JP2011237010A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯どうしを確実に噛み合わせることができて常に安定した断接操作を行うことができる噛み合い式のクラッチ装置を提供する。
【解決手段】セレクタ５０を回転させてセレクタ５０の裏面のプッシャ５３を複数のクラッチ機構５のいずれかに対応させると、プッシャ５３によってクラッチ機構５の被駆動側クラッチ３０が押圧されてクラッチ接続の状態となるクラッチ装置において、セレクタ５０を、弾性を有し撓んで変形可能な材料で構成し、クラッチ機構５の歯が噛み合っていない状態でプッシャ５３が被駆動側クラッチ３０に当接すると、セレクタ５０が撓んで変形し、プッシャ５３でクラッチ機構５が押圧されない状態を生じさせて無理な応力がクラッチ機構５にかからないようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、１つのモータの動力を複数の出力軸に選択的に分岐させるクラッチ装置に関する。

この種のクラッチ装置としては、例えば、車両用電動シートに適用されている。車両用電動シートは、シートクッションの前後方向のスライドや上下動、シートバック（背もたれ）のリクライニング等、複数の可動部位の動作をモータの動力で行うようになされたものである。複数の可動部位の駆動用モータは、各可動部位ごとに設けるとモータの数が多くなって重量の増加やスペースをとるなど不合理な面があるため、１つのモータで複数の可動部位を動かせば効率的である。そのために、複数の可動部位に連結した各出力軸にクラッチを介してモータの動力が伝達されるようにし、クラッチを断接して各可動部位を選択的に駆動するものが知られている（特許文献１参照）。

このような分野で採用されるクラッチの種類としては摩擦クラッチや噛み合いクラッチなどが挙げられるが、特許文献１に開示される噛み合いクラッチは、低い操作力で作動させることができるとともに動力のスリップロスが発生せずに効率のよい動力伝達がなされることや、許容トルクが大きく構造が単純であるなどのメリットを有している。

特開平６−１５６１２３号公報

ところが噛み合いクラッチでは、歯どうしが確実に噛み合わない状況が生じると、クラッチの接続操作が行いにくくなってクラッチを接続させることが困難になったり目的のクラッチに切り替えることができなくなったりするといった不具合が起こる。特に複数のクラッチを並列に配置し、接続させるクラッチに対し切り替え操作を行う形式ではこの問題は顕著になる。その点、摩擦クラッチは摩擦面が正常であれば確実に接続されるが、反面、その摩擦面の管理が必要であり、また、滑りを生じさせず確実に接続状態とするためには、例えば電磁クラッチのように接続状態を維持させる機構が比較的大型、かつ複雑であったりするため、省スペースや低コストを図る上では不利である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、歯どうしを確実に噛み合わせることができて常に安定した断接操作を行うことができる噛み合い式のクラッチ装置を提供することを目的としている。

本発明のクラッチ装置は、押圧されることにより接続状態とされ、その押圧方向に直交する方向に配列された複数の噛み合い式のクラッチ機構と、これらクラッチ機構の配列方向に沿って作動可能に設けられ、作動に伴って前記クラッチ機構を選択的に押圧する押圧部を有し、該押圧部がクラッチ機構を押圧することによりクラッチ機構を接続状態とするクラッチ操作手段とを備え、該クラッチ操作手段は、前記押圧部が前記クラッチ機構を押圧する位置に位置付けられた状態で該クラッチ機構の噛み合い不十分により該クラッチ機構から押圧方向と逆方向に応力を受けた際に、該逆方向に少なくとも押圧部を移動可能とする応力回避手段を有していることを特徴とする。

本発明では、クラッチ操作手段を作動させて目的のクラッチ機構を押圧部で押圧することにより、該クラッチ機構が接続状態となる。ここで、押圧部で押圧されたクラッチ機構の噛み合いが不十分であった場合にはクラッチ機構から押圧部が応力を受け、応力回避手段によって押圧部は応力を受ける方向に移動させられる。クラッチ機構が正常に噛み合う状況になると、押圧部はクラッチ機構を押圧し接続状態となる。クラッチ機構の噛み合いが不十分な場合、押圧部はクラッチ機構を押圧せずに押圧方向と逆方向に逃げるように移動するため、クラッチ機構の噛み合いの不十分な状態が押圧部で拘束されず、いずれはクラッチ機構が接続状態になる。また、噛み合いが不十分な状態でクラッチ機構には無理な応力がかからないので、クラッチ機構やクラッチ操作手段の破損が防止される。

