JP2010048352A - クラッチ機構、クラッチ付減速機、および減速機付モータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ることができ、かつ製造コストを抑えることができるクラッチ機構、クラッチ付減速機、および減速機付モータを提供する。
【解決手段】電動モータ２の回転が入力されるウォームホイール１６と、ウォームホイール１６と係合し、電動モータ２の回転を出力するドライブプレート４１と、これらウォームホイール１６とドライブプレート４１とを収容するケーシング１１とを備え、ケーシング１１に設けられたセンターシャフト２８の周囲に、複数の円柱コロ３８を設け、ウォームホイール１６が回転するとき、ウォームホイール１６によってドライブプレート４１と円柱コロ３８とが同時に回転される一方、ウォームホイール１６よりも先にドライブプレート４１が回転するとき、円柱コロ３８がセンターシャフト２８とドライブプレート４１とに挟持され、これによって生じる摩擦力がドライブプレート４１の回転を阻止するように構成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両等に搭載されるクラッチ機構、クラッチ付減速機、および減速機付モータに関するものである。

車両に搭載される減速機付モータとしては、例えば、自動車のパワーウインド装置に用いられるものがある。この種の減速機付モータは、ウォーム減速機と電動モータとが連結されている。ウォーム減速機は、電動モータの回転軸に連結されるウォームと、このウォームに噛合されるウォームホイールとを備えている。そして、このウォームホイールをパワーウインド装置の出力軸に連結することにより、ウインドガラスの開閉動作を行うことができるようになっている。

ところで、電動モータの回転軸にウインドガラスの自重や車両走行時の振動等の外力による回転力が作用し、ウインドガラスが開いてしまう場合がある。そこで、外力による回転力によって電動モータの回転軸が回転してしまうことを防止するために、電動モータとウォーム減速機との間にクラッチ機構を設ける技術が提案されている。
クラッチとしては、例えば、電動モータの回転軸の一端に設けられ回転軸と共回りする駆動回転体と、駆動回転体に係合すると共に出力軸に連結される従動回転体と、これら駆動回転体と従動回転体とを収容する外輪と、従動回転体と外輪との間に設けられた複数の円柱状のコロとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

この種のクラッチは、電動モータによって駆動回転体が回転したとき、コロはフリー状態に維持されつつ駆動回転体の軸心の周りで周回する。このため、従動回転体と駆動回転体とが一体となって回転し、ウインドガラスの開閉動作が行われる。
一方、ウインドガラスの自重や車両走行時の振動等の外力により従動回転体が回転すると、コロは従動回転体と外輪との間に挟持された状態になり、これによって従動回転体の回転が阻止される。このため、ウインドガラスが自重や車両走行時の振動等によって開いてしまうことを防止できる。
特開２００３−１４３８０４号公報

ところで、上述の従来技術にあっては、従動回転体と外輪との間にコロを挟持させることによって従動回転体の回転を阻止している。つまり、従動回転体によりコロを径方向外側に位置する外輪に押し当てることで従動回転体の回転を阻止している。このため、外輪は、コロを押し当てても変形不可能な剛性を確保する必要があり、結果的にクラッチ機構が大型化してしまうという課題がある。
また、複数のコロを満遍なく外輪に押し当てるためには、外輪の内周面を精度よく加工する必要がある。このため加工コストが増大してしまうという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型化を図ることができ、かつ製造コストを抑えることができるクラッチ機構、クラッチ付減速機、および減速機付モータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、電動モータの回転が入力される駆動回転体と、前記駆動回転体と係合し、前記電動モータの回転を出力する従動回転体と、これら駆動回転体と従動回転体とを収容するケーシングとを備え、前記ケーシングに設けられたセンターシャフトに前記駆動回転体と前記従動回転体とを回転自在に軸支すると共に、前記センターシャフトと前記従動回転体との間で、かつ前記センターシャフトの周囲に、複数の逆転防止部材を設けたクラッチ機構であって、前記電動モータの回転によって前記駆動回転体が回転するとき、該駆動回転体によって前記従動回転体と前記逆転防止部材とが同時に回転される一方、前記駆動回転体よりも先に前記従動回転体が回転するとき、前記逆転防止部材が前記センターシャフトと前記従動回転体とに挟持され、これによって生じる摩擦力が前記従動回転体の回転を阻止するように構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、センターシャフトと従動回転体とで逆転防止部材を挟持させることができる。つまり、従動回転体により逆転防止部材を径方向内側に位置するセンターシャフトに向かって押し当てることで従動回転体の回転を阻止することができる。このため、従来のようにクラッチ機構に外輪を設ける必要がない。しかも、センターシャフトに逆転防止部材を押し当てるので、従来のように外輪を押し広げる場合と比較してセンターシャフトの耐荷重性を向上し易い。
また、センターシャフトに逆転防止部材を満遍なく接触させるにあたって、センターシャフトの外周面を精度よく加工すればよい。

