JP5706591B2 - 動力伝達装置及びクラッチ装置及び駆動装置 - Google Patents
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Description
本発明は、第1動力伝達部材と第2動力伝達部材との間で動力伝達を行うことの可能な動力伝達装置及びクラッチ装置及び駆動装置に関する。
一般に、車両には所定方向に動作する動作部材が設けられている。そして、アクチュエータの動力または操作者の操作力が、第1動力伝達部材及び第2動力伝達部材を経由して、動作部材に伝達されるように構成されている。また、動作部材から第2動力伝達部材に加えられた動力が、第1動力伝達部材に伝達されることを防止する動力伝達装置としてのクラッチ装置が設けられることがあり、このようなクラッチ装置を有するシート装置の一例が特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載された車両のシート装置は、操作者の操作力をシート(動作部材)に伝達して高さを調節するものである。シート装置は、操作者が操作する操作レバーと、操作レバーの操作力が伝達される操作軸(第1動力伝達部材)を有する。また、シート装置は、操作軸から動力が伝達される出力軸(第2動力伝達部材)と、出力軸に設けられたピニオンギヤとを有する。さらに、シート装置は、ピニオンギヤに伝達された動力をシートに伝達する扇形歯車及びリンク機構を有する。
シート装置は、円筒形状のハウジングを有しており、操作軸及び出力軸はハウジング内に同軸上に配置されている。操作軸及び出力軸は、相対回転が可能に構成されている。さらに、シート装置は、操作レバーが操作されると、操作軸に伝達された操作力(動力)を、出力軸に伝達する動力伝達経路を有する。
また、シート装置はクラッチ装置を有する。クラッチ装置は、操作軸の動力を出力軸に伝達する一方、出力軸の動力が操作軸に伝達されることを防止する機構である。クラッチ装置は、出力軸と一体回転するように設けられたブレーキカムと、出力軸に対して回転可能に取り付けられた制御プレートと、ハウジングの内周面とブレーキカムの外周面との間に介在されたローラと、ローラを押圧するロック用バネと、を有する。さらに、クラッチ装置は制動用バネを有する。制動用バネは、出力軸に固定されたワッシャに取り付けられており、制動用バネは、ハウジングの内周面に常時押し付けられている。
上記のように構成されたシート装置は、操作レバーを中立位置と上側位置との間、または中立位置と下側位置との間で回動する操作が行われる。シート装置は、操作レバーから操作軸に動力が伝達されると、制御プレートが回転してローラを押し、ハウジングとブレーキカムとの間に食い込むことが解消される。つまり、ブレーキカムの回転を防止するロックが解除される。このため、制御プレートの動力は、ブレーキカムを経由して出力軸に伝達され、シートが上昇または下降する。なお、シート装置は、操作レバーが中立位置に停止されると、シートの高さが固定される。
一方、操作レバーが操作されず、シートが動かされて、その動力が出力軸に伝達されると、ブレーキカムの外周面とハウジングの内周面との間にローラが食い込む。このため、ブレーキカムがロックされて、ブレーキカムは回転することが不可能な状態となる。このようにして、出力軸の動力が操作軸に伝達されることを防止できる。
さらに、特許文献1に記載されたクラッチ装置においては、制動バネがハウジングの内周面に常時押し付けられている。このため、操作レバーが操作されてブレーキカムのロックが解除された時点から、制御プレートの動力がブレーキカムに伝達されるまでの間に、シートの高さが変化してしまうことを、制動バネとハウジングの内周面との摩擦力により防止することができるとされている。
しかしながら、特許文献1に記載された動力伝達装置においては、ロック用バネと制動バネの両方を設けており、部品点数が増加する問題があった。
本発明の目的は、部品点数を削減することの可能な動力伝達装置及びクラッチ装置及び駆動装置を提供することを目的としている。
本発明の動力伝達装置は、軸線を中心として回転可能な第1動力伝達部材及び第2動力伝達部材と、前記軸線を中心とする円周方向に沿って前記第1動力伝達部材に設けられた複数の支持軸と、前記複数の支持軸にそれぞれ回転可能に軸支され、前記支持軸との距離が端部になるにつれ徐々に大きくなる湾曲面を有する複数の可動片と、前記第2動力伝達部材に設けられ、かつ、前記複数の可動片がそれぞれ係合する複数の係止爪と、前記軸線を中心とする半径方向で前記複数の可動片よりも外側に固定して設けられた固定部材と、前記固定部材と摺動する摺動部と、前記可動片を保持する可動片保持部とを有する弾性部材と、を有し、前記可動片保持部によって前記可動片の湾曲面は前記固定部材に当接しない位置に保持される動力伝達装置であって、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間で伝達されるトルクが閾値を超えると、前記可動片が前記弾性部材の前記可動片保持部に抗して前記支持軸を中心に回動し、前記湾曲面が前記固定部材に接触して制動力が生じ、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間でトルクが伝達されないことを特徴とする。
本発明の動力伝達装置は、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間で伝達されるトルクが閾値以下であると、前記複数の可動片と前記複数の係止爪との係合力により、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間でトルクが伝達されることを特徴とする。
本発明の動力伝達装置における前記弾性部材は、前記複数の係止爪にそれぞれ係合する複数の係合部を有し、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間で伝達されるトルクが閾値以下であると、前記複数の係合部と前記複数の係止爪との係合力、及び、前記複数の可動片と前記複数の可動片保持部との係合力により、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間でトルクが伝達されることを特徴とする。
本発明の駆動装置は、電動モータの動力が第1動力伝達部材を経由して第2動力伝達部材に伝達される駆動装置であって、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間に、上記した動力伝達装置が設けられていることを特徴とする。
本発明のクラッチ装置は、第1軸線を中心として回転可能な第1動力伝達部材及び第2動力伝達部材が設けられており、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材の間で動力の伝達を行うことが可能な状態と動力の伝達を行うことができない状態とが切り替わるクラッチ装置であって、前記第1軸線を中心とする半径方向で前記第2動力伝達部材と対向する対向面を有する環状の固定部材と、前記第2動力伝達部材に設けられ、前記第1軸線を中心とする半径方向で前記固定部材に向けて突出した突出部と、前記第1軸線を中心とする半径方向で前記第2動力伝達部材と前記固定部材との間に配置され、かつ、前記第1動力伝達部材に前記第1軸線と平行な第2軸線を中心として回転可能に取り付けられた可動片と、前記可動片に設けられ、かつ、前記突出部と接触する第1接触部と、前記可動片に設けられ、かつ、前記固定部材に接触する第2接触部と、前記可動片に前記第2軸線に沿った方向の力を常時加えて、前記第1接触部が前記突出部に接触し、かつ、前記第2接触部が前記固定部材の内周面に接触した状態を維持する力付与部材とを備えていることを特徴とする。
本発明の駆動装置は、電動モータの動力が第1動力伝達部材を経由して第2動力伝達部材に伝達される駆動装置であって、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間で動力伝達を行うことが可能な状態と動力伝達を行うことができない状態とが切り替わるクラッチ装置を設け、前記クラッチ装置は、本発明のクラッチ装置の構成を有することを特徴とする。
