特開 2023-129085 電磁クラッチ機構、減速機、およびモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023129085

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】電磁クラッチ機構、減速機、およびモータ

(51)【国際特許分類】

   F16D 27/118 20060101AFI20230907BHJP

   F16H 21/10 20060101ALI20230907BHJP

【ＦＩ】

F16D27/118

F16H21/10 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022033863

(22)【出願日】2022-03-04

(71)【出願人】

【識別番号】000203634

【氏名又は名称】多摩川精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119264

【弁理士】

【氏名又は名称】富沢 知成

(72)【発明者】

【氏名】寺島 和希

【テーマコード（参考）】

3J062

【Ｆターム（参考）】

3J062AA02

3J062AB27

3J062BA13

3J062CB02

3J062CB15

3J062CB32

3J062CB42

(57)【要約】      （修正有）

【課題】噛み合い切り替え時の方向を同一とすることができ、それによって組立時の調整作業や点検をアーマチュアの一方面側においてのみ行うことができ、また組み込まれる装置全体の全長の短縮化にも有利な、電磁クラッチ機構を提供すること。
【解決手段】電磁クラッチ機構１０は、電磁力により連結先の切り替えを行うための２パターンの直線運動を行う可動体３、電磁力を発生する電磁石４、可動体３と電磁石４とをつなぐ弾性手段５からなり、可動体３は弾性手段５と連結される第一部材１、前記直線運動方向上に第一部材１とは逆方向に運動可能なよう係合する第二部材２からなり、第一部材１と第二部材２を逆方向に直線運動させるための方向変換構造６が備えられ、各部材１、２にはそれぞれの連結先３０Ａ、３０Ｂに連結するための連結部１Ａ、２Ｂが設けられている構成とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁力により連結先の切り替えを行うための２パターンの直線運動を行う可動体と、
該電磁力を発生する電磁石と、
該可動体と電磁石とをつなぐ弾性手段とからなり、
直線運動のパターンによって該可動体の連結先の切り替えがなされる電磁クラッチ機構であって、
該可動体は、該弾性手段と連結される第一部材と、
前記直線運動方向上に該第一部材とは逆方向に運動可能なよう係合する第二部材とからなり、
該第一部材と第二部材を逆方向に直線運動させるための方向変換構造が備えられ、
各部材にはそれぞれの連結先に連結するための連結部が設けられていることを特徴とする、電磁クラッチ機構。

【請求項2】

前記方向変換構造は、支持体と、中央部を該支持体に揺動可能に支持された揺動体とからなるシーソー構造であり、該揺動体の一方端部は前記第一部材に、他方端部は前記第二部材にそれぞれ連結していることを特徴とする、請求項１に記載の電磁クラッチ機構。

【請求項3】

前記第一部材はアーマチュアであることを特徴とする、請求項１、２のいずれかに記載の電磁クラッチ機構。

【請求項4】

前記可動体はアーマチュアであることを特徴とする、請求項１、２のいずれかに記載の電磁クラッチ機構。

【請求項5】

請求項１、２、３、４のいずれかに記載の電磁クラッチ機構を備えた減速機であって、前記可動体の連結先がいずれも該可動体の同じ面側に位置することを特徴とする、減速機。

【請求項6】

請求項５に記載の減速機を備えていることを特徴とする、モータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電磁クラッチ機構、減速機、およびモータに係り、特に、噛み合い歯を有し、任意で回転を切り替える電磁クラッチ機構の構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図５、６は、従来の電磁クラッチ機構の構造および動作を示す断面図であり、前者は無通電状態、後者は通電状態を示す。これらに示すように従来の電磁クラッチ機構４１０では、可動部品であるアーマチュア４３により、歯の噛合方向を変化させ、回転を切り替えることを実現している。図５に示すように電磁石４４に通電されていない状態では、アーマチュア４３がコイルばね４５の力によって、連結先である噛み合い歯５０Ａに押し付けられる。この状態では噛み合い歯５０Ａは回転が止められており、別の連結先である噛み合い歯５０Ｂが自由に回転する。

