WO2011145388A1

WO2011145388A1 - セルフロッククラッチ

Info

Publication number: WO2011145388A1
Application number: PCT/JP2011/056201
Authority: WO
Inventors: 橋詰健
Original assignee: アイシン精機株式会社
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2011-11-24
Also published as: JPWO2011145388A1; JP5354314B2

Abstract

　ウォームギヤと、これに一体形成された軸部とが第１軸芯に沿う方向に変位自在に支持され、軸部にアクチュエータの回転力を伝える駆動軸が第１軸芯と同軸芯上で第１軸芯に沿う方向に移動不能に支持され、軸部の端部を駆動軸の一端に対して第１軸芯に沿う方向に変位自在に内嵌又は外嵌した嵌合構造を有し、軸部と駆動軸との何れか一方に対して一体回転する回転体を備え、ホイールギヤに作用する外力により軸部が第１軸芯に沿う方向に変位した場合に回転体に接触して摩擦により制動力を作用させる制動部材を備え、ウォームギヤからホイールギヤに駆動力が伝えられる状態では、軸部を第１軸芯の方向での中立位置に保持して回転体と制動部材とを離間させ、外力が作用する状態では、軸部を第１軸芯に沿う方向へ変位させることで回転体と制動部材とを接触させて制動力を発生させるガイド機構を備えるセルフロッククラッチ。

Description

セルフロッククラッチ

　本発明は、食い違い関係となる軸芯の一方に駆動側のウォームギヤを備え、軸芯の他方に従動側のホイールギヤをウォームギヤに咬合する状態で備えたギヤ伝動系において、特に、ウォームギヤの進み角が大きくウォームギヤ自体のセルフロック機能が期待しにくい諸元の場合に、ホイールギヤに外力が作用した際のホイールギヤの回転を阻止するセルフロッククラッチに関する。

　上記のセルフロッククラッチに関連するものとして特許文献１には、モータの駆動力によって回転する駆動側回転体と、この駆動側回転体の回転力が当接によって伝えられる従動側回転体とが同軸芯上に配置された構成が示されている。このセルフロッククラッチは、これらを取り囲む位置に軸芯と同軸芯の円筒状となるクラッチハウジングを備え、駆動側回転体の回転力が接当によって伝えられるサポート部材に複数のローラ状の転動体を備えている。

　特許文献１では、従動側回転体に一体的に形成された制御面の中央部とクラッチハウジング内面との距離を転動体の直径より少し大きく設定してある。この中央部から周方向に離れる部位では、クラッチハウジングの内面との距離を転動体の直径より短くしている。この制御面とクラッチハウジングの内面との間に転動体が配置され、クラッチハウジングは回転不能に支持されている。

　このような構造からモータが駆動回転することにより、従動側回転体とサポート部材とが一体的に回転し、このサポート部材の回転により転動体が前記制御面の中央部の位置で回転する。そして、モータが停止している状態で従動側回転体に外部から回転力が作用した場合には、従動側回転体の回転に伴い制御面とクラッチハウジングの内面との間に転動体が挟み込まれる状態に達し、この回転が阻止される。

　また、上記のように構成されたセルフロッククラッチに関連するものとして、特許文献２には別の構成を備えたセルフロッククラッチが開示されている。このセルフロッククラッチは、モータの駆動力によって回転する駆動側回転体を備え、この駆動側回転体と同軸芯上に従動回転体を備え、これらを取り囲む筒状形状となるリテーナを駆動側回転体と同軸芯上で備え、この従動回転体とリテーナとに駆動側回転体の回転力が当接によって伝える伝動構造を備え、更に、これらを取り囲む外側に外輪を備えている。

　リテーナの複数のボール保持孔の夫々にスチールボールを支持することで、このスチールボールの外周に外輪が配置され、このスチールボールの内側に従動側回転体に一体的に形成された制御面が配置されるように位置関係が設定される。制御面は、外輪の内周面に対して径方向の間隔が回転方向に変化するように成形されている。

　このような構造からモータが駆動回転することにより、従動側回転体とリテーナとが一体的に回転し、このリテーナの回転によりスチールボールが前記制御面の中央部の位置で回転する。そして、モータが停止している状態で従動側回転体に外部から回転力が作用した場合には、従動側回転体の回転に伴い制御面と外輪の内面との間に転動体が挟み込まれる状態に達し、この回転が阻止される。

特許第３８８７１７２号公報特許第３６２６３８６号公報

　特許文献１あるいは特許文献２に記載されるように、従動側回転体に外力が作用した場合に、ローラ状の転動体やスチールボールを従動体の制御面と円筒状のクラッチハウジング等の内面との間に挟み込むことでロック状態に達するものでは、外力の作用によって従動側回転体が僅かに回転してもロック状態に達して逆転を抑制し得るものである。

　しかし、このような構成のものは高い精度が要求されるだけではなく、転動体やボールの外面と円筒状内面との接触によって回転を阻止するトルク（ロックトルク）を発生させるため、接触面積が狭く高負荷が作用した場合には滑りを発生させる虞があった。また、このように転動体やボールを用いる構成のもので大きいロックトルクを得るために大型化を招くものとなり改善の余地があった。

　特に、転動体やボールを回転系と固定系との間に挟み込む構成では、転動体やボールが強力に挟み込まれた後に外力が低下した場合にも転動体やボールが回転系と固定系との間から分離し難い状況に達しロック解除不能に陥ることもあった。

