トルク伝達装置
【課題】高負荷時には、クラッチ能力が十分に機能しないことに対し、変速機の構成が複雑かつ大型化し、部品点数が増加するためコスト増となることを抑制する手法を提供する。
【解決手段】低トルク入力手段８と、前記低トルク入力手段と磁気結合する出力回転手段１１と、高負荷回転時に、前記出力回転手段１１と係合し、トルクを伝達する高トルク入力手段１５を備えたトルク伝達装置であって、前記低トルク入力手段８は、低負荷回転時に、出力回転手段の磁極１２と対向し、磁気結合する極歯９と、高負荷回転時に、前記磁極１２と極歯９の相対回転で発生するスラスト力によりスライドする磁極１２と対向し、磁気結合する側部磁性体１０を有し、前記出力回転手段は、磁極１２と、磁極１２に挾着された磁石１３と、高負荷回転時に高トルク入力手段１５と係合する咬合クラッチ部１４を有する。
【解決手段】低トルク入力手段８と、前記低トルク入力手段と磁気結合する出力回転手段１１と、高負荷回転時に、前記出力回転手段１１と係合し、トルクを伝達する高トルク入力手段１５を備えたトルク伝達装置であって、前記低トルク入力手段８は、低負荷回転時に、出力回転手段の磁極１２と対向し、磁気結合する極歯９と、高負荷回転時に、前記磁極１２と極歯９の相対回転で発生するスラスト力によりスライドする磁極１２と対向し、磁気結合する側部磁性体１０を有し、前記出力回転手段は、磁極１２と、磁極１２に挾着された磁石１３と、高負荷回転時に高トルク入力手段１５と係合する咬合クラッチ部１４を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、2つの回転体間で磁気の吸引力によって回転トルクを伝達するトルク伝達装
置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気的結合により回転力を伝達する装置が提案されている（特許文献１ 第２図（Ｃ））。
【０００３】
上記特許文献には、多数の磁極の磁気的吸引力によって効率よく回転力を伝達する機構が提案されているが、これらトルク伝達装置に磁気的結合力を上回る負荷トルクが作用すると空転することになる。しかし、空転の有無を検出するには、２つの回転体の回転差を検出する複雑な検出機構を必要とする。
【０００４】
また、負荷に応じて磁気的に磁気クラッチの切り替え作動を行なう非接触式負荷感応型自動変速機も提案されている。（特許文献２）
上記非接触式負荷感応型自動変速機は、減速機からの入力手段と、前記入力手段と回転可能に連結した回転体と、前記回転体に対して、回転軸の軸線方向位置を互いにずらして固定した磁性体と、各磁性体に間隙を介して対向可能な磁気クラッチ用磁石を備え、軸線方向に移動可能に設けた速度切換部材と、出力側に作用する負荷に応じて前記速度切換部材と回転方向の相対位置が変化し、該回転方向の相対位置の変化により前記速度切換部材を軸線方向に移動する回転−スラスト変換機構とを備え、前記回転−スラスト変換機構は、前記速度切換部材に設けた磁石と出力側部材に設けた磁石との間の反発と吸引作用を、前記負荷に応じた回転方向の相対位置の変化によって切り換え、該切換により速度切換部材を軸線方向に移動して磁気クラッチ用磁石を前記の回転体の磁性体のいずれかに対向させることにより、出力手段の速度を変えるようにしたものであり、構造が複雑で切り換え動作が安定せず、また、小形化が困難なものだった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−１３４０６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４７０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、2つの回転体間で磁気の吸引力によって回転トルクを伝達するトルク伝達装
置において、磁気の吸引力によって伝達可能な回転トルクを上回る負荷トルクが作用したときに、回転体を回転軸方向に磁気の吸引力の作用で自動的にスライド移動する簡単な構成のトルク伝達装置を提案することを目的としている。
【０００７】
また、この回転体がスライド移動する作用を利用して、負荷トルクの大小によって回転トルクの伝達経路を切り換える磁気クラッチ機構を備えたトルク伝達装置を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、
円周上に磁極が列設された磁極回転体と、前記磁極回転体と同一回転中心軸で回転し、前記磁極と対向するように列設される歯形形状部を有する継鉄回転体とを有し、前記継鉄回転体の歯形形状部の側方に磁性体からなる側部磁性体を備え、前記磁極回転体と前記継鉄回転体とを、前記回転中心軸回りにそれぞれ回転可能で、かつ、前記磁極と前記側部磁性体とが前記回転中心軸に沿って接離する方向に相対移動可能に支持し、前記磁極回転体と前記継鉄回転体間に、両者間に作用する磁気吸引力による伝達可能な伝達トルクを上回る負荷トルクが作用した時、両回転体が相対回転して、対向する磁極と歯形形状部間に作用する結合力が弱まることで、前記磁極回転体と前記歯形形状部に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力より、前記磁極と前記側部磁性体間に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力が大きくなり、前記磁極が前記側部磁性体に接近する位置に前記回転中心軸に沿って相対移動することを特徴とする。
【０００９】
また、前記磁極回転体と前記継鉄回転体に作用する負荷トルクが、前記磁極と前記継鉄回転体間に作用する磁気吸引力を下回ると、前記磁極が前記継鉄回転体の歯形形状部に対向する位置に相対移動することを特徴とする。
【００１０】
また、前記側部磁性体は、前記継鉄回転体の歯形部先端で形成される円周面と同心の円周面を有し、前記磁極回転体と前記継鉄回転体間に、前記磁気吸引力により伝達可能な回転トルクを上回る負荷トルクが作用した時、前記磁極が前記側部磁性体の前記円周面と対向する位置に前記回転中心軸に沿って相対移動することを特徴とする。
【００１１】
また、前記磁極回転体の磁極の列と前記継鉄回転体の歯形形状部の列と側部磁性体の列の組をそれぞれ複数組有することを特徴とする。
【００１２】
また、前記磁極回転体の磁極を前記継鉄回転体の歯形形状部の外周に対向配置したことを特徴とする。
【００１３】
また、前記磁極回転体は、内周上に等間隔に配置された歯部を有する前記中空円板と１対の中空円板間に中空円板状の永久磁石を固着し、１対の中空円板の一方の歯部先端がＮ極の列、他方の歯部先端がＳ極の列となるように配置したことを特徴とする。
【００１４】
また、前記継鉄回転体の歯形形状部を前記磁極回転体の磁極の外周に対向配置したことを特徴とする。
【００１５】
また、前記磁極回転体と前記継鉄回転体の内、
一方の回転体を同一回転中心軸方向に移動可能とした出力回転手段とし、
他方の回転体を低トルク入力回転手段とし、
前記出力回転手段と前記低トルク入力回転手段間に、前記磁気吸引力で伝達可能な伝達トルクを上回る負荷トルクが作用した時に、前記出力回転手段が前記回転中心軸方向に移動する動作によって、前記出力回転手段とトルク伝達可能に係合し、前記磁気吸引力で伝達可能な伝達トルクを上回るトルクを伝達する高トルク入力手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、前記出力回転手段と前記高トルク入力手段を咬合クラッチによって係合するようになしたことを特徴とする。
【００１７】
また、前記高トルク入力手段に遊星歯車機構のキャリアを連結し、低トルク入力手段に前記遊星歯車機構の太陽ギヤ軸を連結したことを特徴とする。
【００１８】
また、前記継鉄回転体の歯形形状部と側部磁性体間に、前記側部磁性体より小径の小径側部磁性体を設けたことを特徴とする。
【００１９】
また、少なくとも一つの側部磁性体は、継鉄回転体の歯形形状部の直径より大径の大径側部磁性体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、円周上に磁極が列設された磁極回転体と、前記磁極回転体と同一回転中心軸で回転し、前記磁極と対向するように列設される歯形形状部を有する継鉄回転体とを有し、前記継鉄回転体の歯形形状部の側方に磁性体からなる側部磁性体を備え、前記磁極回転体と前記継鉄回転体とを、前記回転中心軸回りにそれぞれ回転可能で、かつ、前記磁極と前記側部磁性体とが前記回転中心軸に沿って接離する方向に相対移動可能に支持し、前記磁極回転体と前記継鉄回転体間に、両者間に作用する磁気吸引力による伝達可能な伝達トルクを上回る負荷トルクが作用した時、両回転体が相対回転して、対向する磁極と歯形形状部間に作用する結合力が弱まることで、前記磁極回転体と前記歯形形状部に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力より、前記磁極と前記側部磁性体間に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力が大きくなり、前記磁極が前記側部磁性体に接近する位置に前記回転中心軸に沿って相対移動する構成としたので、磁極回転体と継鉄回転体間に予め設定した値を超える負荷トルクが作用した場合に、磁極回転体がスライドすることで磁気クラッチの切換えを自動的に行うことができ、また、従来装置のように、別体としてのスラスト変換機構を設ける必要がないため、部品点数が少なく、構造が簡単で、小型・軽量化が可能となり、製品コストを大幅に削減することができる。
【００２１】
また、磁極回転体と継鉄回転体に作用する負荷トルクが、磁極と前記継鉄回転体間に作用する磁気吸引力を下回ると、磁極が前記継鉄回転体の歯形形状部に対向する位置に相対移動し、低負荷回転に切替えることができるので、負荷トルクの減少に伴い磁気クラッチの復帰切換を自動的に行うことができる。
【００２２】
また、側部磁性体は、継鉄回転体の歯形部先端で形成される円周面と同心の円周面を有し、磁極回転体と継鉄回転体間に、磁気吸引力により伝達可能な回転トルクを上回る負荷トルクが作用した時、磁極が前記側部磁性体の円周面と対向する位置に回転中心軸に沿って相対移動し、磁気クラッチを高負荷回転に切替えることができるので、磁極と側部磁性体の密着を規制するストッパーを設ける必要がなく、部品点数が少なく、構造が簡単で、小型、軽量化が可能となる。
【００２３】
また、磁極回転体の磁極の列と継鉄回転体の歯形形状部の列と側部磁性体の列の組をそれぞれ複数組有する構成としたので、磁力による伝達可能トルクを、回転体の半径を大きくしなくても、適宜増加させることが出来、装置全体の小形化を可能とする。
【００２４】
また、磁極回転体の磁極を継鉄回転体の歯形形状部の外周に対向配置した構成としたので、磁極を構成する永久磁石は磁極を内周に配置するより大きい永久磁石を配置できるので、磁極回転体と継鉄回転体間で伝達可能なトルクを大きくすることができる。
【００２５】
