クラッチ装置
【課題】装置全体の大型化を招来する虞れがなく、良好にトルクの伝達を行うことができるクラッチ装置を提供すること。
【解決手段】回転軸Ｌ回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置Ｐ１と高負荷位置Ｐ２との間で変位可能な出力回転部材１０と、高負荷位置Ｐ２に変位した出力回転部材１０と非接触状態で磁気的に結合して回転軸Ｌ回りに回転することによりトルクの伝達を行う低速側入力回転部材３０とを備え、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間に設けられた一対の構成要素（１３，３２）が、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合に互いに空隙を介して対向配置する一方、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に位置した状態で低速側入力回転部材３０に対して相対的に回転した場合に互いに当接して係合し出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間でトルクを伝達させる係合手段を備えている。
【解決手段】回転軸Ｌ回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置Ｐ１と高負荷位置Ｐ２との間で変位可能な出力回転部材１０と、高負荷位置Ｐ２に変位した出力回転部材１０と非接触状態で磁気的に結合して回転軸Ｌ回りに回転することによりトルクの伝達を行う低速側入力回転部材３０とを備え、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間に設けられた一対の構成要素（１３，３２）が、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合に互いに空隙を介して対向配置する一方、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に位置した状態で低速側入力回転部材３０に対して相対的に回転した場合に互いに当接して係合し出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間でトルクを伝達させる係合手段を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチ装置に関し、より詳細には、回転軸回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置と高負荷位置との間で直線的に変位可能な出力回転部材と、出力回転部材が高負荷位置に変位した場合に、出力回転部材と非接触状態で磁気的に結合して回転することにより、出力回転部材との間でトルクの伝達を行う低速側入力回転部材とを備えたクラッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、作用する外部負荷の大きさに応じて出力切換を行うようにした機械システムにおいて、次のようなクラッチ装置が知られている。すなわち、クラッチ装置は、出力回転部材を備えている。出力回転部材は、回転軸回りに回転可能となる態様で設けられたものであり、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置と高負荷位置との間で回転軸方向に沿って直線的に変位可能なものである。
【０００３】
このようなクラッチ装置では、出力回転部材が低負荷位置に変位した場合には、アクチュエータと直結して連係する高速側入力回転部材と非接触状態で磁気的に結合し、該高速側入力回転部材と回転軸回りに同期して回転することにより、トルクの伝達を行うものである。
【０００４】
その一方、出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、アクチュエータと減速機を介して連係する低速側入力回転部材と非接触状態で結合し、該低速側入力回転部材と回転軸回りに同期して回転することにより、トルクの伝達を行うものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４７０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述したような特許文献１に記載されているようなクラッチ装置では、出力回転部材と、高速側入力回転部材及び低速側入力回転部材との間で非接触状態で磁気的に結合しているために、摩耗部分がなく、しかも衝撃や騒音が小さいという利点があるものの、次のような問題があった。すなわち、出力回転部材と入力回転部材との間での伝達可能なトルクの大きさは、両者間に生ずる磁力の大きさにより決められており、特に、出力回転部材が高負荷位置に変位して低速側入力回転部材と非接触状態で磁気的に結合した場合、トルクの大きさが過大になると両者間にスリップが生じてしまい、最大伝達トルクを制限してしまい、良好にトルクの伝達を行うことができない虞れがあった。
【０００７】
このような問題を解消するために、出力回転部材と入力回転部材との間に生ずる磁力を増大化させることが考えられるが、このような磁力の増大化は装置全体の大型化を招来することになり好ましいものではない。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みて、装置全体の大型化を招来する虞れがなく、良好にトルクの伝達を行うことができるクラッチ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係るクラッチ装置は、回転軸回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置と高負荷位置との間で前記回転軸方向に沿って直線的に変位可能な出力回転部材と、前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合に、出力回転部材と非接触状態で磁気的に結合して前記回転軸回りに出力回転部材と回転することにより、出力回転部材との間でトルクの伝達を行う低速側入力回転部材とを備えたクラッチ装置において、前記出力回転部材と前記低速側入力回転部材との間に設けられた一対の構成要素が、前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、互いに空隙を介して対向配置する一方、前記出力回転部材が高負荷位置に位置した状態で前記低速側入力回転部材に対して相対的に回転した場合には、互いに当接して係合し出力回転部材と低速側入力回転部材との間でトルクを伝達させる係合手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係るクラッチ装置は、上述した請求項１において、前記係合手段は、前記出力回転部材及び前記低速側入力回転部材の一方に設けられた凸部と、これら出力回転部材及び低速側入力回転部材の他方に設けられ、前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、空隙を介在させて前記凸部の進入を許容する一方、前記出力回転部材が高負荷位置に位置した状態で前記低速側入力回転部材に対して相対的に回転した場合には、前記凸部に当接して係合する凹部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係るクラッチ装置は、上述した請求項１又は請求項２において、前記出力回転部材が低負荷位置に変位した場合に、出力回転部材と非接触状態で磁気的に結合して前記回転軸回りに出力回転部材と回転することにより、出力回転部材との間でトルクの伝達を行う高速側入力回転部材を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、係合手段を構成する一対の構成要素が、出力回転部材と低速側入力回転部材との間に設けられ、出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、互いに空隙を介して対向配置する一方、出力回転部材が高負荷位置に位置した状態で低速側入力回転部材に対して相対的に回転した場合には、互いに当接して係合し出力回転部材と低速側入力回転部材との間でトルクを伝達させるので、十分に大きなトルクも確実に伝達することができる。しかも、磁力を増大化させることもなく、装置全体の大型化を招来する虞れもない。従って、装置全体の大型化を招来する虞れがなく、良好にトルクの伝達を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るクラッチ装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態であるクラッチ装置の概要を模式的に示す模式図であり、図２は、図１に示すクラッチ装置の要部を正中面で切断した断面斜視図である。尚、図１では、便宜上、回転軸の上方部分だけを示しており、右方側を前方、左方側を後方としている。これら図で例示するクラッチ装置は、出力回転部材１０と、高速側入力回転部材２０と、低速側入力回転部材３０とを備えて構成してある。
