JP3660162B2 - 電磁クラッチ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプリングで一方向に付勢された噛み合い係合部材を電磁石で他方向に駆動することにより駆動力を伝達し、あるいは駆動力の伝達を遮断する電磁クラッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
かかる電磁クラッチは、例えば実公平5−11394号公報に記載されているように既に公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、摩擦係合部材の接触によって駆動力を伝達し、摩擦係合部材の離反によって駆動力の伝達を遮断する電磁クラッチでは、電磁石により駆動される摩擦係合部材のストロークが小さくて済むため、前記電磁石に小型小出力のものを使用することができる。一方、大きな駆動力を伝達する必要がある電磁クラッチでは、前記摩擦係合部材に代えて凹凸の大きいドクを有する噛み合い係合部材を採用したドグクラッチが採用される。かかるドグクラッチは、ドグが係合する位置から係合解除する位置までの噛み合い係合部材のストロークが大きいため、噛み合い係合部材を吸引する電磁石に大型高出力のものを使用する必要があり、これが電磁クラッチの大型化や消費電力の増加を招く原因となっていた。
【0004】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、噛み合い係合部材を有する電磁クラッチの小型化および消費電力の低減を図ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、軸部材の外周に軸方向摺動可能に支持された噛み合い係合部材と、噛み合い係合部材を係合方向に摺動させて駆動力の伝達を可能にするスプリングと、噛み合い係合部材をスプリングの弾発力に抗して非係合方向に摺動させて駆動力の伝達を遮断する電磁石とを同軸上に配置した電磁クラッチにおいて、噛み合い係合部材の外周に回転可能に配置され、噛み合い係合部材に形成した可動カムに係合可能な固定カムを有するカム部材と、電磁石に対向するように配置され、カム部材に相対回転不能かつ軸方向摺動可能に接続された摩擦板とを備え、電磁石の励磁により摩擦板を回転不能に吸着してカム部材を回転不能に拘束することにより、可動カムがカム部材の固定カムから受ける反力で、噛み合い係合部材をスプリングの弾発力に抗して非係合方向に摺動させて電磁石に吸着させることを特徴とする電磁クラッチが提案される。
【0006】
上記構成によれば、電磁石を消磁すると軸部材に摺動可能に支持した噛み合い係合部材がスプリングの弾発力で係合方向に摺動して駆動力を伝達する。電磁石を励磁すると該電磁石に摩擦部板回転不能に吸着され、この摩擦板に相対回転不能かつ軸方向摺動可能に接続されたカム部材が回転不能に拘束されるため、軸部材と共に回転する噛み合い係合部材とカム部材との間に相対回転が発生する。その結果、噛み合い係合部材の可動カムがカム部材の固定カムから反力を受け、その噛み合い係合部材がスプリングの弾発力に抗して非係合方向に摺動して電磁石に吸着される。このように電磁石で摩擦板を吸着するだけで、可動カムが固定カムから受ける反力で噛み合い係合部材を非係合方向に摺動させ、電磁石に接近させて確実に吸着させることができる。従って、噛み合い係合部材の確実な係合を可能にすべくスプリングの弾発力を大きく設定しても、小型で消費電力が小さい電磁石によって噛み合い係合部材を非係合方向に確実に摺動させることができる。
【0007】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、摩擦板との間に間隙を有して軸部材と一体に回転する空転ブッシュを該摩擦板および噛み合い係合部材間に配置し、電磁石に吸着された噛み合い係合部材を空転ブッシュに保持させることを特徴とする電磁クラッチが提案される。
【0008】
上記構成によれば、電磁石を励磁したときに噛み合い係合部材は該摩擦板に直接当接することなく、軸部材と一体に回転して摩擦板との間に間隙を有する空転ブッシュに当接して保持されるので、電磁石に吸着されて回転を拘束された摩擦板と軸部材と一体に回転する噛み合い係合部材とが直接当接して摺動するのを防止することができる。
