JP7510185B2 - クラッチ装置およびモータユニット - Google Patents

Description

本発明は、出力軸に過大な回転負荷が作用した際に動力伝達経路を遮断するようにしたクラッチ装置、およびこのクラッチ装置を用いたモータユニットに関するものである。

従来、この種のクラッチ装置として、入力ディスクおよび出力ディスクと、入力ディスクを出力ディスクに押し付けるバネなどの付勢部材とを備え、所定以上の負荷を受けた場合に付勢部材の付勢力に抗して入力ディスクと出力ディスクとが引き離される構造のものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のクラッチ装置において、入力ディスク（６１）および出力ディスク（６２）の各対向面には、他方の面に対し重なり合うとともに軸方向へ嵌脱可能な歯部（６１ａ，６２ａ）が設けられ、歯部（６１ａ，６２ａ）は、径方向に延びる凹部（１）および凸部（２）が周方向に交互に設けられ、凹部（１）および凸部（２）の各々は、同じ高さに維持されたまま径方向の外側に向かうにしたがって連続的に周方向の幅（Ｗ）が拡がる曲面状に形成されている。

このクラッチ装置は、上記の構成を備えることで、嵌脱部分の変形や損傷などを軽減して耐久性に優れる。また、比較的小型でもクラッチトルクの容量を確保できるので、このクラッチ装置を備える小型のモータユニットを実現している。このモータユニットは、例えば、手のひらサイズ小型ロボットの腕や脚等の関節や、ロボットハンドの指関節などの駆動用として使用され、ロボット等の安全性を高めることを可能としている。

国際公開第２０１７／００２４６４号

ところで、特許文献１に記載されたクラッチ装置のように、入力ディスクおよび出力ディスクの歯部が等高な等高歯クラッチの特性として、外周側よりも内周側の方が歯面の圧力角が小さくなり、クラッチトルクの大部分は内周側で伝達されることが知られている。しかしながら、歯の噛み合いは製造上一様ではありえないため、例えば、歯の外周側が強く噛み合うと、クラッチトルクが上がりにくい状態となり、製品ごとのクラッチトルクを安定して発揮させることが難しいという問題がある。

本発明の目的は、クラッチトルクを安定して発揮させることができるクラッチ装置およびモータユニットを提供することである。

本発明のクラッチ装置は、入力側からの駆動力により回転する入力ディスクと、前記入力ディスクの回転を出力側に伝達する出力ディスクと、前記入力ディスクと前記出力ディスクとを互いに押圧する付勢部材と、を備え、前記入力ディスクと前記出力ディスクとは、軸方向に接離自在に設けられるとともに、接離に伴って嵌脱可能な歯部を互いの対向面に有し、前記歯部は、径方向に延びる凹部および凸部が周方向に交互に設けられるとともに、前記凹部および前記凸部は、径方向の外側に向かうにしたがって連続的に周方向の幅が拡がる曲面状に形成されており、前記付勢部材に押圧されて前記入力ディスクおよび前記出力ディスクの前記歯部同士が嵌合した状態において、前記歯部における径方向の外側よりも内側の方が軸方向に噛み合う噛合力が大きくなるように構成されていることを特徴とする。

このような本発明によれば、入力ディスクおよび出力ディスクの歯部は、凹部および凸部が径方向の外側に向かうにしたがって連続的に周方向の幅が拡がる曲面状に形成され、これらの歯部同士が嵌合した状態において、歯部における径方向の外側よりも内側の方が軸方向に噛み合う噛合力が大きくなるように構成されていることで、歯部の径方向内側でクラッチトルクが確実に伝達され、クラッチトルクを安定して発揮させることができる。

この際、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクの少なくとも一方は、前記付勢部材の押圧力によって径方向内側部分が他方に近づくように弾性変形可能に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、入力ディスクおよび出力ディスクの少なくとも一方は、付勢部材の押圧力によって径方向内側部分が他方に近づくように弾性変形可能に構成されていることで、歯部における径方向の内側で噛合力が大きくなり、クラッチトルクを安定させることができる。

また、前記歯部は、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクの外周部に設けられ、前記歯部よりも径方向の内側には、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクが互いに離隔した中空部が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、外周部の歯部よりも径方向の内側における入力ディスクおよび出力ディスクの間に中空部が設けられていることで、入力ディスクおよび出力ディスクの少なくとも一方の径方向内側部分が他方に向かって変形しやすくできる。

