達しており、力とトルクの伝達力を増加させることが可能である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図1は、直線運動を一方向に伝達するメカニズムを示したものであり、本体（装置のフレーム）が設置されるハウジング1からなる。この本体は固定されて全ての運動が伝得られるものである。装置2は、ハウジング1の溝であるガイド3に従って直線に運動する。同様に装置4は、ハウジング1の溝5に沿って、装置2と平行に動く。接続部6は装置4内部の傾斜したガイド7に沿って動き、装置2の表面8と接触する。
【０００７】
仮に装置4が方向10へ動く場合、接続部6と表面8の間の摩擦が装置4ないの接続部6の動きに抵抗し、ガイド7の傾斜が接続部6を表面8の方向へ押し出し、装置2との結合力を増大させる。このメカニズムは、装置2を方向10と同様に方向11へ押し出す。仮に装置4が逆に動き、方向12へ動く場合、接続部6が傾斜しているガイド7の内側に入ることから、接触しなくなる。そのため、装置4は装置を方向13へ動かすことなく、方向12へ自由に動けるようになる。装置2の動きを逆にしても同じ結果が得られる。例えば仮に装置2を方向13へ動かす場合、装置4を方向12へ動かすことになるが、仮に装置2が方向11へ動くとしても、装置4を動かすことはない。
【０００８】
バネ6は接続部6と表面8を接触し続ける働きをする。このバネは接続部6または他の装置ののパーツとして実装することもできるし、分離したパーツとして実装することもできる。  
【０００９】
この図で表面8をカム、接続部6をカムフォロアのような形状にしており、正の噛み合わせにより接続部6の動きが停止するが、これは摩擦のためだけではない。この例では接続部6を装置2へ押し出すのは、カムとカムフォロアの正の噛み合わせの動きによるものであり、摩擦力に限ったものではない。この正の動きがより大きな力とトルクを伝達することを可能にする。
【００１０】
図(2)は直線運動よりも一般的な回転運動の伝達例を示している。すべての装置、動き、ガイドは図(1)と同じ番号と機能を有するが、ここでは別途バネ(9)を使用している。そのほかの異なる点としては、カム表面8がある。この表面は接続部6との接触を離れて元の位置に戻るためのエンド20を有する。接続部6の表面は凸形になっており、本発明の概念を表しているが、実際の設計においてはヘルツ接触応力を最小限にするために凹形も考えられる。これについてはあとで述べる。駆動方向は装置2が装置4と13を駆動させる場合方向10である。
【００１１】
図3では、接続部6と装置2の接触面が閉じた半径の形の円形に置き換えられている。この設計では装置2を必要とせずにパッケージを組み込むことが可能であり、シャフトに設置することによりコストと設置スペースを削減することができる。この場合は運動の伝達は摩擦により行われる。駆動する方向に摩擦力を増大させ、リリースさせる方向には増大させないようにするためには、拡大した範囲で示したように、表面に荒い溝14をつけることが考えらえる。
【００１２】
図(4)では、2つの接続部である6-1と6-2が、図(1)の1つの接続部の代わりに運動を伝えている。この新しい例では、 正の噛み合わせの動きで動作を伝え、相対的な動きにより解放している。装置4に設置されている接続部6-1のガイド7-1は図のように直線または曲線であり、接続部6-2のガイド7-2は回転式になっている。摩擦によりリリースされることを防ぐ仕組みになっている。拡大範囲で示している表面の状態は、駆動方向に摩擦力を増大させるとともに、自由な方向へリリースさせるようにしている。
【００１３】
図(5)のフレキシブルな部分である4-1は図(4)の2つの接続部6-1と6-2を置き換えたものである。表面の状態は拡大範囲で示しているように駆動方向に摩擦力を増大させるとともに、自由な方向へリリースさせるようにしている。
【００１４】
図(6)では、図(4)で示した2つの接続部6-1と6-2の代わりに、3つの接続部6-1と6-2と6-3を使用している。6-2と6-3の傾斜が押し出す力を増大させて結合力を高めている。傾斜の少ない接続部6-2はより多くの力を伝え、傾斜の大きい接続部6-3はより押し出す力が強くなる。
【００１５】
図(7)は、2つのメカニズムを使用した運動の伝達について示したものである。それぞれ3つの接続部を持ち、中間の接続部6-1はフレキシブルなものである。接続部6-2はバネのように働き、駆動中に装置2を締め付ける。
【００１６】
力のバランスを取るために、図(7)に示すように対で用いることが望ましく、仮にカムの表面（表面8)に潤滑油が散布されている場合、その散布はメカニズムの対の数と合わないようにすることで、力やトルクをしっかりと伝えることができる。
【００１７】