【0003】

一方、図６に示すように電磁石４４に通電されている場合は、磁性体であるアーマチュア４３が電磁石４４に引き寄せられ、噛み合い歯５０Ｂに押し付けられる。この状態では、噛み合い歯５０Ｂは回転が止められており、噛み合い歯５０Ａが自由に回転する。このように、電磁石４４によって噛み合う部品を変化させ、回転する部品を切り替える構造が従来技術であり、アーマチュア４３の連結先である噛み合い歯５０Ａ、５０Ｂは、アーマチュア４３を挟んで反対側に位置する構造である。

【0004】

電磁クラッチについては従来、特許出願等もなされている。たとえば後掲特許文献１には、コンパクトな構造で操作が便利な電気自動車用電気駆動システム用の噛み合い電磁クラッチとして、固定ギアスリーブの外側に固定アーマチュアが外装され、かつそれらは隙間を介して位置関係が固定されており、可動ギアスリーブの外側にソレノイドコイルを内蔵した可動アーマチュアが回転可能に外装され、可動アーマチュアが可動ギアスリーブとともに軸方向に沿って移動可能で、ソレノイドコイルが通電されると可動アーマチュアが固定アーマチュアに吸引されて可動ギアスリーブと固定ギアスリーブとが噛み合うという構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２０２１－５１６３２０号公報「噛み合い電磁クラッチ」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図５、６で示した通り、通電の有無によって可動体アーマチュア４３の運動方向を変え、それによって連結先の噛み合い歯５０Ａ、５０Ｂの切り替え、つまり回転切り替えを行う従来の電磁クラッチ機構４１０では、連結先はアーマチュア４３を挟んでその表方向と裏方向に分かれてしまわざるを得ない。装置の構造によっては、裏側の噛み合いを目視で確認することができず、組立時の調整作業や点検時において都合が悪い。また、アーマチュア４３の噛合方向が表裏の二方向に分かれているため、全長の短縮化を図ることは困難である。

【0007】

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、噛み合い切り替え時の方向を同一とすることができ、それによって組立時の調整作業や点検をアーマチュアの一方面側においてのみ行うことができ、また組み込まれる装置全体の全長の短縮化にも有利な、電磁クラッチ機構を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願発明者は上記課題について検討した結果、アーマチュアを単一部品から二部品による構成とし、かつアーマチュアには、シーソーのように二部品の運動（進退）を反対方向に変換する手段を取り付けて、二部品が互い違いに動作する構造とすることによって解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

【0009】

〔１〕 電磁力により連結先の切り替えを行うための２パターンの直線運動を行う可動体と、該電磁力を発生する電磁石と、該可動体と電磁石とをつなぐ弾性手段とからなり、直線運動のパターンによって該可動体の連結先の切り替えがなされる電磁クラッチ機構であって、該可動体は、該弾性手段と連結される第一部材と、前記直線運動方向上に該第一部材とは逆方向に運動可能なよう係合する第二部材とからなり、該第一部材と第二部材を逆方向に直線運動させるための方向変換構造が備えられ、各部材にはそれぞれの連結先に連結するための連結部が設けられていることを特徴とする、電磁クラッチ機構。
〔２〕 前記方向変換構造は、支持体と、中央部を該支持体に揺動可能に支持された揺動体とからなるシーソー構造であり、該揺動体の一方端部は前記第一部材に、他方端部は前記第二部材にそれぞれ連結していることを特徴とする、〔１〕に記載の電磁クラッチ機構。
〔３〕 前記第一部材はアーマチュアであることを特徴とする、〔１〕、〔２〕のいずれかに記載の電磁クラッチ機構。

【0010】

〔４〕 前記可動体はアーマチュアであることを特徴とする、〔１〕、〔２〕のいずれかに記載の電磁クラッチ機構。
〔５〕 〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕のいずれかに記載の電磁クラッチ機構を備えた減速機であって、前記可動体の連結先がいずれも該可動体の同じ面側に位置することを特徴とする、減速機。
〔６〕 〔５〕に記載の減速機を備えていることを特徴とする、モータ。

【発明の効果】

【0011】

本発明の電磁クラッチ機構、減速機、およびモータは上述のように構成されるため、これらによれば、噛み合い切り替え時の方向を同一とすることができ、それによって組立時の調整作業や点検をアーマチュアの一方面側においてのみ行うことができる。また、組み込まれる装置全体の全長の短縮化にも有利となる。すなわち、アーマチュアの噛み合い方向を同一にすることにより、組立時の調整作業や点検時に該当箇所を目視で確認することが可能になり、作業性が向上する。