本発明の駆動装置は、第1軸線を中心として回転可能な第1動力伝達部材及び第2動力伝達部材が設けられており、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材の間で動力の伝達を行うことが可能な状態と動力の伝達を行うことができない状態とが切り替わるクラッチ装置であって、前記第1軸線を中心とする半径方向で前記第2動力伝達部材と対向する対向面を有する環状の固定部材と、前記第2動力伝達部材に設けられ、前記第1軸線を中心とする半径方向で前記固定部材に向けて突出した突出部と、前記第1軸線を中心とする半径方向で前記第2動力伝達部材と前記固定部材との間に配置され、かつ、前記第1動力伝達部材に前記第1軸線と平行な第2軸線を中心として回転可能に取り付けられた可動片と、前記可動片に設けられ、かつ、前記突出部と接触する第1接触部と、前記可動片に設けられ、かつ、前記固定部材に接触する第2接触部と、を備えていることを特徴とする。
本発明の動力伝達装置によれば、弾性部材は一種類で済み、部品点数を削減できる。
本発明の動力伝達装置によれば、第1動力伝達部材と第2動力伝達部材との間で伝達されるトルクが閾値以下であると、複数の可動片と前記複数の係止爪との係合力により、第1動力伝達部材と第2動力伝達部材との間でトルクが伝達される。
本発明の動力伝達装置によれば、第1動力伝達部材と第2動力伝達部材との間で伝達トルクが閾値以下であると、係合部と係止爪との係合力、及び、複数の可動片と複数の可動片保持部との係合力により、第1動力伝達部材と第2動力伝達部材との間でトルクが伝達される。
本発明のクラッチ装置によれば、力付与部材は一種類で済み、部品点数を削減できる。また、第1動力伝達部材が第1軸線を中心として回転する向きの動力が発生すると、第2接触部が固定部材に接触した状態で、第2接触部が固定部材に沿って移動する。また、第1接触部と突出部との接触部分を経由して、第2動力伝達部材に動力が伝達される。さらに、力付与部材から第2軸線に沿った方向の力が可動片に常時加えられて、第1接触部が突出部に接触し、かつ、第2接触部が固定部材の内周面に接触した状態が維持される。
したがって、第1動力伝達部材の動力が第2動力伝達部材に伝達されていない状態から、第1動力伝達部材の動力を第2動力伝達部材に伝達する状態に切り替わるときに、過渡的に動力が伝達されない状態となることを防止できる。さらに、力付与部材から第2軸線に沿った方向の力が可動片に加えられるため、第2接触部と固定部材との接触部分の摩擦力は増加せず、第1動力伝達部材の動力を第2動力伝達部材に伝達する際に、動力伝達効率が低下することを抑制できる。また、第1動力伝達部材の動力を第2動力伝達部材に伝達する条件が成立してから、実際に動力の伝達が開始されるまでのタイミングに、時間差が生じることなく、動力を伝達することができる。
本発明の駆動装置によれば、力付与部材は一種類で済み、部品点数を削減できる。また、電動モータから第1動力伝達部材に動力が伝達されていないときに、第2動力伝達部材に加えられた外力が第1動力伝達部材を経由して電動モータに伝達されることを回避できる。
本発明の駆動装置によれば、第1動力伝達部材が第1軸線を中心として回転する向きの動力が発生すると、第2接触部が固定部材に接触した状態で、第2接触部が固定部材に沿って移動する。また、第1接触部と突出部との接触部分を経由して、第2動力伝達部材に動力が伝達される。
(実施の形態1)
以下、本発明における実施の形態1を図面に基づいて詳細に説明する。図1〜図5に示す駆動装置10は、車両に設けられたシートの背もたれ、シートのクッション等の動作部材を動作させるための機構であり、駆動装置10は電動モータ11を有する。電動モータ11は、複数の永久磁石(図示せず)及びアーマチュア12を有する。また、電動モータ11は筒形状のヨーク13を有しており、ヨーク13の内周面に複数の永久磁石が固定されている。アーマチュア12は、電磁コイル(図示せず)及びコンミュテータ(図示せず)を有し、そのアーマチュア12はアーマチュア軸14に取り付けられている。電動モータ11は、アーマチュア軸14に接触するブラシ(図示せず)を有しており、電動モータ11は、ブラシを経由して電磁コイルに電力が供給されて回転磁界が形成され、アーマチュア軸14が回転するように構成されている。電動モータ11は、アーマチュア軸14を正回転または逆回転することが可能である。なお、電動モータ11は、動作部材を動作させるための条件、例えば、スイッチ(図示せず)等が操作されることにより、停止から回転に切り替わる。
以下、本発明における実施の形態1を図面に基づいて詳細に説明する。図1〜図5に示す駆動装置10は、車両に設けられたシートの背もたれ、シートのクッション等の動作部材を動作させるための機構であり、駆動装置10は電動モータ11を有する。電動モータ11は、複数の永久磁石(図示せず)及びアーマチュア12を有する。また、電動モータ11は筒形状のヨーク13を有しており、ヨーク13の内周面に複数の永久磁石が固定されている。アーマチュア12は、電磁コイル(図示せず)及びコンミュテータ(図示せず)を有し、そのアーマチュア12はアーマチュア軸14に取り付けられている。電動モータ11は、アーマチュア軸14に接触するブラシ(図示せず)を有しており、電動モータ11は、ブラシを経由して電磁コイルに電力が供給されて回転磁界が形成され、アーマチュア軸14が回転するように構成されている。電動モータ11は、アーマチュア軸14を正回転または逆回転することが可能である。なお、電動モータ11は、動作部材を動作させるための条件、例えば、スイッチ(図示せず)等が操作されることにより、停止から回転に切り替わる。
ヨーク13にはギヤケース15が固定されており、ギヤケース15の開口部15aはカバー16により塞がれている。図1では、便宜上、カバー16は示されていない。カバー16は、ねじ等の固定要素によりギヤケース15に固定されている。アーマチュア軸14は、ヨーク13の内部からギヤケース15の内部に亘って配置されている。アーマチュア軸14は、軸受(図示せず)によりヨーク13およびギヤケース15のそれぞれに対して回転可能に支持されている。
アーマチュア軸14のうち、ギヤケース15の内部に配置された部分の外周面には、ウォーム14aが形成されている。ギヤケース15の内部には、ギヤケース15に固定された支持軸17を中心として回転可能なウォームホイール18が設けられている。ウォームホイール18の全周にはギヤ18aが形成されており、ギヤ18aがウォーム14aと噛み合わされている。ギヤ18a及びウォーム14aにより減速機構19が構成されている。減速機構19は、アーマチュア軸14からウォームホイール18に動力が伝達されるときに、アーマチュア軸14の回転速度よりもウォームホイール18の回転速度を低速とする機構である。また、支持軸17の外周には、ウォームホイール18と同軸のギヤ20が設けられている。ギヤ20はウォームホイール18と一体回転する。ギヤ20の歯数は、ウォームホイール18のギヤ18aの歯数よりも少ない。図3に示されるように、ギヤ20は、支持軸17の回転中心に沿った方向、すなわち、図3における軸線Aに沿った方向で、ウォームホイール18とは異なる位置に配置されている。具体的に説明すると、ギヤ20は、軸線Aに沿った方向でカバー16とウォームホイール18との間に配置されている。
ギヤケース15には、図3に示す軸線Bを中心とし、かつ、出力軸21を回転可能に軸支するギヤケース貫通孔15bが設けられている。出力軸21は、ギヤケース貫通孔15bを介してギヤケース15の内部から外部に亘って配置されている。また、カバー16には、図3における軸線Bを中心とする貫通孔16aが設けられている。出力軸21は、貫通孔16aを貫通して配置され、カバー16及びギヤケース15と相対回転可能である。なお、出力軸21は、カバー16及びギヤケース15に対して軸線Bに沿った方向に移動しない構成である。出力軸21は軸線Bを中心として筒形状に構成されており、出力軸21の軸孔21aの内周面には内歯21bが設けられている。出力軸21の軸孔21aには、動力伝達軸(図示せず)がスプライン結合、またはセレーション結合され、出力軸21の回転力(トルク)が動力伝達軸に伝達される。動力伝達軸は、他の動力伝達要素、例えば、ギヤ、シャフト、レバー、リンク等に動力伝達可能に接続される。なお、軸線Bは出力軸21の回転中心線と略同一である。
出力軸21は、軸線Bと垂直な平面内における外周形状が円形となっている。また、出力軸21の外周面に係止爪32が3個設けられている。3個の係止爪32は、出力軸21の円周方向に沿って等間隔おきに設けられている。3個の係止爪32は、出力軸21の外周面から外側に向けて突出している。また、係止爪32同士の間に凹部33がそれぞれ設けられている。
