特表 2024-539501 関節トルク及び係合解除感知を備えた過負荷クラッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-28

(54)【発明の名称】関節トルク及び係合解除感知を備えた過負荷クラッチ

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/10 20060101AFI20241018BHJP

   F16D 7/02 20060101ALI20241018BHJP

   F16D 43/20 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

G01L3/10 315

F16D7/02 A

F16D43/20

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024547819

(86)(22)【出願日】2022-09-23

(85)【翻訳文提出日】2024-06-17

(86)【国際出願番号】 EP2022076544

(87)【国際公開番号】W WO2023066602

(87)【国際公開日】2023-04-27

(31)【優先権主張番号】21203799.8

(32)【優先日】2021-10-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524152562

【氏名又は名称】ウニベルシテイト・ヘント

【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＥＩＴ ＧＥＮＴ

【住所又は居所原語表記】Ｓｉｎｔ－Ｐｉｅｔｅｒｓｎｉｅｕｗｓｔｒａａｔ ２５，９０００ Ｇｅｎｔ，ＢＥＬＧＩＵＭ

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】オステイン、フレデリク・レオポルド・アー

【テーマコード（参考）】

3J068

【Ｆターム（参考）】

3J068AA07

3J068BB02

3J068BB05

3J068EE06

3J068EE16

(57)【要約】

入力フランジと、出力フランジと、を備える過負荷クラッチであって、上記クラッチは、入力フランジと出力フランジとの間でトルクを伝達し、トルクが所定の閾値を超えると、クラッチを係合解除するように構成されており、クラッチが、入力フランジ及び出力フランジの少なくとも一方に少なくとも部分的に一体化された１つ以上の感知手段を備えることと、１つ以上の感知手段が、クラッチの入力フランジと出力フランジとの間で伝達されるべき加えられたトルクを共同で決定し、クラッチの係合解除を検出するように適合されていることと、を特徴とするクラッチ。クラッチと、入力フランジに接続されたギアユニットと、ギアユニットに接続され、ギアユニットを通じて入力フランジにトルクを与えるように構成されたモータと、を備える装置。
【選択図】図７Ｃ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力フランジ（１０１、１０２；２０１、２０２）と、出力フランジ（１０３、１０４；２０３、２０４）と、を備える過負荷クラッチであって、前記クラッチは、前記入力フランジ（１０１、１０２；２０１、２０２）と前記出力フランジ（１０３、１０４；２０３、２０４）との間でトルクを伝達し、前記トルクが所定の閾値を超えると、前記クラッチを係合解除するように構成されており、
前記クラッチは、前記入力フランジ及び前記出力フランジの少なくとも一方に少なくとも部分的に一体化された１つ以上の感知手段を備え、
前記１つ以上の感知手段は、両方のフランジ間で伝達される前記トルクを共同で決定し、前記クラッチの前記係合解除を検出するように適合されており、
前記少なくとも一方のフランジが、前記少なくとも一方のフランジの角度方向に変形可能な変形可能構造（１０５；１０６；２０５；２０６）を介して互いに接続された第１の剛体（１０１；２０１；１０４；２０４）及び第２の剛体（１０２；２０２；１０３；２０３）を備えることと、前記変形可能構造（１０５；１０６；２０５；２０６）は、少なくとも１つのねじりばね定数によって規定されており、
前記１つ以上の感知手段が、
前記第１の剛体及び前記第２の剛体の一方に接続され且つそこから電気的に絶縁された電極を有するセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）と、ここで、前記センサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）は、前記電極と前記第１の剛体及び前記第２の剛体の前記一方に対する他方との間の第１の静電容量を測定するように構成されており、前記電極と前記少なくとも一方のフランジの他方との間の第２の静電容量を測定するように構成されており、
前記測定された第１の静電容量に基づいて、外部トルクを決定するように構成され、前記測定された第２の静電容量に基づいて、前記クラッチの係合解除を検出するように構成された電子回路と、
を備えることと、を特徴とするクラッチ。

【請求項2】

前記電極は、第１の面と、第２の面と、を備え、前記第１の面は、前記第１の剛体及び前記第２の剛体の前記一方に対する前記他方の突出部分に面した主表面を有し、前記第２の面は、前記少なくとも一方のフランジの前記他方に面した主表面を有する、請求項１に記載のクラッチ。

【請求項3】

前記電極は、ベース表面と、傾斜表面と、を備え、前記ベース表面は、前記第１の剛体及び前記第２の剛体の前記一方に対する前記他方の突出部分に面しており、前記傾斜表面は、前記少なくとも一方のフランジの前記角度方向に延在している、請求項１に記載のクラッチ。

【請求項4】

前記１つ以上の感知手段における第１のセンサ構造（１０８ａ、１０８ｄ）が、前記第１の剛体（１０１；１０４）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第１のセンサ構造（１０８ａ、１０８ｄ）は、前記第１のセンサ構造（１０８ａ、１０８ｄ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第２の剛体（１０２；１０３）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体（１０２；１０３）との間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項5】

前記１つ以上の感知手段における第２のセンサ構造（２０８ａ、２０８ｄ）が、前記第２の剛体（２０２；２０３）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第２のセンサ構造（２０８ａ、２０８ｄ）は、前記第２のセンサ構造（２０８ａ、２０８ｄ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第１の剛体（２０１；２０４）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体（２０２；２０３）との間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項6】

前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体は、ばね板（１０７；２０７）と、前記ばね板（１０７；２０７）が前記第２の剛体（１０３；２０３）に対して軸方向に移動し、両方のフランジをそれぞれ係合又は係合解除することを可能にする複数のばね（１０９；２０９）と、を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項7】

前記ばね板（１０７；２０７）は、伝達要素（１１１；２１１）を備え、
前記入力フランジにおける前記第２の剛体（１０２；２０２）は、前記伝達要素（１１１；２１１）を収容するように構成された溝を含む、請求項６に記載のクラッチ。

【請求項8】

前記１つ以上の感知手段における第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）が、前記第１の剛体（１０１；１０４）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）は、前記第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第２の剛体（１０２；１０３）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と、前記ばね板（１０７）及び／又は前記伝達要素（１１１）の少なくとも１つとの間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、請求項６又は７に記載のクラッチ。

【請求項9】

前記１つ以上の感知手段における第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）が、前記第２の剛体（２０２；２０３）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）は、前記第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第１の剛体（２０１；２０４）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と、前記ばね板（２０７）及び／又は前記伝達要素（２１１）の少なくとも１つとの間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、請求項６～８のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項10】

前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体（１０２；１０３；２０２；２０３）は、前記電極の表面に面した変形（１１４；１１５；２１４；２１５）を備える表面を有し、
前記電子回路は、前記電極の前記表面と、前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体の前記表面との間の距離の変化による、前記測定された第２の静電容量の変化に基づいて、前記クラッチの係合解除を検出するように構成されている、請求項１～９のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項11】

前記少なくとも一方のフランジは、角度方向に配置された複数の突出部分（５３５；６３５；７３５）を備え、
前記１つ以上の感知手段は、電極をそれぞれ有する複数のセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）を備え、前記複数のセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）は、角度方向に配置されており、前記電極と前記複数の突出部分（５３５；６３５；７３５）との間の前記第１の静電容量を測定するように構成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項12】

前記変形可能構造（１０５；１０６；２０５；２０６）は、複数のスポークを備える、請求項１～１１のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項13】

前記クラッチは、カムクラッチ、摩擦クラッチ、又は複合摩擦カムクラッチである、請求項１～１２のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか一項に記載のクラッチを備える装置であって、前記装置は、
前記入力フランジに接続されたギアユニットと、
前記ギアユニットに接続され、前記ギアユニットを通じて前記入力フランジにトルクを与えるように構成されたモータと、
を備える装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]本発明は、過負荷クラッチ及び当該クラッチを備える装置に関する。

【背景技術】

【0002】

[0002]関節トルクセンサ（ＪＴＳ）は、典型的に、産業用ロボット又はそのアーム等の装置に対する外部負荷を測定するために使用される。ＪＴＳの２つの主なタイプが、以下に説明される。

【0003】

[0003]第１のタイプのＪＴＳは、抵抗測定に基づく反応型であり、ここで、歪みゲージが、例えばロボットアームの負荷がかかったベース構造の変形によって引き起こされる抵抗変化を測定する。この変形は、典型的に、外部負荷によって引き起こされ、ベース構造の構造モデルに基づいて決定される。反応型ＪＴＳは、高精度の抵抗測定を提供するが、組み立て及び設置に高いコストがかかる。歪みゲージは、多くの場合、精密且つ手動での組み立てを必要とし、歪みゲージの正確な設置は、最善の測定結果を得るためには極めて重要である。産業用ロボット工学では、トルク感知は、例えば、プログラミングの代わりに、ロボットを手で所望の位置に動かすだけで、デモンストレーションによる直感的な教示を可能にする。しかしながら、低速でロボットを教示している間にのみ使用され、ロボットがそのプログラムを高速で実行している間には使用されないのであれば、抵抗型ＪＴＳの過剰なコストは、正当化できない。従って、抵抗型ＪＴＳセンサは、低速で動く協働ロボットとは対照的に、高速ロボットにはめったに含まれない。

【0004】

[0004]第２のタイプのＪＴＳは、変形構造と非変形基準構造との間の容量測定に基づく容量型である。抵抗型ＪＴＳと比較して、容量型は、より低いコストで製造され得、より容易に設置され得るが、より精度が低い。

【0005】

[0005]抵抗型及び容量型ＪＴＳの両方において、例えば、ロボットアームの、ベース構造が必要とされる。ベース構造は、アクチュエータに追加される必要があり、体積、複雑さ及び重量の増大をもたらす。更に、高速産業用ロボットの場合、Ｏｓｔｙｎらの論文（Overload Clutch Design for Collision Tolerant High-Speed Industrial Robots, IEEE Robotics and Automation Letters, Vol. 6,No. 2, pages 863-870, April 2021）によって記載されている複合摩擦カムクラッチ（ＣＦＣＣ：Combined Friction Cam Clutch）等の過負荷クラッチが存在し、追加のベース構造は、組み立て及び設置のより一層の複雑さをもたらすことになる。

