JP4816467B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ装置に関する。とりわけ車両のシートのロックやドアロックをモータの駆動力によって解除するアクチュエータに用いられるクラッチ装置に関する。

従来、特許文献１，２に記載のクラッチ装置が知られている。これらクラッチ装置は、モータの駆動力によって回転操作される入力回転体と、その入力回転体と同軸状に回転可能に支持される従動回転体と、これら両回転体を動力伝達可能な伝達状態と動力伝達しない切断状態とに切り換える切換操作手段とを有している。切換操作手段は、コイルスプリングを有しており、コイルスプリングの一端部が入力回転体に連結される。コイルスプリングのコイル中心に従動回転体の軸部が挿入されており、入力回転体が正転した際に他端部の連れ回りが抑制されると、コイルスプリングが弾性変形して縮径する。これによりコイルスプリングが従動回転体の軸部の周面に巻き付き、従動回転体を入力回転体と一体に回転させる。

しかしコイルスプリングは、製造のばらつき等によって弾性変形がロット間によって異なり、従動回転体への巻き付きが弱くなる場合がある。そのため入力回転体からの駆動力を従動回転体に十分に伝達できないおそれがあった。例えば大きな駆動力を従動回転体に伝達する場合に、コイルスプリングが従動回転体に対して空回りするおそれがあった。あるいはコイルスプリングの空回りを強く防止する構成にすることで、コイルスプリングが駆動力によって塑性変形するおそれがあった。
特開２００４−１５０５２８号公報 特開２００４−１５０５２９号公報

そこで本発明は、モータ等の駆動源の駆動力を入力回転体から従動回転体に確実に伝達できるクラッチ装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備えるクラッチ装置であることを特徴とする。すなわち請求項１に記載の発明によると、クラッチ装置は、入力回転体と従動回転体と、これら入力回転体と従動回転体の間を動力伝達可能な伝達状態と動力伝達しない切断状態とに切り換える切換操作手段を有している。切換操作手段は、両回転体のいずれか一方の回転体側に設けられた軸部と、いずれか他方の回転体側に設けられ軸部が挿入される軸孔と、軸孔と連続して他方の回転体側に形成された溝と、溝内に設けられる動力伝達体を有している。そして入力回転体の正転時に動力伝達体が溝の壁面と軸部とに挟まれて両回転体間を動力伝達可能な伝達状態にし、入力回転体の逆転時に動力伝達体が溝の壁面と軸部に挟まれた状態から開放されて両回転体間を動力伝達しない切断状態にする。

したがって両回転体間に配された動力伝達体が両回転体間に挟まれることで両回転体間が動力伝達可能な伝達状態になる。そして動力伝達体は、従来の切換操作手段のコイルスプリング等のように弾性変形される構造ではない。そのため両回転体間を確実に伝達状態にする。しかも動力伝達体は、コイルスプリング等に比べてトルクによって塑性変形され難い構成である。そのためコイルスプリング等に比べて大きな駆動力（トルク）を安定良く両回転体間に伝達することができる。

請求項２に記載の発明によると、溝は、回転体の回転中心を中心とする円弧に対して傾斜する外周壁面を有し、その外周壁面によって動力伝達体を軸部に押し付ける構成になっている。したがって溝の外周壁面の形状によって動力伝達体を軸部に押し付けることができる。

請求項３に記載の発明によると、動力伝達体は、溝の壁面に当接して転動する転動体である。したがって動力伝達体と溝の相対移動が動力伝達体の転動によってスムーズに行われ得る。

請求項４に記載の発明によると、一対の動力伝達体を有し、一対の動力伝達体が軸部を挟む軸対称位置に設けられている。したがって一対の動力伝達体によって軸部を挟むことで、動力伝達体の軸部への挟み込みが安定する。その結果、比較的大きな駆動力を伝達する場合でも安定良く駆動力を入力回転体側から従動回転体側に伝達することができる。

また請求項１に記載の発明によると、入力回転体と同軸上に回転可能に支持される回転プレートと、回転プレートに当接して回転プレートとの間に摩擦力を生じる回転規制部と、入力回転体に係止される係止部と回転プレートに引っ掛けられるフックとを備える逆転用ばねが設けられる。逆転用ばねは、入力回転体を駆動源の駆動力によって正転させた時に弾性変形されつつ回転プレートを回転規制部に対して摺動させ、駆動力が切断された時に弾性変形の弾性戻り力によって入力回転体を逆転させる。ところで従来のクラッチ装置は、切換操作手段としてコイルスプリングを有し、このコイルスプリングが入力回転体を逆転させる機能をも備えていた。そのためコイルスプリングは、切換操作手段として機能と、入力回転体を逆転させる機能とを両立させる必要があって設計変更等が容易でない構成であった。これに対して本発明は、切換操作手段と別個に逆転用ばねを有しているため、各機能をより良く設定することが容易な構成になっている。
請求項５に記載の発明によると、回転プレートを回転規制部に押し当てる軸方向付勢ばねが設けられる。

