WO2012029754A1 - 負荷感応型磁気クラッチ装置 - Google Patents

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WO2012029754A1
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clutch
magnetic
torque
protrusion
load
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PCT/JP2011/069555
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English (en)
French (fr)
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貴幸 河西
石川　一光
Original Assignee
株式会社キトー
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    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123—Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a load-sensitive magnetic clutch device that transmits rotational torque between two rotating bodies by a magnetic attractive force.
  • the magnetic clutch device is When a load torque exceeding a preset value acts between the output rotation means and the low torque rotation means, the output rotation means is engaged with the high torque rotation means by sliding the output rotation means, and the high load transmission path When the torque transmission path is switched to and the load torque falls below the magnetic attractive force between the magnetic pole and the side magnetic body, the magnetic pole of the output rotating means moves to a position facing the tooth-shaped magnetic body of the low torque rotating means.
  • the torque transmission path can be switched to the load transmission path, and the magnetic clutch can be switched automatically as the load torque increases or decreases.
  • An object of the present invention is to provide a load-sensitive magnetic clutch device capable of preventing the occurrence of clutch return in which the load torque transmission path of a clutch is switched from a high load transmission path to a low load transmission path.
  • a magnetic pole rotator having magnetic poles arranged on a circumference and forming an output rotating means having a clutch protrusion of an occlusal clutch at an end; and rotating around the same rotational axis as the magnetic pole rotator;
  • a yoke rotor that forms a low-torque input means having a tooth profile portion that is arranged so that the tooth tips face each other, and that includes a tooth profile magnetic body that transmits torque by the magnetic pole rotor and a magnetic attraction force;
  • High torque input means having a clutch engaging portion of an occlusal clutch that rotates on the same rotation axis and engages with a clutch protrusion provided on the output rotating means;
  • the clutch protrusion is made of a magnetic material, and the clutch engaging portion has a clutch holding magnetic material to which the clutch protrusion is attracted by magnetic force, and exceeds the torque that can be transmitted between the magnetic pole rotating body and the low torque input means.
  • a hollow disk-shaped side magnetic body attached to the yoke rotating body is provided on a side of the row of the tooth-shaped magnetic bodies where the high torque input means is disposed, and the high torque input is provided.
  • the clutch engaging portion of the means has a forward torque transmission side surface that engages with the clutch protrusion during forward rotation of the high torque input means, and a reverse torque transmission side surface that engages with the clutch protrusion during reverse rotation. It is characterized by.
  • the clutch holding magnetic body has an occlusal clutch disengagement portion that reduces an adsorption force due to a magnetic force between the clutch protrusion and the clutch holding magnetic body at an intermediate portion between the forward torque transmission side surface and the reverse torque transmission side surface. It is characterized by having.
  • the occlusal clutch disengagement portion is provided at a central portion of the clutch holding magnetic body, and is a clutch disengagement inclined surface that reduces the attractive force due to the magnetic force between the clutch protrusion and the clutch holding magnetic body.
  • the occlusion clutch disengagement part is an occlusion clutch disengagement protrusion that abuts on the clutch protrusion and separates the adsorption by the magnetic force between the clutch protrusion and the clutch holding magnetic body.
  • the clutch engagement part is configured such that the clutch holding magnetic body is disposed between either the forward rotation torque transmission side surface and the occlusion clutch disengagement portion or between the reverse rotation torque transmission side surface and the engagement clutch disengagement portion. It is characterized by that.
  • a magnetic pole rotating body having magnetic poles arranged on the circumference and forming an output rotating means having a clutch protrusion of an occlusion clutch at an end, and rotating on the same rotational axis as the magnetic pole rotating body
  • a yoke forming a low-torque input means having a tooth-shaped portion that is arranged so that the magnetic pole and the tooth tip face each other and having a tooth-shaped magnetic body that transmits torque due to magnetic attraction force with the magnetic pole rotating body Since it was set as the structure which provided the high torque input means which has a clutch engaging part of the occlusion clutch which rotates with a rotary body and the said same rotating shaft center, and engages with the clutch protrusion provided in the said output rotation means, it preset When a load torque exceeding the rotational torque acts between the output rotating means and the low torque rotating means, the output rotating means slides by a predetermined amount in the direction of the rotation axis, and transmission of the rotational torque is transmitted between the output rotating means and the low torque
  • the hollow magnetic plate-like side magnetic body attached to the yoke rotating body is provided on the side of the row of the tooth-shaped magnetic bodies on the side where the high torque input means is disposed, the load torque As the output increases, the output rotating means can be slid in the direction of the high torque means, and the clutch protrusion can be engaged with the clutch engaging portion, so that the low load transmission can be reliably switched to the high load transmission.
  • the high torque input means has a torque transmission side surface at the time of forward rotation and a torque transmission side surface at the time of reverse rotation, it is possible to appropriately select an appropriate clutch engagement for each operation during the forward rotation operation and the reverse rotation operation. I can do it.
  • the clutch holding magnetic body is provided with the occlusal clutch disengaging part, when the torque between the output rotation means and the high torque input means decreases, the operation of switching the output rotation means from the high torque input means to the low torque input means, By reversing the high torque input means, the clutch protrusion held by the clutch holding magnetic body is moved relative to the occlusion clutch disengagement portion, reducing the adsorption force between the clutch protrusion and the clutch holding magnetic body, and the magnetic pole and tooth profile magnetism.
  • the output rotating means can be switched to transmission from the high torque input means to the low torque input means by the magnetic force acting between the tooth profile portions of the body, and the clutch can be switched to the mode that smoothly transmits the low load.
  • the output rotation device is lowered from the high torque input device.
  • the clutch protrusion is brought into contact with the engagement clutch release protrusion, and the engagement clutch is held in the clutch holding magnetic body. Therefore, the output rotation means can be reliably switched from the high torque input means to the low torque input means and can be smoothly switched to the mode in which the low load is transmitted.
  • the clutch holding magnetic body is disposed between the torque transmission side surface during normal rotation and the engagement clutch disengagement part or between the torque transmission side surface during reverse rotation and the engagement clutch disengagement part, the forward rotation operation or reverse operation is performed.
  • the occlusal clutch holding function is exhibited only during either operation, and the occlusal clutch holding function is not performed during the other operation, and the torque transmission path is automatically changed to the low load torque transmission path when the load becomes lower than the specified load torque. Depending on the application, it can be selected as appropriate.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a load-sensitive magnetic clutch device of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged configuration explanatory view showing the low torque input means, yoke rotor, side magnetic body, and magnetic pole rotor of FIG. 1.
  • Explanatory drawing explanatory drawing which shows the high torque input means of FIG.
  • A Explanatory diagram showing a state of transmitting a low load (low load transmission mode)
  • B Expansive configuration explanatory diagram showing low torque input means, yoke rotor, side magnetic body, magnetic pole rotor, and clutch protrusion .
  • 1 is a non-magnetic hollow shaft-shaped input member fixed to a rotational torque input means 6 described later
  • 2 is a high torque input means connected to the rotational torque input means 6
  • 3 is a high torque input means.
  • 3 is an engaging recess that constitutes an engagement portion for torque transmission of the occlusal clutch provided at 2, and includes an engagement recess (clutch engagement portion) that engages with a clutch protrusion 16 of the occlusion clutch, which will be described later.
