(57)【要約】【課題】回転体に装着したコイルばねの締め付けトルクを出力部材に伝達するスプリングクラッチにおいて、回転体と出力部材の軸のずれや傾きを防止する。【解決手段】スプリングクラッチの回転体１の外周には、線材を卷回したコイルばね２が装着され、コイルばね２の一端のフック部２１が出力部材３のスリット３１に挿入されている。回転体１の内部には断面円形の中空部が形成され、この中空部には、出力部材３に一体形成した案内部３３が密着して嵌め込まれる。案内部３３は、コイルばね２の全長に亘って軸方向に延びており、トルク伝達の際に、回転体１と出力部材３の間に中心軸のずれや傾きが生じるのを防止する。また、フック部２１は、その直線部がスリット３１の壁面から傾斜して離れるよう形成されていて、フック部２１の根元には曲げモーメントが作用せず、フック部２１の耐久性の低下を防止することができる。【選択図】図１
2019035431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の外周にコイルばねを装着し、前記回転体の回転により前記コイルばねが締め付けられるときは、前記回転体の回転を出力部材に伝達し、前記コイルばねが緩められるときは、前記出力部材への回転伝達が遮断されるスプリングクラッチであって、
前記コイルばねの一端には、径方向外方に曲げられたフック部が形成されるとともに、前記出力部材には、前記フック部の挿入されるスリットが形成され、さらに、
前記回転体の内部には断面円形の中空部が設けられ、かつ、前記出力部材には、前記コイルばねを取り囲み前記スリットの形成された外側円筒部と、軸方向に延び、前記回転体の中空部に嵌め込まれる案内部とが設けられており、
前記回転体は、前記案内部の外周に密着しながら摺動可能に設置され、前記回転体の回転を前記出力部材に伝達するときは、前記フック部が前記スリットの壁面に当接して、トルクの伝達が行われることを特徴とするスプリングクラッチ。
【請求項２】
前記出力部材の案内部が、前記回転体に装着された前記コイルばねの長さ以上に亘って軸方向に延びている請求項１に記載のスプリングクラッチ。
【請求項３】
前記出力部材には、前記回転体の端部が嵌め込まれる環状の凹所が形成された請求項１又は請求項２に記載のスプリングクラッチ。
【請求項４】
前記回転体及び前記コイルばねが金属製であり、前記出力部材が合成樹脂製である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスプリングクラッチ。
【請求項５】
前記フック部が位置する前記スリットにおいては、その開口部の壁面に傾斜する面取り部が形成され、かつ、前記フック部の前記直線部と前記スリットの壁面とのなす角が１°以上１５°以下となるように設定されており、
前記回転体の回転を前記出力部材に伝達するときは、前記フック部における曲げ部と直線部との接続部分が、前記スリットにおける前記面取り部の外方端に当接して、トルクの伝達が行われる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスプリングクラッチ。
【請求項６】
前記コイルばねの他端には、径方向外方に曲げられた第２フック部が形成されるとともに、前記第２フック部の挿入される第２スリットを有する制御部材が、前記回転体と共に回転するように設置されており、
前記制御部材の回転を停止したときは、前記コイルばねが緩められて、前記出力部材への回転伝達が遮断される請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のスプリングクラッチ。
【請求項７】
前記出力部材には、前記コイルばねを取り囲み前記フック部の形成された外側円筒部が設けられるとともに、前記制御部材には、前記第２スリットの形成された円筒壁部が設けられており、
前記出力部材の外側円筒部と前記制御部材の円筒壁部とは、係合手段により結合されている請求項６に記載のスプリングクラッチ。
【請求項８】
前記制御部材が合成樹脂製である請求項６又は請求項７に記載のスプリングクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の外周にコイルばねを装着して、回転体の回転によりコイルばねが締め付けられる場合はその回転を出力側に伝達し、コイルばねが緩められる場合は回転伝達を遮断するスプリングクラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スプリングクラッチは、回転体とその外周に巻き付けたコイルばねとの間に働く摩擦力が、コイルばねの締め付け又は緩みにより相違することを利用して回転伝達を断・接するクラッチである。このクラッチは、比較的簡易な構造であって作動が確実であり、小型化も容易であるので、複写機、プリンタ等の事務用機器に多く用いられている。