本発明の一つの実施形態を図１〜７にしたがって説明する。図１に示すようにクラッチ装置１は、アクチュエータ１０に用いられる。アクチュエータ１０は、車両に設けられるロック装置を駆動源の駆動力によって解除する装置、例えば車両シート（リクライニングシートやクッション）のロックやドアロックをモータ１１の駆動力によって解除する装置である。

アクチュエータ１０は、ケース部材２と、ケース部材２に取付けられるモータ１１と複数のギヤ（１２〜１４）とクラッチ装置１を有している。モータ１１は、電力を駆動力（トルク）に変換する駆動源であって、図１に示すようにケース部材２内に取付けられる。モータ１１の出力軸には、ウォームギヤ１２が取付けられる。

クラッチ装置１は、図１，２に示すように入力回転体３と、従動回転体４と、これら回転体３，４間を動力伝達可能な伝達状態と動力伝達しない切断状態とに切り換える切換操作手段１９を有している。入力回転体３は、ウォームギヤ１２に噛合わされる外歯３ａを有している。従動回転体４は、中間ギヤ１３に噛合わされる外歯４ａを有している。

中間ギヤ１３は、図１に示すように従動回転体４と噛合う大径ギヤ部１３ａと、大径ギヤ部１３ａよりも径が小さい小径ギヤ部１３ｂを有している。出力回転体１４は、中間ギヤ１３の小径ギヤ部１３ｂと噛合う扇形ギヤ部１４ａを有しており、出力回転体１４には、操作レバー１５が固定されている。操作レバー１５には、ケーブル１８の一端部が連結されており、ケーブル１８の他端部は、図示省略のロック装置と連結されている。

モータ１１への電力は、乗員のスイッチ操作によって車両のバッテリから供給される。電力は、モータ１１によって駆動力に変換され、駆動力は、ウォームギヤ１２、入力回転体３、従動回転体４、中間ギヤ１３および出力回転体１４から成る減速ギヤ機構によって減速されてトルクが増幅される。そして出力回転体１４とともに操作レバー１５が傾動し、ケーブル１８が操作レバー１５によって引っ張られる。これによりケーブル１８によってロック装置がロック解除される。

クラッチ装置１の切換操作手段１９は、図２に示すように溝付部材５と、一対の動力伝達体６と、従動回転体４に形成された軸部４ｂを有している。溝付部材５は、軸中心に形成された孔５ａと、軸孔５ａに連続して形成された一対の溝５ｂと、軸孔５ａと非連続な位置に形成された一対の取付孔５ｃを有している。

図３に示すように入力回転体３の上面には、凹部３ｂと、凹部３ｂの底面から突出する一対のピン３ｄと、軸中心に形成された円柱状の軸部３ｃが形成されている。凹部３ｂ内に溝付部材５が挿入され、溝付部材５の取付孔５ｃにピン３ｄが挿入される。これにより溝付部材５は、入力回転体３側に取付けられ、入力回転体３と一体になって回転する。

図２，３に示すように従動回転体４の下側部には、円筒状の軸部４ｂが形成されている。軸部４ｂは、溝付部材５の軸孔５ａの内周側に軸回転可能に挿入される。軸部４ｂの内周側には、入力回転体３の軸部３ｃが挿入される。そして軸部３ｃと従動回転体４の軸孔４ｄには、支持軸部材１６が挿通される（図４参照）。したがって入力回転体３と従動回転体４は、支持軸部材１６によって同軸状に回転可能に支持される。

図２に示すように動力伝達体６は、円柱状であって、溝付部材５の各溝５ｂ内に設けられる。動力伝達体６は、図５，６に示すように溝５ｂの外周壁面５ｂ１と軸部４ｂの外周面の間に設置されて溝５ｂ内を転動する。

