(57)【要約】【課題】  永久磁石や導体プレートを大きくすることなく、低コストで高トルク伝達効率の渦電流式カップリング装置の提供。【解決手段】  入力軸に回転可能に支承されたケーシング内に配設されたディスクの両面に導体が取付けられ、該導体の両側に永久磁石が前記密閉形ケーシング内に相対向面が異極となるように対向配置され、前記ディスクの両面に渦電流を発生させてトルク伝達が行われる仕組みとなしたことを特徴とする。【選択図】図１
2006105210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を用いた渦電流式カップリング装置であって、入力軸に軸受装置を介して回転可能に支承された密閉形ケーシング内に該入力軸に固定されたディスクが配設され、該ディスクの両面に取付けられた導体と僅かなギャップを隔てて対向するごとく前記永久磁石が前記密閉形ケーシング内にバックプレート（コア材）を介して取付けられ、該永久磁石は前記ディスクの両側に相対向面が異極となるように対向配置され、前記ディスクの両面に渦電流を発生させてトルク伝達が行われる仕組みとなしたことを特徴とする渦電流式カップリング装置。
【請求項２】
前記永久磁石が、前記ディスクの両側に相対位置を可変に対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載の渦電流式カップリング装置。
【請求項３】
前記ディスクの両側に配置された永久磁石の軸方向間に両磁石間の軸方向間隔を保持するための一体形または分割形のスペーサを前記密閉形ケーシングに内嵌したことを特徴とする請求項１または２に記載の渦電流式カップリング装置
【請求項４】
前記密閉形ケーシングの出力側にファンを備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の渦電流式カップリング装置。
【請求項５】
前記入力軸の入力側に電磁クラッチを備え、前記電磁クラッチにより前記入力軸の回転をＯＮ／ＯＦＦ制御する仕組みとなしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の渦電流式カップリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業機械のトルク伝達用や、車両用内燃機関に適用される冷却用ファンのトルク伝達用に用いられる渦電流式カップリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の渦電流式カップリング装置としては、例えば図８に示すように、入力軸２１に軸受装置２３を介して回転可能に支承したケース２２−１とカバー２２−２とからなる密閉形ケーシング２２内に、該入力軸２１に固定されたディスク２４が配設され、該ディスク２４の両面に取付けられた多極の永久磁石２５と僅かなギャップを隔てて対向するごとく導体プレート２６が前記密閉形ケーシング２２内にバックプレート（コア材）２７を介して取付けられたものがある。２８は密閉形ケーシング２２と一体の出力軸である。
この渦電流式カップリング装置は、入力軸２１の回転により該入力軸と一体に回転するディスク２４に取付けられた永久磁石２５の作用により、密閉形ケーシング２２側の導体プレート２６内の磁束が変化して渦電流が発生し、当該導体プレート２６とバックプレート２７が磁化されることでディスク２４との間に吸引力が発生し、密閉形ケーシング２２が一体に回転もしくは相対回転する仕組みとなしたものである。
【０００３】
また、図９に示すように、入力軸３１に軸受装置３３を介して回転可能に支承したケース３２−１とカバー３２−２とからなる密閉形ケーシング３２内に、該入力軸３１に固定されたディスク３４に装着された多極の永久磁石３５が配設され、該永久磁石３５の両側に該磁石と僅かなギャップを隔てて対向する導体プレート３６がそれぞれ前記密閉形ケーシング３２内にバックプレート（コア材）３７を介して取付けられたものがある（特許文献１等参照）。３８は密閉形ケーシング２２と一体の出力軸である。
この渦電流式カップリング装置は、前記永久磁石３５とその両側の導体プレート３６間に働く渦電流による吸引作用によりディスク３４と、前記導体プレート３６を有する密閉形ケーシング３２が一体に回転もしくは相対回転する仕組みとなしたものである。
