(57)【要約】クラッチ組立体１０は、シャフト３６、シャフトに連携するウォーム４０、及びウォームが係合する出力歯車４２を有するモータに設けられる。クラッチ組立体は、表面に複数のポケット２２を備えたクラッチ本体１２を有する。各ポケットは、深さが深い端部から浅い端部へ増加することにより画定されるカム表面２４を有する。各ポケット２２にはボールベアリング１８が設けられる。スプリング構造１６は、ボールベアリングをポケットに維持するように構成される。圧力プレート１４はクラッチ本体と作動的に連携し、モータのシャフト３６に結合される。クラッチ組立体は、モータの出力歯車４２がウォーム４０に軸方向の力を及ぼしてシャフトに軸方向及び角度方向の運動を誘起させる外部トルクによりある特定の方向に駆動されると、圧力プレート１４がボールベアリング１８に接触してボールベアリングに軸方向及び角度方向の運動を付与し、ボールベアリングがカム表面上を各ポケットの浅い端部の方へ移動して圧力プレートと、連携ポケットを画定する表面とに押圧されるようにし、圧力プレートに結合されるとシャフトの回転が阻止されるように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト、シャフトに連携するウォーム及びウォームが係合する出力歯車を有するモータのためのクラッチ組立体であって、
中央貫通孔及び表面に形成した複数のポケットを有し、各ポケットに深い端部から浅い端部へ徐々に深さが増加するカム表面が設けられたクラッチ本体と、
各ポケット内のボールベアリングと、
ボールベアリングを連携ポケット内に予荷重状態で保持するように構成され、各ボールベアリングに連携する１つの開口を有し、各ボールベアリングの少なくとも一部が関連の開口を貫通するスプリングプレートと、
クラッチ本体の貫通孔に受容される部分及びほぼ平坦な表面を画定するフランジを有する圧力プレートとより成り、
スプリングプレートは平坦な表面とクラッチ本体の表面の間に位置して、クラッチ本体と圧力プレートの間に予荷重を与え、
圧力プレートはモータのシャフトに作動的に結合されるように構成されており、
クラッチ本体は、モータの出力歯車がウォームに軸方向の力を加えてシャフトに軸方向及び角度方向の運動を誘起させる外部トルクによりある特定の方向に駆動されると、圧力プレートのフランジがボールベアリングに接触して、ボールベアリングに軸方向及び角度方向の運動を伝達するため、ボールベアリングがカム表面上を各ポケットの浅い端部の方へ移動して、フランジの平坦な表面と、連携するポケットを画定する表面の間に押し込まれ、それにより圧力プレートと結合されたシャフトの回転が防止されるように構成されているクラッチ組立体。
【請求項２】
４つのボールベアリングと、４つのポケットが設けられている請求項１のクラッチ組立体。
【請求項３】
スプリングプレートは貫通する開口を有し、圧力プレートの前記部分はスプリングプレートの開口及びクラッチ本体の貫通孔を貫通し、圧力プレートの前記部分の端部はクラッチ本体の外縁を越えて延びる請求項１のクラッチ組立体。
【請求項４】
リテインナが圧力プレートの前記部分の端部と係合して圧力プレートをクラッチ本体に対して結合する請求項３のクラッチ組立体。
【請求項５】
フランジは円筒形であり、前記部分はフランジから延びており、前記部分は円筒形であり、直径がフランジより小さい請求項１のクラッチ組立体。
【請求項６】
フランジと圧力プレートの前記部分を貫通孔が貫通し、この貫通孔は圧力嵌めでシャフトを受容するように構成されている請求項１のクラッチ組立体。
【請求項７】
スプリングプレートは予荷重を与えるばね部材を有する請求項１のクラッチ組立体。
【請求項８】
モータと組み合わされ、モータがシャフトを２つの異なる方向に回転させるように構成されている請求項１のクラッチ組立体。
【請求項９】
スプリングプレートは開口の周りにキー溝を有し、クラッチ本体にはキー溝と係合してスプリングプレートをクラッチ本体に関して整列させるキーが貫通孔の周りに設けられている請求項３のクラッチ組立体。
【請求項１０】
シャフト、シャフトに連携するウォーム及びウォームが係合する出力歯車を有するモータのためのクラッチ組立体であって、
各々の深さが深い端部から浅い端部へ徐々に増加するカム表面を有する複数のポケットが表面に形成されたクラッチ本体と、
各ポケットに設けたボールベアリングと、
ボールベアリングをポケット内に保持するように構成されたスプリング構造と、
クラッチ本体に作動的に連携し、モータのシャフトと結合するように構成された圧力プレートとより成り、