溝５ｂは、図５，６に示すように外周壁面５ｂ１を有している。外周壁面５ｂ１は、軸部４ｂとの間隔が一定でなく、例えば回転体３，４の回転中心を中心とする円弧に対して傾斜する傾斜角度、詳しくは円弧接線に対して３〜８°の傾斜角度を有している。そのため外周壁面５ｂ１と軸部４ｂの間には、動力伝達体６の直径よりも広い領域と狭い領域とが形成されている。外周壁面５ｂ１は、入力回転体３が図５の矢印方向に正転した場合に入力回転体３とともに回転して、動力伝達体６を軸部４ｂ側に押し付ける。そして動力伝達体６が外周壁面５ｂ１と軸部４ｂによって挟まれて、入力回転体３と従動回転体４との間が動力伝達可能な伝達状態となり、これらが一体に回転する。

一対の動力伝達体６は、図５に示すように軸部４ｂを挟む軸対称位置に設けられている。したがって一対の動力伝達体６は、入力回転体３の正転時に軸部４ｂを挟む。また動力伝達体６が軸部４ｂに向けて強い力で押し付けられた場合には、軸部４ｂが弾性変形する。これにより軸部４ｂの内周面が入力回転体３の軸部３ｃの外周面に当接する。その結果、入力回転体３の回転力が軸部３ｃと軸部４ｂを介して従動回転体４に伝達され得る。

一方、図６に示すように外周壁面５ｂ１が入力回転体３とともに矢印方向に逆転した場合には、動力伝達体６が外周壁面５ｂ１と軸部４ｂとの間に挟まれた状態から開放される。そのため入力回転体３と従動回転体４との間が動力伝達されない切断状態になり、従動回転体４が入力回転体３に対して別個に回転可能な状態になる。

クラッチ装置１は、さらに図２に示すように入力回転体３を逆転させる逆転用ばね７と、逆転用ばね７の変形超過を防止する回転プレート８と軸方向付勢ばね９を有している。逆転用ばね７は、例えば渦巻きばねであって、中心側の端部に係止部７ａを有し、外周側の端部にフック７ｂを有している。逆転用ばね７は、入力回転体３の下端面に形成された凹部３ｅに挿入される。係止部７ａは、逆転用ばね７の底面に形成された凸部３ｆの外周に周り止めされた状態で係止される。一方、フック７ｂは、図３に示すように回転プレート８の上面から突出する凸部８ｃに引っ掛けられる。そしてフック７ｂは、逆転時に凸部８ｃから外れ得る構成になっている。

回転プレート８は、図３に示すように円盤状であって、中心部に支持軸部材１６が挿入される軸孔８ｄを有している。したがって回転プレート８は、図４に示すように回転体３，４と同軸状に回転可能に支持される。

軸方向付勢ばね９は、図２に示すように例えばコイルスプリングであって、支持軸部材１６が挿入され、回転プレート８とケース部材２の間に設置される。図４に示すように軸方向付勢ばね９は、回転プレート８の内周部下面８ａに当接して、回転プレート８を軸方向上方に付勢する。回転プレート８の付勢方向には、ケース部材２に設けられた回転規制部１７が張出している。回転規制部１７は、回転プレート８の外周面上方に張出しており、回転規制部１７に回転プレート８の外周部８ｂ上面が押し当てられている。したがって回転プレート８と回転規制部１７の間に摩擦力が生じ、その摩擦力によって回転プレート８の回転が規制される。

したがってモータ１１の駆動力によって入力回転体３が正転すると、図７に示すように逆転用ばね７が入力回転体３によって一端部が引っ張られる。一方、逆転用ばね７の他端部は、回転プレート８に係止されており、回転プレート８は、回転プレート８と回転規制部１７との間に生じた静止摩擦力によって静止している。そのため逆転用ばね７は、弾性変形する。しかし逆転用ばね７の弾性変形が大きくなり、逆転用ばね７の弾性力が回転プレート８と回転規制部１７の間に生じている静止摩擦力よりも大きくなると、回転プレート８が回転規制部１７に対して摺動しつつ回転し始める。したがって逆転用ばね７は、所定の弾性変形量を保持したまま回転する。そして逆転用ばね７の変形超過が回転プレート８の回転によって防止される。

入力回転体３が図５に示すように正転した際には、溝付部材５が入力回転体３とともに正転する。これにより溝５ｂの外周壁面５ｂ１と軸部４ｂとの間に動力伝達体６が挟まれ、従動回転体４に入力回転体３の回転力が伝達される。そして従動回転体４が回転し、図１に示すようにケーブル１８が引っ張られ、ロック装置がロック解除される。その後、モータ１１への電力が切断され、図６，７に示すように逆転用ばね７が弾性戻りする。そして逆転用ばね７の弾性力によって入力回転体３が逆転する。

