(57)【要約】      （修正有）【課題】ロータと励磁コイルとが一体化されている電磁クラッチ装置において、励磁コイルへの通電を停止しても、ロータとアーマチュアとの間に磁気吸引力が残留しにくい電磁クラッチ装置を提供する。【解決手段】電磁クラッチ装置７は、ロータ４０と、該ロータ４０に対向して配置されるアーマチュア１０とを有する。ロータ４０には励磁コイル２０が一体的に取り付けられており、励磁コイル２０に通電させるとロータ４０とアーマチュア１０とが吸着し、モータ７１の動力がドラム７２に伝達されるようになっている。ロータ４０の構成材料として、飽和磁束密度をＢｘ（Ｔ）とし、残留磁束密度をＢｒ（Ｔ）とし、該飽和磁束密度を発揮する外部磁界をＨｘ（Ａ／ｍ）とし、保磁力をＨｃ（Ａ／ｍ）としたときに、（Ｂｒ／Ｂｘ）×（Ｈｃ／Ｈｘ）＜０．０３を満足する軟磁性材料を採用する。【選択図】図１
2006138370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源の動力を被駆動部に伝達して該被駆動部を前記動力源により作動させる第１状態と、前記動力源からの動力が前記被駆動部に伝達されないようにして前記被駆動部を手動で作動できるようにする第２状態とを有する駆動システムの、当該第１状態と第２状態とを切り替える電磁クラッチ装置において、
前記動力源と前記被駆動部との一方に接続されるロータと、
該ロータに一体的に取り付けられ、通電により磁束を発する励磁コイルと、
前記ロータに対向して配置され、前記励磁コイルが発する磁束により前記ロータに吸着されるとともに、前記動力源と前記被駆動部との他方に接続されるアーマチュアと、を有し、
前記ロータは、飽和磁束密度をＢｘ（Ｔ）とし、残留磁束密度をＢｒ（Ｔ）とし、前記飽和磁束密度を発揮する外部磁界をＨｘ（Ａ／ｍ）とし、保磁力をＨｃ（Ａ／ｍ）としたときに、
（Ｂｒ／Ｂｘ）×（Ｈｃ／Ｈｘ）＜０．０３
を満足する軟磁性材料により構成されていることを特徴とする電磁クラッチ装置。
【請求項２】
前記ロータは、ケイ素鋼により構成され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装置。
【請求項３】
前記ロータは、純鉄系軟磁性材料により構成され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装置。
【請求項４】
前記アーマチュアは、強磁性材料を主体に構成され、少なくとも前記ロータに対向する表面に非磁性層が形成されているものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電磁クラッチ装置。
【請求項５】
前記駆動システムは、前記被駆動部が車両のドア開閉機構とされる車両用オートドアシステムであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電磁クラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁クラッチ装置に関し、特に、動力源により動力を被駆動部に伝達する場合と、被駆動部に動力を手動で伝達する場合とを切り替えるための電磁クラッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来知られている電磁クラッチ装置としては、例えば特開２００１−４１２６３号公報（特許文献１）に開示されているような、車両用冷却機の圧縮器に動力を伝達するためのものがある。特許文献１の図１に開示されている電磁クラッチ装置は、低炭素鋼のような鉄系金属（強磁性体）により構成されるロータ（１）に、励磁コイル（２）を一体的に取り付けたものである。そして、該ロータ（１）の摩擦面（１ｅ）と対向するように、鉄系金属（強磁性体）により構成されたアーマチュア（８）が配設されている。該アーマチュア（８）には、回転軸（１２）が接続されている。ロータ（１）には、エンジンからの回転力が伝達され、常時回転するようになっている。ここで、励磁コイル（２）に電流を通電すると、励磁コイル（２）の周囲に磁場が生じ、ロータ（１）（及びアーマチュア（８））が磁化されるため、ロータ（１）の摩擦面（１ｅ）とアーマチュア（８）との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力によりロータ（１）とアーマチュア（８）とが同期回転することにより、ロータ（１）の回転動力が回転軸（１２）に伝達されることになる。