JP2009052619A

JP2009052619A - 負荷感応型切換装置

Info

Publication number: JP2009052619A
Application number: JP2007218556A
Authority: JP
Inventors: Junichi Endo; 潤一遠藤; Kingo Sotani; 欽吾操谷
Original assignee: SHOEI INDUSTRIAL; SHOEI KOKI KK
Current assignee: SHOEI INDUSTRIAL; SHOEI KOKI KK
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-08-24
Also published as: JP4854625B2

Abstract

【課題】出力を切り換える際の切換トルクの大きさを所望の大きさに調整することができる負荷感応型切換装置を提供すること。
【解決手段】従動円板３０を回転、かつ直線変位させて出力切換を行う負荷感応型切換装置であって、従動円板３０が高負荷位置にある場合に第１従動面に配置した磁石（３７）が第１作用面１１ａに配置した磁石（１４）に対向する第１磁石ユニットと、従動円板３０が低負荷位置にある場合に第２従動面に配置した磁石（３９）が第２作用面１１ｂに配置した磁石（１８）に対向する第２磁石ユニットと、第２作用面１１ｂおよび第２従動面の外周側領域に複数の同極性磁石を配置し、閾値以上の外部負荷が作用する場合には磁石同士の反発力に抗して従動円板が高負荷位置に位置することを許容し、外部負荷が閾値未満の場合には磁石同士の反発力により従動円板３０を高負荷位置から低負荷位置に回転させる第３磁石ユニットとを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、負荷感応型切換装置に関し、より詳細には、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負荷感応型切換装置に関するものである。

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負荷感応型切換装置として、一対のベース体と、従動体とを備えたものがある。一対のベース体は、互いの作用面が離隔して対向する態様で配設されるとともに、共通の連結棒により一体的に固定連結されている。従動体は、一対のベース体の間で、上記連結棒に貫通されるとともに、上記作用面と直交する方向に沿って延在する軸部の軸心回りに予め規定された回転角度だけ隔たった低負荷位置と高負荷位置との間で上記ベース体に対して相対的に回転可能に配設されている。この従動体は、ばね部材により常態においては低負荷位置に位置するよう付勢されている。また、従動体の表面は一のベース体の作用面に対向する一方、裏面は他のベース体の作用面に対向している。

そして、各ベース体の作用面と、従動体の表面および裏面とには、上記軸部の軸心を中心とする同一の円周上に同一の間隔で複数の磁石が、Ｓ−Ｎ−Ｓ−Ｎ・・・のように隣り合う磁石の極性が異なる態様で配置されている。これらの磁石の配置関係は、従動体が低負荷位置にある場合には、従動体の表面および一のベース体の作用面に配置されている磁石は同極性のものが対向し、かつ従動体の裏面および他のベース体の作用面に配置されている磁石は異極性のものが対向する一方、従動体が高負荷位置にある場合には、従動体の表面および一のベース体の作用面に配置されている磁石は異極性のものが対向し、かつ従動体の裏面および他のベース体の作用面に配置されている磁石は同極性のものが対向するようになっている。

このような負荷感応型切換装置においては、作用する外部負荷の大きさにより従動体がばね部材の付勢力等に抗して低負荷位置から高負荷位置に相対的に回転する結果、従動体の表面および一のベース体の作用面に配置されている磁石は異極性のものが対向し、かつ従動体の裏面および他のベース体の作用面に配置されている磁石は同極性のものが対向することになる。この結果、従動体の表面と一のベース体の作用面との間には吸引力が生じるとともに、従動体の裏面と他のベース体の作用面との間には反発力が生じることになり、従動体は、一のベース体に近接し、かつ他のベース体に離反する態様で直線的に相対変位して出力切換を行う。

一方、作用する外部負荷が小さくて高負荷位置にある従動体がばね部材の付勢力等により高負荷位置から低負荷位置に相対的に回転する結果、従動体の表面および一のベース体の作用面に配置されている磁石は同極性のものが対向し、かつ従動体の裏面および他のベース体の作用面に配置されている磁石は異極性のものが対向することになる。この結果、従動体の表面と一のベース体の作用面との間には反発力が生じるとともに、従動体の裏面と他のベース体の作用面との間には吸引力が生じることになり、従動体は、一のベース体に離反し、かつ他のベース体に吸引する態様で直線的に相対変位して出力切換を行うようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３１１６５号公報