また、前記入力ディスクは、当該入力ディスクよりも剛性の高い中間部材を介して前記付勢部材からの押圧力を受けることが好ましい。

この構成によれば、入力ディスクよりも剛性の高い中間部材を介して付勢部材からの押圧力を入力ディスクが受けることで、入力ディスクに対する付勢部材からの押圧力を確実に伝達することができる。

この際、前記中間部材は、前記入力ディスクの前記歯部の背面側に面で当接して前記付勢部材からの押圧力を伝達する当接面を有していることが好ましい。

この構成によれば、入力ディスクの歯部の背面側に中間部材の当接面が面で当接して付勢部材からの押圧力を伝達することで、入力ディスクの歯部に対して付勢部材からの押圧力をより確実に伝達することができる。

また、前記出力ディスクは、当該出力ディスクよりも剛性の高い出力部材に連結され、
前記出力部材は、前記出力ディスクにおける前記歯部よりも径方向の中心側に離れた位置で当該出力ディスクに固定されていることが好ましい。

この構成によれば、出力部材は、出力ディスクにおける歯部よりも径方向の中心側に離れた位置で出力ディスクに固定されていることで、歯部と出力部材の固定位置との間で出力ディスクにおける径方向内側部分が入力ディスクに向かって変形し、歯部の径方向の内側の噛合力を大きくすることができる。

この際、前記出力ディスクは、前記出力部材を挿通させる挿通孔を有し、前記出力部材は、前記出力ディスクの前記挿通孔に挿通される軸部と、前記軸部から径方向に突出して前記入力ディスクと反対側から前記出力ディスクに当接する環状突部と、を有していることが好ましい。

この構成によれば、出力部材は、出力ディスクの挿通孔に挿通される軸部と、軸部から径方向に突出して入力ディスクと反対側から出力ディスクに当接する環状突部と、を有していることで、出力ディスクと出力部材との軸方向のずれを防止しつつ付勢部材からの押圧力を出力部材まで確実に伝達することができる。

本発明のモータユニットは、ロータ軸を有するモータと、前記ロータ軸の回転を伝達する歯車機構と、前記歯車機構から前記ロータ軸の回転が伝達されることで従動回転する従動歯車と、前記従動歯車を入力側として出力側の出力軸に回転を伝達する前記いずれかのクラッチ装置と、を備えたことを特徴とする。

このようなモータユニットによれば、前記クラッチ装置においてクラッチトルクを安定して発揮させることができるので、小型ロボットの関節や、ロボットハンドの指関節などの駆動用として使用された際に、ロボット等の安全性を高めることができる。

本発明によれば、歯部における径方向の内側部分が外側部分よりも噛合力が大きくなるように構成されていることで、クラッチトルクを安定して発揮させることができる。

本発明の一実施形態に係るモータユニットを示す斜視図である。 前記モータユニットの内部構造を示す斜視図である。 前記モータユニットの内部構造を示す側面図である。 前記モータユニットの内部構造を示す平面図である。 前記モータユニットに用いられるクラッチ装置を示す側面図である。 前記クラッチ装置を示す断面図であり、図５に断面線VI－VIで示す位置の断面図である。 前記クラッチ装置における入力または出力ディスクを示す斜視図である。 前記クラッチ装置の一部を拡大して示す断面図であり、図６に囲み線VIIIで示す部分の拡大断面図である。

本発明の一実施形態に係るモータユニットおよびクラッチ装置を図１～図８に基づいて説明する。図１～図３に示すように、本実施形態のモータユニット１は、ケース２と、制御基板３と、モータ４と、歯車機構５と、従動歯車６と、出力軸７と、クラッチ装置１０と、を備えている。なお、以下の説明において、軸方向Ａとしては、図３の上下方向であり、出力軸７の軸芯Ｌ（回転中心）に沿った方向を意味し、径方向Ｒとしては、出力軸７の軸芯Ｌに直交する方向を意味し、周方向θとしては、出力軸７の軸芯Ｌを中心とした回転方向を意味する。また、以下の説明では、図３の上下方向に基づいて「上下」「上側」「下側」等と記す場合があるが、この「上下」等の記載は、説明を簡明にするために用いるものであり、モータユニット１の設置状態を特定したり限定したりするものではない。

