(57)【要約】【課題】中容量の伝達容量が要求される使用状況に好適なクラッチユニットを提供する。【解決手段】クラッチ機構を電磁クラッチのみで構成する。電磁クラッチは、第一軸２０と一体に回転可能に配置されたロータ４０と、第二軸３０に対して軸方向に移動可能かつ第二軸３０と一体に回転可能に嵌合されたアーマチュア５０と、ロータ４０と軸方向に対向するアーマチュア５０をロータ４０から離反する方へ付勢する離反ばね６１と、離反ばね６１に抗してアーマチュア５０をロータ４０に吸着可能な電磁石７０とを有する。ロータ４０とアーマチュア５０が、電磁石７０の吸引による軸方向押付け力を互いの接触によって径方向押付け力に変換可能なテーパ状の摩擦面４２，５２を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一軸（２０）と、前記第一軸（２０）と同一軸線（ＣＬ）上に配置された第二軸（３０）と、前記第一軸（２０）と前記第二軸（３０）間における回転の伝達と遮断を行うクラッチ機構とを備えるクラッチユニットにおいて、
前記クラッチ機構が、前記第一軸（２０）と一体に回転可能に配置されたロータ（４０）と、前記第二軸（３０）に対して軸方向に移動可能かつ当該第二軸（３０）と一体に回転可能に嵌合されたアーマチュア（５０）と、前記ロータ（４０）と軸方向に対向する前記アーマチュア（５０）を当該ロータ（４０）から離反する方へ付勢する離反ばね（６１）と、前記離反ばね（６１）に抗して前記アーマチュア（５０）を前記ロータ（４０）に吸着可能な電磁石（７０）とを有する電磁クラッチからなり、
前記ロータ（４０）と前記アーマチュア（５０）が、前記電磁石（７０）の吸引による軸方向押付け力を互いの接触によって径方向押付け力に変換可能なテーパ状の摩擦面（４２，５２，９１，９２，１０１，１０２）を有することを特徴とするクラッチユニット。
【請求項２】
前記ロータ（４０）と前記アーマチュア（５０）の前記摩擦面（４２，５２，９１，９２，１０１，１０２）が、それぞれ前記軸線（ＣＬ）に対して５°以上１０°以下の傾き（θ）をもったテーパ状である請求項１に記載のクラッチユニット。
【請求項３】
前記第二軸（３０）と前記アーマチュア（５０）がスプライン嵌合されている請求項１又は２に記載のクラッチユニット。
【請求項４】
前記ロータ（４０）と前記アーマチュア（５０）が、互いに軸方向に対面する吸引面（４１，５１）を有し、
前記ロータ（４０）と前記アーマチュア（５０）の前記摩擦面（４２，５２，９１，９２，１０１，１０２）が、対応の当該ロータ（４０）又は当該アーマチュア（５０）における前記吸引面（４１，５１）に比して大きな摩擦係数をもっている請求項１から３のいずれか１項に記載のクラッチユニット。
【請求項５】
前記ロータ（４０）と前記アーマチュア（５０）の前記摩擦面（１０１，１０２）のうち、少なくとも一方の摩擦面（１０１，１０２）が、ローレット加工された表面部からなる請求項４に記載のクラッチユニット。
【請求項６】
前記ロータ（４０）と前記アーマチュア（５０）の前記摩擦面（９１，９２）のうち、少なくとも一方の摩擦面（９１，９２）が、対応の当該ロータ（４０）又は当該アーマチュア（５０）の一部として取り付けられた摩擦材からなる請求項４に記載のクラッチユニット。
【請求項７】
前記ロータ（４０）と前記アーマチュア（５０）の前記摩擦面（４２，５２，９１，９２，１０１，１０２）のそれぞれにおける算術平均粗さＲａが、１．６以上２５以下である請求項４から６のいずれか１項に記載のクラッチユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、他装置の動力伝達系統に組み込んで使用されるクラッチユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
他装置の入力軸と出力軸間に組み込むクラッチユニットとして、第一軸と、第一軸と同一軸線上に配置された第二軸と、第一軸と第二軸間における回転の伝達と遮断を行うクラッチ機構とを備えるものがある。この種のクラッチユニットを使用する場合、入力軸と出力軸間で伝達される動力に耐え得る伝達容量のクラッチユニットが選ばれる。そして、その第一軸を他装置の入力軸と出力軸の一方に接続し、その第二軸を入力軸と出力軸の他方に接続することによってクラッチユニットが他装置の軸系に組み込まれる。