ところで、上述したような特許文献１に記載されているような負荷感応型切換装置では、従動体の表面と一のベース体の作用面との間で配置した磁石により吸引力を生じさせた場合には、従動体の裏面と他のベース体の作用面との間で配置した磁石により反発力を生じさせる一方、従動体の表面と一のベース体の作用面との間で配置した磁石により反発力を生じさせた場合には、従動体の裏面と他のベース体の作用面との間で配置した磁石により吸引力を生じさせていたので、従動体を低負荷位置から高負荷位置に、あるいは高負荷位置から低負荷位置に相対的に回転させる場合に、従動体の各面と各ベース体の作用面との間では、磁石間で反発力および吸引力が生ずることにより上記従動体の相対的な回転を進行させる力と、当該回転を退行させる力とが発生してしまう。そのため、従動体を低負荷位置と高負荷位置との間で相対的に回転させるには、ばね部材の付勢力だけでなく、該回転を進行および退行する力が作用するために、出力を切り換える際の切換トルクの大きさを所望の大きさに調整することが困難になる虞れがある。特に適用されるばね部材の付勢力等にばらつきがある場合には、切換トルクの大きさを所望の大きさに調整することは更に困難である。

本発明は、上記実情に鑑みて、出力を切り換える際の切換トルクの大きさを所望の大きさに調整することができる負荷感応型切換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る負荷感応型切換装置は、互いの作用面が離隔して対向する態様で配設した一対のベース体と、これら一対のベース体の間で前記作用面と直交する方向に沿って延在する軸部に挿通され、該軸部の軸心回りに予め規定された回転角度だけ隔たった低負荷位置と高負荷位置との間で回転可能に配設した従動体とを備え、作用する外部負荷の大きさに応じて、前記従動体を前記ベース体に対して低負荷位置と高負荷位置との間で相対的に回転させるとともに、前記ベース体に近接離反する態様で直線的に相対変位させることにより出力切換を行うようにした負荷感応型切換装置であって、第１のベース体の第１作用面およびこれに対向する従動体の第１従動面のそれぞれの前記軸部に近接する領域において、該軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の磁石を配置して成り、従動体が高負荷位置にある場合に第１従動面に配置した磁石が第１作用面に配置した磁石にそれぞれ対向する態様で構成した第１磁石ユニットと、第２のベース体の第２作用面およびこれに対向する従動体の第２従動面のそれぞれの前記軸部に近接する領域において、該軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の内方磁石を配置して成り、従動体が低負荷位置にある場合に第２従動面に配置した内方磁石が第２作用面に配置した内方磁石にそれぞれ対向する態様で構成した第２磁石ユニットと、前記第２作用面および前記第２従動面のそれぞれの前記第２磁石ユニットを構成する内方磁石よりも外方となる領域において、前記軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上にそれぞれ所定の間隔で複数の同極性の外方磁石を配置して成り、従動体が低負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した外方磁石が第２作用面に配置した外方磁石間にそれぞれ対向する一方、従動体が高負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した外方磁石の一部が第２作用面に配置した外方磁石にそれぞれ対向する態様で構成し、かつ予め決められた閾値以上の外部負荷が作用する場合には、互いに一部が対向する外方磁石同士の反発力に抗して従動体が高負荷位置に位置することを許容する一方、該外部負荷が前記閾値未満となる場合には、互いに一部が対向する外方磁石同士の反発力により従動体を高負荷位置から低負荷位置に相対的に回転させる第３磁石ユニットとを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る負荷感応型切換装置は、上述した請求項１において、前記第１磁石ユニットは、前記第１作用面および前記第１従動面のそれぞれの前記軸部に近接する領域において、該軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の磁石を配置して成り、従動体が低負荷位置にある場合には、第１従動面に配置した磁石が第１作用面に配置した磁石間にそれぞれ対向する一方、従動体が高負荷位置にある場合には、第１従動面に配置した磁石が第１作用面に配置した磁石にそれぞれ対向する態様で構成し、前記第２磁石ユニットは、前記第２作用面および前記第２従動面のそれぞれの前記軸部に近接する領域において、該軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の内方磁石を配置して成り、従動体が低負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した内方磁石が第２作用面に配置した内方磁石にそれぞれ対向する一方、従動体が高負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した内方磁石が第２作用面に配置した内方磁石間にそれぞれ対向する態様で構成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る負荷感応型切換装置は、上述した請求項１または請求項２において、前記第３磁石ユニットは、前記第２従動面および前記第２作用面のそれぞれ外周に近接する領域において、前記軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に前記外方磁石を配置して成ることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る負荷感応型切換装置は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記第３磁石ユニットは、前記従動体が高負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した外方磁石の端部が第２作用面に配置した外方磁石の端部より突出した状態で対向するよう構成したことを特徴とする。

