磁気式トルク伝達装置
【課題】駆動軸の回転に被駆動軸の回転が追随できない際も、確実に駆動軸から被駆動軸への伝達トルクを小さくでき、被駆動軸が、自然に回転トルクを伝達する状態に復帰することを防止し、軸心方向に前進・後退し、大きな振動が発生することのない磁気式トルク伝達装置を提供すること。
【解決手段】被駆動軸に固着されたバックベース１４２に配置された２つのバックベース側スペーサ１３８を介して固定された少なくとも１枚の板バネ１３４と、板バネ１３４のバックペース１４２と反対側に２つの被駆動円盤側スペーサを介して固定された被駆動円盤１３０と、過負荷時に駆動円盤１６０の回転に被駆動円盤１３０が追随できなくなることで生じる磁気的反発力によって板バネ１３４の付勢に抗して後退した被駆動円盤１３０のヨーク１３２を保持するラッチ機構１４１が、バックベース上の板バネ１３４と干渉しない位置に配置されている。
【解決手段】被駆動軸に固着されたバックベース１４２に配置された２つのバックベース側スペーサ１３８を介して固定された少なくとも１枚の板バネ１３４と、板バネ１３４のバックペース１４２と反対側に２つの被駆動円盤側スペーサを介して固定された被駆動円盤１３０と、過負荷時に駆動円盤１６０の回転に被駆動円盤１３０が追随できなくなることで生じる磁気的反発力によって板バネ１３４の付勢に抗して後退した被駆動円盤１３０のヨーク１３２を保持するラッチ機構１４１が、バックベース上の板バネ１３４と干渉しない位置に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸と被駆動軸の間で磁力によりトルクを伝達する磁気式トルク伝達装置に関し、さらに詳しくは、過負荷になった際に、駆動軸と被駆動軸の磁気的結合を速やかに遮断する磁気式トルクリミッタを備えた磁気式トルク伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、モータで昇降装置、搬送用コンベヤ、シュレッダー等を駆動する場合、例えば、昇降装置や搬送コンベヤにおいては、積載した荷物が重すぎて過大な負荷がモータに掛かって、過大電流がモータに流れることによって、モータが焼損したり、あるいは、シュレッダーにおいては、細断する書類の中に混入しているステープラーの針などを噛み込んで、シュレッダーの刃が欠けたり、過大電流がモータに流れることによって、モータが焼損するというトラブルが懸念されている。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、図１８に示したように、駆動軸１に固設された駆動円盤３と被駆動軸２に固設された被駆動円盤４を有し、両円盤３、４には、図１９に示したように、異極、すなわちＮ極、Ｓ極の永久磁石５、６が、円周方向に交互に固定されている磁気式トルク伝達装置１０が知られている。なお、図１９は、図１８で軸心Ｘ−Ｘに対して垂直な仮想面、すなわち、XIX−XIX線で切断したときに被駆動側から駆動側を見た時の駆動円盤３を示した図である。
【０００４】
この磁気式トルク伝達装置１０によれば、最大伝達トルクを越えて滑り状態となっても、駆動軸１と被駆動軸２が、磁力によって空隙を介して接合されており、機械的に接触していないので摩擦熱が生じない。したがって、大きな負荷が被駆動軸２側に生じた場合であってもモータに過大な負荷が掛からない（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１６８２２２号公報（特に、第３頁第６段落〜同第７段落、第５頁第１３段落、図１、図２を参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、図１８及び図１９の記載から分かるように、特許文献１に開示された磁気式トルク伝達装置１０では、駆動円盤３と被駆動円盤４の間で対向する永久磁石５のＳ極及び永久磁石６のＮ極による異極間の磁気的吸引力及び隣接する同極間の磁気的反発力により、駆動円盤３の回転に追従回転していた被駆動円盤４は、最大伝達トルクを越えると、駆動円盤３に追従できなくなり、いわゆる脱調状態となる。この脱調状態では、回転方向に周期的に磁気的吸引力と磁気的反発力が働くため、それに応じて被駆動軸２には、Ｘ−Ｘ線で示した軸心方向に前進・後退し、大きな振動が発生し、その結果、磨耗粉が発生するため、クリーン環境での使用に不向きであった。
【０００６】
また、特許文献１に開示された磁気式トルク伝達装置１０では、負荷が最大伝達トルクを越えた状態から、負荷が減少して上述した最大伝達トルク未満になると、駆動軸１側から被駆動軸２側に回転トルクを伝達する状態に復帰する場合がある。また、脱調状態では、被駆動軸２が駆動軸１の回転に追随できないので、周期的に被駆動軸２側に最大伝達トルクまでの正負のトルクが伝達され、不安定な動作が継続されることになる。また、装置の寸法精度やガタ等を原因として動力伝達時に駆動円盤３と被駆動円盤４とが磁気的吸引力によって直接接触してしまうことも懸念されていた。
【０００７】
さらに、トルクを調整する際には、図１９に記載した駆動円盤３に固設した永久磁石５のＮ極、Ｓ極の取付直径Ｒ及び図示はされていないが、被駆動円盤４に固設された永久磁石６のＮ極、Ｓ極の取付直径Ｒを小さくしたり大きくしたりする必要があり、それを実現するためには、非常に複雑な機構が必要になっていた。
【０００８】
そこで、本発明の第１の目的は、駆動軸の回転に被駆動軸の回転が追随できない、いわゆる脱調状態になった場合に、確実に駆動軸から被駆動軸への伝達トルクを小さくすることができ、被駆動軸が、自然に回転トルクを伝達する状態に復帰することを防止し、軸心方向に前進・後退し、大きな振動が発生することがなく、磨耗粉の発生が抑制された磁気式トルク伝達装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、簡単な構成で最大伝達トルクを可変することができる磁気式トルク伝達装置を提供することにある。
【００１０】
さらに、本発明の第３の目的は、駆動円盤側の永久磁石と被駆動円盤側の永久磁石とが直接接触しない磁気式トルク伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、請求項１に係る磁気式トルク伝達装置は、駆動軸に螺設され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を所定のピッチで交互に配置した駆動円盤と、被駆動軸に軸承され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を前記所定のピッチで交互に配置した被駆動円盤を所定の空隙を介して前記磁極同士が対向するように配置し、対向する前記磁極間に作用する磁気的吸引力及び磁気的反発力を利用して前記駆動軸の回転トルクを前記被駆動軸に伝達する磁気式トルク伝達装置であって、前記被駆動軸に固着されたバックベースと、前記バックベースに配置された２つのバックベース側スペーサを介して固定された少なくとも１つの板バネと、前記板バネの前記バックベースと反対側に２つの被駆動円盤側スペーサを介して固定された前記被駆動円盤と、過負荷時に前記駆動円盤の回転に前記被駆動円盤が追随できなくなることで生じる磁気的反発力によって前記板バネの付勢に抗して後退した前記被駆動円盤のヨークを保持するラッチ機構が、前記バックベース上の前記板バネと干渉しない位置に配置されていることによって、上記の第１の目的を達成するものである。
【００１２】