図１に示すように、ケース２は、それぞれ樹脂製の上ケース２Ａおよび下ケース２Ｂと、上ケース２Ａと下ケース２Ｂとを固定する複数の固定ビス２２と、を有している。上ケース２Ａは、外部構造への取り付け用のビス孔２１、歯車機構５の上端側を軸支する複数の軸支部２３と、出力軸７の上端側を回転自在に支持するベアリング２４と、ベアリング２４を保持しつつ出力軸７を挿通させる挿通部２５と、を有して構成されている。下ケースは、モータ４を保持するモータ保持部２６と、歯車機構５の下端側を軸支する複数の軸支部（不図示）と、出力軸７の下端側を回転自在に支持するベアリング２７と、ベアリング２７を保持する保持部（不図示）と、を有して構成されている。上ケース２Ａおよび下ケース２Ｂは、３箇所の固定ビス２２が上ケース２Ａを貫通して下ケース２Ｂに螺合され、互いに固定されている。

図２、図３に示すように、制御基板３は、樹脂製の板状の部材であり、電源や制御部からの電力線や信号線が接続されるコネクタ３１と、モータ４に電力を供給するとともにモータ４を支持するモータ接続部３２と、固定ビス２２が貫通される複数（４箇所）のビス固定部３３と、を有している。モータ４は、ブラシレスＤＣモータであり、ロータ軸４１と、ロータ軸４１に固定された駆動ギア（ピニオン）４２と、を有している。モータ４は、ブラシレスＤＣモータ以外の各種モータ、例えば、ステッピングモータ、ブラシ付きコアレスモータ等に置き換えることができる。歯車機構５は、第１～第３の歯車５１，５２，５３を有し、第１～第３の歯車５１，５２，５３は、それぞれ大歯車（ギア）５１ａ，５２ａ，５３ａと小歯車（ピニオン）５１ｂ，５２ｂ，５３ｂとが一体に連結されている。第１～第３の歯車５１，５２，５３の回転軸５１ｃ，５２ｃ，５３ｃは、それぞれ上端部が上ケース２Ａの軸支部２３に軸支され、下端部が下ケース２Ｂの軸支部（不図示）に軸支されている。モータ４のロータ軸４１および第１～第３の歯車５１，５２，５３の回転軸５１ｃ，５２ｃ，５３ｃは、出力軸７の軸芯Ｌと平行に、すなわち軸方向Ａに沿って設けられている。

第１の歯車５１は、その大歯車５１ａがモータ４の駆動ギア４２に噛合し、ロータ軸４１の回転に伴って回転する。第２の歯車５２は、その大歯車５２ａが第１の歯車５１の小歯車５１ｂに噛合し、第１の歯車５１の回転に伴って回転する。第３の歯車５３は、その大歯車５３ａが第２の歯車５２の小歯車５２ｂに噛合し、第２の歯車５２の回転に伴って回転する。第３の歯車５３の小歯車５３ｂには従動歯車６が噛合し、第３の歯車５３の回転に伴って従動歯車６が回転する。このように歯車機構５は、第１～第３の歯車５１，５２，５３によって、モータ４のロータ軸４１の回転を従動歯車６まで伝達するとともに、ロータ軸４１の回転速度を順次減速させつつ従動歯車６まで伝達する減速歯車列を構成している。また、従動歯車６は、クラッチ装置１０の中間部材１５の外周部に一体に形成されており、モータ４のロータ軸４１が回転することで、クラッチ装置１０を介して出力軸７が回転し、出力軸７に連結された図示しない駆動対象物（ロボットの関節等）が駆動されるようになっている。

次に、図５～図８も参照してクラッチ装置１０の構成を詳しく説明する。クラッチ装置１０は、入力ディスク１１と、出力ディスク１２と、付勢部材１３と、固定部材１４と、中間部材１５と、出力部材１６と、を備えている。このクラッチ装置１０は、入力側であるモータ４から歯車機構５および従動歯車６を介して伝達された回転駆動力に対し、入力ディスク１１と出力ディスク１２とが一体回転することによって、出力軸７に直接的に回転駆動力を伝達する。一方、クラッチ装置１０は、出力側である駆動対象物と入力側との間に過大な回転負荷が作用した際に、入力ディスク１１と出力ディスク１２とが相対回転する（互いに滑る）ことによって、入出力間の動力伝達経路を遮断し、出力軸７および駆動対象物に対する回転駆動力の伝達を抑制するように動作する。

