WO2020255973A1 - クラッチユニット - Google Patents

Abstract

入力される回転トルクの伝達および遮断を制御するレバー側クラッチ部（１１）と、レバー側クラッチ部（１１）からの回転トルクを出力側へ伝達し、出力側から逆入力される回転トルクを遮断するブレーキ側クラッチ部（１２）とからなり、ブレーキ側クラッチ部（１２）は、環状凹部（２２ｃ）が形成された大径部（２２ｂ）を有する出力軸（２２）と、大径部（２２ｂ）の軸方向外側に配置された側板（２５）とを備え、環状凹部（２２ｃ）の内周面（２２ｇ）をガイドする凹部（２５ｂ）を側板（２５）の軸方向内側面に形成し、凹部（２５ｂ）に大径部（２２ｂ）の軸方向端部（２２ｈ）を嵌入させることにより、凹部（２５ｂ）を環状凹部（２２ｃ）の内周面（２２ｇ）と接するように配置する。

Description

クラッチユニット

　本発明は、回転トルクが入力される入力側クラッチ部と、入力側クラッチ部からの回転トルクを出力側へ伝達し、出力側からの回転トルクを遮断する出力側クラッチ部とを備えたクラッチユニットに関する。

　円筒ころ等の係合子を用いるクラッチユニットでは、入力部材と出力部材間にクラッチ部が配設される。クラッチ部は、入力部材と出力部材間で係合子を係合および離脱させることにより、回転トルクの伝達および遮断を制御する構成になっている。

　本出願人は、レバー操作により座席シートを上下調整する自動車用シートリフタ部に組み込まれるクラッチユニットを先に提案している（例えば、特許文献１参照）。

　特許文献１に開示されたクラッチユニットは、レバー操作により回転トルクが入力されるレバー側クラッチ部と、レバー側クラッチ部からの回転トルクを出力側へ伝達し、出力側からの回転トルクを遮断するブレーキ側クラッチ部とを備えている。

　レバー側クラッチ部の主要部は、レバー操作により回転トルクが入力される外輪と、外輪からの回転トルクをブレーキ側クラッチ部に伝達する内輪と、外輪と内輪間の楔すきまでの係合および離脱により外輪からの回転トルクの伝達および遮断を制御する円筒ころとで構成されている。

　ブレーキ側クラッチ部の主要部は、レバー側クラッチ部からの回転トルクが入力される内輪と、内輪からの回転トルクが出力される出力軸と、回転が拘束された側板および外輪と、出力軸と外輪間の楔すきまでの係合および離脱により出力軸からの回転トルクの遮断と内輪からの回転トルクの伝達とを制御する円筒ころと、出力軸に回転抵抗を付与する摩擦リングとで構成されている。

　レバー側クラッチ部では、レバー操作により外輪に回転トルクが入力されると、円筒ころが外輪と内輪間の楔すきまに係合する。楔すきまでの円筒ころの係合により、内輪に回転トルクが伝達されて内輪が回転する。

　ブレーキ側クラッチ部では、座席シートへの着座により出力軸に回転トルクが逆入力されると、円筒ころが出力軸と外輪間の楔すきまに係合し、出力軸が外輪に対してロックされる。出力軸のロックで出力軸から逆入力される回転トルクは遮断される。これにより、座席シートの座面高さが保持される。

　一方、レバー側クラッチ部から回転トルクがブレーキ側クラッチ部に入力されると、内輪が円筒ころを押圧することにより、円筒ころが出力軸と外輪間の楔すきまから離脱する。楔すきまからの円筒ころの離脱により、出力軸のロック状態が解除され、出力軸は回転可能となる。ロック解除時、摩擦リングにより出力軸に回転抵抗が付与される。

　そして、内輪がさらに回転すると、内輪からの回転トルクが出力軸に伝達され、出力軸が回転する。出力軸の回転により、座席シートの座面高さが調整可能となる。

特開２０１１－１６９４０２号公報

　ところで、ブレーキ側クラッチ部において、出力軸と外輪間の楔すきまは、出力軸の大径部に形成されたカム面で構成されている（特許文献１の図５参照）。また、出力軸の大径部は、摩擦リングが圧入される環状凹部を有する（特許文献１の図１参照）。

