JP2002013558A - ワンウェイクラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リテーナに軸受機能を持たせることが可能
なワンウェイクラッチを提供する。 【解決手段】 磁気式のワンウェイクラッチは、回転軸
１１、回転軸１１の外周に所定間隔で配置される外輪
１、両輪間に形成される楔状空間に配置される複数の動
力伝達用のコロ２、そのコロ２を保持する耐摩耗性の高
い材料で形成された円筒形のリテーナ４等の部品で構成
されている。また、コロ２を楔状空間１２に噛み込む方
向に付勢する磁石３が、別体化でリテーナ４の中に設け
られている。リテーナ４に耐摩耗性を持たせることで、
リテーナ４に軸受機能を持たせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にコピー機や事
務機器用プリンタの給紙装置部に挙げられるオフィスオ
ートメーション機器や産業用精密機械の駆動機構を始め
とする、比較的に低トルクを伝達する部位に用いられる
小型のワンウェイクラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のワンウェイクラッチは、回転軸
と、その回転軸の外周に所定間隔で配置される外輪と、
回転体の外周面と外輪の内周面との間における周方向に
適宜間隔で設定される複数の楔状空間と、各楔状空間に
配置されるコロと、各コロを楔状空間に保持するリテー
ナとを備えた構造である。そして、コロが楔状空間に噛
み合う方向に回転軸を回転したときには、回転軸の回転
トルクは外輪に伝達され、楔状空間に対するコロの噛み
込みが解放される方向に回転軸を回転したときには、回
転軸は空転する。また、この種のワンウェイクラッチで
は、回転トルクの伝達時において、コロの楔状空間に対
する噛み込み動作が迅速かつ円滑に行われるようにする
ために、コロを噛み込み方向に付勢する手段が備えられ
ている。その付勢手段としては磁石式とバネ式とが知ら
れており、前者の磁石式ワンウェイクラッチは、例えば
特公平６−５４１３４号公報に開示され、また後者のバ
ネ式ワンウェイクラッチは、例えば特開平１０−２３８
５６０号公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特公平６−５４１３４
号公報に開示された磁石式ワンウェイクラッチは、リテ
ーナを磁性材料が包含された合成樹脂によって形成する
ことによって、リテーナ自体に磁石の機能を持たせた構
成を採用している。この磁石式はバネ式に比べて空転時
の摺動抵抗が少ないといった特徴を有する。ところが、
リテーナ自体に磁石機能を持たせた、いわゆるプラスチ
ックマグネットは耐摩耗性が低く、空転時において、回
転軸に従動する転動体の回転によりリテーナの摺動面に
摩耗が発生しやく、発生した摩耗粉が、転動体と外輪の
内周面との間又は転動体と回転軸の外周面との間に噛み
込んで、クラッチ作動に支障をきたす可能性がある。

【０００４】本発明は、上述した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、リテー
ナの摩耗低減を図る上で有効な磁石式のワンウェイクラ
ッチを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明に係るワンウェイクラッチは、特許請求の範
囲の各請求項に記載の通りの構成を備えた。従って、請
求項１に記載の発明によれば、ワンウェイクラッチにお
いて、転動体を保持するリテーナと、転動体を楔状空間
に噛み込む方向に付勢する磁石とを別体化したことによ
って、リテーナを形成するに際しての材料に関する制約
が無くなる。このため、リテーナを耐摩耗性の高い材料
によって形成することが可能となり、リテーナを耐摩耗
性の高い材料で形成できることは、空転時における転動
体とリテーナとの摺動面に発生する摩耗粉量を低減でき
ることになる。このことは、摩耗粉が、転動体と外輪の
内周面との間又は転動体と回転軸の外周面との間に噛み
込むことに伴うトラブルの発生を回避する上で効果があ
る。また、磁石式の長所、すなわち、バネ式に比べて空
転時の摺動抵抗が少ないといった長所を損なうこともな
い。

【０００６】また、請求項２に記載の発明によれば、リ
テーナにクラッチユニットの軸受機能を持たせることに
よって、外部軸受方式を廃止できるため、部品点数の低
減、クラッチユニットとしての軽量化、コストの低減等
が可能なワンウェイクラッチを提供することができる。

