(57)【要約】【課題】伝達されるトルクの許容値を大きくしつつディスクの変形を抑制することができるクラッチ装置を提供する。【解決手段】第１ディスク５１および第２ディスク６１が、伝達手段７とブレーキ機構８とによって回転軸の方向であるＸ方向から挟み込まれている。第２ディスク６１に作用する合計の応力は、伝達付勢手段７１の付勢力とブレーキ付勢手段８２の付勢力との差になる。従って、伝達手段７の付勢力を大きくし、伝達されるトルクの許容値を大きくしても第２ディスク６１が変形しにくい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の回転部材同士の間で許容値以下のトルクを伝達するように、トルクの伝達と非伝達とが切り換わるクラッチ装置であって、
前記一対の回転部材は、回転軸に直交するように延びるディスクをそれぞれ有し、回転軸同士が一直線上に並ぶとともに、前記ディスクの当接面同士が当接するように配置され、
一方の前記ディスクに対して前記当接面の反対側から他方の前記ディスクに押し付けるように付勢することでトルクを伝達させる伝達手段と、
前記他方のディスクにおける前記当接面の反対側の面に当接するブレーキパッド、及び、該ブレーキパッドを前記他方のディスクに押し付けるように付勢するブレーキ付勢手段を有するブレーキ機構とを備えることを特徴とするクラッチ装置。
【請求項２】
前記ブレーキパッドは、前記他方のディスクにおける前記反対側の面の外周縁に当接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
【請求項３】
前記一方のディスクを有する前記回転部材が、入力側の回転部材であって、前記他方のディスクを有する前記回転部材が、出力側の回転部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載のクラッチ装置。
【請求項４】
前記当接面は、周方向に沿って凹部と凸部とが交互に並んだ波歯状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の回転部材同士の間でトルクの伝達と非伝達とが切り換わるクラッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、入力側の回転部材と出力側の回転部材とを有し、それぞれのディスク同士が適宜な押圧力によって押し付けられることにより、許容値以下のトルクが伝達され、許容値よりも大きいトルクが伝達されないように、トルクの伝達と非伝達とが切り換わるクラッチ装置が知られている。このようなクラッチ装置として、周方向に沿って凹部と凸部とが交互に並んだ波歯を有するディスクを用い、波歯同士を噛み合わせるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたクラッチ装置では、凹部及び凸部の周方向における幅が、径方向外側に向かうにしたがって大きくなっており、歯部の変形や損傷が軽減されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／００２４６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、クラッチ装置において伝達されるトルクの許容値を大きくするためには、一方のディスクを他方のディスクに強く押し付ける必要がある。例えば、特許文献１に記載されたクラッチ装置では、入力側のディスクが付勢部材（伝達手段）によって出力側のディスクに押し付けられており、この付勢部材による押圧力を大きくする必要がある。しかしながら、一方のディスクを他方のディスクに強く押し付けると、他方のディスク（特許文献１の構成においては出力側のディスク）が変形しやすくなる。ディスクが変形してしまうと、動力が正常に伝達されなくなったり、ディスクが損傷してしまったりする可能性がある。
【０００５】
そこで、ディスクの剛性を高めることで変形を抑制することが考えられるが、このような構成では、ディスクの厚さが増加してしまったり、ディスクの重量が増加してしまったりするといった不都合が生じ得る。
【０００６】