なお、駆動円盤の回転に被駆動円盤が追随できなくなることで生じる磁気的反発力とは、詳述すると次のように説明することができる。静止状態にある場合、駆動円盤側に配置されたＮ極、Ｓ極の磁極と、被駆動円盤側に配置されたＳ極、Ｎ極の磁極とが、ちょうど異極同士（Ｎ極とＳ極）が対向することによって、磁気的吸引力が最大になると共に、駆動軸側から被駆動軸側への回転トルクの伝達は、ゼロになっている。駆動軸が回転し出すと対向していたＮ極とＳ極にずれが生じるが、磁気的吸引力によりＮ極とＳ極のずれを戻す力が働き、また、Ｎ極とＳ極のずれと同様に、同極同士が近づくため、磁気的反発力によりずれを戻す力が働く。このときの力がトルクとなり、駆動軸から被駆動軸に回転トルクが伝達される。そして、駆動軸側のＮ極とＳ極のちょうど中心に被駆動軸側のＮ極（あるいはＳ極）がくると、磁気的吸引力と磁気的反発力が釣り合い状態になり、この時、最も大きいトルクが発生する。ところが、過負荷状態になると、対向していたＮ極とＳ極のずれがさらに大きくなり、同極同士（Ｎ極とＮ極、Ｓ極とＳ極）が対向することとなり、反発し、その次にＮ極とＳ極が対向することにより吸引し、さらに、その次にＮ極とＮ極が対向することにより反発するというように、磁気的反発力と磁気的吸引力とが繰り返し発生する、いわゆる脱調状態になる。
【００１３】
本発明では、過負荷状態になって、直後に発生する磁気的反発力によって、被駆動円盤とバックベースの間にバックベース側スペーサ及び被駆動円盤側スペーサを介して設けられた板バネの撓みを利用して駆動円盤と被駆動円盤を引き離し、次に発生する磁気的吸引力によって再び結合しないようにラッチ用磁石と被駆動円盤のヨークとが吸着することによって、撓んだ板バネの戻りを阻止し、この脱調状態におけるトルクの伝達を小さくしている。
【００１４】
また、請求項２に係る磁気式トルク伝達装置は、請求項１に係る磁気式トルク伝達装置が有する構成に加えて、前記駆動円盤が装着される側の前記駆動軸に雄ねじが螺刻されており、前記駆動円盤の中心に穿孔された軸孔内周面に、前記雄ねじと螺合する雌ねじが螺刻されており、さらに、この螺合された駆動円盤及び駆動軸と協働してダブルナット機構を構成するナットが、前記駆動軸に配備されていることによって、上記の第２の目的を解決するものである。
【００１５】
なお、本発明において、「螺設」されるとは、回転する軸（本発明における駆動軸）に被回転板（本発明における駆動円盤）がねじ固定されていることを意味しており、回転方向にも軸方向にも被回転板が動かず、必ず、回転する軸と一緒に被回転板が回転することを意味している。本発明の場合、駆動円盤と協働してダブルナット機構を構成するナットを有することにより、駆動円盤と駆動軸との固定をより強固なものにしている。一方、「軸承」されるとは、回転する軸（本発明における被駆動軸）に被回転板（本発明における被駆動円盤）が回転方向には、固定されており、軸心方向には、前後に移動可能になっていることを意味している。また、「所定のピッチ」及び「所定の空隙」の記載における「所定」とは、特定の値に限定されるわけではなく、所定のピッチとは、例えば、一周に１２個の磁石が並ぶ３０°ピッチであり、所定の空隙とは、最も結合力を強くするための狭い間隔を意味しており、例えば、０．５〜１．５ｍｍ程度である。
【００１６】
また、請求項３に係る磁気式トルク伝達装置は、請求項１又は請求項２に係る磁気式トルク伝達装置が有する構成に加えて、駆動軸の先端面及び被駆動軸の先端面にそれぞれの軸心方向に螺設されたストッパを有することによって、上記の第３の目的を解決するものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る磁気式トルク伝達装置によれば、駆動軸に螺設され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を所定のピッチで交互に配置した駆動円盤と、被駆動軸に軸承され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を前記所定のピッチで交互に配置した被駆動円盤を所定の空隙を介して磁極同士が対向するように配置し、対向する前記磁極間に作用する磁気的吸引力及び磁気的反発力を利用して前記駆動軸の回転トルクを前記被駆動軸に伝達する磁気式トルク伝達装置であって、前記被駆動軸に固着されたバックベースと、前記バックベースに配置された２つのバックベース側スペーサを介して固定された少なくとも１つの板バネと、前記板バネの前記バックベースと反対側に２つの被駆動円盤側スペーサを介して固定された前記被駆動円盤と、過負荷時に前記駆動円盤の回転に前記被駆動円盤が追随できなくなることで生じる磁気的反発力によって前記板バネの付勢に抗して後退した前記被駆動円盤のヨークを保持するラッチ機構が、前記バックベース上の前記板バネと干渉しない位置に配置されていることによって、駆動軸の回転に被駆動軸の回転が追随できない、いわゆる脱調状態に陥った場合であっても、本発明の技術的特徴事項の１つであるヨークと板バネとヨークを保持するラッチ機構によって、磁気的反発力で駆動円盤から離れた被駆動円盤が再び結合しないので、確実に伝達トルクを小さくでき、被駆動軸が、軸方向に前進・後退し、大きな振動が発生することが抑制される。また、被駆動軸に掛かった過負荷が駆動軸にそのまま伝動することがないので、モータが焼損するような事故を未然に防ぐことができる。
【００１８】
なお、本発明におけるモータとは、必ずしも電動モータに限定されるものではなく、超音波モータ等の小型モータであっても、本発明のようなトルクリミタ機構を内装あるいは外付けすることにより、機器の破損防止が有効に行われる。
【００１９】
また、自動車用昇降窓の駆動源として適用した場合には、誤って、人の指などが挟まれた場合に自動的に駆動源からの回転トルクの伝達が低減され、安全性が向上する。
【００２０】
さらに、本発明は、磁気式トルク伝達装置としてモータに接続して単体で使用することを想定しているが、被駆動円盤が後退したことを、リミットスイッチ又は近接スイッチ等で検出し、モータ制御回路にフィードバックさせることによって、機器の安全性、信頼性を一層高めることが可能である。
【００２１】
請求項２に係る磁気式トルク伝達装置によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、前記駆動円盤が装着される側の前記駆動軸に雄ねじが螺刻されており、前記駆動円盤の中央に穿孔された軸孔内周面には、前記雄ねじと螺合する雌ねじが螺刻されており、さらに、前記駆動円盤と協働してダブルナット機構を構成するナットが前記駆動軸に配備されていることによって、前記駆動円盤と前記被駆動円盤との距離を本発明の技術的特徴事項の１つであるダブルナット機構を調整することで、前記駆動円盤側の磁極と前記被駆動円盤側の磁極との距離を簡単な操作で可変することができるため、最大伝達トルクを簡単に可変することができ、操作性が向上する。
【００２２】
請求項３に係る磁気式トルク伝達装置によれば、請求項１又は請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、本発明の技術的特徴事項の１つである駆動軸の先端面及び被駆動軸の先端面にそれぞれの軸心方向に螺設されたストッパを有することによって、駆動円盤と被駆動円盤とが直接接触することが防止され、その結果、装置の耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態の一つを実施例１に基づき、図１乃至図１０を参照して説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の磁気式トルク伝達装置の一例を示す斜視図であり、磁気式トルク伝達装置の内部の構造が分かるように、駆動軸及び被駆動軸の軸心を中心に、その４分の１を切断して示している。図２は、図１に示した磁気式トルク伝達装置の組立図であり、組み立てられたときの外観を合わせて記載している。図３は、本実施例１の磁気式トルク伝達装置１００の被駆動軸１１０の側からみた正面図である。この図において１４０ｂの参照符号を付した部材がベース部材であり、１４１ａ〜１４１ｄが、板バネと干渉しないバックベース上の位置に配置されたヨークを保持するラッチ機構として機能するラッチ用磁石であり、１３４が四角形状の板バネである。
【００２５】
