JP2024076707A - タウメル機構を有する歯車及びこの歯車を使用したリクライニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タウメル機構を有する歯車において、噛合率を向上させることによって、滑らかな回転を得ることができるタウメル機構を有する歯車及びこの歯車を使用したリクライニング装置を提供する。【解決手段】本発明の歯車１は、外歯歯車１０と、内歯歯車２０と、を備え、外歯歯車１０と内歯歯車２０は、それぞれ外歯歯車１０の中心と内歯歯車２０の中心が偏心するように内歯２１と外歯１１とが噛合し、外歯１１は、内歯２１の内周に沿って相対的に転動するタウメル機構を有する歯車において、内歯歯車２０の歯形状は、外歯歯車１０の外歯１１が始めに噛み合った位置からの軌跡と同様の形状を有する軌跡曲面がいずれかの内歯歯車の内歯２１と外歯歯車の外歯１１の初期噛合位置での外歯歯車１０の噛合点から、次の内歯歯車２０の内歯２１と外歯歯車１０の外歯１１がはじめに噛み合うまでの間形成されていることを特徴とする歯車。【選択図】図２

Description

本発明は、タウメル機構を有する歯車及びこの歯車を使用したリクライニング装置に関する。

シートクッションに対して、シートバックを傾動可能に保持するシートのリクライニング装置にタウメル機構を有する歯車が使用されることがある。例えば、一般的に、外周面に外歯が形成され、内周面に軸方向と同軸の貫通孔が形成された外歯歯車と、内周面に少なくとも外歯よりも１つ以上多く設けられた前記外歯と噛合可能な内歯を有し、かつ軸方向と同軸の内歯ボスが形成された内歯歯車と、内歯歯車のボスに同軸かつ回転自在に嵌挿されるとともに、前記外歯歯車又は前記内歯歯車のいずれか一方を他方の歯車軸を中心に回転させる回転シャフトと、前記外歯歯車の貫通孔の内周と前記内歯歯車の前記内歯ボスの外周との間に配置され、外周面の中心と内周面の中心とが偏心している円環状に形成され、内周側にカム収容部を有し、かつ前記回転シャフトの回転に伴い回転するブッシュと、前記カム収容部に収容され、前記内歯歯車の内歯ボスと前記ブッシュとを押圧して前記ブッシュを前記外歯歯車の前記貫通孔の前記内周面に接触させることによって、前記外歯歯車と前記内歯歯車の相対回転を規制するとともに、前記回転シャフトを回転させることによって、前記ブッシュと前記内歯歯車の前記内歯ボス又は前記ブッシュと前記外歯歯車の前記貫通孔の前記内周面を摺動させて前記外歯歯車と前記内歯歯車の相対回転を許容する一対のくさび状カムと、一対の前記くさび状カムを前記ブッシュ及び前記内歯ボスに同時に接触させる方に付勢するスプリングと、を備えたものが提案されている（特許文献１）。

かかるタウメル機構を有するリクライニング装置は、ギア圧力角を立てることで軸側に加わるラジアル荷重を低減し、摺動トルクを低減するという手段が採用されることがある。しかし、ギア圧力角とギアの噛み合い率はトレードオフの関係にあるため、圧力角を立てるとギアの噛み合い率が低下し、滑らかに回転することができないという問題があった。例えば、内歯と外歯が噛み合う面が、内歯及び外歯ともにトロコイド曲線で作製されている歯車の場合、ギア圧力角を立てると、噛み合い率が１以下となり、噛合している歯が噛合状態から離れた後に隣の歯が噛合するまでに、図８に示すように、いずれも噛み合っていない瞬間が発生し、一歯回転ごとに偏心量が変化するため、滑らかに回転せずに、がたついた感じが発生するという問題があった。

特開２０１９－１２７２１０号公報

そこで、本発明は、こうした課題を鑑みてなされたものであり、タウメル機構を有する歯車において、噛合率を向上させることによって、なめらかな回転を得ることができるタウメル機構を有する歯車及びこの歯車を使用したリクライニング装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するために、以下の手段を採った。