【００１５】
出力回転部材１０は、円環状の形態を成しており、スライド機構１に連係している。スライド機構１は、例えば上記特許文献１に記載の回転−スラスト変換機構のようなもので、出力回転部材１０を回転軸Ｌ回りに回転可能に支持するとともに、外部負荷の大きさに応じて出力回転部材１０を低負荷位置Ｐ１と高負荷位置Ｐ２との間で回転軸Ｌ方向に沿って直線的に変位させるものである。つまり、スライド機構１は、外部負荷が予め設定された基準値よりも小さい場合には、出力回転部材１０を低負荷位置Ｐ１に変位させる一方、外部負荷が該基準値を超える場合には、出力回転部材１０を高負荷位置Ｐ２に変位させるものである。換言すると、出力回転部材１０は、回転軸Ｌ回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置Ｐ１と高負荷位置Ｐ２との間で回転軸Ｌ方向に沿って直線的に変位可能なものである。
【００１６】
ここで本実施の形態におけるスライド機構１は、例えば特許文献１に記載のものとして説明したが、本発明ではこれに限定されるものではなく、上記回転−スラスト変換機構のように磁力を利用するものではなく、機械的結合に基づいて、出力回転部材１０を回転軸Ｌ回りに回転可能に支持するとともに、外部負荷の大きさに応じて出力回転部材１０を低負荷位置Ｐ１と高負荷位置Ｐ２との間で回転軸Ｌ方向に沿って直線的に変位させるものであっても構わず、その構成は特に限定されるものではない。
【００１７】
このような出力回転部材１０のスライド機構１とは反対側の面、すなわち後面には、周方向に沿って複数の中間ヨーク１１が所定の間隔で設けてある。中間ヨーク１１は、磁性体から成り、永久磁石１２を挟み込む態様で形成された一対の平板状のものである。本実施の形態では、中間ヨーク１１は６つ設けてあり、それぞれが周方向に例えば６０°間隔で等間隔に設けてある。ここで、中間ヨーク１１の数や間隔は特に決められているものではなく、クラッチ装置が適用される機械システムに応じて決められれば良い。従って、中間ヨーク１１が例えば２４個設けてある場合には、それぞれが周方向に１５°間隔で設けてあっても構わない。
【００１８】
また、上記出力回転部材１０の前面には、周方向に沿って複数の凸部１３が所定の間隔で設けてある。凸部１３は、出力回転部材１０の前面から前方に向けて突出する態様で設けてある。この凸部１３の突出高さは、詳細は後述するが、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に位置する場合に低速側入力回転部材３０に設けた凹部３２に進入するのに十分な大きさを有している。本実施の形態では、凸部１３は６つ設けてあり、それぞれが中間ヨーク１１に配設個所の前方側に周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。ここで、凸部１３の数や間隔は特に決められているものではなく、必要に応じてその数及び間隔は変更可能であり、必ずしも中間ヨーク１１の数や間隔と一致させる必要もない。
【００１９】
高速側入力回転部材２０は、出力回転部材１０よりも小径となる円板状の形態を成しており、減速機２における中心歯車３の出力軸４に連結してある。この減速機２における中心歯車３は、入力軸５とともに回転するものであり、これにより、高速側入力回転部材２０は、入力軸５と直結して回転軸Ｌ回りを回転するものである。
【００２０】
このような高速側入力回転部材２０の外周面には、周方向に沿って複数の内側ヨーク２１が所定の間隔で設けてある。内側ヨーク２１は、磁性体から成る断面コ字状のものであり、径外方向に向けて開口する態様で設けてある。本実施の形態では、内側ヨーク２１は６つ設けてあり、それぞれが周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。ここで、内側ヨーク２１の数や間隔は特に決められているものではないが、上記中間ヨーク１１の数及び間隔に応じて決められることが好ましい。このような内側ヨーク２１は、出力回転部材１０が低負荷位置Ｐ１に変位した場合に、外周面が中間ヨーク１１の内周面と対向可能となる位置に設けてある。つまり、高速側入力回転部材２０は、出力回転部材１０が低負荷位置Ｐ１に変位した場合に、内側ヨーク２１の外周面が中間ヨーク１１の内周面に対向可能となる位置に設けてある。
【００２１】
低速側入力回転部材３０は、出力回転部材１０よりも拡径となる円環状の形態を成しており、減速機２における減速歯車６の中心軸７に連結してある。この減速機２における減速歯車６は、中心歯車３に対して例えば遊星歯車式に結合するものであり、これにより、低速側入力回転部材３０は、入力軸５と中心歯車３及び減速歯車６を介して連係し、該入力軸５よりも減速して回転軸Ｌ回りを回転するものである。尚、本実施の形態では、減速機２を遊星歯車式の構造を有するものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、他の構造を有する減速機を適用しても良い。ここで、図１中の符号８は、減速歯車６に外接する態様で噛み合う内歯車である。
【００２２】
このような低速側入力回転部材３０の後面には、周方向に沿って複数の外側ヨーク３１が所定の間隔で設けてある。外側ヨーク３１は、磁性体から成る断面コ字状のものであり、径内方向に向けて開口する態様で設けてある。本実施の形態では、外側ヨーク３１は６つ設けてあり、それぞれが周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。ここで、外側ヨーク３１の数や間隔は特に決められているものではないが、上記中間ヨーク１１の数及び間隔に応じて決められることが好ましい。このような外側ヨーク３１は、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合に、内周面が中間ヨーク１１の外周面と対向可能となる位置に設けてある。つまり、低速側入力回転部材３０は、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合に、外側ヨーク３１の内周面が中間ヨーク１１の外周面に対向可能となる位置に設けてある。
【００２３】
上記低速側入力回転部材３０の後面であって、上記出力回転部材１０の前面に対向する領域には、周方向に沿って複数の凹部３２が所定の間隔で設けてある。凹部３２は、後方に向けて開口する態様で設けた窪み部分である。この凹部３２は、詳細は後述するが、上記出力回転部材１０が低負荷位置Ｐ１から高負荷位置Ｐ２に変位した場合には、上記凸部１３が周囲、特に出力回転部材１０の回転方向に空隙Ｇ（図６参照）を介在させて進入することを許容する大きさを有している。本実施の形態では、凹部３２は６つ設けてあり、それぞれが外側ヨーク３１の内方側に周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。ここで、凹部３２の数や間隔は特に決められているものではないが、上記凸部１３の数及び間隔に一致させておくことが好ましい。
【００２４】
以上の構成を有するクラッチ装置では、次のようにして出力回転部材１０と、高速側入力回転部材２０及び低速側入力回転部材３０との間でトルクの伝達が行われる。
【００２５】
図１に示すように出力回転部材１０が低負荷位置Ｐ１にある場合、図２及び図３に示すように、出力回転部材１０の中間ヨーク１１の内周面と、高速側入力回転部材２０の内側ヨーク２１の外周面とが対向すると、中間ヨーク１１間にある永久磁石１２から発生する磁束が内側ヨーク２１を経て磁気回路（図３中の矢印参照）を形成し、出力回転部材１０と高速側入力回転部材２０との間に保持力が生じる。これにより、出力回転部材１０と高速側入力回転部材２０とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００２６】
外部負荷の大きさが基準値を超える場合、図４に示すように、出力回転部材１０は、スライド機構１により低負荷位置Ｐ１から高負荷位置Ｐ２に向けて直線的に変位することになる。これにより、中間ヨーク１１の内周面と、内側ヨーク２１の外周面と対向状態が解除され、中間ヨーク１１の外周面と、低速側入力回転部材３０の外側ヨーク３１の内周面が徐々に対向する状態に遷移し、永久磁石１２から発生する磁束は、外側ヨーク３１を通過する経路へと切り換わる。この結果、出力回転部材１０と高速側入力回転部材２０との間の磁気的結合は解除され、両者間でトルクが伝達されない。
【００２７】
