特許 6738987 クラッチ装置及び該クラッチ装置を用いたモータユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6738987

(24)【登録日】2020年7月27日

(45)【発行日】2020年8月12日

(54)【発明の名称】クラッチ装置及び該クラッチ装置を用いたモータユニット

(51)【国際特許分類】

   F16D 11/00 20060101AFI20200730BHJP

   F16D 43/20 20060101ALI20200730BHJP

   H02K 7/108 20060101ALI20200730BHJP

   H02K 7/116 20060101ALI20200730BHJP

【ＦＩ】

   F16D11/00 A

   F16D43/20

   H02K7/108

   H02K7/116

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-526209(P2017-526209)

(86)(22)【出願日】2016年5月13日

(86)【国際出願番号】JP2016064393

(87)【国際公開番号】WO2017002464

(87)【国際公開日】20170105

【審査請求日】2019年5月7日

(31)【優先権主張番号】特願2015-131243(P2015-131243)

(32)【優先日】2015年6月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000240477

【氏名又は名称】アダマンド並木精密宝石株式会社

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 徳和

(72)【発明者】

【氏名】小林 保幸

(72)【発明者】

【氏名】小田桐 琴也

【審査官】 日下部 由泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３３０８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平５−５８９５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特公昭３５−８６０４（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ １１／００，４３／２０

Ｈ０２Ｋ ７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

出力軸の外周部に回転自在且つ軸方向移動可能に支持された入力ディスクと、同出力軸の外周部に固定された出力ディスクと、前記入力ディスクを前記出力ディスクに押し付ける付勢部材とを備え、前記出力軸に加わる回転負荷により前記入力ディスクを前記付勢部材の付勢力に抗して前記出力ディスクから引き離すようにしたクラッチ装置において、
前記入力ディスクの出力ディスク側の面と、前記出力ディスクの入力ディスク側の面との各面には、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が設けられ、前記歯部は、径方向へ連続する凹部と凸部を周方向へ交互に配設してなり、
前記凹部と前記凸部の各々は、同じ高さに維持されたまま径外方向へゆくにしたがって連続的に周方向幅が拡がる曲面状に形成されており、
前記凹部と前記凸部は、周方向断面の輪郭線が略半径同一の円弧が上下交互に連続してあらわれ、径外方向へゆくにしたがって連続的に半径が大きくなるように形成されており、
回転負荷により前記入力ディスクの前記凸部と前記出力ディスクの前記凸部とが圧接する部分の圧力角が、両ディスクの径外方向へゆくにしたがって連続的に大きくなるように、前記凹部及び前記凸部を形成しており、
前記圧力角をθとし、前記両ディスク間の静摩擦係数をμとした場合に、ディスク径方向のどの位置においてもθ≧ｔａｎ^-１μの関係が成り立つことを特徴とするクラッチ装置。

【請求項2】

前記両ディスクの任意の半径ｒにおける前記凸部のピッチをｐ、同半径ｒにおける前記凸部表面の半径をＲ、前記凸部の周方向幅をｗ、前記凸部の高さをｈ、各ディスクにおける前記凸部の数をｎとした場合に、
ｐ＝２πｒ／ｎ、
Ｒ＝πｒ／２ｎcosθ、
ｗ＝πｒ／ｎ、及び、
ｈ＝Ｒ（１−sinθ）＝一定
の関係が成り立つように、各部の寸法を設定したことを特徴とする請求項１記載のクラッチ装置。

【請求項3】

ケース内に、ロータ軸の前側に駆動歯車を設けたモータと、前記ロータ軸と略平行であって前記前側に対する後側に従動歯車を有する従動軸とを具備し、前記駆動歯車の回転力を歯車機構によって前記従動歯車へ伝達して前記従動軸を回転させるようにしたモータユニットであって、
前記従動軸を上記出力軸として用い、この従動軸に、上記出力ディスク、上記入力ディスク及び上記付勢部材を設け、前記従動歯車と上記入力ディスクとを一体回転可能に連結したことを特徴とする請求項１又は２記載のクラッチ装置を用いたモータユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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及び、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。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の発明には、例えば特許文献１に記載のもののように、出力軸（２）と、出力軸の外周部に支持されたクラッチディスク（３８）及び入力ディスク（２８）と、クラッチディスクと入力ディスクとを押圧し合うように付勢するコイルスプリング（４４）とを備えたクラッチ装置がある。なお、括弧内の数値は、特許文献１中の符号を示す。
このクラッチ装置では、クラッチディスクの一端面に、台形状の係合凹部（４２）を設けるとともに、入力ディスクの対向面には、略山形状の係合凸部（３７）を設けており、出力軸に過剰な回転負荷が作用した際に、この回転負荷によって係合凹部内の斜面と係合凸部の斜面とを滑らせて、これらの嵌合状態が解除されるようにしている。このようなクラッチ装置は、トルクリミッターや安全クラッチ等と呼称される場合もある。