　出力軸のロック時、出力軸に大きな回転トルクが負荷されると、円筒ころと出力軸のカム面との間で過大な荷重を受けることになる。過大な荷重を出力軸のカム面が受けると、カム面を持つ大径部が環状凹部を有するカップ形状であるため（特許文献１の図１３参照）、大径部が弾性変形し易い。

　このように、大径部が弾性変形し易いと、大径部のカム面で構成された楔すきまでの円筒ころの係合状態、つまり、出力軸のロック状態が不安定となり、ブレーキ側クラッチ部でのブレーキ性能が低下するおそれがある。

　そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、出力軸のロック状態を安定化させ、ブレーキ側クラッチ部でのブレーキ性能の低下を抑制し得るクラッチユニットを提供することにある。

　本発明に係るクラッチユニットは、入力される回転トルクの伝達および遮断を制御する入力側クラッチ部と、入力側クラッチ部からの回転トルクを出力側へ伝達し、出力側から逆入力される回転トルクを遮断する出力側クラッチ部とを具備する。

　本発明における出力側クラッチ部は、環状凹部が形成された大径部を有する出力軸と、その出力軸の大径部の軸方向外側に配置された側板とを備えている。

　前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、大径部の環状凹部の内周面をガイドする案内部を側板に設け、案内部を環状凹部の内周面と接するように配置したことを特徴とする。

　本発明では、大径部の環状凹部の内周面と接するように配置された案内部により、環状凹部の内周面をガイドする。これにより、出力軸のロック時、出力軸に大きな回転トルクが負荷されても、大径部への過大荷重による弾性変形を抑制することができる。

　本発明における案内部は、側板の軸方向内側面に形成された凹部であり、その凹部に大径部の軸方向端部を嵌入させた構造が望ましい。

　このような構造を採用すれば、大径部の環状凹部の内周面と接するように配置された凹部という簡易な構造により、環状凹部の内周面をガイドすることが容易となる。

　本発明における案内部は、側板の軸方向内側面に形成された凸部であり、その凸部を大径部の環状凹部に嵌入させた構造が望ましい。

　このような構造を採用すれば、大径部の環状凹部の内周面と接するように配置された凸部という簡易な構造により、環状凹部の内周面をガイドすることが容易となる。

　本発明における入力側クラッチ部および出力側クラッチ部は、自動車用シートリフタ部に組み込まれた構造が望ましい。

　このような構造を採用すれば、入力側クラッチ部をレバー側クラッチ部とし、出力側クラッチ部をブレーキ側クラッチ部とするクラッチユニットとして、自動車用シートリフタ部に組み込むことができる。

　本発明によれば、大径部の環状凹部の内周面と接するように配置された案内部により、環状凹部の内周面をガイドすることで、出力軸のロック時、出力軸に大きな回転トルクが負荷されても、大径部への過大荷重による弾性変形を抑制することができる。

　このように、大径部が弾性変形し難くなることから、出力軸のロック状態を安定化させることができ、出力側クラッチ部でのブレーキ性能の低下を抑制することができる。その結果、高性能で信頼性の高いクラッチユニットを実現することができる。

本発明の実施形態で、クラッチユニットの全体構成を示す断面図である。 図１のＰ－Ｐ線に沿う断面図である。 図１のＱ－Ｑ線に沿う断面図である。 自動車の座席シートおよびシートリフタ部を示す構成図である。 本発明の他の実施形態で、クラッチユニットの全体構成を示す断面図である。

　本発明に係るクラッチユニットの実施形態を図面に基づいて詳述する。以下の実施形態では、自動車用シートリフタ部に組み込まれたクラッチユニットを例示するが、自動車用シートリフタ部以外にも適用可能である。

　図１はクラッチユニットの全体構成を示す断面図、図２は図１のＰ－Ｐ線に沿う断面図、図３は図１のＱ－Ｑ線に沿う断面図である。この実施形態の特徴的な構成を説明する前にクラッチユニットの全体構成を説明する。

　この実施形態のクラッチユニット１０は、図１に示すように、入力側クラッチ部としてのレバー側クラッチ部１１と、出力側クラッチ部としてのブレーキ側クラッチ部１２とをユニット化した構造を具備する。

