(57)【要約】【課題】コンパクトな構成を有し、電動モータから被駆動部材への伝達効率を確保しつつも、被駆動部材から電動モータへの動力の伝達を遮断するカップリングを提供する。【解決手段】ウォーム及びウォームホイールなどの伝達効率の低い逆転防止構造を必要とせず、電動モータ１から回転軸３への動力伝達を許容しつつも、回転軸３から電動モータ１への動力伝達を阻止できることから、電動モータ１の容量を小さくでき、省電力も図れる。また、このような逆転防止構造を一体で組み込むことで、コンパクトながら高機能なカップリング１０を提供できる。カップリング１０を介して、回転軸３と電動モータ１の出力軸１ｂとを連結するだけで上述の効果を発揮でき、電動モータ１とのアッセンブリ化も容易であり、或いは電動モータ１を組み付けた後におけるカップリング１０の取り外し・取り付けも容易に行え、取り扱い性に優れ搭載箇所を制限されないという利点がある。【選択図】  図１
2004156630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータからの動力を被駆動部材に伝達するカップリングであって、
ハウジングと、
前記電動モータに動力伝達可能に連結された回転駆動部と、
前記回転駆動部より回転力を受ける回転被駆動体と、
前記ハウジングと前記回転被駆動体との間に配置されたロック部材とを有し、
前記回転駆動部に回転力が入力され前記回転被駆動体を回転させようとするときは、前記ロック部材が前記ハウジング及び前記回転被駆動体に対して摩擦力が低くなる第１の位置に案内される又は維持されることで、前記回転駆動部から前記回転被駆動体への回転力の伝達を許容し、前記回転被駆動体に回転力が入力されるときは、前記ロック部材が前記ハウジング及び前記回転被駆動体に対して摩擦力が高くなる第２の位置に案内される又は維持されることで、前記回転被駆動体から前記回転駆動部への回転を固定するようになっていることを特徴とするカップリング。
【請求項２】
前記回転被駆動体は、軸受を介して前記ハウジングに対して軸線方向に位置決めされることを特徴とする請求項１に記載のカップリング。
【請求項３】
前記回転被駆動体は、前記ハウジングを介して前記電動モータの出力軸に対して同軸に位置決めされることを特徴とする請求項１又は２に記載のカップリング。
【請求項４】
前記ロック部材を前記第２の位置に付勢するバネ部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカップリング。
【請求項５】
前記第１の位置にある前記ロック部材は、前記回転被駆動体がいずれの方向に回転しても、前記第２の位置に案内される又は維持されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のカップリング。
【請求項６】
前記回転駆動部に回転力が入力され前記回転被駆動体を回転させるときに前記ロック部材を駆動する駆動体と、前記駆動体が前記ロック部材を前記第１の位置から前記第２の位置に向かって駆動しようとするときは、前記駆動体の駆動を制限する制限部材とを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のカップリング。
【請求項７】
前記回転駆動部に回転力が入力され前記回転被駆動体を回転させようとするときには、前記ロック部材を駆動する駆動体と、前記回転被駆動部から半径方向に突出して設けられ、前記駆動体に当接することによって前記回転駆動部から前記回転被駆動部に回転力を伝達する凸部とを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のカップリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カップリングに関し、たとえば、自動車のパワーウィンドウ、電動パーキングブレーキ装置のワイヤ巻き取り機構、電動ディスクブレーキ装置のキャリパ押し出し機構、エンジンの可変バルブタイミング装置におけるカム位相変換機構、ベルトＣＶＴプーリ駆動機構等、その他産業用ウィンチ、ホイスト、クレーン、各種位置決め装置などにおいて、電動モータと被駆動部材を連結可能なカップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両において、パワーウィンドウや電動式パワーステアリング装置など、運転者の負担を軽減すべく、車両の操作をアクチュエータにアシストさせる、もしくは肩代わりさせることが既に行われている（特許文献１参照）。ここで、一つの問題は、例えばアクチュエータに電動モータを用いて被駆動部材を駆動させる場合、省エネ等の観点から、電動モータへの電力供給を停止した後にも、被駆動部材の位置は維持したいという課題がある。