【0003】

ところで、このような従来技術によれば、出力軸に対し回転負荷が急激に加わった場合や、回転負荷が予想よりも過剰に大きかった場合、回転負荷を多数回繰り返し受けた場合等には、係合凸部が変形したり損傷したりするおそれがある。そこで、材質の変更により係合凸部の耐久性を上げることも考えられるが、コストアップの要因になってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−３２２４６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上記従来事情に鑑みてなされたものであり、その課題とする処は、嵌脱部分の変形や損傷などを軽減して耐久性を向上することができるクラッチ装置及び、このクラッチ装置を用いたモータユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための一手段はクラッチ装置において、出力軸の外周部に回転自在且つ軸方向移動可能に支持された入力ディスクと、同出力軸の外周部に固定された出力ディスクと、入力ディスクを出力ディスクに押し付ける付勢部材とを備え、出力軸に加わる回転負荷により入力ディスクを付勢部材の付勢力に抗して出力ディスクから引き離すようにしている。そして、入力ディスクの出力ディスク側の面と、出力ディスクの入力ディスク側の面との各面には、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が設けられている。そして、この歯部は、径方向へ連続する凹部と凸部を周方向へ交互に配設し、この凹部と凸部の各々は、同じ高さに維持されたまま径外方向へゆくにしたがって連続的に周方向幅が拡がる曲面状に形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明は、以上説明したように構成されているので、嵌脱部分の変形や損傷などを軽減して耐久性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係るクラッチ装置を用いたモータユニットの一例を示す斜視図である。

【図2】同モータユニットの内部構造を示す斜視図である。

【図3】同内部構造を示す側面図である。

【図4】同内部構造を示す平面図である。

【図5】出力軸及びクラッチ装置等の縦断面図である。

【図6】出力ディスクの一例を示す斜視図である。

【図7】凹部及び凸部の要部拡大断面図である。

【図8】（ａ）は、入力ディスク又は出力ディスクの平面図であり、（ｂ）は、同ディスクの縦断面図である。

【図9】（Ｄ１）は、図８における直径Ｄ１の位置にて凹部及び凸部を示す展開図であり、（Ｄ２）は、図８における直径Ｄ２の位置にて凹部及び凸部を示す展開図であり、（Ｄ３）は、図８における直径Ｄ３の位置にて凹部及び凸部を示す展開図である。

【図10】凹部と凸部の圧接面に加わる力のイメージを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本実施の形態の特徴の一つは、出力軸の外周部に回転自在且つ軸方向移動可能に支持された入力ディスクと、同出力軸の外周部に固定された出力ディスクと、入力ディスクを出力ディスクに押し付ける付勢部材とを備え、出力軸に加わる回転負荷により入力ディスクを付勢部材の付勢力に抗して出力ディスクから引き離すようにしたクラッチ装置に関する。具体的には、入力ディスクの出力ディスク側の面と、出力ディスクの入力ディスク側の面との各面には、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が設けられている。そして、この歯部は、径方向へ連続する凹部と凸部を周方向へ交互に配設してなり、凹部と凸部の各々は、同じ高さに維持されたまま径外方向へゆくにしたがって連続的に周方向幅が拡がる曲面状に形成されている。
この構成によれば、歯部の変形や損傷などを軽減して、クラッチ装置の耐久性を向上することができる。

【0010】

他の特徴としては、好ましい具体的態様とするために、凹部と凸部の各々を、両ディスクの径外方向へゆくにしたがって連続的に半径が大きくなる断面円弧状に形成した。

【0011】

他の特徴としては、小異物等を逃がすために、凹部の底に、凹部よりも周方向幅の小さい小凹部を設けた。

【0012】

他の特徴としては、入出力ディスク間をなめらかに滑らせるために、回転負荷により入力ディスクの凸部と出力ディスクの凸部とが圧接する部分の圧力角が、両ディスクの径外方向へゆくにしたがって連続的に大きくなるように、凹部及び凸部を形成した。