前記ギヤケース15の内部に出力ホイール23が設けられている。出力ホイール23は軸線Bを中心として出力軸21と同軸に配置されている。出力ホイール23の中心には軸孔23aが設けられている。軸孔23aは軸線Bを中心とする円形に構成されており、軸孔23aに出力軸21が挿入されている。出力ホイール23は、軸線Bに沿った方向でカバー16とウォームホイール18との間に配置されている。出力ホイール23と出力軸21とは相対回転可能である。出力ホイール23の外周面にはギヤ23bが形成されており、ギヤ23bはギヤ20と噛合されている。ギヤ23bの歯数はギヤ20の歯数よりも多い。すなわち、ギヤ20から出力ホイール23に動力が伝達されるとき、ギヤ20の回転速度よりも出力ホイール23の回転速度の方が低くなる。すなわち、2個のギヤ20,23bは減速機構24を構成している。
出力ホイール23にはピン34が固定されている。ピン34は、軸線Bを中心とする同一円周上に複数個、具体的には3本固定されている。図4のように、出力ホイール23には、軸線Bを中心とする同一円周上に3個の孔35が設けられている。孔35は出力ホイール23を軸線Bに沿った方向に貫通して形成されていてもよいし、軸線Bに沿った方向に貫通していなくてもよい。3個の孔35は、軸線Bを中心とする円周上に等間隔で配置されている。各孔35にピン34がそれぞれ差し込まれて固定されている。3本のピン34は、軸線Bを中心とする半径方向で出力軸21の外側に配置されている。また、軸線Bと垂直な平面内におけるピン34の外周形状は円形である。このように、3本のピン34が出力ホイール23に取り付けられた状態で、出力ホイール23が回転すると3本のピン34は軸線Bを中心として公転可能である。
一方、カバー16にはブラケット26が固定されている。ブラケット26に軸孔26cが設けられている。さらに、軸線Bを中心としてリング36が設けられており、リング36の内側及び軸孔26cに出力軸21が挿入されている。また、リング36には、出力軸21と対向する対向面としての内周面37が形成されている。リング36は、カバー16の貫通孔16a内に固定されている。カバー16とブラケット26とは、リング36が貫通孔16aに組みつけられた状態で、軸線Bを中心として相対回転しない構成となっている。リング36の端面と出力ホイール23の側面とは非接触である。
前記した3本のピン34には、それぞれカム38が回転可能に軸支されている。カム38は、ピン34に取り付けられた状態で、ピン34の軸線Eを中心として自転可能である。また、カム38は、出力ホイール23が回転するとピン34と共に軸線Bを中心として公転可能である。3個のカム38は、それぞれ金属で一体成形されている。それぞれのカム38は、正三角形の三辺を外側に向けて膨らませた形状に近似する。具体的には、それぞれカム38の外周に、2つ湾曲面39と、1つの湾曲面40とが設けられている。3つの湾曲面39,40のうち、出力軸21の半径方向で最も外周に湾曲面40が配置されている。
また、2つの湾曲面39同士の間に角部41が設けられており、角部41の表面は湾曲面39,40よりも大きな曲率で湾曲されている。また、湾曲面40と湾曲面39との間に、角部42がそれぞれ設けられている。角部42は、出力軸21の半径方向で角部41よりも外側に配置されている。角部41の頂点から、角部42の頂点までの直線距離は、出力軸21の半径向で、凹部33の底から、リング36の内周面37までの距離よりも長い。3つのカム38のそれぞれに設けられた1つの角部41が、3つの凹部33内にそれぞれ配置されている。
さらに、リング36と出力軸21との間であり、かつ、円周方向で隣り合うカム38同士の間に、弾性部材43が1個ずつ配置されている。弾性部材43は、第1円弧部44と、摺動部としての第2円弧部45と、第1円弧部44と第2円弧部45とを連続する可動片保持部としての接続部46とを有する。第1円弧部44は、出力軸21の半径方向で、第2円弧部45よりも内側に配置されている。また、接続部46は、第1円弧部44の円周方向における端部と、第2円弧部45の円周方向における端部とを接続している。第1円弧部44の周長は、第2円弧部45の周長よりも短い。3個の弾性部材43は、金属板によりそれぞれ成形されており、3個の弾性部材43にはバネ処理が施されている。3個の弾性部材43は、円周方向の力に対して反発力を生じる圧縮バネである。
そして、1個のカム38の2つの湾曲面39に、2つの弾性部材43の接続部46がそれぞれ押し付けられている。つまり、カム38は、角部41が凹部33に配置されている状態で、2つの弾性部材43により、円周方向の両側から挟まれている。このため、カム38はピン34を中心として回動することが抑制されている。また、カム38がピン34を中心として回動することが抑制されている状態では、湾曲面40とリング36の内周面37との間には隙間が形成され、互いに接触していない。
上記のピン34、カム38、リング36、弾性部材43、凹部33、係止爪32により、本発明の動力伝達装置47が構成されている。
そして、電動モータ11のトルクが出力ホイール23に伝達されておらず、かつ、出力軸21に外力が加わっていない場合は、弾性部材43によりカム38の姿勢が維持されている。つまり、カム38は、角部41が凹部33に配置され、かつ、湾曲面40がリング36の内周面37と接触していない中立位置に保持される。
一方、弾性部材43によりカム38が中立位置に保持されている状態で、電動モータ11のトルクが出力ホイール23に伝達されると、出力ホイール23のトルクが、ピン34、カム38、係止爪32を介して出力軸21に伝達される。したがって、出力ホイール23が、図1及び図5で時計方向または反時計方向の何れの向きで回転しても、出力ホイール23のトルクが出力軸21に伝達される。また、出力ホイール23のトルクが閾値以下であると、弾性部材43は、湾曲面40がリング36の内周面37との間に形成された隙間の範囲で弾性変形する。すなわち、湾曲面40がリング36の内周面37との間には接触していない状態に保持される。
一方、出力ホイール23のトルクが閾値を超えると、弾性部材43が弾性変形し、かつ、カム38は角部41を支点として、中立位置からいずれかの向きで傾く。その結果、カム38の湾曲面40が、リング36の内周面37に押し付けられて制動力を発生し、出力ホイール23の回転が防止される。つまり、出力ホイール23から出力軸21にトルクが伝達されなくなる。
一方、弾性部材43によりカム38が中立位置に保持されていてかつ、電動モータ11が停止している状態で、動力伝達軸から出力軸21にトルクが伝達されると、係止爪32と角部41との係合力により、出力軸21のトルクが、カム38およびピン34を介して出力ホイール23に伝達される。ここで、出力ホイール23が、図1及び図5で時計方向または反時計方向の何れの向きで回転しても、出力ホイール23のトルクが出力軸21に伝達される。また、動力伝達軸から出力軸21に伝達されるトルクが閾値以下であると、弾性部材43は弾性変形せず、湾曲面40がリング36の内周面37と接触していない状態に保持される。
一方、シートに急激な荷重が加わることにより、動力伝達軸から出力軸21に伝達されるトルクが閾値を超えると、弾性部材43が弾性変形し、かつ、カム38は角部41を支点として傾く。その結果、カム38の湾曲面40が、リング36の内周面37に押し付けられて制動力を生じ、出力軸21の回転が防止される。つまり、出力軸21から出力ホイール23にトルクが伝達されなくなる。
さらに、動力伝達装置47は、出力ホイール23と出力軸21との間で伝達されるトルクが閾値を超えると、弾性部材43が弾性変形して第2円弧部45が、リング36の内周面37に押し付けられ、かつ、第1円弧部44が、係止爪32の外周面に押し付けられる。したがって、弾性部材43とリング36との間における摩擦力と、弾性部材43と係止爪32との間における摩擦力とが、出力軸21に対して制動力として働く。なお、弾性変形した弾性部材43は、伝達されるトルクが閾値以下になると元の形状に復元する。
動力伝達装置47における制動力の発生原理は、以下の通りである。ピン34の中心位置と、カム38の湾曲面40の周方向における中心位置との距離は、ピン34の中心位置と、リング36の内周面37との距離よりも小さく設定されている。かつ、ピン34の中心位置と、カム38の湾曲面40の周方向における端部との距離は、ピン34の中心位置と、リング36の内周面37との距離よりも大きく設定されている。したがって、カム38が中立位置に保持されている状態では、カム38の湾曲面40と、リング36の内周面37との間に隙間が形成される。これに対して、カム38が、中立位置からピン34を中心として傾動すると、カム38の湾曲面40がリング36の内周面37に摺接し、制動力を発生する。
