JP3325083B2 - クラッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用電動式
アンテナ等に好適なクラッチに係り、特に主動側回転基
体の回転力を従動側回転基体へ伝達するためのクラッチ
要素の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種のクラッチは、モータ等の
駆動源からの動力により回転動作する円盤状の主動側回
転基体と、この主動側回転基体と同心的に対向配置さ
れ、上記主動側回転基体からの回転力を受けて回転動作
し、負荷である伸縮形アンテナ等を伸縮駆動する円盤状
の従動側回転基体と、この従動側回転基体と前記主動側
回転基体との間に介在し、通常状態では前記主動側回転
基体の回転力を前記従動側回転基体へ摩擦伝達し、過負
荷状態では主動側回転基体と従動側回転基体とをスリッ
プ動作させて、駆動側と負荷側との結合を解除するクラ
ッチ要素とからなっている。

【０００３】上記クラッチ要素としては、主動側回転基
体および従動側回転基体の各対向面に、互いに噛合しあ
う凹凸部を円周方向に沿って配設し、この凹凸部を設け
た対向面どうしが圧接状態となるように、圧縮状態に蓄
勢された板ばねその他のスプリングにより上記両回転基
体を付勢する如く構成されたものが従来多用されてい
た。なお上記凹凸部による摩擦伝達力を増強すべく、ボ
ール，ローラ，カムなどを摩擦伝達子として用いたもの
も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のクラッ
チには次のような問題があった。すなわち、凹凸部どう
し或いはボール，ローラ，カムなどの摩擦伝達子が、板
ばねその他のスプリングにより、回転基体の対向面に対
して直接に圧接係合する構成となっているため、クラッ
チが外れた状態のとき、すなわち主動側回転基体と従動
側回転基体とが相対的にスリップ回転動作したとき、比
較的硬質な材料で形成されている前記凹凸部どうし或い
は摩擦伝達子と凹凸部とが激しく係脱動作を繰り返すの
で、そのとき発生する衝撃音が大きな騒音となる上、摩
耗が激しい。よって初期の性能を長期に亘って安定に維
持することが困難である。また主動側回転基体と、従動
側回転基体と、圧縮状態の板ばねと、さらにはボール，
ローラ，カムなどの摩擦伝達子等とを一体化してクラッ
チを構成するためには、多くの付属部品を必要とする
上、組立て工数も多い。このため構造が複雑で大型化す
る上、製造コストの低減をはかりがたい欠点があった。
そこで本発明の目的は、クラッチが外れた状態における
騒音および摩耗が著しく少ないうえ、小型かつ軽量で、
製作容易な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】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明においては次のような手段を講
じた。主動側回転基体の回転力を、クラッチ要素を介し
て従動側回転基体に伝達するようにしたクラッチにおい
て、上記クラッチ要素を次の如く構成する。

【０００６】前記主動側回転基体の前記従動側回転基体
との対向面に、円形状凹部（円形，卵形，多角形凹部等
を含む）と、この円形状凹部の周壁面に円周方向に沿っ
てＶ字状（緩やかな曲線を描くＵ字状，円弧状のものも
含む）に陥没させた陥没凹部（１個または複数個）とか
らなる係合凹部を形成する。この係合凹部における前記
陥没凹部に対して摺接係入可能で、かつ前記円形状凹部
の周壁面に対して摺接可能な如く摺接部材（ローラ，球
体等を含む）を設ける。この摺接部材の両端部を枢支す
る枢支部を各アームの先端部間に設け、各アームの基端
部をそれぞれ前記従動側回転基体の前記主動側回転基体
との対向面に軸支し、各アームがそれぞれ軸心方向に伸
縮可能な如くピストン型の第１，第２のリンク部材を設
ける。この第１，第２のリンク部材における各アームの
伸縮度の変化に伴って蓄勢される如く、上記第１のリン
ク部材および第２のリンク部材の各アーム内部にそれぞ
れ第１，第２の弾撥体を挿着する。かくして前記摺接部
材が、前記第１，第２のリンク部材と前記第１，第２の
弾撥体とからなるリンク機構の所定のバランス点に保持
される如く構成する。

