JPWO2015118646A1 - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第二部材側に過大な負荷が掛かった場合であってもロック状態を確実に維持することのできる安全性の高いクラッチ装置を提供する。クラッチ装置を、第一部材側のロックドラム１８と、第二部材側の出力軸プレート１２と、ロックドラム１８に内嵌されたロックバネ１６と、ロックバネ固定プレート１３，１７と、ロックバネ１６と連結した操作機構２０とを備えたものとし、ロックバネ１６の固定側端部にロックバネ段部１６ｃを形成し、ロックバネ段部１６ｃをロックバネ固定プレート１３，１７のクランク状溝１３ａ，１７ａに圧入固定した。これにより、圧縮負荷の加わるロックバネ１６を固定し、遊びの無い強力なロック力が得られる。操作機構２０は、歯車の噛合いによるシンプルな間欠送りによるものを採用すると好ましい。

Description

本発明は、第一部材と第二部材の間に介在され、第一部材に対して第二部材を回動可能なロック解除状態と回動不可能なロック状態を切り替えるクラッチ装置に関する。

操作レバーを操作することにより車両用シートの高さを調節するシートリフターの機構として、ロックドラムの内部に該ロックドラムの内径よりも僅かに大きな外径を有するロックバネを内嵌したものが知られている（例えば、特許文献１〜３）。これらの機構では、操作レバー（例えば特許文献２の図７における符号９０）が操作されていない状態においては、ロックバネ（同図における符号３２）の外周面がロックドラム（同図における符号２０）の内周面に密着して、ロックバネをロックドラムに対して回動させることのできないロック状態を維持しながらも、操作レバーが操作されると、ロックバネの端部（同図の符号３７）が引っ張り方向（ロックバネが縮径する方向）に押圧されて、ロックバネの外周面がロックドラムの内周面から離れ、ロックバネをロックドラムに対して回動させることのできるロック解除状態が発現するようになっている。

上記の機構は、車両用シートの高さを簡単な操作で無段階に調節できるものの、以下のような欠点があった。すなわち、これらの機構では、ロック状態において車両用シートに掛かった負荷をロックバネの前記端部で支持する構造となっていて、過大な負荷が掛かると、ロックバネの前記端部が破損してロック状態を維持できなくなるおそれがあった。また、ロックバネであるが故に、ロックバネが拡縮する際の回動のずれや遊びが大きくなるという課題があった。さらに、操作機構が複雑で強度面と確実性に不安があるなどの課題もあった。この点、本出願人は、特許文献５に示されるクラッチ装置を提案するに至ったが、改良の余地は残されている。

特開２００２−１９５３１２号公報 特開２００２−１９５３２３号公報 特開２００９−１６８０９４号公報 特開２００８−０１３１３２号公報 特開２０１３−２２４６７８号公報

本発明は、上記課題を解決するものであり、ロックバネが拡縮するの際の回動のずれや遊びを抑えるだけでなく、強度が高く確実な操作機構を有し、第二部材側に過大な負荷が掛かった場合であってもロック状態を確実に維持することのできる安全性の高いクラッチ装置を提供するものである。また、このように安全性の高いクラッチ装置を簡素な構造で提供することも本発明の目的である。

上記課題は、
第一部材と第二部材の間に介在され、第一部材に対して第二部材を回動可能なロック解除状態と回動不可能なロック状態を切り替えるクラッチ装置であって、
第一部材側に固定されたロックドラムと、
第二部材側に固定された出力軸プレートと、
出力軸プレートに固定された出力軸と、
ロックドラムに内嵌されたロックバネと、
出力軸プレートに連結されてロックバネの端部を固定するロックバネ固定プレートと、
回動する部材の回動を規制する第一ブレーキバネ及び第二ブレーキバネと、
ロックバネと直接的又は間接的に連結された操作機構とを備え、
ロックバネの固定側端部に、ロックバネの中心側に曲げられたロックバネ曲部と、ロックバネ曲部からロックバネの巻回順方向に曲げられたロックバネ底部とからなるロックバネ段部が形成され、
ロックバネ固定プレートに、ロックバネ段部に対応したクランク状溝が設けられ、
ロックバネ段部がクランク状溝に圧入されることによりロックバネが固定された
ことを特徴とするクラッチ装置
を提供することによって解決される。

