JP2004150529A - クラッチ機構 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1回転部材6の正転とは逆向きの回転動作に伴う、作動スプリング10の第1端10bと第2端10cの間の相対移動を規制する規制部材6Rを設けた。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源から得られる回転駆動力によって回転操作されるように支持された第1回転部材と、前記第1回転部材と同軸状に回転可能に支持された第2回転部材と、前記第1回転部材に連結された第1端から前記第2回転部材の周面に沿って延びた作動スプリングと、前記第1回転部材の正転動作に伴う前記作動スプリングの第2端の連れ回りを抑制することで前記作動スプリングを縮径して前記第2回転部材の周面に巻き付け、これによって前記第2回転部材を前記第1回転部材と一体回転させる切換操作手段とを備えたクラッチ機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のクラッチ機構としては、本発明に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献1がある。
この特許文献1に記されたクラッチ機構では、駆動用モータ(駆動源)によって回転駆動される入力ギヤが設けられており、切換操作手段として、クラッチスプリング(作動スプリング)の係止部(第2端)が係止されたブッシングと、通電操作に基づいて生じる電磁吸着力によってクラッチディスクを入力ギヤと一体のロータ(クラッチスプリングの第1端が係止されている)に吸着する電磁石を構成するコイルとが設けられている。コイルに電磁吸着力が発生すると、ブッシングがロータと一体回転し始め、クラッチスプリングが出力ハブ(第2回転部材)に巻き付いて、出力側ハブ(第2回転部材)をロータに一体の入力側ハブ(第1回転部材)と連結状態にする。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−37155号公報(段落番号0066〜0067、第2図、第9図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記されたクラッチ機構では、万一、取付時の駆動用モータ(駆動源)の配線ミスなどでロータ(第1回転部材)とブッシングが正規の方向とは逆の方向に回転操作されると、クラッチスプリング(作動スプリング)の係止部(第2端)がクラッチスプリングの第1端に対して、クラッチスプリングを巻き戻す方向(すなわち、クラッチスプリングの内径が拡大する方向)へ相対移動を起こして、クラッチスプリング(特に第2端の付近)が破損してしまう虞があった。
【0005】
したがって、本発明の目的は、上に例示した従来技術によるクラッチ機構の持つ前述した欠点に鑑み、不測の原因で第1回転部材が逆回転する事態が生じても、作動スプリングが破損し難いクラッチ機構を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るクラッチ機構は、請求項1から6のいずれかに記された特徴構成を備えている。
すなわち、本発明の請求項1によるクラッチ機構は、
駆動源から得られる回転駆動力によって回転操作されるように支持された第1回転部材と、前記第1回転部材と同軸状に回転可能に支持された第2回転部材と、前記第1回転部材に連結された第1端から前記第2回転部材の周面に沿って延びた作動スプリングと、前記第1回転部材の正転動作に伴う前記作動スプリングの第2端の連れ回りを抑制することで前記作動スプリングを縮径して前記第2回転部材の周面に巻き付け、これによって前記第2回転部材を前記第1回転部材と一体回転させる切換操作手段とを備えたクラッチ機構であって、
前記第1回転部材の前記正転とは逆向きの回転動作に伴う、前記作動スプリングの前記第1端と前記第2端の間の相対移動を規制する規制部材が設けられていることを特徴構成としている。
【0007】
このような特徴構成を備えているために、本発明の請求項1によるクラッチ機構では、
仮に駆動用モータの配線ミスなどで第1回転部材が逆回転して、作動スプリングの第2端が第1端に対して(クラッチスプリングを巻き戻す方向に)相対移動しようとしても、規制部材によって相対移動が押し留められるので、作動スプリングが破損し難いという効果が得られる。
【0008】
さらに、駆動源から前記第1回転部材に回転駆動力が加えられる前の前記作動スプリングを、前記第1回転部材と前記第2回転部材の共通軸芯に沿った形状と位置とに保持する保持部材が設けられた構成とすることができる。