また、前記出力回転手段と前記低トルク入力回転手段間に前記磁気吸引力で伝達可能な回転トルクを上回る負荷トルクが作用した場合に、前記出力回転手段とトルク伝達可能に係合し、前記磁気吸引力で伝達可能な回転トルクを上回るトルクを伝達する高トルク入力手段を設けた構成としたので、設定した回転トルクを上回る負荷トルクが作用すると、出力回転手段が回転中心線方向に所定量スライドして、回転トルクの伝達を出力回転手段と低トルク回転手段の経路から、高トルク回転手段の経路に簡単な構成で切り換えることが可能で、装置の小形化、切り換えの確実性、コストの低減を可能にできる。
【００２６】
また、前記出力回転手段と前記高トルク入力手段を咬合クラッチによって係合するようにしたので、高トルク回転手段への伝達切り換えを簡単確実に可能とすることができる。
【００２７】
また、高トルク入力手段に遊星歯車機構のキャリアを連結し、低トルク入力手段に前記遊星歯車機構の太陽ギヤ軸を連結したので、電気的制御手段を用いずに、負荷トルクの大小によってトルク伝達装置の出力回転を、低速（高トルク入力手段と同速）回転から高速回転に自動的に切り換えることを可能とすることが出来る。
【００２８】
また、少なくとも一つの側部磁性体を継鉄回転体の歯形形状部の直径より大きい大径側部磁性体とすることで、例えば２個の歯形磁性体に対して１個の側部磁性体で磁気クラッチの切替えを行うことができ、側部磁性体の部品数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のトルク伝達装置を用いた磁気クラッチ装置の全体構成図。
【図２】入力回転手段と出力回転手段の分解状態説明図。
【図３】本発明のトルク伝達装置の切換動作説明図。
【図４】本発明のトルク伝達装置の切換動作説明図。
【図５】本発明のトルク伝達装置の切換動作説明図。
【図６】本発明のトルク伝達装置の切換動作説明図。
【図７】（ａ）は低負荷高速回転時の全体断面図、（ｂ）（ｃ）は低トルク入力手段 と磁極の磁気結合状態を示す説明図。
【図８】（ａ）は高負荷回転時の全体断面図、（ｂ）〜（ｄ）は低トルク入力手 段と磁極の相対位置を示す説明図。
【図９】高負荷回転時における磁極に作用する磁気吸引力とスラスト力の関係説 明図。
【図１０】高トルク入力手段と咬合クラッチの構成説明図。
【図１１】（ａ）はトルク伝達装置の他の形態の概要図、（ｂ）は（ａ）の矢視断面 図。
【図１２】トルク伝達装置の異なる形態におけるトルク伝達動作説明図。
【図１３】トルク伝達装置の異なる形態におけるトルク伝達動作説明図。
【図１４】トルク伝達装置の異なる形態におけるトルク伝達動作説明図。
【図１５】磁極、側部磁性体及び継鉄回転体を３列設けた形態の断面図。
【図１６】（ａ）は本発明のトルク伝達装置を用いた磁気クラッチ装置の他の形態の全体構成図、（ｂ）は歯形形状部及び側部磁性体の位置説明図。
【図１７】（ａ）は歯形磁性体の側方に側部磁性体を２個ずつ設けた形態の全体構成図、（ｂ）は歯形形状部及び側部磁性体の位置説明図。
【図１８】（ａ）は図１７において１方の側部磁性体を１個とした形態の全体構成図、（ｂ）は歯形形状部及び側部磁性体の位置説明図。
【図１９】（ａ）は歯形磁性体の側方に大径の側部磁性体を設けた形態の全体構成図、（ｂ）は歯形形状部及び側部磁性体の位置説明図。
【図２０】歯形磁性体の側方に大径の側部磁性体を設けた形態の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔実施の形態１〕
以下、本発明のトルク伝達装置を適用した負荷感応型自動変速機の実施の形態１について図１〜図１０を用いて説明する。
【００３１】
図１において、１は入力軸、２は入力軸１に固設されたキャリア、３はキャリア２に設けたギヤ軸４に軸着されたプラネタリーギヤ、５はプラネタリーギヤ３が内接噛合するリングギヤ、６は太陽ギヤ軸７に設け太陽ギヤで、プラネタリーギヤ３は太陽ギヤ６と外接噛合し、前記したリングギヤ５と内接噛合し、キャリア２の回転を増速し、太陽ギヤ軸７を増速回転する。８は太陽ギヤ軸７と連結された低トルク入力手段で、図２に示すように、軟磁性体からなる歯形形状部９ａを有する継鉄回転体９と、前記継鉄回転体９の側面に微小間隔を隔てて設けられ、継鉄回転体９より小径の円形形状部１０ａからなる側部磁性体１０から構成される。
【００３２】
１１は出力回転手段で、低負荷高速回転体時に低トルク入力手段の継鉄回転体９と磁気的に結合する１対の磁極回転体１２、１２と、一対の磁極回転体１２、１２間に設けられた永久磁石１３を備え、磁極回転体１２の端部には咬合クラッチ係合突起１４が設けられている。１６は出力回転手段１１に固設された出力軸である。磁極回転体１２は前記継鉄回転体９の歯形形状部９ａ、側部磁性体１０の円形形状部１０ａと磁気的に結合する歯形形状部１２ａを有し、咬合クラッチ係合突起１４は高負荷回転時に高トルク入力手段１５の動力伝達溝１５ａに係合する係合部１４ａを有する。高トルク入力手段１５は、入力軸１に固設された遊星歯車機構のキャリア２と連結されており、入力軸１と同速で低速回転する。
【００３３】
次に、本発明の磁気クラッチ機構の切換動作について説明する。
【００３４】
図３〜図６に本発明のトルク伝達装置の動力伝達切換動作工程を、図７に低負荷高速回転時、図８に高負荷回転時の低トルク入力手段８と出力回転手段１１の結合状態を示す。
【００３５】
図３及び図７に示すように、低負荷高速回転時には、低トルク入力手段８の継鉄回転体９の歯形形状部９ａと出力回転手段１１の磁極回転体１２の歯形形状部１２ａが対向した状態にあり、永久磁石１３で励磁された磁極回転体１２と継鉄回転体９は両者の歯形形状部１２ａ、９ａ間のギャップを介して、図３（ｂ）に示す磁気回路を形成し、両回転手段間に強い磁気吸引力が発生する。
【００３６】
この状態においては、図３（ｂ）に示すように、磁極回転体１２と継鉄回転体９間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ１ｒは、磁極回転体１２と側部磁性体１０の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ１ｓと釣合い状態にあり、継鉄回転体９と磁極回転体１２は、図３（ｂ）、図７（ｂ）に示す状態を維持し、継鉄回転体９から磁極回転体１２にトルクを伝達し、磁極回転体１２を高速回転する。
【００３７】
次に、負荷トルクが増大し、負荷トルクが継鉄回転体９と磁極回転体１２の磁気吸引力を越えると、低トルク入力手段８と出力回転手段１１は相対回転し、図４（ｂ）に示すように、磁極回転体１２と継鉄回転体９の歯形形状部１２ａ、９ａ間に形成されていた磁気回路が側部磁性体１０の円形形状部１０ａを流れる磁気回路に変位するため、磁極回転体１２と継鉄回転体９間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力はＦ１ｒからＦ１ｒ′に減少する。一方、磁極回転体１２と側部磁性体１０の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ１ｓは、Ｆ１ｓからＦ１ｓ′に増加する。この磁極回転体１２と側部磁性体１０の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ１ｓ′が磁極回転体１２と継鉄回転体９間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ１ｒ′より増加することにより、磁極回転体１２は回転中心線方向にスライドし、磁極回転体１２と継鉄回転体９の相対位置が変位して、図５（ｃ）に示すように、磁極回転体１２の歯形形状部１２ａと側部磁性体１０の円形形状部１０ａ間で磁気回路を形成し、咬合クラッチ係合突起１４は入力軸１と同速で回転する高トルク入力手段１５に係合し、高負荷回転に切換えられる。
【００３８】
磁極回転体１２がスライドし、側部磁性体１０の円形形状部１０ａと対向した状態で回転すると、図８及び図１０に示すように、咬合クラッチ１４の係合部１４ａは高トルク入力手段１５のトルク伝達溝１５ａと係合し、咬合クラッチ１４を介して磁極回転体１２にトルクを伝達し、出力回転手段１１を回転する。
【００３９】
この高負荷回転時においても、磁極回転体１２と継鉄回転体９は連続して相対的に回転し、図８（ｃ）に示すように、磁極回転体１２と継鉄回転体９の歯形形状部１２ａ、９ａが対向した状態時に、磁極回転体１２と継鉄回転体９の歯形形状部１２ａ、９ａ間に最大のスラスト力が発生し、図８（ｄ）に示すように、磁極回転体１２の山と継鉄回転体９の谷が対向した時にスラスト力は最小となる。
この磁極回転体１２と継鉄回転体９の歯形形状磁性体９ａ間に発生するスラスト力の変動は、図９に示すように、磁極回転体１２の歯形形状部１２ａが継鉄回転体９の歯形形状磁性体９ａに対向した時の磁力による吸引力の回転中心線方向の最大の分力Ｆ２ｒ′ｍａｘと、磁極回転体１２の歯形形状部１２ａと継鉄回転体９の歯形形状磁性体９ａからなる谷部が対向するとき磁力による吸引力の回転中心線方向の最小の分力Ｆ２ｒ′ｍｉｎ間を交互に変動するが、負荷が所定量を越えている間は、両者が相対回転しているのでこの変動値の平均スラスト力をＦ２ｒ′とすると（図９参照）、平均スラスト力Ｆ２ｒ′は磁極回転体１２と側部磁性体１０の磁力による回転中心線方向の分力Ｆ２ｓ′を越えることが無く図５の状態で高負荷回転が維持される。
【００４０】
次に、負荷が減少すると、図６（ａ）に示すように、磁極回転体１２と継鉄回転体９の歯形形状部１２ａと９ａが磁力により引き合い、円周方向で位置が一致（接近）することで、図６（ｂ）に示すように、磁極回転体１２と側部磁性体１０の歯形形状部１２ａと円形形状部１０ａ間に形成されていた磁気回路が継鉄回転体９の歯形形状磁性体９ａを流れる磁気回路に切り替わるので、磁極回転体１２と継鉄回転体９の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ２ｒが増加し、磁極回転体１２と側部磁性体１０の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ２ｓは減少し、磁極回転体１２と継鉄回転体９の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ２ｒが前記分力Ｆ２ｓを上回るため戻しのスラスト力が発生し、磁極回転体１２を継鉄回転体９と対向する位置にスライドさせ、図３（ｂ）に示す低負荷高速状態となる。
【００４１】
以上の通り、本発明によると、磁極回転体１２に作用する負荷により、磁極回転体１２と継鉄回転体９の相対回転で発生するスラスト力を利用して、磁極回転体１２をスライドすることでクラッチの切換えを行う構成としているので、従来装置において必要としていた別体としてのスラスト変換機構を設ける必要がないため、部品点数が少なく、構造が簡単で、小型・軽量化が可能となり、製品コストを大幅に削減することができ、また、高負荷時には、磁極回転体１２と継鉄回転体９の相対回転により発生するスラスト力により、磁極回転体１２に設けた咬合クラッチ係合突起１４を高トルク入力手段１５に係合する構成としているので、高負荷時においても、動力伝達を確実に行うがことができ、かつクラッチの切換えをハイレスポンスに行うことができるトルク伝達装置を提供することができる。
【００４２】
〔実施の形態２〕
図１１は本発明のトルク伝達装置の他の形態を示す。
【００４３】
