JP4816474B2 - クラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ装置に関する。とりわけ車両のシートのロックやドアロックをモータの駆動力によって解除するアクチュエータに用いられるクラッチ装置に関する。

従来、特許文献１，２に記載のクラッチ装置が知られている。これらクラッチ装置は、モータの駆動力によって回転操作される入力回転体と、その入力回転体と同軸状に回転可能に支持される従動回転体と、これら両回転体を動力伝達可能な伝達状態と動力伝達しない切断状態とに切り換える切換操作手段とを有している。切換操作手段は、コイルスプリングを有しており、コイルスプリングの一端部が入力回転体に連結される。コイルスプリングのコイル中心に従動回転体の軸部が挿入されており、入力回転体が正転した際に他端部の連れ回りが抑制されると、コイルスプリングが弾性変形して縮径する。これによりコイルスプリングが従動回転体の軸部の周面に巻き付き、従動回転体を入力回転体と一体に回転させる。

しかしコイルスプリングは、製造のばらつき等によって弾性変形がロット間によって異なり、従動回転体への巻き付きが弱くなる場合がある。そのため入力回転体からの駆動力を従動回転体に十分に伝達できないおそれがあった。例えば大きな駆動力を従動回転体に伝達する場合に、コイルスプリングが従動回転体に対して空回りするおそれがあった。あるいはコイルスプリングの空回りを強く防止する構成にすることで、コイルスプリングが駆動力によって塑性変形するおそれがあった。
特開２００４−１５０５２８号公報 特開２００４−１５０５２９号公報

そこで本発明は、モータ等の駆動源の駆動力を入力回転体から従動回転体に確実に伝達できるクラッチ装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備えるクラッチ装置であることを特徴とする。すなわち請求項１に記載の発明によると、クラッチ装置は、入力回転体と従動回転体と、これら両回転体の間を動力伝達可能な伝達状態と動力伝達しない切断状態とに切り換える切換操作手段を有している。切換操作手段は、両回転体の間に径方向に移動可能に設けられる径方向移動部材と、両回転体のいずれか一方の回転体に設けられ入力回転体が正転された際に径方向移動部材を押す押部と、両回転体のいずれか他方の回転体に形成されかつ押部に押された径方向移動部材が係合される係合部と、入力回転体が逆転された際に径方向移動部材を係合部から離間させる移動機構とを有している。

したがって入力回転体が正転されると、径方向移動部材が押部に押されて係合部に係合する。これにより押部と径方向移動部材によって両回転体間が動力伝達可能な伝達状態になる。そして押部と径方向移動部材は、従来の切換操作手段のコイルスプリング等のように弾性変形される構造ではない。そのため両回転体間を確実に伝達状態にする。しかも押部と径方向移動部材は、コイルスプリング等に比べてトルクによって塑性変形され難い構成である。そのためコイルスプリング等に比べて大きな駆動力（トルク）を安定良く両回転体間に伝達することができる。

また請求項１に記載の発明によると、切換操作手段は、入力回転体と同軸上に支持されかつ径方向移動部材を径方向に移動可能に支持するガイド部材と、ガイド部材の回転を制動する制動機構とを有している。そして入力回転体が正転した際にガイド部材と制動機構によって径方向移動部材の連れ回りが規制され、その径方向移動部材が入力回転体に形成された押部によって従動回転体に形成された係合部に係合するとガイド部材が制動機構に抗して回動する構成になっている。

したがって入力回転体の正転時における径方向移動部材の連れ回りがガイド部材と制動機構によって規制される。そのため前記正転時において入力回転体と径方向移動部材が確実に相対的にずれる。そのため径方向移動部材は、入力回転体に形成された押部によって確実に押され得る。そして径方向移動部材が係合部に係合した後は、ガイド部材が径方向移動部材とともに回転する。

