JP2022524036A - 可変空力のための逆駆動不可クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

車両上の可変空力のために使用されるアクチュエータなどの双方向アクチュエータのための逆駆動不可クラッチ付きモジュールが開示される。モジュールは、ストッパーモード及びクラッチモードの両方を有する。ストッパーモードの間、逆駆動力は、ロック軸受を使用してアクチュエータから離れて伝達される。力が大きすぎる場合、クラッチモードは、アクチュエータに結合された軸から逆駆動力を完全に切り離し、それによってアクチュエータが損傷するのを防止する。【選択図】 図１

Description

本発明は、車両上の可変空力のために使用されるアクチュエータなどの双方向アクチュエータのための逆駆動不可クラッチ付きモジュールに関する。

加わるトルクを入力駆動部から出力駆動部に伝達できるが、トルクを出力駆動部から入力駆動部に逆方向に伝達することができない装置を設計する。出力駆動部は、大きなトルク入力の場合にシステムを保護するために、それ自体を入力駆動部から切り離し得る必要がある。加えて、装置は、出力軸の振動及び衝撃荷重を、入力駆動部を介さずに装置構造に伝達してアクチュエータを保護する必要もある。衝撃の間に、負荷が取り除かれると出力軸が切り離され、装置は、機械的解決法によって指定された位置に戻る必要があり、電気的な位置センサーは必要ない。

本発明は、双方向アクチュエータのための逆駆動不可クラッチ付きモジュールに関する。逆駆動不可のモジュールは、内面を有するハウジングを含む。ハウジングは、ハウジングの外にあるアクチュエータに結合することができる。ハウジング内には空洞を形成する内面がある。ハウジングの外側に延びる軸部分を有する入力軸歯が、ハウジングの空洞内に部分的に配置めされ、軸部分は、ハウジングの外にあるアクチュエータに結合される。また、入力軸歯は、ハウジング内に回転可能に配置された歯部分を有する。歯部分は、各々が第１側面、第２側面、第３側面、第４側面を有する複数の軸受凹部及び複数の駆動凹部を含む。複数の軸受凹部及び複数の駆動凹部の各々の第１側面及び第２側面は、歯部分の表面から延びる複数の歯状部の１つによって形成され、第３の側面は、ハウジングの内面によって画定される。

また、モジュールは、ハウジングの外に延び軸部分を有するクラッチ付き出力軸を有し、軸部分は、アクチュエータによって駆動される装置に結合される。また、クラッチ付き出力軸は、ハウジングの空洞内に回転可能に配置されたクラッチ歯収容部分を有する。

さらに、モジュールは、入力軸歯とクラッチ付き出力軸との間にクラッチ歯を含む。クラッチ歯は、クラッチ付き出力軸のクラッチ歯部分に対する弾性結合部及び戻り止め結合部の両方を有する。クラッチ歯はストッパーモードを有し、ストッパーモードにおいてクラッチ歯は、クラッチ歯とハウジングとの間の少なくとも１つの軸受部材に作用し、クラッチ歯をロックしてクラッチ歯が入力軸歯を移動させるのを阻止する。また、クラッチ歯は、クラッチ歯をクラッチ付き出力軸から切り離すクラッチモードを有する。

本発明のさらなる適用可能領域は、以下に提示される詳細な説明から明らかになる。詳細な説明及び特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示すが、例示のみを目的としており、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。

本発明は、詳細な説明及び添付の図面からより完全に理解される。

双方向アクチュエータのための逆駆動不可クラッチ付きモジュールの分解等角上面図である。 双方向アクチュエータのための逆駆動不可クラッチ付きモジュールの第２の分解等角上面図である。 逆駆動不可クラッチ付きモジュールの断面側方等角図である。 逆駆動不可クラッチ付きモジュールの断面側方平面図である。 本発明によるクラッチ歯の側面等角図である。 本発明によるばね要素が結合されたクラッチ付き出力軸の側方等角図である。 装置のアクチュエータに結合されたクラッチ歯の側方斜視図である。 アクチュエータ又は装置に結合されたクラッチ歯の上方平面図である。

好ましい実施形態の以下の説明は、本質的に単なる例示であり、本発明、その用途又は使用を制限することを意図するものではない。

各図を参照すると、本発明は、双方向アクチュエータのための逆駆動不可クラッチ付きモジュール又はモジュール１０に関する。モジュール１０は、ボディピース１２及びカバーピース１１を備えるハウジングを含み、各々のピースは、モジュール１０の構成要素の外部にある双方向アクチュエータ１３にハウジングを結合するための取り付けフランジ１４、１４'を有する。モジュール１０は、アクチュエータ１３とは別個のものとして説明されるが、モジュールがアクチュエータ１３に統合されることは、本発明の範囲内である。ボディピース１２は、モジュール１０の他の構成要素の一部を収容するための空洞１８を形成する内面１６を含む。