このように構成すれば、保持部材の作用で作動スプリングと第2回転部材との間の間隙寸法が精度良く一定に保たれることになるので、第1回転部材が駆動源によって正転動作を開始してから、作動スプリングが縮径して第2回転部材の周面に巻き付いて、第2回転部材が第1回転部材との一体回転を開始する迄の時間長さなど、クラッチ機構のレスポンスを一定に保ち易い、或いは、駆動源から第1回転部材に回転駆動力が加えられていない時に、第2回転部材の自由な回転を作動スプリングが摩擦などで妨げるといった現象を抑制できる、等の効果が得られる。また、このように構成すれば、クラッチ機構またはクラッチ機構を備えたアクチュエータなどを組み立てる際に、保持部材が作動スプリングの取り付け方向や取り付け位置を案内する手段として働くので、このような組み立て作業がより円滑に進められる。
【0009】
或いは、さらに、前記作動スプリングの前記第2端には径方向外向きに延びた被係合部が設けてあり、前記第1回転部材に前記作動スプリングの円筒状本体を収納する筒状案内部材が形成されており、前記規制部材は前記第1回転部材の逆転動作に伴って前記作動スプリングの前記被係合部と接当するように前記筒状案内部材に設けられた突起からなる構成とすることができる。
このように構成すれば、クラッチ機構またはクラッチ機構を備えたアクチュエータなどを組み立てる際に、筒状案内部材が作動スプリングの取り付け方向や取り付け位置を案内する手段として働くので組み立て作業がより円滑に進められ、また、この筒状案内部材を前記規制部材を設けるための土台として利用できるので、径方向に関して作動スプリングに極めて近接した理想的な位置に前記規制部材を配置可能となる共に、部品点数を減らすことができる。また、このように構成すれば、筒状案内部材の作用で作動スプリングと第2回転部材との間の間隙寸法が精度良く一定に保たれることになるので、第1回転部材が駆動源によって正転動作を開始してから、作動スプリングが縮径して第2回転部材の周面に巻き付いて、第2回転部材が第1回転部材との一体回転を開始する迄の時間長さなど、クラッチ機構のレスポンスを一定に保ち易い、或いは、駆動源から第1回転部材に回転駆動力が加えられていない時に、第2回転部材の自由な回転を作動スプリングが摩擦などで妨げるといった現象を抑制できる、等の効果も得られる。
【0010】
前述の構成に加えて、前記第1回転部材に前記作動スプリングの前記第1端を固定する固定部が設けられており、前記筒状案内部材に前記作動スプリングの前記第1端を前記固定部に案内する案内溝が形成された構成とすることができる。このように構成すれば、クラッチ機構を組み立て時に作動スプリングを取り付ける際には、先ず、作動スプリングの第1端を筒状案内部材の案内溝に進入させ、そのまま作動スプリングの円筒状本体を筒状案内部材内に送り込むだけで、作動スプリングの第1端は案内溝によっていわば自動的に第1回転部材の固定部まで正しく案内されるので、容易且つ確実な組み立て作業が可能になる。
【0011】
特に、前記案内溝は前記固定部に向かって次第に間隙の小さくなるテーパー状に設けられた溝からなる構成とすることができる。
このように構成すれば、クラッチ機構に作動スプリングを組み付ける最初の操作としては、作動スプリングの第1端を筒状案内部材の入口部に形成された十分に幅の広い案内溝の端部に進入させれば良く、後はそのまま作動スプリングの円筒状本体を筒状案内部材内に送り込めば、自然に作動スプリングの第1端は次第に間隙の狭くなる案内溝によって正確に第1回転部材の固定部まで案内されるので、作動スプリングの組み付け操作がより容易になる。
【0012】
さらに、前記案内溝は前記固定部に向かって次第に狭くなるテーパー状のスリットからなり、前記スリットの終端部と前記固定部の間に前記作動スプリングの前記第1端の外径を下回る寸法の狭隘部が形成されており、前記作動スプリングの前記第1端は前記狭隘部を越える押し嵌めによって前記固定部に係入される構成とすることができる。
このように構成すれば、クラッチ機構に作動スプリングを組み付ける操作としては、先ず、作動スプリングの第1端を筒状案内部材の入口部に形成された十分に幅の広いスリット部位に進入させ、次に、作動スプリングの円筒状本体を筒状案内部材内に送り込めば、作動スプリングの第1端は次第に狭くなるスリットによって狭隘部まで案内され、ここで更に作動スプリングを筒状案内部材内に押し込めば、作動スプリングの第1端は狭隘部を乗り越えて、第1回転部材の固定部に係入されるので、作動スプリングの組み付け操作がより容易になる。
【0013】