【０００７】なお、上記摺接部材の保持位置と上記陥没
凹部の内面との位置関係は、弾撥体の復元時において、
摺接部材が陥没凹部の内面とは非接触状態で保持される
如く設定されていることが好ましい。

【０００８】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。 (1) 第１，第２のリンク部材の各アームに挿着されてい
る第１，第２の弾撥体の弾撥力（荷重）は、摺接部材を
枢支している枢支部で異なる二方向から互いに加わり合
うものとなる。その結果、上記弾撥力（荷重）は、回転
基体の半径方向と円周方向とに分解されることになる。
したがってクラッチの動作荷重（クラッチ圧力）を従来
から使用されている現行品と同一のレベルに設定した場
合、半径方向の荷重が現行品に比べて大幅に減少する。
このためクラッチが外れた状態において、係合凹部にお
ける円形状凹部の周壁面を円周方向に沿って摺動しつつ
ある摺接部材が陥没凹部の中へ係入する際、その係入方
向は、回転基体の純粋な半径方向ではなく半径方向から
円周方向へ大きく傾いた方向となる。その結果、摺接部
材の陥没凹部内面に対する衝突力が大幅に緩和されるこ
とになる。なおクラッチの動作荷重（クラッチ圧力）
は、陥没凹部の傾斜度を変更することにより、調整可能
である。

【０００９】(2) 弾撥体の復元時において、摺接部材が
陥没凹部の内面とは非接触状態で保持される如く、摺接
部材の保持位置と上記陥没凹部の内面との位置関係が設
定されている場合には、摺動部材が陥没凹部内へ係入す
る際、摺接部材が陥没凹部の内面とは直接には衝突しな
いものとなる。

【００１０】(3) かくして、クラッチが外れた状態にお
ける摺接部材の陥没凹部への係合離脱による衝突音が殆
ど発生しなくなり、騒音が大幅に低減され、摩耗も少な
くなる。そしてクラッチ要素が、係合凹部と、摺接部材
と、第１，第２のリンク部材および第１，第２の弾撥体
とからなるリンク機構とで構成されるので、圧縮状態の
板ばねと、さらにはボール，ローラ，カムなどの摩擦伝
達子等とを一体化して構成した従来のクラッチ要素に比
べると構成が簡単であり、小型かつ軽量で安価に製作す
ることが可能となる。

【００１１】

【実施例】図１〜図３は、本発明を自動車用電動式アン
テナ用のクラッチに適用した一実施例に係るクラッチの
構成を示す図で、図１は縦断面図、図２は図１をＡーＡ
線方向から見た図であり、図３は主動側回転基体１０の
部分と従動側回転基体２０の部分とに二分割して示す平
面図である。

【００１２】図１〜図３に示すように、このクラッチは
駆動源であるモータ（不図示）からの動力を、二段減速
ギヤ１を介して与えられて回転動作する主動側回転基体
１０と、この主動側回転基体１０と所定距離を隔てて同
心的に対向配置され、上記主動側回転基体１０からの回
転力を受けて回転動作し、負荷である伸縮形アンテナ素
子（不図示）を駆動する従動側回転基体２０と、この従
動側回転基体２０と前記主動側回転基体１０との間に介
在し、主動側回転基体１０の回転力を従動側回転基体２
０へ伝達するクラッチ要素３０とで構成されている。な
お図１において２は自動車用電動式アンテナの駆動機構
部ケーシングの壁体、３は主軸、４はアンテナ素子伸縮
操作用のラック付きロープ（不図示）を収納するための
回転ドラムである。

【００１３】円盤状をなす主動側回転基体１０は、主軸
３に回転自在に嵌め込まれており、その外周面には前記
二段減速ギヤ１と噛合するギヤ部１１が設けられてい
る。そして主動側回転基体１０の従動側回転基体２０に
対向する対向面の外周部位には円筒部１２が設けられて
いる。円筒部１２の周囲を囲むように補強兼目隠し用の
円環状枠体１３が配設されている。

【００１４】円盤状をなす従動側回転基体２０は、同じ
く主軸３に回転自在に嵌め込まれており、その主動側回
転基体１０に対向する対向面の外周部位には、円筒部２
２が設けられている。この円筒部２２の外周面には図示
しないアンテナ素子伸縮操作用のラック付きロープのラ
ック部と噛合するギヤ部２１が設けられている。