【0013】

他の特徴としては、入出力ディスク間をよりなめらかに滑らせるために、圧力角をθとし、両ディスク間の静摩擦係数をμとした場合に、ディスク径方向のどの位置においてもθ≧ｔａｎ^-１μの関係が成り立つように、凹部及び凸部を形成した。

【0014】

他の特徴としては、入出力ディスク間をよりなめらかに滑らせるために、両ディスクの任意の半径ｒにおける凸部のピッチをｐ、同半径ｒにおける凸部表面の半径をＲ、凸部の周方向幅をｗ、凸部の高さをｈ、各ディスクにおける凸部の数をｎとした場合に、ｐ＝２πｒ／ｎ、Ｒ＝πｒ／２ｎcosθ、ｗ＝πｒ／ｎ、及び、ｈ＝Ｒ（１−sinθ）＝一定の関係が成り立つように、各部の寸法を設定した。

【0015】

他の特徴としては、ケース内に、ロータ軸の前側に駆動歯車を設けたモータと、ロータ軸と略平行であって前側に対する後側に従動歯車を有する従動軸とを具備し、駆動歯車の回転力を歯車機構によって従動歯車へ伝達して従動軸を回転させるようにしたモータユニットに、上記の特徴を有するクラッチ装置を用いた。具体的には、従動軸を出力軸として用い、この従動軸に、上記クラッチ装置の出力ディスク、入力ディスク及び付勢部材を設け、従動歯車と入力ディスクとを一体回転可能に連結した。

【実施例】

【0016】

次に、上記特徴を有する好ましい実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るクラッチ装置６０を用いたモータユニットＡの一例を示す。

【0017】

このモータユニットＡは、ケース１０内に、ロータ軸２１の前側に駆動歯車２２を設けたモータ２０と、ロータ軸２１と略平行に設けられ前側に対する後側に従動歯車３３を有する出力軸３０と、駆動歯車２２から従動歯車３３へ回転力を伝達する複数の平歯車４１，４２，４３，４４とを具備し、従動歯車３３内にクラッチ装置６０を構成している。
なお、本明細書中、「前側」とは、ロータ軸２１の軸方向において駆動歯車２２を有する側を意味するものとする。

【0018】

ケース１０は、前端面を開口した中空矩形箱状のケース本体１１と、このケース本体１１の開口部を閉鎖するようにして着脱可能に装着される蓋部材１２とから構成される。ケース本体１１及び蓋部材１２は、それぞれ合成樹脂材料によって一体成形されている。

【0019】

モータ２０は、円筒状のケーシング２２と、このケーシング２２の内周面に固定されたステータ及びコイル（図示せず）と、ステータ内で回転するように支持されたロータ（図示せず）と、このロータの中心部に固定されるとともに前端側を前方へ突出させたロータ軸２１とを具備し、ブラシレスＤＣモータを構成している。
そして、このモータ２０のロータ軸２１の前端側には、同軸状に駆動歯車２２が固定される。この駆動歯車２２は平歯車であり、後述する平歯車４１の大歯車Ｌに噛み合っている。

【0020】

出力軸３０は、ケース１０内において、モータ２０のロータ軸２１に対し、直交方向へ間隔を置いて略平行に配置され、ケース１０の内壁面によって回転自在に支持されている。
この出力軸３０の外周部には、前側から順に、出力歯車３１、前側軸受部材３２、従動歯車３３、後側軸受部材３４、磁性回転体３５が、環状に固定されている。

【0021】

出力歯車３１は、図示例によれば平歯車であり、ケース１０の前端面から前方へ突出し露出している。この出力歯車３１は、図示例によれば、出力軸３０と一体の部材として構成される。なお、他例としては、それぞれ別体の出力軸３０と出力歯車３１を連結するようにしてもよい。
また、この出力歯車３１は、モータユニットＡによる駆動対象物（図示せず）の態様に応じて、例えば、ウォームギヤやはすば歯車等、他の種類の歯車に置換することが可能である。