【特許文献１】
特開平６−３２７１９０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような課題を達成するために、ウォームギヤとウォームホイールとを用いて動力伝達機構を形成することが考えられる（特開２００１−１０６０６０参照）。しかるに、ウォームギヤとウォームホイールとを用いて動力伝達機構を形成した場合、減速比が大きくとれること、及びウォームのネジレ角を適宜設計することで、被駆動部材からの動力を電動モータ側に伝達させないようにできるという利点があるが、かかる利点を裏返せば、ウォームギヤとウォームホールは伝達効率が低いという欠点を有する。
【０００４】
又、ウォームギヤとウォームホイールとを用いた動力伝達機構では、その構成上、電動モータの出力軸と、被駆動部材の軸線とを交差させなくてはならず、装置全体が大型化するという問題がある。例えば可変バルブタイミング装置などに、かかるアクチュエータを適用すると、エンジン自体が大型化してしまい、それにより周囲部品との干渉を招いたり、ボンネットフードのデザインが制限されたりする恐れがある。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成を有し、電動モータから被駆動部材への伝達効率を確保しつつも、被駆動部材から電動モータへの動力の伝達を遮断するカップリングを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のカップリングは、電動モータからの動力を被駆動部材に伝達するカップリングであって、
ハウジングと、
前記電動モータに動力伝達可能に連結された回転駆動部と、
前記回転駆動部より回転力を受ける回転被駆動体と、
前記ハウジングと前記回転被駆動体との間に配置されたロック部材とを有し、
前記回転駆動部に回転力が入力され前記回転被駆動体を回転させようとするときは、前記ロック部材が前記ハウジング及び前記回転被駆動体に対して摩擦力が低くなる第１の位置に案内される又は維持されることで、前記回転駆動部から前記回転被駆動体への回転力の伝達を許容し、前記回転被駆動体に回転力が入力されるときは、前記ロック部材が前記ハウジング及び前記回転被駆動体に対して摩擦力が高くなる第２の位置に案内される又は維持されることで、前記回転被駆動体から前記回転駆動部への回転を固定するようになっていることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
本発明のカップリングは、電動モータからの動力を被駆動部材に伝達するカップリングであって、ハウジングと、前記電動モータに動力伝達可能に連結された回転駆動部と、前記回転駆動部より回転力を受ける回転被駆動体と、前記ハウジングと前記回転被駆動体との間に配置されたロック部材とを有し、前記回転駆動部に回転力が入力され前記回転被駆動体を回転させようとするときは、前記ロック部材が前記ハウジング及び前記回転被駆動体に対して摩擦力が低くなる第１の位置に案内される又は維持されることで、前記回転駆動部から前記回転被駆動体への回転力の伝達を許容し、前記回転被駆動体に回転力が入力されるときは、前記ロック部材が前記ハウジング及び前記回転被駆動体に対して摩擦力が高くなる第２の位置に案内される又は維持されることで、前記回転被駆動体から前記回転駆動部への回転を固定（すなわち回転力の伝達を禁止）するようになっているので、伝達効率を高く維持できるにも関わらず、前記電動モータから前記被駆動部材への動力伝達を許容しつつも、前記被駆動部材から前記電動モータへの動力伝達を阻止できることから、前記電動モータの容量を小さくでき、更に、定位置に前記被駆動部材を保持するために前記電動モータに電力を供給する必要がないことから省電力も図れる。また、このような逆転防止構造を一体で組み込むことで、コンパクトながら高機能なカップリングを提供できる。例えば、前記被駆動部材が回転軸であるような場合、前記カップリングを介して、かかる回転軸と前記電動モータの出力軸とを同軸に連結するだけで上述の効果を発揮でき、取り扱い性に優れ搭載箇所を制限されないという利点がある。