  • the high-torque input means 2 has a forward-rotation torque transmission side surface 3a that engages with the clutch protrusion 16 during forward rotation and a reverse-rotation torque transmission side surface 3b that engages with the clutch protrusion 16 during reverse rotation.
  • Reference numeral 4 denotes a clutch holding magnetic body which is provided on the bottom surface of the engaging recess 3 and attracts a clutch protrusion 16 which will be described later.
  • the clutch protrusion 16 is made of a ferromagnetic material excited by the permanent magnet 15.
  • the clutch protrusion 16 moves to the engagement recess 3 side of the high torque input means 2 in the clutch switching operation described later, the clutch protrusion 16 is attracted to the clutch holding magnetic body 4. , Retained. It is preferable that the clutch protrusion 16 and the clutch holding magnetic body are attracted in a state having an air gap without being in close contact with each other in the attracted state. As shown in FIG.
  • the clutch holding magnetic body 4 is arranged on only one side of the forward rotation torque transmission side surface 3a and the reverse rotation torque transmission side surface 3b, but depending on the type of load to be operated, As shown in FIG. 7, clutch holding magnetic bodies 4a and 4b can be disposed on both sides of the forward rotation torque transmission side surface 3a and the reverse rotation torque transmission side surface.
  • the high torque input means 2 is made of a nonmagnetic material except for the clutch holding magnetic material 4.
  • 4 a is a clutch holding magnetic body having a clutch disengagement inclined surface 4 a 1 at the center (clutch disengagement portion 3 c), and during the operation of switching the clutch from the mode for transmitting a high load to the mode for transmitting a low load, the increased both the air gap of the tip and the clutch holding magnetic body 4a of the clutch projections 16 in the clutch separating inclined surfaces 4a 1 gradually by relatively rotating, the clutch projections 16 of the suction force of the clutch holding magnetic body 4a It has the effect
  • the clutch disengagement inclined surface 4a 1 is used when the load torque acting between the magnetic pole rotating body 14 and the yoke rotating body 12 of the output rotating means 17 described later decreases from a high load torque to a low load torque. Is switched to torque transmission from the high torque input means 2 to the low torque input means 11, by rotating the high torque input means 2 in the direction opposite to the previous rotation direction, as shown in FIG. During forward rotation, the clutch protrusion 16 adsorbed on the clutch holding magnetic body 4a on the forward rotation torque transmission side surface 3a is relatively moved from the forward rotation torque transmission side surface 3a to the reverse rotation torque transmission side surface 3b.
  • the spacing of the tip and the clutch holding magnetic body 4a of the clutch projections 16, the enlarged clutch separating inclined surfaces 4a 1, Eagya' the clutch projections 16 and the clutch holding magnetic body 4a Increase, the clutch return by suction force of the clutch holding magnetic body 4a is eliminated, it has the effect of switching the magnetic clutch in the low load transfer mode.
  • the clutch protrusion 16 adsorbed to the clutch holding magnetic body 4b on the reverse torque transmission side surface 3b is moved from the reverse torque transmission side surface toward the normal rotation torque transmission side surface.
  • Reference numeral 16a denotes a clutch protrusion that contacts the torque transmission side surface 3a during forward rotation and transmits torque.
  • 16b indicates a clutch protrusion that is disengaged from the engagement recess 3.
  • Reference numeral 16c denotes a clutch protrusion that contacts the torque transmission side surface 3b during reverse rotation and transmits torque.
  • the clutch protrusion 16 slides again into the engagement recess 3 and comes into contact with the forward rotation torque transmission side surface 3a or the reverse rotation torque transmission side surface 3b depending on the rotation operation direction. Transmits rotational torque.
  • reference numeral 5 denotes a clutch disengagement projection provided at an intermediate portion between the forward rotation torque transmission side surface 3a and the reverse rotation torque transmission side surface 3b of the engagement recess 3, and the forward rotation disengagement inclined surface 5a. It has an inclined surface 5b for reverse separation.
  • the clutch disengagement protrusion 5 is relatively moved in the direction of the clutch disengagement protrusion 5 by rotating the high torque input means 2 in the direction opposite to the previous rotation direction. By this movement, the clutch protrusion 16 attracted to the clutch holding magnetic body 4 comes into contact with the forward rotation releasing inclined surface 5a or the reverse rotation releasing inclined surface 5b of the releasing protrusion 5, and the clutch protrusion 16 is made to hold the clutch holding magnet.
  • Reference numeral 16a denotes a clutch protrusion that contacts the torque transmission side surface 3a during normal rotation and transmits torque.
  • Reference numeral 16b denotes a clutch protrusion which is disengaged from the clutch holding magnetic body 4.
  • Reference numeral 16c denotes a clutch protrusion that contacts the torque transmission side surface 3b during reverse rotation and transmits torque.
  • reference numeral 6 denotes a rotational torque input means, which is fixedly connected to the input member 1 and the high torque input means 2 by a connecting means, and is supported on the outer peripheral frame 20 together with the high torque input means 2 by a bearing 19e.
  • a hand wheel used for a manual chain block is illustrated, but any means for inputting torque such as a pulley for a flat belt or a gear may be used.
  • 7 is a planetary gear mechanism acting as a speed increasing mechanism
  • 7a is a planetary carrier connected to the input member 1
  • 7b is a planetary carrier that forms a pair with the planetary carrier 7a
  • 7c is rotatably supported by the planetary carriers 7a and 7b.
  • the planetary gear 7d is a planetary gear shaft implanted in the planetary carriers 7a and 7b, and the planetary gear 7c is supported by a bearing
  • 8 is a ring gear in which the planetary gear 7c is inscribed and 9 is provided on the sun gear shaft 10.
  • the sun gear 10 is a sun gear shaft that is an output shaft of the speed increasing mechanism.
  • the planetary gear 7c is externally meshed with the sun gear 9, is meshed internally with the ring gear 8, accelerates the rotation of the planetary carrier 7a, and rotates the sun gear shaft 10 at a high speed.
  • 11 is a low torque input means that is connected to the sun gear shaft and rotates at a high speed with respect to the rotational torque input means 6 at a speed increasing ratio of the planetary gear mechanism, and 11a is a boss portion of the low torque input means.
  • the low torque input means 11 is supported by a bearing 19b so that the boss portion 11a can rotate and slide axially with respect to the outer periphery of the boss portion 17a of the output rotation means 17.
  • a yoke rotor 12 is provided on the outer periphery of the boss portion 11a of the low torque input means 11 and has a tooth-shaped yoke (tooth-shaped magnetic body) 12a having a plurality of tooth tips arranged in two rows on the circumference. , 12a.
  • the yoke rotor 12 is preferably a soft magnetic material.
  • 13a is a side surface of one tooth-shaped yoke 12a and a doughnut-shaped side magnetic body extrapolated to the boss portion 11a of the low torque input means 11, and 13b is a low torque on the side surface of the other tooth-shaped yoke 12a. This is a donut disk-shaped side magnetic body extrapolated to the boss portion 11 a of the input means 11.
  • the magnetic pole 14 is a magnetic pole rotating body having magnetic poles 14a and 14a arranged in two rows on the circumference.
  • the magnetic pole 14a is disposed opposite to the outer periphery of the tooth tip row of the tooth-shaped yoke 12a.
  • Reference numeral 15 denotes a donut disk-shaped permanent magnet provided between the pair of magnetic poles 14a, 14a, one side having an N pole and the other side having an S pole.