請求項２に記載した発明は、前記駆動回転体と前記従動回転体とを軸方向に重なり合うように配置し、前記従動回転体に、軸方向に突出する複数の凸部を周方向に沿って形成すると共に、前記駆動回転体に、前記凸部を受け入れる第一凹部と、この第一凹部から前記センターシャフトの外周面に至る間に形成され前記逆転防止部材を受け入れる第二凹部とを形成し、前記逆転防止部材を円柱状に形成する一方、前記従動回転体の前記凸部には、前記逆転防止部材の対向面に楔状の凹部が形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、簡単な構造で外力による従動回転体の回転を阻止できる。

請求項３に記載した発明は、前記従動回転体の前記楔状の凹部と前記逆転防止部材との接触角度をδ、前記センターシャフトと前記逆転防止部材との間の摩擦係数をμとしたとき、接触角度δは、
δ≦ｔａｎ^−１μ
を満たすように設定されていることを特徴とする。
このように構成することで、外力による従動回転体の回転をより確実に阻止できる。

請求項４に記載した発明は、前記逆転防止部材と前記楔状の凹部との最大隙間をＸ、前記逆転防止部材の直径をＹ、前記センターシャフトの直径をＺ、前記従動回転体の前記楔状の凹部と前記逆転防止部材との接触角度をδとしたとき、
接触角度δは、
ｃｏｓ^−１{（Ｙ＋Ｚ／２）／（Ｙ＋Ｚ／２＋Ｘ）}＜δ＜ｃｏｓ^−１{（Ｙ／２）／（Ｙ／２＋Ｘ）}
を満たすように設定されていることを特徴とする。
このように構成することで、逆転防止部材と従動回転体の楔状の凹部とを確実に接触させることができる。

請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４の何れかに記載のクラッチ機構の駆動回転体をウォームホイールとし、このウォームホイールに噛合い、かつ前記電動モータに連結されるウォーム軸を設けたことを特徴とするクラッチ付減速機とした。
このように構成することで、部品点数を減少させることができる。

請求項６に記載した発明は、請求項５に記載のクラッチ付減速機に前記電動モータを取り付け、前記電動モータの回転軸と前記ウォーム軸とを相対回転不能に連結したことを特徴とする減速機付モータとした。
このように構成することで、小型化を図ることができ、かつ製造コストを抑えることができる減速機付モータを提供できる。

請求項１に記載した発明によれば、センターシャフトと従動回転体とで逆転防止部材を挟持させることができる。つまり、従動回転体により逆転防止部材を径方向内側に位置するセンターシャフトに向かって押し当てることで従動回転体の回転を阻止することができる。このため、従来のようにクラッチ機構に外輪を設ける必要がない。しかも、センターシャフトに逆転防止部材を押し当てるので、従来のように外輪を押し広げる場合と比較してセンターシャフトの耐荷重性を向上し易い。よって、センターシャフトの軸径を細径化し易く、結果的にクラッチ機構、クラッチ付減速機、および減速機付モータの小型化を図ることが可能になる。
また、センターシャフトに逆転防止部材を満遍なく接触させるにあたって、センターシャフトの外周面を精度よく加工すればよい。ここで、従来のように外輪の内周面を加工する場合と比較してセンターシャフトの外周面は加工し易い。このため、容易にセンターシャフトの外周面を高精度に加工することができ、製造コストを抑えることが可能になる。

請求項２に記載した発明によれば、簡単な構造で外力による従動回転体の回転を阻止できる。このため、製造コストを抑えたクラッチ機構を提供できる。

請求項３に記載した発明によれば、外力による従動回転体の回転をより確実に阻止できる。このため、信頼性の高いクラッチ機構を提供できる。

請求項４に記載した発明によれば、逆転防止部材と従動回転体の楔状の凹部とを確実に接触させることができる。このため、より信頼性の高いクラッチ機構を提供することができる。

