JP2019032017A - 一方向回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
部品全体がプラスチック成形品であるので比較的安価であり、且つ部品数が少ないので組み立てが容易である一方向回転装置を提供する。
【解決手段】
内輪２の周面に設けた隣接の切り込み１２，１４により、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片１６を少なくとも１対形成し、該突出片は平面において基部１８から独立して伸びることで直径方向へ弾性変形可能であり、無負荷の状態において、各突出片の頭部周面２０は内輪２の周面半径よりも軸中心からの距離が長く、一方、外輪３の内周面には、各突出片の頭部周面２０と嵌合可能な浅い湾曲凹み２２を多数隣接して設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、部品全体がプラスチック成形品であるので比較的安価であり、且つ部品数が少ないので組み立てが容易である一方向回転装置に関する。

間欠伝動装置は、連続的な回転運動を断続的な運動に変換して利用する機構を組み込んでおり、電動機や各種のエンジンなどの原動機において繁雑に利用されている。この間欠伝動装置には非常に多くの種類があり、爪車やゼネバ歯車のほかに固定摩擦を利用したりまたは鋼球を利用した装置が存在し、後者の装置として、例えば、特開平１−１８２６３４号や実開平４−６３８２９号などが存在する。この装置は、一般にフリーホイールと称し、自転車、自動車、回転窓などに搭載されている。

本出願人は、後者の間欠伝動装置を利用する装置として、既に特開平９−１５６６５７号を提案している。図６に示すように、この片方向制動装置は、ピニオン１の孔内部にカラー２を嵌入し、該カラーに軸体３を固着し、湾曲状の保持金具を介して制動部材を軸体３の周面に締め付けて軸回転を抑制する。開閉蓋や窓などの回動体を上方へ旋回する際には、ラック部材を介してピニオン１を時計方向へ回転する。ピニオン１の内部では、カラー２の各凹溝４内において鋼球５がバネ７の弾力に逆らって溝内壁面から離れることにより、ピニオン１は軸体の回りで空転するため、回動体の上方開放は容易であって適宜開いた位置で静止できる。また、この回動体を下方へ旋回する際には、ラック部材を介してピニオン１を図６の反時計方向へ回転する。この場合、凹溝４内の鋼球５がバネ７の弾力によって溝内壁面に食い込み、回動体を軸体３とともに制動回転するため、該回動体を閉める際に急激な下方旋回を制動して静かに閉鎖できる。

特開平１−１８２６３４号公報 実開平４−６３８２９号明細書 特開平９−１５６６５７号公報

特開平９−１５６６５７号で用いるピニオン１の内部には、それぞれ３個の鋼球５およびバネ７を組み込んでいるために部品数が多く、それぞれ小型の精密部品であるうえにカラー２に正確に３個の凹溝４を切削することが必要であり、全体として小型化するほど製造コストが高くなる。しかも、多くの小型部品を正確に組み込んで一体化させるので組み立てコストも非常に高くなり、組み立て作業も複雑になって作業時間が掛かる。

近年、小型の間欠伝動装置の分野でも中国系企業の進出が盛んであり、低価格の製品が増加するに伴い、部品メーカに対する完成品メーカの要求が多くなり、特にコストダウンの要請は強く且つ頻繁である。しかしながら、特開平９−１５６６５７号に示すピニオン１では、内輪に相当するカラー２に３個の凹溝４を正確に切削することを要するうえに、ピニオン１本当たり３個の精密小鋼球５と小バネ７を用いるため、コストダウンには自ずから限界が生じ、完成品メーカの所定の要求に対応することが困難であった。

本発明は、片方向制動装置に対する前記の要請に対応するために提案されたものであり、全体をプラスチック成形品だけで構成するので比較的安価である一方向回転装置を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、従来の製品と比べて部品数が少ないので組み立て作業が容易である一方向回転装置を提供することである。

本発明に係る一方向回転装置は、ともにプラスチック製である円形平面の内輪および外輪を有する装置である。本発明の一方向回転装置は、内輪の周面に設けた隣接の切り込みにより、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片を少なくとも１対形成し、該突出片は平面において基部から独立して伸びることで直径方向へ弾性変形可能であり、無負荷の状態において、各突出片の頭部周面は内輪の周面半径よりも軸中心からの距離が長く、一方、外輪の内周面には、各突出片の頭部周面と嵌合可能な浅い湾曲凹みを多数隣接して設ける。

