JP4107249B2 - 角度調整機構 - Google Patents

Description

本発明は、シートの着座者の姿勢に合わせて、シートの形態を変更可能とする位置調整装置に適用される角度調整機構に関する。

従来、着座者が操作することによって、シートの形態を調整可能にするこの種の角度調整機構を適用した角度調整機構として、シートバーチカル装置又はシートリクライニング装置等がある。例えば、このようなシートバーチカル装置の角度調整機構は、第１内歯歯車部を備える可動部と、可動部を回転自在に支持し第１内歯歯車部と同中心軸上に配置され、第１内歯歯車部より歯数が少なくとも1つ異なる第２内歯歯車部を備える固定部とを備えて、これら第１と第２内歯歯車部に共通して噛合う外歯歯車部を有するピニオンを配置している。そして、操作によってピニオンの中心を第１と第２内歯歯車部の中心軸に周りに公転させることによって固定部に対して可動部を回転させる角度調整機構である。この機構ではピニオンの公転数に対して、可動部が大きく減速されて回転するものとなっている。そして、可動部に連結されたシートクッションの高さが軽い操作力で調整可能となっている。従来の角度調整機構では同軸に配置され、しかも歯数の異なる第１内歯歯車部と第２内歯歯車部が同じ外歯歯車部と円滑に噛合い作動することを可能にするために、外歯歯車部及び第１内歯歯車部と第２内歯歯車部はそれぞれ異なる転位で形成された転位歯形が利用されている(例えば、特許文献１参照。)。
特開２００３−２３７４３３公報

上記した転位歯形を有する歯車の組合わせを利用した角度調整機構では、減速比の大きな歯車機構を用いて乗員の体重が掛かったシートの姿勢を軽い操作力で調整可能にしている。しかし、従来のこのような角度調整機構では、転位歯車として通常インボリュート歯形が採用されていて、図１２及び図１３に示されるように、プラス方向に転位して（歯の切削工具を標準位置から歯車中心外側方向に移動）成形された外歯では、先端部が細くなり、この先端部分が欠け易くなる。更に、インボリュート歯形の組合せでは、第１と第２内歯歯車１５７、１６５とピニオンギヤ１５４が当接する噛合い点を結ぶ噛合い線は直線となる（図１２と図１３）。このために一回転の間で平均した噛合い点の数（噛合い率）は小さく、特に車両の衝突時など歯車に過大な荷重が作用するシートの位置調整装置に適用した場合は、角度調整機構を大型にして強度を確保する必要がある。

このために、本発明の課題は、強度の確保ができる歯形を有する歯車の組合せによって、強度に優れ、小型に構成できるシートの位置調整装置のための角度調整機構を実現することである。

上記した技術的課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、外歯歯車部の歯形を円形状歯形とし、第１内歯歯車部の歯形をトロコイドまたはサイクロイド曲線に基づく歯形で、第２内歯歯車部の歯形を前記第１内歯歯車部の歯形であるトロコイドまたはサイクロイド曲線の基点と同位置の基点で且つ前記第１内歯歯車部の歯形であるトロコイドまたはサイクロイド曲線の固定円の径より大となる径の固定円を基に形成された前記第１内歯歯車部のトロコイドまたはサイクロイド曲線とは異なるトロコイドまたはサイクロイド曲線に基づく歯形としたことである。
また、本発明で講じた第２の技術的手段は第１の技術的手段に加えて、前記第１内歯歯車部の歯形である前記トロコイドまたはサイクロイド曲線は前記基点が頂点となる尖った形状を有し、前記第２内歯歯車部の歯形である前記トロコイドまたはサイクロイド曲線は前記基点を頂点とするループを有したことである。
また、本発明で講じた第３の技術的手段は第１の技術的手段に加えて、前記第１内歯歯車部及び前記第２内歯歯車部を支持する第１軸部及び前記外歯歯車部を支持する前記第１軸部とは偏心した第２軸部が形成されたシャフトを有し、前記第１内歯歯車部の歯形である前記トロコイドまたはサイクロイド曲線の前記固定円の中心と前記第２内歯歯車部の歯形である前記トロコイドまたはサイクロイド曲線の前記固定円の中心との距離を前記第１軸部と前記第２軸部との偏心量と一致させたことである。