【0022】

前側軸受部材３２及び後側軸受部材３４は、ボールベアリングやすべり軸受け等の周知の軸受部材である。前側軸受部材３２は、軸受ブラケット等を介してケース１０内面に固定され、その内周部により、出力軸３０における従動歯車３３よりも前側の部分を回転自在に支持している。略同様に、後側軸受部材３４は、軸受ブラケット等を介してケース１０内面に固定され、その内周部により出力軸３０における従動歯車３３よりも後側の部分を回転自在に支持している。

【0023】

従動歯車３３は、出力軸３０の外周部に支持された略円筒状の平歯車である。この従動歯車３３は、後述する平歯車４４の小歯車Ｓに噛み合っており、この小歯車Ｓから回転力を受ける。
この従動歯車３３内には、出力軸３０に過剰な回転負荷が作用した際に、回転力の伝達経路を切断するクラッチ装置６０が設けられる。

【0024】

磁性回転体３５は、径方向の片半部側をＮ極とし、他半部側をＳ極とした略円盤状の２極（換言すれば極対数が１）の永久磁石である。この磁性回転体３５の他例としては、極対数が複数の態様とすることも可能である。

【0025】

そして、上記構成の磁性回転体３５よりも後側には、ケース本体１１の底部に、制御基板５０が固定されている。この制御基板５０は、モータ２０の駆動電力を制御する駆動回路や、磁性回転体３５を検知するための複数の磁気検出部３６等を一体的に具備している。
磁気検出部３６は、検出される磁束に応じた電圧信号を出力するホール素子である。この磁気検出部３６は、磁性回転体３５の後端面に対向するように、制御基板５０上に２つ設けられる。これら２つの磁気検出部３６は、周方向に角度９０°間隔を置いて配置され、磁性回転体３５の磁極位置に応じた正弦波信号を出力する。

【0026】

また、平歯車４１，４２，４３，４４の各々は、前側の大歯車Ｌと、後側の小歯車Ｓとを同軸一体状に連結してなる。各平歯車における大歯車Ｌと小歯車Ｓの外径は、ロータ軸２１と出力軸３０の間の減速比に応じて適宜に設定される。
これら平歯車４１，４２，４３，４４は、水平方向に隣接する大歯車Ｌと小歯車Ｓとを噛み合わせるようにして、ロータ軸２１の前側から出力軸３０の後側へ向かう階段状に配置される。

【0027】

さらに、これら平歯車４１，４２，４３，４４は、図４に示すように、ロータ軸２１の軸方向の一方側から平面視した際に、回転力の伝達経路が略Ｓ字状にカーブするように略曲線状に配置され、それぞれ、ケース１０の内面又は駆動歯車２２等に対し、回転軸等を介して回転自在に支持される。

【0028】

これら平歯車４１，４２，４３，４４の配置について詳細に説明すれば、最もロータ軸２１側の平歯車４１は、ロータ軸２１と出力歯車３１とを結ぶ仮想平面に対し、交差方向の一方側（図４における上側）に位置し、その前部側の大歯車Ｌを駆動歯車２２に噛み合わせている。
次の平歯車４２は、平歯車４１よりも更に一方側に位置し（図４参照）、その前側の大歯車Ｌを平歯車４１の小歯車Ｓに噛み合わせている（図３参照）。
次の平歯車４３は、平歯車４２よりも一方側に対する他方側（図４における下側）に位置し、その前側の大歯車Ｌを平歯車４２の小歯車Ｓに噛み合わせている（図３参照）
最も出力歯車３１側の平歯車４１は、上記仮想平面に対し、一方側に対する他方側（図４における下側）に位置し、その前部側の大歯車Ｌを平歯車４３の小歯車Ｓに噛み合わせるとともに、その後部側の小歯車Ｓを従動歯車３３に噛み合わせている（図３参照）。

【0029】

また、クラッチ装置６０は、出力軸３０の外周部に回転自在且つ軸方向移動可能に支持された入力ディスク６１と、この入力ディスク６１の後方側（図５によれば下方側）に位置し、同出力軸３０の外周部に回転不能且つ軸方向移動不能に固定された出力ディスク６２と、入力ディスク６１を押圧して出力ディスク６２へ押し付ける付勢部材６３とを備える（図５参照）。このクラッチ装置６０は、出力軸３０に対し外部から加わる回転負荷が過剰な場合に、入力ディスク６１を付勢部材６３の付勢力に抗して出力ディスク６２から引き離す。