【0006】

[0006]Ｋｉｍらは、彼らの論文（Safe joint module for safe robot arm based on passive and active compliance method, Mechatronics, Vol. 22, pages 1023-1030, 2012）において、衝突検出のために過負荷クラッチの上にＪＴＳを積み重ねることによる安全関節モジュールを論じている。しかしながら、この安全関節モジュールは、体積の増大をもたらすとともに、組み立て及び設置の複雑さも増大させる。

【0007】

[0007]Ｃｈｏｉらは、彼らの論文（A Safe Robot Arm with Safe Joints and Gravity Compensator, International Journal of Control, Automation, and Systems, Vol. 11, No. 2, pages 362-368, 2013）において、力を測定するために、過負荷クラッチに関節トルク感知能力を追加することを論じている。しかしながら、圧力センサの限られた容量により、力をスケールダウンする必要があり、それによって、追加の構造が必要となり、システムの体積、複雑さ及び重量を増大させる。

【0008】

[0008]ロボットアームの安全な使用のための過負荷クラッチ設計を提供する努力にもかかわらず、クラッチ全体（ＪＴＳを含む）の体積を増大させず、且つクラッチ全体の設置又は組み立ての複雑さを増大させない、一体化されたＪＴＳを備えた過負荷クラッチの必要性が依然として存在する。

【0009】

[0009]本発明は、上記に列挙した問題に対処することを目的とする。

【発明の概要】

【0010】

[0010]第１の態様によれば、本発明は、入力フランジと、出力フランジと、を備える過負荷クラッチを提供し、上記クラッチは、入力フランジと出力フランジとの間でトルクを伝達し、トルクが所定の閾値を超えると、クラッチを係合解除するように構成されており、クラッチが、入力フランジ及び出力フランジの少なくとも一方に少なくとも部分的に一体化された１つ以上の感知手段を備えることと、１つ以上の感知手段が、クラッチの入力フランジと出力フランジとの間で伝達されるトルク（例えば、外部から加えられたトルク）を共同で決定し、クラッチの係合解除を検出するように適合されていることと、を特徴とする。

【0011】

[0011]１つ以上の感知手段（例えば、１つ以上のＪＴＳ）を過負荷クラッチ（例えば、ＣＦＣＣ）に一体化することによって、能動的及び受動的なコンプライアント挙動が単一の装置において実現され得る。更に、クラッチの入力フランジ及び出力フランジの少なくとも一方がベース構造として使用され得るので、追加のベース構造が不要となり得る。従って、本発明の過負荷クラッチは、一体化された感知手段を有する過負荷クラッチの低減された体積を提供する。更に、本発明の過負荷クラッチは、感知手段を備えた過負荷クラッチの低減された複雑さを提供する。

【0012】

[0012]第２の態様によれば、本発明は、過負荷クラッチと、入力フランジに接続されたギアユニットと、ギアユニットに接続され、ギアユニットを通じて入力フランジにトルクを与えるように構成されたモータと、を備える装置を提供する。

【0013】

[0013]本開示の他の態様、利点、及び顕著な特徴は、添付の図面と併せて、本開示の様々な実施形態を開示する以下の詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。

【0014】

[0014]更に、好ましい実施形態及びそれらの利点は、説明及び従属請求項において提供される。

【0015】

[0015]本発明は、添付の図面を参照して、以下により詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】[0016]図１は、本発明による過負荷クラッチの例となる実施形態の分解斜視図を概略的に例示する。

【図2】図２は、本発明による過負荷クラッチの例となる実施形態の分解斜視図を概略的に例示する。

【図3】図３は、本発明による過負荷クラッチの例となる実施形態の分解斜視図を概略的に例示する。

【図4】図４は、本発明による過負荷クラッチの例となる実施形態の分解斜視図を概略的に例示する。

【図5A】[0017]図５Ａは、本発明によるクラッチの例となる実施形態の上面図を概略的に例示する。

【図5B】[0018]図５Ｂは、本発明による入力フランジの例となる実施形態の底面図を概略的に例示する。

【図5C】[0019]図５Ｃは、本発明によるクラッチの例となる実施形態の切欠斜視図を概略的に例示する。

【図6A】[0020]図６Ａは、本発明によるクラッチの例となる実施形態の上面図を概略的に例示する。

【図6B】[0021]図６Ｂは、本発明による出力フランジの例となる実施形態の底面図を概略的に例示する。

【図6C】[0022]図６Ｃは、本発明によるクラッチの例となる実施形態の斜視図を概略的に例示する。

【図7A】[0023]図７Ａは、本発明によるクラッチの例となる実施形態の上面図を概略的に例示する。

【図7B】[0024]図７Ｂは、本発明による入力フランジの例となる実施形態の底面図を概略的に例示する。

【図7C】[0025]図７Ｃは、本発明によるクラッチの例となる実施形態の切欠斜視図を概略的に例示する。

【図7D】[0026]図７Ｄは、本発明によるクラッチの例となる実施形態の切欠斜視図を概略的に例示する。

【発明を実施するための形態】

【0017】

[0027]本開示は、特定の実施形態に関して、及びある特定の図面を参照して説明されるが、本開示はそれらに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。説明される図面は、概略的なものにすぎず、非限定的である。図面において、一部の要素のサイズは誇張されており、例示を目的として縮尺通りに描かれていない場合がある。寸法及び相対寸法は、本開示の現実の実施化に必ずしも対応しない。

【0018】

[0028]更に、本明細書及び特許請求の範囲における第１の、第２の、第３の等の用語は、同様の要素を区別するために使用され、必ずしも順次的又は時系列的な順序を説明するためのものではない。これらの用語は、適切な状況下で交換可能であり、本開示の実施形態は、本明細書に説明又は例示されている以外の順序で動作し得る。

【0019】

[0029]更に、本明細書及び特許請求の範囲における上部、底部、上、下等の用語は、説明を目的として使用されており、必ずしも相対位置を説明するためのものではない。このように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書に説明される本発明の実施形態は、本明細書に説明又は例示されている以外の向きで動作し得る。

【0020】

[0030]更に、様々な実施形態は、「好ましい」と言及されているが、本開示の範囲を限定するものとしてではなく、本開示が実装され得る例示的な方法として解釈されるべきである。

【0021】

[0031]特許請求の範囲で使用される「備える（comprising）」という用語は、その後に列挙される要素又はステップに限定されるものとして解釈されるべきではなく、他の要素又はステップを排除するものではない。それは、言及される記載の特徴、整数、ステップ又は構成要素の存在を指定するものとして解釈される必要があるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ又は構成要素、或いはそのグループの存在又は追加を除外しない。従って、「Ａ及びＢを備える装置」という表現の範囲は、構成要素Ａ及びＢのみから成る装置に限定されるべきではなく、本開示に関して言えば、装置の列挙されている構成要素がＡ及びＢのみであって、更に、請求項は、それらの構成要素の同等物を含むと解釈されるべきである。

【0022】

[0032]本開示の異なる態様が、同封の図面を参照して以下により完全に説明される。しかしながら、本明細書に開示される実施形態は、多くの異なる形態で実現され得、本明細書に記載の態様に限定されるものとして解釈されるべきではない。

【0023】

[0033]「過負荷クラッチ」という用語は、トルク制限クラッチとして、例えば、多くのトルクスパイク及び過負荷問題に対する抑止として解釈され得る。

【0024】

[0034]クラッチを「係合する」及び「係合解除する」という用語は、それぞれ、出力フランジを入力フランジに接続すること、及び、出力フランジを入力フランジから接続解除すること、として解釈されるべきである。クラッチの係合状態では、トルクは、入力フランジから出力フランジに伝達され得る。クラッチは、使用中、伝達されたトルクがクラッチ閾値トルクを超えると、係合状態から係合解除状態に移動されるように構成されている。

【0025】

[0035]本発明による過負荷クラッチの以下の実施形態は、図１～図４を参照して説明される。

【0026】

[0036]クラッチが１つの感知手段を備える場合、上記感知手段は、外部トルクを共同で決定し、クラッチの係合解除を検出するように適合されている。クラッチが複数の感知手段を備える場合、上記複数の感知手段の各々は、外部トルクを共同で決定し、クラッチの係合解除を検出するように適合されている。

【0027】

[0037]実施形態では、上記少なくとも一方のフランジは、例えば、外部トルクに応答して、上記少なくとも一方のフランジの角度方向に変形可能な変形可能構造（１０５；２０５；３０５；４０５；１０６；２０６；３０６；４０６）を介して互いに接続された第１の剛体（１０１；２０１；３０１；４０１；１０４；２０４；３０４；４０４）及び第２の剛体（１０２；２０２；３０２；４０２；１０３；２０３；３０３；４０３）を備え、変形可能構造（１０５；２０５；３０５；４０５；１０６；２０６；３０６；４０６）は、少なくとも１つのねじりばね定数によって規定されている。図１～図４では、変形可能構造は、変形可能構造がねじりばね定数によって規定されることを例示するために、ねじりばねとして示されている。変形可能構造は、図５Ｂ、図６Ｂ及び図７Ｂを参照して更に詳細に説明される。１つ以上の感知手段は、第１の剛体及び第２の剛体の一方に接続され且つそこから電気的に絶縁された電極を有するセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ；３０８ａ～３０８ｂ；４０８ａ～４０８ｂ）を備え得、センサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ；３０８ａ～３０８ｂ；４０８ａ～４０８ｂ）は、電極と上記少なくとも一方のフランジにおける第１の剛体及び第２の剛体の上記一方に対する他方との間の第１の静電容量を測定するように構成されており、電極と上記少なくとも一方のフランジの他方（例えば、上記少なくとも一方のフランジの他方の第１の剛体及び／又は第２の剛体）との間の第２の静電容量を測定するように構成されている。１つ以上の感知手段は、測定された第１の静電容量に基づいて、外部トルクを決定するように構成され、測定された第２の静電容量に基づいて、クラッチの係合解除を検出するように構成された電子回路を更に備え得る。