これにより、回動する部材の回動を規制し、第二部材側に過大な負荷が掛かり、その負荷が出力軸プレートを通じてロックバネに掛かった際であっても、ロックバネ段部が出力軸プレート又はそれと連結されたロックバネ固定プレートのクランク状溝に多方位的に保持されることで、ガタツキの無い確実で強固な固定が可能となり、必要なロック力の発揮と維持が可能になる。したがって、性能に優れるだけでなく、信頼性や安全性の高いクラッチ装置を提供することが可能になるとともに、クラッチ装置のコストや重量を抑えることも容易になる。

また、本発明のクラッチ装置においては、締まり勝手の第一ブレーキバネ及び第二ブレーキバネを回動する部材に巻き付けたことにより、それと連結する内歯プレートと出力軸プレートの回動のずれや遊びの発生を防止することが可能となっている。加えて、ロックバネ底部や、出力軸プレートのクランク状溝におけるロックバネ底部を圧入するロックバネ底部圧入部分は、ロックバネの巻回方向に沿った円弧状（ロックバネの巻回部分と同心円の円弧を為すよう）に形成してもよいが、その先端側をロックバネ及び出力軸プレートの中心側に傾けると好ましい。これにより、事故などが発生した際には、限度を越えた過負荷が意図的に加わるようにし、出力軸プレートやロックドラムが潰れて各部材が互いに噛み合った状態を発現させることが可能になる。このため、例えば、座席の急激な落下を防いで人体ダメージを減らすことなどが可能になる。ロックバネ底部やロックバネ底部圧入部分の傾斜角度（前記円弧からの傾斜角度）は、要求されるロック力の大きさに応じて決定されるが、０〜１５°程度までの範囲で設定すると好ましい。

また、本発明のクラッチ装置において、ロックバネ段部を設ける場所は特に限定されず、ロックバネの端部と中途部のいずれであってもよい。ロックバネの中間部（例えば、ロックバネが７巻である場合の４巻目）にロックバネ段部を形成してもよい。これらいずれの場所にロックバネ段部を設けても、上述した効果を得ることができる。ただし、オットマンに採用する場合など、左右両方向でのロック力を期待して中間部に段部を設けて固定する場合には、ロック力のオン−オフ切換機構との組合わせが必要になることなどは、言うまでもない。

さらに、本発明のクラッチ装置においては、
操作機構を、
内周に内歯を有する回動自在な内歯プレートと、
外歯を外周における２箇所に有する外歯プレートと、
内歯プレートの回動中心からずれた位置を中心として揺動可能な状態で外歯プレートが軸支され、左右に回転送りする回転操作片を有する操作プレートと、
操作プレートを元のセンター位置へ復帰させる外側センタリングバネと、
外歯プレートをいずれの外歯も内歯に噛み合わない状態へ復帰させる内側センタリングバネと、
で構成し、
外歯プレートを左右いずれに回転送りさせるかを選択することで内歯プレートの回転送り方向が選択され、
操作プレートの操作によって、内歯と外歯が噛み合った状態での内歯プレートの回動と、内歯と外歯が分離した状態でのリターンとが繰り返されることで、第一部材と第二部材との間欠的な回転送りが可能とする
と好ましい。

そして、本発明のクラッチ装置においては、内歯プレートの中心から外歯プレートの軸支位置（揺動中心）までの距離を、内歯のピッチ円半径の１／２以上とすると好ましい。これにより、２箇所の外歯を、それぞれ前記ピッチ円の半周における４０％以上の区間に設けることが可能になるなど、多くの外歯が内歯に噛み合い、外歯と内歯の噛合強度を高めることが可能になる。外歯プレートの揺動中心が内歯プレートの外部となるようにすると、２箇所の外歯を設ける区間を、それぞれ前記ピッチ円の半周における６０％程度まで増大させることもできる。本発明のクラッチ装置においては、第一部材と第二部材をリンク機構の構成部材の一部とし、操作機構をクラッチ操作部材とすると、ロック力が高く安全な車両用オットマン装置を提供することができる。

