JP2020060277A - クラッチユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な手段により、出力軸の軽量化を容易に実現する。【解決手段】 入力される回転トルクの伝達および遮断を制御するレバー側クラッチ部１１と、レバー側クラッチ部１１からの回転トルクを出力側へ伝達すると共に、出力側から逆入力される回転トルクを遮断するブレーキ側クラッチ部１２とからなり、ブレーキ側クラッチ部１２は、回転が出力される出力軸２２を備え、その出力軸２２は、レバー側クラッチ部１１およびブレーキ側クラッチ部１２に配された中空状の軸部２２ａと、その軸部２２ａに別体で接合されたピニオンギヤ部２２ｄとで構成されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、回転トルクが入力される入力側クラッチ部と、その入力側クラッチ部からの回転トルクを出力側へ伝達すると共に、出力側からの回転トルクを遮断する出力側クラッチ部とを備えたクラッチユニットに関する。

円筒ころ等の係合子を用いるクラッチユニットでは、入力部材と出力部材との間にクラッチ部が配設される。クラッチ部は、入力部材と出力部材との間で係合子を係合および離脱させることにより、回転トルクの伝達および遮断を制御する構成になっている。

本出願人は、レバー操作により座席シートを上下調整する自動車用シートリフタ部に組み込まれるクラッチユニットを先に提案している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されたクラッチユニットは、レバー操作により回転トルクが入力されるレバー側クラッチ部と、そのレバー側クラッチ部からの回転トルクを出力側へ伝達すると共に、出力側からの回転トルクを遮断するブレーキ側クラッチ部とを備えている。

特許文献１で開示されたクラッチユニットのブレーキ側クラッチ部は、内輪、出力軸、外輪および円筒ころで主要部が構成されている。

出力軸は、クラッチユニットの全長（軸方向寸法）に亘って配された中実状の軸部の出力側端部に、シートリフタ部と連結するためのピニオンギヤ部が一体的に突設された構造を具備する。

特開２０１１−１６９４０２号公報

出力軸は、そのピニオンギヤ部にブレーキ側クラッチ部で外輪との間の楔すきまを形成するためのカム面を有する一方で、軸部にレバー側クラッチ部の内輪、円筒ころおよび外輪を抜け止めする部品を圧入する圧入面を有する。

このように、出力軸は、全長に亘って複数の機能を有している。このような出力軸を冷間鍛造により製作すると、大量生産は可能な一方で、当該出力軸の質量が増大してしまうという問題があった。

そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、軽量化を容易に実現し得るクラッチユニットを提供することにある。

本発明に係るクラッチユニットは、入力される回転トルクの伝達および遮断を制御する入力側クラッチ部と、その入力側クラッチ部からの回転トルクを出力側へ伝達すると共に、出力側から逆入力される回転トルクを遮断する出力側クラッチ部とからなる基本構成を具備する。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明の出力側クラッチ部は、回転が出力される出力軸を備え、その出力軸は、入力側クラッチ部および出力側クラッチ部に配された中空状の軸部と、その軸部に別体で接合されたギヤ部とで構成されていることを特徴とする。

本発明では、出力軸のギヤ部を別体とし、軸部を中空状としたことにより、出力軸の質量を削減することができる。この出力軸の質量を削減することにより、クラッチユニット全体の軽量化を容易に実現することができる。

本発明におけるギヤ部は、軸部に圧入あるいはスプライン嵌合により接合されている構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、ギヤ部を軸部にトルク伝達可能に連結することができる。その結果、ギヤ部および軸部からなる出力軸としての機能を発揮させることができる。

本発明における軸部は、その内部空間を仕切る隔壁部を有する構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、軸部の内部空間への異物の侵入を防止することができる。また、軸部の剛性を高めることができるので、軸部の変形を防止することができる。

本発明における入力側クラッチ部および出力側クラッチ部は、自動車用シートリフタ部に組み込まれた構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、入力側クラッチ部をレバー側クラッチ部とし、出力側クラッチ部をブレーキ側クラッチ部とすることで、自動車用シートリフタ部に組み込まれるクラッチユニットの軽量化が図れる。

