JP4958320B2

JP4958320B2 - コイルスプリングを用いた回転操作機構

Info

Publication number: JP4958320B2
Application number: JP2010247663A
Authority: JP
Inventors: 謙次高橋
Original assignee: TOK Bearing Co Ltd
Current assignee: TOK Bearing Co Ltd
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2026-02-20
Also published as: JP2011033195A

Description

本発明は、一方向クラッチに関する。

従来、駆動側の回転を一方向にのみ従動側に伝達するコイルスプリング式一方向クラッチが知られている。

従来のコイルスプリング式一方向クラッチは、ロック方向の荷重を受けるコイルスプリングの一端部を部材の溝に挿入配置した構造で係止している。そのため、コイルスプリングの一端係止部にロック方向に過大な回転力が作用すると、コイルスプリングの一端係止部に屈折方向に過大な負荷がかかり破損してしまう恐れがあった。
本発明は上記問題点を解決することを目的とするものである。

上記目的を達成するため本発明は、シャフト（６）と、該シャフト（６）の外周面に嵌挿配置されたコイルスプリング（７２）と、前記シャフト（６）に対して回転自在な駆動側の部材（９）とを備え、前記駆動側の部材（９）の前記シャフト（６）に対する正逆２方向の駆動力が前記コイルスプリング（７２）の一端部に伝達されるように前記駆動側の部材（９）に前記コイルスプリング（７２）の一端を連結し、前記駆動側の部材（９）の前記シャフト（６）に対する駆動力の方向を変えることで前記駆動側の部材（９）を前記コイルスプリング（７２）を介して前記シャフト（６）に対して固定しあるいは固定を解除できるようにした回転操作機構であって、前記コイルスプリング（７２）の一端部で、前記駆動側の部材（９）からのロック方向の駆動力を受け、この駆動力によって前記コイルスプリング（７２）の一端部が駆動されて該コイルスプリング（７２）が前記シャフト（６）の外周面に巻き締められ、該コイルスプリング（７２）を介して前記駆動側の部材（９）と前記シャフト（６）とが固定され、前記駆動側の部材（９）の駆動力が前記コイルスプリング（７２）の一端部を介して前記シャフト（６）に伝達されるようにし、前記駆動側の部材（９）と前記コイルスプリング（７２）の一端との前記連結部分を、前記コイルスプリング（７２）の一端を引き出して引き出し部（７２ｃ）とし、この引き出し部（７２ｃ）の先端を丸めて輪状部（７２ｂ）を形成し、該輪状部（７２ｂ）にねじ（９４）を挿入し、ねじ（９４）によって前記輪状部（７２ｂ）を前記駆動側の部材（９）に固定した構成としたものである。

本発明は、コイルスプリングの、ロック方向の荷重を受ける端部の引き出し部に輪状部を設け、この輪状部をねじによって部材に固定したので、コイルスプリングの端部にロック方向に過大な負荷がかかっても破損する恐れがない。

本発明に係る昇降装置の要部のＡ−Ａ線の断面図である。昇降装置の要部の左側面図である。昇降装置の要部の右側面図である。昇降装置の要部の平面図である。昇降装置の要部のＢ−Ｂ線断面であり、（Ａ）はベルトプーリの初期状態、（Ｂ）はベルトプーリを１回転させた状態を示す。回転操作機構の拡大断面図である。ベルトプーリの拡大断面図である。昇降装置の要部の外観図である。本装置に使用されるコイルスプリングの外観図である。昇降装置の平面図である。昇降装置の正面図である。昇降装置の他の実施形態を示す正面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１０及び図１１は、冷蔵庫などのフレーム２の内部に配置された棚などの台部材４を昇降させるための昇降装置を示し、フレーム２の内部に設けられている。前記昇降装置は、シャフト６（回転部材）と、該シャフト６の正逆回転により駆動されるベルト８（長尺部材）と、前記シャフト６の回転に伴って、前記台部材４を昇降方向に案内する台部材案内機構１０，１２と、前記シャフト６を操作部材９の正逆往復回転運動によって、一方向に間欠回転させるためのコイルスプリング式一方向クラッチを有する回転操作機構１４を備えている。

