JP2006200606A

JP2006200606A - 回転伝達装置

Info

Publication number: JP2006200606A
Application number: JP2005011886A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kawai; 正浩川合
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】逆入力遮断クラッチにおける出力側部材からの逆入力トルクのロックあるいは空転を必要に応じて切り替え得るコンパクトな構造を付加する。
【解決手段】モータＭと、モータＭの出力側に取り付けられ、モータＭからの入力トルクを減速する減速機Ｒと、減速機Ｒの出力側に取り付けられ、減速機Ｒ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遮断して入力側へ還流させない逆入力遮断クラッチＣとからなる回転伝達装置において、逆入力遮断クラッチＣの出力側にドグクラッチＤを直列に連設する。ドグクラッチＤは、逆入力遮断クラッチＣの出力側に連結された駆動側ドグ部材１１と、静止系部材１５に回転自在に支承した回転軸１３に連結された被駆動側ドグ部材１２とを備え、両ドグ部材１１，１２をそのドグ１１ａ，１２ａが噛合可能なように同軸配置すると共に、静止系部材１５と被駆動側ドグ部材１２との間に、両ドグ部材１１，１２がドグ１１ａ，１２ａで噛み合う方向に弾性力を付与する弾性部材１４を介挿する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電動ウインチ、電動スライドドア、電動バックドア等に利用される回転伝達装置で、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遮断して入力側へ還流させない逆入力遮断クラッチを具備した回転伝達装置に関する。

例えば電動ウインチ、電動スライドドア、電動バックドア等に利用される回転伝達装置には、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へ還流させない逆入力遮断クラッチを具備した構造のものがある（例えば、特許文献１参照）。

従来の回転伝達装置は、モータと、そのモータからの入力トルクを減速する減速機と、逆入力遮断クラッチとを一体にユニット化した構成を具備する。その逆入力遮断クラッチは、減速機の出力軸に連結された入力側部材と、回転軸に連結された出力側部材と、回転が拘束される静止側部材と、その静止側部材と出力側部材との間に設けられ、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、ロック解除手段によるロック解除状態で、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ている。

この回転伝達装置では、モータからの入力トルクが減速機を介して逆入力遮断クラッチの入力側部材に入力されると、ロック手段によるロック状態がロック解除手段で解除され、その状態で入力側部材からの入力トルクがトルク伝達手段を介して出力側部材に伝達されて回転軸が回転する。

一方、モータに減速機および逆入力遮断クラッチを設けたことにより、出力側にある回転軸からの逆入力トルクを逆入力遮断クラッチで受け持ち、モータ側へ還流しない構造となっている。つまり、逆入力遮断クラッチでは、出力側部材からの逆入力トルクは、ロック手段を介して、出力側部材と静止側部材との間でロックされる。その結果、減速機やモータへの過大入力を阻止して減速機やモータの保護を実現している。
特開２００３−５６５９６号公報

ところで、前述した従来の回転伝達装置では、出力側部材からの逆入力トルクは、ロック手段を介して、出力側部材と静止側部材との間でロックされる構造となっている。この回転伝達装置に付設されたモータ機構の用途によっては、出力側にある回転軸を必要に応じて空転させたい場合もある。例えば、前述の回転軸に接続された負荷を手動で動かしたい場合、従来の回転伝達装置のような構造では、出力側部材が常にロックされることから、回転軸を空転させることができないという問題があった。

また、出力側部材のロックあるいは空転を必要に応じて制御する手段として、電磁クラッチを設けることが可能であるが、この電磁クラッチは、機械式クラッチに比してトルク容量が小さく高価である等の難点があり、出力側部材を空転させる手段としては好適ではなかった。

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、逆入力遮断クラッチにおける出力側部材からの逆入力トルクのロックあるいは空転を必要に応じて切り替え得るコンパクトな構造を付加した回転伝達装置を提供することにある。

前記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、モータと、そのモータの出力側に取り付けられ、前記モータからの入力トルクを減速する減速機と、その減速機の出力側に取り付けられ、前記減速機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遮断して入力側へ還流させない逆入力遮断クラッチとからなる回転伝達装置において、前記逆入力遮断クラッチの出力側にドグクラッチを直列に連設したことを特徴とする。なお、前述の「ドグクラッチ」とは、回転軸の凹凸による機械的噛み合いによる断続装置を意味する。