本発明によれば、クラッチユニットの軽量化を容易に実現することができる。

本発明の実施形態で、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Ｐ−Ｐ線に沿う断面図である。 図１のＱ−Ｑ線に沿う断面図である。 自動車の座席シートおよびシートリフタ部を示す構成図である。 本発明の他の実施形態で、クラッチユニットの全体構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態で、クラッチユニットの全体構成を示す断面図である。

本発明に係るクラッチユニットの実施形態を図面に基づいて詳述する。以下の実施形態では、自動車用シートリフタ部に組み込まれたクラッチユニットを例示するが、自動車用シートリフタ部以外にも適用可能である。

図１はクラッチユニットの全体構成を示す断面図、図２は図１のＰ−Ｐ線に沿う断面図、図３は図１のＱ−Ｑ線に沿う断面図である。この実施形態の特徴的な構成を説明する前にクラッチユニットの全体構成を説明する。

この実施形態のクラッチユニット１０は、図１に示すように、入力側クラッチ部としてのレバー側クラッチ部１１と、出力側クラッチ部としてのブレーキ側クラッチ部１２とをユニット化した構造である。

レバー側クラッチ部１１は、レバー操作により入力される回転トルクの伝達および遮断を制御する。ブレーキ側クラッチ部１２は、レバー側クラッチ部１１からの回転トルクを出力側へ伝達すると共に、出力側から逆入力される回転トルクを遮断する逆入力遮断機能を有する。

レバー側クラッチ部１１は、図１および図２に示すように、側板１３と、外輪１４と、内輪１５と、複数の円筒ころ１６と、保持器１７と、内側センタリングばね１８と、外側センタリングばね１９とで主要部が構成されている。

側板１３は、その外周縁部からブレーキ側クラッチ部１２に向けて延びる爪部１３ａを有している。側板１３の爪部１３ａは、外輪１４の外周縁部に形成された切欠き凹部１４ａに嵌合して加締められる。これにより、側板１３と外輪１４とが一体化されている。側板１３および外輪１４への回転トルクの入力は、側板１３に取り付けた操作レバー４３（図４参照）により行われる。

内輪１５は、出力軸２２が挿通される筒状部１５ａと、筒状部１５ａのブレーキ側端部を径方向外側に延在させた拡径部１５ｂと、拡径部１５ｂの外周端部をブレーキ側に屈曲させることにより突出した複数の柱部１５ｃ（図３参照）とからなる。内輪１５は、外輪１４から入力される回転トルクをブレーキ側クラッチ部１２に伝達する。

外輪１４の内周には、複数のカム面１４ｂが円周方向等間隔に形成されている。カム面１４ｂと、内輪１５の筒状部１５ａの円筒状外周面１５ｄとの間には、楔すきま２０が形成されている。

円筒ころ１６は、外輪１４と内輪１５との間に配置される。円筒ころ１６は、外輪１４のカム面１４ｂと内輪１５の外周面１５ｄとの間の楔すきま２０での係合および離脱により外輪１４からの回転トルクの伝達および遮断を制御する。

保持器１７には、円筒ころ１６を収容するポケット１７ａが円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。このポケット１７ａにより、円筒ころ１６が楔すきま２０で保持されている。

内側センタリングばね１８は、保持器１７とブレーキ側クラッチ部１２のカバー２４との間に配設された断面円形のＣ字状弾性部材であり、その両端部を保持器１７およびカバー２４の一部に係止させている。

内側センタリングばね１８は、レバー操作により外輪１４から回転トルクが入力されると、静止状態にあるカバー２４に対して、外輪１４に追従する保持器１７の回転に伴って拡径して弾性力が蓄積される。外輪１４からの回転トルクの入力がなくなると、内側センタリングばね１８の弾性力により保持器１７が中立状態に復帰する。

内側センタリングばね１８の径方向外側に位置する外側センタリングばね１９は、外輪１４とブレーキ側クラッチ部１２のカバー２４との間に配設されたＣ字状帯板弾性部材であり、その両端部を外輪１４およびカバー２４の一部に係止させている。

外側センタリングばね１９は、レバー操作により外輪１４から回転トルクが入力されると、静止状態にあるカバー２４に対して、外輪１４の回転に伴って拡径して弾性力が蓄積される。外輪１４からの回転トルクの入力がなくなると、外側センタリングばね１９の弾性力により外輪１４が中立状態に復帰する。