【特許文献１】特願２００３−２０３２２５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記図８、図９に示す従来の渦電流式カップリング装置は、入力軸２１に固定されたディスク２４、３４に取付けられた多極の永久磁石２５、３５と、ケーシング２２、３２側に取付けられた導体プレート２６、３６間に働く渦電流による吸引作用によりトルク伝達が行われる構造となっているため、トルク伝達効率をより高めるためには永久磁石２５、３５と導体プレート２６、３６をそれぞれ大きくする必要があり、カップリングのコストアップおよび重量アップを余儀なくされるという欠点があった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の渦電流式カップリング装置の問題を解消するためになされたもので、永久磁石や導体プレートを大きくすることなく、低コストでトルク伝達効率の向上をはかった渦電流式カップリング装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る渦電流式カップリング装置は、入力軸に軸受装置を介して回転可能に支承された密閉形ケーシング内に該入力軸に固定されたディスクが配設され、該ディスクの両面に取付けられた導体と僅かなギャップを隔てて対向するごとく永久磁石が前記密閉形ケーシング内にバックプレート（コア材）を介して取付けられ、該永久磁石は前記ディスクの両側に相対向面が異極となるように対向配置され、前記ディスクの両面に渦電流を発生させてトルク伝達が行われる仕組みとなしたことを特徴とするものである。
また、本発明は上記渦電流式カップリング装置において、前記該永久磁石を前記ディスクの両側に相対位置を可変に対向配置した構成となしたことを特徴とするものである。
さらに、前記ディスクの両側に配置された永久磁石の軸方向間に両磁石間の軸方向間隔を保持するための一体形または分割形のスペーサを前記密閉形ケーシングに内嵌したことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記密閉形ケーシングの出力側にファンを設けたり、あるいは前記入力軸の入力側に電磁クラッチを配設し、該電磁クラッチにより前記入力軸の回転をＯＮ／ＯＦＦ制御する仕組みとすることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の渦電流式カップリング装置は、渦電流を発生させる導体プレートをディスクの両面に配置し、かつ前記導体プレートと相対向する永久磁石をそれぞれ異極が向き合うように配置した構成となしたことにより、導体プレートを貫通する磁束の量が増加しトルク伝達効率が向上する結果、永久磁石の小型化が可能となり、製造コストの低減と小型軽量化がはかられる。また、前記ディスクを挟んで対向する永久磁石の相対位置（極性）を可変とした場合には、当該カップリングの形状、寸法、構造を変えることなく、伝達トルクを調整できるトルクアジャスト機能を持たすことができる。さらに、前記密閉形ケーシングの出力側にファンを設け、前記入力軸の入力側に電磁クラッチを配設し、該電磁クラッチにより前記入力軸の回転をＯＮ／ＯＦＦ制御する仕組みとなした場合には、マグネット式ファンクラッチ装置として用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明に係る渦電流式カップリング装置の一実施例を示す縦断側面図、図２は図１に示す渦電流式カップリング装置の永久磁石の配置構成を示すケーシングの一部縦断正面図、図３は図１に示す渦電流式カップリング装置の永久磁石とディスクの一部を示す部分斜視図、図４は同じく本発明の他の実施例を示す図３相当図、図５は同じく本発明の別の実施例を示す図３相当図、図６は図１、図４に示す渦電流式カップリング装置における永久磁石の軸方向間隔の保持手段の一例を示す要部縦断側面図、図７は本発明に係る渦電流式カップリング装置の自動車用ファンカップリング装置への適用例で、マグネット式ファンクラッチ装置を示す半截縦断側面図であり、１、１１は入力軸、２は密閉形ケーシング、３は軸受装置、４はディスク、５は永久磁石、６は導体プレート、７はバックプレート（コア材）、８は出力軸、９はスペーサ、１０は渦電流式カップリング装置、１２は電磁クラッチ、１３はファンである。
【０００９】
図１に示す渦電流式カップリング装置は、入力軸１に軸受装置３を介して回転可能に支承された密閉形ケーシング（出力側）２、入力軸１に固定されたディスク４、前記密閉形ケーシング２内に取付けられた永久磁石５、前記ディスク４に取付けられた導体プレート６とから構成されている。すなわち、この渦電流式カップリング装置は、入力軸１に軸受装置３を介して回転可能に支承されたケース２−１とカバー２−２とからなる密閉形ケーシング（出力側）２内に、該入力軸１に固着されたディスク４が配設され、該ディスク４の両面に導体プレート６が取着されている。前記ディスク４は、強磁性体からなり、前記導体プレート６は、銅またはアルミからなるエディカレント材である。前記ディスク４の両面に取着された導体プレート６の両側には、該プレートと僅かなギャップを隔てて対向する永久磁石５がケース２−１とカバー２−２の内壁にバックプレート（コア材）７を介して取付けられている。この永久磁石５は、図２に示すように多極構造となし、かつ前記ディスク４の両側に相対向面が異極（位相差なし）となるように対向配置されている。
【００１０】
