JP2007187247A

JP2007187247A - ２方向クラッチユニット

Info

Publication number: JP2007187247A
Application number: JP2006006057A
Authority: JP
Inventors: Koji Sato; 光司佐藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】クラッチ歯のトルク伝達面の摩耗を抑制し、トルク抜けのない２方向クラッチユニットを提供する。
【解決手段】駆動輪１０と同軸上に出力軸２０を設け、その駆動輪と出力軸との間に、駆動輪に回り止めされた駆動側クラッチ板３１を出力軸の軸端に設けられた従動側クラッチ板３２に向けて移動させて、両クラッチ板の対向面に形成されたクラッチ歯３６，３７を係合させるようにしたドグクラッチ３０を設ける。ドグクラッチの軸方向一側に、係合を制御するクラッチ制御手段４０を設ける。駆動側クラッチ板と出力軸側の従動側クラッチ板の対向面に形成されたクラッチ歯の両側のトルク伝達面３６ａ，３７ａを、周方向の歯幅が歯先から歯元に至るに従って次第に小さくなるテーパ面として、初期の噛合いが浅い場合でも、テーパ作用により駆動側クラッチ板を従動側クラッチ板に引き込んでクラッチ歯の噛合い深さを深めるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転動力の伝達経路に組込まれて、回転トルクの伝達と遮断の切換えを行う２方向クラッチユニットに関するものである。

電動モータを駆動源として自動車のパワーウインドウや、ワンボックスカーの自動スライドドアー、電動カーテン、電動シャッタ等を開閉させる開閉装置においては、電動モータの停止時、手動での操作を可能にするため、その開閉装置に２方向クラッチユニットを組込むようにしている。

開閉装置に組込まれる２方向クラッチユニットとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。

上記特許文献１に記載された２方向クラッチユニットにおいては、モータおよびウォームギヤを介して回転駆動される駆動輪と出力軸との間にドグクラッチを組込み、そのドグクラッチの係合および係合解除を駆動輪の内部に組込まれたクラッチ制御手段によって制御するようにしている。

ここで、ドグクラッチは、駆動輪の内部に組込まれて出力軸と軸方向で対向する駆動側のクラッチ板を駆動輪に対して回り止めし、かつ軸方向に移動自在とし、出力軸の軸端には、上記駆動側クラッチ板と軸方向で対向する従動側のクラッチ板を設け、そのクラッチ板と駆動側クラッチ板の対向面に複数のクラッチ歯を周方向に等間隔に設け、上記駆動側クラッチ板を従動側クラッチ板との間に組込まれた弾性部材で従動側クラッチ板から離反する方向に付勢するようにしている。

一方、クラッチ制御手段は、駆動輪の内部に第１カム板と第２カム板とを組込み、第１カム板の外周には駆動輪の内径面によって回転自在に支持される円筒部を設け、その円筒部内に静止部材に支持された固定軸を嵌合し、その固定軸と円筒部の嵌合面間に形成された密閉空間内にシリコンオイル等の粘性流体を封入し、上記駆動輪と第１カム板との間にセンタリングばねを組込んで、駆動輪と第１カム板とを所定の角度位相に保持している。

また、第２カム板を駆動輪に対して回り止めし、かつ軸方向に移動自在に支持し、その第２カム板と第１カム板の対向面間にトルクカムを設けると共に、第２カム板をドグクラッチの駆動側クラッチ板との間に組込んだスプリングによって第１カム板に向けて付勢し、上記第１カム板に対する第２カム板の相対回転により第２カム板を駆動側クラッチ板に向けて移動させて、駆動側クラッチ板に軸力を負荷するようにしている。

上記の構成から成る２方向クラッチユニットにおいて、モータの駆動により駆動輪を回転すると、密閉空間内に封入された粘性流体の剪断抵抗により駆動輪に回り止めされた第２カム板に対して第１カム板が遅れて回転し、その第１カム板と第２カム板の相対回転により、トルクカムの作用によって第２カム板が駆動側クラッチ板に向けて移動し、駆動側クラッチ板に軸力が負荷される。

駆動側クラッチ板は、負荷される軸力により従動側クラッチ板に向けて移動し、クラッチ歯が互いに係合してドグクラッチは駆動輪と出力軸とを結合する状態となり、そのドグクラッチを介して駆動輪の回転が出力軸に伝達される。
特開平９−３０３４２８号公報

ところで、上記２方向クラッチユニットにおいては、ドグクラッチの駆動側および従動側のそれぞれのクラッチ板に形成されたクラッチ歯は、両側のトルク伝達面が平行する平面であるため、クラッチ制御手段から負荷される軸力によって駆動側クラッチ板が従動側クラッチ板に向けて移動し、両クラッチ板のクラッチ歯が噛合った瞬間に回転トルクの伝達が開始される。

