JP2006138418A - 逆入力防止クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 係合子との接触面の面圧を低減し、製造や品質管理を容易にする。
【解決手段】 トルクの入力側部材１および出力側部材２と、静止側部材３と、静止側部材３と出力側部材２間に設けられ、出力側部材２からの逆入力トルクに対して出力側部材２と静止側部材３とをロックするロック手段４と、入力側部材１と出力側部材２間に設けられ、ロック手段４によるロック状態の解除時に、入力側部材１からの入力トルクを出力側部材２に伝達するトルク伝達手段５とを備え、前述のロック手段４は、出力側部材２にその回転中心に対して外径面が偏心した偏心カム２ｂを設け、内径中心に対して外径面が偏心し、かつ、偏心カム２ｂの外径面および静止側部材３の内径面と相互に凹凸円弧状をなすように接触する一対の係合部材８ａ，８ｂを、偏心カム２ｂと静止側部材３との間に係合離脱可能に介在させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、自動車の座席シートを調整するシートリフタ部などに組み込まれ、入力側からの回転トルクのみを出力側へ伝達する一方、出力側からの逆入力トルクをロックして入力側に還流させない逆入力遮断機能を具備した逆入力防止クラッチに関する。

一般に、ローラやボール等の係合子を用いるクラッチにおいては、入力側部材と出力側部材との間にクラッチ部が配設されるが、このクラッチ部は、前述の入力側部材と出力側部材間に形成される楔すきまにローラやボール等の係合子を係合・離脱させることによって、入力トルクの伝達・遮断を制御する構成になっている。このクラッチには、入力側からの回転トルクを出力側へ伝達する一方、出力側からの逆入力トルクをロックして入力側に還流させない逆入力遮断機能を具備したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２６６９０２号公報

ところで、前述した特許文献１に開示された逆入力防止クラッチでは、クラッチ部において逆入力トルクをロックする時、入力側部材および出力側部材と係合子とが線接触することから、耐逆入力トルクや耐久性を向上させるためには、入力側部材および出力側部材の係合子との接触面の面圧を下げ、両者の係合面の座屈を防止する必要がある。

そのためには、係合子の数を増加させるか、あるいは、クラッチのサイズを大きくする必要があるが、クラッチは自動車のシートリフタ部に限られたスペースに組み込まれることから、クラッチのサイズに制約を受けることになり、その限られたサイズのクラッチに対して、係合子の数を増加させることは非常に困難であった。また、係合子の数を増加させた場合、部品点数および組立工数の増加を招来することになって好適な手段ではなかった。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、係合子との接触面の面圧を低減し、製造や品質管理を容易にし得るコンパクトな逆入力防止クラッチを提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、トルクが入力される入力側部材と、トルクが出力される出力側部材と、回転が拘束された静止側部材と、その静止側部材と出力側部材間に設けられ、その出力側部材からの逆入力トルクに対して出力側部材と静止側部材とをロックするロック手段と、入力側部材に設けられ、その入力側部材からの入力トルクに対してロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段と、入力側部材と出力側部材との間に設けられ、ロック手段によるロック状態の解除時に、入力側部材からの入力トルクを出力側部材に伝達するトルク伝達手段とを備えた逆入力防止クラッチにおいて、ロック手段は、出力側部材にその回転中心に対して外径面が偏心した偏心カムを設け、内径中心に対して外径面が偏心し、かつ、偏心カムの外径面および静止側部材の内径面と相互に凹凸円弧状をなすように接触する一対の係合部材を、偏心カムと静止側部材との間に係合離脱可能に介在させたことを特徴とする。

本発明に係る逆入力防止クラッチでは、ロック手段として、出力側部材にその回転中心に対して外径面が偏心した偏心カムを設け、内径中心に対して外径面が偏心し、かつ、前記偏心カムの外径面および静止側部材の内径面と相互に凹凸円弧状をなすように接触する一対の係合部材を、前記偏心カムと静止側部材との間に係合離脱可能に介在させた構造を採用したことにより、特許文献１に開示された従来の逆入力防止クラッチよりも、係合部材との接触面での面圧を低く抑えることができる。

つまり、出力側部材にその回転中心に対して外径面が偏心した偏心カムを設けたことにより、その偏心カムの外径面と静止側部材の内径面との間に楔空間を形成し、その楔空間に、内径中心に対して外径面が偏心した一対の係合部材を介在させることにより、それら一対に係合部材が偏心カムの外径面および静止側部材の内径面と相互に凹凸円弧状をなすように接触することから、係合部材との接触面での面圧を低く抑えることができる。

