(57)【要約】【課題】  ドグクラッチのドグ噛み合わせ部分に塗布された潤滑油による表面張力を緩和させる。【解決手段】  駆動源により回転駆動される入力外輪と、入力外輪から伝えられたトルクを外部へ取り出すための出力軸２と、入力外輪と出力軸２との間に軸方向移動可能でかつ相対回転不可能に介在し、出力軸２と係合・離脱可能なクラッチリング３と、そのクラッチリング３を軸方向に移動させることによりクラッチリング３と出力軸２との係合・離脱を制御するカム機構とを備え、クラッチリング３と出力軸２との対向面間にドグクラッチ２４を形成し、そのドグクラッチ２４のクラッチリング３および出力軸２に凹部２５〜２８からなる表面張力低減手段を設ける。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止系部材と、駆動源により回転駆動される入力系回転部材と、入力系回転部材から伝えられたトルクを外部へ取り出すための出力系回転部材と、入力系回転部材と出力系回転部材との間に軸方向移動可能でかつ相対回転不可能に介在し、前記出力系回転部材と係合・離脱可能なトルク伝達部材と、静止系部材に対する相対角度変位を通じて、トルク伝達部材を軸方向に移動させることによりトルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を制御するカム機構とを備え、前記トルク伝達部材と出力系回転部材との対向面間にドグクラッチを形成し、そのドグクラッチに表面張力低減手段を設けたことを特徴とする２ウェイクラッチユニット。
【請求項２】
前記表面張力低減手段は、ドグクラッチにおけるトルク伝達部材あるいは出力系回転部材の少なくともいずれか一方の対向面に設けた凹部である請求項１に記載の２ウェイクラッチユニット。
【請求項３】
前記表面張力低減手段は、ドグクラッチにおけるトルク伝達部材あるいは出力系回転部材の少なくともいずれか一方の対向面に設けた凸部である請求項１に記載の２ウェイクラッチユニット。
【請求項４】
前記入力系回転部材を駆動モータに連結し、かつ、出力系回転部材をドアスライド機構に連結することにより電動スライドドア装置に組み込まれている請求項１〜３のいずれか一項に記載の２ウェイクラッチユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車のパワーウィンドウ、ワンボックスカーにおける電動スライドドア、電動バックドアや、電動カーテン、電動シャッター等の開閉機構に利用され、駆動源の作動時は入力系から出力系へトルクを伝達し、駆動源の停止時はトルクの伝達を遮断して出力系の手動操作を可能にする２ウェイクラッチユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車（ワンボックスカー）の電動スライドドア装置では、駆動モータとドアの連結または非連結を２ウェイクラッチユニットにより行なうものがある。この２ウェイクラッチユニットには、カム機構により入出力間を断接するドグクラッチが組み込まれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この２ウェイクラッチユニットは、駆動源によって回転駆動される入力外輪と、その入力外輪から伝達される回転トルクを外部に取り出す出力軸と、入力外輪と出力軸との間に介在し、その出力軸に係合・離脱可能なクラッチリングと、そのクラッチリングを軸方向に移動させることによりクラッチリングと出力軸との係合・離脱を制御するカム機構とを備えている。
【０００４】
このカム機構は、静止系部材にばね等の弾性部材により押圧された固定カムと、その固定カムとの軸方向嵌合によりクラッチリングを軸方向に移動させる可動カムとで構成されている。また、このクラッチリングと出力軸との対向面間にドグクラッチを形成し、そのドグクラッチにおけるドグ同士の噛み合いによりクラッチリングと出力軸とを係合させるようにしている。このドグクラッチでは、ドグ同士の噛み合いが繰り返し行われることから、耐久性を向上させるためにグリース等の潤滑油を塗布している。
【特許文献１】特開２００５−１７２１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述した特許文献１に開示された２ウェイクラッチユニットでは、クラッチリングと出力軸間に形成されたドグクラッチにおけるドグ同士の噛み合い部分にグリース等の潤滑油を塗布している。一方、クラッチリングと出力軸とを係合させる時にドグクラッチにおけるドグ同士の噛み合いでクラッチリングと出力軸のドグ同士が密着する。
【０００６】
このようにドグ同士が密着状態であると、２ウェイクラッチユニットにおいて入力外輪と出力軸との間を遮断するに際して、クラッチリングと出力軸とを離脱させようとした場合、ドグクラッチにおけるドグ同士の噛み合い部分に塗布された潤滑油により大きな表面張力が発生する。その結果、入力外輪と出力軸とをスムーズに切り離すことが困難となって、２ウェイクラッチユニットにおける信頼性および応答性が低下する可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、ドグクラッチにおけるドグ同士の噛み合い部分に塗布された潤滑油による表面張力を緩和させ得る２ウェイクラッチ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】
