(57)【要約】【課題】第１の軸部材と第２の軸部材との位相合わせを容易に行うことが可能なクラッチ接続方法及びクラッチ機構を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の一実施形態は、第１軸部材と第２部材とを連結するクラッチ機構におけるクラッチ接続方法に関する。当該クラッチ接続方法は、前記第１軸部材と前記第２軸部材との回転方向における位置を合わせ、前記第１軸部材と前記第２軸部材との回転方向における位置を合わせた後に前記第１軸部材と前記第２部材とを連結する。【選択図】図１
2020029956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸部材と第２部材とを連結するクラッチ機構におけるクラッチ接続方法であって、
前記第１軸部材と前記第２軸部材との回転方向における位置を合わせ、
前記第１軸部材と前記第２軸部材との回転方向における位置を合わせた後に前記第１軸部材と前記第２部材とを連結する、
クラッチ接続方法。
【請求項２】
前記第１軸部材は第１磁石を備え、
前記第２軸部材は第２磁石を備え、
前記第１磁石と前記第２磁石とが引き合うことにより前記第１軸部材と前記第２軸部材との回転方向における位置を合わせる、請求項１に記載のクラッチ接続方法。
【請求項３】
第１トルク伝達部と第１磁石とを有する第１軸部材と、
第２トルク伝達部と第２磁石とを有する第２軸部材と
を備えるクラッチ機構。
【請求項４】
前記第１トルク伝達部と前記第２トルク伝達部とが連結されることにより前記第１軸部材と前記第２軸部材とが接続される、請求項３に記載のクラッチ機構。
【請求項５】
前記第１軸部材と前記第２軸部材とは、前記第１磁石と前記第２磁石とにより回転方向において位置合わせされる、請求項３又は４に記載のクラッチ機構。
【請求項６】
前記第２軸部材は電磁石を備え、前記電磁石により前記第１軸部材を前記第２の軸部材に引き寄せることで前記第１軸部材と前記第２軸部材とが接続される、請求項３から５までのいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項７】
前記第１軸部材と前記第２軸部材とが連結された場合に前記第１軸部材と前記第２軸部材との軸方向の位置を保持する保持機構を備える、請求項３から６までのいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチ接続方法及びクラッチ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、歯車変速装置等に使用される様々なクラッチ接続方法及びクラッチ機構が知られている。
【０００３】
従来の歯車変速装置に用いられるクラッチ機構が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載されている歯車変速装置においては、駆動源からの回転を入力する入力歯車と出力軸との間にクラッチ機構が設けられている。このクラッチ機構は、入力カップリング及び出力カップリングを有し、入力カップリングの歯と出力カップリングの歯とが噛み合っているときに回転を伝達し、入力カップリングと出力カップリングとが分離されているときに回転の伝達を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２９９３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のクラッチ機構においては、入力側の回転部材（例えば、上記の入力カップリング）の歯の位相と出力側の回転部材（例えば、上記の出力カップリング）の歯の位相とがずれていることがある。従来のクラッチ機構においては、入力側の部材と出力側の部材とが接触してから両部材の位相合わせが行われている。例えば、特許文献１のクラッチ機構では、出力カップリングが入力カップリングに向かって下降して入力カップリングに設けられた凸部が出力カップリングに設けられた凹部に係合することにより、入力カップリングと出力カップリングとの位相合わせが行われる。このように、従来のクラッチ機構においては、入力側の部材の位相と出力側の部材の位相とを予め合わせておくことができず、入力側の部材と出力側の部材とが接してから両部材の位相合わせが行われている。このため、クラッチの連結動作の開始から完了までに位相合わせに要する時間だけ多くの時間が掛かってしまう。
【０００６】
