JPH07310766A

JPH07310766A - ２ウェイクラッチユニット

Info

Publication number: JPH07310766A
Application number: JP6101463A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Nojiri; 博海野尻; Isao Mikuriya; 功御厨; Masahiro Kawai; 正浩川合; Motoshi Okamoto; 元志岡本
Original assignee: NTN Corp; Nippon Cable System Inc; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp; Hi Lex Corp
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1995-11-28
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: JP3418963B2

Abstract

(57)【要約】【目的】回転駆動源の停止時、回転駆動源と出力軸と
の連結を機械的構造により自動的に開放することのでき
る機構を提供する。【構成】２ウェイクラッチは、内輪１、出力軸として
の外輪２、内輪１の外周面と外輪２の内周面との間に介
在するトルク伝達部材としての複数のローラ３、入力軸
としての保持器４を備えている。保持器４はウォーム＆
ホイール機構６を介して回転駆動源となるモータ７に連
結されている。軸部材８は、その一方の端部を制動部材
９でケーシング５に回転方向に摩擦固定されており、制
動部材９の摩擦による制動力よりも大きな回動力（回転
トルク）を受けた場合にのみ、ケーシング５に対して回
転することができる。そして、内輪１と軸部材８との間
の隙間に粘性流体例えばシリコンオイル等の高粘性流体
１０が封入され、隙間内にシール１１で密封されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のパワーウィン
ドや電動カーテン等において入力軸と出力軸との間のト
ルク伝達・遮断を行なう２ウェイクラッチユニットに関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車のパワーウィンドでは、
通常、駆動モータの回転動力をウォーム＆ホイール機構
で減速して、ウィンドの開閉を行なう出力軸に伝達する
構成になっている。駆動モータの回転をウォーム＆ホイ
ール機構で減速する構成にしてあるのは、配置スペース
が狭いので小型モータを使用する必要があり、ウィンド
の開閉に必要な出力軸の低回転数、高トルクに比べ、駆
動モータが高回転数、低トルクであるためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなパワーウ
ィンドにおいては、ウォーム＆ホイール機構の減速比が
一般に大きいため、駆動モータの停止時、出力軸側から
の手動入力、つまり、手動によるウィンドの開閉ができ
ない構造になっている。

【０００４】ところが、駆動モータの停止時にウィンド
を手動で開閉することができないと、例えば、自動車が
海中に転落し、その際、電気系のショートにより駆動モ
ータが回転不能に陥った場合、運転者が車外へ脱出でき
なくなるような事態も予想される。

【０００５】上記のような場合の対策として、駆動モー
タと出力軸との間に電磁クラッチを介在させ、モータ停
止時、電磁クラッチによって駆動モータと出力軸との連
結を開放する手段も考えられるが、消費電力量の増大
と、制御系の複雑化が懸念される。

【０００６】そこで、本発明は、回転駆動源の停止時、
回転駆動源と出力軸との連結を機械的構造により自動的
に開放することのできる機構を提供しようとするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の２ウェイクラッ
チユニットは、外周面にカム面を備え、カム面で、外輪
の内周面との間に正逆両回転方向にくさび空間を形成す
る内輪と、カム面と外輪の内周面との間に配されたトル
ク伝達部材と、回転駆動源に連結され、トルク伝達部材
を収容するポケットを備えた保持器と、内輪と保持器と
を回転方向に連結する弾性部材と、静止系に制動固定さ
れた回転部材と内輪との間に介在する粘性流体とを備え
たものである。

【０００８】また、本発明の２ウェイクラッチユニット
は、内周面にカム面を備え、カム面で、内輪の外周面と
の間に正逆両回転方向にくさび空間を形成する外輪と、
カム面と内輪の外周面との間に配されたトルク伝達部材
と、回転駆動源に連結され、トルク伝達部材を収容する
ポケットを備えた保持器と、外輪と保持器とを回転方向
に連結する弾性部材と、静止系に制動固定された回転部
材と外輪の間に介在する粘性流体とを備えたものであ
る。

【０００９】さらに、本発明の２ウェイクラッチユニッ
トは、正逆両回転方向にカム面を備え、カム面で、内輪
の外周面と外輪の内周面とに係合可能なトルク伝達部材
と、回転駆動源に連結され、トルク伝達部材を収容する
ポケットを備えた保持器と、内輪と保持器とを回転方向
に連結する弾性部材と、静止系に制動固定された回転部
材と内輪との間に介在する介在する粘性流体とを備えた
ものである。

