JPH07298601A - 回転力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動側と被動側とを機械的には接続せず、磁
力を介して回転力を伝達する装置において、伝達力を複
数段階に変化させる。 【構成】 中心軸回りに回転可能とした被動側の円板１
０の周縁に沿って、複数湖の磁石１２を列設し、回転軸
を挟んでＮ極とＳ極とが形成されて、回転駆動される駆
動側磁石２４を、円板の磁石列に近接し回転軸が円板面
にほぼ平行な第１の位置と、円板面から離間し回転軸が
円板面に対して傾斜した第２の位置と、磁石列に近接し
回転軸が円板面にほぼ垂直な第３の位置とに、それぞれ
設定することにより、被動側円板に磁力を介して伝達さ
れる回転力が、３種の位置に対応して変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、駆動側の回転力を被動
側に伝達する回転力伝達装置に係り、特に、駆動側と被
動側とを機械的には連結せず、磁力を用いて回転力を伝
達する回転力伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転力を伝達する手段としては、一般
に、歯車機構やカムないしリンク機構などの機械的な装
置が使用されている。

【０００３】また、駆動側と被動側とを機械的に連結せ
ずに、油などの流体を介して回転力を伝達するトルクコ
ンバータも知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】歯車機構などの機械的
な回転力伝達装置は、構成部品の個数が多く、かつ、各
構成部品を所要の精度で製作しなければならないので、
製造コストが高い問題がある。

【０００５】また、機械的な装置は、定期的な点検、給
油などの整備作業を要して、保守に手数がかかり、さら
に、運転に際して騒音を発生する問題もある。

【０００６】流体を介して回転力を伝達するトルクコン
バータは、機械的な装置に比して、構成が簡単で、騒音
を発生することも少ない利点があるが、回転力を伝達す
るインペラーを精度よく形成したり、油漏れを防止する
ためにケーシングにも高精度を要する等のため、やはり
製造コストが高くつき、かつ、保守作業にも手間がかか
る。

【０００７】本発明は、上述した従来の装置における不
都合を改善した、回転力伝達装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、次のとおりに構成されている。

【０００９】中心軸回りに回転可能に支承された被動側
の円板と、表裏両面にＮ極とＳ極とが形成され、Ｎ極面
とＳ極面とを交互に円板の表面に向けて、円板の周縁に
沿って放射状に列設して装着された複数個の磁石と、回
転軸の両側にＮ極とＳ極とを形成した駆動側磁石と、駆
動側磁石を回転軸回りに回転駆動する駆動手段と、駆動
側磁石と駆動手段とを一体的に変位させて、駆動側磁石
を、円板に装着された磁石列に近接し回転軸が円板面に
ほぼ平行な第１の位置と、円板面から離間し回転軸が円
板面に対して傾斜する第２の位置と、磁石列に近接し回
転軸が円板面にほぼ垂直な第３の位置とに、それぞれ設
定する位置制御装置と、を備えることを特徴ととする回
転力伝達装置。

【００１０】位置制御装置に、第３の位置に設定された
駆動側磁石を、円板の半径方向に移動させる手段を備え
ることが望ましい。

【００１１】この場合、駆動側磁石を、円板の磁石列の
幅の範囲内で、半径方向に移動させることが望ましい。

【００１２】円板の周縁に、複数個の磁石を、Ｎ極面と
Ｓ極面とを交互に表面側に向けて、等間隔に配置したこ
とが望ましい。

【００１３】隣接する磁石が、実質的に隙間なく密接さ
せて列設されていてもよい。

【００１４】

【作用】駆動手段により駆動側磁石を回転させると、被
動側円板の周縁に列設した磁石列が、駆動側磁石に従動
して、円板を回転させる。

【００１５】駆動側磁石の円板面に対する角度及び円板
面との距離を調節することにより、伝達される回転駆動
力を調節して、所望の回転状態に設定する。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の回転力伝達装置の一実施例
を示す斜視図である。

【００１７】この実施例における被動側の円板１０は、
非磁性材料で形成され、下面の回転軸１１を中心とし
て、回転可能に支承されている。

【００１８】円板１０の周縁には、複数個の磁石１２が
円周方向に沿って、等間隔に装着されている。

【００１９】各磁石１２は、それぞれ表裏両面にＮ極と
Ｓ極とを形成し、Ｎ極面とＳ極面とを交互に円板１０の
表面に向けて、列設して装着されている。

【００２０】円板１０の両側には、左右一対の昇降腕１
３が対設されている。昇降腕１３は、図示を省略した昇
降駆動手段により、同期的に昇降させる。

【００２１】各昇降腕１３の上端に軸１４を回転可能に
架設し、左右一対の起伏アーム１５の基端を軸１４に固
着して、モーターなどの駆動手段１６によって軸１４を
回転させることにより、一対の起伏アーム１５を同期的
に起伏駆動する。