前述の構成において、一対の係合部材間に配置され、それら係合部材同士に離反力を付勢する弾性部材を備えた構造とすることが望ましい。この弾性部材により係合部材同士に離反力を付勢させれば、出力側部材からの逆入力トルクの負荷時、偏心カムと静止側部材間の楔空間において、一対の係合部材のうちのいずれか一方を楔係合させることができ、出力側部材を静止側部材に対して正逆両回転方向でロックすることができる。
また、前述の構成において、一対の係合部材のそれぞれは、外径面を単一の曲率半径で形成した凸円弧状とすることが望ましい。このようにすれば、単純な形状の係合部材を使用することができることから、クラッチの小型軽量化を図れる。

本発明によれば、ロック手段として、出力側部材にその回転中心に対して外径面が偏心した偏心カムを設け、内径中心に対して外径面が偏心し、かつ、前記偏心カムの外径面および静止側部材の内径面と相互に凹凸円弧状をなすように接触する一対の係合部材を、前記偏心カムと静止側部材との間に係合離脱可能に介在させた構造を採用したことにより、特許文献１に開示された従来の逆入力防止クラッチよりも、係合部材との接触面での面圧を低く抑えることができ、部品点数および組立工数の増加を招来することなく、クラッチの耐逆入力トルクや耐久性を向上させることができる。

図１および図２は本発明の実施形態における逆入力防止クラッチの全体構成を示す。この逆入力防止クラッチは、例えば自動車の座席シートを調整するシートリフタ部に組み込むことにより使用される。

この実施形態の逆入力防止クラッチは、トルクが入力される入力側部材１と、トルクが出力される出力側部材２と、回転が拘束された静止側部材３と、その静止側部材３と出力側部材２間に設けられ、その出力側部材２からの逆入力トルクに対して出力側部材２と静止側部材３とをロックするロック手段４と、入力側部材１に設けられ、その入力側部材１からの入力トルクに対してロック手段４によるロック状態を解除するロック解除手段１ｃと、入力側部材１と出力側部材２との間に設けられ、ロック手段４によるロック状態の解除時に、入力側部材１からの入力トルクを出力側部材２に伝達するトルク伝達手段５とを具備する。

なお、この逆入力防止クラッチを自動車用シートリフタ部に組み込んだ場合、前述の入力側部材１が操作レバー（図示せず）に結合され、出力側部材２がシートリフタ部の回転部材（図示せず）に連結された構造となる。

前述の入力側部材１は、筒状部１ａの一端に半径方向に延びるフランジ部１ｂを形成し、そのフランジ部１ｂの一部に軸方向に延びる爪部１ｃを形成した形状を有する。この爪部１ｃは、ロック解除手段を構成する。一方、出力側部材２は、軸状部２ａのほぼ中央部位にフランジ部２ｂを形成した形状を有する。この出力側部材２の軸状部２ａの一方を入力側部材１の中心孔に嵌挿することにより、出力側部材２と入力側部材１とを同軸上に配置する。この出力側部材２のフランジ部２ｂと入力側部材１の筒状部１ａとをピン５で連結している。このピン５は、入力側部材１と出力側部材２をその相互回転方向に対してガタを持たせた状態で両者を連結してトルク伝達手段を構成している。

前述の入力側部材１の外周には静止側部材３が配置され、静止側部材３の軸方向一端側が止め輪６により入力側部材１に対して位置規制され、その軸方向他端側に固定側板７をねじ止めすることにより、出力側部材２のフランジ部２ｂを入力側部材１のフランジ部１ｂとの間で挟み込んだ状態で位置規制している。

この静止側部材３と出力側部材２のフランジ部２ｂ、および入力側部材１のフランジ部１ｂと固定側板７とで囲まれた環状空間に、一対の係合部材８ａ，８ｂと弾性部材９が収容配置されている。これら一対の係合部材８ａ，８ｂと弾性部材９を出力側部材２のフランジ部２ｂと静止側部材３との間に介在させることによりロック手段４を構成している。

前述の出力側部材２のフランジ部２ｂは、図３に示すように軸状部２ａの回転中心Ｏに対して外径面２ｂ₁がｅ₁だけ偏心した中心Ｏ₁を持つ偏心カム（以下、この偏心カムに符号２ｂを付す）となっている。この偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａとの間に係合離脱可能に配置された一対の係合部材８ａ，８ｂのそれぞれは、図４に示すように外径面８ａ₁，８ｂ₁と内径面８ａ₂，８ｂ₂が円弧状に形成され、その内径中心Ｏに対して外径面８ａ₁，８ｂ₁がｅ₂だけ偏心した中心Ｏ₂を持つ。