本発明によれば、第１磁石ユニットが、第１作用面および第１従動面のそれぞれの軸部に近接する領域において、軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の磁石を配置して成り、従動体が高負荷位置にある場合に第１従動面に配置した磁石が第１作用面に配置した磁石にそれぞれ対向する態様で構成してあるので、第１磁石ユニットを構成する磁石間で生ずる反発力が主として従動体を第２のベース体に近接する態様で直線変位させることになる。また、第２磁石ユニットが、第２作用面および第２従動面のそれぞれの軸部に近接する領域において、軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の内方磁石を配置して成り、従動体が低負荷位置にある場合に第２従動面に配置した内方磁石が第２作用面に配置した内方磁石にそれぞれ対向する態様で構成してあるので、第２磁石ユニットを構成する磁石間で生ずる反発力が主として従動体を第１のベース体に近接する態様で直線変位させることになる。更に、第３磁石ユニットが、第２作用面および第２従動面のそれぞれの第２磁石ユニットを構成する内方磁石よりも外方となる領域において、軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上にそれぞれ所定の間隔で複数の同極性の外方磁石を配置して成り、従動体が低負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した外方磁石が第２作用面に配置した外方磁石間にそれぞれ対向する一方、従動体が高負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した外方磁石の一部が第２作用面に配置した外方磁石にそれぞれ対向する態様で構成し、かつ予め決められた閾値以上の外部負荷が作用する場合には、互いに一部が対向する外方磁石同士の反発力に抗して従動体が高負荷位置に位置することを許容する一方、該外部負荷が前記閾値未満となる場合には、互いに一部が対向する外方磁石同士の反発力により従動体を高負荷位置から低負荷位置に相対的に回転させるので、第３磁石ユニットを構成する磁石間で生ずる反発力が主として従動体を高負荷位置から低負荷位置に回転させることになる。これにより、磁石ユニット毎に主とする機能を分担させるようにしてあるので、各磁石ユニットを構成する磁石の強さを変更、すなわち磁石間での反発力を変更することにより、出力を切り換える際の切換トルクの大きさを所望の大きさに調整することが可能になるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る負荷感応型切換装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１および図２は、それぞれ本発明の実施の形態である負荷感応型切換装置を示したものであり、図１は正面図であり、図２は内部構造を正面側から見た場合を示した断面図である。ここで例示する負荷感応型切換装置は、一対のベース円板（ベース体）１０と、従動円板（従動体）３０とを備えて構成してある。

一対のベース円板１０は、互いの作用面１１が左右方向に離隔して対向する態様で装置内部に固定配置した円板状のものである。以下においては、図１（図２）中の右方側に固定配置したベース円板１０を第１ベース円板１０ａと称し、その作用面１１を第１作用面１１ａと称する一方、図１（図２）中の左方側に固定配置したベース円板１０を第２ベース円板１０ｂと称し、その作用面１１を第２作用面１１ｂと称する。これら第１ベース円板１０ａおよび第２ベース円板１０ｂは、それぞれの中心が左右方向に延在する同一直線上に位置する態様で、すなわち左右方向に延在する軸部１の中心軸（軸心）Ｐ上に位置する態様で装置内部に固定配置してある。また、第１ベース円板１０ａおよび第２ベース円板１０ｂは、共通の連結棒１２により固定連結してあり、両者の間隔が一定に保持してある。本実施の形態では連結棒１２は３つ設けてある。

図３〜図５は、それぞれ第１ベース円板１０ａを示したものであり、図３は正面図であり、図４は左方側上方より見た場合を示した斜視図であり、図５は左方側から見た場合を示した側面図である。

第１ベース円板１０ａは、中心領域に軸部１を貫通させるための貫通孔１３が形成してある。この第１ベース円板１０ａの第１作用面１１ａにおける貫通孔１３の周囲領域、すなわち該貫通孔１３を貫通する軸部１に近接する領域には、該軸部１の軸心Ｐを中心とする円の円周上に複数（図示の例では８つ）の磁石１４が等間隔で配置してある。これらの磁石１４は、左方側、すなわち第２ベース円板１０ｂが配置されている側が全て同極（例えばＮ極）となるように配置してあり、個々の磁石１４は径外方向に進むに連れて幅が漸次狭くなる形状を有している。

また、第１ベース円板１０ａの第１作用面１１ａにおいて、上記磁石１４が配置された個所よりも僅かに外方となる領域には、軸部１の軸心Ｐを中心とする円の円周上に複数（図示の例では４つ）の磁石１５が等間隔で配置してある。これらの磁石１５は、左方側が全て同極（例えばＮ極）となるように配置してある。図４（図５）中の符号１６は、連結棒１２を挿入するための挿入孔である。これら挿入孔１６は、磁石１５が配置された個所よりも外方となる領域において、軸部１の軸心Ｐを中心とする円の円周上に等間隔で配置してある。

図６〜図８は、それぞれ第２ベース円板１０ｂを示したものであり、図６は正面図であり、図７は右方側上方より見た場合を示した斜視図であり、図８は右方側から見た場合を示した側面図である。

第２ベース円板１０ｂは、中心領域に上記軸部１および後述する軸受部分３５を貫通させるための貫通孔１７が形成してある。この第２ベース円板１０ｂの第２作用面１１ｂにおける貫通孔１７の周囲領域、すなわち該貫通孔１７を貫通する軸部１に近接する領域には、該軸部１の軸心Ｐを中心とする円の円周上に複数（図示の例では９つ）の磁石（内方磁石）１８が等間隔で配置してある。これらの磁石１８は、右方側、すなわち第１ベース円板１０ａが配置されている側が全て同極（例えばＮ極）となるように配置してあり、個々の磁石１８は径外方向に進むに連れて幅が漸次狭くなる形状を有している。