　また、アクチュエータで駆動されるウォームギヤの回転をホイールギヤに伝える減速系の伝動効率を高めるためにウォームギヤとして進み角の大きいものを用いることも考えられる。しかしながら、進み角の大きい減速系では、ホイールギヤに作用する外力によってウォームギヤの回転を招きやすく、このような点からも確実なロック状態を現出するセルフロッククラッチの望まれている。

　本発明の目的は、伝動効率が高いウォームギヤを使用しても確実で高いロックトルクのセルフロックを実現するセルフロッククラッチを合理的に構成する点にある。

　本発明の特徴は、食い違い関係となる第１軸芯と第２軸芯とのうち第１軸芯を中心に回転する駆動側のウォームギヤを備え、前記第２軸芯を中心に回転する従動側のホイールギヤを前記ウォームギヤに咬合する位置に備えると共に、
　前記ウォームギヤと、これに一体形成された軸部とが前記第１軸芯に沿う方向に変位自在に支持され、前記軸部にアクチュエータの回転力を伝える駆動軸が前記第１軸芯と同軸芯上で第１軸芯に沿う方向に移動不能に支持され、前記軸部の端部を前記駆動軸の一端に対して前記第１軸芯に沿う方向に変位自在に内嵌又は外嵌した嵌合構造を有し、
　前記軸部と前記駆動軸との何れか一方に対して一体回転する回転体を備え、前記ホイールギヤに作用する外力により前記軸部が前記第１軸芯に沿う方向に変位した場合に前記回転体に接触して摩擦により制動力を作用させる制動部材を備え、
　前記ウォームギヤからホイールギヤに駆動力が伝えられる状態では、前記軸部を前記第１軸芯の方向での中立位置に保持して前記回転体と前記制動部材とを離間させ、前記外力が作用する状態では、前記軸部を第１軸芯に沿う方向へ変位させることで前記回転体と前記制動部材とを接触させて制動力を発生させるガイド機構が備えられている点にある。

　この構成によると、ウォームギヤの駆動力をホイールギヤに伝える際には、ガイド機構が軸部を中立位置に保持するため回転体を制動部材から離間させ夫々が接触せず良好な伝動状態を現出する。
　また、例えば、ウォームギヤの回転が停止している状態で外力の作用でホイールギヤが回転した場合には、ガイド機構が、このホイールギヤの回転に伴いウォームギヤと軸部とが一体的に第１軸芯に沿う方向への変位を許す。この変位により軸部が中立位置から離れる方向へ移動して回転体が制動部材に接触する状態に達し、ウォームギヤの回転が阻止される。このように回転体と制動部材との相対位置の変化により制動力を作用させる状態を作り出すので、特許文献１や特許文献２のように制動力を発生させる部位を高精度に仕上げる加工を行わずとも、夫々の接触面の面積を広くして大きいロックトルクを得ることも可能となる。このことは進み角の大きいウォームギヤを用いて伝動効率を高める構成を採用しても確実なロック実現する。更に、駆動源に小容量の電動モータを備える構成を採用しても確実なロックにより電動モータに不要な外力を作用させないものにできる。
　従って、伝動効率が高いウォームギヤを使用しても確実で高いロックトルクのセルフロックを実現するセルフロッククラッチが合理的に構成された。

　本発明は、前記ガイド機構が、前記嵌合構造の部位において前記軸部と前記駆動軸との一方に前記駆動軸の回転方向を対角線とする平行四辺形に形成されたガイド辺を有する凹部と、この凹部に挿入されるように前記軸部と前記駆動軸との他方に突出形成されたガイド体とを備えて構成され、このガイド体が前記対角線上に存在する状態で前記軸部を前記中立位置に設定されても良い。

　これによると、例えば、ホイールギヤが回転する方向と逆方向にホイールギヤを回転させる外力が作用した場合には、駆動軸と軸部とが相対回転するためガイド体がガイド辺に沿って移動することになり、この移動に伴い軸部が第１軸芯に沿う方向に変位する。この変位により回転体が制動部材に接触しホイールギヤの回転が阻止される。

　本発明は、前記嵌合構造が、前記軸部の端部に前記第１軸芯と同軸芯で形成された孔部に対して前記駆動軸の端部を内嵌して成ると共に、
　一対の前記制動部材が、前記第１軸芯の方向に離間して位置固定状態で備えられ、この一対の前記制動部材に挟まれる領域に一対の前記回転体が配置され、この一対の回転体が前記軸部に備えられても良い。

　これによると、軸部の端部の孔部に駆動軸の端部が内嵌されることにより、軸部の端部が駆動軸によって支持される。また、軸部が中立位置を基準にして第１軸芯に沿う何れの方向に変位した場合でも、軸部に備えた回転体が制動部材に接触する状態に達し、ロックトルクを得る。

　本発明は、前記嵌合構造が、前記駆動軸の端部に前記第１軸芯と同軸芯で形成された孔部に対して前記軸部の端部を内嵌して成ると共に、
　一対の前記制動部材が前記第１軸芯の方向に離間し、かつ、前記軸部の第１軸芯に沿う方向への変位と連係して移動自在に支持され、この一対の前記制動部材に挟まれる領域に一対の前記回転体が配置され、この一対の回転体が前記駆動軸に備えられても良い。

　これによると、駆動軸の端部の孔部に軸部の端部が内嵌されることにより、軸部の端部が駆動軸によって支持される。また、軸部が中立位置を基準にして第１軸芯に沿う何れか一方に変位した場合には、この変位に連係して制動部材が変位して回転体に接触する状態に達し、ロックトルクを得る。

