JP7002691B1 - クラッチ機構付きトルクヒンジ - Google Patents

Abstract

【課題】接続部材８による所要摩擦力によって内輪４及び外輪６が接続されていても、所要操作をすることで充分小さな力で従動側の部材を駆動側の部材に対して回転させることのできる、新規のトルクヒンジを提供すること。【解決手段】外輪６の外周面に一対のフック部９２を有するコイルばね８９を装着して外輪６を筒状の支持部材４３によって支持すると共に、支持部材４３にはコイルばね８９を制御するための制御部材７２を軸方向に直列に組み合わせて制御部材７２は支持部材４３に対して内輪４及び外輪６が有する共通の回転軸ｏ１の周りに回転可能とし、支持部材４３及び制御部材７２にはコイルばね８９の一対のフック部９２の各々が嵌め合わされるフック溝４８及び８２を設け、所要操作によりコイルばね８９が外輪６を保持又は開放するように構成する。【選択図】図３

Description

本発明は、トルクヒンジ、殊に所要操作をすることで両側に接続された２つの部材を一体的に又は所要摩擦力に抗して相対回転させる状態と、所要摩擦力によらず相対回転させる状態とに切り換え可能なクラッチ機構を備えたトルクヒンジに関する。

従来から、例えばノートブック型コンピューターの液晶表示部やコピー機の蓋を本体に対して任意の傾斜角の位置に停止させるのにトルクヒンジが広く実用に供されている。かようなトルクヒンジの一例として、下記特許文献１及び２には、共通の回転軸を有する内輪及び外輪、並びに内輪と外輪との間に配置されて両者を所要摩擦力によって断接可能に接続する接続部材を有するトルクヒンジが開示されている。下記特許文献１及び２は所謂摩擦トルクヒンジであって、接続部材としては金属製の薄板から構成されるばね部材が採用されており、かかるばね部材は内輪の外周面と密接して上記所要摩擦力を発生させるばね部を有している。内輪及び外輪はばね部材による上記所要摩擦力に抗して相対回転可能である。

また、例えば下記特許文献３にはコイルばねを、例えば下記特許文献４には所謂輪ばねを、例えば下記特許文献５には所謂トレランスリングを夫々利用した双方向トルクリミッタが開示されている。下記特許文献３乃至５に開示された双方向トルクリミッタにあっても内輪及び外輪が所要摩擦力に抗して相対回転可能であることから、トルクヒンジと同一の作用効果を奏する。

トルクヒンジは上述したとおり蓋を本体に対して任意の傾斜角の位置に停止させる角度保持装置として使用されることもあるが、内輪及び外輪のいずれか一方を駆動側の部材にいずれか他方を従動側の部材に夫々接続することで回転伝達装置として使用されることもある。例えば、内輪及び外輪のいずれか一方を駆動側の部材として電動モーターにいずれか他方を従動側の部材として車両等のドアに夫々接続すれば、ドアを電動モーターで開閉させることができる。そして、電動モーターの駆動トルクによってドアが開閉動作中に若しくは電動モーターのディテントトルク又は保持トルクによってドアが全開位置又は中間開位置に保持されているときに、ドアが風等によって突発的に外力を受けた場合には、内輪及び外輪が相対回転することでドアが受けた上記外力を逃がすことができ、これによりドアがバタつくことを防止することができる。

特開２００１－１２５１４号公報 特開２００３－６５３５５号公報 特開平９－１１２５６８号公報 特開２０１８－３５８３７号公報 特開２０２１－１４８６１号公報

而して、上記特許文献１乃至５に開示されたトルクヒンジ（双方向トルクリミッタ）を回転伝達装置として使用した場合、内輪及び外輪のいずれか一方は電動モーターにいずれか他方はドアに常時接続されていることから、例えば電動モーターの故障等によりドアを手動で開閉させる必要が生じた場合には、使用者は接続部材が内輪と外輪とを接続する上記所要摩擦力若しくは電動モーターのディテントトルク又は保持トルクに抗してドアを開閉させなければならず、相当大きな力を要し実質上不可能である。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、所要操作をすることで両側に接続された２つの部材を一体的に又は所要摩擦力に抗して相対回転させる状態と、所要摩擦力によらず相対回転させる状態とに切り換え可能な、新規且つ改良されたトルクヒンジを提供することである。

本発明者等は、鋭意検討の結果、外輪の外周面に一対のフック部を有するコイルばねを装着して外輪を筒状の支持部材によって支持すると共に、支持部材にはコイルばねを制御するための制御部材を軸方向に直列に組み合わせて制御部材は支持部材に対して内輪及び外輪が有する共通の回転軸の周りに回転可能とし、支持部材及び制御部材にはコイルばねの一対のフック部の各々が嵌め合わされるフック溝を設け、所要操作によりコイルばねが外輪を保持又は開放するように構成することで、上記主たる技術的課題を解決することができることを見出した。

