セルフロッククラッチ
【課題】従動側に回転力が作用した際には高いロックトルクを得ることが可能なセルフロッククラッチを合理的に構成する。
【解決手段】第１軸芯Ｘ１を中心に回転するウォームギヤ１０と、第２軸芯Ｘ２を中心に回転するホイールギヤ２０とを備えている。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、外力の作用でホイールギヤ２０が回転しウォームギヤ１０が第１軸芯Ｘ１に沿う方向へ変位した場合に、中立位置からロック位置に変位するロック部材３１を備え、このロック位置のロック部材３１に係合してウォームギヤ１０の回転を阻止する係合凹部３６を有したロックプレート３５を備えた。
【解決手段】第１軸芯Ｘ１を中心に回転するウォームギヤ１０と、第２軸芯Ｘ２を中心に回転するホイールギヤ２０とを備えている。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、外力の作用でホイールギヤ２０が回転しウォームギヤ１０が第１軸芯Ｘ１に沿う方向へ変位した場合に、中立位置からロック位置に変位するロック部材３１を備え、このロック位置のロック部材３１に係合してウォームギヤ１０の回転を阻止する係合凹部３６を有したロックプレート３５を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、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ローラ状に転動体を備えた構成が示されている。
【０００３】
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、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。
【０００４】
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ことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８８７１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１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、ローラ状の転動体を従動体の制御面と円筒状のクラッチハウジングの内面との間に挟み込むことでロック状態に達する構成のものでは、僅かな回転量であってもロック状態に達して逆転を抑制し得るものである。
【０００７】
しかし、この特許文献１に記載される構成のものは、高い精度が要求されるだけではなく、転動体の外面とクラッチハウジングの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）を発生させているため、接触面積が小さ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、高いロックトルクを得るためには、大型化を招くものとなり改善の余地があった。
【０００８】
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ている。
【０００９】
本発明の目的は、ギヤ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を得る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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、前記軸部に外嵌する筒状体が前記第１軸芯の方向に変位不能で前記第１軸芯を中心として回転自在で支持されることにより、前記ホイールギヤに外力が回転方向に作用した場合には、第１軸芯に沿う方向へのウォームの変位に伴い前記筒状体の内部において前記軸部の変位が許される変位構造を備えており、
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、前記筒状体及び前記軸部の何れか一方に設けられたロック部材を前記第１軸芯の方向での中立位置に保持し、前記ホイールギヤを回転させる外力が作用する状態では、前記中立位置を基準にして第１軸芯に沿う方向へ変位したロック位置へ前記ロック部材を移動させるガイド機構を備え、
前記筒状体及び前記軸部の何れか他方の外部には、前記中立位置のロック部材には接触せず、前記ロック位置のロック部材と係合して前記軸部の回転を阻止する複数の係合凹部を有する回転阻止体が配置されている点にある。
【００１１】
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、ガイド機構がロック部材を中立位置に保持するため回転阻止体の係合凹部にロック部材を接触させることがない。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力した場合には、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軸芯に沿って変位し、この変位をガイド機構が許す。このためロック部材は中立位置からロック位置へ移動して回転阻止体の係合凹部に係合することになり、ウォームギヤの回転が阻止される。この回転の阻止は、ロック部材と係合凹部との係合によって実現するので極めて大きいロックトルクを得るものとなり、特許文献１と比較して高い精度も要求されない。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ものとなり、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できる。
従って、ギヤ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を得るセルフロックを実現するセルフロッククラッチが高い精度を必要としない構造で構成された。
【００１２】
本発明は、前記回転阻止体が、前記中立位置を挟む２箇所に配置されると共に、前記ガイド機構が、前記筒状体の周方向に沿う姿勢の対角線を有した平行四辺形となる開口として前記筒状体に形成され、この開口に対して貫通し前記対角線上で前記中立位置となる前記ロック部材を前記軸部に形成しても良い。
【００１３】
これによると、ウォームギヤの駆動回転によって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や、これとは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、ウォームギヤと軸部とが第１軸芯に沿う方向に変位し、この変位に伴いロック部材は開口の開口縁に沿って移動することからロック位置に変位して回転阻止体の係合凹部に係合することになりホイールギヤの回転が阻止される。
【００１４】
本発明は、前記ガイド機構が、前記筒状体の周方向に沿う姿勢の対角線を有した平行四辺形となる凹部として前記軸部の外周に形成され、この凹部に係入し前記対角線上で中立位置となるガイド体を前記筒状体に固設して構成され、
前記軸部、又は、この軸部に一体形成された部材において前記第１軸芯から外方に突出するように前記ロック部材を備え、中立位置にある前記ロック部材を挟む２箇所に前記回転阻止体が配置されても良い。