請求項２に記載の発明によると、入力回転体を逆転させる逆転用ばねを有している。逆転用ばねは、一端部が入力回転体に係止され、他端部がガイド部材に係止されており、入力回転体が正転した際に入力回転体に引っ張られて弾性変形し、弾性変形後に他端部がガイド部材とともに制動機構に抗して回転し、駆動源の駆動力が停止された際には、弾性戻り力によって入力回転体を逆転させる構成になっている。

したがって入力回転体の正転時に逆転用ばねが弾性変形し、その弾性変形がガイド部材と制動機構によって形成されかつ保持される。すなわちガイド部材と制動機構は、逆転用ばねの弾性変形を形成し保持する機能を有している。しかもガイド部材と制動機構は、請求項１に記載するように径方向移動部材の入力回転体に対する連れ回りを抑制する機能も有している。したがってガイド部材と制動機構によって二つの機能を構成し、部品の共通化が図られている。

請求項３に記載の発明によると、移動機構は、両回転体のいずれかの回転体または径方向移動部材の一方の部材に形成された凸部と、他方の部材に形成され凸部が挿入される溝とを有し、その溝が回転体の回転中心を中心とする円弧に対して傾斜している。したがって溝と凸部は、相対的にずれることで周方向のみならず径方向にもずれる。そのため溝と凸部とによって径方向移動部材を径方向に移動させ、径方向移動部材を係合部から離間させることができる。

本発明の一つの実施形態を図１〜７にしたがって説明する。図１に示すようにクラッチ装置１は、アクチュエータ１０に用いられる。アクチュエータ１０は、車両に設けられるロック装置を駆動源の駆動力によって解除する装置、例えば車両シート（リクライニングシートやクッション）のロックやドアロックをモータ１１の駆動力によって解除する装置である。

アクチュエータ１０は、ケース２と、ケース２に取付けられるモータ１１と複数のギヤ（１２〜１４）とクラッチ装置１を有している。モータ１１は、電力を駆動力（トルク）に変換する駆動源であって、図１に示すようにケース２内に取付けられる。モータ１１の出力軸には、ウォームギヤ１２が取付けられる。

クラッチ装置１は、図１，２に示すように入力回転体３と、従動回転体４と、これら回転体３，４間を動力伝達可能な伝達状態と動力伝達しない切断状態とに切り換える切換操作手段１８を有している。入力回転体３は、ウォームギヤ１２に噛合わされる外歯３ａを有している。従動回転体４は、中間ギヤ１３に噛合わされる外歯４ａを有している。

中間ギヤ１３は、図１に示すように従動回転体４と噛合う大径ギヤ部１３ａと、大径ギヤ部１３ａよりも径が小さい小径ギヤ部１３ｂを有している。出力回転体１４は、中間ギヤ１３の小径ギヤ部１３ｂと噛合う扇形ギヤ部１４ａを有しており、出力回転体１４には、操作レバー１５が固定されている。操作レバー１５には、ケーブル１６の一端部が連結されており、ケーブル１６の他端部は、図示省略のロック装置と連結されている。

モータ１１への電力は、乗員のスイッチ操作によって車両のバッテリから供給される。電力は、モータ１１によって駆動力に変換され、駆動力は、ウォームギヤ１２、入力回転体３、従動回転体４、中間ギヤ１３および出力回転体１４から成る減速ギヤ機構によって減速されてトルクが増幅される。そして出力回転体１４とともに操作レバー１５が傾動し、ケーブル１６が操作レバー１５によって引っ張られる。これによりケーブル１６によってロック装置がロック解除される。

クラッチ装置１の入力回転体３には、図２に示すように上面側に凹部３ｆが形成されている。凹部３ｆには、切換操作手段１８の一部品である径方向移動部材５が設置される。入力回転体３の上面軸中央には、押部３ｂが形成されている。押部３ｂは、非円形のカムであって径方向移動部材５に対して相対的に回転することで径方向移動部材５を径方向外方に押す。押部３ｂの上部には、逆転用ばね７の一端部（７ａ）が取付けられる矩形状の取付部３ｃが形成されている。

