JP2001082507A - 磁石を使用した動力伝達のクラッチ機構 - Google Patents

磁石を使用した動力伝達のクラッチ機構

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JP2001082507A
JP2001082507A JP26355799A JP26355799A JP2001082507A JP 2001082507 A JP2001082507 A JP 2001082507A JP 26355799 A JP26355799 A JP 26355799A JP 26355799 A JP26355799 A JP 26355799A JP 2001082507 A JP2001082507 A JP 2001082507A
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JP
Japan
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magnet member
main shaft
clutch mechanism
pole
outer ring
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JP26355799A
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English (en)
Inventor
Kozo Okita
耕三 大北
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OKITAKO SHOJI KK
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OKITAKO SHOJI KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】構造が簡素で設備費が安価であり、しかもクラ
ッチ部材の再利用が可能で実質的に消耗品を発生しない
クラッチ機構を提供する。 【解決手段】円筒型又は円盤型であって、S極とN極が
周方向に並列するように交互に着磁された一対の磁石部
材を用い、一方の主軸側に他方の磁石部材を被回転体側
にそれぞれ取り付け、一方及び他方の磁石部材の少なく
とも一方を、磁界の影響する範囲と影響しない範囲との
間で軸方向に往復移動させることにより、主軸と被回転
体間における回転動力伝達の入切を行う構成になってい
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力伝達の入切を
行うクラッチ機構に関する。
【0002】
【従来の技術】従来クラッチ機構として、電磁式及び流
体圧作動式(エア−クラッチ,油圧クラッチ,油圧ブレー
キ)などがよく知られている。また同期するクラッチと
してツースクラッチがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、電磁式及び
流体圧作動式は、概して構成が複雑で設備費が比較的高
価であるばかりでなく、クラッチ板等の消耗品が発生す
る。また、ツースクラッチはクラッチ部材が消耗品であ
り、適宜新品との交換が必要になるばかりでなく、使用
済みクラッチ部材の再利用が難しく、廃棄処理に困惑し
ている。
【0004】本発明は、上記従来の問題点を一掃し、構
造が簡素で設備費が安価であり、しかもクラッチ部材の
再利用が可能で実質的に消耗品を発生しないクラッチ機
構を提供することを目的としてなされたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、円筒型又は円
盤型であって、S極とN極が周方向に並列するように交
互に着磁された一対の磁石部材を用い、一方の磁石部材
を主軸側に他方の磁石部材を被回転体側にそれぞれ取り
付け、一方及び他方の磁石部材の少なくとも一方を、磁
界の影響する範囲と影響しない範囲との間で軸方向に往
復移動させることにより、主軸と被回転体間における回
転動力伝達の入切を行う構成になっていることを特徴と
するクラッチ機構に係る。
【0006】本発明の好ましい一実施形態によれば、磁
石部材にN極とS極が不均一角度の角度割のもとに着磁
されており、磁石部材が磁界の影響範囲内に入るごと
に、主軸に対し被回転体を常に周方向の同一位置で結合
できる構成になっている。
【0007】また磁石部材が円筒型であって、軸方向に
接続された複数個の円筒磁石から構成されていてもよ
い。
【0008】本発明においては、角度割りテーブル上の
複数箇所に設置された複数個の被回転体と、駆動装置か
ら駆動を受けるように定位置に設置された1つの主軸と
を備え、選択された1つの被回転体と主軸とが一致する
ごとに、被回転体及び主軸に備えられた磁石部材相互の
磁力による結合と、この結合状態からの解離を行う構成
にすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の各種実施形態を
添付図面に基づき説明する。図1〜4は本発明の第1実
施形態として嵌合結合型のものを示し、内輪(小径側)
磁石部材1と外輪磁石部材2との嵌め外し構成を有し、
図3及び図4に示すように、その円筒部には、S極とN
極が円周方向に交互に等間隔で並列するように着磁され
ている。図3には4等分割型が、また図4には8等分割