弾性部材９は、例えば圧縮コイルばねを使用することが可能であり、前述の環状空間で一対の係合部材８ａ，８ｂ間に配置され、それら係合部材８ａ，８ｂ同士に離反力を付勢する。この弾性部材９の弾性力によって一対の係合部材８ａ，８ｂは、トルクが負荷されていない状態においても、出力側部材２の偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａに接触している。

静止側部材３の内径面３ａは、出力側部材２の軸状部２ａの回転中心Ｏと一致した中心を持つ凹円弧状をなし、その静止側部材３の内径面３ａと接触する両係合部材８ａ，８ｂの外径面８ａ₁，８ｂ₁は、静止側部材３の内径面３ａの凹円弧状に対して凸円弧状をなし、その曲率半径Ｒ₂は、静止側部材３の内径の曲率半径Ｒ₃よりも若干小さく設定されている。このように係合部材８ａ，８ｂの接触面、つまり、係合部材８ａ，８ｂの外径面８ａ₁，８ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａとが相互に凹凸円弧状をなすことにより、逆入力トルクによるロック時、係合部材８ａ，８ｂの接触面での面圧を低くすることができる。

偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁は、出力側部材２の軸状部２ａの回転中心Ｏに対してｅ₁だけ偏心した中心Ｏ₁を持つ凸円弧状をなし、その偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と接触する両係合部材８ａ，８ｂの内径面８ａ₂，８ｂ₂は、偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁の凸円弧状に対して凹円弧状をなし、その曲率半径Ｒ₄は、偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁の曲率半径Ｒ₁よりも若干大きく設定されている。このように係合部材８ａ，８ｂの接触面、つまり、係合部材８ａ，８ｂの内径面８ａ₂，８ｂ₂と偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁とが相互に凹凸円弧状をなすことにより、逆入力トルクによるロック時、係合部材８ａ，８ｂの接触面での面圧を低くすることができる。

以上の構成からなる逆入力防止クラッチについて、出力側部材２に逆入力トルクが負荷された場合の動作について説明する。

図１に示す状態で、例えば出力側部材２に時計方向の逆入力トルクが負荷されると、偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａで形成された楔空間において、弾性部材９の弾性力により偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａに接触している一対の係合部材８ａ，８ｂのうち、反時計方向（回転方向後方）に位置する一方の係合部材８ａが偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａ間で楔係合し、出力側部材２が静止側部材３に対して時計方向にロックされる。

また、出力側部材２に反時計方向の逆入力トルクが負荷されると、偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａで形成された楔空間において、弾性部材９の弾性力により偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａに接触している一対の係合部材８ａ，８ｂのうち、時計方向（回転方向後方）に位置する他方の係合部材８ｂが偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａ間で楔係合し、出力側部材２が静止側部材３に対して反時計方向にロックされる。

このようにして、出力側部材３からの逆入力トルクは、両係合部材８ａ，８ｂによって正逆両回転方向にロックされる。この逆入力トルクによるロック時、前述したように係合部材８ａ，８ｂの接触面、つまり、係合部材８ａ，８ｂの外径面８ａ₁，８ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａとが相互に凹凸円弧状をなし、また、係合部材８ａ，８ｂの内径面８ａ₂，８ｂ₂と偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁とが相互に凹凸円弧状をなすことにより、係合部材８ａ，８ｂの接触面での面圧を低くすることができる。

特に、従来の逆入力防止クラッチでは、特許文献１の図７に示すように係合部材であるローラの接触面、つまり、出力側部材の外径面であるカム面がフラットであるため、ローラの接触面での面圧が高い。これに対して、この実施形態では、係合部材８ａ，８ｂの内径面８ａ₂，８ｂ₂が凹円弧状で、かつ、偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁が凸円弧状であることから、係合部材８ａ，８ｂの接触面での面圧を従来よりも低くすることができる。

このように実施形態における係合部材８ａ，８ｂは、静止側部材３の内径面３ａおよび偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と相互に凹凸円弧状をなすように接触することから、トルク容量に対して、偏心カム２ｂ、係合部材８ａ，８ｂ、静止側部材３の各部材を薄肉にしても接触面での面圧に余裕ができるので、各部材は、旋削などの機械加工はもちろんのことプレス成型などでも接触面に剪断面が得られ、塑性加工の適用が容易となる。