また、本発明で講じた第４の技術的手段は第１の技術的手段に加えて、前記第１と前記第２内歯歯車部の前記歯形は少なくとも前記円形状歯形と噛合いする範囲において前記第１と前記第２内歯歯車部の前記歯形の前記トロコイドまたはサイクロイド曲線より一定間隔離れて歯面が形成されているようにしたことである。
ことである。

更に、また、本発明で講じた第５の技術的手段は第１の手段に加えて、前記外歯歯車部の歯先部と少なくとも前記第１内歯歯車部及び前記第２内歯歯車部のいずれか一方の歯底部分との間には間隙が設けたことである。

請求項１に記載の発明によれば、先端が細くならずに形成された歯形状を有する外歯歯車と、トロコイドまたはサイクロイド歯形による内歯歯車によって大きな噛合い率を達成でき、強度の向上が図られる。

また、請求項２に記載の発明によれば、円形状歯形を備える外歯歯車はトロコイドまたはサイクロイド歯車となっている第１及び第２内歯歯車部と隙間が非常に少ない噛合いが可能となり、ガタの少ない角度調整機構が実現できる。

更に、請求項３に記載の発明によれば、間隙は、噛合い作動のための潤滑用グリースが溜まるスペースとして機能し、角度調整機構の円滑な作動と、耐久性の向上をもたらす。

本発明に係る角度調整機構５の実施の形態について、以下に図１から図１１に基づいて説明する。

図１に示されるように、シート１０には位置調整装置としてシートクッション２の前端部分に装着されシートクッション２の上下方向位置を調整可能とするシートバーチカル装置４、シート１０の前後方向位置を調整可能とするシートスライド装置８、更にシートバック１の傾斜角度を調整可能とするリクライニング装置３を備える。本発明に係わる角度調整機構５はシート１０のリクライニング装置３とシートバーチカル装置４に適用可される。

本発明に係わる角度調整機構５の基本構成及びその作動原理は、シートバーチカル装置４と、リクライニング装置３に適用されるものとは同じであるために、以下ではシートバーチカル装置４を例にして説明する。

図１に示されるように、シートバーチカル装置４はシートスライド８上に固定され、シートクッション２の強度を担う基板部３１を有する。基板部３１は縦壁部を有して、また左右の基板部３１の前端部を連結するようにクッションフレーム４１が配置されている。クッションフレーム４１は基板部３１の縦壁部に枢軸４３で上下方向に揺動回転ができるように取付けられている。

左右の基板部３１の一方側前端部には前後方向に延びるアーム４６が、ピン４７によって、その後端で回転自在に結合されている。また、左右の基板部３１の他方側前端部には、駆動アーム５１を備える角度調整機構５が取付けられている。

図１と図３に示すように、駆動アーム５１は角度調整機構５の作動で基板部３１に対して回転可能になっている。駆動アーム５１とアーム４６の各先端には連結シャフト４２が溶接され、互いに連結されている。また、連結シャフト４２の左右端には、ピン４４がシート１０の幅方向の外側に向けて取付けられ、クッションフレーム４１の側壁部に形成され前後方向延びて形成された長穴４５に嵌っている。

図２に示されるように、角度調整機構５は、基板部３１の前端側面部上に、３つのピン５５で固定して取付けられる固定ギヤメンバ５６有する。固定ギヤメンバ５６は平板状で、駆動アーム５１が側面で固定ギヤメンバ５６に対して当接し回転可能に係合する。更に図２と図３に示されるように、固定ギヤメンバ５６の側面部には回転軸受けとなる円形の凹部５８が形成され、対向する駆動アーム５１の側面部には回転部６８となる円形の突起が形成され、凹部５８と回転部６８は互いにガタが少なく且つ滑らかに回転が可能となる。