前記切換操作手段が、前記作動スプリングの第2端付近に固定設置されたカラー部材と、前記カラー部材の円周状の摺接面に対して径方向の成分を含む付勢力を伴って回転可能に係止された制動部材とを備え、前記制動部材には、前記第1回転部材の正転動作に伴って前記作動スプリングの前記被係合部と係合する係合部が設けられた構成とすることができる。
このように構成すれば、駆動源の回転に基づいて、第1回転部材が作動スプリングの第1端と共に正転向きに回転すると、初めは作動スプリングの第2端は制動部材によって引き止められるので、作動スプリングのバネ部本体が縮径方向に変形し始め、遂に、作動スプリングのバネ部本体が第2回転体の周面を束縛して、制動部材がカラー部材に対して相対回転を開始すると略同時に、第2回転体は第1回転部材との一体回転を開始する。すなわち、このように構成すれば、従来見られるような、切換操作手段として、作動スプリングの第2端と連結されたクラッチディスクと、クラッチディスクを一定の吸着力で吸着する電磁吸引力を発生するコイル部材とで構成したものなどに比して簡単で軽量で、且つ、仮に駆動用モータの配線ミスなどで第1回転部材が逆回転して、作動スプリングの第2端が第1端に対して相対移動しようとしても、規制部材によって相対移動が押し留められて作動スプリングが破損し難いクラッチ機構が得られる。
【0014】
本発明によるその他の特徴および利点は、以下図面を用いた実施形態の説明により明らかになるであろう。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の一例について図面に基づいて解説する。
(ラッチ解除アクチュエータの概略構成)
図1は、本発明によるクラッチ機構の一実施形態を用いた自動車ドアのラッチ解除用のアクチュエータ100を示す。但し、本発明によるクラッチ機構は、以下の事例に限らず、自動車ドアのラッチ施錠用、或いは、ドアロック装置のロッキングレバーを施錠側乃至は解除側に操作する各アクチュエータを含めた、多種の用途に用いることが可能であることは言うまでもない。
このアクチュエータ100は自動車ドア内部に取り付け可能な筐体状のケース部材2を有し、ケース部材2には、駆動源としてのDCモータMと、自動車ドアのラッチを解除側に操作するケーブル60(乃至はロッド)と連結された操作レバー30が支持されており、他に、DCモータMの回転駆動力を操作レバー30に伝達する伝動機構が設けられている。
【0016】
図2と図3に示すように、この伝動機構は、DCモータMの駆動軸に固定されたウォームギヤ4、ウォームギヤ4と噛合したラチェットギヤ部6bを有する入力ホイール6(第1回転部材の一例)、入力ホイール6と同軸状の従動回転体18(第2回転部材の一例)、従動回転体18の一端に形成されたギヤ部18bと噛合した中間ギヤ20、中間ギヤ20と噛合した扇形ギヤ部22aを有する出力回転体22等を有する。出力回転体22の一端に操作レバー30が相対回転不能に支持されている。尚、中間ギヤ20は大径ギヤ部20aと小径ギヤ部20bとを互いに一体的に有し、従動回転体18のギヤ部18bは大径ギヤ部20aと、扇形ギヤ部22aは小径ギヤ部20bと噛合することで、減速ギヤ機構を構成している。
また、入力ホイール6と従動回転体18と中間ギヤ20と出力回転体22は互いに平行な回転軸芯を有し、これらの回転軸芯はウォームギヤ4の回転軸芯とは略直角に交差している。
入力ホイール6と従動回転体18は、ケース部材2に固定された一本のクラッチシャフト5の外周に直列状に、且つ、相対回転自在に支持されており、入力ホイール6と従動回転体18の間には、入力ホイール6の正転方向の回転のみを従動回転体18に伝えるクラッチ機構50が設けられている。
【0017】
図2、図4及び図5から理解されるように、クラッチ機構50は、入力ホイール6と従動回転体18の他に、入力ホイール6に固定された被固定部10b(第1端の一例)から従動回転体18の受圧周面18aに沿って延びたクラッチスプリング10(作動スプリングの一例)と、入力ホイール6の正転動作に伴うクラッチスプリング10の被係合部10c(第2端の一例)の連れ回りを抑制することでクラッチスプリング10を縮径し、従動回転体18の受圧周面18aに巻き付ける切換操作手段12とを備えている。尚、クラッチスプリング10のバネ本体部10aの内径は従動回転体18の受圧周面18aと触れない程度に僅かに大きめに設定されているので、切換操作手段12が動作していない時には、従動回転体18は殆どクラッチスプリング10との摩擦抵抗無しに円滑に回転可能である。