【００１５】
これによると、ウォームギヤの駆動回転によって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や、これとは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、ガイド部材が開口の開口縁に沿って移動する形態でウォームギヤと軸部とが第１軸芯に沿う方向に変位する。この変位に伴いロック部材も第１軸芯に沿ってロック位置に達し、回転阻止体の係合凹部に係合するためホイールギヤの回転が阻止される。
【００１６】
本発明は、前記回転阻止体が円板状に形成されると共に、前記凹部が、前記第１軸芯を中心とする放射状で、この回転阻止体の外周側に多数形成されても良い。
【００１７】
これによると、ホイールギヤを回転させる外力が作用した場合には、ウォームギヤがどのような回転姿勢にあっても、このウォームギヤを無駄に回転させることなく、ホイールギヤの回転を阻止でき、回転を阻止するまでのホイールギヤの回転量を非常に小さいものにできる。
【００１８】
本発明は、前記係合凹部が前記ロック部材の断面形状に沿う係合面を備えても良い。
【００１９】
これによると、ロック部材と係合凹部とが係合する状態で、ロック部材の外周に係合凹部を密接させることが可能となり、局部的に過大な力が集中する不都合を解消して安定的なロックを現出する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】セルフロッククラッチの構成を示す全体図である。
【図２】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。
【図３】ガイド開口の中立位置にロック部材がある状態を示す側面図及び斜視図である。
【図４】逆方向への外力の作用によりガイド開口のロック位置にロック部材がある状態を示す側面図及び斜視図である。
【図５】順方向への外力の作用によりガイド開口のロック位置にロック部材がある状態を示す側面図である。
【図６】ガイド開口の形状を示す図である。
【図７】ロック部材と係合凹部とを示す断面図である。
【図８】別実施形態のセルフロッククラッチの構成を示す全体図である。
【図９】別実施形態のガイド開口の部位の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１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。更に、ウォームギヤ１０を第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位自在に支持する変位構造を備え、外力の作用によってホイールギヤ２０が回転した際にウォームギヤ１０の第１軸芯Ｘ１に沿う方向への変位を許すと同時にロック機構３０がロック状態に達してウォームギヤ１０の回転を阻止するように機能する。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。
【００２２】
〔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が備えられ、ウォームギヤ１０とホイールギヤ２０とが互いに咬合する位置に配置されている。このようにギヤ減速系が構成されている。
【００２３】
〔変位構造〕
ウォームギヤ１０の一方の端部に断面形状が円形となる制御軸部１１（軸部の一例）が一体形成され、他方の端部に断面形状が円形となる支軸部１２が一体形成されている。支軸部１２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。尚、ウォームギヤ１０と制御軸部１１とは別個に製造され、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されるものでも良い。
【００２４】
第１軸芯Ｘ１と同軸芯で回転自在、かつ、第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位不能となる筒状体１５が備えられている。この筒状体１５に対して第１軸芯Ｘ１と同軸芯上に形成された孔部１５Ａに対して制御軸部１１が相対回転自在、かつ、第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位自在に内嵌支持されている。
【００２５】
この筒状体１５は、両端部がラジアルボールベアリングで成る軸受１６により回転自在に支持さると共に、この一対の軸受１６によって第１軸芯Ｘ１に沿う方向への移動が阻止されている。尚、一対の軸受１６はセルフロッククラッチのフレーム等固定系に支持される。
【００２６】
この構成から、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、制御軸部１１が筒状体１５の孔部１５Ａに内嵌する状態を維持したまま第１軸芯Ｘ１に沿う方向に移動し、かつ、支軸部１２が軸受１３に対して第１軸芯Ｘ１に沿う方向に移動する。これにより、ウォームギヤ１０と制御軸部１１と支軸部１２とを一体的に変位させる。
【００２７】
〔ロック機構〕
図７に示すように、制御軸部１１に対して直径方向に貫通するピン状のロック部材３１を、その両端部が制御軸部１１の外面から突出するように嵌合固定している。また、このロック部材３１が貫通する一対のガイド開口３２（ガイド機構の一例）が筒状体１５に形成されている。このガイド開口３２は、電動モータ１７の回転駆動力をウォームギヤ１０からホイールギヤ２０に伝える状態においては、図１及び図３に示すように、ロック部材３１を第１軸芯Ｘ１の方向での中立位置Ｎに保持する。尚、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。
【００２８】
そして、外力の作用によってホイールギヤ２０が回転した場合には、図２、図４、図５に示すように制御軸部１１の変位に伴いロック部材３１をロック位置Ｌまで移動させ得る形状に成形されている。
【００２９】
ガイド開口３２は、図３〜図６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。また、本発明はガイド開口３２を菱形に形成するものを除外するものではない。尚、ガイド開口３２を菱形に形成したものでは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。
【００３０】
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。
【００３１】
筒状体１５の外部で中立位置Ｎを挟む位置に、第１軸芯Ｘ１と直交する姿勢で円板状の一対のロックプレート３５（回転阻止体の一例）が備えられている。夫々のロックプレート３５は、中央部に筒状体１５が配置される開口３５Ａが形成されると共に、ピン状のロック部材３１に向かう面（対向する面）にはロック部材３１が係合可能な多数の係合凹部３６が形成されている。
【００３２】