本発明に係る一方向制動装置は、ともにプラスチック製である円形平面の内輪および外輪ならびに後方配置のダンパ部を有し、ダンパ部の制動回転軸を内輪の中心孔に嵌入固定するとともに、内輪の周面に設けた隣接の切り込みにより、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる突出片を少なくとも１対形成し、無負荷の状態において、各突出片の頭部周面は内輪の周面半径よりも軸中心からの距離が長く、一方、外輪の内周面には、各突出片の頭部周面と嵌合可能な浅い湾曲凹みを多数隣接して設ける。ダンパ部を一方の方向に回転すると、内輪の突出片は内方へ弾性変形し、各突出片の頭部周面が外輪の湾曲凹み上を通過することでダンパ部および内輪は自由回転し、一方、ダンパ部を他方の方向に回転すると、内輪の突出片の先端が外輪の湾曲凹みのいずれかに嵌まり、該内輪は外輪とともに停止することでダンパ部が制動回転する。

本発明に係る一方向回転装置において、内輪の突出片は、直径方向の外方へ斜めに延びるとともに僅かに内方へ湾曲しており、その頭部周面が外輪の湾曲凹みに嵌まった際に、該突出片の中心線方向への押圧で変形せず、その中心線と直交する方向から押圧すると内方へ湾曲する。内輪の突出片の両側に設けられる隣接の切り込みについて、該突出片の内側に配置する第１切り込みは突出片の外側に配置する第２切り込みよりも湾曲底面が幅広であり、第１切り込みの底面端は第２切り込みの底面端よりも軸中心からの距離が短いと好ましい。また、内輪はポリアセタール樹脂からなり、外輪はガラス繊維入りのナイロン樹脂からなると好ましい。さらに、内輪において、突出片を円周方向に等間隔で３〜６本のいずれかを形成することが可能である。

本発明に係る一方向回転装置は、鋼球とバネを使用せず、全体をプラスチック成形品だけで構成するので比較的安価であり、金属製ならば発錆が問題になるような場所でも設置可能であって設置後の劣化も少ない。本発明の一方向回転装置では、内輪と外輪がプラスチック製であるため比較的小型であると耐久性に問題が生じず、内輪と外輪をプラスチックの押出成形や射出成形法で製造すると製造が容易である。

本発明に係る一方向回転装置は、従来の製品と比べて組み込むべき鋼球およびバネが存在せず、プラスチック製の内輪と外輪だけで部品数が少ないことにより、この装置の組み立て作業は単純且つ容易である。本発明の一方向回転装置は、部品数が少なくて組み立て作業も容易であることにより、製造コストおよび組み立てコストがともに安くなり、短期間の納期にも容易に対応できる。

本発明に係る一方向制動装置を示す斜視図である。 図１の方向制動装置の分解斜視図である。 本発明の一方向回転装置で用いる内輪の拡大側面図である。 本発明の一方向回転装置で用いる外輪の拡大側面図である。 （１）〜（３）は、本発明の一方向回転装置における内輪と外輪の噛み合い状態を個別に示す側面図である。 従来の間欠伝動装置の一例を示す側面図である。

本発明に係る一方向回転装置は、図３と図４に示すように、基本的にプラスチック製の円形平面の内輪２および外輪３からなり、単なる一方向の間欠伝動は内輪２および外輪３だけで達成できる。図１および図２に示す一方向制動装置１は、内輪２および外輪３に加えて円柱形のダンパ部５を有し、該ダンパ部の制動回転軸７を内輪２の中心孔８に嵌入固定することによって片方向の制動回動を可能とする。

一方向回転装置において、内輪２および外輪３は図３や図４のように円形平面である。内輪２は高い弾性変形性能を有するポリアセタール（ＰＯＭ）などのエンジニアリングプラスチックであると好ましく、一方、外輪３はガラス繊維入りナイロンなどの耐磨耗性樹脂であると好ましく、該外輪の内周面に平滑性の良好な樹脂をコーティングしてもよい。内輪２および外輪３は、プラスチックの押出形成や射出成形で成形すればよく、押出成形後に連続裁断すればいっそう効率的に製造できる。一方向制動装置は、内輪２と外輪３がともにプラスチック製であるため、該内輪の直径が約２０ｍｍ以下である比較的小型の装置であると、該内輪の細長い突出片１６に過大なトルクが作用することがなく、塑性変形の問題が生じずに長期間の使用が可能である。