【００２２】左右の起伏アーム１６の先端に、水平方向
の支持バー１７が、駆動手段１８により軸線回りに回転
されるように支承されている。

【００２３】支持バー１７の中間の円板１０に向く側
に、揺動板１９が軸２０により枢着されている。揺動板
１９は、支持バー１７の逆側に設置したロータリーソレ
ノイド２１により、所要の角度範囲に揺動される。

【００２４】揺動板１９の先端に、モーター２２が軸線
を揺動板１９の面に直交させて装着されている。揺動板
１９の寸法と取付位置は、モーター２２の出力軸２３が
円板１０のほぼ中心に向かって延伸されるように、設定
されている。

【００２５】出力軸２３の先端に、駆動側磁石２４が固
着されている。

【００２６】この実施例における駆動側磁石２４は、出
力軸２３に垂直な断面が正方形をなす直方体で、対向す
る２面にＮ極とＳ極とが形成されている。

【００２７】起伏アーム１５を、図１に実線で示す円板
１０の面にほぼ平行な位置としたときに、駆動側磁石２
４が、円板１０の周縁に配置された磁石１２列の直上に
設置されるように、起伏アーム１５と出力軸２３との長
さが設定されている。

【００２８】駆動手段１６により、一対の起伏アーム１
５を鎖線で示すように上方へ傾動させると、駆動側磁石
２４は、モーター２２及び出力軸２３と一体的に上昇し
て、鎖線で示す位置に移動する。

【００２９】図２は、さらに駆動手段１６を制御して、
支持バー１７が円板１０の周縁の磁石１２列の直上に位
置するように起伏アーム１５の角度を設定し、駆動手段
１８により支持バー１７を回転させて、駆動側磁石２４
の回転軸を円板１０の面に垂直に設定し、図示しない昇
降駆動手段により左右一対の昇降腕１３を下降させて、
駆動側磁石２４を円板１０の面に近接させた状態であ
る。

【００３０】以下、説明の便宜のために、図１の実線示
の位置、すなわち、駆動側磁石２４の回転軸線が円板１
０の面に平行な位置を「第１の位置」、鎖線示の上方に
離間して傾斜した位置を「第２の位置」と称し、図２の
位置を「第３の位置」と称することとする。

【００３１】また、第３の位置でロータリーソレノイド
２１を制御して、揺動板１９を揺動させると、駆動側磁
石２４が円板１０の磁石１２列の幅領域の外周側と内周
側とに移動するので、それらの位置を「内側の第３の位
置」及び「外側の第３の位置」と称することとする。

【００３２】モーター２２により駆動側磁石２４を回転
させると、円板１０は、駆動側磁石２４の位置ごとに、
それぞれ異なる態様で回転駆動されることになる。

【００３３】図３及び図４は、駆動側磁石２４の回転に
基づいて、円板１０に回転力が生じる現象を説明する模
式図である。理解を容易にするために、これらの図にお
ける円板１０は、上記実施例と異なって、一様な磁性体
で形成されているものと仮定して、考えることとする。

【００３４】図３は、駆動側磁石２４が「第１の位
置」、すなわち、回転軸線を円板１０の面に近接して、
ほぼ平行に設定されている状態、すなわち図１に実線で
示した状態を示す。

【００３５】この状態で駆動側磁石２４が矢印Ａの方向
に回転すると、そのＮ極とＳ極との間の磁束も同じ方向
に回転して移動する。

【００３６】磁性体の円板１０は、磁束に吸引され、磁
束の移動に従動して矢印Ｂの方向に移動するため、回転
軸１１により回転可能に支承されている円板１０が、回
転駆動されることになる。

【００３７】図４は、「第３の位置」における回転駆動
力を示す。この位置では、駆動側磁石２４が円板１０の
面に垂直に設定されて回転するので、磁束は、点線示の
ように円板１０の面上を円形を描いて移動する。

【００３８】このとき、円板１０と駆動側磁石２４との
回転中心を結ぶ線上における２つの点ａ及びｂに生じる
吸引力Ｐは、大きさが等しくて、方向が反対になる。

【００３９】円板１０の回転中心Ｏと点ａ及びｂとの距
離（半径長）をｄ１及びｄ２とすると、点ａに生じるト
ルクは（Ｐ×ｄ１）であり、点ｂに生じるトルクは（Ｐ
×ｄ２）である。

【００４０】ここで、ｄ１＞ｄ２、したがって、（Ｐ×
ｄ１）＞（Ｐ×ｄ２）であるため、円板１０には、（Ｐ
×△ｄ）（ただし、△ｄ＝ｄ１―ｄ２）のトルクがはた
らいて、円板１０は、矢印Ｂの方向に回転駆動されるこ
とになる。

