JP2008298265A - ２ウェイクラッチユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 負荷側から出力軸に加わるモーメント荷重に対して、ドグクラッチにおけるドグの噛み合い不良を防止する。
【解決手段】 駆動源により回転駆動される入力外輪１０と、入力外輪１０から伝えられたトルクを外部へ取り出すための出力軸２０と、入力外輪１０と出力軸２０との間に軸方向移動可能でかつ相対回転不可能に介在し、出力軸２０と係合・離脱可能なクラッチリング３０と、周方向移動でもってクラッチリング３０を軸方向に移動させることによりクラッチリング３０と出力軸２０との係合・離脱を制御するカム機構４０とを備え、ハウジング５１と出力軸２０との間に転がり軸受１を介設すると共に、コイルばね４の弾性力とコイルばね５の弾性力とをドグクラッチ２のドグ３４，８３同士が最奥部まで噛み合った状態でバランスさせるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車のパワーウィンドウ、ワンボックスカーにおける電動スライドドア、電動バックドアや、電動カーテン、電動シャッター等の開閉機構に利用され、駆動源の作動時は入力系から出力系へトルクを伝達し、駆動源の停止時はトルクの伝達を遮断して出力系の手動操作を可能にする２ウェイクラッチユニットに関する。

例えば自動車（ワンボックスカー）の電動スライドドア装置では、駆動モータとスライドドアの連結または非連結を２ウェイクラッチユニットにより行なうものがある。この２ウェイクラッチユニットは、カム機構により入出力間を断接する構造を具備している（例えば、特許文献１参照）。図１１は、この特許文献１に開示された２ウェイクラッチユニットの概略構成を示す。

この２ウェイクラッチユニットは、駆動モータによって回転駆動される入力外輪１１０と、その入力外輪１１０から伝達される回転トルクを外部に取り出す出力軸１２０と、入力外輪１１０と出力軸１２０との間に介在し、その出力軸１２０に係合・離脱可能なクラッチリング１３０と、そのクラッチリング１３０を軸方向に移動させることによりクラッチリング１３０と出力軸１２０との係合・離脱を制御するカム機構１４０とを備えている。

これら入力外輪１１０、出力軸１２０、クラッチリング１３０およびカム機構１４０からなる各構成部品は、静止系部材であるハウジング１５０に収容され、各構成部品を収容したハウジング１５０を中間側板１５２を介して平板状の取付側板１５４に装着することにより一体化している。このクラッチユニットを電動スライドドア装置に組み込む場合、入力外輪１１０は駆動モータに連結され、出力軸１２０はスライドドアを開閉動作させるスライド機構に連結され、前述の取付側板１５４はボルト止め等により電動スライドドア装置の固定部位（図示せず）に装着される。

このカム機構１４０は、取付側板１５４に波ばね等の弾性部材１６０により押圧された固定カム１４２と、その固定カム１４２との軸方向嵌合によりクラッチリング１３０をコイルばね１７０を介して軸方向に移動させる可動カム１４４とで構成されている。なお、前述の中間側板１５２と固定カム１４２との間に介在した弾性部材１６０の弾性力により固定カム１４２を取付側板１５４に押圧し、固定カム１４２の端面と取付側板１５４との間に回転抵抗を発生させるようにしている。

また、このクラッチリング１３０と出力軸１２０にドグクラッチ１８０を形成し、前述したクラッチリング１３０の図中左側への軸方向移動により、ドグクラッチ１８０におけるドグ１８２，１８４同士の噛み合いにより出力軸１２０とクラッチリング１３０とを係合させるようにしている。このクラッチリング１３０と出力軸１２０との係合により、入力外輪１１０の回転トルクがクラッチリング１３０を介して出力軸１２０に伝達され、ドアを電動で開閉することができる。

この時、可動カム１４４は入力外輪１１０に伴って回転し、固定カム１４２は可動カム１４４から回転力を受けて同一回転するが、取付側板１５４から弾性部材１６０の押圧による回転抵抗を受けるため、その回転抵抗により可動カム１４４に軸力を伝えている。

一方、クラッチリング１３０と出力軸１２０との間にはコイルばね１９０が介在して両者を互いに離間させる向きに弾性力を付勢している。このコイルばね１９０の弾性力により、駆動モータが停止している時はクラッチリング１３０が図中右側へ押圧されて出力軸１２０と離間することから、その出力軸１２０とクラッチリング１３０のドグクラッチ１８０におけるドグ１８２，１８４同士が噛み合わないようになっている。このように、出力軸１２０のドグ１８２とクラッチリング１３０のドグ１８４とが噛み合わない状態となっているため、出力軸１２０はその出力軸側からフリーで回転可能な状態であり、ドアを手動にて自由に開閉することができる。
特開２００５−１７２１４１号公報