本発明の応力回避手段は、弾性を有する前記クラッチ操作手段によって構成され、前記応力を受けた際に該クラッチ操作手段が弾性変形して前記押圧部が前記逆方向に移動する形態を含む。

また、本発明の応力回避手段は、前記クラッチ操作手段を前記応力を受ける方向に移動可能に支持する移動支持手段を有している形態を含む。

また、本発明は、前記クラッチ操作手段は回転可能なダイヤル状のセレクタであり、前記クラッチ機構は該セレクタの回転軸の周囲に周方向に沿って配列されており、前記押圧手段は該セレクタのクラッチ機構への対向面に設けられる形態を一具体例としている。

本発明によれば、噛み合い式クラッチ機構の歯どうしを確実に噛み合わせることができて常に安定した断接操作を行うことができるとともに、破損も効果的に防止されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るクラッチ装置を示す（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。 一実施形態のクラッチ装置のクラッチ機構の噛み合いが不十分である時の作用を示す側面図である。 応力回避手段の他の例が適用された他の実施形態のクラッチ装置を示す側面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１および図２は一実施形態に係るクラッチ装置を示しており、同図で符号１０はモータである。このモータ１０は、モータ軸１１が突出する一端面がフレーム１に固定されている。モータ軸１１はフレーム１を貫通し、その先端には、出力ギヤ１２が固定されている。なお、図１（ａ）でＡ−Ｂ方向は、モータ軸１１と平行な方向を示している。

モータ軸１１の周囲には、円筒状の３つの駆動側クラッチ２０がモータ軸１１を中心として同心状に配設されている。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、駆動側クラッチ２０は、周方向角度が１８０°の中で、等間隔、すなわち９０°おきに配置されている。これら駆動側クラッチ２０の一端側（Ａ方向側）の端部には噛み合いクラッチを構成する環状のギヤ歯列２１が形成されており、また、外周面にはギヤ２２が形成されている。

駆動側クラッチ２０の中心には、軸受孔２３が貫通形成されている。駆動側クラッチ２０は、軸方向がモータ軸１１と平行な状態でフレーム１に回転自在に支持されている。そして各駆動側クラッチ２０のギヤ２２が、出力ギヤ１２に噛み合っている。したがってモータ１０が運転されてモータ軸１１が回転すると、その回転が出力ギヤ１２とギヤ２２との噛み合いを介して駆動側クラッチ２０に伝達し、駆動側クラッチ２０が回転する。

各駆動側クラッチ２０の軸受孔２３には出力軸４０が、軸方向、かつ軸回りに摺動可能にそれぞれ貫通されている。これら出力軸４０の、駆動側クラッチ２０からＡ方向側に突出する端部には、鍔状の被駆動側クラッチ３０が同心状に形成されている。この被駆動側クラッチ３０の、駆動側クラッチ２０への対向面には、駆動側のギヤ歯列２１の複数の歯に噛み合う複数の歯を有する環状のギヤ歯列３１が形成されている。被駆動側クラッチ３０の先端面３２の外周縁は、テーパ面３２ａに形成されている。本実施形態では、駆動側のギヤ歯列２１を有する駆動側クラッチ２０と、被駆動側のギヤ歯列３１を有する被駆動側クラッチ３０とによって、クラッチ機構５が構成されている。

各出力軸４０は、圧縮状態のコイルばね４１によって常に先端方向（Ａ方向）に付勢されている。したがって通常は、被駆動側クラッチ３０は駆動側クラッチ２０から離れており（図１（ｂ）の下側の状態）、クラッチ機構５は双方のギヤ歯列２１，３１の歯が噛み合っていない切断状態が保持される。そして、コイルばね４１の弾発力に抗して出力軸４０がＢ方向に押圧されると、被駆動側クラッチ３０のギヤ歯列３１の歯が駆動側クラッチ２０のギヤ歯列２１の歯に噛み合い、クラッチ機構５は接続状態となる。

図１の符号５０は円板を呈するダイヤル状のセレクタ（クラッチ操作手段）である。このセレクタ５０は、各クラッチ機構５に対向配置されている。セレクタ５０は、中心にモータ軸１１と同軸的で矢印Ｂ方向に延びる回転軸５１を有しており、図２に示すように、回転軸５１は、フレーム２に回転自在に支持されている。回転軸５１は、フレーム１を挟む鍔部５２を有しており、これら鍔部５２によって軸方向への移動が規制されている。