  • the magnetic poles 14a, 14a are fixed to the side surface of the donut disk-shaped permanent magnet 15, and a plurality of tooth-shaped portions 14b, 14b are arranged on the inner periphery of each magnetic pole 14a, 14a.
  • the N pole or S pole is excited at the tooth tip.
  • the magnetic pole rotating body 14 and the permanent magnet 15 are fixed to the output rotating means 17.
  • Numeral 16 is a clutch protrusion which is made of a ferromagnetic material and forms an occlusion clutch by being engaged with and disengaged from the engagement recess 3.
  • the clutch protrusion 16 is provided so as to protrude from the side surface of the magnetic pole rotating body 14 of the output rotating means 17 toward the engaging recess 3 so as to be excited by the permanent magnet 15, and is provided in the high torque input means 2 at a high load. It engages with the joint recess 3 and is attracted to the clutch holding magnetic body 4 with an air gap.
  • Reference numeral 17 denotes an output rotating means including the magnetic pole rotating body 14 having the permanent magnet 15 and the clutch protrusion 16, and 17a denotes a boss portion of the output rotating means 17.
  • a spline 17b is provided on the inner periphery of the boss portion 17a of the output rotating means 17, and is splined with a spline 18a provided on the output shaft 18, and rotates on the same rotational axis 18b as the output shaft 18. While rotating torque is transmitted from the rotating means 17 to the output shaft 18, the output rotating means 17 is supported so as to be slidable in the axial direction of the output shaft 18.
  • the output rotating means 17 is made of a non-magnetic material other than the magnetic pole rotating body 14, the permanent magnet 15, and the clutch protrusion 16.
  • a bearing 19a is extrapolated to the output shaft 18 and pivotally supports the rotational torque input means 6 together with the high torque input means 2
  • 19b is a bearing extrapolated to the boss portion 17a of the output rotating means 17 and pivotally supports the low torque input member 11.
  • 19c are bearings that support the input member 1 together with the planetary carrier 7a, and the output shaft 18 is supported on the frame by bearings 19d and 19e.
  • Reference numeral 20 denotes an outer peripheral frame.
  • the tooth tip of the tooth shape shape yoke 12a of the low torque input means 11 and the magnetic pole 14a provided on the output rotation means 17 The tooth tips of the tooth shape portion 14b face each other, and the tooth shape shape portion 14b of the magnetic pole 14a excited by the permanent magnet 15 and the tooth shape shape yoke 12a provided in the low torque input means 11 are both tooth shape shapes.
  • a magnetic circuit is formed through the air gap between the tooth tips of the part, and a strong magnetic attraction force is generated between both rotating means.
  • the component force in the direction of the rotational axis of the attractive force due to the magnetic force of the magnetic pole 14a and the side magnetic bodies 13a and 13b increases.
  • the component force in the direction of the rotational axis of the attractive force due to the magnetic force of the magnetic pole 14a and the side magnetic bodies 13a and 13b is greater than the component force in the direction of the rotational axis of the attractive force due to the magnetic force between the magnetic pole 14a and the tooth-shaped yoke 12a.
  • a magnetic circuit is formed between the bodies 13a and 13b, and the clutch protrusion 16 engages with the engagement recess 3 of the high torque input means 2 that rotates at the same speed as the rotational torque input means 6 and is attracted to the clutch holding magnetic body 4. Can be switched to high load low speed rotation.
  • the clutch protrusion 16 When the magnetic pole 14a slides and rotates in a state facing the side magnetic bodies 13a and 13b, the clutch protrusion 16 is the forward torque transmission side surface 3a or the reverse torque transmission side surface of the engagement recess 3 of the high torque input means 2. 3b is engaged, the clutch protrusion 16 is attracted to the clutch holding magnetic body 4, and the output rotating member 17 rotates integrally with the high torque input means 2 at the same speed.
  • the magnetic pole 14a and the tooth-shaped yoke 12a continuously rotate relative to each other, and when the tooth-shaped portion 14b of the magnetic pole 14a and the tooth-shaped portion of the tooth-shaped yoke 12a face each other,
  • the thrust force is Minimal.
  • the tooth tips of both the magnetic pole 14a and the tooth-shaped yoke 12a are attracted by a magnetic force, and the positions of the tooth tips coincide with each other in the circumferential direction. Since the magnetic circuit formed between the side magnetic bodies 13a and 13b is switched to a magnetic circuit that flows through the teeth of the tooth-shaped portion of the tooth-shaped yoke 12a, the attractive force due to the magnetic force of the magnetic pole 14a and the tooth-shaped yoke 12a.
  • the component force in the direction of the rotation axis increases, the component force in the direction of the rotation axis of the attractive force due to the magnetic force of the magnetic pole 14a and the side magnetic bodies 13a, 13b decreases, and due to the magnetic force of the magnetic pole 14a and the tooth-shaped yoke 12a.
  • the high torque input means 2 When switching from the high load transmission mode to the low load transmission mode, the high torque input means 2 is rotated in the direction opposite to the previous rotation direction by the rotational torque input means 6, as shown in FIG.
  • the relative position of the clutch protrusion 16 is moved from the clutch protrusion 16a in contact with the forward torque transmission side surface 3a of the engaging recess 3 provided in the input means 2 to the clutch protrusion 16b in contact with the reverse torque transmission side surface 3b.
  • the magnetic pole rotating body 14 slides to a position where the magnetic pole 14a faces the tooth-shaped yoke 12a of the low torque input means 11 and switches to the low load transmission mode, and the output shaft 18 rotates to the rotational torque input means 6 Compared to rotate at a high speed.
  • the magnetic pole 14a provided in the output rotating means 17 and the tooth-shaped yoke 12a provided in the low torque input means 11 are relatively rotated by a load applied to the magnetic pole 14a of the output rotating means 17. Then, the thrust force generated by the magnetic force of the permanent magnet 15 is utilized to slide the magnetic pole 14a in the direction of the rotation axis so that the output rotation means 17 becomes the high torque input means 2, the clutch protrusion 16 and the engagement recess 3 Since it is configured to be connected by an occlusal clutch, it is not necessary to provide a separate thrust conversion mechanism that was required in a conventionally known device, so the number of parts is small, the structure is simple, and the size and weight can be reduced.
  • the product cost can be greatly reduced, and it is generated by the relative rotation of the magnetic pole 14a and the tooth-shaped yoke 12a at high load. Since the clutch protrusion 16 provided on the magnetic pole 14a is engaged with the high torque input means 2 by the last force, power transmission can be accurately performed even at high loads, and clutch switching can be performed at high speed. Can be done in response.
  • the clutch holding magnetic body 4 is provided in the torque transmission engaging portion 3 of the high torque input means 2, the clutch protrusion 16 is operated when the output rotation means 17 is switched from the low torque input means 11 to the high torque input means 2. Is attracted to the clutch holding magnetic body 4, so that the switching operation by the clutch protrusion 16 can be performed quickly and reliably, and the clutch protrusion 16 is always attracted to the clutch holding magnetic body 4 during operation in the high load transmission mode. Therefore, it is possible to prevent the clutch from returning due to the fluctuation of the load acting on the clutch.