【０００７】請求項３に記載の発明によれば、リテーナ
は、少なくとも転動体との摺動面が、例えば、セラミッ
クス、ステライト等の合金、ナイロン等の合成樹脂など
に挙げられる耐摩耗性を有する材料で形成されたり、前
述の材料等を用いたメッキ、溶射、ＰＶＣやＣＶＤコー
ティングなどの耐摩耗処理を施して形成される。また、
リテーナの全体が、これら耐摩耗性の材料を用いて形成
されることも可能とする。このようにして、リテーナに
おける少なくとも転動体との摺動面が耐摩耗性を有する
ことが、空転時における転動体とリテーナとの摺動面に
発生する摩耗を低減することができる。また、請求項４
の発明によれば、リテーナの軸受面をリテーナの軸線方
向の全長に亘って形成することによって、軸受面積を大
きく設定することが可能となり、摩耗量を低減して耐久
性を向上できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる実施の形態
を図面に基づいて詳述する。本発明に係わる第一の実施
の形態を図１から図３に基づいて説明する。図１は本発
明の実施形態に係るワンウェイクラッチを示す組立分解
斜視図、図２はワンウェイクラッチの縦断面図、図３は
図２のＢ−Ｂ線断面図である。図示のように、本実施の
形態に係るワンウェイクラッチは、回転軸１１、該回転
軸１１の外周に所定間隔で配置される外輪１、両輪間に
配置される複数の動力伝達用のコロ２、そのコロ２を保
持する円筒形のリテーナ４等の部品で構成されている。
なお、回転軸１１が本発明の回転体に対応し、コロ２が
転動体に対応する。このように構成されたワンウェイク
ラッチはまた、外輪１の外周面には、ゴムローラやスプ
ロケット、ギア等が適宜取付けられるようになってい
る。

【０００９】コロ２は鋼製の円柱体であり、図２に示す
ように、リテーナ４に形成される保持溝４ｂ（図１参
照）と、回転軸１１の外周面と、外輪１の内周面とによ
って形成される楔状空間１２内に収納されている。楔状
空間１２は、円で形成された回転軸１１の外周面に対し
て、外輪１の内周面に、周方向の一方向には狭まり他方
向には広がるようなカム面７を設けることで楔形状に形
成されており、周方向に等間隔で複数（本実施の形態で
は６個）設定されている。

【００１０】リテーナ４は、例えば耐摩耗性を有したナ
イロン製であって、その円筒部４ａにコロ２を保持する
複数の保持溝４ｂが形成されている。この保持溝４ｂ
は、図１に示すように、リテーナ４の円筒部４ａに軸方
向の一端が開放され、他端が行き止まり状態で形成され
ており、楔状空間１２内でのコロ２の移動範囲を規制す
るものである。

【００１１】従って、回転軸１１が一方向（図２におけ
るＡ矢印方向）に回転されたときには、コロ２が楔状空
間１２内の狭まる側（噛み込み側）に移動して、回転軸
１１の外周面と外輪１のカム面７との両面に噛み込み、
外輪１が回転軸１１と一体に回転される。一方、回転軸
１１が反対方向に回転されたときは、コロ２が楔状空間
１２内の広がり側（解放側）に移動して、噛み込みが解
放され、回転軸１１が空転する。

【００１２】リテーナ４の円筒部４ａには、コロ２を楔
状空間１２が狭くなる方向に吸引するための円柱形の磁
石３が各コロ２に対応して周方向に配置されており、こ
の磁石３は円筒部４ａに形成された円形の取付孔９に挿
入することによって組み付けられている。保持溝４ｂを
形成する周方向の壁面のうち、楔状空間１２が狭まる側
（噛み込み側）の壁面に吸引面５が形成されている。こ
の吸引面５は、外輪１とリテーナ４とを組付ける時の作
業性を考慮して、コロ２がリテーナ４の外周線からはみ
出さず磁石３に吸着保持されるように、コロ外周面に沿
った凹形状で形成されている。また、磁石溝は、リテー
ナ４に磁石３を組込む作業を容易にするために、吸引面
５の凹形状の底部に設けられている。一方、楔状空間１
２が広がる側（解放側）の壁面には、回転軸１１の空転
時におけるコロ２の移動範囲を規制する略Ｖ字状の規制
面６が形成されている。規制面６の形状が略Ｖ字状にな
っているのは、コロ２との接触面積を少なくするためで
ある。

