(57)【要約】【課題】簡易な構成で駆動伝達を切り離して、所定のトルクリミット値に基づく駆動制御を行うことができるトルクリミッタ付きギア機構および車載用映像機器を提供する。【解決手段】回転軸方向に沿って移動自在に設けられた一体型の二段ギア５と、一体型の二段ギア５と同軸上に設けられ、当該一体型の二段ギア５の回転軸の一端側に配置された弾性部材１３と、一体型の二段ギア５と同軸上に設けられ、当該一体型の二段ギア５の回転軸の他端側に配置された弾性部材１４と、第１のギアの回転軸に対して垂直かつ交差しない回転軸を有し、一体型の二段ギア５と噛み合って回転トルクを伝達するギアであって、弾性部材１３，１４の弾性力により規定される所定のトルクリミット値以上の回転トルクが加わると、一体型の二段ギア５との噛み合い位置をずらすように当該一体型の二段ギア５を回転軸方向に沿って移動させるウォームギア４とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向に沿って移動自在に設けられた第１のギアと、
前記第１のギアと同軸上に設けられ、当該第１のギアの回転軸の一端側に配置された第１の弾性部材と、
前記第１のギアと同軸上に設けられ、当該第１のギアの回転軸の他端側に配置された第２の弾性部材と、
前記第１のギアの回転軸に対して垂直かつ交差しない回転軸を有し、前記第１のギアと噛み合って回転トルクを伝達するギアであって、前記第１の弾性部材および前記第２の弾性部材の弾性力により規定される所定のトルクリミット値以上の回転トルクが加わると、前記第１のギアとの噛み合い位置をずらすように当該第１のギアを回転軸方向に沿って移動させる第２のギアとを備えるトルクリミッタ付きギア機構。
【請求項２】
回転軸方向に沿って移動自在に設けられた第１のギアと、
前記第１のギアと同軸上に設けられ、当該第１のギアの回転軸の一端側に配置された第３の弾性部材と、
前記第１のギアの回転軸に対して垂直かつ交差しない回転軸を有し、前記第１のギアと噛み合って回転トルクを伝達するギアであって、前記第３の弾性部材の弾性力により規定される所定のトルクリミット値以上の回転トルクが加わると、前記第１のギアとの噛み合い位置をずらすように当該第１のギアを回転軸方向に沿って移動させる第２のギアとを備えるトルクリミッタ付きギア機構。
【請求項３】
前記第１のギアが回転軸方向に沿った所定の範囲内で移動するように、当該第１のギアの前記所定の範囲外への移動を規制する規制部材を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のトルクリミッタ付きギア機構。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のトルクリミッタ付きギア機構を、表示部の駆動機構に備える車載用映像機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過大な付加が加えられたときに駆動を制御するトルクリミッタ付きギア機構および車載用映像機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電動で表示部を移動もしくは向きを変化させる車載用映像機器などにおいて、表示部を駆動させる機構部品にユーザが指を挟んで損傷させたり、外力が加えられて破損することを防ぐため、トルクリミッタ付きギア機構を備えている。
従来のトルクリミッタ付きギア機構には、同軸上に配置された大径ギア及び小径ギアの間にフェルト部材を挟み込み、圧縮コイルバネによって弾圧された状態でフェルト部材が各ギアと一体となって回動するように構成し、フェルト部材の摩擦力によって一方のギアの回動を他方のギアに伝えるものがある。
このようなトルクリミッタ付きギア機構は、例えば、一方のギアから他方のギアへ回動トルクを伝達するとき、他方のギアに過度の負荷が加わると一方のギアとともに回動するフェルト部材が、他方のギアの接触面においてスリップし、他方のギアへのトルク伝達を抑えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／０９０６９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のトルクリミッタ付きギア機構では、ギア間に介在する上記フェルト部材の厚みのばらつきが大きく、フェルト部材の厚みの違いによる影響を管理することは非常に困難であり、管理すべきデータが膨大になるためコストがかかる。
また、摩擦によるトルク伝達であるため、フェルト部材が磨耗して、厚みが薄くなり、これに応じて圧縮コイルバネの弾圧力が減少する。これにより、所定のトルクリミット値に基づく制御動作が不安定になる。