このように、動力伝達装置47は、出力ホイール23と出力軸21との間で動力伝達を行うクラッチ装置である。また、出力ホイール23と出力軸21との間で伝達されるトルクが閾値以下であると、トルクを伝達する一方、出力ホイール23と出力軸21との間で伝達されるトルクが閾値を超えると、トルクを伝達しないトルクリミッタとしての役割を持つ。
さらに、動力伝達装置47は、シートに急激な荷重が加わって、動力伝達軸から出力軸21に伝達されるトルクが、閾値を超えた場合に、出力ホイール23が逆回転することを防止する、逆回転防止装置としての役割を持つ。
また、動力伝達装置47は、一種類の弾性部材43を用いていることに止まるため、部品点数を削減でき、また、動力伝達装置47の組み付け工数を削減できる。さらに、弾性部材43は、リング36と出力軸21との間であって、カム38同士の間に配置すればよく、弾性部材43の組み付け作業は容易である。
さらに、カム38の湾曲面40がリング36の内周面37から離れた状態で、出力ホイール23と出力軸21との間でトルクが伝達される。すなわち、リング36の内周面37とカム38との摺動を防止できる。このため、出力ホイール23から出力軸21にトルクを伝達する際に、動力損失を抑制できる。
また、出力ホイール23と出力軸21との間でトルクを伝達する場合は、カム38の湾曲面39に弾性部材43の接続部46が押し付けられて、カム38の姿勢が保持される。したがって、カム38がピン34を中心として揺動することはなく、角部41が係止爪32に衝突して異音を生じることを防止できる。実施の形態1における弾性部材43は、2つの接続部46に、2個のカム38が押し付けられて、出力軸21の半径方向に弾性変形する。
実施の形態1におけるトルクの閾値は、人為的に定められる値であり、トルクの閾値は、弾性部材43の剛性を変更すれば任意に変更可能である。実施の形態1では、弾性部材43として金属製の板バネを用いているから、バネ定数によりトルクの閾値が定まる。例えば、弾性部材43の剛性が高いほど、トルクの閾値は高くなる。
ここで、実施の形態1における構成と本発明との対応関係を説明すると、軸線Bが、本発明の軸線に相当し、出力ホイール23が、本発明の第1動力伝達部材に相当し、出力軸21が、本発明の第2動力伝達部材に相当し、ピン34が、本発明の支持軸に相当し、カム38が、本発明の可動片に相当し、リング36が、本発明の固定部材に相当する。
(実施の形態2)
次に、図1に示す駆動装置10に用いることの可能な動力伝達装置の実施の形態2を、図6〜図8を参照して説明する。つまり、実施の形態2における動力伝達装置48は、実施の形態1における動力伝達装置47に代えて、駆動装置10で用いることができる。図6〜図8において、図1〜図5と同じ構成については、図1〜図5と同じ符号を付してある。
次に、図1に示す駆動装置10に用いることの可能な動力伝達装置の実施の形態2を、図6〜図8を参照して説明する。つまり、実施の形態2における動力伝達装置48は、実施の形態1における動力伝達装置47に代えて、駆動装置10で用いることができる。図6〜図8において、図1〜図5と同じ構成については、図1〜図5と同じ符号を付してある。
実施の形態2における動力伝達装置48は、出力ホイール23及び出力軸21に加えて、弾性部材49及びカム50を備えている。カム50は複数個、具体的には3個設けられており、3個のカム50は、ピン51を介してそれぞれ出力ホイール23に取り付けられている。3本のピン51は、出力ホイール23に形成された孔35に圧入固定されている。3個のカム50は、それぞれ金属により成形されており、3個のカム50は、ピン51を中心としてそれぞれ自転可能である。3本のピン51は、軸線Bを中心とする同一円周上に、等間隔で配置されている。3本のピン51は、それぞれ軸線Eを中心として設けられている。
3個のカム50は同じ形状であるため、便宜上、1個のカム50について説明する。カム50は、軸線Eに沿った方向の長さが長い厚肉部50aと、長さが短い薄肉部50bとを有する。カム50は、軸線Bを中心とする半径方向で、厚肉部50aが薄肉部50bよりも外に配置されるように、ピン51に取り付けられている。また、カム50は、薄肉部50bに連続する凸部50cを有する。凸部50cは、薄肉部50bの最も内周から、内側に向けて突出している。そして、凸部50cは出力軸21の凹部33に配置されている。ピン51を中心とするカム50の位置によっては、軸線Bを中心とする円周方向で、凸部50cの端部50dと、係止爪32の端部32aとの間に、隙間が形成される。なお、カム50の外周に設けた湾曲面50eは、軸線Eと垂直な平面において円弧形状である。
一方、弾性部材49はプレート形状の金属バネにより一体成形されており、弾性部材49は、軸線Bに沿った方向に移動しないように支持されている。弾性部材49は、出力軸21の外周に取り付けられており、弾性部材49は、円環状に形成された環状部52と、環状部52の内周に設けられた係合部としての3つの第1係合凸部53と、環状部52の外周に設けられた可動片保持部としての2本1組の第2係合凸部54と、環状部52の外周に設けられた摺動部としての3つの腕55と、を有する。
環状部52は、係止爪32の外側に配置されており、3つの第1係合凸部53は、それぞれが出力軸21の3つの凹部33に別々に圧入固定されている。このため弾性部材49と、出力軸21とは、一体回転可能である。また、腕55は、環状部52の外周から外側に向けて延ばされ、かつ、渦形状に湾曲されている。腕55はリング36の内周面37に押し付けられている。なお、弾性部材49は、軸線Bを中心とする円周方向及び半径方向において、弾性力を発揮する。
2本1組の第2係合凸部54は、3組設けられている。2本1組の第2係合凸部54は、軸線Bを中心とする円周方向で、1個のカム50の両側に配置され、また、2本1組の第2係合凸部54は、軸線Bを中心とする半径方向の先端が、軸線Bを中心とする円周方向で、厚肉部50aの側方に配置されることで、カム50を中立位置に保持している。さらに、環状部52における2本1組の第2係合凸部54同士の間の箇所は、薄肉部50bと重ねて配置されている。
カム50は、2本1組の第2係合凸部54により、円周方向の両側を挟まれているため、ピン51を中心として回動することが抑制されている。また、カム50がピン51を中心として回動することが抑制されている状態では、湾曲面50eとリング36の内周面37との間には隙間が形成され、互いに接触していない。
次に、実施の形態2における動力伝達装置48を、駆動装置10に用いた場合の作用を説明する。ここでは、電動モータ11のトルクがギヤ20を介して出力ホイール23に伝達され、出力ホイール23を図6、図7で反時計方向に回転させる向きのトルクが生じた場合を例として説明する。出力ホイール23に伝達されるトルクが閾値以下である場合、カム50の力を受ける第2係合凸部54の弾性変形量はごくわずかである。
このため、凸部50cの端部50dと、係止爪32の端部32aとの間に隙間が確保され、カム50は中立位置に保持される。つまり、カム50の湾曲面50eは、リング36の内周面37と接触しない。したがって、ピン51からカム50に伝達されたトルクは、第2係合凸部54を介して弾性部材49に伝達され、その力は、第1係合凸部53と係止爪32との係合力により、出力軸21に伝達される。このように、動力伝達装置48は、出力ホイール23のトルクを、カム50及び弾性部材49を介して出力軸21に伝達する。
これに対して、出力ホイール23に伝達されるトルクが閾値を超えた場合、カム50の力を受ける第2係合凸部54は弾性変形する。すると、カム50と出力軸21とが円周方向で微小角度の範囲で相対回転して、凸部50cの端部50dと、係止爪32の端部32aとが接触する。その結果、カム50はピン51を中心として反時計回りに所定角度の範囲で回転し、カム50の湾曲面50eがリング36の内周面37に接触し、制動力が発生する。このようにして、動力伝達装置48は、出力ホイール23から出力軸21にトルクが伝達されなくなる。
さらに、出力軸21のトルクが、出力ホイール23に伝達される場合の作用を説明する。
ここでは、出力軸21を図6、図7で反時計方向に回転させる向きのトルクが生じた場合を例として説明する。出力軸21のトルクは、係止爪32と第1係合凸部53との係合力により、弾性部材49へ伝達される。弾性部材49に伝達されたトルクが、閾値以下である場合、カム50の厚肉部50aと接触する第2係合凸部54の弾性変形量は、ごくわずかである。