【００１３】そして、リテーナ４の内周面は、回転軸１
１の外周面に対して摺動可能に嵌合する軸受面１０を形
成している。すなわち、リテーナ４は、回転軸１１の軸
受面１０に対して摺動可能に嵌合することによって、ク
ラッチに作用するラジアル荷重を支持される構成とさ
れ、その摺動嵌合面の隙間は、例えば２／１００ｍｍ程
度に設定されている。

【００１４】なお、外輪１は、合金製であり、内周面に
は隣接するカム面７を相互に連絡する形で嵌合部１３が
形成され、内周面全体としては、略多角形（六角形）に
形成されている。また、外輪１の外周面にはハウジング
が嵌合する嵌合溝１４が所定位置に設けられ、さらに外
輪１の軸方向の一端には環状蓋１ａが一体に形成されて
いる。そして、リテーナ４は、その外周面が外輪１の内
周面に対応した形状に形成されており、その保持溝４ｂ
の開放側が外輪１の環状蓋１ａ側となるように該外輪１
内に圧入することで嵌合されている。従って、コロ２及
び磁石３は、リテーナ４と外輪１の環状蓋１ａとによっ
て軸方向に抜け出ることが防止される。なお、環状蓋１
ａの中心に形成される穴径は、回転軸１１の外周面に対
して隙間１５を保有するように設定されている。

【００１５】本実施の形態に係るワンウェイクラッチ
は、上記のように構成したものである。従って、回転軸
１１が図２の矢印Ａの方向へ回転すると、コロ２が回転
軸１１の回転に追従して楔状空間１２の狭い側に移動さ
れて噛み込むことになるが、このとき磁石３でリテーナ
４の吸引面５に引き寄せられているコロ２は、図２二点
鎖線に示す噛み合い位置へ瞬時的に移動される。このた
め、回転軸１１から外輪１へのトルク伝達が素早く行わ
れ、外輪１は回転軸１１と一体となって回転することが
できる。

【００１６】一方、回転軸１１が図２の矢印Ａの逆方向
へ回転したときは、回転軸１１にかかる逆回転トルクに
よって、コロ２が吸引面５の磁力に逆らって外輪１の噛
み込み位置から離れ、楔状空間１２の広い側へ移動す
る。このため、回転軸１１から外輪１へのトルク伝達が
断たれ、回転軸１１は空転する。

【００１７】なお、コロ２が図２に実線で示す解放位置
にある時、隣接する磁石３の磁気による影響は少ない。
これは、該コロ２と吸引面５側の磁石３との間隔が、コ
ロ２と規制面６側の磁石３との間隔よりも小さく設定さ
れていて、該コロ２を磁気付勢する磁石３の磁力作用が
大きくなるからである。このため、解放側から噛み込み
側に回転軸１１が図２矢印Ａの方向へ回転した時は、図
２二点鎖線に示す噛合い位置へ応答性よく移動すること
ができる。

【００１８】さて、本発明の形態では、コロ２を保持す
るリテーナ４と、コロ２を楔状空間１２に噛み込む方向
に付勢する磁石３とを別体化したので、リテーナ４の材
料選定に関する制約が解消される。このため、リテーナ
４をナイロンのような耐摩耗性の高い材料で形成するこ
とが可能となり、このことにより、回転軸１１と外輪１
が空転する時、回転軸１１の回転によるコロ２の接触従
動が引き起こす、リテーナ４の規制面６で発生する摩耗
を抑えることが可能となるワンウェイクラッチを提供す
ることができる。一方、リテーナ４を耐摩耗性にするこ
とで、リテーナ４にクラッチに働くラジアル荷重の受け
る軸受機能を持たせることができる。そして、芯振れが
ないワンウェイクラッチを提供することができる。ま
た、リテーナ４の軸受面１０を軸線方向の全長に亘って
形成することによって、軸受面１０の面積を大きく設け
ることができ、ラジアル荷重を安定して受けることがで
きる。このため、リテーナ４の耐久性を向上させること
ができる。併せて、従来に比べワンウェイクラッチユニ
ットの構成する部品点数が削減され、構造も簡単になっ
てコンパクト化できるため、必然的にコスト低減も可能
となる。