　レバー側クラッチ部１１は、レバー操作により入力される回転トルクの伝達および遮断を制御する。ブレーキ側クラッチ部１２は、レバー側クラッチ部１１からの回転トルクを出力側へ伝達し、出力側から逆入力される回転トルクを遮断する。

　レバー側クラッチ部１１の主要部は、図１および図２に示すように、側板１３と、外輪１４と、内輪１５と、複数の円筒ころ１６と、保持器１７と、内側センタリングばね１８と、外側センタリングばね１９とで構成されている。

　側板１３の外周に軸方向へ延びる爪部１３ａを形成すると共に、外輪１４の外周に切り欠き凹部１４ａを形成する。爪部１３ａを切り欠き凹部１４ａに嵌合させて加締めることにより、側板１３と外輪１４とが一体化されている。外輪１４への回転トルクの入力は、側板１３に取り付けられた操作レバー４３（図４参照）により行われる。

　内輪１５は、出力軸２２が挿通された筒状部１５ａと、筒状部１５ａのブレーキ側端部を径方向外側に延在させた拡径部１５ｂと、拡径部１５ｂの外周を軸方向に延在させた複数の柱部１５ｃ（図３参照）とからなる。内輪１５は、外輪１４から入力される回転トルクをブレーキ側クラッチ部１２に伝達する。

　外輪１４の内周には、複数のカム面１４ｂが周方向等間隔に形成されている。外輪１４のカム面１４ｂと、内輪１５の筒状部１５ａの円筒面１５ｄとの間には、楔すきま２０が形成されている。

　円筒ころ１６は、外輪１４と内輪１５との間に配置される。円筒ころ１６は、外輪１４のカム面１４ｂと内輪１５の円筒面１５ｄとの間に形成された楔すきま２０での係合および離脱により外輪１４からの回転トルクの伝達および遮断を制御する。

　保持器１７は、円筒ころ１６を収容するポケット１７ａが周方向複数箇所に等間隔で形成されている。保持器１７は、ポケット１７ａにより、外輪１４のカム面１４ｂと内輪１５の円筒面１５ｄとの間の楔すきま２０で円筒ころ１６を保持する。

　内側センタリングばね１８は、保持器１７とブレーキ側クラッチ部１２のカバー２４との間に配された断面円形のＣ字状弾性部材であり、その両端部を保持器１７およびカバー２４の一部に係止させている。

　内側センタリングばね１８は、レバー操作により外輪１４から回転トルクが入力されると、静止状態のカバー２４に対して、外輪１４に追従する保持器１７の回転に伴い拡径して弾性力が蓄積される。外輪１４からの回転トルクの入力がなくなると、内側センタリングばね１８の弾性力により保持器１７が中立状態に復帰する。

　内側センタリングばね１８の径方向外側に位置する外側センタリングばね１９は、外輪１４とブレーキ側クラッチ部１２のカバー２４との間に配されたＣ字状の帯板弾性部材であり、その両端部を外輪１４およびカバー２４の一部に係止させている。

　外側センタリングばね１９は、レバー操作により外輪１４から回転トルクが入力されると、静止状態のカバー２４に対して、外輪１４の回転に伴い拡径して弾性力が蓄積される。外輪１４からの回転トルクの入力がなくなると、外側センタリングばね１９の弾性力により外輪１４が中立状態に復帰する。

　ブレーキ側クラッチ部１２の主要部は、図１および図３に示すように、レバー側クラッチ部１１から延びる内輪１５の柱部１５ｃと、出力軸２２と、静止系としての外輪２３、カバー２４および側板２５と、複数対の円筒ころ２７および断面Ｎ字形の板ばね２８と、摩擦リング２９とで構成されている。

　出力軸２２は、内輪１５の筒状部１５ａが外挿された軸部２２ａと、軸部２２ａの略中央部位から径方向外側に延びるカップ形状の大径部２２ｂと、軸部２２ａの出力側に同軸的に形成されたピニオンギヤ部２２ｄとからなる。出力軸２２には、レバー側クラッチ部１１からの回転トルクが出力される。