　本発明は、前記制動部材に、前記外力の作用によって前記軸部が変位する下流側ほど先すぼまりとなるように前記第１軸芯を中心とするホーン状の摩擦面が形成され、
　前記回転体に、前記摩擦面に沿う形状の円錐状の接触面が外周部に形成されても良い。

　これによると、軸部が中立位置を基準にして第１軸芯に沿う方向に変位した場合には、制動部材の外周のホーン状の摩擦面に対して、回転体の外周の円錐状の接触面が接触する状態に達しロックトルクを得る。また、このようにホーン状（円錐内面状）の摩擦面に回転体の円錐状の接触面が接触する構成では、接触方向に変位するほど制動部材から回転体に対して外周から第１軸芯に向けて抱き込む方向にも力が作用することになり、大型化を招くことなく一層強力なロックトルクを得る。

　本発明は、前記制動部材に、前記第１軸芯に対して直交する姿勢の平坦な摩擦面が形成され、
　前記回転体に、前記第１軸芯に対して直交する姿勢で前記摩擦面に接触する接触面が形成されても良い。

　これによると、軸部が中立位置を基準にして第１軸芯に沿う方向に変位した場合には、制動部材の平坦な摩擦面に対して、回転体の接触面が接触する状態に達しロックトルクを得る。また、この構成では複雑化を招くことなく単純な構造でロックトルクを得る。

セルフロッククラッチの構成を示す全体図である。ロック機構の構造を示す一部切り欠き側面図である。ガイド開口の部位に作用する力等を示す図である。ロック状態のセルフロッククラッチを示す全体図である。ロック状態のガイド開口とガイドピンとの位置関係を示す図である。ロック状態のガイド開口とガイドピンとの位置関係を示す図である。別実施形態（ａ）のセルフロッククラッチの構成を示す全体図である。別実施形態（ｂ）のセルフロッククラッチの構成を示す全体図である。別実施形態（ｃ）のセルフロッククラッチの構成を示す全体図である。別実施形態（ｄ）のガイドピンとガイド開口とを示す断面図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１及び図２に示すように本発明のセルフロッククラッチは、第１軸芯Ｘ１を中心に回転自在に支持されたウォームギヤ１０と、第２軸芯Ｘ２を中心に回転自在に支持されたホイールギヤ２０とで成るギヤ減速系を備えている。ウォームギヤ１０は、第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位自在に支持され、外力の作用によってホイールギヤ２０が回転した際にはウォームギヤ１０の第１軸芯Ｘ１に沿う方向への変位に伴いウォームギヤ１０に制動力を作用させて回転を阻止するロック機構３０を備えている。このように構成されたセルフロッククラッチは、例えば、車両のドアガラスの上下に作動させる伝動系に備えられるものであり、その詳細を以下に説明する。

〔ギヤ減速系〕
　第１軸芯Ｘ１と第２軸芯Ｘ２とは互いに直交する方向で、食い違い関係に配置され、第１軸芯Ｘ１を中心に回転する駆動側のウォームギヤ１０が備えられている。また、第２軸芯Ｘ２を中心に回転する従動側のホイールギヤ２０がウォームギヤ１０に咬合する位置関係で配置されている。そして、このウォームギヤ１０とホイールギヤ２０とでギヤ減速系が構成されている。

　ウォームギヤ１０には断面形状が円形となる一対の支持軸部１１（軸部の一例）が形成される。この支持軸部１１の一方の端部と、これと逆側の筒状部１２とはラジアルボールベアリングで成る軸受１３によって回転自在、かつ、この軸受１３のインナーレースに対して第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位自在に支持されている。また、この支持軸部１１の他方の端部（軸端）に筒状部１２が一体回転するように備えられ、この筒状部１２には第１軸芯Ｘ１と同軸芯の孔部１２Ａが形成されている。

　支持軸部１１と筒状部１２とは別個に製造されたものである。支持軸部１１の端部に断面形状が非円形（断面形状が円形であっても良い）となる嵌合片１１Ｔが形成され、筒状部１２には嵌合片１１Ｔが嵌合する嵌合孔１２Ｔが形成される。嵌合片１１Ｔと嵌合孔１２Ｔとを圧入等の技術で嵌合連結することにより、支持軸部１１と筒状部１２とが一体化されている。尚、このセルフロッククラッチでは、単一の素材を切削加工することで支持軸部１１と筒状部１２とを一体形成しても良い。更に、ウォームギヤ１０と支持軸部１１とを別個に製造し、ネジ式に連結されることや接着や溶接により一体化して形成しても良い。

　アクチュエータとしての電動モータ１５の回転力が伝えられる駆動軸１６が第１軸芯Ｘ１と同軸芯に配置される。さらに、この駆動軸１６がラジアルボールベアリングで成る軸受１７と止め輪１８とによって回転自在、かつ、第１軸芯Ｘ１に沿う方向に移動不能に支持されている。この駆動軸１６が筒状部１２に形成された孔部１２Ａに対して相対回転自在に内嵌しており、このように支持軸部１１の筒状部１２に駆動軸１６が内嵌する構造を嵌合構造と称している。尚、軸受１３と軸受１７とは、このセルフロッククラッチの固定系のフレームに支持される。

　前述した構成から、この嵌合構造の部位では、筒状部１２と駆動軸１６とが第１軸芯Ｘ１に沿う方向に相対移動自在に支持されると共に、筒状部１２と駆動軸１６とが第１軸芯Ｘ１を中心として相対回転自在に支持されることになる。これによりウォームギヤ１０を第１軸芯Ｘ１に沿う方向への変位させる力が作用した場合には、支持軸部１１と筒状部１２とが一体的に第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位することになる。