請求項５に記載した発明によれば、部品点数を減少させることができる。このため、低コスト、かつ確実に外力による従動回転体の回転を確実に阻止できるクラッチ付減速機を提供できる。

請求項６に記載した発明によれば、小型化を図ることができ、かつ製造コストを抑えることができる減速機付モータを提供できる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、減速機付モータ１は、例えば、車両のパワーウインド装置等に用いられるものであって、電動モータ２と電動モータ２に連結されたウォーム減速機３とを備え、ウォーム減速機３にクラッチ機構４が内装されている。
電動モータ２としては、例えば、ブラシ付直流モータなどが用いられものであって、複数の永久磁石（例えば、６極）が配設されている有底筒状のヨーク５と、ヨーク５の内側に回転自在に設けられたアーマチュア６とを備えている。アーマチュア６は、回転軸７と、回転軸７に外嵌固定されているアーマチュアコア（不図示）と、回転軸７の一端側に設けられるコンミテータ（不図示）とを有している。アーマチュアコアには、巻線を巻装するための複数のスロット（例えば、９スロット）が形成されている。回転軸７の一端には、ウォーム減速機３が連結されている。

図１、図２に示すように、ウォーム減速機３は、アーマチュア６の一端側を受け入れるホルダ部８と、ウォームギア９、およびクラッチ機構４を収納するギア収納部１０とが一体成形されたケーシング１１を有している。
ホルダ部８は電動モータ２側に開口部８ａを有する箱状に形成されたものであって、アーマチュア６に設けられている不図示のコンミテータや、このコンミテータに摺接するブラシを収納するようになっている。

電動モータ２は、ホルダ部８の開口部８ａをヨーク５で閉塞するように設けられている。ホルダ部８の周壁８ｂにはボルト座２０が複数突設されており、ここに雌ネジ部２１が刻設されている。一方、電動モータ２のヨーク５には、開口縁にホルダ部８のボルト座２０に対応するように外フランジ部２２が形成されている。この外フランジ部２２にボルト１２を挿通し、このボルト１２をボルト座２０の雌ネジ部２１に螺入することによって、ホルダ部８にヨーク５が締結固定される。

また、ホルダ部８の周壁８ｂには、不図示の外部電源と接続可能なコネクタ１３が設けられている。コネクタ１３の端子１４は、ホルダ部８に収納されている不図示のブラシと電気的に接続されており、これによって外部電源の電力を電動モータ２のアーマチュア６に供給できるようになっている。

ケーシング１１のギア収納部１０は、ウォームギア９の一方を構成するウォーム軸１５を収納するウォーム軸収納部１７と、ウォームギア９の他方を構成するウォームホイール１６を収納すると共に、クラッチ機構４を収納するクラッチ収納部１８とが一体成形されたものである。ウォーム軸収納部１７は略円筒状に形成されており、外周面のクラッチ収納部１８とは反対側に、ボルト座２３が外側に向かって突設されている。
ここで、電動モータ２の回転軸７は、ホルダ部８を貫通してウォーム軸収納部１７内に突出している。そして、回転軸７は、ウォーム軸収納部１７に収納されているウォーム軸１５と相対回転不能に連結されており、回転軸７とウォーム軸１５とが一体となって回転するようになっている。

クラッチ収納部１８は有底筒状に形成されており、外周面に径方向外側に向かって突出する２つのボルト座２４，２４が設けられている。これらウォーム軸収納部１７のボルト座２３とクラッチ収納部１８のボルト座２４には、それぞれ貫通孔２５が形成されている。各貫通孔２５には、それぞれインサートナット２６が設けられている。インサートナット２６は、減速機付モータ１を外部機器に取り付けるために用いられる。

ウォームホイール１６、およびクラッチ機構４は、クラッチ収納部１８に突設されクラッチ機構４の一部を構成しているセンターシャフト２８によって回転自在に支持されている。クラッチ収納部１８のエンド部（底部）１８ａには、径方向略中央に貫通孔２９が形成されており、ここにセンターシャフト２８が挿入されている。センターシャフト２８の基端側には、外フランジ部３０が形成されている。

この外フランジ部３０がクラッチ収納部１８のエンド部１８ａに当接することによって、センターシャフト２８の軸方向の位置決めが行われる。センターシャフト２８の先端側には、段差により縮径された縮径部３１が設けられ、ここに雄ネジ部３２が刻設されている。雄ネジ部３２には、ウォームホイール１６、およびクラッチ機構４のセンターシャフト２８からの抜けを規制するためのナット３３が螺入される。