ところで、特許文献１に開示された従来の２ウェイクラッチユニットでは、ハウジング１５０の端部に形成された小径の円筒部１５６に出力軸１２０を挿通させることにより、その出力軸１２０を円筒部１５６の内径面に滑り状態で支持した構造としている。このような構造は、簡単かつ廉価でコスト低減を図る上で有効であるが、出力軸１２０が連結されるスライド機構などの負荷側から入力されるモーメント荷重に対して、出力軸１２０が軸方向に対して傾き易く、クラッチリング１３０やカム機構１４０の作動が不安定となる可能性がある。

つまり、出力軸１２０が軸方向に対して傾くと、その出力軸１２０とクラッチリング１３０とで構成されたドグクラッチ１８０において、クラッチリング１３０に対して出力軸１２０が傾いた状態となることから、出力軸１２０のドグ１８２とクラッチリング１３０のドグ１８４との噛み合い不良や異音が生じる。このドグクラッチ１８０におけるドグ１８２，１８４の噛み合い不良により、クラッチリング１３０の作動、ひいてはカム機構１４０の可動カム１４４および固定カム１４２の作動が不安定となる。

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、負荷側から出力軸に加わるモーメント荷重に対して、ドグクラッチにおけるドグの噛み合い不良を防止し得る２ウェイクラッチユニット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、静止系部材と、駆動源により回転駆動される入力系回転部材と、入力系回転部材から伝えられたトルクを外部へ取り出すための出力系回転部材と、入力系回転部材と出力系回転部材との間に軸方向移動可能でかつ相対回転不可能に介在し、出力系回転部材と係合・離脱可能なトルク伝達部材と、静止系部材に対する相対角度変位を通じてトルク伝達部材を軸方向に移動させることによりトルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を制御する制御部材とを備えた２ウェイクラッチユニットにおいて、以下の点を特徴とする。

（１）静止系部材と出力系回転部材との間に転がり軸受を介設したこと。

（２）トルク伝達部材と出力系回転部材との軸方向対向部位にドグをそれぞれ形成し、トルク伝達部材の軸方向移動により出力系回転部材との間でドグの係合・離脱を行うドグクラッチを形成し、トルク伝達部材と出力系回転部材との間に両部材を互いに離間させる向きに弾性力が付勢される第一の弾性部材を介設すると共に、トルク伝達部材と制御部材との間に両部材を互いに離間させる向きに弾性力が第一の弾性部材の弾性力と同軸上で付勢される第二の弾性部材を介設し、それら第一の弾性部材の弾性力と第二の弾性部材の弾性力とをドグクラッチのドグ同士が最奥部まで噛み合った状態でバランスさせること。

（３）静止系部材と出力系回転部材との間に転がり軸受を介設すると共に、トルク伝達部材と出力系回転部材との軸方向対向部位にドグをそれぞれ形成し、トルク伝達部材の軸方向移動により出力系回転部材との間でドグの係合・離脱を行うドグクラッチを形成し、トルク伝達部材と出力系回転部材との間に両部材を互いに離間させる向きに弾性力が付勢される第一の弾性部材を介設すると共に、トルク伝達部材と制御部材との間に両部材を互いに離間させる向きに弾性力が第一の弾性部材の弾性力と同軸上で付勢される第二の弾性部材を介設し、それら第一の弾性部材の弾性力と第二の弾性部材の弾性力とをドグクラッチのドグ同士が最奥部まで噛み合った状態でバランスさせること。

本発明では、静止系部材と出力系回転部材との間に転がり軸受を介設したことにより、負荷側から出力系回転部材に入力されるモーメント荷重に対して、その出力系回転部材を転がり軸受で強固に支持することができるので、出力系回転部材が傾くことを未然に防止できる。その結果、トルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を確実に行うことができる。

また、本発明では、第一の弾性部材の弾性力と第二の弾性部材の弾性力とをドグクラッチのドグ同士が最奥部まで噛み合った状態でバランスさせるようにしたことにより、負荷側から出力系回転部材に入力されるモーメント荷重に対して、その出力系回転部材がトルク伝達部材に対して傾いたとしても、第一の弾性部材の弾性力と第二の弾性部材の弾性力とがバランスする時、つまり、出力系回転部材とトルク伝達部材とで構成されたドグクラッチにおけるドグの噛み合い時、ドグ同士が最奥部まで噛み合った状態となるので、そのドグの噛み合い不良を未然に防止できる。その結果、トルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を確実に行うことができる。

