单向离合器
阅读：338发布：2020-05-11
专利汇可以提供单向离合器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种单向 离合器 ，能提高 单向离合器 的外轮或板簧的寿命，实现轴的长寿命化，还防止轴与转动体的 啮合 不良。板簧的环部位在出自于 烧结 构件的外轮的凹部，板簧的按压部位于楔状空间且按压外轮的楔状空间的转动体。外轮的凹部内所设的高座是：以护罩构件不会与板簧的环部 接触 的方式而 支撑 护罩构件，确保板簧的环部为自由弯曲的间隙，且加大板簧的 弹簧 有效长度。轴从楔状空间的宽幅部朝向狭窄部旋转时，与外轮一体地旋转，而从楔状空间的狭窄部朝向宽幅部旋转时，轴为空转。，下面是单向离合器专利的具体信息内容。
1.一种单向离合器，其特征在于包括：
出自于烧结构件的外轮，在圆筒状的内径面形成有楔状空间，且在所述楔状空间为开放的端面侧形成有凹部；
转动体，配置在所述外轮的楔状空间内，所述转动体与贯穿所述外轮的内径的轴接触；
板簧，具有按压部，所述按压部从形成为环状的环部突出并按压所述转动体，且所述板簧是：以所述环部位于所述外轮的凹部、且所述按压部位于所述楔状空间的方式而配置；
护罩构件，覆盖所述板簧而配置在所述外轮的凹部，所述护罩构件是：以使得所述转动体不会从所述楔状空间露出的方式、而密封所述楔状空间；以及
高座，具有用于对所述护罩构件进行点焊的突出部，所述高座设置在所述外轮的所述凹部，用于：以所述护罩构件不会与所述板簧的环部接触的方式而支撑所述护罩构件，确保所述板簧的环部为自由弯曲的间隙，且加大所述板簧的弹簧有效长度；
当所述轴从所述楔状空间的宽幅部朝向狭窄部旋转时，通过所述按压部将所述转动体按压向所述狭窄部、以使所述轴与所述外轮一体地旋转；
当从所述楔状空间的狭窄部朝向宽幅部旋转时，解除所述转动体向所述狭窄部的按压、以使所述轴空转。
2.根据权利要求1所述的单向离合器，其特征在于，
所述外轮是在碳浓度0.65％～0.85％的渗碳环境下对烧结构件进行热处理而形成。
3.根据权利要求1所述的单向离合器，其特征在于，
所述转动体的硬度设为：能够使用非热处理轴的硬度，所述转动体的硬度为Hv450～Hv550。
4.根据权利要求1所述的单向离合器，其特征在于，
使厌氧性粘结剂含浸在所述外轮的烧结构件的多孔内。
5.根据权利要求1所述的单向离合器，其特征在于，
所述外轮是在碳浓度0.65％～0.85％的渗碳环境下对烧结构件进行热处理而形成，所述转动体的硬度设为：能够使用非热处理轴的硬度，所述转动体的硬度为Hv450～Hv550。
6.根据权利要求1所述的单向离合器，其特征在于，
所述外轮是在碳浓度0.65％～0.85％的渗碳环境下对烧结构件进行热处理而形成，使厌氧性粘结剂含浸在所述外轮的烧结构件的多孔内。
7.根据权利要求1所述的单向离合器，其特征在于，
所述外轮是在碳浓度0.65％～0.85％的渗碳环境下对烧结构件进行热处理而形成，所述转动体的硬度设为：能够使用非热处理轴的硬度，所述转动体的硬度为Hv450～Hv550，
使厌氧性粘结剂含浸在所述外轮的烧结构件的多孔内。
单向离合器
技术领域
背景技术
[0002] 单向离合器是将轴(shaft)的仅一方的方向的旋转力传递至外轮的离合器(例如，参照专利文献1)。当轴朝能传递旋转力的方向旋转时，转动体受板簧按压而成为啮合状态，从而将轴的旋转力传递至外轮，所述转动体设置在外轮上形成的楔状空间与轴之间。另一方面，当轴朝反方向旋转时，转动体移动到楔状空间的宽幅部，由此，转动体的啮合状态被解除而轴的旋转成为空转，从而成为不向外轮传递旋转力的状态。此类单向离合器在打印机(printer)或复印机等所谓的办公自动化(Office Automation，OA)设备的内部被用于送纸机构。