固定ギヤメンバ５６の側面部には凹部５８と同心の窪み部が形成され、窪み部の内周面に第１内歯歯車５７が形成されている。一方、駆動アーム５１の側面部にも同様に窪み部が形成され、その窪み部の内周面には第２内歯歯車６５が形成されている。第１内歯歯車５７は第２内歯歯車６５より少なくとも一つ歯数が少ない。各第１と第２内歯歯車５７、６５の中心に形成されている軸穴５９、６６が、シャフト５２の第１軸部５２ｂで回転可能に嵌って同心軸上に配置されている。シャフト５２には第１軸部５２ｂの中間部分に第１軸部５２ｂより大きい径の第２軸部５２ａが形成されている。第２軸部５２ａの中心軸は、第１軸部５２ｂの中心軸に対して所定の間隔離れ且つ第１軸部５２ｂと並行に設定されている、即ち偏心したものとなっている。そして、第２軸部５２ａは、固定ギヤメンバ５６と駆動アーム５１が対向して組合わされた状態で、両方の窪みで形成される空間内に位置されている。第２軸部５２ａの外径は固定ギヤメンバ５６側が大きく駆動アーム５１に近づくほど小さくなるように、テーパ形状に形成されている。

図２と図３に示すように、第２軸部５２ａ上にはピニオン５４が回転可能に取付けられている。ピニオン５４の外周に内歯歯車５７、６５の両方と噛合う外歯歯車５４ｂが形成されている。また、ピニオン５４の中心に設けられる回転穴５４ａは内径面がテーパ形状になっている。

図1、図２及び図３に示されるように、シャフト５２の一方は、固定ギヤメンバ５６を貫通してシート１０の幅方向外側に延び、その先端に操作ハンドル７が固定して取付けられる。また、他方は駆動アーム５１を貫通して、シート１０の幅方向内側に延び、端部にワッシャ６１が取付けられる。ワッシャ６１と駆動アーム５１との間にスプリング６２が配置され、シャフト５２をシート１０の幅方向内側に付勢している。この付勢力によって、ピニオン５４の回転穴５４ａの内面を第２軸部５２ａ外径のテーパ面によって噛合い位置の方向に押し、噛合いのバックラッシュを無くする構成となっている。

次に本発明の主眼とする、上記した第１及び第２内歯歯車５７、６５、と外歯歯車５４ｂの歯形形状の形成方法について説明する。このために、先ず図７と図８を用いて、各歯車の歯形を決める基となるトロコイド曲線とサイクロイド曲線について述べる。

図７に示される３種類の曲線１２６、１２７，１２８は外側の固定円１２４に対して、内接して転がる回転円１２５を定義したとき、この回転円１２５と一体となっている点Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３が描く軌跡を示し、トロコイド曲線と呼ばれる。各点Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３が、夫々の曲線上で最も固定円１２４の中心から最も離れた図示されている位置を、各トロコイド曲線の基点と定義する。ここで、基点Ｐ１は回転円１２５の内側に、基点Ｐ２は回転円１２５の外側に位置し、基点Ｐ３は回転円１２５上に位置している。曲線１２８のようにＰ３が回転円１２５上ある場合は、トロコイド曲線の特別な場合としてサイクロイド曲線と呼ばれる。基点Ｐ１のように回転円１２５の内側にある場合は、ループ１２６ａが描かれる。

次に、本発明に係わる角度調整機構５の第１及び第２内歯歯車５７、６５の基となるトロコイド曲線は、上記の基点Ｐ１とＰ２に相当する基点を、図８に示される同位置の基点Ｐとなるように設定された固定円と回転円とによって求められる。即ち、第１内歯歯車５７に対する第１トロコイド曲線２７を描く固定円２４と回転円２５、第２内歯歯車６５に対する第２トロコイド曲線２６を描く固定円２２と回転円２３の２組となる。ここで、固定円２２は固定円２３より大きい径になり、また各固定円２２、２４は一致して中心Ｏ１に、また各回転円２３、２５の中心も一致してＯ２に位置する。そして、Ｏ１とＯ２は所定の距離離れて設定されている。Ｏ１とＯ２間の距離は、シャフト５２の第１軸部５２ｂと第２軸部５２ａの中心軸の偏心量と一致したものとなっている。このように描かれる第２トロコイド曲線２６は基点Ｐを頂点とするループ２６を有し、またトロコイド曲線２７は基点Ｐが頂点となる、尖った形状を有する軌跡となる。