前記台部材案内機構１０，１２は、台部材４を脱着可能に載置する、左右のガイドブロック１６，１８と、前記フレーム２の、側壁フレーム２ａ，２ｂに形成された、前記ガイドブロック１６，１８を昇降方向にスライド自在に案内する昇降案内部２０，２２とにより構成されている。前記シャフト６は、前記フレーム２の上側フレーム２ｃの下面中央に配置されている。該シャフト６の一端部は、回転操作機構１４のハウジング２４（固定部材）を介して、上側フレーム２ｃに、フレーム２の開放面２ｄ側近傍に位置して、回転自在に支承されている。シャフト６の他端部は、ブラケット２６（固定部材）を介して、上側フレーム２ｃに、後部フレーム２ｅ側近傍に位置して回転自在に支承されている。尚、図１０では、紙面の下側がこの装置の前方であり、フレーム２の開放面２ｄ側から操作部材９（レバー）を手動操作できるように構成されている。

図７に示すように、前記シャフト６には、ベルトプーリ２８が、トルクリミッタ機能を有するコイルスプリング３０を介して嵌合配置されている。前記ベルトプーリ２８は、筒状の周面体２８ａと、これの両端に一体的に形成された盤体２８ｂ，２８ｃとからなり、該盤体２８ｂ，２８ｃの外側面がストッパーリング３２，３４によって、シャフト６に軸方向に移動しないように係止されている。前記盤体２８ｂの内周面２８ｂ’は、前記シャフト６の外周面に回転自在に嵌合している。

前記周面体２８ａと前記盤体２８ｃの内径部には、前記シャフト６の外径より大径な円柱状の空間部が形成され、該空間部によって周面体２８ａと前記盤体２８ｃの内周面と、前記シャフト６の外周面との間に隙間Ｇが形成されている。前記隙間Ｇには、コイルスプリング３０が、その内径部が前記シャフト６の外周面にきつく密着して、嵌挿配置されている。前記コイルスプリング３０の一端直線部分３０ａは、前記盤体２８ｃに形成された溝３６に係合し、コイルスプリング３０の一端３０ａ側は、前記盤体２８ｃに係止されている。

前記コイルスプリング３０は、前記シャフト６の、図５中、台部材４を上昇させる、右回転運動を摩擦力によってベルトプーリ２８に伝達する動力伝達機構を構成するとともに、ベルトプーリ２８に対して、シャフト６の右回転運動が所定のトルク以上に負荷されると、シャフト６がコイルスプリング３０を滑り、シャフト６がベルトプーリ２８に対して空回りし、コイルスプリング３０がトルクリミッタとしても機能するように構成されている。前記周面体２８ａには、図５に示すように、ピン３８を受けるための凹部４０が形成されている。

前記盤体２８ｂ，２８ｃの円錐状側面にはピン３８の両端をスライド自在に直線方向に案内する溝４２が形成されている。図１１に示すように、上側フレーム２ｃの左右にはベルトプーリ４４，４６がプーリホルダ４８，５０を介して回転自在に支持され、これに、ベルト８が掛けられている。前記ベルト８の両端部は、側壁フレーム２ａ，２ｂの昇降案内部２０，２２に昇降自在に支持されたガイドブロック１６，１８に連結している。

ベルト８の中央部は、図５に示すように、前記ベルトプーリ２８の周面体２８ａの外周面に掛けられ、該ベルト８は、前記溝４２に両端が挿入されたピン３８によって、周面体２８ａの凹部４０の奥端面に押し付けられ、ピン３８によって、凹部４０に係止されている。前記溝４２は、前記ベルト８の、ピン３８に対する押圧力の方向に対して角度を持って形成されている。この角度により、ピン３８の両端は、ベルト８からの圧力によって溝４２から外れることなく、溝４２の奥端において、ベルト８を凹部４０の奥端面に係止する。図５（Ａ）は、ベルト８をベルトプーリ２８に固定した初期状態を示し、図５（Ｂ）は、ベルトプーリ２８を右回転方向に１回転させ、ベルト８を巻き取った状態を示している。

