JP4029847B2

JP4029847B2 - 角度位置調整機構

Info

Publication number: JP4029847B2
Application number: JP2004040358A
Authority: JP
Inventors: 定夫伊東
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2024-02-17
Also published as: JP2005230116A

Description

本発明は、車両用シートのシートバック角度位置または、シートクッションの高さ位置を無段階に調整する機構等に採用され、特にその角度位置の保持状態で強度を必要とする角度位置調整機構に関する。

このような無段階に位置を調整可能とする角度位置調整機構は、図７に示されるように、１方のブラケットに内歯歯車２３１を形成し、また別のブラケットには外歯歯車２２１を形成して、内歯歯車２３１と外歯歯車２２１を噛合わせ、且つ相互に回転可能に組み合わせることによってブラケット間の角度位置を調整可能とし、またその位置を強固に保持できるように構成されている。

これらの歯車に採用されている歯形は、図３に示されるように、例えば固定円７１と、固定円７１に内接して転がる回転円８０を設定して、回転円８０の円周上の基点２７１が描く軌跡であるサイクロイド曲線２７４に基づいて形成されている。即ち、外歯歯車２２１の形状を図７に示される基点２７１の位置を中心とする円弧形状歯形にして、また内歯歯車２３１の歯形を所定のサイクロイド曲線２７４からの等距離ａの位置に形成される歯面２７５を備えるように形成している。(例えば、特許文献１参照。)。

尚、後述するように、上記と同様に固定円７１と回転円８０の関係で、基点を回転円８０の円周上以外に設定した場合に、基点の描く軌跡はトロコイド曲線と呼ばれ、上記のサイクロイド曲線と区別される。
特開昭５５−６８３２８号公報

上記した従来技術のように、円弧形状歯形の外歯歯車２２１と、サイクロイド曲線に基づいて形成された歯形を有する内歯歯車２３１との噛合いでは、多くの噛合い点Ｍで内歯と外歯は当接し、大きな噛合い率が得られる。しかし、各歯が当接する噛合い点Ｍで外歯歯車の回転方向に直角な面ｅ（図７）に対して歯面ｆの傾きｄ（図７）が、大きくなり、歯に大きな荷重が作用し易くなる。このために噛合い強度を確保する上では不利となっている。

故に、本発明は、このような問題を解決し、より噛合い強度を確保することが出来る歯形状を備える内歯歯車と外歯歯車を用いた角度位置調整機構を得ることを、その技術的課題とする。

上記した課題を解決するために、本発明で講じた技術的な第１の手段は、車両シート一方側の部材に固定される固定ブラケットと、前記シートの他方側の部材に固定される回転ブラケットと、前記固定ブラケットに回転支持されるシャフトと、前記固定ブラケットに形成された内歯歯車と、前記回転ブラケットに前記内歯歯車より少なくとも１つ以上歯数の少ない外歯歯車を形成して、前記シャフトの回転によって前記外歯歯車の中心を前記内歯歯車の中心周りに公転させて、前記シートの一方側の部材と前記他方側の部材の角度位置を調整可能とする角度位置調整機構において、前記内歯歯車及び前記外歯歯車の両歯車の歯の形状をそれぞれ所定のトロコイド曲線のループ形状に基づき形成したことである。

また、本発明で講じた技術的な第２の手段は、第１の手段において前記内歯歯車及び前記外歯歯車の歯の形状は前記所定のトロコイド曲線のループ形状から一定距離離れて歯面が形成したことである。

また、本発明で講じた技術的な第３の手段は、第１の手段において前記内歯歯車及び前記外歯歯車の歯の形状は前記所定のトロコイド曲線のループ形状から一定角度回転方向に離れて歯面が形成したことである。

更に、本発明で講じた技術的な第４の手段は、第２又は第３の手段において前記内歯歯車及び前記外歯歯車の歯の噛合い状態で、前記内歯歯車の歯底と前記外歯歯車の歯先間に間隙を形成するために、少なくとも前記内歯歯車及び前記外歯歯車のいずれかの歯面に前記トロコイド曲線に基づかないで形成された逃がし歯面部を有したことである。

請求項１に記載の発明によれば、トロコイド曲線に基く歯形であるために内歯歯車と外歯歯車の噛合い範囲において大きい噛合い率が得られると共に、特にループ形状を用いているために各歯の当接する噛合い点での歯面の傾きが、外歯歯車の回転方向に直角な面に対して小さくすることができ、歯の強度を高くする効果が得られる。

又、請求項１に記載の発明に加えて請求項２又は請求項３に記載の発明によれば、内歯歯車および外歯歯車のトロコイド曲線を適用した歯形は、これらを形成するプレス加工型は、数値制御工作機械を用いることで高精度の形状に仕上げることができ、その結果各歯車の歯形状を精度良く形成できる。また歯形の設計で必要強度の確保が容易である。