[0003] 图7(a)、图7(b)、图7(c)是表示以往的单向离合器10的一例的结构图，图7(a)为正视图，图7(b)为局部切剖背视图，图7(c)为图7(a)的X-X线上的剖视图。单向离合器10的外轮11形成为圆筒状，且具有用于使轴贯穿的贯穿孔12。在外轮11的内径面、沿着圆周方向形成有多个楔状空间13，在楔状空间13内收纳有转动体14，而且，在外轮11的一方的端部形成有缘部11a与凹部11b，在凹部11b内收纳有按压转动体14的板簧15。
[0004] 并且，护罩(shield)构件16在外轮11的一方的端部将楔状空间13进行密封，以使得收纳在楔状空间13内的转动体14不会从楔状空间13露出。护罩构件16是对与突出部(proiection)17之间进行点焊而固定于外轮11，所述突出部17设在外轮11的凹部11b中的未配置板簧15的部位。
[0005] 轴被插入贯穿孔12。由此，轴的外表面与转动体14的外表面接触。此时，若轴朝图7(b)的箭头A的方向旋转，则转动体14受板簧15按压而向箭头A的方向移动，从楔状空间13的宽幅部朝向狭窄部移动，因此转动体14成为在楔状空间13中与轴及外轮11啮合的状态，轴的旋转力被传递至外轮11。
[0006] 另一方面，当轴朝箭头A的反方向即箭头B的方向旋转时，转动体14按压板簧15而移动到楔状空间13的宽幅部。由此，转动体14的啮合状态被解除而轴的旋转成为空转，从而成为不向外轮11传递旋转力的状态。
[0007] 这样，单向离合器是将轴的仅一方的方向的旋转力传递至外轮11的离合器，能够进行转矩(rotary torque)传递的开启关闭(ON/OFF)，因此被用于例如从复印机的纸仓(paper stock)连续送出裁纸(cut paper)。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1：日本专利特开2000-356230号公报
[0011] 但是，上述以往的单向离合器随着复印机的高速化，单向离合器的期待啮合总次数增加。伴随于此，使得作为单向离合器构成零件的板簧的振幅次数增加。由此，必须提高板簧的寿命。
[0012] 而且，外轮是由烧结构件形成，由烧结构件形成的外轮的硬度必须为Hv600以上。因此，为了获得硬度Hv600，而在碳浓度1.0％～1.2％的渗碳环境下实施热处理。随着复印机变得高速，负载扭矩增加，啮合次数也增加，因此必须维持外轮的硬度并提高韧性。
[0013] 另一方面，考虑耐磨耗性而对转动体进行热处理，使其硬度为Hv600以上。因此，较为理想的是，适合于转动体的轴的硬度也为Hv600以上，但为了提高轴的硬度，必须进行热处理。对轴进行热处理不仅会使伴随该热处理的费用增加，而且会造成轴的变形、面粗糙等的品质劣化。因此，要求能够使用非热处理的轴，该非热处理的轴可实现轴的长寿命化。
[0014] 而且，由于外轮使用烧结构件，因此若长期使用，被封入外轮的楔状空间内的润滑油(grease)的基础油成分会被烧结构件的多孔(porous)吸收，润滑油的粘性存在变高的倾向。其结果是，在长期使用时，润滑油粘性变高，轴与转动体啮合时，转动体的响应性变差，有时会发生啮合不良。
发明内容
[0015] 本发明的目的在于：提供一种单向离合器，能提高外轮或板簧的寿命，进而能够实现轴的长寿命化，而且还能防止轴与转动体的啮合不良。