さらに、本発明では、静止系部材と出力系回転部材との間に転がり軸受を介設すると共に、第一の弾性部材の弾性力と第二の弾性部材の弾性力とをドグクラッチのドグ同士が最奥部まで噛み合った状態でバランスさせるようにしたことにより、負荷側から出力系回転部材に入力されるモーメント荷重に対して、その出力系回転部材を転がり軸受で強固に支持することができるので、出力系回転部材が傾くことを防止できる。一方、転がり軸受で支持しきれないモーメント荷重に対して、その出力系回転部材がトルク伝達部材に対して傾いたとしても、ドグクラッチにおけるドグの噛み合い時、ドグ同士が最奥部まで噛み合った状態となるので、そのドグの噛み合い不良を防止できる。その結果、トルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱をより一層確実に行うことができる。

なお、本発明において、静止系部材と出力系回転部材との間に介設する転がり軸受を出力系回転部材の軸方向に沿って複数配列した構造が好ましい。このように複数の転がり軸受で出力系回転部材を静止系部材に対して支持すれば、負荷側から出力系回転部材に入力されるモーメント荷重に対して強い構造が実現でき、出力系回転部材が傾くことをより一層確実に防止できる。なお、この転がり軸受としては玉軸受が好適である。

本発明の２ウェイクラッチユニットは、入力系回転部材が駆動モータに連結され、かつ、出力系回転部材がドアスライド機構に連結されることにより電動スライドドア装置に組み込んで適用することが可能である。この場合、トルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を制御することにより、駆動モータとスライドドアの連結時、電動による開閉操作が可能となり、駆動モータとスライドドアの非連結時、手動による開閉操作が可能となる。

本発明では、静止系部材と出力系回転部材との間に転がり軸受を介設したことにより、負荷側から出力系回転部材に入力されるモーメント荷重に対して、その出力系回転部材を転がり軸受で強固に支持することができるので、出力系回転部材が傾くことを未然に防止できる。その結果、トルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を確実に行うことができ、クラッチの作動安定性を確保することができ、信頼性の向上が図れる。また、転がり軸受を使用することで、回転時の損失トルクを低減でき、駆動源の小型化に寄与することも容易となる。

また、本発明では、第一の弾性部材の弾性力と第二の弾性部材の弾性力とをドグクラッチのドグ同士が最奥部まで噛み合った状態でバランスさせるようにしたことにより、負荷側から出力系回転部材に入力されるモーメント荷重に対して、その出力系回転部材がトルク伝達部材に対して傾いたとしても、ドグクラッチにおけるドグの噛み合い時、ドグ同士が最奥部まで噛み合った状態となるので、そのドグの噛み合い不良を未然に防止できる。その結果、トルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を確実に行うことができ、クラッチの作動安定性を確保することができ、信頼性の向上が図れる。

さらに、本発明では、静止系部材と出力系回転部材との間に転がり軸受を介設すると共に、第一の弾性部材の弾性力と第二の弾性部材の弾性力とをドグクラッチのドグ同士が最奥部まで噛み合った状態でバランスさせるようにしたことにより、負荷側から出力系回転部材に入力されるモーメント荷重に対して、その出力系回転部材を転がり軸受で強固に支持することができるので、出力系回転部材が傾くことを防止できる。一方、転がり軸受で支持しきれないモーメント荷重に対して、その出力系回転部材がトルク伝達部材に対して傾いたとしても、ドグクラッチにおけるドグの噛み合い時、ドグ同士が最奥部まで噛み合った状態となるので、そのドグの噛み合い不良を防止できる。その結果、トルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱をより一層確実に行うことができ、クラッチの作動安定性を充分に確保することができ、信頼性の飛躍的な向上が図れる。

以下、本発明に係る２ウェイクラッチユニットを、例えば自動車（ワンボックスカー）の電動スライドドア装置に適用した実施形態について詳述する。

図１に示す実施形態のクラッチユニットは、駆動源としての駆動モータによって回転駆動される入力系回転部材としての入力外輪１０と、その入力外輪１０から伝えられるトルクを外部へ取り出すための出力系回転部材としての出力軸２０と、入力外輪１０と出力軸２０との間に介在し、その出力軸２０と係合・離脱可能なトルク伝達部材としてのクラッチリング３０と、そのクラッチリング３０と出力軸２０との係合・離脱を制御する制御部材としてのカム機構４０とからなる主要部で構成されている。

入力外輪１０は中空状をなし、その入力外輪１０の内部に出力軸２０、クラッチリング３０およびカム機構４０の一部を収容し、入力外輪１０の出力軸２０と反対側に静止系部材であるカバー５０を配置してそのカバー５０で入力外輪１０を外側から包囲し、入力外輪１０とカバー５０とを間座６０により連結した構造を具備する。

このクラッチユニットを電動スライドドア装置に組み込む場合、入力外輪１０は駆動モータに連結され、出力軸２０はスライドドアを開閉動作させるスライド機構に連結され、前述のカバー５０はボルト止め等により電動スライドドア装置の固定部位（図示せず）に装着される。