切換操作手段12は、図2において、クラッチスプリング10の被係合部10cの高さに固定設置されたカラー部材14と、カラー部材14の円周状の内周面14Hに対して径方向外向きに付勢力を発揮するように無理嵌めされた2本のC字状スプリング16a,16bとを備えている。C字状スプリング16a,16bは、カラー部材の円周状の摺接面に対して径方向の成分を含む付勢力を伴って回転可能に係止された制動部材の一例と言える。すなわち、2本のC字状スプリング16a,16bは、前記付勢力に基づく一定の摩擦による抵抗を示しつつカラー部材14に対して回転可能である。また、C字状スプリング16a,16bの各々には作動スプリングの被係合部10cと係合する係合部が設けられている。
【0018】
そこで、DCモータMが駆動力を出していない図6の状態から、DCモータMの駆動力に基づいて入力ホイール6がクラッチスプリング10の被固定部10bと共に正転動作(図7の矢印が示す方向)を開始する際、当初、作動スプリングの被係合部10cはC字状スプリング16a,16b(未だカラー部材14に対して相対回転可能しない)によって引き止められるので、図7に示すように、クラッチスプリング10の被固定部10bのみが入力ホイール6と共に回転して、クラッチスプリング10のバネ部本体10aが縮径方向に変形し始め、遂に、図8に示すように従動回転体18の受圧周面18aを束縛して、従動回転体18は強い摩擦力によってクラッチスプリング10及び入力ホイール6と一体回転し始める(この時、略同時にC字状スプリング16a,16bもカラー部材14に対して相対回転を開始する)。そのまま一定時間にわたって入力ホイール6の正転動作を続ければ、出力回転体22の一端に支持された操作レバー30での引っ張り操作によって自動車ドアのラッチが(ラッチ機構に備えられたトーションスプリングなどの付勢力に抗して)解除側に操作される。
【0019】
ラッチの解除操作が完了すると、この完了を検知するセンサから発される信号に基づいてDCモータMは停止され、DCモータMへの給電も停止される。尚、DCモータMへの給電の停止は、タイマーを用いて、通電開始後所定時間の経過をもって行う様にしても良い。DCモータMへの給電が停止すると、クラッチスプリング10が外力の加わらない元の状態まで拡径方向に復帰しようとする復元力に基づいて、図9に示すようにクラッチスプリング10の被固定部10bが、入力ホイール6及び入力ホイール6に噛合したウォームギヤ4とを、DCモータMと共に逆転方向に回転操作し、クラッチ機構50は、再び入力ホイール6が正転駆動されるのを待機する初期状態に戻される。このように入力ホイール6からの駆動力に基づいてウォームギヤ4が回転駆動できるように、入力ホイール6のラチェットギヤ部6bは所定の値を超える進み角を備えている(図4を参照)。
【0020】
(クラッチ機構50の詳細な構造)
ここで、クラッチ機構50を構成している各要素についてより詳細に解説する。
図4と図5に示すように、クラッチスプリング10は、円筒状に延びたバネ本体部10a、バネ本体部10aの下端から径方向外向きに延びた被固定部10b(第1端の一例)、及び、バネ本体部10aの上端から径方向外向きに延びた半円状の被係合部10c(第2端の一例)を有する。
入力ホイール6は、円板状のホイール本体6a、ホイール本体6aの外縁から径方向外向きに一体的に延びて形成されたラチェットギヤ部6b、クラッチシャフト5が挿通されるようにホイール本体6aの中央から軸芯方向に延びて形成されたボス部6e、及び、ホイール本体6aの外縁とボス部6eの間に設けられたスプリング保持部を備えている。このスプリング保持部は、クラッチスプリング10の本体部10aと略匹敵する長さを備えた主スリーブ部6c(筒状案内部材の一例)と、主スリーブ部6cよりも短く且つ内径側に位置する補助スリーブ部6dとからなる。尚、入力ホイール6を構成するホイール本体6a、ラチェットギヤ部6b、主スリーブ部6c、補助スリーブ部6dはモールド内への合成樹脂の射出成形などで一体的に形成されている。
【0021】
図10並びに図4、図5に示すように、主スリーブ部6cの先端には、何らかの原因に基づく入力ホイール6の不用意な逆転によってクラッチスプリング10の被係合部10cが(バネの巻き戻り方向に)移動するのを規制する(クラッチスプリング10が拡径方向へ変形して本来の機能を損なうのを防止することと同義)突起状の規制壁部6R(規制部材の一例)が設けられている。
DCモータMがいずれの方向にも回転していない図11(イ)の状態から、何らかの原因で入力ホイール6が矢印のように逆転した場合、クラッチスプリング10の被係合部10cが入力ホイール6と同様に回転して、図11(ロ)に示すように、2本のC字状スプリング16a,16bの係合部16Ea,16Ebに反対側から押し当てられる可能性があるが、クラッチスプリング10の半円形の被係合部10cは、規制壁部6Rによってバックアップされた状態になり、以後、仮に2本のC字状スプリング16a,16bを引きずりながら逆回転する際にも、クラッチスプリング10の被係合部10cと被固定部10bとは規制壁部6Rと一体に回転して、互いの相対位置関係は変わらないので、クラッチスプリング10の被係合部10cがこの係合部16Ea,16Ebとの当接によって巻き戻り方向に変形される事態にはなり難い。