[0016] 技术方案1的发明所涉及的单向离合器，包括：出自于烧结构件的外轮，在圆筒状的内径面形成有楔状空间，且在所述楔状空间为开放的端面侧形成有凹部；转动体，配置在所述外轮的楔状空间内，所述转动体与贯穿所述外轮的内径的轴接触；板簧，具有按压部，所述按压部从形成为环状的环部突出并按压所述转动体，且所述板簧是：以所述环部位于所述外轮的凹部、且所述按压部位于所述楔状空间的方式而配置；护罩构件，覆盖所述板簧而配置在所述外轮的凹部，所述护罩构件是：以使得所述转动体不会从所述楔状空间露出的方式、而密封所述楔状空间；以及高座，设置在所述外轮的所述凹部，用于：以所述护罩构件不会与所述板簧的环部接触的方式而支撑所述护罩构件，确保所述板簧的环部为自由弯曲的间隙，且加大所述板簧的弹簧有效长度；当所述轴从所述楔状空间的宽幅部朝向狭窄部旋转时，通过所述按压部将所述转动体按压向所述狭窄部、以使所述轴与所述外轮一体地旋转；当从所述楔状空间的狭窄部朝向宽幅部旋转时，解除所述转动体向所述狭窄部的按压、以使所述轴空转。
[0017] 技术方案2的发明所涉及的单向离合器是根据技术方案1的发明，其中，所述外轮是在碳浓度0.65％～0.85％的渗碳环境下对烧结构件进行热处理而形成。
[0018] 技术方案3的发明所涉及的单向离合器是根据技术方案1的发明，其中，所述转动体的硬度设为：能够使用非热处理轴的硬度。
[0020] 技术方案5的发明所涉及的单向离合器是根据技术方案1的发明，其中，所述外轮是在碳浓度0.65％～0.85％的渗碳环境下对烧结构件进行热处理而形成，所述转动体的硬度设为：能够使用非热处理轴的硬度。
[0021] 技术方案6的发明所涉及的单向离合器是根据技术方案1的发明，其中，所述外轮是在碳浓度0.65％～0.85％的渗碳环境下对烧结构件进行热处理而形成，使厌氧性粘结剂含浸在所述外轮的烧结构件的多孔内。
[0022] 技术方案7的发明所涉及的单向离合器是根据技术方案1的发明，其中，所述外轮是在碳浓度0.65％～0.85％的渗碳环境下对烧结构件进行热处理而形成，所述转动体的硬度设为：能够使用非热处理轴的硬度，使厌氧性粘结剂含浸在所述外轮的烧结构件的多孔内。
[0023] 发明的效果
[0024] 根据本发明，通过外轮的凹部内所设的高座，以不与板簧的环部接触的方式来支撑护罩构件，确保板簧的环部为自由弯曲的间隙，加大板簧的弹簧有效长度，因此板簧的弯曲应力得以缓和。因此，能提高弹簧寿命，并能减小空转扭矩。
[0025] 而且，由于在碳浓度0.65％～0.85％的渗碳环境下对烧结构件的外轮进行热处理，因此能够在满足外轮的硬度的状态下提高韧性。进而，转动体的硬度设为：能够使用非热处理轴的硬度，因此能使用非热处理轴，从而可延长轴的寿命。
[0026] 而且，由于使厌氧性粘结剂含浸在外轮的烧结构件的多孔内，因此能够防止被封入外轮的楔状空间内的润滑油的基础油成分被烧结构件的多孔吸收，可抑制润滑油的粘度变化。而且，通过含浸厌氧性粘结剂，能够在外轮的金属表面形成树脂皮膜而获得防锈效果。附图说明
[0027] 图1(a)、图1(b)是表示本发明的实施方式的单向离合器的一例的结构图。
[0028] 图2(a)、图2(b)、图2(c)、图2(d)是本发明的实施方式的单向离合器的组装说明图。
[0029] 图3(a)、图3(b)是本发明的实施方式的单向离合器的转动体与板簧的卡合关系的说明图。
[0030] 图4是显示表2所示的啮合次数与碳环境浓度的关系的图表。
[0031] 图5(a)、图5(b)是本发明的实施方式的单向离合器的转动体与轴的接触面上的弹性变形的说明图。
[0032] 图6(a)、图6(b)是本发明的实施方式的单向离合器的由烧结构件形成的外轮表面的多孔的说明图。
[0033] 图7(a)、图7(b)、图7(c)是表示以往的单向离合器10的一例的结构图。
[0034] 附图标记：
[0035] 10：单向离合器
[0036] 11：外轮
[0037] 11a：缘部
[0038] 11b：凹部
[0039] 12：贯穿孔