本発明では、逆入力遮断クラッチの出力側にドグクラッチを直列に連設したことにより、その逆入力遮断クラッチの出力側を空転させたい場合、前記ドグクラッチを非噛合状態とすることでもって出力側の空転を実現可能とする。このドグクラッチは、逆入力遮断クラッチの出力側に連結された駆動側ドグ部材と、静止系部材に回転自在に支承した回転軸に連結された被駆動側ドグ部材とを備え、両ドグ部材をその対向端面に形成されたドグが噛合可能なように同軸配置すると共に、前記静止系部材と被駆動側ドグ部材との間に、前記両ドグ部材がドグで噛み合う方向に弾性力を付与する弾性部材を介挿した簡単な機械式クラッチ機構で実現可能である。このドグクラッチにおいては、駆動側と被駆動側の両ドグ部材が軸方向に沿って相対的に近接あるいは離間することによって両ドグ部材の噛合あるいは非噛合状態を切り替えることができる。

また、前述の構成における逆入力遮断クラッチは、減速機の出力軸に連結された入力側部材と、前記ドグクラッチの駆動側ドグ部材に連結された出力側部材と、回転が拘束される静止側部材と、その静止側部材と出力側部材との間に設けられ、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、前記入力側部材と出力側部材との間に設けられ、ロック解除手段によるロック解除状態で、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機械式クラッチ機構が望ましい。
本発明は、電動ウインチ機構部、電動スライドドア機構部、電動バックドア機構部などに組み込まれているモータに、減速機を介して、逆入力遮断クラッチとドグクラッチを付設した構成とすることが望ましい。

本発明によれば、逆入力遮断クラッチの出力側にドグクラッチを直列に連設したことにより、その逆入力遮断クラッチの出力側を空転させたい場合、前記ドグクラッチを非噛合状態とすることでもって出力側の空転を実現可能とすることができる。モータに電磁クラッチを設けるよりも、モータに逆入力遮断クラッチおよびドグクラッチの機械式クラッチ機構を設けることにより、コンパクトで安価な回転伝達装置を提供することができる。

図１および図２は、本発明の実施形態に係る回転伝達装置の全体構成を示す。この回転伝達装置は、モータＭ、減速機Ｒおよび逆入力遮断クラッチＣをユニット化し、その逆入力遮断クラッチＣの出力側にドグクラッチＤを直列に連設した構造を具備する。この回転伝達装置は、回転トルクを発生する回転駆動装置として機能し、モータＭで発生した回転トルクは、減速機Ｒで減速された後、減速機Ｒの出力軸Ｒ₁から逆入力遮断クラッチＣを経て、その逆入力遮断クラッチＣの出力側にあるドグクラッチＤの出力側に伝達される。

この回転伝達装置を、電動ウインチ機構部、電動スライドドア機構部、電動バックドア機構部などに組み込んだ場合、それら機構部に内蔵されたモータＭの回転トルクを、ドグクラッチＤの出力側に連結されたウインチ、スライドドア、バックドアなどの駆動部に伝達する。

逆入力遮断クラッチＣは、減速機Ｒからの回転トルクが入力される入力側部材１と、その回転トルクが出力される出力側部材２と、回転が拘束される静止側部材３と、その静止側部材３に固定された固定側板４と、後述するロック手段、ロック解除手段およびトルク伝達手段とを主要な要素として構成される。

図１および図３に示すように、入力側部材１は、半径方向に延びたフランジ部１ａと、フランジ部１ａの内周から軸方向の一方（クラッチ内部方向）に連続して延びた筒状部１ｂと、フランジ部１ａの外周から軸方向の一方に連続して櫛歯状に延びた複数（例えば八つ）の柱部１ｃと、フランジ部１ａに貫通形成された複数（例えば八つ）の穴部１ｄとを主体として構成される。

柱部１ｃと穴部１ｄは、それぞれ円周等間隔に配列される。柱部１ｃの位置と穴部１ｄの位置とは円周方向に相互にずれており、この例では円周方向に隣接する柱部１ｃ間の中間位置に穴部１ｄが位置している。円周方向に隣接する柱部１ｃ間の空間は、軸方向の一方に向かって開口した形態のポケット１ｅを構成し、各ポケット１ｅにそれぞれ後述する一対のローラ６が収容される。

筒状部１ｂはクラッチ内部に位置し、その先端部分はやや縮径して連結部１ｆを構成する。この実施形態において、連結部１ｆの内周は多角形状、例えば四角形状をなし、その連結部１ｆの内周には、減速機Ｒの出力軸Ｒ₁が挿入される。一方、出力軸Ｒ₁の先端外周は、連結部１ｆの内周に対応する多角形状、例えば四角形状をなし、この出力軸Ｒ₁の先端外周を連結部１ｆの内周に嵌入させることにより、出力軸Ｒ₁と入力側部材１とが相対回転不能に連結される。