図１１において、内側に磁極の歯形形状部２１を有する磁極回転体２０、外側に歯形形状部２３を有する継鉄回転体２２が、例えば実施の形態１に示すような回転支持手段によって回転可能に支持され、かつ、何れか一方が回転中心線方向にスライド可能に支持されている。
【００４４】
歯形形状部２３の側部には磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３との間隔よりも広い半径方向の間隔を隔てて配置される円周面を有する側部磁性体２４が固着されている。図１１では、歯形形状部２３と側部磁性体２４の内周部に間隔が設けられているが、歯形形状部２３の側面に直接側部磁性体２４を固着してもよい。
【００４５】
磁極回転体２０は磁極の歯形形状部２１が、継鉄回転体２２の歯形形状部２３と対向する位置（図に示す位置）から側部磁性体２４の円周面と対向する位置まで相対的に回転中心軸方向にスライド可能に支持される。
【００４６】
〔実施の形態３〕
図１２の本実施の形態は、内側に継鉄回転体２２を外側に磁極回転体２０を設けた形態のトルク伝達装置である。
【００４７】
磁極回転体２０は、中空体の内周に図１２に示すように、N極とS極を周期的に交互に着磁された磁極の歯形形状部２１ａ、２１ｂが形成されている。
【００４８】
継鉄回転体２２の外周には、磁極の歯形形状部２１ａ、２１ｂに対向するように、歯形形状をした歯形形状部２３が磁極回転体２０の磁極の歯形形状部２１ａ、２１ｂの内周と微小間隔を隔てて回転可能に配置され、その側部に、前記微小間隔よりも広い半径方向の間隔を隔てて回転可能に配置された外周面を有する側部磁性体２４が、磁性体を介して固着されている。図１２では、歯形形状部２３と側部磁性体２４の外周部に間隔が設けられているが、前記した通り、歯形形状部２３の側面に直接側部磁性体２４を固着してもよい。
【００４９】
次にトルク伝達装置の動作について図１２を用いて説明する。
【００５０】
（ａ）は、外側の磁極回転体２０の磁極の歯形形状部２１と内側の継鉄回転体２２の歯形形状部２３が対向している状態を示す。磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３の磁力による吸引力が最も強い位置となっている。
【００５１】
（ｂ）は、磁極回転体２０と継鉄回転体２２間に磁力によって伝達可能なトルクを上回る負荷トルクが作用したことによって、磁極回転体２０と継鉄回転体２２が相対回転し、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３が周方向にずれた状態を示す。（実際にはこの位置に留まることはなく、相対回転しながらスライドして図（ｃ）の状態に移行する）
磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３がずれることで磁力による吸引力が弱まり、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力よりも、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力が大きくなり、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４の円周（外周）面が対向する位置に両者が相対的に移動する。
【００５２】
上記の動作の結果、図（ｃ）に示す磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４が対向する位置に移動する。
【００５３】
磁極回転体２０と継鉄回転体２２間に、磁力によって伝達可能なトルクを上回る負荷トルクが作用している間は、この位置で空転（回転差を持って回転）を続ける。
【００５４】
上記負荷トルクが減少すると、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の円周方向の分力は、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の円周方向分力よりも大きいので、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３が接近する方向に相対回転し、図（ｄ）に示す状態に向って両者が相対回転する。その結果磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の回転中心線方向分力が磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の回転中心線方向分力より大きくなり、図（ａ）に示す位置に相対移動する。
【００５５】
〔実施の形態４〕
図１３は磁極の歯形形状部２１の列と歯形形状部２３の列と側部磁性体２４の列の組を複数備えた実施の形態である。
【００５６】
磁極の歯形形状部２１の列を２列備えた磁極回転体２０を内側に配置し、その外側に継鉄回転体回転体２２を配置し、それぞれの回転体は回転可能及び回転中心線方向に相対移動可能に支持されている。
【００５７】
継鉄回転体２２の2列の歯形形状部２３は、２列の磁極の歯形形状部２１に対向するように磁極の歯形形状部２１の外側に配置され、継鉄回転体２２の２列の歯形形状部２３の側部には、それぞれ側部磁性体２４が配置されている。
【００５８】
磁極回転体２０は、2枚のドーナツ円盤の外側にそれぞれ歯形形状した突起が周方向に
等間隔で外向き放射状に形成された磁性体と、この2枚のドーナツ円盤の間に固着された
、軸方向の一端をＮ極、他端をＳ極とするリング状の永久磁石から構成されている。
【００５９】
継鉄回転体回転体２２は、ドーナツ円盤の内側に歯形形状した突起を周方向に等間隔で磁極の歯形形状部２１と対向するように内向き放射状に形成された磁性体（珪素鋼板）からなる歯形形状部２３と、歯形形状部２３の先端内周の直径よりも大きい内周を有するドーナツ円盤形状した磁性体からなる側部磁性体２４を歯形形状部２３の側方に微小間隔を隔てて固着して構成され、図１３に示すように、右から歯形形状部２３、側部磁性体２４、歯形形状部２３、側部磁性体２４の順に配置され、歯形形状部２３と歯形形状部２３の列の間隔、及び側部磁性体２４と側部磁性体２４の間隔が、それぞれ磁極回転体２０の2列の磁極の歯形形状部２１の間隔と同じ間隔とし、磁極の歯形形状部２１と継鉄回転体２２の歯形形状部２３、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４の内周が対向するように構成されている。
【００６０】
また、対向する2列の磁極の歯形形状部２１と継鉄回転体２２の歯形形状部２３、或いは、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４の内周がエアギャップを隔ててそれぞれ磁極回転体２０と継鉄回転体２２とで磁気回路を形成するように、歯形形状部２３と側部磁性体２４は磁性体を介してそれぞれ固着されている。
【００６１】
図では、歯形形状部２３と側部磁性体２４間に間隔が設けられているが、歯形形状部２３の側面に直接側部磁性体２４を固着してもよい。
【００６２】
次に動作について説明する。図１３において、（ａ）は、磁極の歯形形状部２１と継鉄回転体２２の歯形形状部２３が対向している状態を示す。永久磁石の磁力で回転トルクを磁極回転体２０と継鉄回転体２２間で伝達する。永久磁石により励磁された２組の磁極の歯形形状部２１と２組の継鉄回転体２２の歯形形状部２３が、対向する歯形形状先端のエアギャップを介して磁気回路を形成し、強固に磁気結合している。
（ｂ）は、磁極回転体２０と継鉄回転体２２間に、（a）の結合力によって伝達可能なト
ルクを超える負荷トルクによって、磁極回転体２０と継鉄回転体２２が相対回転し、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３の歯先が円周方向にずれた状態を示す。（実際にはこの位置に留まることはなく、相対回転しながらスライドして図（ｃ）の状態に移行する）
磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３がずれることで、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力よりも、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力が大きくなり、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４の円周（内周）面が対向する位置に両者が相対的に移動する。
【００６３】
上記の動作の結果、図（ｃ）に示す２組の磁極の歯形形状部２１と２組の側部磁性体２４が対向する位置に移動する。
【００６４】
磁極回転体２０と継鉄回転体２２間に、磁力によって伝達可能なトルクを上回る負荷トルクが作用している間は、この位置で空転（回転差を持って回転）を続ける。
【００６５】
上記負荷トルクが減少すると、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の円周方向の分力は、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の円周方向分力よりも大きくなるので、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３が接近する方向に相対回転し、図（ｄ）に示す磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３が接近する。
【００６６】
磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の回転中心線方向分力が磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の回転中心線方向分力より大きくなり、図（ａ）に示す位置に相対移動する。
〔実施の形態５〕
次に、磁極の歯形形状部２１の列と継鉄回転体２２の歯形形状部２３の列と側部磁性体２４の列の組を複数備えた他の実施の形態を図１４を用いて説明する。
【００６７】
磁極の歯形形状部２１の列を２列備えた磁極回転体２０を外側に配置し、その内側に継鉄回転体２２を配置し、それぞれの回転体は回転可能及び回転中心線方向に相対移動可能に支持されている。
【００６８】
図１５は磁極の歯形形状部２１、側部磁性体２２及び継鉄回転体２２の歯形形状部２３を３列設けた実施の形態を示す。
【００６９】
図に示すように、３列の磁極の歯形形状部２１の間に永久磁石１３を磁極の向きを逆にして配置されている。中央の歯形形状部２１ａをＮ極の列とすると両側の歯形形状部２１ｂにはＳ極の列の磁極が励磁される。
【００７０】
他の構成及び動作については、実施の形態１と同一である。
【００７１】
[実施の形態６]
実施の形態１に記載したトルク伝達装置は、入力軸１に固設された遊星歯車機構のキャリア２の回転をプラネタリギヤ３を介して太陽ギヤ軸７を高速回転する低トルク入力手段と、前記キャリア２と連結され回転する高トルク入力手段１５から構成されているが、本実施の形態では、入力手段である中空回転体の１側に高トルク入力手段を設け、他側にキャリア２を設け、キャリアの回転をプラネタリーギヤを介して太陽ギヤー軸を高速回転する低トルク入力手段を設けた形態とした構成を特徴とする。