取付部３ｃの軸中心には、図２に示すように円孔３ｅが形成されており、円孔３ｅに図３に示すガイド部材６の軸部６ｆが回動可能に挿入される。図４に示すように入力回転体３の軸中心には、支持軸部材１７が挿入される軸孔３ｇが形成されている。ガイド部材６と従動回転体４の軸中心にも支持軸部材１７が挿入される軸孔６ｄ，４ｃが形成されている。したがってこれらは、支持軸部材１７によって同軸状に回転可能に支持される。

従動回転体４の下側部には、図２，３に示すように円筒状の係合部４ｂが形成されている。係合部４ｂの内周面には、内歯４ｂ１が内周全周に渡って複数形成されている。そして係合部４ｂは、ガイド部材６の上面に形成された溝６ｃに回転可能に挿入される。

回転体３，４間を動力伝達可能な伝達状態と動力伝達しない切断状態とに切り換える切換操作手段１８は、図２に示すように一対の径方向移動部材５と、ガイド部材６と、入力回転体３に形成された押部３ｂと、従動回転体４に形成された係合部４ｂとを主体に構成されている。

径方向移動部材５は、図２，３に示すように下面に凸部５ｂを有している。凸部５ｂは、入力回転体３の上面に形成された溝３ｄに移動可能に挿入される。径方向移動部材５の一端縁には、複数の歯５ａが形成されている。歯５ａは、従動回転体４の係合部４ｂの内歯４ｂ１に噛合うことで、係合部４ｂに係合し、係合部４ｂの全周に渡って内歯４ｂ１が形成されているために、歯５ａは、係合部４ｂに対してどんな相対角度にあっても係合部４ｂに対して係合することができる。

ガイド部材６は、図２に示すように円筒状の本体部６ａと、本体部６ａの外周に形成されたドーナツ円盤状の円盤部６ｂを有している。円盤部６ｂの内周縁上面には、従動回転体４の係合部４ｂが回動可能に挿入される溝６ｃが形成されている。本体部６ａの内周壁面には、図３に示すように内周壁面を貫通する開口部６ｅが一対形成されている。開口部６ｅには、径方向移動部材５が挿通され、径方向移動部材５は、開口部６ｅの壁面によって径方向に移動可能に支持される。そして図６に示すように径方向移動部材５は、開口部６ｅを通って径方向外方に移動することで、歯５ａが係合部４ｂの内歯４ｂ１に係合する。

図２，３に示すように入力回転体３とガイド部材６の間には、入力回転体３を逆転させる逆転用ばね７が設けられている。逆転用ばね７は、渦巻きばねであって、中心側端部に係止部７ａを有し、外周側の端部にフック７ｂを有している。係止部７ａは、入力回転体３の取付部３ｃに周り止めされた状態で取付けられる。フック７ｂは、図３，７に示すようにガイド部材６の本体部６ａの下面に形成された掛止部６ｇに引っ掛けられる。

ガイド部材６とケース２の間には、図４に示すようにガイド部材６の回転を制動する制動機構が設けられている。制動機構は、ガイド部材６の円盤部６ｂと、円盤部６ｂとケース２の間に設けられるスプリング８を主体に構成されている。スプリング８は、コイルスプリングであって、ガイド部材６の円盤部６ｂをケース２に押し付ける。かくして円盤部６ｂをケース２の間に摩擦力が発生し、ガイド部材６の回転が制動される。

図２に示すように入力回転体３と径方向移動部材５の間には、入力回転体３の逆転時に径方向移動部材５を径方向内方に移動させる移動機構１９が設けられている。移動機構１９は、径方向移動部材５の凸部５ｂと、入力回転体３の上面に形成された溝３ｄから構成されている。溝３ｄは、入力回転体３の回転中心を中心とする円弧に対して傾いている。具体的には、溝３ｄが時計回りに延出しつつ除々に回転中心に傾いている。したがって入力回転体３が図６の位置から反時計回りに逆転すると、図５に示すように溝３ｄの構成壁面によって凸部５ｂが径方向内方に移動する。これにより径方向移動部材５が係合部４ｂから離間して係合部４ｂから係合解除される。