出力側部材２は、半径方向に延びたフランジ部２ａと、フランジ部２ａの内周から軸方向の一方に連続して延びた有底筒状の出力軸部２ｂと、フランジ部２ａの外周から軸方向の他方に連続して延びた大径部２ｃと、大径部２ｃの一端から軸方向に突出した複数（例えば八つ）の突起部２ｄとを主体として構成される。

出力軸部２ｂは、電動ウインチ機構部、電動スライドドア機構部、電動バックドア機構部における駆動部にドグクラッチＤを介して連結される。大径部２ｃは多角形状、例えば正八角形状をなし、各辺の外周がそれぞれカム面２ｅになっている。従って、大径部２ｃの外周には八つのカム面２ｅが円周等間隔に配列される。また、各突起部２ｄは、それぞれ、入力側部材１の各穴部１ｄに回転方向隙間をもって挿入される。

静止側部材３は、半径方向に延びたフランジ部３ａと、フランジ部３ａの内周から軸方向の一方に連続して延びた筒状部３ｂと、フランジ部３ａの外周から軸方向の他方に延びた大径部３ｃと、大径部３ｃの一端から外径方向に突出した鍔部３ｄとを主体として構成される。

フランジ部３ａは、出力側部材２のフランジ部２ａの外側面に装着され、筒状部３ｂは、出力側部材２の出力軸部２ｂの外周をラジアル方向に回転自在に支持する軸受部（滑り軸受）となる。大径部３ｃの内周には、出力側部材２のカム面２ｅと半径方向に対向して正逆両回転方向に楔隙間を形成する円周面３ｅが設けられている。

鍔部３ｄには、複数（例えば四つ）の矩形状の切欠き部３ｆと、複数（例えば四つ）の円弧状の切欠き部３ｇとが円周等間隔に形成される。切欠き部３ｆは、後述する固定側板４の加締部４ｃと適合する。切欠き部３ｇは、固定側板４のブラケット部４ｂに装着される取付ボルトとの干渉を回避するために設けられている。

図１および図２に示すように、固定側板４は、半径方向に延びたフランジ部４ａと、フランジ部４ａの外周から外径方向に突出した複数（例えば四つ）のブラケット部４ｂと、フランジ部４ａの外周から軸方向の一方に突出した複数（例えば四つ）の加締部４ｃと、フランジ部４ａの内周から軸方向の一方（クラッチ内部方向）に連続して延びた筒状部４ｄとを主体として構成される。

フランジ部４ａは、入力側部材１のフランジ部１ａの外側面に装着される。四つのブラケット部４ｂは円周等間隔に形成され、それぞれに貫通孔４ｅが形成される。貫通孔４ｅには図示されていない取付ボルトが挿通される。この取付けボルトを減速機Ｒ側の部材（フレーム、ハウジング等）に取り付けることにより、逆入力遮断クラッチＣが減速機Ｒに直接固定される。

四つの加締部４ｃは円周等間隔に形成され、それぞれ二股状に分かれた一対の爪４ｆを備えている（図２参照）。加締部４ｃを静止側部材３の切欠き部３ｆに嵌め、一対の爪４ｆを円周方向の相反する方向に折返して、静止側部材３の鍔部３ｄに加締める。これにより、静止側部材３と固定側板４が軸方向及び回転方向に相対移動不能に結合される。

筒状部４ｄは、入力側部材１の筒状部１ｂの内周側に挿入され、減速機Ｒの出力軸Ｒ₁の外周をラジアル方向に回転自在に支持する軸受部（滑り軸受）となる。

図２に示すように、出力側部材２の各カム面２ｅと静止側部材３の円周面３ｅとの間に、それぞれ、係合子としての一対（例えば総数八対）のローラ６が配され、入力側部材１の柱部１ｃ間に形成されるポケット１ｅに収容される。一対のローラ６間には弾性部材７が介在し、一対のローラ６を互いに離れる方向に押圧する。

カム面２ｅ、円周面３ｅ、一対のローラ６、および弾性部材７によってロック手段が構成され、一対のローラ６の円周方向両側に位置する入力側部材１の柱部１ｃ（係合要素）によってロック解除手段が構成され、入力側部材１の穴部１ｄとこれに挿入された出力側部材２の突起部２ｄによってトルク伝達手段が構成される。