【００７２】
以下、図１６を参照して説明する。
【００７３】
１は中空軸状の入力手段、１ａは入力手段の回転中心軸で、前記入力手段１は図示しないプーリーや歯車等で回転される。
【００７４】
２は前記中空軸状の入力手段１の１端に一体的に固着され、増速歯車機構を構成する遊星歯車機構のキャリア、２ａは前記キャリア２に連結されたキャリア、３は前記キャリア２、２ａ間に軸着される遊星歯車機構のプラネタリギヤ、４は前記キャリア２、２ａ間に軸着され、前記プラネタリギヤ３を回転可能に軸着するプラネタリギヤ軸、５はプラネタリギヤ３が内接噛合するリングギヤ、６は太陽ギヤ軸７に設けた太陽ギヤ、７は太陽ギヤ軸である。プラネタリギヤ３は太陽ギヤ６と外接噛合し、太陽ギヤ軸７を増速回転する。太陽ギヤ軸７は回転可能で軸方向に移動不能に図示しない軸受け手段によって軸支されている。８は太陽ギヤ軸７に固着された低トルク入力手段で、入力手段１と前記遊星歯車機構を介して連結され、入力手段１より高速で回転する。９は低トルク入力手段８の外周部に等間隔で配置された一対の歯形形状部９ａ，９ａを有する継鉄回転体（ヨーク）、１０は前記歯形形状部９ａの歯形部先端で形成される外径より小径の外周面を有する一対の側部磁性体１０ａ，１０ａからなる側部磁性体、１１は出力回転手段で、後記する１対の磁極回転体１２と、永久磁石１３と、磁極回転体１２の端部に設けたクラッチ係合突起１４を有している。
【００７５】
１２は永久磁石１３の両側面に固着され、内周にその先端が前記継鉄回転体９の歯形形状部９ａと対向可能に複数列等間隔で配置された歯形形状部１２ａを有する磁極回転体である。
【００７６】
１３は永久磁石で、一方の側面がＮ極、他方の側面がＳ極となっている。永久磁石１３は一体である必要はなく、適宜、円周方向、又は厚さ方向に分割されている形態のものでもよく、磁極回転体１２の歯形形状部１２ａを励磁し磁極を形成できる構成のものである。
【００７７】
１４は磁極回転体１２の側面に固着されたクラッチ係合突起、１５は入力手段１の他端に固着され、入力手段と同速で回転する高トルク回転手段、１５ａは高負荷回転時にクラッチ係合突起１４と係合するトルク伝達溝である。
【００７８】
クラッチ係合突起１４とトルク伝達溝１５ａで咬み合いクラッチ機構を形成する。
【００７９】
１６は出力回転手段１１に固設された出力軸である。前記磁極回転体１２の歯形形状部１２ａは低負荷高速回転時に、前記継鉄回転体９の歯形形状部９ａと、高負荷低速回転時に側部磁性体１０ａと磁気的に結合する。図では歯形形状部９ａと側部磁性体１０は隙間を設けて配置されているが、歯形形状部９ａの側面に側部磁性体１０を密着配置してもよい。
【００８０】
また、本実施の形態における磁気クラッチ機構の切換動作は、実施の形態１の段落番号[００２１]〜[００２８]に記載した動作と同じであり説明を省略する。
【００８１】
図１７は継鉄回転体９の歯形形状部９ａと側部磁性体１０ａ間に、前記側部磁性体１０ａよりさらに小径の外周面を有する小径側部磁性体１０ｂを設けた構成としている。
【００８２】
側部磁性体１０に側部磁性体１０ａよりさらに小径の側部磁性体１０ｂを設けることにより、低負荷高速回転時において、磁極回転体１２と継鉄回転体９間の負荷トルクが上昇し、磁極回転体１２が側部磁性体１０側に吸引され回転軸１ａに沿って移動する場合に、磁極回転体１２の吸引力は側部磁性体１０ａと小径の側部磁性体１０ｂに分散して吸引されるため、両者間の吸引力が緩やかになり、側部磁性体１０の軸方向吸引力が弱まり、磁極回転体１２の回転軸方向の偏移量を大きくすることができる。
【００８３】
本形態では、小径側部磁性体１０ｂを１個だけ設けているが、段階的に小径となる小径側部磁性体１０ｂを２個以上設けることもできるし、また連続して形成される小径部を設ける構成とすることもできる。
【００８４】
図１８は継鉄回転体９の歯形形状部９ａのうち一方の歯形形状部９ａに小径の側部磁性体１０ｂとさらに小径の側部磁性体１０ｃを設け、他方の歯形形状部９ａに小径側部磁性体１０ｂと大径側部磁性体１０ａを設けた形態である。図１８に示す側部磁性体の形態は、図１７に示す側部磁性体のうち一方の側部磁性体を小径の側部磁性体１０ｂとさらに小径の側部磁性体１０ｃとした構成で相違する。このように、複数列の歯形形状部９ａに対し、側部磁性体１０をさまざまの形態とすることができ、例えば、側部磁性体１０を一列だけ設ける構成とすることも可能であり、また、異なる形状の側部磁性体１０を組み合わせた構成とすることもできる。
【００８５】
図１９、２０は側部磁性体１０の他の形態を示す。図において、側部磁性体１０は径が歯形形状部９ａの径より大きい大径側部磁性体１０ｄであり、大径側部磁性体１０ｄの先端で形成される外径部は磁極回転体１２の歯形形状部１２ａの先端部より磁極回転体１２の内径側に突出している。図１９は磁極の歯形形状部１２ａと継鉄回転体９の歯形形状部９ａが噛合している低負荷高速回転時の状態を示し、図２０は咬合クラッチ１４が高トルク入力手段１５のトルク伝達溝１５ａに係合している高負荷低速回転時の状態を示す。１７は咬合クラッチ１４がトルク伝達溝１５ａに係合する動作時に、磁極回転体１２の歯形形状部１２ａが前記大径側部磁性体１０ｄに接触するのを防止するストッパである。
【００８６】
また、ストッパ１７に代えて、磁極回転体１２の軸受部にスライドストッパ（図示せず）を設けて磁極１２と大径側部磁性体１０ｄの接触を防止することもできる。
【００８７】
図１６〜図２０に示す側部磁性体１０は継鉄回転体１９と一体に形成しているが、別体として形成した側部磁性体１０を継鉄回転体１９に固設してもよい。
【００８８】
また、側部磁性体の形状は中空円形形状が好ましいが、円形形状以外の形状とすることもできる。
【００８９】
尚、磁極回転体の磁極と継鉄回転体の歯形形状部の構成は、以上の実施の形態１から６の構成に限定されることなく、例えば、両者の歯形形状部が半径方向に対向する構成だけでなく、軸方向に対向するように配置しても良い。換言すると、磁極回転体の複数の磁極と磁気的に結合する歯形形状部を有する継鉄回転体を設け、両者間に働く磁力を上回る負荷トルクが作用したときに両者が相対回転することで、両者間の強い磁気結合力が解消され、代わって、継鉄回転体の歯形形状部の側部に配置した側部磁性体に磁極回転体が磁力によって吸引され、回転中心軸方向に変位可能に配置される構成であればよく、特に磁極回転体自身の磁力によって側部磁性体に吸引する態様は、構成が単純で好ましい。
【００９０】
また、継鉄回転体と側部磁性体は、磁気回路が切り替わり易いように軟磁性体であることが好ましい。
【００９１】
また、継鉄回転体側にも永久磁石を配置して、両者間の磁力による伝達可能トルクを強化する態様としてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
８ 低トルク入力手段
９、９ａ、２２ 継鉄回転体
９ａ、２３ 歯形形状部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、２４ 側部磁性体
１０ａ 円形形状部
１１ 出力回転手段
１２、２０ 磁極回転体
１２ａ、２１、２１ａ、２１ｂ 歯形形状部
１３ 永久磁石
１４ 咬合クラッチ係合突起
１５ 高トルク入力手段
１５ａ トルク伝達溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、2つの回転体間で磁気の吸引力によって回転トルクを伝達するトルク伝達装
置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気的結合により回転力を伝達する装置が提案されている（特許文献１ 第２図（Ｃ））。
【０００３】
上記特許文献には、多数の磁極の磁気的吸引力によって効率よく回転力を伝達する機構が提案されているが、これらトルク伝達装置に磁気的結合力を上回る負荷トルクが作用すると空転することになる。しかし、空転の有無を検出するには、２つの回転体の回転差を検出する複雑な検出機構を必要とする。
【０００４】
また、負荷に応じて磁気的に磁気クラッチの切り替え作動を行なう非接触式負荷感応型自動変速機も提案されている。（特許文献２）
上記非接触式負荷感応型自動変速機は、減速機からの入力手段と、前記入力手段と回転可能に連結した回転体と、前記回転体に対して、回転軸の軸線方向位置を互いにずらして固定した磁性体と、各磁性体に間隙を介して対向可能な磁気クラッチ用磁石を備え、軸線方向に移動可能に設けた速度切換部材と、出力側に作用する負荷に応じて前記速度切換部材と回転方向の相対位置が変化し、該回転方向の相対位置の変化により前記速度切換部材を軸線方向に移動する回転−スラスト変換機構とを備え、前記回転−スラスト変換機構は、前記速度切換部材に設けた磁石と出力側部材に設けた磁石との間の反発と吸引作用を、前記負荷に応じた回転方向の相対位置の変化によって切り換え、該切換により速度切換部材を軸線方向に移動して磁気クラッチ用磁石を前記の回転体の磁性体のいずれかに対向させることにより、出力手段の速度を変えるようにしたものであり、構造が複雑で切り換え動作が安定せず、また、小形化が困難なものだった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−１３４０６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４７０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、2つの回転体間で磁気の吸引力によって回転トルクを伝達するトルク伝達装
置において、磁気の吸引力によって伝達可能な回転トルクを上回る負荷トルクが作用したときに、回転体を回転軸方向に磁気の吸引力の作用で自動的にスライド移動する簡単な構成のトルク伝達装置を提案することを目的としている。
【０００７】
また、この回転体がスライド移動する作用を利用して、負荷トルクの大小によって回転トルクの伝達経路を切り換える磁気クラッチ機構を備えたトルク伝達装置を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、
円周上に磁極が列設された磁極回転体と、前記磁極回転体と同一回転中心軸で回転し、前記磁極と対向するように列設される歯形形状部を有する継鉄回転体とを有し、前記継鉄回転体の歯形形状部の側方に磁性体からなる側部磁性体を備え、前記磁極回転体と前記継鉄回転体とを、前記回転中心軸回りにそれぞれ回転可能で、かつ、前記磁極と前記側部磁性体とが前記回転中心軸に沿って接離する方向に相対移動可能に支持し、前記磁極回転体と前記継鉄回転体間に、両者間に作用する磁気吸引力による伝達可能な伝達トルクを上回る負荷トルクが作用した時、両回転体が相対回転して、対向する磁極と歯形形状部間に作用する結合力が弱まることで、前記磁極回転体と前記歯形形状部に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力より、前記磁極と前記側部磁性体間に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力が大きくなり、前記磁極が前記側部磁性体に接近する位置に前記回転中心軸に沿って相対移動することを特徴とする。