本発明の目的は、伝達されるトルクの許容値を大きくしつつディスクの変形を抑制することができるクラッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のクラッチ装置は、一対の回転部材同士の間で許容値以下のトルクを伝達するように、トルクの伝達と非伝達とが切り換わるクラッチ装置であって、前記一対の回転部材は、回転軸に直交するように延びるディスクをそれぞれ有し、回転軸同士が一直線上に並ぶとともに、前記ディスクの当接面同士が当接するように配置され、一方の前記ディスクに対して前記当接面の反対側から他方の前記ディスクに押し付けるように付勢することでトルクを伝達させる伝達手段と、前記他方のディスクにおける前記当接面の反対側の面に当接するブレーキパッド、及び、該ブレーキパッドを前記他方のディスクに押し付けるように付勢するブレーキ付勢手段を有するブレーキ機構とを備えることを特徴とする。
【０００８】
以上のような本発明によれば、一方のディスクが伝達手段によって他方のディスクに押し付けられるように付勢されるとともに、他方のディスクがブレーキパッドを介してブレーキ付勢手段によって一方のディスクに押し付けられるように付勢されており、即ち、一対のディスクが伝達手段及びブレーキ機構によって挟み込まれるように付勢されていることから、他方のディスクに作用する合計の応力は、伝達手段の付勢力とブレーキ付勢手段の付勢力との差になる。従って、伝達手段の付勢力を大きくし、伝達されるトルクの許容値を大きくしても他方のディスクが変形しにくい。このとき、ディスクの剛性を向上させる必要がない。
【０００９】
尚、ブレーキ機構は、歯車バックラッシによる出力軸のガタツキを無くし、クラッチ装置の出力側に対して外力が作用した場合に、この外力が入力側のモータ等の駆動源に伝達されることを抑制するためのものである。
【００１０】
この際、本発明のクラッチ装置では、前記ブレーキパッドは、前記他方のディスクにおける前記反対側の面の外周縁に当接するように配置されていることが好ましい。このような構成によれば、他方のディスクのうち外周縁近傍の部分が倒れるように変形することを効果的に抑制することができる。
【００１１】
また、本発明のクラッチ装置では、前記一方のディスクを有する前記回転部材が、入力側の回転部材であって、前記他方のディスクを有する前記回転部材が、出力側の回転部材である構成とすることができる。
【００１２】
また、本発明のクラッチ装置では、前記当接面は、周方向に沿って凹部と凸部とが交互に並んだ波歯状に形成されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のクラッチ装置によれば、一対のディスクが伝達手段及びブレーキ機構によって挟み込まれていることで、伝達されるトルクの許容値を大きくしつつディスクの変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るクラッチ装置を示す斜視図である。
【図２】前記クラッチ装置を示す分解斜視図である。
【図３】前記クラッチ装置を示す分解斜視図である。
【図４】前記クラッチ装置を示す断面図である。
【図５】前記クラッチ装置の一方の回転部材の当接面を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のクラッチ装置１は、図１〜４に示すように、ケース２と、ギアードモータ３と、中間ギア４と、第１回転部材５と、第２回転部材６と、伝達手段７と、ブレーキ機構８と、出力軸部９とを備える。尚、本実施形態では、ギアードモータ３の軸方向に沿った方向をＸ方向とし、Ｘ方向に略直交する２方向をそれぞれＹ方向およびＺ方向とする。
【００１６】
ケース２は、Ｘ方向の一方側（入力側）が開口したケース本体２１と、ケース本体２１の開口を塞ぐ板状の蓋部２２とを有し、Ｘ方向を厚さ方向とし、Ｙ方向を幅方向とし、Ｚ方向を高さ方向とする箱状に形成されている。ケース本体２１の底面には、出力軸部９が挿通される貫通孔２１１が形成されるとともに、貫通孔２１１には出力軸部９を軸支するベアリング２１２が設けられている。
【００１７】
蓋部２２には、ギアードモータ３の先端部が挿通される貫通孔２２１が形成されるとともに、出力軸部９を軸支するベアリング２２２が設けられている。また、蓋部２２の内面側には、出力軸部９の回転数を検出する基板２２３が設けられている。