入力ディスク１１は、外周部に従動歯車６が形成された中間部材１５に固定され入力側からの駆動力により回転するように構成されている。出力ディスク１２は、出力軸７の軸芯Ｌの延長線上に一体に設けられた出力部材１６に固定され、入力ディスク１１からの回転駆動力を出力側に伝達するように構成されている。これらの入力ディスク１１および出力ディスク１２は、軸方向Ａに接離自在に設けられるとともに、付勢部材１３のからの押圧力によって互いに接近する方向に付勢されている。また、入力ディスク１１および出力ディスク１２は、互いの接離に伴って嵌脱可能な歯部１１ａ，１２ａを互いの対向面１１ｂ，１２ｂに有している（図７参照）。このような入力ディスク１１および出力ディスク１２は、互いの歯部１１ａ，１２ａ同士が嵌合した状態において一体回転可能であり、互いの歯部１１ａ，１２ａの嵌合が外れることで相対回転可能に構成されている。また、入力ディスク１１および出力ディスク１２は、互いの歯部１１ａ，１２ａ同士が嵌合した状態において、歯部１１ａ，１２ａよりも径方向Ｒの内側には、互いの対向面１１ｂ，１２ｂが離隔した中空部１７が形成され（図８参照）、互いの歯部１１ａ，１２ａ同士のみで当接するようになっている。

付勢部材１３は、複数（３枚）の皿ばね１３ａと、複数（３枚）のスペーサ１３ｂと、を有し、これらの皿ばね１３ａおよびスペーサ１３ｂが交互に重ねられて構成されている。皿ばね１３ａおよびスペーサ１３ｂは、それぞれ円環状に形成され、出力部材１６の軸部１６ａが挿通されている。付勢部材１３は、出力部材１６の軸部１６ａに形成された雄ねじ部１６ｂに螺合する固定部材（ナット）１４によって固定され、固定部材１４を中間部材１５に向かって締め付けることで、付勢部材１３から中間部材１５および入力ディスク１１に対する押圧力が作用し、固定部材１４の締め付け力（トルク）を調整することで、付勢部材１３の押圧力が調整可能に構成されている。また、付勢部材１３の皿ばね１３ａとスペーサ１３ｂとは、互いに摺動可能に設けられており、中間部材１５および入力ディスク１１が出力部材１６に対して相対回転した場合に、中間部材１５の回転に付勢部材１３が追従できるようになっている。

中間部材１５は、ステンレス合金等の金属材料から切削加工等により全体円環状に形成され、出力部材１６の軸部１６ａが挿通され、軸芯Ｌを中心にして回転自在に支持されている。中間部材１５および入力ディスク１１は、入力ディスク１１および出力ディスク１２の歯部１１ａ，１２ａ同士が嵌合した状態において、出力部材１６および出力軸７と一体回転する。一方、歯部１１ａ，１２ａ同士の嵌合が外れた場合には、中間部材１５が出力部材１６の軸部１６ａに案内され、中間部材１５および入力ディスク１１は、軸芯Ｌを中心にして出力部材１６、出力軸７および出力ディスク１２に対して相対回転し、モータ４から歯車機構５を介して従動歯車６に伝達された回転駆動力は出力軸７に伝達されないようになっている。

出力部材１６および出力軸７は、ステンレス合金等の金属材料から切削加工等により全体円柱状（または円筒状）に一体形成され、その先端側である出力軸７の側には、スプラインおよびＤカットが形成されている。出力部材１６の基端側には、軸部１６ａから径方向Ｒ外側に突出して入力ディスク１１と反対側から出力ディスク１２に当接する環状突部１６ｃが形成されている。一方、図８に示すように、中間部材１５には、入力ディスク１１の歯部１１ａの背面側に面で当接して付勢部材１３からの押圧力を入力ディスク１１に伝達する当接面１５ａが形成されている。なお、出力部材１６と出力軸７とは、一体に形成されたものに限らず、それぞれ別個に形成された出力部材１６と出力軸７とが連結固定されてもよいし、他の部材を介して互いに連結されたものであってもよい。