図２、図３に示すように、ウォームホイール１６は、略円板状に形成されたものであって、外周面にウォーム軸１５に噛合う歯部３４が形成されている。
ウォームホイール１６の径方向中央には、センターシャフト２８を挿通するための挿通孔３５が形成されている。この挿通孔３５の周囲には、クラッチ収納部１８のエンド部１８ａとは反対側の上面に、３つの係合凹部３６が周方向に等間隔で形成されている。この係合凹部３６は、軸方向平面視で略扇状に形成された収容部３６ａと、この収容部３６ａと挿通孔３５との間に形成され両者３６ａ，３５を連通する連通部３６ｂとで構成されている。

ここで、ウォームホイール１６は、ウォームギア９の他方を構成していると共に、クラッチ機構４の一部を構成している。クラッチ機構４は、ウォームホイール１６、センターシャフト２８の他に、円柱コロ３８、およびドライブプレート４１を備えている。
円柱コロ３８は、この向きを軸方向に沿うようにしてウォームホイール１６の３つの連通部３６ｂにそれぞれ収納されている。

図２、図４に示すように、ウォームホイール１６の上面には、ドライブプレート４１が設けられている。ドライブプレート４１は、略円板状に形成されたプレート本体５０を有している。プレート本体５０の径方向略中央には、センターシャフト２８を挿通するための挿通孔５１が形成されている。

プレート本体５０のウォームホイール１６側の面には、ウォームホイール１６に形成されている係合凹部３６の収容部３６ａに対応する部位に、軸方向平面視略扇状の凸部５２が３箇所設けられている。凸部５２は係合凹部３６の収容部３６ａに挿入された状態で収容されるようになっており、凸部５２の周方向の幅は収容部３６ａの周方向の幅よりもやや小さく設定されている。

係合凹部３６の収容部３６ａにドライブプレート４１の凸部５２が挿入されているので、ウォームホイール１６が回転すると凸部５２と係合凹部３６とが係合し、ドライブプレート４１とウォームホイール１６とが共回りする。各凸部５２の内周面側には、周方向中央から周方向外側に向かうに従って徐々に末広がりとなるように形成された楔状の凹部５２ａが設けられている。

プレート本体５０の凸部５２とは反対側の面には、略立方体状に形成された接続部５３が設けられている。接続部５３は、例えば、パワーウインド装置等に連結される部分であって、中央にプレート本体５０の挿通孔５１が連通されている。
すなわち、クラッチ機構４のうち、ウォームホイール１６は、電動モータ２の回転軸７の回転がウォーム軸１５を介して入力される駆動回転体の役割を有している。一方、ドライブプレート４１は、駆動回転体であるウォームホイール１６の回転をパワーウインド装置に出力する従動回転体の役割を有している。

図２、図５、図６に示すように、クラッチ機構４のウォームホイール１６、およびドライブプレート４１を貫通しているセンターシャフト２８の先端は、ドライブプレート４１の接続部５３から突出した状態になっている。このセンターシャフト２８の先端には、スラストプレート５４が挿入され、センターシャフト２８の雄ネジ部３２にナット３３が締結固定される。
これによって、ウォームホイール１６、およびドライブプレート４１のセンターシャフト２８からの抜けが規制されると共に、それぞれセンターシャフト２８に回転可能に軸支された状態になる。

また、円柱コロ３８は、この周囲をウォームホイール１６の連通部３６ｂ、ドライブプレート４１の凸部５２に形成されている凹部５２ａ、およびセンターシャフト２８の外周面に取り囲まれた状態で配置される。そして、円柱コロ３８の軸方向への移動は、ウォームホイール１６とドライブプレート４１のプレート本体５０とによって規制された状態になる。

ここで、ウォームホイール１６に形成されている収容部３６ａの周方向の幅は、ドライブプレート４１の凸部５２がウォームホイール１６に対して周方向に移動した際、凸部５２に形成されている凹部５２ａとセンターシャフト２８とで円柱コロ３８を挟持することができるような幅に設定されている。すなわち、この設定された幅の範囲内において、ドライブプレート４１は、ウォームホイール１６に対して回転移動することができる。
一方、ウォームホイール１６に形成されている連通部３６ｂは、収容部３６ａよりも段差により周方向に狭く形成されている。このため、ウォームホイール１６が回転した際、収容部３６ａ、および連通部３６ｂの壁面がそれぞれドライブプレート４１の凸部５２と円柱コロ３８とに同時に接触するようになっている。

