JP2012177460A - ベベルギヤ、動力伝達機構および多軸駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可動側ベベルギヤが固定側ベベルギヤに係合して噛み合う際に、ストッパ等の別部材を必要とすることなく可動側ベベルギヤのガタや傾きが抑えられ、歯先干渉を生じにくくする。
【解決手段】コイルばね３６で付勢された出力側ベベルギヤ３４が入力側ベベルギヤ５２方向に進出して入力側ベベルギヤ５２に係合した際、双方のベベルギヤ３４，５２に形成した内周側のストッパ面３７ａ，５７ａどうし、外周側のストッパ面３７ｂ，５７ｂどうしを当接させ、出力側ベベルギヤ３４のそれ以上の進出を規制してガタや傾きの発生を抑える。
【選択図】図５

Description

本発明は、ベベルギヤ、ベベルギヤを有する動力伝達機構、および車両用電動シート等に適用されて好適な１つのモータで複数の出力軸を駆動する多軸駆動装置に関する。

車両用シートにあっては、全体の前後方向のスライドや座面高さの上下動、あるいはシートバック（背もたれ）のリクライニング等、複数箇所の位置を調節可能として、乗員の体形や姿勢に適合できるようにした形式のものが多い。これらの可動部位の調節は手動でなされるものであったが、より便利なものとして、モータ駆動により調節する電動シートが提供されている。

複数の可動部位をそれぞれ独立して駆動するには、可動部位に連結した各出力軸ごとにモータを１つ１つ連結させる構成が考えられるが、これではモータの数が多くなる。そこで、１つのモータで複数の出力軸を駆動すれば効率的であり、そのために、複数の可動部位に連結した各出力軸に、クラッチを介してモータの動力が伝達されるようにし、クラッチを断接して各可動部位を選択的に駆動するものが提案されている（特許文献１等参照）。このようないわゆる多軸駆動装置としては、複数の出力軸上に軸方向に移動自在にそれぞれ設けた従動側ベベルギヤを、モータ軸上の駆動側ベベルギヤに対して噛み合い可能に付勢した状態で設け、従動側ベベルギヤを押圧するカムによって従動側ベベルギヤを駆動側ベベルギヤに対して離接させて動力伝達の経路を切り換えるものが知られている（特許文献２）。

特開平６−１５６１２３号公報 特公昭５４−４１８９８号公報

上記特許文献２に記載されるような多軸駆動装置においては、軸方向に移動可能な可動側ベベルギヤが固定側ベベルギヤ（特許文献２ではそれぞれ従動側ベベルギヤ、駆動側ベベルギヤ）に係合して噛み合う際には、軸方向が適切な噛み合い位置に位置付けられて安定したバックラッシのもとに動力伝達がなされる必要がある。そこで従来では、ギヤホルダ等の保持部材に形成したストッパに、ばね等の付勢部材で付勢される可動側ベベルギヤを突き当てて付勢方向のストロークエンド位置を規制し、その位置で固定側ベベルギヤに噛み合わせる構成とするものがある。

しかして、省スペースやコストダウンを図るためにストッパを廃止したい場合、可動側ベベルギヤは片持ちで支持される状態となるため、ガタや傾きが生じやすくなる。このように可動側ベベルギヤにガタや傾きが生じると、出力側ベベルギヤと係合して回転伝達されている際に、ギヤ歯の歯先干渉が生じ、場合によってはギヤ歯の破損を招くおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、互いに係合して噛み合った状態において歯先干渉が生じにくいベベルギヤと、そのようなベベルギヤを用いた動力伝達機構および多軸駆動装置を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載のベベルギヤは、ギヤ歯の内周側および外周側に、ギヤ歯のピッチ円の延長面上に沿った環状のストッパ面が形成されていることを特徴とする。

本発明のベベルギヤによれば、互いに係合して噛み合った状態において、双方のストッパ面どうしが当接することにより相手側へのそれ以上の進出が規制される。このため、ベベルギヤのガタや傾きが抑えられ、歯先干渉が生じにくくなる。

次に、本発明の請求項２に記載の動力伝達機構は、軸方向に移動不能に支持される固定側ベベルギヤと、この固定側ベベルギヤに対し進退自在、かつ進出時に固定側ベベルギヤに係合可能とされる可動側ベベルギヤと、この可動側ベベルギヤを進出方向に付勢する付勢部材と、前記可動側ベベルギヤを進退させ、進出時に前記固定側ベベルギヤに係合させる切り換え手段とを備えた動力伝達機構において、前記固定側ベベルギヤと前記可動側ベベルギヤに、請求項１に記載のベベルギヤが用いられ、可動側ベベルギヤが固定側ベベルギヤに係合した時に、前記ストッパ面どうしが当接して可動側ベベルギヤの進出が規制されることを特徴とする。