スプリングクラッチのコイルばねは、通常、自由状態の内径が回転体の外径よりわずかに小さく、弾性的に拡径した状態で回転体に密着して巻き付けられる。このようなコイルばねを用いたスプリングクラッチの一例について、図５により説明する。
【０００３】
図５のスプリングクラッチは、モーター等の駆動源に連なる駆動軸（入力軸）ＩＳと作業機器等の負荷側に連なる従動軸（出力軸）ＯＳとを同芯状態で突合せ、両方の軸に亘ってコイルばねＣＳを巻き付けたものである。この図において駆動軸ＩＳを矢印方向に回転させると、コイルばねＣＳの内径側と両方の軸との間に摩擦力が発生してばねは巻き込まれ、駆動軸ＩＳから従動軸ＯＳに大きなトルク（締め付けトルク）を伝達することができる。矢印と逆方向に回転すると、コイルばねＣＳは緩んで小さなトルク（緩みトルク）しか伝達できず、実質的に回転伝達は遮断される。このように、図５に示すスプリングクラッチは、駆動軸ＩＳの回転方向に応じて回転伝達が断・接される一方向クラッチとして作動する。
【０００４】
図５のスプリングクラッチでは、同芯状態で設置された駆動軸と従動軸との２軸に亘って、軸より内径の小さいコイルばねを装着するため、部品点数が増加するとともに組立が困難になるという問題がある。これに対し、単一の駆動軸にコイルばねを装着し、コイルばねのフック部を介して外方の出力部材に回転を伝達するようにしたスプリングクラッチも知られており、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００５】
特許文献１のスプリングクラッチは、小型プリンタの活字ドラム回転機構と紙送り機構に用いられるもので、図６（ａ）に示すように、モーターに連なる駆動軸ＩＳ（回転体）には、単一のコイルばねＣＳが装着されている。コイルばねＣＳの両端には、ばねの線材を径方向外方に曲げたフック部Ｆ１、Ｆ２が形成してあり、フック部Ｆ１は、活字ドラム回転機構用の歯車Ｇ１に結合された円筒のスリットＳ１に挿入され、フック部Ｆ２は、紙送り機構用の歯車Ｇ２のスリットＳ２に挿入される。駆動軸ＩＳが矢印方向に回転すると、歯車Ｇ２にはフック部Ｆ２を介して締め付けトルクが作用し、歯車Ｇ２は大トルクにより回転駆動される。一方、歯車Ｇ１にはフック部Ｆ１を介して緩みトルクが作用して、歯車Ｇ１は小トルクで回転駆動される。
そして、歯車Ｇ１にはストッパ係合用の切欠きＲＳが設けてある。図示は省略するが、ここにストッパを係合したときは、歯車Ｇ１の負荷トルクが増大するためコイルばねＣＳと駆動軸ＩＳとの間にスリップが発生し、歯車Ｇ１が停止したまま駆動軸ＩＳが空転して回転伝達が遮断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平５−７４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コイルばねを駆動軸と従動軸の２軸に亘って装着する図５のスプリングクラッチは、組立てが困難であり部品点数も増加する。単一の軸に装着したコイルばねのフック部を介してトルク伝達を行う図６（ａ）のスプリングクラッチでは、こうした組立性等の問題はないものの、回転伝達の円滑性やフック部の耐久性等について次のような問題が生じる。
【０００８】
コイルばねのフック部を介して大きなトルク伝達を行うときは、図６（ｂ）に示すとおり、コイルばねＣＳの一端に形成したフック部Ｆ２から、従動側（出力側）部材である歯車Ｇ２に対し、コイルばねＣＳの締め付けによるトルクを加える。フック部Ｆ２にはトルク伝達に伴い反力ＣＦが作用するが、この反力ＣＦは、コイルばねＣＳを装着する駆動軸ＩＳにも伝達され、駆動軸ＩＳの中心には横方向の力（図の破線矢印）が作用することとなる。これにより、駆動軸ＩＳの中心軸と従動側の歯車Ｇ２の中心軸との間に、相対的なずれ又は軸の傾き等が生じて振動が起こるなど、円滑な回転伝達が阻害される。
【０００９】
また、フック部Ｆ２に働く反力ＣＦは、回転伝達時にフック部Ｆ２の側面がスリットＳ２の壁面を押すことにより発生するものであって、図６（ｃ）の拡大図に示すとおり、フック部Ｆ２の直線部に沿ってほぼ均等に分布する荷重となる。そのため、フック部Ｆ２の根元の曲げ部Ｂには、大きな曲げモーメントが作用して曲げ応力が生じ、このような曲げ応力が繰り返し生じると、フック部Ｆ２の耐久性の低下を招くこととなる。
スプリングクラッチでは、締め付けトルクにより回転伝達を行うときにフック部に大きな曲げ応力が生じ、緩みトルクの場合には、所定のトルクに達すると滑りが発生してそれ以上のトルクが作用しないため、曲げ応力は実質上問題にならない。なお、フック部の直線部を短くすると曲げモーメント及び曲げ応力は小さくなるけれども、スリットへの挿入長さが減少し、トルク伝達の際にスリットから外れる恐れがある。