【０００８】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、静止系部材と、駆動源により回転駆動される入力系回転部材と、入力系回転部材から伝えられたトルクを外部へ取り出すための出力系回転部材と、入力系回転部材と出力系回転部材との間に軸方向移動可能でかつ相対回転不可能に介在し、出力系回転部材と係合・離脱可能なトルク伝達部材と、静止系部材に対する相対角度変位を通じて、トルク伝達部材を軸方向に移動させることによりトルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を制御するカム機構とを備え、トルク伝達部材と出力系回転部材との対向面間にドグクラッチを形成し、そのドグクラッチに表面張力低減手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
本発明では、トルク伝達部材と出力系回転部材との対向面間にドグクラッチを形成し、そのドグクラッチに表面張力低減手段を設けたことにより、トルク伝達部材と出力系回転部材とを係合させる時にドグクラッチにおけるドグ同士の噛み合いでトルク伝達部材と出力系回転部材のドグ同士が密着する度合を低下させる。
【００１０】
つまり、前述した表面張力低減手段により、ドグクラッチにおけるドグ同士の接触面積を減少させて潤滑油の表面張力を緩和させる。これにより、入力系回転部材と出力系回転部材間でのトルク遮断時、トルク伝達部材と出力系回転部材との離脱を容易にして、入力系回転部材と出力系回転部材とをスムーズに切り離すことができる。
【００１１】
前述した構成における表面張力低減手段としては、トルク伝達部材あるいは出力系回転部材のいずれか一方の対向面に設けた凹部あるいは凸部とすることが望ましい。この凹部あるいは凸部により、ドグクラッチにおけるドグ同士の噛み合い時、トルク伝達部材と出力系回転部材との接触面積を減少させることができ、しかも、簡単な構造でもって接触面積の減少を実現することができる。なお、表面張力低減手段を凹部とした場合、その凹部が潤滑油溜まりとしても機能するため、耐久性の向上が図れる。
【００１２】
本発明の２ウェイクラッチユニットは、入力系回転部材が駆動モータに連結され、かつ、出力系回転部材がドアスライド機構に連結されることにより電動スライドドア装置に組み込んで適用することが可能である。この場合、トルク伝達部材と出力系回転部材との係合・離脱を制御することにより、駆動モータとスライドドアの連結時、電動による開閉操作が可能となり、駆動モータとスライドドアの非連結時、手動による開閉操作が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、トルク伝達部材と出力系回転部材との対向面間にドグクラッチを形成し、そのドグクラッチに表面張力低減手段を設けたことにより、トルク伝達部材と出力軸との係合時、ドグクラッチにおけるドグ同士の接触面積を減少させて潤滑油の表面張力を緩和させることができる。
【００１４】
これにより、入力系回転部材と出力系回転部材間でのトルク遮断時、トルク伝達部材と出力軸との離脱を容易にして、入力系回転部材と出力系回転部材とをスムーズに切り離すことができる。その結果、２ウェイクラッチユニットにおける信頼性および応答性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１および図２に示す実施形態のクラッチユニットは、モータ等の駆動源によって回転駆動される入力系回転部材である入力外輪１と、その入力外輪１から伝えられるトルクを外部へ取り出すための出力系回転部材である出力軸２と、入力外輪１と出力軸２との間に介在し、その出力軸２と係合・離脱可能なトルク伝達部材であるクラッチリング３と、そのクラッチリング３と出力軸２との係合・離脱を制御するカム機構４とからなる主要部で構成されている。
【００１６】
これら入力外輪１、出力軸２、クラッチリング３およびカム機構４からなる各構成部品は、静止系部材であるハウジング７に収容され、各構成部品を収容したハウジング７を中間側板６を介して取付側板５に装着することにより一体化している。このクラッチユニットを電動スライドドア装置に組み込む場合、入力外輪１は駆動源である駆動モータに連結され、出力軸２はスライドドアを開閉動作させるスライド機構に連結され、前述の取付側板５をボルト止め等により電動スライドドア装置の固定部位に装着される。
【００１７】