  • the clutch holding magnetic body 4 is provided with the inclined surfaces 4a 1 and 4b 1 for detachment from the clutch protrusion 16, the torque between the output rotation means 17 and the high torque input means 2 is reduced, and the output rotation means 17 is increased.
  • the operation of switching the transmission path from the torque input means 2 to the transmission to the low torque input means 11 is performed by rotating the high torque input means 2 in the direction opposite to the rotation direction so far, so that the clutch protrusion 16 is rotated forward.
  • the output rotation means 17 is the high torque input means 2.
  • the operation of switching the transmission path to the transmission from the low torque input means 11 to the high torque input means 2 is rotated in the direction opposite to the rotation direction so far, whereby the clutch protrusion 16 is rotated in the forward torque transmission side surface 3a.
  • the rotation means 17 can be switched to the transmission position from the high torque input means 2 to the low torque input means 11 and smoothly switched to the low load transmission (high speed) mode.

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Abstract

　円周上に列設された磁極１４ａを有し、端部に咬合クラッチのクラッチ突起１６を備える磁極回転体１４と、前記磁極回転体１４と同一回転中心軸１８ｂで回転し、前記磁極１４ａと歯先が対向するように列設される歯形形状部を有し、前記磁極回転体１４と磁気吸引力によるトルクを伝達する歯形磁性体１２ａを備える継鉄回転体１２と、前記同一回転中心軸１８ｂで回転し、前記クラッチ突起１６と係合するクラッチ係合部３を有する高トルク入力手段２を備え、　前記クラッチ突起１６は磁性体からなり、前記クラッチ係合部３に前記クラッチ突起１６が磁力によって吸着するクラッチ保持磁性体４を有し、前記磁極回転体１４と前記継鉄回転体１２間で伝達可能なトルクを上まわる負荷トルクが作用すると前記クラッチ突起１６が前記クラッチ保持磁性体４に吸着する負荷感応型磁気クラッチ装置であり、従来の負荷感応型磁気クラッチにおいて、荷の巻上げ操作時に、クラッチ部に加わる負荷トルクが、メカニカルブレーキの作用によって減少し、低負荷伝達経路に切り換わるクラッチ戻りの発生を防止できる作用を有する。

Description

負荷感応型磁気クラッチ装置
　本発明は、2つの回転体間で磁気吸引力によって回転トルクを伝達する負荷感応型磁気クラッチ装置に関する。
　2つの回転体間で磁気吸引力によって回転トルクを伝達する負荷感応型磁気クラッチ装置において、磁気吸引力による伝達可能な回転トルクを上回る負荷トルクが作用したときに、回転体を回転軸方向に磁気吸引力の作用で自動的にスライド移動し、この回転体のスライド移動作用を利用して、負荷トルクの大小によって回転トルクの伝達経路を低負荷伝達経路と高負荷伝達経路に切り換える磁気クラッチ装置が本出願人によりすでに提案されている。（特許文献１）
特願2010-189080号明細書
　上記磁気クラッチ装置は、
　出力回転手段と低トルク回転手段間に予め設定した値を超える負荷トルクが作用した場合に、出力回転手段をスライドすることで、出力回転手段を高トルク回転手段に係合し、高負荷伝達経路にトルク伝達経路を切換え、また、負荷トルクが磁極と側部磁性体間の磁気吸引力を下回ると、出力回転手段の磁極は低トルク回転手段の歯形磁性体と対向する位置に移動し、低負荷伝達経路にトルク伝達経路を切替えることができ、負荷トルクの増減に伴い磁気クラッチの切換を自動的に行うことができる構成のものであるが、
　例えば、手動チェーンブロックに応用した場合では、荷の巻上げ操作時に、クラッチ部に加わる負荷トルクが、手動チェーンブロックに備わるメカニカルブレーキ（負荷作動ブレーキ）の作用によって減少することにより、低負荷伝達経路に切り換わるクラッチ戻りが発生するという課題を有していた。
　本発明は、負荷感応型磁気クラッチにおいて、負荷トルクの伝達経路を低負荷伝達経路から高負荷伝達経路への切換え操作を迅速かつ確実に行うことができ、さらに、クラッチ部に加わる負荷の変動によりクラッチの負荷トルク伝達経路が高負荷伝達経路から低負荷伝達経路に切換わるクラッチ戻りの発生を防止できる負荷感応型磁気クラッチ装置を提供することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決するもので、
　円周上に列設された磁極を有し、端部に咬合クラッチのクラッチ突起を備える出力回転手段を形成する磁極回転体と、前記磁極回転体と同一回転軸心で回転し、前記磁極と歯先が対向するように列設される歯形形状部を有し、前記磁極回転体と磁気吸引力によるトルクを伝達する歯形磁性体を備える低トルク入力手段を形成する継鉄回転体と、前記同一回転軸心で回転し、前記出力回転手段に設けたクラッチ突起と係合する咬合クラッチのクラッチ係合部を有する高トルク入力手段を備え、
　前記クラッチ突起は磁性体からなり、前記クラッチ係合部は前記クラッチ突起が磁力によって吸着するクラッチ保持磁性体を有し、前記磁極回転体と前記低トルク入力手段間で伝達可能なトルクを上まわる負荷トルクが作用することで、前記クラッチ突起が前記クラッチ保持磁性体に吸着することを特徴とする。
