(57)【要約】【課題】クラッチ機構の複数の係合子を損傷することなく、各係合子の解除トルクを同じタイミングで簡単に低減できるようにすることである。【解決手段】クラッチ機構１の外輪２に振動を付与する高周波振動を付与する圧電素子７を設け、内輪３と外輪２の相対回転のロックを解除するときに、係合子としてのころ５がカム面２ａ、３ａに係合する摩擦力を低減することにより、各ころ５を損傷することなく、その解除トルクを同じタイミングで簡単に低減できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と外輪の間に保持器で保持した複数の係合子を介在させ、これらの係合子を前記内輪と外輪に設けたカム面に摩擦力で係合させて、前記内輪と外輪の相対回転をロックするクラッチ機構において、前記内輪、外輪または保持器の少なくともいずれかに振動を付与する振動付与手段を設け、前記内輪と外輪の相対回転のロックを解除するときに、前記係合子が前記カム面に係合する摩擦力を低減するようにしたことを特徴とするクラッチ機構。
【請求項２】
前記振動付与手段が、圧電素子によって高周波振動を付与するものである請求項１に記載のクラッチ機構。
【請求項３】
電動モータの回転駆動力をボールねじ機構で直線駆動力に変換して出力し、前記電動モータへの逆入力を防止するクラッチ機構を前記回転駆動力の伝達部に設けた電動アクチュエータにおいて、前記クラッチ機構に、請求項１または２に記載のクラッチ機構を採用したことを特徴とする電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチ機構とクラッチ機構を備えた電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車では、ブレーキ装置、パワーウィンドウ等の各種作動装置に対して、多様な作動制御が可能なＢＹ−ＷＩＲＥ化の動きが進んでおり、これらの駆動源として電動モータを使用した電動アクチュエータを適用することが進んでいる。電動アクチュエータは、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換して出力するものが多く、この駆動力変換機構には、変換ロスの少ないボールねじ機構を用いたものが多く採用されている。
【０００３】
このように駆動力変換機構にボールねじ機構を用いた電動アクチュエータは、ボールねじは一般的なすべりねじと異なり、ねじ軸とナット間の摩擦抵抗が非常に小さく、電動モータへの逆入力を遮断することができないので、回転駆動力の伝達部に逆入力を防止するクラッチ機構を設けたものが多い（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されたものでは、電動モータの回転駆動力をボールねじ機構のナットに伝達してねじ軸の直線駆動力に変換するようにし、電動モータへの逆入力を防止するクラッチ機構を、電動モータからナットへの回転駆動力の伝達部に設けている。また、特許文献２に記載されたものでは、電動モータの回転駆動力をボールねじ機構のねじ軸に伝達してナットの直線駆動力に変換し、クラッチ機構をねじ軸への回転駆動力の伝達部に設けている。
【０００５】
上述したような回転駆動力の伝達部に設けられるクラッチ機構には、内輪と外輪の間に保持器で保持した複数のころやスプラグ等の係合子を介在させ、これらの係合子を内輪と外輪に設けたカム面に摩擦力で係合させて、内輪と外輪の相対回転をロックするものが多く採用されている。この種のクラッチ機構では、一度カム面に係合子が係合すると、その係合を解除するのに係合時のトルクの１．５〜２倍程度の解除トルクを必要とするのが一般的である。このため、従来は、十分に大きな解除トルクを付与できる電動モータを採用しており、電動アクチュエータの小型化や低コスト化が難しい問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１４４１２４号公報（第１−４図）
【特許文献２】特開２００３−２３２３９０号公報（第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された電動アクチュエータのクラッチ機構では、前記解除トルクを低減するために、係合子であるころの係合解除側に当接される保持器のポケット端面に、ころの外周面をその中心位置よりも半径方向外側で押圧する突出部を形成し、係合解除側に押圧されるころにモーメント荷重を付与するようにしている。
【０００８】