【0028】

[0038]「角度方向」という用語は、軸の周りの配置、例えば、軸（例えば、中心軸）の周りの同心配置を指し得ることが理解されよう。

【0029】

[0039]実施形態では、過負荷クラッチは、少なくとも１つのセンサ構造を備える感知手段、例えば、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、等のセンサ構造がそれに電気的に接続された回路基板（例えば、ＰＣＢ）を備え得る。これは、図５～図７に関する例示的な実施形態に示されており、ここで、６つのセンサ構造が、ＰＣＢに接続されている。感知手段は、回路基板に電気的に接続された少なくとも１つの電子回路、例えば、各センサ構造のための電子回路、２つのそれぞれのセンサ構造のための電子回路、３つのそれぞれのセンサ構造のための電子回路、全てのセンサ構造のための電子回路、等を更に備え得る。それぞれのセンサ構造は、同じ基準（例えば、突出部分）の異なる側に面した電極を有するセンサ構造であり得る。クラッチは、１つより多くの感知手段を備え得、その各々は、上述したように、少なくとも１つのセンサ構造と、少なくとも１つの電子回路と、を備える。

【0030】

[0040]変形可能構造（１０５；２０５；３０５；４０５；１０６；２０６；３０６；４０６）及びセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ；３０８ａ～３０８ｂ；４０８ａ～４０８ｂ）は、クラッチの体積及び／又はクラッチの組み立ての複雑さを増大させることなく、クラッチにおける１つ以上の感知手段のより効率的な一体化、並びに、外部トルクを共同で決定し、クラッチの係合解除を検出するより効果的な方法を可能にする。

【0031】

[0041]実施形態では、電極は、第１の面と、第２の面と、を備え、第１の面は、第１の剛体及び第２の剛体の上記一方に対する他方の突出部分に面した主表面を有し、第２の面は、入力フランジ及び出力フランジの上記少なくとも一方に対する他方に面した主表面を有する。第１の面及び／又は第２の面は、三角形、四角形、五角形、半円形、等のような、多角形の形状を有し得る。第１の面は、第２の面とは異なる形状を有し得る。第１の面は、別の表面（例えば、上側表面又は下側表面）を有し得、これは、第１の面の厚さに対応し得、図５Ｂ、図６Ｂ及び図６Ｃのセンサ構造（５３８；６３８）又はその中の電極の場合に見られるように、入力フランジ及び出力フランジの上記少なくとも一方に対する他方に面している。第２の面は、別の表面を有し得、これは、第２の面の厚さに対応し得、フランジ又は剛体の角度方向に面している。例では、第１の面及び第２の面が四角形の形状を有する図６Ｂ、図６Ｃの場合のように、電極はＬ字型であるか、又は、少なくとも第２の面が半円形の形状を有する図７Ｂの場合のように、電極の第１の面及び第２の面は垂直（perpendicular）である。電極は、第１の面と第２の面との間に角度（例えば、４５～９０度、９０～１３５度、４５～１３５度、等）を備え得る。角度は、突出部分の表面／側面と、上記少なくとも一方のフランジの表面との間に形成される角度に対応し得る。実施形態では、第２の面を有する電極の部分は、例えば、上記少なくとも一方のフランジに接続されたＰＣＢ上で、上記少なくとも一方のフランジに接続され得る。

【0032】

[0042]実施形態では、電極は、（例えば、反対側の）ベース表面と、（例えば、斜辺の）傾斜表面と、を備え、ベース表面は、第１の剛体及び第２の剛体の上記一方に対する他方の突出部分に面しており、傾斜表面は、上記少なくとも一方のフランジの半径方向に延在している。電極は、上記少なくとも一方のフランジに面した（例えば、隣辺（adjacent side）の）更なる表面を更に備え得る。このような電極の例は、三角形、直角三角形、又は楔形である。実施形態では、更なる表面は、例えば、上記少なくとも一方のフランジに接続されたＰＣＢ上で、上記少なくとも一方のフランジに接続され得る。

【0033】

[0043]更なる実施形態では、第１の静電容量は、電極の第１の面と、入力フランジ及び出力フランジの上記少なくとも一方に対する他方との間で、センサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ；３０８ａ～３０８ｂ；４０８ａ～４０８ｂ）によって測定され、第２の静電容量は、電極の第２の面と、第１の剛体及び第２の剛体の上記一方に対する他方との間で、センサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ；３０８ａ～３０８ｂ；４０８ａ～４０８ｂ）によって測定される。静電容量が、

【0034】

【数1】

【0035】

によって与えられ得、ここで、

【0036】

【数2】

【0037】

は、誘電率であり、Ａは、電極の表面の面積であり、ｄは、電極と、上記少なくとも一方のフランジの他方及び／又は第１の剛体及び第２の剛体の上記一方に対する他方との間の距離である。更に、距離及び／又は面積の変化による静電容量の変化が、

【0038】

【数3】

【0039】

によって与えられ得、ここで、

【0040】

【数4】

【0041】

は、比誘電率であり、ｄ_０は、初期距離である。静電容量又はその変化は、当該技術分野で知られている他の式によって与えられ得る。一例では、第１の静電容量の場合、Ａは、第１の面の主表面の面積であり、ｄは、この主表面と、第１の剛体及び第２の剛体の上記一方に対する他方、例えば突出部分との間の距離である。第２の静電容量の場合、Ａは、第２の面の主表面の面積であり、ｄは、第２の面と、第２の面に面した入力フランジ及び出力フランジの上記少なくとも一方に対する他方の表面との間の距離である。追加又は代替として、第２の静電容量は、第１の面の他の表面と、上記少なくとも一方のフランジの他方との間で測定され得る。別の例では、第２の静電容量は、Ａ、即ち、電極の傾斜表面の面積と、ｄ、即ち、傾斜表面と、入力フランジ及び出力フランジの上記少なくとも一方に対する他方との間の距離と、に基づいて測定され得る。距離は、傾斜表面上の１点から決定され得るか、又は傾斜表面上の複数の点からの平均距離として決定され得る。傾斜表面は、従来の電極、又はＬ字型電極、又は垂直な第１の面及び第２の面を有する電極よりも大きな表面積を提供し、その結果、静電容量のより感度の高い測定を提供し得る。

【0042】

[0044]実施形態では、１つ以上の感知手段に含まれる第１のセンサ構造（１０８ａ；３０８ａ；１０８ｄ；３０８ｂ）が、上記少なくとも一方のフランジにおける第１の剛体（１０１；３０１；１０４；３０４）に接続され、第１の剛体（１０１；３０１；１０４；３０４）から電気的に絶縁されており、第１のセンサ構造（１０８ａ；３０８ａ；１０８ｄ；３０８ｂ）は、第１のセンサ構造（１０８ａ；３０８ａ；１０８ｄ；３０８ｂ）における電極と、上記少なくとも一方のフランジにおける第２の剛体（１０２；３０２；１０３；３０３）との間の第１の静電容量を測定し、電極と上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体（１０２；３０２；１０３；３０３）との間の第２の静電容量を測定するように構成されている。第１の静電容量は、上記少なくとも一方のフランジの角度方向における変形可能構造（１０５；３０５；１０６；３０６）の変形の結果であり得、第２の静電容量は、上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体に対する上記少なくとも一方のフランジにおける第２の剛体の変位の結果であり得、例えば、上記変位は、出力フランジ（１０３、１０４；３０３、３０４）における第２の剛体（１０３；３０３）に対する入力フランジ（１０１、１０２；３０１、３０２）における第２の剛体（１０２；３０２）の角変位である。これは、図１及び図３に関する例示的な実施形態に示されている。

【0043】

[0045]実施形態では、１つ以上の感知手段に含まれる第２のセンサ構造（２０８ａ；４０８ａ；２０８ｄ；４０８ｂ）が、上記少なくとも一方のフランジにおける第２の剛体（２０２；４０２；２０３；４０３）に接続され、第２の剛体（２０２；４０２；２０３；４０３）から電気的に絶縁されており、第２のセンサ構造（２０８ａ；４０８ａ；２０８ｄ；４０８ｂ）は、第２のセンサ構造（２０８ａ；４０８ａ；２０８ｄ；４０８ｂ）における電極と、上記少なくとも一方のフランジにおける第１の剛体（２０１；４０１；２０４；４０４）との間の第１の静電容量を測定し、電極と上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体（２０２；４０２；２０３；４０３）との間の第２の静電容量を測定するように構成されている。第１の静電容量は、上記少なくとも一方のフランジの角度方向における変形可能構造（２０５；４０５；２０６；４０６）の変形の結果であり得、第２の静電容量は、上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体に対する上記少なくとも一方のフランジにおける第２の剛体の変位の結果であり得、例えば、上記変位は、出力フランジ（１０３、１０４；４０３、４０４）における第２の剛体（１０３；４０３）に対する入力フランジ（１０１、１０２；４０１、４０２）における第２の剛体（１０２；４０２）の角変位である。これは、図２及び図４に関する例示的な実施形態に示されている。

【0044】

[0046]実施形態では、上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体は、ばね板（１０７；２０７；３０７；４０７）と、ばね板（１０７；２０７；３０７；４０７）が第２の剛体に対して軸方向に移動し、両方のフランジをそれぞれ係合又は係合解除することを可能にする複数のばね（１０９；２０９；３０９；４０９）と、を備える。例えば、図１～図４に示されるように、ばね板（１０７；２０７；３０７；４０７）及び少なくとも１つのばね（１０９；２０９；３０９；４０９）は、出力フランジにおける第２の剛体（１０３；２０３；３０３；４０３）に含まれる。