【0009】
また請求項3に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、噛み合い係合部材および空転ブッシュの内周面と軸部材の外周面との間にスプリングを収納したことを特徴とする電磁クラッチが提案される。
【0010】
上記構成によれば、噛み合い係合部材および空転ブッシュの内周面と軸部材の外周面との間にスプリングを収納するので、スプリングをコンパクトに配置して電磁クラッチを小型化することができる。
【0011】
また請求項4に記載された発明によれば、軸部材の外周に軸方向摺動可能に支持された噛み合い係合部材と、噛み合い係合部材を非係合方向に摺動させて駆動力の伝達を遮断するスプリングと、噛み合い係合部材をスプリングの弾発力に抗して係合方向に摺動させて駆動力の伝達を可能にする電磁石とを同軸上に配置した電磁クラッチにおいて、噛み合い係合部材の外周に回転可能に配置され、噛み合い係合部材に形成した可動カムに係合可能な固定カムを有するカム部材と、電磁石に対向するように配置され、カム部材に相対回転不能かつ軸方向摺動可能に接続された摩擦板とを備え、電磁石の励磁により摩擦板を回転不能に吸着してカム部材を回転不能に拘束することにより、可動カムがカム部材の固定カムから受ける反力で、噛み合い係合部材をスプリングの弾発力に抗して係合方向に摺動させて電磁石に吸着させることを特徴とする電磁クラッチが提案される。
【0012】
上記構成によれば、電磁石を消磁すると軸部材に摺動可能に支持した噛み合い係合部材がスプリングの弾発力で非係合方向に摺動して駆動力の伝達を遮断する。電磁石を励磁すると該電磁石に摩擦板が回転不能に吸着され、この摩擦板に相対回転不能かつ軸方向摺動可能に接続されたカム部材が回転不能に拘束されるため、軸部材と共に回転する噛み合い係合部材とカム部材との間に相対回転が発生する。その結果、噛み合い係合部材の可動カムがカム部材の固定カムから反力を受け、その噛み合い係合部材がスプリングの弾発力に抗して係合方向に摺動して電磁石に吸着される。このように電磁石で摩擦板を吸着するだけで、可動カムが固定カムから受ける反力で噛み合い係合部材を係合方向に摺動させ、電磁石に接近させて確実に吸着させることができる。従って、噛み合い係合部材の係合解除を確実に行わせるべくスプリングの弾発力を大きく設定しても、小型で消費電力が小さい電磁石によって噛み合い係合部材を係合方向に確実に摺動させることができる。
【0013】
尚、実施例の左アクスルシャフト59および入力軸104は本発明の軸部材に対応し、実施例のロックギヤ72は本発明の噛み合い係合部材に対応する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0015】
図1〜図6は本発明の第1実施例を示すもので、図1は第1実施例に係る電磁クラッチを備えた電動車椅子の全体側面図、図2は図1の2方向矢視図、図3は図1の3−3線拡大断面図、図4は図3の要部拡大図、図5は図4の5−5線拡大断面図、図6は図4の6−6線拡大断面図である。
【0016】
図1および図2に示すように、操舵輪である左右一対の前輪Wf,Wfと、駆動輪である左右一対の後輪Wr,Wrとを備えた電動車椅子Cは、車体中央部に設けたステップフロア11の前部および後部にバッテリ収納部12およびパワーユニット収納部13をそれぞれ備えており、バッテリ収納部12には走行用のバッテリ14,14が収納されるとともに前輪Wf,Wfを操舵するループ状の操向ハンドル15が支持され、またパワーユニット収納部13には運転者が座るシート16が支持されるとともに後輪Wr,Wrを駆動するパワーユニット17が収納される。パワーユニット17は、前記バッテリ14,14で駆動されるモータ18と、このモータ18の駆動力を後輪Wr,Wrに伝達するトランスミッション19とから構成される。
【0017】
操向ハンドル15の中央部に設けられたメインコントロールパネル20には電源スイッチ21、前後進切換スイッチ22およびスピードボリューム23が設けられるとともに、メインコントロールパネル20の右側面にはアクセルレバー24が設けられる。