図4は、図３のIV−IV線で切断した時の断面図を示している。この図は、駆動軸１２０と被駆動軸１１０とが、駆動軸１２０に螺刻された雄ねじに螺合している駆動側ナット１６４とその片側に固設された駆動板１６２に固設された永久磁石板１６６の磁極と、被駆動軸１１０に固着されたバックベース１４２にバックベース側スペーサ１３８を介して固定された板バネ１３４とこの板バネ１３４と図示はされていないが被駆動円盤側スペーサ１３７を介して固定されたヨーク１３２に固設された永久磁石板１３６の磁極とが磁気的吸引力によってわずかな空隙を介して吸着された状態を示している。そして、過負荷時に駆動円盤１６０の回転に被駆動円盤１３０が追随できなくなり、永久磁石板１６６及び永久磁石板１３６の同極同士が対峙することによって生じる磁気的反発力によって被駆動円盤１３０が後退し、駆動円盤１６０と被駆動円盤１３０との空隙が広がり、駆動円盤１６０から被駆動円盤１３０への回転トルクの伝達が抑制される。そして、被駆動円盤１３０が、磁気的吸引力で駆動円盤１６０と再び吸着されないように、被駆動円盤１３０が板バネ１３４の付勢に抗して後退したヨーク１３２が板バネ１３４と干渉しないバックベース上の４カ所に配置されたラッチ用磁石１４１に吸着される。
【００２６】
一方、駆動側ナット１６４は、ナット１６８と協働してダブルナット機構を有しており、駆動板１６２に固設された永久磁石板１６６とヨーク１３２に固設された永久磁石板１３６との空隙（間隔）を所定の距離となるように調整している。ちなみに本実施例においては、装置の寸法精度を考慮して、１．０ｍｍとしている。
【００２７】
なお、本発明においては、駆動板１６２、駆動側ナット１６４及び永久磁石板１６６を合わせて駆動円盤１６０と称し、同様に、ヨーク１３２及び永久磁石板１３６を合わせて被駆動円盤１３０と称している。また、駆動板１６２と駆動側ナット１６４は、固設あるいは一体成形されており、その軸中心に軸孔１６７が穿孔されており、その軸孔１６７の内周面に雌ねじが螺刻されており、駆動軸１２０の外周面に螺刻された雄ねじと螺合している。
【００２８】
また、駆動板１６２及びヨーク１３２に固設された永久磁石板１６６、１３６における永久磁石の取付パターンとしては、例えば、図１６、図１７のような配置が考えられる。上述した従来例（図１９）と違って、駆動軸側から被駆動軸側に伝達されるトルクの調整は、駆動軸側に設けたダブルナット機構で２つの永久磁石板１６６、１３６の距離を可変することによって行うため、永久磁石の取付直径Ｒを小さくしたり大きくしたりする必要がなく、磁石部分の面積が大きい（駆動側）永久磁石板１６６を駆動板１６２に、（被駆動側）永久磁石板１３６をヨーク１３２に固設することができる。その結果、大きな磁気的吸引力及び磁気的反発力を得ることができる。
【００２９】
駆動軸１２０及び被駆動軸１１０は、それぞれ、外側ベアリング１７２、１８２及び内側ベアリング１７４、１８４によりベース部材１４０ａ、１４０ｂに対して回転可能に枢設されている。そして、駆動軸１２０の軸方向の略中腹部には、凸部１２２が設けられており、この凸部１２２とＵナット１７６とが協働して、駆動軸１２０が軸心方向前後に移動することなく、ベース１４０ａに枢設されている。同様に、被駆動軸１１０の軸方向の略中腹部には、凸部１１２が設けられており、この凸部１１２とＵナット１８６とが協働して、被駆動軸１１０が軸方向前後に移動することなく、ベース部材１４０ｂに枢設されている。
【００３０】
また、駆動軸１２０の先端面には、駆動円盤１６０が駆動軸１２０から抜けることを防ぐため、駆動側ストッパ１７０が螺設されており、同様に、被駆動軸１１０の先端面には、被駆動円盤１３０が被駆動軸１１０から抜けることを防ぐため、被駆動側ストッパ１８０が螺設されている。したがって、駆動円盤１６０と被駆動円盤１３０との間には、必ず所定の空隙が形成され、双方が有する（駆動側）永久磁石板１６６と（被駆動側）永久磁石板１３６とが接触することを防止している。さらに、１対のベース部材１４０ａ、１４０ｂが、３本のスペーサ１５２、１５４、１５６により離間されており、６本の皿ねじ１５２ａ、１５４ａ、１５６ａ、１５２ｂ、１５４ｂ、１５６ｂにより固定されている。
【００３１】
図５は、図３と同じ磁気式トルク伝達装置１００の駆動軸１２０の側からみた正面図である。この図において１４０ａを付した部材は、ベース部材である。図６は、図５のVI−VI線で切断した時の断面図を示している。この図では、磁気式トルク伝達装置１００の被駆動円盤１３０が磁気的反発力で板バネ１３４の付勢力に抗して後退し、ヨーク１３２が板バネ１３４と干渉しないバックベース１４２上の４カ所に配置されたラッチ用磁石１４１ａ〜１４１ｄと吸着した図を示している。この時、磁気的反発力によってできた空隙が再び結合することが妨げられるため、駆動円盤１６０から被駆動円盤１３０への回転トルクの伝達が抑制される。なお、図６に示した図は、上記の点を除けば、図４に示したものと同じであるので、参照符号を一部省略している。
【００３２】
また、図７は、上記の説明の理解を助けるために、図４の断面図に相当する側面図を図示している。さらに、図８は、図７に示した側面図の内、被駆動部だけを拡大して示しており、図９は、図８のIX−IX線で切断した断面図である。図９から明らかなように、ラッチ用磁石１４１ａ〜１４１ｄは、バックベース１４２上であって板バネ１３４と干渉しない位置に固着されている。
【００３３】
図１０は、本発明の板バネ１３４による被駆動円盤１３０の後退時におけるラッチ機構を模式的に表した側面図であり、参照符号については、上記と同じ符号を付している。図１０（ａ）は、磁気的反発力を受けていない通常時を示している。この時、板バネ１３４を使用していることにより、回転方向の力は伝達されるが、軸方向は、板バネ１３４のストローク分、被駆動円盤１３０が後退できるようになっているとともに、駆動円盤１６０側の永久磁石板１６６（図４参照）と被駆動円盤１３０側の永久磁石板１３６が磁気的吸引力で接触しないようにストッパ１８０を設けている。
【００３４】
一方、図１０（ｂ）は、磁気的反発力を受けて、被駆動円盤１３０が後退したときの状態を示している。被駆動円盤１３０とバックベース１４２との間に被駆動側スペーサ１３７とバックベース側スペーサ１３８に挟持された板バネ１３４は、磁気的反発力により被駆動円盤１３０が後退することによって、バックベース１４２側に撓む。そしてバックベース１４２上に板バネ１３４と干渉しない位置に固着されたラッチ用磁石１４１とヨーク１３２が吸着し、被駆動円盤１３０が再び前進することが阻止される。また、ヨーク１３２とラッチ用磁石１４１で被駆動円盤１３０の後退を保持する方式では、被駆動軸１１０と被駆動円盤１３０との間に、滑り部が存在するが、ここには力が加わらず、実質的に、機械的な摺動やガタが生じないため、長寿命であり、また、磨耗が発生しないため、塵埃などを嫌う食品関係や半導体関係等のクリーン環境での使用に適している。さらに、ラッチ用磁石１４１は、ヨーク１３２吸着時もヨーク１３２との間に若干の隙間があるように調整するか、ラッチ用磁石１４１表面にゴム等の弾性部材からなる衝撃吸収用部材を接着してヨーク１３２吸着時の衝撃による破損を防止することができる。
【００３５】
なお、上述した実施例では、板バネは１枚であるが、図１１に示すように複数の板バネを用いて、被駆動円盤２３０が後退するときのストロークを長くすることも可能である。図１１は、永久磁石板２３６とヨーク２３２からなる被駆動円盤２３０と板バネ２３４に挟持される被駆動円盤側スペーサ２３７と、３枚の板バネ２３４の間に挟持される中間スペーサ２３９と、バックベース２４２と板バネ２３４の間に挟持されるバックベース側スペーサ２３８を示している。図１２は、図１１に示した複数の板バネ２３４を用いたときの被駆動側の主要部の斜視図を示している。なお、板バネ２３４を多段重ねにした場合には、ラッチ用磁石がヨーク２３２を吸着可能なように磁石強度、磁石の高さ等を設計する。
【００３６】