　駆動軸１６に対して直径方向に貫通するガイド体としてガイドピン３１が、その両端部が駆動軸１６の外面から突出するように固設され、このガイドピン３１の両端部が貫通する位置に凹部としてガイド開口３２が筒状部１２に形成されている。つまり、ガイドピン３１とガイド開口３２とでガイド機構が構成されている。この実施形態では、ガイド開口３２を２組備えるものであるが、ガイドピン３１とガイド開口３２とを１組だけ備えてガイド機構を構成しても良い。

　ガイド開口３２は、図２及び図３に示すように、駆動軸１６の回転方向（支持軸部１１の回転方向でも同様）に沿う方向を対角線とする平行四辺形となるガイド辺を有する凹部の一例である。この対角線上にガイドピン３１が位置する状態で支持軸部１１が第１軸芯Ｘ１に沿う方向での中立位置Ｎに維持される。

　ガイド機構は、駆動軸１６の駆動力を支持軸部１１に伝えるための伝動機構としても機能するものである。駆動軸１６の回転力はガイドピン３１からガイド開口３２に伝えられ、更に、筒状部１２、ウォームギヤ１０、ホイールギヤ２０夫々に順次伝えられ、減速された回転力をホイールギヤ２０の出力軸２１から取り出せるようにしている。

　このセルフロッククラッチでは、電動モータ１５の回転駆動力をウォームギヤ１０からホイールギヤ２０に対して適正に伝える定常状態で駆動する場合においては、図１～図３に示すように、ガイドピン３１が中立位置Ｎに保持される。図２及び図３にはロック位置Ｌを示しており、ガイドピン３１がロック位置Ｌに達した状態では、ロック機構３０が筒状部１２に対して制動力を作用させることになる。また、中立位置Ｎと一対のロック位置Ｌとは第１軸芯Ｘ１に直交する姿勢の仮想平面上に存在する。

　ガイド開口３２は、図３に示すように、前述した中立位置Ｎが存在する仮想平面と交わる位置の２つの主頂点３２Ｎと、前述したロック位置Ｌが存在する２つの仮想平面と交わる位置の２つの副頂点３２Ｌとを有する平行四辺形となる形状を有している。本発明ではガイド開口３２を菱形に形成するものを除外するものではない。ガイド開口３２を菱形に形成した場合は、２つの対角線の１つが中立位置Ｎに一致するように形成される。

　ガイド開口３２の４つのガイド辺のうち短辺と、第１軸芯Ｘ１と平行する基準ラインＸ１’との角度がθ１に設定され、４つのガイド辺のうち長辺と、第１軸芯Ｘ１と平行する基準ラインＸ１’との角度がθ２に設定されている。また、角度θ１は角度θ２より小さい角度に設定されている。

　ガイド開口３２は、外力の作用によってホイールギヤ２０が回転した場合に、支持軸部１１の変位に伴いガイドピン３１をロック位置Ｌまで相対移動させ得る形状に成形されている。特に、後述するように制動プレート３５の摩擦面３５Ｓに対して回転体３６の接触面３６Ｓを接触させて確実な制動力を得るため、ガイドピン３１がロック位置Ｌに達した場合に、このガイドピン３１はガイド開口３２の開口縁には接触せず、開口縁から少し浮き上がる状態となる。

〔ロック機構〕
　第１軸芯Ｘ１に沿う方向で筒状部１２の両端部の近傍に制動部材として制動プレート３５が位置固定状態で配置される。この一対の制動プレート３５により第１軸芯Ｘ１に沿う方向で挟まれる領域に回転体３６が配置されている。この回転体３６は筒状部１２において第１軸芯Ｘ１に沿う方向での両端部に一体的に形成されている。

　一対の制動プレート３５はスペーサ３７により相対的な位置関係が維持される。この一対の制動プレート３５はスペーサ３７を介して、セルフロッククラッチの固定系のフレームに支持される。このように、この一対の制動プレート３５と、一対の回転体３６と、前述したガイド機構とによって本発明のロック機構が構成されている。

　制動プレート３５は、全体的にディスク状であり、支持軸部１１が中立位置Ｎから離間する方向の下流側ほど先すぼまりとなるように第１軸芯Ｘ１を中心とするホーン状の摩擦面３５Ｓが形成されている。これに対応して回転体３６がフランジ状となるように筒状部１２に形成され、その外周部には、ホーン状の摩擦面３５Ｓに接触するように第１軸芯Ｘ１を中心とする円錐状の接触面３６Ｓが形成されている。

　制動プレート３５の摩擦面３５Ｓに対して第１軸芯Ｘ１の方向（中心側）に連なる位置に、第１軸芯Ｘ１に対して直交する姿勢の縦壁３５Ｔが形成されている。また、回転体３６の接触面３６Ｓの小径側において、前述した縦壁３５Ｔに対向する位置に、第１軸芯Ｘ１に対して直交する姿勢の端壁３６Ｔが形成されている。

　このような構成から、筒状部１２（支持軸部１１）が中立位置Ｎを基準にして第１軸芯Ｘ１に沿う方向の何れに変位した場合にも、ガイドピン３１がロック位置Ｌに達した状態では、制動プレート３５の摩擦面３５Ｓに対して回転体３６の接触面３６Ｓが接触する状態に達する。このように摩擦面３５Ｓに対して接触面３６Ｓが接触する状態においては、制動プレート３５の縦壁３５Ｔと回転体３６の端壁３６Ｔとは離間するように形状を設定しており、摩擦面３５Ｓと接触面３６Ｓとを確実に接触させて良好な摩擦力を得るようにしている。