即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成するトルクヒンジとして、共通の回転軸を有する内輪及び外輪、並びに前記内輪と前記外輪との間に配置されて両者を所要摩擦力によって断接可能に接続する接続部材を備え、
前記外輪は筒状の支持部材の内側に挿入されてこれによって支持されると共に、前記外輪の外周面には一対のフック部を有するコイルばねが装着されており、
前記支持部材には前記コイルばねを制御する筒状の制御部材が軸方向に直列に組み合わされ、前記制御部材は前記支持部材に対し前記共通の回転軸の周りを回転可能な状態で前記コイルばねの外側に配置され、前記支持部材及び前記制御部材には夫々前記コイルばねの前記一対のフック部の各々が嵌め合わされるフック溝が形成されており、
所要操作によって前記コイルばねが前記外輪を保持又は開放し、
前記コイルばねが前記外輪を保持しているときは、前記内輪は前記所要摩擦力に抗して前記外輪に対して回転可能であるが、
前記コイルばねが前記外輪を開放しているときは、前記内輪は前記外輪と一体となって回転するトルクヒンジが提供される。

好ましくは、前記コイルばね及び前記制御部材は前記支持部材の軸方向の両側に夫々１つずつ配設され、前記支持部材には前記共通の回転軸に対して垂直な支持軸の周りを回転可能な傘歯車が組み合わされ、前記制御部材には周方向に延在して前記傘歯車と噛み合う円弧状のラックが設けられている。この場合には、前記支持部材の軸方向の両側に配設された前記コイルばねの各々を構成する線材の巻回方向は軸方向の一方から見て相互に逆であるのが好ましい。また、前記制御部材には前記外輪の内周面と前記内輪の外周面との間に進入する筒状の支持突部が付設され、前記接続部材は、前記支持部材の軸方向の両側に配設された前記制御部材の各々に付設された前記支持突部によって軸方向の両側から支持されるのがよい。好適には、前記コイルばねが前記外輪の外周面に装着されて前記一対のフック部の各々が何らの力を受けていない状態にあっては、前記コイルばねは前記外輪を締め付けてこれを保持しており、前記制御部材が前記支持部材に対して回転することで、前記コイルばねは前記外輪を開放する。好ましくは、前記接続部材は前記外輪に対して回転不能である。この場合には、前記接続部材は一対のリテーナによって軸方向の両側から保持され、前記一対のリテーナの各々は周方向係止手段によって前記外輪と周方向に係止するのが好適である。さらに、前記接続部材は金属製の薄板より構成されるばね部材であって、前記内輪の外周面と密接するばね部を有するのがよい。

本発明のトルクヒンジにあっては、外輪の外周面に装着されたコイルばねが有する一対のフック部の各々が、外輪を支持する支持部材及びこれと軸方向に直列に組み合わされる制御部材の各々に形成されたフック溝に嵌め合わされており、そして、制御部材は支持部材に対して内輪及び外輪が有する共通の回転軸の周りを回転可能であることから、支持部材及び制御部材を共通の回転軸の周りで相対回転させることで、コイルばねが外輪を締め付けてこれを保持した状態と、コイルばねが外輪を開放した状態とに切り換え可能となる。

コイルばねが外輪を締め付けてこれを保持した状態にあっては、支持部材は外輪と一体であるため、内輪及び支持部材は接続部材による所要摩擦力によって一体的に又はこれに抗して相対的に回転可能となる一方、コイルばねが外輪を開放した状態にあっては、支持部材は外輪に対して回転可能であるため、内輪及び外輪が上記所要摩擦力で接続されているにも拘らず、内輪及び支持部材は充分小さな力で相対回転可能となる。つまり、本発明のトルクヒンジによれば、所要操作をすることで両側に接続された２つの部材を一体的に又は所要摩擦力に抗して相対回転させる状態と、所要摩擦力によらず相対回転させる状態とに切り換え可能となる。それ故に、例えば本発明のトルクヒンジを回転伝達装置として車両のドアに組み込んで内輪を電動モーターに支持部材をドアに夫々接続すれば、コイルばねが外輪を保持した状態にあっては、電動モーターによってドアを駆動することができる。そして、電動モーターの駆動トルクによってドアが開閉動作中に若しくは電動モーターのディテントトルク又は保持トルクによってドアが全開位置又は中間開位置に保持されているときに、ドアが風等によって突発的に外力を受けた場合には、内輪及び外輪が相対回転することでドアが受けた上記外力を逃がすことができ、これによりドアがバタつくことを防止することができる。一方、コイルばねが外輪を開放した状態にあっては、充分小さな力でドアを動かすことができる。