【００１５】クラッチ要素３０は次のように構成されて
いる。即ち前記主動側回転基体１０の従動側回転基体２
０との対向面に突設されている円筒部１２の内周面に
は、図２に示すように円形状凹部３１と陥没凹部３２と
からなる係合凹部３３が形成されている。陥没凹部３２
は円形状凹部３１の周壁面と連続的に連なった態様をな
し、かつ円周方向に沿って緩やかな曲線を描きながらＶ
字状に陥没させたものである。なお本実施例では陥没凹
部３２を１個設けているが複数個設けるようにしてもよ
い。

【００１６】回転ローラからなる摺接部材３４は、前記
係合凹部３３における陥没凹部３２に対して摺接係入可
能となっており、かつ前記円形状凹部３１の周壁面に対
して摺接可能な如く設けられている。この摺接部材３４
は、ピストン型の第１，第２のリンク部材３５および３
６の各アーム先端部間に設けられている枢支部３７で回
転自在に枢支されている。第１，第２のリンク部材３５
および３６の各アーム基端部は、それぞれ前記従動側回
転基体２０の前記主動側回転基体１０との対向面に対
し、ピン３８，３９にて回転自在に軸支されている。

【００１７】ピストン型の第１，第２のリンク部材３
５，３６は、それぞれ小径筒体Ｖと大径筒体Ｗとを互い
に摺動自在に接続したものとなっており、各アームがそ
れぞれが軸心方向に伸縮可能な如く設けられている。か
くして枢支部３７に枢支されている摺接部材３４は、第
１，第２のリンク部材３５，３６のアーム伸縮度に応じ
て、図中破線で示す如く、回転基体１０，２０の半径方
向へ変位し得るものとなっている。

【００１８】この第１，第２のリンク部材３５，３６の
各アーム内部には、コイルスプリングからなる第１，第
２の弾撥体４１，４２がそれぞれ挿着されている。これ
らの第１，第２の弾撥体４１，４２は、第１，第２のリ
ンク部材３５，３６の各アームの伸縮度に伴って蓄勢さ
れる如く内挿されている。上記第１，第２のリンク部材
３５，３６と第１，第２の弾撥体４１，４２とはリンク
機構４０を構成している。かくして回転ローラからなる
前記摺接部材３４は、上記弾撥体４１，４２の復元時に
おいて、リンク機構４０における所定のバランス点に保
持される如く設けられている。

【００１９】なお本実施例においては、弾撥体４１，４
２の復元時において、摺接部材３４が図２に示すように
陥没凹部３２の内面とはギャップＧを隔てて非接触状態
で保持される如く、摺接部材３４の保持位置と上記陥没
凹部３２の内面との位置関係が設定されている。

【００２０】次に上記の如く構成された本実施例のクラ
ッチについて、その動作および作用を図４および図５を
適時参照しながら説明する。アンテナ伸長動作時におい
て、図示しないモータが正回転すると、これに伴い二段
減速ギヤ１を介して主動側回転基体１０が図２において
矢印Ｍの方向へ正回転する。そうすると陥没凹部３２の
周壁面が摺接部材３４に当接し、摺接部材３４を図中右
方向へ押圧する。主動側回転基体１０がなおも同一の方
向へ回転すると、図４に示すように、摺接部材３４が陥
没凹部３２の周壁面の点Ｐ１で押圧されるため、リンク
機構４０における第１，第２のリンク部材３５，３６は
第１，第２の弾撥体４１，４２を圧縮しながら縮小され
る。その結果、摺接部材３４を枢支している枢支部３７
は図中矢印で示すように、軸心方向へ変位接近する。か
くして第１，第２の弾撥体４１，４２の蓄勢が行なわれ
る。

【００２１】上記第１，第２の弾撥体４１，４２の蓄勢
による反発力は、点Ｐ１における係止力として働く。こ
のため主動側回転基体１０の回転力が、陥没凹部３２〜
摺接部材３４〜リンク機構４０〜ピン３８，３９を介し
て従動側回転基体２０に伝達される。したがって従動側
回転基体２０が主動側回転基体１０と同一方向へ追従し
て回転し、図示しない伸縮形アンテナ素子を伸長動作さ
せる。

