(57)【要約】  所定の軸線を中心に回転可能に構成された第１の回転体１２と、第１の回転体１２に対向して設けられ、前記所定の軸線を中心に第１の回転体１２とは独立して回転可能に構成された第２の回転体１０と、第１の回転体１２と第２の回転体１０との間に設けられ、第１の回転体１２に第１の回転体１２と供回りするように設けられ、前記所定の軸線方向に弾性変形可能に構成されたクラッチ板２２と、を備え、クラッチ板２２は、弾性変形した状態で第１の回転体１２及び第２の回転体１０の双方に当接することにより、第１の回転体１２と第２の回転体１０とを連結する。
2015155869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸線を中心に回転可能に構成された第１の回転体と、
前記第１の回転体に対向して設けられ、前記所定の軸線を中心に前記第１の回転体とは独立して回転可能に構成された第２の回転体と、
前記第１の回転体と前記第２の回転体との間に設けられ、前記第１の回転体に当該第１の回転体と供回りするように設けられ、前記所定の軸線方向に弾性変形可能に構成されたクラッチ板と、を備え、
前記クラッチ板は、弾性変形した状態で前記第１の回転体及び前記第２の回転体の双方に当接することにより、前記第１の回転体と前記第２の回転体とを連結することを特徴とするクラッチ機構。
【請求項２】
前記クラッチ板は前記所定の軸線方向に直交する平面に対して湾曲していることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
【請求項３】
前記第１の回転体には、前記第２の回転体に向けて突出する軸部が設けられ、前記軸部に前記クラッチ板が外方から嵌着されていることを特徴とする請求項２に記載のクラッチ機構。
【請求項４】
前記第２の回転体には、前記軸部を受容する第１の孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のクラッチ機構。
【請求項５】
前記軸部は先端部分が小径で基端側部分が大径となっており、その間にテーパが形成されていることを特徴とする請求項４に記載のクラッチ機構。
【請求項６】
前記第１の孔に前記第１の回転体とは反対の方向から嵌合するとともに、前記軸部に外方から嵌合する第２の孔を有するクラッチキャップを備えることを特徴とする請求項５に記載のクラッチ機構。
【請求項７】
請求項１から請求項６いずれか一項に記載のクラッチ機構を備える動力伝達機構と、モータとを備えることを特徴とするサーボユニット。
【請求項８】
前記動力伝達機構は、前記モータの軸に設けられたピニオンに噛合するクラウン歯車を備えることを特徴とする請求項７に記載のサーボユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチ機構及びサーボユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
クラッチを内装させたサーボユニットとしては、特許文献１に開示されたものが知られている。このサーボユニットでは、減速歯車列の最終歯車と出力軸とが同一の軸心を中心に回転自在に保持されており、最終歯車の端面と、出力軸の端面との間にクラッチが構成されている。このクラッチでは、最終歯車の端面のうち出力軸に対向する面に２つの突起が形成され、一方、出力軸の端面のうち最終歯車に対向する面には歯車が形成されるとともに、環状を呈し且つ内周に半円柱状の２つの凸部と２つの凹部を備えたクラッチ部材を備えている。【０００３】
このクラッチは、クラッチ部材の凹部を最終歯車の突起に嵌め込み、凸部を出力軸の歯車の歯間に係合させることによって組み付けられる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６１３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このクラッチ部材を組み付ける場合、クラッチ部材を最終歯車の突起に嵌め込んだ状態で、クラッチ部材の凸部を出力軸の歯車の歯間に係合させる構成となっているため、組み付け作業が煩雑になるばかりでなく、クラッチ部材の凹部の最終歯車の突起への嵌め込みや、クラッチ部材の凸部の出力軸の歯車の歯間への係合が正しくなされていない状態で、クラッチ部材を強引に組み付けた場合には、クラッチ部材が変形し、所定のトルクを伝達することができなくなるという問題があった。【０００６】