以上のように、本発明によって、ロックバネが拡縮するの際の回動のずれや遊びを抑えるだけでなく、強度が高く確実な操作機構を有し、第二部材側に過大な負荷が掛かった場合であってもロック状態を確実に維持することのできる安全性の高いクラッチ装置を提供することが可能になる。また、このように安全性の高いクラッチ装置を簡素な構造で提供することも本発明の目的である。

第一実施態様のクラッチ装置の分解斜視図である。 第一実施態様のクラッチ装置を組み立てた状態を回動中心線Ｌ_１を含む平面で切断した断面図である。 第一実施態様のクラッチ装置におけるロック機構ユニットと操作機構ユニットとを組み付けている状態を示した斜視図である。 第一実施態様のクラッチ装置における第一ロックバネ固定プレートに設けられたクランク状溝にロックバネ段部を圧入した状態を回動中心線Ｌ_１に垂直な平面で切断した断面図である。 （イ）第一実施態様のクラッチ装置において、操作レバーが初期位置（元の位置）にあり、外歯プレートが内側リターンバネによってフリーな中立位置にあるときの操作機構の各部の位置関係を示した図、 （ロ）第一実施態様のクラッチ装置において、操作レバーを（イ）の初期位置から下方（左）に回動させ、外歯プレートが揺動したときの操作機構の各部の位置関係を示した図、 及び、 （ハ）第一実施態様のクラッチ装置において、操作レバーを（ロ）の位置からさらに下方操作し、内歯プレートを回動送りさせた操作機構の各部の位置関係を示した図である。 回動中心の異なる第二実施態様のクラッチ装置において、操作レバーが初期位置にあるときの主要部の位置関係を示した図である。 本発明に係るクラッチ装置を組み込んだ車両用オットマン装置を出力軸に垂直な平面で切断した状態を示した断面図である。

本実施態様のクラッチ装置の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。本発明の技術的範囲は、以下で述べる実施態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更を施すことができる。

［第一実施態様のクラッチ装置］
図１は、第一実施態様のクラッチ装置の分解斜視図である。図２は、第一実施態様のクラッチ装置を組み立てた状態を回動中心線Ｌ_１を含む平面で切断した断面図である。図３は、第一実施態様のクラッチ装置におけるロック機構ユニット１０と操作機構ユニット２０とを組み付けている状態を示した斜視図である。第一実施態様のクラッチ装置は、ロック機構１０と、操作機構３０と、間欠送り機構３０ａとで構成され、操作機構３０は第一部材と第二部材の間に介在され、第一部材に対して第二部材の相対回転角度を変更させるものになっている。

ロック機構１０は、出力軸１１と、出力軸プレート１２と、第一ロックバネ固定プレート１３と、第一ブレーキバネ１５と、第二ブレーキバネ１９と、ロックバネ１６と、第二ロックバネ固定プレート１７と、ロックドラム１８とで構成されている。ロックドラム１８は、第一部材（図示省略）に固定され、出力軸プレート１２は、それに固定された出力軸１１を介して第二部材（図示省略）に連結される。ロックバネ１６は、自由状態においてロックドラム１８の内径よりも数％大きな外径を有しており、ロックドラム１８に強制的に内嵌されている。また、第一ブレーキバネ１５は、自由状態において、内歯プレート３１のバーリング部分及びブレーキバネホルダー１４の筒状部分の外径よりも数％小さな内径を有しており、当該バーリング部分及び当該筒状部分に強制的に外嵌されている。この締め付けによる滑り摩擦抵抗によって、外歯プレート３３が初期位置に戻る際の動きにつられて内歯プレート３１が回動するのを防いで、内歯プレート３１が移動した位置で留まるようにし、遊びやずれを防いでいる。また、第二ブレーキバネ１９は、第一ブレーキバネ１５と同様の締め代を持つ寸法のもので、樹脂一体カラー２０とロックドラム１８のバーリング部分を締め付けて回動を規制し、バネブレーキ機構の課題であるロックバネ１６の拡縮の際の回動のガタツキや遊びを防ぐ機能を有している。