接続部6が元の位置に戻り次のサイクルの備えるためには、接続部6と図(2)に示したカムの表面の端20が接触しないようにする必要があり、離れる力をゆっくりと及ぼす必要がある。図(8)では、拡大範囲が2つ示されており、柔らかいパーツ（バネ）が離れる力をゆっくりとおよぼす様子を描写している。バネ15は接続部6と装置4をヒンジで結合している。それらを話すためのカム2-1は、装置2として実装されるか、装置2に取り付けられる。接続部6が離れる時、6-aとして記したものであるが、カム2-1がバネとつながり、15-aが分離の開始を示している。分離の最後に、バネは15-bに示す通り収縮され、接続部は6-bに示す通り次のサイクルを始めており、装置2のカム表面は接続部6の下部に入り込んでいる。バネ15は接続部6を押し出して装置2に接触させ続けるのに十分であろうが、仮に不十分であった場合は、これは図には記載していないが、追加のバネを使用することも可能である。特に高速で使用する場合には追加のバネの使用を考慮すべきであろう。
それ以外に衝突を避ける方法は図(9)に記載してある。この図では、カムフォロア16が接続部6の分離のために使用されているのがわかる。カムの表面2-1はカムフォロワを形成して運動の開始時(6-a と 16-a)の加速と停止時(6-b と 16-b)に使用されうる。このカムはバネによりカムフォロワ16が分離されるようにして、接続部6の動きにより制限されないようにするものである。接続部6は図に記載されている通りバネを押すことになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図(1)は、2つの装置間で一方向のみに運動を伝達する方法、および接続部の一部としてバネを実装する例について示したものである。
【図２】図(2)は、接続部を一つだけ使用して、2つの装置間で一方向のみに回転運動を伝達する例を示したものである。
【図３】図(3)は、接続部を一つだけ使用して、2つの装置間で一方向のみに回転運動を伝達し、摩擦が結合力として働くものを示したものである。この図はまたクラッチが設置された装置が元のクラッチ付きの装置に取り替えられる場合も示している。
【図４】図(4)は、二つの接続部を使用して直線運動を2つの装置間で一方向のみに伝達する例である。
【図５】図(5)は、図(4)の2つの接続部をフレキシブルなパーツに取り替えて、直線運動を2つの装置間で一方向のみに伝達する例である。
【図６】図(6)は、三つの接続部を使用して直線運動を2つの装置間で一方向のみに伝達する例である。
【図７】図(7)は、対となる三つの接続部を使用し、そのうち一つの接続部はフレキシブルなものを使用して、回転運動を2つの装置間で一方向のみに伝達する例である。
【図８】図(8)は、運動を伝達する接続部を分離させて元の位置に戻し、新しいサイクルを開始することを示したものである。この例では、カムと接続部の接触を避けるために、ゆっくりと分離させるための力を加えるために、フレキシブルな物質（バネ）を使用してる。
【図９】図(9)は、運動を伝達する接続部を分離させて元の位置に戻し、新しいサイクルを開始する別の例を示したものである。この例では接続部がスムーズに動き、また停止して元の位置に戻るためにカムフォロアが使用されている。接続部6と装置2のカム表面（接続部6の接触面は凹面）が接触面を拡大し、ヘルツ応力を減少させるとともに、表面の寿命を長くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
ワンウェイクラッチは運動の伝達と制御に幅広く利用されており、自転車やオートバイのような装置や多くの機械において使用されている。本発明では既存のものに比べて伝達する力とトルクが増大する。特に正の噛み合わせで使用する際には顕著である。さらに運動の伝達を停止するための摩擦力への依存を減らすことができ、接触面を拡大させることができるため、表面の疲労を減少させることができ、装置の寿命を延ばすことが可能である。仮にこれが振動や往復運動から運動を生成するために使用されるのであれば、バックラッシュとフィードの角度を最小化することが可能である。
【符号の説明】
【００２０】
1:ハウジング
2:装置
3:ガイド
4:装置
5:溝
6:接続部
7:ガイド
8:表面
9:バネ
10:方向
11:方向
13:方向
14:溝
15:バネ
16:カムフォロア
20:エンド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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2019530837.tif 000020
2019530837.tif 000021
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