入力ディスク１１および出力ディスク１２は、図７に示すように、軸芯Ｌを中心とした全体円盤状に形成され、その中央には出力部材１６の軸部１６ａを挿通させる挿通孔１１ｅ，１２ｅが形成されている。入力ディスク１１および出力ディスク１２の歯部１１ａ，１２ａは、径方向Ｒに延びる凹部１１ｃ，１２ｃおよび凸部１１ｄ，１２ｄが周方向θに交互に設けられることで形成されている。凹部１１ｃ，１２ｃおよび凸部１１ｄ，１２ｄは、径方向Ｒの外側に向かうにしたがって連続的に周方向の幅Ｗが拡がる曲面状に形成されている。また、凹部１１ｃ，１２ｃおよび凸部１１ｄ，１２ｄの軸方向Ａの高さは、径方向Ｒに沿って等しく形成されている。したがって、歯部１１ａ，１２ａは、径方向Ｒの外周側よりも内周側の方が歯面の圧力角が小さくなっている。

入力ディスク１１は、図８に示すように、その外周面が中間部材１５に固定されるとともに、歯部１１ａの背面側に中間部材１５の当接面１５ａが面で当接した状態で保持されている。出力ディスク１２は、挿通孔１２ｅの内周面が出力部材１６の軸部１６ａに固定されるとともに、出力部材１６の環状突部１６ｃが入力ディスク１１と反対側から当接した状態で保持されている。このような入力ディスク１１および出力ディスク１２に対して、付勢部材１３から中間部材１５に作用する押圧力Ｆ１は、当接面１５ａから入力ディスク１１の歯部１１ａの背面側に押圧力Ｆ２として伝達される。さらに、押圧力Ｆ２が互いの歯部１１ａ，１２ａを介して出力ディスク１２に伝達され、出力ディスク１２の部材内応力として内周側に伝達されてから、軸部１６ａおよび環状突部１６ｃを介して押圧力Ｆ３が出力部材１６に伝達される。

このように付勢部材１３からの押圧力Ｆ１が入力ディスク１１および出力ディスク１２に押圧力Ｆ２，Ｆ３として伝達されることで、出力ディスク１２は、その径方向Ｒ内側部分が入力ディスク１１に近づくように弾性変形する。すなわち、出力ディスク１２に対して、押圧力Ｆ２，Ｆ３が径方向Ｒの異なる位置から作用することによって、出力ディスク１２は、その径方向Ｒ内側部分が面外方向（軸方向Ａ）に入力ディスク１１に向かって撓むように弾性変形する。ここで、中間部材１５および出力部材１６は、入力ディスク１１および出力ディスク１２よりも相対的に高い剛性を有しており、出力ディスク１２の弾性変形量と比べて中間部材１５および出力部材１６の変形量は無視できる程度である。また、入力ディスク１１は、歯部１１ａの背面側で当接面１５ａから受けた押圧力Ｆ２を、歯部１１ａの前面側で出力ディスク１２の歯部１２ａに伝達するため、この入力ディスク１１の変形量も無視できる程度である。

このように付勢部材１３からの押圧力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３によって、出力ディスク１２の径方向Ｒ内側部分が入力ディスク１１に近づくように弾性変形することで、歯部１１ａ，１２ａにおける径方向Ｒの外側よりも内側の方が軸方向Ａに噛み合う噛合力が大きくなるようになっている。なお、中間部材１５および出力部材１６の剛性を入力ディスク１１および出力ディスク１２よりも高めるためには、中間部材１５および出力部材１６の断面寸法（板厚や軸径）を相対的に大きくしてもよいし、相対的に弾性率の高い材料を用いてもよい。例えば、中間部材１５および出力部材１６の材料がＳＵＳ等の合金鋼の場合、入力ディスク１１および出力ディスク１２の材料は、チタン合金、黄銅、アルミニウム合金、樹脂材料等が採用可能である。また、中間部材１５および出力部材１６の材料が黄銅の場合、入力ディスク１１および出力ディスク１２の材料は、アルミニウム合金、樹脂材料等が採用可能である。さらに、中間部材１５および出力部材１６の材料がアルミニウム合金であり、入力ディスク１１および出力ディスク１２の材料が樹脂材料であってもよい。また、中間部材１５および出力部材１６の断面寸法を入力ディスク１１および出力ディスク１２よりも相対的に大きくする場合には、同一の材料で構成されていてもよい。