図３、図４、図７に示すように、多数の係合凹部３６は第１軸芯Ｘ１を中心にして放射状に形成されると共に、凹部の断面形状をロック部材３１の断面形状の一部に沿わせる（一致させる）ことで、係合凹部３６にロック部材３１が係合した状態では、広い面で互いに接触して安定的に係合保持できるようにしている。また、一対のロックプレート３５はスペーサ３７により相対的な位置関係が保持されている。このように、ロック部材３１、ガイド開口３２、ロックプレート３５によりロック機構３０が構成されている。
【００３３】
本発明のセルフロッククラッチでは、一対のロックプレート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。
【００３４】
〔ロック作動〕
このセルフロッククラッチでは、筒状体１５に対して、電動モータ１７からの駆動力をウォームギヤ１０に直接伝えて駆動回転し、このウォームギヤ１０に咬合するホイールギヤ２０を駆動回転することになり、減速された回転力をホイールギヤ２０と一体回転する出力軸２１から取り出せるようにしている。
【００３５】
また、この駆動回転時には、筒状体１５からロック部材３１を介して制御軸部１１に回転力を伝えてウォームギヤ１０を駆動回転させることになる。また、ロック部材３１がガイド開口３２の開口縁に接当することで回転力が伝えられることから、ロック部材３１は主頂点３２Ｎの位置で安定することになり、ロック部材３１は中立位置Ｎに保持され、このロック部材３１がロックプレート３５の係合凹部３６に接触することはない。
【００３６】
そして、例えば、電動モータ１７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が第１軸芯Ｘ１に沿って変位する結果、ロック部材３１はガイド開口３２の内周面に沿って移動しロック位置Ｌに達する。
【００３７】
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において電動モータ１７からの駆動力で図１に示す方向に制御軸部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、制御軸部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制御軸部１１に作用する。
このとき、逆トルクによるスラスト力は、ロック部材３１が短辺上を滑ってロック位置Ｌの方向（図１では左方向）に移動させる力として働くが、同時に作用する逆回転トルクは短辺上でロック部材３１を中立位置Ｎの方向（図１では下方向）に移動させる力として働く。
【００３８】
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モータ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、ロック部材３１は中立位置Ｎに安定的に保持されるのである。
【００３９】
そして、電動モータ１７の回転を緩め、この電動モータ１７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ロック部材３１を中立位置Ｎに保持する力として不足してくるため、ガイド開口３２の短辺に沿ってロック部材３１が左方向に移動し、図２及び図４に示すようにロック位置Ｌに達し、ロック部材３１をロックプレート３５の係合凹部３６に係合させて確実なロック状態に達する。
ここで、短辺の角度θ１（図６参照）を小さくすれば左側のロック方向に移動し易くなり、θ１を大きくすれば左側のロック方向には移動し難くなり、中立位置Ｎに移動し易くなる。
【００４０】
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１７が白矢印と反対方向に回転している状態である。ロック部材３１は、ガイド開口３２の上側の中立位置Ｎにある。この状態から更なる外力が加わると、制御軸部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制御軸部１１に加えられる。この結果、ロック部材３１がガイド開口３２の長辺上を滑って図１中の左側のロック位置Ｌに移動する。ロック部材３１はロックプレート３５の係合凹部３６に係合し、制御軸部１１の回転が一時停止する。このように、電動モータ１７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制御軸部１１の回転が停止され、電動モータ１７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。
【００４１】
筒状体１５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の状態で定常回転している電動モータ１７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、制御軸部１１の回転停止に伴ってホイールギヤ２０は制御軸部１１を図１中左側に引き出そうとする。よって、ロック部材３１は、まず左向きに移動しようとする。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制御軸部１１には作用するから、ロック部材３１は、図６に示したように左下向きの合力Ｆ１を伴って移動しようとする。この結果、ロック部材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。
【００４２】
一方、図１の状態で電動モータ１７が定常回転している最中に、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、制御軸部１１は図１中右側に押し込まれる。よって、ロック部材３１は、まず右向きに移動しようとする。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制御軸部１１には作用するから、ロック部材３１は、図６に示したように右上向きの合力Ｆ２を伴って移動しようとする。この結果、ロック部材３１はガイド開口３２の長辺上を滑って右側の副頂点３２Ｌに到達する。
【００４３】
本装置では、電動モータ１７が定常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、ロック部材３１が左右何れにも同じ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６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、ロック部材３１に対して左右何れの方向に力が加わっても、ロック部材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。
【００４４】
〔ロック位置からの離脱〕
上記構成であれば、ロック部材３１が左右のロック位置Ｌから離脱し、中立位置Ｎに移動する際にも、左右の特性が略同じとなる。例えば、図４に示すように、制御軸部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、上述のごとく左下向きの力Ｆ１が作用し続けている。この状態から、制御軸部１１を負荷の大きい方に再度回転させるとすると、回転方向は、制御軸部１１を上側に移動させる方向であり、ロック部材３１は短辺に沿って中立位置Ｎ戻る必要がある。よって、ロック部材３１をロック位置から離脱させようとする力は、合力Ｆ１と短辺とのなす角θ１に基づいて決定される。