【0018】
電源スイッチ21は「停止」ポジションおよび「運転」ポジションを選択可能であり、「停止」ポジションが選択されるとバッテリ14,14およびモータ18を接続するモータ駆動回路が遮断され、「運転」ポジションが選択されると前記モータ駆動回路が接続されて電動車椅子Cは走行可能な状態になる。前後進切換スイッチ22は「前進」ポジションおよび「後進」ポジションを選択可能であり、「前進」ポジションが選択されると電動車椅子Cは前進走行し、「後進」ポジションが選択されると電動車椅子Cは後進走行する。スピードボリューム23は電動車椅子Cの最高速度を設定するもので、アクセルレバー24を操作すると、スピードボリューム23で設定された最高速度の範囲内で電動車椅子Cの走行速度が変化する。
【0019】
操向ハンドル15には運転者により操作されるブレーキレバー25が設けられており、このブレーキレバーはボーデンケーブル26を介してトランスミッション19の内部に設けたドラムブレーキ46(図3参照)に接続される。
【0020】
次に、図3〜図6に基づいてパワーユニット17の構造を説明する。
【0021】
パワーユニット17はモータ18およびトランスミッション19から構成されており、トランスミッション19はモータ18の左側面に結合される右ケーシング31と、この右ケーシング31の左側面に結合される中央ケーシング32と、この中央ケーシング32の左側面に結合される左ケーシング33とを備える。右ケーシング31の内部に突出してボールベアリング34で支持されたモータ18の出力軸35は、その中間部に設けた電磁ブレーキ36によって制動可能である。パーキングブレーキ装置として機能する電磁ブレーキ36は、アクセルレバー24が全閉位置にあるときにONしてモータ18の出力軸35を制動し、アクセルレバー24が全閉以外の位置にあるときにOFFしてモータ18の出力軸35を制動を解除する。
【0022】
右ケーシング31および中央ケーシング32にはボールベアリング37,38を介して減速軸39が支持されており、この減速軸39には、モータ18の出力軸35の先端に形成しピニオン40に噛合する第1減速ギヤ41と、ディファレンシャルギヤ42のディファレンシャルケース43に設けたファイナルギヤ44に噛合する第2減速ギヤ45とが設けられる。第1減速ギヤ41は減速軸39に相対回転可能に支持され、また第2減速ギヤ45は減速軸39に軸方向摺動可能にスプライン係合し、第1減速ギヤ41にドグ結合されるようにスプリング62で右方向に付勢されている。第2減速ギヤ45には図示せクラッチレバーにより作動するフォーク63が係合しており、前記クラッチレバーでフォーク63を駆動して第2減速ギヤ45を左方向に摺動させると、第2減速ギヤ45と第1減速ギヤ41とのドグ結合が解除される。この状態では第1減速ギヤ41が減速軸39に対してスリップして後輪Wr,Wrの回転がモータ18に逆伝達されなくなり、従って電動車椅子Cを人力で押して移動させることができる。
【0023】
中央ケーシング32から外部に突出する減速軸39の左端に、サービスブレーキ装置あるいはパーキングブレーキ装置として機能するドラムブレーキ46が設けられる。ドラムブレーキ46は、減速軸39に固定したブレーキドラム47と、ブレーキドラム47の内部に開閉自在に配置された一対のブレーキシュー48,48と、ブレーキシュー48,48を拡開してブレーキドラム47の内周面に接触させるカム491 を有してブレーキカバー50に支持されたカム軸49と、ブレーキカバー50から外部に突出するカム軸49に固定したブレーキアーム51とを備える。このブレーキアーム51は、操向ハンドル15に設けたブレーキレバー25にボーデンケーブル26を介して接続される。
【0024】
従って、電動車椅子Cの走行中にブレーキレバー25を操作することにより、ボーデンケーブル26、ブレーキアーム51およびカム軸49を介してブレーキシュー48,48を拡開してブレーキドラム47との間に摩擦力を発生させ、ドラムブレーキ46を作動させて後輪Wr,Wrを制動することができる。また電動車椅子Cの停止中にブレーキレバー25を制動位置に操作してロックすることにより、ドラムブレーキ46を作動状態に保持してパーキングブレーキ装置として機能させることができる。