その後、永久磁石１２から発生する磁束が外側ヨーク３１を経て磁気回路（図４中の矢印参照）を形成し、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０とが磁気的に結合して両者間に保持力が生じる。これにより、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０とが回転軸Ｌ回りに回転してトルクの伝達が始まる。
【００２８】
図５に示すように、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２への変位を完了することにより、中間ヨーク１１の外周面と外側ヨーク３１の内周面とが対向し、形成された磁気回路（図５中の矢印参照）により、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００２９】
このように出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２へ変位した場合には、出力回転部材１０の凸部１３が低速側入力回転部材３０の凹部３２に空隙Ｇを介在させて進入する。このことについてより詳細に説明すると、次のようになる。図６は、低速側入力回転部材３０の要部を前方側から見た縦断面図である。この図６から明らかなように、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２へ変位した場合には、凸部１３が周囲に空隙Ｇを介在させて凹部３２に進入する。特に、出力回転部材１０の回転方向（図６中の矢印方向）における凸部１３と凹部３２の内壁面３２ａとの空隙Ｇは、十分に確保してある。
【００３０】
そして、外部負荷が更に大きくなり、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との磁気的な結合による最大伝達トルクを上回るトルクが生ずると、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との磁気的結合が維持できなくなり、出力回転部材１０は低速側入力回転部材３０に対して僅かに相対的に回転する。
【００３１】
このように出力回転部材１０が低速側入力回転部材３０に対して僅かに相対的に回転すると、図７に示すように、凸部１３が凹部３２の内壁面３２ａに当接することになり、これにより凸部１３と凹部３２とが係合する。凸部１３と凹部３２とが当接して係合することにより、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間に機械的結合が生じ、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００３２】
以上説明したように、上記実施の形態であるクラッチ装置では、凸部１３と凹部３２とが、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間に設けられた一対の構成要素であり、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合には、互いに空隙Ｇを介して対向配置する一方、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に位置した状態で低速側入力回転部材３０に対して相対的に回転した場合には、互いに当接して係合し出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間でトルクを伝達させる係合手段を構成している。
【００３３】
そして、上記クラッチ装置によれば、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合には、空隙Ｇを介在させて凸部１３を凹部３２に進入させる一方、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に位置した状態で低速側入力回転部材３０に対して相対的に回転した場合には、凸部１３と凹部３２とが当接して係合して出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間でトルクを伝達させるので、十分に大きなトルク、すなわち上記最大伝達トルクを上回るトルクも確実に伝達することができる。しかも、磁力を増大化させることもなく、装置全体の大型化を招来する虞れもない。従って、装置全体の大型化を招来する虞れがなく、良好にトルクの伝達を行うことができる。
【００３４】
また、本実施の形態のクラッチ装置によれば、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合に、空隙Ｇを介在させて凸部１３が凹部３２に進入し、しかも出力回転部材１０が低速側入力回転部材３０に対して僅かに相対的に回転した場合に凸部１３が凹部３２に当接するために、衝撃や騒音、摩耗を伴わずにスムースに機械的結合を行うことができる。
【００３５】
更に、本実施の形態のクラッチ装置によれば、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合に、空隙Ｇを介在させて凸部１３が凹部３２に進入することから、出力回転部材１０等が回転中でも機械的結合を確実に行うことができる。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
【００３７】
上述した実施の形態では、凸部１３が前方（回転軸Ｌ方向）に向けて突出し、凹部３２も後方（回転軸Ｌ方向）に開口するものであったが、本発明においては、凸部１３及び凹部３２を次のようにしても良い。図８〜図１２は、本発明の実施の形態であるクラッチ装置の変形例を模式的に示す図である。尚、上述した実施の形態であるクラッチ装置と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
ここに例示するクラッチ装置は、出力回転部材１００及び低速側入力回転部材３００を備えている。すなわち、上述した実施の形態のクラッチ装置とは、出力回転部材１００及び低速側入力回転部材３００以外は、同一の構成を有するものである。
【００３９】
出力回転部材１００は、円環状の形態を成しており、スライド機構１に連係している。このスライド機構１により、出力回転部材１００は、回転軸Ｌ回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置Ｐ１と高負荷位置Ｐ２との間で回転軸Ｌ方向に沿って直線的に変位可能なものである。
【００４０】
このような出力回転部材１００の前面には、周方向に沿って複数の中間ヨーク１１が所定の間隔で設けてある。ここで、中間ヨーク１１は例えば６つ設けてあり、それぞれが周方向に例えば６０°間隔で等間隔に設けてある。
【００４１】
また、上記出力回転部材１００の外周面の後方側には、周方向に沿って複数の凸部１３０が所定の間隔で設けてある。凸部１３０は、出力回転部材１００の外周面から径外方向に向けて突出する態様で設けてある。この凸部１３０の突出高さは、詳細は後述するが、出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２に位置する場合に低速側入力回転部材３００に設けた凹部３２０に進入するのに十分な大きさを有している。ここで、凸部１３０は例えば６つ設けてあり、それぞれが中間ヨーク１１に配設個所の近傍に周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。
【００４２】
低速側入力回転部材３００は、出力回転部材１００よりも拡径となる円環状の形態を成しており、減速機２における減速歯車６の出力軸４に連結してある。低速側入力回転部材３００の前面には、周方向に沿って複数の外側ヨーク３１が所定の間隔で設けてある。ここで、外側ヨーク３１は例えば６つ設けてあり、それぞれが周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。
【００４３】
上記低速側入力回転部材３００の内周面の後方側には、周方向に沿って複数の凹部３２０が所定の間隔で設けてある。凹部３２０は、内方に向けて開口する態様で設けた窪み部分である。この凹部３２０は、詳細は後述するが、上記出力回転部材１００が低負荷位置Ｐ１から高負荷位置Ｐ２に変位した場合には、上記凸部１３０が周囲、特に出力回転部材１００の回転方向に空隙Ｇ（図１１参照）を介在させて進入することを許容する大きさを有している。ここで、凹部３２０は例えば６つ設けてあり、それぞれが外側ヨーク３１の内方側に周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。
【００４４】