本発明の目的の一つは、入力側の部材と出力側の部材との位相合わせを行うための新規のクラッチ接続方法及びクラッチ機構を提供することである。より具体的な本発明の目的の一つは、入力側の部材と出力側の部材との位相合わせを容易に行うことが可能なクラッチ接続方法及びクラッチ機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、第１軸部材と第２部材とを連結するクラッチ機構におけるクラッチ接続方法に関する。当該クラッチ接続方法は、前記第１軸部材と前記第２軸部材との回転方向における位置を合わせ、前記第１軸部材と前記第２軸部材との回転方向における位置を合わせた後に前記第１軸部材と前記第２部材とを連結する。
【０００８】
本発明の一実施形態において、前記第１軸部材は、第１磁石を有する。この第１磁石は、前記第１部材に固定されていてもよい。本発明の一実施形態において、前記第２部材は、第２磁石を有する。この第２磁石は、前記第２軸部材に固定されていてもよい。本発明の一実施形態においては、前記第１磁石と前記第２磁石とが引き合うことにより前記第１軸部材と前記第２軸部材との回転方向における位置を合わせる。
【０００９】
本発明の一実施形態に係るクラッチ機構は、第１トルク伝達部と第１磁石とを有する第１軸部材と、第２トルク伝達部と第２磁石とを有する第２軸部材とを備える。
【００１０】
本発明の一実施形態において、前記第１トルク伝達部と前記第２トルク伝達部とが連結されることにより前記第１軸部材と前記第２軸部材とが接続される。
【００１１】
本発明の一実施形態において、前記第１軸部材と前記第２軸部材とは、前記第１磁石と前記第２磁石とにより回転方向において位置合わせされる。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記第２軸部材は電磁石を備える。本発明の一実施形態においては、前記電磁石により前記第１軸部材を前記第２の軸部材に引き寄せることで前記第１軸部材と前記第２軸部材とが接続される。
【００１３】
本発明の一実施形態に係るクラッチ機構は、前記第１軸部材と前記第２軸部材とが連結された場合に前記第１軸部材と前記第２軸部材との軸方向の位置を保持する保持機構を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、第１の軸部材と第２の軸部材との位相合わせを容易に行うことが可能なクラッチ接続方法及びクラッチ機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るクラッチ機構の概略図である。図１においては第１軸部材と第２軸部材とが分離されている。
【図２】本発明の一実施形態に係るクラッチ機構の概略図である。図２においては第１軸部材と第２軸部材とが接続されている。
【図３】本発明の他の実施形態に係るクラッチ機構の概略図である。図３においては第１軸部材と第２軸部材とが分離されている。
【図４】本発明の一実施形態に係るクラッチ機構の概略図である。図４においては第１軸部材と第２軸部材とが接続されている。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで、本発明の一実施形態におけるクラッチ機構は、歯車変速装置等の変速装置を含む様々な装置に適用可能である。
【００１７】
図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係るクラッチ機構１について説明する。図１に示されるように、本発明の一実施形態に係るクラッチ機構１は、第１軸部材２と第２軸部材５とを備える。第１軸部材２及び第２軸部材５はいずれも中心軸Ａの周りで回転することができる。第１軸部材２及び第２軸部材５の少なくとも一方は、他方に対して中心軸Ａに沿う軸方向に移動可能に設けられる。第１軸部材２が分離位置にある場合には、第１軸部材２は第２軸部材５と分離され、第１軸部材２と第２軸部材５との間で回転（トルク）は伝達されない。第１軸部材２が接続位置にある場合には、第１軸部材２と第２軸部材５とは接続され、第１軸部材２と第２軸部材５との間で回転が伝達される。例えば、不図示の駆動源からの回転は第２軸部材５に入力され、第１軸部材２が接続位置にあるときに、この駆動源からの回転が第２軸部材５から第１軸部材２に伝達される。図１は、第１軸部材２が分離位置にあるクラッチ機構１を示しており、図２は、第１軸部材２が接続位置にあるクラッチ機構１を示している。
【００１８】
