(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、曲げモーメントに起因するフック部の耐久性低下を防止する。【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。スリット３１の開口部には小さな面取り部が設けてあり、フック部２１は、その曲げ部と直線部との接続部分がこの面取り部に当接し、直線部がスリット３１の壁面から傾斜して離れるよう構成される。回転体１が矢印方向に回転して、コイルばね２の締め付けトルクを出力部材３に伝達するときは、フック部２１の直線部には反力が作用せず、フック部２１の曲げ部には曲げモーメントによる大きな曲げ応力が生じないので、曲げ応力によるフック部の破損を防ぐことができる。【選択図】図１
2019035430.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曲げ部と前記曲げ部に連なる直線部とを有する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ており、さらに、
前記フック部が位置する前記スリットの断面においては、その開口部に傾斜する面取り部が形成され、かつ、前記フック部の前記直線部と前記スリットの壁面とが相対的に傾斜するように設定され、
前記回転体の回転を前記出力部材に伝達するときは、前記フック部における前記曲げ部と前記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ことを特徴とするスプリングクラッチ。
【請求項２】
前記フック部が位置する前記スリットの断面においては、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°以下である請求項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】
前記コイルばねの他端には、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５に記載のスプリングクラッチ。
【請求項７】
前記制御部材が合成樹脂製である請求項５又は請求項６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（ａ）により説明する。
【０００３】
図５（ａ）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（ａ）の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（ａ）に示す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て、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５（ｂ−１）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。
【０００６】
なお、コイルばねのフック部を経由してトルク伝達を行うスプリングクラッチは、特許文献２にも開示されている。このスプリングクラッチでは、図６に示すとおり、駆動軸ＩＳに巻き付けたコイルばねＣＳの線材の一端を接線方向に延長し（Ｅ１）、さらに、これを軸方向に延びる（Ｅ２）ように直角に折り返してフック部を形成している。軸方向に延びる部分Ｅ２は、従動部材であるケースＣＡの穴ＣＨに挿入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平５−７４５５号公報
【特許文献２】特開平７−２９３５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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（ａ）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５（ｂ−１）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、フック部の耐久性について次のような問題が生じる。
【０００９】
駆動軸に巻き付けたコイルばねのフック部を介してトルク伝達を行うときは、図５（ｂ−２）にも示すとおり、コイルばねの外周を取り囲む従動側（出力側）部材にスリットＳ２を設け、コイルばねの径方向外方に延びるフック部Ｆ２をスリットＳ２に挿入する。駆動軸のトルクは、駆動軸と一体的に回転するフック部Ｆ２の側面がスリットＳ２の壁面を押すことにより従動側部材に伝達されるが、このとき、フック部Ｆ２には伝達トルクによる反力が働く。この反力は、図５（ｂ−２）に示すように、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ので、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曲げ応力が生じる。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、特に、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る。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】
特許文献２には、コイルばねの線材の一端を接線方向に延長し、さらに、これを軸方向に折り返したフック部を、従動部材の軸方向の長穴に挿入して、フック部に曲げ応力が作用しないようにしたスプリングクラッチが開示されている（ちなみに、特許文献２には、径方向に延びるフック部は大トルクの伝達に不向きである旨の記載がある）。しかし、こうしたフック部を有するコイルばねは、形状が複雑であって全体の径方向寸法が増大するとともに、コイルばねの線材は軸に対して斜交しているため、駆動軸との相対回転によりフック部が軸方向に移動して、フック部に不測の荷重が作用することがある。
本発明は、径方向外方に延びる、いわば通常の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が可能で耐久性の優れたスプリングクラッチを構成し、上述の問題を解決す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、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、フック部の根元の曲り部からトルクを伝達し、フック部の直線部が出力部材のスリット壁面に当接しないようにして、曲げ応力に起因する耐久性の低下を防ぐものである。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曲げ部と前記曲げ部に連なる直線部とを有する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ており、さらに、
前記フック部が位置する前記スリットの断面においては、その開口部に傾斜する面取り部が形成され、かつ、前記フック部の前記直線部と前記スリットの壁面とが相対的に傾斜するように設定され、
前記回転体の回転を前記出力部材に伝達するときは、前記フック部における前記曲げ部と前記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」