このクラッチ機構は、係合子であるころの解除トルクを低減するために、ころの外周面を押圧する尖った突出部を保持器のポケット端面に形成しているので、係合子や突出部が損傷しやすい問題がある。また、複数の係合子を個別に各突出部で押圧するので、各突出部間に寸法のばらつきがあると、各係合子を押圧するタイミングがずれ、一部の係合子に押圧力が集中して、より損傷が発生しやすくなる問題もある。さらに、各突出部を精度よく成形するのに手間がかかる問題もある。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、クラッチ機構の複数の係合子を損傷することなく、各係合子の解除トルクを同じタイミングで簡単に低減できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明のクラッチ機構は、内輪と外輪の間に保持器で保持した複数の係合子を介在させ、これらの係合子を前記内輪と外輪に設けたカム面に摩擦力で係合させて、前記内輪と外輪の相対回転をロックするクラッチ機構において、前記内輪、外輪または保持器の少なくともいずれかに振動を付与する振動付与手段を設け、前記内輪と外輪の相対回転のロックを解除するときに、前記係合子が前記カム面に係合する摩擦力を低減する構成を採用した。
【００１１】
すなわち、内輪、外輪または保持器の少なくともいずれかに振動を付与する振動付与手段を設け、内輪と外輪の相対回転のロックを解除するときに、係合子がカム面に係合する摩擦力を低減することにより、複数の係合子を損傷することなく、各係合子の解除トルクを同じタイミングで簡単に低減できるようにした。
【００１２】
前記振動付与手段を、圧電素子によって高周波振動を付与するものとすることにより、優れた応答性で振動を付与することができる。
【００１３】
また、本発明の電動アクチュエータは、電動モータの回転駆動力をボールねじ機構で直線駆動力に変換して出力し、前記電動モータへの逆入力を防止するクラッチ機構を前記回転駆動力の伝達部に設けた電動アクチュエータにおいて、前記クラッチ機構に、上述したいずれかのクラッチ機構を採用することにより、クラッチ機構の複数の係合子を損傷することなく、各係合子の解除トルクを同じタイミングで簡単に低減できるようにした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のクラッチ機構は、内輪、外輪または保持器の少なくともいずれかに振動を付与する振動付与手段を設け、内輪と外輪の相対回転のロックを解除するときに、係合子がカム面に係合する摩擦力を低減するようにしたので、複数の係合子を損傷することなく、各係合子の解除トルクを同じタイミングで簡単に低減することができる。
【００１５】
前記振動付与手段を、圧電素子によって高周波振動を付与するものとすることにより、優れた応答性で振動を付与することができる。
【００１６】
また、本発明の電動アクチュエータは、電動モータの回転駆動力をボールねじ機構で直線駆動力に変換して出力し、電動モータへの逆入力を防止するクラッチ機構を回転駆動力の伝達部に設けた電動アクチュエータにおいて、クラッチ機構に、上述したいずれかのクラッチ機構を採用したので、クラッチ機構の複数の係合子を損傷することなく、各係合子の解除トルクを同じタイミングで簡単に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態のクラッチ機構１を採用したトルクダイオードを示す。このトルクダイオードは、入力軸１１と出力軸１２が同軸上にそれぞれ玉軸受１６、１７で支持され、出力軸１２の端面に設けられた２本のピン１３が入力軸１１の端面に設けられた長穴１４に隙間を設けて挿入されており、これらのピン１３と長穴１４の係合によって入力軸１１の回転が出力軸１２に伝達されるとともに、ハウジング１５に設けられた外輪２、出力軸１２に設けられた内輪３、およびこれらの間に入力軸１１に設けられた保持器４で保持された係合子としての複数のころ５によって、出力軸１２の回転を外輪２にロックするクラッチ機構１が形成されている。
【００１８】
前記クラッチ機構１の外輪２の内径面は円筒面、内輪３の外径面は六角筒面とされ、間にばね６を介在させて２本ずつを１組としたころ５が、内輪３の六角筒面の各カム面３ａに相当する位置で、保持器４の各ポケット４ａに収納されている。また、外輪２には、各ころ５の解除トルクを低減するために高周波振動を付与する圧電素子７が、１２０°の位相で３箇所に取り付けられている。
【００１９】
以下に、前記クラッチ機構１の作用を説明する。入力軸１１が駆動されずに停止しているときは、図２（ａ）に示すように、２本１組の各ころ５はばね６で互いに離反する方向へ押圧され、それぞれ外輪２と内輪３の各カム面２ａ、３ａと係合して、出力軸１２を正逆両方向でロックする。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、前記入力軸１１が例えば正方向（右回り）に回転すると、出力軸１２と一体に形成された保持器４が左側のころ５を各カム面２ａ、３ａから離脱する方向に押圧する。このとき、圧電素子７が作動されて高周波振動が外輪２に付与され、左側のころ５の各カム面２ａ、３ａへの係合が同じタイミングで簡単に解除される。なお、右側のころ５は、正方向回転のときは各カム面２ａ、３ａと係合しない。
【００２１】
図２（ｃ）に示すように、前記入力軸１１がさらに正方向に回転すると、出力軸１２に設けられたピン１３が入力軸１１に設けられた長穴１４に係合し、入力軸１１の正回転が出力軸１２に伝達される。図示は省略するが、入力軸１１が逆方向に回転する場合も同様の作用で出力軸１２に逆回転が伝達され、この場合は、圧電素子７で付与される高周波振動によって、右側のころ５の各カム面２ａ、３ａへの係合が同じタイミングで簡単に解除される。