ブレーキ側クラッチ部１２の主要部は、図１および図３に示すように、レバー側クラッチ部１１から延びる内輪１５の柱部１５ｃと、出力軸２２と、静止系としての外輪２３、カバー２４および側板２５と、複数対の円筒ころ２７および断面Ｎ字形の板ばね２８と、摩擦リング２９とで構成されている。

出力軸２２には、レバー側クラッチ部１１からの回転トルクが出力される。出力軸２２は、内輪１５の筒状部１５ａが外挿された軸部２２ａと、その軸部２２ａの出力側端部に一体的に形成された大径部２２ｂと、軸部２２ａの出力側端部に接合されたピニオンギヤ部２２ｄとからなる。軸部２２ａは、中空円筒状の部材である。軸部２２ａの入力側端部にウェーブワッシャ３０を介してワッシャ３１を圧入することにより、レバー側クラッチ部１１の構成部品が抜け止めされる。

ピニオンギヤ部２２ｄのうち入力側の端部は、軸部２２ａの出力側端部に接合している。ピニオンギヤ部２２ｄは、シートリフタ部３９（図４参照）と連結される。

大径部２２ｂは、軸部２２ａのうち出力側端部から径方向外側に延びている。大径部２２ｂの外径は、軸部２２ａの外径よりも大きい。大径部２２ｂの外周には、複数（図では６つ）の平坦なカム面２２ｅが円周方向等間隔に形成されている。大径部２２ｂのカム面２２ｅと外輪２３の円筒状内周面２３ａとの間には、楔すきま２６が形成されている。

この楔すきま２６に、二つの円筒ころ２７とその間に介挿された一つの板ばね２８とが配されている。円筒ころ２７は、楔すきま２６での係合および離脱により、出力軸２２から逆入力される回転トルクの遮断と内輪１５から入力される回転トルクの伝達とを制御する。板ばね２８は、円筒ころ２７同士に円周方向への離反力を付勢する。

複数対（図３では、６対）の円筒ころ２７および板ばね２８は、内輪１５の柱部１５ｃにより円周方向等間隔に配設されている。柱部１５ｃは、外輪１４から入力される回転トルクを出力軸２２に伝達する機能と、円筒ころ２７および板ばね２８をポケット１５ｆに収容して円周方向等間隔に保持する機能とを有する。

また、大径部２２ｂには、内輪１５からの回転トルクを出力軸２２に伝達するための突起２２ｆが設けられている。突起２２ｆは、内輪１５の拡径部１５ｂに形成された孔１５ｅに円周方向のクリアランスをもって挿入されている。

外輪２３およびカバー２４の外周縁部には、切欠き凹部２３ｂ，２４ａが形成されていると共に、側板２５の外周縁部に爪部２５ａが形成されている。切欠き凹部２３ｂ，２４ａに爪部２５ａが嵌合して加締められることにより、外輪２３、カバー２４および側板２５が一体化されている。

摩擦リング２９は、例えば樹脂製の部材であり、側板２５に固着されている。この摩擦リング２９は、出力軸２２の大径部２２ｂに形成された環状凹部２２ｃの内周面２２ｇに嵌め合い代をもって圧入されている。

摩擦リング２９の外周面２９ａと出力軸２２の環状凹部２２ｃの内周面２２ｇとの間に生じる摩擦力によって、レバー操作時、静止状態の側板２５に固着された摩擦リング２９に対して摺動する出力軸２２に回転抵抗（摺動トルク）が付与される。

以上のような構造を具備するレバー側クラッチ部１１およびブレーキ側クラッチ部１２の動作例を以下に説明する。

レバー側クラッチ部１１では、レバー操作により外輪１４に回転トルクが入力されると、円筒ころ１６が外輪１４と内輪１５間の楔すきま２０に係合する。この楔すきま２０での円筒ころ１６の係合により、内輪１５に回転トルクが伝達されて内輪１５が回転する。このとき、外輪１４および保持器１７の回転に伴って両センタリングばね１８，１９に弾性力が蓄積される。

レバー操作による回転トルクの入力がなくなると、両センタリングばね１８，１９の弾性力により保持器１７および外輪１４が中立状態に復帰する。一方で、内輪１５は、与えられた回転位置をそのまま維持する。従って、操作レバー４３（図４参照）のポンピング操作による外輪１４の回転繰り返しで、内輪１５は寸動回転する。