入力回転体３が溝付部材５とともに逆転すると、図６に示すように動力伝達体６が溝５ｂの外周壁面５ｂ１と軸部４ｂとに挟まれた状態から開放される。その結果、入力回転体３に対して従動回転体４が自由に回転可能になる。そのためロック装置は、従動回転体４よりも下流側、すなわち従動回転体４と中間ギヤ１３と出力回転体１４を回転または傾動させることによって初期状態に戻る。そのためロック装置は、逆転に大きなエネルギーを必要とする入力回転体３からのウォームギヤ１２の逆転を大きく行うことなく、初期状態に戻ることができる。

以上のようにして実施の形態が形成されている。すなわちクラッチ装置１は、図２に示すように入力回転体３と従動回転体４と、これら入力回転体３と従動回転体４の間を動力伝達可能な伝達状態と動力伝達しない切断状態とに切り換える切換操作手段１９を有している。切換操作手段１９は、従動回転体４側に設けられた軸部４ｂと、入力回転体３側に設けられ軸部４ｂが挿入される軸孔５ａと、軸孔５ａと連続して入力回転体３側に形成された溝５ｂと、溝５ｂ内に設けられる動力伝達体６とを有している。そして入力回転体３の正転時に動力伝達体６が溝５ｂの壁面と軸部４ｂとに挟まれて両回転体３，４間を動力伝達可能な伝達状態にし、入力回転体３の逆転時に動力伝達体６が溝５ｂの壁面と軸部４ｂに挟まれた状態から開放されて両回転体３，４間を動力伝達しない切断状態にする。

したがって両回転体３，４間に配された動力伝達体６が両回転体３，４間に挟まれることで両回転体３，４間が動力伝達可能な伝達状態になる。そして動力伝達体６は、従来の切換操作手段のコイルスプリング等のように弾性変形される構造ではない。そのため両回転体３，４間を確実に伝達状態にする。しかも動力伝達体６は、コイルスプリング等に比べてトルクによって塑性変形され難い構成である。そのためコイルスプリング等に比べて大きな駆動力（トルク）を安定良く両回転体３，４間を伝達状態にすることができる。

また溝５ｂは、図５に示すように回転体３の回転中心を中心とする円弧に対して傾斜する外周壁面５ｂ１を有し、その外周壁面５ｂ１によって動力伝達体６を軸部４ｂに押し付ける構成になっている。したがって溝５ｂの外周壁面５ｂ１の形状によって動力伝達体６を軸部４ｂに押し付けることができる。

また動力伝達体６は、図１に示すように溝５ｂの壁面に当接して転動する転動体である。したがって動力伝達体６と溝５ｂの相対移動が動力伝達体６の転動によってスムーズに行われ得る。

また図５に示すようにクラッチ装置１は、一対の動力伝達体６を有し、一対の動力伝達体６が軸部４ｂを挟む軸対称位置に設けられている。したがって一対の動力伝達体６によって軸部４ｂを挟むことで、動力伝達体６の軸部４ｂへの挟み込みが安定する。その結果、比較的大きな駆動力を伝達する場合でも安定良く駆動力を入力回転体３側から従動回転体４側に伝達することができる。

また図２に示すようにクラッチ装置１は、入力回転体３を逆転させる逆転用ばね７を切換操作手段１９と別個に有している。ところで従来のクラッチ装置は、切換操作手段としてコイルスプリングを有しており、このコイルスプリングが入力回転体を逆転させる機能をも備えていた。そのためコイルスプリングは、切換操作手段として機能と、入力回転体を逆転させる機能とを両立させる必要があって設計変更等が容易でない構成であった。これに対して本形態は、切換操作手段１９と別個に逆転用ばね７を有しているため、各機能をより良く設定することが容易な構成になっている。