本発明に従って構成されたトルクヒンジの全体構成を示す図。 図１に示すトルクヒンジにおいて制御部材を除去した状態の左側面図。 図１に示すトルクヒンジの、図１において切断線Ａ－Ａで示す断面図。 図１に示すトルクヒンジの、図２において切断線Ｂ－Ｂで示す断面図。 図１に示すトルクヒンジを構成部品毎に分解して示す斜視図。 図１に示すトルクヒンジの内輪を単体で示す。 図１に示すトルクヒンジの外輪を単体で示す。 図１に示すトルクヒンジの接続部材を単体で示す。 図１に示すトルクヒンジのリテーナを単体で示す。 図１に示すトルクヒンジの支持部材を単体で示す。 図１に示すトルクヒンジの中間部材を単体で示す。 図１に示すトルクヒンジの制御部材を単体で示す。 図１に示すトルクヒンジのコイルばねを単体で示す。 図１に示すトルクヒンジにおいて中間部材を他側に操作した状態を示す図。 図１４において切断線Ａ－Ａで示す断面図。

以下、本発明に従って構成されたトルクヒンジの好適実施形態を示す添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１乃至図５、主に図３乃至図５を参照して説明すると、全体を番号２で示すトルクヒンジは、共通の回転軸ｏ１を有する内輪４及び外輪６、並びに接続部材８を備えている。

図３乃至図５と共に図６を参照して説明すると、内輪４は金属製の略円筒形状であって、軸方向中央部には、外周面の断面形状が円形であって比較的大径の作用部１４が設けられている。作用部１４の軸方向両側には夫々、外周面の断面形状が円形であって比較的小径の内輪軸部１６が設けられている。２つの内輪軸部１６の一方の軸方向自由端部には、コの字形状の切り欠き１８が形成されている。かかる切り欠き１８は内輪軸部１６の直径方向両側に形成されており、切り欠き１８を介して内輪４は、図３及び図４等において二点鎖線で示す駆動側の軸部材ｓに接続される。

図３乃至図５と共に図７を参照して説明すると、外輪６は金属製の略円筒形状であって、図３及び図４を参照することによって理解されるとおり、その内径は内輪４の作用部１４の外径よりも大きく、内輪４の外側つまり内輪４を内側に含んだ状態で配置される。外輪６の外周面の断面形状は円形であるが、内周面には内径を局所的に低減せしめて形成される周方向係止凸条２０が周方向に等角度間隔をおいて６個設けられている。周方向係止凸条２０は外輪６の軸方向全域に亘って直線状に延びており、その断面形状は略矩形である。

図３及び図４に示すとおり、接続部材８は内輪４と外輪６との間、さらに詳しくは内輪４の外周面と外輪６の内周面との間に配置されている。図３乃至図５と共に図８を参照して説明すると、図示の実施形態においては、接続部材８は金属製であって、略円環薄板形状の接続基部２２を有する。図３及び図４に示すとおり、接続基部２２は内輪４の外周面を囲繞して共通の回転軸ｏ１に対して垂直に配置される。接続基部２２の外周縁には軸方向に起立した後に径方向外方に屈曲する円環形状の外周補強部２４が付設されている。接続基部２２の内周縁部には内径を局所的に増大せしめて形成される略矩形の係合凹部２６が周方向に等角度間隔をおいて６個設けられている。そして、接続基部２２において上記係合凹部２６が設けられていない角度領域の内周縁部は軸方向に湾曲せしめられてばね部２８をなし、このばね部２８が図４に示すとおり内輪４の作用部１４の外周面に弾性的に密接する。図８のＢ部拡大図を参照することによって理解されるとおり、上記ばね部２８は軸方向において外周補強部２４と同一の側に湾曲せしめられている。

上述した接続部材８が内輪４と外輪６とを所要摩擦力によって断接可能に接続する。図示の実施形態においては、接続部材８は合成樹脂製の一対のリテーナ３０及び３２によって軸方向の両側から保持され、一対のリテーナ３０及び３２の各々が後述する周方向係止手段によって外輪６と周方向に係止している。つまり、接続部材８は外輪６に対して回転不能な状態でこれに組み合わされている。図９も参照して説明すると、一対のリテーナ３０及び３２は相互に対応する形状であって、共に円環板形状のリテーナ基部３４を有している。図３及び図４に示すとおり、リテーナ基部３４も内輪４の外周面を囲繞して共通の回転軸ｏ１に対して垂直に配置される。リテーナ基部３４の外周縁部には外径を局所的に低減せしめて形成される略矩形形状の周方向係止凹部３６が周方向に等角度間隔をおいて６個設けられている。図２に示すとおり、周方向係止凹部３６は外輪６に形成された周方向係止凸条２０と対応し、これらが上記周方向係止手段を構成する。リテーナ基部３４には、内周縁に沿って軸方向幅を低減せしめてなる円環形状の内輪軸方向受面３８が形成されており、図３及び図４に示すとおり、内輪軸方向受面３８が内輪４の作用部１４を軸方向に支持する。そして、リテーナ３０のリテーナ基部３４にあっては、軸方向に直線状に延びる係合凸柱４０が内輪軸方向受面３８の外周縁に沿って周方向に等角度間隔をおいて６個設けられている。一方、リテーナ３２のリテーナ基部３４にあっては、軸方向に没入せしめられた係合没入部４２が内輪軸方向受面３８の外周縁に沿って周方向に等角度間隔をおいて６個設けられている。係合没入部４２には外周縁に沿って周方向に連続して延びる微小段部４２ａも設けられている。係合凸柱４０及び係合没入部４２並びに（接続部材８に形成された）係合凹部２６の断面形状は夫々対応する。