上記各トロコイド曲線を基にして、図１０と図１１に示されるように、第１内歯歯車５７は、トロコイド曲線２７に対して、一定の距離Ｒを保って形成された歯面を有するように、また第２内歯歯車６５は、トロコイド曲線２６に対して、一定の距離Ｒを保って形成された歯面を有するように形成される。

一方、上記のように成形された第１内歯歯車５７と第２内歯歯車６５とに噛合う外歯歯車５４ｂの歯形は、図９に示されるように第１及び第２内歯歯車５７、６５の基点Ｐと一致する位置に設定された基点Ｑを中心とし、半径Ｒで成形された円形状歯形となっている。

このように形成された外歯歯車５４ｂと第１及び第２内歯歯車５７、６５との噛合いは、各トロコイド曲線２６、２７を点Ｑが辿るように移動するので、理論的にも精度の良い噛合いが実現できる歯形となっている。このために、角度調整機構５によって車両用シート１０の位置調整装置ように、走行中の振動に曝される場合でもガタ付きとか騒音の発生の少ない装置が可能となる。

図４、図５及び図６に本発明の第１及び第２内歯歯車５７、６５と外歯歯車５４ｂの噛合いの状態を示す。特に図５と図６に示されるように、第１内歯歯車５７と外歯歯車５４ｂの接触点を結ぶ噛合い線５７aと、第２内歯歯車６５と外歯歯車５４ｂの接触点を結ぶ噛合い線６５ａは円弧となる。インボリュート歯形の噛合い線１５８、１５９（図１２、図１３）は直線となるのに比べ、トロコイド歯車の方がより多くの当接点が得られ、強度向上が図りやすい構成となる。また円形状歯形となる外歯歯車５４ｂは、欠け易くなるように先端部で歯幅が狭くなることがなく、この点でもインボリュート歯形よりは、強度的に有利に構成できる。

図９に示されるように、外歯歯車５４ｂの歯先部分を距離d削除して少なくとも第１及び第２内歯歯車５７、６５の一方と最も深く噛合う位置でも、外歯歯車５４ｂとの間に間隙５４aが生じるように構成している。間隙５４aは、噛合い作動のための潤滑用グリースが溜まるスペースとして機能し、角度調整機構５の円滑な作動と、耐久性の向上をもたらす。尚、図９のように外歯歯車５４ｂの歯先部分を削除する方法によらずに、第１または第２内歯歯車５７、６５の歯底を削除する方法で間隙を確保しても良いことは自明である。

次に、上記のように構成されたバーチカル装置の実施例においての本発明に関わる角度調整機構５の作動を説明する。

操作ハンドル７を回転操作することによって、シャフト５２の第２軸部５２ａの中心軸は第１軸部５２ｂの周りを公転する。そして第２軸部５２ａ上に取付けられたピニオン５４は各第１と第２内歯歯車５７、６５と噛合いながら第２軸部５２ａ上で回転しつつ、第１軸部５２ｂの周りを公転する。これによって、操作ハンドル７を一回転させることで駆動アーム５１は固定ギヤメンバ５６に対して内歯歯車５７、６５の歯数差分、回転する。そして、駆動アーム５１および駆動アーム５１に連結シャフト４２によって連結されたアーム４６の各前端を軽い操作ハンドル７の操作力で上下に移動させることができる。ピン４４を介して係合されるシートクッション２の前端に荷重が作用している場合でも、シートクッション２の前端部は軽いハンドル７の操作力で上下移動ができるように作動する。