　本発明のセルフロッククラッチでは、制動プレート３５と、回転体３６とは金属材で製造されるものを想定しているが、一方又は双方を樹脂で製造しても良い。特に、摩擦面３５Ｓと接触面３６Ｓとの接触時に良好なロック状態を現出するために、夫々が粗面に仕上げられても良い。また、一対の制動プレート３５をセルフロッククラッチのフレーム等固定系に支持することでスペーサ３７を備えないで構成しても良い。

〔ロック作動〕
　このセルフロッククラッチでは、前述したように電動モータ１５の駆動力をガイドピン３１から支持軸部１１に伝えてウォームギヤ１０を駆動回転させ、更にホイールギヤ２０を回転させることになる。このようにウォームギヤ１０でホイールギヤ２０を定常状態で駆動する際には、図３に示す如く、ガイドピン３１がガイド開口３２の開口縁のうち主頂点３２Ｎの位置で安定することになる。よって、ガイドピン３１（支持軸部１１）は、中立位置Ｎに保持され、回転体３６の接触面３６Ｓが制動プレート３５の摩擦面３５Ｓに接触することはない。

　そして、例えば、電動モータ１５の回転が停止した状態で外力の作用によりホイールギヤ２０が回転した場合には、この回転方向が何れの方向であっても、ホイールギヤ２０の回転に伴いウォームギヤ１０と共に支持軸部１１が第１軸芯Ｘ１に沿って変位する。その結果、筒状部１２が第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位し、ガイドピン３１がガイド開口３２の内周面に沿って相対移動しロック位置Ｌに達する。このようにガイドピン３１がロック位置Ｌに達することで図４～図６に示す如く、回転体３６の接触面３６Ｓが制動プレート３５の摩擦面３５Ｓに接触して制動力を発生させる。こうして大きいロックトルクを発生させることにより、支持軸部１１の回転を阻止し、ホイールギヤ２０の回転を阻止する。

　特に、このセルフロッククラッチは、ホイールギヤ２０に負荷が作用する状況下で電動モータ１５からの駆動力で図１に示す方向に支持軸部１１が回転している状態（例えば、ドアガラスを上昇作動させる状態）では、ホイールギヤ２０に対して逆トルク（負荷）が常に作用する。このような場合には、支持軸部１１を引き出す方向にスラスト力が作用するとともに、進み角が大きいウォームギヤ１０では、この進み角に応じた逆回転トルクが支持軸部１１に作用する。

　このとき、逆トルクによるスラスト力は、ガイドピン３１が短辺上を滑ってロック位置Ｌの方向（図１、図２では右方向）に相対移動させる力として働く。同時に作用する逆回転トルクは短辺上でガイドピン３１を中立位置Ｎの方向（図１、図２では上方向）に相対移動させる力として働く。尚、外力の作用により支持軸部１１が第１軸芯Ｘ１に沿う方向に移動する際には、ガイドピン３１が第１軸芯Ｘ１に沿う方向で位置固定状態にあり、ガイド開口３２が第１軸芯Ｘ１に沿う方向に移動する。この結果、ガイド開口３２に対して見掛け上でガイドピン３１が移動する。この移動を相対移動と称している。

　これにより、逆トルクが作用する状況では、逆入力による逆回転トルクと電動モータ１５の駆動による回転トルクがともにロック解除力として働くため、ガイドピン３１は中立位置Ｎに安定的に保持されるのである。

　そして、電動モータ１５の回転を緩め、この電動モータ１５の駆動力に対してホイールギヤ２０に作用する逆トルク（負荷）が勝ってきた場合には、モータ駆動トルクによるロック解除力だけではガイドピン３１を中立位置Ｎに保持する力として不足してくる。このため、ガイド開口３２の短辺とガイドピン３１とが摺接しながら支持軸部１１が左方向に移動する。その結果、ガイドピン３１が右側のロック位置Ｌに達し、回転体３６の接触面３６Ｓを制動プレート３５の摩擦面３５Ｓに接触させ、摩擦力による確実なロック状態に達する。

　ここで、短辺の角度θ１（図３参照）を小さくすればガイドピン３１が右側のロック位置Ｌの方向に相対移動し易くなる。角度θ１を大きくすれば右側のロック方向には相対移動し難くなり、中立位置Ｎに相対移動し易くなる。これとは逆に、ホイールギヤ２０に対して順トルクが増大して作用する場合には次のように作用する。これは、例えば、ドアガラスを下降作動させている状態で更にドアガラスに対して下げ方向の外力が加わったような場合である。

　図１においては、電動モータ１５が白矢印と反対方向に回転している状態にあり、ガイドピン３１は、ガイド開口３２の下側の中立位置Ｎにある。この状態から更なる外力が加わると、支持軸部１１には引き出し方向にスラスト力が作用する。ウォームギヤ１０の進み角が大きい場合には、この進み角に応じた順回転トルクが支持軸部１１に加えられる。この結果、ガイドピン３１とガイド開口３２の長辺とが摺接した状態で支持軸部１１が左側に移動し、ガイドピン３１が図２中の右側のロック位置Ｌに相対移動する。この相対移動により制動プレート３５の摩擦面３５Ｓに対して回転体３６の接触面３６Ｓが接触する状態に達し、支持軸部１１の回転が一時停止する。このように、電動モータ１５がドアガラスを下げ駆動している場合でも、上記押し下げ外力が作用した場合には支持軸部１１の回転が停止され、電動モータ１５が破損する等の不都合の発生を有効に防止することができる。