つまり、ロータ（１）に取り付けられる励磁コイル（２）がロータ（１）と一体となって回転するようになっている。このような電磁クラッチ装置によれば、ロータ（１）に励磁コイル（２）が直接取り付けられている。そのため、励磁コイルの周囲にフィールドコアを配置して電磁コイル体とし、この電磁コイル体とロータとを別体とした電磁クラッチ装置とは異なり、電磁コイル体（励磁コイル（２））とロータ（１）との間に磁気ギャップがなく、磁気効率を向上することができ、ひいてはトルクの伝達効率を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００１−４１２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、励磁コイルをロータに取り付けることにより、磁気ギャップをなくした上記のような電磁クラッチ装置を、例えば車両のオートドアシステム等において、自動（電動）で被駆動部を駆動するモード（オート作動モード）と、手動で被駆動部を駆動するモード（マニュアル操作モード）とを切り替えるために使用する場合には、従来では想定できない不都合があった。以下、この不都合について説明する。
【０００４】
まず、車両のオートドアシステムは、例えばスライドドアを自動（電動）で開閉するオート作動モードと手動でのスライドドアの開閉を可能とするマニュアル操作モードとを切り替えることができるものがある。ここで、モードの切り替えには、上記特許文献１に代表される電磁クラッチ装置を用いることができる。オート作動モードでは、電磁クラッチ装置によりモータとスライドドアに一体的に取り付けられる被駆動部とを接続することで、モータの動力が被駆動部に伝達するようにし、自動（電動）でドアを開閉することができる。一方、マニュアル操作モードでは、電磁クラッチ装置によりモータと被駆動部との接続を切り離して、被駆動部を手動で操作できるようにしている。具体的には、励磁コイルが通電されている状態においてオート作動モードとし、励磁コイルへの通電がない状態においてマニュアル操作モードとすることができる。
【０００５】
しかし、上記のように励磁コイルをロータに一体的に取り付けた電磁クラッチ装置を採用する場合は、オート作動モードからマニュアル操作モードに切り替えるために励磁コイルへの通電を停止すると、アーマチュアとロータとの間に磁気吸引力が残留してしまうという問題があった。これは、上記特許文献１に開示されているような電磁クラッチ装置は、前述したように電磁コイル体（励磁コイル（２））とロータとの間の磁気ギャップがないため、励磁コイルへの通電を停止しても、ロータ（及びアーマチュア）に磁束が残留しやすいためである。
【０００６】
アーマチュアとロータとの間に残留する磁気吸引力は、モータと被駆動部との間で動力の伝達を維持するほどの力はないが、手動操作で被駆動部を駆動させるときの操作力を増加させる。したがって、例えばスライドドアを手動操作で操作する場合に、使用者の負荷が大きくなり、使い勝手が悪くなってしまう。このような問題は、ロータと励磁コイルとを一体化して、ロータと電磁コイル体（励磁コイル（２））との間の磁気ギャップをなくしたことで初めて認識されたものである。特に、このようなロータと励磁コイルとが一体となった電磁クラッチ装置を、被駆動部を動力源により（自動で）作動させるモードと被駆動部を手動で作動させるモードとが切替可能である駆動システムに採用したことで、初めて想起されるものであり、従来技術からは全く想起することができない課題である。このことは、ロータとアーマチュアとの間に残留する磁気吸引力についての記載が上記特許文献１にないこと、及び、該特許文献１にはトルクの伝達効率を向上する手段のみが開示されており、ロータの材料としも残留磁束密度の比較的大きな低炭素鋼を採用していることの２点からも明白である。
【０００７】