このようなクラッチ装置では、次のようにしてトルクの伝達が行われる。出力回転部材１００が低負荷位置Ｐ１にある場合、図８に示すように、出力回転部材１００の中間ヨーク１１の内周面と、高速側入力回転部材２０の内側ヨーク２１の外周面とが対向すると、中間ヨーク１１間にある永久磁石１２から発生する磁束が内側ヨーク２１を経て磁気回路（図８中の矢印参照）を形成し、出力回転部材１００と高速側入力回転部材２０との間に保持力が生じる。これにより、出力回転部材１００と高速側入力回転部材２０とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００４５】
外部負荷の大きさが基準値を超える場合、図９に示すように、出力回転部材１００は、スライド機構１により低負荷位置Ｐ１から高負荷位置Ｐ２に向けて直線的に変位することになる。これにより、中間ヨーク１１の内周面と、内側ヨーク２１の外周面と対向状態が解除され、中間ヨーク１１の外周面と、低速側入力回転部材３００の外側ヨーク３１の内周面が徐々に対向する状態に遷移し、永久磁石１２から発生する磁束は、外側ヨーク３１を通過する経路へと切り換わる。この結果、出力回転部材１００と高速側入力回転部材２０との間の磁気的結合は解除され、両者間でトルクが伝達されない。
【００４６】
その後、永久磁石１２から発生する磁束が外側ヨーク３１を経て磁気回路（図９中の矢印参照）を形成し、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００とが磁気的に結合して両者間に保持力が生じる。これにより、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００とが回転軸Ｌ回りに回転してトルクの伝達が始まる。
【００４７】
図１０に示すように、出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２への変位を完了することにより、中間ヨーク１１の外周面と外側ヨーク３１の内周面とが対向し、形成された磁気回路（図１０中の矢印参照）により、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００４８】
このように出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２へ変位した場合には、出力回転部材１００の凸部１３０が低速側入力回転部材３００の凹部３２０に空隙Ｇを介在させて進入する。このことについてより詳細に説明すると、次のようになる。図１１は、低速側入力回転部材３００の要部を前方側から見た縦断面図である。この図１１から明らかなように、出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２へ変位した場合には、凸部１３０が周囲に空隙Ｇを介在させて凹部３２０に進入する。特に、出力回転部材１００の回転方向（図１１中の矢印方向）における凸部１３０と凹部３２０の内壁面３２０ａとの空隙Ｇは、十分に確保してある。
【００４９】
そして、外部負荷が更に大きくなり、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００との磁気的な結合による最大伝達トルクを上回るトルクが生ずると、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００との磁気的結合が維持できなくなり、出力回転部材１００は低速側入力回転部材３００に対して僅かに相対的に回転する。
【００５０】
このように出力回転部材１００が低速側入力回転部材３００に対して僅かに相対的に回転すると、図１２に示すように、凸部１３０が凹部３２０の内壁面３２０ａに当接することになり、これにより凸部１３０と凹部３２０とが係合する。凸部１３０と凹部３２０とが当接して係合することにより、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００との間に機械的結合が生じ、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００５１】
このようなクラッチ装置によっても、出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２に変位した場合には、空隙Ｇを介在させて凸部１３０を凹部３２０に進入させる一方、出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２に位置した状態で低速側入力回転部材３００に対して相対的に回転した場合には、凸部１３０と凹部３２０とが当接して係合して出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００との間でトルクを伝達させるので、十分に大きなトルク、すなわち上記最大伝達トルクを上回るトルクも確実に伝達することができる。しかも、磁力を増大化させることもなく、装置全体の大型化を招来する虞れもない。従って、装置全体の大型化を招来する虞れがなく、良好にトルクの伝達を行うことができる。
【００５２】
上述した実施の形態及びその変形例のクラッチ装置は、２つの入力回転部材の一つを択一的に選択して出力回転部材１０，１００との間でトルクを伝達するものであったが、本発明では、入力回転部材が１つで、出力回転部材との間で断続的に接続してトルクを伝達するものであっても構わない。つまり、高速側入力回転部材は必須の構成要素でなくても良い。
【００５３】
上述した実施の形態及びその変形例のクラッチ装置は、出力回転部材１０，１００と低速側入力回転部材３０，３００との間に係合手段を設けていたが、本発明では、出力回転部材と高速側入力回転部材との間にも係合手段を設けても良い。これによれば、出力回転部材と高速側入力回転部材との間でも大きなトルクを伝達することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態であるクラッチ装置の概要を模式的に示す模式図である。
【図２】図１に示したクラッチ装置の要部を正中面で切断した断面斜視図である。
【図３】図１に示した出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図４】図１に示した出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図５】図１に示した出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図６】低速側入力回転部材の要部を前方側から見た縦断面図である。
【図７】低速側入力回転部材の要部を前方側から見た縦断面図である。
【図８】本実施の形態のクラッチ装置の変形例における出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図９】本発明のクラッチ装置の変形例における出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図１０】本発明のクラッチ装置の変形例における出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図１１】本発明のクラッチ装置の変形例における低速側入力回転部材の要部を前方側から見た縦断面図である。
【図１２】本発明のクラッチ装置の変形例における低速側入力回転部材の要部を前方側から見た縦断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ スライド機構
１０ 出力回転部材
１１ 中間ヨーク
１２ 永久磁石
１３ 凸部
２０ 高速側入力回転部材
２１ 内側ヨーク
３０ 低速側入力回転部材
３１ 外側ヨーク
３２ 凹部
３２ａ 内壁面
Ｇ 空隙
Ｌ 回転軸
Ｐ１ 低負荷位置
Ｐ２ 高負荷位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチ装置に関し、より詳細には、回転軸回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置と高負荷位置との間で直線的に変位可能な出力回転部材と、出力回転部材が高負荷位置に変位した場合に、出力回転部材と非接触状態で磁気的に結合して回転することにより、出力回転部材との間でトルクの伝達を行う低速側入力回転部材とを備えたクラッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、作用する外部負荷の大きさに応じて出力切換を行うようにした機械システムにおいて、次のようなクラッチ装置が知られている。すなわち、クラッチ装置は、出力回転部材を備えている。出力回転部材は、回転軸回りに回転可能となる態様で設けられたものであり、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置と高負荷位置との間で回転軸方向に沿って直線的に変位可能なものである。