このため、凸部50cの端部50dと、係止爪32の端部32aとの間に隙間が確保され、カム50は中立位置に保持される。つまり、カム50の湾曲面50eは、リング36の内周面37と接触しない。したがって、弾性部材49からカム50に伝達された力は、ピン51を介して出力ホイール23に伝達される。このように、動力伝達装置48は、出力軸21のトルクを、弾性部材49及びカム50を介して出力ホイール23に伝達することができる。
これに対して、出力軸21のトルクが閾値を超えた場合、カム50に押し付けられる第2係合凸部54が弾性変形する。すると、カム50がピン51を中心として微小角度の範囲で時計回りに回転し、凸部50cの端部50dと、係止爪32の端部32aとが接触する。その結果、カム50の湾曲面50eがリング36の内周面37に接触し、制動力が発生する。このようにして、動力伝達装置48は、出力軸21から出力ホイール23にトルクが伝達されなくなる。
動力伝達装置48における制動力の発生原理は、以下の通りである。ピン51の中心位置と、カム50の湾曲面50eの周方向における中心位置との距離は、ピン51の中心位置と、リング36の内周面37との距離よりも小さく設定されている。かつ、ピン51の中心位置と、カム50の湾曲面50eの周方向における端部との距離は、ピン51の中心位置と、リング36の内周面37との距離よりも大きく設定されている。したがって、カム50が中立位置に保持されている状態では、カム50の湾曲面50eと、リング36の内周面37との間に隙間が形成される。これに対して、カム50が、中立位置からピン51を中心として傾動すると、カム50の湾曲面50eがリング36の内周面37に摺接し、制動力を発生する。
このように、動力伝達装置48は、出力ホイール23と出力軸21との間で動力伝達を行うクラッチ装置である。また、出力ホイール23と出力軸21との間で伝達されるトルクが閾値以下であると、トルクを伝達する一方、出力ホイール23と出力軸21との間で伝達されるトルクが閾値を超えると、トルクを伝達しないトルクリミッタとしての役割を持つ。
さらに、動力伝達装置48は、シートに急激な荷重が加わって、動力伝達軸から出力軸21に伝達されるトルクが、閾値を超えた場合に、出力ホイール23が逆回転することを防止する、逆回転防止装置としての役割を持つ。
また、動力伝達装置48は、一種類の弾性部材49を用いていることに止まるため、部品点数を削減でき、また、動力伝達装置48の組み付け工数を削減できる。さらに、弾性部材49は、リング36と出力軸21との間であって、カム50同士の間に配置すればよく、弾性部材49の組み付け作業は容易である。
さらに、カム50の湾曲面50eがリング36の内周面37から離れた状態で、出力ホイール23と出力軸21との間でトルクが伝達される。すなわち、リング36の内周面37とカム50との摺動を防止できる。このため、出力ホイール23から出力軸21にトルクを伝達する際に、動力損失を抑制できる。
また、出力ホイール23と出力軸21との間でトルクを伝達する場合は、1個のカム50が1組の第2係合凸部54により支持されて、3個のカム50の姿勢がそれぞれ保持される。したがって、カム50がピン51を中心として揺動することはなく、凸部50cが係止爪32に衝突して異音を生じることを防止できる。
実施の形態2におけるトルクの閾値は、人為的に定められる値であり、トルクの閾値は、弾性部材49の剛性を変更すれば任意に変更可能である。実施の形態2では、弾性部材49として金属製のバネを用いているから、バネ定数によりトルクの閾値が定まる。例えば、弾性部材49の剛性が高いほど、トルクの閾値は高くなる。
ここで、実施の形態2における構成と、本発明の構成との関係を説明すると、ピン51が、本発明の支持軸に相当し、カム50が、本発明の可動片に相当する。実施の形態2におけるその他の構成と、本発明の構成との関係は、実施の形態1における構成と、本発明との対応関係と同じである。
(実施の形態3)
前記した特許文献1に記載されたクラッチ装置においては、制動バネがハウジングの内周面に常時押し付けられている。このため、制動バネとハウジングの内周面との接触部分で生じる摩擦力は、操作軸の動力を制御プレート、ブレーキカムを経由して出力軸に伝達するときにも制動力として作用する。したがって、操作軸の動力を出力軸に伝達する際の動力伝達効率が低下する問題があった。また、ブレーキカムに設けられた係合凸部と制御プレートに形成された係合孔との間にわずかな遊びが設けられているため、操作レバーを操作しても、操作レバーが操作されてから、クラッチ装置が解除されてシートの動作が開始されるまでのタイミングに、若干の時間差が生じるという問題があった。
前記した特許文献1に記載されたクラッチ装置においては、制動バネがハウジングの内周面に常時押し付けられている。このため、制動バネとハウジングの内周面との接触部分で生じる摩擦力は、操作軸の動力を制御プレート、ブレーキカムを経由して出力軸に伝達するときにも制動力として作用する。したがって、操作軸の動力を出力軸に伝達する際の動力伝達効率が低下する問題があった。また、ブレーキカムに設けられた係合凸部と制御プレートに形成された係合孔との間にわずかな遊びが設けられているため、操作レバーを操作しても、操作レバーが操作されてから、クラッチ装置が解除されてシートの動作が開始されるまでのタイミングに、若干の時間差が生じるという問題があった。
本発明における実施の形態3の目的は、第1動力伝達部材から第2動力伝達部材に動力を伝達する際に、第1動力伝達部材から第2動力伝達部材に動力を伝達する条件が成立してから、実際に動力の伝達を開始するまでのタイミングに時間差がなく、かつ、動力伝達効率が低下することを抑制することの可能なクラッチ装置及び駆動装置を提供することを目的としている。
以下、本発明における実施の形態3を、図2、図9〜図13に基づいて説明する。図9〜図13において、図1〜図5と同じ構成については、図1〜図5と同じ符号を付してある。実施の形態2における出力軸21は、軸線Bと垂直な平面内における外周形状が円形となっている。また、出力軸21の外周面に係止爪22が設けられている。係止爪22は、出力軸21のうち軸線Bに沿った方向で貫通孔16aに相当する箇所に設けられている。係止爪22は、出力軸21の半径方向で外側に向けて突出されている。係止爪22は、軸線Bを中心とする円周方向に沿って複数、具体的には3個設けられている。3個の係止爪22は、軸線Bを中心とする円周方向に沿って等間隔で配置されている。
係止爪22は、軸線Bを中心とする円周方向の両端に、それぞれ接触面22a,22bを有する。接触面22a,22bは、軸線に沿った方向の平面と平行な平面である。図10に示すように、1個の係止爪22に形成された接触面22a,22b同士の円周方向の幅は、ギヤケース15の内部(図10における下方向)に近づくほど広くなっている。すなわち、各接触面22a,22b単独は、軸線Bと平行な直線Cに対して傾斜したテーパが施されている。そして、3個の係止爪22は、軸線Bを中心とする半径方向の突出量、円周方向の長さ等の形状が全て同一である。
前記ギヤケース15の内部に出力ホイール23が設けられている。出力ホイール23は軸線Bを中心として出力軸21と同軸に配置されている。出力ホイール23の中心には軸孔23aが設けられている。軸孔23aは軸線Bを中心とする円形に構成されており、軸孔23aに出力軸21が挿入されている。出力ホイール23は、軸線Bに沿った方向でカバー16とウォームホイール18との間に配置されている。出力ホイール23と出力軸21とは相対回転可能である。出力ホイール23の外周面にはギヤ23bが形成されており、ギヤ23bはギヤ20と噛合されている。ギヤ23bの歯数はギヤ20の歯数よりも多い。すなわち、ギヤ20から出力ホイール23に動力が伝達されるとき、ギヤ20の回転速度よりも出力ホイール23の回転速度の方が低くなる。すなわち、2個のギヤ20,23bは減速機構24を構成している。
出力ホイール23にはピン25が固定されている。ピン25は、軸線Bを中心とする同一円周上に複数個、具体的には6本固定されている。図8のように、出力ホイール23には、軸線Bを中心とする同一円周上に6個の孔23cが設けられている。孔23cは出力ホイール23を軸線Bに沿った方向に貫通して形成されていてもよいし、軸線Bに沿った方向に貫通していなくてもよい。6個の孔23cは、軸線Bを中心とする円周上に等間隔で配置されている。各孔23cにピン25がそれぞれ差し込まれて固定されている。6本のピン25は、軸線Bを中心とする半径方向で出力軸21の外側に配置されている。また、軸線Bと垂直な平面内におけるピン25の外周形状は円形である。このように、6本のピン25が出力ホイール23に取り付けられた状態で、出力ホイール23が回転すると6本のピン25は軸線Bを中心として公転可能である。