【0012】

これまで、メンテナンス時にアーマチュアと噛み合い歯の距離関係は組み上がり状態で確認することが困難であり、分解する必要があった。しかし、本発明により、分解せずに目視にて確認可能となり、作業時間の短縮に寄与する。また、部品配置が改善され、噛み合い歯が配置されていた部分にスペースを確保することができ、その結果、装置組立時の全長短縮にも役立たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明電磁クラッチ機構の構成および動作を示す断面図である（無通電状態）。

【図2】発明電磁クラッチ機構の構成および動作を示す断面図である（通電状態）。

【図3】図１、２の要部拡大断面図である。

【図4】発明電磁クラッチ機構に係る方向変換構造の例を示す説明図である。

【図5】従来の電磁クラッチ機構の構造および動作を示す断面図である（無通電状態）。

【図6】従来の電磁クラッチ機構の構造および動作を示す断面図である（通電状態）。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１、２は、本発明電磁クラッチ機構の構成および動作を示す断面図であり、前者は通電状態、後者は無通電状態である。また、図３は図１、２の要部拡大断面図であり、図中（ａ）は図１、（ｂ）は図２に対応する。これらに図示するように本電磁クラッチ機構１０は、電磁力により連結先の切り替えを行うための２パターンの直線運動を行う可動体３と、電磁力を発生する電磁石４と、可動体３と電磁石４とをつなぐコイルバネ等の弾性手段５とからなり、可動体３は、弾性手段５と連結される第一部材１と、前記直線運動方向上に第一部材１とは逆方向に運動可能なよう係合する第二部材２とからなり、第一部材１と第二部材２を逆方向に直線運動させるための方向変換構造６が備えられ、各部材１、２にはそれぞれの連結先３０Ａ、３０Ｂに連結するための連結部１Ａ、２Ｂが設けられていることを、基本的な構成とする。

【0015】

弾性手段５によって電磁石４に連結され、異なる連結先３０Ａ、３０Ｂに対する２パターンの直線運動を行う可動体３が連結先切り替えの作用を行う要素であるが、すなわちこれはアーマチュアである。より詳しくは、可動体３を構成する二つの部材のうち、少なくとも弾性手段５と連結される第一部材１はアーマチュアとしての機能を備えていることを要する。さらに第二部材２を含めた可動体３全体でもってアーマチュアであるという構成も、本発明の範囲内である。後者の場合は、従来技術とは異なりアーマチュアを２部品に分けた構造となる。なお、連結先３０Ａ等、およびそれに対応して連結状態を形成するための各部材１等における連結部１Ａ等は、噛み合い歯とすることができる。

【0016】

かかる構成による本電磁クラッチ機構１０の作用を説明する。
図１に示す無通電状態では、弾性手段５を介して電磁石４と連結される第一部材１は、電磁石４による吸引作用を受けないため、弾性手段５の伸長によって電磁石４の反対側へ、すなわち連結先３０Ａの方向へと押し付けられ、第一部材１の連結部１Ａは連結先３０Ａと連結する。一方、第二部材２は、方向変換構造６によって第一部材１とは逆方向に直線運動させられるため、連結先３０Ｂからは離れる方向へと移動し、したがって第二部材２の連結部２Ｂは連結先３０Ｂとは連結しない状態となる。

【0017】

図２に示す通電状態では、弾性手段５を介して電磁石４と連結される第一部材１は、電磁石４による吸引作用を受けるため、弾性手段５を圧縮させて電磁石４側へ、すなわち連結先３０Ａから離れる方向へと移動し、第一部材１の連結部１Ａは連結先３０Ａとは連結しない状態となる。一方、第二部材２は、方向変換構造６によって第一部材１とは逆方向に直線運動させられるため、連結先３０Ｂ方向へと移動し、したがって第二部材２の連結部２Ｂは連結先３０Ｂと連結する。

【0018】

このようにして、直線運動方向上に第一部材１と第二部材２とは相互に逆方向に運動するため、本電磁クラッチ機構１０では直線運動のパターンによって可動体３の連結先３０Ａ、３０Ｂの切り替えがなされる。そして連結先３０Ａ、３０Ｂは、可動体３を挟んだ反対側への配置ではなく、ともに可動体３の同一面側に配置することができる。なお、第一部材１と直線運動方向上に係合する第一部材１と第二部材２の係合は、たとえば両者が相互に摺動する構造によるものとすることができる。