シャフト６が図５中、右回転すると、ベルト８は、ベルトプーリ２８に巻き取られ、該ベルトプーリ２８に収束する。図５中、シャフト６が右回転し、ベルト８がベルトプーリ２８に巻き取られると、図１１に示すように、ガイドブロック１６，１８が昇降案内部２０，２２に案内されて上昇し、台部材４が上昇するように構成されている。シャフト６が逆回転し、ベルト８がベルトプーリ２８から繰り出されると、台部材４の重量によりガイドブロック１６，１８が下降し、これと連動して、台部材４が自重により下降するように構成されている。

前記ブラケット２６は、前記上側フレーム２ｃに固定され、図８に示すように、該ブラケット２６の軸穴２６ａに前記シャフト６の外周面が回転自在に嵌合している。前記ブラケット２６には、図１に示すように、ダンパ５８が固定され、該ダンパ５８の回転軸６０に前記シャフト６の一端が結合している。前記ダンパ５８は、これの回転軸６０に連結したシャフト６が回転する際に抵抗を付与する機構であり、その原理はどのようなものでもかまわない。要するに、シャフト６が回転する際に、抵抗力を発揮して、その回転速度を遅くさせるためのものである。ただし、ここで用いるダンパ５８は、ベルト８がベルトプーリ２８から繰り出される方向のシャフト６の回転時のみ、ダンパ機能を発揮し、ベルト８がベルトプーリ２８に巻き取られる方向の回転時には、ダンパ機能を発揮しないようにした方向性を有するダンパであることが望ましい。

前記回転操作機構１４のハウジング２４は、前記上側フレーム２ｃに固定され、図６に示すように、シャフト６の一端近傍部分は、ハウジング２４の内径部に固着された軸受け部材６２と、ハウジング２４の内径部に形成された軸受け部６４に回転自在に嵌合し、ストッパーリング６６によって、軸方向の移動が係止されている。前記ハウジング２４の内径部には、コイルスプリング挿入空間部６８，７０が形成されている。前記コイルスプリング挿入空間部６８，７０には、それぞれ、図９に示すように、巻回方向が互いに逆向きの関係となるように、レバー回転用のコイルスプリング７２と、シャフト固定用のコイルスプリング７４が挿入配置されている。

前記コイルスプリング７４の内径部は、前記シャフト６の外周面に密着し、その一端は、ハウジング２４に形成された凹入部に配置され、ねじ７６によって、ハウジング２４に固定されている。前記コイルスプリング７４の他端の直線部７４ａは、ハウジング２４に形成された切り欠き部７８に遊嵌し、その先端が固定解除ノブ８０のアーム部８０ａに形成された溝８２に係合している。前記固定解除ノブ８０は、前記シャフト６の端部に、該固定解除ノブ８０に形成された穴８４を介して、軸方向に抜脱しないように、回転自在に嵌合している。

操作部材９の一方には、軸穴８６が形成され、該軸穴８６が前記シャフト６の一端近傍の外周面に回転自在に嵌合し、且つ、該操作部材９の一方の側面は、前記ハウジング２４の側面２４ａに回転自在に当接している。前記操作部材９の一方には、前記軸穴８６と同軸上に、これと連通して、コイルスプリング挿入空間部８８が形成されている。前記コイルスプリング７２の一部は、前記コイルスプリング挿入空間部８８内に配置されている。前記コイルスプリング７２の一端の直線部分７２ａは、前記ハウジング２４に形成された溝９０に挿入され、該溝９０の壁面と係合し、コイルスプリング７２の一端はハウジング２４に係止されている。