[0040] 13：楔状空间
[0041] 14：转动体
[0042] 15：板簧
[0043] 15a：环部
[0044] 15b：按压部
[0045] 16：护罩构件
[0046] 17：突出部
[0047] 18：高座
[0048] 19：轴
[0049] 20：多孔
[0050] 21：润滑油
[0051] 22：厌氧性粘结剂
[0052] d：间隙
[0053] F1、F2：最大应力
[0054] L1：按压部的长度
[0055] L2：直至高座的突出部为止的环部的长度
具体实施方式
[0056] 以下，说明本发明的实施方式。图1(a)、图1(b)是表示本发明的实施方式的单向离合器10的一例的结构图，图1(a)为正视图，图1(b)为图1(a)的Y-Y线上的剖视图。
[0057] 本发明的实施方式相对于图7(a)、图7(b)、图7(c)所示的以往的例子，在外轮11的凹部11b内设置：具有突出部17的高座18。对于与图7(a)、图7(b)、图7(c)相同的元件，标注相同符号并省略重复的说明。
[0058] 如图1(a)所示，单向离合器10的外轮11由烧结构件形成为圆筒状，且具有用于使轴贯穿的贯穿孔12。并且，如图1(b)所示，在外轮11的内径面、沿着圆周方向形成有多个楔状空间13，在楔状空间13内收纳有转动体14。转动体14与贯穿外轮11的内径的轴接触，使轴与外轮11的旋转成为一体，或者使轴的旋转为空转。
[0059] 而且，在外轮11的楔状空间13为开放的端面侧(背面侧)，形成有：缘部11a与凹部11b，在凹部11b内配置有用于按压转动体14的板簧15。
[0060] 在外轮11的凹部11b内设置：具有突出部17的高座18。高座18的突出部17是以护罩构件16不会与板簧15接触的方式而支撑护罩构件16。
[0061] 图2(a)、图2(b)、图2(c)、图2(d)是本发明的实施方式的单向离合器10的组装说明图，图2(a)是在外轮11的楔状空间13内收纳有转动体14的阶段的背视图，图2(b)是配置在外轮11的凹部11b内的板簧15的平面图，图2(c)是对外轮11的一方的端部进行密封的护罩构件16的平面图，图2(d)是单向离合器10的背视图。
[0062] 如图2(a)所示，高座18设在外轮11的凹部11b的一部分，且具有用于对护罩构件16进行点焊的突出部17。图2(a)中显示出：设有6个楔状空间13及6个高座18的情况。
[0063] 并且，板簧15如图2(b)所示，从形成为环状的环部15a突出地设有按压部15b。图2(b)中显示出：对应于6个楔状空间13而设置6个按压部15b的情况。板簧15的环部
15a离开设有高座18的位置、而配置在外轮11的凹部11b内，而且，按压部15b以位于楔状空间13的方式而配置。由此，该按压部15b配置在能够按压转动体14的位置。
15a离开设有高座18的位置、而配置在外轮11的凹部11b内，而且，按压部15b以位于楔状空间13的方式而配置。由此，该按压部15b配置在能够按压转动体14的位置。
[0064] 护罩构件16如图2(c)所示般形成为圆环状。并且，所述护罩构件16被点焊至高座18的突出部17而固定于外轮11，所述高座18设在外轮11的凹部11b中的未配置板簧15的部位。由此，护罩构件16如图2(d)所示，对楔状空间13进行密封，以使得收纳在楔状空间13内的转动体14不会从楔状空间13露出。
[0065] 图3(a)、图3(b)是本发明的实施方式的单向离合器10的转动体14与板簧15的卡合关系的说明图，图3(a)是转动体14及板簧15部分的局部切剖背视图，是从图3(a)的箭头Z方向观察到的局部切剖内周面图。另外，图3(a)中省略了护罩构件16的图示。