一方、カバー16にはブラケット26が固定されている。ブラケット26は、円板部26aと、円板部26aの外周に連続して形成された筒部26bとを有する。円板部26aには軸孔26cが貫通して設けられており、軸孔26cには出力軸21が挿入されている。また、筒部26bには、出力軸21と対向する対向面としての内周面26eが形成されている。出力軸21とブラケット26とは相対回転可能である。このように、ブラケット26は環状に構成されている。筒部26bは、カバー16の貫通孔16a内に組みつけられる。カバー16とブラケット26とは、筒部26bが貫通孔16aに組みつけられた状態で、軸線Bを中心として相対回転しない構成となっている。筒部26bの外周面形状は円形でもよいし、非円形でもよい。筒部26bの内周面の形状は円形である。ブラケット26がカバー16に固定された状態で、筒部26bの先端と出力ホイール23の側面とは非接触である。
6本のピン25には、それぞれカム27a,27bが取り付けられている。カム27a,27bはピン25に取り付けられた状態で、ピン25の軸線Dを中心として自転可能(回転可能)である。また、カム27a,27bは、出力ホイール23が回転するとピン25と共に軸線Bを中心として公転可能である。カム27a,27bには2つの係止爪28,29がそれぞれ設けられている。2つの係止爪28,29は、ピン25の円周方向で異なる位置に設けられている。
カム27a,27bがピン25にそれぞれ取り付けられた状態で、係止爪28は、出力ホイール23の半径方向で係止爪29よりも外側に位置する。また、係止爪28においてブラケット26の内周面26eと対向する箇所は、湾曲面となっている。湾曲面は、ピン25を中心とする円弧形状である。すなわち、係止爪28は、ピン25よりも出力ホイール23の外周側でブラケット26の筒部26bの内周面26eと接し、係止爪29はピン25よりも出力ホイール23の内周側で出力軸21の係止爪22と当接する。また、カム27a及びカム27bは、軸線Bを中心とする円周方向で交互に配置されるように、ピン25にそれぞれ取り付けられている。
まず、カム27aにおいて、係止爪29と、係止爪22の接触面22aとが接触し、係止爪28が筒部26bの内周面26eに接触される。つまり、軸線Bを中心とする半径方向で、係止爪29は係止爪28よりも内側に配置されるように、カム27aがピン25に取り付けられている。また、係止爪28のうち、係止爪29と係止爪22の接触面22aと接触する箇所に対して、ピン25を隔てて対角となる箇所が、筒部26bの内周面26eに接触するように、係止爪22の突出量、係止爪22円周方向の長さ、円周方向におけるピン25同士の間隔、円周方向における係止爪22同士の間隔等が決定されている。
一方、カム27bにおいては、係止爪29と、係止爪22の接触面22bとが接触し、係止爪28が筒部26bの内周面26eに接触される。つまり、軸線Bを中心とする半径方向で、係止爪29は係止爪28よりも内側に配置されるように、カム27bがピン25に取り付けられている。また、係止爪28のうち、係止爪29と係止爪22の接触面22bと接触する箇所に対して、ピン25を隔てて対角となる箇所が、筒部26bの内周面26eに接触するように、係止爪22の突出量、係止爪22円周方向の長さ、円周方向におけるピン25同士の間隔、円周方向における係止爪22同士の間隔等が決定されている。
また、円板部26aとカム27a,27bとの間には弾性部材としてのコイルばね30が配置されている。コイルばね30はピン25に巻回されるように配置され、カム27a及びカム27bを出力ホイール23に向けて常時押す力を発生している。上記したブラケット26、ピン25、カム27a,27b、コイルばね30等の要素により、本実施形態のクラッチ装置31が構成されている。つまり、本実施形態の駆動装置10は、クラッチ装置31を有する。なお、出力軸21、ブラケット、26、ピン25、カム27a,27b、コイルばね30等の要素は、いずれも金属材料、例えば鉄により構成されている。
本実施形態の駆動装置10の作用を説明する。まず、電動モータ11が停止し、かつ、動力伝達軸から出力軸21に外力が加えられていない場合について説明する。クラッチ装置31を構成する6個のカム27a,27bは、コイルばね30の力により、常時、出力ホイール23に向けて押されている。また、係止爪22の接触面22a,22bにはテーパが施されている。
このため、6個のカム27a,27bのうち、3個のカム27aの係止爪29は、係止爪22の接触面22aに常に接触した状態に維持されている。また、3個のカム27aの係止爪28が筒部26bの内周面26eに常に接触した状態に維持されている。このため、3個のカム27aはピン25を中心として回転せずに停止している。一方、残りの3個のカム27bの係止爪29は、係止爪22の接触面22bに常時接触している。また、3個のカム27bの係止爪28が筒部26bの内周面26eに常時接触した状態に維持されている。このため、3個のカム27bはピン25を中心として回転せずに停止している。
次に、電動モータ11が停止している状態で、動力伝達軸から出力軸21に外力(荷重)が加わった場合について説明する。例えば、出力軸21に外力が加わり、出力軸21において軸線Bを中心とする時計回りのトルクが生じると、出力軸の3個の係止爪22の接触面22bが、3個のカム27bの係止爪29にそれぞれ押し付けられ、3個のカム27bに対して、それぞれピン25を中心とする反時計回りの力が加わる。すると、3個のカム27bの係止爪28を、筒部26bの内周面26eに押し付ける力が増加する。すなわち、3個のカム27bの係止爪28が内周面26eに食い込む。そして、3個のカム27bの係止爪28と、内周面26eとの接触面の摩擦力により、3個のカム27bは、ピン25を中心として反時計回りに回転することが防止される。このため、出力軸21は軸線Bを中心として時計回りに回転することはない。したがって、動力伝達軸から出力軸21に伝達されたトルクは、出力ホイール23に伝達されることがない。
一方、電動モータ11が停止している状態で、出力軸21に対して、軸線Bを中心とする反時計回りのトルクが加わると、出力軸21の3個の係止爪22の接触面22aが、3個のカム27aの係止爪29にそれぞれ押し付けられ、3個のカム27aに対して、ピン25を中心として時計回りの力が加わる。すると、3個のカム27aの係止爪28を、筒部26bの内周面26eに押し付ける力が増加する。すなわち、3個のカム27aの係止爪28が内周面26eに食い込む。そして、3個のカム27aの係止爪28と、内周面26eとの摩擦力により、3個のカム27aは、ピン25を中心として時計回りに回転することが防止される。このため、出力軸21は軸線Bを中心として反時計回りに回転することはない。
したがって、動力伝達軸から出力軸21に伝達されたトルクは、出力ホイール23に伝達されることがない。このように、本実施形態の駆動装置10は、電動モータ11が停止している状態で、出力軸21に外力が加わったとしても、その外力が電動モータ11に伝達されることを回避できる。つまり、クラッチ装置31は、出力軸21の動力が出力ホイール23に伝達されない状態にある。
次に、電動モータ11が停止し、かつ、出力軸21が停止している状態、または、動力伝達軸から出力軸21にトルクが伝達されて、出力軸21が停止している状態から、電動モータ11の動力を出力軸21に伝達する状態に切り替わる際の作用を説明する。電動モータ11において、電磁コイルに電力が供給され、かつ、回転磁界を形成されると、アーマチュア軸14は回転磁界により一方向、例えば正方向に回転する。アーマチュア軸14のトルクはウォーム14a及びウォームホイール18を経由してギヤ20に伝達される。すると、出力ホイール23には所定方向、例えば、図9及び図12で時計回りのトルクが加わる。このトルクは、軸線Bを中心とする円周上で6個のカム27a,27bを時計回りに公転させる向きの力となる。
すると、6個のカム27a,27bのうち、3個のカム27aでは、係止爪28と筒部26bの内周面26eとの接触部分、及び係止爪29と係止爪22の接触面22aとの接触部分に加わる円周方向の力が増加する。ここで、3個のカム27aの係止爪28と、内周面26eとは摩擦力で接触状態が維持されている一方、3個のカム27aの係止爪29と、係止爪22とは係合力で接触状態が維持されている。このため、3個のカム27aの係止爪28と、内周面26eとの摩擦力よりも、3個のカム27aの係止爪29と係止爪22との係合力の方が強い。したがって、クラッチ装置31は、3個のカム27aの係止爪28と、内周面26eとの接触部分で反力を受け持ちつつ、出力ホイール23の動力を、3個のカム27aの係止爪29と、係止爪22との接触部分から出力軸21に伝達する。すなわち、支点となる3個のカム27aの係止爪28が内周面26eに接触した状態のまま、内周面26eに沿って滑りながら円周方向に移動することで、出力ホイール23の動力が出力軸21に伝達される。このようにして、出力軸21は軸線Bを中心として時計方向に回転する。