【０００３】
このようなクラッチ装置では、出力回転部材が低負荷位置に変位した場合には、アクチュエータと直結して連係する高速側入力回転部材と非接触状態で磁気的に結合し、該高速側入力回転部材と回転軸回りに同期して回転することにより、トルクの伝達を行うものである。
【０００４】
その一方、出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、アクチュエータと減速機を介して連係する低速側入力回転部材と非接触状態で結合し、該低速側入力回転部材と回転軸回りに同期して回転することにより、トルクの伝達を行うものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４７０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述したような特許文献１に記載されているようなクラッチ装置では、出力回転部材と、高速側入力回転部材及び低速側入力回転部材との間で非接触状態で磁気的に結合しているために、摩耗部分がなく、しかも衝撃や騒音が小さいという利点があるものの、次のような問題があった。すなわち、出力回転部材と入力回転部材との間での伝達可能なトルクの大きさは、両者間に生ずる磁力の大きさにより決められており、特に、出力回転部材が高負荷位置に変位して低速側入力回転部材と非接触状態で磁気的に結合した場合、トルクの大きさが過大になると両者間にスリップが生じてしまい、最大伝達トルクを制限してしまい、良好にトルクの伝達を行うことができない虞れがあった。
【０００７】
このような問題を解消するために、出力回転部材と入力回転部材との間に生ずる磁力を増大化させることが考えられるが、このような磁力の増大化は装置全体の大型化を招来することになり好ましいものではない。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みて、装置全体の大型化を招来する虞れがなく、良好にトルクの伝達を行うことができるクラッチ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係るクラッチ装置は、回転軸回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置と高負荷位置との間で前記回転軸方向に沿って直線的に変位可能な出力回転部材と、前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合に、出力回転部材と非接触状態で磁気的に結合して前記回転軸回りに出力回転部材と回転することにより、出力回転部材との間でトルクの伝達を行う低速側入力回転部材とを備えたクラッチ装置において、前記出力回転部材と前記低速側入力回転部材との間に設けられた一対の構成要素が、前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、互いに空隙を介して対向配置する一方、前記出力回転部材が高負荷位置に位置した状態で前記低速側入力回転部材に対して相対的に回転した場合には、互いに当接して係合し出力回転部材と低速側入力回転部材との間でトルクを伝達させる係合手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係るクラッチ装置は、上述した請求項１において、前記係合手段は、前記出力回転部材及び前記低速側入力回転部材の一方に設けられた凸部と、これら出力回転部材及び低速側入力回転部材の他方に設けられ、前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、空隙を介在させて前記凸部の進入を許容する一方、前記出力回転部材が高負荷位置に位置した状態で前記低速側入力回転部材に対して相対的に回転した場合には、前記凸部に当接して係合する凹部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係るクラッチ装置は、上述した請求項１又は請求項２において、前記出力回転部材が低負荷位置に変位した場合に、出力回転部材と非接触状態で磁気的に結合して前記回転軸回りに出力回転部材と回転することにより、出力回転部材との間でトルクの伝達を行う高速側入力回転部材を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、係合手段を構成する一対の構成要素が、出力回転部材と低速側入力回転部材との間に設けられ、出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、互いに空隙を介して対向配置する一方、出力回転部材が高負荷位置に位置した状態で低速側入力回転部材に対して相対的に回転した場合には、互いに当接して係合し出力回転部材と低速側入力回転部材との間でトルクを伝達させるので、十分に大きなトルクも確実に伝達することができる。しかも、磁力を増大化させることもなく、装置全体の大型化を招来する虞れもない。従って、装置全体の大型化を招来する虞れがなく、良好にトルクの伝達を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るクラッチ装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態であるクラッチ装置の概要を模式的に示す模式図であり、図２は、図１に示すクラッチ装置の要部を正中面で切断した断面斜視図である。尚、図１では、便宜上、回転軸の上方部分だけを示しており、右方側を前方、左方側を後方としている。これら図で例示するクラッチ装置は、出力回転部材１０と、高速側入力回転部材２０と、低速側入力回転部材３０とを備えて構成してある。
【００１５】
出力回転部材１０は、円環状の形態を成しており、スライド機構１に連係している。スライド機構１は、例えば上記特許文献１に記載の回転−スラスト変換機構のようなもので、出力回転部材１０を回転軸Ｌ回りに回転可能に支持するとともに、外部負荷の大きさに応じて出力回転部材１０を低負荷位置Ｐ１と高負荷位置Ｐ２との間で回転軸Ｌ方向に沿って直線的に変位させるものである。つまり、スライド機構１は、外部負荷が予め設定された基準値よりも小さい場合には、出力回転部材１０を低負荷位置Ｐ１に変位させる一方、外部負荷が該基準値を超える場合には、出力回転部材１０を高負荷位置Ｐ２に変位させるものである。換言すると、出力回転部材１０は、回転軸Ｌ回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置Ｐ１と高負荷位置Ｐ２との間で回転軸Ｌ方向に沿って直線的に変位可能なものである。
【００１６】
ここで本実施の形態におけるスライド機構１は、例えば特許文献１に記載のものとして説明したが、本発明ではこれに限定されるものではなく、上記回転−スラスト変換機構のように磁力を利用するものではなく、機械的結合に基づいて、出力回転部材１０を回転軸Ｌ回りに回転可能に支持するとともに、外部負荷の大きさに応じて出力回転部材１０を低負荷位置Ｐ１と高負荷位置Ｐ２との間で回転軸Ｌ方向に沿って直線的に変位させるものであっても構わず、その構成は特に限定されるものではない。
【００１７】
このような出力回転部材１０のスライド機構１とは反対側の面、すなわち後面には、周方向に沿って複数の中間ヨーク１１が所定の間隔で設けてある。中間ヨーク１１は、磁性体から成り、永久磁石１２を挟み込む態様で形成された一対の平板状のものである。本実施の形態では、中間ヨーク１１は６つ設けてあり、それぞれが周方向に例えば６０°間隔で等間隔に設けてある。ここで、中間ヨーク１１の数や間隔は特に決められているものではなく、クラッチ装置が適用される機械システムに応じて決められれば良い。従って、中間ヨーク１１が例えば２４個設けてある場合には、それぞれが周方向に１５°間隔で設けてあっても構わない。
【００１８】
また、上記出力回転部材１０の前面には、周方向に沿って複数の凸部１３が所定の間隔で設けてある。凸部１３は、出力回転部材１０の前面から前方に向けて突出する態様で設けてある。この凸部１３の突出高さは、詳細は後述するが、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に位置する場合に低速側入力回転部材３０に設けた凹部３２に進入するのに十分な大きさを有している。本実施の形態では、凸部１３は６つ設けてあり、それぞれが中間ヨーク１１に配設個所の前方側に周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。ここで、凸部１３の数や間隔は特に決められているものではなく、必要に応じてその数及び間隔は変更可能であり、必ずしも中間ヨーク１１の数や間隔と一致させる必要もない。
【００１９】