【００４５】
一方、図５に示すように、回転している制御軸部１１に一時的に加速が加わり、制御軸部１１が引き出されようとする状態で右側にロックしている場合には、上述のごとく右上向きの力Ｆ２が作用する。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１７の駆動力が勝ってきた場合には、ロック部材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、ロック部材３１をロック位置から離脱させようとする力は、合力Ｆ２と長辺とのなす角θ２に基づいて決定される。
【００４６】
因みに、ガイド開口３２が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。モータ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。
【００４７】
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。
【００４８】
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１７を停止した状態であっても、電動モータ１７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、ロック部材３１をロックプレート３５の係合凹部３６に係合させて確実なロックを現出できるようにしている。
【００４９】
また、ロック部材３１が第１軸芯Ｘ１を中心にして外方に突出する形態で形成されているので、このロック部材３１を複数の係合凹部３６の何れかに係合させてロック状態に達した場合には極めて高いロックトルクを得るものにしている。
【００５０】
特に、ガイド開口３２の形状を平行四辺形に設定し、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、ロック部材３１に作用する滑り方向の分力を調節することにより、電動モータ１７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しており、ロック作動のバランスを良くしている。
【００５１】
〔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。つまり、図８及び図９に示すようにガイド開口３２を制御軸部１１に凹状に形成し、この凹状のガイド開口３２に係入するガイド体１５Ｇを筒状体１５に固設してガイド機構を構成する。また、制御軸部１１と逆側の端部の支軸部１２にロック部材３１を突設し、このロック部材３１が係入する係合凹部３６を有した一対のロックプレート３５を、ロック部材３１を挟む位置に配置する。
【００５２】
ガイド開口３２は筒状体１５の周方向（制御軸部１１の周方向と一致）に沿う姿勢の対角線を有した平行四辺形として形成され、この対角線の位置が中立位置Ｎに対応する。また、図面には詳細には示していないが、この平行四辺形となるガイド開口３２も前述した実施形態と同様に長辺と短辺とを有し、基準ラインに対して角度θ１とθ２とが設定されている。前述した実施形態と同様に、制御軸部１１は第１軸芯Ｘ１を中心として回転自在に支持され、筒状体１５は第１軸芯Ｘ１と同軸芯で回転自在、かつ、第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位不能に支持されている。
【００５３】
このような構成から、電動モータ１７の回転駆動力をウォームギヤ１０からホイールギヤ２０に伝えられる状態においては、ガイド開口３２に形成した中立位置Ｎが、ガイド体１５Ｇに接当保持される位置に移動し、ロック部材３１も中立位置に保持される。そして、外力の作用によってホイールギヤ２０が回転した場合には、ガイド開口３２がガイド体１５Ｇに摺接しながら変位してロック位置に達する。よって、この制御軸部１１の変位に伴いロック部材３１がロック位置Ｌまで移動し、ロック部材３１がロックプレート３５の係合凹部３６に係入してロック状態に達する。
【００５４】
従って、先に説明した実施形態と同様に電動モータ１７が停止した状態であっても、電動モータ１７が駆動されている状態にあっても、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、ロック部材３１をロックプレート３５の係合凹部３６に係合させて確実なロックを現出できることになる。特に、本発明によると、外力の作用によりホイールギヤ２０が回転した場合には確実なロック状態を現出するので、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、駆動源に小容量の電動モータを使用することも可能となる。
【００５５】
また、この別実施形態では、ロック部材３１とロックプレート３５とをウォームギヤ１０と制御軸部１１との中間位置に配置する構成を採用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
１０ ウォームギヤ
１１ 軸部（制御軸部）
１５ 筒状体
１５Ｇ ガイド体
２０ ホイールギヤ
３１ ロック部材
３２ ガイド機構（ガイド開口）
３５ 回転阻止体（ロックプレート）
３６ 係合凹部
Ｌ ロック位置
Ｎ 中立位置
Ｘ１ 第１軸芯
Ｘ２ 第２軸芯
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、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ローラ状に転動体を備えた構成が示されている。
【０００３】
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、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。
【０００４】
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ことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８８７１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１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、ローラ状の転動体を従動体の制御面と円筒状のクラッチハウジングの内面との間に挟み込むことでロック状態に達する構成のものでは、僅かな回転量であってもロック状態に達して逆転を抑制し得るものである。
【０００７】
しかし、この特許文献１に記載される構成のものは、高い精度が要求されるだけではなく、転動体の外面とクラッチハウジングの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）を発生させているため、接触面積が小さ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、高いロックトルクを得るためには、大型化を招くものとなり改善の余地があった。
【０００８】