これら偏心カム２ｂ、係合部材８ａ，８ｂ、静止側部材３の各部材は、鉄系金属製、または自己潤滑性のある焼結材料や樹脂製であっても、さらに、それらの組み合わせであってもよい。また、トルク容量が大きい用途に対しては、金属材料をずぶ焼き、その他、浸炭、浸炭窒化、めっき等の適当な表面処理（熱処理）を施すようにしてもよい。

なお、この実施形態の逆入力防止クラッチにおけるロック解除時およびトルク伝達時の動作は次のとおりである。

例えば入力側部材１から時計方向の入力トルクが負荷されると、ロック解除手段である爪部１ｃが反時計方向（回転方向後方）に位置する一方の係合部材８ａに係合し、その係合部材８ａを弾性部材９の弾性力に抗して時計方向（回転方向前方）に押圧する。これにより、偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａ間で楔係合していた係合部材８ａがその楔空間から離脱し、出力側部材２のロック状態が解除される。なお、この時、時計方向（回転方向前方）に位置する係合部材８ｂは、楔空間において、偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａ間で楔係合しない。その結果、出力側部材２は時計方向に回転可能となる。

さらに、入力側部材１が時計方向に回転すると、その入力側部材１と出力側部材２との間に、係合部材８ａのロック解除を許容するガタを持つピン５で連結されていることから、係合部材８ａのロックが解除されると、このピン５を介してトルクが伝達されて出力側部材２が時計方向に回転する。

また、入力側部材１から反時計方向の入力トルクが負荷されると、ロック解除手段である爪部１ｃが時計方向（回転方向後方）に位置する他方の係合部材８ｂに係合し、その係合部材８ｂを弾性部材９の弾性力に抗して反時計方向（回転方向前方）に押圧する。これにより、偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａ間で楔係合していた係合部材８ｂがその楔空間から離脱し、出力側部材２のロック状態が解除される。なお、この時、反時計方向（回転方向前方）に位置する係合部材８ａは、楔空間において、偏心カム２ｂの外径面２ｂ₁と静止側部材３の内径面３ａ間で楔係合しない。その結果、出力側部材２は時計方向に回転可能となる。

さらに、入力側部材１が時計方向に回転すると、その入力側部材１と出力側部材２との間に、係合部材８ｂのロック解除を許容するガタを持つピン５で連結されていることから、係合部材８ｂのロックが解除されると、このピン５を介してトルクが伝達されて出力側部材２が反時計方向に回転する。

本発明に係る逆入力防止クラッチの実施形態で、図２の固定側板を取り外した状態での正面図である。 図１のＡ−Ｏ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の偏心カムを示す正面図である。 図１の一対の係合部材を示す正面図である。

符号の説明

１ 入力側部材
１ｃ ロック解除手段
２ 出力側部材
２ｂ 偏心カム
２ｂ₁ 偏心カムの外径面
３ 静止側部材
３ａ 静止側部材の内径面
４ ロック手段
５ トルク伝達手段
８ａ，８ｂ 係合部材
８ａ₁，８ｂ₁ 係合部材の外径面
８ａ₂，８ｂ₂ 係合部材の内径面
９ 弾性部材

Claims (3)

1. トルクが入力される入力側部材と、トルクが出力される出力側部材と、回転が拘束された静止側部材と、その静止側部材と前記出力側部材間に設けられ、その出力側部材からの逆入力トルクに対して出力側部材と静止側部材とをロックするロック手段と、前記入力側部材に設けられ、その入力側部材からの入力トルクに対して前記ロック手段によるロック状態を解除するロック解除手段と、入力側部材と出力側部材との間に設けられ、前記ロック手段によるロック状態の解除時に、入力側部材からの入力トルクを出力側部材に伝達するトルク伝達手段とを備えた逆入力防止クラッチにおいて、
   前記ロック手段は、出力側部材にその回転中心に対して外径面が偏心した偏心カムを設け、内径中心に対して外径面が偏心し、かつ、前記偏心カムの外径面および静止側部材の内径面と相互に凹凸円弧状をなすように接触する一対の係合部材を、前記偏心カムと静止側部材との間に係合離脱可能に介在させたことを特徴とする逆入力防止クラッチ。
2. 前記一対の係合部材間に配置され、それら係合部材同士に離反力を付勢する弾性部材を備えている請求項１に記載の逆入力防止クラッチ。
3. 前記一対の係合部材のそれぞれは、外径面を単一の曲率半径で形成した凸円弧状とした請求項１又は２に記載の逆入力防止クラッチ。

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