一方、残りの3個のカム27bは、軸線Bを中心とする円周方向で時計回りに公転させる向きの力が加わると、3個のカム27bは、係止爪29と、係止爪22の接触面22bとが接触し、かつ、係止爪28と筒部26bの内周面26eとが接触した状態のまま、軸線Bを中心とする円周方向で時計回りに公転する。つまり、3個のカム27bが、軸線Bを中心とする円周方向で時計回りに公転すると同時に、出力軸21が軸線Bを中心とする円周方向で時計回りに回転する。すなわち、3個のカム27bの公転速度と、出力軸21の回転速度とが一致する。言い換えれば、3個のカム27bが公転する際の角速度と、出力軸21の角速度とが同じになる。このため、3個のカム27bがピン25を中心として反時計回りに回転することが防止される。従って、電動モータ11から出力ホイール23に伝達されたトルクで出力軸21が回転するときに、3個のカム27bの係止爪28と、筒部26bの内周面26eとの接触部分の摩擦力が増加することはない。
次に、アーマチュア軸14が停止し、かつ、出力軸21が停止している状態、または、動力伝達軸から出力軸21にトルクが伝達されて、出力軸21が停止している状態から、電動モータ11が駆動され、アーマチュア軸14が逆方向に回転する状態に切り替わる際の作用を説明する。アーマチュア軸14が逆方向に回転すると、図9及び図12で出力ホイール23に対して反時計方向のトルクが伝達される。すなわち、出力ホイール23で動力が発生する。
すると、6個のカム27a,27bのうち、3個のカム27bでは、係止爪28と筒部26bの内周面26eとの接触部分、及び係止爪29と係止爪22の接触面22bとの接触部分に加わる円周方向の力が増加する。ここで、3個のカム27bの係止爪28と内周面26eとは摩擦力で接触状態が維持されている。一方、3個のカム27bの係止爪29と係止爪22とは係合力で接触状態が維持されている。このため、3個のカム27bの係止爪28と、内周面26eとの摩擦力よりも、3個のカム27bの係止爪29と、係止爪22の接触面22bとの係合力の方が強い。
したがって、クラッチ装置31は、3個のカム27bの係止爪28と、内周面26eとの接触部分で反力を受け持ちつつ、出力ホイール23の動力を、3個のカム27bの係止爪29と、係止爪22との接触部分から出力軸21に伝達する。すなわち、支点となる3個のカム27bの係止爪28が内周面26eに接触した状態で、係止爪28が円周方向に滑りながら移動することで、出力ホイール23の動力が出力軸21に伝達される。このようにして、出力軸21は軸線Bを中心として時計方向に回転する。
一方、3個のカム27aは、図9及び図12で軸線Bを中心とする円周方向で反時計回りに公転させる向きの力が加わると、その3個のカム27aは、係止爪29と係止爪22の接触面22aとが接触し、かつ、係止爪28と筒部26bの内周面26eとが接触した状態のまま、軸線Bを中心とする円周方向で反時計回りに公転する。3個のカム27aが、軸線Bを中心とする円周方向で反時計回りに公転すると同時に、出力軸21が軸線Bを中心とする円周方向で反時計回りに回転する。つまり、3個のカム27aの公転速度と、出力軸21の回転速度とが一致する。言い換えれば、3個のカム27aが公転する際の角速度と、出力軸21の角速度とが同じになる。このため、3個のカム27aがピン25を中心として反時計回りに回転することが防止される。従って、電動モータ11から出力ホイール23に伝達されたトルクで出力軸21が回転するときに、3個のカム27aの係止爪28と、筒部26bの内周面26eとの接触部分の摩擦力が増加することはない。
クラッチ装置31における制動力の発生原理は、以下の通りである。ピン25の中心位置と、カム27aまたはカム27bにおける係止爪28の湾曲面の周方向における中心位置との距離は、ピン25の中心位置と、筒部26bの内周面26eとの距離よりも小さく設定されている。かつ、ピン25の中心位置と、カム27aまたはカム27bにおける係止爪28の湾曲面の周方向における端部との距離は、ピン25の中心位置と、筒部26bの内周面26eとの距離よりも大きく設定されている。したがって、カム27aまたはカム27bが中立位置に保持されている状態では、カム27aまたはカム27bにおける係止爪28の湾曲面と、筒部26bの内周面26eとの間に隙間が形成される。これに対して、カム27aまたはカム27bが、中立位置からピン25を中心として傾動すると、カム27aまたはカム27bの係止爪28の湾曲面が筒部26bの内周面26eに摺接し、制動力を発生する
このように、本実施形態のクラッチ装置31は、出力軸21の動力を出力ホイール23に伝達しない状態と、出力ホイール23の動力が出力軸21に伝達される状態とが、自動的に切り替わる。また、クラッチ装置31は、コイルばね30の力により6個のカム27a,27bは軸線Bに沿った方向に常時押されており、6個のカム27a,27bの係止爪29は、係止爪22に常時、接触している。つまり、係止爪29と係止爪22との間にガタはない。これと同時に、6個のカム27a,27bの係止爪29が、筒部26bの内周面26eに常時、接触している。
このように、本実施形態のクラッチ装置31は、出力軸21の動力を出力ホイール23に伝達しない状態と、出力ホイール23の動力が出力軸21に伝達される状態とが、自動的に切り替わる。また、クラッチ装置31は、コイルばね30の力により6個のカム27a,27bは軸線Bに沿った方向に常時押されており、6個のカム27a,27bの係止爪29は、係止爪22に常時、接触している。つまり、係止爪29と係止爪22との間にガタはない。これと同時に、6個のカム27a,27bの係止爪29が、筒部26bの内周面26eに常時、接触している。
このため、電動モータ11が停止し、かつ、動力伝達軸から出力軸21にトルクが伝達されていない状態、または電動モータ11が停止し、かつ、動作伝達軸から出力軸21にトルクが伝達されている状態から、電動モータ11のトルクが出力ホイール23に伝達される状態に切り替わる際に、過渡的に動力が伝達されない状態となることを回避できる。つまり、電動モータ11から出力ホイール23にトルクが伝達されているにも関わらず、そのトルクが出力軸21に伝達されないという「トルク抜け」が生じることを防止できる。すなわち、出力ホイール23から出力軸21に動力を伝達する条件が成立してから、実際に、出力ホイール23から出力軸21に動力が伝達されるまでのタイミングに、時間差が生じることを防止できる。出力ホイール23から出力軸21に動力を伝達する条件は、例えば、動作部材を動作させるスイッチが操作されると成立する。
また、本実施形態のクラッチ装置31は、コイルばね30の力により、カム27a,27bに軸線Bに沿った方向の力を加えて、係止爪29が常時、接触面22a,22bに接触されている。このため、コイルばね30からカム27a,27bに加えられる力で、カム27a,27bの係止爪28と内周面26eとの接触部分の摩擦力が増加することはない。したがって、電動モータ11の動力を、出力ホイール23から出力軸21に伝達する際に、動力伝達効率が低下することを抑制できる。
ここで、実施の形態3において説明した構成と、本発明の構成との対応関係を説明すると、出力ホイール23が、本発明の第1動力伝達部材に相当し、出力軸21が、本発明の第2動力伝達部材に相当し、軸線Bが、本発明の第1軸線に相当し、軸線Dが、本発明の第2軸線に相当し、コイルばね30が、本発明の力付与部材に相当し、ブラケット26が、本発明の固定部材に相当し、内周面26eが本発明の対向面に相当し、カム27a,27bが、本発明の可動片に相当し、係止爪22が、本発明の突出部に相当し、係止爪29が、本発明の第1接触部に相当し、係止爪28が、本発明の第2接触部に相当する。
本発明は前記実施の形態1〜3に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、実施の形態1における弾性部材として、圧縮コイルバネ、ゴム状弾性体を用いることも可能である。圧縮コイルばねは、軸線を中心として円周方向に伸縮する向きで配置する。さらに、圧縮コイルバネを用いる場合、出力ホイールの端面に、圧縮コイルバネの伸縮をガイドするガイド部を設けることも可能である。また、実施の形態1、2における動力伝達装置は、ピン及びカムを4個以上設けてもよい。さらに、リング36が、カバー16及びブラケット26とは別体で設けられているが、リング36をカバー16またはブラケット26と一体成形してもよい。