また、第２ベース円板１０ｂの第２作用面１１ｂにおいて外周に近接する領域には、軸部１の軸心Ｐを中心とする円の円周上に複数（図示の例では６つ）の磁石（外方磁石）１９が等間隔で配置してある。これらの磁石１９は、右方側が全て同極（例えばＳ極）となるように配置してあり、個々の磁石１９の円周上に沿った長さは等しいものとなっている。

更に、第２ベース円板１０ｂの第２作用面１１ｂにおいては、第１ベース円板１０ａの第１作用面１１ａに形成してある挿入孔１６と同一の円周上でかつそれぞれが対向する態様で３つの挿入孔２０が形成してある。この挿入孔２０も第１作用面１１ａに形成した挿入孔１６と同様に、連結棒１２を挿入するためのものである。

従動円板３０は、図示しない伝達機構を介して外部負荷が作用する板部材であり、図２に示すように一対のベース円板１０の間において、第１従動面３１が第１作用面１１ａに対向し、かつ第２従動面３２が第２作用面１１ｂに対向する態様で配設した円板状のものである。この従動円板３０の外周面には連結筒部材３３の基端部分の内周面が接合してあり、該従動円板３０は、有底円筒物の底板部分のようになっている。ここで連結筒部材３３は、円筒状の形態を成し、その中心軸が軸部１の軸心Ｐに一致する態様で左右方向に沿って延在している。連結筒部材３３の先端部分、すなわち左端部分には伝達部材３４が取り付けてある。伝達部材３４は、左右一対となる伝達板３４ａ，３４ｂ（以下、必要に応じて左側伝達板３４ａ、右側伝達板３４ｂと称する）の間に伝達用磁石３４ｃが挟持される態様で設けて構成してあり、右側伝達板３４ｂが連結筒部材３３の先端部分に接合して取り付けてある。左側伝達板３４ａおよび右側伝達板３４ｂは、ともに例えばヨーク等から形成してあり、外周および内周に歯が形成された円環状の形態を成している。このような左側伝達板３４ａおよび右側伝達板３４ｂは、外周部が連結筒部材３３の外周面よりも径外方向側にあるとともに、内周部が連結筒部材３３の内周面よりも内方側（軸部１側）にある。伝達用磁石３４ｃは、例えば左方側がＮ極、右方側がＳ極となるものである。

このような伝達部材３４の内周部、すなわち左側伝達板３４ａおよび右側伝達板３４ｂの内周部が高速出力伝達部材２の外周凸部にそれぞれ対向した場合には、伝達用磁石３４ｃのＮ極（左端）から左側伝達板３４ａ、高速出力伝達部材２および右側伝達部材３４ｂを通じて伝達用磁石３４ｃのＳ極（右端）に至る磁力線を備えた磁場が形成されることにより、伝達部材３４は、高速出力伝達部材２と磁気的に係合する。その一方、伝達部材３４の外周部、すなわち左側伝達板３４ａおよび右側伝達板３４ｂの外周部が低速出力伝達部材３の内周凸部にそれぞれ対向した場合には、伝達用磁石３４ｃのＮ極（左端）から左側伝達板３４ａ、低速出力伝達部材２および右側伝達部材３４ｂを通じて伝達用磁石３４ｃのＳ極（右端）に至る磁力線を備えた磁場が形成されることにより、伝達部材３４は、低速出力伝達部材２と磁気的に係合する。このように伝達部材３４が高速出力伝達部材２および低速出力伝達部材３に磁気的に係合することは、詳細は後述するが、従動円板３０が左右方向に沿って直線的に変位することにより実現される。

図９〜図１２は、それぞれ従動円板３０を示したものであり、図９は正面図であり、図１０は左方側上方より見た場合を示した斜視図であり、図１１は右方側から見た場合を示した側面図であり、図１２は左方側から見た場合を示した側面図である。尚、図９〜図１２では、上述した連結筒部材３３も示してある。ここで例示する従動円板３０には、軸受部材３５および規制長孔３６が設けてある。

軸受部材３５は、内部に軸部１を貫通させる中空部３５ａを備えた円筒状の形態を成し、従動円板３０の中心部分において両端が第１従動面３１および第２従動面３２のそれぞれから突出する態様で設けてある。この軸受部材３５の中空部３５ａを軸部１が貫通することにより、従動円板３０は、軸部１の軸心Ｐ回りに回転可能となっている。