【0025】
ディファレンシャルケース43と、それと一体のファイナルギヤ44とは、それぞれボールベアリング52,53を介して右ケーシング31および中央ケーシング32に支持される。ディファレンシャルケース43の内部に固定したピニオンシャフト54に一対のディファレンシャルピニオン55,55が回転自在に支持されており、右ケーシング31および左ケーシング33にそれぞれボールベアリング56,57を介して支持した左右のアクスルシャフト58,59の対向端に、前記一対のディファレンシャルピニオン55,55に噛合するディファレンシャルサイドギヤ60,61が設けられる。
【0026】
次に、図4に基づいてディファレンシャルギヤ42の差動機能を制限するディファレンシャルロック装置71の構造を説明する。尚、図4において、左アクスルシャフト59の下側にはディファレンシャルロック装置71の作動状態が示されており、左アクスルシャフト59の上側にはディファレンシャルロック装置71の不作動状態が示されている。
【0027】
ディファレンシャルロック装置71は、ディファレンシャルケース43と一体のファイナルギヤ44を、左側のディファレンシャルサイドギヤ61と一体の左アクスルシャフト59に結合して差動機能を制限するのである。ファイナルギヤ44および左アクスルシャフト59の結合は、左アクスルシャフト59の外周に軸方向摺動可能にスプライン結合されたロックギヤ72を介して行われる。図5を併せて参照すると明らかなように、ロックギヤ72の外周面とファイナルギヤ44の内周面とにそれぞれ第1ドグ721 …および第2ドグ441 …が形成されており、ロックギヤ72が右動して該ロックギヤ72の第1ドグ721 …がファイナルギヤ44の第2ドグ441 …に噛合すると、ファイナルギヤ44および左アクスルシャフト59がロックギヤ72を介して結合されて差動制限状態となる。
【0028】
ディファレンシャルロック装置71を作動させる電磁クラッチ73は、左ケーシング33に固定した電磁石ハウジング74に支持された環状の電磁石75を備えており、この電磁石75の中心を左アクスルシャフト59が貫通する。左アクスルシャフト59の外周に空転ブッシュ76が嵌合して軸方向に位置決めされており、空転ブッシュ76の右側面とロックギヤ72の左側面とが当接可能に対向する。電磁石ハウジング74の右側面と空転ブッシュ76の左側面との間に摩擦板77が配置される。電磁石ハウジング74は左ケーシング33に固定されているのに対し、空転ブッシュ76は左アクスルシャフト59に支持されて回転するため、電磁石ハウジング74および空転ブッシュ76間に挟まれた摩擦板77は、電磁石ハウジング74および空転ブッシュ76との間に僅かな間隙を有している。
【0029】
ロックギヤ72の外周にカム部材78が相対回転可能かつ軸方向摺動不能に支持される。カム部材78の左端部および摩擦板77の外周部は、相対回転不能かつ軸方向摺動可能に凹凸係合79する。図6を併せて参照すると明らかなように、ロックギヤ72の右側面には円周方向に山部および谷部が連続する可動カム722 が形成され、カム部材78の左側面には円周方向に山部および谷部が連続する固定カム781 が形成される。前記可動カム722 および固定カム781 は同一のピッチを有しており、相互に係合可能である。そしてロックギヤ72は、空転ブッシュ76との間に縮設したスプリング80で右方向に付勢される。電磁クラッチ73の大型化を回避すべく、スプリング80はロックギヤ72の内周面および空転ブッシュ76の内周面と左アクスルシャフト59の外周面との間に収納される。
【0030】
図3に示すように、マイクロコンピュータを備えた電子制御ユニットUには、アクセルレバー24によって指令されるアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段81が接続される。電子制御ユニットUは、アクセル開度検出手段81で検出したアクセル開度に基づいてモータ18、電磁ブレーキ36および電磁クラッチ73の作動を制御する。