【００１０】さらに、本発明の２ウェイクラッチユニッ
トは、正逆両回転方向にカム面を備え、カム面で、内輪
の外周面と外輪の内周面とに係合可能なトルク伝達部材
と、回転駆動源に連結され、トルク伝達部材を収容する
ポケットを備えた保持器と、外輪と保持器とを回転方向
に連結する弾性部材と、静止系に制動固定された回転部
材と外輪との間に介在する粘性流体とを備えたものであ
る。

【００１１】

【作用】回転駆動源が回転を始めると、その回転動力が
保持器に伝達され、保持器が回転する。そして、弾性部
材を介して内輪が保持器から回転動力を受けて回転する
が、この時、内輪は静止系に制動固定された回転部材と
の間に介在する粘性流体から粘性剪断抵抗を受ける。そ
のため、弾性部材が回転方向にたわみ、その分、保持器
と内輪との間に相対回転（内輪の回転遅れ）が生じる。

【００１２】保持器と内輪との間に相対回転が生じる
と、保持器のポケットに収容されたトルク伝達部材が保
持器によって回転方向に押され、その方向のくさび空間
に係合する。これにより、保持器からトルク伝達部材を
介して外輪へ回転動力が伝達され、外輪が保持器および
内輪と一体となって回転する。

【００１３】一方、内輪の回転時、静止系に制動固定さ
れた回転部材は内輪との間に介在する粘性流体から粘性
剪断抵抗を受ける。この粘性剪断抵抗は内輪の回転に伴
って増大し、回転部材に対し回動力（回転トルク）とし
て作用する。そのため、回転部材は、この回動力が静止
系の制動力よりも小さい間は静止系に対し停止している
が、この回動力が制動力より大きくなると静止系に対し
回転を始め、定常回転に移行した後は、制動力に対応し
た量だけ内輪に対し遅れながら追随回転する。回転駆動
源が停止し、保持器および内輪の回転が止まると、粘性
流体の粘性剪断抵抗はなくなるので、弾性部材の弾性復
元力によって内輪が保持器に対し相対回転し、両者の円
周方向位置がセンタリングされる。内輪が保持器に対し
てセンタリングされると、トルク伝達部材がくさび空間
から離脱し、外輪が入力系から開放される。

【００１４】上記の構成は外輪を出力軸とするものであ
るが、内輪を出力軸とする場合は、内輪と保持器とを弾
性部材で回転方向に連結すると共に、外輪と回転部材と
の間に粘性流体を介在させることにより、同様の作用が
得られる。

【００１５】また、上記の構成は内輪の外周面又は外輪
の内周面にカム面を設けたものであるが、正逆両回転方
向にカム面を備えたトルク伝達部材を用いることによっ
ても、同様の作用が得られる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００１７】図１は、この実施例の２ウェイクラッチユ
ニットを使用した自動車のパワーウィンドの動力伝達系
を示す。２ウェイクラッチは、内輪１、出力軸としての
外輪２、内輪１の外周面と外輪２の内周面との間に介在
するトルク伝達部材としての複数のローラ３、入力軸と
しての保持器４を備えている。保持器４および外輪２
は、ケーシング５に回転自在に装着されている。また、
保持器４はウォーム＆ホイール機構６を介して回転駆動
源となるモータ７に連結され、外輪２はウィンドの開閉
機構（図示省略）に連結されている。尚、この実施例で
は、ウォーム＆ホイール機構６のホイールギヤ４ａを保
持器４の外径面に一体形成してある。

【００１８】内輪１の一方の端部側はカップ部１ａをな
し、このカップ部１ａに、軸部材８の他方の端部が軸方
向および半径方向の隙間をもって挿入されている。軸部
材８は、その一方の端部を制動部材９でケーシング５に
回転方向に摩擦固定されており、制動部材９の摩擦によ
る制動力よりも大きな回動力（回転トルク）を受けた場
合にのみ、ケーシング５に対して回転することができ
る。そして、内輪１と軸部材８との間の隙間に粘性流体
例えばシリコンオイル等の高粘性流体１０が封入され、
隙間内にシール１１で密封されている。