入力軸歯２０は、ハウジング１２の空洞１８内に部分的に配置され、ハウジング１２の外に延びて、ハウジング１２の外にあるアクチュエータ１３に結合される軸部分２２を備える。また、入力軸歯２０は、ハウジング１２内に回転可能に配置された歯部分２４を有する。歯部分２４は、複数の軸受凹部２６、２８及び複数の駆動凹部３０、３２を含み、各々の凹部は、第１の側面３４ａ～３４ｄ、第２の側面３６ａ～３６ｄ、第３の側面３８及び第４の側面４０ａ、４０ｂを有する。複数の軸受凹部２６、２８及び複数の駆動凹部３０、３２の各々の第１の側面３４ａ～３４ｄ及び第２の側面３６ａ～３６ｄは、歯部分２４の表面から延びる複数の歯状部４２、４２'、４２''、４２'''の１つによって形成され、第３の側面３８は、ハウジング１２の内面１６によって画定される。

また、モジュール１０は、ハウジング１２の外に延びてアクチュエータ１３によって駆動される装置４５に結合される軸部分４６を有する、クラッチ付き出力軸４４を有する。図７及び図８に示すように、駆動される装置４５は、可変空力システム、より具体的にはエアダムであり、軸部分４６はトルク伝達チューブ４３に結合し、トルク伝達チューブ４３は、リンケージにつながり、結果的にデフレクタ４９を展開位置と非展開位置との間で移動させる。装置４５は可変空力システムの一部として示されるが、モジュール１０が逆駆動力による損傷の問題のある何らかのシステムで使用されることは、本発明の範囲内である。装置の例としては、可動スポイラーアクチュエータ、可変エアダムアクチュエータ、可変タイヤスパットアクチュエータ、可変Ｄ形ピラークチュエータ、リフトゲートアクチュエータ、サイドビューミラーアクチュエータ、ウィンドウアクチュエータ、格納式ランニングボードアクチュエータ、スライドドアアクチュエータ、シートアクチュエータを挙げることができる。

また、クラッチ付き出力軸４４は、ハウジング１２の空洞１８内に回転可能に配置されたクラッチ歯収容部分４８を有する。

モジュール１０は、入力軸歯２０とクラッチ付き出力軸４４との間に位置決めされたクラッチ歯５０をさらに含む。クラッチ歯５０は、クラッチ付き出力軸４４のクラッチ歯収容部分４８に対する弾性結合部５２及び戻り止め結合部の両方を有する。弾性結合部５２は、クラッチ歯収容部分４８のスロット６０につながる第１の端部５８と、クラッチ歯５０の孔６４に結合される第２の端部６２とを有するばねとして示される。使用するばねの形式は、特定の用途によって様々とすることができる。本発明の本実施形態において、ばねはコイルばねである。しかしながら、波形ばね、コイルばね、及びそれらの組み合わせなどの他のばねを使用することは、本発明の範囲内である。戻り止め結合部はクラッチ歯５０上の戻り止め突起６６によって提供され、戻り止め突起６６は、クラッチ付き出力軸４４の収容部分４８の表面に形成された戻り止め凹部６８と係合する。また、クラッチ歯５０は、クラッチ歯５０の複数の歯状部７０、７０'を含む。複数の歯状部７０、７０'の各々は、入力軸歯２０の複数の駆動凹部３０、３２の１つと嵌合して係合するように構成される。アクチュエータから軸部分２２を通って伝達されるトルクに応答して入力軸歯２０が回転する場合、入力軸歯２０の複数の歯状部４２、４２'、４２''、４２'''は、複数の歯状部７０、７０'を押してクラッチ付き出力軸４４に回転力を伝達することになる。

また、クラッチ歯５０の複数の平面７２、７２'は、複数の軸受凹部２６、２８のそれぞれの１つの第４の側面４０ａ、４０ｂを形成するように構成された複数の平面７２、７２'を有する。複数の軸受凹部２６、２８の各々に軸受７４、７４'が位置決めされる。図面では玉軸受が示されるが、軸受７４、７４'が、円筒ころ軸受、円錐軸受、又は両端テーパー軸受などの異なる形式の軸受とすることができることは本発明の範囲内である。