　また、前記歯形磁性体の列の前記高トルク入力手段が配置された側の側方に、前記継鉄回転体に取着された中空円板状の側部磁性体を備え、前記高トルク入力手段の前記クラッチ係合部には、高トルク入力手段の正転時に前記クラッチ突起と係合する正転時トルク伝達側面と、逆転時に前記クラッチ突起と係合する逆転時トルク伝達側面を有することを特徴とする。
　また、前記クラッチ保持磁性体は、前記正転時トルク伝達側面と逆転時トルク伝達側面の中間部に、前記クラッチ突起と前記クラッチ保持磁性体間の磁力による吸着力を減少する咬合クラッチ離脱部を有することを特徴とする。
　また、前記咬合クラッチ離脱部は、クラッチ保持磁性体の中央部に設けられ、前記クラッチ突起とクラッチ保持磁性体との磁力による吸着力を低減するクラッチ離脱用傾斜面であることを特徴とする。
　また、前記咬合クラッチ離脱部は、前記クラッチ突起と当接してクラッチ突起とクラッチ保持磁性体との磁力による吸着を離脱させる咬合クラッチ離脱用突起であることを特徴とする。
　また、前記クラッチ係合部は、前記正転時トルク伝達側面と前記咬合クラッチ離脱部間、または逆転時トルク伝達側面と前記咬合クラッチ離脱部間のいずれか一方に前記クラッチ保持磁性体を配置したことを特徴とする。
　本発明によると、円周上に列設された磁極を有し、端部に咬合クラッチのクラッチ突起を備える出力回転手段を形成する磁極回転体と、前記磁極回転体と同一回転軸心で回転し、前記磁極と歯先が対向するように列設される歯形形状部を有し、前記磁極回転体と磁気吸引力によるトルクを伝達する歯形磁性体を備える低トルク入力手段を形成する継鉄回転体と、前記同一回転軸心で回転し、前記出力回転手段に設けたクラッチ突起と係合する咬合クラッチのクラッチ係合部を有する高トルク入力手段を設けた構成としたので、予め設定した回転トルクを上回る負荷トルクが出力回転手段と低トルク回転手段間に作用すると、出力回転手段が回転軸心方向に所定量スライドして、回転トルクの伝達を出力回転手段と低トルク回転手段の経路から、出力回転手段と高トルク回転手段の経路に簡単な構成で切り換えることが可能となり、装置の小形化、クラッチ切換えの確実性、及び製品コストを低減でき、また、前記出力回転手段と前記高トルク入力手段を咬合クラッチによって係合するようにしたので、高トルク回転手段への伝達切り換えを簡単確実に行うことができるという効果を有し、さらに、高トルク入力手段のクラッチ係合部にクラッチ保持磁性体を設けたので、クラッチ突起がクラッチ保持磁性体に吸引されるため、咬合クラッチの係合動作を迅速かつ確実に行うことができ、また、磁力によって吸着されたクラッチ突起はクラッチ保持磁性体に吸着されているため、クラッチ戻りの発生を防止することができる。
　また、前記歯形磁性体の列の前記高トルク入力手段が配置された側の側方に、前記継鉄回転体に取着された中空円板状の側部磁性体を備えたので、負荷トルクの増加に伴い、出力回転手段を高トルク手段方向にスライドさせて、クラッチ突起をクラッチ係合部に係合させて、低負荷伝達から高負荷伝達に確実に切り替えることが出来る。また、高トルク入力手段は、正転時トルク伝達側面と逆転時トルク伝達側面をそれぞれ有しているので、正転操作時と逆転操作時それぞれの操作に適切なクラッチ係合を適宜選択可能と出来る。また、クラッチ保持磁性体に咬合クラッチ離脱部を設けたので、出力回転手段と高トルク入力手段間のトルクが減少した時に、出力回転手段を高トルク入力手段から低トルク入力手段に切換える動作を、高トルク入力手段を逆転させることで、クラッチ保持磁性体に保持されたクラッチ突起を咬合クラッチ離脱部に相対移動させ、クラッチ突起とクラッチ保持用磁性体との吸着力を低減し、磁極と歯形磁性体の歯形形状部間に働く磁力によって、出力回転手段を高トルク入力手段から低トルク入力手段への伝達に切換え、円滑に低負荷を伝達するモードにクラッチを切換えることができる。
　また、高トルク入力手段のクラッチ係合部の正転時トルク伝達側面と逆転時トルク伝達側面の中間部に、咬合クラッチ離脱用突起を設けたので、前記出力回転手段が高トルク入力手段から低トルク入力手段への切換え動作を、高トルク入力手段をそれまでの回転方向とは逆方向に回転させることで、クラッチ突起を前記咬合クラッチ離脱用突起に当接させ、咬合クラッチをクラッチ保持磁性体から離脱させるので、出力回転手段を高トルク入力手段から低トルク入力手段へ確実に切換え、円滑に低負荷を伝達するモードに切換えることができる。また、正転時トルク伝達側面と咬合クラッチ離脱部間、または逆転時トルク伝達側面と咬合クラッチ離脱部間のいずれか一方に前記クラッチ保持磁性体を配置したので、正転操作時、または逆転操作時のいずれか一方の操作時にのみ咬合クラッチ保持機能を発揮し、他方の操作時では咬合クラッチ保持機能は発揮せず、所定負荷トルク以下になったらトルクの伝達経路が低負荷トルク伝達経路に自動的に切り替わるように適宜用途に応じて選択出来る。
本発明の負荷感応型磁気クラッチ装置の全体構成図。 図１の低トルク入力手段、継鉄回転体、側部磁性体及び磁極回転体を示す拡大構成説明図。 図１の高トルク入力手段を示す拡大構成説明図。 （ａ）　低負荷を伝達する状態（低負荷伝達モード）を示す説明図、（ｂ）低トルク入力手段、継鉄回転体、側部磁性体、磁極回転体、クラッチ突起を示す拡大構成説明図。 （ａ）　高負荷を伝達する状態（高負荷伝達モード）を示す説明図、（ｂ）低トルク入力手段、継鉄回転体、側部磁性体、磁極回転体、クラッチ突起を示す拡大構成説明図。 クラッチ離脱用傾斜面を示す構成説明図。 クラッチ離脱用突起を示す構成説明図。 クラッチ離脱用突起を示す構成説明図。
　以下、本発明の実施の形態を説明する。
　図１において、１は後記する回転トルク入力手段６に固設された非磁性の中空軸状の入力部材、２は回転トルク入力手段６に連結された高トルク入力手段、３は高トルク入力手段２に設けられた咬合クラッチのトルク伝達用係合部を構成する係合凹部で、後記する咬合クラッチのクラッチ突起１６と係合する係合凹部（クラッチ係合部）からなり、図３に示す、高トルク入力手段２の正転時にクラッチ突起１６と係合する正転時トルク伝達側面３ａと逆転時にクラッチ突起１６と係合する逆転時トルク伝達側面３ｂを有する。４は前記係合凹部３の凹部底面に設けられ、後記するクラッチ突起１６を吸着するクラッチ保持磁性体である。クラッチ突起１６は永久磁石１５によって励磁される強磁性体からなり、後記するクラッチ切換動作でクラッチ突起１６が高トルク入力手段２の係合凹部３側に移動すると、クラッチ保持磁性体４に吸着し、保持される。クラッチ突起１６とクラッチ保持磁性体は、吸着状態において両者が密着することなくエアギャップを有した状態で吸着されることが好ましい。クラッチ保持磁性体４は、図８に示すように、正転時トルク伝達側面３ａと逆転時トルク伝達側面３ｂのどちらか片側のみに配置されるが、操作する負荷の種類に応じて図６または図７に示すように正転時トルク伝達側面３ａと逆転時トルク伝達側面の両側にクラッチ保持磁性体４ａ、４ｂを配置することもできる。高トルク入力手段２はクラッチ保持磁性体４以外は、非磁性体で構成されている。