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
アクセルレバー24が全閉以外の位置にあって電動車椅子Cが走行しているとき、電子制御ユニットUからの指令で電磁ブレーキ36はOFF状態にあり、モータ18の出力軸35の制動を解除している。また図4の上側に示すように、ディファレンシャルロック装置71の電磁クラッチ73の電磁石75は励磁しており、摩擦板77は電磁石75に吸引されて拘束され、またロックギヤ72も電磁石75の吸引力でスプリング80の弾発力に抗して左動し、その左側面が空転ブッシュ76の右側面に当接している。この状態では、左動したロックギヤ72の第1ドグ721 …がファイナルギヤ44の第2ドグ441 …から離反するため、ディファレンシャルケース43と左アクスルシャフト59との結合が解除されてディファレンシャルギヤ42は差動機能を発揮することができる。このとき、ロックギヤ72の可動カム722 とカム部材78の固定カム781 とは離反しており(図6(A)参照)、ロックギヤ72および空転ブッシュ76は左アクスルシャフト59と一体に回転し、電磁石75に吸引された摩擦板77と、それにドグ結合79されたカム部材78とは停止する。
【0031】
而して、上記電動車椅子Cの走行中には、モータ18の出力軸35の回転が第1減速ギヤ41、第2減速ギヤ45、ファイナルギヤ44、ディファレンシャルギヤ42および左右のアクスルシャフト58,59を介して左右の後輪Wr,Wrに伝達される。そして電動車椅子Cの旋回時にはディファレンシャルギヤ42が差動機能を発揮し、左右の後輪Wr,Wrにモータ18の駆動力を配分してスムーズな旋回を可能にする。
【0032】
アクセルレバー24を全閉位置に操作すると電磁ブレーキ36がONし、モータ18の出力軸35が制動されて電動車椅子Cは停止する。電子制御ユニットUは電磁ブレーキ36の作動に基づいて電動車椅子Cの停止を検出し、これとタイミングを合わせてディファレンシャルロック装置71の電磁クラッチ73の電磁石75を消磁する。その結果、それまで電磁石75に吸引されていたロックギヤ72が解放されてスプリング80の弾発力で右動し、図4の下側に示すように、ロックギヤ72の第1ドグ721 …がファイナルギヤ44の第2ドグ441 …に噛合する。またロックギヤ72の右動により、ロックギヤ72の可動カム722 はカム部材78の固定カム781 に係合する(図6(B)参照)。
【0033】
このように、ロックギヤ72の第1ドグ721 …とファイナルギヤ44の第2ドグ441 …との噛合により、ロックギヤ72と一体の左アクスルシャフト59と、ファイナルギヤ44と一体のディファレンシャルケース43とが一体化され、ディファレンシャルギヤ42は差動不能にロックされる。
【0034】
而して、電動車椅子Cの停止中に外力が加わって後輪Wr,Wrが回転しようとしても、後輪Wr,Wrからモータ18に駆動力が逆伝達される経路に配置された電磁ブレーキ36(あるいはドラムブレーキ46)がONしているため、後輪Wr,Wrが回転不能に拘束されてパーキングブレーキ機能が発揮される。このように電磁ブレーキ36によって後輪Wr,Wrが回転不能に拘束されていても、左右一方の後輪Wrが持ち上げられたりして浮き上がると、接地状態にある左右他方の後輪Wrがディファレンシャルギヤ42の差動機能で回転可能になるが、本実施例ではディファレンシャルロック装置71によってディファレンシャルギヤ42の差動機能が制限されるため、前記接地状態にある左右他方の後輪Wrの回転をON状態の電磁ブレーキ36に伝達して拘束し、パーキングブレーキ機能を確保することができる。
【0035】
電動車椅子Cを走行させるべくアクセルレバー24を全閉位置から操作すると、電磁ブレーキ36がOFFしてモータ18が回転し、その駆動力が左右の後輪Wr,Wrに伝達される。電子制御ユニットUは電磁ブレーキ36がOFFしたことに基づいて電動車椅子Cの走行開始を検出して電磁クラッチ73の電磁石75を励磁する。但し、右動したロックギヤ72と電磁石75との距離は大きいため、電磁石75の吸引力でロックギヤ72をスプリング80の弾発力に抗して左動させることは不可能であり、励磁後の初期段階で電磁石75は摩擦板77を電磁石ハウジング74に吸着して回転不能に拘束する機能だけを発揮する。