この他に、ケーシング１１のクラッチ収納部１８には、開口部を閉塞する略円環状のボトムカバー５６が設けられている。ボトムカバー５６は、クラッチ収納部１８内への塵埃の浸入を防止するためのものである。ボトムカバー５６の中央からは、ドライブプレート４１のプレート本体５０の軸方向略中央から先端側に至る部位が突出した状態になる。
ボトムカバー５６の内周縁には、クラッチ収納部１８の内部の密閉性を高めるためにゴム製のシール部材５７が設けられている。ドライブプレート４１のプレート本体５０は、シール部材５７と摺動する。

次に、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）に基づいて、クラッチ機構４の作用について説明する。なお、以下の説明において、減速機付モータ１を車両に搭載されているパワーウインド装置に用いた場合について説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、減速機付モータ１の電動モータ２を停止させた状態にあっては、ウォームホイール１６の係合凹部３６内で円柱コロ３８、およびドライブプレート４１の凸部５２がフリーな状態になっている。

図７（ｂ）に示すように、電動モータ２を駆動させると、回転軸７、およびウォーム軸１５を介してウォームホイール１６が回転する（図７（ｂ）の矢印参照）。すると、ウォームホイール１６の係合凹部３６のうち、収容部３６ａの壁面はドライブプレート４１の凸部５２に接触する。これと同時に係合凹部３６の連通部３６ｂの壁面は円柱コロ３８に接触する。

そして、このままの状態で、ウォームホイール１６、円柱コロ３８、およびドライブプレート４１が共回りする。ドライブプレート４１が回転すると、ドライブプレート４１の接続部５３に連結されているパワーウインド装置（不図示）に電動モータ２の回転が出力される。これによってパワーウインド装置が駆動し、車両のウインドガラスの開閉動作が行われる。

一方、ウインドガラスの自重や車両走行時の振動等の外力によりウインドガラスが開こうとすると、パワーウインド装置を介してドライブプレート４１に回転力が作用する。
図７（ｃ）に示すように、電動モータ２が停止状態であって、かつドライブプレート４１に回転力が作用すると、ウォームホイール１６、および円柱コロ３８は停止したままの状態でドライブプレート４１のみが回転し始める（図７（ｃ）の矢印参照）。
すると、円柱コロ３８が停止したままであるので、ドライブプレート４１の凸部５２に設けられている楔状の凹部５２ａと円柱コロ３８とが接触する。

ドライブプレート４１は、凹部５２ａが円柱コロ３８に接触した後、さらに回転しようとする。ここで、凹部５２ａが楔状に形成されていることから、ドライブプレート４１の凸部５２が円柱コロ３８をセンターシャフト２８に向かって押し付ける。このため、ドライブプレート４１の凸部５２とセンターシャフト２８とで円柱コロ３８を挟持した状態になる。このときに生じる摩擦力がドライブプレート４１の回転力よりも大きくなり、ドライブプレート４１の回転が阻止される。

ここで、ドライブプレート４１の回転力よりも円柱コロ３８をドライブプレート４１の凸部５２とセンターシャフト２８とで挟持した場合に生じる摩擦力を大きくするためには、センターシャフト２８が有する摩擦係数に基づいて、ドライブプレート４１の凸部５２と円柱コロ３８との接触角度δを決定する必要がある。
より具体的に、図８、図９に基づいて説明する。
ドライブプレート４１の凸部５２と円柱コロ３８との接触角度をδ、センターシャフト２８が有する摩擦係数をμ、ウインドガラスの自重や車両走行時の振動等の外力により生じるドライブプレート４１の回転力をＦとしたとき、ドライブプレート４１が回転することによって円柱コロ３８に作用するセンターシャフト２８側に向かう力Ｐは、
Ｐ＝Ｆ×ｃｏｔδ
となる。
したがって、円柱コロ３８とセンターシャフト２８との間に生じる摩擦力（逆転力）Ｍは、
Ｍ＝μ×Ｐ
となる。