【０００８】
尚、「摩擦力が低くなる第１の位置」及び「摩擦力が高くなる第２の位置」とは、前記ロック部材が変位したときに、前記第１の位置よりも前記第２の位置の方が、前記ロック部材と前記ハウジング及び前記回転被駆動体との間の摩擦力が高くなるという相対的な関係を意味したものであり、例えば後述する実施の形態では、第１の位置は、一方向に傾斜したカム面上における回転軸心寄りの位置であり、第２の位置は、かかるカム面上における回転軸心から離れた位置である。
【０００９】
更に、前記回転被駆動体は、軸受を介して前記ハウジングに対して軸線方向に位置決めされると、構成の簡素化が図れ好ましい。
【００１０】
又、前記回転被駆動体は、前記ハウジングを介して前記電動モータの出力軸に対して同軸に位置決めされると、構成の簡素化が図れ好ましい。
【００１１】
更に、前記ロック部材を前記第２の位置に付勢するバネ部材が設けられていると、より確実なロックを行えるので好ましい。
【００１２】
又、前記第１の位置にある前記ロック部材は、前記回転被駆動体がいずれの方向に回転しても、前記第２の位置に案内される又は維持されると好ましい。
【００１３】
更に、前記回転駆動部に回転力が入力され前記回転被駆動体を回転させるときに前記ロック部材を駆動する駆動体（例えば後述する爪部３ｂ、１３ｂ）と、前記駆動体が前記ロック部材を前記第１の位置から前記第２の位置に向かって駆動しようとするときは、前記駆動体の駆動を制限する制限部材（例えば後述するキー７、１７）とを有すると、回転伝達を行うべきときに前記駆動体が前記ロック部材を前記第１の位置から前記第２の位置に向かって駆動することを前記制限部材が阻止し、それにより前記回転駆動部からの回転力が前記回転被駆動部にスムーズに伝達されるようになるので好ましい（図２，６参照）。
【００１４】
又、前記回転駆動部に回転力が入力され前記回転被駆動体を回転させようとするときには、前記ロック部材を駆動する駆動体（例えば後述する爪部３ｂ、１３ｂ）と、前記回転被駆動部から半径方向に突出して設けられ、前記駆動体に当接することによって前記回転駆動部から前記回転被駆動部に回転力を伝達する凸部（例えば後述するキー７、１７）とを有するので、前記凸部を介して前記回転駆動部からの回転力が前記回転被駆動部にスムーズに伝達されるようになるので好ましい（図２，６参照）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態であるカップリングを含むアクチュエータの断面図である。図２は、図１の構成をＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
【００１６】
図１において、電動モータ１のボディ１ａに形成された肩部１ｃに対して、円筒状のハウジング１５の内周面がいんろう嵌めにて同軸に位置決めされ、且つハウジング１５はボルト２によりボディ１ａに対して取り付け固定されている。ハウジング１５の図で左端は、後述する回転軸３を含む機構（例えば不図示の可変バルブタイミング機構等）を遮蔽する不図示のハウジングに連結されて良い。
【００１７】
ハウジング１５に対し、円筒状の回転被駆動体１４が、軸受１１によって回転自在に支持されている。軸受１１の外輪は、ハウジング１５の内周段部１５ａに付き当てられた状態で、止め輪１２Ａにより固定されており、軸受１１の内輪は、回転被駆動体１４の外周段部１４ａに付き当てられた状態で、止め輪１２Ｂにより固定されている。すなわち、回転被駆動体１４は、ハウジング１５に対して、軸受１１を介して軸線方向に位置決めされている。図１で左側の内周面１４ｂに、被駆動部材である回転軸３をいんろう嵌めにて取り付け固定している。従って、回転軸３と電動モータ１の出力軸１ｂは、精度良く同軸に位置決めされる。尚、軸受１１をシール付きとすれば、内部からのグリース洩れなどを防止できる。
