(57)【要約】【課題】  モータで駆動中は入力部材と出力部材がいずれの回転方向にも相対回転をロックされるようにした、簡素で低コストな動力伝達装置を提供する。【解決手段】  正方向カム面と逆方向カム面からなるカム面26を有する入力部材14と、円筒面を有する出力部材22と、入力部材14と出力部材22との間に介在する複数のローラ28と、ローラ28の円周方向位置を規制するための、一端にフランジ31を設けた保持器30と、保持器30を介してローラ28をカム面26と係合しない中立位置に付勢するセンタリングばね42と、前記フランジ31を出力部材14に押し付けるための押圧機構とを具備し、前記押圧機構が、軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能に前記入力部材14と嵌合した押付け板24と、静止系部材12に弾性部材36で押圧され回転摩擦抵抗を発生する摩擦板34と、押付け板24と摩擦板34の対向面に形成した斜面カム（38ａ，38ｂ）とで構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方向カム面と逆方向カム面からなるカム面を有する入力部材と、
円筒面を有する出力部材と、
入力部材と出力部材との間に介在した複数のローラと、
ローラの円周方向位置を規制するための、一端にフランジを設けた保持器と、
保持器を介してローラをカム面と係合しない中立位置に付勢するセンタリングばねと、
前記フランジを出力部材に押し付けるための押圧機構と
を具備し、前記押圧機構が、軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能に前記入力部材と嵌合した押付け板と、静止系部材に弾性部材で押圧され回転摩擦抵抗を発生する摩擦部材と、押付け板と摩擦部材の対向面に形成した斜面カムとで構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
円筒面を有する入力部材と、
正方向カム面と逆方向カム面からなるカム面を有する出力部材と、
入力部材と出力部材との間に介在した複数のローラと、
ローラの円周方向位置を規制するための、一端にフランジを設けた保持器と、
保持器を介してローラをカム面と係合しない中立位置に付勢するセンタリングばねと、
前記フランジを出力部材に押し付けるための押圧機構と
を具備し、前記押圧機構が、軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能に前記入力部材と嵌合した押付け板と、静止系部材に弾性部材で押圧され回転摩擦抵抗を発生する摩擦部材と、押付け板と摩擦部材の対向面に形成した斜面カムとで構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項３】
前記押圧機構が、保持器のフランジが密着する入力部材または出力部材に、軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能に嵌合させた摩擦板を、前記押付け板と保持器のフランジとの間に介在させ、押付け板の軸力で摩擦板と保持器のフランジを押圧させることを特徴とする請求項１または２の動力伝達装置。
【請求項４】
保持器と別体のフランジとを軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能に嵌合させたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの動力伝達装置。
【請求項５】
押付け板もしくは摩擦板のいずれか一方または両方が焼結金属で成形されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの動力伝達装置。
【請求項６】
押付け板もしくは摩擦板のいずれか一方または両方が樹脂で成形されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の駆動力の断続に利用する動力伝達装置に関し、特に自動車の電動スライドドア、電動バックドア等の開閉機構において利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