【００１０】
本発明は、径方向外方にフック部を有するコイルばねを用いて、大容量のトルク伝達を円滑に行うことが可能で、しかも耐久性の優れたスプリングクラッチを構成し、上述の問題の解決を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題に鑑み、本発明は、回転体に装着したコイルばねが締め付けられるときのトルクを、フック部を介して出力部材に伝達するスプリングクラッチにおいて、回転体の内部に断面円形の中空部を設けるとともに、出力部材には、回転体の中空部に密着して嵌め込まれる案内部を設けることにより、回転体と出力部材との間における中心軸の相対的なずれ又は傾きなどを防止し、円滑な回転伝達を行うようにしたものである。すなわち、本発明は、
「回転体の外周にコイルばねを装着し、前記回転体の回転により前記コイルばねが締め付けられるときは、前記回転体の回転を出力部材に伝達し、前記コイルばねが緩められるときは、前記出力部材への回転伝達が遮断されるスプリングクラッチであって、
前記コイルばねの一端には、径方向外方に曲げられたフック部が形成されるとともに、前記出力部材には、前記フック部の挿入されるスリットが形成され、さらに、
前記回転体の内部には断面円形の中空部が設けられ、かつ、前記出力部材には、前記コイルばねを取り囲み前記スリットの形成された外側円筒部と、軸方向に延び、前記回転体の中空部に嵌め込まれる案内部とが設けられており、
前記回転体は、前記案内部の外周に密着しながら摺動可能に設置され、前記回転体の回転を前記出力部材に伝達するときは、前記フック部が前記スリットの壁面に当接して、トルクの伝達が行われる」
ことを特徴とするスプリングクラッチとなっている。
【００１２】
前記出力部材の案内部は、前記回転体に装着された前記コイルばねの長さ以上に亘って軸方向に延びているのが好ましい。また、前記出力部材に環状凹所を形成し、ここに前記回転体の端部を嵌め込むようにすることができる。
各構成部品の材料については、前記回転体及び前記コイルばねを金属製とし、前記出力部材を合成樹脂製とすることが好ましい。
【００１３】
そして、トルク伝達を行うコイルばねのフック部と出力部材のスリットは、「前記フック部が位置する前記スリットにおいては、その開口部の壁面に傾斜する面取り部が形成され、かつ、前記フック部の前記直線部と前記スリットの壁面とのなす角が１°以上１５°以下となるように設定されており、前記回転体の回転を前記出力部材に伝達するときは、前記フック部における曲げ部と直線部との接続部分が、前記スリットにおける前記面取り部の外方端に当接して、トルクの伝達が行われる」よう構成するのが好ましい。
【００１４】
本発明のスプリングクラッチにおいて、回転伝達を遮断するには、「前記コイルばねの他端に、径方向外方に曲げられた曲げ部と前記曲げ部に連なる直線部とを有する第２フック部を形成するとともに、前記第２フック部の挿入される第２スリットを有する制御部材を、前記回転体と共に回転するように設置し、前記制御部材の回転を停止したときは、前記コイルばねが緩められて、前記出力部材への回転伝達が遮断される」ように構成することができる。
このような構成を採用したときは、「前記出力部材には、前記コイルばねを取り囲み前記フック部の形成された外側円筒部を設けるとともに、前記制御部材には、前記第２スリットの形成された円筒壁部を設け、前記出力部材の外側円筒部と前記制御部材の円筒壁部とを、係合手段により結合する」ことが好ましい。また、前記制御部材を合成樹脂製とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
スプリングクラッチは、回転体に巻き付けて装着したコイルばねの締め付けトルクを利用して、回転体の回転を出力部材に伝達する伝動部品であるが、本発明のスプリングクラッチでは、コイルばねの径方向外方に延びるフック部を、コイルばねの外方直近に置かれた出力部材のスリットに挿入し、これを介してトルク（及び回転）の伝達を行う。そのため、構造が簡易であって部品点数が少なく、スプリングクラッチを小型化するのも容易である。また、径方向外方に延びるフック部を備えたコイルばねは、トルクリミッタ等の伝動部品にも広く用いられるいわば汎用品であり、特性の安定したコイルばねを低コストで入手可能である。
【００１６】
そして、本発明では、コイルばねを装着した回転体の内部に断面円形の中空部を設け、出力部材には、その中空部に密着して嵌め込まれる案内部を設けている。