セレクタ５０の裏面、すなわちクラッチ機構５への対向面には、クラッチ機構５側（Ｂ方向側）に向かって突出するプッシャ（押圧部）５３が形成されている。このプッシャ５３は、先端に向かうにしたがって縮径する円錐状に形成されている。プッシャ５３の数は任意だが、例えば図１（ａ）に示すように、セレクタ５０の回転軸５１を中心とした周方向角度が互いに１３５°（θで示す角度）離れた位置に配置されている。

セレクタ５０が回転することによる各プッシャ５３の回転軌跡は、各クラッチ機構５の中心を通るモータ軸１１を中心とした同心円に一致する。プッシャ５３は、セレクタ５０を回転させることによって１つのクラッチ機構５の被駆動側クラッチ３０に近付くと、被駆動側クラッチ３０の先端面３２のテーパ面３２ａから先端面３２に摺動して至り、この間に被駆動側クラッチ３０はコイルばね４１の弾発力に抗してＢ方向に押圧される。

被駆動側クラッチ３０がプッシャ５３でＢ方向に押圧されるとギヤ歯列３１が駆動側クラッチ２０のギヤ歯列２１に噛み合い、クラッチ機構５が接続状態となる。このようにクラッチ機構５が接続状態になると、モータ１０の回転が駆動側クラッチ２０から被駆動側クラッチ３０に伝わり、被駆動側クラッチ３０と一体の出力軸４０が回転する。

クラッチ機構５が接続している状態から、セレクタ５０をさらに回転させてプッシャ５３が被駆動側クラッチ３０から離脱すると、プッシャ５３で押圧されていた被駆動側クラッチ３０はコイルばね４１でＡ方向に押されて被駆動側クラッチ３０は駆動側クラッチ２０から離れ、ギヤ歯列２１，３１どうしの噛み合いが外れてクラッチ機構５は切断状態となる。すなわち、セレクタ５０を回転させてプッシャ５３を被駆動側クラッチ３０に対応させることにより、目的の出力軸４０に対応するクラッチ機構５を接続させて該出力軸４０を回転させることができるようになっている。

モータ１０をＯＮ・ＯＦＦするスイッチは、例えばセレクタ５０に設けることができる。モータ１０のスイッチをセレクタ５０に設ける構成は、クラッチ機構５を接続させてから該スイッチをＯＮにして出力軸４０を回転させるといった操作を一連の動きでなすことができるため好適である。

さて、上記セレクタ５０は、弾性を有し撓んで変形することが可能な材料で構成されている。上記のようにクラッチ機構５を接続させるためにプッシャ５３で被駆動側クラッチ３０が押圧された際においては、各クラッチ２０，３０のギヤ歯列２１，３１の歯どうしが噛み合っていれば被駆動側クラッチ３０は円滑に押圧されてクラッチ機構５は接続される。

しかしながらギヤ歯列２１，３１の歯の山どうしが突き当たって噛み合いが不十分である場合には、被駆動側クラッチ３０がプッシャ５３で押圧されるとその噛み合いが不十分のままの状態がプッシャ５３で拘束された状態となる（図２の上側のクラッチ機構５の状態）。こうなると、クラッチ機構５の接続が困難になったり、プッシャ５３と被駆動側クラッチ３０の先端面との摩擦が大きくなっているためセレクタ５０を回転させにくくなったりするといった不具合が生じる。

ところが、本実施形態のセレクタ５０は弾性を有する材料で構成されているため、ギヤ歯列２１，３１の噛み合いが不十分であった場合には、プッシャ５３が、被駆動側クラッチ３０の先端面３２にテーパ面３２ａから乗り上げることによって被駆動側クラッチ３０からＡ方向に応力を受ける。これにより、図２に示すようにセレクタ５０におけるプッシャ５３に対応する領域がＡ方向に撓んで変形し、プッシャ５３が押圧方向（Ｂ方向）と逆方向（Ａ方向）に逃げるように移動する。

このため、クラッチ機構５の噛み合いの不十分な状態がプッシャ５３で拘束はされず、いずれはギヤ歯列２１，３１が噛み合ってクラッチ機構５が接続状態になる。また、ギヤ歯列２１，３１の噛み合いが不十分な状態でクラッチ機構５には無理な応力がかからないので、クラッチ機構５やセレクタ５０、プッシャ５３等の破損が防止される。本実施形態では、弾性を有するセレクタ５０自身が本発明の応力回避手段を構成している。なお、セレクタ５０を構成する弾性を有する材料は、金属や樹脂等が挙げられるが、金属製であると小型のものでも確実に弾性変形するため、小型化の面では金属製が好ましい。