【0045】

[0047]実施形態では、ばね板（１０７；２０７）は、伝達要素（１１１；２１１）を備え、上記少なくとも一方のフランジにおける第２の剛体（１０２；２０２）は、伝達要素（１１１；２１１）の少なくとも一部を収容するように構成された溝を含む。伝達要素（１１１；２１１）は、ボール、円筒ころ、球面ころ、等の形態であり得る。ばね板（１０７；２０７）は、ばね板（１０７；２０７）の上面に形成された、即ち、上記少なくとも一方のフランジ（例えば、入力フランジ）に面した、上部凹部を備え得る。上部凹部は、角度方向に配置され得、各上部凹部は、伝達要素（１１１；２１１）の底部を収容するように構成され得る。好ましくは、上部凹部は、伝達要素（１１１；２１１）の複数のグループと同様の上部凹部の複数のグループに配置され得る。溝及び／又は上部凹部は、伝達要素（１１１；２１１）に相補的な形状を有し得る。このようなばね板（１０７；２０７）の例が図１及び図２に示されている。

【0046】

[0048]実施形態では、１つ以上の感知手段に含まれる第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）が、上記少なくとも一方のフランジにおける第１の剛体（１０１；１０４）に接続され、第１の剛体（１０１；１０４）から電気的に絶縁されており、第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）は、第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）における電極と、上記少なくとも一方のフランジにおける第２の剛体（１０２；１０３）との間の第１の静電容量を測定し、電極と、ばね板（１０７）及び／又は伝達要素（１１１）の少なくとも１つとの間の第２の静電容量を測定するように構成されている。これは、図１に関する例示的な実施形態に示されている。

【0047】

[0049]実施形態では、１つ以上の感知手段における第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）が、上記少なくとも一方のフランジにおける第２の剛体（２０２；２０３）に接続され、第２の剛体（２０２；２０３）から電気的に絶縁されており、第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）は、第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）における電極と、上記少なくとも一方のフランジにおける第１の剛体（２０１；２０４）との間の前記第１の静電容量を測定し、電極と、ばね板（２０７）及び／又は伝達要素（２１１）の少なくとも１つとの間の第２の静電容量を測定するように構成されている。これは、図２に関する例示的な実施形態に示されている。

【0048】

[0050]第１の静電容量は、上記少なくとも一方のフランジの角度方向における変形可能構造（１０５；１０６；２０５；２０６）の変形の結果であり得、第２の静電容量は、フランジのいずれかにおける第２の剛体に対するばね板（１０７；２０７）及び／又は伝達要素（１１１；２１１）の少なくとも１つの変位の結果であり得る。ばね板（１０７；２０７）及び／又は伝達要素（１１１；２１１）の少なくとも１つの変位は、上記少なくとも一方のフランジにおける第２の剛体に対する角度及び／又は軸方向のものであり得る。ばね板（１０７；２０７）及び／又は伝達要素（１１１；２１１）の少なくとも１つの軸方向変位は、上記少なくとも一方のフランジにおける溝からの、ばね板（１０７；２０７）及び／又は伝達要素（１１１；２１１）の少なくとも１つの係合解除に関連し得る。ばね板（１０７；２０７）及び／又は伝達要素（１１１；２１１）の少なくとも１つの角変位は、両方のフランジにおける第２の剛体の角変位に関連し得る。

【0049】

[0051]実施形態では、上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体（１０２；２０２；３０２；４０２；１０３；２０３；３０３；４０３）は、電極の表面（例えば、上述したような第２の面）に面した変形（１１４；２１４；３１４；４１４；１１５；２１５；３１５；４１５）を備える表面を有し、電子回路は、電極の表面と、上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体の表面との間の距離の変化による、測定された第２の静電容量の変化に基づいて、クラッチの係合解除を検出するように構成されている。上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体（１０２；２０２；３０２；４０２；１０３；２０３；３０３；４０３）の表面は、１つより多くの変形（１１４；２１４；３１４；４１４；１１５；２１５；３１５；４１５）を備え得、そのうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの電極の表面に面しており、これにより、フランジの任意の係合位置において、変形（１１４；２１４；３１４；４１４；１１５；２１５；３１５；４１５）が電極の表面に面する。変形（１１４；２１４；３１４；４１４；１１５；２１５；３１５；４１５）は、溝、窪み、トレンチ、又は上記少なくとも一方のフランジの他方の表面からの（即ち、フランジの表面から内部への）その他任意の内側への変形であり得る。これは、図１～図４に関する例示的な実施形態に示されている。変形は、上記少なくとも一方のフランジの他方の表面からの突出部又は突起部等の外側への変形であり得、このような外側への変形は、係合状態では上記少なくとも一方のフランジの第２の剛体又は電極と接触しないことになる。

【0050】

[0052]更なる実施形態では、電子回路は、上記実施形態で説明された、測定された第２の静電容量に基づいて、クラッチの係合解除を検出するように構成されている。例えば、上記少なくとも一方のフランジにおける第２の剛体と、ばね板（１０７；２０７）及び／又は伝達要素（１１１；２１１）の少なくとも１つとの間の軸方向の係合解除は、例えば、ばね板（１０７；２０７）及び伝達要素（１１１；２１１）の軸方向変位による、上記少なくとも一方のフランジ（例えば、１つ以上の感知手段に含まれるセンサ構造）に一体化された電極の表面と、ばね板（１０７；２０７）及び／又は伝達要素（１１１；２１１）の表面との間の距離の変化による、測定された第２の静電容量の変化に基づいて検出される。別の例では、上記少なくとも一方のフランジにおける第２の剛体と、ばね板（１０７；２０７）及び／又は伝達要素（１１１；２１１）の少なくとも１つとの間の角度的な係合解除（angular disengagement）は、上記少なくとも一方のフランジに一体化された電極の表面と、上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体及び／又はばね板（１０７；２０７）及び／又は伝達要素（１１１；２１１）の少なくとも１つのうちのいずれか１つ又は組合せの表面との間の距離の変化による、測定された第２の静電容量の変化に基づいて検出される。この例では、これら第２の剛体が角度的に係合解除するとき（例えば、２つの第２の剛体間の角度シフト）、電極の表面と、上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体の表面との間の距離は、電極と、ばね板（１０７；２０７）及び／又は伝達要素（１１１；２１１）の少なくとも１つとの間の距離まで増大又は低減し得、及び／又はその逆も同様である。別の例では、フランジ又はその中の第２の剛体が係合解除すると、これらフランジ又はこれら第２の剛体は、互いに対して角度的に変位され、上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体（１０２；２０２；３０２；４０２；１０３；２０３；３０３；４０３）の表面と、電極の表面との間の距離の変化を引き起こす。この例では、これら第２の剛体が角度的に係合解除するとき（例えば、２つの第２の剛体間の角度シフト）、電極の表面との間の距離、及び電極と変形（１１４；２１４；３１４；４１４；１１５；２１５；３１５；４１５）との間の距離は、上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体の表面の別の部分が電極の表面に面していることにより、増大又は低減し得、及び／又はその逆も同様である。

【0051】

[0053]更なる実施形態では、センサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ；３０８ａ～３０８ｂ；４０８ａ～４０８ｂ）は、電極と、上記少なくとも一方のフランジにおける第１の剛体又は第２の剛体のうちの少なくとも一方と、上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体との間に電気回路（１１２ａ～１１２ｄ；２１２ａ～２１２ｄ；３１２ａ～３１２ｂ；４１２ａ～４１２ｂ）を形成／設け得る。第１の事例では、第１の電気回路（１１２ａ；３１２ａ；１１２ｄ；３１２ｂ）は、第１のセンサ構造（１０８ａ；３０８ａ；１０８ｄ；３０８ｂ）における電極と、両方のフランジの第２の剛体のうちの少なくとも一方との間に形成／設けられ得る。第２の事例では、第２の電気回路（２１２ａ；４１２ａ；２１２ｄ；４１２ｂ）は、第２のセンサ構造（２０８ａ；４０８ａ；２０８ｄ；４０８ｂ）における電極と、上記少なくとも一方のフランジの第１の剛体及び上記少なくとも一方のフランジの他方の第２の剛体のうちの少なくとも一方との間に形成／設けられ得る。第３の事例では、第３の電気回路（１１２ｂ；１１２ｃ）は、第３のセンサ構造（１０８ｂ；１０８ｃ）の電極と、上記少なくとも一方のフランジの第２の剛体、並びに／又は、上記少なくとも一方のフランジの他方におけるばね板（１０７）及び／若しくは伝達要素（１１１）の少なくとも１つとの間に形成／設けられ得る。第４の事例では、第４の電気回路（２１２ｂ；２１２ｃ）は、第４のセンサ構造（２０８ｂ；２０８ｃ）における電極と、上記少なくとも一方のフランジの第１の剛体、並びに、上記少なくとも一方のフランジの他方におけるばね板（２０７）及び／又は伝達要素（２１１）の少なくとも１つ、のうちの少なくとも一方との間に形成／設けられ得る。

【0052】

[0054]更なる実施形態では、更なる静電容量が、センサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）によって測定され得るか、又は第１及び第２の静電容量の組合せとして電子回路によって決定され得る。第１の事例では、第１の更なる静電容量が、好ましくは、第１の電気回路（１１２ａ；３１２ａ；１１２ｄ；３１２ｂ）に基づいて、両方のフランジの第２の剛体間で測定又は決定され得る。第２の事例では、第２の更なる静電容量が、好ましくは、第２の電気回路（２１２ａ；４１２ａ；２１２ｄ；４１２ｂ）に基づいて、上記少なくとも一方のフランジの第１の剛体と、上記少なくとも一方のフランジの他方の第２の剛体との間で測定又は決定され得る。第３の事例では、第３の更なる静電容量が、好ましくは、第３の電気回路（１１２ｂ；１１２ｃ）に基づいて、上記少なくとも一方のフランジの第２の剛体と、上記少なくとも一方のフランジの他方におけるばね板（１０７）及び／又は伝達要素（１１１）の少なくとも１つとの間で測定又は決定され得る。第４の事例では、第４の更なる静電容量が、好ましくは、第４の電気回路（２１２ｂ；２１２ｃ）に基づいて、上記少なくとも一方のフランジの第１の剛体と、上記少なくとも一方のフランジの他方におけるばね板（２０７）及び／又は伝達要素（２１１）の少なくとも１つとの間で測定又は決定され得る。