【0030】

以下の説明中、「ディスク径方向」とは、入力ディスク６１及び出力ディスク６２の径方向を意味し、「ディスク径外方向」とは、ディスク径方向において中心部から離れる方向を意味する。また、「ディスク厚方向」とは、ディスク径方向に直交する方向（換言すればディスクの軸方向）を意味する。また、「ディスク周方向」とは、入力ディスク６１又は出力ディスク６２の周方向を意味する。

【0031】

入力ディスク６１は、略円盤状の部材であり、その中心側に出力軸３０をすきまばめ状に挿通するとともに、外周寄りの出力ディスク６２側の面に、全周にわたる環状に歯部６１ａを有する。
この入力ディスク６１は、従動歯車３３内に挿入されるとともに、従動歯車３３と一体回転するように、従動歯車３３の内周面に固定される。そして、この入力ディスク６１は、出力軸３０に環状に装着された付勢部材６３（図示例によれば圧縮コイルスプリング）により押圧され、出力ディスク６２へ押し付けられている。

【0032】

出力ディスク６２は、軸方向において入力ディスク６１と略対象形状の部材であり、その中心側に出力軸３０をしまりばめ状に挿通するとともに、外周寄りの入力ディスク６１側の面に、全周にわたる環状に歯部６２ａを有する。

【0033】

入力ディスク６１の歯部６１ａと、出力ディスク６２の歯部６２ａとは、それぞれ、他方の歯部に対し重なり合うとともに軸方向へ嵌脱可能に形成される。
これら歯部６１ａ，６２ａの各々は、径方向へ連続する凹部１と凸部２を、周方向へ交互に配設してなる（図６参照）。

【0034】

同ディスク６１（又は６２）上の凹部１と凸部２は、互いに対称形状の曲面状であり、滑らかに接続される。
凹部１と凸部２の各々は、図示する好ましい一例によれば、その表面が断面円弧状に形成され、ディスク厚方向に沿う高さｈ（歯たけ）が、ディスク径方向において一定に維持されたまま、ディスク径外方向へゆくにしたがって、周方向幅ｗ（ｗ1〜ｗ３）、半径Ｒ（Ｒ１〜Ｒ３）、ピッチｐ（ｐ１〜ｐ３）、及び圧力角θ（θ１〜θ３）を、連続的に大きくしている（図７及び 図９参照）。
なお、周方向幅ｗは、図７に示すように、同入力ディスク６１上において、凸部２表面と凹部１表面との境目を結ぶ基準線Ｌ１と、凸部２表面（又は凹部１表面）とが交わる２点間の距離である。

【0035】

下側に位置する出力ディスク６２の凹部１の底には、両ディスク６１，６２間に小異物等が挟まった場合に、小異物等を逃がすために、凹部１よりも幅の小さい小凹部１ａが設けられる。この小凹部１ａは、幅ｂの全長にわたり、出力ディスク６２の径方向へ連続して同一深さｙの断面円弧状に形成される。

【0036】

次に、入力ディスク６１の歯部６１ａの寸法について詳細に説明する。
なお、出力ディスク６２の歯部６２ａは、歯部６１ａと同寸法且つ同形状であるため、寸法について重複する説明を省略する。

【0037】

歯部６１ａの各部の寸法は、入力ディスク６１の任意の半径ｒにおける凹部１及び凸部２のディスク周方向のピッチをｐ、同半径ｒにおける凹部１及び凸部２の各表面の半径をＲ、凹部１及び凸部２の周方向幅をｗ、凹部１及び凸部２のそれぞれの高さをｈ、ディスク毎の凹部１及び凸部２の数をｎ、回転負荷により入力ディスク６１の凸部２と出力ディスク６２の凸部２とが圧接する部分の圧力角をθとし（図７参照）、後述する関係式が成立するように設定される。
なお、本明細書中、半径Ｒは歯先半径、周方向幅ｗは歯厚、高さｈは歯たけと呼称する場合もある。