　大径部２２ｂの外周には、複数（図３では６つ）の平坦なカム面２２ｅが周方向等間隔に形成されている。大径部２２ｂのカム面２２ｅと外輪２３の円筒面２３ａとの間には、楔すきま２６が形成されている。楔すきま２６に、２つの円筒ころ２７とその間に介挿された１つの板ばね２８とが配されている。

　円筒ころ２７は、楔すきま２６での係合および離脱により、出力軸２２から逆入力される回転トルクの遮断と内輪１５の柱部１５ｃから入力される回転トルクの伝達とを制御する。板ばね２８は、円筒ころ２７同士に周方向への離反力を付勢する。

　複数対（図３では６対）の円筒ころ２７および板ばね２８は、内輪１５の柱部１５ｃにより周方向等間隔に配されている。柱部１５ｃは、外輪１４から入力される回転トルクを出力軸２２に伝達する機能と、円筒ころ２７および板ばね２８をポケット１５ｆに収容して周方向等間隔に保持する機能とを有する。

　出力軸２２の大径部２２ｂには、内輪１５からの回転トルクを出力軸２２に伝達するための突起２２ｆが設けられている。突起２２ｆは、内輪１５の拡径部１５ｂに形成された孔１５ｅに周方向のクリアランスをもって挿入配置されている。

　出力軸２２のピニオンギヤ部２２ｄは、シートリフタ部３９（図４参照）と連結される。軸部２２ａの入力側にウェーブワッシャ３０を介してワッシャ３１を圧入することにより、レバー側クラッチ部１１の構成部品を抜け止めしている。

　外輪２３およびカバー２４の外周に切り欠き凹部２３ｂ，２４ａを形成すると共に、側板２５の外周に軸方向へ延びる爪部２５ａを形成する。切り欠き凹部２３ｂ，２４ａに爪部２５ａを嵌合させて加締めることにより、外輪２３、カバー２４および側板２５が一体化されている。

　摩擦リング２９は、例えば樹脂製の部材であり、側板２５に固着されている。摩擦リング２９は、出力軸２２の大径部２２ｂに形成された環状凹部２２ｃの内周面２２ｇに嵌め合い代をもって圧入されている。

　摩擦リング２９の外周面２９ａと環状凹部２２ｃの内周面２２ｇとの間に生じる摩擦力によって、レバー操作時、静止状態の側板２５に固着された摩擦リング２９に対して摺動する出力軸２２に回転抵抗が付与される。

　以上のような構造を具備するレバー側クラッチ部１１およびブレーキ側クラッチ部１２の動作例を以下に説明する。

　レバー側クラッチ部１１では、レバー操作により外輪１４に回転トルクが入力されると、円筒ころ１６が外輪１４と内輪１５間の楔すきま２０に係合する。楔すきま２０での円筒ころ１６の係合により、内輪１５に回転トルクが伝達されて内輪１５が回転する。この時、外輪１４および保持器１７の回転に伴って両センタリングばね１８，１９に弾性力が蓄積される。

　レバー操作による回転トルクの入力がなくなると、両センタリングばね１８，１９の弾性力により保持器１７および外輪１４が中立状態に復帰する。内輪１５は、与えられた回転位置をそのまま維持する。操作レバー４３（図４参照）のポンピング操作による外輪１４の回転繰り返しで、内輪１５は寸動回転する。

　ブレーキ側クラッチ部１２では、座席シート４０（図４参照）への着座により出力軸２２に回転トルクが逆入力されても、円筒ころ２７が出力軸２２と外輪２３間の楔すきま２６と係合して出力軸２２が外輪２３に対してロックされる。

　このようにして、出力軸２２から逆入力された回転トルクは、ブレーキ側クラッチ部１２によってロックされ、レバー側クラッチ部１１へ逆入力される回転トルクの還流が遮断される。これにより、座席シート４０の座面高さは保持される。

　一方、レバー操作によりレバー側クラッチ部１１からの回転トルクが内輪１５に入力されると、内輪１５の柱部１５ｃが円筒ころ２７と当接して板ばね２８の弾性力に抗して円筒ころ２７を押圧する。