【００１９】外輪１の内周面とリテーナ４の外周面の形
状を単純化した多角形にすることで、外輪１とリテーナ
４を嵌合する際に、位置決めが容易となり、回り止めに
もなる。併せて、カム面７を形成することができるの
で、加工方法も簡素化される。その上、構造的に安定し
た寸法精度を維持することができ、安価な製造コストに
なる。尚、磁石式によるコロ２の付勢は、バネ式に比べ
コロ２の回転時の摺動抵抗が小さくなり、滑らかにクラ
ッチ機能を発揮することができる。

【００２０】次に、回転体としては、回転軸１１に限ら
ず内輪等を用いることが可能であり、その場合には、内
輪は回転軸１１と実質的に嵌合したかたちで用いられ
る。この場合においては、楔状空間１２を形成するにあ
たり、内輪の外周面をカム面とし、外輪の内周面を円で
形成することが考えられ、本発明に係わる第二の実施の
形態は、このことを具現化したものであり、図４に基づ
いて説明する。図４は、ワンウェイクラッチの縦断面図
である。図示のように、本実施の形態に係るワンウェイ
クラッチは、回転軸１１、内輪２１、該内輪２１の外周
に所定間隔で配置される外輪１、両輪間に配置される複
数の動力伝達用のコロ２、そのコロ２を保持する円筒形
のリテーナ２４等の部品で構成される。そして、内輪２
１が回転軸１１に嵌合され、キーで結合されたかたちで
適用される。なお、内輪２１が本発明の回転体に対応
し、コロ２が転動体に対応する。

【００２１】楔状空間１２は、円で形成された外輪１の
内周面と内輪２１の外周面に、周方向の一方向には狭ま
り他方向には広がるようなカム面２１を設けることで楔
形状に形成されており、周方向に等間隔で複数（本実施
の形態では６個）設定されている。

【００２２】従って、回転軸１１の回転に伴う内輪２１
が一方向（図４におけるＢ矢印方向）に回転されたとき
には、コロ２が楔状空間１２内の狭まる側（噛み込み
側）に移動して、外輪１の内周面と内輪２１のカム面２
７との両面に噛み込み、外輪１が内輪２１一体に回転さ
れる。一方、内輪２１が反対方向に回転されたときは、
コロ２が楔状空間１２内の広がり側（解放側）に移動し
て、噛み込みが解放され、内輪２１が空転する。

【００２３】なお、内輪２１は、合金製であり、外周面
には隣接するカム面２７を相互に連絡する形で嵌合部２
３が形成され、外周面全体としては、略多角形（六角
形）に形成されている。内周面は、円で形成されて回転
軸１１と嵌合するようになっており、回転軸１１の駆動
力を内輪２１に伝達するキーを嵌め込むためのキー溝２
６が、内輪２１の内周面の所定箇所に設けられている。

【００２４】そして、リテーナ２４は、その内周面が内
輪２１の外周面に対応した形状に形成されており、その
保持溝４ｂの開放側が外輪１の環状蓋１ａ側となるよう
に該外輪１内に圧入することで嵌合されている。また、
第一の実施の形態と比較して、回転軸１１の回転方向に
対して、リテーナ２４に形成される吸引面５と規制面６
の向きが、逆さになっている。従って、コロ２及び磁石
３は、リテーナ４と外輪１の環状蓋１ａとによって軸方
向に抜け出ることが防止される。なお、環状蓋１ａの中
心に形成される穴径は、回転軸１１の外周面に対して隙
間を保有するように設定されている。

【００２５】なお、同一の構成部分については、上述し
た実施の第一の形態と実質的に同一であるので、同一符
号を付し説明を省略する。

【００２６】第二の実施の形態に係るワンウェイクラッ
チは、上記のように構成したものである。従って、回転
軸１１が図４の矢印Ｂの方向へ回転すると、回転軸１１
の駆動力がキーを介して内輪２１に直に伝達されて、内
輪２１が回転する。このとき、コロ２は、内輪２１の回
転に追従して楔状空間１２の狭い側に移動されて噛み込
むことになるが、このとき磁石３でリテーナ４の吸引面
５に引き寄せられているコロ２は、図４二点鎖線に示す
噛み合い位置へ瞬時的に移動される。このため、内輪２
１から外輪１へのトルク伝達が素早く行われ、外輪１は
内輪２１と一体となって回転することができる。