【００２２】伸縮形アンテナ素子が伸長限界に達しその
伸長動作を停止すると、従動側回転基体２０は回転を停
止しロック状態を呈する。一方、主動側回転基体１０は
モータの動力により、そのまま回転を継続する。このよ
うな事態に至ると、両回転基体１０，２０の相対的な回
転力が、点Ｐ１における係止力を上回るため、図５に示
すように摺接部材３４はそれまで係止されていた陥没凹
部３２の点Ｐ１から離脱して円形状凹部３１の周壁面の
点Ｐ２へ移動する。このとき摺接部材３４は円形状凹部
３１の周壁面で押圧されるようになるため、リンク機構
４０における第１，第２のリンク部材３５，３６は、第
１，第２の弾撥体４１，４２を圧縮しながら更に縮小さ
れる。その結果、摺接部材３４を枢支している枢支部３
７は図中矢印で示すように、軸心方向へ更に変位接近す
る。

【００２３】この様な状態を呈した直後において、摺接
部材３４は円形状凹部３１の周壁面に沿って摺動を開始
する。円形状凹部３１の周壁面を円周方向に沿って摺動
しつつある摺接部材３４は、係合凹部３３の中を一周す
る毎に陥没凹部３２の中へ一旦係入した後、引き続き当
該陥没凹部３２から離脱して円形状凹部３１の周壁面を
摺動する。以後この動作を繰り返す。つまりクラッチが
外れた状態となる。

【００２４】クラッチが外れた状態になると、何等かの
検出手段によりクラッチ解除の事実が検出される。この
検出動作の直後において図示しないモータ制御回路が働
き、モータ電源が遮断されてモータの回転が停止する。
このため主動側回転基体１０の回転が停止し、伸縮形ア
ンテナ素子の伸長動作が終了する。

【００２５】アンテナ縮小動作時において、図示しない
モータが逆回転すると、これに伴い二段減速ギヤ１を介
して主動側回転基体１０が図２において矢印Ｎの方向へ
逆回転し、以下これに伴い各部が作動する。伸縮形アン
テナ素子の縮小時における動作は、回転方向等の向きが
前述した伸縮形アンテナ素子の伸長時の時とは逆になる
だけで、基本的には変わりがない。したがってその動作
説明は省略する。

【００２６】上記した実施例においては次のような作用
が生じる。まず第１，第２のリンク部材３５，３６の各
アームに挿着されている第１，第２の弾撥体４１，４２
の弾撥力（荷重）は、摺接部材３４を枢支している枢支
部３７で略直角な二方向から互いに加わり合うものとな
る。その結果、上記弾撥力（荷重）は回転基体１０，２
０の半径方向と円周方向とに分解されることになる。し
たがってクラッチの動作荷重（クラッチ圧力）を従来か
ら使用されている現行品と同一のレベルに設定した場
合、半径方向の荷重が上記現行品に比べて大幅に減少す
る。この為クラッチが外れた状態において、係合凹部３
３における円形状凹部３１の周壁面を円周方向に沿って
摺動しつつある摺接部材３４が、陥没凹部３２の中へ係
入する際、その係入方向は回転基体１０，２０の半径方
向ではなく円周方向へ大きく傾いた方向となる。その結
果、摺接部材３４は陥没凹部３２の内面に対してソフト
に接触することになり、衝突力が大幅に緩和されること
になる。しかも本実施例においては、摺接部材３４の保
持位置と陥没凹部３２の内面との位置関係が、図２に示
すように、第１，第２の弾撥体４１，４２の復元時であ
っても、摺接部材３４が陥没凹部３２の内面とはギヤッ
プＧを隔てて非接触状態で保持される如く設定されてい
る。したがって摺動部材３４が陥没凹部３２内へ係入す
る際、摺接部材３４が陥没凹部３２の内面と直接衝突す
ることが回避される。

【００２７】かくして、クラッチが外れた状態における
摺接部材３４の陥没凹部３２への係合離脱による衝突音
が殆ど発生しなくなり、騒音が大幅に低減され、摩耗も
少なくなる。そしてクラッチ要素が、係合凹部３３と、
摺接部材３４と、第１，第２のリンク部材３５，３６お
よび第１，第２の弾撥体４１，４２とからなるリンク機
構とで構成されるので、圧縮状態の板ばねと、さらには
ボール，ローラ，カムなどの摩擦伝達子等とを一体化し
て構成した従来のクラッチ要素に比べると構成が簡単で
あり、小型かつ軽量で安価に製作することが可能とな
る。