入力外輪１はおおむね中空円筒形を呈し、その外周にウォームホイール８が形成されている。このウォームホイール８は駆動モータ（図示せず）により回転駆動されるウォーム（図示せず）と噛み合ってウォームギヤを構成する。ハウジング７の周方向一部には、切り欠き状の窓穴９が形成されており、この窓穴９で前述のウォームホイール８とウォームが噛み合っている。なお、駆動モータのような駆動源と入力外輪１との間の動力伝達機構としては、図面に例示した歯車のほか巻掛伝動装置等を採用することも可能である。
【００１８】
出力軸２は、入力外輪１に内嵌された大径部、ハウジング７の端部に内嵌された中間径部およびハウジング７から突出して前述のスライド機構に連結される小径部からなり、入力外輪１およびハウジング７に回転自在に支承されている。この出力軸２の大径部のクラッチリング３と対向する端面２ａには、図３（ｂ）に示すようにドグ１０が突設されている。なお、この実施形態では、出力軸２に四個のドグ１０を円周方向等間隔に配設した場合を例示しているが、そのドグ１０の個数については任意である。
【００１９】
一方、クラッチリング３は、入力外輪１に対して軸方向にスライド可能で、かつ、相対回転不可能に装着されている。つまり、図５（ａ）に示すように外輪１の内径には、軸方向に沿う凹溝１１が円周方向等間隔に形成されており、これに対応させてクラッチリング３の外径には、凹溝１１に嵌合する突条１２が軸方向に沿って円周方向等間隔に形成されている。このクラッチリング３の出力軸２と対向する端面３ａには、図３（ａ）に示すようにドグ１３が突設されており、前述の出力軸２のドグ１０とでドグクラッチ２４が形成される。なお、この実施形態では、クラッチリング３に四個のドグ１３を円周方向等間隔に配設した場合を例示しているが、そのドグ１３の個数については任意であって出力軸２のドグ１０の個数に一致させればよい。
【００２０】
クラッチリング３が軸方向に沿って出力軸２と近接する側へ移動してクラッチリング３のドグ１３が出力軸２のドグ１０と噛み合うと、両者は回転方向に一体化してトルクが伝達される。また、両者の噛み合い状態から、クラッチリング３が軸方向に沿って出力軸２から離間する側へ移動してクラッチリング３のドグ１３が出力軸２のドグ１０から離脱すると、両者は分離されてトルクが遮断される。
【００２１】
この出力軸２のドグ１０およびクラッチリング３のドグ１３からなるドグクラッチ２４では、クラッチリング３と出力軸２とを離脱させようとした場合、ドグ１０，１３の噛み合い部分に塗布された潤滑油による表面張力が発生する。このことから、ドグクラッチ２４に潤滑油による表面張力を緩和させるための表面張力低減手段を設ける。
【００２２】
その表面張力低減手段としては、図３（ａ）（ｂ）に示すように出力軸２のクラッチリング３との対向面に凹部を設ける。つまり、出力軸２のドグ１０の先端面に凹部２５を設けると共にクラッチリング３との対向面２ａに凹部２６を設ける。また、クラッチリング３の出力軸２との対向面に凹部を設ける。つまり、クラッチリング３のドグ１３の先端面に凹部２７を設けると共に出力軸２との対向面３ａに凹部２８を設ける。なお、この表面張力低減手段を凹部２５〜２８とした場合、その凹部２５〜２８が潤滑油溜まりとしても機能し、耐久性の向上が図れる。
【００２３】
他の表面張力低減手段としては、図４（ａ）（ｂ）に示すように出力軸２のドグ１０の先端面に凸部２９を設け、また、クラッチリング３のドグ１３の先端面に凸部３０を設けるようにしてもよい。なお、この実施形態では、出力軸２とクラッチリング３の両方に凹部２５〜２８〔図３（ａ）（ｂ）参照〕あるいは凸部２９，３０〔図４（ａ）（ｂ）参照〕を設けているが、出力軸２あるいはクラッチリング３のいずれか一方に凹部あるいは凸部を設けてもよい。
【００２４】
このような表面張力低減手段を設けたことにより、ドグクラッチ２４のドグ１０，１３の噛み合い時、クラッチリング３と出力軸２との接触面積を減少させることができ、しかも、簡単な凹凸形状でもって接触面積の減少を実現することができる。この接触面積の減少により潤滑油の表面張力を緩和させることができ、入力外輪１と出力軸２間でのトルク遮断時、クラッチリング３と出力軸２との離脱を容易にして、入力外輪１と出力軸２とをスムーズに切り離すことができ、信頼性および応答性の向上が図れる。
【００２５】
出力軸２とクラッチリング３との間には圧縮コイルばね１４（以下、単に第１ばねと称す）が介在して両者を互いに離間する向きに弾圧している。この第１ばね１４の弾性力により、駆動モータが停止している時はクラッチリング３と出力軸２が噛み合わないようになっている。前述の第１ばね１４によりクラッチリング３と出力軸２を離間させる付勢力は、入力外輪１の内径の軸方向略中央部位に装着された止め輪１５により止められ、クラッチリング３が出力軸２から離間する移動量が規制される。
【００２６】
このクラッチリング３を挟んで出力軸２と反対側に配置されたカム機構４は、固定カム１６と可動カム１７とで構成されている。なお、この可動カム１７と前述のクラッチリング３との間には、それら両者を互いに離間させる向きに弾性力を付勢する圧縮コイルばね１８（以下、単に第２ばねと称す）が介設されている。また、前述の出力軸２、クラッチリング３および可動カム１７の三者は、その中心に嵌挿された支持軸１９にスライド自在に同軸配置されている。