【００４１】円板１０が一様な磁性体ではなく、非磁性
体の円板１０の周縁に複数個の磁石１２を列設した図１
の場合にも、円板１０に生じる回転力は上述と同様であ
り、かつ、円板１０側の磁石１２列の磁力のために、よ
り強力な回転力が発生する。

【００４２】また、「第２の位置」では、駆動側磁石２
４が「第１の位置」と「第３の位置」との中間の姿勢
で、円板１０の面に対して傾斜するが、この状態では、
「第１の位置」と「第３の位置」とにおけるそれぞれの
駆動力が合成されて、円板１０は、同様に矢印Ｂの方向
に回転駆動される。

【００４３】ただし「第２の位置」では、駆動側磁石２
４が円板１０の面から離間するため、吸引力が低下する
ことになるが、起伏アーム１３が軸１４を中心として上
方へ回動するため、駆動側磁石２４の位置が、「第１の
位置」よりも円板１０の内方へ変位している。

【００４４】一方、円板１０の周縁には、多数の磁石１
２が円弧状に列設されているので、磁石１２列の直上に
近接した「第１の位置」から上昇し、かつ、円板１０の
内方に変位した駆動側磁石２４には、直下のものだけで
なく、順次隣接しているその他の複数個の磁石１２から
の磁力もはたらいて、吸引力の低下が補償される。

【００４５】図５は、駆動側磁石２４が「内側の第３の
位置」に設定されている状態を示す立面図、図６は、同
じく「外側の第３の位置」に設定されている状態を示す
立面図である。

【００４６】これらの「外側」と「内側」との設定状態
において、駆動側磁石２４の回転により円板１０に生じ
る回転駆動力は、いずれも図４で説明した（Ｐ×Δｄ）
に相当するので相等しいが、円板１０の中心からの距離
が異なるため、円板１０に与えるトルクが異なってい
る。

【００４７】すなわち、図５の「内側の第３の位置」で
は、円板１０の中心と駆動側磁石２４との距離ｒ２が、
図６の距離ｒ１よりも小さいので、円板１０の回転に要
するトルクを多く必要とし、逆に図６の「外側の第３の
位置」では、トルクが小さくて済む。

【００４８】本発明の回転力伝達装置は、上述したよう
に、一定速度で回転する駆動側磁石２４の位置及び姿勢
を変化させることにより、被動側の円板１０の回転を制
御することができるものである。

【００４９】円板１０が停止している状態から起動する
際には、駆動側磁石２４を「第１の位置」に設定し、モ
ーター２２により回転させると、円板１０は、図３で説
明した駆動力を受けて、回転を始める。

【００５０】自動車の変速歯車機構に例えると、「第１
の位置」は「ローギヤ」の状態に相当する。

【００５１】円板１０が起動した後、駆動手段１６によ
り起伏アーム１５を上昇させて、駆動側磁石２４を「第
２の位置」に設定する。このとき、前述したように、円
板１０側の複数個の磁石１２の磁力がはたらき、円板１
０自体の慣性とあいまつて、円板１０の回転速度が保持
される。

【００５２】この「第２の位置」は、自動車における
「セカンドギヤ」の状態に相当する。

【００５３】次いで、起伏アーム１５をさらに上昇させ
て、支持バー１７を円板１０側の磁石１２列の直上に設
置して、駆動手段１８により支持バー１７を回転して、
駆動側磁石２４の回転軸を円板１０の面に垂直に設定す
る。

【００５４】図示しない昇降駆動手段により昇降腕１３
を下降させて、駆動側磁石２４を円板１０の面に近接さ
せ、ロータリーソレノイド２１により揺動板１９を円板
１０の内周側に移動させると、駆動側磁石２４は「内側
の第３の位置」に設定される。

【００５５】前述のように、この位置は、円板１０を
「外側の第３の位置」よりは低速度で、かつ大トルクで
回転駆動し、自動車における「サードギヤ」に相当す
る。

【００５６】ロータリーソレノイド２１を制御して、揺
動板１９を円板１０の外方に移動させると、駆動側磁石
２４は「外側の第３の位置」に設定される。

【００５７】この位置は、円板１０を高速かつ小トルク
で回転駆動し、自動車における「トップギヤ」に相当す
る。

【００５８】以上、図１ないし図６に示した実施例に基
づいて説明したが、本発明は、上記の内容に限定される
ものではなく、各種の変形応用を含むものとして理解さ
れるべきである。

【００５９】たとえば、図１の実施例では、複数個の磁
石１２が、円板１０の周縁に沿って間隔をあけて配置さ
れているが、図７に示すように、より多数個の磁石１２
を密接させて列設してもよい。