【0036】
摩擦板77が電磁石75に吸着されて回転を拘束されると、この摩擦板77に凹凸係合79されたカム部材78も回転不能になる。従って、電動車椅子Cの発進に伴って左アクスルシャフト59が回転すると、図6(C)に示すように、左アクスルシャフト59と一体のロックギヤ72が回転してカム部材78との間に矢印rで示す相対回転が発生するため、ロックギヤ72の可動カム722 がカム部材78の固定カム781 から矢印fで示すスラスト力を受け、このスラスト力fでロックギヤ72はスプリング80の弾発力に抗して左動する。その結果、図4の上側に示すように、ロックギヤ72は電磁石75に接近して強い吸引力を受け、その吸引力で空転ブッシュ76に当接する位置に吸着保持される。この状態では、図6(A)に示すように、ロックギヤ72の可動カム722 とカム部材78の固定カム781 とは再び離反する。
【0037】
このように、電磁クラッチ73を電子制御ユニットUで制御することにより、電動車椅子Cの停止に伴ってディファレンシャルロック装置71が自動的に作動し、また電動車椅子Cの走行開始に伴ってディファレンシャルロック装置71が自動的に作動解除されるので、特別の操作が不要になって操作性が向上する。しかも油圧クラッチを採用した場合に比べて構造を簡素化することができ、信頼性も向上する。
【0038】
ところで、ロックギヤ72の第1ドグ721 …をファイナルギヤ44の第2ドグ441 …に対して係合あるいは係合解除するには、前記際1、第2ドグ721 …,441 …の高さを越えるストロークでロックギヤ72を摺動させる必要があり、またディファレンシャルロック装置71の作動を確実なものにするには、ロックギヤ72をファイナルギヤ44に係合する方向に付勢するスプリング80の弾発力を強めに設定する必要がある。このようにロックギヤ72の必要ストロークが大きく、しかもスプリング80の弾発力が強い場合には、ディファレンシャルロック装置71の作動を解除する電磁クラッチ73の電磁石75を大型化することが必要になり、電磁石75を収納するスペースの確保や消費電力の節減において不利になる。
【0039】
しかしながら、本実施例の電磁クラッチ73によれば、ロックギヤ72を直接吸引することなく、摩擦板77を吸引してカム部材78の回転を拘束するだけで、固定カム781 および可動カム722 の相対回転により発生するスラスト力f(図6(C)参照)でロックギヤ72を駆動し、電磁石75に容易に吸着させることができる。これにより、電磁石75を小型化してスペースおよび消費電力を削減しながら、ロックギヤ72をスプリング80の弾発力に抗して大きくストロークさせて電磁クラッチ73を確実に係合させることができる。
【0040】
次に、図7に基づいて本発明の第2実施例を説明する。第2実施例の電磁クラッチ101は、農機具のトランスミッションからPTO軸への駆動力の伝達および伝達解除を制御するもので、第1実施例の電磁クラッチ73が電磁石75の励磁で係合解除するのに対し、第2実施例の電磁クラッチ101は電磁石75の励磁で係合するようになっている。尚、第2実施例において、第1実施例の構成要素に対応する構成要素には、第1実施例と同一の符号が付してある。
【0041】
ケーシング102にボールベアリング103を介して支持された入力軸104には、その一端に設けたプーリ105に図示せぬ無端ベルトを介して駆動力が入力される。入力軸104の他端にはボールベアリング106,106を介して出力軸107が同軸に支持される。入力軸104にスプライン係合してスプリング80で左向きに付勢されたロックギヤ72は、出力軸107に形成した第2ドグ1071 …に係合可能な第1ドグ721 …を備える。ロックギヤ72の外周に配置されたカム部材78は右側面に固定カム781 を備えており、この固定カム781 に係合可能な可動カム722 がロックギヤ72の左側面に形成される。
【0042】