以上の本実施形態によれば、クラッチ装置１０は、入力ディスク１１および出力ディスク１２の歯部１１ａ，１２ａは、凹部１１ｃ，１２ｃおよび凸部１１ｄ，１２ｄが径方向Ｒの外側に向かうにしたがって連続的に周方向θの幅Ｗが拡がる曲面状に形成され、これらの歯部１１ａ，１２ａ同士が嵌合した状態において、歯部１１ａ，１２ａにおける径方向Ｒの外側よりも内側の方が軸方向Ａに噛み合う噛合力が大きくなるように構成されていることで、歯部１１ａ，１２ａの径方向Ｒ内側でクラッチトルクが確実に伝達され、クラッチトルクを安定して発揮させることができる。

この際、クラッチ装置１０は、付勢部材１３の押圧力によって出力ディスク１２の径方向Ｒ内側部分が入力ディスク１１に近づくように弾性変形することで、歯部１１ａ，１２ａにおける径方向Ｒの内側で噛合力が大きくなり、クラッチトルクを安定させることができる。さらに、クラッチ装置１０は、外周部の歯部１１ａ，１２ａよりも径方向Ｒの内側における入力ディスク１１および出力ディスク１２の間に中空部１７が設けられていることで、出力ディスク１２の径方向Ｒ内側部分が入力ディスク１１に向かって変形しやすくできる。

また、クラッチ装置１０は、入力ディスク１１よりも剛性の高い中間部材１５を介して付勢部材１３からの押圧力を入力ディスク１１が受けることで、入力ディスク１１に対する付勢部材１３からの押圧力を確実に伝達することができる。さらに、入力ディスク１１の歯部１１ａの背面側に中間部材１５の当接面１５ａが面で当接して付勢部材１３からの押圧力を伝達することで、入力ディスク１１の歯部１１ａに対して付勢部材１３からの押圧力をより確実に伝達することができる。

また、クラッチ装置１０は、出力ディスク１２における歯部１２ａよりも径方向Ｒの中心側に離れた位置で出力部材１６の軸部１６ａと出力ディスク１２とが固定されていることで、歯部１２ａと出力部材１６の固定位置との間で出力ディスク１２における径方向Ｒ内側部分が入力ディスク１１に向かって変形し、歯部１１ａ，１２ａの径方向Ｒの内側の噛合力を大きくすることができる。さらに、出力部材１６は、出力ディスク１２の挿通孔１２ｅに挿通される軸部１６ａと、軸部１６ａから径方向Ｒに突出して入力ディスク１１と反対側から出力ディスク１２に当接する環状突部１６ｃと、を有していることで、出力ディスク１２と出力部材１６との軸方向Ａのずれを防止しつつ付勢部材１３からの押圧力を出力部材１６まで確実に伝達することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態のクラッチ装置１０では、付勢部材１３の押圧力によって出力ディスク１２の径方向Ｒ内側部分が入力ディスク１１に近づくように弾性変形することで、歯部１１ａ，１２ａにおける径方向Ｒの内側で噛合力が大きくなるように構成されていたが、このような構成に限られない。すなわち、付勢部材１３の押圧力によって入力ディスク１１の径方向Ｒ内側部分が出力ディスク１２に近づくように弾性変形する構成でもよいし、入力ディスク１１および出力ディスク１２の両方の径方向Ｒ内側部分が互いに近づくように弾性変形する構成でもよい。

また、前記実施形態では、付勢部材１３の押圧力によって出力ディスク１２が弾性変形することによって、歯部１１ａ，１２ａにおける径方向Ｒの内側で噛合力が大きくなるように構成されていたが、このような構成に限られない。すなわち、歯部１１ａ，１２ａにおける径方向Ｒの内側で外側よりも噛合力が大きくなる構成としては、入力ディスク１１および出力ディスク１２の少なくとも一方において、歯部の径方向Ｒ内側の高さを外側よりも若干高くしておくことで、歯部同士が嵌合した際の噛合力が内側で大きくなるようにしたものでもよい。さらに、歯部の径方向Ｒ内側（または外側）にコーティングや粗面加工等の表面処理を施すことで、歯部の径方向Ｒ外側（または内側）部分と表面形状や硬度、粗度、摩擦係数等を異ならせることで、歯部同士が嵌合した際の噛合力が外側よりも内側で大きくなるようにしたものでもよい。