図１および図２（ａ）（ｂ）に示すように、入力外輪１０は中空の略円筒形状をなし、その一方の端部外周にウォームホイール１２が形成されている。このウォームホイール１２は駆動モータ（図示せず）により回転駆動されるウォーム（図示せず）と噛み合ってウォームギヤを構成する。なお、駆動モータと入力外輪１０との間の動力伝達機構としては、図面に例示した歯車のほか巻掛伝動装置などを採用することも可能である。

入力外輪１０の内径には、出力軸２０を固定するためのフランジ部１４が形成されている。また、入力外輪１０の外径には、間座６０の爪状突起６６（後述）が係止される凹部としての環状凹溝１６が形成されている。

図１、図３（ａ）（ｂ）および図４（ａ）（ｂ）に示すように、出力軸２０は、軸部材７０とドグ部材８０の二部材からなり、ドグ部材８０の軸孔８２に軸部材７０を挿通させ、その軸部材７０の一端に形成された十字状部７２をドグ部材８０の軸孔８２と連通する十字状凹所８４に嵌合させることにより回り止め一体化されている。

このドグ部材８０の外径には、フランジ部８６が形成され、そのフランジ部８６を入力外輪１０のフランジ部１４に押し当てることで位置決めされ、ドグ部材８０の外径に形成された凹溝８８に止め輪８１を嵌入させることにより、ドグ部材８０を抜け止め固定している。

一方、軸部材７０の外径に形成された凹溝７４に止め輪７６を嵌入させることにより、その止め輪７６とドグ部材８０との間で玉軸受などの転がり軸受１を挟みこむことで、この止め輪７６により軸部材７０をドグ部材８０に対して抜け止め固定している。

出力軸２０は、静止系部材であるハウジング５１（電動スライドドア装置の固定部位）に転がり軸受１を介して回転自在に支持される。また、出力軸２０は、軸部材７０の外径に形成されたスプライン７８によりスライド機構に連結される。

前述したように、ハウジング５１と出力軸２０との間に転がり軸受１を介設したことにより、負荷側から出力軸２０に入力されるモーメント荷重に対して、その出力軸２０を転がり軸受１で強固に支持することができるので、出力軸２０がクラッチリング３０に対して傾くことを未然に防止できる。その結果、クラッチリング３０と出力軸２０との係合・離脱、つまり、後述するドグクラッチ２におけるドグ３４，８３の噛み合いを確実に行うことができ、ドグクラッチ２の作動安定性を確保できる。

なお、この実施形態では、ハウジング５１に対して出力軸２０を一個の転がり軸受１で支持した構造としているが、二個の転がり軸受１を軸方向にタンデム配置することも可能である。このようにすれば、モーメント荷重に対してより一層強い構造とすることができる。この転がり軸受１の軸方向配列数は任意である。

この出力軸２０のドグ部材８０のクラッチリング３０と対向する端面、つまり、フランジ部８６の端面には、複数のドグ８３が設けられている。なお、この実施形態では、出力軸２０のドグ部材８０に八個のドグ８３を円周方向等間隔に配設した場合を例示しているが、そのドグ８３の個数については任意である。

クラッチリング３０は、入力外輪１０に対して軸方向にスライド可能で、かつ、相対回転不可能に装着されている。つまり、入力外輪１０の内径には、軸方向に沿う複数（四個）の凹溝１８が円周方向等間隔に形成されており〔図２（ｂ）参照〕、これに対応させてクラッチリング３０の外径には、図５（ａ）（ｂ）に示すように、凹溝１８に嵌合する凸部３２が円周方向等間隔に形成されている。この凸部３２は、カム機構４０に向けて軸方向に延びる柱状をなす。このような構造とすることにより、クラッチリング３０は、入力外輪１０に対して軸方向にスライド可能で、かつ、相対回転不可能（入力外輪１０と共回り可能）となっている。

このクラッチリング３０の出力軸２０のドグ部材８０と対向する端面には、複数のドグ３４が設けられており、前述の出力軸２０のドグ８３とでドグクラッチ２が形成される。なお、この実施形態では、クラッチリング３０に八個のドグ３４を円周方向等間隔に配設した場合を例示しているが、そのドグ３４の個数については任意であって出力軸２０のドグ８３の個数に一致させればよい。

また、クラッチリング３０のドグ３４と出力軸２０のドグ８３とで構成されるドグクラッチ２では、ドグ３４，８３の噛み合いが繰り返し行われることから、耐久性の向上を図るためにグリース等の潤滑油が塗布されている。そのため、クラッチリング３０のドグ３４のドグ部材８０との対向面には、ドグ部材８０との噛み合い状態からの離脱を容易にして作動性を向上させる目的から、溝３８を形成している。この溝３８により、ドグ部材８０との接触面積を低減させるようにしている。