【００１９】内輪１と保持器４との間には、図２（図１
におけるＸ−Ｘ断面）に示すようなセンタリングバネ１
２が介装されている。センタリングバネ１２は環状部１
２ａと、環状部１２ａの両端から外径側に伸びた一対の
係合部１２ｂとからなり、環状部１２ａを、内輪１のカ
ップ部１ａの端部内径に設けられた環状の段部１ａ１に
挿入される。一方、一対の係合部１２ｂは内輪１のカッ
プ部１ａの端部に設けられたスリット１ａ２を貫通して
保持器４の係合孔４ｂに入り込んでいる。図２に示す状
態では、一対の係合部４ｂがスリット１ａ２および係合
孔４ｂの円周方向側壁にそれぞれ弾性力もって接触し、
これにより、内輪１と保持器４とが回転方向に連結さ
れ、かつ、内輪１の保持器４に対する円周方向位置決め
（センタリング）がなされる。

【００２０】図３（図１におけるＹ−Ｙ断面）および図
４に示すように、内輪１の他方の端部側外周面には複数
の平坦なカム面１ｂが円周等間隔に設けられ、各カム面
１ｂと外輪２の内周面との間に、正逆両回転方向にくさ
び空間が形成されている。各ローラ３はそれぞれ各カム
面１ｂと外輪２の内周面との間に配され、保持器４のポ
ケット４ｃに収容保持される。尚、図２〜図４は、内輪
１がセンタリングバネ１２によってセンタリングされた
状態を示しており、この状態では、図４に示すように、
保持器４のポケット４ｃの円周方向中心とカム面１ｂの
円周方向中心とが一致する。そのため、ローラ３はカム
面１ｂの略中央に位置し、正逆両回転方向のくさび空間
からそれぞれ離脱する。以下、この状態を中立位置とい
う。

【００２１】図１において、モータ７が回転を始める
と、その回転動力がウォーム＆ホイール機構６を介して
保持器４に減速伝達され、保持器４が回転する。そし
て、センタリングバネ１２を介して内輪１が保持器４か
ら回転動力を受けて回転するが、この時、内輪１は軸部
材８との間に介在する高粘性流体１０の粘性剪断抵抗を
受ける。そのため、センタリングバネ１２の係合部１２
ｂがたわみ、その分、保持器４と内輪１との間に相対回
転（内輪１の回転遅れ）が生じる。尚、この時のセンタ
リングバネ１２の弾性力をＫ１、高粘性流体１０の粘性
剪断抵抗をＫ２とすると、センタリングバネ１２の係合
部１２ｂがたわむためには、Ｋ１〈Ｋ２の関係が必要で
ある。

【００２２】保持器４と内輪１との間に相対回転が生じ
ると、図５に示すように、保持器４のポケット４ｃに収
容されたローラ３が保持器４によって回転方向（保持器
４の回転方向）に押され、その方向のくさび空間に係合
する。この時の、ローラ３とカム面１ｂおよび外輪２の
内周面との接触点をそれぞれＣ１、Ｃ２、保持器４がロ
ーラ３を押す力をＦとすると、力Ｆの法線方向分力Ｆ
１、Ｆ２によって、接触点Ｃ１、Ｃ２にはそれぞれ摩擦
力μＦ１、μＦ２（μ：摩擦係数）が発生する。これら
摩擦力によって、保持器４からローラ３を介して外輪２
へ回転動力が伝達され、外輪２が保持器４および内輪１
と一体となって回転する。外輪２の回転により、図示さ
れていないウィンドが開閉する。

【００２３】一方、内輪１の回転時、軸部材８は内輪１
との間に介在する高粘性流体１０から粘性剪断抵抗を受
ける。この粘性剪断抵抗は内輪１の回転に伴って増大
し、軸部材８に対し回動力（回転トルク）として作用す
る。軸部材８はこの回動力が制動部材９の制動力より小
さい間はケーシング５に対し停止しているが、この回動
力が制動力より大きくなるとケーシング５に対し回転を
始め、そして定常回転に移行した後は、制動部材９の制
動力に対応した量だけ内輪１に対し遅れながら追随回転
する。したがって、定常回転移行後（クラッチがトルク
伝達状態に切り替わった後）は、高粘性流体１０の粘性
剪断抵抗は制動部材９の制動力に対応した所定値にな
り、これよりも大きくはならない。高粘性流体１０の粘
性剪断抵抗は、本来的には、保持器４と内輪１との間に
相対回転を生じさせる、つまり、クラッチを自動的にト
ルク伝達状態に切り替えるために必要な要素であり、ク
ラッチの切り替わり時以降はできるだけ小さいほうが望
ましい。ここで、制動部材９の制動力をＫ３とすると、
Ｋ３≧Ｋ２（クラッチ切り替わり時の粘性剪断抵抗）〉
Ｋ１（センタリングバネ１２の弾性力）の関係が必要で
あり、制動力Ｋ３はこの関係を満たす範囲内で最小値に
設定すると良い。この実施例では、制動部材９としてＯ
リングを使用し、Ｏリングの締代調整によって、制動力
Ｋ３が最適値になるよう設定してある。ただし、制動部
材９は、軸部材８に所定の制動力を及ぼし得るものであ
れば特にＯリングには限られない。また、制動力は摩擦
力には限られない。