このとき、摩擦力Ｍがドライブプレート４１の回転力Ｆ以上になればよいので、
Ｆ≦Ｍ＝μ×Ｐ
Ｆ＝Ｐ×ｔａｎδ
を満たせばよいことになる。
すなわち、接触角度δは、
δ≦ｔａｎ^−１μ・・・（１）
を満たすように決定すればよい。

図９は、摩擦係数μと、これに基づいて決定した接触角度δの最大角度の一例を示す表である。同図に示すように、センターシャフト２８が有する摩擦係数μに基づいて接触角度δの最大角度を決定することで、ウインドガラスの自重や車両走行時の振動等の外力によるドライブプレート４１の回転を確実に阻止することが可能になる。

なお、摩擦係数μが小さい場合、例えば、摩擦係数μ＝０．１０の場合に決定した接触角度δ（例えば、接触角度δ＝５．７°）を満たす凹部５２ａであれば摩擦係数μが０．１０よりも大きい場合にも使用できると考えられる。しかしながら、接触角度δが小さくなればなるほど加工が難しくなる。また、接触角度δを小さくすればするほどドライブプレート４１の凹部５２ａと円柱コロ３８との径方向のクリアランスを精度よく管理しなければ、両者５２ａ，３８が互いに接触し難くなってしまう。このクリアランスの大きさは、クラッチ機構４を構成する各部品の加工精度の公差によって決定されるので、必要以上に楔角δを小さくすると加工コストが増大してしまう。よって、これらを考慮しつつ接触角度δを決定することが望ましい。

さらに、凹部５２ａの周方向中心と円柱コロ３８との間の距離である最大隙間Ｘは、組み付け易さなどの理由から所定の距離を確保する必要がある。
このとき、図１０〜図１２に示すように、ドライブプレート４１の凹部５２ａの楔角ω、および凹部５２ａの周方向中心と円柱コロ３８との間の最大隙間Ｘの大きさが変化することによって、ドライブプレート４１の凹部５２ａと円柱コロ３８との周方向の接触位置が変化したり、凹部５２ａと円柱コロ３８とが互いに接触不可能な状態になったりする場合がある。そこで、最大隙間Ｘに基づいて、凹部５２ａの楔角ωの角度範囲を設定する必要がある。

ここで、円柱コロ３８の直径をＹ、センターシャフト２８の直径をＺ、凹部５２ａの周方向中心と円柱コロ３８との間の最大隙間をＸとしたとき、
凹部５２ａの最大楔角度εは、
ｃｏｓε＝（Ｙ／２）／（Ｙ／２＋Ｘ）
を満たせばよい。すなわち、凹部５２ａの最大楔角度εは、
ε＝ｃｏｓ^−１{（Ｙ／２）／（Ｙ／２＋Ｘ）}・・・（２）
を満たすように決定される。

一方、凹部５２ａと円柱コロ３８とが互いに接触不可能となるのを防止するため、凹部５２ａの最小楔角度λは、
ｃｏｓλ＝（Ｙ＋Ｚ／２）／（Ｙ＋Ｚ／２＋Ｘ）
を満たせばよい。すなわち、凹部５２ａの最小楔角度λは、
λ＝ｃｏｓ^−１{（Ｙ＋Ｚ／２）／（Ｙ＋Ｚ／２＋Ｘ）}・・・（３）
を満たすように決定される。
すなわち、接触角度δは、
λ＜δ＜ε
を満たすように設定される。

図１１は、凹部５２ａの周方向中心と円柱コロ３８との間の最大隙間Ｘと、これに基づいて決定した凹部５２ａの最大楔角度ε、および最小楔角度λの一例を示す表である。同図に示すように、最大隙間Ｘに基づいて凹部５２ａの最大楔角度ε、および最小楔角度λが決定されることが確認できる。

また、図１２に示すように、ドライブプレート４１の凸部５２が円柱コロ３８に接触する位置（図１２における２点鎖線参照）までに回転する回転角度αは、ドライブプレート４１の凸部５２と円柱コロ３８との接触角度δ、および凸部５２に形成されている凹部５２ａの楔角ωに基づいて決定される。これは、許容されるガタから回転角度αが決定され、式（１）〜（３）を満たすように接触角度δが決定され、次式に基づいてωが決定されるということである。
すなわち、
楔角ω＝回転角度α＋接触角度δ
となる。