【０００９】
また、前記磁極回転体と前記継鉄回転体に作用する負荷トルクが、前記磁極と前記継鉄回転体間に作用する磁気吸引力を下回ると、前記磁極が前記継鉄回転体の歯形形状部に対向する位置に相対移動することを特徴とする。
【００１０】
また、前記側部磁性体は、前記継鉄回転体の歯形部先端で形成される円周面と同心の円周面を有し、前記磁極回転体と前記継鉄回転体間に、前記磁気吸引力により伝達可能な回転トルクを上回る負荷トルクが作用した時、前記磁極が前記側部磁性体の前記円周面と対向する位置に前記回転中心軸に沿って相対移動することを特徴とする。
【００１１】
また、前記磁極回転体の磁極の列と前記継鉄回転体の歯形形状部の列と側部磁性体の列の組をそれぞれ複数組有することを特徴とする。
【００１２】
また、前記磁極回転体の磁極を前記継鉄回転体の歯形形状部の外周に対向配置したことを特徴とする。
【００１３】
また、前記磁極回転体は、内周上に等間隔に配置された歯部を有する前記中空円板と１対の中空円板間に中空円板状の永久磁石を固着し、１対の中空円板の一方の歯部先端がＮ極の列、他方の歯部先端がＳ極の列となるように配置したことを特徴とする。
【００１４】
また、前記継鉄回転体の歯形形状部を前記磁極回転体の磁極の外周に対向配置したことを特徴とする。
【００１５】
また、前記磁極回転体と前記継鉄回転体の内、
一方の回転体を同一回転中心軸方向に移動可能とした出力回転手段とし、
他方の回転体を低トルク入力回転手段とし、
前記出力回転手段と前記低トルク入力回転手段間に、前記磁気吸引力で伝達可能な伝達トルクを上回る負荷トルクが作用した時に、前記出力回転手段が前記回転中心軸方向に移動する動作によって、前記出力回転手段とトルク伝達可能に係合し、前記磁気吸引力で伝達可能な伝達トルクを上回るトルクを伝達する高トルク入力手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、前記出力回転手段と前記高トルク入力手段を咬合クラッチによって係合するようになしたことを特徴とする。
【００１７】
また、前記高トルク入力手段に遊星歯車機構のキャリアを連結し、低トルク入力手段に前記遊星歯車機構の太陽ギヤ軸を連結したことを特徴とする。
【００１８】
また、前記継鉄回転体の歯形形状部と側部磁性体間に、前記側部磁性体より小径の小径側部磁性体を設けたことを特徴とする。
【００１９】
また、少なくとも一つの側部磁性体は、継鉄回転体の歯形形状部の直径より大径の大径側部磁性体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、円周上に磁極が列設された磁極回転体と、前記磁極回転体と同一回転中心軸で回転し、前記磁極と対向するように列設される歯形形状部を有する継鉄回転体とを有し、前記継鉄回転体の歯形形状部の側方に磁性体からなる側部磁性体を備え、前記磁極回転体と前記継鉄回転体とを、前記回転中心軸回りにそれぞれ回転可能で、かつ、前記磁極と前記側部磁性体とが前記回転中心軸に沿って接離する方向に相対移動可能に支持し、前記磁極回転体と前記継鉄回転体間に、両者間に作用する磁気吸引力による伝達可能な伝達トルクを上回る負荷トルクが作用した時、両回転体が相対回転して、対向する磁極と歯形形状部間に作用する結合力が弱まることで、前記磁極回転体と前記歯形形状部に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力より、前記磁極と前記側部磁性体間に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力が大きくなり、前記磁極が前記側部磁性体に接近する位置に前記回転中心軸に沿って相対移動する構成としたので、磁極回転体と継鉄回転体間に予め設定した値を超える負荷トルクが作用した場合に、磁極回転体がスライドすることで磁気クラッチの切換えを自動的に行うことができ、また、従来装置のように、別体としてのスラスト変換機構を設ける必要がないため、部品点数が少なく、構造が簡単で、小型・軽量化が可能となり、製品コストを大幅に削減することができる。
【００２１】
また、磁極回転体と継鉄回転体に作用する負荷トルクが、磁極と前記継鉄回転体間に作用する磁気吸引力を下回ると、磁極が前記継鉄回転体の歯形形状部に対向する位置に相対移動し、低負荷回転に切替えることができるので、負荷トルクの減少に伴い磁気クラッチの復帰切換を自動的に行うことができる。
【００２２】
また、側部磁性体は、継鉄回転体の歯形部先端で形成される円周面と同心の円周面を有し、磁極回転体と継鉄回転体間に、磁気吸引力により伝達可能な回転トルクを上回る負荷トルクが作用した時、磁極が前記側部磁性体の円周面と対向する位置に回転中心軸に沿って相対移動し、磁気クラッチを高負荷回転に切替えることができるので、磁極と側部磁性体の密着を規制するストッパーを設ける必要がなく、部品点数が少なく、構造が簡単で、小型、軽量化が可能となる。
【００２３】
また、磁極回転体の磁極の列と継鉄回転体の歯形形状部の列と側部磁性体の列の組をそれぞれ複数組有する構成としたので、磁力による伝達可能トルクを、回転体の半径を大きくしなくても、適宜増加させることが出来、装置全体の小形化を可能とする。
【００２４】
また、磁極回転体の磁極を継鉄回転体の歯形形状部の外周に対向配置した構成としたので、磁極を構成する永久磁石は磁極を内周に配置するより大きい永久磁石を配置できるので、磁極回転体と継鉄回転体間で伝達可能なトルクを大きくすることができる。
【００２５】
また、前記出力回転手段と前記低トルク入力回転手段間に前記磁気吸引力で伝達可能な回転トルクを上回る負荷トルクが作用した場合に、前記出力回転手段とトルク伝達可能に係合し、前記磁気吸引力で伝達可能な回転トルクを上回るトルクを伝達する高トルク入力手段を設けた構成としたので、設定した回転トルクを上回る負荷トルクが作用すると、出力回転手段が回転中心線方向に所定量スライドして、回転トルクの伝達を出力回転手段と低トルク回転手段の経路から、高トルク回転手段の経路に簡単な構成で切り換えることが可能で、装置の小形化、切り換えの確実性、コストの低減を可能にできる。
【００２６】
また、前記出力回転手段と前記高トルク入力手段を咬合クラッチによって係合するようにしたので、高トルク回転手段への伝達切り換えを簡単確実に可能とすることができる。
【００２７】
また、高トルク入力手段に遊星歯車機構のキャリアを連結し、低トルク入力手段に前記遊星歯車機構の太陽ギヤ軸を連結したので、電気的制御手段を用いずに、負荷トルクの大小によってトルク伝達装置の出力回転を、低速（高トルク入力手段と同速）回転から高速回転に自動的に切り換えることを可能とすることが出来る。
【００２８】
また、少なくとも一つの側部磁性体を継鉄回転体の歯形形状部の直径より大きい大径側部磁性体とすることで、例えば２個の歯形磁性体に対して１個の側部磁性体で磁気クラッチの切替えを行うことができ、側部磁性体の部品数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のトルク伝達装置を用いた磁気クラッチ装置の全体構成図。
【図２】入力回転手段と出力回転手段の分解状態説明図。
【図３】本発明のトルク伝達装置の切換動作説明図。
【図４】本発明のトルク伝達装置の切換動作説明図。
【図５】本発明のトルク伝達装置の切換動作説明図。
【図６】本発明のトルク伝達装置の切換動作説明図。
【図７】（ａ）は低負荷高速回転時の全体断面図、（ｂ）（ｃ）は低トルク入力手段 と磁極の磁気結合状態を示す説明図。
【図８】（ａ）は高負荷回転時の全体断面図、（ｂ）〜（ｄ）は低トルク入力手 段と磁極の相対位置を示す説明図。
【図９】高負荷回転時における磁極に作用する磁気吸引力とスラスト力の関係説 明図。
【図１０】高トルク入力手段と咬合クラッチの構成説明図。
【図１１】（ａ）はトルク伝達装置の他の形態の概要図、（ｂ）は（ａ）の矢視断面 図。
【図１２】トルク伝達装置の異なる形態におけるトルク伝達動作説明図。
【図１３】トルク伝達装置の異なる形態におけるトルク伝達動作説明図。
【図１４】トルク伝達装置の異なる形態におけるトルク伝達動作説明図。
【図１５】磁極、側部磁性体及び継鉄回転体を３列設けた形態の断面図。
【図１６】（ａ）は本発明のトルク伝達装置を用いた磁気クラッチ装置の他の形態の全体構成図、（ｂ）は歯形形状部及び側部磁性体の位置説明図。
【図１７】（ａ）は歯形磁性体の側方に側部磁性体を２個ずつ設けた形態の全体構成図、（ｂ）は歯形形状部及び側部磁性体の位置説明図。
【図１８】（ａ）は図１７において１方の側部磁性体を１個とした形態の全体構成図、（ｂ）は歯形形状部及び側部磁性体の位置説明図。
【図１９】（ａ）は歯形磁性体の側方に大径の側部磁性体を設けた形態の全体構成図、（ｂ）は歯形形状部及び側部磁性体の位置説明図。
【図２０】歯形磁性体の側方に大径の側部磁性体を設けた形態の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔実施の形態１〕
以下、本発明のトルク伝達装置を適用した負荷感応型自動変速機の実施の形態１について図１〜図１０を用いて説明する。
【００３１】
図１において、１は入力軸、２は入力軸１に固設されたキャリア、３はキャリア２に設けたギヤ軸４に軸着されたプラネタリーギヤ、５はプラネタリーギヤ３が内接噛合するリングギヤ、６は太陽ギヤ軸７に設け太陽ギヤで、プラネタリーギヤ３は太陽ギヤ６と外接噛合し、前記したリングギヤ５と内接噛合し、キャリア２の回転を増速し、太陽ギヤ軸７を増速回転する。８は太陽ギヤ軸７と連結された低トルク入力手段で、図２に示すように、軟磁性体からなる歯形形状部９ａを有する継鉄回転体９と、前記継鉄回転体９の側面に微小間隔を隔てて設けられ、継鉄回転体９より小径の円形形状部１０ａからなる側部磁性体１０から構成される。
【００３２】
１１は出力回転手段で、低負荷高速回転体時に低トルク入力手段の継鉄回転体９と磁気的に結合する１対の磁極回転体１２、１２と、一対の磁極回転体１２、１２間に設けられた永久磁石１３を備え、磁極回転体１２の端部には咬合クラッチ係合突起１４が設けられている。１６は出力回転手段１１に固設された出力軸である。磁極回転体１２は前記継鉄回転体９の歯形形状部９ａ、側部磁性体１０の円形形状部１０ａと磁気的に結合する歯形形状部１２ａを有し、咬合クラッチ係合突起１４は高負荷回転時に高トルク入力手段１５の動力伝達溝１５ａに係合する係合部１４ａを有する。高トルク入力手段１５は、入力軸１に固設された遊星歯車機構のキャリア２と連結されており、入力軸１と同速で低速回転する。
【００３３】
次に、本発明の磁気クラッチ機構の切換動作について説明する。
【００３４】
図３〜図６に本発明のトルク伝達装置の動力伝達切換動作工程を、図７に低負荷高速回転時、図８に高負荷回転時の低トルク入力手段８と出力回転手段１１の結合状態を示す。
【００３５】