たとえば自動車の電動スライドドアにおいては、通常、駆動モータの回転をウォームギヤで減速し、さらにクラッチ（動力伝達装置）を介して伝達するようにしている。ウォームギヤの減速比は一般に大きいので、駆動モータ停止状態で手動での開閉操作を可能にするため、ウォームギヤ減速機と出力軸の間に上記クラッチを介在させ、出力軸側からの手動入力、つまり、手動によるドアの開閉操作を可能にしている。これらのクラッチにはいわゆる電磁クラッチが利用されることが多いが、消費電力低減のため、機械式自動クラッチが望まれている。
【０００３】
特開２００３−１２０７１５号公報に記載のクラッチは、入力側回転部材として多角形状のカムを内径部に備えた入力外輪、出力側回転部材として外径に円筒面を備えた出力内輪、トルク伝達部材としてのローラ、ローラを保持する保持器、保持器の位置決めを行なう弾性部材としてのセンタリングばね、静止側部材としてのハウジングに対して摺動しながら保持器に係合して連れ回る摺動ばねを備えている。このクラッチの作動は、モータからウォームギヤを介して回転トルクが入力外輪に伝達されると外輪が回転し始めるが、ローラを保持する保持器が摺動ばねの抵抗を受け、回転が遅れさせられるためローラは中立状態から外輪のカム面に当接し、カム面と内輪円筒面との楔作用により係合状態に切り替わる。その結果、入力外輪から出力内輪へ回転トルクが伝達され、負荷を駆動することができるようになっている。
【０００４】
また、類似の従来例として特開２００２−１０５３１０号公報に記載のものも同様の原理を用いている。
【特許文献１】特開２００３−１２０７１５号公報
【特許文献２】特開２００２−１０５３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例においては、入力外輪が一方向に回転中は保持器の回転遅れ作用によってローラが一方のカム面に常時寄せられるため、入力外輪から出力内輪を駆動することはできるが、出力内輪が何らかの外乱によって入力外輪よりも速く回転した場合、クラッチが係合せず、空転してしまい、出力内輪の回転は入力外輪の回転を大きく上回ってしまう。電動スライドドアの場合、たとえば坂道でドアを閉めるとき、モータ駆動で安全な速度でコントロールして閉めようとしても、出力内輪と連結しているドアの自重により、勝手に速く閉まってしまうことになる。
【０００６】
本発明は、モータで駆動中は入力部材と出力部材がいずれの回転方向にも相対回転をロックされるようにした、簡素で低コストな動力伝達装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の動力伝達装置１０は、正方向カム面と逆方向カム面からなるカム面２６を有する入力部材１４と、円筒面を有する出力部材２２と、入力部材１４と出力部材２２との間に介在する複数のローラ２８と、ローラ２８の円周方向位置を規制するための、一端にフランジ３１を設けた保持器３０と、保持器３０を介してローラ２８をカム面２６と係合しない中立位置に付勢するセンタリングばね４２と、前記フランジ３１を出力部材１４に押し付けるための押圧機構とを具備し、前記押圧機構が、軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能に前記入力部材１４と嵌合した押付け板２４と、静止系部材１２に弾性部材３６で押圧され回転摩擦抵抗を発生する摩擦部材３４と、押付け板２４と摩擦部材３４の対向面に形成した斜面カム（３８ａ，３８ｂ）とで構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成の動力伝達装置１０は次のように作用する。まず、入力部材１４が回転すると押付け板２４も回転しようとする。押付け板２４は、斜面カム（３８ａ，３８ｂ）の作用で軸方向に移動して保持器３０のフランジ部３１を出力部材２２に押し付ける。この押し付け力により、保持器３０と出力部材２２は摩擦抵抗を受けて一体回転する。この状態で、入力部材１４が出力部材２２より速く回転しようとすれば、ローラ２８が正方向のカム面２６に係合し、入力部材１４は出力部材２２を駆動する。反対に、入力部材１４より出力部材２２の回転が速くなろうとすれば、保持器３０も出力部材２２によって入力部材１４より速く回転しようとするため、ローラ２８が逆方向のカム面２６に係合し、入力部材１４は出力部材２２を減速させる。このように、入力部材１４と出力部材２２はいずれの回転方向にも相対回転できない、つまりロックした状態となる。駆動源２０の回転が停止した後、斜面カム（３８ａ，３８ｂ）を中立状態に戻し、ローラ２８をカム面２６と係合しない中立位置に戻すため、駆動源２０を若干反転させる。これによりローラ２８は、センタリングばね４２の作用で中立位置に復帰する。