ここで、回転角度αの角度は、クラッチ機構４のドライブプレート４１の回転が阻止されるまでのガタということになる。クラッチ機構４のガタは極力抑えることが望ましいが、凹部５２ａの楔角ωを決定するにあたって、回転角度α、接触角度δ、最大隙間Ｘに基づいて決定される凹部５２ａの最大楔角度ε、最小楔角度λ、およびクラッチ機構４の組み付け性などを考慮して決定する必要がある。

したがって、上述の実施形態によれば、ウインドガラスの自重や車両走行時の振動等の外力によりドライブプレート４１に回転力が作用した場合、センターシャフト２８とドライブプレート４１の凸部５２とで円柱コロ３８を挟持させることができる。つまり、ドライブプレート４１により円柱コロ３８を径方向内側に位置するセンターシャフト２８に向かって押し当てることでドライブプレート４１の回転を阻止することができる。このため、従来のようにクラッチ機構４に外輪を設ける必要がない。しかも、センターシャフト２８に円柱コロ３８を押し当てるので、従来のように外輪を押し広げる場合と比較してセンターシャフト２８の耐荷重性を向上し易い。よって、センターシャフト２８の軸径を細径化しやすく、簡単な構造でクラッチ機構４、減速機付モータ１の小型化を図ることが可能になる。

また、センターシャフト２８に円柱コロ３８を満遍なく接触させるにあたって、センターシャフト２８の外周面を精度よく加工すればよい。このため、製造コストを抑えることが可能になる。さらに、ドライブプレート４１の凸部５２と円柱コロ３８との接触角度をδ、センターシャフト２８が有する摩擦係数をμとしたとき、
接触角度δを
δ≦ｔａｎ^−１μ
を満たすように設定しているので、外力によるドライブプレート４１の回転をより確実に阻止できる。このため、信頼性の高いクラッチ機構４を提供できる。

そして、ドライブプレート４１の凸部５２に設けられた楔状の凹部５２ａの最大楔角度εを
ε＝ｃｏｓ^−１{（Ｙ／２）／（Ｙ／２＋Ｘ）}
を満たすように決定する一方、
最小楔角度λを
λ＝ｃｏｓ^−１{（Ｙ＋Ｚ／２）／（Ｙ＋Ｚ／２＋Ｘ）}
を満たすように決定し、接触角度δを
λ＜δ＜ε
を満たすように設定している。このため、円柱コロ３８と凹部５２ａとを確実に接触させることができ、より信頼性の高いクラッチ機構４を提供することができる。

また、ウォームホイール１６がウォームギア９の他方を構成していると共に、クラッチ機構４の一部として駆動回転体の役割を有しているので、従来のように駆動回転体を別途設ける必要がない。このため、部品点数を減少させることができ、製造コストの低減化を図ることができると共に、より減速機付モータ１の小型化を図ることが可能になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、クラッチ機構４において、ドライブプレート４１の凸部５２とセンターシャフト２８との間に円柱コロ３８を配置し、円柱コロ３８の周囲をウォームホイール１６の連通部３６ｂ、ドライブプレート４１の凸部５２に形成されている凹部５２ａ、およびセンターシャフト２８により取り囲んだ状態とした場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、図１３に示すように、ドライブプレート４１の凸部５２とセンターシャフト２８との間であって、円柱コロ３８の周方向両側に円柱コロ３８を支持するホルダ７２を設けてもよい。この場合、ウォームホイール１６に形成されている係合凹部３６を収容部３６ａと、連通部３６ｂとで構成せずに、全体的に軸方向平面視略扇状となるように形成してもよいし、連通部３６ｂに代わってホルダ７２を収容するホルダ収容部を形成してもよい。

さらに、上述の実施形態では、ドライブプレート４１の凸部５２に設けられた凹部５２ａを周方向中央から周方向外側に向かうに従って徐々に末広がりとなるように楔状に形成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、凹部５２ａを弧状に形成してもよい。
そして、上述の実施形態では、ウォームホイール１６に３つの係合凹部３６を形成する一方、ドライブプレート４１に３つの凸部５２を設け、凸部５２とセンターシャフト２８との間にそれぞれ円柱コロ３８を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、係合凹部３６、凸部５２、円柱コロ３８をそれぞれ少なくとも１つ設けてあればよく、また３つ以上設けてもよい。