本発明は、このような現状を鑑みてなされたものであって、ロータと励磁コイルとが一体化されている電磁クラッチ装置において、励磁コイルへの通電を停止しても、ロータとアーマチュアとの間に磁気吸引力が残留しにくい電磁クラッチ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の電磁クラッチ装置は、動力源の動力を被駆動部に伝達して該被駆動部を前記動力源により作動させる第１状態と、前記動力源からの動力が前記被駆動部に伝達されないようにして前記被駆動部を手動で作動できるようにする第２状態とを有する駆動システムの、当該第１状態と第２状態とを切り替える電磁クラッチ装置において、前記動力源と前記被駆動部との一方に接続されるロータと、該ロータに一体的に取り付けられ、通電により磁束を発する励磁コイルと、前記ロータに対向して配置され、前記励磁コイルが発する磁束により前記ロータに吸着されるとともに、前記動力源と前記被駆動部との他方に接続されるアーマチュアと、を有し、前記ロータは、飽和磁束密度をＢｘ（Ｔ）とし、残留磁束密度をＢｒ（Ｔ）とし、前記飽和磁束密度を発揮する外部磁界をＨｘ（Ａ／ｍ）とし、保磁力をＨｃ（Ａ／ｍ）としたときに、（Ｂｒ／Ｂｘ）×（Ｈｃ／Ｈｘ）＜０．０３を満足する軟磁性材料により構成されていることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の電磁クラッチ装置においては、前記ロータは、ケイ素鋼により構成されているのがよい。あるいは、前記ロータは、純鉄系軟磁性材料により構成されているのがよい。
【００１０】
さらに、本発明の電磁クラッチ装置においては、前記アーマチュアは、強磁性材料を主体に構成され、少なくとも前記ロータに対向する表面に非磁性層が形成されているものであるのがよい。
【００１１】
さらに、本発明の電磁クラッチ装置においては、前記駆動システムは、前記被駆動部が車両のドア開閉機構とされる車両用オートドアシステムであるとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように本発明の電磁クラッチ装置は、ロータとして、（Ｂｒ／Ｂｘ）×（Ｈｃ／Ｈｘ）＜０．０３（以下、式１とする）を満足する磁性材料を採用している。ここで、Ｂｘ（Ｔ）は飽和磁束密度であり、Ｂｒ（Ｔ）は残留磁束密度であり、Ｈｘ（Ａ／ｍ）は飽和磁束密度を発揮する外部磁界であり、Ｈｃ（Ａ／ｍ）は保磁力である。つまり、式１は、磁性材料のヒステリシスの大きさを指標とするものである。本発明者らは鋭意検討の結果、この式１で表される指標が０．０３未満であれば、励磁コイルへの通電を停止したときに、ロータとアーマチュアとの間に残留する磁気吸引力を大幅に低減することができることを見出し本発明の完成に至った。上記式１を満足する磁性材料をロータに使用すると、励磁コイルへの通電を停止しても、ロータに残留する残留磁束密度を低く抑えることができる。このような電磁クラッチ装置は、被駆動部を動力源により自動で作動させる第１状態（以下、オート作動モードともいう）と被駆動部を手動で作動させることができる第２状態（以下、マニュアル操作モードともいう）とを切り替え可能な駆動システムにおいて、好適に採用することができる。つまり、駆動システムの第１状態（オート作動モード）と第２状態（マニュアル操作モード）との切り替え手段として本発明の電磁クラッチ装置を採用すると、オート作動モードからマニュアル操作モードに切り替える際に励磁コイルへの通電を停止しても、ロータに磁束が残留しにくくなり、手動操作時の操作力を低減することができる。したがって、被駆動部を手動で操作させる際の負荷を低くすることができ、本発明の電磁クラッチ装置を備えた駆動システムの使い勝手を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について具体的に説明する。まず、前述した上記の式１〔（Ｂｒ／Ｂｘ）×（Ｈｃ／Ｈｘ）＜０．０３〕を満足する軟磁性材料としては、ケイ素鋼を例示することができる。ケイ素鋼は、上記式１で定義される指標を満足するとともに、電磁クラッチ装置のロータとして従来から一般的に使用されている低炭素鋼と同程度の飽和磁束密度を有する。したがって、このような材料をロータに使用すると、励磁コイルを励磁した際には、ロータとアーマチュアとを十分に吸着させることで十分なトルクの伝達を実現できるとともに、励磁コイルへの通電を停止したときには、ロータに残留する磁束が低減されるので、マニュアル操作モードにおいて被駆動部を手動で駆動する場合の操作力を低減することができる。
【００１４】