本発明の目的は、組み付けが容易で、安定して所定のトルクの伝達が行えるクラッチ機構及びサーボユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の手段は、
所定の軸線を中心に回転可能に構成された第１の回転体と、
前記第１の回転体に対向して設けられ、前記所定の軸線を中心に前記第１の回転体とは独立して回転可能に構成された第２の回転体と、
前記第１の回転体と前記第２の回転体との間に設けられ、前記第１の回転体に当該第１の回転体と供回りするように設けられ、前記所定の軸線方向に弾性変形可能に構成されたクラッチ板と、を備え、
前記クラッチ板は、弾性変形した状態で前記第１の回転体及び前記第２の回転体の双方に当接することにより、前記第１の回転体と前記第２の回転体とを連結することを特徴とするクラッチ機構である。【０００８】
第２の手段は、第１の手段であって、前記クラッチ板は前記所定の軸線方向に直交する平面に対して湾曲していることを特徴とする。【０００９】
第３の手段は、第２の手段であって、前記第１の回転体には、前記第２の回転体に向けて突出する軸部が設けられ、前記軸部に前記クラッチ板が外方から嵌着されていることを特徴とする。【００１０】
第４の手段は、第３の手段であって、前記第２の回転体には、前記軸部を受容する第１の孔が形成されていることを特徴とする。【００１１】
第５の手段は、第４の手段であって、前記軸部は先端部分が小径で基端側部分が大径となっており、その間にテーパが形成されていることを特徴とする。【００１２】
第６の手段は、第５の手段であって、前記第１の孔に前記第１の回転体とは反対の方向から嵌合するとともに、前記軸部に外方から嵌合する第２の孔を有するクラッチキャップを備えることを特徴とするクラッチ機構。【００１３】
第７の手段は、第１の手段から第６の手段いずれかのクラッチ機構を備える動力伝達機構と、モータとを備えることを特徴とするサーボユニットである。【００１４】
第８の手段は、第７の手段であって、前記動力伝達機構は、前記モータの軸に設けられたピニオンに噛合するクラウン歯車を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の手段によれば、第１の回転体と第２の回転体の間に、第１の回転体に当該第１の回転体と供回りするようにクラッチ板を嵌合させれば足りるので、クラッチ機構の組み立てが容易で、しかもクラッチ板を所定の位置に確実に組み付けることができる。【００１６】
第２の手段によれば、クラッチ板が所定の軸線方向に直交する平面に対して湾曲しているので、弾性力によって、第１の回転体と第２の回転体とを効果的に連結することができる。【００１７】
第３の手段によれば、軸部にクラッチ板を外方から嵌着させることによって、第１の回転体とクラッチ板とを効果的に供回りさせることができる。【００１８】
第４の手段によれば、第２の回転体の第１の孔に軸部が受容されるので、第１の回転板と第２の回転体の間にクラッチ板を容易に設けることができる。【００１９】
第５の手段によれば、小径部を利用して仮組立てができるので、クラッチ機構の組み立てが容易となる。【００２０】
第６の手段によれば、第２の孔を軸部に外方から嵌合させるので、第２の回転体を第１の回転体側に移動させ、クラッチ板が弾性変形した状態で、第２の回転体を第１の回転体に容易に組み付けることができる。【００２１】
第７の手段によれば、サーボユニットにおいて、クラッチ機構の組み立てが容易で、しかもクラッチ板を所定の位置に確実に組み付けることができる。【００２２】
第８の手段によれば、クラウン歯車を設けているので、モータ軸と他の軸方向を変えることができ、サーボユニットをコンパクトなものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るサーボユニットを示した斜視図である。
【図２】サーボユニットの軸の配置を示した正面図である。
【図３】サーボユニットの内部の動力伝達装置を示した側面図である。
【図４】サーボユニットのクラッチを示した分解斜視図である。