ロックバネ１６には、図４に示すように、その中心側に曲げられたロックバネ曲部１６ａと、ロックバネ曲部１６ａからロックバネ１６の巻回順方向に曲げられたロックバネ底部１６ｂと、からなるロックバネ段部１６ｃが形成されている。図４は、第一実施態様のクラッチ装置における第一ロックバネ固定プレート１３に設けられたクランク状溝１３ａにロックバネ段部１６ｃを圧入した状態を回動中心線Ｌ_１に垂直な平面で切断した断面図である。ロックバネ曲部１６ａのロックバネ１６を縮径させる側は、ロックバネ引張側接点Ｐ_１となっており、ロックバネ曲部１６ａのロックバネ１６を拡径させる側は、ロックバネ押当側接点Ｐ_２となっている。第一ロックバネ固定プレート１３には、ロックバネ引張側接点Ｐ_１を押圧するためのロックバネ引張部１３ｂと、ロックバネ押当側接点Ｐ_２を押圧するためのロックバネ押当部１３ｃとが設けられている。第一実施態様のクラッチ装置においては、図１に示すように、ロックバネ１６の両端部にロックバネ段部１６ｃを設けており、他方のロックバネ段部１６ｃは、第二ロックバネ固定プレート１７に設けられたクランク状溝１７ａに圧入することでロックバネ１６の端部に掛かる高負荷を分散して受けるようになっている。

続いて、第一実施態様のクラッチ装置における操作機構３０について、図５を用いて説明する。操作機構３０は、内歯プレート３１と、外歯プレート３３と、操作プレート３２と、外側センタリングバネ３５とで構成されている。この操作機構３０では、操作プレート３２の回転中心Ｃ_１と外歯プレート３３の揺動中心（軸支位置）Ｃ_２とが異なっていため、操作プレート３２によって回動方向が選択されて左右いずれかに回動されると、内側センタリングバネ３４に抗って外歯プレート３３が揺動し（線分Ｃ_１Ｃ_２に対して線分Ｃ_１Ｃ_３が傾き）、外歯３３ａは内歯３１ａに噛み合ったまま回動送りされる。その後、操作プレート３２は外側センタリングバネ３５（図１及び図２）によって元の位置まで戻される。このとき、外歯プレート３３は、内側センタリングバネ３４によって噛み合いが解かれて、内歯３１ａと外歯３３ａとが分離した状態でリターンする。すなわち、内歯３１ａと外歯３３ａとが噛み合った状態での内歯プレート３１の回動送りと、内歯３１ａと外歯３３ａとが分離した状態でのリターンとが繰り返されることで、第一部材と第二部材との間欠的な回転送りを行うものとなっている。なお、内歯プレート３１の内周部には、複数の内歯３１ａが設けられ、外歯プレート３３の外周部には、左右それぞれの回転送りのための複数の外歯３３ａが２箇所に設けられている。外歯３３ａの歯数をより多く確保するため、外歯３３ａのピッチ円半径は、内歯３１ａのピッチ円半径と同一としている。

より具体的には、操作レバー５０などの操作手段を操作した際には、ロックドラム１８に対して操作機構３０の各部が回動することで、内歯３１ａに外歯３３ａが噛み合った状態と分離した状態とが切り替わるものとなっている。図５の（イ）〜（ハ）は、操作レバー５０を初期位置から下方に回動させた場合における操作機構２０の各部の位置関係を示した図である。図５（イ）の初期状態から操作レバー５０を下向き（左回転方向）に操作すると、操作プレート３２に設けられた回転操作片３２ａが外歯プレート３３を下向きに押圧することで、外歯プレート３３が図５（ロ）の状態に揺動し、外歯３３ａが内歯３１ａに噛み合い、図５（ハ）に示すように、内歯プレート３１が左に回動送りされる。左回動操作を中止すると、外側センタリングバネ３５（図１及び図２）の働きで操作レバー５０は元の位置に戻り、図５（イ）の状態に戻る。なお、回動送り量は、シートリフターの場合で、通常、１サイクル（１操作）３０°程度である。ここで述べた内容は、左回転に限らず、逆方向回転においても同様である。