次に、クラッチ装置１の作用を説明する。モータ１１の駆動力によって入力回転体３を正転させると、図７に示すように逆転用ばね７が入力回転体３によって中心端部が引っ張られる。一方、逆転用ばね７の外側端部は、ガイド部材６に係止されており、ガイド部材６は、スプリング８を有する制動機構によって回転制動されている。そのため逆転用ばね７が弾性変形し、弾性変形した後にガイド部材６が制動機構に抗して回転する。そのため逆転用ばね７は、弾性変形された状態のまま回転する。

図５，６に示すように入力回転体３が正転した場合、径方向移動部材５が押部３ｂによって径方向外方に押される。そして径方向移動部材５の歯５ａが従動回転体４の内歯４ｂ１に係合する。そして従動回転体４が入力回転体３とともに回転する。従動回転体４が回転すると、図１に示すように中間ギヤ１３等を介してケーブル１６が引っ張られ、ケーブル１６によってロック装置がロック解除される。

その後、モータ１１への電力が切断されると、図７に示すように逆転用ばね７が弾性力によって入力回転体３を逆転させる。入力回転体３が逆転すると、図６に示すように径方向移動部材５が溝３ｄの構成壁面に案内されて従動回転体４の係合部４ｂから離間する。これにより入力回転体３に対して従動回転体４が自由に回転可能になる。そのためロック装置は、従動回転体４よりも下流側、すなわち従動回転体４と中間ギヤ１３と出力回転体１４を回転または傾動させることによって初期状態に戻る。そのためロック装置は、逆転に大きなエネルギーを必要とする入力回転体３からのウォームギヤ１２の逆転を大きく行うことなく、初期状態に戻ることができる。

以上のようにして実施の形態が形成されている。すなわちクラッチ装置１は、図２に示すように入力回転体３と従動回転体４と、これら両回転体３，４の間を動力伝達可能な伝達状態と動力伝達しない切断状態とに切り換える切換操作手段１８を有している。切換操作手段１８は、両回転体３，４の間に径方向に移動可能に設けられる径方向移動部材５と、入力回転体３に設けられ入力回転体３が正転された際に径方向移動部材５を押す押部３ｂと、従動回転体４に形成されかつ押部３ｂに押された径方向移動部材５が係合される係合部４ｂと、入力回転体４が逆転された際に径方向移動部材５を係合部４ｂから離間させる移動機構１９とを有している。

したがって入力回転体４が正転されると、径方向移動部材５が押部３ｂに押されて係合部４ｂに係合する。これにより押部３ｂと径方向移動部材５によって両回転体３，４間が動力伝達可能な伝達状態になる。そして押部３ｂと径方向移動部材５は、従来の切換操作手段のコイルスプリング等のように弾性変形される構造ではない。そのため両回転体３，４間を確実に伝達状態にする。しかも押部３ｂと径方向移動部材５は、コイルスプリング等に比べてトルクによって塑性変形され難い構成である。そのためコイルスプリング等に比べて大きな駆動力（トルク）を安定良く両回転体間に伝達することができる。

また切換操作手段１８は、図４に示すように入力回転体３と同軸上に支持されかつ径方向移動部材５を径方向に移動可能に支持するガイド部材６と、ガイド部材６の回転を制動する制動機構（６ｂ、８）とを有している。そして入力回転体３が正転した際にガイド部材６と制動機構によって径方向移動部材５の連れ回りが規制され、その径方向移動部材５が入力回転体３に形成された押部３ｂによって従動回転体４に形成された係合部４ｂに係合するとガイド部材６が制動機構に抗して回動する構成になっている。