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ている。
【０００９】
本発明の目的は、ギヤ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を得る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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、前記軸部に外嵌する筒状体が前記第１軸芯の方向に変位不能で前記第１軸芯を中心として回転自在で支持されることにより、前記ホイールギヤに外力が回転方向に作用した場合には、第１軸芯に沿う方向へのウォームの変位に伴い前記筒状体の内部において前記軸部の変位が許される変位構造を備えており、
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、前記筒状体及び前記軸部の何れか一方に設けられたロック部材を前記第１軸芯の方向での中立位置に保持し、前記ホイールギヤを回転させる外力が作用する状態では、前記中立位置を基準にして第１軸芯に沿う方向へ変位したロック位置へ前記ロック部材を移動させるガイド機構を備え、
前記筒状体及び前記軸部の何れか他方の外部には、前記中立位置のロック部材には接触せず、前記ロック位置のロック部材と係合して前記軸部の回転を阻止する複数の係合凹部を有する回転阻止体が配置されている点にある。
【００１１】
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、ガイド機構がロック部材を中立位置に保持するため回転阻止体の係合凹部にロック部材を接触させることがない。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力した場合には、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軸芯に沿って変位し、この変位をガイド機構が許す。このためロック部材は中立位置からロック位置へ移動して回転阻止体の係合凹部に係合することになり、ウォームギヤの回転が阻止される。この回転の阻止は、ロック部材と係合凹部との係合によって実現するので極めて大きいロックトルクを得るものとなり、特許文献１と比較して高い精度も要求されない。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ものとなり、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できる。
従って、ギヤ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を得るセルフロックを実現するセルフロッククラッチが高い精度を必要としない構造で構成された。
【００１２】
本発明は、前記回転阻止体が、前記中立位置を挟む２箇所に配置されると共に、前記ガイド機構が、前記筒状体の周方向に沿う姿勢の対角線を有した平行四辺形となる開口として前記筒状体に形成され、この開口に対して貫通し前記対角線上で前記中立位置となる前記ロック部材を前記軸部に形成しても良い。
【００１３】
これによると、ウォームギヤの駆動回転によって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や、これとは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、ウォームギヤと軸部とが第１軸芯に沿う方向に変位し、この変位に伴いロック部材は開口の開口縁に沿って移動することからロック位置に変位して回転阻止体の係合凹部に係合することになりホイールギヤの回転が阻止される。
【００１４】
本発明は、前記ガイド機構が、前記筒状体の周方向に沿う姿勢の対角線を有した平行四辺形となる凹部として前記軸部の外周に形成され、この凹部に係入し前記対角線上で中立位置となるガイド体を前記筒状体に固設して構成され、
前記軸部、又は、この軸部に一体形成された部材において前記第１軸芯から外方に突出するように前記ロック部材を備え、中立位置にある前記ロック部材を挟む２箇所に前記回転阻止体が配置されても良い。
【００１５】
これによると、ウォームギヤの駆動回転によって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や、これとは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、ガイド部材が開口の開口縁に沿って移動する形態でウォームギヤと軸部とが第１軸芯に沿う方向に変位する。この変位に伴いロック部材も第１軸芯に沿ってロック位置に達し、回転阻止体の係合凹部に係合するためホイールギヤの回転が阻止される。
【００１６】
本発明は、前記回転阻止体が円板状に形成されると共に、前記凹部が、前記第１軸芯を中心とする放射状で、この回転阻止体の外周側に多数形成されても良い。
【００１７】
これによると、ホイールギヤを回転させる外力が作用した場合には、ウォームギヤがどのような回転姿勢にあっても、このウォームギヤを無駄に回転させることなく、ホイールギヤの回転を阻止でき、回転を阻止するまでのホイールギヤの回転量を非常に小さいものにできる。
【００１８】
本発明は、前記係合凹部が前記ロック部材の断面形状に沿う係合面を備えても良い。
【００１９】
これによると、ロック部材と係合凹部とが係合する状態で、ロック部材の外周に係合凹部を密接させることが可能となり、局部的に過大な力が集中する不都合を解消して安定的なロックを現出する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】セルフロッククラッチの構成を示す全体図である。
【図２】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。
【図３】ガイド開口の中立位置にロック部材がある状態を示す側面図及び斜視図である。
【図４】逆方向への外力の作用によりガイド開口のロック位置にロック部材がある状態を示す側面図及び斜視図である。
【図５】順方向への外力の作用によりガイド開口のロック位置にロック部材がある状態を示す側面図である。
【図６】ガイド開口の形状を示す図である。
【図７】ロック部材と係合凹部とを示す断面図である。
【図８】別実施形態のセルフロッククラッチの構成を示す全体図である。
【図９】別実施形態のガイド開口の部位の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１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。更に、ウォームギヤ１０を第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位自在に支持する変位構造を備え、外力の作用によってホイールギヤ２０が回転した際にウォームギヤ１０の第１軸芯Ｘ１に沿う方向への変位を許すと同時にロック機構３０がロック状態に達してウォームギヤ１０の回転を阻止するように機能する。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。