　筒状部１２に形成したガイド開口３２は左右非対称に形成してある。これは以下の理由による。例えば、今、図１のように定常状態で回転している電動モータ１５が停止する場合を想定する。このとき、ホイールギヤ２０には時計方向のトルクが作用しており、支持軸部１１の回転停止に伴ってホイールギヤ２０は支持軸部１１を図１に示す左側に引き出そうとする。よって、ガイドピン３１は、まず、右向きに相対移動しようとする。これと同時に、ホイールギヤ２０によってウォームギヤ１０が、図１中の白抜き矢印の方向とは反対方向への回転を強いられる。この力と、上記引き出し方向の力とが支持軸部１１には作用するから、ガイドピン３１には反力が作用し、図３に示したように右上向きの合力Ｆ１を伴って相対移動しようとする。この結果、ガイドピン３１はガイド開口３２の短辺上を滑って右側の副頂点３２Ｌに到達する。

　一方、図１のように電動モータ１５が定常状態で回転している際に、さらにホイールギヤ２０の回転を加速する外力が作用した場合を想定する。このとき、ホイールギヤ２０には反時計方向のトルクが作用し、支持軸部１１は図１に示す右側に押し込まれる。よって、ガイドピン３１は、まず左向きに相対移動しようとする。同時に、ホイールギヤ２０によってウォームギヤ１０の回転が、図１中の白抜き矢印の方向に加速される。この加速される力と、上記押し込み方向の力とが支持軸部１１には作用するから、その反力としてガイドピン３１は、図３に示したように左下向きの合力Ｆ２を伴って相対移動しようとする。この結果、ガイドピン３１はガイド開口３２の長辺上を滑って左側の副頂点３２Ｌに到達する。

　本セルフロッククラッチでは、電動モータ１５が定常状態で回転している状態から上記停止或いは加速が行なわれた場合に、トルク変動が略同じであれば、ガイドピン３１が左右何れにも同じ相対移動特性を備えるように構成してある。つまり、ガイド開口３２の短辺の角度θ１と長辺の角度θ２とを図３のように設定し、合力Ｆ１と短辺とのなす角度α１と、合力Ｆ２と長辺とのなす角度α２とを略等しく設定してある。これにより、ガイドピン３１に対して左右何れの方向に力が加わっても、ガイドピン３１が短辺上を滑る際の抵抗力と、長辺上を滑る際の抵抗力とが略等しくなるように設定してある。

〔ロック位置からの離脱〕
　上記構成であれば、ガイドピン３１が左右のロック位置Ｌから離脱し、中立位置Ｎに相対移動する際にも、左右の特性が略同じとなる。例えば、支持軸部１１が引き出されようとする状態でロックしている場合には、ガイドピン３１にはガイド開口３２から左下向きの力Ｆ２が作用し続けている。この状態から、支持軸部１１を負荷の大きい方に再度回転させる場合には、支持軸部１１を上側に移動（回転）させるため、電動モータ１５を図１中の白抜き矢印の方向に回転駆動する。このとき、ガイドピン３１は短辺に沿って中立位置Ｎに戻る必要がある。ガイドピン３１には反力Ｆ１が生じているから、ガイドピン３１をロック位置から離脱させようとする力は、合力Ｆ１及び合力Ｆ１と短辺とのなす角度α１に基づいて決定される。

　一方、電動モータ１５が図１中の白抜き矢印とは反対方向に回転駆動しているときに、支持軸部１１に一時的に加速が加わり、支持軸部１１が引き出されようとする状態で左側にロックしている場合には、ガイドピン３１には右上向きの反力Ｆ１が生じている。しかし、この状態から、一時的な外力の作用が弱まり、再び電動モータ１５の駆動力が勝ってきた場合には、ガイドピン３１はガイド開口３２の長辺上を滑って下側の中立位置Ｎに移動を始める。このとき、ガイドピン３１をロック位置から離脱させようとする力は、合力Ｆ１及び合力Ｆ１と長辺とのなす角度α２に基づいて決定される。

　因みに、ガイド開口３２が、その対角線が第１軸心Ｘ１とこれに直角な方向とに向く菱形であるものを想定すると、長辺と短辺との区別がなくなり、ウォームギヤ１０の進み角による回転トルクの影響を考慮しないものとなる。このような場合には、モータ回転方向に対しホイールギヤ２０に順トルクが作用する側へのロックが入り易く、順トルクが弱くなってもロック解除し難い。電動モータ１５の回転方向に対して逆トルクが作用する側にはロックが入り難くなり、逆トルクが弱くなると容易にロック解除する。ホイールギヤ２０に作用するトルクが変動するとき、トルクの方向によってロックの入り方に差が生ずる。

　このような現象に対して、前述したように基準ラインＸ１’に対して短辺の角度θ１を長辺の角度θ２より小さく設定することにより、逆トルクも順トルクも等しいトルク（絶対値が等しいトルク）でロック状態にするようにしている。

〔実施形態の作用・効果〕
　このように本発明のセルフロッククラッチでは、電動モータ１５を停止した状態であっても、電動モータ１５が稼働する状況にあっても、外部の作用によってホイールギヤ２０が回転した場合には、その回転力でウォームギヤ１０を第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位させる。この変位に伴い回転体３６の接触面３６Ｓを制動プレート３５の摩擦面３５Ｓに接触させるため、比較的広い面での摩擦力により大きいロックトルクを得ながら確実なロック状態を現出する。