図３及び図７に示すように、低負荷高速回転時には、低トルク入力手段８の継鉄回転体９の歯形形状部９ａと出力回転手段１１の磁極回転体１２の歯形形状部１２ａが対向した状態にあり、永久磁石１３で励磁された磁極回転体１２と継鉄回転体９は両者の歯形形状部１２ａ、９ａ間のギャップを介して、図３（ｂ）に示す磁気回路を形成し、両回転手段間に強い磁気吸引力が発生する。
【００３６】
この状態においては、図３（ｂ）に示すように、磁極回転体１２と継鉄回転体９間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ１ｒは、磁極回転体１２と側部磁性体１０の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ１ｓと釣合い状態にあり、継鉄回転体９と磁極回転体１２は、図３（ｂ）、図７（ｂ）に示す状態を維持し、継鉄回転体９から磁極回転体１２にトルクを伝達し、磁極回転体１２を高速回転する。
【００３７】
次に、負荷トルクが増大し、負荷トルクが継鉄回転体９と磁極回転体１２の磁気吸引力を越えると、低トルク入力手段８と出力回転手段１１は相対回転し、図４（ｂ）に示すように、磁極回転体１２と継鉄回転体９の歯形形状部１２ａ、９ａ間に形成されていた磁気回路が側部磁性体１０の円形形状部１０ａを流れる磁気回路に変位するため、磁極回転体１２と継鉄回転体９間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力はＦ１ｒからＦ１ｒ′に減少する。一方、磁極回転体１２と側部磁性体１０の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ１ｓは、Ｆ１ｓからＦ１ｓ′に増加する。この磁極回転体１２と側部磁性体１０の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ１ｓ′が磁極回転体１２と継鉄回転体９間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ１ｒ′より増加することにより、磁極回転体１２は回転中心線方向にスライドし、磁極回転体１２と継鉄回転体９の相対位置が変位して、図５（ｃ）に示すように、磁極回転体１２の歯形形状部１２ａと側部磁性体１０の円形形状部１０ａ間で磁気回路を形成し、咬合クラッチ係合突起１４は入力軸１と同速で回転する高トルク入力手段１５に係合し、高負荷回転に切換えられる。
【００３８】
磁極回転体１２がスライドし、側部磁性体１０の円形形状部１０ａと対向した状態で回転すると、図８及び図１０に示すように、咬合クラッチ１４の係合部１４ａは高トルク入力手段１５のトルク伝達溝１５ａと係合し、咬合クラッチ１４を介して磁極回転体１２にトルクを伝達し、出力回転手段１１を回転する。
【００３９】
この高負荷回転時においても、磁極回転体１２と継鉄回転体９は連続して相対的に回転し、図８（ｃ）に示すように、磁極回転体１２と継鉄回転体９の歯形形状部１２ａ、９ａが対向した状態時に、磁極回転体１２と継鉄回転体９の歯形形状部１２ａ、９ａ間に最大のスラスト力が発生し、図８（ｄ）に示すように、磁極回転体１２の山と継鉄回転体９の谷が対向した時にスラスト力は最小となる。
この磁極回転体１２と継鉄回転体９の歯形形状磁性体９ａ間に発生するスラスト力の変動は、図９に示すように、磁極回転体１２の歯形形状部１２ａが継鉄回転体９の歯形形状磁性体９ａに対向した時の磁力による吸引力の回転中心線方向の最大の分力Ｆ２ｒ′ｍａｘと、磁極回転体１２の歯形形状部１２ａと継鉄回転体９の歯形形状磁性体９ａからなる谷部が対向するとき磁力による吸引力の回転中心線方向の最小の分力Ｆ２ｒ′ｍｉｎ間を交互に変動するが、負荷が所定量を越えている間は、両者が相対回転しているのでこの変動値の平均スラスト力をＦ２ｒ′とすると（図９参照）、平均スラスト力Ｆ２ｒ′は磁極回転体１２と側部磁性体１０の磁力による回転中心線方向の分力Ｆ２ｓ′を越えることが無く図５の状態で高負荷回転が維持される。
【００４０】
次に、負荷が減少すると、図６（ａ）に示すように、磁極回転体１２と継鉄回転体９の歯形形状部１２ａと９ａが磁力により引き合い、円周方向で位置が一致（接近）することで、図６（ｂ）に示すように、磁極回転体１２と側部磁性体１０の歯形形状部１２ａと円形形状部１０ａ間に形成されていた磁気回路が継鉄回転体９の歯形形状磁性体９ａを流れる磁気回路に切り替わるので、磁極回転体１２と継鉄回転体９の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ２ｒが増加し、磁極回転体１２と側部磁性体１０の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ２ｓは減少し、磁極回転体１２と継鉄回転体９の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力Ｆ２ｒが前記分力Ｆ２ｓを上回るため戻しのスラスト力が発生し、磁極回転体１２を継鉄回転体９と対向する位置にスライドさせ、図３（ｂ）に示す低負荷高速状態となる。
【００４１】
以上の通り、本発明によると、磁極回転体１２に作用する負荷により、磁極回転体１２と継鉄回転体９の相対回転で発生するスラスト力を利用して、磁極回転体１２をスライドすることでクラッチの切換えを行う構成としているので、従来装置において必要としていた別体としてのスラスト変換機構を設ける必要がないため、部品点数が少なく、構造が簡単で、小型・軽量化が可能となり、製品コストを大幅に削減することができ、また、高負荷時には、磁極回転体１２と継鉄回転体９の相対回転により発生するスラスト力により、磁極回転体１２に設けた咬合クラッチ係合突起１４を高トルク入力手段１５に係合する構成としているので、高負荷時においても、動力伝達を確実に行うがことができ、かつクラッチの切換えをハイレスポンスに行うことができるトルク伝達装置を提供することができる。
【００４２】
〔実施の形態２〕
図１１は本発明のトルク伝達装置の他の形態を示す。
【００４３】
図１１において、内側に磁極の歯形形状部２１を有する磁極回転体２０、外側に歯形形状部２３を有する継鉄回転体２２が、例えば実施の形態１に示すような回転支持手段によって回転可能に支持され、かつ、何れか一方が回転中心線方向にスライド可能に支持されている。
【００４４】
歯形形状部２３の側部には磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３との間隔よりも広い半径方向の間隔を隔てて配置される円周面を有する側部磁性体２４が固着されている。図１１では、歯形形状部２３と側部磁性体２４の内周部に間隔が設けられているが、歯形形状部２３の側面に直接側部磁性体２４を固着してもよい。
【００４５】
磁極回転体２０は磁極の歯形形状部２１が、継鉄回転体２２の歯形形状部２３と対向する位置（図に示す位置）から側部磁性体２４の円周面と対向する位置まで相対的に回転中心軸方向にスライド可能に支持される。
【００４６】
〔実施の形態３〕
図１２の本実施の形態は、内側に継鉄回転体２２を外側に磁極回転体２０を設けた形態のトルク伝達装置である。
【００４７】
磁極回転体２０は、中空体の内周に図１２に示すように、N極とS極を周期的に交互に着磁された磁極の歯形形状部２１ａ、２１ｂが形成されている。
【００４８】
継鉄回転体２２の外周には、磁極の歯形形状部２１ａ、２１ｂに対向するように、歯形形状をした歯形形状部２３が磁極回転体２０の磁極の歯形形状部２１ａ、２１ｂの内周と微小間隔を隔てて回転可能に配置され、その側部に、前記微小間隔よりも広い半径方向の間隔を隔てて回転可能に配置された外周面を有する側部磁性体２４が、磁性体を介して固着されている。図１２では、歯形形状部２３と側部磁性体２４の外周部に間隔が設けられているが、前記した通り、歯形形状部２３の側面に直接側部磁性体２４を固着してもよい。
【００４９】
次にトルク伝達装置の動作について図１２を用いて説明する。
【００５０】
（ａ）は、外側の磁極回転体２０の磁極の歯形形状部２１と内側の継鉄回転体２２の歯形形状部２３が対向している状態を示す。磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３の磁力による吸引力が最も強い位置となっている。
【００５１】
（ｂ）は、磁極回転体２０と継鉄回転体２２間に磁力によって伝達可能なトルクを上回る負荷トルクが作用したことによって、磁極回転体２０と継鉄回転体２２が相対回転し、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３が周方向にずれた状態を示す。（実際にはこの位置に留まることはなく、相対回転しながらスライドして図（ｃ）の状態に移行する）
磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３がずれることで磁力による吸引力が弱まり、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力よりも、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力が大きくなり、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４の円周（外周）面が対向する位置に両者が相対的に移動する。
【００５２】
上記の動作の結果、図（ｃ）に示す磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４が対向する位置に移動する。
【００５３】
磁極回転体２０と継鉄回転体２２間に、磁力によって伝達可能なトルクを上回る負荷トルクが作用している間は、この位置で空転（回転差を持って回転）を続ける。
【００５４】
上記負荷トルクが減少すると、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の円周方向の分力は、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の円周方向分力よりも大きいので、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３が接近する方向に相対回転し、図（ｄ）に示す状態に向って両者が相対回転する。その結果磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の回転中心線方向分力が磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の回転中心線方向分力より大きくなり、図（ａ）に示す位置に相対移動する。
【００５５】
〔実施の形態４〕
図１３は磁極の歯形形状部２１の列と歯形形状部２３の列と側部磁性体２４の列の組を複数備えた実施の形態である。
【００５６】
磁極の歯形形状部２１の列を２列備えた磁極回転体２０を内側に配置し、その外側に継鉄回転体回転体２２を配置し、それぞれの回転体は回転可能及び回転中心線方向に相対移動可能に支持されている。
【００５７】
継鉄回転体２２の2列の歯形形状部２３は、２列の磁極の歯形形状部２１に対向するように磁極の歯形形状部２１の外側に配置され、継鉄回転体２２の２列の歯形形状部２３の側部には、それぞれ側部磁性体２４が配置されている。
【００５８】