【００１８】
回転軸３の先端の凸部３ａは、回転被駆動体１４の中央内周面１４ｆに対して、２面嵌合している。２面嵌合とは、相対回転を防止するために、円筒外周面を平行な２面で軸線方向にカットした形状を有す凸部と凹部とを互いに嵌合させることをいう。
【００１９】
電動モータ１の出力軸１ｂには、回転駆動部であるキャリヤ１３が取り付けられている。キャリヤ１３は、出力軸１ｂに対して２面嵌合する円盤部１３ａと、円盤部１３ａから軸線方向に延在する６本の爪部１３ｂを有する。尚、電動モータ１の出力軸１ｂは、回転被駆動体１４のモータ側内周面１４ｅに対して、鍔付きブッシュ１８を介して相対回転可能に支持されているが、鍔付きブッシュ１８はなくても良い。
【００２０】
ハウジング１５と回転被駆動体１４の間には、隣接する爪部１３ｂ間に挟持されるようにして、ロック部材である（本例では３つの）ころ１６が配置され、更に、ころ１６が存在しない爪部１３ｂ間に挟持されるようにして、（本例では１つの）キー１７が配置されている。ハウジング１５の内周面（転動面）と、回転被駆動体１４のカム面１４ｄは高周波焼き入れされ、その硬度はＨＲＣで５０以上となっている。なお、ハウジング１５の内周面に比べ、面圧が高くなる側であるカム面１４ｄの硬度をより高くし、その値はＨＲＣ５５以上とするのが好ましい。ころ１６は、軸受鋼を焼き入れ焼き鈍しすることで形成され、その硬度はＨＲＣ５８以上となっている。ころ１６は、回転被駆動体１４の外周面を転動可能となっている。回転被駆動体１４の外周面の形状に関しては、図２を参照して後述する。尚、軸受１１が、ころ１６の軸線方向移動を防止するようになっている。ハウジング１５と、ころ１６との間に軌道輪を挿入しても良い。
【００２１】
図２に示すように、爪部１３ｂには、バネ部材１９が取り付けられている。図３は、バネ部材１９の斜視図であり、矢印Ｅ方向に見ると図２に示す形状となる。図３において、バネ部材１９は、爪部１３ｂ（図２）の外周面に対応して湾曲した矩形板状の本体１９ａと、本体１９ａの中央両脇から折れ曲がって突出した一対の嵌合部１９ｂと、各嵌合部１９ｂの両脇より斜め外方に突出した付勢部１９ｃとを有している。
【００２２】
図２に示すように、バネ部材１９は、本体１９ａを爪部１３ｂの外周面に係合させ、且つ嵌合部１９ｂにより爪部１３ｂの周方向両端を保持するようにして取り付けられる。このとき、付勢部１９ｃは、隣接するころ１６を離隔する方向に押圧することとなる。
【００２３】
本実施の形態では、カップリング１０は、ハウジング１５と、キャリヤ１３と、回転被駆動体１４と、ころ１６と、キー１７と、バネ部材１９とから構成される。
【００２４】
カップリング１０における特有の動力伝達を達成する構成を説明する。図２において、回転被駆動体１４は、その外周面に、本例では３つのカム面１４ｄを等間隔に形成しており、更に一対のカム面１４ｄの間に１つのキー溝１４ｃを形成している。カム面１４ｄは、図２で時計回りに行くに従って、回転中心（軸）から遠ざかる一方向に傾いた斜面形状を有している。
【００２５】
キー１７と、その両側の爪部１３ｂとの間隔をａとし、図２で点線に示すごとく、ころ１６がハウジング１５と回転被駆動体１４との間に食い込んだ状態（第２の位置）における図２で左側の爪部１３ｂとの間隔をｂ、同右側の爪部１３ｂとの間隔をｃとすると、ｂ＞ａ＞ｃなる関係が成立するようになっている。
【００２６】
本実施の形態の動作について説明する。図１において、不図示の電源から電動モータ１に電力が供給され、出力軸１ｂが回転被駆動体１４に対して相対的に回転する。このとき、図２において、爪部１３ｂが矢印Ｂ方向に回転すると、ころ１６に隣接した爪部１３ｂの端面が、ころ１６に当接しようとするが、爪部１３ｂと、ころ１６と、キー１７との隙間の関係は、上述した通り（ｂ＞ａ＞ｃ）であるので、ころ１６を第２の位置（図２の点線で示す位置）に移動させる前に、キー１７に隣接する爪部１３ｂの端面が、キー１７を押圧し、それにより回転軸３と回転被駆動体１４とは一体的に回転するようになっている。回転被駆動体１４が回転すると、それに連結された回転軸３が回転し、例えば不図示の可変バルブタイミング機構等を駆動するようになっている。