【０００３】
従来、クラッチユニットのクラッチ機構として、電磁クラッチが採用されている。電磁クラッチは、電磁石によってアーマチュアが電磁的に吸引されることによって、アーマチュアの摩擦面がロータの摩擦面に押し付けられ、その両摩擦面の接触部に生じる摩擦力によって両摩擦面間でのトルク伝達が行われるものである。電磁クラッチによる動力（トルク）の伝達容量を大きくするため、両摩擦面をテーパ状にすることが実施されている。電磁石の吸引による軸方向押付け力を径方向押付け力に変換するテーパ状の摩擦面を有するものがある。テーパ状の両摩擦面は、くさび作用により、電磁石の吸引による軸方向押付け力を径方向押付け力に変換する（いわゆる楔作用）。このため、軸方向押付け力に比して１０倍以上の大きな径方向押付け力を発生させて摩擦力を大きくし、伝達容量を大きくすることができる。
【０００４】
特許文献１の電磁クラッチは、くさび作用だけで実現不可な大きな伝達容量を実現するため、ボールカム機構と組み合わされたものである。ボールカム機構のボールを挟む一対のカム板のうち、ロータ側のカム板とアーマチュアとが一体化されている。ロータの摩擦面とアーマチュアの摩擦面とが接触する摩擦抵抗によって、ボールカム機構でのねじれ（一対のカム板間の相対回転）が発生させられ、ボールカム機構において当該ねじれのトルクがロータ側のカム板をロータ側へ押す軸方向力に変換される。このため、特許文献１の電磁クラッチは、電磁石の吸引のみでトルク伝達を行う場合よりも大きなトルク伝達を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−１６７５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、クラッチユニットに要求される伝達容量は様々であり、ロータとアーマチュアを単に軸方向に吸着させる電磁クラッチでは伝達容量が不足する一方、ボールカム機構と組み合わされた電磁クラッチでは伝達容量が過剰となる中容量が要求される場合がある。中容量の場合、ボールカム機構と組み合わされた電磁クラッチをクラッチユニットに採用すると、過剰な伝達容量をもつことになるので、構造が過剰に複雑で、また過剰に大型なものとなる点で不利になる。
【０００７】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、中容量の伝達容量が要求される使用状況に好適なクラッチユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を達成するため、この発明は、第一軸と、前記第一軸と同一軸線上に配置された第二軸と、前記第一軸と前記第二軸間における回転の伝達と遮断を行うクラッチ機構とを備えるクラッチユニットにおいて、前記クラッチ機構が、前記第一軸と一体に回転可能に配置されたロータと、前記第二軸に対して軸方向に移動可能かつ当該第二軸と一体に回転可能に嵌合されたアーマチュアと、前記ロータと軸方向に対向する前記アーマチュアを当該ロータから離反する方へ付勢する離反ばねと、前記離反ばねに抗して前記アーマチュアを前記ロータに吸着可能な電磁石とを有する電磁クラッチからなり、前記ロータと前記アーマチュアが、前記電磁石の吸引による軸方向押付け力を互いの接触によって径方向押付け力に変換可能なテーパ状の摩擦面を有する構成を採用した。
【０００９】
上記構成によれば、アーマチュアが第二軸に対して軸方向に移動可能かつ第二軸と一体に回転可能に嵌合されているので、ボールカム機構を省力した簡素な構造にすることができる。また、ロータとアーマチュアが有するテーパ状の両摩擦面のくさび作用により、両摩擦面間で摩擦力を大きくし、電磁クラッチからなるクラッチ機構の伝達容量を中容量化することもできる。
【００１０】