ロータを構成する軟磁性材料として、ケイ素鋼を採用する場合、具体的には、１％ケイ素鋼、３％ケイ素鋼、５％ケイ素鋼等を採用することができる。これらのうちでも、残留磁束密度と飽和磁束密度との兼ね合いから３％ケイ素鋼を採用することができる。より具体的には、鉄（Ｆｅ）を主成分として含有し、炭素（Ｃ）の含有量が０．０３質量％以下、ケイ素（Ｓｉ）の含有量が２．７〜３．５質量％、マンガン（Ｍｎ）の含有量が０．５質量％以下、リン（Ｐ）の含有量が０．０２質量％以下、硫黄（Ｓ）の含有量が０．０２５質量％以下、銅（Ｃｕ）の含有量が０．１０質量％以下、ニッケル（Ｎｉ）の含有量が０．１質量％以下、クロム（Ｃｒ）の含有量が０．１質量％以下、アルミニウム（Ａｌ）の含有量が０．０３質量％以下、鉛（Ｐｂ）の含有量が０．０５〜０．３質量％以下とされるケイ素鋼をロータの構成材料として好適に採用することができる。ここで、「主成分」とは、その成分の含有量が最も多い成分をいうものとする。
【００１５】
また、式１を満足しロータの構成材料として使用することができる軟磁性材料としては、上記ケイ素鋼以外に純鉄系軟磁性材料を例示することができる。純鉄系軟磁性材料は、上記式１で定義される指標を満足するとともに、ケイ素鋼と同様に、低炭素鋼と同様の飽和磁束密度を有する。したがって、本発明の電磁クラッチ装置においてロータを構成する材料として好適に採用することができる。
【００１６】
具体的に式１を満足する純鉄系軟磁性材料としては、鉄（Ｆｅ）を主成分として含有し、炭素（Ｃ）の含有量が０．０２質量％以下、ケイ素（Ｓｉ）の含有量が０．０３質量％以下、マンガン（Ｍｎ）の含有量が０．２〜０．３質量％、リン（Ｐ）の含有量が０．０３質量％以下、硫黄（Ｓ）の含有量が０．０３質量％以下、銅（Ｃｕ）の含有量が０．２５質量％以下、ニッケル（Ｎｉ）の含有量が０．１５質量％以下、クロム（Ｃｒ）の含有量が０．１５質量％以下とされる鉄系合金をロータの構成材料として好適に採用することができる。
【００１７】
一方、電磁クラッチ装置のアーマチュアは、強磁性材料を主体に構成され、少なくともロータと対向する表面に非磁性層が形成されているものを採用することができる。これにより、励磁コイルへの通電を停止した際のロータとアーマチュア間に残留する磁気吸引力をさらに低減させることができる。これは、上記のような構成のアーマチュアを採用すると、ロータと、アーマチュアの強磁性材料により構成される本体部との間に非磁性層が介在することになり、この非磁性層が磁気ギャップとして作用するためだと考えられる。つまり、アーマチュアとロータとの間に磁気ギャップが形成されている場合は、励磁コイルを励磁してアーマチュアとロータとを吸着しても、アーマチュアに形成される磁路とロータに形成される磁路との結合が弱く、励磁コイルの励磁を解消した場合に、アーマチュア側に形成される磁路とロータ側に形成される磁路との結合が途切れやすくなるためだと考えられる。
【００１８】
具体的にアーマチュアの構成材料としては、低炭素鋼、ケイ素鋼、純鉄系軟磁性材料を採用することができる。これらのうちでも、Ｓ１０Ｃ、Ｓ１２Ｃ、Ｓ１５Ｃ、Ｓ１７Ｃ（いずれもＪＩＳ規格）等をアーマチュアの構成材料として採用することができる。また、該アーマチュアの表面に形成される非磁性層としては、該アーマチュアの構成材料を窒化処理することにより形成されるものを例示することができる。特に、アーマチュアとして低炭素鋼を採用した場合には、非磁性層として窒化鉄（Ｆｅ３Ｎ、Ｆｅ４Ｎ）を含有する窒化層を例示することができる。低炭素鋼を窒化処理することで、その表面に厚さ約１０〜約２０μｍ、特に１０μｍ程度の窒化層が形成される。この窒化層は通常非磁性であるので、アーマチュアとロータとの間の磁気ギャップとして作用する。
【００１９】
さらに、アーマチュアの構成材料として低炭素鋼を使用し、その表面を窒化処理して窒化層を形成した場合、得られる窒化層は摩擦係数の大きなものとなる。したがって、窒化層は動力源から被駆動部にトルクを伝達する効率を向上させる効果もある。つまり、アーマチュアとロータとの間に磁気ギャップを形成すると、アーマチュアとロータとの間の磁気吸引力が低下しトルクの伝達効率が低下することも考えられるが、低炭素鋼を窒化処理して得られる窒化層を非磁性層として採用すれば、トルクの伝達効率を低下させることなく、アーマチュアとロータとの間で残留する磁気吸引力を低減することができる。なお、場合によっては、窒化層を形成することでアーマチュア表面の摩擦係数を増大させる効果のほうが、窒化層形成により磁気吸引力が低下する効果よりも大きい場合もある。その場合には、窒化層を形成することで、トルクの伝達効率の向上と残留磁束密度の減少とを同時に実現することができる。