クラッチ組立体は、モータの出力歯車がウォームに軸方向の力を及ぼしてシャフトに軸方向及び角度方向の運動を誘起させる外部トルクによりある特定の方向に駆動されると、圧力プレートがボールベアリングと接触して、ボールベアリングに軸方向及び角度方向の運動を伝達するため、ボールベアリングがカム表面上を各ポケットの浅い端部の方へ移動して、圧力プレートと、連携するポケットを画定する表面の間に押し込まれ、それにより圧力プレートに結合されたシャフトの回転が防止されるように構成されているクラッチ組立体。
【請求項１１】
４つのボールベアリングと、４つのポケットが設けられている請求項１０のクラッチ組立体。
【請求項１２】
スプリング構造は貫通する開口を有するスプリングプレートであり、クラッチ組立体は貫通孔を有し、圧力プレートはスプリングプレートの開口及びクラッチ本体の貫通孔を貫通する部分を有し、圧力プレートの前記部分の端部はクラッチ本体の外縁を越えて延びる請求項１０のクラッチ組立体。
【請求項１３】
リテイナは圧力プレートの前記部分の端部と係合して圧力プレートをクラッチ本体に対して保持する請求項１２のクラッチ組立体。
【請求項１４】
圧力プレートは円筒形のフランジと、それから延びる円筒形の部分を有し、円筒形の部分の直径はフランジよりも小さい請求項１５のクラッチ組立体。
【請求項１５】
フランジ及び円筒形の部分はこれらを貫通する貫通孔を有し、この貫通孔はシャフトを圧力嵌め構成で受容する請求項１４のクラッチ組立体。
【請求項１６】
スプリング構造は、圧力プレートとクラッチ本体の間に予荷重を与えてノイズを減少させるように構成されたばね部材を有する請求項１０のクラッチ組立体。
【請求項１７】
モータと組み合わされ、モータがシャフトを２つの異なる方向で回転させるように構成されている請求項１０のクラッチ組立体。
【請求項１８】
スプリングプレートは開口の周りにキー溝を有し、クラッチ本体にはキー溝と係合してスプリングプレートをクラッチ本体に整列させるキーが貫通孔の周りに設けられている請求項１２のクラッチ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトの１つの軸方向及び角度方向で作動（係合）状態となるためモータの通常動作と後方駆動状態を区別できる電気モータ用単方向クラッチ組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
この組立体の目的は、歯車装置の出力端部にトルクが印加された場合ウォームと歯車が後方駆動状態になるのを防止することにある。
【０００３】
この機能は、現在、伝動効率の減少により達成されるが、その結果得られる負の効果として、システム総合効率も同様に減少するため大型モータが必要になるということがある。システムの駆動列をロックする能力を選択的に持たせることにより、ウォーム及び歯車装置の効率を高いレベルに最適化して後方駆動の懸念を最小限に抑えることができる。
【０００４】
同様な機能を有する現在のシステムは、シャフトが特定の軸方向及び角度方向の両方に運動する時、軸方向係合状態が達成されるように、シャフトのテイパーを増加させたオーバーランニングクラッチ駆動構成を備えている。
【０００５】
これらの設計は多数の小さなコンポーネントにより構成されるため、コストが増加要因となる。
【０００６】
かくして、従来の組立体に比べて部品点数が少なく、既存のシャフトの設計変更を必要としないクラッチ組立体の需要が存在する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は上述した需要を充足することである。本発明の原理によると、この目的は、シャフト、シャフトに連携するウォーム及びウォームが係合する出力歯車を有するモータ用クラッチ組立体を提供することにより達成される。クラッチ組立体は、表面に形成した複数のポケットを有し、各ポケットに深い端部から浅い端部へ徐々に深さが増加するカム表面が設けられたクラッチ本体を有する。ボールベアリングが各ポケット内に位置する。スプリング構造は、ボールベアリングをポケット内に保持し、クラッチ本体と圧力プレートの間に予荷重を与えるように構成されている。圧力プレートはクラッチ本体に作動的に連携し、モータのシャフトと結合するように構成されている。クラッチ組立体は、モータの出力歯車がウォームに軸方向の力を及ぼしてシャフトに軸方向及び角度方向の運動を誘起させる外部トルクによりある特定の方向に駆動されると、圧力プレートがボールベアリングと接触して、ボールベアリングに軸方向及び角度方向の運動を伝達するため、ボールベアリングがカム表面上を各ポケットの浅い端部の方へ移動して、圧力プレートと、連携するポケットを画定する表面の間に押し込まれ、それにより圧力プレートに結合されたシャフトの回転が防止されるように構成されている。