本発明においては、四角形状の板バネを用いて、回転方向の力を駆動円盤側から被駆動円盤側に伝達すると共に、被駆動円盤の軸心方向への移動を可能にしているが、板バネに代えて皿バネを用いることも可能である。図１３は、皿バネを用いたときの被駆動側の主要部の垂直断面図を示している。図１３（ａ）が、通常時の状態を示している。この時、皿バネ３３４を使用していることにより、回転方向の力は伝達されるとともに、軸方向は、皿バネ３３４のストローク分移動できるようになっている。軸方向は、（図示はされていないが）駆動円盤１６０側の永久磁石板１６６（図４参照）と被駆動円盤３３０側の永久磁石板３３６が磁気的吸引力で接触しないようにストッパ３８０を設けている。
【００３７】
一方、図１３（ｂ）は、磁気的反発力を受けて、被駆動円盤３３０が後退したときの状態を示している。被駆動円盤３３０とバックベース３４２との間に配置された皿バネ３３４は、磁気的反発力により被駆動円盤３３０が後退して撓むことによって拡径し、被駆動円盤３３０がバックベース３４２に接近する。そして、バックベース３４２上に固設したラッチ用磁石３４１が被駆動円盤３３０を構成するヨーク３３２と吸着し、被駆動円盤３３０が再び前進することが阻止される。
【００３８】
本発明の別の実施の形態の一つを、実施例２に基づき、図１４及び図１５を参照して説明する。なお、駆動軸側については、実施例１と同じであるため、被駆動側についてのみ説明する。また、参照符号は、実施例１と対応する部材については、下二桁を同じにした４００番台の符号を付すことによって、詳しい説明については、割愛している。
【実施例２】
【００３９】
図１４は、実施例２の被駆動側の側面図であり、図１５は、図１４のXV−XV線で切断した時の断面図を示している。実施例１では、板バネとして四角形状のものを使用し、ラッチ用磁石として、四角形状の板バネと干渉しないバックベース上の位置に固着した４つの磁石を使用していた。一方、この例においては、板バネ４３４として、中央に貫通孔４３４ａを有するドーナツ形状のものを使用しており、ラッチ用磁石４４１として、板バネ４３４の貫通孔４３４ａに収まる大きさであって、被駆動軸４１０が挿通する挿通孔４４１ａを中央に有するドーナツ形状の永久磁石が、バックベース４４２に固着されている。
そして、磁気的反発力を受けて、被駆動円盤４３０が後退した時に、バックベース４４２に固着したラッチ用磁石４４１とヨーク４３２が吸着し、被駆動円盤４３０が駆動円盤側に再び吸引されないような構成になっている。
【００４０】
なお、上述した実施例では、駆動軸側に駆動円盤と被駆動円盤との隙間を調整するダブルナット機構を設け、被駆動軸側に後退したヨークを保持するラッチ機構を有しているが、駆動軸側にラッチ機構を、被駆動軸側にダブルナット機構を設けても同様の効果が得られることは、言うまでもない。さらに、上述した実施例では、ヨークを保持するラッチ機構として、ラッチ用磁石を用いているが、後退したヨークを確実に保持できるものであれば、これに限られることなく、例えば、ラチェットやプランジャを用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、モータ等の駆動源の回転トルクを被駆動装置に伝達する磁気式トルク伝達装置において、過負荷が掛かった際に確実に駆動側から被駆動側への伝達トルクを小さくすることができ、また、簡単な構成で最大伝達トルクを可変することができ、さらに駆動円盤と被駆動円盤が直接接触することを防止することができるものであって、塵埃などの発生が少ないため、クリーンな環境で使用するのに適しており、産業上の利用可能性は、きわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１の磁気式トルク伝達装置の一部を切り欠いた状態を示す斜視図。
【図２】図１の磁気式トルク伝達装置の組み立て図。
【図３】結合状態にある本発明の磁気式トルク伝達装置の正面図。
【図４】図３のIV−IV線で切断したときの断面図。
【図５】遮断状態にある本発明の磁気式トルク伝達装置の正面図。
【図６】図５のVI−VI線で切断したときの断面図。
【図７】結合状態にある本発明の磁気式トルク伝動装置の側面図。
【図８】図７に示した磁気式トルク伝達装置の被駆動側の側面図。
【図９】図８のIX−IX線で切断したときの断面図。
【図１０】被駆動円盤側の通常時（ａ）と被駆動円盤が後退した時（ｂ）を示す概念図。
【図１１】３枚の板バネを用いた磁気式トルク伝達装置の被駆動側の側面図。
【図１２】図１１に示した磁気式トルク伝達装置の被駆動側の斜視図。
【図１３】皿バネを用いたときの被駆動円盤側の通常時（ａ）と被駆動円盤が後退したとき（ｂ）を示す概念図。
【図１４】実施例２の磁気式トルク伝達装置の被駆動側の側面図。
【図１５】図１４のXV−XV線で切断したときの断面図。
【図１６】本発明の駆動円盤及び被駆動円盤に用いられる永久磁石のパターン図。
【図１７】本発明の駆動円盤及び被駆動円盤に用いられる別の永久磁石のパターン図。
【図１８】従来の磁気式トルク伝達装置の断面図。
【図１９】図１８のXIX−XIX線で切断したときの断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１００ ・・・ 磁気式トルク伝達装置
１１０、３１０、４１０ ・・・ 被駆動軸
１１２、１２２ ・・・ 凸部
１２０ ・・・ 駆動軸
１３０、２３０、３３０、４３０ ・・・ 被駆動円盤
１３２、２３２、３３２、４３２ ・・・ （被駆動円盤の）ヨーク
１３４、２３４、４３４ ・・・ 板バネ
１３６、２３６、３３６、４３６ ・・・ （被駆動円盤の）永久磁石板
１３７、２３７、４３７ ・・・ 被駆動円盤側スペーサ
１３８、２３８、４３８ ・・・ バックベース側スペーサ
１４０ａ、１４０ｂ、４４０ｂ ・・・ ベース部材
１４１ａ〜１４１ｄ、２４１ａ、２４１ｃ、２４１ｄ、３４１、４４１ ・・・ ラッチ用磁石
１４２、２４２、３４２、４４２ ・・・ バックベース
１５２、１５４、１５６ ・・・ スペーサ
１５２ａ、１５２ｂ、１５４ａ、１５４ｂ、１５６ａ、１５６ｂ ・・・ 皿ねじ
１６０ ・・・ 駆動円盤
１６２ ・・・ （駆動円盤の）駆動板
１６４ ・・・ （駆動円盤の）駆動側ナット
１６６ ・・・ （駆動円盤の）永久磁石板
１６８ ・・・ ナット
１７０ ・・・ 駆動側ストッパ
１７２、１８２ ・・・ 外側ベアリング
１７４、１８４ ・・・ 内側ベアリング
１７６、１８６、４８６ ・・・ Ｕナット
１８０、３８０ ・・・ 被駆動側ストッパ
３３４ ・・・ 皿バネ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動軸と被駆動軸の間で磁力によりトルクを伝達する磁気式トルク伝達装置に関し、さらに詳しくは、過負荷になった際に、駆動軸と被駆動軸の磁気的結合を速やかに遮断する磁気式トルクリミッタを備えた磁気式トルク伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、モータで昇降装置、搬送用コンベヤ、シュレッダー等を駆動する場合、例えば、昇降装置や搬送コンベヤにおいては、積載した荷物が重すぎて過大な負荷がモータに掛かって、過大電流がモータに流れることによって、モータが焼損したり、あるいは、シュレッダーにおいては、細断する書類の中に混入しているステープラーの針などを噛み込んで、シュレッダーの刃が欠けたり、過大電流がモータに流れることによって、モータが焼損するというトラブルが懸念されている。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、図１８に示したように、駆動軸１に固設された駆動円盤３と被駆動軸２に固設された被駆動円盤４を有し、両円盤３、４には、図１９に示したように、異極、すなわちＮ極、Ｓ極の永久磁石５、６が、円周方向に交互に固定されている磁気式トルク伝達装置１０が知られている。なお、図１９は、図１８で軸心Ｘ−Ｘに対して垂直な仮想面、すなわち、XIX−XIX線で切断したときに被駆動側から駆動側を見た時の駆動円盤３を示した図である。
【０００４】
