JP4840016B2 - クラッチ機構 - Google Patents

Description

本発明は、軸部材とこの軸部材の外周に配置され回転可能に装備された円筒状部材との間で回転の断接を行なうクラッチ機構であって、車載部品の電動と手動との切替機構に用いて好適の、クラッチ機構に関するものである。

回転部材を、固定部材又は相対回転部材に対して自由に回転しうる状態（回転フリーの状態）と、回転を拘束された状態（回転規制状態）とに切り替える装置として、例えば電磁クラッチがある。この電磁クラッチは、電磁石の力を利用して回転部材と固定部材又は相対回転部材との間での回転の断接を行なう機構であり、電気的に制御できるため制御が容易であり、種々の分野に用いられている。

しかしながら、電磁クラッチの場合、制御が容易であるものの電磁石や電源からの電気配線を装備し電気的操作が必要であり、電力を必須とせず、より簡便な構成でしかも簡単な操作で回転の断接を可能とするクラッチ機構に対する要請も起こっている。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、電力を必須とせず、より簡便な構成でしかも簡単な操作で回転の断接をすることができるようにした、クラッチ機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のクラッチ機構は、軸部材と該軸部材の外周に配置され回転可能に装備された円筒状部材との間で回転の断接を行なうクラッチ機構であって、前記軸部材に一体回転しうるように装備された円柱状部に巻回され、前記軸部材と前記円筒状部材との間に配置された巻き付け部材と、いずれも前記円柱状部に設けられ、前記巻き付け部材の両端部をそれぞれ係止する２つの係止部と、をそなえ、前記２つの係止部のうち少なくとも一方は、前記巻き付け部材を縮径させて前記巻き付け部材を前記円筒状部材の内周面から離隔又は低圧圧接させる第１係止位置と、前記巻き付け部材を拡径させて前記巻き付け部材を前記円筒状部材の内周面に高圧圧接させる第２係止位置とに、切り替え可能に構成され、前記円筒状部材は、一端側と他端側とで分割形成された軸受に支持され、前記巻き付け部材は前記軸受の分割された軸方向中間部に配置されていることを特徴としている（請求項１）。

前記軸部材は固定されていても回転可能であってもよい（請求項２，３）。
前記軸部材を回転可能とした場合、前記軸部材を回転駆動するアクチュエータがそなえられていてもよい（請求項４）。

前記巻き付け部材の端部は前記円柱状部分に向けて屈曲形成され、前記係止部は、前記巻き付け部材の屈曲形成された前記端部を係止する係止溝として構成され、前記係止溝には、前記端部を前記巻き付け部材の縮径する側に押圧する縮径用壁面と、前記端部を前記巻き付け部材の拡径する側に押圧する拡径用壁面と、が設けられ、前記縮径用壁面が前記端部を押圧する前記第１係止位置と、前記拡径用壁面が前記端部を押圧する前記第２係止位置との間で、前記係止部の位置を切り替える切替機構を備えたことが好ましい（請求項５）。

前記円柱状部は前記軸部材に対して軸方向に移動可能に装備され、前記係止溝は、前記縮径用壁面を有し前記軸部材の軸線方向に延びるように形成された第１溝部と、前記拡径用壁面を有し前記第１溝部から周方向にシフトした位置で前記軸部材の軸線方向に延びるように形成された第２溝部と、前記第１溝部の両壁面と前記第２溝部の両壁面とを滑らかに接続する屈曲壁面をそなえた接続溝部とをそなえ、前記切替機構は、前記円柱状部を前記軸部材に対して軸方向に駆動させて、前記巻き付け部材の前記端部が前記第１溝部内に位置する状態と前記第２溝部内に位置する状態とで切り替える軸方向位置切替機構として構成されることが好ましい（請求項６）。

前記軸方向位置切替機構は、前記軸部材の一端に設けられ前記円柱状部を前記軸部材に対して軸方向の一方に向けて付勢する付勢部材と、前記軸部材の他端と前記円柱状部との間に楔状に介装され、自身の厚みに応じて前記円柱状部を前記付勢部材の付勢力に抗して軸方向の他方に押圧するスライドレバーとを備えていることが好ましい（請求項７）。
この場合、前記スライドレバーをスライド駆動するスライドアクチュエータが備えられていることが好ましい（請求項８）。

前記巻き付け部材は、コイルばね状に形成されていることが好ましい（請求項９）。
前記軸部材と前記円柱状部との間に、前記円柱状部を前記軸部材と一体に回転するように前記軸部材に連携させる連携機構を備え、前記連携機構は前記軸部材と前記円柱状部との間に一定以上のトルクが加わると連携を解除する構造が用いられていることが好ましい（請求項１０）。

請求項１の本発明のクラッチ機構によれば、２つの係止部のうち少なくとも一方について、巻き付け部材を縮径させて（円柱状部分への巻き付きを強めて）巻き付け部材を円筒状部材の内周面から離隔又は低圧圧接させる第１係止位置とすることで、円筒状部材は自由に又は僅かな抵抗のみで回転できる状態となり、巻き付け部材を拡径させて（円柱状部分への巻き付きを緩めて）巻き付け部材を円筒状部材の内周面に高圧圧接させる第２係止位置とすることで、円筒状部材は巻き付け部材との間の摩擦力によって回転を規制される。したがって、係止部を第１係止位置と第２係止位置との間で切り替えるだけで、円筒状部材の回転許容と回転規制とに切り替えることができる。