　次に高トルク入力手段とクラッチ保持磁性体の形態について説明する。図６において、４ａは中央部（クラッチ離脱部３ｃ）にクラッチ離脱用傾斜面４ａ１を有するクラッチ保持磁性体で、高負荷を伝達するモードから低負荷を伝達するモードにクラッチを切換える動作時に、前記クラッチ離脱用傾斜面４ａ１でクラッチ突起１６の先端とクラッチ保持磁性体４ａのエアギャップを両者を相対回転させることで除々に大きくし、クラッチ突起１６をクラッチ保持磁性体４ａとの吸着力を解消する位置に容易に移動できるようにする作用を有する。前記クラッチ離脱用傾斜面４ａ１は、後記する出力回転手段１７の磁極回転体１４と継鉄回転体１２間に作用する負荷トルクが高負荷トルクから低負荷トルクに減少した時、出力回転手段１７を高トルク入力手段２から低トルク入力手段１１へのトルク伝達に切換える際に、図６に示すように、高トルク入力手段２をそれまでの回転方向とは逆の方向に回転させることで、正転動作時では、正転トルク伝達側面３ａ側のクラッチ保持磁性体４ａに吸着されているクラッチ突起１６を正転時トルク伝達側面３ａから逆転時トルク伝達側面３ｂ側に相対移動させ、この移動時に、クラッチ突起１６の先端とクラッチ保持磁性体４ａの間隔は、前記クラッチ離脱用傾斜面４ａ1で拡大し、クラッチ突起１６とクラッチ保持磁性体４ａとのエアギャップを増大させ、クラッチ保持用磁性体４ａとの吸着力が解消されることでクラッチは戻り、磁気クラッチを低負荷伝達モードに切換える作用を有する。同様に逆転操作時では、逆転時トルク伝達側面３ｂ側のクラッチ保持磁性体４ｂに吸着されているクラッチ突起１６を逆転時トルク伝達側面から正転時トルク伝達側面方向に移動させ、この移動時に、クラッチ突起１６の先端とクラッチ保持磁性体４ｂの間隔は離脱用傾斜面４ｂ１で拡大し、クラッチ突起１６とクラッチ保持磁性体４ｂとのエアギャップを増大させ、クラッチ保持磁性体４ｂとの吸着力が解消されることでクラッチは戻り、磁気クラッチを低負荷伝達モードに切り替える作用を有する。１６ａは正転時トルク伝達側面３ａに当接しトルクを伝達するクラッチ突起を示す。
　１６ｂは係合凹部３との係合が外れたクラッチ突起を示す。１６ｃは逆転時トルク伝達側面３ｂに当接しトルクを伝達するクラッチ突起を示す。
　また、クラッチ切換後において、負荷トルクが増大するとクラッチ突起１６は再び係合凹部３にスライド移動し、回転操作方向に応じて正転時トルク伝達側面３ａ又は逆転時トルク伝達側面３ｂに当接して回転トルクを伝達する。
　図７、図８において、５は前記係合凹部３の正転時トルク伝達側面３ａと逆転時トルク伝達側面３ｂの中間部に設けられたクラッチ離脱用突起で、正転離脱用傾斜面５ａと逆転離脱用傾斜面５ｂを有する。前記クラッチ離脱用突起５は図７、８に示すように、高トルク入力手段２をそれまでの回転方向と逆方向に回転操作することで、クラッチ突起１６をクラッチ離脱用突起５方向に相対移動させ、この移動によって、クラッチ保持用磁性体４に吸着されているクラッチ突起１６は離脱用突起５の正転離脱用傾斜面５ａ又は逆転離脱用斜面５ｂに当接し、クラッチ突起１６をクラッチ保持磁性体４から離脱させる作用を有する。１６ａは正転時トルク伝達側面３ａに当接しトルクを伝達するクラッチ突起を示す。１６ｂはクラッチ保持磁性体４との係合が外れたクラッチ突起を示す。１６ｃは逆転時トルク伝達側面３ｂに当接しトルクを伝達するクラッチ突起を示す。
　クラッチ突起１６は一旦係合凹部３から離脱しても、磁力によって伝達可能なトルクを上まわる負荷トルクが作用すると再び係合凹部３内にスライド移動し、回転操作方向に応じて正転時トルク伝達側面３ａまたは逆転時トルク伝達側面３ｂに当接して回転トルクを伝達する。　
　次に、本発明の負荷感応型磁気クラッチ装置の全体構成について説明する。図１～図５において、６は回転トルク入力手段で、入力部材１と高トルク入力手段２に連結手段で固設され、高トルク入力手段２と共に外周フレーム２０に軸受け１９ｅで回転可能に軸支されている。図１では、手動チェーンブロックに使用されるハンドホイールを例示しているが、平ベルト用プーリーや、歯車などトルクを入力する手段であれば何でも良い。
　７は増速機構として作用する遊星歯車機構、７ａは入力部材１に連結されたプラネタリキャリア、７ｂはプラネタリキャリア７ａと対をなすプラネタリキャリア、７ｃはプラネタリキャリア７ａ、７ｂに回転可能に軸支されたプラネタリギヤ、７ｄはプラネタリキャリア７ａ、７ｂに植設されたプラネタリギヤ軸でプラネタリギヤ７ｃを軸受けで軸支している、８はプラネタリギヤ７ｃが内接咬合するリングギヤ、９は太陽ギヤ軸１０に設けられた太陽ギヤ、１０は増速機構の出力軸である太陽ギヤ軸である。プイラネタリギヤ７ｃは太陽ギヤ９と外接噛合し、前記リングギヤ８と内接噛合し、プラネタリキャリア７ａの回転を増速し、太陽ギヤ軸１０を増速回転する。
　１１は太陽ギヤ軸に連結され、回転トルク入力手段６に対し遊星歯車機構の増速比で高速回転する低トルク入力手段、１１ａは低トルク入力手段のボス部である。
　低トルク入力手段１１は軸受け１９ｂを介して、前記ボス部１１ａを出力回転手段１７のボス部１７ａの外周に対して回転及び軸方向にスライド可能に軸受されている。
　１２は継鉄回転体で、低トルク入力手段１１のボス部１１ａの外周に備えられ円周上に２列に列設された複数の歯先を有する歯形形状継鉄（歯形形状磁性体）１２ａ、１２ａを備える。前記継鉄回転体１２は軟磁性体が好ましい。１３ａは一方の歯形形状継鉄１２ａの側面で低トルク入力手段１１のボス部１１ａに外挿されたドーナツ円板状の側部磁性体、１３ｂは他方の歯形形状継鉄１２ａの側面で低トルク入力手段１１のボス部１１ａに外挿されたドーナツ円板状の側部磁性体である。
　１４は円周上に２列に列設された磁極１４ａ、１４ａを有する磁極回転体である。磁極１４ａは歯形形状継鉄１２ａの歯先の列の外周に対向配置されている。１５は前記１対の磁極１４ａ、１４ａ間に設けられたドーナツ円板状の永久磁石で、一方の側面がＮ極、他方の側面がＳ極となっている。磁極１４ａ、１４ａはドーナツ円板状の永久磁石１５の側面に固着され、各磁極１４ａ、１４ａの内周には複数の歯形形状部１４ｂ、１４ｂが列設され、永久磁石１５によって歯形形状部１４ｂの歯先にＮ極又はＳ極が励磁されている。前記磁極回転体１４、永久磁石１５は出力回転手段１７に固設されている。
　１６は強磁性体からなり係合凹部３と係脱することで咬合クラッチを構成するクラッチ突起である。クラッチ突起１６は永久磁石１５によって励磁されるように出力回転手段１７の磁極回転体１４の側面から係合凹部３に向かって突出して設けられ、高負荷時に前記高トルク入力手段２に設けた係合凹部３に係合し、クラッチ保持磁性体４にエアギャップを有して吸着する。