　また、電動モータ１５の稼動時にロック状態に達する際には、制動プレート３５の摩擦面３５Ｓに対して、回転状態の回転体３６の接触面３６Ｓが接触するため異音を発生させることがない。これとは逆にロック状態に達した後にロック状態から離脱する際には、摩擦面３５Ｓから接触面３６Ｓを離脱させる作動形態であるため、例えば、前述した特許文献１や特許文献２等の転動体やボールを挟み込む形態でロックを行うものと比較して、ロック解除も円滑に行える。

　回転体３６が接触方向に変位するほど制動プレート３５のホーン状の摩擦面３５Ｓから回転体３６の円錐状の接触面３６Ｓに対して外周から第１軸芯Ｘ１の方向に向けて抱き込む力が作用して大きいロックトルクを得るためロック機構３０の大型化を招くことがない。更に、伝動効率を高くするように進み角の大きいウォームギヤを用いた減速系を構成することが可能となり、また、電動モータ１５も小容量のもので済む。

　特に、ガイド開口３２の形状を平行四辺形に設定することにより、逆トルクが作用した場合と、順トルクが作用した場合とで、ガイドピン３１に作用する滑り方向の分力を調節できるように構成されている。そして、電動モータ１５が作動している状況で逆トルクが作用してロック状態に達する際の逆トルクの絶対値と、順トルクが作用してロック状態に達する際の順トルクの絶対値とを等しくすることにより、ロック作動のバランスを良くしている。

〔別実施形態〕
　この別実施形態では前述した実施形態と同じ機能を有するものについて共通する番号・符号を付している。

（ａ）図７に示すように、ウォームギヤ１０とホイールギヤ２０とで成る減速系を備え、ウォームギヤ１０の支持軸部１１と駆動軸１６との支持形態が前述した実施形態と共通する。嵌合構造として駆動軸１６に一体形成された大径部１９に第１軸芯Ｘ１と同軸芯で孔部１９Ａが形成され、この孔部１９Ａに対し、支持軸部１１の端部が内嵌している。これにより、この嵌合構造では、支持軸部１１と大径部１９とが第１軸芯Ｘ１に沿う方向に相対移動自在に支持されると共に、支持軸部１１と大径部１９とが第１軸芯Ｘ１を中心として相対回転自在に支持される。

　支持軸部１１に直径方向にガイドピン３１を貫通して備え、大径部１９にはガイドピン３１の両端部に対応してガイド開口３２を形成してガイド機構を構成している。このガイド開口３２の形状は実施形態と同様に平行四辺形に成形されている。また、大径部１９の第１軸芯Ｘ１の方向での両端部に回転体３６を形成する。この回転体３６を挟み込む位置に２つの制動プレート３５を第１軸芯Ｘ１に沿う方向に移動自在に支持し、この２つの制動プレート３５と支持軸部１１とを第１軸芯Ｘ１に沿う方向に一体的にシフトさせる連動部を備えている。

　２つの制動プレート３５はスペーサ３７によって連結されると共に、スペーサ３７が第１軸芯Ｘ１と平行姿勢のガイド軸３８に沿って移動自在、かつ、回転不能に支持されている。連係部は、支持軸部１１に対して止め輪４１により位置固定状態に備えられた軸受４２とこの軸受４２を制動プレート３５に連結するサポートブロック４３とで構成されている。尚、ガイド軸３８はセルフロッククラッチの固定系のフレームに支持される。

　このような構成から、外力の作用によりホイールギヤ２０が回転した場合には、この回転方向が何れの方向であっても、ホイールギヤ２０の回転に伴いウォームギヤ１０と共に支持軸部１１が第１軸芯Ｘ１に沿って変位する。その結果、ガイドピン３１がガイド開口３２の内周面に沿って移動しロック位置に達する。これにより、連係部を介して制動プレート３５が第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位し、制動プレート３５の摩擦面３５Ｓが回転体３６の接触面３６Ｓを接触させ、大きいロックトルクを発生させて支持軸部１１の回転を阻止し、ホイールギヤ２０の回転を阻止する。

（ｂ）図８に示すように、ウォームギヤ１０とホイールギヤ２０とで成る減速系を備え、ウォームギヤ１０の支持軸部１１と駆動軸１６との支持形態が前述した実施形態と共通し、嵌合構造が実施形態と共通する。ロック機構３０として、支持軸部１１のうち筒状部１２と反対側の端部側に一対の制動プレート３５を備え、この２つの制動プレート３５に挟まれる領域に支持軸部１１と一体回転するよう回転体３６を備えている。

　このような構成から、外力の作用によりホイールギヤ２０が回転した場合には、この回転方向が何れの方向であっても、ホイールギヤ２０の回転に伴いウォームギヤ１０と共に支持軸部１１が第１軸芯Ｘ１に沿って変位する。その結果、ガイドピン３１がガイド開口３２の内周面に沿って移動しロック位置Ｌに達する。これにより、回転体３６が第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位し、この回転体３６の接触面３６Ｓを制動プレート３５の摩擦面３５Ｓに接触させ、大きいロックトルクを発生させて支持軸部１１の回転を阻止し、ホイールギヤ２０の回転を阻止する。

（ｃ）図９に示すように、ウォームギヤ１０とホイールギヤ２０とで成る減速系を備え、ウォームギヤ１０の支持軸部１１と駆動軸１６との支持形態が前述した実施形態と共通し、嵌合構造が実施形態と共通する。ロック機構３０として、筒状部１２の近傍位置に一対の制動プレート３５を備え、この一対の制動プレート３５に挟まれる領域に筒状部１２と一体的に回転する平坦な回転体３６を備える。特に、この別実施形態（ｃ）では、制動プレート３５には第１軸芯Ｘ１と直交する姿勢の摩擦面３５Ｓを形成し、回転体３６には第１軸芯Ｘ１と直交する姿勢の接触面３６Ｓを形成しており、ロック機構３０の構造の単純化が図られている。