【００１８】
ギアードモータ３は、全体が円柱状に形成された駆動源であって、その先端にはモータギア３１が設けられている。ギアードモータ３は、蓋部２２を貫通するように設けられ、モータギア３１が設けられた一端側がケース２内に収容され、他端側がケース２の外側に突出する。
【００１９】
中間ギア４は、ＹＺ平面に沿って延び、外側歯車部４１と、内側歯車部４２とを有し、Ｘ方向を軸方向としてケース２内に軸支されつつ収容される。外側歯車部４１がギアードモータ３のモータギア３１と噛み合い、内側歯車部４２が第１回転部材５の後述する歯車部５１２と噛み合う。これにより、ギアードモータ３の回転が適宜な減速比で第１回転部材５に伝達されるようになっている。
【００２０】
第１回転部材５は、ＹＺ平面に沿って延びる円盤状の第１ディスク５１によって構成されている。第１ディスク５１は、例えば金属製であって、その中央に貫通孔５１１が形成されるとともに、その外周面に歯車部５１２が形成されている。貫通孔５１１には出力軸部９が挿通され、出力軸部９と第１回転部材５とが独立に回転可能となっている。即ち、第１回転部材５は、出力軸部９の中心部を通るとともにＸ方向に沿って延びる回転軸を中心に回転可能に支持されている。
【００２１】
第１ディスク５１のうちＸ方向出力側を向いた面は凹状に形成されており、その底面のうち第２回転部材６と当接する領域が当接面５１３となる。当接面５１３は、後述する当接面６１２と同様に波歯状に形成されている。
【００２２】
第２回転部材６は、ＹＺ平面に沿って延びる円盤状の第２ディスク６１によって構成され、第１ディスク５１のＸ方向出力側に配置されている。第２ディスク６２は、例えば樹脂製であって、その中央部には貫通孔６１１が形成されている。貫通孔６１１には出力軸部９が挿通されるとともに固着され、出力軸部９と第２回転部材６とが一体的に回転するようになっている。ケース２に設けられたベアリング２１２、２２２によって出力軸部９が軸支されていることから、第２回転部材６は、出力軸部９の中心部を通るとともにＸ方向に沿って延びる回転軸を中心に回転可能となっている。このように、回転部材５、６は、回転軸同士が一直線上に並ぶように配置されている。また、第２ディスク６１は、第１ディスク５１のうちＸ方向出力側を向いた凹状の部分に収容されるようになっている。
【００２３】
図５にも示すように、第２ディスク６１のうちＸ方向入力側を向いた面は外周近傍が凸状に形成されており、この凸の部分が当接面６１２となる。当接面６１２は、周方向に沿って凹部６１２Ａと凸部６１２Ｂとが交互に並んだ波歯状に形成されている。凹部６１２Ａおよび凸部６１２Ｂは、第２ディスク６１の中心から放射状に延びている。即ち、当接面６１２の内周側と外周側とで歯数は同じであり、外周側における凹部６１２Ａおよび凸部６１２Ｂのピッチ（周方向寸法）が、内周側よりも大きくなっている。
【００２４】
第１回転部材５および第２回転部材６は、それぞれ波歯状の当接面５１３と当接面６１２とが当接するように配置されており、波歯同士が噛み合う（凸部が相手方の凹部に嵌まり込む）ことにより、トルクが伝達されるようになっている。
【００２５】
伝達手段７は、第１回転部材５と蓋部２２との間に配置され、伝達付勢手段７１と、フランジ７２とを有する。伝達付勢手段７１は、例えば複数の皿ばねが重ねられたクラッチばねであって、Ｘ方向視円環状に形成されるとともに、内径側から外径側に向かうにしたがってＸ方向出力側に向かうように傾斜したすり鉢状に形成されている。尚、伝達付勢手段は、例えば圧縮コイルばね等の他の形状のばね部材であってもよいし、第１ディスクが第２ディスクの鉛直方向上側に配置される場合には、第１ディスクに作用する重力を付勢力として、第１ディスク自体が伝達付勢手段として機能してもよい。
【００２６】
フランジ７２は、例えばアルミニウム等の金属製であって、Ｘ方向視円環状に形成され、伝達付勢手段７１のＸ方向入力側に配置され、伝達付勢手段７１の内周部を保持するように構成されている。フランジ７２の貫通孔には出力軸部９が挿通されるとともに固着され、出力軸部９とフランジ７２とが一体的に回転するようになっている。フランジ７２のＸ方向入力側の面には、センサマグネット７３が設けられており、出力軸部９の回転に伴ってセンサマグネット７３が回転することにより、ケース２の基板２２３によって回転数が検出されるようになっている。