ケーシング102に固定した電磁石ハウジング74には電磁石75が支持されており、この電磁石75の左側面に摩擦板77が配置される。摩擦板77とカム部材78とは、相対回転不能かつ軸方向摺動可能に係合する。入力軸104の外周に支持された空転ブッシュ76が摩擦板77およびロックギヤ72間に配置されており、摩擦板77および空転ブッシュ76間には両者の相対回転を可能にする間隙が形成される。
【0043】
而して、図7の上側に示すように、電磁石75が消磁した状態ではスプリング80の弾発力でロックギヤ72が左動するため、その第1ドグ721 …が出力軸107の第2ドグ1071 …から離反して電磁クラッチ101の係合が解除される。このとき、左動したロックギヤ72の可動カム722 はカム部材78の固定カム781 に係合し、ロックギヤ72、カム部材78および摩擦板77は入力軸104と共に回転している。
【0044】
この状態から電磁石75を励磁すると摩擦板77が電磁石75に吸着されるため、この電磁石75に係合するカム部材78の回転が拘束される。その結果、図7の下側に示すように、カム部材78に対して相対回転するロックギヤ72が、固定カム781 から可動カム722 が受ける反力で右動して電磁石75に向けて移動し、空転ブッシュ76を介して電磁石75に吸着される。このロックギヤ72の右動によって該ロックギヤ72の第1ドグ721 …が出力軸107の第2ドグ1071 …に係合し、電磁クラッチ101が係合する。
【0045】
本実施例によっても、ロックギヤ72を直接吸引せずに摩擦板77を吸引してカム部材78の回転を拘束するだけで、固定カム781 および可動カム722 の相対回転によるスラスト力でロックギヤ72を電磁石75に接近する方向に駆動して該電磁石75に吸着させることができる。その結果、電磁石75を小型化してスペースおよび消費電力を削減しながら、ロックギヤ72をスプリング80の弾発力に抗して大きくストロークさせて電磁クラッチ101を確実に係合させることができる。
【0046】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0047】
例えば、本発明の電磁クラッチは電動車椅子Cや農機具以外の任意の用途に適用することが可能である。
【0048】
【発明の効果】
以上のように請求項1に記載された発明によれば、電磁石を消磁すると軸部材に摺動可能に支持した噛み合い係合部材がスプリングの弾発力で係合方向に摺動して駆動力を伝達する。電磁石を励磁すると該電磁石に摩擦板が回転不能に吸着され、この摩擦板に相対回転不能かつ軸方向摺動可能に接続されたカム部材が回転不能に拘束されるため、軸部材と共に回転する噛み合い係合部材とカム部材との間に相対回転が発生する。その結果、噛み合い係合部材の可動カムがカム部材の固定カムから反力を受け、その噛み合い係合部材がスプリングの弾発力に抗して非係合方向に摺動して電磁石に吸着される。このように電磁石で摩擦板を吸着するだけで、可動カムが固定カムから受ける反力で噛み合い係合部材を非係合方向に摺動させ、電磁石に接近させて確実に吸着させることができる。従って、噛み合い係合部材の確実な係合を可能にすべくスプリングの弾発力を大きく設定しても、小型で消費電力が小さい電磁石によって噛み合い係合部材を非係合方向に確実に摺動させることができる。
【0049】
また請求項2に記載された発明によれば、電磁石を励磁したときに噛み合い係合部材は該摩擦板に直接当接することなく、軸部材と一体に回転して摩擦板との間に間隙を有する空転ブッシュに当接して保持されるので、電磁石に吸着されて回転を拘束された摩擦板と軸部材と一体に回転する噛み合い係合部材とが直接当接して摺動するのを防止することができる。
【0050】
また請求項3に記載された発明によれば、噛み合い係合部材および空転ブッシュの内周面と軸部材の外周面との間にスプリングを収納するので、スプリングをコンパクトに配置して電磁クラッチを小型化することができる。
【0051】