　１７は前記永久磁石１５を有する前記磁極回転体１４及びクラッチ突起１６を備えた出力回転手段、１７ａは出力回転手段１７のボス部である。出力回転手段１７のボス部１７ａの内周にはスプライン１７ｂが設けられており、出力軸１８に設けたスプライン１８ａとスプライン結合しており、出力軸１８と同一回転軸心１８ｂで回転し、出力回転手段１７から出力軸１８に回転トルクを伝達するとともに、出力回転手段１７を出力軸１８の軸方向にスライド可能に支持する。出力回転手段１７は、磁極回転体１４、永久磁石１５、クラッチ突起１６以外の材質は、非磁性体にて構成されている。
　１９ａは出力軸１８に外挿され高トルク入力手段２と共に回転トルク入力手段６を軸支する軸受け、１９ｂは出力回転手段１７のボス部１７ａに外挿され低トルク入力部材１１を軸支する軸受け、１９ｃはプラネタリキャリア７ａと共に入力部材１を軸支する軸受け、出力軸１８は軸受け１９ｄ、１９ｅでフレームに軸支されている。２０は外周フレームである。
　次に、本発明の磁気クラッチ機構の切換動作について説明する。
　図４（ａ）（ｂ）に示すクラッチが低負荷を伝達する状態では、低トルク入力手段１１の歯形形状継鉄１２ａの歯型形状部の歯先と出力回転手段１７に設けた磁極１４ａの歯型形状部１４ｂの歯先が対向した状態にあり、永久磁石１５で励磁された磁極１４ａの歯形形状部１４ｂと低トルク入力手段１１に設けた歯形形状継鉄１２ａは、両者の歯型形状部の歯先間のエアギャップを介して磁気回路を形成し、両回転手段間に強力な磁気吸引力が発生する。
　この状態においては、磁極１４ａと歯形形状継鉄１２ａ間の磁力による回転軸心方向の吸引力は、磁極１４ａと側部磁性体１３ａ、１３ｂの磁力による回転軸心方向の吸引力と釣合い状態にあり、歯形形状継鉄１２ａと磁極１４ａは、回転軸心方向に対する機械的規制手段（ストッパ）を必要とせず、磁力によって図４（ａ）に示す状態を維持し、歯形形状継鉄１２ａから磁極１４ａにトルクを伝達し、歯形形状継鉄１２ａは磁極１４ａを低トルク入力手段１１と同速で回転する。これによって、出力回転手段１７は回転トルク入力手段６に比して高速で回転する。
　次に、負荷トルクが増大し、負荷トルクが歯形形状継鉄１２ａと磁極１４ａの磁気吸引力を越えると、低トルク入力手段１１と出力回転手段１７は相対回転し、磁極１４ａと歯形形状継鉄１２ａの両者の歯形形状部の歯先間に形成されていた磁気回路が側部磁性体１３ａ、１３ｂを流れる磁気回路に変位するため、磁極１４ａと歯形形状継鉄１２ａ間の磁力による吸引力の回転軸心方向の分力は減少する。一方、磁極１４ａと側部磁性体１３ａ、１３ｂの磁力による吸引力の回転軸心方向の分力は増加する。この磁極１４ａと側部磁性体１３ａ、１３ｂの磁力による吸引力の回転軸心方向の分力が磁極１４ａと歯形形状継鉄１２ａ間の磁力による吸引力の回転軸心方向の分力より増加することにより、磁極１４ａは回転軸心方向にスライドし、磁極１４ａと歯形形状継鉄１２ａの相対位置が変位して、図５（ａ）に示すように、磁極１４ａの歯形形状部と側部磁性体１３ａ、１３ｂ間で磁気回路を形成し、クラッチ突起１６は回転トルク入力手段６と同じ速度で回転する高トルク入力手段２の係合凹部３に係合し、クラッチ保持磁性体４に吸着して高負荷低速回転に切換えられる。
　歯形形状継鉄１２ａと磁極１４ａが相対回転している時には、両者間に働く磁気吸引力は相当量減少するので、その差を利用して、クラッチ突起１６とクラッチ保持磁性体４との間隔を小さく設定し、クラッチ突起１６とクラッチ保持磁性体４間に働く回転軸心方向の磁気吸引力を、歯形形状継鉄１２ａと磁極１４ａが相対回転している時に歯形形状継鉄１２ａと磁極１４ａ間に働く回転軸心方向の磁気吸引力より大きく設定することが出来るので、側部磁性体１３ａ、１３ｂは必ずしも必要としない。しかし、確実な切り替え動作、及び回転軸心方向のスライド量を大きく設定するには、側部磁性体１３を備えることが好ましい形態である。
　磁極１４ａがスライドし、側部磁性体１３ａ、１３ｂと対向した状態で回転すると、クラッチ突起１６は高トルク入力手段２の係合凹部３の正転時トルク伝達側面３ａ、又は逆転時トルク伝達側面３ｂと係合し、クラッチ突起１６はクラッチ保持磁性体４に吸着し、出力回転部材１７は高トルク入力手段２と一体となって同速で回転する。
　この高負荷回転時においても、磁極１４ａと歯形形状継鉄１２ａは連続して相対的に回転し、磁極１４ａの歯形形状部１４ｂと歯形形状継鉄１２ａの歯型形状部が対向した状態時に、磁極１４ａと歯形形状継鉄１２ａの歯型形状部間に最大のスラスト力が発生し、磁極１４ａの山（歯先）と歯形形状継鉄１２ａの谷（歯底）が対向した時にスラスト力は最小となる。
　次に、負荷が所定トルク以下に減少すると、磁極１４ａと歯形形状継鉄１２ａの両者の歯形形状部の歯先同志が磁力で引き合い円周方向で歯先の位置が一致し向き合い、磁極１４ａと側部磁性体１３ａ、１３ｂ間に形成されていた磁気回路が歯形形状継鉄１２ａの歯型形状部の歯先を流れる磁気回路に切り替わるので、磁極１４ａと歯形形状継鉄１２ａの磁力による吸引力の回転軸心方向の分力が増加し、磁極１４ａと側部磁性体１３ａ、１３ｂの磁力による吸引力の回転軸心方向の分力は減少し、磁極１４ａと歯形形状継鉄１２ａの磁力による吸引力の回転軸心方向の分力が前記磁極１４ａと側部磁性体１３ａ、１３ｂの磁力による吸引力の回転軸心方向の分力を上回るため、戻しのスラスト力が発生し、磁極１４ａは低トルク入力手段１１の歯形形状継鉄１２ａと対向する位置にスライドし、低負荷モードに戻ろうとするが、クラッチ突起１６はクラッチ保持磁性体４と磁力によって吸着されているので、咬合クラッチの係合は維持されている。
　この高負荷伝達モードから低負荷伝達モードへ切換える時に、回転トルク入力手段６によって高トルク入力手段２をそれまでの回転方向と逆の方向に回転させることで、図６に示すように、高トルク入力手段２に設けた係合凹部３の正転時トルク伝達側面３ａに当接しているクラッチ突起１６ａを逆転時トルク伝達側面３ｂに当接しているクラッチ突起１６ｂにクラッチ突起１６の相対位置を移動させ、このクラッチ突起１６の移動動作時に、クラッチ突起１６の先端とクラッチ保持磁性体４ａ間の間隔はクラッチ離脱用傾斜面４ａ１により徐々に拡大するので、クラッチ突起１６の先端とクラッチ保持磁性体４ａのエアギャップは増大し、クラッチ突起１６と保持用磁性体４ａとの吸着力（保持力）は低減し、磁極回転体１４は磁極１４ａが低トルク入力手段１１の歯形形状継鉄１２ａに吸引され対向する位置にスライドし、低負荷伝達モードに切り換わる。