モジュール１０は、ストッパーモード及びクラッチモードを有する。ストッパーモードは、クラッチ付き出力軸４４に第１の逆駆動力が加わるときに起こる。クラッチ歯５０は、入力軸歯２０を通して逆駆動力をアクチュエータに伝達するのを阻止する。このことは、クラッチ付き出力軸４４に作用してクラッチ歯５０を回転させる力によって起こり、結果として、クラッチ歯５０の複数の歯状部７０、７０'が回転して入力軸歯の２０の複数の歯状部４２、４２'、４２''、４２'''から遠ざかりこれらから切り離される。この回転運動の間、それぞれの複数の軸受凹部２６、２８の第４の壁４０ａ、４０ｂを形成する複数の平坦面７２、７２'は、それぞれの軸受凹部２６、２８内の軸受７４、７４'に対して作用し、結果として複数の軸受凹部２６、２８内の各軸受７４、７４'は、第４の壁４０ａ、４０ｂと、ハウジング１２の内面１６である第３の壁３８との間にロックされ、それによって逆駆動力が入力軸歯２０に伝達されるのを阻止する。従って、逆駆動力は、入力軸歯２０を離れてハウジング１２に伝達され、これは、アクチュエータが逆駆動されるのを阻止し、クラッチ付き出力軸４４を所定位置に停止させる又は保持するように作用する。

入力軸歯２０及びクラッチ付き出力軸４４は、トルクが入力軸歯２０から加わる場合に摩擦ロックを可能にする幾何学形状を有する。摩擦力は、出力軸歯と軸受との間に発生し、軸受は、ハウジングの内面又は外輪壁に拘留される円筒、球、円錐ローラー、スプロケット、又は他の適切な要素とすることができる。摩擦力が、加わるトルクによって引き起こされる回転の間に生成される角度によって生成された出力軸歯の間の垂直力に等しくなると、システムは、逆駆動することができない。入力軸歯の幾何学形状により、円筒が外輪上にそのような摩擦力を発生できず、トルクが出力軸に伝達される。様々な形状及びばねを使用して、システムの遊動又はバックラッシュを制限する又は様々な機能の係合タイミングを調整するなど、性能を調整することができる。

しかしながら、第１の逆駆動力よりも大きくかつクラッチ付き出力軸４４に作用する第２の駆動力が大きすぎる場合、モジュール１０はクラッチモードになる。クラッチモードは、第２の逆駆動力がクラッチ付き出力軸とクラッチ歯との間の弾性結合部に打ち勝つのに十分な場合に発生することになる。クラッチ付き出力軸は、クラッチ付き出力軸とクラッチ歯との間の戻り止め結合部を切り離すことになり、クラッチ付き出力軸は、弾性結合部の力に抗して自由に移動することになり、第２の逆駆動力が停止すると、弾性結合部は戻り止め結合部を再係合させる。

本発明の説明は、本質的に単なる例示であり、従って、本発明の要旨から逸脱しない変形は、本発明の範囲内であることが意図される。そのような変形は、本発明の精神及び範囲からの逸脱とみなすべきではない。

１０ モジュール
１２ ハウジング
１３ アクチュエータ
２０ 入力軸歯
２２ 軸部分
２４ 歯部分
４４ クラッチ付き出力軸
４８ クラッチ歯収容部分
５０ クラッチ歯

Claims (20)