ブレーキ側クラッチ部１２では、座席シート４０（図４参照）への着座により出力軸２２に回転トルクが逆入力されても、円筒ころ２７が出力軸２２と外輪２３間の楔すきま２６と係合して出力軸２２が外輪２３に対してロックされる。

このようにして、出力軸２２から逆入力された回転トルクは、ブレーキ側クラッチ部１２によってロックされてレバー側クラッチ部１１へ逆入力される回転トルクの還流が遮断される。これにより、座席シート４０の座面高さは保持される。

一方、レバー操作によりレバー側クラッチ部１１からの回転トルクが内輪１５に入力されると、柱部１５ｃが円筒ころ２７と当接して板ばね２８の弾性力に抗して円筒ころ２７を押圧する。

これにより、円筒ころ２７が楔すきま２６から離脱する。この楔すきま２６からの円筒ころ２７の離脱により、出力軸２２のロック状態が解除されて出力軸２２は回転可能となる。この出力軸２２のロック状態の解除時、摩擦リング２９により出力軸２２に回転抵抗が付与される。

そして、内輪１５がさらに回転すると、拡径部１５ｂの孔１５ｅと大径部２２ｂの突起２２ｆとのクリアランスが詰まって拡径部１５ｂが突起２２ｆに回転方向で当接する。

これにより、レバー側クラッチ部１１からの回転トルクは、突起２２ｆを介して出力軸２２に伝達されて出力軸２２が回転する。つまり、内輪１５が寸動回転すると、出力軸２２も寸動回転する。これにより、座席シート４０の座面高さが調整可能となる。

以上で説明したクラッチユニット１０は、レバー操作により座席シート４０の座面高さを調整する自動車用シートリフタ部３９に組み込まれて使用される。図４は自動車の乗員室に装備される座席シート４０を示す。

図４に示すように、シートリフタ部３９における座席シート４０の座面高さは、クラッチユニット１０におけるレバー側クラッチ部１１の側板１３（図１参照）に取り付けられた操作レバー４３によって調整される。シートリフタ部３９は、以下の構造を具備する。

スライド可動部材４４にリンク部材４５，４６の一端が回動自在に枢着されている。リンク部材４５，４６の他端は座席シート４０に回動自在に枢着されている。リンク部材４５の他端にはセクターギヤ４７が一体的に設けられている。セクターギヤ４７は出力軸２２のピニオンギヤ部２２ｄに噛合している。

例えば、座席シート４０の座面を低くする場合、レバー側クラッチ部１１でのレバー操作、つまり、シートリフタ部３９の操作レバー４３を下側へ揺動させることにより、ブレーキ側クラッチ部１２（図１参照）のロック状態を解除する。

このブレーキ側クラッチ部１２でのロック解除時、摩擦リング２９（図１参照）により出力軸２２に適正な回転抵抗（摺動トルク）を付与することで、座席シート４０の座面をスムーズに低くすることができる。

ブレーキ側クラッチ部１２でのロック解除により、レバー側クラッチ部１１からブレーキ側クラッチ部１２に伝達された回転トルクでもって、出力軸２２のピニオンギヤ部２２ｄが時計方向（図４の矢印方向）に回動する。

そして、ピニオンギヤ部２２ｄと噛合するセクターギヤ４７が反時計方向（図４の矢印方向）に揺動し、リンク部材４５とリンク部材４６が共に傾倒して座席シート４０の座面が低くなる。

このようにして、座席シート４０の座面高さを調整した後、操作レバー４３を開放すると、操作レバー４３が両センタリングばね１８，１９の弾性力によって上側へ揺動して元の位置（中立状態）に戻る。

なお、操作レバー４３を上側へ揺動させた場合は、前述とは逆の動作で座席シート４０の座面が高くなる。座席シート４０の座面高さを調整した後に操作レバー４３を開放すると、操作レバー４３が下側へ揺動して元の位置（中立状態）に戻る。

この実施形態におけるクラッチユニット１０の全体構成は、前述のとおりであるが、その特徴的な構成である出力軸２２について、以下に詳述する。

ブレーキ側クラッチ部１２の出力軸２２は、図１に示すように、レバー側クラッチ部１１およびブレーキ側クラッチ部１２に配された軸部２２ａを中空円筒状とし、ピニオンギヤ部２２ｄを中柱状の軸部２２ａと別体で構成している。