円筒状部材を分割形成された軸受に支持させるため、円筒状部材を軸受に支持させながら巻き付け部材を円筒状部材に接触させることが可能になる（請求項１）。
軸部材を固定すれば、本クラッチ機構はブレーキ機構として機能し、円筒状部材を回転状態と固定状態とに切り替えることができ（請求項２）、軸部材を回転可能とすれば、円筒状部材を軸部材に対して相対回転する状態と一体回転する状態とに切り替えることができる（請求項３）。

軸部材を回転可能とした場合、軸部材を回転駆動するアクチュエータがそなえられていれば、本クラッチ機構は軸部材の回転を円筒状部材に伝達或いは伝達遮断する動力断接クラッチ機構として機能する（請求項４）。
請求項５の本発明のクラッチ機構によれば、切替機構を通じて、係止部の位置を、縮径用壁面が巻き付け部材の端部を押圧する第１係止位置と、拡径用壁面が巻き付け部材の端部を押圧する第２係止位置との何れかに切り替えることで、円筒状部材を回転許容状態と回転規制状態とに切り替えることができる。

請求項６の本発明のクラッチ機構によれば、円柱状部を軸部材に対して軸方向に駆動させて、巻き付け部材の端部が第１溝部内に位置する状態と第２溝部内に位置する状態とで切り替えることで、円筒状部材を回転許容状態と回転規制状態とに容易に切り替えることができる。また、係止溝は、第１溝部と、第２溝部と、これらの壁面を滑らかに接続する屈曲壁面をそなえた接続溝部とから構成することで、円柱状部を軸部材に対して滑らかに軸方向に駆動させることができる。

請求項７の本発明のクラッチ機構によれば、スライドレバーをスライドさせることで、自身の厚みに応じて円柱状部を軸方向に駆動させることができ、円筒状部材を回転許容状態と回転規制状態とに容易に切り替えることができる。
前記スライドレバーをスライド駆動するスライドアクチュエータが備えられていれば、円筒状部材の回転許容状態と回転規制状態との切り替えを例えば遠隔操作で行うことができる（請求項８）。

また、巻き付け部材をコイルばね状に形成すれば、巻き付け部材が円筒状部材への圧接時に片当たりしにくくなり、クラッチの圧接を確実に行ないやすくなる（請求項９）。
請求項１０の本発明のクラッチ機構によれば、通常時には、円柱状部は軸部材と一体に回転するが、軸部材と円柱状部との間に一定以上のトルクが加わると円柱状部は軸部材と相対回転可能になり、例えば、円筒状部材は巻き付け部材との固着時や、アクチュエータ（請求項４）の故障時にも、円筒状部材を回転させることが可能になる。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１，図２は本発明の第１実施形態のクラッチ機構を示す図であり、図１はその構成図、図２はその巻き付け部材としてのコイルばね状部材を示す斜視図である。
図１（ａ１），（ｂ１）,（ａ２），（ｂ２）に示すように、このクラッチ機構は、支持部材９ａ，９ｂに支持された軸部材１と、この軸部材１の外周に配置され回転可能に装備された円筒状部材２との間で回転の断接を行なう。

軸部材１の外周には、円柱状のスプール部材（円柱状部）３が軸部材１と一体回転しうるように装備され、このスプール部材３の外周に巻き付け部材としてのコイルばね状部材４が巻回されている。これにより、コイルばね状部材４は、軸部材１外周のスプール部材３と円筒状部材２との間に位置するように装備される。
なお、軸部材１は一端を支持部材９ａの支持穴に回転不能に固定され［図１（ｃ）参照］、他端は、後述するスプール部材３の環状の端部３ｂと軸受７ｂとを介して支持部材９ｂに支承されている。

コイルばね状部材４は、両端部４ａ，４ｂを軸心側（即ち、スプール部材３側）に屈曲させており、これらの端部４ａ，４ｂはスプール部材３に形成された係止部５，６に係止されている。係止部５，６は、スプール部材３の左右にそれぞれ略軸方向に延びた係止溝として構成される。各係止溝５，６は、軸心線を含む面を中心に対称に配置された同形状のものである。

係止溝５を例に説明すると、軸部材１の軸線方向に延びるように形成された第１溝部５Ａと、第１溝部５Ａから周方向にシフトした位置でやはり軸部材１の軸線方向に延びるように形成された第２溝部５Ｂと、これらの第１溝部５Ａと第２溝部５Ｂとを滑らかに接続する接続溝部５Ｃとをそなえている。第１溝部５Ａ及び第２溝部５Ｂは側面視で軸線方向に直線的に延びた側壁面を上下に有し、接続溝部５Ｃにはこれらの側壁面を滑らかに接続するように側面視で屈曲した側壁面（湾曲壁部）を上下に有している。

図示しないが、係止溝６も、係止溝５と同様に第１溝部６Ａと第２溝部６Ｂと接続溝部６Ｃとをそなえている。
コイルばね状部材４は、図１（ａ１），（ａ２）に示すように、両端部４ａ，４ｂを第１溝部５Ａ，６Ａの下方の側壁面（縮径用壁面）５ａ，６ａに当接させると、径を小さくした縮径状態となり、図１（ｂ１），（ｂ２）に示すように、両端部４ａ，４ｂを第２溝部５Ｂ，６Ｂの上方の側壁面（拡径用壁面）５ｂ，６ｂに当接させると、径を大きくした拡径状態となる。