図示の実施形態においては、接続部材８は軸方向に直列に複数（図示の実施形態においては３個）積層して配置され、複数の接続部材８の夫々の係合凹部２６の周方向角度位置及びばね部２８の周方向角度位置は夫々整合せしめられる。一対のリテーナ３０及び３２の各々は軸方向に直列に積層して配置された複数の接続部材８全体の軸方向両側に夫々配置され、リテーナ３０の係合凸柱４０の先端部が接続部材８の係合凹部２６を軸方向に通過した後にリテーナ３２の係合没入部４２に嵌め合わされる。これにより、軸方向に直列に積層して配置された複数の接続部材８全体は、一対のリテーナ３０及びリテーナ３２によって軸方向両側から保持される。かようにして組み合わされた接続部材８及び一対のリテーナ３０及び３２は、一対のリテーナ３０及び３２の各々に形成された周方向係止凹部３６と外輪６の内周面に形成された周方向係止凸条２０とを整合せしめた後に外輪６の内側に進入させられる（図２も参照されたい）。かくして接続部材８は一対のリテーナ３０及び３２を介して外輪６に対して回転不能な状態でこれに装着される。所望ならば、接続部材８の外周面に周方向係止凹部を形成することで、一対のリテーナ３０及び３２を省略して接続部材を外輪６の内周面に直接装着することもできる。

図３及び図４に示すとおり、外輪６は筒状の支持部材４３の内側に挿入されてこれによって支持されている。主に図３乃至図５と共に図１０を参照して説明すると、支持部材４３は適宜の成形方法によって形成された合成樹脂製であり、円環形状の支持基部４４を備えている。支持基部４４は周方向所要部位を除いて一定の径方向幅を有している。支持基部４４の軸方向両側面には夫々、内周縁に沿って軸方向幅をその両側から低減せしめてなる円環形状の巻回部軸方向受面４６、及び巻回部軸方向受面４６から径方向外方に直線状に延びるフック溝４８が夫々形成されている。図２乃至図４に示すとおり、巻回部軸方向受面４６及びフック溝４８は夫々後述するコイルばね８９の巻回部９０及びフック部９２を受ける。支持基部４４の上記所要角度部位を除く外周面には周方向に連続して延在する略円弧形状の支持外周壁５０が形成されている。支持外周壁５０においてフック溝４８が形成されている周方向角度位置にあっては、軸方向においてそのフック溝４８が形成されている側に、径方向に貫通する間隙５１が形成されている（図５を参照されたい）。支持外周壁５０の外周面には、径方向外方に延出する一対の耳部５２が直径方向の両側に形成されており、一対の耳部５２の各々の中央には軸方向に貫通する固定用穴５４が形成されている。固定用穴５４にボルトの如き図示しない固定具を挿通することで、支持部材４３は車両のドアの如き図示しない従動側の部材に固定される。支持外周壁５０の内周面の軸方向両側端部には、周方向に延在する係止突条５５が形成されている。

支持基部４４の上記所要角度部位の外周面における周方向中央位置には、径方向に延びる支持軸５６が設けられている。図示の実施形態においては、支持軸５６は全体的に円柱形状であるが、（支持軸５６の）直径方向に貫通するスリット５８が（支持軸５６の）自由端から固定端部にかけて設けられており、支持軸５６の自由端部は弾性変形可能となっている。支持軸５６の自由端部には更に（支持軸５６の）径方向外方に向かって突出する係止突部６０も設けられている。図１及び図２に示すとおり、支持軸５６にはこれの周りを回転可能な中間部材６２が組み合わされる。