型がそれぞれ示されている。等分割数は偶数個である限
り、特に制限はなく、傾向的には、等分割数が多いほ
ど、吸着結合がスムーズに行われまた吸着結合状態が安
定化するが、あまり多くても磁石の構成が複雑になるだ
けで性能向上はあまり期待できないので、磁石部材のサ
イズにもよるが、4,6又は8等分割程度が適当であ
る。
【0010】磁石部材1,2を構成する永久磁石として
は、性能,品質等を考慮し、例えばフェライト(例えば
SRフェライト,等方性フェライトなど),希土類金属
(サマリウム、コバルト、ネオジなど)などを含む永久
磁石が適当であり、このような永久磁石は市販品として
容易に入手できる。
【0011】内外輪磁石部材1,2の嵌め外しは、外輪
磁石部材2の先端開口2aを通じ行われ、外輪磁石部材
2は基端側の底部2bにおいて、主軸3(例えばエンジ
ン、モータ等の駆動軸)の出力側軸端に、また内輪磁石
部材1は基端側の底部1bにおいて被回転体4、例えば
上記主軸3と同軸配置の伝動軸4の入力側軸端に、それ
ぞれ同心状に取り付け固定されている。
【0012】図1は、本発明クラッチ機構の解除時の状
態を示し、この状態の時は、磁石部材1,2は磁界の影
響を受けない位置まで嵌合が解かれており、主軸3から
伝達軸4への動力伝達は行われない。
【0013】図2は本発明クラッチ機構の結合時の状態
を示し、この状態の時は、内外輪磁石部材1,2が嵌合
状態にあり、両磁石部材1,2は磁界の影響を受ける領
域内に位置し、S,N極間の吸着結合(図3,4参照)に
より、主軸3の回転がクラッチ機構を介し伝達軸4に伝
達され、伝達軸4は主軸3と同期回転される。
【0014】クラッチ機構の解除又は結合に必要な内外
輪磁石部材1,2の嵌め外しは、図1に矢符で示すよう
に、内外輪磁石部材1,2の少なくとも一方を軸方向に
往復移動させることによって行うことができる。例えば
内外輪磁石部材1,2が主軸3及び伝動軸4に対し相対
回転不能且つ軸方向移動不能の状態に取り付けられてい
る場合には、上記軸3,4の少なくとも一方を内外輪磁
石部材1,2と共に軸方向に往復移動させることによ
り、内外輪磁石部材1,2の嵌め外し操作を行うことが
できる。また軸3,4上に内外輪磁石部材1,2の少なく
とも一方を相対回転不能且つ軸方向に移動可能に備えた
場合には、軸3,4を定位置に保持した状態のままで、
該軸3,4上で内外輪磁石部材1,2の少なくとも一方を
軸方向に往復移動させることによって、内外輪磁石部材
1,2の嵌め外し操作を行うことができる。
【0015】図5〜図8は本発明の第2実施形態として
突き合わせ結合型のものを示し、この場合、磁石部材1
A,2Aとして、外周寄りの領域にS極とN極とが交互
に等間隔に並列するように着磁された円盤形のものが使
用され、図7には4等分割型が、また図8には8等分割
型のものがそれぞれ示されている。それ以外の構成は、
第1実施形態と実質的に異なるところがなく、図4は図
1に、図5は図2に、図6は図3に、図7は図4、図8
は図5にそれぞれ対応している。
【0016】本実施形態においても第1実施形態と同様
に、主軸3から伝動軸4への動力伝達の入切を行うこと
ができる。
【0017】図9〜図11は、本発明の第3実施形態を
示している。本実施形態において、基本的な構成は第1
及び第2実施形態と同じであるが、S極とN極の着磁分
割状態が第1,2実施形態の均等角度の等分割型と異な
り、不均一角度での分割になっている点で構成を相違し
ている。図示の実施形態は、第1実施形態と同様に嵌合
結合型であり、軸方向に嵌め外し可能な内外輪磁石部材
1B,2Bが使用され、該磁石部材1B,2Bには、図1
0,11に示すように、円筒部にS極とN極が不均一角
度の分割となるように着磁されている。
【0018】図10は不均一4分割型の一例を示し、4
分割の内の1つが不均一角度であり、360度の全範囲
の内の120度を占め、残りは3つの等分割角度(80
度)が占めている。外輪磁石部材2Bの円筒部に対する
S,N極の着磁の角度割りは、内輪磁石部材1Bとは、
丁度逆の関係になっている。
【0019】図11は8分割タイプの一例を示し、8分
割の内の1つは不均一角度80度が占め、残る7つは等
分割角度(40度)が占めている。
【0020】本実施形態と第1実施形態との作用の相違
は次の通りである。すなわち、第1実施形態において
は、図3の4等分割型では、例えば外輪磁石部材2の1
つのN極の吸着結合の相手は、内輪磁石部材1の2つの
S極のいずれか一方であり、いずれのS極を選択するか
は、回転下における内外輪部材1,2の嵌合結合時のタ
イミングによって決まり、その確率は1/2である。同
様な理由で、図4に示す8等分割型では、一つのN極に
対し吸着結合されるS極の相手は4個あり、一つのS極
が選択される確率は1/4である。このような現象は、
第2実施形態でも同様に起こる。このように第1及び第
2実施形態は、軸3,4同士の周方向の結合位置が嵌合
結合時のタイミングで、4等分割型では180度の位置
に、また8等分割型では90度,180度及び270度
の位置にずれる恐れがので、軸同士の周方向の結合位置
が常に同一であることが望まれるような用途には不向き
である。
【0021】これに対し、図9〜図11に示す第3実施
形態のように、S,N極が不均一角度で分割されている
場合には、例えば図10に示す4分割型では、不均一角
度120度の部分で、また図11に示す8分割型では不
均一角度80度の部分で、N,S極の吸着結合による位