本発明にかかる歯車は、外周面に外歯が形成された外歯歯車と、
内周面に少なくとも前記外歯よりも１つ以上多く設けられた前記外歯と噛合可能な内歯を有する内歯歯車と、
を備え、
前記外歯歯車と前記内歯歯車は、それぞれ前記外歯歯車の中心と前記内歯歯車の中心が偏心するように内歯と外歯とが噛合し、前記外歯は、前記内歯の内周に沿って相対的に転動するタウメル機構を有する歯車において、
前記内歯歯車の歯形状は、前記外歯と前記内歯が噛み合う前記外歯の噛合点の軌跡と同様の形状を有する軌跡曲面が、前記内歯歯車の前記内歯と前記外歯歯車の前記外歯は初めて噛み合う初期噛合位置での外歯歯車の噛合点から次の前記内歯歯車の前記内歯と前記外歯歯車の前記外歯が始めに噛み合うまでの間形成されていることを特徴とする。

かかる構成を採用することによって、外歯歯車の外歯及び内歯歯車の内歯の噛み合い状態が、次の外歯歯車の外歯及び内歯歯車の内歯が噛み合うまでの間噛み合い続けることになる。そのため、外歯と内歯が噛み合っていない状態がなくなるため、滑らかな回転を確保することができる。

また、前述した歯車を使用し、クッションフレーム及び前記シートバックフレームの一方に対して直接又は間接的に取り付けられた外歯歯車と、
前記シートクッションフレーム及び前記シートバックフレームの他方に対して直接又は間接的に取り付けられた内歯歯車と、
前記外歯歯車の前記外歯ボスに同軸に嵌挿されるとともに、前記外歯歯車又は前記内歯歯車のいずれか一方を他方の歯車軸を中心に回転させる回転シャフトと、
前記内歯歯車の前記貫通孔の内周面に配置され、前記内歯の中心に対してずれた位置に中心を形成する内歯ボスと、
前記外歯歯車の前記外歯ボスの外周面と前記内歯歯車の前記内歯ボスの内周との間に配置され、内周側にカム収容部を有し、かつ前記回転シャフトの回転に伴い回転するブッシュと、
前記カム収容部に収容され、前記外歯歯車の前記外歯ボスと前記ブッシュとを押圧して前記ブッシュを前記内歯歯車の前記内歯ボスの内周面に接触させることによって、前記外歯歯車と前記内歯歯車の相対回転を規制するとともに、前記回転シャフトを回転させることによって、前記外歯歯車の前記外歯ボスの外周面と摺動し、前記外歯歯車と前記内歯歯車の相対回転を許容する一対のくさび状カムと、
一対の前記くさび状カムを前記ブッシュ及び前記外歯ボスに同時に接触させる方に付勢するスプリングと、を備え、
シートクッションを構成するシートクッションフレームに対してシートバックを構成するシートバックフレームを傾動可能に保持するシートのリクライニング装置を提供する。

本発明にかかる歯車をリクライニング装置に使用することによって、車両用シートを倒すときに、がたがた感がすくないリクライニング装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態にかかるリクライニング装置１００が取り付けられる車両用シート２００の模式図である。 図２は、第１実施形態にかかるタウメル機構を有する歯車１を備えたリクライニング装置１００の内部構造を示す正面図である。 図３は、第１実施形態にかかるタウメル機構を有する歯車１を備えたリクライニング装置１００の分解斜視図である。 図４は、第１実施形態にかかるタウメル機構を有する歯車１を備えたリクライニング装置１００が回転する動作を示す模式図である。 図５は、第１実施形態にかかるタウメル機構を有する歯車１において、外歯１１の内歯２１との噛合点の軌跡を表す図である。 図６は、第１実施形態にかかるタウメル機構を有する歯車１において、内歯２１の形態を説明するための図である。 図７は、従来構造にかかる歯車と、本実施形態にかかる歯車の回転時のトルクを測定した結果である。 図８は、従来構造にかかる歯車の噛合状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態にかかるタウメル機構を有する歯車１及び歯車１を有するリクライニング装置１００について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、第１実施形態にかかるリクライニング装置１００が取り付けられる車両用シート２００の模式図である。図２は、タウメル機構を有する歯車１及びこの歯車１を備えたリクライニング装置１００の正面図であり、図３はリクライニング装置１００の分解斜視図である。なお、タウメル機構を有する歯車１は、リクライニング装置１００内にも組み込まれているものであり、リクライニング装置１００を説明することにより、タウメル機構を有する歯車１の説明が含まれているので、リクライニング装置１００の説明によってタウメル機構を有する歯車１の説明に代える。なお、以下に説明する実施形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではない。また、各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号が付されている。