前記ロータと前記アーマチュアの前記摩擦面が、それぞれ前記軸線に対して５°以上１０°以下の傾きをもったテーパ状であるとよい。このようにすると、小さな軸方向押付け力から十分に大きな径方向押付け力を発生させることができる。
【００１１】
前記第二軸と前記アーマチュアがスプライン嵌合されているとよい。このようにすると、簡素な構造で、アーマチュアと第二軸を一体回転可能かつ軸方向に相対移動可能に連結することができる。
【００１２】
前記ロータと前記アーマチュアが、互いに軸方向に対面する吸引面を有し、前記ロータと前記アーマチュアの前記摩擦面が、対応の当該ロータ又は当該アーマチュアにおける前記吸引面に比して大きな摩擦係数をもっているとよい。このようにすると、ロータとアーマチュアの吸引面間で電磁石による吸引を十分に可能としつつ、ロータとアーマチュアの摩擦面間での摩擦力を大きくして伝達容量を大きくすることができる。
【００１３】
前記ロータと前記アーマチュアの前記摩擦面のうち、少なくとも一方の摩擦面が、ローレット加工された表面部からなるとよい。このようにすると、部品点数を増やすことなく、摩擦面の摩擦係数を大きくすることができる。
【００１４】
前記ロータと前記アーマチュアの前記摩擦面のうち、少なくとも一方の摩擦面が、対応の当該ロータ又は当該アーマチュアの一部として取り付けられた摩擦材からなるとよい。このようにすると、摩擦係数の大きな任意の材料を選んで摩擦面を形成することができる。
【００１５】
前記ロータと前記アーマチュアの前記摩擦面のそれぞれにおける算術平均粗さＲａが、１．６以上２５以下であるとよい。ここで、算出平均粗さＲａは、日本工業規格のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３において規定された算術平均粗さＲａのことをいう。ロータとアーマチュアの摩擦面のそれぞれにおけるＲａ（μｍ）の値が１．６未満であると、これら両摩擦面の接触時の摩擦力を十分に得ることが困難となるので、伝達容量を大きくするには１．６以上にすることが好ましい。ロータとアーマチュアの摩擦面のそれぞれにおけるＲａ（μｍ）の値が２５を超えると、これら両摩擦面の接触時に粗大な摩耗粉が発生する懸念があるので、２５以下にすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように、この発明は、上記構成の採用により、ボールカム機構を省いた簡素な構造で電磁クラッチの中容量化を実現することが可能なため、中容量の伝達容量が要求される使用状況に好適なクラッチユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第一実施形態に係るクラッチユニットの解放状態を示す断面図
【図２】図１の状態からアーマチュアをロータに吸着させた状態を示す断面図
【図３】この発明の第二実施形態に係る摩擦面を示す部分拡大断面図
【図４】この発明の第三実施形態に係る摩擦面を示す部分斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に、この発明の一例としての第一実施形態にかかるクラッチユニットを示す。このクラッチユニットは、ハウジング１０と、第一軸２０と、第一軸２０と同一軸線上に配置された第二軸３０と、第一軸２０と第二軸３０間における回転の伝達と遮断を行うクラッチ機構とを備える。このクラッチ機構は、第一軸２０と一体に回転可能に配置されたロータ４０と、第二軸３０に対して軸方向に移動可能かつ第二軸３０と一体に回転可能に嵌合されたアーマチュア５０と、ロータ４０と軸方向に対向するアーマチュア５０をロータ４０から離反する方へ付勢する離反ばね６１と、離反ばね６１に抗して各アーマチュア５０をロータ４０に吸着可能な電磁石７０とを有する電磁クラッチからなる。このクラッチ機構は、ハウジング１０に収容されている。
【００１９】
ここで、軸方向とは、第一軸２０と第二軸３０の軸線（回転中心線）ＣＬに沿った方向のことをいい、図１中において左右方向に相当する。以下、その軸方向に直交する方向を「径方向」といい、図１中において上下方向に相当する。その軸線回りの円周方向を「周方向」という。なお、図１では、クラッチユニットの図中上側半分の断面のみを示したが、残り半分は軸線ＣＬを対称軸として図示断面と上下対称な構造を有する。