【００２０】
次に、本発明のさらに具体的な実施形態について、図面を用いて説明する。図２は、本発明の電磁クラッチ装置が使用される車両用オートドアシステムの概要を示すものである。図２に示すオートドアシステムは、特にパワースライドドアシステムである。図２に示すように、車両側面に配置されているアッパーガイドレール３、ロアガイドレール４及びセンターガイドレール５により、スライドドア１が車両ボデー２の側面に対して、車両の前後方向に摺動自在に支持されている。スライドドア１が前後方向に摺動することで、車両の乗降口２ａが開閉するようになっている。
【００２１】
スライドドア１には、該スライドドア１を前後方向にスライドさせる駆動ユニット６が配設されている。駆動ユニット６は、動力源としてのモータ７１と該モータ７１に係合するドラム７２と、該ドラム７２に一端が巻回されているワイヤ８１、８２と、該ワイヤ８１、８２を案内する案内プーリ９と、を備えている。案内プーリ９により案内されたワイヤ８１、８２の他端はセンターガイドレール５にさらに案内されて車両ボデー２に固定されている。
【００２２】
モータ７１を作動させるとドラム７２が回転し、ドラム７２にワイヤ８１、８２の一方が巻き取られるとともに、ワイヤ８１、８２の他方がドラム７２から送り出される。これにより、スライドドア１が一方向にスライドするようになっている。また、モータ７１を逆回転することで、スライドドア１を逆方向にスライドすることができる。したがって、モータ７１の動力によりスライドドア１を開閉することができるようになっている。
【００２３】
ここで、図２に示すオートドアシステムには、本発明に係る電磁クラッチ装置が使用されている。電磁クラッチ装置は、モータ７１の動力をドラム７２に伝達して被駆動部としてのスライドドア１を自動で（モータ７１で）作動させる第１状態と、モータ７１の動力をドラム７２に伝達させないようにして手動でのスライドドア１の作動を可能にする第２状態とを切り替えるために使用される。つまり、電磁クラッチ装置を用いて、スライドドア１をモータ７１の動力によりスライドさせるオート作動モードと、スライドドア１を手動でスライドさせるマニュアル操作モードとを切り替えることができる。オート作動モードでは電磁クラッチ装置を接合状態とし、マニュアル操作モードでは電磁クラッチ装置を非接合状態とする。
【００２４】
次に図２のオートドアシステムに使用される電磁クラッチ装置について詳しく説明する。図１は、本発明の電磁クラッチ装置を示す断面模式図である。図１に示される電磁クラッチ装置７は、図２の車両用パワースライドドアシステム以外にも、パワースイングドアシステム及びパワーバックドアシステム等にも用いられるものである。つまり、モータを使用してドアを自動で開閉するオート作動モードと、手動でドアを開閉するマニュアル操作モードとを切り替えることができるオートドアシステムに採用される電磁クラッチ装置である。尚、本実施形態においては、車両用のオートドアシステムに使用する電磁クラッチ装置を代表して説明するが、本発明はこれに限られるものではない。車両用オートドアシステムと同様に、被駆動部を動力源により自動で作動させる場合と、手動で作動させる場合とを切り替えることができる駆動システムにおいて採用することができる。
【００２５】
図１に示す電磁クラッチ装置７は、ロータ４０と、該ロータ４０に一体的に取り付けられる励磁コイル２０と、該ロータに対向するように配置されるアーマチュア１０と、該アーマチュア１０に一体的に取り付けられ、該アーマチュア１０と回転軸Ｏを同じくするホイールギア１４０と、一端側５０ａがロータ１０に接続され、ロータ１０と回転軸Ｏを同じくするシャフト５０と、該シャフト５０の他端側５０ｂに接続され、該シャフト５０と一体的に回転するドラム７２と、さらに、励磁コイル２０に通電するための給電部（ハーネス）８０とを有するものである。
【００２６】