クラッチリング３０が軸方向に沿って出力軸２０と近接する側へ移動してクラッチリング３０のドグ３４が出力軸２０のドグ８３と噛み合う状態、つまり、クラッチリング３０の各ドグ３４が出力軸２０の各ドグ８３の間に配置されて回転方向でドグ３４とドグ８３が当接した状態になると、両者は回転方向に一体化してトルクが伝達される。また、この噛み合い状態から、クラッチリング３０が軸方向に沿って出力軸２０から離間する側へ移動してクラッチリング３０のドグ３４が出力軸２０のドグ８３から離脱すると、両者は分離されてトルクが遮断される。

図１、図３（ａ）（ｂ）および図５（ａ）（ｂ）に示すように、出力軸２０とクラッチリング３０とは、出力軸２０の軸部材７０の中央凹孔７１に植設された支持軸３をクラッチリング３０の中央貫通孔３６に挿通させることにより同軸上に配置され、出力軸２０に対してクラッチリング３０が軸方向に移動可能となっている。

また、出力軸２０の軸部材７０とクラッチリング３０との間には第一の弾性部材であるコイルばね４が介在して両者を互いに離間させる向きに弾性力が付勢されている。このコイルばね４の弾性力により、駆動モータが停止している時はクラッチリング３０と出力軸２０が噛み合わないようになっている。

なお、前述のコイルばね４によりクラッチリング３０と出力軸２０を離間させる付勢力は、クラッチリング３０が軸方向移動して凸部３２の軸方向先端部が固定カム９０に当接することにより止められる。これにより、クラッチリング３０が出力軸２０から離間する移動量が規制される。

図１、図６（ａ）（ｂ）および図７（ａ）（ｂ）に示すように、クラッチリング３０を挟んで出力軸２０と反対側に配置されたカム機構４０は、固定カム９０〔図６（ａ）（ｂ）参照〕と可動カム１００〔図７（ａ）（ｂ）参照〕とで構成されている。なお、可動カム１００とクラッチリング３０との間には、それら両者を互いに離間させる向きに弾性力を付勢する第二の弾性部材であるコイルばね５が介設されている。

また、クラッチリング３０と同様、出力軸２０の軸部材７０の中央凹孔７１に植設された支持軸３を可動カム１００の中央貫通孔１０２に挿通させることにより同軸上に配置され、固定カム９０に対して可動カム１００が軸方向に移動可能となっている。なお、支持軸３は、固定カム９０の中央凹孔９２に嵌入されて支承されている。

可動カム１００は、入力外輪１０に対して軸方向にスライド可能で、かつ、相対回転不可能に装着されている。つまり、入力外輪１０の内径に円周方向等間隔で軸方向に沿って形成された複数（四個）の凹溝１１〔図２（ｂ）参照〕に対応させて、可動カム１００の外径には、その凹溝１１に嵌合する複数（四個）の凸部１０４が円周方向等間隔に形成されている。これにより、可動カム１００は、入力外輪１０に対して軸方向にスライド可能で、かつ、相対回転不可能（入力外輪１０と共回り可能）となっている。

固定カム９０の可動カム１００と対向する端面には、図６（ａ）（ｂ）に示すように傾斜面９６と平坦面９８からなり、かつ、可動カム１００と軸方向で嵌合可能なカム面９１が凸設されている。これに対して、可動カム１００の固定カム９０と対向する端面には、図７（ａ）（ｂ）に示すように傾斜面１０６と平坦面１０８からなり、かつ、固定カム９０と軸方向で嵌合可能なカム面１０１が凹設されている。

一方、このクラッチユニットでは、入力外輪１０とカバー５０とで、出力軸２０、クラッチリング３０およびカム機構４０を含む各構成部品を内包させ、その入力外輪１０とカバー５０とを間座６０を介して連結した構造としている。なお、カム機構４０の固定カム９０と間座６０との間にウェーブワッシャ６を介設している（図１参照）。

このウェーブワッシャ６により固定カム９０をカバー５０に押圧し、このカバー５０と固定カム９０との間で回転抵抗を付与している。固定カム９０のカバー５０との対向面に凹所９３を設けることにより接触面積を低減させて所望の回転抵抗が付与されるようにしている〔図６（ｂ）参照〕。

図８（ａ）（ｂ）に示すように、カバー５０は有底円筒状をなし、円筒部５４の底部に形成された凹部５２にカム機構４０の固定カム９０が収納配置されている（図１参照）。また、前述の凹部５２と円筒部５４との間の部位に、複数（四個）の凹部である凹孔５６が円周方向等間隔に形成されている。

なお、円筒部５４の開口端には、複数（三個）のフランジ部５８が形成されており、このフランジ部５８を利用してカバー５０をボルト止め等により電動スライドドア装置の固定部位（図示せず）に取り付けることにより、クラッチユニットが組み付けられる。