本発明の動力伝達機構によれば、付勢部材で付勢された可動側ベベルギヤが固定側ベベルギヤ方向に進出して固定側ベベルギヤに係合した際、双方のベベルギヤに形成されたストッパ面どうしが互いに当接することにより、可動側ベベルギヤのそれ以上の進出が規制されるとともに、可動側ベベルギヤのガタや傾きが抑えられる。したがって、可動側ベベルギヤの係合時の位置を規制するストッパ等の別部材を要することなく、可動側ベベルギヤのガタや傾きを抑えることができる。

次に、本発明の請求項３に記載の多軸駆動装置は、請求項２に記載の動力伝達機構を複数有し、これら複数の動力伝達機構の前記固定側ベベルギヤと前記可動側ベベルギヤのうちの一方にモータの動力が伝達され、他方に車両に具備される可動機構が出力軸を介して連結されることを特徴とする。

本発明のベベルギヤによれば、互いに係合して噛み合った状態において、ガタや傾きが抑えられ、歯先干渉が生じにくくなるといった効果を奏する。

また、本発明の動力伝達機構によれば、可動側ベベルギヤが固定側ベベルギヤに係合して噛み合う際に、ストッパ等の別部材を必要とすることなく可動側ベベルギヤのガタや傾きが抑えられて適切な噛み合い状態を得ることができるといった効果を奏する。

また、本発明の多軸駆動装置によれば、具備された動力伝達機構の可動側ベベルギヤが固定側ベベルギヤに係合して噛み合う際に、ストッパ等の別部材を必要とすることなく可動側ベベルギヤのガタや傾きが抑えられて適切な噛み合い状態を得ることができる多軸駆動装置が提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る多軸駆動装置を示す斜視図である。 同多軸駆動装置の平面図である。 同多軸駆動装置の可動部を示す平面図である。 同多軸駆動装置の出力部を示す図であって、（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。 同出力部の出力側ベベルギヤと入力側ベベルギヤとの係合状態を示す断面図である。 出力側ベベルギヤが入力側ベベルギヤから離れた状態の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。

（１）多軸駆動装置の構成
図１および図２は、一実施形態に係る多軸駆動装置の斜視図および平面図である。これら図で符号１は上方に開口する凹所２を有するケース、１０はケース１の凹所２内に収容されたセレクタ（切り換え手段）、２０はケース１の下部に固定されたモータである。ケース１の凹所２の開口は、ケース１に固定される図示せぬカバーによって覆われる。セレクタ１０は図２においてＹ方向に長い略長方形状の板状部材であって、幅方向（Ｘ方向）の中央部にはＹ方向に延びる２つのガイド孔１９が形成されている。これらガイド孔１９には、凹所２の底部から突出するガイド突起３がそれぞれ挿入されており、セレクタ１０はガイド孔１９がガイド突起３にガイドされることによりＹ方向にスライド自在に支持されている。

セレクタ１０の長手方向に沿う両側面のうち、図２で右側の側面は第１カム面１１に形成されている。また、左側の側面の下側は第２カム面１２に形成されており、上側にはＹ方向に歯列が並ぶラック１８が形成されている。ラック１８にはケース１に回転自在に支持されるピニオン１７が噛み合わされている。ピニオン１７には上記カバーの上方に配設される図示せぬダイヤルが回転軸を介して固定されている。このダイヤルを回転させるとピニオン１７が回転し、これによってラック１８を介してセレクタ１０がダイヤルの回転方向に応じてＹ方向に往復移動させられるようになっている。

セレクタ１０のＸ方向両側には、図３にも示すように各カム面１１，１２に対向して出力部３０が配設されている。この場合、第１カム面１１に対して２つの出力部３０（第１出力部３０Ａと第２出力部３０Ｂ）がＹ方向に離間して配設され、第２カム面１２に対して１つの出力部３０（第３出力部３０Ｃ）が配設されている。これら出力部３０は、ケース１に形成された収容部４に収容されている。

図２および図３の符号２１は、上方に突出するモータ２０のモータ軸である。モータ軸２１は正逆回転させられるもので、このモータ軸２１には、ピニオン２２が固定されている。そしてこのピニオン２２の周囲には、各出力部３０に対応して３つの入力側クラッチ部材５０が、ケース１に回転自在に支持されて配設されている。各入力側クラッチ部材５０は同一構成であって、図５に示すように、平歯車からなりピニオン２２に噛み合う入力ギヤ５１と、入力ギヤ５１の上面に一体に形成された入力側ベベルギヤ（固定側ベベルギヤ）５２とから構成されている。モータ２０は、例えば上記ダイヤル等に設けられるスイッチによってＯＮ・ＯＦＦおよび回転方向が選択され、モータ２０が稼働すると、全ての入力側クラッチ部材５０が回転する。