前記コイルスプリング７２の他端の輪状部７２ｂを有する引き出し部７２ｃは、前記操作部材９の一方に、前記コイルスプリング挿入空間部８８と連通して形成された凹入部９２に内に配置され、輪状部７２ｂがねじ９４によって凹入部９２の壁面に固定されている。前記シャフト６の前記コイルスプリング７２が配置された部分には、該シャフト６の外周面より小径な小径部６ａが所定範囲にわたって形成されている。

この小径部６ａによって、コイルスプリング７２に、コイルスプリング７２の内径部が前記操作部材９の操作によってシャフト６の外周面に密着して巻き付くばねクラッチ部９６と、コイルスプリング７２の内径部が隙間を有してシャフト６に遊嵌する、回転方向にねじれ可能な非ばねクラッチ部９８が形成される。前記コイルスプリング７２のばねクラッチ部９６は、操作部材９がシャフト６を中心として、図１１中、右回転方向に揺動するとき、該ばねクラッチ部９６がシャフト６に対して巻き締められ、操作部材９がシャフト６にコイルスプリング７２の巻き締め力によりロックされ、操作部材９とシャフト６とが連動して回転するように構成されている。

また、操作部材９が右回転方向に揺動すると、コイルスプリング７２の非ばねクラッチ部９８が、操作部材９の揺動回転に伴ってねじれ、このねじれ弾力によって、操作部材９を、その揺動回転方向とは逆の復帰方向に弾発するように構成されている。前記操作部材９は、前記コイルスプリング７２の初期ねじれ弾力により、図１１に示すように、下側フレーム２ｆに対して水平な上昇状態に保持されている。前記コイルスプリング７４は、前記シャフト６が、図８中、左回転方向に回転しようとすると、シャフト６に巻き締められ、シャフト６を、ハウジング２４に固定し、シャフト６が右回転方向に回転するときは、シャフト６をハウジング２４に対してフリー回転自在とする一方向クラッチを構成している。

前記固定解除ノブ８０を、シャフト６を中心として、図８中、右回転方向に回転すると、アーム８０ａが揺動して、コイルスプリング７４の一端７４ａを、該コイルスプリング７４のコイル内径が拡がる方向に押動する。これにより、シャフト６の、コイルスプリング７４による、左回転方向のロックが解除され、シャフト６は、左回転方向に自由に回転自在な状態となる。
以上のような昇降装置において、台部材４を上下動させる手順を以下に説明する。

この昇降装置では、図１１に示すように、台部材４がガイドブロック１６，１８を介して、ベルト８で吊されているので、ベルト８の長さを変化させることによって台部材４を上下動させることができる。また、台部材４の重量により、ベルトプーリ２８には、シャフト６に対して常に図８中、左回転しようとする力が作用している。このベルトプーリ２８はコイルスプリング３０の内径部が前記シャフト６の外周面にあらかじめきつく密着して嵌挿配置されているため、上記ベルトプーリ２８の左回転に対して、ベルトプーリ２８とシャフト６との間にすべりがなく、従って、ベルトプーリ２８に所定トルク以上の負荷がかからない限り、シャフト６はベルトプーリ２８と一体的に回転する。この装置によって台部材４を上昇させる場合に、ユーザーは操作部材９を、図８中、矢方向即ち右回転方向に押し下げる。

この操作部材９の右回転により、コイルスプリング７２が巻き締められ、シャフト６は、コイルスプリング７２のばねクラッチ部９６により、操作部材９に固定され、且つ、コイルスブリング７４は緩む方向であるため、操作部材９と連動して、図８中、右回転方向に回転する。シャフト６が右回転すると、ベルトプーリ２８に内蔵されているコイルスプリング３０とシャフト６との摩擦力によって、ベルトプーリ２８は、シャフト６と連動して、図８中、右回転方向に回転する。ベルトプーリ２８が右回転方向に回転すると、ベルト８がベルトプーリ２８の周面体２８ａに巻き取られ、その分、台部材４が上昇する。操作部材９を図８中、仮想線で示すように、押し下げ、操作部材９をシャフト６を中心として回すと、操作部材９の回転により、コイルスプリング７２の非ばねクラッチ部９８がねじれ、操作部材９を元位置復帰上昇方向に付勢する。