本発明にかかるリクライニング装置１００は、図１に示すように、車両用シート２００のシートクッション２１０と、このシートクッション２１０に対して、傾動可能に取り付けられるシートバック２２０の傾動の中心位置に取り付けられ、傾動用の電動モーターによってタウメル機構が作動し、シートバック２２０に傾動機能を与える装置である。具体的には、リクライニング装置１００は、シートクッション２１０の内部に配置されるシートクッションフレームと、シートバック２２０の内部に配置されるシートバックフレームとの間に直接又は他の取付用プレート２３０（以下「取付用プレート等」という。）を介して間接的に取り付けられて使用される。

本発明にかかるリクライニング装置１００は、主として、図２及び図３に示すように、外歯歯車１０、内歯歯車２０からなるタウメル機構からなる歯車１と、回転シャフト３０、ブッシュ４０、一対のくさび状カム５０ａ，５０ｂ（５０）、スプリング６０、スプリングカバー７０及びプレートカバー８０を備えている。なお、図２では、内部構造を見やすくするため、スプリング６０の一部、スプリングカバー７０及びプレートカバー８０は省略されている。

外歯歯車１０は、図２又は図３に示すように、円板状に形成されており、外周面には外歯１１が形成されている。外歯歯車１０の中心には、円筒形に形成された外歯ボス１２が設けられている。

内歯歯車２０は、外歯歯車１０よりも大きな直径を有する円板状に形成されており、外歯歯車１０を内側に装着可能となるように円筒状の凹部が形成され、この凹部の内側面２０ａに内歯２１が形成されている。内歯２１は、外歯歯車１０の外歯１１の歯数よりも少なくとも１つ以上多く形成されており、外歯歯車１０と内歯歯車２０は、図４に示すように、それぞれ外歯歯車１０の中心と内歯歯車２０の中心が偏心するように内歯２１と外歯１１とが噛合し、外歯歯車１０は、内歯２１の内周に沿って相対的に転動する。内歯歯車２０の中央には円筒状の貫通孔２２が形成されている。

図４には、内歯２１と外歯１１との噛合位置Ｐｍが、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄの順に、反時計回り方向に内歯１１に沿って略１周した状態が示されている。内歯２１の中心Ｃ１と外歯１１の中心Ｃ２とは、互いに偏心している。よって、内歯２１と外歯１１との相対的な転動に応じて、中心Ｃ２は、中心Ｃ１の回りを相対的に回転することになる。このように、外歯歯車１０と内歯歯車２０は、外歯歯車１０が内歯２１の周りを１周すると、内歯２１と外歯１１の歯の差分だけ回転が進むことになる。すなわち、例えば、歯が１つだけ異なる場合、外歯歯車１０が内歯歯車２０の周囲を１周すると歯１つ分回転することになる。

回転シャフト３０は、図２及び図３に示すように、外歯歯車１０の外歯ボス１２に対して同軸上に嵌挿されている。また、回転シャフト３０は、シートバック２２０の傾動を調整する際に回転駆動されるものであり、モーター（図示しない。）からの回転力を受けるために内筒面には、セレーション３１が設けられている。さらに、回転シャフト３０は、後述するブッシュ４０に設けられる突起部４２と嵌合する嵌合凹部３２が２箇所形成されている。嵌合凹部３２は、突起部４２を両側から挟み込むようにして取り付けられており、この嵌合凹部３２によってブッシュ４０の突起部４２に入力し、ブッシュ４０に対して回転力を伝達する伝達部を形成する。従って、時計周り、反時計周りのいずれの方向に回転シャフト３０を回転させても、ブッシュ４０は回転シャフト３０と同様に回転する。

ブッシュ４０は、外歯歯車１０の外歯ボス１２の外周面１２ａと、内歯歯車２０の貫通孔２２の間に配置される一部が切り欠かれた円環状又はリング状の部材である。ブッシュ４０は、内周側に後述するくさび状カム５０が収容されるカム収容部４４を有している。カム収容部４４は、くさび状カム５０の形状に合わせて、向かい合った側から徐々に隙間が狭くなるように２箇所形成されており、くさび状カム５０はこのカム収容部４４に嵌挿される。ブッシュ４０には、前述した嵌合凹部３２と嵌合する突起部４２が側面に設けられている。

ブッシュ４０のカム収容部４４の内周面と、外歯歯車１０の外歯ボス１２の外周面１２ａとの間には、両者に接触するように一対のくさび状カム５０ａ及びくさび状カム５０ｂ（５０）が設けられている。くさび状カム５０ａとくさび状カム５０ｂは、図３に示すように、面対称に配置されており、くさび状カム５０の凹面５１（内側の面）は、外歯ボス１２の外周面１２ａの曲面と一部同一の曲面を有し、凸面５２（外側の面）は肉厚が向かい合った側から徐々に薄くなるように形成されている。