各出力部３０（３０Ａ〜３０Ｃ）は同一構成であって、図４に示すように、カム面１１（１２）に対向した状態で配設される出力軸３１と、出力軸３１と一体回転可能、かつカム面１１（１２）に対し出力軸３１の軸方向に沿って進退自在に設けられた出力側クラッチ部材３２と、出力側クラッチ部材３２を入力側ベベルギヤ５２に向かって進出するように付勢するコイルばね（付勢部材）３６とから構成されている。

出力軸３１は、図１に示すように、ケース１に形成された円筒状の支持部５内に、回転自在、かつセレクタ１０から離れる後方への移動は規制される状態に支持されている。出力軸３１は、車両用電動シートの、例えばシート座面の高さを調節する機構、シートバック（背もたれ部）の角度を調節するリクライニング機構、およびシートの前後位置を調節する機構等の可動機構に対し、図示せぬトルクケーブルを介してそれぞれ接続される。トルクケーブルは、出力軸３１の後端面に形成された断面矩形状の装着穴３１ｂ（図１および図４参照）にその一端部が挿入され、出力軸３１とともに回転する。

図４に示すように、出力側クラッチ部材３２は、出力軸３１のセレクタ１０側に外装された円筒状のスライド軸３３と、このスライド軸３３の先端側に一体形成され、ギヤ歯３４１がセレクタ１０側に向く出力側ベベルギヤ（可動側ベベルギヤ）３４と、出力側ベベルギヤ３４の中心から軸方向に突設されたピン３５とから構成されている。

スライド軸３３は内周面が出力軸３１の外周面に周方向に相対回転不能、すなわち一体回転可能で、かつ軸方向にスライド自在にスプライン結合されており、出力軸３１の軸方向に沿ってカム面１１（１２）に対し進退自在とされている。
コイルばね３６は、圧縮状態で出力軸３１およびスライド軸３３の内部に収容されており、スライド軸３３を出力軸３１からカム面１１（１２）に向かって付勢している。これにより出力側クラッチ部材３２のピン３５は、先端がカム面１１（１２）に突き当たるようになっている。ピン３５の先端面は球面状に形成されており、上記ダイヤルによってセレクタ１０がＹ方向に送られると突き当たっているカム面１１（１２）に摺接する。

セレクタ１０の第１カム面１１には、第１出力部３０Ａおよび第２出力部３０Ｂに対応する凹部１３（第１凹部１３Ａおよび第２凹部１３Ｂ）が形成されており、第２カム面１２には、第３出力部３０Ｃに対応する凹部１３（第３凹部１３Ｃ）が形成されている。上記のようにセレクタ１０がＹ方向に移動するように操作されると、いずれかの出力部３０のピン３５が対応する凹部１３に対向し、この時ピン３５は出力側クラッチ部材３２全体がコイルばね３６でカム面１１（１２）に向かって付勢されていることにより、その凹部１３に突出して嵌り込む。

このようにピン３５が凹部１３に嵌り込むと出力側クラッチ部材３２全体がセレクタ１０方向にスライドし、出力側ベベルギヤ３４が入力側ベベルギヤ５２に係合して噛み合い、クラッチ接続状態となる。図２に示すように、出力側クラッチ部材３２のピン３５はケース１に形成された壁部６の貫通孔７を貫通しており、クラッチ接続時には出力側ベベルギヤ３４の先端面が壁部６に当接し、これによって出力側クラッチ部材３２の進出時のストロークエンドが規制されるようになっている。

クラッチ接続時にモータ２０が稼働して入力側クラッチ部材５０が回転すると、その回転が入力側ベベルギヤ５２から出力側ベベルギヤ３４に伝わって出力側クラッチ部材３２が回転し、スライド軸３３の回転が出力軸３１に伝わって出力軸３１が回転し、トルクケーブルが回転して作動する。また、ピン３５が凹部１３に対向しない状態では、ピン３５は凹部１３以外のカム面１１（１２）に当接し、カム面１１（１２）によりコイルばね３６に抗して出力軸３１側に押される。この時には、出力側ベベルギヤ３４は入力側ベベルギヤ５２から離れ、回転は伝わらないクラッチ切断状態となる。