【００２２】
〔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が備えられ、ウォームギヤ１０とホイールギヤ２０とが互いに咬合する位置に配置されている。このようにギヤ減速系が構成されている。
【００２３】
〔変位構造〕
ウォームギヤ１０の一方の端部に断面形状が円形となる制御軸部１１（軸部の一例）が一体形成され、他方の端部に断面形状が円形となる支軸部１２が一体形成されている。支軸部１２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。尚、ウォームギヤ１０と制御軸部１１とは別個に製造され、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されるものでも良い。
【００２４】
第１軸芯Ｘ１と同軸芯で回転自在、かつ、第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位不能となる筒状体１５が備えられている。この筒状体１５に対して第１軸芯Ｘ１と同軸芯上に形成された孔部１５Ａに対して制御軸部１１が相対回転自在、かつ、第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位自在に内嵌支持されている。
【００２５】
この筒状体１５は、両端部がラジアルボールベアリングで成る軸受１６により回転自在に支持さると共に、この一対の軸受１６によって第１軸芯Ｘ１に沿う方向への移動が阻止されている。尚、一対の軸受１６はセルフロッククラッチのフレーム等固定系に支持される。
【００２６】
この構成から、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、制御軸部１１が筒状体１５の孔部１５Ａに内嵌する状態を維持したまま第１軸芯Ｘ１に沿う方向に移動し、かつ、支軸部１２が軸受１３に対して第１軸芯Ｘ１に沿う方向に移動する。これにより、ウォームギヤ１０と制御軸部１１と支軸部１２とを一体的に変位させる。
【００２７】
〔ロック機構〕
図７に示すように、制御軸部１１に対して直径方向に貫通するピン状のロック部材３１を、その両端部が制御軸部１１の外面から突出するように嵌合固定している。また、このロック部材３１が貫通する一対のガイド開口３２（ガイド機構の一例）が筒状体１５に形成されている。このガイド開口３２は、電動モータ１７の回転駆動力をウォームギヤ１０からホイールギヤ２０に伝える状態においては、図１及び図３に示すように、ロック部材３１を第１軸芯Ｘ１の方向での中立位置Ｎに保持する。尚、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。
【００２８】
そして、外力の作用によってホイールギヤ２０が回転した場合には、図２、図４、図５に示すように制御軸部１１の変位に伴いロック部材３１をロック位置Ｌまで移動させ得る形状に成形されている。
【００２９】
ガイド開口３２は、図３〜図６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。また、本発明はガイド開口３２を菱形に形成するものを除外するものではない。尚、ガイド開口３２を菱形に形成したものでは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。
【００３０】
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。
【００３１】
筒状体１５の外部で中立位置Ｎを挟む位置に、第１軸芯Ｘ１と直交する姿勢で円板状の一対のロックプレート３５（回転阻止体の一例）が備えられている。夫々のロックプレート３５は、中央部に筒状体１５が配置される開口３５Ａが形成されると共に、ピン状のロック部材３１に向かう面（対向する面）にはロック部材３１が係合可能な多数の係合凹部３６が形成されている。
【００３２】
図３、図４、図７に示すように、多数の係合凹部３６は第１軸芯Ｘ１を中心にして放射状に形成されると共に、凹部の断面形状をロック部材３１の断面形状の一部に沿わせる（一致させる）ことで、係合凹部３６にロック部材３１が係合した状態では、広い面で互いに接触して安定的に係合保持できるようにしている。また、一対のロックプレート３５はスペーサ３７により相対的な位置関係が保持されている。このように、ロック部材３１、ガイド開口３２、ロックプレート３５によりロック機構３０が構成されている。
【００３３】
本発明のセルフロッククラッチでは、一対のロックプレート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。
【００３４】
〔ロック作動〕
このセルフロッククラッチでは、筒状体１５に対して、電動モータ１７からの駆動力をウォームギヤ１０に直接伝えて駆動回転し、このウォームギヤ１０に咬合するホイールギヤ２０を駆動回転することになり、減速された回転力をホイールギヤ２０と一体回転する出力軸２１から取り出せるようにしている。
【００３５】
また、この駆動回転時には、筒状体１５からロック部材３１を介して制御軸部１１に回転力を伝えてウォームギヤ１０を駆動回転させることになる。また、ロック部材３１がガイド開口３２の開口縁に接当することで回転力が伝えられることから、ロック部材３１は主頂点３２Ｎの位置で安定することになり、ロック部材３１は中立位置Ｎに保持され、このロック部材３１がロックプレート３５の係合凹部３６に接触することはない。
【００３６】
そして、例えば、電動モータ１７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が第１軸芯Ｘ１に沿って変位する結果、ロック部材３１はガイド開口３２の内周面に沿って移動しロック位置Ｌに達する。
【００３７】
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において電動モータ１７からの駆動力で図１に示す方向に制御軸部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、制御軸部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制御軸部１１に作用する。
このとき、逆トルクによるスラスト力は、ロック部材３１が短辺上を滑ってロック位置Ｌの方向（図１では左方向）に移動させる力として働くが、同時に作用する逆回転トルクは短辺上でロック部材３１を中立位置Ｎの方向（図１では下方向）に移動させる力として働く。
【００３８】
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モータ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、ロック部材３１は中立位置Ｎに安定的に保持されるのである。
【００３９】
そして、電動モータ１７の回転を緩め、この電動モータ１７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ロック部材３１を中立位置Ｎに保持する力として不足してくるため、ガイド開口３２の短辺に沿ってロック部材３１が左方向に移動し、図２及び図４に示すようにロック位置Ｌに達し、ロック部材３１をロックプレート３５の係合凹部３６に係合させて確実なロック状態に達する。