図１１も参照して説明すると、中間部材６２は適宜の成形方法によって形成される合成樹脂製であって、支持軸５６の周りを一体となって回転する傘歯車６４及び平歯車６６を備えている。傘歯車６４及び平歯車６６は共通の中心軸ｏ２を有し、傘歯車６４の外端は軸方向に直線状に延出して平歯車６６の側面に接続されている。中間部材６２の中心には共通の中心軸ｏ２の軸方向に直線状に延びる支持軸穴６８が設けられている。支持軸穴６８における平歯車６６側の軸方向端部には、局部的に拡径せしめてなる係止段部７０が設けられている。かような中間部材６２は、図３に示されるとおり、支持軸穴６８の傘歯車６４側から支持軸５６が挿入せしめられ、支持軸５６の係止突部６０が中間部材６２の支持軸穴６８に設けられた係止段部７０を通過してこれに弾性的に係止することで、支持軸５６に対して回転可能に組み合わされる。図示の実施形態においては、平歯車６６が図示しない操作機構に接続されており、かかる操作機構による操作によって中間部材６２は支持軸５６の周りを回転駆動する。

図１を参照して説明すると、支持部材４３には更に、後述するコイルばね８９を制御する筒状の制御部材７２が軸方向に直列に組み合わされている。図示の実施形態においては、制御部材７２は支持部材４３の軸方向の両側に１つずつ配設されており、２つの制御部材７２の各々について言及するときは末尾にａ又はｂを夫々付して両者を区別する。図１２を参照して説明すると、制御部材７２は合成樹脂製の略円筒形状であって、適宜の成形方法によって形成される。制御部材７２の形状については後述する。制御部材７２の内周面の軸方向片側端には共通の回転軸ｏ１に対して垂直に配置される略円形の制御基板７４が付設されており、制御基板７４の中心には円形の貫通穴７５が形成されている。制御基板７４には、貫通穴７５の外周縁を囲繞して軸方向他側に延びる円筒形状の支持突部７６及び支持突部７６の固定端部を囲繞する円環形状の外輪受溝７８が設けられている。制御部材７２が後述するとおりにして支持部材４３と組み合わされると、図３及び図４に示すとおり、支持突部７６の自由端部が外輪６の内周面と内輪４（さらに詳しくは内輪軸部１６）の外周面との間に進入し、これにより接続部材８並びにこれを保持する一対のリテーナ３０及び３２は、支持部材４３の軸方向の両側に配設された制御部材７２の各々に付設された支持突部７６によって軸方向の両側から支持される。このとき更に、内輪４は支持突部７６によって、外輪６の軸方向端部は外輪受溝７８によって夫々回転可能に軸支される。再度図１２を参照して制御部材７２の形状について説明する。制御部材７２の特定角度部位には径方向に貫通して軸方向に直線状に延在するフック溝８２が形成されている。フック溝８２は制御部材７２の軸方向全体に渡って延在している。制御部材７２において番号８４で示す特定角度領域にあっては、外径が幾分低減せしめられており、軸方向自由端面（制御基板７４が付設されていない側を制御部材７２の「自由端」とする）には周方向に延在する円弧状のラック８６が設けられている。かような特定角度領域８４は直径方向の両側に１つずつ設けられている。図１及び図３に示すとおり、ラック８６は中間部材６２の傘歯車６４と噛み合うことから、傘歯車６４の歯が形成された円錐面と対応する所要円錐面に沿って周方向に延在するのが好ましい。制御部材７２における特定角度領域８４以外の角度領域の自由端部にあっても、外径は幾分低減せしめられており、ここには周方向に延在する円弧状の被係止突条８８が形成されている。

制御部材７２は、図４に示すとおり、被係止突条８８が支持部材４３の係止突条５５を弾性的に乗り越えてこれと軸方向に係止することで、支持部材４３に組み合わされる。制御部材７２が支持部材４３に組み合わされた状態にあっては、制御部材７２は支持部材４３に対して共通の回転軸ｏ１を中心に回転可能である。上記状態にあっては更に、上述したとおり、制御部材７２のラック８６は支持部材４３の支持軸５６に組み合わされた中間部材６２の傘歯車６４と噛み合う。図示の実施形態においては、２つの制御部材７２ａ及び７２ｂが支持部材４３の軸方向の両側に１つずつ配設されていることから、これら２つの制御部材７２ａ及び７２ｂの各々に形成されたラック８６は傘歯車６４を介して相互に接続され、２つの制御部材７２ａ及び７２ｂの各々及び中間部材６２は連動する。従って、図１に示す状態から、中間部材６２が支持軸５６の周りを同図中央の正面図において反時計方向に回転すると、図３及び図５も併せて参照することによって理解されるとおり、中間部材６２の傘歯車６４と２つの制御部材７２ａ及び７２ｂの各々のラック８６との噛み合いによって、図１において左側に位置する制御部材７２ａは共通の回転軸ｏ１の周りを時計方向（同図の左側から見て）に回転するが、図１において右側に位置する制御部材７２ｂは共通の回転軸ｏ１の周りを反時計方向（同左側から見て）に回転し、２つの制御部材７２ａ及び７２ｂの回転方向は相互に反転する。これについては後に更に言及する。