より詳細に説明すると、シャフト５０の外周に、該シャフト５０の一端側５０ａからロータ４０が圧入されて固定されている。このロータ４０は、前述したように、式１を満足するような磁性材料により構成することができ、本実施形態においては、ケイ素鋼あるいは純鉄系軟磁性材料で構成することができる。さらに、ロータ４０には溝４０ａが形成されており、ボビン３０に巻き回された励磁コイル２０が該溝４０ａ内に取り付けられ、ロータ４０に励磁コイル２０が固定されている。したがって、ロータ４０が回転すると、励磁コイル２０も一体となって回転することになる。つまり、本発明の電磁クラッチ装置７は、いわゆるコイル回転式の電磁クラッチ装置である。
【００２７】
ロータ４０の励磁コイル２０が取り付けられていない部分には、凹部４０ｂが形成されており、この凹部４０ｂには励磁コイル２０に電流を供給するための給電部（ハーネス）８０が配置されるようになっている。より具体的には、凹部４０ｂと、該凹部４０ｂを塞ぐように配置される固定側ケース７０とにより形成される空間に、ハーネス８０が収容されている。なお、固定側ケース７０は、シャフト５０に対して遊嵌する構成となっており、シャフト５０の外周に沿って配置される固定側ケース７０の中心部７０ａに、シャフト５０の周方向にわたってハーネス８０が巻回されている。ハーネス８０の一端は励磁コイル２０に接続されており、他端は図示しない電源に接続されている。
【００２８】
また、ロータ４０の固定側ケース７０と反対側には、シャフト５０に遊嵌する形態でホイールギア１４０が配置されている。具体的には、ホイールギア１４０にはメタルベアリング１１０が取り付けられており、該メタルベアリング１１０がシャフト５０に対して遊嵌されている。さらに、該ホイールギア１４０とロータ４０との間には、アーマチュア１０が該ホイールギア１４０に固定される形で配置されている。すなわち、ホイールギア１４０が回転軸Ｏを中心に回転すると、アーマチュア１０も回転軸Ｏを中心に回転するようになっている。ホイールギア１４０の外周部には、ウォームギア７１ａが係合しており、該ウォームギア７１ａは図２に示すモータ７１の回転軸に固着されている。すなわち、アーマチュア１０は、動力源としてのモータ７１にホイールギア１４０及びウォームギア７１ａを介して接続されており、モータ７１の回転と連動して回転軸Ｏを中心に回転するようになっている。このとき、ホイールギア１４０はシャフト５０に遊嵌されているので、ホイールギア１４０及びアーマチュア１０が回転するからといって、必ずしもシャフト５０が回転するということはない。
【００２９】
ここで、アーマチュア１０を構成する材料としては、強磁性材料を例示することができる。強磁性材料のうちでも、特に低炭素鋼、ケイ素鋼、純鉄系軟磁性材料を採用することができ、特に低炭素鋼を採用することができる。さらに、図３に示すように、このアーマチュア１０の本体部１０ｂの少なくともロータ４０に対向する表面には、非磁性層１０ａが形成されている。この非磁性層１０ａは、アーマチュア１０が低炭素鋼により構成される場合は、アーマチュア１０を構成する該低炭素鋼を窒化処理することにより形成される窒化層とすることができる。低炭素鋼を窒化処理することにより得られる窒化層は、Ｆｅ３ＮあるいはＦｅ４Ｎを含有する非磁性層である。非磁性層１０ａの層の厚さは約１０〜約２０μｍとされており、望ましくは１０μｍ程度がよい。
【００３０】
ホイールギア１４０のアーマチュア１０とは反対側には、シャフト５０の他端側５０ｂに固定される形でドラム７２が配置されている。このドラム７２の外周面には、図２に示すワイヤ８１、８２が巻回されている。これらドラム７２やワイヤ８１、８２等により構成される駆動ユニット６（図２参照）やスライドドア１（図２参照）が、本発明における被駆動部とみなすことができる。なお、被駆動部はこれに限るものではない。ここで、ドラム７２がシャフト５０を介してロータ４０に固定されていることから、ロータ４０は被駆動部に接続されているといえる。
【００３１】
さらに、電磁クラッチ装置７には、そのロータ４０の外周側に、該ロータ４０と一体的に回転するように環状のマグネット１７が配置されている。このマグネット１７は、回転軸Ｏの周方向に沿って、表面にＳ極とＮ極とが交互に配置される形態をなしている。一方、マグネット１７の表面に向きあうようにホールセンサ２６が配置されている。ロータ４０が回転すると、マグネット１７も回転するが、ホールセンサ２６は固定されているので、ホールセンサ２６に向きあう位置でのマグネット１７の磁極がＳ極とＮ極とで交互に入れ替わる。この磁極の入れ替わりをホールセンサ２６により検出することで、ロータ４０の回転状態を検出することができる。