本発明に関わる角度調整機構が適用されるシートバーチカル装置とリクライニング装置を備えるシートの斜視図である。 シートバーチカル装置の角度調整機構の分解斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明に関わる角度調整機構のピニオンと第１及び第２内歯歯車の噛合い状態を示す平面図である。尚、噛合い状態が分かるように実線のみで示す。 本発明に関わる角度調整機構のピニオンと第１内歯歯車の噛合い状態を示す平面図である。 本発明に関わる角度調整機構のピニオンと第２内歯歯車の噛合い状態を示す平面図である。 トロコイド及びサイクロイド曲線の作図法の説明図である。 本発明に採用した第１及び第２内歯歯車の歯形の基になるトロコイド曲線と、その固定円及び回転円の説明図である。 本発明の構成のピニオンに採用した円形状歯形を示す平面図である。 本発明の構成の第１内歯歯車に採用したトロコイド歯形を示す平面図である。 本発明の構成の第２内歯歯車に採用したトロコイド歯形を示す平面図である。 従来の角度調整機構に採用されたインボリュート歯形のピニオンと第１内歯歯車の噛合い状態を示す平面図である。 従来の角度調整機構に採用されたインボリュート歯形のピニオンと第２内歯歯車の噛合い状態を示す平面図である。

符号の説明

１０ シート
２２、２４ 固定円
２３、２５ 回転円
５１ 可動部（駆動アーム）
５４ ピニオン
５４ｂ 外歯歯車部
５６ 固定部（固定ギヤメンバ）
５７ 第１内歯歯車部
６５ 第２内歯歯車部

Claims (5)

1. 車両用シートの乗員の着座姿勢を調整可能とするためにシートの可動側に固定され第１内歯歯車部を備える可動部と、前記可動部を回転自在に支持し第１内歯歯車部と同中心に配置され第１内歯歯車部とは少なくとも歯数が1つ異なる第２内歯歯車部を備える固定部と、前記第１内歯歯車部と前記第２内歯歯車部に噛合う外歯歯車部を有するピニオンを備える角度調整機構において、前記外歯歯車部の歯形を円形状歯形とし、前記第１内歯歯車部の歯形をトロコイドまたはサイクロイド曲線に基づく歯形で、前記第２内歯歯車部の歯形を前記第１内歯歯車部の歯形であるトロコイドまたはサイクロイド曲線の基点と同位置の基点で且つ前記第１内歯歯車部の歯形であるトロコイドまたはサイクロイド曲線の固定円の径より大となる径の固定円を基に形成された前記第１内歯歯車部のトロコイドまたはサイクロイド曲線とは異なるトロコイドまたはサイクロイド曲線に基づく歯形としたことを特徴とする角度調整機構。
2. 前記第１内歯歯車部の歯形である前記トロコイドまたはサイクロイド曲線は前記基点が頂点となる尖った形状を有し、前記第２内歯歯車部の歯形である前記トロコイドまたはサイクロイド曲線は前記基点を頂点とするループを有したことを特徴とする請求項１に記載の角度調整機構。
3. 前記第１内歯歯車部及び前記第２内歯歯車部を支持する第１軸部及び前記外歯歯車部を支持する前記第１軸部とは偏心した第２軸部が形成されたシャフトを有し、前記第１内歯歯車部の歯形である前記トロコイドまたはサイクロイド曲線の前記固定円の中心と前記第２内歯歯車部の歯形である前記トロコイドまたはサイクロイド曲線の前記固定円の中心との距離を前記第１軸部と前記第２軸部との偏心量と一致させたことを特徴とする請求項１に記載の角度調整機構。
4. 前記第１と前記第２内歯歯車部の前記歯形は少なくとも前記円形状歯形と噛合いする範囲において前記第１と前記第２内歯歯車部の前記歯形の前記トロコイドまたはサイクロイド曲線より一定間隔離れて歯面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の角度調整機構。
5. 前記外歯歯車部の歯先部と少なくとも前記第１内歯歯車部及び前記第２内歯歯車部のいずれか一方の歯底部分との間には間隙が設けたことを特徴とする請求項１に記載の角度調整機構。

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