【００２７】
一方、電動モータ１への電力供給を中断すると、その内部で作用する磁力や摩擦力により、出力軸１ｂは静止した状態に維持される。かかる状態で、被駆動部材である回転軸３より回転力が伝達されると、回転被駆動体１４は、キャリヤ１３に対して相対的に回転しようとする。それにより、カム面１４ｄが矢印Ｃ方向に回転しようとするが、ロック部材であるころ１６は、バネ部材１９の付勢力を受けることで、カム面１４ｄの上部すなわち軸線から遠い側（第２の位置）に向かって押圧（付勢）されている（案内されている）ため、ハウジング１５とカム面１４ｄとの間で突っ張って摩擦力を付与することとなる。これをロック状態という。かかるロック状態では、回転被駆動体１４の回転が阻止されるため、たとえ回転軸３に強い回転力が生じても、その回転を阻止することができる。尚、バネ部材１９の付勢力はわずかであるので、ころ１６を付勢することによって、静止している出力軸１ｂを回転させることはない。
【００２８】
更に、電動モータ１に極性の異なる電力が供給されると、出力軸１ｂに、ころ１６のロック状態を解除するに十分な起動トルクが発生するので、それにより出力軸１ｂが回転被駆動体１４に対して相対的に回転する。このとき、図２において、爪部１３ｂが矢印Ａ方向に回転したとすると、キー１７に隣接した爪部１３ｂの端面がキー１７に当接し、回転被駆動体１４を同方向に回転させる。このとき、ころ１６に隣接する爪部１３ｂの端面が、バネ部材１９の付勢力に抗して、ころ１６をカム面１４ｄの下部すなわち軸線に近い側（第１の位置）に向かって押圧する（案内する）ため、ころ１６の食い込みが生じることなく、出力軸１ｂと回転被駆動体１４とは一体的に回転することとなる。尚、電動モータ１の起動トルクを補うべく、ころ１６を第１の位置側に付勢する付勢部を、付勢部１９ｃに対称的に延在するように、バネ部材１９における反対側の嵌合部１９ｂに形成しても良い。
【００２９】
本実施の形態によれば、ウォーム及びウォームホイールなどの伝達効率の低い逆転防止構造を必要とせず、電動モータ１から回転軸３への動力伝達を許容しつつも、回転軸３から電動モータ１への動力伝達を阻止できることから、電動モータ１の容量を小さくでき、省電力も図れる。また、このような逆転防止構造を一体で組み込むことで、コンパクトながら高機能なカップリング１０を提供できる。カップリング１０を介して、回転軸３と電動モータ１の出力軸１ｂとを連結するだけで上述の効果を発揮でき、電動モータ１とのアッセンブリ化も容易であり、或いは電動モータ１を組み付けた後におけるカップリング１０の取り外し・取り付けも容易に行え、取り扱い性に優れ搭載箇所を制限されないという利点がある。
【００３０】
図４は、第２の実施の形態にかかるカップリングを含むアクチュエータの分解図である。図４に示すように、本実施の形態のカップリング１０’においては、回転被駆動部１４に、キーの代わりにピン１７’が埋め込まれており、且つハウジング１５の内周面に、キャリヤ１３が図４で右方に抜け出るのを阻止する縮径部１５ｃを形成している点のみが異なっている。上述の実施の形態に対し共通する主要な構成に関しては、同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００３１】
図５は、第３の実施の形態にかかるカップリングを含むアクチュエータの分解図である。図６は、図５の構成をＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向に見た図である。
【００３２】
図５において、電動モータ１のボディ１ａに形成された肩部１ｃに対して、円筒状のハウジング１５の内周面１５ｂがいんろう嵌めにて同軸に位置決めされるようになっており、且つハウジング１５は不図示のボルトによりボディ１ａに対して取り付け固定されるようになっている。
【００３３】