【００２７】一方、回転軸１１が図４の矢印Ｂの逆方向
へ回転したときは、回転軸１１にかかる逆回転トルクを
内輪２１が受けることで、コロ２が吸引面５の磁力に逆
らって外輪１の噛み込み位置から離れ、楔状空間１２の
広い側へ移動する。このため、内輪２１から外輪１への
トルク伝達が断たれ、回転軸１１と伴に内輪２１とリテ
ーナ２４は、空転する。

【００２８】ところで、内輪２１の外周面とリテーナ４
の内周面の形状を単純化した多角形にすることで、内輪
２１とリテーナ４を嵌合する際に、位置決めが容易とな
り、回り止めにもなる。併せて、カム面２７を形成する
ことができるので、加工方法も簡素化される。その上、
構造的に安定した寸法精度を維持することができ、安価
な製造コストになる。尚、磁石式によるコロ２の付勢
は、バネ式に比べコロ２の回転時の摺動抵抗が小さくな
り、滑らかにクラッチ機能を発揮することができる。

【００２９】本発明は上述した実施の形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更
してもよい。例えば、本発明の実施の形態では、動力伝
達用の転動体として鋼製でできた円柱体のコロ２を用い
たが、転動体の材質を鋼製以外にも種々変更を可能とす
る。また、転動体はコロ２に限らず、例えば球状のボー
ルを複数配列して構成させたりする等の種々変更を可能
とする。また、楔状空間１２内に配置したコロ２を６個
とした場合で説明したが、転動体の数についてはこの限
りではない。

【００３０】次に、リテーナ４、２４の材質は、ナイロ
ン以外にもポリアセタール等の耐摩耗性を備えた合成樹
脂を用いてもよい。また、リテーナ４の軸受面やリテー
ナ４、２４のコロ２と接触を持つ摺動面に対してのみ、
耐摩耗性を備えた合成樹脂を適用してもよい。リテーナ
４、２４の形状については、種々変更を可能とする。ま
た、リテーナ４の軸受面１０は、リテーナ４の軸線方向
の全長に亘って形成することに限らず、軸線方向の面の
一部によって形成することもできる。外周面及び内周面
を含む外輪１の形状は、実施の形態で説明した場合の他
に、種々変更を可能として多角形を用いることができ
る。外輪１の材質は、使用機器、使用箇所、所望のトル
ク等を考慮して、合成樹脂等の材料を用いても差し支え
ない。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のワンウェ
イクラッチによれば、リテーナを耐摩耗性の高い材料で
形成できるので、リテーナの摩耗を低減することが可能
となって、耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施の形態によるワンウェイクラッチの
組立分解斜視図である。

【図２】第一の実施の形態によるワンウェイクラッチの
縦断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】第二の実施の形態によるワンウェイクラッチの
縦断面図である。

【符号の説明】

１…外輪 ２…コロ ３…磁石 ４…リテーナ ５…吸引面 ６…規制面 ７…カム面 １０…軸受面 １１…回転軸 １２…楔状空間 ２１…内輪

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年８月２４日（２００１．８．２
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体と、その回転体の外周に所定間隔
   で配置される外輪と、前記回転体の外周面と前記外輪の
   内周面との間に形成される楔状空間に配置される転動体
   と、前記回転体と前記外輪との間に配置されて前記転動
   体を前記楔状空間に保持するリテーナとを備え、前記転
   動体が前記楔状空間に噛み込むことによって回転トルク
   が伝達されるワンウェイクラッチであって、 前記リテーナに前記転動体を前記楔状空間に噛み込む方
   向に吸引する磁石が、前記リテーナとは別体で設けられ
   ていることを特徴とするワンウェイクラッチ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のワンウェイクラッチで
   あって、前記リテーナの内周面が前記回転体に対して摺
   動可能に嵌合する軸受面とされていることを特徴とする
   ワンウェイクラッチ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のワンウェイクラ
   ッチであって、前記リテーナは、少なくとも前記転動体
   との摺動面が耐摩耗性を有する材料によって形成されて
   いることを特徴とするワンウェイクラッチ。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３に記載のワンウェイ
   クラッチであって、前記リテーナの軸受面が、前記リテ
   ーナの軸線方向の全長に亘って形成されていることを特
   徴とするワンウェイクラッチ。