更に、請求項２又は請求項３に加えて、請求項４の記載の発明によれば、外歯歯車の歯先と内歯歯車の歯底には、間隙が形成され潤滑グリースが溜まる空間となり、歯車の耐久性が確保し易くなる。

以下、図１〜図４及び図６を用いて、本発明に関る第１の実施例の角度位置調整機構５について説明する。

先ず、図６に示すように、角度位置調整機構５は、例えばシート１０のシートバック１１の背凭れ角度を調整するリクライニング装置５０、またはシートクッション１２の高さ調整を行うバーチカル装置６０等に適応できるものである。即ち、リクライニング装置５０では、角度位置調整機構５をシートバック１１のフレーム１１aとシートクッション１２のフレーム１２a間に取り付け、操作ハンドル４７を回転することによって、シートバック１１の傾斜角度を任意に調整できる構成となる。また、操作ハンドル４７を操作していないときはシートバック１１の位置を保持するため規定の強度を確保して、乗員を支持することができる。同様に、バーチカル装置６０の場合、角度位置調整機構５はシートクッション１２のフレーム１２ａの前方端部に取り付けられ、リンク機構９を介してシートスライド１４に連結される。そして、操作ハンドル４７を回転することによって、フレーム１２ａの後端部とシートスライド１４を連結するピボット軸１５の周りにシートクッション１２を回転させて、シートクッション１２の高さを任意に調整できる構成となる。この場合も、操作ハンドル４７を操作してないときは乗員の体重を支え、高さを保持する。このように角度位置調整機構５は、位置の調整機能とともに、強固に位置を保持できる機能を備えるものである。

次に、角度位置調整機構５の構成を、図１と図２に基づいて説明する。

本発明に関する角度位置調整機構５の基本構成は、互いに偏心する内歯歯車と外歯歯車を組み合わせて構成された公知の調整機構と同様のものである。即ち、角度位置調整機構５は、上記したシートリクライニング装置５０への適用例では、シートクッション１２のフレーム１２ａに固定して取り付けられる固定ブラケット３と、この固定ブラケット３に対して回転可能に支持され、シートバック１１のレーム１１ａに固定して取り付けられる回転ブラケット２を備えている。固定ブラケット３には内歯歯車３１が形成され、回転ブラケット２には外歯歯車２１が形成されている。内歯歯車３１に対して外歯歯車２１はその歯数が少なくとも１つ少なく設定され、互いに噛合い係合している。ちなみに、図１に示される実施例では、内歯歯車３１の歯数は３４で外歯歯車２１の歯数は３３に設定されている。

内歯歯車３１の中心部分には、円筒形状のカラー部３ａが、内歯歯車３１の中心軸３１ａの軸方向に沿って突起して形成されている。また、カラー部３ａの内径にシャフト４３が貫通して配置され、シャフト４３にはシート１０の反対側面に装着される、角度調整機構（図示せず）と連動させるための連動部材４６が連結される。

回転ブラケット２に形成された外歯歯車２１の中心部分には、穴２aが形成されている。穴２aの内径には内径面部２ｂを備える軸受け部材が圧入して取り付けられている。内径面部２ｂは外歯歯車２１の中心２１ａと同心で、その径はカラー部３ａの外径より大きく設定されている。

次に、内歯歯車３１と外歯歯車２１との間に配置されるバックラッシュ調整機構４について説明する。

バックラッシュ調整機構４は、内径面部２ｂとカラー部３ａの外径との間の隙間に配置された１対のくさび部材４１を備えている。くさび部材４１は、図１に示される状態の位置で、上方部分の厚みが下方部分の厚みより厚く、また厚みが上方から下方に行くに従い減少する形状となっている。１対のくさび部材４１同士は、図１に示されるように上端と下端の部分で、互いに間隔を持つようにしてカラー部３ａの外径上に配置されている。そして、ばね部材４２がくさび部材４１の上端間の間隔を広げる方向に作用力を及ぼすように取り付けられている。更に図１に示されるように、ばね部材４２の作用力が作用することで、くさび部材４１は、カラー部３ａの下側に回り込み、カラー部３ａに対して、内径面部２ｂを図１の上方に持ち上げるように作用する構成になっている。このように、内径面部２ｂが上方に持ち上げられる結果、外歯歯車２１の中心２１ａは、内歯歯車３１の中心３１ａに対して、より偏心量を大きくする。そして、外歯歯車２１の歯と内歯歯車３１の歯との間に隙間、即ちバックラッシュを無くなるように互いに押し付けられる構成となっている。