高速側入力回転部材２０は、出力回転部材１０よりも小径となる円板状の形態を成しており、減速機２における中心歯車３の出力軸４に連結してある。この減速機２における中心歯車３は、入力軸５とともに回転するものであり、これにより、高速側入力回転部材２０は、入力軸５と直結して回転軸Ｌ回りを回転するものである。
【００２０】
このような高速側入力回転部材２０の外周面には、周方向に沿って複数の内側ヨーク２１が所定の間隔で設けてある。内側ヨーク２１は、磁性体から成る断面コ字状のものであり、径外方向に向けて開口する態様で設けてある。本実施の形態では、内側ヨーク２１は６つ設けてあり、それぞれが周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。ここで、内側ヨーク２１の数や間隔は特に決められているものではないが、上記中間ヨーク１１の数及び間隔に応じて決められることが好ましい。このような内側ヨーク２１は、出力回転部材１０が低負荷位置Ｐ１に変位した場合に、外周面が中間ヨーク１１の内周面と対向可能となる位置に設けてある。つまり、高速側入力回転部材２０は、出力回転部材１０が低負荷位置Ｐ１に変位した場合に、内側ヨーク２１の外周面が中間ヨーク１１の内周面に対向可能となる位置に設けてある。
【００２１】
低速側入力回転部材３０は、出力回転部材１０よりも拡径となる円環状の形態を成しており、減速機２における減速歯車６の中心軸７に連結してある。この減速機２における減速歯車６は、中心歯車３に対して例えば遊星歯車式に結合するものであり、これにより、低速側入力回転部材３０は、入力軸５と中心歯車３及び減速歯車６を介して連係し、該入力軸５よりも減速して回転軸Ｌ回りを回転するものである。尚、本実施の形態では、減速機２を遊星歯車式の構造を有するものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、他の構造を有する減速機を適用しても良い。ここで、図１中の符号８は、減速歯車６に外接する態様で噛み合う内歯車である。
【００２２】
このような低速側入力回転部材３０の後面には、周方向に沿って複数の外側ヨーク３１が所定の間隔で設けてある。外側ヨーク３１は、磁性体から成る断面コ字状のものであり、径内方向に向けて開口する態様で設けてある。本実施の形態では、外側ヨーク３１は６つ設けてあり、それぞれが周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。ここで、外側ヨーク３１の数や間隔は特に決められているものではないが、上記中間ヨーク１１の数及び間隔に応じて決められることが好ましい。このような外側ヨーク３１は、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合に、内周面が中間ヨーク１１の外周面と対向可能となる位置に設けてある。つまり、低速側入力回転部材３０は、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合に、外側ヨーク３１の内周面が中間ヨーク１１の外周面に対向可能となる位置に設けてある。
【００２３】
上記低速側入力回転部材３０の後面であって、上記出力回転部材１０の前面に対向する領域には、周方向に沿って複数の凹部３２が所定の間隔で設けてある。凹部３２は、後方に向けて開口する態様で設けた窪み部分である。この凹部３２は、詳細は後述するが、上記出力回転部材１０が低負荷位置Ｐ１から高負荷位置Ｐ２に変位した場合には、上記凸部１３が周囲、特に出力回転部材１０の回転方向に空隙Ｇ（図６参照）を介在させて進入することを許容する大きさを有している。本実施の形態では、凹部３２は６つ設けてあり、それぞれが外側ヨーク３１の内方側に周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。ここで、凹部３２の数や間隔は特に決められているものではないが、上記凸部１３の数及び間隔に一致させておくことが好ましい。
【００２４】
以上の構成を有するクラッチ装置では、次のようにして出力回転部材１０と、高速側入力回転部材２０及び低速側入力回転部材３０との間でトルクの伝達が行われる。
【００２５】
図１に示すように出力回転部材１０が低負荷位置Ｐ１にある場合、図２及び図３に示すように、出力回転部材１０の中間ヨーク１１の内周面と、高速側入力回転部材２０の内側ヨーク２１の外周面とが対向すると、中間ヨーク１１間にある永久磁石１２から発生する磁束が内側ヨーク２１を経て磁気回路（図３中の矢印参照）を形成し、出力回転部材１０と高速側入力回転部材２０との間に保持力が生じる。これにより、出力回転部材１０と高速側入力回転部材２０とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００２６】
外部負荷の大きさが基準値を超える場合、図４に示すように、出力回転部材１０は、スライド機構１により低負荷位置Ｐ１から高負荷位置Ｐ２に向けて直線的に変位することになる。これにより、中間ヨーク１１の内周面と、内側ヨーク２１の外周面と対向状態が解除され、中間ヨーク１１の外周面と、低速側入力回転部材３０の外側ヨーク３１の内周面が徐々に対向する状態に遷移し、永久磁石１２から発生する磁束は、外側ヨーク３１を通過する経路へと切り換わる。この結果、出力回転部材１０と高速側入力回転部材２０との間の磁気的結合は解除され、両者間でトルクが伝達されない。
【００２７】
その後、永久磁石１２から発生する磁束が外側ヨーク３１を経て磁気回路（図４中の矢印参照）を形成し、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０とが磁気的に結合して両者間に保持力が生じる。これにより、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０とが回転軸Ｌ回りに回転してトルクの伝達が始まる。
【００２８】
図５に示すように、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２への変位を完了することにより、中間ヨーク１１の外周面と外側ヨーク３１の内周面とが対向し、形成された磁気回路（図５中の矢印参照）により、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００２９】
このように出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２へ変位した場合には、出力回転部材１０の凸部１３が低速側入力回転部材３０の凹部３２に空隙Ｇを介在させて進入する。このことについてより詳細に説明すると、次のようになる。図６は、低速側入力回転部材３０の要部を前方側から見た縦断面図である。この図６から明らかなように、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２へ変位した場合には、凸部１３が周囲に空隙Ｇを介在させて凹部３２に進入する。特に、出力回転部材１０の回転方向（図６中の矢印方向）における凸部１３と凹部３２の内壁面３２ａとの空隙Ｇは、十分に確保してある。
【００３０】
そして、外部負荷が更に大きくなり、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との磁気的な結合による最大伝達トルクを上回るトルクが生ずると、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との磁気的結合が維持できなくなり、出力回転部材１０は低速側入力回転部材３０に対して僅かに相対的に回転する。
【００３１】
このように出力回転部材１０が低速側入力回転部材３０に対して僅かに相対的に回転すると、図７に示すように、凸部１３が凹部３２の内壁面３２ａに当接することになり、これにより凸部１３と凹部３２とが係合する。凸部１３と凹部３２とが当接して係合することにより、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間に機械的結合が生じ、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００３２】
以上説明したように、上記実施の形態であるクラッチ装置では、凸部１３と凹部３２とが、出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間に設けられた一対の構成要素であり、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合には、互いに空隙Ｇを介して対向配置する一方、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に位置した状態で低速側入力回転部材３０に対して相対的に回転した場合には、互いに当接して係合し出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間でトルクを伝達させる係合手段を構成している。