【００２７】
このような伝達手段７は、伝達付勢手段７１の外周部が第１ディスク５１の裏面（当接面５１３と反対側の面）５１４に当接し、第１ディスク５１を第２ディスク６１に押し付けるように付勢する。これにより、当接面５１３と当接面６１２の波歯同士が噛み合い、トルクが伝達される。伝達付勢手段７１の付勢力（押圧力）によって、伝達されるトルクの許容値が決まる。
【００２８】
ブレーキ機構８は、第２回転部材６とケース本体２１の底面との間に配置され、ブレーキパッド８１と、ブレーキ付勢手段８２とを有する。ブレーキパッド８１は、Ｘ方向視円環状に形成され、適宜な摩擦係数を有するブレーキ面が、第２ディスク６１の裏面（当接面６１２と反対側の面）６１３に当接するように配置される。ブレーキパッド８１の外径は第２ディスク６１の外径よりも大きく、ブレーキパッド８１のブレーキ面は、裏面６１３の外周縁６１３Ａに当接するようになっている。
【００２９】
ブレーキ付勢手段８２は、例えば皿ばねによって構成され、Ｘ方向視円環状に形成されるとともに、内径側から外径側に向かうにしたがってＸ方向入力側に向かうように傾斜したすり鉢状に形成されている。ブレーキ付勢手段８２の内周部は、ケース本体２１の底面に保持され、ブレーキ付勢手段８２の外周部は、ブレーキパッド８１のＸ方向出力側の面における外周部に接続されている。このとき、第２ディスク６１の外周面をＸ方向出力側に仮想的に延長すると、ブレーキ付勢手段８２とブレーキパッド８１との接続領域を通過するようになっている。尚、ブレーキ付勢手段は、例えば圧縮コイルばね等の他の形状のばね部材であってもよいし、第２ディスクが第１ディスクの鉛直方向上側に配置される場合には、第２ディスクに作用する重力を付勢力として、第２ディスク自体がブレーキ付勢手段として機能してもよい。
【００３０】
このようなブレーキ機構８は、ブレーキ付勢手段８２によってブレーキパッド８１を常に第２ディスク６１の裏面６１３に押し付けるように付勢することで、第２ディスク６１の回転時に摺動抵抗を生じさせる。これにより、ブレーキ機構８は、歯車バックラッシによる出力軸のガタツキを無くし、クラッチ装置１の出力軸部９に対して外力が作用した場合に、この外力がギアードモータ３に伝達されることを抑制する。
【００３１】
出力軸部９は、Ｘ方向に延びる棒状の軸本体９１と、軸本体９１の外周面に固定された接続部材９２とを有する。接続部材９２は、Ｘ方向入力側から順に、フランジ７２が外側に固定される第１領域９２Ａと、第１ディスク５１が外側に配置される第２領域９２Ｂと、第２ディスク６１が外側に固定される第３領域９２Ｃと、ブレーキパッド８１が外側に配置される第４領域９２Ｄとを有する。各領域９２Ａ〜９２Ｄは、外側に配置される各部材に応じた外径を有している。第２領域９２Ｂにおいて、第１ディスク５１は、当接面５１３の凸部の高さ（凹部の深さ）以上、Ｘ方向にスライド移動できるようになっている。
【００３２】
クラッチ装置１において、伝達手段７と、第１ディスク５１と、第２ディスク６１と、ブレーキ機構８と、がＸ方向入力側から出力側にかけてこの順に並んでいる。即ち、第１ディスク５１および第２ディスク６１が、伝達手段７とブレーキ機構８とによって、回転軸の方向であるＸ方向から挟み込まれている。
【００３３】
以上のようなクラッチ装置１におけるトルクの伝達と被伝達との切り換えについて説明する。まず、ギアードモータ３の停止状態において、伝達付勢手段７１によって第１ディスク５１が第２ディスク６１に押し付けられており、当接面５１３と当接面６１２の波歯同士が噛み合っている。ギアードモータ３の回転が中間ギア４を介して第１ディスク５１に伝達された際、第１ディスク５１が第２ディスク６１に伝達しようとするトルクが許容値以下であれば、伝達付勢手段７１によって第１ディスク５１が第２ディスク６１に押し付けられた状態が維持され、第１回転部材５から第２回転部材６にトルクが伝達され、第２回転部材６および出力軸部９が回転する。
【００３４】