一方、図１および図９（ａ）（ｂ）に示すように、間座６０は、静止系部材であるカバー５０の円筒部５４に内接され、そのカバー５０に形成された凹孔５６に係止される爪状突起６２を有する外筒部６４と、入力外輪１０に外接され、その入力外輪１０に形成された凹溝１６に係止される爪状突起６６を有する内筒部６８と、外筒部６４と内筒部６８とを連結する連接部６１とからなる構造を有する。なお、連接部６１には、その円周方向等間隔に三角形状を有する複数のリブ６３を形成することにより、間座６０の剛性を確保している。

このような構造としたことにより、間座６０の外筒部６４の爪状突起６２を径方向内側に弾性変形させながらカバー５０の凹孔５６に挿通させた上でその弾性復元力により凹孔５６の周縁部に係止させると共に、内筒部６８の爪状突起６６を径方向外側に弾性変形させた上でその弾性復元力でもって入力外輪１０の凹溝１６に係止させることにより、カバー５０と入力外輪１０とを間座６０により簡易に連結することが可能となる。

前述の構成からなる実施形態の２ウェイクラッチユニットの動作例を以下に詳述する。

駆動モータが停止している時、固定カム９０と可動カム１００は、それぞれの平坦面９８，１０８が接する位相にある中立状態であることから、可動カム１００は、コイルばね５の弾性力により固定カム９０に接する状態にある。また、クラッチリング３０は、コイルばね４の弾性力により出力軸２０から離間する方向に付勢され、出力軸２０のドグ８３から離脱した位置で規制されている。

このようにして、クラッチリング３０のドグ３４と出力軸２０のドグ８３とが噛み合わない状態となっているため、出力軸２０はその出力軸側からフリーで回転可能な状態であり、ドアを手動にて自由に開閉することができる。

一方、駆動モータが回転すると、ウォームギヤを介して入力外輪１０が回転し始め、駆動モータの回転力は、ウォームギヤにより入力外輪１０に減速伝達される。可動カム１００は、入力外輪１０に凹溝１１〔図２（ｂ）参照〕および凸部１０４〔図７（ａ）（ｂ）参照〕で凹凸嵌合していることにより回転方向に規制されていることから、入力外輪１０に伴って回転する。

これに対して、固定カム９０は、ウェーブワッシャ６による回転抵抗でもって回転方向に固定した状態にあるため、前述の可動カム１００は、固定カム９０と嵌合するカム面１０１、つまり、傾斜面１０６に沿って回転し、その回転により軸方向に沿って出力軸側へ移動する。

この可動カム１００の軸方向移動により、クラッチリング３０との間のコイルばね５が軸方向に圧縮されてその弾性力が蓄積される。その圧縮力がクラッチリング３０と出力軸２０間のコイルばね４の弾性力に打ち勝つと、クラッチリング３０が軸方向に移動して出力軸２０に近接する。

このクラッチリング３０も、可動カム１００と同様、入力外輪１０に凹溝１８〔図２（ｂ）参照〕および凸部３２〔図５（ａ）（ｂ）参照〕で凹凸嵌合していることにより回転方向に規制されていることから、入力外輪１０に伴って回転する。

従って、クラッチリング３０の回転および軸方向移動により、クラッチリング３０のドグ３４と出力軸２０のドグ８３との噛み合い位相が合致したところでクラッチリング３０が出力軸２０に噛み合う。これにより、入力外輪１０の回転トルクがクラッチリング３０を介して出力軸２０に伝達され、ドアを電動で開閉することができる。

この時、前述したように可動カム１００は入力外輪１０に伴って回転し、固定カム９０は可動カム１００から回転力を受けてウェーブワッシャ６による回転抵抗に抗して同一回転するが、静止系部材であるカバー５０からウェーブワッシャ６による回転抵抗を受けているため、このウェーブワッシャ６による回転抵抗でもって固定カム９０は可動カム１００に軸力を伝えている。

この２ウェイクラッチユニットでは、入力外輪１０から出力軸２０への動力伝達状態において、コイルばね４の弾性力とコイルばね５の弾性力とをドグクラッチ２のドグ３４，８３同士が最奥部まで噛み合った状態でバランスさせるようにしている。図１０は、ドグクラッチにおけるドグの噛み合い状態を、本発明の実施形態（図１の本発明品）と従来例（図１１の従来品）とで比較するもので、クラッチリングの軸方向移動量（横軸）に対するばね荷重およびドグ隙間（縦軸）の関係を示すグラフである。ここで、縦軸に示す「ドグ隙間」とは、クラッチリングのドグ先端部と出力軸のドグ先端部との間の軸方向隙間を意味する。

これら本発明品と従来品のいずれも、可動カム１００（１４４）の軸方向移動により、クラッチリング３０（１３０）との間のコイルばね５（１７０）が軸方向に圧縮されてその弾性力が蓄積される。その圧縮力がクラッチリング３０（１３０）と出力軸２０（１２０）間のコイルばね４（１９０）の弾性力に打ち勝つと、クラッチリング３０（１３０）が軸方向（図１および図１１中の左側）に移動して出力軸２０（１２０）に近接し、ドグクラッチ２（１８０）のドグ３４，８３（１８２，１８４）の先端同士が突き当たった時点で停止する。