　特に、この別実施形態（ｃ）のように、ロック機構３０として、摩擦面３５Ｓと接触面３６Ｓとを平坦に形成した構成を別実施形態（ａ）や別実施形態（ｂ）のロック機構３０に代えて備えるように構成しても良い。

（ｄ）図１０に示すように、嵌合構造として、支持軸部１１の筒状部１２の孔部１２Ａに対して駆動軸１６が内嵌するものにおいて、ガイド開口３２を駆動軸１６の外面に凹状に形成し、このガイド開口３２に係入するガイドピン３１を筒状部１２の孔部１２Ａに突出するように備えることでガイド機構を構成する。この別実施形態（ｄ）においても、実施形態と同様にガイド開口３２は平行四辺形に形成されている。

　特に、嵌合部として、図７に示す如く駆動軸１６に一体形成された大径部１９の孔部１９Ａに支持軸部１１が内嵌する構成のものに、この別実施形態（ｄ）の構成を適用しても良い。この場合、支持軸部１１の外面にガイド開口３２を形成し、大径部１９の孔部１９Ａに突出するように備えることになる。

　本発明は、ウォームギヤの回転力をホイールギヤに伝える減速系において、この減速系自体のセルフロック機能に頼ることなく高いロックトルクを必要とする伝動系全般に利用することができる。

１０　　　　ウォームギヤ
１１　　　　軸部（制御軸部）
１２Ａ　　　孔部
１５　　　　アクチュエータ（電動モータ）
１６　　　　駆動軸
１９Ａ　　　孔部
２０　　　　ホイールギヤ
３１　　　　ガイド体（ガイドピン）
３２　　　　ガイド開口（凹部）
３５　　　　制動部材（制動プレート）
３５Ｓ　　　摩擦面
３６　　　　回転体
３６Ｓ　　　接触面
Ｎ　　　　　中立位置
Ｘ１　　　　第１軸芯
Ｘ２　　　　第２軸芯
Ｌ　　　　　ロック位置

Claims

　食い違い関係となる第１軸芯と第２軸芯とのうち第１軸芯を中心に回転する駆動側のウォームギヤを備え、前記第２軸芯を中心に回転する従動側のホイールギヤを前記ウォームギヤに咬合する位置に備えると共に、
　前記ウォームギヤと、これに一体形成された軸部とが前記第１軸芯に沿う方向に変位自在に支持され、前記軸部にアクチュエータの回転力を伝える駆動軸が前記第１軸芯と同軸芯上で第１軸芯に沿う方向に移動不能に支持され、前記軸部の端部を前記駆動軸の一端に対して前記第１軸芯に沿う方向に変位自在に内嵌又は外嵌した嵌合構造を有し、
　前記軸部と前記駆動軸との何れか一方に対して一体回転する回転体を備え、前記ホイールギヤに作用する外力により前記軸部が前記第１軸芯に沿う方向に変位した場合に前記回転体に接触して摩擦により制動力を作用させる制動部材を備え、
　前記ウォームギヤからホイールギヤに駆動力が伝えられる状態では、前記軸部を前記第１軸芯の方向での中立位置に保持して前記回転体と前記制動部材とを離間させ、前記外力が作用する状態では、前記軸部を第１軸芯に沿う方向へ変位させることで前記回転体と前記制動部材とを接触させて制動力を発生させるガイド機構が備えられているセルフロッククラッチ。
　前記ガイド機構が、前記嵌合構造の部位において前記軸部と前記駆動軸との一方に前記駆動軸の回転方向を対角線とする平行四辺形に形成されたガイド辺を有する凹部と、この凹部に挿入されるように前記軸部と前記駆動軸との他方に突出形成されたガイド体とを備えて構成され、このガイド体が前記対角線上に存在する状態で前記軸部を前記中立位置に設定する請求項１記載のセルフロッククラッチ。
　前記嵌合構造が、前記軸部の端部に前記第１軸芯と同軸芯で形成された孔部に対して前記駆動軸の端部を内嵌して成ると共に、
　一対の前記制動部材が、前記第１軸芯の方向に離間して位置固定状態で備えられ、この一対の前記制動部材に挟まれる領域に一対の前記回転体が配置され、この一対の回転体が前記軸部に備えられている請求項１又は２記載のセルフロッククラッチ。
　前記嵌合構造が、前記駆動軸の端部に前記第１軸芯と同軸芯で形成された孔部に対して前記軸部の端部を内嵌して成ると共に、
　一対の前記制動部材が前記第１軸芯の方向に離間し、かつ、前記軸部の第１軸芯に沿う方向への変位と連係して移動自在に支持され、この一対の前記制動部材に挟まれる領域に一対の前記回転体が配置され、この一対の回転体が前記駆動軸に備えられている請求項１又は２記載のセルフロッククラッチ。
　前記制動部材に、前記外力の作用によって前記軸部が変位する下流側ほど先すぼまりとなるように前記第１軸芯を中心とするホーン状の摩擦面が形成され、
　前記回転体に、前記摩擦面に沿う形状の円錐状の接触面が外周部に形成されている請求項１～４のいずれか一項に記載のセルフロッククラッチ。
　前記制動部材に、前記第１軸芯に対して直交する姿勢の平坦な摩擦面が形成され、
　前記回転体に、前記第１軸芯に対して直交する姿勢で前記摩擦面に接触する接触面が形成されている請求項１～４のいずれか一項に記載のセルフロッククラッチ。