1. アクチュエータのための逆駆動不可クラッチ付きモジュールであって、
   空洞を画定する内面を有するハウジングと、
   前記ハウジングの外に延びて外部アクチュエータに結合された軸部分と、前記ハウジングの前記空洞内に回転可能に配置されたた歯部分とを有する入力軸歯であって、前記歯部分は、各々が第１の側面、第２の側面、第３の側面、第４の側面を有する複数の軸受凹部及び複数の駆動凹部を含み、前記第１の側面及び前記第２の側面は、各々、前記歯部分の表面から延びる複数の歯状部の１つによって形成され、前記第３の側面は、前記ハウジングの前記空洞の内面によって画定される、入力軸歯と、
   前記ハウジングの外に延びて前記逆駆動不可クラッチ付きモジュールを介して前記アクチュエータによって駆動される装置に結合された軸部分と、前記ハウジングの前記空洞内に回転可能に配置されたクラッチ歯収容部分とを有するクラッチ付き出力軸と、
   前記入力軸歯と前記クラッチ付き出力軸との間にあり、前記クラッチ付き出力軸に対する弾性結合部及び戻り止め結合部の両方を有するクラッチ歯と、
   を備える、逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
2. 前記クラッチ歯の複数の歯状部をさらに備え、前記複数の歯状部の各々は、前記入力軸歯の前記複数の駆動凹部のそれぞれと嵌合して係合するように構成される、請求項１に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
3. 前記複数の軸受凹部のそれぞれの前記第４の側面を形成するように構成された前記クラッチ歯の複数の平坦面と、
   前記複数の軸受凹部の各々に配置された軸受と、
   をさらに備える、請求項１に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
4. 前記逆駆動不可クラッチ付きモジュールのストッパーモードをさらに備え、前記クラッチ付き出力軸に第１の逆駆動力が加わると、前記クラッチ歯は、前記それぞれの複数の軸受凹部の前記第４の壁を形成する前記複数の平坦面を移動させることによって、前記入力軸歯を介して前記アクチュエータに逆駆動力が伝達されるのを停止し、結果として前記複数の軸受凹部内の各軸受は、前記第４の壁と前記ハウジングの前記内面である前記第３の壁との間にロックされ、それによって前記逆駆動力が前記入力軸歯に伝達されるのを阻止する、請求項３に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
5. クラッチモードをさらに備え、第２の逆駆動力が、前記第１の逆駆動力よりも大きく、前記第２の逆駆動力が、前記クラッチ付き出力軸と前記クラッチ歯との間の前記弾性結合部に打ち勝つのに十分であると、前記クラッチ付き出力軸は、前記クラッチ付き出力軸と前記クラッチ歯との間の前記戻り止め結合部を切り離すことになり、前記クラッチ付き出力軸は、前記弾性結合部の力に抗して自由に移動することになり、前記第２の逆駆動力が停止すると、前記弾性結合部は、前記戻り止め結合部を再係合させる、請求項１に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
6. 前記少なくとも１つの軸受部材は、玉軸受、ローラー軸受、円錐軸受である、請求項１に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
7. 前記弾性部材は、第１の端部が前記クラッチ歯に結合され、第２の端部が前記クラッチ付き出力軸に結合されたコイルばねである、請求項１に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
8. 前記弾性部材は、波形ばね、コイルばね、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
9. 前記装置は、可動スポイラーアクチュエータ、可変エアダムアクチュエータ、可変タイヤスパットアクチュエータ、可変Ｄ形ピラークチュエータ、リフトゲートアクチュエータ、サイドビューミラーアクチュエータ、ウィンドウ、アクチュエータ、格納式ランニングボードアクチュエータ、スライドドアアクチュエータ、及びシートアクチュエータから成る群から選択される、請求項１に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
10. アクチュエータのための逆駆動不可クラッチ付きモジュールであって、
    内面を有するハウジングと、
    前記ハウジングの外に延びて前記ハウジングの外にあるアクチュエータに結合された軸部分と、前記軸部分に結合されて前記ハウジング内に回転可能に配置された歯部分と、を有する入力軸歯であって、前記歯部分は、各々が第１の側面、第２の側面、第３の側面、第４の側面を有する複数の軸受凹部及び複数の駆動凹部を含み、前記複数の軸受凹部及び前記複数の駆動凹部の各々の前記第１の側面及び前記第２の側面は、前記歯部分の前記表面から延びる複数の歯状部の１つによって形成され、前記第３の側面は前記ハウジングの内面によって画定される、入力軸歯と、
    前記ハウジングの外に延びて前記逆駆動不可クラッチ付きモジュールを介して前記アクチュエータによって駆動される装置に結合された軸部分と、前記ハウジングの前記空洞内に回転可能に配置されたクラッチ歯収容部分とを有する、クラッチ付き出力軸と、
    前記入力軸歯と前記クラッチ付き出力軸との間にあり、前記クラッチ付き出力軸の前記クラッチ歯部分に対する弾性結合部及び戻り止め結合部の両方を有するクラッチ歯と、
    を備え、
    前記クラッチ歯は、前記クラッチ歯を前記クラッチ付き出力軸から切り離すクラッチモードと、前記クラッチ歯と前記ハウジングとの間の少なくとも１つの軸受部材に作用し、前記クラッチ歯をロックして前記クラッチ歯が前記入力軸歯を移動させるのを阻止するストッパーモードとを有する、逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