【００３２】
このような電磁クラッチ装置７の主要部は、ハウジング６０により支持されている。具体的には、シャフト５０の一端側５０ａと他端側５０ｂがそれぞれベアリング２１、２２を介してハウジング６０に回転自在に支持されている。したがって、ハウジング６０が固定されていてもシャフト５０及びロータ４０並びにドラム７２は回転軸Ｏを中心として回転することができるようになっている。また、ホールセンサ２６はハウジング６０に固定されており、ロータ４０に取り付けられるマグネット１７に相対回転できるようになっている。
【００３３】
次に、本実施形態にかかる電磁クラッチ装置７の動作について説明する。まず、被駆動部としてのスライドドア１を自動（電動）で開閉させるオート作動モードにおける作動を説明する。電磁クラッチ装置７を用いたオートドアシステムをオート作動モードにするには、図示しない電源から給電部（ハーネス）８０を介して励磁コイル２０に通電すればよい。励磁コイル２０に通電すると、環状の励磁コイル２０の内部を突き抜ける方向に磁束が生じる。この励磁コイル２０により生じた磁束によりロータ４０及びアーマチュア１０が磁化されることになり、アーマチュア１０とロータ４０とが磁気吸引力により吸着する。
【００３４】
アーマチュア１０とロータ４０とが吸着された状態で、モータ７１（図２参照）を一方向に回転させると、モータ７１の動力がウォームギア７１ａとホイールギア１４０とを介してアーマチュア１０に伝達される。これにより、アーマチュア１０に伝達された動力は、さらに該アーマチュア１０と吸着するロータ４０に伝達されることになり、該ロータ４０に固定されるシャフト５０を介してドラム７２を回転させることになる。ドラム７２が一方向に回転すると、前述したように該ドラム７２に巻回されるワイヤ８１、８２により図２に示すスライドドア１が開閉いずれかの方向にスライドすることになる。このように、励磁コイル２０に通電することで、モータ７１の動力をシャフト５０を介してドラム７１に伝達することができ、自動（電動）でスライドドア１の開閉を行うことができる。
【００３５】
次に、スライドドア１を手動で開閉したい場合（マニュアル操作モード）には、励磁コイル２０への通電を停止する。これにより、励磁コイル２０からは磁束が生じないことになり、ロータ４０とアーマチュア１０との間に働く磁気吸引力が低下して、ロータ４０とアーマチュア１０との吸着が解消される。
【００３６】
ロータ４０とアーマチュア１０との間の吸着が解消された状態で、スライドドア１（被駆動部）を作動させると、ロータ４０とアーマチュア１０とが容易に相対回転するため、手動でも十分にスライドドア１をスライドさせることができる。
【００３７】
このとき、本実施形態においては、電磁クラッチ装置１のロータ４０の構成材料として、ケイ素鋼あるいは純鉄系軟磁性材料を採用しているので、励磁コイル２０の通電を停止したときのロータ４０の残留磁束密度は小さなものとなる。そのため、ロータ４０とアーマチュア１０とが一体となった本実施形態のような電磁クラッチ装置１であっても、励磁コイル２０への通電を停止したときにロータ４０とアーマチュア１０との間に残留する磁気吸引力を低減することができる。さらに、本実施形態においては、アーマチュア１０の構成材料として、低炭素鋼によりなり、本体部１０ｂのロータ４０と対向する表面に窒化層１０ａが形成されたものを採用しているので、該窒化層１０ａにより形成される磁気ギャップの効果で、ロータ４０とアーマチュア１０との間に残留する磁気吸引力をより一層低下させることができる。したがって、手動でスライドドア１をスライドさせる際の操作力を低減することができ、より使い勝手のよいオートスライドドアシステムを提供することができる。
【実施例】
【００３８】
次に、本実施形態の電磁クラッチ装置７の効果を確認するため以下のような実験を行った。まず、表１に示すような組成を有する磁性材料によりテストピースを作製した。ここで、比較例は構成材料としてＳ１０Ｃを採用したものであり、実施例１はケイ素鋼（３％ケイ素鋼）を採用したものであり、実施例２はる純鉄系軟磁性材料（ＥＬＣＨ２：株式会社神戸製鋼所製）を採用したものである。テストピースは、外径：２６ｍｍ、内径：１９ｍｍ、厚さ：２ｍｍのリング形状である。そして、そのテストピースの磁気特性をＢ−Ｈ特性測定装置により測定した。結果を図４に示す。図４に示すようなヒステリシス曲線から、各種材料の残留磁束密度（Ｂｒ）、保磁力（Ｈｃ）、および飽和磁束密度を発揮する外部磁界（Ｈｘ）として１５００（Ａ／ｍ）を採用したときの飽和磁束密度（Ｂｘ）をそれぞれ求めた。そして、求めたこれらの値から、式１の左辺（Ｂｒ／Ｂｘ）×（Ｈｃ／Ｈｘ）の値を、それぞれの材料毎に計算した。結果を表２に示す。表２に示すように、実施例１及び実施例２においては、（Ｂｒ／Ｂｘ）×（Ｈｃ／Ｈｘ）＜０．０３を満足しているが、比較例においては式１を満足していない。