更に、バックラッシュ調整機構４は、シャフト４３の回転中心から離間してシャフト４３と１体的に形成された爪部４４を備えている。爪部４４の先端はシャフト４３の回転中心軸と平行に伸び、１対のくさび部材４１の下端間に挿入される。シャフト４３は、更にその一端部が角度位置調整機構５の側方側に突出するように伸び、その先端に操作ハンドル４７が固定して取り付けられている。

操作ハンドル４７を回転させるように操作することによって、爪部４４をくさび部材４１の一方側の下端部に当接させ、くさび部材４１をばね部材４２の作用力に抗して持ち上げると、外歯歯車２１の中心２１ａと内歯歯車３１の中心３１ａの距離が少なくなる。この結果、両歯車の噛合いが緩みバックラッシュは大きくなる。バックラッシュは大きくなることによって、両歯車は少ない噛合い抵抗で回転が可能となる。

更に、操作ハンドル４７の回転操作を続けると、外歯歯車２１の中心２１ａは内歯歯車３１の中心３１ａの周りを公転し、一対のくさび部材４１の位置は図１の位置から回転し、これにともなって外歯歯車２１と内歯歯車３１の噛合い位置も順に回転する。操作ハンドル４７が１回転することで、歯車の１ピッチの角度に相当する角度、固定ブラケット３に対して回転ブラケット２の位置が回転する。これによって、固定ブラケット３と回転ブラケット２の角度位置を調整できる構成となっている。

次に、上記角度調整機構５に備えられ、トロコイド曲線を用いて形成された内歯歯車３１と外歯歯車２１の歯の形状について図３及び図４を用いて説明する。

先ず、図３に示すように、第１の固定円７１に対して、転がるように内接する回転円８０を設定し、回転円８０の内部に基点７０を設定したとき、基点７０の描く軌跡は第１のトロコイド曲線７４となる。そして、第１のトロコイド曲線７４は、ループ形状７４ａを有する。更に、第１の固定円７１の内側に接するように設定された第２の固定円８１に対して、回転円８０を内接して転がしたときは基点７０はトロコイド曲線８４を描き、このトロコイド曲線８４は同様にループ形状８４ａを有する。

そして、図４に示されるように、内歯歯車３１と外歯歯車２１の歯形は、夫々ループ形状７４ａ、８４ａを基に形成される。即ち、内歯歯車３１の歯面はループ形状７４ａに対して一定距離ａ離れて、また外歯歯車２１の歯面もループ形状８４ａに対して一定距離ａ離れて設定されている。このように形成される内歯歯車３１と外歯歯車２１の歯面は、図４に示されるように複数の噛合い点Ｍで互いに当接して噛合う。また、各噛合い点Ｍを結ぶ噛合い線Ｌは内歯歯車３１の内周及び外歯歯車２１の外周方向に概略沿うように湾曲して伸びる。その結果、例えばインボリュート曲線によって形成される一般的な内歯と外歯歯車では噛合い線が直線となるのに対して、より多くの噛合い点Ｍが得られ、１回転で生じる噛合い点の数を平均した噛合い率は大きくなる。この結果、強度の高い噛合いが実現できる。

更に外歯歯車２１では、先端部分をループ形状８４ａに対して一定距離ａの位置から距離ｂを削除し平坦となる歯先部２２を設けている。この形状によって、内歯歯車３１に対して外歯歯車２１が最も深く噛合う上死点位置Ｄ（図４の右側に示される位置）においても、外歯歯車２１の歯先部２２と内歯歯車３１の間には間隙が維持され、潤滑となるグリースが溜まり、円滑な作動と耐久性が確保される構成となっている。

図4に更に示されるように、外歯歯車２１は、夫々所定の歯の高さに設定され、歯先部２２と歯の側面２３の境界となる角部には曲面Ｒ１、歯底部にはＲ３の曲面が施されている。一方、内歯歯車３１は、その歯先部３２の角部には曲面Ｒ２が施されて、外歯歯車２１との噛合い回転で歯が互いに干渉を生じさせない形状にしている。これら歯形の各曲面Ｒ１，Ｒ２および歯先部２２のようにトロコイド曲線には基づかずに、歯の当接に関与する側面２３、３３から当接しない側に逃げるようにした形成された歯面部分（逃がし歯面部）を備えることによって、噛合いの上死点の位置Ｄ（図４）で外歯歯車２１は噛合いの当接は生じないように設定されている。そして、噛合い点Ｍはこの上死点位置Ｄの左右側に分散して配置されるようになる。このような構成に形成された歯車では、各歯型に形状の誤差が生じていても、上死点位置Ｄの位置の歯に荷重が集中することなく複数の噛合い点Ｍで多くの歯に荷重は分散される。