つまり、図２に示すように、コイルばね状部材４は、両端部４ａ，４ｂを共に上方へ移動させるとスプール部材３への巻き付け量（巻き付き回転量）が増大しこれに応じてコイルばね状部材４の外径は小さくなり（縮径状態）、両端部４ａ，４ｂを共に下方へ移動させるとスプール部材３への巻き付け量（巻き付き回転量）が減少しこれに応じてコイルばね状部材４の外径は大きくなる（拡径状態）。

なお、一方の端部は固定しておき他方の端部のみを駆動させてもコイルばね状部材４の縮径及び拡径を実現でき、このように構成してもよいが、本実施形態では、両端部４ａ，４ｂを移動させているので、各端部４ａ，４ｂの移動量に対して縮径量及び拡径量を確保しやすい利点がある。
また、支持部材９ａ，９ｂの間には、スプール部材３を回転自在に支持する軸受７ａ，７ｂが軸部材１と同心に配置されている。軸受７ａは支持部材９ａに固着され、軸受７ｂは支持部材９ｂに固着されており、これらの軸受７ａ，７ｂの相互間（軸方向中間部）には隙間が開けられている。コイルばね状部材４はこの隙間に配置されている。

したがって、軸受７ａ，７ｂに支持された円筒状部材２は、コイルばね状部材４が縮径状態にあれば、コイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに圧接しない（即ち、離隔する）か或いは僅かに圧接する（低圧圧接する）状態となって、回転抵抗を全く受けないか或いは僅かに受けるだけの回転可能な状態となり、コイルばね状部材４が拡径状態にあれば、コイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに強く圧接する（即ち、高圧圧接する）状態となって、回転抵抗を大きく受けて回転不能な状態となる。

また、スプール部材３の両端には、環状の突起３ａ，３ｂが形成されており、突起３ａ，３ｂの外周面は軸受７ａ，７ｂの内周面と摺接している。そして、スプール部材３が軸部材１及び軸受７ａ，７ｂに対して摺動することにより、コイルばね状部材４の両端部４ａ，４ｂが各第１溝部５Ａ，６Ａの下方側壁面（縮径用壁面）５ａ，６ａに当接してコイルばね状部材４を円筒状部材２の内周面から離隔又は低圧圧接させる第１係止位置と、両端部４ａ，４ｂが各第２溝部５Ａ，６Ａの上方側壁面（拡径用壁面）５ｂ，６ｂに当接してコイルばね状部材４を円筒状部材２の内周面に高圧圧接させる第２係止位置とに、切り替え可能に構成されている。

軸部材１の一端側には、スプール部材３の一端と支持部材９ａとの間には、軸部材１の外周に装備されたコイルスプリング８が介装されており、スプール部材３は、コイルスプリング８によって他端側［図１（ａ２）中右側］に付勢されている。スプール部材３の他端には、筒状の延設部材３Ａが結合され、延設部材３Ａの先端面と軸部材１の他端部に固設された軸端部材１ａとの間には、スライドレバー１０が楔状に介装されている。

スライドレバー１０は、厚さの薄い第１楔部１０Ａと厚さの厚い第２楔部１０Ｂとが形成されている。延設部材３Ａの先端面３ｃは、中央が僅かに突起した曲面状でその端部が滑らかに面取りされた形状になっており、第１楔部１０Ａ及び第２楔部１０Ｂの延設部材３Ａの先端面３ｃとの接触面１０ａ，１０ｂは、延設部材３Ａの先端面３ｃ形状に整合するように何れも中央が僅かに凹んだ曲面状に形成されており、各接触面１０ａ，１０ｂは滑らかな曲面で接続されている。

これにより、スライドレバー１０は接触面１０ａ，１０ｂの何れかを延設部材３Ａの先端面３ｃに当接するように滑らかにスライドさせることができ、且つ、接触面１０ａ，１０ｂの何れかが延設部材３Ａの先端面３ｃに当接した場合には、その互いの曲面形状と、スプール部材３を介して受けるコイルスプリング８の付勢力とによって、各当接状態を保持するようになっている。

なお、本実施形態の場合、軸部材１とスプール部材３との間に、スプール部材３を軸部材１と一体に回転するように軸部材１に連携させる連携機構１９を備えている。この連携機構１９は、軸部材１とスプール部材３との間に一定以上のトルクが加わると連携を解除しうる構造である。
ここでは、スプール部材３の内周に軸部材１の外周に向けて開口した穴部１９ａに、スプリング（例えば、コイルスプリング）１９ｂを内装し、スプリング１９ｂの先端と軸部材１の外周に形成された窪み１９ｃとの間にボール１９ｄを介装し、スプリング１９ｂに付勢されたボール１９ｄがスプール部材３を軸部材１と回転方向に一体化することで、連携機構１９を形成している。

そして、軸部材１とスプール部材３との間に一定以上のトルクが加わると、軸部材１の外周の窪み１９ｃが、スプリング１９ｂを縮めるようにボール１９ｄを排動して、ボール１９ｄが軸部材１の外周の窪み１９ｃから外れることで、軸部材１とスプール部材３との回転の連係が解除されるようになっている。

本発明の第１実施形態にかかるクラッチ機構は上述のように構成されているので、例えば、図１（ａ１），（ａ２）に示すように、スライドレバー１０を、厚さの薄い第１楔部１０Ａの接触面１０ａが延設部材３Ａの先端面３ｃに当接するように操作して、スプール部材３を軸部材１の他端側［図１（ａ２）中、右方］に配置することにより、コイルばね状部材４は、両端部４ａ，４ｂをスプール部材３の第１溝部５Ａ，６Ａの下方側壁面（縮径用壁面）５ａ，６ａに当接させた縮径状態となる。