ハウジング１５に対し、円筒状の回転被駆動体１４が、軸受１１によって回転自在に支持されている。軸受１１の外輪は、ハウジング１５の内周段部１５ａに付き当てられた状態で、止め輪１２Ａにより固定されており、軸受１１の内輪は、回転被駆動体１４の外周段部１４ａに付き当てられた状態で、止め輪１２Ｂにより固定されている。すなわち、回転被駆動体１４は、ハウジング１５に対して、軸受１１を介して軸線方向に位置決めされている。図５で右側の内周面１４ｂに、被駆動部材であるネジ軸３’をいんろう嵌めにて取り付け固定するようになっている。従って、ネジ軸３’と電動モータ１の出力軸１ｂは、精度良く同軸に位置決めされる。尚、軸受１１をシール付きとすれば、内部からのグリース洩れなどを防止できる。
【００３４】
ネジ軸３’の先端の凸部３ａは、回転被駆動体１４の中央内周面１４ｆに対して、２面嵌合されるようになっている。２面嵌合とは、相対回転を防止するために、円筒外周面を平行な２面で軸線方向にカットした形状を有す凸部と凹部とを互いに嵌合させることをいう（図６参照）。
【００３５】
電動モータ１の出力軸１ｂには、回転駆動部であるキャリヤ１３が取り付けられるようになっている。キャリヤ１３は、出力軸１ｂに対して２面嵌合する円盤部１３ａと、円盤部１３ａから軸線方向に延在する６本の爪部１３ｂを有する。尚、電動モータ１の出力軸１ｂは、回転被駆動体１４のモータ側内周面１４ｅに対して、相対回転可能に係合するようになっている。
【００３６】
ハウジング１５と回転被駆動体１４の間には、隣接する爪部１３ｂ間に挟持されるようにして、ロック部材である（本例では３つの）ころ１６が配置され、更に、ころ１６が存在しない爪部１３ｂ間に挟持されるようにして、（本例では１つの）キー１７が配置されている。ハウジング１５の内周面（転動面）と、回転被駆動体１４のカム面１４ｄ’は高周波焼き入れされ、その硬度はＨＲＣで５０以上となっている。なお、ハウジング１５の内周面に比べ、面圧が高くなる側であるカム面１４ｄ’の硬度をより高くし、その値はＨＲＣ５５以上とするのが好ましい。ころ１６は、軸受鋼を焼き入れ焼き鈍しすることで形成され、その硬度はＨＲＣ５８以上となっている。ころ１６は、回転被駆動体１４の外周面を転動可能となっている。回転被駆動体１４の外周面の形状に関しては、図６を参照して後述する。尚、軸受１１が、ころ１６の軸線方向移動を防止するようになっている。ハウジング１５と、ころ１６との間に軌道輪を挿入しても良い。
【００３７】
ネジ軸３’は、螺旋状に形成された外ネジ溝３ｂ（図５では一部のみ図示）を有し、その周囲にナット５０を螺合させている。ナット５０内に形成された内ネジ溝５０ａと、外ネジ溝３ｂとの螺旋状の空間内には、多数のボール５１が転動自在に配置されている。ナット５０は、第３のリンク１１０を介して、後述するコントロールシャフト１０２に連結されている。
【００３８】
本実施の形態では、カップリング１０は、ハウジング１５と、キャリヤ１３と、回転被駆動体１４と、ころ１６と、キー１７とから構成される。
【００３９】
カップリング１０における特有の動力伝達を達成する構成を説明する。図６において、回転被駆動体１４は、その外周面に、本例では３つのカム面１４ｄ’を等間隔に形成しており、更に一対のカム面１４ｄ’の間に１つのキー溝１４ｃを形成している。カム面１４ｄ’は、図６のころ１６がある位置から、時計回り及び反時計回りに行くに従って、回転中心（軸）から遠ざかる両方向に傾いた斜面形状を有している。
【００４０】
本実施の形態の動作について説明する。図５において、不図示の電源から電動モータ１に電力が供給され、出力軸１ｂが回転被駆動体１４に対して相対的に回転する。このとき、図６において、爪部１３ｂが矢印Ａ又はＢ方向に回転したとすると、キー１７に隣接した爪部１３ｂの端面がキー１７に当接し、回転被駆動体１４を同方向に回転させる。このとき、ころ１６に隣接する爪部１３ｂの端面は、ころ１６に当接しないので、ころ１６は依然としてカム面１４ｄ’の中央すなわち軸線に近い側（第１の位置Ｐ１）に維持されるため、ころ１６の食い込みが生じることなく、出力軸１ｂと回転被駆動体１４とは一体的に回転することとなる。回転被駆動体１４が回転すると、それに連結されたネジ軸３’が回転し、後述する可変バルブタイミング機構等を駆動するようになっている。
【００４１】