【図５】クラッチの一部を示した分解斜視図である。
【図６】図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】クラッチの断面図である。
【図８】クラッチ板の他の形態を示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係るクラッチ機構を備えたサーボユニットを図面に基づいて説明する。
【００２５】
＜全体構成＞
図１に示したサーボユニット１は、ハウジング２が３つの分割可能なハウジング部分から構成されている。
このハウジング２の内部には、モータ１６と、互いに平行な第１軸３、第２軸４、第３軸５及び第４軸６とが配設されている。モータ１６にはピニオン１６ａが付設されている。また、第１軸３、第２軸４、第３軸５及び第４軸６には、適宜振り分けられた形で、クラウン歯車７、中間歯車８，９，１０、クラッチ板２２、円板１２、歯車１２ａ、中間歯車１３、歯車１４ａ及び出力軸１４が付設されている。そして、ピニオン１６ａの回転動力を、クラウン歯車７、中間歯車８，９，１０、クラッチ板２２、円板１２、歯車１２ａ、中間歯車１３及び歯車１４ａを介して、出力軸１４に伝達する。
また、ハウジング２の内部にはポテンションメータ１１が設けられている。このポテンションメータ１１は出力軸１４の回転位置制御を行うためのものである。但し、このポテンションメータ１１はサーボユニット１の必須構成要素ではない。このサーボユニット１が組み込まれる例えば玩具の制御装置（ＣＰＵと制御プログラム）によってモータ１６が直接的に駆動制御されるのであればポテンションメータ１１は省略してもよい。
【００２６】
＜具体的構成＞
サーボユニット１の内部構成を図２及び図３に基づいて説明する。
第１軸３には、クラウン歯車７が空転可能に取り付けられている。このクラウン歯車７は同軸に設けられた小径歯車７ａと一体的に構成されている。この小径歯車７ａは、第３軸４に空転可能に取り付けられた中間歯車８の大径歯車８ａに噛合している。
中間歯車８の大径歯車８ａは同軸に設けられた小径歯車８ｂと一体的に構成されている。この小径歯車８ｂは、第３軸５に空転可能に取り付けられた中間歯車９の大径歯車９ａに噛合している。
中間歯車９の大径歯車９ａは同軸に設けられた小径歯車９ｂと一体的に構成されている。この小径歯車９ｂは、第４軸６に空転可能に取り付けられた歯車１０に歯合している。
歯車１０はクラッチ板２２を介して円板１２に連結されている。
円板１２は同軸に設けられた歯車１２ａと一体的に構成されている。この歯車１２ａは、第３軸５に空転可能に取り付けられた中間歯車１３の大径歯車１３ａに歯合している。
中間歯車１３の大径歯車１３ａは同軸に設けられた小径歯車１３ｂと一体的に構成されている。この小径歯車１３ｂは、第４軸６に固定された出力軸１４の歯車１４ａに歯合している。この出力軸１４はベアリング１５を介してハウジング２に支持されている。
なお、第４軸６の一端には、ポテンションメータ１１が連結されている。
【００２７】
また、ハウジング２には、モータ１６が設けられている。このモータ１６の軸（不図示）に付設されたピニオン１６ａは上記クラウン歯車７に噛合している。このように、モータ１６のピニオン１６ａにクラウン歯車７を噛合させた理由は、モータ１６の軸と、第１軸３、第２軸４、第３軸５及び第４軸６とを互いに直交させることで、ハウジング２のコンパクト化を図るためである。
【００２８】
＜クラッチ機構＞
次に、このサーボユニット１に備えられたクラッチ機構２０を図４及び図５に基づいて説明する。
このクラッチ機構２０は、歯車１０と円板１２との間に構成されている。このクラッチ機構２０は、円板（第１の回転体）１２と、円板１２に付設された軸部２１と、軸部２１に外方から嵌合するクラッチ板２２と、円板１２の軸部２１を受容する中間歯車（第２の回転体）１０と、中間歯車１０を軸部２１に取り付けるためのクラッチキャップ（取付部材）２３とによって構成されている。ここで、円板１２、軸部２１、中間歯車１０及びクラッチキャップ２３は冶金又は切削等によって形成され、クラッチ板２２は特殊鋼又はステンレスばね鋼等によって形成されている。
【００２９】