【００３３】
そして、上記クラッチ装置によれば、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合には、空隙Ｇを介在させて凸部１３を凹部３２に進入させる一方、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に位置した状態で低速側入力回転部材３０に対して相対的に回転した場合には、凸部１３と凹部３２とが当接して係合して出力回転部材１０と低速側入力回転部材３０との間でトルクを伝達させるので、十分に大きなトルク、すなわち上記最大伝達トルクを上回るトルクも確実に伝達することができる。しかも、磁力を増大化させることもなく、装置全体の大型化を招来する虞れもない。従って、装置全体の大型化を招来する虞れがなく、良好にトルクの伝達を行うことができる。
【００３４】
また、本実施の形態のクラッチ装置によれば、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合に、空隙Ｇを介在させて凸部１３が凹部３２に進入し、しかも出力回転部材１０が低速側入力回転部材３０に対して僅かに相対的に回転した場合に凸部１３が凹部３２に当接するために、衝撃や騒音、摩耗を伴わずにスムースに機械的結合を行うことができる。
【００３５】
更に、本実施の形態のクラッチ装置によれば、出力回転部材１０が高負荷位置Ｐ２に変位した場合に、空隙Ｇを介在させて凸部１３が凹部３２に進入することから、出力回転部材１０等が回転中でも機械的結合を確実に行うことができる。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
【００３７】
上述した実施の形態では、凸部１３が前方（回転軸Ｌ方向）に向けて突出し、凹部３２も後方（回転軸Ｌ方向）に開口するものであったが、本発明においては、凸部１３及び凹部３２を次のようにしても良い。図８〜図１２は、本発明の実施の形態であるクラッチ装置の変形例を模式的に示す図である。尚、上述した実施の形態であるクラッチ装置と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
ここに例示するクラッチ装置は、出力回転部材１００及び低速側入力回転部材３００を備えている。すなわち、上述した実施の形態のクラッチ装置とは、出力回転部材１００及び低速側入力回転部材３００以外は、同一の構成を有するものである。
【００３９】
出力回転部材１００は、円環状の形態を成しており、スライド機構１に連係している。このスライド機構１により、出力回転部材１００は、回転軸Ｌ回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置Ｐ１と高負荷位置Ｐ２との間で回転軸Ｌ方向に沿って直線的に変位可能なものである。
【００４０】
このような出力回転部材１００の前面には、周方向に沿って複数の中間ヨーク１１が所定の間隔で設けてある。ここで、中間ヨーク１１は例えば６つ設けてあり、それぞれが周方向に例えば６０°間隔で等間隔に設けてある。
【００４１】
また、上記出力回転部材１００の外周面の後方側には、周方向に沿って複数の凸部１３０が所定の間隔で設けてある。凸部１３０は、出力回転部材１００の外周面から径外方向に向けて突出する態様で設けてある。この凸部１３０の突出高さは、詳細は後述するが、出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２に位置する場合に低速側入力回転部材３００に設けた凹部３２０に進入するのに十分な大きさを有している。ここで、凸部１３０は例えば６つ設けてあり、それぞれが中間ヨーク１１に配設個所の近傍に周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。
【００４２】
低速側入力回転部材３００は、出力回転部材１００よりも拡径となる円環状の形態を成しており、減速機２における減速歯車６の出力軸４に連結してある。低速側入力回転部材３００の前面には、周方向に沿って複数の外側ヨーク３１が所定の間隔で設けてある。ここで、外側ヨーク３１は例えば６つ設けてあり、それぞれが周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。
【００４３】
上記低速側入力回転部材３００の内周面の後方側には、周方向に沿って複数の凹部３２０が所定の間隔で設けてある。凹部３２０は、内方に向けて開口する態様で設けた窪み部分である。この凹部３２０は、詳細は後述するが、上記出力回転部材１００が低負荷位置Ｐ１から高負荷位置Ｐ２に変位した場合には、上記凸部１３０が周囲、特に出力回転部材１００の回転方向に空隙Ｇ（図１１参照）を介在させて進入することを許容する大きさを有している。ここで、凹部３２０は例えば６つ設けてあり、それぞれが外側ヨーク３１の内方側に周方向に６０°間隔で等間隔に設けてある。
【００４４】
このようなクラッチ装置では、次のようにしてトルクの伝達が行われる。出力回転部材１００が低負荷位置Ｐ１にある場合、図８に示すように、出力回転部材１００の中間ヨーク１１の内周面と、高速側入力回転部材２０の内側ヨーク２１の外周面とが対向すると、中間ヨーク１１間にある永久磁石１２から発生する磁束が内側ヨーク２１を経て磁気回路（図８中の矢印参照）を形成し、出力回転部材１００と高速側入力回転部材２０との間に保持力が生じる。これにより、出力回転部材１００と高速側入力回転部材２０とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００４５】
外部負荷の大きさが基準値を超える場合、図９に示すように、出力回転部材１００は、スライド機構１により低負荷位置Ｐ１から高負荷位置Ｐ２に向けて直線的に変位することになる。これにより、中間ヨーク１１の内周面と、内側ヨーク２１の外周面と対向状態が解除され、中間ヨーク１１の外周面と、低速側入力回転部材３００の外側ヨーク３１の内周面が徐々に対向する状態に遷移し、永久磁石１２から発生する磁束は、外側ヨーク３１を通過する経路へと切り換わる。この結果、出力回転部材１００と高速側入力回転部材２０との間の磁気的結合は解除され、両者間でトルクが伝達されない。
【００４６】
その後、永久磁石１２から発生する磁束が外側ヨーク３１を経て磁気回路（図９中の矢印参照）を形成し、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００とが磁気的に結合して両者間に保持力が生じる。これにより、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００とが回転軸Ｌ回りに回転してトルクの伝達が始まる。
【００４７】
図１０に示すように、出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２への変位を完了することにより、中間ヨーク１１の外周面と外側ヨーク３１の内周面とが対向し、形成された磁気回路（図１０中の矢印参照）により、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００４８】
このように出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２へ変位した場合には、出力回転部材１００の凸部１３０が低速側入力回転部材３００の凹部３２０に空隙Ｇを介在させて進入する。このことについてより詳細に説明すると、次のようになる。図１１は、低速側入力回転部材３００の要部を前方側から見た縦断面図である。この図１１から明らかなように、出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２へ変位した場合には、凸部１３０が周囲に空隙Ｇを介在させて凹部３２０に進入する。特に、出力回転部材１００の回転方向（図１１中の矢印方向）における凸部１３０と凹部３２０の内壁面３２０ａとの空隙Ｇは、十分に確保してある。
【００４９】
そして、外部負荷が更に大きくなり、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００との磁気的な結合による最大伝達トルクを上回るトルクが生ずると、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００との磁気的結合が維持できなくなり、出力回転部材１００は低速側入力回転部材３００に対して僅かに相対的に回転する。
【００５０】