軸受７ａ，７ｂに支持された円筒状部材２は、コイルばね状部材４が縮径状態にあれば、コイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに圧接しない（即ち、離隔する）か或いは僅かに圧接する（低圧圧接する）状態となって、回転抵抗を全く受けないは或いは僅かに受けるだけであり回転可能となる。
一方、図１（ｂ１），（ｂ２）に示すように、スライドレバー１０を、厚さの厚い第２楔部１０Ｂの接触面１０ｂが延設部材３Ａの先端面３ｃに当接するように操作して、スプール部材３を軸部材１の一端側［図１（ｂ２）中、左方］に配置することにより、コイルばね状部材４は、両端部４ａ，４ｂをスプール部材３の第２溝部５Ｂ，６Ｂの上方側壁面（拡径用壁面）５ｂ，６ｂに当接させた拡径状態となる。

軸受７ａ，７ｂに支持された円筒状部材２は、コイルばね状部材４が拡径状態にあれば、コイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに強く圧接する（即ち、高圧圧接する）状態となって、回転抵抗を大きく受けて回転不能となる。
このように、第１実施形態にかかるクラッチ機構によれば、スライドレバー１０のスライド操作だけで、円筒状部材２を回転許容したり、回転規制したりするブレーキ機構として機能させることができ、コンパクトでシンプルなクラッチ機構（ブレーキ機構）を実現することができる。

この第１実施形態のものに対し、スライドレバー１０をスライド駆動するスライドアクチュエータを備えることにより、かかるクラッチ機構を以下のように自動車用ドアの開動作規制装置に適用することができる。
図３〜図６は本発明の第１実施形態のクラッチ機構を適用した自動車用ドアの開動作規制装置を示す図であり、図３は本クラッチ機構が適用された自動車用ドアの概略構成図、図４はその自動車用ドアのドア及びドアチェッカの断面図、図５はその自動車用ドアの開動作規制装置の制御系にかかる電気回路図、図６はその自動車用ドアの開動作規制装置を説明する各スイッチの作動チャートである。

図３に示すように本実施形態のドアの開動作規制装置は車体２１,ドア（自動車用ドア）２２，ドアチェッカ２３，ワイヤ２４，プーリ（スプール）２５，クラッチ（ワイヤストッパ）２６，クラッチコントローラ２７，ドア開閉センサ２８，障害物センサ２９，車室側操作部３０，車外操作レバー３１，ドア保持用スイッチ（スイッチ）３２，電子制御装置（ＥＣＵ）４０等から構成されており、ドア２２は図示省略のドアヒンジを介して車体２１に回動可能に取り付けられている。なお、ドア保持用スイッチは、車内側から操作するスイッチ３２Ａと、車内側から操作するスイッチ３２ｂとがあるが、これらのスイッチ３２Ａ及び３２Ｂを合わせて表現する場合には符号３２とする。

また図４に示すようにドアチェッカ２３はドア２２に設けられた開口に挿入されており、ドアチェッカ２３はヒンジ部２３Ａ，アーム部（アーム）２３Ｂ，摺動部材２３Ｃ，ストッパ部２３Ｄから構成されている。
ヒンジ部２３Ａはドア２２の開口から突出して車体２１に固設されている。アーム部２３Ｂの一端はヒンジ部２３Ａを中心に回動可能に接続され、他端側にはアーム部２３Ｂよりも十分に拡径したストッパ部２３Ｄがアーム部２３Ｂと一体に形成されている。

摺動部材２３Ｃは、アーム部３２Ｂの周面に弾性力によって押し付けられた状態でアーム部２３Ｂに対して相対動するスライダ（図示略）がそなえられており、ドア２２の内部にボルト等により固設されている。そしてアーム部２３Ｂが摺動部２３Ｃの中央部分に設けられた開口に挿通され、図４に２点鎖線で示すようにアーム部２３Ｂがドア２２の開閉動作に応じて摺動部２３Ｃに対して相対的に進退することにより摺動部材２３Ｃのスライダとアーム部２３Ｂとが摺動するようになっている。

また、摺動部材２３Ｃのスライダとアーム部２３Ｂとの摺動範囲は摺動部２３Ｃがストッパ部２３Ｄと接触することにより規制されるようになっている。つまり、摺動部材２３Ｃのスライダとストッパ２３Ｄとが接触する位置がドア２２の最大ドア開度となる。
なお、アーム部２３Ｂの中央付近にはドア２２の中間保持位置を規定するための凹部２３Ｅが設けられており、摺動部材２３Ｃのスライダがこの凹部２３Ｅにおいてその屈曲面に圧接することにより大きな摺動抵抗を受けるようになっており、この摺動抵抗により、ドアを開閉方向に移動する際のドアの開閉に必要な操作力（操作トルク）が適度に設定されている。

ドアチェッカ２３のストッパ部２３Ｄにはワイヤ２４の一端（先端部）が接続されている。そしてワイヤ２４の他端側（基端部）はプーリ２５に巻回された上でプーリ２５に接続され、アーム部２３Ｂの相対変位に応じてプーリ２５が回転するとともにワイヤ２４がプーリ２５から繰り出されるようになっている。また、詳細な構成については後述するがプーリ２５はワイヤ２４を巻き取る方向（つまり、ドア２２の閉方向）に付勢されており、車両用ドア２２が閉方向に移動するにつれてワイヤ２４がプーリ２５に巻き取られるようになっている。