【００２２】
図３は、第１の実施形態のクラッチ機構のカム面へ高周波振動を付与する変形例を示す。この変形例では、前記圧電素子７が出力軸１２の端面に、スラスト針状ころ軸受１８を介して取り付けられており、高周波振動が出力軸１２の端面から内輪３に付与されて、ころ５の各カム面２ａ、３ａへの係合が解除される。
【００２３】
図４および図５は、第２の実施形態のクラッチ機構を採用した電動アクチュエータを示す。この電動アクチュエータは、図４に示すように、ハウジング３１に電動モータ３２、遊星歯車減速機構３３およびボールねじ機構３４を組み込んだものであり、電動モータ３２のロータ３２ｂの回転が遊星歯車減速機構３３を介してボールねじ機構３４のナット３４ａに伝達され、ナット３４ａの回転がボール３４ｂを介してねじ軸３４ｃの直線運動に変換されるようになっている。ハウジング３１には、ねじ軸３４ｃの先端が突き出す開口を有する前蓋３１ａと、ねじ軸３４ｃの回り止めピン３５が取り付けられた後蓋３１ｂとが取り付けられている。
【００２４】
前記電動モータ３２のステータ３２ａは円筒状のハウジング３１の内径面に固定され、ロータ３２ｂの前方への延長部の外径面に遊星歯車減速機構３３の太陽歯車３３ａが設けられ、ハウジング３１の内径面に固定された内歯車３３ｂの間に遊星歯車３３ｃが噛み合わされている。遊星歯車３３ｃは、ボールねじ機構３４のナット３４ａをキャリヤとして、軸ピン３６に回転自在に支持されている。
【００２５】
前記ボールねじ機構３４のナット３４ａは、ハウジング３１の内径面に玉軸受３７で回転自在に支持されるとともに、クラッチ機構２１で逆回転をロックされ、電動モータ３２への逆入力が防止されるようになっている。
【００２６】
前記クラッチ機構２１は、図５に示すように、ハウジング３１の内径面に固定された外輪２２、ナット３４ａに設けられた内輪２３、およびこれらの間に保持器２４で保持された係合子としての複数のころ２５とで形成されており、第１の実施形態のものと同様に、各ころ２５の解除トルクを低減するために、外輪２２に高周波振動を付与する圧電素子２７が取り付けられている。
【００２７】
前記保持器２４は内輪２３側に回転を固定され、保持器２４のポケット２４ａに収納された各ころ２５は、外輪２２と内輪２３に設けられた各カム面２２ａ、２３ａと係合する方向へばね２６で付勢されている。各ころ２５は、内輪２３が右回りの回転を電動モータ３２から伝達されるときは各カム面２２ａ、２３ａと係合せず、逆入力によって内輪２３が左回りに逆回転するときに各カム面２２ａ、２３ａと係合して、内輪２３すなわちナット３４ａがロックされる。この実施形態の場合も、各ころ２５の各カム面２２ａ、２３ａへの係合は、圧電素子２７で付与される高周波振動によって同じタイミングで簡単に解除される。
【００２８】
上述した各実施形態では、解除トルクを低減する高周波振動を圧電素子で外輪や内輪に付与したが、高周波振動は保持器に付与してもよく、振動付与手段も圧電素子に限定されることはない。
【００２９】
また、上述した各実施形態では、クラッチ機構の係合子をころとしたが、本発明に係るクラッチ機構は、スプラグを係合子とするものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ａは第１の実施形態のクラッチ機構を採用したトルクダイオードを示す縦断面図、ｂはａのIb−Ib線に沿った断面図
【図２】ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図１のクラッチ機構の作用を説明する断面図
【図３】第１の実施形態のクラッチ機構のカム面へ高周波振動を付与する変形例を示す縦断面図
【図４】第２の実施形態のクラッチ機構を採用した電動アクチュエータを示す縦断面図
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図
【符号の説明】
【００３１】
１  クラッチ機構
２  外輪
３  内輪
２ａ、３ａ  カム面
４  保持器
４ａ  ポケット
５  ころ
６  ばね
７  圧電素子
１１  入力軸
１２  出力軸
１３  ピン
１４  長穴
１５  ハウジング
１６、１７  玉軸受
１８  スラスト針状ころ軸受
２１  クラッチ機構
２２  外輪
２３  内輪
２２ａ、２３ａ  カム面
２４  保持器
２４ａ  ポケット
２５  ころ
２６  ばね
２７  圧電素子
３１  ハウジング
３１ａ  前蓋
３１ｂ  後蓋
３２  電動モータ
３２ａ  ステータ
３２ｂ  ロータ
３３  遊星歯車減速機構
３３ａ  太陽歯車
３３ｂ  内歯車
３３ｃ  遊星歯車
３４  ボールねじ機構
３４ａ  ナット
３４ｂ  ボール
３４ｃ  ねじ軸
３５  回り止めピン
３６  軸ピン
【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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