本実施形態では、上記の入力側ベベルギヤ５２、出力側ベベルギヤ３４、コイルばね３６およびセレクタ１０により、本発明に係る動力伝達機構が構成されている。

図６に示すように、入力側ベベルギヤ５２のギヤ歯５２１の内周側および外周側には、ギヤ歯５２１のピッチ円の延長面上に沿った環状のストッパ面５７ａ，５７ｂがそれぞれ形成されている。一方、出力側ベベルギヤ３４にも同様に、ギヤ歯３４１の内周側および外周側にギヤ歯３４１のピッチ円の延長面上に沿った環状のストッパ面３７ａ，３７ｂがそれぞれ形成されている。図５に示すように、出力側ベベルギヤ３４が入力側ベベルギヤ５２に係合して噛み合うと、出力側ベベルギヤ３４の内周側のストッパ面３７ａが入力側ベベルギヤ５２の内周側のストッパ面５７ａに当接し、出力側ベベルギヤ３４の外周側のストッパ面３７ｂが入力側ベベルギヤ５２の外周側のストッパ面５７ｂに当接するようになっている。

（２）多軸駆動装置の作用
次に、上記多軸駆動装置の作用を説明する。
図２および図３は、上記ダイヤルを回転させてセレクタ１０をＹ方向に送ることにより、第１出力部３０Ａにおける出力側ベベルギヤ３４のピン３５が第１凹部１３Ａに突出して嵌り込んだ状態を示している。この時、第１出力部３０Ａの出力側ベベルギヤ３４は、第１出力部３０Ａに対応する入力側ベベルギヤ５２に係合し、クラッチ接続の状態となる。一方、他の出力部３０（第２出力部３０Ｂと第３出力部３０Ｃ）においては、ピン３５がカム面１１，１２に押されて出力側ベベルギヤ３４は対応する入力側ベベルギヤ５２から離れ、クラッチ切断状態となる。

この状態からセレクタ１０がＹ１方向に所定距離送られると、第２出力部３０Ｂのピン３５が第２凹部１３Ｂに突出して嵌り込み、当該第２出力部３０Ｂにおける出力側ベベルギヤ３４が対応する入力側ベベルギヤ５２に噛み合い、クラッチ接続状態となる。この時、他の出力部３０（第１出力部３０Ａと第３出力部３０Ｃ）においてはピン３５がカム面１１，１２に押されて出力側ベベルギヤ３４は対応する入力側ベベルギヤ５２から離れ、クラッチ切断状態となる。

さらにセレクタ１０がＹ１方向に所定距離送られると、第３出力部３０Ｃのピン３５が第３凹部１３Ｃに突出して嵌り込み、当該第３出力部３０Ｃにおける出力側ベベルギヤ３４が対応する入力側ベベルギヤ５２に噛み合い、クラッチ接続状態となる。この時、他の出力部３０（第１出力部３０Ａと第２出力部３０Ｂ）においてはピン３５がカム面１１に押されて出力側ベベルギヤ３４は対応する入力側ベベルギヤ５２から離れ、クラッチ切断状態となる。

セレクタ１０は上記ダイヤルを正逆回転させることによりＹ方向に往復移動し、その移動の途中においてピン３５がセレクタ１０の凹部１３Ａ〜１３Ｃのうちのいずれか１つに突出して嵌り込み、その時、上記のように第１〜第３出力部３０Ａ〜３０Ｃのうちの１つの出力部３０が選択されたことになり、その出力部３０における出力側ベベルギヤ３４が対応する入力側ベベルギヤ５２に噛み合ってクラッチ接続状態となる。

そしてこのようにクラッチ接続状態の時に上記スイッチをＯＮにしてモータ２０を稼働させると、モータ２０の動力が入力側ベベルギヤ５２から出力側ベベルギヤ３４に伝わり、出力軸３１が回転する。これにより、選択された出力部３０の出力軸３１に接続されているトルクケーブルが回転して作動状態となる。また、スイッチによってモータ２０の回転方向を切り換えることにより、出力軸３１とともにトルクケーブルの回転方向も切り換えられる。

さて、本実施形態では、図５に示すように出力側ベベルギヤ３４が入力側ベベルギヤ５２に係合した際に、双方のベベルギヤ３４，５２に形成された内周側のストッパ面３７ａ，５７ａどうし、および外周側のストッパ面３７ｂ，５７ｂどうしが互いに当接する。このため、コイルばね３６で押される出力側ベベルギヤ３４はそれ以上の進出が規制される。ここで、本実施形態の場合、クラッチ接続時には出力側ベベルギヤ３４の先端面がケース１の壁部６に当接し、これによって出力側クラッチ部材３２の進出時のストロークエンドが規制されることは上記の通りである。ところが、コイルばね３６の力を受ける壁部６がセレクタ１０側に変形した場合には、出力側ベベルギヤ３４は所定の規制位置よりも進出してしまう。