操作部材９をコイルスプリング７２のねじれ弾力に抗して押し下げた位置から、この押し下げ力を解除すると、操作部材９は、コイルスプリング７２の捩り戻しにより、図８中、左回転方向に回転し、元の上昇位置へ復帰し、ハウジング２４のストッパー面（図示省略）に係止される。操作部材９が元位置に上昇するときは、シャフト６に対する操作部材９からの右回転方向の回転トルクが解除されることになる。そのため、シャフト６は、台部材４の重量によるベルトプーリ２８からの回転トルクにより、図８中、左回転方向に逆転しようとするが、この逆転運動は、コイルスプリング７４のシャフト６に対する巻き締めにより阻止され、操作部材９の元位置復帰動作時、シャフト６は、コイルスプリング７４のロック作用により、ハウジング２４に固定される。

操作部材９の上下動を繰り返すことで、シャフト６が間欠的に、図８中、右回転方向に回転し、台部材４が徐々に上昇する。台部材４が昇降案内部２０，２２によって規定される最上昇位置まで上昇すると、昇降案内部２０，２２に、ガイドブロック１６，１８に対して設けられたストッパー機構（図示省略）により係止される。この係止状態から更に操作部材９が操作者により強力に押し下げられ、シャフト６に、図５中、右回転方向に過大な回転トルクが作用すると、シャフト６とコイルスプリング３０との間に滑りが生じ、シャフト６は、ベルトプーリ２８に対して空回りし、シャフト６に操作部材９から過大なトルクが伝達されることがない。

そのため回転操作機構１４側と、台部材４を最上昇位置で係止する台部材案内機構１０，１２側に無理な力が加わることがない。
台部材４を下降させる場合には、固定解除ノブ８０を図８中、矢印で示すように、右回転方向に手操作により回転させる。これにより、コイルスプリング７４の一端直線部分７４ａは、アーム８０ａにより、コイルスプリング７４のコイル内径を拡げる方向に押動され、コイルスプリング７４による、ハウジング２４とシャフト６との間のロックが解除される。

これにより、シャフト６は、図８中、左回転方向の回転がフリーとなり、台部材４側の重量により、シャフト６とベルトプーリ２８が、図５中、左回転方向に回転して、ベルト８がベルトプーリ２８から繰り出され、台部材４が下降する。このとき、図８中、シャフト６の左回転運動に対して、ダンパー５８の回転抵抗が作用し、台部材４はゆっくりと下降する。
上記実施形態では、シャフト６を、図１０に示すように、上側フレーム２ｃの下面中央に配置したが、シャフト６は、この位置に特に限定されるものではない。例えば、シャフト６を、図１０中、左端部あるいは、右端部に配置し、上側フレーム２ｃの下面に支持させても良い。

このように、シャフト６を、上側フレーム２ｃ下面の、図１０中、左端あるいは右端に配置した場合には、ベルトプーリ４４又はベルトプーリ４６を、シャフト６側のベルトプーリ２８で兼用できるので、上記第１の実施形態のベルトプーリ４４又はベルトプーリ４６とこれらを支持するプーリ支持機構を省略でき、部品点数を減らすことができる。また、上記実施形態では、シャフト６、ダンパ５８及び回転操作機構１４を、上側フレーム２ｃの下面に支持させているが、シャフト６、ダンパ５８及び回転操作機構１４を台部材４の下面に支持しても良い。