（他の実施の形態）
本発明は、上記実施の形態に限定されず、以下の形態等であっても良い。
（１）例えば上記実施の形態の切換操作手段１９は、従動回転体４側に設けられた軸部４ｂと、入力回転体３側に設けられる軸孔５ａと溝５ｂを有していた。しかし入力回転体３側に設けられた軸部と、従動回転体４側に設けられ前記軸部が挿入される軸孔と、軸孔と連続して従動回転体４側に形成された溝と、溝内に設けられる動力伝達体とを有している形態であっても良い。
（２）上記実施の形態は、円筒状の動力伝達体６を有していた。これに代えて球状の動力伝達体を有している形態であっても良い。
（３）上記実施の形態は、溝５ｂの外周壁面５ｂ１によって動力伝達体６を軸部４ｂに押し付ける構成になっていた。しかし軸部の外周面が円周面ではなく、その軸部によって動力伝達体を溝の外周壁面に押し付け、軸部と溝の外周壁面とによって動力伝達体を挟む形態であっても良い。
（４）上記実施の形態は、一対の動力伝達部材を有していたが、軸部を挟む軸対称位置に設けられた複数対の動力伝達体を有している形態であっても良い。
（５）上記実施の形態は、入力回転体３と溝付部材５を別々に有しており、これらが組み付けられる形態であった。しかしこれらが一つの部材で成形される形態であっても良い。

クラッチ装置を有するアクチュエータの断面図である。 クラッチ装置の斜視図である。 クラッチ装置の斜視図である。 図１のIV―IV線断面におけるクラッチ装置の斜視図である。 入力回転体と従動回転体間を動力伝達可能な伝達状態にした際の図４のV―V線断面矢視図である。 入力回転体と従動回転体間を動力伝達しない切断状態にした際の図５に相当する断面図である。 図４のVII―VII線断面矢視図である。

符号の説明

１・・・クラッチ装置
２・・・ケース部材
３・・・入力回転体
４・・・従動回転体
４ｂ・・・軸部
５・・・溝付部材
５ａ・・・軸孔
５ｂ・・・溝
５ｂ１・・・外周壁面
６・・・動力伝達体
７・・・逆転用ばね
８・・・回転プレート
９・・・軸方向付勢ばね
１０・・・アクチュエータ
１１・・・モータ（駆動源）
１２・・・ウォームギヤ
１３・・・中間ギヤ
１４・・・出力回転体
１５・・・操作レバー
１６・・・支持軸部材
１７・・・回転規制部
１８・・・ケーブル
１９・・・切換操作手段

Claims (5)

1. 駆動源の駆動力によって回転操作される入力回転体と、その入力回転体と同軸状に回転可能に支持される従動回転体と、これら入力回転体と従動回転体の両回転体の間を動力伝達可能な伝達状態と動力伝達しない切断状態とに切り換える切換操作手段を有するクラッチ装置であって、
   前記切換操作手段は、前記両回転体のいずれか一方の回転体側に設けられた軸部と、いずれか他方の回転体側に設けられ前記軸部が挿入される軸孔と、前記軸孔と連続して前記他方の回転体側に形成された溝と、前記溝内に設けられる動力伝達体とを有し、前記入力回転体の正転時に前記動力伝達体が前記溝の壁面と前記軸部とに挟まれて前記両回転体間を動力伝達可能な伝達状態にし、前記入力回転体の逆転時には、前記動力伝達体が前記溝の壁面と前記軸部とに挟まれた状態から開放されて前記両回転体間を動力伝達しない切断状態にし、
   前記入力回転体と同軸上に回転可能に支持される回転プレートと、前記回転プレートに当接して前記回転プレートとの間に摩擦力を生じる回転規制部と、前記入力回転体に係止される係止部と前記回転プレートに引っ掛けられるフックとを備える逆転用ばねが設けられ、
   前記逆転用ばねは、前記入力回転体を前記駆動源の駆動力によって正転させた時に弾性変形されつつ前記回転プレートを前記回転規制部に対して摺動させ、前記駆動力が切断された時に前記弾性変形の弾性戻り力によって前記入力回転体を逆転させることを特徴とするクラッチ装置。
2. 請求項１に記載のクラッチ装置であって、
   溝は、回転体の回転中心を中心とする円弧に対して傾斜する外周壁面を有し、その外周壁面によって動力伝達体を軸部に押し付ける構成になっていることを特徴とするクラッチ装置。
3. 請求項１または２に記載のクラッチ装置であって、
   動力伝達体は、溝の壁面に当接して転動する転動体であることを特徴とするクラッチ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のクラッチ装置であって、
   一対の動力伝達体を有し、前記一対の動力伝達体が軸部を挟む軸対称位置に設けられていることを特徴とするクラッチ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のクラッチ装置であって、
   前記回転プレートを前記回転規制部に押し当てる軸方向付勢ばねが設けられることを特徴とするクラッチ装置。

Images