このクラッチリング３０（１３０）の回転により、クラッチリング３０（１３０）のドグ３４（１８４）と出力軸２０（１２０）のドグ８３（１８２）との噛み合い位相が合致したところで、コイルばね４（１９０）の弾性力に打ち勝った状態にあるコイルばね５（１７０）の弾性力により、クラッチリング３０（１３０）がさらに軸方向に移動して出力軸２０（１２０）に近接し、ドグクラッチ２（１８０）のドグ３４，８３（１８２，１８４）同士が噛み合う。このドグクラッチ２（１８０）におけるドグ３４，８３（１８２，１８４）の噛み合い状態では、コイルばね４（１９０）の弾性力とコイルばね５（１７０）の弾性力がバランスした状態にある。

従来品では、クラッチリング１３０が出力軸１２０に近接し、ドグクラッチ１８０のドグ１８２，１８４の先端同士が突き当たる時点まで、コイルばね１７０のばね荷重は増加し、ドグ１８２，１８４の先端同士が突き当たった時点でクラッチリング１３０が停止する位置を図中の位置Ｘ₁としている。

そして、ドグクラッチ１８０のドグ１８２，１８４同士の噛み合い位相が合致すると、さらにクラッチリング１３０が出力軸１２０に近接することから、クラッチリング１３０の停止位置Ｘ₁を境にして、コイルばね１７０のばね荷重が減少し、コイルばね１９０のばね荷重との交点Ｘ₂において、コイルばね１９０の弾性力とコイルばね１７０の弾性力とがバランスした状態となる。

この時、従来品では、ドグクラッチ１８０におけるドグ１８２，１８４同士が最奥部まで噛み合った状態になっていなかった（図中Ａ点参照）。つまり、クラッチリング１３０のドグ１８４と出力軸１２０の対向面との間、および出力軸１２０のドグ１８２とクラッチリング１３０の対向面との間にはそれぞれ隙間が存在していた。

これに対して、本発明品では、クラッチリング３０が出力軸２０に近接し、ドグクラッチ２のドグ３４，８３の先端同士が突き当たる時点まで、コイルばね５のばね荷重は増加し、ドグクラッチ２のドグ３４，８３の先端同士が突き当たった時点でクラッチリング３０が停止する位置を、従来品よりもコイルばね５のストロークを増加させて図中の位置Ｙ₁とする。

そして、ドグクラッチ２のドグ３４，８３同士の噛み合い位相が合致すると、さらにクラッチリング３０が出力軸２０に近接することから、クラッチリング３０の停止位置Ｙ₁を境にして、コイルばね５のばね荷重が減少し、コイルばね４のばね荷重との交点Ｙ₂において、コイルばね４の弾性力とコイルばね５の弾性力とがバランスした状態となる。なお、本発明品におけるコイルばね４は、従来品のコイルばね１９０と同等のものである。

この時、本発明品では、ドグクラッチ２におけるドグ３４，８３同士が最奥部まで噛み合った状態になっている（図中Ｂ点参照）。つまり、クラッチリング３０のドグ３４と出力軸２０の対向面８５〔図４（ａ）（ｂ）参照〕との間、および出力軸２０のドグ８３とクラッチリング３０の対向面３１〔図５（ａ）（ｂ）参照〕との間にはそれぞれ隙間が存在しない。

このようにコイルばね４の弾性力とコイルばね５の弾性力とをドグクラッチ２のドグ３４，８３同士が最奥部まで噛み合った状態でバランスさせるようにしたことにより、負荷側から出力軸２０に入力されて転がり軸受１で支持しきれないモーメント荷重に対して、その出力軸２０がクラッチリング３０に対して傾いたとしても、コイルばね４の弾性力とコイルばね５の弾性力とがバランスする時、つまり、出力軸２０とクラッチリング３０とで構成されたドグクラッチ２におけるドグ３４，８３の噛み合い時、ドグ３４，８３同士が最奥部まで噛み合った状態となるので、そのドグ３４，８３の噛み合い不良を未然に防止できる。その結果、クラッチリング３０と出力軸２０との係合・離脱を確実に行うことができ、クラッチの作動安定性を確保することができる。