また、実施の形態3におけるクラッチ装置31は、出力ホイール23に取り付けるピンの数、ピンに取り付けるカムの数は、それぞれ偶数で同数である。すなわち、本実施形態におけるピン及びカムの数は、4個づつ、8個づつであってもよい。
また、本実施の形態3におけるクラッチ装置は、ピンとカバーとを非接触とした構造を含む。この構造では、ギヤの動力をピンおよびカムを介して出力軸に伝達するときに、ピンとカバーとの摩擦抵抗により、動力損失が生じることを防止できる。また、実施の形態3におけるクラッチ装置は、図13に示すように、ピン25に外向きフランジ25aを設け、外向きフランジ25aとカム27a,27bとの間にコイルばね30(弾性部材)を介在させる構造を含む。この構造では、コイルばね30がカム27a,27bを押すときの反力は外向きフランジ25aで受け止められ、コイルばね30はブラケット26に接触しない。したがって、コイルばね30とブラケット26との摩擦抵抗により、動力損失が生じることを防止できる。また、外向きフランジ25aを設ければ、弾性部材は、コイルばね30に代えて皿ばねを用いることもできる。
また、図14に示すように、軸線B方向において係止爪22に設ける接触面22a,22bのテーパの傾斜方向は逆に形成されてもよい。この場合、カム27a,27bと出力ホイール23との間にコイルばね30を設ける。さらにまた、本発明における力付与部材は、ばねに代えてゴム状弾性体を用いることもできる。本発明の駆動装置は、電動モータの動力が出力ホイールを経由して出力軸に伝達される構造、電動モータの動力が出力軸を経由して出力ホイールに伝達される構造を含む。本発明の駆動装置は、電動モータの動力により、車両に設けられたシートの背もたれ、シートのクッション、ドア内に設けられたガラス等を動作させる機構を含む。
本発明の動力伝達装置及びクラッチ装置は、第1動力伝達部材を人力で操作する構成を含む。この構成の動力伝達装置及びクラッチ装置は、車両に設けられた操作レバー、操作ノブ等の操作部材を有する。操作レバーは、支持軸を中心として所定角度の範囲内で往復作動可能である。操作ノブは、回転軸を中心として回転可能である。この構成の動力伝達装置及びクラッチ装置は、操作部材に加えられる操作力が、第1動力伝達部材の動力に変換される構成である。この構成の動力伝達装置及びクラッチ装置は、操作部材が操作されると、第1動力伝達部材から第2動力伝達部材に動力を伝達する条件が成立する。この構成の動力伝達装置及びクラッチ装置は、操作部材が操作されてから、第1動力伝達部材の動力が第2動力伝達部材に伝達されるまでのタイミングに時間差が生じることを防止できる。
本発明の動力伝達装置及びクラッチ装置及び駆動装置は、車両に設けられた動作部材、例えば、シートの背もたれ、シートのクッション、ドア内に設けられたガラス等、を動作させる機構として利用可能である。
Claims (7)
- 軸線を中心として回転可能な第1動力伝達部材及び第2動力伝達部材と、
前記軸線を中心とする円周方向に沿って前記第1動力伝達部材に設けられた複数の支持軸と、
前記複数の支持軸にそれぞれ回転可能に軸支され、前記支持軸との距離が端部になるにつれ徐々に大きくなる湾曲面を有する複数の可動片と、
前記第2動力伝達部材に設けられ、かつ、前記複数の可動片がそれぞれ係合する複数の係止爪と、
前記軸線を中心とする半径方向で前記複数の可動片よりも外側に固定して設けられた固定部材と、
前記固定部材と摺動する摺動部と、前記可動片を保持する可動片保持部とを有する弾性部材と、
を有し、
前記可動片保持部によって前記可動片の湾曲面は前記固定部材に当接しない位置に保持される動力伝達装置であって、
前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間で伝達されるトルクが閾値を超えると、前記可動片が前記弾性部材の前記可動片保持部に抗して前記支持軸を中心に回動し、前記湾曲面が前記固定部材に接触して制動力が生じ、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間でトルクが伝達されないことを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項1記載の動力伝達装置において、
前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間で伝達されるトルクが閾値以下であると、前記複数の可動片と前記複数の係止爪との係合力により、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間でトルクが伝達されることを特徴とする動力伝達装置。 - 請求項1記載の動力伝達装置において、
前記弾性部材は、前記複数の係止爪にそれぞれ係合する複数の係合部を有し、
前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間で伝達されるトルクが閾値以下であると、前記複数の係合部と前記複数の係止爪との係合力、及び、前記複数の可動片と前記複数の可動片保持部との係合力により、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間でトルクが伝達されることを特徴とする動力伝達装置。 - 電動モータの動力が第1動力伝達部材を経由して第2動力伝達部材に伝達される駆動装置であって、
前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間に、請求項1乃至3のいずれか1項に記載された動力伝達装置が設けられていることを特徴とする駆動装置。 - 第1軸線を中心として回転可能な第1動力伝達部材及び第2動力伝達部材が設けられており、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材の間で動力の伝達を行うことが可能な状態と動力の伝達を行うことができない状態とが切り替わるクラッチ装置であって、
前記第1軸線を中心とする半径方向で前記第2動力伝達部材と対向する対向面を有する環状の固定部材と、
前記第2動力伝達部材に設けられ、前記第1軸線を中心とする半径方向で前記固定部材に向けて突出した突出部と、
前記第1軸線を中心とする半径方向で前記第2動力伝達部材と前記固定部材との間に配置され、かつ、前記第1動力伝達部材に前記第1軸線と平行な第2軸線を中心として回転可能に取り付けられた可動片と、
前記可動片に設けられ、かつ、前記突出部と接触する第1接触部と、
前記可動片に設けられ、かつ、前記固定部材に接触する第2接触部と、
前記可動片に前記第2軸線に沿った方向の力を常時加えて、前記第1接触部が前記突出部に接触し、かつ、前記第2接触部が前記固定部材の内周面に接触した状態を維持する力付与部材とを備えていることを特徴とするクラッチ装置。 - 電動モータの動力が第1動力伝達部材を経由して第2動力伝達部材に伝達される駆動装置であって、
前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材との間で動力伝達を行うことが可能な状態と動力伝達を行うことができない状態とが切り替わるクラッチ装置を設け、前記クラッチ装置は、前記請求項5に記載された構成を有することを特徴とする駆動装置。 - 第1軸線を中心として回転可能な第1動力伝達部材及び第2動力伝達部材が設けられており、前記第1動力伝達部材と前記第2動力伝達部材の間で動力の伝達を行うことが可能な状態と動力の伝達を行うことができない状態とが切り替わるクラッチ装置であって、
前記第1軸線を中心とする半径方向で前記第2動力伝達部材と対向する対向面を有する環状の固定部材と、
前記第2動力伝達部材に設けられ、前記第1軸線を中心とする半径方向で前記固定部材に向けて突出した突出部と、
前記第1軸線を中心とする半径方向で前記第2動力伝達部材と前記固定部材との間に配置され、かつ、前記第1動力伝達部材に前記第1軸線と平行な第2軸線を中心として回転可能に取り付けられた可動片と、
前記可動片に設けられ、かつ、前記突出部と接触する第1接触部と、
前記可動片に設けられ、かつ、前記固定部材に接触する第2接触部と、
を備えていることを特徴とするクラッチ装置。
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2013
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