このとき、クラッチ歯のトルク伝達面の噛合い面積が小さく、逆に、面圧が高い状態で回転トルクが伝達されることになる。このため、クラッチ歯の歯先部が摩耗し易く、その摩耗の進行によってトルク伝達面がテーパ状となり、トルク負荷により、駆動側クラッチ板が従動側クラッチ板から離反する方向に移動してトルク抜けが生じ、２方向クラッチユニットの信頼性を高める上において改善すべき点が残されていた。

この発明の課題は、上記のような２方向クラッチユニットにおいて、クラッチ歯のトルク伝達面の摩耗を抑制し、信頼性の向上を図ることである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、モータおよび減速機構を介して回転伝達される駆動輪と同軸上に出力軸を設け、その駆動輪と出力軸との間に、駆動輪に回り止めされた駆動側クラッチ板を出力軸の軸端に設けられた従動側クラッチ板に向けて移動させて、両クラッチ板の対向面に形成されたクラッチ歯を係合させるようにしたドグクラッチを設け、そのドグクラッチの係合および係合解除をクラッチ制御手段で制御するようにした２方向クラッチユニットにおいて、前記ドグクラッチの駆動側クラッチ板と出力軸側の従動側クラッチ板の対向面に形成されたクラッチ歯の両側のトルク伝達面を、クラッチ歯の周方向の歯幅が歯先から歯元に至るに従って次第に小さくなるテーパ面とした構成を採用したのである。

ここで、上記クラッチ制御手段として、駆動輪の内部に嵌合される円筒部を外周に有する第１カム板と、静止部材に支持されて第１カム板の円筒部内面間に粘性流体が封入された密閉空間を形成する固定軸と、前記駆動輪の内部に組込まれて駆動輪に回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持されて第１カム板と軸方向で対向する第２カム板と、その第２カム板を第１カム板に向けて付勢するスプリングと、第１カム板に対する第２カム板の相対回転により第２カム板を前記駆動側のクラッチ板に向けて変位させるトルクカムと、前記駆動輪と第１カム板を所定の角度位相に保持するセンタリングばねとから成るもの採用することができる。

上記のように、ドグクラッチの駆動側クラッチ板と出力軸側の従動側クラッチ板の対向面に形成されたクラッチ歯の両側のトルク伝達面を、クラッチ歯の周方向の歯幅が歯先から歯元に至るに従って次第に小さくなるテーパ面とすることによって、クラッチ制御手段から負荷される軸力により駆動側クラッチ板が従動側クラッチ板に向けて移動して、クラッチ歯が係合し、回転トルクの伝達が開始されると、クラッチ歯のトルク伝達面のテーパ作用によって、駆動側クラッチ板は従動側クラッチ板に向けて引き込まれてクラッチ歯が深く係合することになり、トルク伝達面の接触面積が増大することになる。

その結果、トルク伝達面の面圧が低下するため、トルク伝達面の摩耗が抑制され、回転トルクの伝達時にトルクが抜けるという不都合の発生はなく、信頼性の高い２方向クラッチユニットを得ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１に示すように、ハウジング１の内部には、駆動輪１０が組込まれて回転自在に支持されている。駆動輪１０は、ウォームホイール１１を外周に有し、そのウォームホイール１１にウォーム１２が噛合している。

ウォーム１２は、図示省略したモータで駆動され、上記駆動輪１０は、モータおよびウォーム１２およびウォームホイール１１から成るギヤ減速機構を介して回転駆動される。

ハウジング１は、対向側板２ａおよび２ｂを有し、一方の側板２ａには、駆動輪１０と同軸上に軸挿入孔３が設けられ、その軸挿入孔３に出力軸２０が挿入されて回転自在に支持されている。

駆動輪１０の内部には、その駆動輪１０と出力軸２０とを結合および結合解除するドグクラッチ３０が組込まれている。

ドグクラッチ３０は、駆動輪１０の内部に組込まれた駆動側クラッチ板３１と、出力軸２０の軸端部に一体に設けられて駆動側クラッチ板３１と軸方向で対向する従動側クラッチ板３２と、上記駆動側クラッチ板３１を従動側クラッチ板３２から離反する方向に付勢する弾性部材３３とからなる。

図１および図４に示すように、駆動側クラッチ板３１は、外周に複数の突起３４を有し、各突起３４は駆動輪１０の内周に形成された軸方向溝３５内に嵌合され、その軸方向溝３５と突起３４の嵌合によって、駆動側クラッチ板３１は駆動輪１０に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在とされている。