図示のように、第１軸部材２は、第１の軸部８と該第１の軸部８の端部に設けられた第１の中間軸部９とを備える。第１の中間軸部９は第１の軸部８の軸方向に摺動可能に構成される。また、第１の中間軸部９の少なくとも一部は周囲をハウジング１０により支持される。第１の中間軸部９とハウジング１０との間にはすべり軸受を設けてもよい。第１の中間軸部９には、第１のトルク伝達部３及び第１の磁石４が設けられる。第１の磁石４は、第１の中間軸部９に固定されてもよい。第１の中間軸部９は、第１の磁石４に代えて第１の固定磁極２０を備えてもよい。図示のように、第１の中間軸部９には、第１の磁石４及び第１の固定磁極２０の両方が設けられてもよい。第１の中間軸部９は、軸方向に延びる先端部９ａを有する。
【００１９】
図示のように、第２軸部材５は、第２の軸部１１と該第２の軸部１１の端部に設けられた第２の中間軸部１２とを備える。第２の中間軸部１２は、第１の中間軸部９の一部を収容可能な収容部（収容孔）１３を有する。第２の中間軸部１２には、第２のトルク伝達部６、第２の磁石７、及び電磁コイル２２が設けられる。第２の磁石７は、第２の中間軸部１２に固定されてもよい。第２の中間軸部１２は、第２の磁石７に代えて第２の固定磁極２１を備えてもよい。図示のように、第２の中間軸部１２には、第２の磁石７及び第２の固定磁極２１の両方が設けられてもよい。
【００２０】
クラッチ機構１においては、第１のトルク伝達部３と第２のトルク伝達部６とが連結されることにより第１軸部材２と第２軸部材５とが接続される。第１軸部材２と第２軸部材５とが接続されることにより、第１軸部材２と第２軸部材５との間でトルクが伝達される。
【００２１】
第１のトルク伝達部３は、中心軸Ａの方向から見たときに、例えば歯車形状や多角形形状を有するように構成される。第１のトルク伝達部３は、第２のトルク伝達部６に設けられたスプラインと係合してもよい。第１のトルク伝達部３や第２のトルク伝達部６の具体的な構成は、上記のものに限られず、第１軸部材２と第２軸部材５との間でトルク伝達が可能な様々な構成が採用され得る。
【００２２】
クラッチ機構１は、第１の磁石４と第２の磁石７とにより、第１軸部材２と第２軸部材５とが回転方向において位置合わせされるよう構成される。つまり、第１の磁石４と第２の磁石７とにより、第１軸部材２と第２軸部材５との位相合わせが行われる。例えば、第１の磁石４と第２の磁石７とが引き合うことにより第１軸部材２が第２軸部材５に対して相対回転し、第１軸部材２と第２軸部材５とが回転方向において位置合わせされる。第１軸部材２の位相と第２軸部材５の位相とを合わせるため、第１の磁石４及び第２の磁石７は、第１のトルク伝達部３及び第２のトルク伝達部６の噛合い可能な位相と第１の磁石４と第２の磁石７が引き合う位相とが同位相となるよう配置することができる。
【００２３】
本発明の一実施形態に係るクラッチ機構１は、第１軸部材２と第２軸部材５とが連結された場合に軸方向における第１軸部材２の第２軸部材５に対する移動を制限する保持機構２３を備える。保持機構２３は、一例として、図示のように、第２の中間軸部１２に設けられた位置決め部材（例えば位置決めピン）２３ａと、第１の中間軸部９に設けられた溝２３ｂと、を有する。第１軸部材２と第２軸部材５とが連結された場合に、位置決め部材２３ａが溝２３ｂに挿入されることで、軸方向において第１軸部材２の第２軸部材５に対する位置が保持される。保持機構２３には種々の態様が考えられ、図示の例に限定されるものではない。第１の中間軸部９の先端と収容部１３の底部との間には弾性部材（例えば、ばね部材）２５が設けられる。
【００２４】
図示のように、クラッチ機構１には、電磁コイル２２への電力供給を行う主電源１８を設けることができる。また、クラッチ機構１には、主電源１８の電力消失時に電力供給を行うことができる単独バッテリー１９が設けられてもよい。単独バッテリー１９により、電力供給源に冗長性を持たせることができる。
【００２５】
次に、クラッチ機構１の動作を説明する。本発明の一実施形態に係るクラッチ機構１においては、電磁コイル２２を励磁することで第１の固定磁極２０が第２の固定磁極２１に吸引される。つまり、電磁コイル２２及び固定磁極２０が電磁石として機能する。これにより、第１軸部材２を第２軸部材５に引き寄せることができる。第１軸部材２が接続位置まで移動すると、第１軸部材２と第２軸部材５とが連結される。
【００２６】
前述のように、第１の磁石４と第２の磁石７とにより、第１軸部材２と第２軸部材５とが位相合わせされているので、第１軸部材２が第２軸部材５に接するまで引き寄せられたときにはトルク伝達部３の位相と第２のトルク伝達部６の位相とは合致している。このため、第１軸部材２が第２軸部材５と接した後に位相合わせを行うことなく第１のトルク伝達部３と第２のトルク伝達部６とを噛合わせることができる。このようにして、第１軸部材２と第２軸部材５とが連結され、これらの軸部材間でのトルク伝達が可能となる。以上のようにして、第１軸部材２と第２軸部材５との位相合わせが行われた後に第１軸部材２と第２軸部材５とが接続される。
