(57)【要約】  回転軸１と、回転軸１の軸方向に沿って対向する配置された磁極体２及びロータ３と、回転軸１の軸方向に沿ってロータ３に接離する方向に移動可能であって且つ磁極体２及びロータ３と共に磁気回路を形成し得るアーマチュア４とを備え、励磁コイル２１が励磁状態である場合にアーマチュア４が電磁吸引力により回転軸１の軸方向に移動してロータ３に押圧するように構成した電磁クラッチＸにおいて、コストの低廉化を図ることができるとともに、的確なトルク伝達機能を発揮することが可能な電磁クラッチを提供することを目的として、回転軸１を、非磁性体であってロータ３とアーマチュア４の回転を支持するのに十分な程度の強度を有する素材からなる入力側軸部１１と、入力側軸部１１と一体回転可能な磁性体である出力側軸部１２とによって構成した。
2012133883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
励磁コイルを有する磁極体と、
回転軸の軸方向に沿って前記磁極体に対向する位置に配置したロータと、
前記回転軸の軸方向に相互に前記ロータに接離する方向に移動可能であって且つ前記磁極体及び前記ロータと共に磁気回路を形成し得るアーマチュアとを備え、
前記励磁コイルが励磁状態である場合に前記アーマチュアが電磁吸引力により前記回転軸の軸方向に移動して前記ロータに押圧するように構成した電磁クラッチであって、
前記回転軸を、非磁性体であって且つ前記アーマチュア及び前記ロータの回転を支持するのに十分な程度の強度を有する素材からなる入力側軸部と、当該入力側軸部と相対回転不能に係合され且つ入力側軸部とは異なる素材からなる出力側軸部とによって構成していることを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項２】
前記出力側軸部を前記ロータと一体に形成している請求項１記載の電磁クラッチ。
【請求項３】
前記入力側軸部又は前記出力側軸部の何れか一方に設けた接続用突部を他方に形成した接続用凹部に圧入することによって、これら両軸部を相対回転不能に接続している請求項１又は２に記載の電磁クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁クラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、励磁コイルを有する磁極体と、磁極体に対向する位置に配置されて回転軸と一体回転可能なロータと、回転軸の軸方向に摺動可能なアーマチュアとを備え、励磁コイルが励磁状態である場合に、磁気吸引力によりアーマチュアがロータに押圧することによって回転トルクを伝達するように構成した電磁クラッチが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０４７２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の電磁摩擦クラッチは、非磁性の素材として例えばステンレスからなる回転軸を形成している。これは、磁性を有する素材で回転軸を形成した場合、回転軸の回転数を入力側の所定箇所に設けたセンサ（磁気センサ等）によって検出する際に悪影響を与える（誤作動・誤検出の発生）という不具合が生じ得るためである。また、回転軸は、非磁性体であることに加えて、入力側からのトルクを出力側に的確に伝達するという条件を満たすためにステンレス製とされているのが一般的である。【０００５】
しかしながら、非磁性であって高強度のステンレスは高価であるため、このようなステンレスからなる回転軸が電磁クラッチに用いられていたため、電磁クラッチ全体の高コスト化の一因となっているものと考えられた。【０００６】
ここで、本発明者は回転軸の機能を改めて検討したところ、以下の点が判明した。すなわち、電磁クラッチの種類や仕様によっては、センサとの位置関係に着目すると回転軸の入力側は非磁性であることが必要であるが、出力側を非磁性とすべき理由は特に存在しないという点、また、トルク伝達という観点からは回転軸の入力側から出力側へ回転を伝達できれば十分であるという点、そして、これらを勘案すれば、入力側と出力側はそれぞれ要求される機能を満たすことができれば、回転軸全体としてステンレスで製造する必要性は必ずしもないという点、である。【０００７】