軸部２２ａとピニオンギヤ部２２ｄとは、スプライン嵌合により同軸的に接合されている。軸部２２ａの出力側端部の内周に雌スプライン２２ｈが形成されていると共に、ピニオンギヤ部２２ｄの入力側端部の外周に雄スプライン２２ｉが形成されている。

軸部２２ａの出力側端部にピニオンギヤ部２２ｄの入力側端部を圧入することにより、雌スプライン２２ｈと雄スプライン２２ｉとがスプライン嵌合する。このスプライン嵌合により、軸部２２ａとピニオンギヤ部２２ｄとがトルク伝達可能に連結される。

なお、軸部２２ａとピニオンギヤ部２２ｄとをトルク伝達可能に連結することが可能であれば、前述のスプライン嵌合による接合構造以外に、単なる圧入による接合構造など他の接合構造であってもよい。

この出力軸２２では、ピニオンギヤ部２２ｄを軸部２２ａと別体とし、その軸部２２ａを中空円筒状としたことにより、出力軸２２の質量を削減することができる。この出力軸２２の質量を削減することにより、クラッチユニット１０全体の軽量化を容易に実現することができる。

このように、ピニオンギヤ部２２ｄと軸部２２ａとを別体としても、ピニオンギヤ部２２ｄと軸部２２ａとをスプライン嵌合により接合しているので、ピニオンギヤ部２２ｄと軸部２２ａとをトルク伝達可能に連結することができる。その結果、ピニオンギヤ部２２ｄおよび軸部２２ａからなる出力軸２２としての機能を発揮させることができる。

図１の実施形態では、出力軸２２の軸部２２ａが筒状をなす構造を例示したが、図５および図６に示すような構造であってもよい。この実施形態の出力軸２２の軸部２２ａは、その内部空間ｍを仕切る隔壁部２２ｊ，２２ｋを有している。図５および図６において、図１と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。

図５に示す実施形態の出力軸２２では、軸部２２ａは、その軸方向中間部（具体的には、軸部２２ａのうち円筒ころ１６とワッシャ３１との間に位置する部分）に径方向に延びる隔壁部２２ｊを有している。また、図６に示す実施形態の出力軸２２では、軸部２２ａは、その入力側端部に隔壁部２２ｋを有している。

このように、軸部２２ａに隔壁部２２ｊ，２２ｋを有していることにより、軸部２２ａの内部空間ｍへの異物の侵入を防止することができる。また、軸部２２ａの剛性を高めることができるので、抜け止め用ワッシャ３１の圧入による軸部２２ａの変形を未然に防止することができる。

なお、図６に示す実施形態では、軸部２２ａの入力側端部に隔壁部２２ｋを設けていることから、図５に示す実施形態の場合よりも、軸部２２ａの成形が容易で軸部２２ａを製作し易い点で有効である。

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。

１０ クラッチユニット
１１ 入力側クラッチ部（レバー側クラッチ部）
１２ 出力側クラッチ部（ブレーキ側クラッチ部）
２２ 出力軸
２２ａ 軸部
２２ｄ ギヤ部（ピニオンギヤ部）
２２ｊ，２２ｋ 隔壁部
３９ シートリフタ部
ｍ 内部空間

Claims (4)

1. 入力される回転トルクの伝達および遮断を制御する入力側クラッチ部と、前記入力側クラッチ部からの回転トルクを出力側へ伝達すると共に、出力側から逆入力される回転トルクを遮断する出力側クラッチ部とからなり、
   前記出力側クラッチ部は、回転が出力される出力軸を備え、
   前記出力軸は、ギヤ部と、前記ギヤ部が接合された中空状の軸部と、を有していることを特徴とするクラッチユニット。
2. 前記ギヤ部は、前記軸部に圧入あるいはスプライン嵌合により接合されている請求項１に記載のクラッチユニット。
3. 前記軸部は、その内部空間を仕切る隔壁部を有している請求項１又は２に記載のクラッチユニット。
4. 前記入力側クラッチ部と前記出力側クラッチ部が自動車用シートリフタ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クラッチユニット。

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