【００２７】
第１軸部材２と第２軸部材５とが連結された後、位置決め部材２３ａが第１の中間軸部９に設けられた溝２３ｂに挿入されることで第１の中間軸部９の軸方向における移動が規制される。このようにして、電磁コイル２２への電力供給が停止された場合においても第１のトルク伝達部３と第２のトルク伝達部６との間の連結を維持することが可能となる。
【００２８】
本発明の一実施形態に係るクラッチ接続方法は、第１軸部材２及びこの第１軸部材２と連結される第２の部材５を備えたクラッチ機構１におけるクラッチ接続方法に関する。本発明の一実施形態に係るクラッチ接続方法では、第１軸部材２に設けられた第１の磁石４と第２軸部材５に設けられた第２の磁石７とにより第１軸部材２と第２軸部材５とを回転方向において位置合わせされる（つまり、位相合わせされる）。次に、電磁コイル２２を励磁することにより第１軸部材２を第２軸部材５に引き寄せて第１軸部材２と第２軸部材５とが連結される。
【００２９】
以上のように、本発明の一実施形態によれば、第１の磁石４と第２軸部材５に設けられた第２の磁石７とにより、第１軸部材２と第２軸部材５との位相合わせを容易に行うことができる。
【００３０】
次に、図３及び図４を参照して本発明の他の実施形態に係るクラッチ機構１０１について説明する。図３に示されるように、クラッチ機構１０１は、第１軸部材１０２と、第２軸部材１０５と、を備える。第１軸部材１０２及び第２軸部材１０５はいずれも中心軸Ａの周りで回転することができる。第１軸部材１０２及び第２軸部材１０５の少なくとも一方は、他方に対して中心軸Ａに沿う軸方向に移動可能に設けられる。第１軸部材１０２が分離位置にある場合には、第１軸部材１０２は第２軸部材１０５と分離され、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５との間で回転（トルク）は伝達されない。第１軸部材１０２が接続位置にある場合には、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５とは接続され、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５との間で回転が伝達される。第１軸部材１０２は、第１の軸部１０８と、第１の軸部１０８の端部に設けられた第１の中間軸部１０９と、を備える。第１の中間軸部１０９は、第１の軸部１０８の軸方向に摺動可能に構成される。また、第１の中間軸部１０９は、収容部１２６を有している。収容部１２６には、回転伝達部１２７が設けられる。回転伝達部１２７は、例えばトレランスリングである。このトレランスリングは、平坦な外周面と、後述する外歯１１７と噛み合う波形の内周面とを有する。回転伝達部１２７として、トレランスリング以外にトルクを伝達可能な様々な部材が用いられ得る。収容部１２６を確定する壁部の先端には、第１の固定磁極１２０が設けられる。
【００３１】
図示のように、第２軸部材１０５は、第２の軸部１１１と、第２の軸部１１１の端部に設けられた第２の中間軸部１１２と、を備える。第２の中間軸部１１２は、回転軸Ａに沿って延びる棒状の先端部１１２ａを有する。先端部１１２ａの少なくとも一部は、第１の中間軸部１０９の収容部（収容孔）１２６に収容される。先端部１１２ａには、外歯１１７が設けられている。第２の中間軸部１１２は、第２の固定磁極１２１と、電磁コイル１２２を備える。
【００３２】
図示のクラッチ機構１０１においては、第１の中間軸部１０９に設けられた回転伝達部１２７と第２の中間軸部１１２の先端部１１２ａに設けられた外歯１１７とが噛み合うことにより、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５とが接続される。ことで、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５との間でトルクが伝達される。第１軸部材１０２と第２軸部材１０５とが接続されることにより、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５との間でトルクが伝達される。
【００３３】
クラッチ機構１０１においては、第１の固定磁極１２０と第２の固定磁極１２１とにより、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５とが回転方向において位置合わせされるよう構成される。