また、プーリ２５にはプーリ２５の回転を規制してワイヤ２４の繰り出しを停止させるためのクラッチ２６が接続されている。
クラッチ２６には、前述の図１に示すクラッチ機構が用いられ、かかるクラッチ機構の円筒状部材２にプーリ２５のスプール（回転部材）２５ａが取り付けられている。円筒状部材２の外周には、図１に示すように、ワイヤ２４が巻回され、円筒状部材２の回転に応じてワイヤ２４が繰り出し及び巻き取り可能に構成されている。円筒状部材２及びプーリ２５のスプール（回転部材）２５ａは、図示しないスライドアクチュエータによりスライドレバー１０をスライド操作すれば、回転許容されたり、回転規制されたりできるようになっている。そして、スライドレバー１０をスライド駆動するスライドアクチュエータはクラッチコントローラ２７によって制御されるようになっている。

また、車室側操作部３０はドア２２のインナパネル（車室内側パネル）に取り付けられており、車室側操作部３０の近傍にドア保持用スイッチ３２Ａが取り付けられている。車室側操作部３０にはドアラッチの係合を解除するためのドア開レバー３０Ａとドア２２の施錠及び解錠を行うドアロックボタン３０Ｂとが備えられている。
車外操作レバー３１はドア２２のアウタパネル（車外側パネル）に取り付けられており、車外操作レバー３１の近傍にドア保持用スイッチ３２Ｂが取り付けられている。車外操作レバー３０はドアラッチの係合を解除するためのレバーであり、ドアハンドルを兼ねている。

ドア保持用スイッチ３２Ａ，３２Ｂはそれぞれ押しボタンとして構成されており、ボタンを１回押すとスイッチオンとなり、ボタンを１秒以内に２回押すとスイッチオフとなる
ように構成されている。このようにスイッチオフの際にボタンを２回押すように構成とするのは、誤操作等によってドア操作者の意図に反してスイッチオフとなることを防止するためであるが、単にボタンを押す毎にスイッチのオンとオフとが切り替わるように構成してもよい。また、ドア保持用スイッチ３２Ｂは、例えば、キーレスオペレーションシステム等の他のシステムのスイッチと兼用としてもよい。

各ドア保持用スイッチ３２Ａ，３２Ｂのオン信号はＥＣＵ４０に入力されるようになっている。また、ドア保持用スイッチ３２Ａ，３２ＢにはそれぞれＬＥＤ（発光ダイオード）３２Ｃ，３２Ｄが備えられており、後述するようにドア３２の開動が規制中の状態となると各ＬＥＤ３２Ｃ，３２Ｄが点灯するようになっている。
つまり、ここではＬＥＤの点灯によりドア操作者がドア３２の開動が規制中であるか否かをＬＥＤの点灯により視覚的に認識できるようになっているが、このＬＥＤの点灯については省略してもよく、また、ＬＥＤの代わりに他の視覚的に認識させる手段やブザー等の聴覚的に認識させる手段を用いるようにしてもよい。

ドア開閉センサ３８はドア３２の開閉状態を検知するセンサであり、以下、ドア３２が開いている場合をドア開閉センサ３８がオン状態とする。そして、ドア開閉センサ３８がオンの場合にはオン信号をＥＣＵ４０に入力するようになっている。
障害物センサ２９はドア２２の車両後方側の下部に設けられており、ドア２２の開操作の障害となる障害物の接近を検知するようになっており、障害物の接近を検知した場合はオン信号をＥＣＵ４０に入力するようになっている。

そして、スライドアクチュエータがスライドレバー１０をコイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに高圧圧接する回転規制位置［図１（ｂ１），（ｂ２）参照］にスライド駆動することにより、円筒状部材２及び回転部材２５ａの回転が規制されるようになっている。
また、誤作動時等の不測の事態が起こった場合を考慮してこの回転規制力は所定値以下に制限されており、プーリ５に回転規制力以上の回転トルクが加わると摩擦面６Ａとトルク伝達板５Ｈあるいは嵌合溝５Ｊと嵌合部５Ｇとが滑ってプーリ５が回転できるようになっている。

ここで、ＥＣＵ４０の機能構成について説明する。図５に示すように、ＥＣＵ４０にはドア開閉センサ２８，障害物センサ２９，ドア保持用スイッチ３２Ａ，３２Ｂからそれぞれのオン信号が入力されるようになっている。なお、図中では表現を簡単にするため各ドア保持用スイッチ３２Ａ，３２Ｂは一つのスイッチとして図示すると共に各ドア保持用スイッチ３２Ａ，３２ＢのＬＥＤ３２Ｃ，３２Ｄも一つのものとして図示している。

ＥＣＵ４０は、ドア開閉センサ２８がオン（ドア開）の状態で、且つ、障害物センサ２９及び／又はドア保持用スイッチがオンの状態では、コイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに高圧圧接する回転規制位置にスライドレバー１０を駆動する信号をスライドアクチュエータに送信するように構成されている。また、ＥＣＵ４０は、ドア開閉センサ２８がオフ（ドア閉）の状態では、コイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに低圧圧接する回転許容位置にスライドレバー１０を駆動しその状態を保持する信号をスライドアクチュエータに送信するように構成されている。