しかしながら本実施形態では、クラッチ接続状態では出力側ベベルギヤ３４のストッパ面３７ａ，３７ｂが入力側ベベルギヤ５２のストッパ面５７ａ，５７ｂにそれぞれ当接するため、出力側ベベルギヤ３４の進出が規制され、壁部６の変形は生じない。したがって、本実施形態の壁部６の形成を省略することができる。壁部６を省略した場合、出力部３０は片持ちで支持されるため先端側の出力側ベベルギヤ３４にはガタや傾きが生じやすくなるが、本実施形態では上記のようにストッパ面３７ａ，３７ｂがストッパ面５７ａ，５７ｂにそれぞれ当接するため、ガタや傾きといった現象は生じにくくなる。

例えば、図５に示すように、出力側ベベルギヤ３４が矢印Ｐ１方向に傾く力を受けた場合には、内周側のストッパ面３７ａが相手側（入力側ベベルギヤ５２）の内周側のストッパ面５７ａに当接することにより、傾きが抑えられる。また、出力側ベベルギヤ３４が矢印Ｐ２方向に傾く力を受けた場合には、外周側のストッパ面３７ｂが相手側の外周側のストッパ面５７ｂに当接することにより、傾きが抑えられる。このような作用により、ベベルギヤ３４，５２は適切な噛み合い状態が保持され、その結果、ギヤ歯３４１，５２１の歯先干渉が生じにくくなり、破損等の不具合を回避することができる。また、上記のように壁部６のような出力側ベベルギヤ３４の位置を規制するストッパ等の別部材を廃止した場合には、コストダウンが図られるという利点がある。

なお、上記実施形態では、入力側ベベルギヤ５２および出力側ベベルギヤ３４がそれぞれ本発明の固定側ベベルギヤおよび可動側ベベルギヤであって、入力側ベベルギヤ５２にモータ２０の動力が伝達され、出力側ベベルギヤ３４に出力軸３１が連結されているが、本発明では、固定側ベベルギヤと可動側ベベルギヤのうちの一方にモータの動力が伝達され、他方に出力軸が連結される形態であってもよい。すなわち上記実施形態では、出力側ベベルギヤ３４にモータの動力が伝わり、入力側ベベルギヤ５２に出力軸を連結するといった逆の構成も考えられる。

また、上記実施形態では、本発明のセレクタ１０を直線運動するものとしたが、本発明ではセレクタ１０を円板状の回転部材とし、その周面をカム面として複数の出力部３０を該カム面の周囲に配置する形態に変更することができる。

１０…セレクタ（切り換え手段）
２０…モータ
３１…出力軸
３４…出力側ベベルギヤ（可動側ベベルギヤ）
３４１…出力側ベベルギヤのギヤ歯
３６…コイルばね（付勢部材）
３７ａ…出力側ベベルギヤの内周側のストッパ面
３７ｂ…出力側ベベルギヤの外周側のストッパ面
５２…入力側ベベルギヤ（固定側ベベルギヤ）
５２１…入力側ベベルギヤのギヤ歯
５７ａ…入力側ベベルギヤの内周側のストッパ面
５７ｂ…入力側ベベルギヤの外周側のストッパ面

Claims (3)

1. ギヤ歯の内周側および外周側に、ギヤ歯のピッチ円の延長面上に沿った環状のストッパ面が形成されていることを特徴とするベベルギヤ。
2. 軸方向に移動不能に支持される固定側ベベルギヤと、
   この固定側ベベルギヤに対し進退自在、かつ進出時に固定側ベベルギヤに係合可能とされる可動側ベベルギヤと、
   この可動側ベベルギヤを進出方向に付勢する付勢部材と、
   前記可動側ベベルギヤを進退させ、進出時に前記固定側ベベルギヤに係合させる切り換え手段と、
   を備えた動力伝達機構において、
   前記固定側ベベルギヤと前記可動側ベベルギヤに、請求項１に記載のベベルギヤが用いられ、可動側ベベルギヤが固定側ベベルギヤに係合した時に、前記ストッパ面どうしが当接して可動側ベベルギヤの進出が規制されることを特徴とする動力伝達機構。
3. 請求項２に記載の動力伝達機構を複数有し、
   これら複数の動力伝達機構の前記固定側ベベルギヤと前記可動側ベベルギヤのうちの一方にモータの動力が伝達され、他方に車両に具備される可動機構が出力軸を介して連結されることを特徴とする多軸駆動装置。

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