一方、電動モータ１への電力供給を中断すると、その内部で作用する磁力や摩擦力により、出力軸１ｂは静止した状態に維持される。かかる状態で、被駆動部材であるネジ軸３’より回転力が伝達されると、回転被駆動体１４は、キャリヤ１３に対して相対的に回転しようとする。それにより、カム面１４ｄ’が矢印Ｃ又はＤ方向に回転しようとするが、ロック部材であるころ１６は、カム面１４ｄ’のいずれかの上部すなわち軸線から遠い側（Ｄ方向に回転したときは第２の位置Ｐ２）に向かって付勢（案内）されるため、ハウジング１５とカム面１４ｄ’との間で突っ張って摩擦力を付与することとなる。これをロック状態という。かかるロック状態では、回転被駆動体１４の回転が阻止されるため、たとえネジ軸３’に強い回転力が生じても、その回転を阻止することができる。
【００４２】
更に、電動モータ１に極性の異なる電力が供給されると、出力軸１ｂに、ころ１６のロック状態を解除するに十分な起動トルクが発生するので、それにより出力軸１ｂが回転被駆動体１４に対して相対的に回転する。ころ１６が第２の位置Ｐ２でロック状態にあるとした場合（逆の場合も同様）、爪部１３ｂが例えば矢印Ｂ方向に回転すると、ころ１６に隣接した爪部１３ｂの端面が、ころ１６に当接してロック解除位置（第１の位置Ｐ１）へと移動させ、ロック状態を解除し、続いてキー１７に隣接した爪部１３ｂの端面がキー１７を押圧し、それによりネジ軸３と回転被駆動体１４とは一体的に回転するようになっている。又、爪部１３ｂが例えば矢印Ａ方向に回転すると、キー１７に隣接した爪部１３ｂの端面がキー１７を押圧するのでロック状態が解除され、その後ネジ軸３と回転被駆動体１４とは一体的に回転するようになっている。このように、本実施の形態においては、カム面１４ｄを片斜面でなく両斜面とすることで、ネジ軸３’に両方向に回転力が生じても、回転被駆動体１４をロックさせることもできる。更に、ネジ軸３’と、ナット５０と、ボール５１とからなるボールスクリュー機構を組み合わせることで、被駆動部材としての第３のリンク１１０の下端を軸線方向に移動させるカップリング構成も実現できる。
【００４３】
図７は、上述したアクチュエータにより駆動可能なバルブタイミング及びバルブリフトを変更できる動弁機構の斜視図である。尚、図７においては、理解しやすいように、内燃機関１気筒の吸気側の２本のバルブについて示している。
【００４４】
図７において、不図示のシリンダヘッドに回転自在に取り付けられたドライブシャフト１０１と、コントロールシャフト１０２とが並行に延在している。ドライブシャフト１０１には円盤状の偏心カム１０１ａが形成されており、コントロールシャフト１０２にも、円盤状の偏心カム１０２ａが形成されている。ドライブシャフト１０２の偏心カム１０１ａに係合する孔１０３ａを備えた第１リンク１０３の上部が、コントロールシャフト１０２側に延在し、コントロールシャフト１０１の偏心カム１０２ａに係合する孔１０４ａを備えたロッカーアーム１０４の一端に枢動可能に取り付けられている。ロッカーアーム１０４の他端には、第２リンク１０５の上端が枢動可能に取り付けられており、第２リンク１０５の下端は、ドライブシャフト１０１に対して揺動自在に取り付けられたアウトプットカム１０６に当接するように配置されている。アウトプットカム１０６は、一対の円筒状のバルブリフタ１０７の上面に当接しており、各バルブリフタ１０７は、バルブ１０８のステム上端に当接している。
【００４５】
コントロールシャフト１０２の一端には、その回転位置を検出するポジションセンサ１０９が取り付けられ、又、第３のリンク１１０を介して、ナット５０が取り付けられている。ナット５０は、ネジ軸３’に螺合しており、ネジ軸３’は、動力伝達機構１０を介して電動モータ１に連結されている。ＥＣＵ１１１は、ポジションセンサ１０９からの信号を受信し、それに応じて電動モータ１を駆動制御するようになっている。
【００４６】
かかる可変バルブタイミング機構の動作について説明する。ドライブシャフト１０１が、不図示のクランクシャフトに同期して回転すると、偏心カム１０１ａが偏心運動をして第１のリンク１０３を上下に往復動させる。第１のリンク１０３が上下に往復動すると、それに応じてロッカーアーム１０４が揺動運動をする。ロッカーアーム１０４の揺動運動により、第２のリンク１０５が上下に往復動し、アウトプットカム１０６を揺動させる。アウトプットカム１０６の揺動により、それに当接するバルブリフタ１０７を介して、バルブ１０８が往復動するようになっている。