【００２４】モータ７が停止し、保持器４および内輪１
の回転が止まると、高粘性流体１０の粘性剪断抵抗はな
くなるので、センタリングバネ１２の弾性復元力によっ
て内輪１が保持器４に対し相対回転し、図２〜図４に示
す中立位置にセンタリングされる。尚、内輪１は中立位
置まで相対回転する際に高粘性流体１０から粘性剪断抵
抗を受けるが、粘性剪断抵抗は相対回転速度に比例する
ので、内輪１はモータ７よりも遅い速度ではあるが、回
転することはできる。このようにして、内輪１が保持器
４に対しセンタリングされると、ローラ３がくさび空間
から離脱し中立位置に戻るので、外輪２が保持器４およ
び内輪１に対しフリーになって、入力系から開放され
る。したがって、この状態では外輪２を手動で回転させ
ることができ、これにより、モータ７の停止時であって
も、ウィンドを手動で開閉することが可能となる。

【００２５】図６に示す実施例は、上記平坦なカム面１
ｂに代えて、外輪２の内周面に溝状のカム面２ｂを設け
たものである。外輪２のカム面２ｂと内輪１の外周面と
の間に正逆両回転方向にくさび空間が形成される。この
場合、保持器４と外輪２との間に、上記センタリングバ
ネ１２に相当する弾性部材を介在させると共に、外輪２
と、上記軸部材８に相当する回転部材（静止系に制動固
定する）との間に高粘性流体１０を介在させることによ
り、上記実施例の構成と同様の作用効果を得ることがで
きる。あるいは、図示は省略するが、内輪１の外周面
に、平坦なカム面１ｂに代えて、溝状のカム面を形成し
ても良い。

【００２６】図７に示す実施例は、トルク伝達部材とし
てスプラグ３’を用いたものである。その他の基本的な
構成は、図１に示すものと同様である。スプラグ３’は
正逆両回転方向にカム面３’ａ１、３’ａ２、３’ａ
３、３’ａ４を備え、外側保持器４’のポケット４’ｃ
と内側保持器４”のポケット４”ｃとに、それぞれバネ
４’ｃ１、４’ｃ２、４”ｃ１、４”２を介して収容保
持される。外側保持器４’は図１に示すウォーム＆ホイ
ール機構６を介してモータ７に連結され、内側保持器
４”は適宜の手段で内輪１に固定される。また、内輪１
と外側保持器４”と間には図１に示すセンタリングバネ
１２が介装され、内輪１と図１に示す軸部材８との間の
隙間には高粘性流体１０が密封される。図７に示す状態
では、スプラグ３’はバネ４’ｃ１、４’ｃ２、４”ｃ
１、４”２によって円周方向の両側から均等に押圧さ
れ、中立位置を保っている。この状態では、スプラグ
３’は内輪１の外周面および外輪２の内周面とは係合し
ない。一方、モータ７が回転を始めると、前述した態様
で、外側保持器４’と内輪１およびこれに固定された内
側保持器４”との間に相対回転が生じ（内側保持器４”
の回転遅れ）、図８に示すように、スプラグ３’が外側
保持器４’によって回転方向（外側保持器４’の回転方
向）に押されて揺動し、カム面３’ａ２、３’ａ３が内
輪１の外周面および外輪２の内周面の双方に係合する。
これにより、外側保持器４’からスプラグ３’を介して
外輪２へ回転動力が伝達され、外輪２が外側保持器
４’、内輪１および内側保持器４”と一体となって回転
する。

【００２７】一方、モータ７が停止すると、前述した態
様で、内輪１および内側保持器４”が外側保持器４’に
対しセンタリングされるので、スプラグ３’は図７に示
す中立位置に戻り、外輪２が入力系から開放される。