本実施形態に係る自動車用ドアの開動作規制装置は上述のごとく構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
図６を用いてＥＣＵ４０及びクラッチ２６の作動態様について説明すると、Ｔ０の時点ではドア開閉センサ８のみがオンの状態であり、このときにはクラッチ２６のスライドアクチュエータは、コイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに低圧圧接する側へスライドレバー１０を駆動し、スプール（回転部材）２５ａが回転フリーの状態を保持するため、ドアの開動は規制されない。

そして、Ｔ１の時点でドア操作者がドア保持用スイッチ３２Ａ,３２Ｂのいずれかのボタンを押すとドア保持用スイッチがオンとなりＥＣＵ４０にオン信号が入力される。このとき、ドア開閉センサ信号がオン且つドア保持用スイッチがオンの状態となり、ＥＣＵ４０はクラッチコントローラ２７に、スライドアクチュエータを通じてスライドレバー１０を高圧圧接側（スプール部材３が第２係止位置となる側）へ駆動する信号を送信し、スプール部材３が第２係止位置となる。

そして、スプール部材３が第２係止位置となりスプール（回転部材）２５ａが回転規制されてドア２２の開動が十分に規制されるとドア２２の開操作制御がオンの状態（つまり、ドア２の開動を規制中）であることを示すため各ＬＥＤ３２Ｃ，３２Ｄが点灯する。
上記のようにクラッチ２６が制御されると、クラッチ２６によりプーリ２５の回転が規制されてワイヤ２４のプーリ２５からの繰り出しが規制されることとなり、ドアチェッカ２のアーム部２３Ｂがドアの開き方向に相対変位することができずにドア２２の開動が規制されることとなる。またこのとき、ドア２２を閉動させた場合にはワイヤ２４が弛むことにより通常通りにドア２２が閉動され、規制力は働かない。

次にＴ２の時点では、ドア操作者がドア保持用スイッチ３２Ａ，３２Ｂのいずれかのボタンを１秒以内に２回押すことによりドア保持用スイッチ信号がオフとなる。ドア保持用スイッチ信号がオフとされるとＥＣＵ４０はクラッチ２６のスライドアクチュエータ１１が軸部材１を低圧圧接側（スプール部材３が第１係止位置となる側）へ駆動しその状態を保持するための信号をクラッチコントローラ７に送信し、スライドアクチュエータ１１が制御される。このときドア２２の開動の規制が解除され、ＬＥＤ３２Ｃ，３２Ｄの点灯も中止される。

その後Ｔ３の時点では、再びドア保持用スイッチ信号がオンとされる。ＥＣＵ４０はクラッチコントローラ２７に信号を送信してスライドアクチュエータを通じて軸部材１を高圧圧接側へ駆動し、スプール部材３を第２係止位置とする。そしてドアの開動が十分に規制されると各ＬＥＤ３２Ｃ，３２Ｄが点灯する。
Ｔ４の時点ではドアが完全に閉じられドア開閉センサがオフとなる。ＥＣＵ４０はドア開閉センサ信号がオフとなった時点から所定時間（１〜２秒）後にクラッチ２６の通電を停止するようにクラッチコントローラ２７に信号を送信する。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態のクラッチ機構について説明する。
図７は本実施形態のクラッチ機構の構成図であり、図１（ａ２）に対応する図である。図７において、図１と同符号は同様のものを示し、これらについては説明を省略または簡略化する。

図７に示すように、本実施形態のクラッチ機構１３は、軸部材１が回転アクチュエータ（電動モータ）１１によって回転駆動されるようになっている。他の構成は第１実施形態と同様になっている。
つまり、第１実施形態のクラッチ機構では、軸部材１は固定されており、クラッチ機構は円筒状部材２の回転を許容する状態と回転停止する状態とに切り替えうるブレーキ機構として構成されているが、本実施形態のクラッチ機構１３は、回転アクチュエータ１１による軸部材１の回転を円筒状部材２に伝える状態と伝えない状態とに切り替えうる動力伝達クラッチ機構として構成されている。

本実施形態のクラッチ機構１３は、このように動力伝達クラッチ機構として構成されているので、例えば、自動車用電動スライドドアにおいて、電動と手動とを切り替えるために適用することができる。
この場合、円筒状部材２に図示しないスライドドアを駆動するワイヤー２４´を巻回し、円筒状部材２が回転すると、ワイヤー２４´を巻き取ってスライドドアを開放側又は閉鎖側に駆動するように構成する。したがって、スライドレバー１０をコイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに高圧圧接する位置にすれば、回転アクチュエータ１１により軸部材１を回転させると、円筒状部材２も軸部材１と連動して回転しワイヤー２４´を巻き取ってスライドドアを開放側又は閉鎖側に駆動することができる。

このように、アクチュレータ（スライドドア駆動モータ）のクラッチ機構がそれぞれの回転アクチュエータ１１と連動する状態になっていると、手動でスライドドアを開閉動作させようとすると停止状態の回転アクチュエータ１１が抵抗になって手動操作の妨げになるが、スライドレバー１０をコイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに低圧圧接する位置にすれば、円筒状部材２は軸部材１に対して自由に回転できるため、円筒状部材２に巻回されたワイヤー２４´は回転アクチュエータ１１により拘束されることがなくなり、ワイヤー２４´の巻き取りや繰り出しを自由に行える状態になる。したがって、手動でスライドドアを何ら支障なく開閉動作させることができる。