ここで、短辺の角度θ１（図６参照）を小さくすれば左側のロック方向に移動し易くなり、θ１を大きくすれば左側のロック方向には移動し難くなり、中立位置Ｎに移動し易くなる。
【００４０】
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１７が白矢印と反対方向に回転している状態である。ロック部材３１は、ガイド開口３２の上側の中立位置Ｎにある。この状態から更なる外力が加わると、制御軸部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制御軸部１１に加えられる。この結果、ロック部材３１がガイド開口３２の長辺上を滑って図１中の左側のロック位置Ｌに移動する。ロック部材３１はロックプレート３５の係合凹部３６に係合し、制御軸部１１の回転が一時停止する。このように、電動モータ１７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制御軸部１１の回転が停止され、電動モータ１７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。
【００４１】
筒状体１５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の状態で定常回転している電動モータ１７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、制御軸部１１の回転停止に伴ってホイールギヤ２０は制御軸部１１を図１中左側に引き出そうとする。よって、ロック部材３１は、まず左向きに移動しようとする。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制御軸部１１には作用するから、ロック部材３１は、図６に示したように左下向きの合力Ｆ１を伴って移動しようとする。この結果、ロック部材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。
【００４２】
一方、図１の状態で電動モータ１７が定常回転している最中に、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、制御軸部１１は図１中右側に押し込まれる。よって、ロック部材３１は、まず右向きに移動しようとする。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制御軸部１１には作用するから、ロック部材３１は、図６に示したように右上向きの合力Ｆ２を伴って移動しようとする。この結果、ロック部材３１はガイド開口３２の長辺上を滑って右側の副頂点３２Ｌに到達する。
【００４３】
本装置では、電動モータ１７が定常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、ロック部材３１が左右何れにも同じ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６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、ロック部材３１に対して左右何れの方向に力が加わっても、ロック部材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。
【００４４】
〔ロック位置からの離脱〕
上記構成であれば、ロック部材３１が左右のロック位置Ｌから離脱し、中立位置Ｎに移動する際にも、左右の特性が略同じとなる。例えば、図４に示すように、制御軸部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、上述のごとく左下向きの力Ｆ１が作用し続けている。この状態から、制御軸部１１を負荷の大きい方に再度回転させるとすると、回転方向は、制御軸部１１を上側に移動させる方向であり、ロック部材３１は短辺に沿って中立位置Ｎ戻る必要がある。よって、ロック部材３１をロック位置から離脱させようとする力は、合力Ｆ１と短辺とのなす角θ１に基づいて決定される。
【００４５】
一方、図５に示すように、回転している制御軸部１１に一時的に加速が加わり、制御軸部１１が引き出されようとする状態で右側にロックしている場合には、上述のごとく右上向きの力Ｆ２が作用する。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１７の駆動力が勝ってきた場合には、ロック部材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、ロック部材３１をロック位置から離脱させようとする力は、合力Ｆ２と長辺とのなす角θ２に基づいて決定される。
【００４６】
因みに、ガイド開口３２が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。モータ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。
【００４７】
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。
【００４８】
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１７を停止した状態であっても、電動モータ１７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、ロック部材３１をロックプレート３５の係合凹部３６に係合させて確実なロックを現出できるようにしている。
【００４９】
また、ロック部材３１が第１軸芯Ｘ１を中心にして外方に突出する形態で形成されているので、このロック部材３１を複数の係合凹部３６の何れかに係合させてロック状態に達した場合には極めて高いロックトルクを得るものにしている。
【００５０】
特に、ガイド開口３２の形状を平行四辺形に設定し、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、ロック部材３１に作用する滑り方向の分力を調節することにより、電動モータ１７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しており、ロック作動のバランスを良くしている。
【００５１】
〔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。つまり、図８及び図９に示すようにガイド開口３２を制御軸部１１に凹状に形成し、この凹状のガイド開口３２に係入するガイド体１５Ｇを筒状体１５に固設してガイド機構を構成する。また、制御軸部１１と逆側の端部の支軸部１２にロック部材３１を突設し、このロック部材３１が係入する係合凹部３６を有した一対のロックプレート３５を、ロック部材３１を挟む位置に配置する。
【００５２】