11. 前記少なくとも１つの軸受部材は、玉軸受、ローラー軸受、円錐軸受である、請求項１０に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
12. 前記弾性部材は、第１の端部が前記クラッチ歯に結合され、第２の端部が前記クラッチ付き出力軸に結合されたコイルばねである、請求項１０に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
13. 前記弾性部材は、波形ばね、コイルばね、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１０に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
14. クラッチモードをさらに備え、第２の逆駆動力が、前記第１の逆駆動力よりも大きく、前記第２の逆駆動力が、前記クラッチ付き出力軸と前記クラッチ歯との間の前記弾性結合部に打ち勝つのに十分であると、前記クラッチ付き出力軸は、前記クラッチ付き出力軸と前記クラッチ歯との間の前記戻り止め結合部を切り離すことになり、前記クラッチ付き出力軸は、前記弾性結合部の力に抗して自由に移動することになり、前記第２の逆駆動力が停止すると、前記弾性結合部は、前記戻り止め結合部を再係合させる、請求項１０に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
15. 前記装置は、可動スポイラーアクチュエータ、可変エアダムアクチュエータ、可変タイヤスパットアクチュエータ、可変Ｄ形ピラークチュエータ、リフトゲートアクチュエータ、サイドビューミラーアクチュエータ、ウィンドウ、アクチュエータ、格納式ランニングボードアクチュエータ、スライドドアアクチュエータ及びシートアクチュエータから成る群から選択される、請求項１０に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
16. 双方向アクチュエータのための逆駆動不可クラッチ付きモジュールであって、
    空洞を画定する内面を有するハウジングと、
    前記ハウジングの外に延びて外部アクチュエータに結合された軸部分と、前記ハウジングの前記空洞内に回転可能に配置された歯部分とを有する入力軸歯であって、前記歯部分は、各々が第１の側面、第２の側面、第３の側面、第４の側面を有する複数の軸受凹部及び複数の駆動凹部を含み、前記第１の側面及び前記第２の側面の各々は、前記歯部分の表面から延びる複数の歯状部の１つによって形成され、前記第３の側面は、前記ハウジングの前記空洞の内面によって画定される、入力軸歯と、
    前記ハウジングの外に延びて前記逆駆動不可クラッチ付きモジュールを介して前記アクチュエータによって駆動される装置に結合された軸部分と、前記ハウジングの前記空洞内に回転可能に配置されたクラッチ歯収容部分とを有する、クラッチ付き出力軸と、
    前記入力軸歯と前記クラッチ付き出力軸との間にあり、前記クラッチ付き出力軸に対する弾性結合部及び戻り止め結合部の両方を有するクラッチ歯と、
    前記クラッチ歯の複数の歯状部であって、前記複数の歯状部の各々は、前記入力軸歯の前記複数の駆動凹部の１つと嵌合して係合するように構成された複数の歯状部と、
    前記複数の軸受凹部のそれぞれの前記第４の側面を形成するように構成された前記クラッチ歯の複数の平坦面と、
    前記複数の軸受凹部の各々に配置された軸受と、
    ストッパーモードであって、前記クラッチ付き出力軸に第１の逆駆動力が加わると、前記クラッチ歯は、前記複数の軸受凹部のそれぞれの前記第４の壁を形成する前記複数の平坦面を移動させることによって、前記入力軸歯を介して前記アクチュエータに逆駆動力が伝達されるのを停止し、結果として前記複数の軸受凹部内の各軸受は、前記第４の壁と前記ハウジングの前記内面である前記第３の壁との間にロックされ、それによって前記逆駆動力が前記入力軸歯に伝達されるのを阻止するストッパーモードと、
    クラッチモードであって、第２の逆駆動力が、前記第１の逆駆動力よりも大きく、前記第２の逆駆動力が、前記クラッチ付き出力軸と前記クラッチ歯との間の前記弾性結合部に打ち勝つのに十分であると、前記クラッチ付き出力軸は、前記クラッチ付き出力軸と前記クラッチ歯との間の前記戻り止め結合部を切り離すことになり、前記クラッチ付き出力軸は、前記弾性結合部の力に抗して自由に移動することになり、前記第２の逆駆動力が停止すると、前記弾性結合部は、前記戻り止め結合部を再係合させるクラッチモードと、
    を備える逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
17. 前記少なくとも１つの軸受部材は、玉軸受、ローラー軸受、円錐軸受である、請求項１６に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
18. 前記弾性部材は、第１の端部が前記クラッチ歯に結合され、第２の端部が前記クラッチ付き出力軸に結合されたコイルばねである、請求項１６に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
19. 前記弾性部材は、波形ばね、コイルばね及びそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１６に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。
20. 前記装置は、可動スポイラーアクチュエータ、可変エアダムアクチュエータ、可変タイヤスパットアクチュエータ、可変Ｄ形ピラークチュエータ、リフトゲートアクチュエータ、サイドビューミラーアクチュエータ、ウィンドウ、アクチュエータ、格納式ランニングボードアクチュエータ、スライドドアアクチュエータ及びシートアクチュエータから成る群から選択される、請求項１６に記載の逆駆動不可クラッチ付きモジュール。

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