【００２０】
ハウジング１０は、軸方向の両側に開口部１１，１２を有し、これら開口部１１，１２間において軸方向に貫通する筒状になっている。これら開口部１１，１２は、第一軸２０，第二軸３０を他装置の動力伝達系統（図示省略）と接続できるように配置するためのものである。
【００２１】
ハウジング１０は、軸方向に二分割の構造になっている。図中右側の開口部１１は、ハウジング１０の二分割体の一方である蓋体に形成されている。図中左側の開口部１２は、ハウジング１０の二分割体の他方である有底筒状の本体に形成されている。ハウジング１０の蓋体は、例えば、ねじ部品で本体に締結されている。
【００２２】
第一軸２０と第二軸３０は、それぞれ軸線回りのトルクを伝達する軸である。第一軸２０と第二軸３０は、ハウジング１０の開口部１１、１２間を通る同一軸線上に配置されている。第一軸２０の外周とハウジング１０の内周との間に転がり軸受８１が配置されている。転がり軸受８１は、第一軸２０をハウジング１０に対して回転自在に支持する。第二軸３０の外周とハウジング１０の内周との間に転がり軸受８２が配置されている。転がり軸受８２は、第二軸３０をハウジング１０に対して回転自在に支持する。
【００２３】
第一軸２０と第二軸３０は、それぞれ他装置の動力伝達系統の構成要素である回転軸（図示省略）と接続可能な連結部２１，３１を有する。第一軸２０は、連結部２１からロータ４０までのトルク伝達経路を構成する。第二軸３０は、連結部３１からアーマチュア５０までのトルク伝達経路を構成する。連結部２１，３１としては、例えば、セレーション嵌合部、スプライン嵌合部、歯車等が挙げられる。連結部２１，３１は、ハウジング１０の外部に配置する場合を例示したが、ハウジングの内部に配置してもよい。
【００２４】
第一軸２０と第二軸３０の一方は、前述の動力伝達系統の入力側の回転軸（図示省略）と接続され、第一軸２０と第二軸３０の他方は、前述の動力伝達系統の出力側の回転軸（図示省略）と接続される。その他装置としては、例えば、自動車に補機として搭載される圧縮機が挙げられる。
【００２５】
第一軸２０は、ハウジング１０の内方で第二軸３０及びロータ４０を取り囲む外輪部２２を有する。外輪部２２の内周と第二軸３０の外周との間に転がり軸受８３が配置されている。転がり軸受８３は、第二軸３０を第一軸２０に対して回転自在に支持する。第二軸３０から第一軸２０へのラジアル荷重を安定して支持させるため、転がり軸受８３と転がり軸受８１は径方向に並ぶように配置されている。
【００２６】
ロータ４０は、第一軸２０側のトルク伝達経路を構成する要素であって、電磁石７０に吸引されたアーマチュア５０と摩擦接触させられる回転部である。ロータ４０は、強磁性を有する金属で形成されている。
【００２７】
図１、図２に示すように、ロータ４０は、ロータ４０の外径を規定する外筒部と、ロータ４０の内径を規定する内筒部と、当該内筒部のアーマチュア５０側の端と当該外筒部との間で径方向に延びる筒底部とを有する単一部品からなる。ロータ４０の外筒部は、その筒底部よりも軸方向にアーマチュア５０側へ延びている。
【００２８】
ロータ４０は、その外筒部において締め代をもって第一軸２０の外輪部２２に嵌合することにより、第一軸２０に対して軸方向と周方向のいずれにも相対移動しないように取り付けられている。ロータ４０の外筒部と内筒部と筒底部とで囲まれた環状空間は、電磁石７０の配置スペースとなっている。
【００２９】
ロータ４０は、径方向に沿う吸引面４１と、軸方向にアーマチュア５０側へ向かって大径なテーパ状の摩擦面４２とを有する。吸引面４１は、ロータ４０の筒底部に形成されている。摩擦面４２は、ロータ４０の外筒部における内周のうち、アーマチュア５０側の端部に形成されている。
【００３０】
ロータ４０の摩擦面４２は、軸線ＣＬに対して５°以上１０°以下の傾きθをもっている。摩擦面４２の全面が吸引面４１よりも大径になっている。
【００３１】
また、ロータ４０の摩擦面４２は、吸引面４１に比して大きな摩擦係数をもっている。摩擦面４２における算術平均粗さＲａは、１．６μｍ以上２５μｍ以下に調整されている。