一方、第１ディスク５１が第２ディスク６１に伝達しようとするトルクが許容値よりも大きいと、当接面５１３と当接面６１２の波歯の凸部が凹部から脱出しようとし、第１ディスク５１が伝達付勢手段７１の付勢力に逆らってＸ方向入力側にスライド移動する。これにより波歯同士が噛み合わなくなり、第１回転部材５から第２回転部材６にトルクが伝達されず、第２回転部材６および出力軸部９が回転しない。
【００３５】
上記のように第１回転部材５から第２回転部材６にトルクを伝達させる際に、許容値を大きくしようとすると、伝達付勢手段７１による押圧力を大きくし、第１ディスク５１を第２ディスク６１に強く押し付ける必要がある。このとき、第２ディスク６１は、内周側が出力軸部９に固定され、外周側の当接面６１２において第１ディスク５１からＸ方向出力側に向かう力を受けるため、外周側がＸ方向出力側に倒れるように変形しようとする。第２ディスク６１のＸ方向出力側にブレーキ機構８が設けられ、第２ディスク６１に当接するブレーキパッド８１がブレーキ付勢手段８２によってＸ方向入力側に向かって付勢されていることで、第２ディスク６１に作用する合計の応力は、伝達付勢手段７１の付勢力とブレーキ付勢手段８２の付勢力との差になる。
【００３６】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、第１ディスク５１および第２ディスク６１が伝達手段７とブレーキ機構８とによって回転軸の方向であるＸ方向から挟み込まれるように付勢され、第２ディスク６１に作用する合計の応力が、伝達付勢手段７１の付勢力とブレーキ付勢手段８２の付勢力との差になることから、伝達手段７の付勢力を大きくし、伝達されるトルクの許容値を大きくしても第２ディスク６１が変形しにくい。このとき、第２ディスク６１の剛性を向上させる必要がない。即ち、第２ディスク６１を軽量化したり薄型化したりすることができ、装置全体を軽量化したり小型化したりすることができる。
【００３７】
また、ブレーキパッド８１が第２ディスク６１の裏面６１３における外周縁６１３Ａに当接することで、第２ディスク６１のうち外周縁６１３Ａ近傍の部分がＸ方向出力側に倒れるように変形することを効果的に抑制することができる。
【００３８】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
【００３９】
例えば、前記実施形態では、ブレーキパッド８１が第２ディスク６１の裏面６１３における外周縁６１３Ａに当接するものとしたが、ブレーキパッドは、第２ディスク６１の裏面６１３における適宜な領域に当接すればよく、外周縁に当接していなくてもよい。このような構成によれば、ブレーキ機構を小径化して他の部材との干渉を抑制することができる。このとき、ブレーキ付勢手段の付勢力を適宜に調節することで第２ディスク６１の倒れを抑制すればよい。
【００４０】
また、前記実施形態では、入力側の第１ディスク５１に対して伝達手段７が設けられ、出力側の第２ディスク６１に対してブレーキ機構８が設けられるものとしたが、一対のディスクが伝達手段とブレーキ機構とによって挟み込まれていればよく、伝達手段およびブレーキ機構の配置は、他の部材と干渉しないように適宜に選択されればよい。即ち、入力側のディスクに対してブレーキ機構を設けるとともに出力側のディスクに対して伝達手段を設けてもよい。
【００４１】
また、前記実施形態では、第１ディスク５１および第２ディスク６１の当接面５１３と当接面６１２がそれぞれ波歯状に形成されるものとしたが、当接面は、他の噛み合い形状を有していてもよいし、摩擦面であってもよく、クラッチ装置として求められる特性に応じたものであればよい。
【００４２】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１  クラッチ装置
５  第１回転部材
５１  第１ディスク
５１３ 当接面
６  第２回転部材
６１  第２ディスク
６１２ 当接面
６１２Ａ 凹部
６１２Ｂ 凸部
７  伝達手段
８  ブレーキ機構
８１  ブレーキパッド
８２  ブレーキ付勢手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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