【0053】

[0055]本発明による過負荷クラッチの以下の実施形態は、図５Ａ～図５Ｃ、図６Ａ～図６Ｃ及び図７Ａ～図７Ｄを更に参照して説明される。

【0054】

[0056]実施形態では、上記少なくとも一方のフランジは、角度方向に配置された複数の突出部分（５３５；６３５；７３５）を備え、１つ以上の感知手段は、電極をそれぞれ有する複数のセンサ構造（５３８；６３８；７３８）を備え、複数のセンサ構造（５３８；６３８；７３８）は、角度方向に配置されており、電極と複数の突出部分（５３５；６３５；７３５）との間の第１の静電容量を測定するように構成されている。突出部分（５３５；６３５；７３５）は、上記少なくとも一方のフランジの他方の第１の剛体又は第２の剛体の内壁から軸方向に延在し得、矩形、三角形、円筒形、等のような、いくつかの形状のうちの１つであり得る。更に、電極は、それぞれの突出部分の表面／側面に相補的な主表面を有する面（例えば、第１の面）を備え得る。例えば、円筒状の突出部分の場合、電極は、円筒状の突出部分の円周の一部に相補的な円筒状の面を有し得る。突出部分（５３５；６３５；７３５）は、上記少なくとも一方のフランジの半径方向に延在する傾斜表面を備え得る。例えば、突出部分（５３５；６３５；７３５）は、楔形であり得る。

【0055】

[0057]突出部分（５３５；６３５；７３５）及び／又は電極若しくはセンサ構造（５３８；６３８；７３８）の数は、２つ以上、３つ以上、４つ以上、５つ以上、６つ以上、７つ以上、８つ以上、等であり得る。更に、それぞれの突出部分についてのセンサ構造（５３８；６３８；７３８）の数又は電極の数は、１つ以上、２つ以上、３つ以上、４つ以上、等であり得る。例えば、１つ以上の電極又はセンサ構造（５３８；６３８；７３８）が、各電極が突出部分の異なる側面／表面に面するように、各突出部分について設けられ得る。一例では、突出部分（５３５；６３５；７３５）の数が３つであり得、センサ構造の数が６つであり得、ここで、図５Ｂ、図６Ｂ及び図７Ｂの場合のように、２つのセンサ構造又は電極が、３つの突出部分（５３５；６３５；７３５）の各々の２つの表面／側面に面している。

【0056】

[0058]図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ｂ、図６Ｃ、図７Ａ～図７Ｃを参照して説明された複数のセンサ構造（５３８；６３８；７３８）は、図１～図４を参照して説明されたセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ；３０８ａ～３０８ｂ；４０８ａ～４０８ｂ）のいずれか１つ又は組合せを備え得ることが理解されよう。更に、図５Ａ～図５Ｃ、図６Ａ～図６Ｃ及び図７Ａ～図７Ｄの過負荷クラッチの他の要素は、例えば、以下に説明されるように、図１～図４の過負荷クラッチの他の要素に対応し得る。

【0057】

[0059]更なる実施形態では、平均の第１の静電容量が、複数のセンサ構造によって測定された第１の静電容量に基づいて決定され得、平均の第２の静電容量が、複数のセンサ構造によって測定された第２の静電容量に基づいて決定され得る。他の統計分析も、測定された静電容量に対して行われ得る。例えば、第１の静電容量の平均変化及び／又は第２の静電容量の平均変化が決定され得る。更に、複数のセンサ構造によって測定された静電容量は、入力フランジ、出力フランジ、入力フランジ及び出力フランジの少なくとも一方の一部（例えば、ばね板、複数のばねの少なくとも１つ、伝達要素の少なくとも１つ、第１の剛体、第２の剛体、変形可能構造等のうちの少なくとも１つ）等の、クラッチの少なくとも一部の構造状態を決定するために使用され得る。例えば、静電容量又はその変化は、クラッチの第１の部分において第２の部分より大きくなり得、クラッチの第１の部分又は出力フランジにおけるばね板及び／若しくは伝達要素の少なくとも１つが摩耗している可能性があることが（例えば、電子回路によって）決定され得る。

【0058】

[0060]更なる実施形態では、測定された静電容量（例えば、第１の静電容量、第２の静電容量、更なる静電容量、複数の第１及び／又は第２の静電容量、等）及び／又は決定された静電容量（例えば、第１の静電容量の平均、第２の静電容量の平均、等）は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット、等のような、ユーザ装置のディスプレイ上に表示され得る。追加又は代替として、決定された外部トルクの値が、ユーザ装置のディスプレイ上に表示され得、及び／又は、警報、警告、メッセージ、通知を介して等、信号がユーザ装置のディスプレイ上に表示され得、過負荷クラッチの状態に関する情報をユーザに提供する。例えば、ユーザは、クラッチが係合解除されたことを通知され得る。別の例では、ユーザは、外部トルクが所定のトルク閾値の少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９９％、等である等、外部トルクが所定のトルク閾値に近いことを警告され得る。

【0059】

[0061]実施形態では、変形可能構造（１０５；１０６；２０５；２０６）は、複数のスポークを備える。スポーク（５２３；６２３；７２３）は、上記少なくとも一方のフランジの第１の剛体（５２１；６２１；７２１）から第２の剛体（５２２；６２２；７２２）まで半径方向に延在し得る。スポークの数は、２つ以上、３つ以上、４つ以上、５つ以上、６つ以上、７つ以上、８つ以上、等であり得る。更なる実施形態では、突出部分は、これらスポークの中間に設けられ得る。突出部分の数は、変形可能構造におけるスポークの数に等しくなり得、例えば、図６Ｂ及び図７Ｂに示されるように、３つの突出部分（６３５；７３５）及び３つのスポーク（６２３；７２３）である。突出部分の数は、変形可能構造におけるスポークの数より少なくなり得、例えば、図５Ｂに示されるように、３つの突出部分（５３５）及び６つのスポーク（５２３）である。代替として、突出部分の数は、変形可能構造におけるスポークの数より多くなり得、例えば、スポーク間に１つ以上の突出部分である。

【0060】

[0062]実施形態では、クラッチは、カムクラッチ、摩擦クラッチ、又は複合摩擦カムクラッチ（ＣＦＣＣ）である。カムクラッチは、ボール－リセス原理（ball-recess principle）に基づき得る。更に、カム機構は、回転運動を並進運動に変換し、ここで、ばね板（１０７；２０７）は、（例えば、カムの回転により）ハウジングに対して移動し、これは、１つ以上の感知手段と同じハードウェアを用いた、簡単なクラッチの係合解除感知を可能にする。カムクラッチは、確動クラッチ又は確動トルクリミッタ（positive torque limiter）とも呼ばれる。カムクラッチ及び／又はＣＦＣＣの例は、図１、図２、図５～図７に表示されている。摩擦クラッチの例は、図３及び図４に表示されている。摩擦クラッチの場合、ばね板は、摩擦板（３０７；４０７）であり、複数のばね（３０９；４０９）は、摩擦板（３０７；４０７）が、上記少なくとも一方のフランジの他方における第１の剛体（３０４；４０４）及び第２の剛体（３０３；４０３）の少なくとも一方に対して軸方向に移動し、それぞれ、上記少なくとも一方のフランジの第２の剛体（３０２；４０２）に係合するか、又はそれから係合解除することを可能にする。従って、上記少なくとも一方のフランジの他方の第２の剛体（３０３；４０３）は、上記少なくとも一方のフランジの第２の剛体（３０２；４０２）に係合するか、又はそれから係合解除する。摩擦クラッチは、スリップクラッチとも呼ばれ得る。

【0061】

[0063]更なる実施形態では、カムクラッチ又はＣＦＣＣの場合、上記少なくとも一方のフランジにおける第２の剛体（１０２；２０２）は、カム（５１０；６１０；７１０）であり、上記少なくとも一方のフランジの他方における第１の剛体（１０４；２０４）は、軸受（例えば、ころ軸受又は玉軸受）であり、上記少なくとも一方のフランジにおける第１の剛体（１０１；２０１）は、ギアユニット及び／又はモータに接続されたハブ（５０２；７０２）であり、上記少なくとも一方のフランジの他方における第２の剛体（１０３；２０３）は、軸受、ばね板（５１２）及び出力部（５０８；６０８；７０８）によって形成されたクラッチの上記出力部（５０８；６０８；７０８）である。ハブ（５０２；７０２）は、第１の接続／締結手段（５１６；６１６；７１６）によって、カム（５１０；６１０；７１０）に接続／締結されている。軸受の内側リング（５０７；７０７）が、第２の接続／締結手段（５１６；７１６）によって、出力部（５０８；６０８；７０８）に接続／締結されている。軸受の外側リング（５０５；７０５）が、第３の接続／締結手段（５１９；７１９）によって、装置（例えば、ロボット）がその上で移動することが可能である軸等の、装置の一部に接続／締結されている。軸受は、内側リング及び外側リング（５０５、５０７；７０５、７０７）の間に複数のころ又はボール（５０９；７０９）を更に備え得る。接続／締結手段は、ボルト／ねじスタッドを用いたボルト／ねじ接続、貫通ボルト／ねじを用いたボルト／ねじ接続、貫通ボルト／ねじとナットとを用いたボルト／ねじ接続であり得る。