また、前記実施形態のクラッチ装置１０は、ロボットの関節等を駆動するためのモータユニット１に用いられる場合を例示したが、本発明のクラッチ装置は、モータユニットに限らず、自動車や飛行体、船舶等の移動体、工作機械や建設機械、重機等の産業用機械、あるいは家電製品や事務機器等、任意の駆動部を有した対象物に搭載することができる。また、本発明のモータユニットとしては、前記実施形態のようなケース２を備えていなくてもよいし、モータ４のロータ軸４１と出力軸７とが平行に設けられたものに限られない。また、歯車機構としては、第１～第３の歯車５１，５２，５３を備えたものに限らず、１つまたは２つの歯車で構成されてもよいし、４つ以上の歯車で構成されてもよい。さらに、歯車機構の歯車は、平歯車に限らず、内歯歯車やはすば歯車、ねじ歯車、かさ歯車等を有して構成されてもよい。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１ モータユニット
２ ケース
３ 制御基板
４ モータ
５ 歯車機構
６ 従動歯車
７ 出力軸
１０ クラッチ装置
１１ 入力ディスク
１１ａ 歯部
１１ｃ 凹部
１１ｄ 凸部
１２ 出力ディスク
１２ａ 歯部
１２ｃ 凹部
１２ｄ 凸部
１２ｅ 挿通孔
１３ 付勢部材
１５ 中間部材
１５ａ 当接面
１６ 出力部材
１６ａ 軸部
１６ｃ 環状突部
４１ ロータ軸

Claims (7)

1. 入力側からの駆動力により回転する入力ディスクと、前記入力ディスクの回転を出力側に伝達する出力ディスクと、前記入力ディスクと前記出力ディスクとを互いに押圧する付勢部材と、を備え、
   前記入力ディスクと前記出力ディスクとは、軸方向に接離自在に設けられるとともに、接離に伴って嵌脱可能な歯部を互いの対向面に有し、
   前記歯部は、径方向に延びる凹部および凸部が周方向に交互に設けられるとともに、前記凹部および前記凸部は、径方向の外側に向かうにしたがって連続的に周方向の幅が拡がる曲面状に形成されており、
   前記付勢部材に押圧されて前記入力ディスクおよび前記出力ディスクの前記歯部同士が嵌合した状態において、前記歯部における径方向の外側よりも内側の方が軸方向に噛み合う噛合力が大きくなるように構成されており、
   前記入力ディスクは、当該入力ディスクよりも剛性の高い中間部材を介して前記付勢部材からの押圧力を受けることを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記入力ディスクおよび前記出力ディスクの少なくとも一方は、前記付勢部材の押圧力によって径方向内側部分が他方に近づくように弾性変形可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記歯部は、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクの外周部に設けられ、前記歯部よりも径方向の内側には、前記入力ディスクおよび前記出力ディスクが互いに離隔した中空部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のクラッチ装置。
4. 前記中間部材は、前記入力ディスクの前記歯部の背面側に面で当接して前記付勢部材からの押圧力を伝達する当接面を有していることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
5. 前記出力ディスクは、当該出力ディスクよりも剛性の高い出力部材に連結され、
   前記出力部材は、前記出力ディスクにおける前記歯部よりも径方向の中心側に離れた位置で当該出力ディスクに固定されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のクラッチ装置。
6. 前記出力ディスクは、前記出力部材を挿通させる挿通孔を有し、
   前記出力部材は、前記出力ディスクの前記挿通孔に挿通される軸部と、前記軸部から径方向に突出して前記入力ディスクと反対側から前記出力ディスクに当接する環状突部と、を有していることを特徴とする請求項５に記載のクラッチ装置。
7. ロータ軸を有するモータと、
   前記ロータ軸の回転を伝達する歯車機構と、
   前記歯車機構から前記ロータ軸の回転が伝達されることで従動回転する従動歯車と、
   前記従動歯車を入力側として出力側の出力軸に回転を伝達する請求項１～６のいずれか一項に記載のクラッチ装置と、
   を備えたことを特徴とするモータユニット。

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