上記構成の渦電流式カップリング装置において、入力軸１に固着されたディスク４が一体に回転すると、ケース２−１とカバー２−２とからなる密閉形ケーシング２が前記ディスク４の両面に取付けられた導体プレート６とその両側の永久磁石５間に働く吸引作用により回転する。この時、密閉形ケーシング２に取付けられた永久磁石５は、それぞれ前記ディスク４の両側に相対向面が異極となるように対向配置されているので、図３に矢印（ａ）で示すように、ディスク４および導体プレート６の内部を多くの磁力線が貫通することとなり、ディスク側に取付けられた永久磁石と、ケーシング側に取付けられた導体プレート間に働く渦電流による吸引作用によりトルク伝達が行われる構造の従来の渦電流式カップリング装置に比べ伝達トルクが大幅（約３０％）に向上することがＣＡＥ解析結果より明らかとなった。
【００１１】
また、上記構成の渦電流式カップリング装置の密閉形ケーシング２の出力軸８側のケース２−１にファン１３を取着すると、渦電流式ファンカップリング装置として用いることができる。
【００１２】
上記図１〜図３に示す渦電流式カップリング装置は、ディスク４を挟んで対向する永久磁石５の相対位置(極性)が異ならないように相対向配置させた構成となしているのに対して、図４に示す渦電流式カップリング装置は、永久磁石５をディスク４の両側に相対位置を可変に対向配置して構成したもので、この場合は、ディスク４を挟んで対向する永久磁石５の相対位置(極性)を変えて(位相を少しずらす)密閉形ケーシング２に固定する。なお、永久磁石５の相対位置（位相）を変更させる手段としては、例えば凹凸嵌合方式によるスライド機構を採用して密閉形ケーシング２に取付けることができる。
【００１３】
上記のごとく、ディスク４を挟んで対向する永久磁石５の相対位置（極性）を異ならせて対向配置させた渦電流式カップリング装置の場合は、図４に示すように、対向する永久磁石へ向かう磁力線（矢印ａ）と、隣接する永久磁石５ヘショートサーキットする磁力線（矢印ｂ）とにより、前記図１〜図３に示す渦電流式カップリング装置よりは低い伝達トルクが得られる。
【００１４】
また、図５に示す渦電流式カップリング装置の場合は、ディスク４を挟んで対向する永久磁石５の極性を同一にして（位相を完全にずらす）密閉形ケーシング２に対向配置して構成したもので、この場合は相対向する永久磁石５間には全く磁力線は流れず、隣接する永久磁石５へショートサーキットする磁力線（矢印ｂ）のみとなるので、得られる伝達トルクは極めて小さい。
【００１５】
なお、上記構成の渦電流式カップリング装置において、ケーシング２側に取付けられる永久磁石５は、前記ディスク４の両側に相対向面が異極となるように対向配置されているため場合は、両永久磁石間に常に吸引力が働いている。このため、ディスク４の両面に取付けられた導体プレート６とのギャップが変化しないように、例えば図６に示すようにケース２−１とカバー２−２の内壁に取付けられた永久磁石５間にリング状のスペーサ９を内嵌して、永久磁石５の軸方向間隔を保持することができる。ここで、スペーサ９としては、一体形（連続したリング状）または分割形（間欠的に配置）のいずれでもよい。
【００１６】
次に、上記構成の渦電流式カップリング装置を自動車用ファンカップリング装置に適用したマグネット式ファンクラッチ装置を図７に基づいて説明する。
すなわち、図７に示すマグネット式ファンクラッチ装置は、入力軸（駆動軸）１１の入力側に電磁クラッチ１２を、入力側と反対側に本発明の渦電流式カップリング装置１０をそれぞれ配設したもので、電磁クラッチ１２は入力軸１１の端部に一体に支承されたクラッチロータ１２−１と、このクラッチロータ内に軸受装置１２−４を介して相互に回転可能に嵌合されかつブラケット１２−３を介して外部に固定された励磁コイル１２−２と、入力軸１１に軸受装置１０−７を介して回転可能に支承された渦電流式カップリング装置１０側のディスクステー１０−６にばね１２−６を介して前後動可能に保持されたアーマチュア１２−５とから構成され、また、渦電流式カップリング装置１０は入力軸１１に軸受装置１０−８を介して回転自在に支承したケース１０−１ａとカバー１０−１ｂとからなるケーシング１０−１内に、前記入力軸１１に軸受装置１０−７を介して回転可能に支承されたディスクステー１０−６に取着されたディスク１０−２が収容され、このディスク１０−２の両面に装着された導体プレート１０−３の両側に、該プレートと僅かなギャップを隔てて対向する永久磁石１０−４がケース１０−１ａとカバー１０−１ｂの内壁にバックプレート（コア材）１０−５を介して取付けられ、前記導体プレート１０−３とその両側の永久磁石１０−４間に働く渦電流を伴う吸引作用によりケーシング１０−１が一体に回転もしくは相対回転するごとく構成されている。ファン１３はケース１０−１ａ側に取付けられている。なお、永久磁石１０−４は、前記と同様の多極構造となし、かつ前記ディス
ク１０−２の両側に相対向面が異極となるように対向配置されている。