【０００９】
入力部材１４のカム面２６と出力部材２２の円筒面とで、ローラ２８を収容させる横断面楔形の空間を画成しているが、その逆に、入力部材１４に円筒面を設け、出力部材２２にカム面２６を設けてもよい（図１０、図１１）。
【００１０】
前記押圧機構は、保持器３０のフランジ３１，３１´が密着する入力部材１４または出力部材２２に、軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能に嵌合させた摩擦板３４を、前記押付け板２４と保持器３０のフランジ３１，３１´との間に介在させ、押付け板２４の軸力で摩擦板３４と保持器３０のフランジ３１，３１´を押圧させるようにしてもよい。
【００１１】
保持器３０のフランジ３１は、保持器３０に一体的に形成するほか、保持器３０とは別体のフランジ３１´を軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能に嵌合させたものでもよい（図８、図９）。
【００１２】
押付け板２４もしくは摩擦板３４のいずれか一方または両方を、焼結金属または樹脂で成形することができる。Ｖ字型断面の斜面３８ａ，３８ｂを形成する押付け板２４や摩擦板３４を焼結金属または樹脂で成形したり、冷間鍛造によって成形したりすることにより、安価に実施をすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の動力伝達装置は、モータによる駆動中にはいずれの回転方向にも入力部材と出力部材の相対回転が禁止（ロック）される機械式クラッチとすることによって、負荷側の回転速度に拘らずモータ入力速度と同じ速度に負荷をコントロールすることができる。ロックはスムーズであり、入出力の位相による影響はない。また、機械式クラッチであるので、電力は不要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
まず、図１に示す実施の形態について説明すると、クラッチユニット１０は静止系に固定されたハウジング１２に収容させてある。なお、図示するようにハウジング１２には鋳物部分と鋼鈑部分とがあるが、両方を併せて符号１２で指してある。この実施の形態では外輪１４が入力部材、出力軸２２が出力部材となり、入力部材としての外輪１４と出力部材としての出力軸２２との間で選択的に動力の伝達または遮断を行うようになっている。
【００１６】
外輪１４は図１の下部にて軸受１３を介して回転自在にハウジング１２に支持され、図１の上部にてハウジング１２と滑り接触している。外輪１４の外周面にはウォームホイール１６が形成してあり、外部の駆動モータ２０（図２参照）により回転駆動されるウォーム１８と噛み合ってウォームギヤを構成している。ハウジング１２の周方向一部に窓穴が開けてあり、その窓穴部でウォームホイール１６とウォーム１８が噛み合っている。図３に示すように、外輪１４の内周面に複数のカム面２６が形成してある。
【００１７】
出力軸２２は外輪１４の内周に軸受１５を介して配置され、ハウジング１２および外輪１４に対して回転可能に支持されている。図３から分かるように、外輪１４の内周面のカム面２６と対応する出力軸２２の外周面は円筒形である。カム面２６と出力軸２２とで画成される空間にローラ２８が配置してある。ローラ２８は保持器３０のポケット内に収容されている。カム面２６と出力軸２２とで画成される空間は、中立位置ではローラ２８が自由に回転でき（図５（Ｂ）参照）、左右どちらに移動してもローラ２８がカム面２６に食い込む（図６（Ｂ）、図７（Ｂ）参照）ような横断面形状になっている。図３に符号４２で示してあるセンタリングばねが、外輪１４に対する保持器３０の角度位置ないしは位相を常に一定に保持することにより、保持器３０を介してローラ２８を中立位置に保持する役割を果たす。
【００１８】