したがって入力回転体３の正転時における径方向移動部材５の連れ回りがガイド部材６と制動機構によって規制される。そのため前記正転時において入力回転体３と径方向移動部材５が確実に相対的にずれる。そのため径方向移動部材５は、入力回転体３に形成された押部３ｂによって確実に押され得る。そして径方向移動部材５が係合部４ｂに係合した後は、ガイド部材６が径方向移動部材５とともに回転する。

図２に示すようにクラッチ装置１は、入力回転体３を逆転させる逆転用ばね７を有している。そして逆転用ばね７は、一端部が入力回転体３に係止され、他端部がガイド部材６に係止されており、入力回転体３が正転した際に入力回転体３に引っ張られて弾性変形し、弾性変形後に他端部がガイド部材６とともに制動機構（６ｂ、８）に抗して回転し、モータ（駆動源）１１の駆動力が停止された際には、弾性戻り力によって入力回転体３を逆転させる構成になっている。

したがって入力回転体３の正転時に逆転用ばね７が弾性変形し、その弾性変形がガイド部材６と制動機構によって形成されかつ保持される。すなわちガイド部材６と制動機構は、逆転用ばね７の弾性変形を形成し保持する機能を有している。しかもガイド部材６と制動機構は、径方向移動部材５の入力回転体３に対する連れ回りを抑制する機能も有している。したがってガイド部材６と制動機構によって二つの機能を構成し、部品の共通化が図られている。

また移動機構１９は、図５に示すように径方向移動部材５に形成された凸部５ｂと、入力回転体３に形成されかつ凸部５ｂが挿入される溝３ｄとを有し、溝３ｄが回転体３，４の回転中心を中心とする円弧に対して傾斜している。したがって溝３ｄと凸部５ｂは、相対的ずれることで周方向のみならず径方向にもずれる。そのため溝３ｄと凸部５ｂとによって径方向移動部材５が径方向に移動して係合部４ｂから離間する。

（他の実施の形態）
本発明は、上記実施の形態に限定されず、以下の形態等であっても良い。
（１）例えば上記実施の形態は、図５に示すように入力回転体３に形成された押部３ｂと、従動回転体４に形成された係合部４ｂを有していた。しかし押部が従動回転体側に形成され、係止部が入力回転体に形成され、入力回転体が正転すると径方向移動部材が入力回転体とともに従動回転体に対して回転し、径方向移動部材が従動回転体に形成された押部によって径方向に押され、入力回転体の係止部に係止する形態であっても良い。
（２）上記実施の形態は、図４に示すようにガイド部材６の回転を制動する制動機構としてスプリング８を有していた。しかしこれに代えて、ガイド部材６と従動回転体４の間に設けられるスプリングを備える制動機構を有していても良い。
（３）上記実施の形態は、図２に示すようにガイド部材６を有していた。しかしガイド部材に代えて、従動回転体に対して径方向移動部材を所定位置に付勢する付勢部材を有し、入力回転体が正転すると径方向移動部材が付勢部材に抗して入力回転体に形成された押部によって径方向に押され、入力回転体の係止部に係止する形態であっても良い。
（４）上記実施の形態は、図６に示すように移動機構１９を有し、移動機構１９は、径方向移動部材５に形成された凸部５ｂと、入力回転体３に形成された溝３ｄを有していた。しかし移動機構が入力回転体に形成された凸部と、径方向移動部材に形成された溝とを有している形態であっても良い。
（５）上記実施の形態は、図６に示すように入力回転体３と径方向移動部材５の間に移動機構１９を有していた。しかしこの移動機構１９に代えて、従動回転体と径方向移動部材との間に移動機構を有し、入力回転体が逆転した際に径方向移動部材が入力回転体とともに従動回転体に対して回転し、該移動機構が径方向移動部材を入力回転体側に形成した係止部から離間させる形態であっても良い。
（６）上記実施の形態は、径方向移動部材５の歯５ａが従動回転体４の係止部４ｂに形成された内歯４ｂ１に係合する構成であった。しかし歯５ａと内歯４ｂ１に代えて、径方向移動部材と従動回転体の間に凸部と凹部が形成され、凸部と凹部とが係合する形態であっても良い。
（７）上記実施の形態は、一対の径方向移動部材５を有していた。しかし一つまたは三つ以上の径方向移動部材を有している形態であっても良い。