[0066] 如图3(a)所示，在外轮11的凹部11b内设置：具有突出部17的高座18。板簧15的环部15a离开设有高座18的位置、而配置在外轮11的凹部11b内，板簧15的按压部15b配置在能够按压楔状空间13的转动体14的位置。
[0067] 如图3(b)所示，高座18的突出部17是：以护罩构件16不会与板簧15接触的方式而支撑护罩构件16。由此，确保板簧15的环部15a为自由弯曲的间隙d，且加大板簧15的弹簧有效长度L。而且，板簧15的按压部15b的前端部被弯折，该弯折的前端部与转动体14接触而按压转动体14。
[0068] 这样，在外轮11的楔状空间13为开放的端面的凹部11b内，设置具有突出部17的高座18，在护罩构件16与外轮11的端面的凹部11b之间，确保板簧15的环部15a为自由弯曲的间隙d。
[0069] 在未确保板簧15的环部15a为自由弯曲的间隙d的情况下，弹簧的有效长度为：板簧15的按压部15b的长度(臂长)L1。与此相对，如本发明的实施方式般，在确保板簧
15的环部15a为自由弯曲的间隙d的情况下，弹簧的有效长度为：板簧15的按压部15b的长度(臂长)L1、与直至高座18的突出部17为止的环部15a的长度的和(L1+L2)。
15的环部15a为自由弯曲的间隙d的情况下，弹簧的有效长度为：板簧15的按压部15b的长度(臂长)L1、与直至高座18的突出部17为止的环部15a的长度的和(L1+L2)。
[0070] 弯曲应力与弹簧的有效长度的1/2次方成正比。因而，由于弹簧的有效长度由L1长至(L1+L2)，因而弯曲应力得到缓和。由此，能够提高弹簧寿命，并可减小空转扭矩。
[0071] 接下来，对维持外轮11的硬度并提高韧性的方法进行说明。如前所述，本发明的实施方式中，外轮11由烧结构件形成。表1表示单向离合器的外轮11以及测试条件的规格的一例。
[0072] [表1]
[0074] 通常，外轮11的硬度设为Hv600以上，以达成外轮11的期待寿命(啮合次数100万次)。在现状下，为了获得硬度Hv600，是将由烧结构件形成的外轮11在碳浓度1.0％～1.2％的渗碳环境下实施热处理。
[0075] 与此相对，本发明的实施方式中，外轮11是在碳浓度0.65％～0.85％的渗碳环境下对烧结构件进行热处理而形成。表2是表示：针对表1所显示的规格的单向离合器，在碳浓度0.5％～1％的渗碳环境下对外轮11进行热处理时的耐久性(啮合)测试的结果。而且，图4是显示表2所示的啮合次数与碳环境浓度的关系的图表(graph)。
[0076] [表2]
[0077]碳浓度％ 耐久性(啮合)
0.5 30万次
0.6 80万次
0.7 250万次
0.8 280万次
0.9 150万次
1 130万次
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[0078] 由表2及图4可知的是，当碳环境浓度为0.6％以下时，硬度不足而会因磨耗而无法达到期待寿命(若设为安全率2，则为200万次)，当碳环境浓度为0.9％以上时，虽硬度满足，但韧性不足而会发生破裂不良。要获得将安全率考虑在内的期待寿命(200万次)，必须将碳环境浓度设为0.7～0.8％(将公差考虑在内，碳浓度为0.65％～0.85％)。因此，本发明的实施方式中，将渗碳环境的碳浓度设为碳浓度0.65％～0.85％，由此在满足硬度的状态下提高韧性。由此，外轮11的寿命达到2倍以上。因而，即使复印机成为高速而负载扭矩增加且啮合次数增加，也能确保外轮11的寿命。