図１および図５に示すように、駆動側クラッチ板３１と従動側クラッチ板３２の対向面には、それぞれ複数のクラッチ歯３６，３７が周方向に等間隔に形成され、各クラッチ歯３６，３７の周方向両側のトルク伝達面３６ａ，３７ａは、クラッチ歯３６，３７の周方向の歯幅が歯先から歯元に至るに従って次第に小さくなるテーパ面とされている。

図１に示すように、駆動輪１０の内周には止め輪３８が取付けられ、その止め輪３８に対する駆動側クラッチ板３１の当接によって、駆動側クラッチ板３１は従動側クラッチ板３２から離反する方向の移動(後退動)が阻止される。その後退停止位置が駆動側クラッチ板３１の係合解除位置であり、その係合解除位置において、駆動側クラッチ板３１のクラッチ歯３６は従動側クラッチ板３２のクラッチ歯３７に対して係合解除して、両クラッチ歯３６，３７間に軸方向の間隔が設けられている。

駆動輪１０の内部には、ドグクラッチ３０の係合および係合解除を制御するクラッチ制御手段４０が設けられている。

クラッチ制御手段４０は、駆動輪１０の内部に組込まれて軸方向で対向する第１カム板４１および第２カム板４２を有している。図１に示すように、第１カム板４１の外周には駆動輪１０の内周によって回転自在に支持される円筒部４３が設けられている。

円筒部４３内には、固定軸４４が嵌合されている。固定軸４４は、ハウジング１の他方の側板２ｂと対向する端面に角孔４５を有し、その角孔４５と上記側板２ｂに設けられた角軸４６の嵌合によって固定軸４４は回り止めされている。

円筒部４３と固定軸４４の嵌合面間には空間が形成され、この空間は固定軸４４の後端部外周に取付けられたシール部材４７で密封され、その密封空間４８内にシリコンオイル等の粘性流体が封入されている。

図３に示すように、第２カム板４２の外周には複数の突起４９が形成され、各突起４９は駆動輪１０の内周に形成された前記軸方向溝３５に嵌合され、その突起４９と軸方向溝３５の嵌合によって第２カム板４２は駆動輪１０に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在とされている。

図１に示すように、第１カム板４１と第２カム板４２との間には、第２カム板４２に対する第１カム板４１の相対回転により第２カム板４２を軸方向に移動させてドグクラッチ３０の駆動側クラッチ板３１に軸力を負荷するトルクカム５０が設けられている。

トルクカム５０は、第１カム板４１の第２カム板４２に対する対向面に複数のＶ溝５１を設け、一方、第２カム板４２の第１カム板４１に対する対向面に上記Ｖ溝５１に嵌合可能なＶ形カム突起５２を形成し、Ｖ溝５１とカム突起５２の位相のずれによって第２カム板４２を軸方向に移動させるようにしている。

なお、第１カム板４１にＶ形カム突起を設け、第２カム板４２にＶ溝を形成するようにしてもよい。

第２カム板４２は、駆動側クラッチ板３１との間に組込まれたスプリング５３によって第１カム板４１に向けて付勢されている。

図１および図２に示すように、第１カム板４１における円筒部４３の開口端部の内側にはセンタリングばね６０が組込まれている。

センタリングばね６０はＣ形をなし、その両端から外向きに形成された一対の係合片６０ａは円筒部４３の開口端面に形成された切欠部６１および駆動輪１０の端面に形成された切欠き６２に挿入されて、その切欠部６１および切欠き６２の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧し、その押圧によって駆動輪１０と第１カム板４１とをトルクカム５０のＶ溝５１にカム突起５２が嵌り合う所定の角度位相に弾性保持している。

実施の形態で示す２方向クラッチユニットは上記の構造からなり、図１はドグクラッチ３０が係合解除された状態を示す。そのドグクラッチ３０の係合解除状態において、モータの駆動によりウォーム１２を回転すると、その回転はウォームホイール１１に減速されて伝達され、駆動輪１０が回転する。

このとき、駆動輪１０と第１カム板４１はセンタリングばね６０によって連結されているため、第１カム板４１も駆動輪１０と共に同方向に回転し、その第１カム板４１の回転によって密閉空間４８内に封入された粘性流体に剪断力が作用する。

この粘性流体の剪断抵抗は、第１カム板４１の回転抵抗となり、上記剪断抵抗がセンタリングばね６０のばね力より大きくなると、第１カム板４１は駆動輪１０より遅れて回転する。