内輪２には、その周面１０に設けた隣接の第１および第２切り込み１２，１４により、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片１６を少なくとも１対形成する。突出片１６は、図３において内輪２の中心に点対称に配置し、または該突出片の数を円周方向に等間隔で３〜６のいずれかに定めることができる。つまり、内輪の変形により、同様の突出片を円周方向で１２０度間隔で３個形成したり、さらに６０度間隔で６個形成する程度まで可能である。

内輪２の突出片１６は、平面において切り込み１２，１４によって隣接壁から離隔し、基部１８から独立して細長く伸びることで直径方向へ弾性変形が可能であり、図３の無負荷の状態において、各突出片の頭部周面２０は、内輪周面１０の半径よりも軸中心からの距離が長く、頭部周面２０が周面半径より外方へ突き出ている（図３の一点鎖線参照）。外方へ突き出る頭部周面２０は、装置組み立て後に、外輪３の内周面に設けた浅い湾曲凹み２２（図４）と嵌合可能である。

内輪２の突出片１６は、平面において直径方向の外方へ斜めに延びるとともに僅かに内方へ湾曲しているため、その頭部周面２０が外輪３の湾曲凹み２２に嵌まった際に、突出片１６への押圧方向によって変形の可能性が異なる。つまり、図５（１）において、外輪３が反時計方向に回転して突出片１６を中心線方向の内方へ押圧しても変形せず、図５（２）と（３）において、外輪３の時計方向の回転で突出片１６を中心線と直交する方向から押圧すると、該突出片は内方へ容易に湾曲することにより、該突出片の多数回の弾性変形が可能である。

突出片両側の切り込み１２，１４について、突出片１６の内側に配置する第１切り込み１２は、該突出片の外側に配置する第２切り込み１４よりも湾曲底面が幅広であることにより、図５（３）に示すように、突出片１６を内方へ湾曲する際に応力の発生が小さくなり、該突出片の多数回の弾性変形を達成する。また、第１切り込み１２の底面端は第２切り込み１４の底面端よりも軸中心からの距離が短いことにより、直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片１６は、その基部１８における独立性が高くなり、内方へ湾曲した突出片１６が元の形状に戻りやすい。

内輪２において、通常は貫通する中心孔８は異形断面であり、同じく異形断面のダンパ部５の回転軸７などを嵌入して固定すると、内輪２は回転軸７とともに回転・停止する。このため、一方向制動装置１において、回転軸７が停止すれば内輪２も停止し、回転軸７が制動回転すれば内輪２も制動回転する。中心孔８の断面形状は、図示のような部分平坦面を有する円形のほかに、四角形、六角形、楕円形などのいずれの非円形でもよい。

一方、外輪３の内周面には、突出片１６の頭部周面２０と嵌合可能な浅い湾曲凹み２２を多数隣接して設け、図４では１２個等間隔に設ける。湾曲凹み２２の凹み深さは、無負荷の状態において突出片１６の頭部周面２０が周面半径より外方へ突き出ている距離にほぼ等しい。湾曲凹み２２の周面は部分円曲面であっても、各凹み２２の左側において突出片１６の頭部周面２０の停止曲面２２ｂの曲率半径がやや小さく、その頂点２２ａから次の頂点２２ａまでの曲面２２ｃの曲率半径はやや大きくなり、突出片１６は回転時に一停止曲面から次の停止曲面までの弾性変形をスムースにする。

外輪３において、その外周面２４には少なくとも１個の軸方向突起２６を設けると好ましく、該突起は図４では点対称に２個形成し、また円周方向に沿って３個以上形成してもよい。一般に、この外輪３は、点対称のキー溝を有する円形孔に挿入して固定するための態様であり、挿入固定すべき孔が六角形や四角形などの異形孔であれば、それに応じて外輪の外周面を異形断面にすればよい。

本発明を単なる一方向の間欠伝動装置として用いる場合には、例えば、内輪２を釣具のリールハンドルの回転軸に取り付け、外輪３をリール本体の円枠体のキー溝付き中心孔に嵌入固定すればよい。図５に示すように、リールハンドルを反時計方向に回転すると、内輪２は図５（１）から（３）のように自由回転し、リードをドラムに巻き付けることができ、このリードに負荷が掛かっても図５（１）のように内輪２は逆回転することはない。リードをドラムから引き出す場合には、クラッチなどを切り替えて内輪２と外輪３との噛み合わせを解放すればよい。