【００１７】
上記図７に示す構成のマグネット式ファンクラッチ装置の場合は、入力軸１１が回転している状態において電磁クラッチ１２をＯＮすると、該入力軸１１と一体に回転するクラッチロータ１２−１内に設けられた励磁コイル１２−２により、渦電流式カップリング装置１０側のディスクステー１０−６にばね１２−６を介して保持されているアーマチュア１２−５が吸引されてクラッチロータ１２−１に吸着し、該クラッチロータ１２−１とアーマチュア１２−５およびディスクステー１０−６が一体に回転する。このディスクステー１０−６が回転すると、入力軸１１に設けた渦電流式カップリング装置１０によりファン１３が回転する。
すなわち、入力軸１１に軸受装置１０−７を介して回転自在に支承されたディスクステー１０−６およびディスク１０−２がクラッチロータ１２−１と一体に回転することにより、ケース１０−１ａとカバー１０−１ｂとからなるケーシング１０−１がディスク１０−２の両面に装着された導体プレート１０−３とその両側の永久磁石１０−４間に働く渦電流を伴う吸引作用により回転し、ケーシングのケース１０−１ａに取付けられているファン１３が回転する。この時も前記図１に示すものと同様、渦電流式カップリング装置１０はケーシング１０−１に取付けられた永久磁石１０−４がそれぞれ前記ディスク１０−２の両側に相対向面が異極となるように対向配置されているので、導体プレート１０−３の内部を多くの磁束が貫通するので、従来の渦電流式カップリング装置に比べ伝達トルクが大幅（約３０％）に向上する。
【００１８】
なお、上記した図７に示すマグネット式ファンクラッチ装置の場合は、電磁クラッチ１２をＯＮ／ＯＦＦさせることによりファン１３の回転をコントロールすることができる。また電磁クラッチ１２は冷却水温、スロットル開度、エンジンの回転速度、エアコンスイッチに連動させてＯＮ／ＯＦＦ制御するので、精度よくかつ安定してファン回転を制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明装置は、一般汎用機械の可変トルククラッチとしても応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る渦電流式カップリング装置の一実施例を示す縦断側面図である。
【図２】図１に示す渦電流式カップリング装置の永久磁石の配置構成を示すケーシングの一部縦断正面図である。
【図３】図１に示す渦電流式カップリング装置の永久磁石とディスクの一部を示す部分斜視図である。
【図４】同じく本発明の他の実施例を示す図３相当図である。
【図５】同じく本発明の別の実施例を示す図３相当図である。
【図６】本発明の渦電流式カップリング装置における永久磁石の軸方向間隔の保持手段の一例を示す要部縦断側面図である。
【図７】本発明に係る渦電流式カップリング装置の自動車用ファンカップリング装置への適用例で、マグネット式ファンクラッチ装置を示す半截縦断側面図である。
【図８】従来の渦電流式カップリング装置の一例を示す要部縦断側面図である。
【図９】従来の渦電流式カップリング装置の他の例を示す要部縦断側面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１、１１  入力軸
２  密閉形ケーシング
３  軸受装置
４、１０−２  ディスク
５、１０−４  永久磁石
６、１０−３  導体プレート
７、１０−５  バックプレート（コア材）
８  出力軸
９  スペーサ
１０  渦電流式カップリング装置
１０−１  ケーシング
１２  電磁クラッチ
１３  ファン
【図１】
2006105210.tif 000003
【図２】
2006105210.tif 000004
【図３】
2006105210.tif 000005
【図４】
2006105210.tif 000006
【図５】
2006105210.tif 000007
【図６】
2006105210.tif 000008
【図７】
2006105210.tif 000009
【図８】
2006105210.tif 000010
【図９】
2006105210.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月20日(2004.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006105210.tif 000012
【図２】
2006105210.tif 000013
【図３】
2006105210.tif 000014
【図４】
2006105210.tif 000015
【図５】
2006105210.tif 000016
【図６】
2006105210.tif 000017
【図７】
2006105210.tif 000018
【図８】
2006105210.tif 000019
【図９】
2006105210.tif 000020