【0062】

[0064]図５Ｃ、図７Ｃ及び図７Ｄは、クラッチの部品が互いに接続及び締結され得るカムクラッチ又はＣＦＣＣの例となる実施形態を更に示す。これらの例となる実施形態は、いかなる形でも本発明の範囲を限定することを意図するものではない。これらの例となる実施形態では、第１の接続／締結手段（５０３；７０３）は、ハブ（５０２；７０２）及びカム（５１０；７１０）の穴を通して収容される貫通ボルト／ねじを用いたボルト／ねじ接続の形態である。第２の接続／締結手段（５１６；７１６）は、出力部（５０８；７０８）及び内側リング（５０７；７０７）の穴を貫通して収容される貫通ボルト／ねじを用いたボルト／ねじ接続の形態である。第３の接続／締結手段（５１９；７１９）は、外側リング（５０５；７０５）の穴を通して収容される貫通ボルト／ねじを用いたボルト／ねじ接続の形態である。第２の接続／締結手段（５１６；７１６）には、第２の接続／締結手段（５１６；７１６）がそれを通して挿入されるスライダ（５１７；７１７）が設けられている。スライダ（５１７；７１７）は、ボルト／ねじスライダである。接続／締結手段の他の形態は、ボルト／ねじスタッドを用いたボルト／ねじ接続、貫通ボルト／ねじを用いたボルト／ねじ接続、貫通ボルト／ねじとナットとを用いたボルト／ねじ接続であり得る。

【0063】

[0065]更なる実施形態では、ＣＦＣＣは、ばね板（１０７；２０７；７１２）とカム（７１０）との間に角度方向に配置された複数の伝達要素（１１１；２１１；７１３）を更に備える。複数の伝達要素（１１１；２１１；７１３）は、少なくとも２つのグループ、少なくとも３つのグループ、少なくとも４つのグループ、又は少なくとも５つのグループ等の、伝達要素（１１１；２１１；７１３）の複数のグループに配置され、好ましくは、３つのグループに配置され得る。伝達要素（１１１；２１１；７１３）の複数のグループは、異なる数の伝達要素（１１１；２１１；７１３）を有し得る。例えば、第１及び第２のグループは、４つの伝達要素（１１１；２１１；７１３）を有し、第３及び第４のグループは、６つの伝達要素（１１１；２１１；７１３）を有する。好ましくは、各グループ内の伝達要素（１１１；２１１；７１３）の数は、同じである（即ち、伝達要素の総数は、伝達要素の複数のグループの間で均等にグループ化される）。

【0064】

[0066]更なる実施形態では、ＣＦＣＣは、リング状部分の底面に形成された、即ち、ばね板（５１２；７１２）に面した溝を有するリング状部分を有するカムを備える。溝は、角度方向に配置され、伝達要素（７１３）の上部を収容するように構成されている。溝は、好ましくは、伝達要素（７１３）の複数のグループと同様に、溝（５１１；７１１）の複数のグループに配置され得る。カムのリング状部分は、図５Ｂ及び図７Ｂに示されるように、後続の溝（５１１；７１１）の間に角度方向に配置された平坦領域（５１５；７１５）を更に有し得る。平坦領域（５１５；７１５）は、溝（５１１；７１１）の配置に基づいて複数のグループに配置され得る。例えば、平坦領域（５１５；７１５）は、溝（５１１；７１１）の複数のグループ間の距離、及び／又は、溝（５１１；７１１）の複数のグループのうちのグループ内の溝（５１１；７１１）間の距離等、複数のグループ内の溝（５１１；７１１）の配置に基づくサイズを有し得る。例えば、図５Ｂ及び図７Ｂの場合のように、溝（５１１；７１１）は、それぞれ７つの溝（５１１；７１１）の３つのグループに配置され得、平坦領域（５１５；７１５）は、溝（５１１；７１１）の上記３つのグループの間に３つの平坦領域（５１５；７１５）として配置されている。

【0065】

[0067]図５Ａ、図５Ｂ、図７Ａ及び図７Ｂは、カム（５１０；７１０）に一体化されたプリント回路基板、ＰＣＢ（５３０；７３０）等の感知手段を示す。ＰＣＢ（５３０；７３０）は、電子回路が少なくとも１つのセンサ構造（５３８；７３８）に電気的に接続することを可能にするために、１つ以上の感知手段に含まれ得る。図５Ｂは、カム（５１０；７１０）が３つの突出部分（５３５；７３５）を備え、各突出部分について２つのセンサ構造を有していることを示す。各センサ構造（５３８；７３８）は、センサ構造（５３８；７３８）における電極と、カム（５１０；７１０）、好ましくは突出部分（５３５；７３５）との間に第１の電気回路（５３２；７３２）を形成／設け、センサ構造（５３８；７３８）における電極と、カム（５１０；７１０）、好ましくは突出部分（５３５；７３５）との間の、例えば第１の電気回路（５３２；７３２）の第１の静電容量を測定するように構成されている。図７Ａ、図７Ｃ及び図７Ｄは、ＰＣＢ（７３０）が、ねじ（７３１）によって、第１の剛体（７２１）に接続／締結されていることを更に示す。更に、少なくとも１つのセンサ構造（７３８）が、ねじ（７３１）によって、ＰＣＢ及び／又は第１の剛体（７２１）に接続／締結され得る。ねじ以外の接続／締結手段もまた、当業者によって理解され得る。追加又は代替として、センサ構造（７３８）の電極は、ＰＣＢにはんだ付けされ得る。図７Ｂは、ＰＣＢが、第１の剛体（７２１）に含まれる少なくとも１つの支持構造（７２４）に接続／締結され得ることを示す。支持構造（７２４）は、センサ構造（７３８）により近くなるように接続／締結手段を設け、１つ以上の感知手段（例えば、ＰＣＢ）をより剛性にし得る。

【0066】

[0068]図７Ｂは、第１の剛体（７２１）が、半径方向に突出した複数の支持構造（７２４）を備えることを更に示す。支持構造（７２４）の数は、２つ以上、３つ以上、４つ以上、５つ以上、６つ以上、７つ以上、８つ以上、等であり得る。実施形態では、支持構造（７２４）は、スポーク（７２３）間に設けられ得る。更なる実施形態では、支持構造（７２４）は、スポーク（７２３）と突出部分（７３５）との間に設けられ得る。支持構造（７２４）の数は、突出部分（７３８）及び／又はスポーク（７２３）の数と等しくなり得る。支持構造（７２４）の数は、突出部分（７３８）の数及び／又はスポーク（７２３）の数より多くなり得、例えば、図６Ｂ及び図７Ｂに示されるように、突出部分（７３８）の数及び／又はスポーク（７２３）の数の２倍である。支持構造の数は、突出部分（７３８）の数及び／又はスポーク（７２３）の数より少なくなり得る。ＰＣＢは、好ましくは、少なくとも１つの支持構造（７２４）及び／又は第１の剛体（５２１；７２１）のいずれからも電気的に絶縁されている。

【0067】

[0069]図５Ｃ及び図７Ｃは、ばね板（５１２；７１２）と感知構造（５３８；７３８）の電極との間に第２の電気回路（５３３；７３３）を形成するセンサ構造（５３５；７３５）を示す。センサ構造（５３８；７３８）は、感知構造（５３８；７３８）の電極とばね板（５１２；７１２）との間の、例えば第２の電気回路（５３３；７３３）の第２の静電容量を測定するように構成され得る。第１の電気回路（５３２；７３２）及び第２の電気回路（５３３；７３３）は、図１を参照して説明された第１及び／又は第３の電気回路（１１２ａ、１１２ｂ）と同様に、カム（５１０；７１０）における第２の剛体（５２２；７２２）及び／又は突出部分（５３５；７３５）と、ばね板（５１２；７１２）との間に電気回路を形成／設け得る。

【0068】

[0070]過負荷クラッチは、滑り軸受（５０４；７０４）を更に備え得、ハブ（５０２；７０２）、滑り軸受（５０４；７０４）及びカム（５１０；７１０）は、ころ軸受、出力部（５０８；７０８）、ばね板（５１２；７１２）及びばね（７１４）によって形成される外側クラッチ部に回転可能に接続された内側クラッチ部を形成し、カム（５１０；７１０）、出力部（５０８；７０８）、軸受（５０５、５０７；７０５；７０７）及び／又は別の出力部（７２０）のいずれか１つ又は組合せに対してばね板（５１２；７１２）の軸方向の変位を可能にしている。図５Ｃに示されるハブ（５０２）と滑り軸受（５０４）との間の摩擦により、全てのトルクがカム（５１０）を通じて伝達されるわけではない。発明者らは、図７Ｃ及び図７Ｄの過負荷クラッチにおいて、別の出力部（７２０）を含む滑り軸受（５０４；７０４）の一部を取り除くことによって、全てのトルクがカム（７１０）を通じて伝達され得ることを見出した。これは、１つ以上の感知手段、特に、その中の感知構造（７３５）の感度を改善／高めることを可能にする。別の出力部（７２０）は、上述の接続／締結手段と同様であり得る別の接続／締結手段（７１８）によって、出力部（７０８）に接続／締結され得る。

【0069】

[0071]図７Ｄの過負荷クラッチは、多くの態様及び／又は特徴において図７Ｃの過負荷クラッチに対応し、従って、簡潔にするために、相違点のみが詳細に説明される。図７Ｄは、図１及び図２を参照して説明した伝達要素（１１１；２１１）に多くの点で対応する伝達要素（７１３）を示す。図７Ｄでは、ばね板（７１２）は、伝達要素（７１３）を支持するように構成された、ばね板（７１２）の表面に形成された、即ち、カム（７１０）に面した上部凹部を備える。更に、別の出力部（７２０）、例えばその内壁は、伝達要素（７１３）を更に支持するように構成され得る。追加又は代替として、出力部（７０８）、例えばその内壁は、伝達要素（７１３）を更に支持するように構成され得る。出力部（７０８）及び／又は別の出力部（７２０）の内壁は、過負荷クラッチが係合状態と係合解除状態との間で移動するとき、即ち、ばね板（７１２）が軸方向に変位されるとき、伝達要素（７１３）が所定の位置（例えば、ばね板７１２上又はその上に形成された凹部内）に留まることを可能にする。