図１２は、シャフト、ダンパ及び回転操作機構を台部材４の下面に支持した実施形態を示している。回転操作機構１４のベルトプーリ２８に係止されたベルト８は、左右のガイドブロック１６，１８のベルト通路を経て、両端部が、取り付け具１００，１０２を介して上側フレーム２ｃの下面に取り付けられている。また、シャフト、ダンパ及び回転操作機構１４が台部材４の下面に支持されている。他の構成は、上記第１の実施形態と同一であり、操作部材９を上下に揺動すると、台部材４が上昇し、固定解除ノブ８０を操作して、シャフト６の固定部材側即ちハウジング２４に対するロックを解除すると、台部材４が自重により、ダンパからの抵抗に抗して、ゆっくりと下降する。また、本実施形態でも、シャフトは、台部材４の下面中央に配置する構成に特に限定されるものではなく、台部材４の中央以外のどのような位置に配置してもかまわない。

２フレーム
２ａ側壁フレーム
２ｂ側壁フレーム
２ｃ上側フレーム
２ｄ開放面
２ｅ後部壁
２ｆ下側フレーム
４台部材
６シャフト６
８ベルト
１０台部材案内機構
１２台部材案内機構
１４回転操作機構
１６ガイドブロック
１８ガイドブロック
２０昇降案内部
２２昇降案内部
２４ハウジング
２６ブラケット
２８ベルトプーリ
２８ａ周面体
２８ｂ盤体
２８ｃ盤体
３０コイルスプリング
３２ストッパーリング
３４ストッパーリング
３６溝
３８ピン
４０凹部
４２溝
４４ベルトプーリ
４６ベルトプーリ
４８プーリホルダ
５０プーリホルダ
５８ダンパ
６０回転軸
６２軸受け部材
６４軸受け部
６６ストッパーリング
６８コイルスプリング挿入空間部
７０コイルスプリング挿入空間部
７２コイルスプリング
７４コイルスプリング
７６ねじ
７８切り欠き
８０固定解除ノブ
８０ａアーム部
８２溝
８４穴
８６軸穴
８８コイルスプリング挿入空間部
９０溝
９２凹入部
９４ねじ
９６ばねクラッチ部
９８非ばねクラッチ部
１００取り付け具
１０２取り付け具

Claims

シャフト（６）と、該シャフト（６）の外周面に嵌挿配置されたコイルスプリング（７２）と、前記シャフト（６）に対して回転自在な駆動側の部材（９）とを備え、前記駆動側の部材（９）の前記シャフト（６）に対する正逆２方向の駆動力が前記コイルスプリング（７２）の一端部に伝達されるように前記駆動側の部材（９）に前記コイルスプリング（７２）の一端を連結し、前記駆動側の部材（９）の前記シャフト（６）に対する駆動力の方向を変えることで前記駆動側の部材（９）を前記コイルスプリング（７２）を介して前記シャフト（６）に対して固定しあるいは固定を解除できるようにした回転操作機構であって、前記コイルスプリング（７２）の一端部で、前記駆動側の部材（９）からのロック方向の駆動力を受け、この駆動力によって前記コイルスプリング（７２）の一端部が駆動されて該コイルスプリング（７２）が前記シャフト（６）の外周面に巻き締められ、該コイルスプリング（７２）を介して前記駆動側の部材（９）と前記シャフト（６）とが固定され、前記駆動側の部材（９）の駆動力が前記コイルスプリング（７２）の一端部を介して前記シャフト（６）に伝達されるようにし、前記駆動側の部材（９）と前記コイルスプリング（７２）の一端との前記連結部分を、前記コイルスプリング（７２）の一端を引き出して引き出し部（７２ｃ）とし、この引き出し部（７２ｃ）の先端を丸めて輪状部（７２ｂ）を形成し、該輪状部（７２ｂ）にねじ（９４）を挿入し、ねじ（９４）によって前記輪状部（７２ｂ）を前記駆動側の部材（９）に固定した構成としたことを特徴とするコイルスプリングを用いた回転操作機構。