スプリング６０は、図３に示すように、環状部６１と、この環状部６１から９０°折れるように立ち上がった端部６２ａ、６２ｂとを有し、この端部６２ａ、６２ｂは、くさび状カム５０ａ及びくさび状カム５０ｂの厚肉部側の端面に配置され、それぞれのくさび状カム５０ａ及びくさび状カム５０ｂを互いに離間させる方向へ付勢する。これによって、内歯歯車２０に対して外歯歯車１０を押し付けて噛合させることができる。

スプリングカバー７０は、図４に示すように、スプリング６０が外れることがないように、保持するためのカバーであり、スプリング６０を保持できる形態であれば、特に限定するものではない。

プレートカバー８０は、円環状に形成された金属板で形成されており、内歯歯車２０の外周側の端部に溶接等で固定され、外歯歯車１０の軸方向への移動を規制する機能を有する。

こうして作製されたリクライニング装置１００は、以下のようにして作動する。回転シャフト３０に力を加えず、回転させていない状態では、一対のくさび状カム５０ａ及びくさび状カム５０ｂが離間する方向にスプリング６０によって付勢され、ブッシュ４０と外歯歯車１０の外歯ボス１２の外周面１２ａとに接触している。このため、内歯歯車２０と外歯歯車１０の相対運動はロックされており、シートバック２２０はロック状態にある。

このロック状態から、回転シャフト３０を例えば図２において、時計方向に回転させると、回転シャフト３０と係合しているブッシュ４０も同様に回転する。またブッシュ４０のカム収容部４４の内壁にクサビ角が設定してあり、クサビ角内壁はくさび状カム５０と接触している。ブッシュ４０の回転により、クサビ角内壁はくさび状カム５０の間にスキマが発生しクサビが外れる。回転シャフト３０、ブッシュ４０は、内歯歯車２０に対して、時計方向に回転し、この結果、ブッシュ４０と外歯ボス１２及びブッシュ４０と内歯歯車２０の貫通孔２２との間に隙間が発生し、外歯歯車１０が内歯歯車２０に対して回転可能になる。これに伴い、スプリング６０の付勢力によってくさび状カム５０ａがこの隙間を埋めるように、時計周りに回転する。くさび状カム５０は、回転シャフト３０、ブッシュ４０とともに摺動するように時計周りに回転することになる。こうして、外歯歯車１０、内歯歯車２０及び回転シャフト３０は、差動歯車機構を構成することになる。なお、反時計方向の回転も同様にして回転させることができる。

本発明にかかるタウメル機構による歯車１の外歯歯車１０及び内歯歯車２０は、内歯歯車２０の歯形状を、外歯歯車１０の始めに噛み合った位置（以下、「初期噛合位置」という。）での外歯の噛合点の軌跡と同様の軌跡曲面となるように構成したものである。より詳細に説明すると、図５Ａに示すように、いずれかの内歯歯車２０の内歯２１と外歯歯車１０の外歯１１の初期噛合位置での外歯歯車１０の噛合点α１は、図５Ａに示すように、所定角度ごとにプロットした丸で表すような軌跡を形成する。噛合点の軌跡を模式的に表した図５Ｂにおいて、内歯２１ａにおける初期噛合位置は、α１の位置になる。この後、外歯１１が回転し、所定角度ごとに、α２、α３と移動していき、α４の位置で内歯から離れることになる。この時点で、隣接する内歯２１ｂにおいて、β１の位置で外歯歯車１０の外歯１１が初期噛合位置となる。本発明は、図６に示すように、このα１からα４までの軌跡と同様の形状及び位置の軌跡曲面となるように内歯歯車２０の内歯２１の側面に形成したものである。この軌跡曲線は、図５Ｂに示すように、少なくとも、初期噛合位置α１から次の隣の内歯歯車２０の内歯２１ｂと外歯歯車１０の外歯１１がβ１で始めて噛み合うまでの間、すなわち、図６のα１～α４の位置まで設けることが好ましい。なお、図６における点線γは、従来のトロコイド曲線で作製された内歯である。