【0022】
また、主スリーブ部6cの下端には、クラッチスプリング10の被固定部10bを固定する貫通孔6H(固定部の一例)が設けられている。さらに、主スリーブ部6cには、クラッチスプリング10の被固定部10bを貫通孔6Hまで案内するスリット6S(案内溝の一例)が形成されている。スリット6Sは規制壁部6Rの径方向中央から貫通孔6Hに向かって次第に間隙の小さくなるテーパー状に設けられている。そして、テーパーの最下部の最も狭い狭隘部はクラッチスプリング10の線材の外径を下回る寸法に設定されている。従って、組立て時には、先ず、図10(イ)に示すように、クラッチスプリング10の被固定部10bをスリット6Sの上部の広い部位内に進入させ、次に、そのままクラッチスプリング10の本体部10aを主スリーブ部6cの内面に沿って押し込めば、クラッチスプリング10の被固定部10bはスリット6Sの前記狭隘部を乗り越えて(入力ホイール6はこのような圧入を可能にする変形能を備えた樹脂製である)、クラッチスプリング10の線材の外径を実質的に上回る断面寸法の貫通孔6H内に嵌まり込み、図10(ロ)に示すように、そこに固定される。
【0023】
このように固定された状態では、クラッチスプリング10の本体部10aは、主スリーブ部6cと補助スリーブ部6dの間に形成された円筒状の空間に収納され、主スリーブ部6cと補助スリーブ部6dは、互いに協働して、入力ホイール6に正転方向の駆動力が与えられずクラッチ機構50が連結解除状態の時にはクラッチスプリング10の本体部10aが従動回転体18の受圧周面18aに触れないように、クラッチスプリング10を正しい姿勢に保持する。
尚、図11(イ)に示すように、入力ホイール6に正転方向の駆動力が与えられずクラッチ機構50が連結解除状態の時には、主スリーブ部6cの規制壁部6Rが、クラッチスプリング10の被係合部10cと微かに接するか、或いは、極く僅かにバネ引き絞り側に押した状態となるように構成されている。
【0024】
図4と図5に示すように、カラー部材14は合成樹脂によって一体成形されたカラー本体14Pと、カラー本体14Pの上端に固着された蓋体14Qとからなる。
図5に示すように、カラー本体14Pは、入力ホイール6の主スリーブ部6cに外嵌されるように配置される第1スリーブ部14a、第1スリーブ部14aの上端から径方向外向きに延びた円板状の第1ディスク部14b、第1ディスク部14aの外縁部から上方に延びた第2スリーブ部14c(円周状の摺接面14Hを形成している部位)、第2スリーブ部14cの上端から径方向外向きに延びた概して円板状の第2ディスク部14dとを有する。第2ディスク部14dの上端には複数のボッチ14eが立設されており、また、第2ディスク部14dの外周からは3個の取付フランジ14fが径方向外向きに延びている。
【0025】
蓋体14Qは、やはり合成樹脂などによって成形された円板状の部材であり、カラー本体14Pの複数のボッチ14eに対応した貫通孔が形成されている。ボッチ14eを蓋体14Qの貫通孔に進入させて、蓋体14Qをカラー本体14Pの第2ディスク部14dの上面に押し付け、ボッチ14eをアイロン等で融かしてかしめると、カラー本体14Pと蓋体14Qとが一体化する。この状態では、図2に示すように、蓋体14Qの内径側の縁は、第2スリーブ部14cの内周面14Hよりも内側に僅かに突出している。かくして、蓋体14Qの前記突出部は、カラー本体14Pの第1ディスク部14b及び第2スリーブ部14cと協働して、後述するC字状スプリング16a,16bを係入可能な収納空間14Sを形成する。カラー部材14はこのように予めカラー本体14Pと蓋体14Qとが一体化した単品部品として組立てサイトに提供されても良い。或いは、さらにカラー本体14Pと蓋体14Qとが一体化し、収納空間14Sに既にC字状スプリング16a,16bが係入された状態で提供されても良い。
【0026】