回転体から出力部材に回転を伝達するときは、前述したように、トルク伝達に伴ってフック部には反力が作用して回転体の中心軸にも横方向の力が加わる。ここで、本発明のスプリングクラッチは、その回転体が出力部材の案内部に密着して嵌め込まれており、回転伝達時において振動等が起こったとしても、回転体と出力部材の中心軸にずれや傾きの生じることがなく、円滑な回転伝達が達成される。また、回転体と出力部材とが相対的に回転する回転伝達遮断時においては、回転体が出力部材の案内部の外周面を摺動するため、やはり両者の中心軸の間に傾き、芯ぶれ等が起こることはなく、それに起因する部品の破損などを防止することができる。
出力部材に設けられる案内部は、回転体に装着されたコイルばねの長さ以上に亘って軸方向に延びているのが好ましい。このようにすると、伝達トルクの反力の作用するコイルばねが案内部により全体的に支持される形となり、回転体と出力部材の中心軸の傾き等が確実に防止される。
【００１７】
本発明の回転体は、内部に断面円形の中空部を有する円筒形状となっているので、出力部材の中心軸の周りに環状の凹所を形成し、この凹所に回転体の端部を嵌め込むようにすることが可能である。このような構成にすると、回転体と出力部材との中心軸は、案内部と環状凹所の両方により同芯の位置に保持されることとなる。
【００１８】
本発明の一実施態様として、「フック部が位置するスリットにおいては、その開口部に傾斜する面取り部が形成され、かつ、フック部の直線部とスリットの壁面とのなす角が、１°以上で１５°以下となるように設定されており（後述の図４参照）、回転体の回転を出力部材に伝達するときは、フック部における曲げ部と直線部との接続部分が、スリットにおける面取り部の外方端に当接して、トルクの伝達が行われる」構成とした場合には、回転体の回転を出力部材に伝達するときは、フック部の根元に近接した位置に反力が加わることとなり、先方側の直線部にはそれが作用しない。そして、反力の加わる位置は、回転体と出力部材の案内部との嵌め合いにより、フック部とスリットとの径方向の相対位置が変化しないため、回転伝達中に一定の位置に保持される。
その結果、フック部の根元には曲げモーメントが作用せず、根元に生じる応力は主にせん断応力となり、曲げ応力が加わる場合に比べて耐久性が向上するので、締め付けトルクによる大きなトルク伝達が繰り返されたとしても、フック部の破損を招くことはない。フック部の直線部は、スリットの壁面に対し１°以上傾斜しているため、回転体や出力部材が回転中に振動を起こしたとしても、両者の接触による曲げモーメントの発生を回避することができる。また、その角度を１５°以下とすることにより、回転中にフック部がスリットから抜け出る恐れが非常に小さくなる。フック部の直線部とスリットの壁面とのなす角を、３°以上で１０°以下の範囲としたときは、より確実にこうした効果を得ることができる。
【００１９】
本発明のスプリングクラッチの他の実施態様である「コイルばねの他端に、径方向外方に曲げられた曲げ部と前記曲げ部に連なる直線部とを有する第２フック部を形成するとともに、第２フック部の挿入される第２スリットを有する制御部材を、回転体と共に回転するように設置」する構成は、この制御部材の回転・停止を制御して、出力部材への回転伝達と遮断とを切り換えることを目的とするものである。
この実施態様では、回転体に装着したコイルばねの両端にフック部を設け、一端のフック部を出力部材のスリットに挿入するとともに、他端の第２フック部を、制御部材に形成した第２フック部に挿入する。スプリングクラッチの回転伝達時には、制御部材は回転体（及びコイルばね）と共に回転しているが、回転伝達を遮断するときは、例えば、ソレノイドで操作されるストッパを制御部材に係合して制御部材の回転を停止する。
【００２０】
制御部材の回転を停めると、回転中のコイルばねには、他端の第２フック部を経由して回転を阻止する方向の負荷トルクが作用する。この負荷トルクは、コイルばねの巻きつきを緩める緩みトルクとして作用し（回転体の回転により反対側のフック部に作用するトルクが締め付けトルクであるので）、負荷トルクが所定の値に達したときは、回転体とコイルばねとの間に滑りが生じて、回転体から出力部材への回転伝達が不可能となる。つまり、制御部材の回転・停止を制御することにより、回転体から出力部材への回転伝達とその遮断とを切り換えることができる。
【００２１】
制御部材を設置する実施態様においては、「出力部材には、コイルばねを取り囲みフック部の形成された外側円筒部を設けるとともに、制御部材には、第２フック部の形成された円筒壁部を設け、出力部材の外側円筒部と制御部材の円筒壁部とを係合手段により結合する」ことができる。この構成を採用したときは、回転体に装着したコイルばねの外方が、出力部材の外側円筒部と制御部材の円筒壁部とにより覆われることとなり、回転体とコイルばねとの摺動面に異物や埃等が侵入するのを防止できる。