【００２８】尚、内側保持器４”をモータ７に連結する
場合は、内側保持器４”と外輪２との間に図１に示すセ
ンタリングバネ１２に相当する弾性部材を介在させると
共に、外輪２と、図１に示す軸部材８に相当する回転部
材との間に高粘性流体１０を介在させる。また、上記実
施例において、バネ４’ｃ１および４’ｃ２を省略、ま
たは、バネ４”ｃ１および４”２を省略しても良く、あ
るいは、双方とも省略しても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の２方向ク
ラッチユニットは、回転駆動源の停止時、入力系と出力
系との間のトルク伝達を自動的に遮断し、出力系を入力
系から自動的に開放する機能を有するものである。した
がって、本発明の２方向クラッチユニットを、例えば、
自動車のパワーウィンドや電動カーテンの動力伝達系に
使用することにより、駆動モータの停止時に、出力軸側
から手動その他の手段でウィンドやカーテンを開閉する
ことが可能になるので、これら装置の利便性、安全性を
より一層向上させることができる。しかも、本発明の２
方向クラッチユニットはトルク伝達・遮断を自動的にか
つ機械的に行なうものであるから、消費電力の増大、制
御系の複雑化といった懸念もない。

【００３０】尚、本発明は、以上に例示した用途に限ら
ず、回転駆動源の停止時に、出力系を入力系から開放す
る必要がある用途一般に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２方向クラッチユニットを使用した自
動車のパワーウィンドの動力伝達系を示す断面図であ
る。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ断面図を示す断面図であ
る。

【図３】図１におけるＹ−Ｙ断面図を示す断面図であ
る。

【図４】カム面とトルク伝達部材の周辺部を示す拡大断
面図である。

【図５】カム面とトルク伝達部材の周辺部を示す拡大断
面図である。

【図６】本発明の他の実施例に係わるカム面とトルク伝
達部材の周辺部を示す拡大断面図である。

【図７】本発明の他の実施例に係わるトルク伝達部材の
周辺部を示す拡大断面図である。

【図８】本発明の他の実施例に係わるトルク伝達部材の
周辺部を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１内輪１ｂカム面２外輪３ローラ（トルク伝達部材）４保持器（入力軸）７モータ８軸部材（回転部材）１０高粘性流体１２センタリングバネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本元志大阪府豊中市末広町２丁目９番地33号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周面にカム面を備え、カム面で、外輪
の内周面との間に正逆両回転方向にくさび空間を形成す
る内輪と、前記カム面と外輪の内周面との間に配された
トルク伝達部材と、回転駆動源に連結され、前記トルク
伝達部材を収容するポケットを備えた保持器と、前記内
輪と保持器とを回転方向に連結する弾性部材と、静止系
に制動固定された回転部材と前記内輪との間に介在する
粘性流体とを備えたことを特徴とする２ウェイクラッチ
ユニット。
【請求項２】内周面にカム面を備え、カム面で、内輪
の外周面との間に正逆両回転方向にくさび空間を形成す
る外輪と、前記カム面と内輪の外周面との間に配された
トルク伝達部材と、回転駆動源に連結され、前記トルク
伝達部材を収容するポケットを備えた保持器と、前記外
輪と保持器とを回転方向に連結する弾性部材と、静止系
に制動固定された回転部材と前記外輪との間に介在する
粘性流体とを備えたことを特徴とする２ウェイクラッチ
ユニット。
【請求項３】正逆両回転方向にカム面を備え、カム面
で、内輪の外周面と外輪の内周面とに係合可能なトルク
伝達部材と、回転駆動源に連結され、前記トルク伝達部
材を収容するポケットを備えた保持器と、前記内輪と保
持器とを回転方向に連結する弾性部材と、静止系に制動
固定された回転部材と前記内輪との間に介在する介在す
る粘性流体とを備えたことを特徴とする２ウェイクラッ
チユニット。
【請求項４】正逆両回転方向にカム面を備え、カム面
で、内輪の外周面と外輪の内周面とに係合可能なトルク
伝達部材と、回転駆動源に連結され、前記トルク伝達部
材を収容するポケットを備えた保持器と、前記外輪と保
持器とを回転方向に連結する弾性部材と、静止系に制動
固定された回転部材と前記外輪との間に介在する粘性流
体とを備えたことを特徴とする２ウェイクラッチユニッ
ト。