円板１２において、出力軸１４側の端面には歯車１２ａが一体的に構成されている。また、円板１２において、歯車１０側の端面には柱状の軸部２１が設けられている。この軸部２１は、図５に示すように、軸方向に直交する断面が長円状となっており、周面に、互いに平行な平面２１ａ，２１ａを有している。また、この軸部２１においては、先端部分の外形が基端側部分の外形と相似形でひと回り小さく形成されている。そして、先端部分（小径部）と基端側部分（大径部）とがテーパ面２１ｂによって互いに連続した形となっている。さらに、円板１２には、中心部に第４軸６が貫通する円形状の孔２１ｃが形成されている。そして、この孔２１ｃを貫通する第４軸６に、円板１２は空転可能に支持されている。
【００３０】
クラッチ板２２は、特殊鋼又はステンレスばね鋼等によって外形が略円板状に形成されている。このクラッチ板２２は、中心部に軸部２１に対応する長円状の孔２２ａを有している。このクラッチ板２２は、図６に示すように、側方から見た場合に弓形に湾曲している。換言すれば、クラッチ板２２は、軸線に対して直交する平面に対して円周方向に凸部と凹部とが交互に形成された波状に形成されている。そして、この波状部分によって、クラッチ板２２は軸方向に弾性変形可能となっている。
クラッチキャップ２３は、円筒部２３ａと、フランジ（頭部）２３ｂとを備えている。このクラッチキャップ２３には、中心部に軸部２１に外方から嵌合する円形状の孔２３ｃが貫通して形成されている。
歯車１０には、中心部に、円板１２とは反対の方向からクラッチキャップ２３が嵌合する円形状の孔２４が形成されている。そして、この孔２４の端部には、クラッチキャップ２３のフランジ２３ｂを受容する大径孔（座繰り）２４ａが形成されている。
【００３１】
＜クラッチ機構２０の組み立て＞
次に、このクラッチ機構２０の組み立て方法の一例について説明する。
まず、円板１２の軸部２１の基端側部分にクラッチ板２２の孔２２ａを嵌合させる。この場合、クラッチ板２２の表裏は特に限定されない。つまり、クラッチ板２２の２つの端面のどちらかの面が円板１２に向けられていればよい。
また、中間歯車１０の孔２４にクラッチキャップ２３を嵌合させて、中間歯車１０とクラッチキャップ２３とを一体化させておく。
次に、図７に示すように、クラッチキャップ２３の孔２３ｃを円板１２の軸部２１に嵌着させる。その際、歯車１０及びクラッチキャップ２３は、一時的に軸部の小径部によって仮組される。その後、クラッチキャップ２３は、プレス等によって、円板１２の軸部２１の大径部に圧着される。
【００３２】
＜動作＞
次に、サーボユニット１の動作について説明する。
このサーボユニット１では、モータ１６が駆動されると、ロータの回転動力がピニオン１６ａを介してクラウン歯車７、小径歯車７ａ、大径歯車８ａ、小径歯車８ｂ、大径歯車９ａ及び小径歯車９ｂ及び歯車１０の順に伝達される。
そして、歯車１０に伝達された回転動力は、クラッチ板２２を介して円板１２に伝達される。すると、円板１２と一体的な歯車１２ａが回転し、この回転動力は大径歯車１３ａ、小径歯車１３ｂ及び歯車１４ａを介して出力軸１４に伝達される。
また、歯車１４ａに伝達された動力は第４軸６に伝達され、第４軸６が回転する。この回転量をポテンションメータ１１で測定することによって、出力軸１４の位置決めがなされる。
なお、出力軸１４が回転しているとき、出力軸１４に過負荷が作用した場合には、歯車１４ａ、小径歯車１３ｂ、大径歯車１３ａ及び歯車１２ａの回転が妨げられる。そして、この歯車１２ａの回転が妨げられると、歯車１２ａと一体的に構成された円板１２の回転も妨げられる。このとき、クラッチ板２２が円板１２及び／又は歯車１０に対して滑り、円板１２と歯車１０との連結が解除される。これによって、動力伝達部品の破損が防止される。
【００３３】
＜実施形態の効果＞
このように構成されたサーボユニット１によれば次のような効果を得ることができる。
【００３４】
第１に、円板１２と歯車１０との間に、円板１２と供回りするようにクラッチ板２２を嵌合させれば足りるので、クラッチ機構２０の組み立てが容易で、しかもクラッチ板２２を所定の位置に確実に組み付けることができる。
第２に、クラッチ板２２が所定の軸線方向に直交する平面に対して湾曲しているので、弾性力によって、円板１２と歯車１０とを効果的に連結することができる。すなわち、クラッチ板２２の湾曲部分が軸線方向に弾性変形することから、円板１２と歯車１０とを効果的に連結することができる。