本発明の実施形態における減速機付モータの斜視図である。 本発明の実施形態におけるウォーム減速機の分解斜視図である。 本発明の実施形態におけるウォームホイールの斜視図である。 本発明の実施形態におけるドライブプレートの斜視図である。 本発明の実施形態におけるクラッチ機構の側面図である。 図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態におけるクラッチ機構の作用説明図であって、（ａ）は電動モータ停止時を示し、（ｂ）は電動モータ駆動時を示し、（ｃ）はドライブプレート回転時を示す。 本発明の実施形態におけるクラッチ機構の説明図である。 本発明の実施形態における摩擦係数と接触角度との関係の一例を示す表である。 本発明の実施形態におけるクラッチ機構の説明図である。 本発明の実施形態におけるドライブプレートの凹部−円柱コロ間の距離と、ドライブプレートの凹部の最大楔角度、および最小楔角度との関係の一例を示す表である。 本発明の実施形態におけるクラッチ機構の説明図である。 本発明の他の実施形態におけるクラッチ機構の横断面図である。

符号の説明

１ 減速機付モータ
２ 電動モータ
３ ウォーム減速機（クラッチ付減速機）
４ クラッチ機構
７ 回転軸
１１ ケーシング
１５ ウォーム軸
１６ ウォームホイール（駆動回転体）
１７ ウォーム軸収納部
１８ クラッチ収納部
２８ センターシャフト
３６ 係合凹部
３６ａ 収容部（第一凹部）
３６ｂ 連通部（第二凹部）
３８ 円柱コロ（逆転防止部材）
４１ ドライブプレート（従動回転体）
５２ 凸部
５２ａ 凹部
μ 摩擦係数
δ 接触角度
Ｘ 最大隙間
Ｙ，Ｚ 直径

Claims (6)

1. 電動モータの回転が入力される駆動回転体と、
   前記駆動回転体と係合し、前記電動モータの回転を出力する従動回転体と、
   これら駆動回転体と従動回転体とを収容するケーシングとを備え、
   前記ケーシングに設けられたセンターシャフトに前記駆動回転体と前記従動回転体とを回転自在に軸支すると共に、
   前記センターシャフトと前記従動回転体との間で、かつ前記センターシャフトの周囲に、複数の逆転防止部材を設けたクラッチ機構であって、
   前記電動モータの回転によって前記駆動回転体が回転するとき、該駆動回転体によって前記従動回転体と前記逆転防止部材とが同時に回転される一方、
   前記駆動回転体よりも先に前記従動回転体が回転するとき、前記逆転防止部材が前記センターシャフトと前記従動回転体とに挟持され、これによって生じる摩擦力が前記従動回転体の回転を阻止するように構成されていることを特徴とするクラッチ機構。
2. 前記駆動回転体と前記従動回転体とを軸方向に重なり合うように配置し、
   前記従動回転体に、軸方向に突出する複数の凸部を周方向に沿って形成すると共に、
   前記駆動回転体に、
   前記凸部を受け入れる第一凹部と、この第一凹部から前記センターシャフトの外周面に至る間に形成され前記逆転防止部材を受け入れる第二凹部とを形成し、
   前記逆転防止部材を円柱状に形成する一方、前記従動回転体の前記凸部には、前記逆転防止部材の対向面に楔状の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
3. 前記従動回転体の前記楔状の凹部と前記逆転防止部材との接触角度をδ、前記センターシャフトと前記逆転防止部材との間の摩擦係数をμとしたとき、
   接触角度δは、
   δ≦ｔａｎ^−１μ
   を満たすように設定されていることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ機構。
4. 前記逆転防止部材と前記楔状の凹部との最大隙間をＸ、前記逆転防止部材の直径をＹ、前記センターシャフトの直径をＺ、前記従動回転体の前記楔状の凹部と前記逆転防止部材との接触角度をδとしたとき、
   接触角度δは、
   ｃｏｓ^−１{（Ｙ＋Ｚ／２）／（Ｙ＋Ｚ／２＋Ｘ）}＜δ＜ｃｏｓ^−１{（Ｙ／２）／（Ｙ／２＋Ｘ）}
   を満たすように設定されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のクラッチ機構。
5. 請求項１〜請求項４の何れかに記載のクラッチ機構の駆動回転体をウォームホイールとし、
   このウォームホイールに噛合い、かつ前記電動モータに連結されるウォーム軸を設けたことを特徴とするクラッチ付減速機。
6. 請求項５に記載のクラッチ付減速機に前記電動モータを取り付け、
   前記電動モータの回転軸と前記ウォーム軸とを相対回転不能に連結したことを特徴とする減速機付モータ。
   
   

Images