規制長孔３６は、上記連結棒１２を貫通させるための長孔であり、第１従動面３１および第２従動面３２において、第１ベース円板１０ａおよび第２ベース円板１０ｂの挿入孔１６に対向する領域に形成してある。ここで規制長孔３６の延在長さ、すなわち図１１（図１２）中に示す長さＬは、従動円板３０の回転可能範囲を所定角度内（例えば±２０°内）に規制する大きさに調整してある。つまり、図１３に示すように連結棒１２が規制長孔３６の中央部分を通過する状態にある低負荷位置と、図１４に示すように連結棒１２が規制長孔３６の縁部に当接する高負荷位置との間で、従動円板３０が回転可能となるように調整してある。

このように従動円板３０は、軸部１および連結棒１２に貫通されて、軸部１の軸心Ｐ回りに予め規定された回転角度だけ隔たった低負荷位置と高負荷位置の間で回転可能となるだけでなく、左右方向に沿って、つまりベース円板１０に近接離反する態様で直線的に変位可能となるよう配設してある。

従動円板３０の第１従動面３１において軸受部材３５の周囲領域、すなわち軸部１に近接する領域には、上記第１ベース円板１０ａの第１作用面１１ａに配置した磁石１４と同一の円周上に複数（図示の例では８つ）の磁石３７が等間隔で配置してある。これらの磁石３７は、右方側、すなわち第１ベース円板１０ａが配置されている側が全て同極（例えばＮ極）となるように配置してあり、個々の磁石３７は径外方向に進むにつれて幅が漸次狭くなる形状を有している。

これらの磁石３７は、図１３に示すように従動円板３０が低負荷位置にある場合には、第１作用面１１ａに配置した磁石１４間にそれぞれ対向する一方、図１４に示すように従動円板３０が高負荷位置にある場合には、第１作用面１１ａに配置した磁石１４にそれぞれ対向する位置にあり、該磁石１４との間で第１磁石ユニットを構成している。つまり、第１磁石ユニットは、第１ベース円板１０ａの第１作用面１１ａおよび従動円板３０の第１従動面３１のそれぞれの軸部１に近接する領域において、軸部１の軸心Ｐを中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の磁石１４，３７を配置して成り、従動円板３０が低負荷位置にある場合には、第１従動面３１に配置した磁石３７が第１作用面１１ａに配置した磁石１４間にそれぞれ対向する一方、従動円板３０が高負荷位置にある場合には、第１従動面３１に配置した磁石３７が第１作用面１１ａに配置した磁石１４にそれぞれ対向する態様で構成してある。

また、第１従動面３１において、第１磁石ユニットを構成する磁石３７が配置された個所よりも僅かに外方となる領域には、第１作用面１１ａに配置した磁石１５と同一の円周上に複数（図示の例では４つ）の磁石３８が等間隔で配置してある。これらの磁石３８は、右方側が全て同極（例えばＳ極）となるように配置してある。

これらの磁石３８は、図１３に示すように従動円板３０が低負荷位置にある場合には、第１作用面１１ａに配置した磁石１５にそれぞれ対向する一方、図１４に示すように従動円板３０が高負荷位置にある場合には、第１作用面１１ａに配置した磁石１５間にそれぞれ対向する位置にあり、該磁石１５との間で吸引磁石ユニットを構成している。

第１磁石ユニットを構成する第１従動面３１に配置した磁石３７と第１作用面１１ａに配置した磁石１４とは、互いに同極性（Ｎ極同士が対向可能となる関係）であるために、両者間に反発力が発生する。吸引磁石ユニットを構成する第１従動面３１に配置した磁石３８と第１作用面１１ａに配置した磁石１５とは、互いに異極性（Ｎ極とＳ極とが対向可能となる関係）のものであり、両者間に吸引力が発生する。

従動円板３０の第２従動面３２において軸受部材３５の周囲領域、すなわち軸部１に近接する領域には、上記第２ベース円板１０ｂの第２作用面１１ｂに配置した磁石１８と同一の円周上に複数（図示の例では９つ）の磁石（内方磁石）３９が等間隔で配置してある。これらの磁石３９は、左方側、すなわち第２ベース円板１０ｂが配置されている側が全て同極（例えばＮ極）となるように配置してあり、個々の磁石３９は径外方向に進むにつれて幅が漸次狭くなる形状を有している。

これらの磁石３９は、図１５に示すように従動円板３０が低負荷位置にある場合には、第２作用面１１ｂに配置した磁石１８にそれぞれ対向する一方、図１６に示すように従動円板３０が高負荷位置にある場合には、第２作用面１１ｂに配置した磁石１８間にそれぞれ対向する位置にあり、該磁石１８との間で第２磁石ユニットを構成している。つまり、第２磁石ユニットは、第２ベース円板１０ｂの第２作用面１１ｂおよび従動円板３０の第２従動面３２のそれぞれの軸部１に近接する領域において、軸部１の軸心Ｐを中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の磁石１８，３９を配置して成り、従動円板３０が低負荷位置にある場合には、第２従動面３２に配置した磁石３９が第２作用面１１ｂに配置した磁石１８にそれぞれ対向する一方、従動円板３０が高負荷位置にある場合には、第２従動面３２に配置した磁石３９が第２作用面１１ｂに配置した磁石１８間にそれぞれ対向する態様で構成してある。