本実施形態のクラッチ機構においても、第１実施形態の適用例のごとく、スライドレバー１０をスライド駆動するスライドアクチュエータを備えることにより、スライドドアの電動開閉状態と手動開閉状態とを遠隔操作で電気的に切り替えることが可能になる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態のクラッチ機構について説明する。
図８〜図１０は本発明の第３実施形態のクラッチ機構を示す図であり、図８はそのクラッチ機構の断面図、図９は本クラッチ機構が適用された自動車用バックドアの概略斜視図、図１０はその自動車用バックドアのクラッチ機構の変形例を示す斜視図である。なお、図８において、図１，図７と同符号は同様のものを示し、これらについては説明を省略または簡略化する。

本実施形態のクラッチ機構１３´も、第２実施形態のものと同様に、動力伝達クラッチ機構として構成されているが、図８，図９に示すように、第２実施形態とは異なるものに適用されている。
つまり、本クラッチ機構１３´は、図９に示すように、バックドア（テールゲート）１８を旋回駆動するアクチュエータ１７に介装されており、バックドア１８を電動で開閉したり、手動で開閉したりするための切替機構として用いている。

バックドア１８の電動開閉は、図９に示すように、基端部１２ａを車体に枢支され先端部１２ｂをバックドア１８に枢着されたアーム１２に対して、回転アクチュエータ（電動モータ）１１を通じて基端部１２ａを回動することで先端部１２ｂを揺動させてバックドア１８を開閉するようにしたものである。
つまり、本実施形態のクラッチ機構１３´は、図８に示すように、回転アクチュエータ１１とアーム１２との間に介装され、回転アクチュエータ１１による軸部材１の回転を円筒状部材２及びアーム１２に伝える状態と伝えない状態とに切り替えうる動力伝達クラッチ機構として構成されている。

そして、スライドレバー１０を、コイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに高圧圧接する位置にすれば、回転アクチュエータ１１により軸部材１を回転させると、円筒状部材２も軸部材１と連動して回転し円筒状部材２と一体回転するアーム１２が回転駆動されバックドアを電動で開閉駆動することができる。
また、このように、クラッチ機構が回転アクチュエータ１１とアーム１２とを連動させる状態になっていると、手動でバックドアを開閉動作させようとすると停止状態の回転アクチュエータ１１が抵抗になって手動操作の妨げになるが、スライドレバー１０をコイルばね状部材４が円筒状部材２の内周面２ａに低圧圧接する位置にすれば、円筒状部材２は軸部材１に対して自由に回転できるため、円筒状部材２と一体回転するアーム１２は回転アクチュエータ１１により拘束されることがなくなり、自由に回転動作しうる状態になる。したがって、手動でバックドアを何ら支障なく開閉動作させることができる。

本実施形態のクラッチ機構においても、第１実施形態の適用例のごとく、スライドレバー１０をスライド駆動するスライドアクチュエータを備えることにより、スライドドアの電動開閉状態と手動開閉状態とを遠隔操作で電気的に切り替えることが可能になる。
このように、本実施形態にかかるクラッチ機構１３によれば、軸部材１が回転する場合においてもこの回転力を断接することができる。

なお、図１０は、回転アクチュエータ（電動モータ）１６と軸部材１との間に斜歯ギヤ機構１５と平歯ギヤ機構１４とからなる減速機構を介装したもので、回転アクチュエータ１６の回転を減速してアーム１２を駆動するようになっている。
平歯ギヤ機構１４のギヤ１４ａは、軸部材１に取り付けられている（。他の構成は、第３実施形態と同様になっている。このような構成の場合には、回転アクチュエータ（電動モータ）１６の負荷が軽減されるので、回転アクチュエータに小型で小容量のものを用いることができる。

（その他）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更しうるものである。
例えば、スプール部材３の外周に巻き付けられる巻き付け部材としての上記の実施形態ではコイルばね状部材４が用いられているが、例えば、スプール部材３の外周に沿う形状の部分円筒を用いて、部分円筒の両端又は一端を第１溝部５Ａ，６Ａの下方の側壁面（縮径用壁面）５ａ，６ａに当接させて縮径状態を達成し、部分円筒の両端又は一端を第２溝部５Ｂ，６Ｂの上方の側壁面（拡径用壁面）５ｂ，６ｂに接させて縮径状態を達成するように構成してもよい。