置規制が行われるので、軸3,4を常に周方向の同一位
置で結合することが可能になる。
【0022】図10,11では、4分割又は8分割の内
の1つを不均一角度となし、他は等分割角度となした場
合を示したが、周方向の結合位置が常に同一となるよう
に不均一角度で分割されている限り特に制限はない。
【0023】図12は、本発明の第1実施形態における
クラッチ機構を組み込んだ動力伝達系の説明図であり、
図の右側に示されているように、図12に示す解除状態
を基準に、駆動装置5の駆動軸3(主軸)の上端に装着
した外輪磁石部材2を昇降シリンダ6の作動をして駆動
装置5並びに駆動軸3と共に上昇させ、被回転体4の下
端に装着された内輪磁石部材1に嵌合することにより、
動力の伝達を行うことができる。
【0024】この場合、図12,13に示すように、被
回転体4側を回転テーブル7の中心部に設置のインデッ
クス8の周りに複数箇所、例えば6カ所に60度の割付
角度のもとに自転回転自在に設置しておき、インデック
ス8の作動による回転テーブル7の所定角度(60度)
の回転につれ、被回転体4の1つが駆動装置5の上方位
置に送られてくるごとに、昇降シリンダー6の作動をし
て内外輪磁石部材1,2の嵌合結合を行うことにより、
選択された1つの被回転体4に対し駆動装置5側から動
力を伝達できる。内外輪磁石部材1,2の嵌合結合状態
からの解除は、昇降シリンダ6の作動をして外輪磁石部
材2側の系を図12に示す位置まで降下させることによ
り行うことができる。
【0025】上記のインデックス方式において、本発明
クラッチ機構として、第1の実施形態に止まらず、第
2,第3の実施形態のもを適用できることはいうまでも
ないことである。
【0026】本発明において、内外輪磁石部材1,2の
磁力が不足するときは、図14に示すように、複数個の
円筒型磁石1c,2cを軸方向にS,N極の組み合わせの
もとに接続して用いることができ、磁石同士の接続部に
は接着剤を適用できる。
【0027】
【発明の効果】本発明においては、クラッチ機構を一対
の永久磁石の組み合わせにより構成したので、構造がき
わめて簡素になり、設備費が安価になる。しかも永久磁
石であるので、永久使用が可能であり、消耗品が存在し
ない。
【0028】更に磁界による動力伝達の為、多少の磁界
のバランスの悪さがあっても容易に吸収でき、振動を実
質的に発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態を示すクラッチ解除時
の概略説明図である。である。
【図2】 同、クラッチ結合時の状況を概略的に示す説
明図である。
【図3】 4等分割磁石部材の断面図である。
【図4】 8等分磁石部材の断面図である。
【図5】 本発明の第2実施形態を示す図1に対応する
図である。
【図6】 同、図2に対応する図である。
【図7】 同、図3に対応する図である。
【図8】 同、図4に対応する図である。
【図9】 本発明の第3実施形態を示すクラッチ解除状
態の斜視図である。
【図10】 同、不均一分割状態の説明図である。
【図11】 図10の変更例を示す説明図である。
【図12】 本発明クラッチ機構を組み込んだ動力伝達
系の概略側面図である。
【図13】 同、平面図である。
【図14】複数個の円筒磁石から磁石部材を構成した一
例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 内輪磁石部材 2 外輪磁石部材 3 主軸(駆動軸) 4 伝動軸(被回転体) 5 駆動装置 6 昇降シリンダ 7 ターンテーブル 8 インデックス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒型又は円盤型であって、S極とN極が
    周方向に並列するように交互に着磁された一対の磁石部
    材を用い、一方の磁石部材を主軸側に、他方の磁石部材
    を被回転体側にそれぞれ取り付け、一方及び他方の磁石
    部材の少なくとも一方を、磁界の影響する範囲と影響し
    ない範囲との間で軸方向に往復移動させることにより、
    主軸と被回転体間における回転動力伝達の入切を行う構
    成になっていることを特徴とするクラッチ機構。
  2. 【請求項2】磁石部材にN極とS極が不均一角度の角度
    割のもとに着磁されており、磁石部材が磁界の影響範囲
    内に入るごとに、主軸に対し被回転体を常に周方向の同
    一位置で結合できる構成になっていることを特徴とする
    請求項1記載のクラッチ機構。
  3. 【請求項3】磁石部材が円筒型であって、軸方向に接続
    された複数個の円筒磁石から構成されていることを特徴
    とする請求項1記載のクラッチ機構。
  4. 【請求項4】角度割りテーブル上の複数箇所に設置され
    た複数個の被回転体と、駆動装置から駆動を受けるよう
    に定位置に設置された1つの主軸とを備え、選択された
    1つの被回転体と主軸とが一致するごとに、被回転体及
    び主軸に備えられた磁石部材相互の磁力による結合と、
    この結合状態からの解離を行う構成になっていることを
    特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のクラッチ機
    構。
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