　これにより、円筒ころ２７が楔すきま２６から離脱する。楔すきま２６からの円筒ころ２７の離脱により、出力軸２２のロック状態が解除されて出力軸２２は回転可能となる。この時、摩擦リング２９により出力軸２２に回転抵抗が付与される。

　そして、内輪１５がさらに回転すると、内輪１５の拡径部１５ｂの孔１５ｅと出力軸２２の大径部２２ｂの突起２２ｆとのクリアランスが詰まって内輪１５の拡径部１５ｂが出力軸２２の突起２２ｆに回転方向で当接する。

　これにより、レバー側クラッチ部１１からの回転トルクは、突起２２ｆを介して出力軸２２に伝達されて出力軸２２が回転する。つまり、内輪１５が寸動回転すると、出力軸２２も寸動回転する。その結果、座席シート４０の座面高さが調整可能となる。

　以上で説明したクラッチユニット１０は、レバー操作により座席シート４０の座面高さを調整する自動車用シートリフタ部３９に組み込まれて使用される。図４は自動車の乗員室に装備される座席シート４０を示す。

　図４に示すように、シートリフタ部３９における座席シート４０の座面高さは、レバー側クラッチ部１１の側板１３（図１参照）に取り付けられた操作レバー４３によって調整される。シートリフタ部３９は、以下の構造を具備する。

　スライド可動部材４４にリンク部材４５，４６の一端が回動自在に枢着されている。リンク部材４５，４６の他端は座席シート４０に回動自在に枢着されている。リンク部材４５の他端にはセクターギヤ４７が一体的に設けられている。セクターギヤ４７は出力軸２２のピニオンギヤ部２２ｄと噛合している。

　例えば、座席シート４０の座面を低くする場合、レバー側クラッチ部１１でのレバー操作、つまり、シートリフタ部３９の操作レバー４３を下側へ揺動させることにより、ブレーキ側クラッチ部１２（図１参照）のロック状態を解除する。

　ブレーキ側クラッチ部１２でのロック解除時、摩擦リング２９（図１参照）により出力軸２２に適正な回転抵抗を付与することで、座席シート４０の座面をスムーズに低くすることができる。

　ブレーキ側クラッチ部１２でのロック解除により、レバー側クラッチ部１１からブレーキ側クラッチ部１２に伝達された回転トルクでもって、出力軸２２のピニオンギヤ部２２ｄが時計方向（図４の矢印方向）に回動する。

　そして、ピニオンギヤ部２２ｄと噛合するセクターギヤ４７が反時計方向（図４の矢印方向）に揺動し、リンク部材４５とリンク部材４６が共に傾倒して座席シート４０の座面が低くなる。

　このようにして、座席シート４０の座面高さを調整した後、操作レバー４３を開放すると、操作レバー４３が両センタリングばね１８，１９の弾性力によって上側へ揺動して元の位置（中立状態）に戻る。

　なお、操作レバー４３を上側へ揺動させた場合は、前述とは逆の動作で座席シート４０の座面が高くなる。座席シート４０の座面高さを調整した後に操作レバー４３を開放すると、操作レバー４３が下側へ揺動して元の位置（中立状態）に戻る。

　この実施形態におけるクラッチユニット１０の全体構成は、前述のとおりであるが、その特徴的な構成であるブレーキ側クラッチ部１２における出力軸２２の大径部２２ｂおよび側板２５について、以下に詳述する。

　図１および図５に示すように、カップ形状を有する大径部２２ｂの環状凹部２２ｃの内周面２２ｇをガイドする案内部（図１では凹部２５ｂ、図５では凸部２５ｄ）を側板２５に設け、案内部を環状凹部２２ｃの内周面２２ｇと接するように配置している。

　図１の実施形態における案内部は、側板２５の軸方向内側面に形成された凹部２５ｂである。凹部２５ｂは、大径部２２ｂの軸方向端部２２ｈと対向するように環状に形成されている。側板２５の凹部２５ｂに大径部２２ｂの軸方向端部２２ｈを嵌入させている。

　このように、環状凹部２２ｃの内周面２２ｇと接するように配置された凹部２５ｂにより、環状凹部２２ｃの内周面２２ｇをガイドする。つまり、凹部２５ｂの段差面２５ｃを環状凹部２２ｃの内周面２２ｇに当接させている。