【００３４】
本発明の一実施形態に係るクラッチ機構１０１は、第１軸部材１０２と第２の軸部材５とが連結された場合に軸方向における第１軸部材１０２の第２の軸部材５に対する移動を制限する保持機構２３を備える。保持機構２３は、一例として、図示のように、第２の中間軸部１２に設けられた位置決め部材（例えば位置決めピン）２３ａと、第１の中間軸部９に設けられた溝２３ｂと、を有する。保持機構２３には種々の態様が考えられ、図示の例に限定されるものではない。第２の中間軸部１１２の端部には支持部材（例えば、支持ピン）２８が設けられてもよい。
【００３５】
図示のクラッチ機構１０１には、電磁コイル１２２への電力供給を行う主電源１８を設けることができる。また、クラッチ機構１には、主電源１８の電力消失時に電力供給を行ことができる単独バッテリー１９が設けられてもよい。
【００３６】
次に、クラッチ機構１０１の動作を説明する。本発明の一実施形態に係るクラッチ機構１０１においては、電磁コイル１２２を励磁することで第１の固定磁極１２０が第２の固定磁極１２１に吸引される。これにより、第１軸部材１０２を第２軸部材１０５に引き寄せて、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５とを連結させることができる。例えば、本発明の一実施形態に係るクラッチ機構１０１では、主電源１８により電磁コイル１２２に電力供給が行われると電磁コイル１２２が励磁され、これにより第１の固定磁極１２０が第２の固定磁極１２１に引き寄せられる。これにより、第１の中間軸部１０９と第２の中間軸部１１２とが引き寄せられる。
【００３７】
クラッチ機構１０１においては、第１の固定磁極１２０と第２の固定磁極１２１とにより、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５とが位相合わせされる。第１軸部材１０２と第２軸部材１０５とが位相合わせされている状態で、第１の中間軸部１０９の回転伝達部１２７と第２の中間軸部１１２の外歯１１７とが連結される。このようにして第１軸部材１０２と第２軸部材１０５とが接続され、これらの軸部材間でのトルク伝達が可能となる。
【００３８】
本発明の一実施形態に係るクラッチ接続方法は、第１軸部材１０２及びこの第１軸部材１０２と連結される第２部材１０５とを備えたクラッチ機構１０１におけるクラッチ接続方法に関する。本発明の一実施形態に係るクラッチ接続方法では、第１軸部材１０２に設けられた第１の固定磁極１２１と第２軸部材１０５に設けられた第２の固定磁極１２２により、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５とが回転方向および軸方向において位置合わせされる。具体的には、電磁コイル１２２を励磁することにより、第１軸部材１０２が第２軸部材１０５に対して相対回転し、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５との回転方向における位置合わせ（位相合わせ）が行われる。また、電磁コイル１２２を励磁することにより、第１軸部材１０２を第２軸部材１０５に引き寄せて第１軸部材１０２と第２軸部材１０５とが連結される。
【００３９】
以上のように、本発明の一実施形態によるクラッチ機構１０１によれば、電磁コイル１２２の励磁により互いに引き寄せられる第１の固定磁極１２０と第２の固定磁極１２１とにより、第１軸部材１０２と第２軸部材１０５との位相合わせを容易に行うことができる。
【００４０】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１、１０１  クラッチ機構
２、１０２  第１の軸部材
３  第１のトルク伝達部
４  第１の磁石
５  第２の軸部材
６  第２のトルク伝達部
７  第２の磁石
８  第１の軸部
９  第１の中間軸部
１０  ハウジング
１１  第２の軸部
１２  第２の中間軸部
１３  収容部
１８  主電源
１９  単独バッテリー
２０、１２０  第１の固定磁極
２１、１２１  第２の固定磁極
２２、１２２  電磁コイル
２３  保持機構
２４  溝
２５  弾性部材
２６、１２６  収容部
１２７  回転伝達部
１２８  支持部材
【図１】
2020029956.tif 000003
【図２】
2020029956.tif 000004
【図３】
2020029956.tif 000005
【図４】
2020029956.tif 000006