このように、従来の歯車は、初期噛合位置で内歯と外歯が噛み合った後、互いに離れていき、次の隣の内歯と外歯が噛み合うまでどことも噛み合っていない軌跡が存在するのに対して、本実施形態では、内歯２１に外歯歯車１０の外歯１１が始めに噛み合った位置（以下、「初期噛合位置」という。）からの軌跡の形状を採用することで、初期噛合位置から、次の隣合う内歯２１と外歯１１が噛み合うまでの間、外歯歯車１０の外歯１１及び内歯歯車２０の内歯２１が噛み合い続けることになる。そのため、外歯１１と内歯２１が噛み合っていない状態がなくなるため、滑らかな回転を確保することができる。

以下、従来例として、内歯歯車の内歯及び外歯歯車の外歯のいずれにもトロコイド曲線を使用した従来構造の歯車と、本発明にかかる歯車に対してのトルク曲線（実施例）のトルク曲線を測定した結果を図７に示す。この図７の測定結果によれば、本発明にかかる実施例の方が細かい振動のような波が小さく滑らかに回転していることがわかる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施しうる。

上述した実施の形態で示すように、主として、車両用シートのリクライニング装置として産業上利用可能である。

１０…外歯歯車、１１…外歯、１２…外歯ボス、１２ａ…外周面、２０…内歯歯車、２０…内歯歯車、２０ａ…内側面、２１…内歯、２２…貫通孔、３０…回転シャフト、３１…セレーション、４２…突起部、３２…嵌合凹部、４０…ブッシュ、４４…カム収容部、５０ａ，５０ｂ（５０）…くさび状カム、５１…凹面、５２…凸面、６０…スプリング、６１…環状部、６２ａ、６２ｂ…端部、７０…スプリングカバー、８０…プレートカバー、１００…リクライニング装置、２００…車両用シート、２１０…シートクッション、２２０…シートバック、２３０…取付用プレート

Claims (2)

1. 外周面に外歯が形成された外歯歯車と、
   内周面に少なくとも前記外歯よりも１つ以上多く設けられた前記外歯と噛合可能な内歯を有する内歯歯車と、
   を備え、
   前記外歯歯車と前記内歯歯車は、それぞれ前記外歯歯車の中心と前記内歯歯車の中心が偏心するように内歯と外歯とが噛合し、前記外歯は、前記内歯の内周に沿って相対的に転動するタウメル機構を有する歯車において、
   前記内歯歯車の歯形状には、前記外歯と前記内歯が噛み合う前記外歯の噛合点の軌跡と同様の形状を有する軌跡曲面が、前記内歯歯車の前記内歯と前記外歯歯車の前記外歯は初めて噛み合う初期噛合位置での外歯歯車の噛合点から次の前記内歯歯車の前記内歯と前記外歯歯車の前記外歯が始めに噛み合うまでの間形成されていることを特徴とする歯車。
2. 請求項１に記載の歯車において、
   前記シートクッションフレーム及び前記シートバックフレームの一方に対して直接又は間接的に取り付けられた外歯歯車と、
   前記シートクッションフレーム及び前記シートバックフレームの他方に対して直接又は間接的に取り付けられた内歯歯車と、
   前記外歯歯車の前記外歯ボスに同軸に嵌挿されるとともに、前記外歯歯車又は前記内歯歯車のいずれか一方を他方の歯車軸を中心に回転させる回転シャフトと、
   前記内歯歯車の前記貫通孔の内周面に配置され、前記内歯の中心に対してずれた位置に中心を形成する内歯ボスと、
   前記外歯歯車の前記外歯ボスの外周面と前記内歯歯車の前記内歯ボスの内周との間に配置され、内周側にカム収容部を有し、かつ前記回転シャフトの回転に伴い回転するブッシュと、
   前記カム収容部に収容され、前記外歯歯車の前記外歯ボスと前記ブッシュとを押圧して前記ブッシュを前記内歯歯車の前記内歯ボスの内周面に接触させることによって、前記外歯歯車と前記内歯歯車の相対回転を規制するとともに、前記回転シャフトを回転させることによって、前記外歯歯車の前記外歯ボスの外周面と摺動し、前記外歯歯車と前記内歯歯車の相対回転を許容する一対のくさび状カムと、
   一対の前記くさび状カムを前記ブッシュ及び前記外歯ボスに同時に接触させる方に付勢するスプリングと、を備え、
   シートクッションを構成するシートクッションフレームに対してシートバックを構成するシートバックフレームを傾動可能に保持するシートのリクライニング装置。
   
   

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