磁極回転体２０は、2枚のドーナツ円盤の外側にそれぞれ歯形形状した突起が周方向に
等間隔で外向き放射状に形成された磁性体と、この2枚のドーナツ円盤の間に固着された
、軸方向の一端をＮ極、他端をＳ極とするリング状の永久磁石から構成されている。
【００５９】
継鉄回転体回転体２２は、ドーナツ円盤の内側に歯形形状した突起を周方向に等間隔で磁極の歯形形状部２１と対向するように内向き放射状に形成された磁性体（珪素鋼板）からなる歯形形状部２３と、歯形形状部２３の先端内周の直径よりも大きい内周を有するドーナツ円盤形状した磁性体からなる側部磁性体２４を歯形形状部２３の側方に微小間隔を隔てて固着して構成され、図１３に示すように、右から歯形形状部２３、側部磁性体２４、歯形形状部２３、側部磁性体２４の順に配置され、歯形形状部２３と歯形形状部２３の列の間隔、及び側部磁性体２４と側部磁性体２４の間隔が、それぞれ磁極回転体２０の2列の磁極の歯形形状部２１の間隔と同じ間隔とし、磁極の歯形形状部２１と継鉄回転体２２の歯形形状部２３、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４の内周が対向するように構成されている。
【００６０】
また、対向する2列の磁極の歯形形状部２１と継鉄回転体２２の歯形形状部２３、或いは、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４の内周がエアギャップを隔ててそれぞれ磁極回転体２０と継鉄回転体２２とで磁気回路を形成するように、歯形形状部２３と側部磁性体２４は磁性体を介してそれぞれ固着されている。
【００６１】
図では、歯形形状部２３と側部磁性体２４間に間隔が設けられているが、歯形形状部２３の側面に直接側部磁性体２４を固着してもよい。
【００６２】
次に動作について説明する。図１３において、（ａ）は、磁極の歯形形状部２１と継鉄回転体２２の歯形形状部２３が対向している状態を示す。永久磁石の磁力で回転トルクを磁極回転体２０と継鉄回転体２２間で伝達する。永久磁石により励磁された２組の磁極の歯形形状部２１と２組の継鉄回転体２２の歯形形状部２３が、対向する歯形形状先端のエアギャップを介して磁気回路を形成し、強固に磁気結合している。
（ｂ）は、磁極回転体２０と継鉄回転体２２間に、（a）の結合力によって伝達可能なト
ルクを超える負荷トルクによって、磁極回転体２０と継鉄回転体２２が相対回転し、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３の歯先が円周方向にずれた状態を示す。（実際にはこの位置に留まることはなく、相対回転しながらスライドして図（ｃ）の状態に移行する）
磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３がずれることで、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力よりも、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の回転中心線方向の分力が大きくなり、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４の円周（内周）面が対向する位置に両者が相対的に移動する。
【００６３】
上記の動作の結果、図（ｃ）に示す２組の磁極の歯形形状部２１と２組の側部磁性体２４が対向する位置に移動する。
【００６４】
磁極回転体２０と継鉄回転体２２間に、磁力によって伝達可能なトルクを上回る負荷トルクが作用している間は、この位置で空転（回転差を持って回転）を続ける。
【００６５】
上記負荷トルクが減少すると、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の円周方向の分力は、磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の円周方向分力よりも大きくなるので、磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３が接近する方向に相対回転し、図（ｄ）に示す磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３が接近する。
【００６６】
磁極の歯形形状部２１と歯形形状部２３間の磁力による吸引力の回転中心線方向分力が磁極の歯形形状部２１と側部磁性体２４間の磁力による吸引力の回転中心線方向分力より大きくなり、図（ａ）に示す位置に相対移動する。
〔実施の形態５〕
次に、磁極の歯形形状部２１の列と継鉄回転体２２の歯形形状部２３の列と側部磁性体２４の列の組を複数備えた他の実施の形態を図１４を用いて説明する。
【００６７】
磁極の歯形形状部２１の列を２列備えた磁極回転体２０を外側に配置し、その内側に継鉄回転体２２を配置し、それぞれの回転体は回転可能及び回転中心線方向に相対移動可能に支持されている。
【００６８】
図１５は磁極の歯形形状部２１、側部磁性体２２及び継鉄回転体２２の歯形形状部２３を３列設けた実施の形態を示す。
【００６９】
図に示すように、３列の磁極の歯形形状部２１の間に永久磁石１３を磁極の向きを逆にして配置されている。中央の歯形形状部２１ａをＮ極の列とすると両側の歯形形状部２１ｂにはＳ極の列の磁極が励磁される。
【００７０】
他の構成及び動作については、実施の形態１と同一である。
【００７１】
[実施の形態６]
実施の形態１に記載したトルク伝達装置は、入力軸１に固設された遊星歯車機構のキャリア２の回転をプラネタリギヤ３を介して太陽ギヤ軸７を高速回転する低トルク入力手段と、前記キャリア２と連結され回転する高トルク入力手段１５から構成されているが、本実施の形態では、入力手段である中空回転体の１側に高トルク入力手段を設け、他側にキャリア２を設け、キャリアの回転をプラネタリーギヤを介して太陽ギヤー軸を高速回転する低トルク入力手段を設けた形態とした構成を特徴とする。
【００７２】
以下、図１６を参照して説明する。
【００７３】
１は中空軸状の入力手段、１ａは入力手段の回転中心軸で、前記入力手段１は図示しないプーリーや歯車等で回転される。
【００７４】
２は前記中空軸状の入力手段１の１端に一体的に固着され、増速歯車機構を構成する遊星歯車機構のキャリア、２ａは前記キャリア２に連結されたキャリア、３は前記キャリア２、２ａ間に軸着される遊星歯車機構のプラネタリギヤ、４は前記キャリア２、２ａ間に軸着され、前記プラネタリギヤ３を回転可能に軸着するプラネタリギヤ軸、５はプラネタリギヤ３が内接噛合するリングギヤ、６は太陽ギヤ軸７に設けた太陽ギヤ、７は太陽ギヤ軸である。プラネタリギヤ３は太陽ギヤ６と外接噛合し、太陽ギヤ軸７を増速回転する。太陽ギヤ軸７は回転可能で軸方向に移動不能に図示しない軸受け手段によって軸支されている。８は太陽ギヤ軸７に固着された低トルク入力手段で、入力手段１と前記遊星歯車機構を介して連結され、入力手段１より高速で回転する。９は低トルク入力手段８の外周部に等間隔で配置された一対の歯形形状部９ａ，９ａを有する継鉄回転体（ヨーク）、１０は前記歯形形状部９ａの歯形部先端で形成される外径より小径の外周面を有する一対の側部磁性体１０ａ，１０ａからなる側部磁性体、１１は出力回転手段で、後記する１対の磁極回転体１２と、永久磁石１３と、磁極回転体１２の端部に設けたクラッチ係合突起１４を有している。
【００７５】
１２は永久磁石１３の両側面に固着され、内周にその先端が前記継鉄回転体９の歯形形状部９ａと対向可能に複数列等間隔で配置された歯形形状部１２ａを有する磁極回転体である。
【００７６】
１３は永久磁石で、一方の側面がＮ極、他方の側面がＳ極となっている。永久磁石１３は一体である必要はなく、適宜、円周方向、又は厚さ方向に分割されている形態のものでもよく、磁極回転体１２の歯形形状部１２ａを励磁し磁極を形成できる構成のものである。
【００７７】
１４は磁極回転体１２の側面に固着されたクラッチ係合突起、１５は入力手段１の他端に固着され、入力手段と同速で回転する高トルク回転手段、１５ａは高負荷回転時にクラッチ係合突起１４と係合するトルク伝達溝である。
【００７８】
クラッチ係合突起１４とトルク伝達溝１５ａで咬み合いクラッチ機構を形成する。
【００７９】
１６は出力回転手段１１に固設された出力軸である。前記磁極回転体１２の歯形形状部１２ａは低負荷高速回転時に、前記継鉄回転体９の歯形形状部９ａと、高負荷低速回転時に側部磁性体１０ａと磁気的に結合する。図では歯形形状部９ａと側部磁性体１０は隙間を設けて配置されているが、歯形形状部９ａの側面に側部磁性体１０を密着配置してもよい。
【００８０】
また、本実施の形態における磁気クラッチ機構の切換動作は、実施の形態１の段落番号[００２１]〜[００２８]に記載した動作と同じであり説明を省略する。
【００８１】
図１７は継鉄回転体９の歯形形状部９ａと側部磁性体１０ａ間に、前記側部磁性体１０ａよりさらに小径の外周面を有する小径側部磁性体１０ｂを設けた構成としている。
【００８２】
側部磁性体１０に側部磁性体１０ａよりさらに小径の側部磁性体１０ｂを設けることにより、低負荷高速回転時において、磁極回転体１２と継鉄回転体９間の負荷トルクが上昇し、磁極回転体１２が側部磁性体１０側に吸引され回転軸１ａに沿って移動する場合に、磁極回転体１２の吸引力は側部磁性体１０ａと小径の側部磁性体１０ｂに分散して吸引されるため、両者間の吸引力が緩やかになり、側部磁性体１０の軸方向吸引力が弱まり、磁極回転体１２の回転軸方向の偏移量を大きくすることができる。
【００８３】
本形態では、小径側部磁性体１０ｂを１個だけ設けているが、段階的に小径となる小径側部磁性体１０ｂを２個以上設けることもできるし、また連続して形成される小径部を設ける構成とすることもできる。
【００８４】
図１８は継鉄回転体９の歯形形状部９ａのうち一方の歯形形状部９ａに小径の側部磁性体１０ｂとさらに小径の側部磁性体１０ｃを設け、他方の歯形形状部９ａに小径側部磁性体１０ｂと大径側部磁性体１０ａを設けた形態である。図１８に示す側部磁性体の形態は、図１７に示す側部磁性体のうち一方の側部磁性体を小径の側部磁性体１０ｂとさらに小径の側部磁性体１０ｃとした構成で相違する。このように、複数列の歯形形状部９ａに対し、側部磁性体１０をさまざまの形態とすることができ、例えば、側部磁性体１０を一列だけ設ける構成とすることも可能であり、また、異なる形状の側部磁性体１０を組み合わせた構成とすることもできる。
【００８５】
図１９、２０は側部磁性体１０の他の形態を示す。図において、側部磁性体１０は径が歯形形状部９ａの径より大きい大径側部磁性体１０ｄであり、大径側部磁性体１０ｄの先端で形成される外径部は磁極回転体１２の歯形形状部１２ａの先端部より磁極回転体１２の内径側に突出している。図１９は磁極の歯形形状部１２ａと継鉄回転体９の歯形形状部９ａが噛合している低負荷高速回転時の状態を示し、図２０は咬合クラッチ１４が高トルク入力手段１５のトルク伝達溝１５ａに係合している高負荷低速回転時の状態を示す。１７は咬合クラッチ１４がトルク伝達溝１５ａに係合する動作時に、磁極回転体１２の歯形形状部１２ａが前記大径側部磁性体１０ｄに接触するのを防止するストッパである。
【００８６】