【００６０】各磁石１２を密接させて磁石列を形成すれ
ば、円板１０側の磁力が増加されるため、駆動側磁石２
４の回転に従動する力が強くなり、回転力の伝達効率を
向上させることができる。

【００６１】また、図１の実施例では、円板１０の回転
軸が垂直方向に設置されているが、図７のように、水平
に設置してもよく、あるいはその中間の傾斜した姿勢に
設置してもよい。

【００６２】上述のように、本発明の回転力伝達装置
は、駆動側と被動側とを機械的な伝達機構を介さずに、
磁力によって伝達するために、被動側の負荷が急激に変
動するような装置に適している。

【００６３】すなわち、被動側の負荷が急激に増加した
場合、歯車伝導機構などの機械的装置では、著しい振動
や騒音が発生し、場合によっては、歯車の歯が欠損する
などの故障が起こる問題があるが、本発明の回転力伝達
装置は、駆動側の回転力を磁力を介して被動側に伝達す
るものであるため、そのような不都合はなく、スムース
に伝達することができる。

【００６４】

【発明の効果】

（ａ）駆動側の回転を、磁力を介して被動側に伝達する
ことができる。

【００６５】（ｂ）駆動側と被動側との間に、機械的な
伝達機構が存在しないので、運転に際して、振動や騒音
を発生することがなく、スムースに回転力を伝達するこ
とができる。

【００６６】（ｃ）被動側の円板面に対する駆動側磁石
の位置及び姿勢を制御することにより、起動から定速回
転に到るまでの円板の回転状態を、適切に制御すること
ができる。

【００６７】（ｄ）機械的な伝達機構を使用しないの
で、構成が簡単であり、かつ、故障のおそれが少ない回
転力伝達装置とすることができる。

【００６８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転力伝達装置の一実施例を示す斜視
図である。

【図２】駆動側磁石の「第３の位置」を示す要部斜視図
である。

【図３】「第１の位置」における回転力伝達状態を示す
説明図である。

【図４】「第３の位置」における回転力伝達状態を示す
説明酢である。

【図５】駆動側磁石を「内側の第３の位置」とした状態
を示す立面図である。

【図６】駆動側磁石を「外側の第３の位置」とした状態
を示す立面図である。

【図７】本発明の他の実施例の要部を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０ 円板 １１ 回転軸 １２ 磁石 １３ 昇降腕 １４ 軸 １５ 起伏ア
ーム １６ 駆動手段（モーター） １７ 支持バ
ー １８ 駆動手段 １９ 揺動板 ２０ 軸 ２１ ロータ
リーソレノイド ２２ モーター ２３ 出力軸 ２４ 駆動側磁石 Ｎ 磁石の
Ｎ極 Ｓ 磁石のＳ極 Ａ 駆動側磁
石の回転方向 Ｂ 円板の回転方向 Ｏ 円板の回
転中心 ａ、ｂ 駆動側磁石と円板との中心を結ぶ線と磁束
との交点 Ｐ ａとｂに生じる力 ｄ１ ａとＯと
の距離 ｄ２ ｂとＯとの距離 Δｄ ａとｂ
との距離

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心軸回りに回転可能に支承された被動
   側の円板と、 表裏両面にＮ極とＳ極とが形成され、Ｎ極面とＳ極面と
   を交互に円板の表面に向けて、円板の周縁に沿って放射
   状に列設して装着された複数個の磁石と、 回転軸の両側にＮ極とＳ極とを形成した駆動側磁石と、 駆動側磁石を回転軸回りに回転駆動する駆動手段と、 駆動側磁石と駆動手段とを一体的に変位させて、駆動側
   磁石を、円板に装着された磁石列に近接し回転軸が円板
   面にほぼ平行な第１の位置と、円板面から離間し回転軸
   が円板面に対して傾斜する第２の位置と、磁石列に近接
   し回転軸が円板面にほぼ垂直な第３の位置とに、それぞ
   れ設定する位置制御装置と、 を備えることを特徴ととする回転力伝達装置。
2. 【請求項２】 位置制御装置に、第３の位置に設定され
   た駆動側磁石を、円板の半径方向に移動させる手段を備
   えることを特徴とする請求項１に記載の回転力伝達装
   置。
3. 【請求項３】 駆動側磁石を、円板の磁石列の幅の範囲
   内で、半径方向に移動させることを特徴とする請求項２
   に記載の回転力伝達装置。
4. 【請求項４】 円板の周縁に、複数個の磁石を、Ｎ極面
   とＳ極面とを交互に表面側に向けて、等間隔に配置した
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転力伝達装置。
5. 【請求項５】 隣接する磁石が、実質的に隙間なく密接
   させて列設されていることを特徴とする請求項４に記載
   の回転力伝達装置。