本発明は、このような検討結果に基づき、回転軸の構造を従来のものから変更することによって、コストの低廉化を図ることができるとともに、入力側から出力側への的確なトルク伝達機能を発揮することが可能な電磁クラッチを提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明は、回転軸と、励磁コイルを有する磁極体と、回転軸の軸方向に沿って磁極体に対向する位置に配置したロータと、回転軸の軸方向に相互にロータに接離する方向に移動可能であって且つ磁極体及びロータと共に磁気回路を形成し得るアーマチュアとを備え、励磁コイルが励磁状態である場合にアーマチュアが電磁吸引力により回転軸の軸方向に移動してロータに押圧するように構成した電磁クラッチに関するものである。ここで、「押圧」とは、接触した状態で押し付けて圧することを意味する。【０００９】
そして、本発明に係る電磁クラッチは、回転軸を、非磁性体であってロータとアーマチュアの回転を支持するのに十分な程度の強度を有する素材からなる入力側軸部と、入力側軸部と相対回転不能に係合され且つ入力側軸部とは異なる素材からなる出力側軸部とによって構成していることを特徴としている。【００１０】
このような電磁クラッチであれば、回転軸を非磁性体である入力側軸部と入力部側軸部とは異なる素材からなる出力側軸部とに分割するという新規な技術的思想を採用することにより、非磁性且つ高強度という条件を満たす高価なステンレス等の素材で回転軸全体を形成した態様と比較して、回転軸の一部、つまり出力側軸部を入力側軸部の素材よりも単位重量当たりの価格が相対的に安価な素材で形成することが可能となり、回転軸全体の低廉化を図ることができる。さらに、回転軸のうち入力側となる端部の近傍に回転軸の回転数を検知するセンサ（磁気センサなど）が配置されている場合、入力側軸部が非磁性体であることから磁気センサに悪影響を与える事態を適切に回避することができる。【００１１】
加えて、本発明の電磁クラッチでは、出力側軸部を入力側軸部に相対回転不能（換言すれば一体回転可能）に係合させているため、出力側軸部を入力側軸部の回転動作と常に同じように振る舞わせることができ、回転軸全体として入力側から出力側への適切なトルク伝達機能を発揮するものになる。【００１２】
また、本発明の電磁クラッチは、出力側軸部をロータとは別の部材として構成した態様を含むものであるが、ロータと一体に形成した出力側軸部を適用することも可能である。これにより、出力側軸部の回転と一体にロータが回転し、適切にトルクを伝達することができるとともに、構造の簡素化及び部品点数の削減を図ることができる。【００１３】
また、単純な構造でありながら入力側軸部と出力側軸部とを一体的に係合させる態様としては、入力側軸部又は出力側軸部の何れか一方に設けた接続用突部を他方に形成した接続用凹部に圧入することによって、これら両軸部を一体回転可能に接続する態様を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転軸を機能的に入力側と出力側とに分割して別部材から構成し、入力側軸部と出力側軸部とをそれぞれに要求される機能を満たす異種素材で作製するという斬新な発想を採用することにより、ステンレス製の回転軸を用いた従来のコストの電磁クラッチと比較して低廉化を図ることができるとともに、的確なトルク伝達機能を発揮し得る電磁クラッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁クラッチ（無励磁状態）の断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態に係る電磁クラッチＸは、例えば図示しない自動車のバックドアの開閉部に適用されるものである。
【００１７】
本実施形態に係る電磁クラッチＸは、図１に示すように、回転軸１と、励磁コイル２１を有する磁極体２と、回転軸１と一体回転可能に固定したロータ３と、回転軸１の軸方向に沿ってロータ３に接離する方向に移動可能であって且つ磁極体２及びロータ３と共に磁気回路を形成し得るアーマチュア４と、回転軸１に対してロータ３と同軸で相対回転可能に設けられたウォームホイール５とを備えたものである。本実施形態では、ロータ３が出力回転体として機能し、ウォームホイール５が入力回転体として機能する。
【００１８】
磁極体２は、リング状のヨーク２２と、ボビン２３に巻回された状態でヨーク２２の内部に収容される励磁コイル２１とを備えたものであり、フィールドコアとも称される。励磁コイル２１には電源コード２４（リード線）が接続され、電源コード２４を介して外部電源から励磁電流が供給される。
【００１９】