また、ストッパ１７に代えて、磁極回転体１２の軸受部にスライドストッパ（図示せず）を設けて磁極１２と大径側部磁性体１０ｄの接触を防止することもできる。
【００８７】
図１６〜図２０に示す側部磁性体１０は継鉄回転体１９と一体に形成しているが、別体として形成した側部磁性体１０を継鉄回転体１９に固設してもよい。
【００８８】
また、側部磁性体の形状は中空円形形状が好ましいが、円形形状以外の形状とすることもできる。
【００８９】
尚、磁極回転体の磁極と継鉄回転体の歯形形状部の構成は、以上の実施の形態１から６の構成に限定されることなく、例えば、両者の歯形形状部が半径方向に対向する構成だけでなく、軸方向に対向するように配置しても良い。換言すると、磁極回転体の複数の磁極と磁気的に結合する歯形形状部を有する継鉄回転体を設け、両者間に働く磁力を上回る負荷トルクが作用したときに両者が相対回転することで、両者間の強い磁気結合力が解消され、代わって、継鉄回転体の歯形形状部の側部に配置した側部磁性体に磁極回転体が磁力によって吸引され、回転中心軸方向に変位可能に配置される構成であればよく、特に磁極回転体自身の磁力によって側部磁性体に吸引する態様は、構成が単純で好ましい。
【００９０】
また、継鉄回転体と側部磁性体は、磁気回路が切り替わり易いように軟磁性体であることが好ましい。
【００９１】
また、継鉄回転体側にも永久磁石を配置して、両者間の磁力による伝達可能トルクを強化する態様としてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
８ 低トルク入力手段
９、９ａ、２２ 継鉄回転体
９ａ、２３ 歯形形状部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、２４ 側部磁性体
１０ａ 円形形状部
１１ 出力回転手段
１２、２０ 磁極回転体
１２ａ、２１、２１ａ、２１ｂ 歯形形状部
１３ 永久磁石
１４ 咬合クラッチ係合突起
１５ 高トルク入力手段
１５ａ トルク伝達溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周上に磁極が列設された磁極回転体と、前記磁極回転体と同一回転中心軸で回転し、前記磁極と対向するように列設される歯形形状部を有する継鉄回転体とを有し、前記継鉄回転体の歯形形状部の側方に磁性体からなる側部磁性体を備え、前記磁極回転体と前記継鉄回転体とを、前記回転中心軸回りにそれぞれ回転可能で、かつ、前記磁極と前記側部磁性体とが前記回転中心軸に沿って接離する方向に相対移動可能に支持し、前記磁極回転体と前記継鉄回転体間に、両者間に作用する磁気吸引力による伝達可能な伝達トルクを上回る負荷トルクが作用した時、両回転体が相対回転して、対向する磁極と歯形形状部間に作用する結合力が弱まることで、前記磁極回転体と前記歯形形状部に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力より、前記磁極と前記側部磁性体間に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力が大きくなり、前記磁極が前記側部磁性体に接近する位置に前記回転中心軸に沿って相対移動することを特徴とするトルク伝達装置。
【請求項２】
前記磁極回転体と前記継鉄回転体に作用する負荷トルクが、前記磁極と前記継鉄回転体間に作用する磁気吸引力を下回ると、前記磁極が前記継鉄回転体の歯形形状部に対向する位置に相対移動することを特徴とする請求項１記載のトルク伝達装置。
【請求項３】
前記側部磁性体は、前記継鉄回転体の歯形部先端で形成される円周面と同心の円周面を有し、前記磁極回転体と前記継鉄回転体間に、前記磁気吸引力により伝達可能な回転トルクを上回る負荷トルクが作用した時、前記磁極が前記側部磁性体の前記円周面と対向する位置に前記回転中心軸に沿って相対移動することを特徴とする請求項１または２記載のトルク伝達装置。
【請求項４】
前記磁極回転体の磁極の列と前記継鉄回転体の歯形形状部の列と側部磁性体の列の組をそれぞれ複数組有することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のトルク伝達装置。
【請求項５】
前記磁極回転体の磁極を前記継鉄回転体の歯形形状部の外周に対向配置したことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のトルク伝達装置。
【請求項６】
前記磁極回転体は、内周上に等間隔に配置された歯部を有する１対の中空円板と前記中空円板間に中空円板状の永久磁石を固着し、１対の中空円板の一方の歯部先端がＮ極の列、他方の歯部先端がＳ極の列となるように配置したことを特徴とする請求項１〜５記載のトルク伝達装置。
【請求項７】
前記継鉄回転体の歯形形状部を前記磁極回転体の磁極の外周に対向配置したことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のトルク伝達装置。
【請求項８】
前記磁極回転体と前記継鉄回転体の内、
一方の回転体を前記回転中心軸方向に移動可能とした出力回転手段とし、
他方の回転体を低トルク入力回転手段とし、
前記出力回転手段と前記低トルク入力回転手段間に、前記磁気吸引力で伝達可能な伝達トルクを上回る負荷トルクが作用した時に、前記出力回転手段が前記回転中心軸方向に移動する動作によって、前記出力回転手段とトルク伝達可能に係合し、前記磁気吸引力で伝達可能な伝達トルクを上回るトルクを伝達する高トルク入力手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載のトルク伝達装置。
【請求項９】
前記出力回転手段と前記高トルク入力手段を咬合クラッチによって係合するようになしたことを特徴とする請求項８記載のトルク伝達装置。
【請求項１０】
前記高トルク入力手段に遊星歯車機構のキャリアを連結し、低トルク入力手段に前記遊星歯車機構の太陽ギヤ軸を連結したことを特徴とする請求項８または９記載のトルク伝達装置。
【請求項１１】
前記継鉄回転体の歯形形状部と側部磁性体間に、前記側部磁性体より小径の小径側部磁性体を設けたことを特徴とする請求項１〜１０いずれかに記載のトルク伝達装置。
【請求項１２】
少なくとも一つの側部磁性体は、継鉄回転体の歯形形状部の直径より大径の大径側部磁性体であることを特徴とする請求項５または６記載のトルク伝達装置。
【請求項１】
円周上に磁極が列設された磁極回転体と、前記磁極回転体と同一回転中心軸で回転し、前記磁極と対向するように列設される歯形形状部を有する継鉄回転体とを有し、前記継鉄回転体の歯形形状部の側方に磁性体からなる側部磁性体を備え、前記磁極回転体と前記継鉄回転体とを、前記回転中心軸回りにそれぞれ回転可能で、かつ、前記磁極と前記側部磁性体とが前記回転中心軸に沿って接離する方向に相対移動可能に支持し、前記磁極回転体と前記継鉄回転体間に、両者間に作用する磁気吸引力による伝達可能な伝達トルクを上回る負荷トルクが作用した時、両回転体が相対回転して、対向する磁極と歯形形状部間に作用する結合力が弱まることで、前記磁極回転体と前記歯形形状部に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力より、前記磁極と前記側部磁性体間に作用する磁気吸引力の回転軸方向分力が大きくなり、前記磁極が前記側部磁性体に接近する位置に前記回転中心軸に沿って相対移動することを特徴とするトルク伝達装置。
【請求項２】
前記磁極回転体と前記継鉄回転体に作用する負荷トルクが、前記磁極と前記継鉄回転体間に作用する磁気吸引力を下回ると、前記磁極が前記継鉄回転体の歯形形状部に対向する位置に相対移動することを特徴とする請求項１記載のトルク伝達装置。
【請求項３】
前記側部磁性体は、前記継鉄回転体の歯形部先端で形成される円周面と同心の円周面を有し、前記磁極回転体と前記継鉄回転体間に、前記磁気吸引力により伝達可能な回転トルクを上回る負荷トルクが作用した時、前記磁極が前記側部磁性体の前記円周面と対向する位置に前記回転中心軸に沿って相対移動することを特徴とする請求項１または２記載のトルク伝達装置。
【請求項４】
前記磁極回転体の磁極の列と前記継鉄回転体の歯形形状部の列と側部磁性体の列の組をそれぞれ複数組有することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のトルク伝達装置。
【請求項５】
前記磁極回転体の磁極を前記継鉄回転体の歯形形状部の外周に対向配置したことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のトルク伝達装置。
【請求項６】
前記磁極回転体は、内周上に等間隔に配置された歯部を有する１対の中空円板と前記中空円板間に中空円板状の永久磁石を固着し、１対の中空円板の一方の歯部先端がＮ極の列、他方の歯部先端がＳ極の列となるように配置したことを特徴とする請求項１〜５記載のトルク伝達装置。
【請求項７】
前記継鉄回転体の歯形形状部を前記磁極回転体の磁極の外周に対向配置したことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のトルク伝達装置。
【請求項８】
前記磁極回転体と前記継鉄回転体の内、
一方の回転体を前記回転中心軸方向に移動可能とした出力回転手段とし、
他方の回転体を低トルク入力回転手段とし、
前記出力回転手段と前記低トルク入力回転手段間に、前記磁気吸引力で伝達可能な伝達トルクを上回る負荷トルクが作用した時に、前記出力回転手段が前記回転中心軸方向に移動する動作によって、前記出力回転手段とトルク伝達可能に係合し、前記磁気吸引力で伝達可能な伝達トルクを上回るトルクを伝達する高トルク入力手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載のトルク伝達装置。
【請求項９】
前記出力回転手段と前記高トルク入力手段を咬合クラッチによって係合するようになしたことを特徴とする請求項８記載のトルク伝達装置。
【請求項１０】
前記高トルク入力手段に遊星歯車機構のキャリアを連結し、低トルク入力手段に前記遊星歯車機構の太陽ギヤ軸を連結したことを特徴とする請求項８または９記載のトルク伝達装置。
【請求項１１】
前記継鉄回転体の歯形形状部と側部磁性体間に、前記側部磁性体より小径の小径側部磁性体を設けたことを特徴とする請求項１〜１０いずれかに記載のトルク伝達装置。
【請求項１２】
少なくとも一つの側部磁性体は、継鉄回転体の歯形形状部の直径より大径の大径側部磁性体であることを特徴とする請求項５または６記載のトルク伝達装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−１０６６６６（Ｐ２０１１−１０６６６６Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９０８０（Ｐ２０１０−１８９０８０）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
【Ｆターム（参考）】
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