【００４７】
上述したように、ＥＣＵ１１１の駆動制御により、電動モータ１が駆動され、カップリング１０を介してネジ軸３’が回転すると、ナット５０が軸線方向に移動し、第３のリンク１１０を介してコントロールシャフト１０２を任意の位置に回転させることができる。コントロールシャフト１０２の回転位置に応じて偏心カム１０２ａが回転変位し、それによりロッカーアーム１０４が変位するので、それに応じて所望のバルブタイミング及びバルブリフトを設定できる。又、コントロールシャフト１０２を任意の回転位置に設定した後は、ロッカーアーム１０４に大きな力が付与されても、上述したように、ネジ軸３’から電動モータ１側に力が伝達されることが阻止されるので、電動モータ１に常時通電する必要はなく、省エネが図れる。
【００４８】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本発明のカップリングは、可変バルブタイミング機構に限らず、発明の属する技術分野に掲げたような多くの機構に適用できる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のカップリングは、電動モータからの動力を被駆動部材に伝達するカップリングであって、ハウジングと、前記電動モータに動力伝達可能に連結された回転駆動部と、前記回転駆動部より回転力を受ける回転被駆動体と、前記ハウジングと前記回転被駆動体との間に配置されたロック部材とを有し、前記回転駆動部に回転力が入力され前記回転被駆動体を回転させようとするときは、前記ロック部材が前記ハウジング及び前記回転被駆動体に対して摩擦力が低くなる第１の位置に案内される又は維持されることで、前記回転駆動部から前記回転被駆動体への回転力の伝達を許容し、前記回転被駆動体に回転力が入力されるときは、前記ロック部材が前記ハウジング及び前記回転被駆動体に対して摩擦力が高くなる第２の位置に案内される又は維持されることで、前記回転被駆動体から前記回転駆動部への回転を固定するようになっているので、伝達効率を高く維持できるにも関わらず、前記電動モータから前記被駆動部材への動力伝達を許容しつつも、前記被駆動部材から前記電動モータへの動力伝達を阻止できることから、前記電動モータの容量を小さくでき、更に、定位置に前記被駆動部材を保持するために前記電動モータに電力を供給する必要がないことから省電力も図れる。また、このような逆転防止構造を一体で組み込むことで、コンパクトながら高機能なカップリングを提供できる。例えば、前記被駆動部材が回転軸であるような場合、前記カップリングを介して、かかる回転軸と前記電動モータの出力軸とを同軸に連結するだけで上述の効果を発揮でき、取り扱い性に優れ搭載箇所を制限されないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態であるカップリングを含むアクチュエータの断面図である。
【図２】図１の構成をＩＩ−ＩＩ線で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】バネ部材１９の斜視図である。
【図４】第２の実施の形態にかかるカップリングを含むアクチュエータの分解図である。
【図５】第３の実施の形態にかかるカップリングを含むアクチュエータの分解図である。
【図６】図５の構成をＶ−Ｖ線で切断して矢印方向に見た図である。
【図７】本実施の形態のアクチュエータにより駆動可能なバルブタイミング及びバルブリフトを変更できる動弁機構の斜視図である。
【符号の説明】
１  電動モータ
３  回転軸
３’  ネジ軸
１０，１０’  カップリング
１３  キャリヤ
１４  回転被駆動体
１５  ハウジング
１６  ころ
１９  バネ部材
【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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【図６】
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【図７】
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