このように出力回転部材１００が低速側入力回転部材３００に対して僅かに相対的に回転すると、図１２に示すように、凸部１３０が凹部３２０の内壁面３２０ａに当接することになり、これにより凸部１３０と凹部３２０とが係合する。凸部１３０と凹部３２０とが当接して係合することにより、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００との間に機械的結合が生じ、出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００とが同速度で回転軸Ｌ回りに回転することにより、両者間においてトルクの伝達が行われる。
【００５１】
このようなクラッチ装置によっても、出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２に変位した場合には、空隙Ｇを介在させて凸部１３０を凹部３２０に進入させる一方、出力回転部材１００が高負荷位置Ｐ２に位置した状態で低速側入力回転部材３００に対して相対的に回転した場合には、凸部１３０と凹部３２０とが当接して係合して出力回転部材１００と低速側入力回転部材３００との間でトルクを伝達させるので、十分に大きなトルク、すなわち上記最大伝達トルクを上回るトルクも確実に伝達することができる。しかも、磁力を増大化させることもなく、装置全体の大型化を招来する虞れもない。従って、装置全体の大型化を招来する虞れがなく、良好にトルクの伝達を行うことができる。
【００５２】
上述した実施の形態及びその変形例のクラッチ装置は、２つの入力回転部材の一つを択一的に選択して出力回転部材１０，１００との間でトルクを伝達するものであったが、本発明では、入力回転部材が１つで、出力回転部材との間で断続的に接続してトルクを伝達するものであっても構わない。つまり、高速側入力回転部材は必須の構成要素でなくても良い。
【００５３】
上述した実施の形態及びその変形例のクラッチ装置は、出力回転部材１０，１００と低速側入力回転部材３０，３００との間に係合手段を設けていたが、本発明では、出力回転部材と高速側入力回転部材との間にも係合手段を設けても良い。これによれば、出力回転部材と高速側入力回転部材との間でも大きなトルクを伝達することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態であるクラッチ装置の概要を模式的に示す模式図である。
【図２】図１に示したクラッチ装置の要部を正中面で切断した断面斜視図である。
【図３】図１に示した出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図４】図１に示した出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図５】図１に示した出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図６】低速側入力回転部材の要部を前方側から見た縦断面図である。
【図７】低速側入力回転部材の要部を前方側から見た縦断面図である。
【図８】本実施の形態のクラッチ装置の変形例における出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図９】本発明のクラッチ装置の変形例における出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図１０】本発明のクラッチ装置の変形例における出力回転部材の変位を示す説明図である。
【図１１】本発明のクラッチ装置の変形例における低速側入力回転部材の要部を前方側から見た縦断面図である。
【図１２】本発明のクラッチ装置の変形例における低速側入力回転部材の要部を前方側から見た縦断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ スライド機構
１０ 出力回転部材
１１ 中間ヨーク
１２ 永久磁石
１３ 凸部
２０ 高速側入力回転部材
２１ 内側ヨーク
３０ 低速側入力回転部材
３１ 外側ヨーク
３２ 凹部
３２ａ 内壁面
Ｇ 空隙
Ｌ 回転軸
Ｐ１ 低負荷位置
Ｐ２ 高負荷位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置と高負荷位置との間で前記回転軸方向に沿って直線的に変位可能な出力回転部材と、
前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合に、出力回転部材と非接触状態で磁気的に結合して前記回転軸回りに出力回転部材と回転することにより、出力回転部材との間でトルクの伝達を行う低速側入力回転部材と
を備えたクラッチ装置において、
前記出力回転部材と前記低速側入力回転部材との間に設けられた一対の構成要素が、前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、互いに空隙を介して対向配置する一方、前記出力回転部材が高負荷位置に位置した状態で前記低速側入力回転部材に対して相対的に回転した場合には、互いに当接して係合し出力回転部材と低速側入力回転部材との間でトルクを伝達させる係合手段を備えたことを特徴とするクラッチ装置。
【請求項２】
前記係合手段は、
前記出力回転部材及び前記低速側入力回転部材の一方に設けられた凸部と、
これら出力回転部材及び低速側入力回転部材の他方に設けられ、前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、空隙を介在させて前記凸部の進入を許容する一方、前記出力回転部材が高負荷位置に位置した状態で前記低速側入力回転部材に対して相対的に回転した場合には、前記凸部に当接して係合する凹部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
【請求項３】
前記出力回転部材が低負荷位置に変位した場合に、出力回転部材と非接触状態で磁気的に結合して前記回転軸回りに出力回転部材と回転することにより、出力回転部材との間でトルクの伝達を行う高速側入力回転部材を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクラッチ装置。
【請求項１】
回転軸回りに回転可能となる態様で設けられ、外部負荷の大きさに応じて低負荷位置と高負荷位置との間で前記回転軸方向に沿って直線的に変位可能な出力回転部材と、
前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合に、出力回転部材と非接触状態で磁気的に結合して前記回転軸回りに出力回転部材と回転することにより、出力回転部材との間でトルクの伝達を行う低速側入力回転部材と
を備えたクラッチ装置において、
前記出力回転部材と前記低速側入力回転部材との間に設けられた一対の構成要素が、前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、互いに空隙を介して対向配置する一方、前記出力回転部材が高負荷位置に位置した状態で前記低速側入力回転部材に対して相対的に回転した場合には、互いに当接して係合し出力回転部材と低速側入力回転部材との間でトルクを伝達させる係合手段を備えたことを特徴とするクラッチ装置。
【請求項２】
前記係合手段は、
前記出力回転部材及び前記低速側入力回転部材の一方に設けられた凸部と、
これら出力回転部材及び低速側入力回転部材の他方に設けられ、前記出力回転部材が高負荷位置に変位した場合には、空隙を介在させて前記凸部の進入を許容する一方、前記出力回転部材が高負荷位置に位置した状態で前記低速側入力回転部材に対して相対的に回転した場合には、前記凸部に当接して係合する凹部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
【請求項３】
前記出力回転部材が低負荷位置に変位した場合に、出力回転部材と非接触状態で磁気的に結合して前記回転軸回りに出力回転部材と回転することにより、出力回転部材との間でトルクの伝達を行う高速側入力回転部材を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクラッチ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２８７６０３（Ｐ２００９−２８７６０３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３７９４４（Ｐ２００８−１３７９４４）
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
【出願人】（３０３０４９４１８）株式会社松栄工機 (21)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
【出願人】（３０３０４９４１８）株式会社松栄工機 (21)
【Ｆターム（参考）】
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