【００３２】
図１、図２に示すアーマチュア５０は、第二軸３０側のトルク伝達経路を構成する要素であって、電磁石７０によって磁気的に吸引される可動部である。アーマチュア５０は、強磁性を有する金属で形成されている。
【００３３】
アーマチュア５０は、径方向に沿う吸引面５１と、軸方向にロータ４０側へ向かって小径なテーパ状の摩擦面５２と、スプライン孔部５３とを有する単一部品からなる。
【００３４】
アーマチュア５０は、円環板状になっている。スプライン孔部５３は、アーマチュア５０の内周に形成されている。スプライン孔部５３は、第二軸３０の外周に形成されたスプライン軸部３２に嵌合されている。すなわち、第二軸３０とアーマチュア５０がスプライン嵌合されている。これにより、アーマチュア５０は、第二軸３０に対して軸方向に移動可能かつ第二軸３０と一体に回転可能に嵌合された連結状態となっている。
【００３５】
なお、アーマチュアと第二軸の嵌合構造は、アーマチュアと第二軸の互いの対向周面に周方向等配で軸方向に延びる複数のキー部とキー溝部同士で噛み合うスプライン嵌合以外でもよく、第二軸に対するアーマチュアの軸方向スライドを行え、かつアーマチュアと第二軸間のトルク伝達を実質的に滑りなく行える嵌合構造であればよい。例えば、アーマチュアの軸方向幅が十分な場合、一本のキー部とキー溝部で噛み合うキー嵌合を採用することも可能である。他の嵌合構造としてボールスプラインを採用することも可能である。
【００３６】
アーマチュア５０の吸引面５１は、ロータ４０の吸引面４１と軸方向に対面する。
【００３７】
アーマチュア５０の摩擦面５２は、軸線ＣＬに対して５°以上１０°以下の傾きθをもっている。摩擦面５２の傾きθの角度は、ロータ４０の摩擦面４２の傾きに一致している。ここで、傾きθが５°未満である場合、くさび効果が強く働き過ぎ、ロータ４０の摩擦面４２とアーマチュア５０の摩擦面５２が係合した後に離れなくなる、又はくっ付いて容易に離れなくなり、クラッチユニットとして機能しない、又はクラッチユニットの応答性が低下する懸念がある。一方、傾きθが１０°を超える場合、くさび効果が発生しにくく、トルク伝達に寄与しないため、クラッチユニットの中容量化に有効とならない懸念がある。
【００３８】
また、アーマチュア５０の摩擦面５２の全面が吸引面５１よりも大径になっている。ロータ４０とアーマチュア５０の摩擦面４２，５２が吸引面４１，５１よりも大径であるので、第一軸２０と第二軸３０の軸線ＣＬからの距離が吸引面４１，５１よりも遠く、トルク伝達に有利な位置で摩擦面４２，５２同士を強く接触させて伝達容量を大きくすることができる。すなわち、摩擦面４２，５２は、吸引面４１，５１よりも軸線ＣＬから遠い程、吸引面４１に向けた吸引面５１の吸引を阻害（ロータ４０とアーマチュア５０の表面形状変化による磁気特性に影響）することがない面となるので、アーマチュア５０を強く軸方向に吸引して摩擦面４２，５２同士を強く接触させることができる。さらに、摩擦面４２，５２が軸線ＣＬから遠い程、強い接触で係合する摩擦面４２，５２の面積を大きくすることが可能なため、伝達容量を大きくすることができる。
【００３９】
また、アーマチュア５０の摩擦面５２は、吸引面５１に比して大きな摩擦係数をもっている。摩擦面５２における算術平均粗さＲａは、１．６μｍ以上２５μｍ以下に調整されている。
【００４０】
摩擦面４２，５２のＲａ（μｍ）の値が１．６未満であると、これら両摩擦面４２，５２の接触時の摩擦力を十分に得ることが困難となるので、伝達容量を大きくするには１．６以上にすることが好ましい。また、摩擦面４２，５２のＲａ（μｍ）の値が２５を超えると、これら両摩擦面４２，５２の接触時に粗大な摩耗粉が発生する懸念があるので、２５以下にすることが好ましい。
【００４１】
離反ばね６１は、電磁石７０に吸引されたアーマチュア５０をロータ４０から離反する方へ復帰するように付勢する弾性体である。離反ばね６１は、ロータ４０とアーマチュア５０間に介在する。離反ばね６１として、例えば、軸方向に伸縮可能なコイルばね、周方向に波長をもちかつ軸方向に振幅をもった波状の金属リング等を用いることができる。電磁石７０への通電時、電磁石７０によってアーマチュア５０が吸引されることにより、離反ばね６１が圧縮されて付勢力を蓄積する。