【表１】
2006138370.tif 000003
【表２】
2006138370.tif 000004
【００３９】
次に、ロータ４０の材料とアーマチュア１０の材料とを表３に示すような組み合わせでそれぞれ変化させて、図１に示す電磁クラッチ装置７を作製した。表３において、「Ｓ１０Ｃ窒化」とは、表１の比較例に示すＳ１０Ｃを窒化処理したものである。具体的には、アーマチュア１０の形状に加工されたＳ１０Ｃに対して、塩浴窒化処理により窒化層を形成したものである。窒化層の厚さは約１０μｍであった。
【００４０】
次に、表３に示すようなアーマチュア１０とロータ４０とを組み合わせた電磁クラッチ装置７の励磁コイル２０に通電して、該ロータ４０の磁束密度が飽和磁束密度を超えるまで該ロータ４０を磁化させた後、励磁コイル２０への通電を停止した。そして、ロータ４０とアーマチュア１０との間に残留する磁気吸引力を、ロータ４０とアーマチュア１０とを引き離すのに必要な荷重（Ｎ）として荷重計により測定した。結果を図５及び表３に示す。
【表３】
2006138370.tif 000005
【００４１】
図５を見てわかるように、ロータ４０の材料として表１の実施例１と実施例２の材料を使用した電磁クラッチ装置７（サンプルＮｏ．４、５、６、７、８、９）においては、ロータ４０の材料として低炭素鋼（Ｓ１０Ｃ）を使用した電磁クラッチ装置７（サンプルＮｏ．１、２、３）に比べて、ロータ４０とアーマチュア１０との間に残留する吸引力が低下していることがわかる。さらに、表３のサンプルＮｏ．４、５、６、７、８、９のうちでも、ロータ４０の材質が同じであるサンプルＮｏ．５とサンプルＮｏ．６とを比較すると、アーマチュア１０として非磁性層としての窒化層が形成されているサンプルＮｏ．６のほうが、残留する磁気吸引力は小さいものであった。さらに、サンプルＮｏ．５とサンプルＮｏ．６とにおいて、励磁コイル２０に通電した状態で、ロータ４０に伝達されるトルクを測定したところ、サンプルＮｏ．６においては、サンプルＮｏ．５が示したトルクよりも高いトルクを示した。つまり、サンプルＮｏ．６の電磁クラッチ装置７によれば、従来の電磁クラッチ装置よりもさらに大きな動力をロータ４０に伝達することができ、かつ、励磁コイル２０への通電を停止してロータ４０とアーマチュア１０との吸着を解消したときに、ロータ４０とアーマチュア１０との間に残留する磁気吸引力をも低下させることができることがわかる。
【００４２】
以上の実験から、本発明の電磁クラッチ装置によれば、励磁コイルへの通電を停止しても、ロータとアーマチュアとの間に磁気吸引力が残留しにくく、したがって、被駆動部を手動で操作する際の操作力を低減することができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の電磁クラッチ装置の一実施形態を示す断面図。
【図２】本発明の電磁クラッチ装置が使用されるオートドアシステムの概要を示す図。
【図３】アーマチュアの表面部分を拡大して示す図。
【図４】ロータに使用される材料のヒステリシス曲線をそれぞれ示す図。
【図５】ロータとアーマチュアとの間に残留する磁気吸引力の実施例と比較例との差異を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１  スライドドア（被駆動部）
６  駆動ユニット（被駆動部）
７  電磁クラッチ装置
１０  アーマチュア
１０ａ  窒化層（非磁性層）
２０  励磁コイル
４０  ロータ
７１  モータ（動力源）
７２  ドラム（被駆動部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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