[0079] 接下来，对用于实现插入外轮11中的轴的长寿命化的方法进行说明。轴被插入外轮11的贯穿孔12内，在轴的外表面与转动体14的外表面的啮合状态下，将轴的旋转力传递至外轮11。由此，在现状下，考虑到耐磨耗性而对转动体14进行热处理，使其硬度为Hv600以上。并且，为了适合于该转动体14的硬度，轴的硬度也经热处理而成为Hv600以上。由此，实现轴的长寿命化。
[0080] 与此相对，本发明的实施方式中，转动体14的硬度使用的是：可使用非热处理的轴19的硬度(Hv450～Hv550)。
[0081] 图5(a)、图5(b)是本发明的实施方式的单向离合器的转动体14与轴19的接触面的弹性变形的说明图，图5(a)是硬度Hv600的转动体14与硬度Hv600的轴19的接触面的弹性变形的说明图，图5(b)是硬度Hv450的转动体14与硬度Hv370的轴19的接触面的弹性变形的说明图。
[0082] 如图5(a)所示，转动体14及轴19的硬度坚固，为Hv600，因此转动体14与轴19之间的弹性变形的接触面积狭小，最大应力F1变大。
[0083] 另一方面，当降低转动体14的硬度时，能够使用非热处理的轴19。如图5(b)所示，当将转动体14的硬度设为Hv450时，能使用硬度为Hv370的非热处理的轴19。此时，转动体14与轴19之间的弹性变形的接触面积变大，最大应力F2变小。由此，能够将直至非热处理轴(不锈钢硬度为Hv370左右)的剥落(flaking)为止的寿命延长到2倍以上。
[0084] 进而，当使用非热处理的转动体14(硬度为Hv370左右)时，适合于此的轴19可使用硬度为Hv210左右的软钢，能够将其寿命延长到2倍以上。
[0085] 通过如此般降低转动体14的硬度，能够使用非热处理的轴19。因而，不需要用于提高轴19的硬度的热处理，不仅不需要伴随该热处理的费用，还能防止轴19的变形或面粗糙等的品质劣化，可实现轴19的长寿命化。
[0086] 接下来，对封入外轮11的楔状空间13内的润滑油的粘性变化的抑制方法及外轮11的防锈方法进行说明。图6(a)、图6(b)是本发明的实施方式的单向离合器的、由烧结构件形成的外轮11表面的多孔的说明图，图6(a)是在未含浸树脂的状态下、涂布润滑油时的外轮表面的局部切剖剖视图，图6(b)是在含浸有树脂的状态下、涂布润滑油时的外轮表面的局部切剖剖视图。
[0087] 如图6(a)所示，外轮11使用烧结构件，因此具有多孔20。另一方面，为了使轴19与转动体14的啮合变得顺滑，在外轮11的楔状空间13内封入润滑油21。封入的润滑油21的基础油成分被烧结构件的多孔20吸收，润滑油21的增稠剂的浓度相对变高，因此若长期使用，则润滑油21的粘性存在变高的倾向。其结果是，在轴19与转动体14的啮合时，转动体14的响应性变差，有时会发生啮合不良。
[0088] 因此，本发明的实施方式中，如图6(b)所示，在外轮11的烧结构件的表面涂布厌氧性粘结剂(anaerobic adhesive)22，使厌氧性粘结剂22含浸在多孔20中。这样，对使厌氧性粘结剂22含浸在烧结构件中的多孔20进行封孔，从而使得润滑油21的基础油成分不会被多孔20吸收。由于润滑油21的基础油成分不会被多孔20吸收，因此能够抑制润滑油21的粘度变化。而且，通过使厌氧性粘结剂22含浸在外轮11中，从而在外轮11的金属表面形成数μm的树脂皮膜，因此也能获得防锈效果。
[0089] 对本发明的实施方式进行了说明，但该实施方式仅为例示，并不意图限定发明的范围。该实施方式可以其他各种形态来实施，在不脱离发明的主旨的范围内可进行各种省略、替换、变更。该实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨内，并且包含在权利要求书中记载的发明及其均等的范围内。
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