【００２２】
なお、上述の実施態様では、スプリングクラッチの回転伝達・遮断を制御するため、コイルばねの他端に第２フック部を設けるとともに、第２フック部に係合する制御部材を設置し、コイルばねに緩みトルクが作用するように制御部材を操作している。しかし、コイルばねの一端のみに設けたフック部を出力部材に係合させた場合であっても、回転体の回転方向を逆にすると緩みトルクが働くので、本発明のスプリングクラッチを一方向クラッチとして用いるときは、こうした制御部材を設置する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のスプリングクラッチの実施例の全体的な構造を示す図である。
【図２】図１のスプリングクラッチの回転体とコイルばねを示す単品図である。
【図３】図１のスプリングクラッチの出力部材と制御部材を示す単品図である。
【図４】図１のスプリングクラッチのフック部の係合状態を示す説明図である。
【図５】従来のスプリングクラッチの一例を示す図である。
【図６】従来のスプリングクラッチの別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて、本発明のスプリングクラッチについて説明する。図１には、本発明のスプリングクラッチの実施例についてその全体的な構造（組立図）を示し、図２には、このスプリングクラッチの構成部品である回転体とコイルばねを、図３には出力部材と制御部材を、それぞれ単品図で示す。また、図４は、コイルばねが装着された回転体を出力部材と組み合わせた状態を表すものであり、スリットに挿入されたフック部を拡大図で示している。
【００２５】
図１に示すように、この実施例のスプリングクラッチは、回転体１、回転体１の外周に巻き付けて装着されるコイルばね２、出力部材３及び制御部材４の４個の部品により構成される。回転体１は円筒形をなしていて（図２の単品図も参照）、コイルばね２の装着される外周が断面円形であるとともに、内部には断面円形の中空部１１が設けられる。また、図の左側端部には、図示しないモーター等の駆動源に接続するための、断面が四角形形状をなす係合溝１２が設けられている。
【００２６】
回転体１の外周に装着されるコイルばね２は、その内径が、外力の作用しない自由状態においては回転体１の外径よりもわずかに小さく設定され、ばねの弾性により回転体１の外周に締付力を加えるように装着される。コイルばね２の一端には、ばねの線材を径方向外方に曲げて形成したフック部２１が設けてあり、他端にも、同様に形成した第２フック部２２が設けられる。
コイルばね２は、ピアノ線等の弾性を有する金属線材を卷回して製作され、その内径部に嵌め込まれる回転体１は、耐摩耗性を有する鉄鋼材料等の金属材により製作される。また、コイルばね２と回転体１との間には、耐摩耗性、耐久性の向上を目的として、グリース等の潤滑剤が塗布される。潤滑剤としてはフッ素系潤滑剤（パーフルオロポリエーテル）が好ましく、特に、直鎖型パーフルオロポリエーテルと側鎖型パーフルオロポリエーテルとの混合物を基油とするグリースを用いるのが好ましい。このようなグリースは特許第６１２２１９１に記載されている。
【００２７】
コイルばね２のフック部２１は、図１の断面Ｘ−Ｘに示すとおり、出力部材３に形成された断面が長方形のスリット３１に挿入される。出力部材３には、間隙を隔ててコイルばね２の外周側を取り囲む外側円筒部３２（図３参照）が形成され、スリット３１は、外側円筒部３２に軸方向に延びるよう設けられている。
そして、本発明の実施例である図１のスプリングクラッチにおいては、出力部材３の内方には、回転体１の中空部１１に密着して嵌め込まれる案内部３３が設けられる。案内部３３は、内部が中空となった円筒形状をなし、コイルばね２が装着された回転体１の部分の長さ以上に亘って、軸方向に延長されている。スリット３１を有する外側円筒部３２と案内部３３とは端板３４により連結され、端板３４には、回転体１の一端を嵌め込む環状の凹所３５が形成される。
軽量化や製造の容易化を目的として、出力部材３は、ポリブチレンテレフタレート等の合成樹脂により製作される。耐摩耗性の向上のため、ガラス繊維などの繊維体を合成樹脂に混入することもできる。
【００２８】
出力部材３の端板３４の、凹所３５とは反対側の面には係合突起３６が立設され、係合突起３６は、図示しない紙送り機構等の作業機器側に接続される。なお、「出力部材」とは説明の便宜上用いた用語であり、本発明のスプリングクラッチは、出力部材３をモーター等の駆動側に接続し、回転体１を作業機器等の従動側に接続するようにして使用することができるのは明らかである。