更にループ形状７４ａ、８４ａに基づいて形成された各歯は、外歯歯車２１では歯底に近づく程、又内歯歯車３１では歯先に行く程、外歯の側面２３と内歯の側面３３は径方向に向くように湾曲している。このため、図４の左側位置に示されるように、上死点の位置Ｄから離れた位置では、外歯歯車２１と内歯歯車３１は噛合い点Ｍでの歯車の歯面ｆが、外歯歯車の回転方向に直角な面ｅに対し傾きｄは小さくなる。このために回転方向の荷重に対する強度をより確保しやすくできる構成となっている。

尚上記の実施例では、内歯歯車３１と外歯歯車２１の歯形をループ形状７４ａ、８４ａから一定距離ａ離れて歯面を設定されているとしたが、ループ形状７４ａ、８４ａに対して各歯車の回転方向に所定の角度を左右に回転させた位置に、歯面を設定しても良い。

以上述べたように、上記した内歯歯車３１と外歯歯車２１は夫々回転ブラケット２固定ブラケット３にプレス形成による半抜き形成法などで成形されるが、厳密に理論式で定義されるトロコイド曲線を適用することによって、数値制御による工作機械を用いれば成形型を精度良く作製できる。またこのような理論式によって、用途に応じた歯の強度を的確、且つ容易に設定することができる。

次に図５に、本発明に関わる角度位置調整機構５に採用可能な歯形状の第２実施例を示す。図５に示される例では、最も小さい径の円を固定円１８０にして、固定円１８０の外周で回転円１７１、１８１の内周と接するようにしている。そして基点１７０が夫々の回転円１７１、１８１が転がることで描かれるトロコイド曲線１７４，１８４を得る。この場合、第１実施例のループ形状７４ａ、８４ａとは固定円と回転円の径方向に対して反対の方向にループする。トロコイド曲線１７４、１８４に基き得られた歯形を備える外歯歯車１２１と内歯歯車１３１も第１の実施例と同様に角度位置調整機構５に適用すれば作動可能である。

本発明に関わる角度位置調整機構の平面図である。図１のＨ−Ｈでの断面図である。トロコイド曲線とサイクロイド曲線の説明図である。本発明の角度位置調整機構の適用されるトロコイド曲線に基づいた歯形を示す拡大図である。本発明の第２実施例となる角度位置調整機構の適用されるトロコイド曲線に基づいた歯形を示す平面図である。本発明に関わる角度位置調整機構をシートのシートバックの背凭れ角度を調整装とクッションの高さ調整装置等に適応した場合を示す側面図である。従来技術による角度位置調整機構のサイクロイド曲線に基づいた歯形を示す。

符号の説明

２固定ブラケット
３回転ブラケット
１０シート
２１外歯歯車
３１内歯歯車
４３シャフト
Ｒ１，Ｒ２、２２逃がし歯面部
７４トロコイド曲線（第１のトロコイド曲線）
７４ａループ形状
８４トロコイド曲線（第２のトロコイド曲線）
８４ａループ形状

Claims

車両シート一方側の部材に固定される固定ブラケットと、前記シートの他方側の部材に固定される回転ブラケットと、前記固定ブラケットに回転支持されるシャフトと、前記固定ブラケットに形成された内歯歯車と、前記回転ブラケットに前記内歯歯車より少なくとも１つ以上歯数の少ない外歯歯車を形成して、前記シャフトの回転によって前記外歯歯車の中心を前記内歯歯車の中心周りに公転させて、前記シートの一方側の部材と前記他方側の部材の角度位置を調整可能とする角度位置調整機構において、前記内歯歯車及び前記外歯歯車の両歯車の歯の形状をそれぞれ所定のトロコイド曲線のループ形状に基づき形成したことを特徴とする角度位置調整機構。
前記内歯歯車及び前記外歯歯車の歯の形状は前記所定の前記トロコイド曲線の前記ループ形状から一定距離離れて歯面が形成したことを特徴とする請求項１に記載の角度位置調整機構。
前記内歯歯車及び前記外歯歯車の歯の形状は前記所定の前記トロコイド曲線の前記ループ形状から一定角度回転方向に離れて歯面が形成したことを特徴とする請求項１に記載の角度位置調整機構。
前記内歯歯車及び前記外歯歯車の歯の噛合い状態で、前記内歯歯車の歯底と前記外歯歯車の歯先間に間隙を形成するために、少なくとも前記内歯歯車及び前記外歯歯車のいずれかの歯面に前記トロコイド曲線に基づかないで形成された逃がし歯面部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の角度位置調整機構。