図３及び図４に示すとおり、外輪６の外周面にはコイルばね８９も装着されている。図示の実施形態においては、コイルばね８９は支持部材４３の軸方向の両側に１つずつ配設されており、２つのコイルばね８９の各々について言及するときは末尾にａ又はｂを夫々付して両者を区別する。図３乃至図５と共に図１３を参照して説明すると、コイルばね８９は断面形状が矩形の金属製線材を螺旋状に巻回した巻回部９０と、巻回部９０の軸方向両端において線材が径方向外方に屈曲した一対のフック部９２とを有している。コイルばね８９が自由状態にあるときの巻回部９０の内径は外輪６の外径よりも小さく、コイルばね８９は巻回部９０の内径を一時的に拡径した状態で外輪６の外周面に装着される。図１３と図２とを比較参照することによって理解されるとおり、コイルばね８９が自由状態にあるときには一対のフック部９２の各々は略１４０度の角度間隔をおいて位置するが、図１に示す状態（つまり後述するとおり図示しない操作機構によって中間部材６２が操作されていない状態）にあっては、一対のフック部９２の各々は略１８０度の角度間隔をおいて位置する。従って、コイルばね８９が外輪６の外周面に装着されて一対のフック部９２が何らの力を受けていない状態においては、巻回部９０の内周面は外輪６の外周面と密着し、コイルばね８９は外輪６の外周面を締め付けてこれを保持する。図示の実施形態においては、２つのコイルばね８９ａ及び８９ｂが支持部材４３の軸方向の両側に１つずつ配設されており、２つのコイルばね８９ａ及び８９ｂは夫々、外輪６が支持部材４３の内側に挿入された後であって且つ制御部材７２が支持部材４３と組み合される前に、軸方向の両側から夫々外輪６に装着され、一対のフック部９２の各々が支持部材４３及び制御部材７２に形成されたフック溝４８及び８２に嵌め合わされる。このとき、２つのコイルばね８９ａ及び８９ｂの各々を構成する線材の巻回方向は軸方向の一方から見て相互に逆にするのがよい。理由については後述する。

次に、トルクヒンジ２の作動について説明する。図１に示す状態にあっては、中間部材６２の平歯車６６に接続されてこれを回転駆動せしめる図示しない操作機構は作動しておらず、従って、支持部材４３の軸方向の両側に配設された２つのコイルばね８９ａ及び８９ｂの各々は外輪６の外周面を締め付けてこれを保持している。この状態で軸部材ｓから内輪４に回転トルクが付与されると、内輪４及び支持部材４３は、内輪４が接続部材８による所要摩擦力によって外輪６に接続されることで一体的に、又は内輪４が接続部材８による所要摩擦力に抗して外輪６に対して滑ることで相対的に回転する。

内輪４に回転トルクが付与されると、接続部材８によって内輪４に接続されている外輪６は内輪４の回転方向と同一方向に回転しようとする。図示の実施形態においては、支持部材４３の軸方向の両側に配設された２つのコイルばね８９ａ及び８９ｂの各々を構成する線材の巻回方向は軸方向の一方から見て相互に逆であることから、例えば内輪４が図３及び図４の左側から見て時計方向に回転した場合には、図５も併せて参照することによって理解されるとおり、外輪６に装着されたコイルばね８９ａが有する一対のフック部９２のうち支持部材４３に形成されたフック溝４８に嵌め合わされた方のフック部９２は、支持部材４３に形成されたフック溝４８において支持部材４３によりばねを緩める方向に押される。一方、外輪６に装着されたコイルばね８９ｂが有する一対のフック部９２のうち支持部材４３に形成されたフック溝４８に嵌め合わされた方のフック部９２は、支持部材４３に形成されたフック溝４８において支持部材４３によりばねを締め付ける方向に押される。内輪４が反対方向に回転した場合はその逆となる。つまり、内輪４の回転方向によらず、常に２つのコイルばね８９ａ及び８９ｂのいずれか一方のフック部９２はばねを締め付ける方向に押されるため、外輪６はコイルばね８９によって充分確実に保持されることとなる。そのため、単一のコイルばね８９を外輪６の外周面に装着する場合、又は線材の巻回方向が軸方向の一方から見て同一である２つのコイルばね８９を外輪６の外周面に装着する場合には、外輪６が内輪４に付与された回転トルクによって内輪４の回転方向と同一方向に回転しようとする際に、コイルばね８９が有する一対のフック部９２のいずれかが支持部材４３によってばねを緩める方向に押されても、コイルばね８９が外輪６を保持できる範囲に入力トルクの大きさを制限する必要がある。