　また、図７、図８に示すように、正転時トルク伝達側面３ａと逆転時トルク伝達側面３ｂの中間部に咬合クラッチ離脱用突起５を設けると、高トルク入力手段２を回転トルク入力手段６によって、それまでの回転方向と逆方向に回転させることで、図７及び図８に示すように、クラッチ突起１６を高トルク入力手段２に設けた係合凹部３の正転時トルク伝達側面３ａから逆転時トルク伝達側面３ｂに移動させ、この移動動作時に、クラッチ突起１６はクラッチ離脱用突起５の正転離脱用傾斜面５ａに当接し、傾斜面でガイドされクラッチ保持磁性体４から離脱させ、磁極回転体１４は磁極１４ａが低トルク入力手段１１の歯形形状継鉄１２ａと対向する位置にスライドし、低負荷伝達モードに切換わり、出力軸１８は回転トルク入力手段６に比して高速で回転する。
　以上の通り、本発明によると、出力回転手段１７の磁極１４ａに付加される負荷により、出力回転手段１７に設けた磁極１４ａと低トルク入力手段１１に設けた歯形形状継鉄１２ａとが相対回転した時に、永久磁石１５の磁力によって発生するスラスト力を利用して、磁極１４ａを回転軸方向にスライドすることで出力回転手段１７を高トルク入力手段２に、クラッチ突起１６と係合凹部３からなる咬合クラッチによって連結する構成としているので、従来公知の装置において必要としていた別体としてのスラスト変換機構を設ける必要がないため、部品点数が少なく、構造が簡単で、小型・軽量化が可能となり、製品コストを大幅に削減することができ、また、高負荷時には、磁極１４ａと歯形形状継鉄１２ａの相対回転により発生するスラスト力により、磁極１４ａに設けたクラッチ突起１６を高トルク入力手段２に係合する構成としているので、高負荷時においても、動力伝達を正確に行うがことができ、かつクラッチの切換えをハイレスポンスに行うことができる。
　さらに、高トルク入力手段２のトルク伝達用係合部３にクラッチ保持磁性体４を設けたので、出力回転手段１７が低トルク入力手段１１から高トルク入力手段２に切換える動作時、クラッチ突起１６がクラッチ保持磁性体４に吸引されるため、クラッチ突起１６による切換え動作を迅速かつ確実に行うことができ、また、高負荷伝達モードにおける操作時、クラッチ突起１６は常時クラッチ保持磁性体４に吸着されているため、クラッチに作用する負荷の変動によりクラッチ戻りの発生を防止することができる。また、クラッチ保持磁性体４にクラッチ突起１６との離脱用傾斜面４ａ１、４ｂ１を設けたので、出力回転手段１７と高トルク入力手段２間のトルクが減少し、出力回転手段１７を高トルク入力手段２から、低トルク入力手段１１への伝達に伝達経路を切換える操作を、高トルク入力手段２をそれまでの回転方向とは逆方向に回転させることで、クラッチ突起１６を正転時トルク伝達側面３ａまたは逆転時トルク伝達側面３ｂから離反する方向に移動させ、この移動動作時に、クラッチ突起１６の先端とクラッチ保持磁性体４の間隔は前記離脱用傾斜面４ａ１及び４ｂ１によりエアギャップが徐々に増大するので、円周方向の磁力は発生せずクラッチ突起１６と保持用磁性体４との吸着力は低減し、出力回転手段１７を高トルク入力手段２から低トルク入力手段１１への伝達位置に切換え、円滑に低負荷伝達（高速）モードに切換えることができる。
　また、トルク伝達用係合部３の正転時トルク伝達側面３ａと逆転時トルク伝達側面３ｂの中間部に、クラッチ離脱用突起５を設けたので、前記出力回転手段１７が高トルク入力手段２から低トルク入力手段１１への伝達に伝達経路を切換える操作を、高トルク入力手段２をそれまでの回転方向とは逆の方向に回転させることで、クラッチ突起１６を正転時トルク伝達側面３ａまたは逆転時トルク伝達側面３ｂ側から離反する方向に移動させ、この移動動作時に、クラッチ突起１６は前記クラッチ離脱用突起５に当接し、クラッチ突起１６をクラッチ保持磁性体４から離反させるので、出力回転手段１７を高トルク入力手段２から低トルク入力手段１１への伝達位置に切換え、円滑に低負荷伝達（高速）モードに切換えることができる。
　１　入力部材
　２　高トルク入力手段
　３　係合凹部
　３ａ　正転時トルク伝達側面
　３ｂ　逆転時トルク伝達側面
　３ｃ　咬合クラッチ離脱部
　４　クラッチ保持磁性体
　４ａ　クラッチ離脱用傾斜面
　５　クラッチ離脱用突起
　５ａ　正転離脱用傾斜面
　５ｂ　逆転離脱用傾斜面
　６　回転トルク入力手段
　１１　低トルク入力手段
　１２　継鉄回転体
　１２ａ　歯形形状継鉄
　１３　側部磁性体
　１４　磁極回転体
　１４ａ　磁極
　１４ｂ　歯形形状部
　１６　クラッチ突起
　１７　出力回転手段
　１８　出力軸
　１８ｂ　回転軸心

Claims (6)

  1. 　円周上に列設された磁極を有し、端部に咬合クラッチのクラッチ突起を備える出力回転手段を形成する磁極回転体と、前記磁極回転体と同一回転軸心で回転し、前記磁極と歯先が対向するように列設される歯形形状部を有し、前記磁極回転体と磁気吸引力によるトルクを伝達する歯形磁性体を備える低トルク入力手段を形成する継鉄回転体と、前記同一回転軸心で回転し、前記出力回転手段に設けたクラッチ突起と係合する咬合クラッチのクラッチ係合部を有する高トルク入力手段を備え、
    　前記クラッチ突起は磁性体からなり、前記クラッチ係合部は前記クラッチ突起が磁力によって吸着するクラッチ保持磁性体を有し、前記磁極回転体と前記低トルク入力手段間で伝達可能なトルクを上まわる負荷トルクが作用することで、前記クラッチ突起が前記クラッチ保持磁性体に吸着することを特徴とする負荷感応型磁気クラッチ装置。
  2. 　前記歯形磁性体の列の前記高トルク入力手段が配置された側の側方に、前記継鉄回転体に取着された中空円板状の側部磁性体を備え、前記高トルク入力手段の前記クラッチ係合部には、高トルク入力手段の正転時に前記クラッチ突起と係合する正転時トルク伝達側面と、逆転時に前記クラッチ突起と係合する逆転時トルク伝達側面を有することを特徴とする請求項１記載の負荷感応型磁気クラッチ装置。
  3. 　前記クラッチ保持磁性体は、前記正転時トルク伝達側面と逆転時トルク伝達側面の中間部に、前記クラッチ突起と前記クラッチ保持磁性体間の磁力による吸着力を減少する咬合クラッチ離脱部を有することを特徴とする請求項２記載の負荷感応型磁気クラッチ装置。
  4. 　前記咬合クラッチ離脱部は、クラッチ保持磁性体の中央部に設けられ、前記クラッチ突起とクラッチ保持磁性体との磁力による吸着力を低減するクラッチ離脱用傾斜面であることを特徴とする請求項３記載の負荷感応型磁気クラッチ装置。
  5. 　前記咬合クラッチ離脱部は、前記クラッチ突起と当接してクラッチ突起とクラッチ保持磁性体との磁力による吸着を離脱させる咬合クラッチ離脱用突起を有することを特徴とする請求項３記載の負荷感応型磁気クラッチ装置。
  6. 　前記クラッチ係合部は、前記正転時トルク伝達側面と前記クラッチ離脱部間、または逆転時トルク伝達側面と前記咬合クラッチ離脱部間のいずれか一方にのみ前記クラッチ保持磁性体を配置したことを特徴とする請求項１または２記載の負荷感応型磁気クラッチ装置。
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