【００２９】
図１の実施例のスプリングクラッチにおいては、回転伝達の断・接を行うため、コイルばね２の他端部には第２フック部２２が形成されるとともに、図１の断面Ｙ−Ｙに示すように、第２フック部２２の挿入される第２スリット４１を有する制御部材４が、出力部材３と対向するように設置される（図３の単品図も参照）。制御部材４は、第２スリット４１の形成された円筒壁部４２と、中央孔４３の形成された端板４４とを有しており、中央孔４３が回転体１の端部の外周に嵌め込まれる。
円筒壁部４２の先端には、内向きの爪４５が周方向に４個形成されており、爪４５が出力部材３の外側円筒部３２の円周溝に係合することにより、制御部材４と出力部材３が結合される。制御部材４は出力部材３と同様な合成樹脂により製作され、制御部材４の爪４５は、弾性を利用して外側円筒部３２の円周溝に係合される。
このように、図１の実施例のスプリングクラッチでは、回転体１に装着したコイルばね２の外方が、出力部材３の外側円筒部３２と制御部材４の円筒壁部４２とにより全面的に覆われることとなる。そのため、回転体１とコイルばね２との間の摺動面に異物や埃等が侵入することがなく、潤滑剤の汚染が防止できると同時に、封入された潤滑剤の外部への漏洩を防ぐことができる。
【００３０】
制御部材４の外周には、図１の左側面図に示すとおり、断面が三角形状の４個のストッパ突起４６が形成されている。このストッパ突起４６に、２点鎖線で表されたストッパＳＴが係合すると、制御部材４の回転が阻止されてコイルばね２には第２フック部２２を介して緩み方向のトルクが働き、回転体１からの回転伝達が遮断され、出力部材３の回転も停止する。ストッパＳＴの位置は、図示しない電磁ソレノイドを操作することにより制御可能となっている。
【００３１】
次いで、本発明のスプリングクラッチの特徴部分である、回転体１と出力部材３の案内部３３との組み合わせ部分、及び、フック部２１が挿入されるスリット３１の部分の詳細な構造について、主に図４により説明する。図４の下部には、コイルばね２の装着された回転体１と出力部材３とを取り出して示し、図４の上部には、スリット３１に挿入されたフック部２１の状態を拡大して示す（図１の断面Ｘ−ＸにおけるＺ部の拡大図）。
【００３２】
図４の下部に示すように、本発明のスプリングクラッチでは、回転体１には中空部１１が設けられるとともに、ここに案内部３３が嵌め込まれて回転体１が出力部材３に組み合わされており、回転体１は、案内部３３の外周に密着しながら摺動可能となっている。案内部３３は、回転体１に装着されたコイルばね２の全長に亘って軸方向に延び（図１も参照）、また、出力部材３には、案内部３３の周りに環状の凹所３５が形成され、ここに回転体１の端部が嵌め込まれている。
そのため、スプリングクラッチの回転伝達時においては、トルク伝達に伴う反力の作用により、回転体１の中心軸に横方向の力が働いたとしても、回転体１の中心軸が出力部材３の中心軸からずれたり傾いたりするのを防ぐことがきる。さらに、出力部材３のスリット３１とコイルばね２のフック部２１との相対的位置が振動等で変動するのを防止し、後述するように、フック部２１に曲げモーメントが作用しない状態に保持することが可能である。
【００３３】
ところで、スプリングクラッチでは、回転体１に装着されたコイルばね２の内径は、自由状態のときよりも弾性的にわずかに拡径し、径方向外方に曲げられたフック部もわずかに変形する。この実施例においては、出力部材３と係合するフック部２１は、回転体１に装着された状態で、その直線部Ｌがコイルばね２の径方向に対して少量だけ傾斜するように形成されている。そして、出力部材３のスリット３１は、その断面がほぼ長方形の形状であって、両側の壁面が、径方向に延びる断面の中心線ｃと平行になるよう形成されており、かつ、回転体１の回転方向前方となる側（図４では右側）の開口部に、傾斜した面取り部３Ｃが形成されている。
図４の上部の拡大図に示すとおり、スリット３１内にフック部２１が挿入されると、フック部２１の曲り部Ｂと直線部Ｌとの接続部分Ｊ、つまり直線部Ｌの根元部分が、スリット３１の面取り部３Ｃの外方端に当接し、フック部２１の直線部Ｌは、スリット３１の壁面に対して先端が離れるようにわずかに傾斜する。その傾斜は、フック部２１の直線部Ｌとスリット３１の壁面とのなす角αが１°以上１５°以下となるように設定され、図４のものの場合には約６°となっている。
【００３４】