図１に示す状態から中間部材６２が図示しない操作機構によって支持軸５６の周りを図１の中央図において反時計方向に回転駆動させられると、中間部材６２の傘歯車６４と噛み合うラック８６を備える制御部材７２は、支持部材４３に対して共通の回転軸ｏ１の周りを回転し、制御部材７２のフック溝８２に嵌め合わされたコイルばね８９のフック部９２をコイルばね８９が緩む方向に押す。図示の実施形態においては、制御部材７２及びコイルばね８９は支持部材４３の軸方向の両側に夫々１つずつ配設されており、支持部材４３の軸方向の両側に配設された２つのコイルばね８９ａ及び８９ｂの各々を構成する線材の巻回方向は軸方向の一方から見て相互に逆であって、上述したとおり２つの制御部材７２ａ及び７２ｂの各々は相互に反対方向に回転することから、２つのコイルばね８９ａ及び８９ｂのフック部９２は同時にコイルばね８９が緩む方向に押される。図１４には、中間部材６２が操作機構によって反時計方向に所要角度だけ回転させられた後に停止した状態が図示されている。中間部材６２は上記操作機構によって図１４に示す角度位置で保持される。図１の左図と図１４の左図とを比較参照することによって理解されるとおり、制御部材７２ａは同図左図において共通の回転軸ｏ１を中心に時計方向に回転せしめられている。一方、図１の右図と図１４の右図とを比較参照することによって理解されるとおり、制御部材７２ｂも同図右図において共通の回転軸ｏ１を中心に時計方向に回転せしめられている。紙面上での制御部材７２ａ及び７２ｂの回転方向は同じであるが、上述したとおり、両者の回転方向は軸方向の一方から見た場合には相互に逆となる。図１４に示す状態にあっては、図１５に示すとおり、コイルばね８９ａ及び８９ｂは外輪６を開放しており、外輪６はコイルばね８９ａ及び８９ｂに対して回転可能な状態である。つまり、支持部材４３に共通の回転軸ｏ１の周りに回転トルクが付与された場合には、支持部材４３（及びこれと組み合わされる制御部材７２ａ及び７２ｂ）は外輪６に対して回転可能であることから、内輪４及び支持部材４３は接続部材８による所要摩擦力によらず相対的に回転可能となる。図１５ではコイルばね８９ａ及び８９ｂの巻回部９０の内周面は夫々外輪６の外周面から完全に離隔しているが、外輪６がコイルばね８９ａ及び８９ｂに対して回転可能であれば、コイルばね８９ａ及び８９ｂの巻回部９０の内周面が夫々外輪６の外周面から必ずしも完全に離隔しておらず、両面が当接していてもよい。

従って、本発明のトルクヒンジにあっては、外輪６の外周面に装着されたコイルばね８９が有する一対のフック部９２の各々が、外輪６を支持する支持部材４３及びこれと軸方向に直列に組み合わされる制御部材７２の各々に形成されたフック溝４８及び８２に嵌め合わされており、そして、制御部材７２は支持部材４３に対して内輪４及び外輪６が有する共通の回転軸ｏ１の周りを回転可能であることから、支持部材４３及び制御部材７２を共通の回転軸ｏ１の周りで相対回転させることで、コイルばね８９が外輪６を締め付けてこれを保持した状態と、コイルばね８９が外輪６を開放した状態とに切り換え可能となる。

それ故に、コイルばね８９が外輪６を締め付けてこれを保持した状態にあっては、支持部材４３は外輪６と一体であるため、内輪４及び支持部材４３は接続部材８による所要摩擦力によって一体的に又はこれに抗して相対的に回転可能となる一方、コイルばね８９が外輪６を開放した状態にあっては、支持部材４３は外輪６に対して回転可能であるため、内輪４及び外輪６が上記所要摩擦力で接続されているにも拘らず、内輪４及び支持部材４３は充分小さな力で相対回転可能となる。つまり、本発明のトルクヒンジによれば、所要操作をすることで両側に接続された２つの部材を一体的に又は所要摩擦力に抗して相対回転させる状態と、所要摩擦力によらず相対回転させる状態とに切り換え可能となる。それ故に、例えば本発明のトルクヒンジを回転伝達装置として車両のドアに組み込んで内輪４を電動モーターに支持部材４３をドアに夫々接続すれば、コイルばね８９が外輪６を保持した状態にあっては、電動モーターによってドアを駆動することができる。そして、電動モーターの駆動トルクによってドアが開閉動作中に若しくは電動モーターのディテントトルク又は保持トルクによってドアが全開位置又は中間開位置に保持されているときに、ドアが風等によって突発的に外力を受けた場合には、内輪４及び外輪６が相対回転することでドアが受けた上記外力を逃がすことができ、これによりドアがバタつくことを防止することができる。一方、コイルばね８９が外輪６を開放した状態にあっては、充分小さな力でドアを動かすことができる。