前述の実施形態では、ワンボックスカーにおける電動スライドドア装置にクラッチユニットを組み込んだ場合について説明したが、本発明は、駆動モータから減速機を介して負荷を駆動する装置、例えば自動車のパワーウィンドウ、電動バックドアや、電動カーテン、電動シャッター等の開閉機構において、電動と手動を切り替える仕様の装置に適用可能である。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明の実施形態で、２ウェイクラッチユニットの全体構成を示す断面図である。 図１の入力外輪で、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の出力軸の軸部材で、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。 図１の出力軸のドグ部材で、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。 図１のクラッチリングで、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 図１のカム機構の固定カムで、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 図１のカム機構の可動カムで、（ａ）は（ｂ）のＦ−Ｆ線に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。 図１のカバーで、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。 図１の間座で、（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。 ドグクラッチにおけるドグの噛み合い状態を本発明品と従来品とで比較するもので、クラッチリングの軸方向移動量に対するばね荷重およびドグ隙間の関係を示すグラフである。 従来の２ウェイクラッチユニットの全体構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 転がり軸受
２ ドグクラッチ
４ 第一の弾性部材（コイルばね）
５ 第二の弾性部材（コイルばね）
１０ 入力系回転部材（入力外輪）
２０ 出力系回転部材（出力軸）
３０ トルク伝達部材（クラッチリング）
３４ ドグ
４０ 制御部材（カム機構）
５１ 静止系部材（ハウジング）
８３ ドグ

Claims (6)

1. 静止系部材と、駆動源により回転駆動される入力系回転部材と、入力系回転部材から伝えられたトルクを外部へ取り出すための出力系回転部材と、入力系回転部材と出力系回転部材との間に軸方向移動可能でかつ相対回転不可能に介在し、前記出力系回転部材と係合・離脱可能なトルク伝達部材と、静止系部材に対する相対角度変位を通じてトルク伝達部材を軸方向に移動させることによりトルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を制御する制御部材とを備え、前記静止系部材と出力系回転部材との間に転がり軸受を介設したことを特徴とする２ウェイクラッチユニット。
2. 静止系部材と、駆動源により回転駆動される入力系回転部材と、入力系回転部材から伝えられたトルクを外部へ取り出すための出力系回転部材と、入力系回転部材と出力系回転部材との間に軸方向移動可能でかつ相対回転不可能に介在し、前記出力系回転部材と係合・離脱可能なトルク伝達部材と、静止系部材に対する相対角度変位を通じてトルク伝達部材を軸方向に移動させることによりトルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を制御する制御部材とを備え、前記トルク伝達部材と出力系回転部材との軸方向対向部位にドグをそれぞれ形成し、トルク伝達部材の軸方向移動により出力系回転部材との間でドグの係合・離脱を行うドグクラッチを形成し、前記トルク伝達部材と出力系回転部材との間に両部材を互いに離間させる向きに弾性力が付勢される第一の弾性部材を介設すると共に、トルク伝達部材と制御部材との間に両部材を互いに離間させる向きに弾性力が前記第一の弾性部材の弾性力と同軸上で付勢される第二の弾性部材を介設し、それら第一の弾性部材の弾性力と第二の弾性部材の弾性力とを前記ドグクラッチのドグ同士が最奥部まで噛み合った状態でバランスさせることを特徴とする２ウェイクラッチユニット。
3. 静止系部材と、駆動源により回転駆動される入力系回転部材と、入力系回転部材から伝えられたトルクを外部へ取り出すための出力系回転部材と、入力系回転部材と出力系回転部材との間に軸方向移動可能でかつ相対回転不可能に介在し、前記出力系回転部材と係合・離脱可能なトルク伝達部材と、静止系部材に対する相対角度変位を通じてトルク伝達部材を軸方向に移動させることによりトルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を制御する制御部材とを備え、前記静止系部材と出力系回転部材との間に転がり軸受を介設すると共に、前記トルク伝達部材と出力系回転部材との軸方向対向部位にドグをそれぞれ形成し、トルク伝達部材の軸方向移動により出力系回転部材との間でドグの係合・離脱を行うドグクラッチを形成し、前記トルク伝達部材と出力系回転部材との間に両部材を互いに離間させる向きに弾性力が付勢される第一の弾性部材を介設すると共に、トルク伝達部材と制御部材との間に両部材を互いに離間させる向きに弾性力が前記第一の弾性部材の弾性力と同軸上で付勢される第二の弾性部材を介設し、それら第一の弾性部材の弾性力と第二の弾性部材の弾性力とを前記ドグクラッチのドグ同士が最奥部まで噛み合った状態でバランスさせることを特徴とする２ウェイクラッチユニット。
4. 前記転がり軸受を出力系回転部材の軸方向に沿って複数配列された請求項１又は３に記載の２ウェイクラッチユニット。
5. 前記転がり軸受を玉軸受とした請求項１、３又は４のいずれか一項に記載の２ウェイクラッチユニット。
6. 前記入力系回転部材を駆動モータに連結し、かつ、出力系回転部材をドアスライド機構に連結することにより電動スライドドア装置に組み込まれている請求項１〜５のいずれか一項に記載の２ウェイクラッチユニット。

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