従動回転体18は、入力ホイール6の補助スリーブ部6dと略同一の外径を備えた受圧周面18aを有する本体と、前記本体の上端から更に上方に形成されたギヤ部18bとを有する。受圧周面18aとギヤ部18bの間からは、クラッチスプリング10のバネ本体部10aを受圧周面18aの高さに保持するためのフランジ部18cが僅かな寸法で突出している。組立て時は、アクチュエータ100のケース部材2の半分体にクラッチシャフト5をセットし、予めクラッチスプリング10を嵌め込んだ入力ホイール6をこのクラッチシャフト5に挿通させた後、従動回転体18をクラッチシャフト5に挿通しつつ、クラッチスプリング10のバネ部本体10a内にセットし、クラッチシャフト5の先端にEリング5Rを取り付ければ、入力ホイール6と従動回転体18がクラッチシャフト5に抜止された状態でセットされる。次に、予め2本のC字状スプリング16a,16bを嵌め込んだカラー部材14を、この入力ホイール6の上面を覆うようにセットし、取付フランジ14fの貫通孔に挿通したビスなどでカラー部材14をケース部材2に固定すれば良い。
【0027】
図4に示すように、2本のC字状スプリング16a,16bは、いずれも外力が及ばない状態では長円形の一部をなす形状を呈している。そして、径方向外側からの外力で縮径状態に変形させた上で、カラー部材14の収納空間14S内に無理嵌めすると、カラー部材14の内周面14Hに対して径方向外向きの付勢力すなわち斥力(径方向の成分を含む付勢力の一例)を発生しながら、図2と図6に示すように内周面14Hに沿った円の一部をなす形状で保持される。内周面14Hは、クラッチシャフト5と略平行に延びた直線状の断面を備えており、2本のC字状スプリング16a,16bをクラッチシャフト5の軸芯と平行に並置させ得る長さを有する。カラー部材14の収納空間14S内の第1ディスク部14bに近接する側に係入された1本目のC字状スプリング16aは約330°の円周方向の長さを有するが、第1ディスク部14bから離間した側に係入された2本目のC字状スプリング16bは、前者よりも短く、約210°の円周方向の長さしか持たない。2本のC字状スプリング16a,16bは、その円周方向に関して同一側の端部が約90°曲げ加工されて、クラッチシャフト5の軸芯と平行な方向に延びた係合部16Ea,16Ebを形成している。
【0028】
図6に示すように、2本のC字状スプリング16a,16bの係合部16Ea,16Ebは、クラッチスプリング10の被係合部10cの半円形の被係合部内に円周方向で捕獲され得る位置に設けてある。組立てが完了すると、2本のC字状スプリング16a,16bの各係合部16Ea,16Ebのみが、入力ホイール6の回転に伴うクラッチスプリング10の被係合部10cの軌跡内に進入した状態が得られる。従って、2本のC字状スプリング16a,16bは、組立て完了時に、係合部16Ea,16Ebどうしが互いに異なる角度位置でカラー部材14の収納空間14S内に係入されていても、カラー部材14を前述のように入力ホイール6の上面を覆うようにセットして固定した後に、入力ホイール6を正転方向に適当角度だけ回転操作すれば、これに伴って回転移動するクラッチスプリング10の被係合部10cが、任意の角度位置に存在している各係合部16Ea,16Ebを変位させて、略同一の個所に集合させた正規の初期状態(図6の状態)になる。2本のC字状スプリング16a,16bは互いに異なる長さを有するので、係合部16Ea,16Ebどうしが一箇所に揃ったこの待機状態では、互いにカラー部材14の内周面14H(C字状スプリング16a,16bとの摺接面)における異なる個所に最大の付勢力を発揮し、その結果、カラー部材14の内周面14Hに加えられる荷重方向が円周方向に関して分散し、全体としてより均一で安定した制動力を発揮し、C字状スプリング16a,16b自身も常に安定した状態で保持される。このように、C字状スプリング16a,16bは、カラー部材14の円周状の摺接面に対して径方向の成分を含む付勢力を伴って回転可能に係止された制動部材と呼ぶことができる。
【0029】
尚、2本のC字状スプリング16a,16bの各係合部16Ea,16Ebは、図4におけるC字状スプリング16a,16bの右方に位置する端部に設けられている。このように左側端部に係合部を設けると、図7から予測されるように、入力ホイール6の正転動作に際してクラッチスプリング10の被係合部10cから、C字状スプリング16a,16bをカラー部材14の内周面14Hから引き離す引っ張り力を受ける結果となる。これは、入力ホイール6の正転動作に際して、C字状スプリング16a,16bが回転することなくクラッチスプリング10の被係合部10cの移動を阻止している初期の状態(クラッチによる連結が生じる前)において、或いは、最終的に入力ホイール6と連れ回りするクラッチスプリング10の被係合部10cによって、C字状スプリング16a,16bがカラー部材14の第2スリーブ部14cに対して回転移動を開始した時(クラッチによる連結が生じ始めた後)に、より安定した制動力が作り出される。
【0030】
(ラッチ解除アクチュエータの動作)
