(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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