　これにより、出力軸２２のロック時、出力軸２２に大きな回転トルクが負荷されても、大径部２２ｂの軸方向端部２２ｈを側板２５の凹部２５ｂの段差面２５ｃで受けているため、大径部２２ｂのカム面２２ｅの剛性が高くなって、大径部２２ｂへの過大荷重による弾性変形を抑制することができる。

　このように、大径部２２ｂが弾性変形し難くなるので、大径部２２ｂのカム面２２ｅと円筒ころ２７との噛み合い状態、つまり、出力軸２２のロック状態を安定化させることができ、ブレーキ側クラッチ部１２でのブレーキ性能の低下を抑制することができる。

　図１に示す実施形態では、側板２５に形成された凹部２５ｂを案内部とした場合を例示したが、本発明はこれに限定されることなく、図５に示すような構造であってもよい。

　図５の実施形態における案内部は、側板２５の軸方向内側面に形成された凸部２５ｄである。凸部２５ｄは、大径部２２ｂの軸方向端部２２ｈと対応するように筒状に形成されている。大径部２２ｂの環状凹部２２ｃに側板２５の凸部２５ｄを嵌入させている。

　このように、環状凹部２２ｃの内周面２２ｇと接するように配置された凸部２５ｄにより、環状凹部２２ｃの内周面２２ｇをガイドする。つまり、凸部２５ｄの外周面２５ｅを環状凹部２２ｃの内周面２２ｇに当接させている。

　これにより、出力軸２２のロック時、出力軸２２に大きな回転トルクが負荷されても、大径部２２ｂの軸方向端部２２ｈを側板２５の凸部２５ｄの外周面２５ｅで受けているため、大径部２２ｂのカム面２２ｅの剛性が高くなって、大径部２２ｂへの過大荷重による弾性変形を抑制することができる。

　このように、大径部２２ｂが弾性変形し難くなるので、大径部２２ｂのカム面２２ｅと円筒ころ２７との噛み合い状態、つまり、出力軸２２のロック状態を安定化させることができ、ブレーキ側クラッチ部１２でのブレーキ性能の低下を抑制することができる。

　図５に示す実施形態の場合、摩擦リング２９は、側板２５の凸部２５ｄに固定し、出力軸２２の軸部２２ａと摺動可能な構造、あるいは、出力軸２２の軸部２２ａに固定し、側板２５の凸部２５ｄと摺動可能な構造のいずれであってもよい。

　本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

　１０　クラッチユニット
　１１　入力側クラッチ部（レバー側クラッチ部）
　１２　出力側クラッチ部（ブレーキ側クラッチ部）
　２２　出力軸
　２２ｂ　大径部
　２２ｃ　環状凹部
　２２ｇ　内周面
　２２ｈ　軸方向端部
　２５　側板
　２５ｂ　案内部（凹部）
　２５ｄ　案内部（凸部）
　３９　シートリフタ部

Claims (4)

1. 　入力される回転トルクの伝達および遮断を制御する入力側クラッチ部と、前記入力側クラッチ部からの回転トルクを出力側へ伝達し、出力側から逆入力される回転トルクを遮断する出力側クラッチ部とからなり、
   　前記出力側クラッチ部は、環状凹部が形成された大径部を有する出力軸と、前記大径部の軸方向外側に配置された側板とを備えたクラッチユニットであって、
   　前記環状凹部の内周面をガイドする案内部を前記側板に設け、前記案内部を環状凹部の内周面と接するように配置したことを特徴とするクラッチユニット。
2. 　前記案内部は、前記側板の軸方向内側面に形成された凹部であり、前記凹部に前記大径部の軸方向端部を嵌入させた請求項１に記載のクラッチユニット。
3. 　前記案内部は、前記側板の軸方向内側面に形成された凸部であり、前記凸部を前記大径部の環状凹部に嵌入させた請求項１に記載のクラッチユニット。
4. 　前記入力側クラッチ部と前記出力側クラッチ部が自動車用シートリフタ部に組み込まれている請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチユニット。

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