また、巻き付け部材の端部を係止する係止部についても、上記の実施形態のような係止溝により構成し巻き付け部材の端部との相対位置でスプール部材３を第１係止位置と第２係止位置とに切り替える構成のほか、何らかの駆動手段で係止部自体を周方向に駆動するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態としてのクラッチ機構を示す図であって、（ａ１）はその回転フリー状態を示す縦断面図、（ａ２）はその回転フリー状態を示す横断面図［（ａ１）のＡ−Ａ矢視断面図］、（ｂ１）はその回転拘束状態を示す縦断面図、（ｂ２）はその回転拘束状態を示す横断面図［（ｂ１）のＢ−Ｂ矢視断面図］、（ｃ）はその軸部材の端面を示す図［（ａ１）のＣ矢視図］、（ｄ）はその連携機構を示す拡大断面図である。 本発明の第１実施形態としてのクラッチ機構の巻き付け部材としてのコイルばね状部材を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る自動車用ドアの開動作規制装置を説明する図であって、自動車用ドアの概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る自動車用ドアの開動作規制装置を説明する図であって、車体とドア及びドアチェッカとの取付部の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る自動車用ドアの開動作規制装置を説明する図であって、その制御系にかかる電気回路図である。 本発明の第１実施形態に係る自動車用ドアの開動作規制装置を説明する図であって、その各スイッチの作動チャートである。 本発明の第２実施形態としてのクラッチ機構を示す縦断面図であって、図１（ａ１）に対応する。 本発明の第３実施形態としてのクラッチ機構を示す縦断面図であって、図１（ａ１）に対応する。 本発明の第３実施形態に係る自動車用バックドアの電動開閉装置を説明するバックドアの斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る自動車用バックドアの電動開閉装置の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 軸部材
２ 円筒状部材
３ スプール部材（円柱状部）
３ａ，３ｂ スプール部材３の環状の突起
３Ａ 延設部材
３ｃ 延設部材３Ａの先端面
４ 巻き付け部材としてのコイルばね状部材
４ａ，４ｂ コイルばね状部材４の端部
５，６ 係止部
５Ａ 第１溝部
５Ｂ 第２溝部
５Ｃ 接続溝部
５ａ，６ａ 側壁面（縮径用壁面）
７ａ，７ｂ 軸受
８ コイルスプリング
９ａ，９ｂ 支持部材
１０ スライドレバー
１０Ａ 第１楔部
１０Ｂ 第２楔部
１０ａ，１０ｂ 接触面
１１ 回転アクチュエータ（電動モータ）
１２ アーム
１３，１３´，２６ クラッチ機構
１９ 連携機構

Claims (10)

1. 軸部材と該軸部材の外周に配置され回転可能に装備された円筒状部材との間で回転の断接を行なうクラッチ機構であって、
   前記軸部材に一体回転しうるように装備された円柱状部に巻回され、前記軸部材と前記円筒状部材との間に配置された巻き付け部材と、
   いずれも前記円柱状部に設けられ、前記巻き付け部材の両端部をそれぞれ係止する２つの係止部と、をそなえ、
   前記２つの係止部のうち少なくとも一方は、前記巻き付け部材を縮径させて前記巻き付け部材を前記円筒状部材の内周面から離隔又は低圧圧接させる第１係止位置と、前記巻き付け部材を拡径させて前記巻き付け部材を前記円筒状部材の内周面に高圧圧接させる第２係止位置とに、切り替え可能に構成され、
   前記円筒状部材は、一端側と他端側とで分割形成された軸受に支持され、前記巻き付け部材は前記軸受の分割された軸方向中間部に配置されている
   ことを特徴とする、クラッチ機構。
2. 前記軸部材は固定されている
   ことを特徴とする、請求項１記載のクラッチ機構。
3. 前記軸部材は回転可能である
   ことを特徴とする、請求項１記載のクラッチ機構。
4. 前記軸部材を回転駆動するアクチュエータがそなえられている
   ことを特徴とする、請求項３記載のクラッチ機構。
5. 前記巻き付け部材の端部は前記円柱状部分に向けて屈曲形成され、
   前記係止部は、前記巻き付け部材の屈曲形成された前記端部を係止する係止溝として構成され、
   前記係止溝には、前記端部を前記巻き付け部材の縮径する側に押圧する縮径用壁面と、前記端部を前記巻き付け部材の拡径する側に押圧する拡径用壁面と、が設けられ、
   前記縮径用壁面が前記端部を押圧する前記第１係止位置と、前記拡径用壁面が前記端部を押圧する前記第２係止位置との間で、前記係止部の位置を切り替える切替機構を備えたことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のクラッチ機構。
6. 前記円柱状部は前記軸部材に対して軸方向に移動可能に装備され、
   前記係止溝は、前記縮径用壁面を有し前記軸部材の軸線方向に延びるように形成された第１溝部と、前記拡径用壁面を有し前記第１溝部から周方向にシフトした位置で前記軸部材の軸線方向に延びるように形成された第２溝部と、前記第１溝部の両壁面と前記第２溝部の両壁面とを滑らかに接続する屈曲壁面をそなえた接続溝部とをそなえ、
   前記切替機構は、前記円柱状部を前記軸部材に対して軸方向に駆動させて、前記巻き付け部材の前記端部が前記第１溝部内に位置する状態と前記第２溝部内に位置する状態とで切り替える軸方向位置切替機構として構成される
   ことを特徴とする、請求項５記載のクラッチ機構。
7. 前記軸方向位置切替機構は、前記軸部材の一端に設けられ前記円柱状部を前記軸部材に対して軸方向の一方に向けて付勢する付勢部材と、前記軸部材の他端と前記円柱状部との間に楔状に介装され、自身の厚みに応じて前記円柱状部を前記付勢部材の付勢力に抗して軸方向の他方に押圧するスライドレバーとを備えている
   ことを特徴とする、請求項６記載のクラッチ機構。
8. 前記スライドレバーをスライド駆動するスライドアクチュエータが備えられている
   ことを特徴とする、請求項７記載のクラッチ機構。
9. 前記巻き付け部材は、コイルばね状に形成されている
   ことを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載のクラッチ機構。
10. 前記軸部材と前記円柱状部との間に、前記円柱状部を前記軸部材と一体に回転するように前記軸部材に連携させる連携機構を備え、前記連携機構は前記軸部材と前記円柱状部との間に一定以上のトルクが加わると連携を解除する構造が用いられている
    ことを特徴とする、請求項１〜９の何れか１項に記載のクラッチ機構。

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