【0038】

ここで、高さｈは、同入力ディスク６１上の任意の半径ｒにおいて、凸部２表面と凹部１表面との境目を結ぶ基準線Ｌ１から、凸部２の頂部までの高さ寸法である（図７参照）。この高さｈは、凹部１における基準線Ｌ１から底までの深さ寸法と同一である。
また、圧力角θは、歯部６１ａ側の凸部２と歯部６２ａ側の凸部２との共通法線Ｌ２と、基準線Ｌ１とがなす角度である。図７に示すように、凸部２の両側において、左右の圧接点における接線間の角度は、圧力角θの２倍になる。
また、半径Ｒは、入力ディスク６１の任意の半径ｒにおいて、凸部２表面又は凹部１表面のディスク周方向に沿う輪郭線の半径寸法である（図７参照）。
また、ピッチｐは、凹部１及び凸部２の略正弦波状の輪郭線における１周期分の間隔である（図７参照）。

【0039】

＜歯型の関係式＞
ピッチｐ、歯先半径Ｒ、歯厚ｗ、歯たけｈ、圧力角θ等は、下記の関係式を満たすように設定される。
ｐ＝２πｒ／ｎ
Ｒ＝πｒ／２ｎcosθ
ｗ＝πｒ／ｎ＝２Ｒcosθ
ｈ＝Ｒ（１−sinθ）＝πｒ（１−sinθ）／２ｎcosθ＝一定
２ｈｎ／πｒ＝１／cosθ−tanθ
このように、ピッチｐ、歯先半径Ｒ及び圧力角θ等を、入力ディスク６１の任意の半径ｒに応じて滑らかに連続的に変化するように設定することで、凹部１断面の輪郭及び凸部２断面の輪郭を、歯たけｈが一定の円弧状にすることができる。

【0040】

＜圧力角θについて＞
圧力角θは、好ましくは後述する関係式を満足する値とする。
入力ディスク６１の歯部６１ａと出力ディスク６２の歯部６２ａとは同形状であり、これら歯部６１ａ，６２ａが押し付けられて噛み合った状態で、両ディスク６１，６２の任意の半径ｒでの周方向の任意の点において（図１０参照）、圧力角をθ、トルクによる歯面荷重をｆ_t、歯部６１ａ，６２ａ間の静止摩擦力をｆ_f、歯部６１ａ，６２ａ間の静摩擦係数をμ、歯部６１ａ，６２ａ間の滑り力をｆ_s 、付勢部材６３のばね力をＰ_sとすると、以下の関係式が成り立つ。なお、静摩擦係数をμは、歯部６１ａ，６２ａの材質や表面粗さ等に応じて、予め実験等により求められた値を用いる。
ｆ_f＝μ（ｆ_tcosθ＋Ｐ_ssinθ）
ｆ_s＝ｆ_tsinθ−Ｐ_scosθ
ここで、摩擦力＝滑り力となる場合で両ディスク６１，６２間が滑るものとすると、以下の関係式が成り立つ。
μ（ｆ_tcosθ＋Ｐ_ssinθ）＝ｆ_tsinθ−Ｐ_scosθ
ｆ_t＝（μsinθ＋cosθ）Ｐ_s／（sinθ−μcosθ）
Ｐ_s＝ｋＺ₀（ｋ：付勢部材６３のばね定数、Ｚ₀：付勢部材６３の初期たわみ）より、以下の式が成り立つ。
ｆ_t＝（μsinθ＋cosθ）ｋＺ₀／（sinθ−μcosθ）
ここで、（μsinθ＋cosθ）／（sinθ−μcosθ）を「摩擦／形状係数」と呼ぶ。
θ≧ｔａｎ^-１μの関係とすれば、摩擦／形状係数の分母が０になることはなく、歯面荷重ｆ_tは有限の値となる。
したがって、例えば、μ＝０．１とすると、θ＝ｔａｎ^-１μ＝５．７°が下限値である。

【0041】

＜滑りトルクについて＞
付勢部材６３による単位面積当たりのばね力を予圧ｐ_sとすると、以下の関係式が成立する。
ｐｓ＝ｋＺ₀／（π（Ｄ²−ｄ²）／４）
ここで、Ｄは歯部６１ａ，６２ａの最大径（図８によればＤ３）、ｄは歯部６１ａ，６２ａの最小径（図８によればＤ１）を意味する。
摩擦／形状係数をαと置くと、次式が得られる。
α＝（μsinθ＋cosθ）／（sinθ−μcosθ）
圧力角θについては、次式の関係が成り立つ。
２ｈｎ／πｒ＝１／cosθ−tanθ
任意の半径ｒにおける滑り力ｆ_sは、次式で求められる。
ｆ_s＝２πｒαｐ_s
これに半径ｒをかけてトルクとし、内径ｄから外径Ｄまで半径間において積分すると、以下のように、滑りトルクＴを算出することができる。