【００２８】そして本実施例のクラッチはモータに結合
している減速ギヤ機構における任意のギヤ、例えばモー
タ側に最も接近しているウォームホィール等に対して容
易に適用することができるため、設計の自由度が大きく
なる。

【００２９】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば前記実施例では本発明を自動車用電動
式アンテナ用のクラッチに適用した例を示したが、自動
車ドアロック用のアクチュエータ等にも広く適用可能で
ある。このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形実施可能であるのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、摺接部材が第１，第２
のリンク部材と第１，第２の弾撥体とからなるリンク機
構の所定のバランス点である枢支部にて保持される如く
設けられているため、摺接部材の陥没凹部への係入方向
が半径方向ではなく円周方向へ大きく傾斜した方向とな
る。特に弾撥体の復元時において摺接部材が陥没凹部の
内面とは非接触状態で保持される如く設けられた場合に
は、摺接部材が陥没凹部の内面に直接には衝突しないも
のとなる。したがって摺接部材が係合凹部における陥没
凹部へ係入する際の衝撃が大幅に緩和され、その結果、
クラッチが外れた状態における騒音および摩耗が著しく
少ないものとなる。また構成は簡単であるため、小型か
つ軽量で製作容易なクラッチを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るクラッチの構成を示す
縦断面図。

【図２】図１をＡーＡ線矢印方向から見た図で、上記実
施例に係るクラッチの主動側回転基体とクラッチ要素と
従動側回転基体との関係を示す図。

【図３】上記実施例に係るクラッチを主動側回転基体の
部分と従動側回転基体の部分とに二分割して対向面側か
ら見た平面図。

【図４】上記実施例に係るクラッチの動作および作用を
説明するための図。

【図５】上記実施例に係るクラッチの動作および作用を
説明するための図。

【符号の説明】

１……二段減速ギヤ ２……アンテナ駆動機構部
のケーシング壁体 ３……主軸 ４……回転ドラム １０…主動側回転基体 ２０…従動側回転基体
３０…クラッチ要素 ３１…円形状凹部 ３２…陥没凹部
３３…係合凹部 ３４…摺接部材 ３５，３６…第１，第２の
リンク部材 ３７…枢支部 ３８，３９…ピン ４０…リンク機構 ４１，４２…第１，第２の
弾撥部材 Ｇ…ギャップ Ｖ…小径筒体
Ｗ…大径筒体

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 7/06 - 7/10 F16D 41/00 - 47/06 B66D 1/58 A01D 69/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主動側回転基体の回転力を、クラッチ要素
   を介して従動側回転基体に伝達するようにしたクラッチ
   において、 前記主動側回転基体の前記従動側回転基体との対向面に
   形成された円形状凹部とこの円形状凹部の周壁面に円周
   方向に沿ってＶ字状に陥没させた陥没凹部とからなる係
   合凹部と、 この係合凹部における前記陥没凹部に対して摺接係入可
   能で、かつ前記円形状凹部の周壁面に対して摺接可能な
   如く設けられた摺接部材と、 この摺接部材の両端部を枢支する枢支部が各アームの先
   端部間に設けられ、各アームの基端部がそれぞれ前記従
   動側回転基体の前記主動側回転基体との対向面に軸支さ
   れ、各アームがそれぞれ軸心方向に伸縮可能な如く設け
   られたピストン型の第１，第２のリンク部材と、 この第１，第２のリンク部材の各アームの伸縮度の変化
   に伴って蓄勢される如く、上記第１のリンク部材および
   第２のリンク部材の各アーム内部にそれぞれ挿着された
   第１，第２の弾撥体と、 からなるクラッチ要素を備えてなることを特徴とするク
   ラッチ。
2. 【請求項２】弾撥体の復元時において、摺接部材が陥没
   凹部の内面とは非接触状態で保持される如く、上記摺接
   部材の保持位置と上記陥没凹部の内面との位置関係が設
   定されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッ
   チ。