第１カム板４１と駆動輪１０の相対回転により、その駆動輪１０に回り止めされた第２カム４２も第１カム板４１に対して相対回転し、その相対回転によって、Ｖ溝５１とカム突起５２の位相がずれ、第２カム板４２がスプリング５３の弾性に抗して駆動側クラッチ板３１に向けて移動し、その駆動側クラッチ板３１に軸力が負荷される。

そのため、駆動側クラッチ板３１は弾性部材３３の弾性に抗して従動側クラッチ板３２に向けて移動し、両クラッチ板３１，３２のクラッチ歯３６，３７が互いに係合してドグクラッチ３０は駆動輪１０と出力軸２０と結合する状態となり、上記ドグクラッチ３０を介して駆動輪１０の回転が出力軸２０に伝達される。

ここで、出力軸２０はクラッチ歯３６，３７が係合すると直ちに回転し始め、その回転初期では、クラッチ歯３６，３７の噛合いは図６および図７に示す如く浅いが、両クラッチ歯３６，３７の両側のトルク伝達面３６ａ，３７ａはテーパ面とされているため、そのテーパ作用により駆動側クラッチ板３１は従動側クラッチ板３２に向けて引き込まれ、両クラッチ歯３６，３７は深く係合することになる。

このため、トルク伝達面３６ａ，３７ａの接触面積が増大し、逆に、トルク伝達面３６ａ，３７ａの面圧が低下するため、トルク伝達面３６ａ，３７ａの摩耗が抑制され、回転トルクの伝達時にトルクが抜けるという不都合の発生はない。

ここで、駆動輪１０と第１カム板４１とが相対回転するとき、センタリングばね６０が弾性変形する。このため、モータを停止すると、センタリングばね６０の復元弾性により、第１カム板４１は駆動輪１０に対して所定の角度位相位置まで戻されると共に、第２カム板４２はスプリング５３の押圧により第１カム板４１に向けて移動し、図１に示すように、カム突起５２がＶ溝５１に嵌合する状態となる。

また、駆動側クラッチ板３１は弾性部材３３の押圧により従動側クラッチ板３２から離反する方向に移動し、その移動によってクラッチ歯３６，３７の噛合いが外れ、ドグクラッチ３０は係合解除状態となり、出力軸２０を手動で回転し得る状態となる。

この発明に係る２方向クラッチユニットの実施の形態を示す縦断正面図図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図ドグクラッチの分解斜視図ドグクラッチの噛合い初期の状態を示す断面図図６のクラッチ歯の噛合い部を示す平面図

符号の説明

１０駆動輪
２０出力軸
３０ドグクラッチ
３１駆動側クラッチ板
３２従動側クラッチ板
３３弾性部材
３６クラッチ歯
３６ａトルク伝達面
３７クラッチ歯
３７ａトルク伝達面
４０クラッチ制御手段
４１第１カム板
４２第２カム板
４３円筒部
４４固定軸
４８密閉空間
５０トルクカム
６０センタリングばね

Claims

モータおよび減速機構を介して回転駆動される駆動輪と、その駆動輪と同軸状に配置された出力軸と、その出力軸と駆動輪とを結合および結合解除するドグクラッチと、前記駆動輪の回転トルクを軸力に変換し、その軸力をドグクラッチに負荷してそのドグクラッチを係合状態とさせる機械式のクラッチ制御手段とからなり、前記ドグクラッチが、駆動輪の内部に組込まれて駆動輪に回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持されて前記クラッチ制御手段から軸力が負荷される駆動側のクラッチ板と、前記出力軸の軸端部に設けられて駆動側のクラッチ板と軸方向で対向する従動側のクラッチ板と、前記駆動側のクラッチ板を従動側のクラッチ板から離反する方向に押圧する弾性部材とを有し、前記駆動側と従動側のクラッチ板の対向面に複数のクラッチ歯を周方向に等間隔に設けた構成からなる２方向クラッチユニットにおいて、
前記クラッチ歯の両側のトルク伝達面を、クラッチ歯の周方向の歯幅が歯先から歯元に至るに従って次第に小さくなるテーパ面としたことを特徴とする２方向クラッチユニット。
前記クラッチ制御手段が、駆動輪の内部に嵌合される円筒部を外周に有する第１カム板と、静止部材に支持されて第１カム板の円筒部内面間に粘性流体が封入された密閉空間を形成する固定軸と、前記駆動輪の内部に組込まれて駆動輪に回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持されて第１カム板と軸方向で対向する第２カム板と、その第２カム板を第１カム板に向けて付勢するスプリングと、第１カム板に対する第２カム板の相対回転により第２カム板を前記駆動側のクラッチ板に向けて変位させるトルクカムと、前記駆動輪と第１カム板を所定の角度位相に保持するセンタリングばねとから成る請求項１に記載の２方向クラッチユニット。