この磁気式トルク伝達装置１０によれば、最大伝達トルクを越えて滑り状態となっても、駆動軸１と被駆動軸２が、磁力によって空隙を介して接合されており、機械的に接触していないので摩擦熱が生じない。したがって、大きな負荷が被駆動軸２側に生じた場合であってもモータに過大な負荷が掛からない（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１６８２２２号公報（特に、第３頁第６段落〜同第７段落、第５頁第１３段落、図１、図２を参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、図１８及び図１９の記載から分かるように、特許文献１に開示された磁気式トルク伝達装置１０では、駆動円盤３と被駆動円盤４の間で対向する永久磁石５のＳ極及び永久磁石６のＮ極による異極間の磁気的吸引力及び隣接する同極間の磁気的反発力により、駆動円盤３の回転に追従回転していた被駆動円盤４は、最大伝達トルクを越えると、駆動円盤３に追従できなくなり、いわゆる脱調状態となる。この脱調状態では、回転方向に周期的に磁気的吸引力と磁気的反発力が働くため、それに応じて被駆動軸２には、Ｘ−Ｘ線で示した軸心方向に前進・後退し、大きな振動が発生し、その結果、磨耗粉が発生するため、クリーン環境での使用に不向きであった。
【０００６】
また、特許文献１に開示された磁気式トルク伝達装置１０では、負荷が最大伝達トルクを越えた状態から、負荷が減少して上述した最大伝達トルク未満になると、駆動軸１側から被駆動軸２側に回転トルクを伝達する状態に復帰する場合がある。また、脱調状態では、被駆動軸２が駆動軸１の回転に追随できないので、周期的に被駆動軸２側に最大伝達トルクまでの正負のトルクが伝達され、不安定な動作が継続されることになる。また、装置の寸法精度やガタ等を原因として動力伝達時に駆動円盤３と被駆動円盤４とが磁気的吸引力によって直接接触してしまうことも懸念されていた。
【０００７】
さらに、トルクを調整する際には、図１９に記載した駆動円盤３に固設した永久磁石５のＮ極、Ｓ極の取付直径Ｒ及び図示はされていないが、被駆動円盤４に固設された永久磁石６のＮ極、Ｓ極の取付直径Ｒを小さくしたり大きくしたりする必要があり、それを実現するためには、非常に複雑な機構が必要になっていた。
【０００８】
そこで、本発明の第１の目的は、駆動軸の回転に被駆動軸の回転が追随できない、いわゆる脱調状態になった場合に、確実に駆動軸から被駆動軸への伝達トルクを小さくすることができ、被駆動軸が、自然に回転トルクを伝達する状態に復帰することを防止し、軸心方向に前進・後退し、大きな振動が発生することがなく、磨耗粉の発生が抑制された磁気式トルク伝達装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、簡単な構成で最大伝達トルクを可変することができる磁気式トルク伝達装置を提供することにある。
【００１０】
さらに、本発明の第３の目的は、駆動円盤側の永久磁石と被駆動円盤側の永久磁石とが直接接触しない磁気式トルク伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、請求項１に係る磁気式トルク伝達装置は、駆動軸に螺設され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を所定のピッチで交互に配置した駆動円盤と、被駆動軸に軸承され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を前記所定のピッチで交互に配置した被駆動円盤を所定の空隙を介して前記磁極同士が対向するように配置し、対向する前記磁極間に作用する磁気的吸引力及び磁気的反発力を利用して前記駆動軸の回転トルクを前記被駆動軸に伝達する磁気式トルク伝達装置であって、前記被駆動軸に固着されたバックベースと、前記バックベースに配置された２つのバックベース側スペーサを介して固定された少なくとも１つの板バネと、前記板バネの前記バックベースと反対側に２つの被駆動円盤側スペーサを介して固定された前記被駆動円盤と、過負荷時に前記駆動円盤の回転に前記被駆動円盤が追随できなくなることで生じる磁気的反発力によって前記板バネの付勢に抗して後退した前記被駆動円盤のヨークを保持するラッチ機構が、前記バックベース上の前記板バネと干渉しない位置に配置されていることによって、上記の第１の目的を達成するものである。
【００１２】
なお、駆動円盤の回転に被駆動円盤が追随できなくなることで生じる磁気的反発力とは、詳述すると次のように説明することができる。静止状態にある場合、駆動円盤側に配置されたＮ極、Ｓ極の磁極と、被駆動円盤側に配置されたＳ極、Ｎ極の磁極とが、ちょうど異極同士（Ｎ極とＳ極）が対向することによって、磁気的吸引力が最大になると共に、駆動軸側から被駆動軸側への回転トルクの伝達は、ゼロになっている。駆動軸が回転し出すと対向していたＮ極とＳ極にずれが生じるが、磁気的吸引力によりＮ極とＳ極のずれを戻す力が働き、また、Ｎ極とＳ極のずれと同様に、同極同士が近づくため、磁気的反発力によりずれを戻す力が働く。このときの力がトルクとなり、駆動軸から被駆動軸に回転トルクが伝達される。そして、駆動軸側のＮ極とＳ極のちょうど中心に被駆動軸側のＮ極（あるいはＳ極）がくると、磁気的吸引力と磁気的反発力が釣り合い状態になり、この時、最も大きいトルクが発生する。ところが、過負荷状態になると、対向していたＮ極とＳ極のずれがさらに大きくなり、同極同士（Ｎ極とＮ極、Ｓ極とＳ極）が対向することとなり、反発し、その次にＮ極とＳ極が対向することにより吸引し、さらに、その次にＮ極とＮ極が対向することにより反発するというように、磁気的反発力と磁気的吸引力とが繰り返し発生する、いわゆる脱調状態になる。
【００１３】
本発明では、過負荷状態になって、直後に発生する磁気的反発力によって、被駆動円盤とバックベースの間にバックベース側スペーサ及び被駆動円盤側スペーサを介して設けられた板バネの撓みを利用して駆動円盤と被駆動円盤を引き離し、次に発生する磁気的吸引力によって再び結合しないようにラッチ用磁石と被駆動円盤のヨークとが吸着することによって、撓んだ板バネの戻りを阻止し、この脱調状態におけるトルクの伝達を小さくしている。
【００１４】
また、請求項２に係る磁気式トルク伝達装置は、請求項１に係る磁気式トルク伝達装置が有する構成に加えて、前記駆動円盤が装着される側の前記駆動軸に雄ねじが螺刻されており、前記駆動円盤の中心に穿孔された軸孔内周面に、前記雄ねじと螺合する雌ねじが螺刻されており、さらに、この螺合された駆動円盤及び駆動軸と協働してダブルナット機構を構成するナットが、前記駆動軸に配備されていることによって、上記の第２の目的を解決するものである。
【００１５】
なお、本発明において、「螺設」されるとは、回転する軸（本発明における駆動軸）に被回転板（本発明における駆動円盤）がねじ固定されていることを意味しており、回転方向にも軸方向にも被回転板が動かず、必ず、回転する軸と一緒に被回転板が回転することを意味している。本発明の場合、駆動円盤と協働してダブルナット機構を構成するナットを有することにより、駆動円盤と駆動軸との固定をより強固なものにしている。一方、「軸承」されるとは、回転する軸（本発明における被駆動軸）に被回転板（本発明における被駆動円盤）が回転方向には、固定されており、軸心方向には、前後に移動可能になっていることを意味している。また、「所定のピッチ」及び「所定の空隙」の記載における「所定」とは、特定の値に限定されるわけではなく、所定のピッチとは、例えば、一周に１２個の磁石が並ぶ３０°ピッチであり、所定の空隙とは、最も結合力を強くするための狭い間隔を意味しており、例えば、０．５〜１．５ｍｍ程度である。
【００１６】