【0019】

連結先３０Ａ、３０Ｂがいずれも噛み合い歯を持ち、回転する構造、すなわち歯車であるとして、上述の作用を説明する。電磁石４に通電されていない状態では、第一部材１が弾力手段５の力により連結先３０Ａに押し付けられる。この状態では連結先３０Ａは自由な回転が止められている。すなわち連結先３０Ａが出力側として切り替えられている状態である。ここで、第一部材１と第二部材２は方向変換構造６により接続されていることにより、第二部材２は第一部材１と反対方向に動くため、連結先３０Ｂは自由に回転する。つまり出力側として選択されていない状態である。

【0020】

一方、電磁石４に通電されている状態では噛み合いが反転し、連結先３０Ｂは自由な回転が止められている。すなわち連結先３０Ｂが出力側として切り替えられている状態である。また、方向転換構造６により常に反対方向へと移動する連結先３０Ａは、この状態では自由に回転する。つまり出力側として選択されていない状態である。

【0021】

このように本発明電磁クラッチ機構１０では、可動体３が二部構成であることと方向変換構造６によって、各噛み合い方向を統一することが可能となる。なお、第一部材１の内径部と第二部材２の外径部とはスプライン９等によって回転止めが成されているものとする。また第一部材１の外径部についても、スプライン等によってハウジングとなる部品に対しての回転止め構造を形成することとする。

【0022】

図３は、発明電磁クラッチ機構に係る方向変換構造の例を示す説明図である。図示するように方向変換構造６は、支持体７と、中央部を支持体７に揺動可能に支持された揺動体８とからなるシーソー構造とすることができる。そして揺動体８の一方端部８Ａは前記第一部材１に、他方端部８Ｂは前記第二部材２にそれぞれ連結する。方向転換構造６の具体的構造はこれに限定されない。しかしながらシーソー構造は、構造・作用のいずれも簡素な、好適な例である。

【0023】

かかる構成の方向変換構造６により、図１に示した通り、揺動体８の第一部材１に連結している一方の端部８Ａが第一部材１を連結先３０Ａとの連結方向に移動する時には、第二部材２に連結している他方の端部８Ｂはそれと逆方向、すなわち第二部材２が連結先３０Ｂから離れる方向に移動する。一方、揺動体８の端部８Ｂが第二部材２を連結先３０Ｂとの連結方向に移動する時には、第一部材１に連結している端部８Ａはそれと逆方向、すなわち第一部材１が連結先３０Ａから離れる方向に移動する。このようにして、二部構成となっている可動体３の各部材１、２は、シーソー構造の作用により常に相互に反対方向へと移動し、可動体３の同一の面側にある連結先３０Ａ、３０Ｂに対する選択的な連結がなされる。

【0024】

以上説明したいずれかの構成を有する電磁クラッチ機構１０を備えた減速機であって、可動体３の連結先３０Ａ、３０Ｂがいずれも可動体３の同じ面側に位置することとなる減速機も本発明の範囲内であり、さらにかかる減速機を備えたモータもまた、本発明の範囲内である。

【産業上の利用可能性】

【0025】

本発明の電磁クラッチ機構、減速機、およびモータによれば、噛み合い切り替え時の方向を同一とすることができ、それによって組立時の調整作業や点検をアーマチュアの一方面側においてのみ行うことができ、作業性が向上する。したがって、電磁クラッチならびにモータ製造分野、使用および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。

【符号の説明】

【0026】

１…第一部材
１Ａ…連結部
２…第二部材
２Ｂ…連結部
３…可動体
４…電磁石
５…弾性手段
６…方向変換構造
７…支持体
８…揺動体
８Ａ、８Ｂ…揺動体の端部
９…スプライン
１０…電磁クラッチ機構
３０Ａ、３０Ｂ…連結先
（以下の各符号は従来技術に係る）
４３…アーマチュア
４４…電磁石
４５…コイルばね
４９…スプライン
４１０…従来の電磁クラッチ機構
５０Ａ、５０Ｂ…連結先の噛み合い歯

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】