図１および図２に示す一方向制動装置１では、内輪２および外輪３に加えて、ロータリーダンパである円柱形のダンパ部５を備える。ダンパ部５のローターは回転軸７であり、該回転軸はダンパ部５の媒体密封の中空作動室２８を経て後方支持部３０の支持孔（図示しない）まで伸び、この媒体は通常オイルである。回転軸７には、オイル密封の作動室２８の内部において板状のベーン（図示しない）を取り付けるので、該回転軸を回すと、ベーンの回転がオイルによって抵抗を付与されることによって制動回転する。

一方向制動装置１は、好ましくは直径２５ｍｍ以下および長さ５０ｍｍ以下である比較的小型の装置である。ダンパ部５の回転軸７は、外輪３を噛み合わせた内輪２の中心孔８に嵌入され、さらに該回転軸に押え円板３２およびブッシュナット３４を嵌合して内輪２と外輪３との噛み合わせを維持する。内輪２は、押え円板３２によって外部から遮蔽されているので、内部に異物が入り込むことはない。

一方向制動装置１では、例えば、内輪２を含むダンパ部５を窓本体などの側端に水平に取り付け、外輪３を縦窓枠などに穿孔したキー溝付き円形孔に嵌入固定すればよく、逆にダンパ部５と外輪３を縦窓枠側に設置することも当然可能である。ダンパ部５を反時計方向に回転すると、図５（１）から（３）のように、内輪２の突出片１６は内方へ弾性変形し、各突出片の頭部周面が外輪の湾曲凹み２２上を通過することにより、窓本体は開放方向に自由回転する。一方、ダンパ部５を時計方向つまり窓本体を閉鎖方向に回転すると、図５（１）のように内輪２の突出片１６の先端が外輪の湾曲凹み２２のいずれかに嵌まり、該内輪が外輪３とともに停止することにより、回転軸７はダンパ部５によって制動回転し、窓本体を穏やかに閉鎖することができる。

一方向制動装置１は、全体をプラスチック成形品で構成するので製造および組み立てコストが比較的安価であり、金属部品を有すると発錆が問題になるような場所でも設置可能であって設置後の劣化も少ない。一方向制動装置１では、内輪と外輪がプラスチック製であるため比較的小型であると耐久性に問題が生じず、内輪と外輪をプラスチックの押出成形や射出成形法で製造すると製造が容易である。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。図１および図２に示す一方向制動装置１は、内輪２および外輪３に加えて円柱形のダンパ部５を有する。例えば、内輪２は直径１１ｍｍでポリアセタール（ＰＯＭ）製であり、外輪３は外径１６ｍｍでガラス繊維入りナイロン樹脂製である。また、ダンパ部５は、回転軸７を除いて全長が４０ｍｍ、最大直径が１５ｍｍである。

内輪２には、その周面１０に設けた隣接の第１および第２切り込み１２，１４により、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片１６を１対形成する。突出片１６は、図３において内輪２の中心に点対称に配置する。突出片１６は、基部１８から独立して細長く伸びることで直径方向へ弾性変形可能であり、図３の無負荷の状態において、各突出片の頭部周面２０は、内輪周面１０の半径よりも軸中心からの距離が長く、頭部周面２０が周面半径より外方へ突き出ている。内輪２において、通常は貫通する中心孔８は異形断面であり、同じく異形断面のダンパ部５の制動回転軸７を嵌入すると固定され、内輪２は回転軸７とともに回転・停止する。

一方、外輪３の内周面には、突出片１６の頭部周面２０と嵌合可能な浅い湾曲凹み２２を多数隣接して設ける。湾曲凹み２２の凹み深さは、無負荷の状態において突出片１６の頭部周面２０が周面半径より外方へ突き出ている距離にほぼ等しい。外輪３において、その外周面２４には軸方向突起２６を点対称に２個形成する。一般に、この外輪３は、点対称のキー溝を有する円形孔に挿入して固定するための態様である。