また請求項4に記載された発明によれば、電磁石を消磁すると軸部材に摺動可能に支持した噛み合い係合部材がスプリングの弾発力で非係合方向に摺動して駆動力の伝達を遮断する。電磁石を励磁すると該電磁石に摩擦板が回転不能に吸着され、この摩擦板に相対回転不能かつ軸方向摺動可能に接続されたカム部材が回転不能に拘束されるため、軸部材と共に回転する噛み合い係合部材とカム部材との間に相対回転が発生する。その結果、噛み合い係合部材の可動カムがカム部材の固定カムから反力を受け、その噛み合い係合部材がスプリングの弾発力に抗して係合方向に摺動して電磁石に吸着される。このように電磁石で摩擦板を吸着するだけで、可動カムが固定カムから受ける反力で噛み合い係合部材を係合方向に摺動させ、電磁石に接近させて確実に吸着させることができる。従って、噛み合い係合部材の係合解除を確実に行わせるべくスプリングの弾発力を大きく設定しても、小型で消費電力が小さい電磁石によって噛み合い係合部材を係合方向に確実に摺動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係る電磁クラッチを備えた電動車椅子の全体側面図
【図2】図1の2方向矢視図
【図3】図1の3−3線拡大断面図
【図4】図3の要部拡大図
【図5】図4の5−5線拡大断面図
【図6】図4の6−6線拡大断面図
【図7】第2実施例に係る電磁クラッチの縦断面図
【符号の説明】
59 左アクスルシャフト(軸部材)
72 ロックギヤ(係合部材)
722 可動カム
75 電磁石
76 空転ブッシュ
77 摩擦板
78 カム部材
781 固定カム
80 スプリング
104 入力軸(軸部材)
Claims (4)
- 軸部材(59)の外周に軸方向摺動可能に支持された噛み合い係合部材(72)と、噛み合い係合部材(72)を係合方向に摺動させて駆動力の伝達を可能にするスプリング(80)と、噛み合い係合部材(72)をスプリング(80)の弾発力に抗して非係合方向に摺動させて駆動力の伝達を遮断する電磁石(75)とを同軸上に配置した電磁クラッチにおいて、
噛み合い係合部材(72)の外周に回転可能に配置され、噛み合い係合部材(72)に形成した可動カム(722 )に係合可能な固定カム(781 )を有するカム部材(78)と、
電磁石(75)に対向するように配置され、カム部材(78)に相対回転不能かつ軸方向摺動可能に接続された摩擦板(77)と、
を備え、電磁石(75)の励磁により摩擦板(77)を回転不能に吸着してカム部材(78)を回転不能に拘束することにより、可動カム(722 )がカム部材(78)の固定カム(781 )から受ける反力で、噛み合い係合部材(72)をスプリング(80)の弾発力に抗して非係合方向に摺動させて電磁石(75)に吸着させることを特徴とする電磁クラッチ。 - 摩擦板(77)との間に間隙を有して軸部材(59)と一体に回転する空転ブッシュ(76)を該摩擦板(77)および噛み合い係合部材(72)間に配置し、電磁石(75)に吸着された噛み合い係合部材(72)を空転ブッシュ(76)に保持させることを特徴とする、請求項1に記載の電磁クラッチ。
- 噛み合い係合部材(72)および空転ブッシュ(76)の内周面と軸部材(59)の外周面との間にスプリング(80)を収納したことを特徴とする、請求項2に記載の電磁クラッチ。
- 軸部材(104)の外周に軸方向摺動可能に支持された噛み合い係合部材(72)と、噛み合い係合部材(72)を非係合方向に摺動させて駆動力の伝達を遮断するスプリング(80)と、噛み合い係合部材(72)をスプリング(80)の弾発力に抗して係合方向に摺動させて駆動力の伝達を可能にする電磁石(75)とを同軸上に配置した電磁クラッチにおいて、
噛み合い係合部材(72)の外周に回転可能に配置され、噛み合い係合部材(72)に形成した可動カム(722 )に係合可能な固定カム(781 )を有するカム部材(78)と、
電磁石(75)に対向するように配置され、カム部材(78)に相対回転不能かつ軸方向摺動可能に接続された摩擦板(77)と、
を備え、電磁石(75)の励磁により摩擦板(77)を回転不能に吸着してカム部材(78)を回転不能に拘束することにより、可動カム(722 )がカム部材(78)の固定カム(781 )から受ける反力で、噛み合い係合部材(72)をスプリング(80)の弾発力に抗して係合方向に摺動させて電磁石(75)に吸着させることを特徴とする電磁クラッチ。
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