以上に説明したアクチュエータ100は、自動車ドアのラッチ解除用として用いた場合、次のように動作する。
自動車ドアのラッチが掛けられている状態で、例えばキーレススイッチ等から発される電波に基づいて、DCモータMが正転回転されると、ウォームギヤ4を介して、入力ホイール6が、クラッチスプリング10の被固定部10bと共に正転方向に回転操作される。この時、クラッチスプリング10の被係合部10cは、入力ホイール6によって正転方向に連れ回りしようとするが、直ぐに、2本のC字状スプリング16a,16bの各係合部16Ea,16Ebと係合し、切換操作手段12が機能する。すなわち、初め、2本のC字状スプリング16a,16bとカラー部材14の間に働く制動力が、クラッチスプリング10の形状保持力(被係合部10cの位置を保持する力)を上回るため、2本のC字状スプリング16a,16bは静止状態を続け、その結果、クラッチスプリング10の被固定部10bが、図7の矢印に示す方向に移動し、次第にクラッチスプリング10の被係合部10cから離間して行く。このクラッチスプリング10の第1端10の被係合部10cからの離間に伴って、クラッチスプリング10のバネ部本体10aが縮径されて、従動回転体18の受圧周面18aを束縛する。この束縛が略完全になると、クラッチスプリング10が強い摩擦力によって従動回転体18と一体化し、同時に、クラッチスプリング10自身がそれ以上は縮径変形不能な状態となるので、2本のC字状スプリング16a,16bは、クラッチスプリング10の被係合部10cからの牽引力によって、カラー部材14との摩擦抵抗に抗して摺動回転を始める。この時、クラッチスプリング10が従動回転体18と一体化されているので、互いにギヤ歯で噛合した3つの回転体すなわち、従動回転体18、中間ギヤ20、及び、出力回転体22が回転駆動され、出力回転体22の一端に支持された操作レバー30が、図1の矢印方向に揺動操作され、操作レバー30に連結されたケーブル60(乃至はロッド)を介して、自動車ドアのラッチが解除側(図1に一点鎖線で記された操作レバー30の状態)に操作される。
【0031】
尚、図8から理解されるように、入力ホイール6の正転に基づいてクラッチスプリング10の被係合部10cがクラッチシャフト5周りでの角度にして360°を十分に下回る量(この実施形態では約270°)だけ移動すれば、クラッチスプリング10のバネ部本体10aが従動回転体18の受圧周面18aを束縛できるように、クラッチスプリング10のバネ部本体10aの内径と従動回転体18の受圧周面18aの外径の間の寸法差、及び、バネ部本体10aの長さなどが設定されているので、入力ホイール6の主スリーブ部6cに形成された規制壁部6Rがクラッチスプリング10の被係合部10cの移動を阻害することはない。次に、ラッチの解除操作が完了すると、既に記したように、この完了を検知するセンサから発される信号に基づいてDCモータMは停止され、DCモータMへの給電も停止される。DCモータMへの給電が停止されると、直ぐに、クラッチスプリング10が外力の加わらない元の状態まで拡径方向に復帰しようとする復元力に基づいて、クラッチスプリング10の被固定部10bが入力ホイール6と入力ホイール6に噛合したウォームギヤ4とを、DCモータMと共に逆転方向に回転操作する。これによって、クラッチスプリング10は外力が加わらず縮径していない元の形状に復帰して、従動回転体18の受圧周面18aから離れ、クラッチ機構50は、再び入力ホイール6が正転駆動されるのを待機する初期状態に戻され、同時に、従動回転体18、中間ギヤ20、及び、出力回転体22が入力ホイール6に対して自由回転可能となり、ドアのラッチ機構に備えられた前記トーションスプリングの付勢力により、出力回転体22の一端に支持された操作レバー30が初期位置(図1に実線で記された操作レバー30の状態)に復帰される。
【0032】
〔別実施形態〕
<1>前述の実施形態と反対に、C字状スプリング16a,16bをカラー部材14の内周面14Hに押し付ける力をクラッチスプリング10の被係合部10cから受ける用い方となるように、2本のC字状スプリングの各係合部を(或いは一方のC字状スプリングの係合部のみを)、図4におけるC字状スプリングの左方側の端部に設けても良い。この場合は、斥力のより低いC字状スプリングを用いて十分な制動力が得られるという利点が生じる。また、C字状スプリングを1本のみ用いても本発明で必要な制動部材として機能するし、また、3本以上のC字状スプリングを用いて制動部材としても良い。
【0033】