【００４２】
電磁石７０は、フィールドコア７１と、フィールドコア７１に巻回されたコイル７２とを有する。
【００４３】
フィールドコア７１は、フィールドコア７１の外径を規定する外筒部と、フィールドコア７１の内径を規定する内筒部と、これら外筒部と内筒部間を軸方向の反ロータ側の端で閉塞する筒底部とを有する。
【００４４】
フィールドコア７１の筒底部と、ハウジング１０の内側に設けられた円筒部１３との嵌合により、フィールドコア７１が第二軸３０と同心に配置されている。また、フィールドコア７１は、その筒底部においてハウジング１０に対して軸方向に締結することにより、ハウジング１０に固定されている。この締結は、適宜のねじ部品（図示省略）を用いて行うことができる。
【００４５】
フィールドコア７１の外筒部の軸方向延長上の位置に、ロータ４０とアーマチュア５０の摩擦面４２，５２が配置されている。
【００４６】
コイル７２は、フィールドコア７１の内筒部の外周に巻回されている。コイル７２は、ロータ４０の筒底部と軸方向に対向する位置に配置されている。
【００４７】
図２に示すように、電磁石７０は、コイル７２に通電することにより、フィールドコア７１とロータ４０とアーマチュア５０を通る磁路を形成し、アーマチュア５０の吸引面５１をロータ４０の吸引面４１に吸引する。この吸引により、ロータ４０の摩擦面４２に向かってアーマチュア５０の摩擦面５２が軸方向に押し付けられる。テーパ状の両摩擦面４２，５２は、互いの接触によってくさび作用を奏し、電磁石７０の吸引による軸方向押付け力を径方向押付け力に変換する。
【００４８】
ロータ４０の摩擦面４２とアーマチュア５０の摩擦面５２が接触する吸着状態のとき、ロータ４０の吸引面４１とアーマチュア５０の吸引面５１は、ロータ４０とアーマチュア５０間のトルク伝達に寄与する吸着状態でもよいし、当該トルク伝達に寄与しない非吸着状態でもよい。電磁石７０による迅速かつ強力なアーマチュア５０の吸引を重視するなら、前述の吸着状態を採用すればよく、ロータ４０等の寸法管理の容易性を重視するなら、非接触状態を採用すればよい。
【００４９】
なお、ロータ４０の筒底部には、当該筒底部を軸方向に貫通するエアギャップ４３が形成されている。エアギャップ４３は、電磁石７０とアーマチュア５０間を軸方向に往復する磁路を生じさせて吸引面４１へのアーマチュア５０の吸着力を高めるためのものである。
【００５０】
第一実施形態に係るクラッチユニットの動作例を説明する。図１に示すように、電磁石７０への通電を停止しているとき、離反ばね６１によって、アーマチュア５０とロータ４０間に所定の隙間が維持されている。この状態では、第一軸２０と第二軸３０との間での回転の伝達が遮断される。したがって、第一軸２０と第二軸３０のうち、回転する入力側の軸は、出力側の軸に対して空転することになる。
【００５１】
一方、電磁石７０に通電しているとき、図２に示すように、第一軸２０と第二軸３０との間で回転が伝達する締結状態となる。すなわち、電磁石７０に通電すると、ロータ４０とアーマチュア５０と電磁石７０とを通る磁路が形成されて、アーマチュア５０が軸方向にロータ４０側へ磁気的に吸引される。この吸引力によりアーマチュア５０が軸方向にロータ４０側へ移動させられ、ロータ４０とアーマチュア５０とによって軸方向に挟まれた離反ばね６１が圧縮される。そして、アーマチュア５０の摩擦面５２は、ロータ４０の摩擦面４２に軸方向及び径方向に接触する吸着状態となる。これにより、第一軸２０と第二軸３０との間には、ロータ４０の摩擦面４２とアーマチュア５０の摩擦面５２を通るトルク伝達経路が形成される。したがって、第一軸２０と第二軸３０のうち、回転する入力側の軸から出力側の軸へ回転が伝達されることになる。
【００５２】