以上、本発明に従って構成されたトルクヒンジについて添付した図面を参照して詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲内において適宜の修正や変更が可能である。図示の実施形態においては、コイルばね８９が外輪６の外周面に装着されて一対のフック部９２が何らの力を受けていない状態では巻回部９０の内周面は外輪６の外周面と密着していて、制御部材７２が共通の回転軸ｏ１の周りを回転することでコイルばね８９が外輪６を開放するように構成されていたが、所望ならば、コイルばねが外輪６の外周面に装着されて一対のフック部が何らの力を受けていない状態では巻回部の内周面は外輪６の外周面から離隔していて、制御部材７２が共通の回転軸ｏ１の周りを回転することでコイルばねが外輪６を締め付けてこれを保持するように構成することもできる。また、図示の実施形態においては、図示しない操作機構で中間部材６２を操作することで制御部材７２を従動させるようにしたが、適宜の接続方法によって制御部材７２を操作機構に直接接続し、制御部材７２を操作機構によって直接的に操作してもよい。この場合には、上述したとおり、２つの制御部材７２ａ及び７２ｂが夫々のラック８６及び中間部材６２傘歯車６４によって接続されて連動することから、２つの制御部材７２ａ及び７２ｂのいずれか一方を操作機構によって直接操作すれば、いずれか他方は一方に従動する。さらにまた、接続部材は内輪４と外輪６との間に配置されて両者を所要摩擦力によって断接可能に接続すればよく、従って、接続部材として上記特許文献に記載されたような、コイルばね、所謂輪ばね、又はトレランスリングを採用することもできる。

２：トルクヒンジ
４：内輪
６：外輪
８：接続部材
３０及び３２：リテーナ
４３：支持部材
４８：（支持部材の）フック溝
５６：支持軸
６２：中間部材
６４：傘歯車
７２（７２ａ及び７２ｂ）：制御部材
８２：（制御部材の）フック溝
８６：ラック
８９（８９ａ及び８９ｂ）：コイルばね
９２：フック部

Claims (8)

1. 共通の回転軸を有する内輪及び外輪、並びに前記内輪と前記外輪との間に配置されて両者を所要摩擦力によって断接可能に接続する接続部材を備え、
   前記外輪は筒状の支持部材の内側に挿入されてこれによって支持されると共に、前記外輪の外周面には一対のフック部を有するコイルばねが装着されており、
   前記支持部材には前記コイルばねを制御する筒状の制御部材が軸方向に直列に組み合わされ、前記制御部材は前記支持部材に対し前記共通の回転軸の周りを回転可能な状態で前記コイルばねの外側に配置され、前記支持部材及び前記制御部材には夫々前記コイルばねの前記一対のフック部の各々が嵌め合わされるフック溝が形成されており、
   所要操作によって前記コイルばねが前記外輪を保持又は開放し、
   前記コイルばねが前記外輪を保持しているときは、前記内輪は前記所要摩擦力に抗して前記外輪に対して回転可能であるが、
   前記コイルばねが前記外輪を開放しているときは、前記内輪は前記外輪と一体となって回転するトルクヒンジ。
2. 前記コイルばね及び前記制御部材は前記支持部材の軸方向の両側に夫々１つずつ配設され、前記支持部材には前記共通の回転軸に対して垂直な支持軸の周りを回転可能な傘歯車が組み合わされ、前記制御部材には周方向に延在して前記傘歯車と噛み合う円弧状のラックが設けられている、請求項１に記載のトルクヒンジ。
3. 前記支持部材の軸方向の両側に配設された前記コイルばねの各々を構成する線材の巻回方向は軸方向の一方から見て相互に逆である、請求項２に記載のトルクヒンジ。
4. 前記制御部材には前記外輪の内周面と前記内輪の外周面との間に進入する筒状の支持突部が付設され、前記接続部材は、前記支持部材の軸方向の両側に配設された前記制御部材の各々に付設された前記支持突部によって軸方向の両側から支持される、請求項２又は３に記載のトルクヒンジ。
5. 前記コイルばねが前記外輪の外周面に装着されて前記一対のフック部の各々が何らの力を受けていない状態にあっては、前記コイルばねは前記外輪を締め付けてこれを保持しており、前記制御部材が前記支持部材に対して回転することで、前記コイルばねは前記外輪を開放する、請求項１乃至４のいずれかに記載のトルクヒンジ。
6. 前記接続部材は前記外輪に対して回転不能である、請求項１乃至５のいずれかに記載のトルクヒンジ。
7. 前記接続部材は一対のリテーナによって軸方向の両側から保持され、前記一対のリテーナの各々は周方向係止手段によって前記外輪と周方向に係止する、請求項６に記載のトルクヒンジ。
8. 前記接続部材は金属製の薄板より構成されるばね部材であって、前記内輪の外周面と密接するばね部を有する、請求項６又は７に記載のトルクヒンジ。

Images