図４に拡大して示すように、中立位置において、一対のローラ６は弾性部材７によって互いに離れる方向に押圧され、それぞれ、カム面２ｅと円周面３ｅとの間に形成される正逆両回転方向の楔隙間と係合する。この時、入力側部材１の各柱部１ｃと各ローラ６との間にはそれぞれ回転方向隙間δ₁が存在する。また、出力側部材２の突起部２ｄと入力側部材１の穴部１ｄとの間には正逆両回転方向にそれぞれ回転方向隙間δ₂が存在する。回転方向隙間δ₁と回転方向隙間δ₂とは、δ₁＜δ₂の関係を有する。

図４に示す状態で、逆入力遮断クラッチＣの出力側部材２に例えば時計方向の逆入力トルクが入力されると、反時計方向（回転方向後方）のローラ６がその方向の楔隙間と楔係合して、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。出力側部材２に反時計方向の逆入力トルクが入力されると、時計方向（回転方向後方）のローラ６がその方向の楔隙間と楔係合して、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。従って、出力側部材２からの逆入力トルクは、ローラ６によって正逆両回転方向にロックされる。

図５は、入力側部材１に入力トルク（同図で時計方向）が入力され、入力側部材１が同図で時計方向に回転を始めた初期状態を示している。回転方向隙間がδ₁＜δ₂に設定されているため、先ず、入力側部材１の反時計方向（回転方向後方）の柱部１ｃがその方向（回転方向後方）のローラ６と係合して、これを弾性部材７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、反時計方向（回転方向後方）のローラ６がその方向の楔隙間から離脱して、出力側部材２のロック状態が解除される。なお、時計方向（回転方向前方）のローラ６は、その方向の楔隙間とは楔係合しない。従って、出力側部材２は時計方向に回転可能となる。

入力側部材１がさらに時計方向に回転すると、図６に示すように、入力側部材１の穴部１ｄの壁面が出力側部材２の突起部２ｄと時計方向に係合する。これにより、入力側部材１からの時計方向の入力トルクが穴部１ｄと突起部２ｄとの係合部分を介して出力側部材２に伝達され、出力側部材２が時計方向に回転する。入力側部材１に反時計方向の入力トルクが入力された場合は、上記とは逆の動作で出力側部材２が反時計方向に回転する。従って、入力側部材１からの正逆両回転方向の入力トルクは、トルク伝達手段としての穴部１ｄおよび突起部２ｄを介して出力側部材２に伝達され、出力側部材２が正逆両回転方向に回転する。尚、入力側部材１からの入力トルクがなくなると、弾性部材７の弾性復元力によって図４に示す中立位置に復帰する。

図１に示すように、この実施形態では、以上で説明した構成からなる逆入力遮断クラッチＣの出力側にドグクラッチＤを直列に連設する。このドグクラッチＤは、図１および図７に示すように逆入力遮断クラッチＣの出力側に連結された駆動側ドグ部材１１と、ケーシング等の静止系部材１５に回転自在に支承した回転軸１３に連結された被駆動側ドグ部材１２とを備え、両ドグ部材１１，１２をその対向端面に形成されたドグ１１ａ，１２ａが噛合可能なように同軸配置すると共に、静止系部材３と被駆動側ドグ部材１２との間に、両ドグ部材１１，１２がドグ１１ａ，１２ａで噛み合う方向に弾性力を付与するコイルばねまたは皿ばね等の弾性部材１４を介挿した簡単な機械式クラッチ機構である。

駆動側ドグ部材１１は、図７に示すように円盤状のフランジ部１１ｂの端面に複数（例えば四つ）のドグ１１ａを一体に突設し、フランジ部１１ｂの中央に貫通孔１１ｃを形成した構造を有し、被駆動側ドグ部材１２は、円盤状のフランジ部１２ｂの端面に複数（例えば四つ）のドグ１２ａを一体に突設すると共にフランジ部１２ｂから軸方向に一体に延びる軸部１２ｃを設け、フランジ部１２ｂの中央に貫通孔１２ｄを形成した構造を有する。ケーシング等の静止系部材１５に回転自在に支承した回転軸１３は、電動ウインチ、電動スライドドア、電動バックドアなどの駆動部における駆動軸となる。なお、ドグ１１ａ，１２ａは、図示するような凹凸形状以外に、スプライン形状であってもよい。

このドグクラッチＤにおいて、駆動側ドグ部材１１が逆入力遮断クラッチＣの出力側部材２の出力軸部２ｂに圧入固定されると共に、被駆動側ドグ部材１２が回転軸１３の軸端に圧入固定されている。これら駆動側ドグ部材１１と被駆動側ドグ部材１２の周方向固定は、Ｄカットあるいはスプラインによって実現可能である。このドグクラッチＤでは、駆動側と被駆動側の両ドグ部材１１，１２が軸方向に沿って相対的に近接あるいは離間することによって両ドグ部材１１，１２の噛合状態あるいは非噛合状態を切り替えることができる。