【０００８】
本発明の他の目的、特徴及び特性と共に作動方法及び構造の関連要素の機能、部品の組合せ及び製造の経済的側面については、添付図面を参照し、以下の詳細な説明及び頭書の特許請求の範囲を考慮すれば明らかになるであろう。
【実施例】
【０００９】
図１において、本発明の原理によるクラッチ組立体を総括的に１０で示す。クラッチ組立体１０は、クラッチ本体１２、圧力プレート１４、クラッチ本体１２と圧力プレートの間のスプリングプレート１６、４つのボールベアリング１８及びリテイナ２０を有する。４つのボールベアリング１８は、クラッチ本体１２に画定された連携のポケット２２の内部にそれぞれ１つ組み込まれている。各ポケット２２の内部形状は、ポケット２２の一方の端部２３が反対端部２５よりも深く、斜面またはカム表面２４が画定され、それによりボールベアリング１８がポケット２２の一方の端部からもう一方の端部へ変位するにつれて持ち上げられるようなものである。ボールベアリングの変位は、圧力プレート１４がボールベアリング１８に接触してボールベアリング１８に角度方向の変位及び下向きの力を与えることにより生じる。クラッチ本体はボールベアリングがその内部に閉じ込められた（それらはシャフトと接触しない）構成であるため、ボールベアリングを保持する特定手段は不要である。
【００１０】
ボールベアリング１８は、クラッチ本体１２上にかしめるかそれ以外の方法で固着されたスプリングプレート１６により定位置に保持される。スプリングプレート１６には各ボールベアリング１８に連携する細長い開口２６があるため、各ボールベアリングはポケット２２内にある時はその少なくとも一部が連携の開口２６を貫通している（図４を参照）。スプリングプレート１６は、ボールベアリング１８をそれぞれポケット２２内に保持する。ボールベアリング１８が変位して持ち上げられると、スプリングプレート１６はそれらをポケット２２の深い端部の方へ押し込もうとする。別の構成（図示せず）として、スプリングプレート１６の４つの開口２６の各々の内側に配置したタブがボールベアリング１８に力を加えることにより、ボールベアリングを予荷重状態（緩みまたはがたのない状態）に保持するものがある。スプリングプレート１６には貫通孔２８があるが、この貫通孔は、円筒形部分３２が受容されるように圧力プレート１４をクラッチ本体１２に組み込む時クラッチ本体１２の貫通孔３０と協働する。スプリングプレート１６の貫通孔２８の周りにはクラッチ本体１２の貫通孔３０の周りに設けた連携キー３１と係合するキー溝２９もあるが、これらがスプリングプレートの細長い開口２６とクラッチ本体１２の連携するポケット２２を半径方向に整列させる。
【００１１】
図１及び４に示すように、圧力プレート１４は円筒形のプレート部材またはフランジ３３と、それから延びる部分３２とを有する。プレート部材３３の直径は部分３２より大きい。圧力プレート１４の部分３２の端部はクラッチ本体１２の外縁を越えて延び、また、保持リングより成るリテイナ２０は圧力プレート１４をクラッチ１２に対して固定する。プレート部材３３は接触表面３９を画定する。
【００１２】
スプリングプレート１６には、組立てられると圧力プレート１４に予荷重を与えて作動時のノイズを減少させるばね部材３４がその周縁部近くに設けられている。圧力プレート１４の部分３２は貫通孔８及び９に挿入され、リテイナ２０により定位置に保持されて、ベアリング機能を提供する。
【００１３】
図２及び３に示すように、モータ駆動シャフト３６は圧力プレート１４の内径部Ｄ（図１）及び部分３２に挿入されるが、それらと圧力嵌め構成であるのが好ましい。クラッチ本体１２は、クラッチ組立体１０を使用している装置（例えば、モータ３８）のハウジングの孔部内に圧力嵌めするのが好ましい。図示の実施例において、モータは車両の窓持ち上げ用モータであり、シャフト３６は出力歯車４２と噛み合うウォーム４０を備えるかそれに結合されている。
【００１４】
クラッチ組立体１０の動作は図２−４を参照すればわかるであろう。出力歯車４２が外部トルク（図２）により逆方向に駆動されると、ウォーム４０を介して歯車４２に直接結合された駆動シャフト３６はクラッチ組立体に特定の軸方向の力を及ぼし、特定の角度方向の変位を与える。この特定の組の変位は、誰かが車両の窓を押し下げることにより生じる可能性がある（モータが付勢状態にない時の後方駆動状態）。この力により、シャフト３６に１つの軸方向の運動と１つの角度方向の運動が誘起される。この特定のケースにおいて、運動の組み合わせはシャフト３６の時計方向の回転と、歯車４２の方への軸方向移動である（図２を参照）。この運動の組み合わせは残りの運動の組み合わせとは異なる。モータの通常動作は、３つの残りの運動の組み合わせのうちの２つを含む。この場合、シャフト３６の時計方向の回転及び歯車４２から離れる軸方向移動（図５）、またはシャフト３６の反時計方向の回転及び歯車４２の方への軸方向移動である（図８）。