また、請求項３に係る磁気式トルク伝達装置は、請求項１又は請求項２に係る磁気式トルク伝達装置が有する構成に加えて、駆動軸の先端面及び被駆動軸の先端面にそれぞれの軸心方向に螺設されたストッパを有することによって、上記の第３の目的を解決するものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る磁気式トルク伝達装置によれば、駆動軸に螺設され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を所定のピッチで交互に配置した駆動円盤と、被駆動軸に軸承され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を前記所定のピッチで交互に配置した被駆動円盤を所定の空隙を介して磁極同士が対向するように配置し、対向する前記磁極間に作用する磁気的吸引力及び磁気的反発力を利用して前記駆動軸の回転トルクを前記被駆動軸に伝達する磁気式トルク伝達装置であって、前記被駆動軸に固着されたバックベースと、前記バックベースに配置された２つのバックベース側スペーサを介して固定された少なくとも１つの板バネと、前記板バネの前記バックベースと反対側に２つの被駆動円盤側スペーサを介して固定された前記被駆動円盤と、過負荷時に前記駆動円盤の回転に前記被駆動円盤が追随できなくなることで生じる磁気的反発力によって前記板バネの付勢に抗して後退した前記被駆動円盤のヨークを保持するラッチ機構が、前記バックベース上の前記板バネと干渉しない位置に配置されていることによって、駆動軸の回転に被駆動軸の回転が追随できない、いわゆる脱調状態に陥った場合であっても、本発明の技術的特徴事項の１つであるヨークと板バネとヨークを保持するラッチ機構によって、磁気的反発力で駆動円盤から離れた被駆動円盤が再び結合しないので、確実に伝達トルクを小さくでき、被駆動軸が、軸方向に前進・後退し、大きな振動が発生することが抑制される。また、被駆動軸に掛かった過負荷が駆動軸にそのまま伝動することがないので、モータが焼損するような事故を未然に防ぐことができる。
【００１８】
なお、本発明におけるモータとは、必ずしも電動モータに限定されるものではなく、超音波モータ等の小型モータであっても、本発明のようなトルクリミタ機構を内装あるいは外付けすることにより、機器の破損防止が有効に行われる。
【００１９】
また、自動車用昇降窓の駆動源として適用した場合には、誤って、人の指などが挟まれた場合に自動的に駆動源からの回転トルクの伝達が低減され、安全性が向上する。
【００２０】
さらに、本発明は、磁気式トルク伝達装置としてモータに接続して単体で使用することを想定しているが、被駆動円盤が後退したことを、リミットスイッチ又は近接スイッチ等で検出し、モータ制御回路にフィードバックさせることによって、機器の安全性、信頼性を一層高めることが可能である。
【００２１】
請求項２に係る磁気式トルク伝達装置によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、前記駆動円盤が装着される側の前記駆動軸に雄ねじが螺刻されており、前記駆動円盤の中央に穿孔された軸孔内周面には、前記雄ねじと螺合する雌ねじが螺刻されており、さらに、前記駆動円盤と協働してダブルナット機構を構成するナットが前記駆動軸に配備されていることによって、前記駆動円盤と前記被駆動円盤との距離を本発明の技術的特徴事項の１つであるダブルナット機構を調整することで、前記駆動円盤側の磁極と前記被駆動円盤側の磁極との距離を簡単な操作で可変することができるため、最大伝達トルクを簡単に可変することができ、操作性が向上する。
【００２２】
請求項３に係る磁気式トルク伝達装置によれば、請求項１又は請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、本発明の技術的特徴事項の１つである駆動軸の先端面及び被駆動軸の先端面にそれぞれの軸心方向に螺設されたストッパを有することによって、駆動円盤と被駆動円盤とが直接接触することが防止され、その結果、装置の耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態の一つを実施例１に基づき、図１乃至図１０を参照して説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の磁気式トルク伝達装置の一例を示す斜視図であり、磁気式トルク伝達装置の内部の構造が分かるように、駆動軸及び被駆動軸の軸心を中心に、その４分の１を切断して示している。図２は、図１に示した磁気式トルク伝達装置の組立図であり、組み立てられたときの外観を合わせて記載している。図３は、本実施例１の磁気式トルク伝達装置１００の被駆動軸１１０の側からみた正面図である。この図において１４０ｂの参照符号を付した部材がベース部材であり、１４１ａ〜１４１ｄが、板バネと干渉しないバックベース上の位置に配置されたヨークを保持するラッチ機構として機能するラッチ用磁石であり、１３４が四角形状の板バネである。
【００２５】
図4は、図３のIV−IV線で切断した時の断面図を示している。この図は、駆動軸１２０と被駆動軸１１０とが、駆動軸１２０に螺刻された雄ねじに螺合している駆動側ナット１６４とその片側に固設された駆動板１６２に固設された永久磁石板１６６の磁極と、被駆動軸１１０に固着されたバックベース１４２にバックベース側スペーサ１３８を介して固定された板バネ１３４とこの板バネ１３４と図示はされていないが被駆動円盤側スペーサ１３７を介して固定されたヨーク１３２に固設された永久磁石板１３６の磁極とが磁気的吸引力によってわずかな空隙を介して吸着された状態を示している。そして、過負荷時に駆動円盤１６０の回転に被駆動円盤１３０が追随できなくなり、永久磁石板１６６及び永久磁石板１３６の同極同士が対峙することによって生じる磁気的反発力によって被駆動円盤１３０が後退し、駆動円盤１６０と被駆動円盤１３０との空隙が広がり、駆動円盤１６０から被駆動円盤１３０への回転トルクの伝達が抑制される。そして、被駆動円盤１３０が、磁気的吸引力で駆動円盤１６０と再び吸着されないように、被駆動円盤１３０が板バネ１３４の付勢に抗して後退したヨーク１３２が板バネ１３４と干渉しないバックベース上の４カ所に配置されたラッチ用磁石１４１に吸着される。
【００２６】
一方、駆動側ナット１６４は、ナット１６８と協働してダブルナット機構を有しており、駆動板１６２に固設された永久磁石板１６６とヨーク１３２に固設された永久磁石板１３６との空隙（間隔）を所定の距離となるように調整している。ちなみに本実施例においては、装置の寸法精度を考慮して、１．０ｍｍとしている。
【００２７】
なお、本発明においては、駆動板１６２、駆動側ナット１６４及び永久磁石板１６６を合わせて駆動円盤１６０と称し、同様に、ヨーク１３２及び永久磁石板１３６を合わせて被駆動円盤１３０と称している。また、駆動板１６２と駆動側ナット１６４は、固設あるいは一体成形されており、その軸中心に軸孔１６７が穿孔されており、その軸孔１６７の内周面に雌ねじが螺刻されており、駆動軸１２０の外周面に螺刻された雄ねじと螺合している。
【００２８】
また、駆動板１６２及びヨーク１３２に固設された永久磁石板１６６、１３６における永久磁石の取付パターンとしては、例えば、図１６、図１７のような配置が考えられる。上述した従来例（図１９）と違って、駆動軸側から被駆動軸側に伝達されるトルクの調整は、駆動軸側に設けたダブルナット機構で２つの永久磁石板１６６、１３６の距離を可変することによって行うため、永久磁石の取付直径Ｒを小さくしたり大きくしたりする必要がなく、磁石部分の面積が大きい（駆動側）永久磁石板１６６を駆動板１６２に、（被駆動側）永久磁石板１３６をヨーク１３２に固設することができる。その結果、大きな磁気的吸引力及び磁気的反発力を得ることができる。
【００２９】
駆動軸１２０及び被駆動軸１１０は、それぞれ、外側ベアリング１７２、１８２及び内側ベアリング１７４、１８４によりベース部材１４０ａ、１４０ｂに対して回転可能に枢設されている。そして、駆動軸１２０の軸方向の略中腹部には、凸部１２２が設けられており、この凸部１２２とＵナット１７６とが協働して、駆動軸１２０が軸心方向前後に移動することなく、ベース１４０ａに枢設されている。同様に、被駆動軸１１０の軸方向の略中腹部には、凸部１１２が設けられており、この凸部１１２とＵナット１８６とが協働して、被駆動軸１１０が軸方向前後に移動することなく、ベース部材１４０ｂに枢設されている。