以上のようにして逆入力遮断クラッチＣの出力側にドグクラッチＤを直列に連設したことにより、モータＭが回転すれば、その回転トルクは減速機Ｒおよび逆入力遮断クラッチＣを介してその逆入力遮断クラッチＣの出力側部材２に伝達される。この時、ドグクラッチＤでは、駆動側ドグ部材１１に対して被駆動側ドグ部材１２が弾性部材１４による弾性力でもって近接する方向に付勢されていることから、両ドグ部材１１，１２のドグ１１ａ，１２ａが噛合した状態にある。その結果、逆入力遮断クラッチＣの出力側部材２からの回転トルクは、ドグクラッチＤを介して回転軸１３に伝達される（図１参照）。

一方、この状態で回転軸１３から回転トルクが逆入力されると、ドグクラッチＤの両ドグ部材１１，１２が噛合した状態にあることから、逆入力遮断クラッチＣの出力側部材２から回転トルクが逆入力されることになるが、その逆入力遮断クラッチＣがロック状態になっている。その結果、回転軸１３を回転させることができない。しかしながら、ドグクラッチＤの被駆動側ドグ部材１２を軸方向に沿って駆動側ドグ部材１１から離間する方向に移動させれば、両ドグ部材１１，１２の噛合状態を解除することができるので、逆入力遮断クラッチＣがロック状態にあっても、回転軸１３を自由に回転させることができる（図８参照）。なお、被駆動側ドグ部材１２は、手動あるいは電動のいずれであっても移動させることが可能である。

この実施形態の回転伝達装置を例えば電動ウインチ機構部に組み込んだ場合、通常、電動ウインチによる吊り上げまたは吊り下げ途中でモータＭを停止させた場合、逆入力遮断クラッチＣのロック状態により、吊り上げ中のものをその位置で止めることができる。一方、ドグクラッチＤを手動または電動で解除することにより、ワイヤーを自由に引き出すことが可能となる。

本発明に係る回転伝達装置の実施形態を示す断面図である。図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。逆入力遮断クラッチの入力側部材、出力側部材および静止側部材を示す斜視図である。逆入力遮断クラッチの作用（中立位置）を説明する部分拡大断面図である。逆入力遮断クラッチの作用（ロック解除時）を説明する部分拡大断面図である。逆入力遮断クラッチの作用（トルク伝達時）を説明する部分拡大断面図である。図１のドグクラッチを構成する駆動側ドグ部材と被駆動側ドグ部材をそれぞれ示す斜視図である。図１のドグクラッチの作用（非噛合状態）を説明する断面図である。

符号の説明

１１駆動側ドグ部材
１２被駆動側ドグ部材
１３回転軸
１４弾性部材
１５静止系部材
Ｍモータ
Ｒ減速機
Ｃ逆入力遮断クラッチ
Ｄドグクラッチ

Claims

モータと、そのモータの出力側に取り付けられ、前記モータからの入力トルクを減速する減速機と、その減速機の出力側に取り付けられ、前記減速機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遮断して入力側へ還流させない逆入力遮断クラッチとからなる回転伝達装置において、前記逆入力遮断クラッチの出力側にドグクラッチを直列に連設したことを特徴とする回転伝達装置。
前記ドグクラッチは、逆入力遮断クラッチの出力側に連結された駆動側ドグ部材と、静止系部材に回転自在に支承した回転軸に連結された被駆動側ドグ部材とを備え、両ドグ部材をその対向端面に形成されたドグが噛合可能なように同軸配置すると共に、前記静止系部材と被駆動側ドグ部材との間に、前記両ドグ部材がドグで噛み合う方向に弾性力を付与する弾性部材を介挿した請求項１に記載の回転伝達装置。
前記逆入力遮断クラッチは、減速機の出力軸に連結された入力側部材と、前記ドグクラッチの駆動側ドグ部材に連結された出力側部材と、回転が拘束される静止側部材と、その静止側部材と出力側部材との間に設けられ、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、前記入力側部材と出力側部材との間に設けられ、ロック解除手段によるロック解除状態で、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ている請求項１又は２に記載の回転伝達装置。
前記モータは、電動ウインチ機構部に組み込まれている請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転伝達装置。
前記モータは、電動スライドドア機構部に組み込まれている請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転伝達装置。
前記モータは、電動バックドア機構部に組み込まれている請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転伝達装置。