なお、図５の（ロ）及び（ハ）のときには、ロックバネ１６は、図４に示すロックバネ引張側接点Ｐ_１が押圧されて縮径しているため、ロックドラム１８に対して回動自在な状態（ロックバネ可動状態）となっている。すなわち、第一部材（ロックドラム１８を固定した部材）に対して第二部材（出力軸１１を固定した部材）を回動可能なロック解除状態が発現するようになっている。一方、操作レバー５０の操作を停止すると、図５（イ）の状態に戻り、ロックバネ１６が元の状態に拡径してロックドラム１８の内周面に強く密着し、ロックドラム１８に対して回動できない状態（ロックバネ固定状態）となる。このロックバネ固定状態においては、ロックバネ１６に過大な負荷が掛かるが、ロックバネ段部１６ｃがクランク状溝１３ａ，１７ａで支持されているため、その負荷を分散させロックバネ１６の破損を防ぐようになっており、ロック状態をしっかりと維持することができるようになっている。

［第二実施態様のクラッチ装置］
上記で述べた第一実施態様のクラッチ装置は、図５に示すように、外歯プレート３３の揺動中心Ｃ_２が、内歯３１ａのピッチ円の外側に配されていたが、図６に示す第二実施態様のクラッチ装置では、内歯プレート３１の回動中心Ｃ_１から外歯プレート３３の揺動中心Ｃ_２までの距離が、内歯３１ａのピッチ円半径の１／２程度となっており、外歯プレート３３の揺動中心Ｃ_２が、内歯３１ａのピッチ円の内側に配されている。本発明のクラッチ装置は、この態様に限定されないが、外歯プレート３３の揺動中心Ｃ_２が内歯プレート３１の回動中心Ｃ_１から離れるほど、内歯３１ａと外歯３３ａの噛合歯数を増やせることについては、前述の通りである。

［応用例］
続いて、本発明の応用例について説明する。図７は、本発明に係るクラッチ装置を組み込んだ車両用オットマン装置を出力軸１１に垂直な平面で切断した状態を示した断面図である。図７のオットマン装置は、クラッチ装置１００と、リンク機構２００と、フットレスト３００とで構成されている。クラッチ装置１００は、中間部に段部を設けたロックバネ１６による左右両方向のロック機能を持つもので、その操作機構３０はロック機構をオン−オフ操作する第一クラッチ操作部材６１と第二クラッチ操作部材６２とで構成されている。リンク機構２００は、フットレスト３００を座席の下から前方に引き出す、又は、座席の下へ収納させる、オットマン装置の構造体である。リンクを構成する第一部材２１０に対してロックドラム１８が固定されており、第二部材２２０に対して出力軸１１が固定されている。

図７に示す車両用オットマン装置の具体的な動作について説明する。図示省略の操作レバーが操作されるなどして、第一クラッチ操作部材６１の基端部と第二クラッチ操作部材６２の基端部が互いに離反する方向に回動すると、図４に示されるロックバネ１６の両端部に設けられたロックバネ引張側接点Ｐ_１がロックバネ引張部１３ｂによってそれぞれ押圧され、ロックバネ１６が縮径してロック解除状態となる。この状態でフットレスト３００が前方に引き出し又は座席下に収納される。操作レバーの操作を停止すると、ロックバネ１６が拡径してロック状態が発現することなどについては、上述した実施態様のクラッチ装置と同様である。

このように、図７に示す車両用オットマン装置では、操作機構３０に相当する部分を複数のクラッチ操作部材（第一クラッチ操作部材６１及び第二クラッチ操作部材６２）で構成したが、これに限らずクラッチ操作部材を１つの部材で構成することも可能である。

［用途］
以上で述べた、本発明のクラッチ装置は、その用途を限定されず、各種用途に採用することができる。なかでも、車両用シートのリフター装置における昇降機構や、車両用シートのリクライニング装置における角度調節機構や、車両用オットマン装置におけるロック機構などに好適に採用することができる。これらの装置に使用されるクラッチ装置はいずれも、事故などによりその第二部材側に過大な負荷がかかるおそれがある。このため、本発明のクラッチ装置を使用することにより、乗員の安全性を高めることができるという利益が得られる。