保持器３０は一端（図１の下端）に内向きのフランジ３１を有し、そのフランジ３１は出力軸２２の端面と対面している。保持器３０のフランジ３１を挟んで出力軸２２とは反対側に押付け板２４が位置する。押付け板２４と外輪１４は、図４に示すように、軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能なように凹凸嵌合している。押付け板２４と保持器３０のフランジ３１との間には滑り材またはスラスト軸受３２が介在させてある。また、出力軸２２と押付け板２４との間にはリターンばねとして圧縮コイルばね４０が介在させてある。
【００１９】
押付け板２４はいわゆる斜面カム（３８ａ，３８ｂ）にて摩擦板３４と接している。すなわち、押付け板２４と摩擦板３４の互いに向かい合った面にはそれぞれ略Ｖ字型断面の斜面３８ａ，３８ｂが形成され、斜面３８ａ，３８ｂどうしが軸方向に噛みあっている。斜面カム（３８ａ，３８ｂ）は複雑な形状となるため、押付け板２４および摩擦板３４を冷間鍛造や焼結、樹脂成形等によって製造するのが好ましい。摩擦板３４のフランジ３５はハウジング１２と軸受１３の軸受外輪との間、すなわち静止系間に波ばね３６と共に挟み込まれ、したがって、摩擦板３４は静止系に対して押圧されている。言うまでもなく、摩擦板３４の摩擦摺動部等には適宜グリース等の潤滑油が封入される。
【００２０】
次に、上記実施の形態の作用を説明する。
【００２１】
図５（Ａ）に示すように、駆動モータ２０（図２）が停止しているとき、押付け板２４と摩擦板３４の斜面カム（３８ａ，３８ｂ）は山と谷が嵌合する位相にあり、押付け板２４はリターンばね４０の作用で保持器３０のフランジ３１から離反する方向へスライドしている。このとき、ローラ２８はセンタリングばね４２の作用で図５（Ｂ）に示すように中立状態にあり、したがって、出力軸２２は出力軸２２側からフリーで回転させられる状態にある。
【００２２】
駆動モータ２０が回転するとウォームギヤ（１６，１８）を介して外輪１４が回転し始める。すると、外輪１４に対して軸方向相対移動可能、円周方向相対移動不可能な押付け板２４が摩擦板３４に対して角度変位し、斜面カム（３８ａ，３８ｂ）の作用でリターンばね４０の力に打ち勝って出力軸側に軸方向移動する（図６（Ａ））。その移動力によって保持器３０のフランジ３１が出力軸２２に押し付けられる。さらに外輪１４が回転すると、中立状態にあったローラ２８は、保持器３０のフランジ３１が出力軸２２に押し付けられることによる摩擦力のため回転が遅れ、図６（Ｂ）に示すように外輪１４の正方向カム面に係合する。このとき、駆動モータ２０の回転は外輪１４およびローラ２８を介して出力軸２２に伝達される。このとき、摩擦板３４は押付け板２４からの回転力を受けて同一回転し、静止系から波ばね３６の押圧力による摩擦抵抗を受けながら押付け板２４に軸力を伝える。
【００２３】
駆動モータ２０による駆動状態で、出力軸２２に負荷側から力が作用し、出力軸２２の回転が外輪１４より速くなろうとすれば、保持器３０も外輪１４より速く回転しようとするため、ローラ２８は逆方向のカム面に係合し、外輪１４は出力軸２２を減速させる。したがって、外輪１４（入力部材）と出力軸２２（出力部材）はどちらの回転方向にも相対回転できない状態となる（図７）。
【００２４】
続いてクラッチを解除する作動について説明する。
【００２５】
モータ駆動状態から駆動モータ２０を停止させたとき、クラッチユニット１０は連結したままの状態である。この状態では出力軸２２はフリーに回転できないため、上述の駆動方向とは逆向きに駆動モータ２０を反転させることが望ましい。クラッチ係合状態での斜面カム（３８ａ，３８ｂ）の位相から図６の斜面カム（３８ａ，３８ｂ）が中立状態になるまでの角度でよいので予め反転角度は設定可能である。また、この反転時はクラッチユニット１０に所定の中立ガタがあるため出力軸２２は反転駆動されない。押付け板２４と摩擦板３４の中立状態ではモータ２０（図２）の反転角度誤差を許容するため、中立状態で押付け板２４を軸方向に押さないように各々のＶ型斜面の底面に平面部を設けてもよい。
【００２６】
上述の構造、作用からなるクラッチユニット１０を自動車の電動スライドドアのドア駆動部（従来例：特開２００２−１９５３１０、図１１）に装着すれば、車内のスイッチにより電動モードが選択されていると、電動でドアを動かす時はモータの回転によって、クラッチユニット１０を介してドアの開閉が可能であり、手でドアノブを開ければそれを感知することでモータ駆動によるドアの開閉が可能である。また、坂道でドアを閉める時など、ドアの自重により、勝手に速く閉まろうとしても、クラッチユニット１０は逆方向にもロックするため、モータ駆動による安全な速度でコントロールすることができる。