【数1】

【0042】

よって、上記構成のクラッチ装置６０によれば、出力軸３０に過剰なトルクが加わった場合に、入力ディスク６１を出力ディスク６２に対し滑らせて軸方向へ離し、これら両ディスク６１，６２間の動力伝達経路を遮断することができ、この際、入力ディスク６１の歯部６１ａが、出力ディスク６２の歯部６２ａに対し、局部的な抵抗を生じることなくなめらかに滑るため、両歯部６１ａ，６２ａの変形や損傷等を効果的に抑制することができる。
しかも、上述した関係式を用いて、両ディスク６１，６２における歯部６１ａ，６２ａの各部の寸法を、効率的に設定することができ、このため、回転負荷トルクや収容寸法等に応じた設計変更が容易であり、生産性に優れている。

【0043】

また、上記クラッチ装置６０を用いたモータユニットＡによれば、上述したように複数の平歯車４１，４２，４３，４４を階段状且つ略Ｓ字状に配置して、これら複数の平歯車を密集させるとともに、これら平歯車群の後方側に、磁性回転体３５や、磁気検出部３６を有する制御基板５０等を配置するようにしたため、ロータ軸２１と出力軸３０との間のスペースや、ケース１０内における平歯車群の後方側のスペース等を有効活用することができ、生産性も良好である。
また、例えばポテンショメータを用いた従来技術等に比較し、軸方向の突出寸法を減らせる上、回転抵抗も小さくすることができる。さらに、上述した従動歯車３３及び磁性回転体３５等の配置により、出力軸３０を安定的に支持することができる。

【0044】

なお、上記実施例によれば、モータ２０としてブラシレスＤＣモータを構成したが、他例としては、モータ２０をブラシモータ等の他の種類のモータとすることも可能である。

【0045】

また、上記実施例によれば、４つの平歯車４１，４２，４３，４４を設けたが、他例としては平歯車の数を、６以上や５以下に設定することも可能である。

【0046】

また、上記実施例によれば、磁気検出部３６としてホール素子を用いたが、磁気検出部３６の他例としては、磁気式エンコーダや、その他のセンサーを用いることも可能である。

【0047】

また、上記実施例によれば、磁気検出部３６の数を二つとしたが、磁性回転体３５の回転位置検知方法等に応じて、磁気検出部３６の数を、単数や三以上とすることも可能である。

【0048】

また、上記実施例によれば、特に好ましい態様として出力ディスク６２のみに小凹部１ａを設けたが、他例としては、両ディスク６１，６２のそれぞれに小凹部１ａを設けた態様や、両ディスク６１，６２から小凹部１ａを省いた態様とすることも可能である。

【0049】

また、上記実施例によれば、歯部６１ａ，６２ａを両ディスク６１，６２の外周寄りに形成して、各凹部１及び各凸部２に、過大な荷重が加わらないようにしているが、他例としては、歯部６１ａ，６２ａを両ディスク６１，６２の中心寄りに形成したり、歯部６１ａ，６２ａを両ディスク６１，６２の中心部から外周にかけて形成したりすることも可能である。

【0050】

また、上記実施例によれば、モータユニットＡ内の回転力伝達機構にクラッチ装置６０を適用したが、他例としては、上記モータユニットＡ以外の回転力伝達機構に、クラッチ装置６０を適用することも可能である。

【符号の説明】

【0051】

１：凹部
１ａ：小凹部
２：凸部
１０：ケース
２０：モータ
２１：ロータ軸
２２：駆動歯車
３０：出力軸
３２：前側軸受部材
３３：従動歯車
３４：後側軸受部材
３５：磁性回転体
３６：磁気検出部
４１，４２，４３，４４：平歯車
５０：制御基板
６０：クラッチ装置
６１：入力ディスク
６１ａ：歯部
６２：出力ディスク
６２ａ：歯部
６３：付勢部材
Ａ：モータユニット
Ｌ：大歯車
Ｓ：小歯車
ｗ：周方向幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】