１０ ロック機構ユニット（ロック機構）
１１ 出力軸
１２ 出力軸プレート
１３ 第一ロックバネ固定プレート
１３ａ クランク状溝
１３ｂ ロックバネ引張部
１３ｃ ロックバネ押当部
１４ ブレーキバネホルダー
１５ 第一ブレーキバネ
１６ ロックバネ
１６ａ ロックバネ曲部
１６ｂ ロックバネ底部
１６ｃ ロックバネ段部
１７ 第二ロックバネ固定プレート
１７ａ クランク状溝
１８ ロックドラム
１９ 第二ブレーキバネ
２０ 軸一体樹脂カラ―
３０ 操作機構ユニット（操作機構）
３０ａ 間欠送り機構ユニット（間欠送り機構）
３１ 内歯プレート
３１ａ 内歯
３２ 操作プレート
３２ａ 回転操作片
３３ 外歯プレート
３３ａ 外歯
３４ 内側センタリングバネ
３５ 外側センタリングバネ
３６ ハンドルプレート
３７ ワッシャー
５０ 操作レバー（操作手段）
６１ 第一クラッチ操作部材（操作機構）
６２ 第二クラッチ操作部材（操作機構）
１００ クラッチ装置
２００ リンク機構
２１０ 第一部材
２２０ 第二部材
３００ フットレスト
Ｃ_１ 内歯プレートの回動中心
Ｃ_２ 外歯プレートの揺動中心
Ｌ_１ 内歯プレートの回動中心線
Ｐ_１ ロックバネ引張側接点
Ｐ_２ ロックバネ押当側接点

Claims (4)

1. 第一部材と第二部材の間に介在され、第一部材に対して第二部材を回動可能なロック解除状態と回動不可能なロック状態を切り替えるクラッチ装置であって、
   第一部材側に固定されたロックドラムと、
   第二部材側に固定された出力軸プレートと、
   出力軸プレートに固定された出力軸と、
   ロックドラムに内嵌されたロックバネと、
   出力軸プレートに連結されてロックバネの端部を固定するロックバネ固定プレートと、
   回動する部材の回動を規制する第一ブレーキバネ及び第二ブレーキバネと、
   ロックバネと直接的又は間接的に連結された操作機構とを備え、
   ロックバネの固定側端部に、ロックバネの中心側に曲げられたロックバネ曲部と、ロックバネ曲部からロックバネの巻回順方向に曲げられたロックバネ底部とからなるロックバネ段部が形成され、
   ロックバネ固定プレートに、ロックバネ段部に対応したクランク状溝が設けられ、
   ロックバネ段部がクランク状溝に圧入されることによりロックバネが固定された
   ことを特徴とするクラッチ装置。
2. 操作機構が、
   内周に内歯を有する回動自在な内歯プレートと、
   外歯を外周における２箇所に有する外歯プレートと、
   内歯プレートの回動中心からずれた位置を中心として揺動可能な状態で外歯プレートが軸支され、左右に回転送りする回転操作片を有する操作プレートと、
   操作プレートを元のセンター位置へ復帰させる外側センタリングバネと、
   外歯プレートをいずれの外歯も内歯に噛み合わない状態へ復帰させる内側センタリングバネと、
   で構成され、
   外歯プレートを左右いずれに回転送りさせるかを選択することで内歯プレートの回転送り方向が選択され、
   操作プレートの操作によって、内歯と外歯が噛み合った状態での内歯プレートの回動と、内歯と外歯が分離した状態でのリターンとが繰り返されることで、第一部材と第二部材との間欠的な回転送りが可能とされた
   請求項１記載のクラッチ装置。
3. 内歯プレートの中心から外歯プレートの軸支位置までの距離が、内歯のピッチ円半径の１／２以上とされた請求項１又は２記載のクラッチ装置。
4. 第一部材及び第二部材がリンク機構の構成部材の一部であり、
   操作機構がクラッチ操作部材である、リンク機構の車両用オットマン装置に用いる請求項１〜３いずれか記載のクラッチ装置。

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