図１および図２に示す一方向制動装置１において、ダンパ部５のローターは回転軸７であり、該回転軸はダンパ部５のオイル密封の中空作動室２８を経て後方支持部３０の支持孔（図示しない）まで伸びる。回転軸７には、オイル密封の作動室２８内において板状のベーン（図示しない）を取り付けるので、該回転軸を回すと、ベーンの回転がオイルによって抵抗を付与されることによって制動回転する。ダンパ部５の回転軸７は、外輪３を噛み合わせた内輪２の中心孔８に嵌入され、さらに該回転軸に押え円板３２およびブッシュナット３４を嵌合して内輪２と外輪３との噛み合わせを維持する。

一方向制動装置１では、ダンパ部５つまり内輪２を反時計方向に回転すると、図５（１）から（３）のように、内輪２の突出片１６は内方へ弾性変形し、各突出片の頭部周面が外輪の湾曲凹み２２上を通過することによって自由回転する。一方、ダンパ部５を時計方向に回転すると、図５（１）のように内輪２の突出片１６の先端が外輪の湾曲凹み２２のいずれかに嵌まり、該内輪が外輪３とともに停止することにより、回転軸７はダンパ部５によって制動回転する。

一方向制動装置１は、全体をプラスチック成形品で構成するので製造および組み立てコストが比較的安価であり、内輪と外輪がプラスチック製であるため比較的小型であると耐久性に問題が生じない。一方向制動装置１は、蓋体の閉鎖抑制装置として、回転窓、大型コピー機の開閉蓋、グランドピアノのバックリッド、ライティングデスクのフロント板などに取り付けることができる。

１ 一方向制動装置
２ 内輪
３ 外輪
５ ダンパ部
７ 制動回転軸
８ 内輪中心孔
１２ 第１切り込み
１４ 第２切り込み
１６ 突出片
２０ 突出片の頭部周面
２２ 湾曲凹み

Claims (6)

1. ともにプラスチック製である円形平面の内輪および外輪を有する一方向回転装置であって、内輪の周面に設けた隣接の切り込みにより、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる細長い突出片を少なくとも１対形成し、該突出片は平面において基部から独立して伸びることで直径方向へ弾性変形可能であり、無負荷の状態において、各突出片の頭部周面は内輪の周面半径よりも軸中心からの距離が長く、一方、外輪の内周面には、各突出片の頭部周面と嵌合可能な浅い湾曲凹みを多数隣接して設ける一方向回転装置。
2. ともにプラスチック製である円形平面の内輪および外輪ならびに後方配置のダンパ部を有する一方向制動装置であって、ダンパ部の制動回転軸を内輪の中心孔に嵌入固定するとともに、内輪の周面に設けた隣接の切り込みにより、内部から直径方向の外方へ斜めに延びる突出片を少なくとも１対形成し、無負荷の状態において、各突出片の頭部周面は内輪の周面半径よりも軸中心からの距離が長く、一方、外輪の内周面には、各突出片の頭部周面と嵌合可能な浅い湾曲凹みを多数隣接して設け、ダンパ部を一方の方向に回転すると、内輪の突出片は内方へ弾性変形し、各突出片の頭部周面が外輪の湾曲凹み上を通過することでダンパ部および内輪は自由回転し、一方、ダンパ部を他方の方向に回転すると、内輪の突出片の先端が外輪の湾曲凹みのいずれかに嵌まり、該内輪は外輪とともに停止することでダンパ部が制動回転する一方向制動装置。
3. 内輪の突出片は、直径方向の外方へ斜めに延びるとともに僅かに内方へ湾曲しており、その頭部周面が外輪の湾曲凹みに嵌まった際に、該突出片の中心線方向への押圧で変形せず、その中心線と直交する方向から押圧すると内方へ湾曲する請求項１または２記載の一方向回転装置。
4. 内輪の突出片の両側に設けられる隣接の切り込みについて、該突出片の内側に配置する第１切り込みは突出片の外側に配置する第２切り込みよりも湾曲底面が幅広であり、第１切り込みの底面端は第２切り込みの底面端よりも軸中心からの距離が短い請求項１または２記載の一方向回転装置。
5. 内輪はポリアセタール樹脂からなり、外輪はガラス繊維入りのナイロン樹脂からなる請求項１または２記載の一方向回転装置。
6. 内輪において、突出片を円周方向に等間隔で３〜６本のいずれかを形成する請求項１または２記載の一方向回転装置。

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