回転部材１は、左側から見て時計方向に回転するように構成してある（図１の断面Ｘ−Ｘ等）。そのため、回転部材１から出力部材３に回転が伝達するときは、フック部２１の接続部分Ｊがスリット３１の面取り部３Ｃの外方端を押圧しながら、出力部材３を回転部材１と共に回転させる。このとき、コイルばね２には締め付け方向のトルクが作用し、フック部２１を経由して出力部材３に伝達されるが、フック部２１の直線部Ｌはスリット３１の壁面から離れており、フック部２１の根元に大きな曲げモーメントが作用することはない。フック部２１の根元に生じる応力は主にせん断応力となり、耐久性低下の原因となる曲げ応力が発生しない。直線部Ｌはスリット３１の壁面に対し１°以上傾斜しているので、回転伝達中に振動などが生じても、両者の接触を防止することができる。
【００３５】
また、フック部２１と当接するスリット３１の開口部には面取り３Ｃが施してある。これにより、スリット３１の開口部をフック部２１の曲げ部Ｂに接近させて、フック部２１とスリット３１とのクリアランスを小さくし、コイルばね２の外周と出力部材３とのクリアランスも小さくすることができる。さらに、フック部２１の接続部分Ｊと当接する部分が鈍角となり、トルクが伝達する際の応力の集中を緩和することが可能である。
【００３６】
この実施例のスプリングクラッチにおいて、回転部材１から出力部材３への回転伝達を遮断するときは、図１の左側面図に示すように、制御部材４の外周のストッパ突起４６にストッパＳＴを突き当て、制御部材４の回転を停止する。これによって、コイルばね２には、図１の断面Ｙ−Ｙの第２フック部２２を介して緩み方向のトルクが作用する結果、回転部材１とコイルばね２との間にスリップが生じ、出力部材３が停止して回転部材１が空転することとなる。
なお、制御部材４の停止に伴い第２フック部２２に反力が作用するが、これは締め付けトルクによりフック部２１に生じる反力と比べるとはるかに小さく、第２フック部２２に大きな曲げ応力が発生することはない。
【００３７】
以上詳述したように、本発明は、回転体の外周に装着したコイルばねが締め付けられるときのトルクを、フック部を介して出力部材に伝達するスプリングクラッチにおいて、回転体の内部に断面円形の中空部を設けるとともに、出力部材には、回転体の中空部に密着して嵌め込まれる案内部を設け、回転体と出力部材との間に相対的なずれ又は中心軸の傾き等を防止して、円滑な回転伝達を行わせるものである。
上記の実施例においては、回転体の内部に嵌め込まれる出力部材の案内部を中空の円筒形状としているが、中実の円柱体とすることもできる。また、回転伝達遮断用の制御部材を停止させるため、ストッパ突起を設けてストッパに係合しているが、これに代え、摩擦式ブレーキを用いて制御部材を停止させるなど、上記の実施例に対して各種の変形が可能であるのは明らかである。
【符号の説明】
【００３８】
１：回転体
２：コイルばね
２１：フック部（Ｂ：曲げ部、Ｌ：直線部、Ｊ：接続部分）
２２：第２フック部
３：出力部材
３１：スリット
３２：外側円筒部
３３：案内部
４：制御部材
４１：第２スリット
４２：円筒壁部
【図１】
2019035431.tif 000003
【図２】
2019035431.tif 000004
【図３】
2019035431.tif 000005
【図４】
2019035431.tif 000006
【図５】
2019035431.tif 000007
【図６】
2019035431.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月18日(2018.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の外周に単一のコイルばねを装着し、前記回転体の回転により前記コイルばねが締め付けられるときは、前記回転体の回転を出力部材に伝達し、前記コイルばねが緩められるときは、前記出力部材への回転伝達が遮断されるスプリングクラッチであって、
前記コイルばねの一端には、径方向外方に曲げられたフック部が形成されるとともに、前記出力部材には、前記フック部の挿入されるスリットが形成され、さらに、
前記回転体の内部には断面円形の中空部が設けられ、かつ、前記出力部材には、前記コイルばねを取り囲み前記スリットの形成された外側円筒部と、前記コイルばねの長さ以上に亘って軸方向に延び、前記回転体の中空部に嵌め込まれる案内部とが設けられており、
前記回転体は、前記案内部の外周に密着しながら摺動可能に設置され、前記回転体の回転を前記出力部材に伝達するときは、前記フック部が前記スリットの壁面に当接して、トルクの伝達が行われることを特徴とするスプリングクラッチ。
【請求項２】
前記出力部材には、前記回転体の端部が嵌め込まれる環状の凹所が形成された請求項１に記載のスプリングクラッチ。
【請求項３】
前記回転体及び前記コイルばねが金属製であり、前記出力部材が合成樹脂製である請求項１又は請求項２に記載のスプリングクラッチ。
【請求項４】