<2>或いは、上記の各実施形態とは異なり、アクチュエータの本体に固定されたカラー部材に外周面を形成しても良い。この場合、外力が及ばない状態では長円形の一部をなす形状を呈するが、前記外周面に拡径方向の力を与えながら無理嵌めされたC字状スプリングを、クラッチスプリング10の被係合部10cの連れ回りを阻止可能な制動部材として用いることができる。
【0034】
<3>クラッチ機構を構成する前記切換操作手段としては、前述の実施形態のように、固定設置されたカラー部材と、カラー部材の摺接面に対して径方向の成分を含む付勢力を伴って回転可能に係止されたC字状スプリング(制動部材)とで構成し、制動部材にクラッチスプリングの第2端と係合する係合部を設けるのではなく、例えば、固定設置された電磁コイルと、前記電磁コイルへの通電の入り切り操作に基づいて電磁コイル側に吸着される摩擦板とで構成し、この摩擦板にクラッチスプリングの第2端と係合する係合部を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるクラッチ機構を用いたアクチュエータの外観の略図
【図2】図1のアクチュエータの破断側面図
【図3】図1のアクチュエータの破断平面図
【図4】図1のアクチュエータに用いられているクラッチ機構の主構成部品の分解斜視図
【図5】図4に示された各構成部品の断面図
【図6】クラッチ機構の要部の一つの状態を示す平面図
【図7】クラッチ機構の要部の別の状態を示す平面図
【図8】クラッチ機構の要部のさらに別の状態を示す平面図
【図9】クラッチ機構の別の状態を示す平面図
【図10】入力ホイールが備えるスリットとクラッチスプリングの第1端を示す側面図
【図11】入力ホイールが備える規制壁部とクラッチスプリングの第2端を示す平面図
【符号の説明】
M DCモータ(駆動源)
2 ケース部材
6 入力ホイール(第1回転部材)
6c 主スリーブ部(筒状案内部材)
6R 規制壁部(規制部材)
6H 貫通孔(固定部)
6S スリット(案内溝)
10 クラッチスプリング(作動スプリング)
14 カラー部材
16 C字状スプリング(制動部材)
18 従動回転体(第2回転部材)
30 操作レバー
50 クラッチ機構
60 ケーブル
Claims (7)
- 駆動源から得られる回転駆動力によって回転操作されるように支持された第1回転部材と、前記第1回転部材と同軸状に回転可能に支持された第2回転部材と、前記第1回転部材に連結された第1端から前記第2回転部材の周面に沿って延びた作動スプリングと、前記第1回転部材の正転動作に伴う前記作動スプリングの第2端の連れ回りを抑制することで前記作動スプリングを縮径して前記第2回転部材の周面に巻き付け、これによって前記第2回転部材を前記第1回転部材と一体回転させる切換操作手段とを備えたクラッチ機構であって、
前記第1回転部材の前記正転とは逆向きの回転動作に伴う、前記作動スプリングの前記第1端と前記第2端の間の相対移動を規制する規制部材が設けられているクラッチ機構。 - 駆動源から前記第1回転部材に回転駆動力が加えられる前の前記作動スプリングを、前記第1回転部材と前記第2回転部材の共通軸芯に沿った形状と位置とに保持する保持部材が設けられている請求項1記載のクラッチ機構。
- 前記作動スプリングの前記第2端には径方向外向きに延びた被係合部が設けてあり、前記第1回転部材に前記作動スプリングの円筒状本体を収納する筒状案内部材が形成されており、前記規制部材は前記第1回転部材の逆転動作に伴って前記作動スプリングの前記被係合部と接当するように前記筒状案内部材に設けられた突起からなる請求項1記載のクラッチ機構。
- 前記第1回転部材に前記作動スプリングの前記第1端を固定する固定部が設けられており、前記筒状案内部材に前記作動スプリングの前記第1端を前記固定部に案内する案内溝が形成されている請求項3記載のクラッチ機構。
- 前記案内溝は前記固定部に向かって次第に間隙の小さくなるテーパー状に設けられた溝からなる請求項4記載のクラッチ機構。
- 前記案内溝は前記固定部に向かって次第に狭くなるテーパー状のスリットからなり、前記スリットの終端部と前記固定部の間に前記作動スプリングの前記第1端の外径を下回る寸法の狭隘部が形成されており、前記作動スプリングの前記第1端は前記狭隘部を越える押し嵌めによって前記固定部に係入される請求項5記載のクラッチ機構。
- 前記切換操作手段が、前記作動スプリングの第2端付近に固定設置されたカラー部材と、前記カラー部材の円周状の摺接面に対して径方向の成分を含む付勢力を伴って回転可能に係止された制動部材とを備え、前記制動部材には、前記第1回転部材の正転動作に伴って前記作動スプリングの前記被係合部と係合する係合部が設けられている請求項3記載のクラッチ機構。
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