さらに、トルクリミッタ付きギア機構のギア支軸にグリス塗布をしているため、グリスがフェルト部材に転写してスリップする際に異音が発生するという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で駆動伝達を切り離して、所定のトルクリミット値に基づく駆動制御を行うことができるトルクリミッタ付きギア機構および車載用映像機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るトルクリミッタ付きギア機構は、回転軸方向に沿って移動自在に設けられた第１のギアと、第１のギアと同軸上に設けられ、当該第１のギアの回転軸の一端側に配置された第１の弾性部材と、第１のギアと同軸上に設けられ、当該第１のギアの回転軸の他端側に配置された第２の弾性部材と、第１のギアの回転軸に対して垂直かつ交差しない回転軸を有し、第１のギアと噛み合って回転トルクを伝達するギアであって、第１の弾性部材および前記第２の弾性部材の弾性力により規定される所定のトルクリミット値以上の回転トルクが加わると、第１のギアとの噛み合い位置をずらすように当該第１のギアを回転軸方向に沿って移動させる第２のギアとを備える。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、簡易な構成で駆動伝達を切り離して、所定のトルクリミット値に基づく駆動制御を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明に係るトルクリミッタ付きギア機構を用いた車載用映像機器の概略構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るトルクリミッタ付きギア機構およびその周辺構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るトルクリミッタ付きギア機構のトルク伝達の切り離し動作を説明する側面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るトルクリミッタ付きギア機構のトルク伝達の切り離し動作を説明する側面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るトルクリミッタ付きギア機構のトルク伝達の切り離し動作を説明する側面図である。
【図６】実施の形態３に係るトルクリミッタ付きギア機構の別構成のトルク伝達の切り離し動作を説明する側面図である。
【図７】この発明の実施の形態４に係るトルクリミッタ付きギア機構のトルク伝達の切り離し動作を説明する側面図である。
【図８】実施の形態４に係るトルクリミッタ付きギア機構の別構成のトルク伝達の切り離し動作を説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明に係るトルクリミッタ付きギア機構を用いた車載用映像機器の概略構成を示す図であり、トルクリミッタ付きギア機構に関連する構成のみを示し、他の構成の記載を省略している。また、図２は、この発明の実施の形態１に係るトルクリミッタ付きギア機構およびその周辺構成を示す図であり、図２（ａ）は、この発明によるトルクリミッタ付きギア機構の構成を示す上面図であり、図２（ｂ）はその側面図である。
【００１０】
図１に示す車載用映像機器１は、表示部２、モータ３、ウォームギア４、一体型の二段ギア５、支持部材６、伝達ギア７、伝達ギア８およびポジションセンサ９を備える。表示部２は、液晶ディスプレイなどの映像表示装置である。モータ３は、表示部２を移動させる駆動源となる。ウォームギア４は、モータ３の回転軸に取り付けられる第２のギアである。一体型の二段ギア５は、ウォームギア４と噛み合う第１のギアであり、ウォームギア４の回転軸に対して垂直かつ交差しない回転軸を有している。また、一体型の二段ギア５は回転軸方向に上下移動自在に取り付けられる。
【００１１】
支持部材６は、表示部２を移動可能に支持する支持部材であり、例えば、表示部２の両側方の下端部に接続して、一体型の二段ギア５の回動により表示部２の下側を装置筐体の前後方向に移動させる。伝達ギア７は、一体型の二段ギア５の回動および駆動力を支持部材６に伝達するギアであり、伝達ギア８は、一体型の二段ギア５の回動および駆動力をポジションセンサ９に伝達するギアである。ポジションセンサ９は、表示部２もしくは支持部材６の位置を検知するセンサである。
【００１２】