前記コイルばねの他端には、径方向外方に曲げられた第２フック部が形成されるとともに、前記第２フック部の挿入される第２スリットを有する制御部材が、前記回転体と共に回転するように設置されており、
前記制御部材の回転を停止したときは、前記コイルばねが緩められて、前記出力部材への回転伝達が遮断される請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスプリングクラッチ。
【請求項５】
前記出力部材には、前記コイルばねを取り囲み前記フック部の形成された外側円筒部が設けられるとともに、前記制御部材には、前記第２スリットの形成された円筒壁部が設けられており、
前記出力部材の外側円筒部と前記制御部材の円筒壁部とは、係合手段により結合されている請求項４に記載のスプリングクラッチ。
【請求項６】
前記制御部材が合成樹脂製である請求項４又は請求項５に記載のスプリングクラッチ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記の課題に鑑み、本発明は、回転体に装着したコイルばねが締め付けられるときのトルクを、フック部を介して出力部材に伝達するスプリングクラッチにおいて、回転体の内部に断面円形の中空部を設けるとともに、出力部材には、回転体の中空部に密着して嵌め込まれる案内部を設けることにより、回転体と出力部材との間における中心軸の相対的なずれ又は傾きなどを防止し、円滑な回転伝達を行うようにしたものである。すなわち、本発明は、
「回転体の外周に単一のコイルばねを装着し、前記回転体の回転により前記コイルばねが締め付けられるときは、前記回転体の回転を出力部材に伝達し、前記コイルばねが緩められるときは、前記出力部材への回転伝達が遮断されるスプリングクラッチであって、
前記コイルばねの一端には、径方向外方に曲げられたフック部が形成されるとともに、前記出力部材には、前記フック部の挿入されるスリットが形成され、さらに、
前記回転体の内部には断面円形の中空部が設けられ、かつ、前記出力部材には、前記コイルばねを取り囲み前記スリットの形成された外側円筒部と、前記コイルばねの長さ以上に亘って軸方向に延び、前記回転体の中空部に嵌め込まれる案内部とが設けられており、
前記回転体は、前記案内部の外周に密着しながら摺動可能に設置され、前記回転体の回転を前記出力部材に伝達するときは、前記フック部が前記スリットの壁面に当接して、トルクの伝達が行われる」
ことを特徴とするスプリングクラッチとなっている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
前記出力部材には環状凹所を形成し、ここに前記回転体の端部を嵌め込むようにすることができる。また、各構成部品の材料については、前記回転体及び前記コイルばねを金属製とし、前記出力部材を合成樹脂製とすることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
そして、本発明では、コイルばねを装着した回転体の内部に断面円形の中空部を設け、出力部材には、その中空部に密着して嵌め込まれる案内部を設けている。
回転体から出力部材に回転を伝達するときは、前述したように、トルク伝達に伴ってフック部には反力が作用して回転体の中心軸にも横方向の力が加わる。ここで、本発明のスプリングクラッチは、その回転体が出力部材の案内部に密着して嵌め込まれており、回転伝達時において振動等が起こったとしても、回転体と出力部材の中心軸にずれや傾きの生じることがなく、円滑な回転伝達が達成される。また、回転体と出力部材とが相対的に回転する回転伝達遮断時においては、回転体が出力部材の案内部の外周面を摺動するため、やはり両者の中心軸の間に傾き、芯ぶれ等が起こることはなく、それに起因する部品の破損などを防止することができる。
出力部材に設けられる案内部は、回転体に装着されたコイルばねの長さ以上に亘って軸方向に延びている。このようにすることにより、伝達トルクの反力の作用するコイルばねが案内部により全体的に支持される形となり、回転体と出力部材の中心軸の傾き等が確実に防止される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図１に示すように、この実施例のスプリングクラッチは、回転体１、回転体１の外周に巻き付けて装着される単一のコイルばね２、出力部材３及び制御部材４の４個の部品により構成される。回転体１は円筒形をなしていて（図２の単品図も参照）、コイルばね２の装着される外周が断面円形であるとともに、内部には断面円形の中空部１１が設けられる。また、図の左側端部には、図示しないモーター等の駆動源に接続するための、断面が四角形形状をなす係合溝１２が設けられている。