【0070】

[0072]図６Ｃは、本発明によるクラッチの例となる実施形態の斜視図を概略的に例示する。図６Ｃの過負荷クラッチは、多くの態様及び／又は特徴において、図５Ｃ、図７Ｃ及び図７Ｄのいずれか１つの過負荷クラッチに対応し、従って、簡潔にするために、相違点のみが詳細に説明される。例えば、第１の接続／締結手段（６０３）及び第２の接続／締結手段（６１６）、ばね板（６１２）、伝達要素（６１３）、並びに軸受の外側リング（６０５）は、それぞれ、図５Ｃ、図７Ｃ及び図７Ｄの第１の接続／締結手段（５０３；７０３）及び第２の接続／締結手段（５１６；７１６）、ばね板（５１２；７１２）、伝達要素（５１３；７１３）、並びに軸受の外側リング（５０５；７０５）に対応し得る。

【0071】

[0073]図６Ａは、本発明による（例えば、図６Ｃの）過負荷クラッチの例となる実施形態の上面図を概略的に例示する。図６Ｂは、本発明による（例えば、図６Ａ及び図６Ｃの）過負荷クラッチの出力フランジの例となる実施形態の底面図を概略的に例示する。出力フランジ、特に出力部（６０８）には、少なくとも１つの突出部分（６３５）、この場合は、３つの突出部分（６３５）が一体化されている。突出部分（６３５）は、出力部（６０８）の一部であり得る。

【0072】

[0074]図６Ａ及び図６Ｂは、出力フランジ、特に出力部（６０８）に一体化された１つ以上のＰＣＢ（６３０）を示す。１つ以上のＰＣＢ（６３０）は、１つ以上の感知手段に含まれ得、及び／又は、電子回路を少なくとも１つのセンサ構造（６３８）に電気的に接続し得る。図６Ｂは、１つ以上の感知手段が３つの突出部分（６３５）を備えることを示す。少なくとも１つのセンサ構造（６３８）は、図１を参照して説明されたような第１及び／又は第２のセンサ構造（１０８ｃ、１０８ｄ）であり得る。

【0073】

[0075]図６Ｃに示されるように、センサ構造（６３８）は、図１を参照して説明された第１及び／又は第３の電気回路（１１２ｃ、１１２ｄ）に対応し得る電気回路（６３２）を形成する。電気回路（６３２）は、センサ構造（６３８）の電極と、出力部（６０８）（例えば、図６Ｂに示されるような第１の剛体６２１、又は第２の剛体（６２２））及び突出部分（６３５）のうちの少なくとも１つとの間、並びに、センサ構造（６３８）の電極と、ばね板（６１）及び少なくとも１つの伝達要素（６１３）のうちの少なくとも１つとの間に形成／設けられている。各センサ構造（６３８）は、センサ構造（６３８）の電極と、出力部（６０８）（例えば、図６Ｂに示されるような第１の剛体６２１、又は第２の剛体６２２）及び突出部分（６３５）のうちの少なくとも１つとの間の電気回路（６３２）の第１の静電容量、並びに、センサ構造（６３８）の電極と、ばね板（６１２）及び少なくとも１つの伝達要素（６１３）のうちの少なくとも１つとの間の電気回路（６３２）の第２の静電容量を測定するように構成されている。

【0074】

[0076]図６Ｃでは、第１のセンサ構造（６３８）は、第１の面と、第２の面と、を備え、第１の面は、突出部分（６３５）に面した主表面を有し、第２の面は、ばね板（６１２）及び／又はカム（６１０）に面した主表面を有する第１のセンサ構造（６３８）に対して突出部分（６３５）の反対側に接続された第２のセンサ構造（６３８）もまた、第１のセンサ構造（６３８）と同様の第１及び第２の面を備える。

【0075】

[0077]当業者であれば、図５～図７を参照して説明されたクラッチのいずれかにおいて、図１～図２を参照して説明されたような代用の又は追加のセンサ構造（２０８ａ～２０８ｄ）をどのように実装するかを理解するであろう。

【0076】

[0078]カムクラッチ及び／又はＣＦＣＣの一般的な構造に関する他の詳細は、当業者によって理解されるものとする。

【0077】

[0079]更に、当業者であれば、図３及び図４を参照して上述した過負荷クラッチの特徴を適用するとき、摩擦クラッチの一般的な構造を理解するであろう。

【0078】

[0080]実施形態では、装置（例えば、ロボット、産業用ロボット、高速産業用ロボット、等）は、上述したような過負荷クラッチを備える。装置は、ハブ（５０２；７０２）に接続されたギアユニットと、ギアユニットに接続されたモータと、を備え得、上記モータは、ギアユニットを通じてころ軸受（５０６；７０６）にトルクを与えるように構成されている。ハブ（５０２；７０２）は、本明細書に記載されるように、出力フランジ（５０８；７０８）にトルクを伝送／伝達し得る。

【0079】

[0081]クラッチは、上述したように、第３の接続又は締結手段（５１９；７１９）を介してクラッチに接続されたアクチュエータハウジングを介してモータに接続され得る、例えば、堅固に接続され得るか、又は締結され得る。ギアユニットは、円形スプライン、波動発生器（wave generator）、及びフレクスプラインを備え得る。ギアユニット又はギアユニットの回転可能な部分は、フレクスプラインと、例えば、ボルト／ねじスタッドを用いたボルト／ねじ接続、貫通ボルト／ねじを用いたボルト／ねじ接続、貫通ボルト／ねじとナットとを用いたボルト／ねじ接続の形態における、第４の接続又は締結手段と、を介して、ハブ（５０２；７０２）に更に接続され得る、例えば、堅固に接続され得るか、又は締結され得る。

【0080】

[0082]実施形態では、モータは、ロータと、ステータと、を備え得る。ステータは、モータ接続又は締結プロビジョン（fastening provision）を介して、アクチュエータハウジングに接続され得る、例えば、堅固に接続され得るか、又は締結され得る。ロータは、例えば、ギアユニットの回転可能な部分にロータを結合することによって、ギアユニットを通じてハブ（５０２；７０２）にトルクを与えるように構成されている。

【0081】

[0083]一実施形態では、ギアユニットは、波動歯車装置、好ましくは、ハーモニックドライブ（登録商標）であり得る。装置は、カム（５１０；７１０）におけるトルクが所定のトルク閾値を超えたときにモータを能動的に制動する（停止することを含む）ステップを備える制御アルゴリズムにおいて使用され得る。これにより、クラッチが係合状態から係合解除状態に移動される。モータ制動トルクが高いほど、モータ慣性をより速く減速させ得、クラッチとモータとの間の角度位置差がより小さくなる。産業用ロボットは、クラッチが係合解除状態から係合状態へと移動し得るように、クラッチが係合解除状態にある状態で、モータ及びギアユニットの位置を制御するステップを備える制御アルゴリズムにおいて使用され得る。制御アルゴリズムは、モータを制動し、好ましくは、停止させるステップを更に備え得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【手続補正書】

【提出日】2024-07-26

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力フランジ（１０１、１０２；２０１、２０２）と、出力フランジ（１０３、１０４；２０３、２０４）と、を備える過負荷クラッチであって、前記クラッチは、前記入力フランジ（１０１、１０２；２０１、２０２）と前記出力フランジ（１０３、１０４；２０３、２０４）との間でトルクを伝達し、前記トルクが所定の閾値を超えると、前記クラッチを係合解除するように構成されており、
前記クラッチは、前記入力フランジ及び前記出力フランジの少なくとも一方に少なくとも部分的に一体化された１つ以上の感知手段を備え、
前記１つ以上の感知手段は、両方のフランジ間で伝達される前記トルクを共同で決定し、前記クラッチの前記係合解除を検出するように適合されており、
前記少なくとも一方のフランジが、前記少なくとも一方のフランジの角度方向に変形可能な変形可能構造（１０５；１０６；２０５；２０６）を介して互いに接続された第１の剛体（１０１；２０１；１０４；２０４）及び第２の剛体（１０２；２０２；１０３；２０３）を備えることと、前記変形可能構造（１０５；１０６；２０５；２０６）は、少なくとも１つのねじりばね定数によって規定されており、
前記１つ以上の感知手段が、
前記第１の剛体及び前記第２の剛体の一方に接続され且つそこから電気的に絶縁された電極を有するセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）と、ここで、前記センサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）は、前記電極と前記第１の剛体及び前記第２の剛体の前記一方に対する他方との間の第１の静電容量を測定するように構成されており、前記電極と前記少なくとも一方のフランジの他方との間の第２の静電容量を測定するように構成されており、
前記測定された第１の静電容量に基づいて、外部トルクを決定するように構成され、前記測定された第２の静電容量に基づいて、前記クラッチの係合解除を検出するように構成された電子回路と、
を備えることと、を特徴とするクラッチ。

【請求項2】

前記電極は、第１の面と、第２の面と、を備え、前記第１の面は、前記第１の剛体及び前記第２の剛体の前記一方に対する前記他方の突出部分に面した主表面を有し、前記第２の面は、前記少なくとも一方のフランジの前記他方に面した主表面を有する、請求項１に記載のクラッチ。

【請求項3】

前記電極は、ベース表面と、傾斜表面と、を備え、前記ベース表面は、前記第１の剛体及び前記第２の剛体の前記一方に対する前記他方の突出部分に面しており、前記傾斜表面は、前記少なくとも一方のフランジの前記角度方向に延在している、請求項１に記載のクラッチ。

【請求項4】

前記１つ以上の感知手段における第１のセンサ構造（１０８ａ、１０８ｄ）が、前記第１の剛体（１０１；１０４）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第１のセンサ構造（１０８ａ、１０８ｄ）は、前記第１のセンサ構造（１０８ａ、１０８ｄ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第２の剛体（１０２；１０３）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体（１０２；１０３）との間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項5】

前記１つ以上の感知手段における第２のセンサ構造（２０８ａ、２０８ｄ）が、前記第２の剛体（２０２；２０３）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第２のセンサ構造（２０８ａ、２０８ｄ）は、前記第２のセンサ構造（２０８ａ、２０８ｄ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第１の剛体（２０１；２０４）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体（２０２；２０３）との間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項6】