また、第２従動面３２において外周に近接する領域、すなわち規制長孔３６よりも外方となる領域には、第２作用面１１ｂに配置した磁石（外方磁石）１９と同一の円周上に複数（図示の例では６つ）の磁石（外方磁石）４０が等間隔で配置してある。これらの磁石４０は、左方側が全て同極（例えばＳ極）となるように配置してあり、個々の磁石４０の円周上に沿った長さは等しいものとなっている。

これらの磁石４０は、図１５に示すように従動円板３０が低負荷位置にある場合には、第２作用面１１ｂに配置した磁石１９間にそれぞれ対向する一方、図１６に示すように従動円板３０が高負荷位置にある場合には、一部が第２作用面１１ｂに配置した磁石１９にそれぞれ対向、すなわち端部４１が第２作用面１１ｂに配置した磁石１９の端部より上記円周上に沿って突出する態様で該磁石１９にそれぞれ対向する位置にあり、該磁石１９との間で第３磁石ユニットを構成している。つまり、第３磁石ユニットは、第２作用面１１ｂおよび第２従動面３２のそれぞれの外周に近接する領域において、軸部１の軸心Ｐを中心とする同一の大きさの円周上にそれぞれ所定の間隔で複数の同極性の磁石１９，４０を配置して成り、従動円板３０が低負荷位置にある場合には、第２従動面３２に配置した磁石４０が第２作用面１１ｂに配置した磁石１９間にそれぞれ対向する一方、従動円板３０が高負荷位置にある場合には、第２従動面３２に配置した磁石４０の一部が第２作用面１１ｂに配置した磁石１９にそれぞれ対向する態様で構成してある。

ここで第２磁石ユニットと第３磁石ユニットとの関係について説明する。第２磁石ユニットを構成する第２従動面３２に配置した磁石３９と第２作用面１１ｂに配置した磁石１８とは、互いに同極性（Ｎ極同士が対向可能となる関係）であるために、両者間に反発力が発生する。第３磁石ユニットを構成する第２従動面３２に配置した磁石４０と第２作用面１１ｂに配置した磁石１９とは、互いに同極性（Ｓ極同士が対向可能となる関係）のものであり、両者間に反発力が発生する。そして、第３磁石ユニットを構成する磁石１９，４０は、第２作用面１１ｂおよび第２従動面３２のそれぞれの外周に近接する領域に配置してあって、第２磁石ユニットを構成する磁石１８，３９よりも外方に配置してあることから第３磁石ユニットを構成する磁石１９，４０間の方が第２磁石ユニットを構成する磁石１８，３９間よりも大きな回転トルクを発生することとなり、これにより、第２磁石ユニットと第３磁石ユニットとの間では、第３磁石ユニットの磁石１９，４０間で発生する方が主となる。

また、第３磁石ユニットを構成する磁石１９，４０は、規制長孔３６よりも内方に配置した吸引磁石ユニットを構成する磁石１５，３８よりも外方に配置してあるために、第３磁石ユニットを構成する磁石１９，４０間の方が吸引磁石ユニットを構成する磁石１５，３８間よりも大きな回転トルクを発生することとなり、第３磁石ユニットの磁石１９，４０間で発生する方が主となる。

そのため従動円板３０に対して外部負荷が作用していない場合には、従動円板３０は、図１３および図１５に示すように、低負荷位置に位置することとなる。このように低負荷位置に位置する場合には、第２磁石ユニットを構成する磁石１８，３９間の反発力、並びに吸引磁石ユニットを構成する磁石１５，３８間の吸引力により、従動円板３０は、図２に示すように軸受部材３５の右端部分が第１ベース円板１０ａの第１作用面１１ａに接した状態、すなわち第１ベース円板１０ａに近接し、かつ第２ベース円板１０ｂに離反する態様で直線変位した状態となっている。この場合には、従動円板３０に接合する連結筒部材３３に取り付けた伝達部材３４が、高速出力伝達部材２と磁気的に係合し、高速出力が可能である。

このように従動円板３０が低負荷位置に位置する状態は、主として吸引磁石ユニットを構成する磁石１５，３８間の吸引力と、第３磁石ユニットを構成する磁石１９，４０間の反発力との組み合わせによって保持され、従動円板３０が第１ベース円板１０ａに近接した状態は、主として第２磁石ユニットを構成する磁石１８，３９間の反発力によって保持されることになる。

従って、従動円板３０に作用する外部負荷が吸引磁石ユニットを構成する磁石１５，３８間の吸引力と第３磁石ユニットを構成する磁石１９，４０間の反発力とを組み合わせた力よりも小さい場合には、従動円板３０は依然として低負荷位置に保持される。