【００１５】
クラッチ組立体１０は、上述した外部トルクが印加されると係合しロック状態となってシステムの後方駆動を事実上防止するような構成及び方向付けになっている。かくして、図２−４に示すように、圧力プレート１４のフランジ３３は、各ボールベアリング１８と接触し、ボールベアリングに軸方向及び角度方向の運動を伝達して、ボールベアリングがポケット２２のそれぞれのカム表面２４上を浅い端部２５の方へ移動するようにし、それと同時に、リテイナ２０がクラッチ本体１２と接触するまで圧力プレート１４のフランジ３３とクラッチ本体の間の距離を増加させる。この時、ボールベアリング１８は圧力プレートのフランジの平坦な表面３９と、それぞれのポケット２２を画定する表面とに押圧されるため、圧力プレート１４のさらなる回転が防止される。モータのアーマチャは回転を停止するため、後方に駆動されなくなる。
【００１６】
クラッチ組立体１０の方向は、ウォーム及び歯車の捩れ方向に依存する。クラッチ組立体１０はシャフト３６を半径方向に支持するため、ベアリングは不要である。
【００１７】
図５−７は、モータのアーマチャ、従ってシャフト３６が時計方向駆動状態（例えば、モータは付勢状態）の時のクラッチ組立体の動作を示す。各ボールベアリング１８は連携するポケット２２の底部（深い端部２３）に留まるため（スプリングプレート、特に連携の開口２６の端縁部により印加される出力により）、圧力プレート１４のフランジ３３の表面３９はボールベアリング１８と接触しない。クラッチ組立体１０のこの機能は、窓を下方に移動させる通常の動作を表す。
【００１８】
図８−１０は、モータのアーマチャ、従って、シャフト３６が反時計方向駆動状態（例えば、モータは付勢状態）にある時のクラッチ組立体の動作を示す。各ボールベアリング１８は、ポケット２２の浅い端部２５から離れて深い端部２３の方へ移動し、フランジ３３の表面３９に接触して、その位置でスピンする。これにより、モータのアーマチャをロックさせることなくモータが反時計方向に動作することができる。クラッチ組立体１０のこの機能は、窓を上方に移動させる通常の動作を表す。
【００１９】
一般的に、クラッチ組立体１０は電気モータに結合されたウォーム歯車を使用する任意の用途に使用可能である。この実施例は、自動車の窓を持ち上げる用途に用いるクラッチ組立体１０を示す。このクラッチを用いる好ましい効果として、１）誰かがドアの窓を大きな抵抗に遭うことなく押し下げることがないようにし、２）電気モータを小さいサイズで構成して同じ元の用途に使用できるように効率を増加できることがある。
【００２０】
上述した好ましい実施例を本発明の構造及び機能的原理を説明するためだけでなく、好ましい実施例を用いる方法を説明するために図示説明したが、かかる原理を逸脱することなく変形及び設計変更が可能である。従って、本発明は頭書の特許請求の範囲内に包含される全ての変形及び設計変更を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の原理によるウォーム及び歯車機構のためのクラッチ組立体の展開図である。
【図２】モータの出力歯車が外部トルクにより後方駆動状態で駆動される（モータは付勢状態にない）本発明クラッチ組立体を備えたモータの断面図である。
【図３】図２の３で囲んだ部分の拡大図である。
【図４】図１に示す位置にあるクラッチ組立体の拡大断面図である。
【図５】モータのシャフトが時計方向駆動状態（モータ付勢状態）にある本発明のクラッチ組立体を備えたモータの断面図である。
【図６】図５の６で囲んだ部分を示す拡大断面図である。
【図７】図５の位置にあるクラッチ組立体の拡大図である。
【図８】モータシャフトが半時計方向駆動状態（モータは付勢状態）にある本発明のクラッチ組立体を有するモータの断面図である。
【図９】図８の９で囲んだ部分を示す拡大図である。
【図１０】図８に示す位置にあるクラッチ組立体の拡大断面図である。
【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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【国際調査報告】
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