前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体は、ばね板（１０７；２０７）と、前記ばね板（１０７；２０７）が前記第２の剛体（１０３；２０３）に対して軸方向に移動し、両方のフランジをそれぞれ係合又は係合解除することを可能にする複数のばね（１０９；２０９）と、を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項7】

前記ばね板（１０７；２０７）は、伝達要素（１１１；２１１）を備え、
前記入力フランジにおける前記第２の剛体（１０２；２０２）は、前記伝達要素（１１１；２１１）を収容するように構成された溝を含む、請求項６に記載のクラッチ。

【請求項8】

前記１つ以上の感知手段における第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）が、前記第１の剛体（１０１；１０４）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）は、前記第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第２の剛体（１０２；１０３）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と、前記ばね板（１０７）及び／又は前記伝達要素（１１１）の少なくとも１つとの間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、請求項７に記載のクラッチ。

【請求項9】

前記１つ以上の感知手段における第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）が、前記第２の剛体（２０２；２０３）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）は、前記第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第１の剛体（２０１；２０４）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と、前記ばね板（２０７）及び／又は前記伝達要素（２１１）の少なくとも１つとの間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、請求項７に記載のクラッチ。

【請求項10】

前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体（１０２；１０３；２０２；２０３）は、前記電極の表面に面した変形（１１４；１１５；２１４；２１５）を備える表面を有し、
前記電子回路は、前記電極の前記表面と、前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体の前記表面との間の距離の変化による、前記測定された第２の静電容量の変化に基づいて、前記クラッチの係合解除を検出するように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項11】

前記少なくとも一方のフランジは、角度方向に配置された複数の突出部分（５３５；６３５；７３５）を備え、
前記１つ以上の感知手段は、電極をそれぞれ有する複数のセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）を備え、前記複数のセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）は、角度方向に配置されており、前記電極と前記複数の突出部分（５３５；６３５；７３５）との間の前記第１の静電容量を測定するように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項12】

前記変形可能構造（１０５；１０６；２０５；２０６）は、複数のスポークを備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項13】

前記クラッチは、カムクラッチ、摩擦クラッチ、又は複合摩擦カムクラッチである、請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチ。

【請求項14】

請求項１～３のいずれか一項に記載のクラッチを備える装置であって、前記装置は、
前記入力フランジに接続されたギアユニットと、
前記ギアユニットに接続され、前記ギアユニットを通じて前記入力フランジにトルクを与えるように構成されたモータと、
を備える装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0081】

[0083]一実施形態では、ギアユニットは、波動歯車装置、好ましくは、ハーモニックドライブ（登録商標）であり得る。装置は、カム（５１０；７１０）におけるトルクが所定のトルク閾値を超えたときにモータを能動的に制動する（停止することを含む）ステップを備える制御アルゴリズムにおいて使用され得る。これにより、クラッチが係合状態から係合解除状態に移動される。モータ制動トルクが高いほど、モータ慣性をより速く減速させ得、クラッチとモータとの間の角度位置差がより小さくなる。産業用ロボットは、クラッチが係合解除状態から係合状態へと移動し得るように、クラッチが係合解除状態にある状態で、モータ及びギアユニットの位置を制御するステップを備える制御アルゴリズムにおいて使用され得る。制御アルゴリズムは、モータを制動し、好ましくは、停止させるステップを更に備え得る。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 入力フランジ（１０１、１０２；２０１、２０２）と、出力フランジ（１０３、１０４；２０３、２０４）と、を備える過負荷クラッチであって、前記クラッチは、前記入力フランジ（１０１、１０２；２０１、２０２）と前記出力フランジ（１０３、１０４；２０３、２０４）との間でトルクを伝達し、前記トルクが所定の閾値を超えると、前記クラッチを係合解除するように構成されており、
前記クラッチは、前記入力フランジ及び前記出力フランジの少なくとも一方に少なくとも部分的に一体化された１つ以上の感知手段を備え、
前記１つ以上の感知手段は、両方のフランジ間で伝達される前記トルクを共同で決定し、前記クラッチの前記係合解除を検出するように適合されており、
前記少なくとも一方のフランジが、前記少なくとも一方のフランジの角度方向に変形可能な変形可能構造（１０５；１０６；２０５；２０６）を介して互いに接続された第１の剛体（１０１；２０１；１０４；２０４）及び第２の剛体（１０２；２０２；１０３；２０３）を備えることと、前記変形可能構造（１０５；１０６；２０５；２０６）は、少なくとも１つのねじりばね定数によって規定されており、
前記１つ以上の感知手段が、
前記第１の剛体及び前記第２の剛体の一方に接続され且つそこから電気的に絶縁された電極を有するセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）と、ここで、前記センサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）は、前記電極と前記第１の剛体及び前記第２の剛体の前記一方に対する他方との間の第１の静電容量を測定するように構成されており、前記電極と前記少なくとも一方のフランジの他方との間の第２の静電容量を測定するように構成されており、
前記測定された第１の静電容量に基づいて、外部トルクを決定するように構成され、前記測定された第２の静電容量に基づいて、前記クラッチの係合解除を検出するように構成された電子回路と、
を備えることと、を特徴とするクラッチ。
［２］ 前記電極は、第１の面と、第２の面と、を備え、前記第１の面は、前記第１の剛体及び前記第２の剛体の前記一方に対する前記他方の突出部分に面した主表面を有し、前記第２の面は、前記少なくとも一方のフランジの前記他方に面した主表面を有する、［１］に記載のクラッチ。
［３］ 前記電極は、ベース表面と、傾斜表面と、を備え、前記ベース表面は、前記第１の剛体及び前記第２の剛体の前記一方に対する前記他方の突出部分に面しており、前記傾斜表面は、前記少なくとも一方のフランジの前記角度方向に延在している、［１］に記載のクラッチ。
［４］ 前記１つ以上の感知手段における第１のセンサ構造（１０８ａ、１０８ｄ）が、前記第１の剛体（１０１；１０４）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第１のセンサ構造（１０８ａ、１０８ｄ）は、前記第１のセンサ構造（１０８ａ、１０８ｄ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第２の剛体（１０２；１０３）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体（１０２；１０３）との間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、［１］～［３］のいずれか一項に記載のクラッチ。
［５］ 前記１つ以上の感知手段における第２のセンサ構造（２０８ａ、２０８ｄ）が、前記第２の剛体（２０２；２０３）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第２のセンサ構造（２０８ａ、２０８ｄ）は、前記第２のセンサ構造（２０８ａ、２０８ｄ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第１の剛体（２０１；２０４）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体（２０２；２０３）との間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、［１］～［４］のいずれか一項に記載のクラッチ。
［６］ 前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体は、ばね板（１０７；２０７）と、前記ばね板（１０７；２０７）が前記第２の剛体（１０３；２０３）に対して軸方向に移動し、両方のフランジをそれぞれ係合又は係合解除することを可能にする複数のばね（１０９；２０９）と、を備える、［１］～［５］のいずれか一項に記載のクラッチ。
［７］ 前記ばね板（１０７；２０７）は、伝達要素（１１１；２１１）を備え、
前記入力フランジにおける前記第２の剛体（１０２；２０２）は、前記伝達要素（１１１；２１１）を収容するように構成された溝を含む、［６］に記載のクラッチ。
［８］ 前記１つ以上の感知手段における第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）が、前記第１の剛体（１０１；１０４）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）は、前記第３のセンサ構造（１０８ｂ、１０８ｃ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第２の剛体（１０２；１０３）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と、前記ばね板（１０７）及び／又は前記伝達要素（１１１）の少なくとも１つとの間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、［６］又は［７］に記載のクラッチ。
［９］ 前記１つ以上の感知手段における第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）が、前記第２の剛体（２０２；２０３）に接続され、そこから電気的に絶縁されており、
前記第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）は、前記第４のセンサ構造（２０８ｂ、２０８ｃ）における前記電極と、前記少なくとも一方のフランジにおける前記第１の剛体（２０１；２０４）との間の前記第１の静電容量を測定し、前記電極と、前記ばね板（２０７）及び／又は前記伝達要素（２１１）の少なくとも１つとの間の前記第２の静電容量を測定するように構成されている、［６］～［８］のいずれか一項に記載のクラッチ。
［１０］ 前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体（１０２；１０３；２０２；２０３）は、前記電極の表面に面した変形（１１４；１１５；２１４；２１５）を備える表面を有し、
前記電子回路は、前記電極の前記表面と、前記少なくとも一方のフランジの前記他方における前記第２の剛体の前記表面との間の距離の変化による、前記測定された第２の静電容量の変化に基づいて、前記クラッチの係合解除を検出するように構成されている、［１］～［９］のいずれか一項に記載のクラッチ。
［１１］ 前記少なくとも一方のフランジは、角度方向に配置された複数の突出部分（５３５；６３５；７３５）を備え、
前記１つ以上の感知手段は、電極をそれぞれ有する複数のセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）を備え、前記複数のセンサ構造（１０８ａ～１０８ｄ；２０８ａ～２０８ｄ）は、角度方向に配置されており、前記電極と前記複数の突出部分（５３５；６３５；７３５）との間の前記第１の静電容量を測定するように構成されている、［１］～［１０］のいずれか一項に記載のクラッチ。
［１２］ 前記変形可能構造（１０５；１０６；２０５；２０６）は、複数のスポークを備える、［１］～［１１］のいずれか一項に記載のクラッチ。
［１３］ 前記クラッチは、カムクラッチ、摩擦クラッチ、又は複合摩擦カムクラッチである、［１］～［１２］のいずれか一項に記載のクラッチ。
［１４］ ［１］～［１３］のいずれか一項に記載のクラッチを備える装置であって、前記装置は、
前記入力フランジに接続されたギアユニットと、
前記ギアユニットに接続され、前記ギアユニットを通じて前記入力フランジにトルクを与えるように構成されたモータと、
を備える装置。

【国際調査報告】