そして、従動円板３０に作用する外部負荷が吸引磁石ユニットを構成する磁石１５，３８間の吸引力と、第３磁石ユニットを構成する磁石１９，４０間の反発力とを組み合わせた力よりも大きい予め決められた閾値以上の大きさとなる場合には、従動円板３０は、低負荷位置から図１４および図１６に示すような高負荷位置に回転しようとする。このように高負荷位置に回転する途中で、第１磁石ユニットを構成する第１従動面３１に配置した磁石３７と第１作用面１１ａに配置した磁石１４とが徐々に対向するようになって両者間に働く反発力により、従動円板３０は、図１７に示すように左方に変位した状態、すなわち第２ベース円板１０ｂに近接し、かつ第１ベース円板１０ａに離反する態様で直線変位した状態となる。この場合には、従動円板３０に接合する連結筒部材３３に取り付けた伝達部材３４が、低速出力伝達部材３と磁気的に係合し、低速出力が可能となって出力切換が行われたことになる。

このように従動円板３０が高負荷位置に位置する状態は、主として第１磁石ユニットを構成する磁石１４，３７間の反発力と、従動円板３０に作用する外部負荷とによって保持される。その後、従動円板３０に作用する外部負荷の大きさが上記閾値未満となる場合には、吸引磁石ユニットを構成する磁石１５，３８間の吸引力、並びに第３磁石ユニットを構成する磁石１９，４０間の反発力により従動円板３０を高負荷位置から低負荷位置に回転させることになる。つまり、第３磁石ユニットは、予め決められた閾値以上の外部負荷が作用する場合には、互いに一部が対向する磁石１９，４０同士の反発力に抗して従動円板３０が高負荷位置に位置することを許容する一方、該外部負荷が閾値未満となる場合には、互いに一部が対向する磁石１９，４０同士の反発力により従動円板３０を高負荷位置から低負荷位置に回転させることになる。

また、従動円板３０が高負荷位置から低負荷位置に回転する途中で、第２磁石ユニットを構成する第２従動面３２に配置した磁石３９と第２作用面１１ｂに配置した磁石１８とが徐々に対向するようになって両者間に働く反発力により、従動円板３０は、図２に示すように右方に変位した状態、すなわち第１ベース円板１０ａに近接し、かつ第２ベース円板１０ｂに離反する態様で直線変位した状態となり、従動円板３０に接合する連結筒部材３３に取り付けた伝達部材３４が、高速出力伝達部材２と磁気的に係合し、出力切換が行われる。

以上説明したような本実施の形態の負荷感応型切換装置においては、第１磁石ユニットを構成する磁石１４，３７間で生ずる反発力が主として従動円板３０を第２ベース円板１０ｂに近接する態様で直線変位、つまりいわゆるスラスト方向に変位させるものであり、第２磁石ユニットを構成する磁石１８，３９間で生ずる反発力が主として従動円板３０を第１ベース円板１０ａに近接する態様で直線変位、つまりいわゆるスラスト方向に変位させるものであり、第３磁石ユニットを構成する磁石１９，４０間で生じる回転方向の反発力、並びに吸引磁石ユニットを構成する磁石１５，３８間で生じる回転方向の吸引力が主として従動円板３０を高負荷位置から低負荷位置に回転させるものとなる。つまり、磁石ユニット毎に主とする機能を分担させるようにしてあるので、各磁石ユニットを構成する磁石の強さを変更、すなわち磁石間での反発力、あるいは吸引力を変更することにより、出力を切り換える際の切換トルクの大きさを所望の大きさに調整することが可能になる。

上記負荷感応型切換装置によれば、従来のようにばね部材を必要としないので、適用されるばね部材の弾性復元力（付勢力）のばらつきにより切換トルクの大きさの調整が阻害されることもなく、当該ばね部材の設置スペースを省略して小型化を図ることも可能になる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、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。例えば、上述した実施の形態では外部負荷の作用により従動円板３０が回転し、かつ直線的に変位するものであったが、本発明では、外部負荷の作用により一対のベース体が回転し、かつ直線的に変位するものであっても構わない。

また、上述した実施の形態では、吸引磁石ユニットを備えていたが、本発明ではかかる吸引磁石ユニットは必ずしも必須の構成要素ではなく、必要に応じて用いるだけで良い。

更に、上述した実施の形態では、磁石１４，１８，３７，３９は、径外方向に進むに連れて幅が漸次狭くなる形状を有していたが、本発明では特にこのような形状に限定されるものではない。