第３に、軸部２１にクラッチ板２２を外方から嵌着させることによって、円板１２と歯車１０とを効果的に供回りさせることができる。すなわち、上述のように、例えば、軸部２１に平面２１ａ，２１ａを設け、この平面２１ａ，２１ａをクラッチ板２２に当接させるだけで、円板１２とクラッチ板２２とを供回りをさせれば足りることから、クラッチ機構２０の組み立てが容易で、しかもクラッチ板２２を所定の位置に確実に組み付けることができる。この実施形態では、対向する部分に２つの平面２１ａ，２１ａを形成したが、軸部２１をＤ形の軸とし、１つの平面を形成するだけでも足りる。
第４に、歯車１０の孔２４に軸部２１が受容されるので、円板１２と歯車１０との間にクラッチ板２２を容易に設けることができる。すなわち、円板１２と歯車１０とでクラッチ板２２を挟持させるためには、円板１２と歯車１０とを接近させる必要があり、孔２４を形成しない場合には、軸部２１の軸線方向の寸法を小さくすることが必要となるが、孔２４を形成すれば、そのような制約が不要となる。
第５に、軸部２１の先端部分に小径部分が存在し、その小径部分と基端側部分である大径部分との間がテーパ面２１ｂとなっているので、クラッチ板２２、歯車１０及びクラッチキャップ２３の仮組みができ、組立作業が簡単に行えることになる。すなわち、軸部２１の小径部分に歯車１０及びクラッチキャップ２３を一旦仮組立てしておいた後、テーパ面２１ｂを利用して本組立てをすることができるので、組立作業が簡単に行えることになる。
第６に、クラッチキャップ２３の孔２３ｃを軸部２１に外方から嵌合させるので、歯車１０を円板１２側に移動させ、クラッチ板２２が弾性変形した状態で、歯車１０を円板１２に容易に組み付けることができる。
第７に、クラウン歯車７を設けているので、モータ１６の軸方向と他の軸方向とを変えることができ、サーボユニット１をコンパクトなものとすることができる。
【００３５】
＜変形＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態には限定されない。
上記実施形態のクラッチ板２２は、側方から見て弓形に湾曲させた形状にしているが、クラッチ板２２は弾性的に歯車１０及び円板１２の双方に当接する形状であればよく、その形状は問わない。例えば、図８に示したように湾曲した形状でもよい。図８のクラッチ板２２は、山部２２ｂと谷部２２ｃとが円周方向に交互に有するように屈曲形成したものであってもよい。また、クラッチ板２２は皿形に湾曲するものであってもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、クラッチキャップ２３の円筒部２３ａの外周に摺動しながら歯車１０が回転する構成となっているが、円板１２の軸部２１の外周を摺接しながら歯車１０が回転する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、サーボユニットの製造分野及びサーボユニットを利用する玩具のその他の製造分野において好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１    サーボユニット
２    ハウジング
３〜６    軸
７    クラウン歯車
１０    歯車（第２の回転体）
１２    円板（第１の回転体）
１６    モータ
１６ａ    ピニオン
２０    クラッチ機構
２１    軸部
２２    クラッチ板
２２ａ    孔
２３    クラッチキャップ
２４    孔
【図１】
2015155869.tif 000003
【図２】
2015155869.tif 000004
【図３】
2015155869.tif 000005
【図４】
2015155869.tif 000006
【図５】
2015155869.tif 000007
【図６】
2015155869.tif 000008
【図７】
2015155869.tif 000009
【図８】
2015155869.tif 000010
【国際調査報告】
2015155869.tif 000011
2015155869.tif 000012
2015155869.tif 000013
2015155869.tif 000014