【００２７】
一方、車内のスイッチにより手動モードが選択されていれば、モータを回転させなければクラッチユニット１０の出力軸はフリーに回転するため、モータを引き摺ることなく手動でも楽に開閉することができる。また、出力軸にポテンショメータを装着すれば半ドア状態であってもドアの位置を感知でき、電動モードに切り替えれば、モータによる開閉が可能である。また、同様のモータから減速機を介して駆動する装置、例えば電動バックドア、パワーウィンドウ等の開閉機構において電動と手動を切り替えることに応用することができる。
【００２８】
図８に示す実施の形態は、保持器３０とフランジ３１´とを別体とし、軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能に嵌合させたものである。
【００２９】
図９に示す実施の形態は、図８の実施の形態におけるフランジ３１´との間に、出力軸２２と軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能に嵌合したプレート４４を設けたもので、押付け板２４がプレート４４を押圧すればプレー４４と出力軸２２の端面との間で保持器３０のフランジ３１´を挟み込むことになるため、保持器３０と出力軸２２との摩擦力を増やすのに効果的である。
【００３０】
上述の実施の形態では、出力軸２２の外周面を円筒面とし、外輪１４にカム面２６を形成したが、図１０および図１１に示すように、逆に外輪１４の内周面を円筒面とし、出力軸２２の外周面にカム面２６を形成してもよい。その場合、ローラ２８および保持器３０はセンタリングばね４２を介して出力軸２２に係止され、保持器３０のフランジ３１は出力軸２２に押圧されるように配置する。
【００３１】
また、上述の実施の形態では外輪１４を入力部材としたが、適用用途によっては図１２に示すように軸１１４側を入力部材とすることもでき、その場合、押付け板１２４と入力部材１１４を軸方向には相対移動可能で相対回転は不可能に嵌合させることにより同様の機能を発揮することができる。なお、図１２では、図１の実施の形態における部品ないし部位と実質的に同じ部品ないし部位に下二桁が同じ三桁の符号を用い、重複した説明を諸略する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態を示すクラッチユニットの縦断面図である。
【図２】駆動モータを含めたクラッチユニットの平面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】図１のIV−IV断面図である。
【図５】Ａは図１と類似の縦断面図、Ｂはローラ部分の拡大横断面図である。
【図６】Ａは図１と類似の縦断面図、Ｂはローラ部分の拡大横断面図である。
【図７】Ａは図１と類似の縦断面図、Ｂはローラ部分の拡大横断面図である。
【図８】別の実施の形態を示すクラッチユニットの縦断面図である。
【図９】別の実施の形態を示すクラッチユニットの縦断面図である。
【図１０】別の実施の形態を示すクラッチユニットの縦断面図である。
【図１１】図１０のXI−XI断面図である。
【図１２】別の実施の形態を示すクラッチユニットの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  クラッチユニット（動力伝達装置）
１２  ハウジング
１４  外輪（入力部材）
１６  ウォームホイール
１８  ウォーム
２０  モータ
２２  出力軸（出力部材）
２４  押付け板
２６  カム面
２８  ローラ
３０  保持器
３１  フランジ
３２  スラスト軸受
３４  摩擦板
３５  フランジ
３６  波ばね（弾性部材）
３８ａ，３８ｂ  斜面カム
４０  リターンばね
４２  センタリングばね
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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