本発明の実施の形態である負荷感応型切換装置を示した正面図である。本発明の実施の形態である負荷感応型切換装置を示したものであり、内部構造を正面側から見た場合を示した断面図である。図１および図２に示した第１ベース円板を示す正面図である。図１および図２に示した第１ベース円板を示すものであり、左方側上方より見た場合を示した斜視図である。図１および図２に示した第１ベース円板を示すものであり、左方側から見た場合を示した側面図である。図１および図２に示した第２ベース円板を示す正面図である。図１および図２に示した第２ベース円板を示すものであり、右方側上方より見た場合を示した斜視図である。図１および図２に示した第２ベース円板を示すものであり、右方側から見た場合を示した側面図である。図１および図２に示した従動円板を示す正面図である。図１および図２に示した従動円板を示すものであり、左方側上方より見た場合を示した斜視図である。図１および図２に示した従動円板を示すものであり、右方側から見た場合を示した側面図である。図１および図２に示した従動円板を示すものであり、左方側から見た場合を示した側面図である。従動円板と、第１ベース円板との位置関係を説明するための説明図である。従動円板と、第１ベース円板との位置関係を説明するための説明図である。従動円板と、第２ベース円板との位置関係を説明するための説明図である。従動円板と、第２ベース円板との位置関係を説明するための説明図である。本発明の実施の形態である負荷感応型切換装置を示したものであり、内部構造を正面側から見た場合を示した断面図である。

符号の説明

１軸部
１０ベース円板
１０ａ第１ベース円板
１０ｂ第２ベース円板
１１作用面
１１ａ第１作用面
１１ｂ第２作用面
１４，１５，１８，１９，３７，３８，３９，４０磁石
３０従動円板
３１第１従動面
３２第２従動面
Ｐ軸心

Claims

互いの作用面が離隔して対向する態様で配設した一対のベース体と、
これら一対のベース体の間で前記作用面と直交する方向に沿って延在する軸部に挿通され、該軸部の軸心回りに予め規定された回転角度だけ隔たった低負荷位置と高負荷位置との間で回転可能に配設した従動体と
を備え、作用する外部負荷の大きさに応じて、前記従動体を前記ベース体に対して低負荷位置と高負荷位置との間で相対的に回転させるとともに、前記ベース体に近接離反する態様で直線的に相対変位させることにより出力切換を行うようにした負荷感応型切換装置であって、
第１のベース体の第１作用面およびこれに対向する従動体の第１従動面のそれぞれの前記軸部に近接する領域において、該軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の磁石を配置して成り、従動体が高負荷位置にある場合に第１従動面に配置した磁石が第１作用面に配置した磁石にそれぞれ対向する態様で構成した第１磁石ユニットと、
第２のベース体の第２作用面およびこれに対向する従動体の第２従動面のそれぞれの前記軸部に近接する領域において、該軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の内方磁石を配置して成り、従動体が低負荷位置にある場合に第２従動面に配置した内方磁石が第２作用面に配置した内方磁石にそれぞれ対向する態様で構成した第２磁石ユニットと、
前記第２作用面および前記第２従動面のそれぞれの前記第２磁石ユニットを構成する内方磁石よりも外方となる領域において、前記軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上にそれぞれ所定の間隔で複数の同極性の外方磁石を配置して成り、従動体が低負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した外方磁石が第２作用面に配置した外方磁石間にそれぞれ対向する一方、従動体が高負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した外方磁石の一部が第２作用面に配置した外方磁石にそれぞれ対向する態様で構成し、かつ予め決められた閾値以上の外部負荷が作用する場合には、互いに一部が対向する外方磁石同士の反発力に抗して従動体が高負荷位置に位置することを許容する一方、該外部負荷が前記閾値未満となる場合には、互いに一部が対向する外方磁石同士の反発力により従動体を高負荷位置から低負荷位置に相対的に回転させる第３磁石ユニットと
を備えたことを特徴とする負荷感応型切換装置。
前記第１磁石ユニットは、前記第１作用面および前記第１従動面のそれぞれの前記軸部に近接する領域において、該軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の磁石を配置して成り、従動体が低負荷位置にある場合には、第１従動面に配置した磁石が第１作用面に配置した磁石間にそれぞれ対向する一方、従動体が高負荷位置にある場合には、第１従動面に配置した磁石が第１作用面に配置した磁石にそれぞれ対向する態様で構成し、
前記第２磁石ユニットは、前記第２作用面および前記第２従動面のそれぞれの前記軸部に近接する領域において、該軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に同一の間隔で複数の同極性の内方磁石を配置して成り、従動体が低負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した内方磁石が第２作用面に配置した内方磁石にそれぞれ対向する一方、従動体が高負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した内方磁石が第２作用面に配置した内方磁石間にそれぞれ対向する態様で構成したことを特徴とする請求項１に記載の負荷感応型切換装置。
前記第３磁石ユニットは、前記第２従動面および前記第２作用面のそれぞれ外周に近接する領域において、前記軸部の軸心を中心とする同一の大きさの円周上に前記外方磁石を配置して成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の負荷感応型切換装置。
前記第３磁石ユニットは、前記従動体が高負荷位置にある場合には、第２従動面に配置した外方磁石の端部が第２作用面に配置した外方磁石の端部より突出した状態で対向するよう構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の負荷感応型切換装置。