【００２７】
可動カム１７は、入力外輪１に対して軸方向にスライド可能で、かつ、相対回転不可能に装着されている。つまり、図５（ｂ）に示すように入力外輪１の内径に円周方向等間隔で軸方向に沿って形成された前述の凹溝１１に対応させて、可動カム１７の外径には、その凹溝１１に嵌合する突条２０が軸方向に沿って円周方向等間隔に形成されている。この可動カム１７の固定カム１６と対向する端面には、図６（ａ）（ｂ）および図８に示すようにその端面から凸設された傾斜面２１ａと平坦面２１ｂからなり、かつ、固定カム１６と軸方向で嵌合可能なカム面２１が形成されている。
【００２８】
これに対して、固定カム１６は、その軸方向端部にフランジ部を有し、そのフランジ部と中間側板６の内径端部との間に弾性部材である波ばね２２が介設されている（図１参照）。この波ばね２２の弾性力により、固定カム１６を静止系の取付側板５に押圧し、固定カム１６の端面と取付側板５との間に摩擦抵抗が発生するようにしている。この固定カム１６の可動カム１７と対向する端面には、図７（ａ）（ｂ）および図８に示すようにその端面から凹設された傾斜面２３ａと平坦面２３ｂからなり、かつ、可動カム１７と軸方向で嵌合可能なカム面２３が形成されている。
【００２９】
前述の可動カム１７の傾斜面２１ａと固定カム１６の傾斜面２３ａとが軸方向に嵌合すると、固定カム１６に対して可動カム１７が軸方向に沿ってクラッチリング３に近接する側へ移動する。このクラッチリング３の軸方向移動により、可動カム１７とクラッチリング３間の第２ばね１８に弾性力が蓄積され、クラッチリング３と出力軸２間の第１ばね１４の弾性力に打ち勝つと、クラッチリング３が軸方向に沿って出力軸２に近接する側へ移動する。このクラッチリング３の軸方向移動により、クラッチリング３のドグ１３と出力軸２のドグ１０が噛み合うことになる。
【００３０】
前述の構成からなる実施形態のクラッチユニットの動作例を以下に詳述する。
【００３１】
駆動モータが停止している時、固定カム１６と可動カム１７は、それぞれの平坦面２３ｂ，２１ｂが接する位相にある中立状態であることから（図８参照）、可動カム１７は、第２ばね１８の弾性力により固定カム１６に接する状態にある。また、クラッチリング３は、第１ばね１４の弾性力により出力軸２から離間する方向に付勢され、ハウジング７の内径に配置された止め輪１５により出力軸２のドグ１０から離脱した位置で規制されている。このようにして、クラッチリング３のドグ１３と出力軸２のドグ１０とが噛み合わない状態となっているため、出力軸２はその出力軸側からフリーで回転可能な状態であり、ドアを手動にて自由に開閉することができる。
【００３２】
一方、駆動モータが回転すると、ウォームギヤを介して入力外輪１が回転し始め、駆動モータの回転力は、ウォームギヤにより入力外輪１に減速伝達される。可動カム１７は、入力外輪１に凹溝１１および突条２０により凹凸嵌合していることにより回転方向に規制されていることから、入力外輪１に伴って回転する。これに対して、固定カム１６は、回転方向に固定した状態にあるため、前述の可動カム１７は、固定カム１６と嵌合するカム面２１、つまり、傾斜面２１ａに沿って回転し、その回転により軸方向に沿って出力軸側へ移動する。この可動カム１７の軸方向移動により、クラッチリング３との間の第２ばね１８が軸方向に圧縮させれてその弾性力が蓄積される。その圧縮力がクラッチリング３と出力軸２間の第１ばね１４の弾性力に打ち勝つと、クラッチリング３が軸方向に移動して出力軸２に近接する（図９参照）。
【００３３】
このクラッチリング３も、可動カム１７と同様、入力外輪１に凹溝１１および突条１２により凹凸嵌合していることにより回転方向に規制されていることから、入力外輪１に伴って回転する。従って、クラッチリング３の回転および軸方向移動により、クラッチリング３のドグ１３と出力軸２のドグ１０との噛み合い位相が合致したところでクラッチリング３が出力軸２に噛み合う。これにより、入力外輪１の回転トルクがクラッチリング３を介して出力軸２に伝達され、ドアを電動で開閉することができる。
【００３４】
この時、前述したように可動カム１７は入力外輪１に伴って回転し、固定カム１６は可動カム１７から回転力を受けて同一回転するが、静止系である取付側板５から波ばね２２の押圧による摩擦抵抗を受けるため、その摩擦抵抗により可動カム１７に軸力を伝えている。なお、固定カム１６と取付側板５との間を含む摩擦摺動部位には、グリース等の潤滑剤が適宜封入されている。
【００３５】
なお、駆動モータの回転時、クラッチリング３のドグ１３と出力軸２のドグ１０が同位相であった場合には、両者のドグ同士が接触し、クラッチリング３と出力軸２が嵌合せずに出力軸２を回転駆動しないことになるが、出力軸２には負荷が加わっているためにその出力軸２は回転しない。しかしながら、駆動モータがそのまま回転を続けると、入力外輪１および可動カム１７が出力軸２に対して回転位相が進むので、クラッチリング３のドグ１３と出力軸２のドグ１０の噛み合い位相が合致したところで、弾性力が蓄積された第２ばね１８の弾性力により、クラッチリング３が軸方向に瞬時に移動し、クラッチリング３と出力軸２が噛み合うことになる。