図１の表示部２は、表示画面を図１中の背後側に向けている。また、表示部２は、前述のように支持部材６に接続されている下側部分が、図１中の手前側から背後側に移動することによって表示画面が垂直な状態から水平な状態へ遷移するように、また、表示部２の下側部分が図１中の背後側から手前側に移動することによって表示画面が水平な状態から垂直な状態へ遷移するように、表示部２の両側部分の上側を、図示を省略したガイド部材等によって支持されている。
【００１３】
また、図１に示す一体型の二段ギア５は、図２（ｂ）に示すように、ウォームギア４と噛み合う大ギアのウォームホイールギア１１と小ギアの平歯ギア１２とを一体に構成した一体型の二段ギア形状となっている。
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、弾性部材１３，１４は、一体型の二段ギア５と同軸上に上下から挟み込む（同軸上の一端方向と他端方向から挟み込む）ように設けられ、一体型の二段ギア５が回転軸上の中央（通常位置）に位置するように上下から付勢している。
【００１４】
後述するように、伝達ギア７から先の機構がロックされたときに、ウォームギア４からの伝達トルクが所定のトルクリミット値以上になると、一体型の二段ギア５が回転軸方向に沿って移動する。このときのトルクリミット値は、弾性部材１３および弾性部材１４の弾性力（弾性力の差）で規定される。また、弾性部材１３，１４の弾性力をそれぞれ規定することで、正逆両方向の回転におけるトルクリミット値を互いに異なる値にすることも可能である。
なお、一体型の二段ギア５と弾性部材１３および弾性部材１４とを合せてトルクリミッタ付きギア機構１０が構成される。
【００１５】
次に動作について説明する。
図３は、実施の形態１に係るトルクリミッタ付きギア機構のトルク伝達の切り離し動作を説明するための側面図であり、この図に沿ってトルク伝達の切り離し動作の詳細を説明する。まず、一体型の二段ギア５は、通常時、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように弾性部材１３，１４があるため、回転軸上の中央に位置している。
ここで、支持部材６により表示部２が移動する瞬間や移動が終了するとき、あるいは、ユーザの指が機構部品に挟まれるなどして外力が加わったとき、モータ３は回転駆動を継続しているのでウォームギア４は回転しているが、表示部２は静止している。すなわち、表示部２は、移動を開始する瞬間は動いておらず、移動が終了するときは所定位置で停止しており、外力が加わった場合には、その外力で移動が止められている。
このとき、図３（ａ）に示すようにウォームギア４が回転方向Ａで回転している場合、弾性部材１４の弾性力により規定される所定のトルクリミット値以上の回転トルクがウォームギア４とウォームホイールギア１１との間に伝達され、ウォームギア４との噛み合い位置をずらすように一体型の二段ギア５がＢ方向に移動する。
一方、図３（ｂ）に示すようにウォームギア４が回転方向Ｃで回転している場合には、弾性部材１３の弾性力により規定される所定のトルクリミット値以上の回転トルクがウォームギア４とウォームホイールギア１１との間に伝達され、ウォームギア４との噛み合い位置をずらすように一体型の二段ギア５がＤ方向に移動する。
【００１６】
このように、所定値以上の伝達トルクがかかると、一体型の二段ギア５が回転軸方向に沿って移動して、ウォームギア４とウォームホイールギア１１の噛み合いが完全に外れ、モータ３からのトルク伝達を切り離すことができる。これにより、モータ３に加わる負荷が軽減され、さらに、ウォームホイールギア１１の停止によってウォームギア４の回転がロックされる、いわゆる“セルフロック”を防止することができる。
【００１７】
以上のように、この実施の形態１によれば、回転軸方向に沿って移動自在に設けられた一体型の二段ギア５と、一体型の二段ギア５と同軸上に設けられ、当該一体型の二段ギア５の回転軸の一端側に配置された弾性部材１３と、一体型の二段ギア５と同軸上に設けられ、当該一体型の二段ギア５の回転軸の他端側に配置された弾性部材１４と、第１のギアの回転軸に対して垂直かつ交差しない回転軸を有し、一体型の二段ギア５と噛み合って回転トルクを伝達するギアであって、弾性部材１３，１４の弾性力により規定される所定のトルクリミット値以上の回転トルクが加わると、一体型の二段ギア５との噛み合い位置をずらすように当該一体型の二段ギア５を回転軸方向に沿って移動させるウォームギア４とを備える。このように構成することで、簡易な構成で駆動伝達を切り離して一定のトルクリミット値に基づく駆動制御を行うことができる。また、一体型の二段ギア５を挟み込むように同軸上に２つの弾性部材１３，１４が設けられるので、正逆両方向の回転におけるトルクリミット値を互いに異なる値にすることも可能である。