【００３０】
また、駆動軸１２０の先端面には、駆動円盤１６０が駆動軸１２０から抜けることを防ぐため、駆動側ストッパ１７０が螺設されており、同様に、被駆動軸１１０の先端面には、被駆動円盤１３０が被駆動軸１１０から抜けることを防ぐため、被駆動側ストッパ１８０が螺設されている。したがって、駆動円盤１６０と被駆動円盤１３０との間には、必ず所定の空隙が形成され、双方が有する（駆動側）永久磁石板１６６と（被駆動側）永久磁石板１３６とが接触することを防止している。さらに、１対のベース部材１４０ａ、１４０ｂが、３本のスペーサ１５２、１５４、１５６により離間されており、６本の皿ねじ１５２ａ、１５４ａ、１５６ａ、１５２ｂ、１５４ｂ、１５６ｂにより固定されている。
【００３１】
図５は、図３と同じ磁気式トルク伝達装置１００の駆動軸１２０の側からみた正面図である。この図において１４０ａを付した部材は、ベース部材である。図６は、図５のVI−VI線で切断した時の断面図を示している。この図では、磁気式トルク伝達装置１００の被駆動円盤１３０が磁気的反発力で板バネ１３４の付勢力に抗して後退し、ヨーク１３２が板バネ１３４と干渉しないバックベース１４２上の４カ所に配置されたラッチ用磁石１４１ａ〜１４１ｄと吸着した図を示している。この時、磁気的反発力によってできた空隙が再び結合することが妨げられるため、駆動円盤１６０から被駆動円盤１３０への回転トルクの伝達が抑制される。なお、図６に示した図は、上記の点を除けば、図４に示したものと同じであるので、参照符号を一部省略している。
【００３２】
また、図７は、上記の説明の理解を助けるために、図４の断面図に相当する側面図を図示している。さらに、図８は、図７に示した側面図の内、被駆動部だけを拡大して示しており、図９は、図８のIX−IX線で切断した断面図である。図９から明らかなように、ラッチ用磁石１４１ａ〜１４１ｄは、バックベース１４２上であって板バネ１３４と干渉しない位置に固着されている。
【００３３】
図１０は、本発明の板バネ１３４による被駆動円盤１３０の後退時におけるラッチ機構を模式的に表した側面図であり、参照符号については、上記と同じ符号を付している。図１０（ａ）は、磁気的反発力を受けていない通常時を示している。この時、板バネ１３４を使用していることにより、回転方向の力は伝達されるが、軸方向は、板バネ１３４のストローク分、被駆動円盤１３０が後退できるようになっているとともに、駆動円盤１６０側の永久磁石板１６６（図４参照）と被駆動円盤１３０側の永久磁石板１３６が磁気的吸引力で接触しないようにストッパ１８０を設けている。
【００３４】
一方、図１０（ｂ）は、磁気的反発力を受けて、被駆動円盤１３０が後退したときの状態を示している。被駆動円盤１３０とバックベース１４２との間に被駆動側スペーサ１３７とバックベース側スペーサ１３８に挟持された板バネ１３４は、磁気的反発力により被駆動円盤１３０が後退することによって、バックベース１４２側に撓む。そしてバックベース１４２上に板バネ１３４と干渉しない位置に固着されたラッチ用磁石１４１とヨーク１３２が吸着し、被駆動円盤１３０が再び前進することが阻止される。また、ヨーク１３２とラッチ用磁石１４１で被駆動円盤１３０の後退を保持する方式では、被駆動軸１１０と被駆動円盤１３０との間に、滑り部が存在するが、ここには力が加わらず、実質的に、機械的な摺動やガタが生じないため、長寿命であり、また、磨耗が発生しないため、塵埃などを嫌う食品関係や半導体関係等のクリーン環境での使用に適している。さらに、ラッチ用磁石１４１は、ヨーク１３２吸着時もヨーク１３２との間に若干の隙間があるように調整するか、ラッチ用磁石１４１表面にゴム等の弾性部材からなる衝撃吸収用部材を接着してヨーク１３２吸着時の衝撃による破損を防止することができる。
【００３５】
なお、上述した実施例では、板バネは１枚であるが、図１１に示すように複数の板バネを用いて、被駆動円盤２３０が後退するときのストロークを長くすることも可能である。図１１は、永久磁石板２３６とヨーク２３２からなる被駆動円盤２３０と板バネ２３４に挟持される被駆動円盤側スペーサ２３７と、３枚の板バネ２３４の間に挟持される中間スペーサ２３９と、バックベース２４２と板バネ２３４の間に挟持されるバックベース側スペーサ２３８を示している。図１２は、図１１に示した複数の板バネ２３４を用いたときの被駆動側の主要部の斜視図を示している。なお、板バネ２３４を多段重ねにした場合には、ラッチ用磁石がヨーク２３２を吸着可能なように磁石強度、磁石の高さ等を設計する。
【００３６】
本発明においては、四角形状の板バネを用いて、回転方向の力を駆動円盤側から被駆動円盤側に伝達すると共に、被駆動円盤の軸心方向への移動を可能にしているが、板バネに代えて皿バネを用いることも可能である。図１３は、皿バネを用いたときの被駆動側の主要部の垂直断面図を示している。図１３（ａ）が、通常時の状態を示している。この時、皿バネ３３４を使用していることにより、回転方向の力は伝達されるとともに、軸方向は、皿バネ３３４のストローク分移動できるようになっている。軸方向は、（図示はされていないが）駆動円盤１６０側の永久磁石板１６６（図４参照）と被駆動円盤３３０側の永久磁石板３３６が磁気的吸引力で接触しないようにストッパ３８０を設けている。
【００３７】
一方、図１３（ｂ）は、磁気的反発力を受けて、被駆動円盤３３０が後退したときの状態を示している。被駆動円盤３３０とバックベース３４２との間に配置された皿バネ３３４は、磁気的反発力により被駆動円盤３３０が後退して撓むことによって拡径し、被駆動円盤３３０がバックベース３４２に接近する。そして、バックベース３４２上に固設したラッチ用磁石３４１が被駆動円盤３３０を構成するヨーク３３２と吸着し、被駆動円盤３３０が再び前進することが阻止される。
【００３８】
本発明の別の実施の形態の一つを、実施例２に基づき、図１４及び図１５を参照して説明する。なお、駆動軸側については、実施例１と同じであるため、被駆動側についてのみ説明する。また、参照符号は、実施例１と対応する部材については、下二桁を同じにした４００番台の符号を付すことによって、詳しい説明については、割愛している。
【実施例２】
【００３９】
図１４は、実施例２の被駆動側の側面図であり、図１５は、図１４のXV−XV線で切断した時の断面図を示している。実施例１では、板バネとして四角形状のものを使用し、ラッチ用磁石として、四角形状の板バネと干渉しないバックベース上の位置に固着した４つの磁石を使用していた。一方、この例においては、板バネ４３４として、中央に貫通孔４３４ａを有するドーナツ形状のものを使用しており、ラッチ用磁石４４１として、板バネ４３４の貫通孔４３４ａに収まる大きさであって、被駆動軸４１０が挿通する挿通孔４４１ａを中央に有するドーナツ形状の永久磁石が、バックベース４４２に固着されている。
そして、磁気的反発力を受けて、被駆動円盤４３０が後退した時に、バックベース４４２に固着したラッチ用磁石４４１とヨーク４３２が吸着し、被駆動円盤４３０が駆動円盤側に再び吸引されないような構成になっている。
【００４０】
なお、上述した実施例では、駆動軸側に駆動円盤と被駆動円盤との隙間を調整するダブルナット機構を設け、被駆動軸側に後退したヨークを保持するラッチ機構を有しているが、駆動軸側にラッチ機構を、被駆動軸側にダブルナット機構を設けても同様の効果が得られることは、言うまでもない。さらに、上述した実施例では、ヨークを保持するラッチ機構として、ラッチ用磁石を用いているが、後退したヨークを確実に保持できるものであれば、これに限られることなく、例えば、ラチェットやプランジャを用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、モータ等の駆動源の回転トルクを被駆動装置に伝達する磁気式トルク伝達装置において、過負荷が掛かった際に確実に駆動側から被駆動側への伝達トルクを小さくすることができ、また、簡単な構成で最大伝達トルクを可変することができ、さらに駆動円盤と被駆動円盤が直接接触することを防止することができるものであって、塵埃などの発生が少ないため、クリーンな環境で使用するのに適しており、産業上の利用可能性は、きわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１の磁気式トルク伝達装置の一部を切り欠いた状態を示す斜視図。