【００３６】
次に、駆動モータをその回転状態から停止させた時、クラッチリング３と出力軸２が噛み合った状態にある。この状態では、出力軸２をフリーな状態で回転させることができないので、前述した駆動モータの回転方向と逆向きにその駆動モータを回転させるようにすればよい。つまり、クラッチリング３と出力軸２が噛み合っている状態では、図１０の破線で示すように可動カム１７と固定カム１６の傾斜面２１ａと２３ａ同士が接合し、可動カム１７の平坦面２１ｂが固定カム１６の平坦面２３ｂから離間した状態となっている。この状態から駆動モータを反転させると、可動カム１７の平坦面２１ｂが固定カム１６の平坦面２３ｂに接触する状態（図１０の実線参照）に移行させることができる。
【００３７】
この時の駆動モータの反転角度は、可動カム１７の平坦面２１ｂが固定カム１６から離間した状態での可動カム１７の固定カム１６に対する位相から、図１０の実線で示すように可動カム１７の平坦面２１ｂが固定カム１６に接触する状態となる位相までの回転角αでよいため、その駆動モータの反転角度は予め設定可能である。なお、この駆動モータの反転時、可動カム１７の平坦面２１ｂが接触する固定カム１６の平坦面２３ｂを、可動カム１７の平坦面２１ｂの周方向寸法よりも大きくすることによりガタβを設けているので、入力外輪１の反転動作を許容することができ、出力軸２が反転駆動することはない。
【００３８】
以上のようなクラッチユニットを自動車の電動スライドドアのドア駆動部に設置することで、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駆動モータの回転によって、クラッチユニット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。
【００３９】
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、駆動モータを回転させなければクラッチユニットの出力軸２はフリーに回転するため、駆動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２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、駆動モータによる開閉が可能である。
【００４０】
前述の実施形態では、ワンボックスカーにおける電動スライドドア装置にクラッチユニットを組み込んだ場合について説明したが、本発明は、駆動モータから減速機を介して負荷を駆動する装置、例えば自動車のパワーウィンドウ、電動バックドアや、電動カーテン、電動シャッター等の開閉機構において、電動と手動を切り替える仕様の装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る２ウェイクラッチユニットの実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】（ａ）は図１の実施形態のクラッチリングを示す斜視図、（ｂ）は図１の実施形態の出力軸を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は他の実施形態のクラッチリングを示す斜視図、（ｂ）は他の実施形態の出力軸を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】（ａ）は図１のカム機構を構成する可動カムを示す左側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図７】（ａ）は図１のカム機構を構成する固定カムを示す右側面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図８】図６の可動カムと図７の固定カムが嵌合した状態を示す断面図である。
【図９】クラッチユニットの各構成部品の動作を説明するための断面図である。
【図１０】固定カムに対する可動カムの嵌合状態を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  入力系回転部材（入力外輪）
２  出力系回転部材（出力軸）
３  トルク伝達部材（クラッチリング）
４  カム機構
７  静止系部材（ハウジング）
１０，１３  ドグ
２４  ドグクラッチ
２５〜２８  凹部
２９，３０  凸部
【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】
2007232184.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007232184.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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