ロータ３は、例えば鋼からなり、回転軸１に対して垂直なディスク部３１と、このディスク部３１の外周端から回転軸１と平行に延びてヨーク２２の一部を外周側から被覆し得る円筒部３２とを備えている。
【００２０】
アーマチュア４は、例えば鋼（鉄）を主材料（母材の材料）とするリング状の磁性体である。このアーマチュア４は、回転軸１のラジアル方向には移動不能（回転不能）である一方、回転軸１の軸方向（スラスト方向）にスライド移動可能なものである。本実施形態では入力回転体であるウォームホイール５にアーマチュア４を取り付けている。
【００２１】
ウォームホイール５は、回転軸１に対して回転自在に装着され、回転軸１に固着されたロータ３と止め輪６とに挟まれて軸方向の移動が規制されている。ウォームホイール５の外周には、駆動対象装置のウォームＷに噛み合うギア部５１を形成している。また、ウォームホイール５の所定領域に、ロータ３側に向けて突出する突起５２を形成している。この突起５２をアーマチュア４に形成した位置決め孔４１に係合させることにより、アーマチュア４を、ウォームホイール５に対して軸方向に所定距離（突起５２との係合状態が解除されない範囲内において）スライド可能であって且つ回転不能な状態でウォームホイール５に取り付けることができる。なお、ロータ３とアーマチュア４との間には、アーマチュア４をロータ３から離間する方向に付勢する付勢部材７（例えばウェーブワッシャ）を配設している。
【００２２】
回転軸１は、２組のベアリング８、９により回転自在に支持されている。本実施形態では、電磁クラッチＸを所定の装置に装着する際にその装置に一方のベアリング８を固定し、励磁コイル２１を内蔵して磁路を形成するヨーク２２に他方のベアリング９を固定している。そして、本実施形態に係る電磁クラッチＸは、回転軸１を機能的に入力側軸部１１と出力側軸部１２とに分割して、入力側軸部１１と出力側軸部１２とをそれぞれ異なる素材から作製している。すなわち、本実施形態では、回転軸１を、非磁性体であってロータ３とアーマチュア４の回転を支持するのに十分な強度を有する素材からなる入力側軸部１１と、当該入力側軸部１１とは異なる素材からなり、入力側軸部１１と一体回転可能な出力側軸部１２とによって構成している。
【００２３】
入力側軸部１１は、ステンレス製であり、出力側軸部１２に接続する側の端部（入力軸側接続端）に他の部分よりも小径に設定した接続用突部１１ａを形成している。一方、出力側軸部１２は、ロータ３と一体に形成され、入力側軸部１１に接続する側の端部（出力軸側接続端）に、入力軸回転軸１の接続用突部１１ａと結合可能な接続用凹部１２ａを形成している。すなわち、出力側軸部１２はロータ３と同じ素材からなるものである。本実施形態では、入力側軸部１１の接続用突部１１ａを出力側軸部１２の接続用凹部１２ａに圧入することによって、これら２つの回転軸要素（入力側軸部１１、出力側軸部１２）同士を分離不能に一体的に取り付けて相対回転不能な状態にしている。また、本実施形態では、接続用凹部１２ａをロータ３の摩擦面よりもアーマチュア４側から離間する方向（出力側）へ所定寸法（接続用突部１１ａの突出寸法に対応させた寸法）窪ませた形状に設定している。これにより、磁性体である出力側軸部１２はロータ３の摩擦面よりも出力側の領域に配置されるようにしている。換言すれば、磁性体である出力側軸部１２がロータ３の摩擦面よりも入力側の領域に配置されることを回避している。
【００２４】
次に、このような構成をなす電磁クラッチＸの動作及び作用について説明する。
【００２５】
先ず、励磁コイル２１に電流が供給されて励磁状態になると、アーマチュア４は、磁極体２及びロータ３と共に磁気回路を形成し、この磁気回路を通る磁束によって発生する吸引力により付勢部材７の付勢力に抗してロータ３に接触する位置まで回転軸１の軸方向に沿ってロータ３側に吸引される。そして、アーマチュア４がロータ３に押圧することにより、ウォームホイール５の回転がアーマチュア４を介してロータ３に伝達することができる。
【００２６】
一方、励磁コイル２１が励磁されていない無励磁状態である場合、電磁力が作用しないアーマチュア４は、付勢部材７によってロータ３から離間する方向に付勢されてロータ３から離反した位置に保持される（図１参照）。その結果、ウォームホイール５の回転はロータ３には伝達されない。
【００２７】
このように、電磁クラッチＸは、励磁コイル２１への電流の供給・切断により、アーマチュア４に対して電磁力を作用させてアーマチュア４をロータ３に押圧させて回転力を伝達する動力伝達状態と、アーマチュア４をロータ３から離反させて回転力の伝達を遮断する遮断状態との間で切り替えることができる。