ことを特徴とするスプリングクラッチとなっている。
【００１２】
ここで、相対的に傾斜しているフック部の直線部とスリットの壁面とのなす角度については、１°以上１５°以下の範囲であるのが好ましい。
【００１３】
回転体と出力軸については、「回転体の内部には断面円形の中空部が設けられ、かつ、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る」ように構成するのが好ましい。また、「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。
【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、フック部が位置する部位におけるスリットの断面は、その開口部に傾斜する面取り部が形成され、かつ、フック部の根元（曲げ部）から延びる直線部とスリットの壁面とが、相対的に傾斜するように設定されている（後述の図３参照）。これにより、フック部をスリットに挿入するとフック部の先端部分がスリットの壁面から遠ざかることとなり、両者の接触が回避される。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伝達が行われ、フック部の先方側の直線部には反力が作用しない。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るので、曲げ応力が加わる場合に比較して耐久性は向上し、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。
【００１７】
スリットの断面における両側の壁面は、通常、断面の中心線と平行になるよう形成されており、フック部の直線部とスリットの壁面とを相対的に傾斜させるには、フック部の直線部を断面の中心線に対し傾斜して設置するのが好ましい。ただし、逆にフック部の直線部を中心線に平行とし、壁面を中心線に対し傾斜させることも可能である。
相対的に傾斜するフック部の直線部とスリットの壁面とのなす角は、１°以上１５°以下の範囲であるのが好ましい。１°以上傾斜させれば、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実質的に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。
【００１８】
本発明の一実施態様として、「回転体の内部には断面円形の中空部が設けられ、かつ、出力部材には、コイルばねを取り囲みスリットの形成された外側円筒部と、軸方向に延び、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、回転体は、案内部の外周に密着しながら摺動可能に設置される」ように構成した場合には、回転体が出力部材の案内部に密着して嵌め込まれるため、回転体と出力部材とが共に回転するスプリングクラッチの回転伝達時において、回転振動等が起こったとしても、両者の回転軸にずれの生じることがない。したがって、出力部材のスリットの壁面に当接するコイルばねのフック部の個所は、所定の位置（曲げ部と直線部の接続部分）に保持され、フック部の先端部分がスリットの壁面に当接し、不測の曲げモーメントが作用する事態を回避できる。
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。
【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２例を示す図である。
【図６】従来のスプリングクラッチの別例を示す図である。
【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、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が設けられており、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。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コイルばね２のフック部２１、及び出力部材３のスリット３１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、これに組み合わされる出力部材３とを取り出して示し、図４の上部には、出力部材３のスリット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】
前述したように、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２１もわずかに変形する。本発明においては、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、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）の開口部には、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。本発明においてその傾斜は、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°以上で１５°以下となるように設定され、図４のものでは約６°である。
【００３３】
この実施例のスプリングクラッチでは、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の壁面から離れているので、フック部２１の根元には大きな曲げモーメントが作用せず、そこに生じる応力は主にせん断応力となって曲げ応力の生じることはない。直線部Ｌはスリット３１の壁面に対し相対的に傾斜しているため、回転伝達中に振動などが生じても、両者の接触により直線部Ｌに反力が働く事態を回避できる。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
本発明の図１の実施例では、回転体１には中空部１１が設けられ、ここに出力部材３の案内部３３が嵌め込まれて、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。そのため、スプリングクラッチの回転伝達時においては、出力部材３のスリット３１とコイルばね２のフック部２１との相対的位置を所定の位置に保持することが可能であり、出力部材３が停止する回転遮断時においては、回転体１の回転軸が出力部材３の中心軸からずれるのを防ぐことがきる。
【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、フック部の根元の曲り部から出力部材にトルクを伝達し、フック部の直線部には反力が作用しないようにして、曲げ応力に起因するフック部の耐久性低下を防ぐものである。
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、回転伝達を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】
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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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