また、セレクタ５０を弾性を有する材料で構成するといった簡素な方法で上記の作用効果を得ることができるため、装置全体が大型化することはなく、省スペースや低コストが図られるといった利点もある。

図３は、上記実施形態の応力回避手段を換えた他の実施形態を示している。この実施形態では、セレクタ５０の回転軸はフレーム（移動支持手段）２に軸方向への移動が可能なように摺動自在に支持されているとともに、圧縮状態のコイルばね５４によってクラッチ機構５の方向（Ｂ方向）に付勢されている。セレクタ５０は、上記実施形態のように弾性を有する材料で構成されていなくてもよい。

この実施形態によれば、上記各クラッチ２０，３０のギヤ歯列２１，３１の噛み合いが不十分であった場合（図３の上側のクラッチ機構５の状態）には、プッシャ５３が被駆動側クラッチ３０の先端面３２にテーパ面３２ａから乗り上げることによって被駆動側クラッチ３０からＡ方向に応力を受け、その応力によってセレクタ５０全体がコイルばね５４の弾発力に抗して押圧方向（Ｂ方向）と逆方向（Ａ方向）に逃げるように移動する。この時のセレクタ５０の移動は、回転軸５１がフレーム２にガイドされることによりなされる。この実施形態では、セレクタ５０の回転軸５１と、この回転軸５１を軸方向に沿って移動可能に支持するフレーム２とによって応力回避手段が構成されている。

この実施形態では、セレクタ５０全体がクラッチ機構５から離れる方向に移動することにより、クラッチ機構５の噛み合いの不十分な状態がプッシャ５３で拘束はされず、セレクタ５０やクラッチ機構５には無理な応力がかからない。このため、クラッチ機構５はいずれは接続状態になり、また、クラッチ機構５やセレクタ５０、プッシャ５３等の破損が防止される。

なお、上記実施形態のクラッチ装置は、例えば車両用電動シートをモータ１０で作動させる際のクラッチ装置として好適である。すなわち車両用電動シートの、例えばシート座面の高さを調節する機構、シートバック（背もたれ部）の角度を調節するリクライニング機構、およびシートの前後位置を調節する機構等の可動機構に対し、各出力軸４０をトルクケーブル等を介して接続して、モータ１０の動力を各可動機構に選択的に分岐させてこれら可動機構を作動させることができる。しかしながら本発明のクラッチ装置は、そのような電動シートに限らず、複数の可動機構が選択的に駆動される機械装置に適用することができる。

２…フレーム（移動支持手段、応力回避手段）
５…クラッチ機構
５１…セレクタの回転軸（応力回避手段）
５０…セレクタ（クラッチ操作手段、応力回避手段）
５３…プッシャ（押圧部）

Claims (4)

1. 押圧されることにより接続状態とされ、その押圧方向に直交する方向に配列された複数の噛み合い式のクラッチ機構と、
   これらクラッチ機構の配列方向に沿って作動可能に設けられ、作動に伴って前記クラッチ機構を選択的に押圧する押圧部を有し、該押圧部がクラッチ機構を押圧することによりクラッチ機構を接続状態とするクラッチ操作手段とを備え、
   該クラッチ操作手段は、前記押圧部が前記クラッチ機構を押圧する位置に位置付けられた状態で該クラッチ機構の噛み合い不十分により該クラッチ機構から押圧方向と逆方向に応力を受けた際に、該逆方向に少なくとも押圧部を移動可能とする応力回避手段を有していることを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記応力回避手段は、弾性を有する前記クラッチ操作手段によって構成され、前記応力を受けた際に該クラッチ操作手段が弾性変形して前記押圧部が前記逆方向に移動することを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記応力回避手段は、前記クラッチ操作手段を前記応力を受ける方向に移動可能に支持する移動支持手段を有していることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
4. 前記クラッチ操作手段は回転可能なダイヤル状のセレクタであり、前記クラッチ機構は該セレクタの回転軸の周囲に周方向に沿って配列されており、前記押圧手段は該セレクタのクラッチ機構への対向面に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクラッチ装置。

Images