【００２８】
そして、本実施形態に係る電磁クラッチＸは、回転軸１を、非磁性体である入力側軸部１１と、入力側軸部１１とは異なる素材からなり且つ入力側軸部１１と相対回転不能な磁性体である出力側軸部１２とによって構成しているため、出力側軸部１２の素材として、入力側軸部１１の素材であるステンレスよりも安価なもの（例えば鋼）を採用することができ、回転軸全体を高強度で均質な非磁性素材（例えばステンレス）から形成した場合と比較して、回転軸１の製造コスト、ひいては電磁クラッチＸの製造コストの低廉化を図ることができる。また、入力側軸部１１の近傍に、回転軸１の回転数を検出するための磁気センサ（図示省略）を配置した態様でこの電磁クラッチＸを使用する場合においても、入力側軸部１１は非磁性体であるため、漏れ磁束に起因する磁気センサへの悪影響（誤作動・誤検出の発生）を排除することができる。
【００２９】
さらに、本実施形態の電磁クラッチＸでは、出力側軸部１２をロータ３と一体に形成しているため、回転軸１の回転がそのままロータ３の回転となり、励磁状態において回転軸１の回転トルクをロータ３からアーマチュア４を介してウォームホイール５に確実に伝達することができる。また、出力側軸部１２をロータ３と一体に形成することにより、ロータとは別体の出力側軸部を用いる態様と比較して、部品点数の削減・構造の簡素化を図ることができる。
【００３０】
また、本実施形態に係る電磁クラッチＸは、入力側軸部１１に設けた接続用突部１１ａを出力側軸部１２に形成した接続用凹部１２ａに圧入することによってこれら両軸部（入力側軸部１１、出力側軸部１２）を一体回転可能に接続しているため、簡単な構造及び接続方法で両軸部（入力側軸部１１、出力側軸部１２）の相対回転を規制した回転軸１を実現することができる。
【００３１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、出力側軸部に設けた接続用突部を入力側軸部に形成した接続用凹部に圧入することによって、これら両軸部を一体回転可能に接続してもよい。また、入力側軸部又は出力側軸部の何れか一方に複数の接続用突部を設け、他方に複数の接続用凹部を形成し、複数の接続用突部を接続部用凹部に圧入することによって両軸部を一体回転可能に接続することもできる。
【００３２】
また、入力側軸部と出力側軸部とをスプライン係合によって一体回転可能に接続しても構わない。さらには、入力側軸部と出力側軸部との相対回転を規制するという条件を満たせば、適宜の接着剤等を用いて両軸部同士を接合することもできる。
【００３３】
また、センサへの悪影響を排除できる範囲であれば、回転軸の全体長に占める入力側軸部や出力側軸部の長さ（軸方向の寸法）の程度を適宜変更することも可能である。
【００３４】
また、出力側軸部として、ロータとは別体のものを適用してもよい。この場合、ロータを出力側軸部又は入力側軸部の何れか一方に一体回転可能に取り付けてもよい。また、出力側軸部は磁性体に限られず、入力側軸部とは異なる素材であればどのような素材から作製されてものであってもよい。また、ロータとは別の素材からなる出力側軸部を採用することもできる。
【００３５】
また、入力側軸部は、上述した実施形態では比較的高強度で重量当たりの単価が比較的高価なステンレス製とした場合について説明したが、ロータ及びアーマチュアの回転を支持し得るだけの強度を有する非磁性体であれば、ステンレス以外にも比較的低強度な材質や比較的安価な材質を選択することができ、一例として、バイオマスプラスチックやその他適宜の合成樹脂製を採用することも可能である。回転軸の非磁性体からなる入力側軸部に必要とされる強度は、ロータ及びアーマチュアの重量、大きさ、偏心度合い、回転数、回転の慣性、出力側軸部との係合関係等の各要素によって設定されるものであり、製造される電磁クラッチによって変化するものであるが、このような要素から決定される最低限度の捻り強度、引っ張り強度、圧縮強度を満たすものであればよい。
【００３６】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１…回転軸
１１…入力側軸部
１１ａ…接続用突部
１２…出力側軸部
１２ａ…接続用凹部
２…磁極体
３…ロータ
４…アーマチュア
Ｘ…電磁クラッチ
【図１】
2012133883.tif 000003
【国際調査報告】
2012133883.tif 000004
2012133883.tif 000005
2012133883.tif 000006
2012133883.tif 000007