【００１８】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係るトルクリミッタ付きギア機構のトルク伝達の切り離し動作を説明する側面図である。上記実施の形態１では、一体型の二段ギア５を上下に移動させたとき、ウォームギア４とウォームホィールギア１１との噛み合いを外して、伝達トルクを完全に切り離していた。
これに対して、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すトルクリミッタ付きギア機構１０Ａでは、一体型の二段ギア５を回転軸に沿った所定の範囲での移動を可能とし、当該所定の範囲の上端位置および下端位置を超える移動をそれぞれ規制する規制部材１５，１６を設けて、ウォームギア４とウォームホィールギア１１との噛み合いを完全には外さず、伝達トルクを完全には切り離さない。
すなわち、モータ３に加わる負荷が十分に軽減され、ウォームギア４のセルフロックが起こらない程度のトルク伝達になるように規制部材１５，１６による一体型の二段ギア５の規制位置を調整しておく。
【００１９】
上述のように構成することで、表示部２が移動する瞬間や移動が終了するとき、あるいは、ユーザの指が機構部品に挟まれるなどして外力が加わったときに伝達トルクを減少させることができるとともに、この状況から弾性部材１３，１４の弾性力によって通常位置に復帰させるときは、ウォームギア４とウォームホィールギア１１とがスムーズに噛み合うため、ウォームホィールギア１１とウォームギア４との歯面同士の負荷を低減できる。
また、上記実施の形態１と同様にウォームギア４のセルフロックを防止することも可能である。
【００２０】
以上のように、この実施の形態２によれば、一体型の二段ギア５が回転軸方向に沿った所定の範囲内で移動するように、当該一体型の二段ギア５の所定の範囲外への移動を規制する規制部材１５，１６を備える。このように構成することで、上記実施の形態１と同様な効果が得られるとともに、通常動作に復帰させるときに、ウォームホィールギア１１とウォームギア４の歯面同士の負荷を低減することができる。
【００２１】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係るトルクリミッタ付きギア機構のトルク伝達の切り離し動作を説明する側面図である。また、図６は、実施の形態３に係るトルクリミッタ付きギア機構の別構成のトルク伝達の切り離し動作を説明する側面図である。
上記実施の形態１，２では、一体型の二段ギア５の上下に弾性部材１３，１４を設け、伝達トルクを完全に切り離していた。
これに対して、図５に示すトルクリミッタ付きギア機構１０Ｂおよび図６に示すトルクリミッタ付きギア機構１０Ｃでは、一体型の二段ギア５の下または上に弾性部材を１つだけ設けて伝達トルクを完全には切り離さない。
すなわち、モータ３に加わる負荷が十分に軽減され、ウォームギア４のセルフロックが起こらない程度のトルク伝達になるような弾性力を有した弾性部材を選択し、当該弾性部材を一体型の二段ギア５の下または上に設ける。なお、この場合のトルクリミット値は、弾性部材１３または弾性部材１４の弾性力で規定される。
【００２２】
上述のように構成することで、図５に示すように、例えばウォームギア４を回転方向Ａに回転させて表示部２を装置筐体へ戻す（閉まる方向に移動）させるときにのみ、所定のトルクリミット値に基づく駆動制御を行う場合、ウォームギア４の回転トルクがウォームホイールギア１１に伝達されて一体型の二段ギア５がＢ方向に移動する。この場合、一体型の二段ギア５の下に弾性部材１４（図５では、弾性部材１４が第３の弾性部材に相当する）を設ける。図５に示す一体型の二段ギア５は、弾性部材１４によって通常位置に戻るように付勢されている。
【００２３】
また、図６に示すように、例えばウォームギア４を回転方向Ｃに回転させて、表示部２を装置筐体の前方へ移動（開く方向に移動）させるときにのみ、所定のトルクリミット値に基づく駆動制御を行う場合には、ウォームギア４の回転トルクがウォームホイールギア１１に伝達されて一体型の二段ギア５がＤ方向に移動する。この場合、一体型の二段ギア５の上に弾性部材１３（図６では、弾性部材１３が第３の弾性部材に相当する）を設ける。図６に示す一体型の二段ギア５は、弾性部材１３によって通常位置に戻るように付勢されている。
【００２４】