ガイド開口３２は筒状体１５の周方向（制御軸部１１の周方向と一致）に沿う姿勢の対角線を有した平行四辺形として形成され、この対角線の位置が中立位置Ｎに対応する。また、図面には詳細には示していないが、この平行四辺形となるガイド開口３２も前述した実施形態と同様に長辺と短辺とを有し、基準ラインに対して角度θ１とθ２とが設定されている。前述した実施形態と同様に、制御軸部１１は第１軸芯Ｘ１を中心として回転自在に支持され、筒状体１５は第１軸芯Ｘ１と同軸芯で回転自在、かつ、第１軸芯Ｘ１に沿う方向に変位不能に支持されている。
【００５３】
このような構成から、電動モータ１７の回転駆動力をウォームギヤ１０からホイールギヤ２０に伝えられる状態においては、ガイド開口３２に形成した中立位置Ｎが、ガイド体１５Ｇに接当保持される位置に移動し、ロック部材３１も中立位置に保持される。そして、外力の作用によってホイールギヤ２０が回転した場合には、ガイド開口３２がガイド体１５Ｇに摺接しながら変位してロック位置に達する。よって、この制御軸部１１の変位に伴いロック部材３１がロック位置Ｌまで移動し、ロック部材３１がロックプレート３５の係合凹部３６に係入してロック状態に達する。
【００５４】
従って、先に説明した実施形態と同様に電動モータ１７が停止した状態であっても、電動モータ１７が駆動されている状態にあっても、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、ロック部材３１をロックプレート３５の係合凹部３６に係合させて確実なロックを現出できることになる。特に、本発明によると、外力の作用によりホイールギヤ２０が回転した場合には確実なロック状態を現出するので、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、駆動源に小容量の電動モータを使用することも可能となる。
【００５５】
また、この別実施形態では、ロック部材３１とロックプレート３５とをウォームギヤ１０と制御軸部１１との中間位置に配置する構成を採用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
１０ ウォームギヤ
１１ 軸部（制御軸部）
１５ 筒状体
１５Ｇ ガイド体
２０ ホイールギヤ
３１ ロック部材
３２ ガイド機構（ガイド開口）
３５ 回転阻止体（ロックプレート）
３６ 係合凹部
Ｌ ロック位置
Ｎ 中立位置
Ｘ１ 第１軸芯
Ｘ２ 第２軸芯
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記軸部に外嵌する筒状体が前記第１軸芯の方向に変位不能で前記第１軸芯を中心として回転自在で支持されることにより、前記ホイールギヤに外力が回転方向に作用した場合には、第１軸芯に沿う方向へのウォームの変位に伴い前記筒状体の内部において前記軸部の変位が許される変位構造を備えており、
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、前記筒状体及び前記軸部の何れか一方に設けられたロック部材を前記第１軸芯の方向での中立位置に保持し、前記ホイールギヤを回転させる外力が作用する状態では、前記中立位置を基準にして第１軸芯に沿う方向へ変位したロック位置へ前記ロック部材を移動させるガイド機構を備え、
前記筒状体及び前記軸部の何れか他方の外部には、前記中立位置のロック部材には接触せず、前記ロック位置のロック部材と係合して前記軸部の回転を阻止する複数の係合凹部を有する回転阻止体が配置されているセルフロッククラッチ。
【請求項２】
前記回転阻止体が、前記中立位置を挟む２箇所に配置されると共に、前記ガイド機構が、前記筒状体の周方向に沿う姿勢の対角線を有した平行四辺形となる開口として前記筒状体に形成され、この開口に対して貫通し前記対角線上で前記中立位置となる前記ロック部材を前記軸部に形成している請求項１記載のセルフロッククラッチ。
【請求項３】
前記ガイド機構が、前記筒状体の周方向に沿う姿勢の対角線を有した平行四辺形となる凹部として前記軸部の外周に形成され、この凹部に係入し前記対角線上で中立位置となるガイド体を前記筒状体に固設して構成され、
前記軸部、又は、この軸部に一体形成された部材において前記第１軸芯から外方に突出するように前記ロック部材を備え、中立位置にある前記ロック部材を挟む２箇所に前記回転阻止体が配置されている請求項１記載のセルフロッククラッチ。
【請求項４】
前記回転阻止体が円板状に形成されると共に、前記凹部が、前記第１軸芯を中心とする放射状で、この回転阻止体の外周側に多数形成されている請求項３に記載のセルフロッククラッチ。
【請求項５】
前記係合凹部が前記ロック部材の断面形状に沿う係合面を備えている請求項４記載のセルフロッククラッチ。
【請求項１】
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、前記軸部に外嵌する筒状体が前記第１軸芯の方向に変位不能で前記第１軸芯を中心として回転自在で支持されることにより、前記ホイールギヤに外力が回転方向に作用した場合には、第１軸芯に沿う方向へのウォームの変位に伴い前記筒状体の内部において前記軸部の変位が許される変位構造を備えており、
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、前記筒状体及び前記軸部の何れか一方に設けられたロック部材を前記第１軸芯の方向での中立位置に保持し、前記ホイールギヤを回転させる外力が作用する状態では、前記中立位置を基準にして第１軸芯に沿う方向へ変位したロック位置へ前記ロック部材を移動させるガイド機構を備え、
前記筒状体及び前記軸部の何れか他方の外部には、前記中立位置のロック部材には接触せず、前記ロック位置のロック部材と係合して前記軸部の回転を阻止する複数の係合凹部を有する回転阻止体が配置されているセルフロッククラッチ。
【請求項２】
前記回転阻止体が、前記中立位置を挟む２箇所に配置されると共に、前記ガイド機構が、前記筒状体の周方向に沿う姿勢の対角線を有した平行四辺形となる開口として前記筒状体に形成され、この開口に対して貫通し前記対角線上で前記中立位置となる前記ロック部材を前記軸部に形成している請求項１記載のセルフロッククラッチ。
【請求項３】
前記ガイド機構が、前記筒状体の周方向に沿う姿勢の対角線を有した平行四辺形となる凹部として前記軸部の外周に形成され、この凹部に係入し前記対角線上で中立位置となるガイド体を前記筒状体に固設して構成され、
前記軸部、又は、この軸部に一体形成された部材において前記第１軸芯から外方に突出するように前記ロック部材を備え、中立位置にある前記ロック部材を挟む２箇所に前記回転阻止体が配置されている請求項１記載のセルフロッククラッチ。
【請求項４】
前記回転阻止体が円板状に形成されると共に、前記凹部が、前記第１軸芯を中心とする放射状で、この回転阻止体の外周側に多数形成されている請求項３に記載のセルフロッククラッチ。
【請求項５】
前記係合凹部が前記ロック部材の断面形状に沿う係合面を備えている請求項４記載のセルフロッククラッチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２０２７６６（Ｐ２０１１−２０２７６６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７２３２４（Ｐ２０１０−７２３２４）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]