【図２】図１の磁気式トルク伝達装置の組み立て図。
【図３】結合状態にある本発明の磁気式トルク伝達装置の正面図。
【図４】図３のIV−IV線で切断したときの断面図。
【図５】遮断状態にある本発明の磁気式トルク伝達装置の正面図。
【図６】図５のVI−VI線で切断したときの断面図。
【図７】結合状態にある本発明の磁気式トルク伝動装置の側面図。
【図８】図７に示した磁気式トルク伝達装置の被駆動側の側面図。
【図９】図８のIX−IX線で切断したときの断面図。
【図１０】被駆動円盤側の通常時（ａ）と被駆動円盤が後退した時（ｂ）を示す概念図。
【図１１】３枚の板バネを用いた磁気式トルク伝達装置の被駆動側の側面図。
【図１２】図１１に示した磁気式トルク伝達装置の被駆動側の斜視図。
【図１３】皿バネを用いたときの被駆動円盤側の通常時（ａ）と被駆動円盤が後退したとき（ｂ）を示す概念図。
【図１４】実施例２の磁気式トルク伝達装置の被駆動側の側面図。
【図１５】図１４のXV−XV線で切断したときの断面図。
【図１６】本発明の駆動円盤及び被駆動円盤に用いられる永久磁石のパターン図。
【図１７】本発明の駆動円盤及び被駆動円盤に用いられる別の永久磁石のパターン図。
【図１８】従来の磁気式トルク伝達装置の断面図。
【図１９】図１８のXIX−XIX線で切断したときの断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１００ ・・・ 磁気式トルク伝達装置
１１０、３１０、４１０ ・・・ 被駆動軸
１１２、１２２ ・・・ 凸部
１２０ ・・・ 駆動軸
１３０、２３０、３３０、４３０ ・・・ 被駆動円盤
１３２、２３２、３３２、４３２ ・・・ （被駆動円盤の）ヨーク
１３４、２３４、４３４ ・・・ 板バネ
１３６、２３６、３３６、４３６ ・・・ （被駆動円盤の）永久磁石板
１３７、２３７、４３７ ・・・ 被駆動円盤側スペーサ
１３８、２３８、４３８ ・・・ バックベース側スペーサ
１４０ａ、１４０ｂ、４４０ｂ ・・・ ベース部材
１４１ａ〜１４１ｄ、２４１ａ、２４１ｃ、２４１ｄ、３４１、４４１ ・・・ ラッチ用磁石
１４２、２４２、３４２、４４２ ・・・ バックベース
１５２、１５４、１５６ ・・・ スペーサ
１５２ａ、１５２ｂ、１５４ａ、１５４ｂ、１５６ａ、１５６ｂ ・・・ 皿ねじ
１６０ ・・・ 駆動円盤
１６２ ・・・ （駆動円盤の）駆動板
１６４ ・・・ （駆動円盤の）駆動側ナット
１６６ ・・・ （駆動円盤の）永久磁石板
１６８ ・・・ ナット
１７０ ・・・ 駆動側ストッパ
１７２、１８２ ・・・ 外側ベアリング
１７４、１８４ ・・・ 内側ベアリング
１７６、１８６、４８６ ・・・ Ｕナット
１８０、３８０ ・・・ 被駆動側ストッパ
３３４ ・・・ 皿バネ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に螺設され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を所定のピッチで交互に配置した駆動円盤と、被駆動軸に軸承され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を前記所定のピッチで交互に配置した被駆動円盤を所定の空隙を介して前記磁極同士が対向するように配置し、対向する前記磁極間に作用する磁気的吸引力及び磁気的反発力を利用して前記駆動軸の回転トルクを前記被駆動軸に伝達する磁気式トルク伝達装置であって、
前記被駆動軸に固着されたバックベースと、
前記バックベースに配置された２つのバックベース側スペーサを介して固定された少なくとも１つの板バネと、前記板バネの前記バックベースと反対側に２つの被駆動円盤側スペーサを介して固定された前記被駆動円盤と、
過負荷時に前記駆動円盤の回転に前記被駆動円盤が追随できなくなることで生じる磁気的反発力によって前記板バネの付勢に抗して後退した前記被駆動円盤のヨークを保持するラッチ機構が、前記バックベース上の前記板バネと干渉しない位置に配置されていることを特徴とする磁気式トルク伝達装置。
【請求項２】
前記駆動円盤が装着される側の前記駆動軸に雄ねじが螺刻されており、前記駆動円盤の中央に穿孔された軸孔内周面に、前記雄ねじと螺合する雌ねじが螺刻されており、さらに、この螺合された駆動円盤及び駆動軸と協働してダブルナット機構を構成するナットが、前記駆動軸に配備されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式トルク伝達装置。
【請求項３】
前記駆動軸の先端面及び前記被駆動軸の先端面にそれぞれの軸心方向に螺設されたストッパを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気式トルク伝達装置。
【請求項１】
駆動軸に螺設され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を所定のピッチで交互に配置した駆動円盤と、被駆動軸に軸承され、円周方向にＮ極、Ｓ極の磁極を前記所定のピッチで交互に配置した被駆動円盤を所定の空隙を介して前記磁極同士が対向するように配置し、対向する前記磁極間に作用する磁気的吸引力及び磁気的反発力を利用して前記駆動軸の回転トルクを前記被駆動軸に伝達する磁気式トルク伝達装置であって、
前記被駆動軸に固着されたバックベースと、
前記バックベースに配置された２つのバックベース側スペーサを介して固定された少なくとも１つの板バネと、前記板バネの前記バックベースと反対側に２つの被駆動円盤側スペーサを介して固定された前記被駆動円盤と、
過負荷時に前記駆動円盤の回転に前記被駆動円盤が追随できなくなることで生じる磁気的反発力によって前記板バネの付勢に抗して後退した前記被駆動円盤のヨークを保持するラッチ機構が、前記バックベース上の前記板バネと干渉しない位置に配置されていることを特徴とする磁気式トルク伝達装置。
【請求項２】
前記駆動円盤が装着される側の前記駆動軸に雄ねじが螺刻されており、前記駆動円盤の中央に穿孔された軸孔内周面に、前記雄ねじと螺合する雌ねじが螺刻されており、さらに、この螺合された駆動円盤及び駆動軸と協働してダブルナット機構を構成するナットが、前記駆動軸に配備されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式トルク伝達装置。
【請求項３】
前記駆動軸の先端面及び前記被駆動軸の先端面にそれぞれの軸心方向に螺設されたストッパを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気式トルク伝達装置。
【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】
【公開番号】特開２００８−６４２０５（Ｐ２００８−６４２０５Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４２８３２（Ｐ２００６−２４２８３２）
【出願日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【出願人】（０００００３３５５）株式会社椿本チエイン (861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【出願人】（０００００３３５５）株式会社椿本チエイン (861)
【Ｆターム（参考）】
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