以上のように、この実施の形態３によれば、回転軸方向に沿って移動自在に設けられた一体型の二段ギア５と、一体型の二段ギア５と同軸上に設けられ、当該一体型の二段ギア５の回転軸の一端側に配置された弾性部材１３または１４と、一体型の二段ギア５の回転軸に対して垂直かつ交差しない回転軸を有し、一体型の二段ギア５と噛み合って回転トルクを伝達するギアであって、弾性部材１３または１４の弾性力により規定される所定のトルクリミット値以上の回転トルクが加わると、一体型の二段ギア５との噛み合い位置をずらすように当該一体型の二段ギア５を回転軸方向に沿って移動させるウォームギア４とを備える。このように構成することで、上記実施の形態１と同様な効果が得られるとともに、通常動作に復帰させるときに、ウォームホイールギア１１とウォームギア４の歯面同士の負荷を低減することができる。また、上記実施の形態１に比べて少ない部品点数で構成できるため、より簡易で安価なトルクリミッタ付きギア機構を提供することができる。
【００２５】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４に係るトルクリミッタ付きギア機構のトルク伝達の切り離し動作を説明する側面図である。また、図８は、実施の形態４に係るトルクリミッタ付きギア機構の別構成のトルク伝達の切り離し動作を説明する側面図である。
上記実施の形態３では、一体型の二段ギア５を移動させる方向のみに弾性部材を設けることにより、伝達トルクを完全には切り離さないようにしていたが、弾性部材の弾性力が経年変化により減少した場合、ウォームギア４からの伝達トルクにより、ウォームギア４とウォームホイールギア１１との噛み合いが完全に外れる可能性がある。
【００２６】
そこで、図７に示すトルクリミッタ付きギア機構１０Ｄおよび図８に示すトルクリミッタ付きギア機構１０Ｅでは、上記実施の形態３の構成に対して上記実施の形態２で示した規制部材１５，１６を追加している。これにより、一体型の二段ギア５を移動させても、モータ３に加わる負荷が十分に軽減されるが、ウォームギア４のセルフロックが起こらない程度のトルク伝達を確実に維持できる。
【００２７】
上述のように構成することで、図７に示すように、例えばウォームギア４を回転方向Ａに回転させて表示部２を装置筐体へ戻す（閉まる方向に移動）させるときにのみ、所定のトルクリミット値に基づく駆動制御を行う場合、ウォームギア４の回転トルクがウォームホイールギア１１に伝達されて一体型の二段ギア５がＢ方向に移動する。このとき、一体型の二段ギア５は、弾性部材１４からの反力を受けながら移動するが、規制部材１６によって所定の位置を超えて下方に移動することがない。
【００２８】
また、図８に示すように、例えばウォームギア４を回転方向Ｃに回転させて、表示部２を装置筐体の前方へ移動（開く方向に移動）させるときにのみ、所定のトルクリミット値に基づく駆動制御を行う場合には、ウォームギア４の回転トルクがウォームホイールギア１１に伝達されて一体型の二段ギア５がＤ方向に移動する。このとき、一体型の二段ギア５は、弾性部材１３からの反力を受けながら移動するが、規制部材１５によって所定の位置を超えて上方に移動することがない。
【００２９】
以上のように、この実施の形態４によれば、一体型の二段ギア５と同軸上の一方に１つの弾性部材１３または１４を設け、かつ一体型の二段ギア５が回転軸方向に沿った所定の範囲内で移動するように、当該一体型の二段ギア５の所定の範囲外への移動を規制する規制部材１５，１６を備える。このように構成することで、上記実施の形態１と同様な効果が得られるとともに、通常動作に復帰させるときに、ウォームホィールギア１１とウォームギア４の歯面同士の負荷を低減することができる。また、上記実施の形態２に比べて少ない部品点数で構成できるため、より簡易で安価なトルクリミッタ付きギア機構を提供することができる。
【００３０】
また、車載用映像機器１において、上記実施の形態１〜４に係るトルクリミッタ付きギア機構を表示部２の駆動機構に設けることにより、上記実施の形態１〜４と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  車載用映像機器、２  表示部、３  モータ、４  ウォームギア、５  一体型の二段ギア、６  支持部材、７，８  伝達ギア、９  ポジションセンサ、１０，１０Ａ〜１０Ｅ  トルクリミッタ付きギア機構、１１  ウォームホイールギア、１２  平歯ギア、１３，１４  弾性部材、１５，１６  規制部材。
【図１】
2013148139.tif 000003
【図２】
2013148139.tif 000004
【図３】
2013148139.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013148139.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013148139.tif 000009
【図８】
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