クラッチ装置を有するアクチュエータの断面図である。 クラッチ装置の斜視図である。 クラッチ装置の斜視図である。 図１のIV―IV線におけるクラッチ装置の断面図である。 入力回転体と従動回転体間を動力伝達しない切断状態にした際の図４のV―V線断面矢視図である。 入力回転体と従動回転体間を動力伝達可能な伝達状態にした際の図５に相当する断面図である。 図４のVII―VII線断面矢視図である。

符号の説明

１・・・クラッチ装置
２・・・ケース
３・・・入力回転体
３ｂ・・・押部
３ｄ・・・溝
４・・・従動回転体
４ｂ・・・係合部
４ｂ１・・・内歯
５・・・径方向移動部材
５ｂ・・・凸部
６・・・ガイド部材
６ｂ・・・円盤部（制動機構）
７・・・逆転用ばね
８・・・スプリング（制動機構）
１０・・・アクチュエータ
１１・・・モータ（駆動源）
１２・・・ウォームギヤ
１３・・・中間ギヤ
１４・・・出力回転体
１５・・・操作レバー
１６・・・ケーブル
１７・・・支持軸部材
１８・・・切換操作手段
１９・・・移動機構

Claims (3)

1. 駆動源の駆動力によって回転操作される入力回転体と、その入力回転体と同軸状に回転可能に支持される従動回転体と、これら入力回転体と従動回転体の両回転体の間を動力伝達可能な伝達状態と動力伝達しない切断状態とに切り換える切換操作手段とを有するクラッチ装置であって、
   前記切換操作手段は、前記両回転体の間に径方向に移動可能に設けられる径方向移動部材と、前記両回転体のいずれか一方の回転体に設けられ前記入力回転体の正転時に前記径方向移動部材を径方向に押す押部と、前記両回転体のいずれか他方の回転体に形成されかつ前記押部に押された前記径方向移動部材が係合される係合部と、前記入力回転体が逆転された際に前記径方向移動部材を前記係合部から離間させる移動機構とを有し、
   前記切換操作手段は、前記入力回転体と同軸上に回転可能に支持されかつ前記径方向移動部材を径方向に移動可能に支持するガイド部材と、前記ガイド部材の回転を制動する制動機構とを有し、前記入力回転体が正転した際に前記ガイド部材と前記制動機構によって前記径方向移動部材の連れ回りが規制され、その径方向移動部材が前記入力回転体に形成された押部によって前記従動回転体に形成された係合部に係合すると前記ガイド部材が前記制動機構に抗して回動する構成になっていることを特徴とするクラッチ装置。
2. 請求項１に記載のクラッチ装置であって、
   入力回転体を逆転させる逆転用ばねを有し、
   前記逆転用ばねは、一端部が前記入力回転体に係止され、他端部がガイド部材に係止されており、前記入力回転体が正転した際に前記入力回転体に引っ張られて弾性変形し、弾性変形後に他端部が前記ガイド部材とともに制動機構に抗して回転し、駆動源の駆動力が停止された際には、弾性戻り力によって前記入力回転体を逆転させる構成になっていることを特徴とするクラッチ装置。
3. 請求項１または２に記載のクラッチ装置であって、
   移動機構は、両回転体のいずれかの回転体または径方向移動部材の一方の部材に形成された凸部と、他方の部材に形成されかつ前記凸部が挿入される溝とを有し、その溝が前記回転体の回転中心を中心とする円弧に対して傾斜していることを特徴とするクラッチ装置。

Images