ここで、電磁石７０による軸方向の吸引力は、アーマチュア５０の摩擦面５２をロータ４０の摩擦面４１に向けて軸方向に押す軸方向押付け力として作用する。この軸方向押付け力は、テーパ状の両摩擦面４２，５２同士が接触するくさび作用によって、摩擦面５２を摩擦面４２に向けて径方向に押す径方向押付け力に変換される。この径方向押付け力は、電磁石７０の吸引による軸方向押付け力に比して何倍にも大きくなる。このため、両摩擦面４２，５２間の摩擦力は、径方向に沿う摩擦面同士で接触する場合に比して大きくなり、両摩擦面４２，５２間でより大きなトルクを伝達することができる。
【００５３】
第一実施形態に係るクラッチユニットは、上述のようなものであり、アーマチュア５０が第二軸３０に対して軸方向に移動可能かつ第二軸３０と一体に回転可能に嵌合されているので、ボールカム機構を省力した簡素な構造にすることができる。
【００５４】
また、第一実施形態に係るクラッチユニットは、ロータ４０とアーマチュア５０が電磁石７０の吸引による軸方向押付け力を互いの接触によって径方向押付け力に変換可能なテーパ状の摩擦面４２，５２を有するので、両摩擦面４２，５２のくさび作用により、両摩擦面４２，５２間で摩擦力を大きくし、電磁クラッチからなるクラッチ機構の伝達容量を中容量化することもできる。
【００５５】
このように、第一実施形態に係るクラッチユニットによれば、ロータ４０とアーマチュア５０間のみでトルク伝達を行うと共に、電磁石７０の吸引力のみでロータ４０にアーマチュア５０を押し付ける簡素な構造にしつつ伝達容量を中容量化することができるので、中容量の伝達容量が要求される使用状況に好適なクラッチユニットを提供することができる。
【００５６】
また、第一実施形態に係るクラッチユニットによれば、ロータ４０とアーマチュア５０の摩擦面４２，５２がそれぞれ軸線ＣＬに対して５°以上１０°以下の傾きθをもったテーパ状であるので、小さな軸方向押付け力から十分に大きな径方向押付け力を発生させることができる。
【００５７】
また、第一実施形態に係るクラッチユニットによれば、第二軸３０とアーマチュア５０がスプライン嵌合されているので、ボールカム機構を省略した簡素な構造であっても、アーマチュア５０と第二軸３０を一体回転可能かつ軸方向に相対移動可能に連結することができる。
【００５８】
また、第一実施形態に係るクラッチユニットによれば、ロータ４０とアーマチュア５０が互いに軸方向に対面する吸引面４１，５１を有し、ロータ４０とアーマチュア５０の摩擦面４２，５２が対応のロータ４０又はアーマチュア５０における吸引面４１又は５１に比して大きな摩擦係数をもっているので、ロータ４０とアーマチュア５０の吸引面４１，５１間で電磁石７０による吸引を十分に可能としつつ、ロータ４０とアーマチュア５０の摩擦面４２，５２間での摩擦力を大きくして伝達容量を大きくすることができる。
【００５９】
また、第一実施形態に係るクラッチユニットによれば、ロータ４０とアーマチュア５０の摩擦面４２，５２のそれぞれにおける算術平均粗さＲａが、１．６以上２５以下であるので、中容量化に十分な摩擦力を確保しつつ、粗大な摩耗分の発生を防止することができる。
【００６０】
なお、第一軸２０、第二軸３０として、それぞれ継ぎ目のない一部品として形成されたものを例示したが、複数の部品によって構成された第一軸、第二軸を採用してもよい。また、ロータを第一軸と一体に形成してもよい。
【００６１】
また、摩擦面４２，５２には、摩擦係数を増大させる増摩処理を施したり、耐摩耗性を向上させる処理を施したりしてもよい。これら処理は、例えば、ロータの全体を単一部品で構成する場合、アーマチュアの全体を単一部品で構成する場合、摩擦面の形成部位に対する表面処理、皮膜処理で実現することができる。また、ロータ、アーマチュアを複数の部品で構成する場合、摩擦面を取付部品に形成することで摩擦係数を増大させたり、耐摩耗性を向上させたりすることができる。摩擦面を取付部品に形成する一例としての第二実施形態を図３に示す。以下、第一実施形態との相違点を述べるに留める。
【００６２】
図３に示すロータの摩擦面９１，アーマチュアの摩擦面９２は、それぞれ対応の吸引面４１，５１を有する本体部品に取り付けられた摩擦材からなる。各摩擦材は、対応の本体部品の表面における摩擦係数に比して大きな摩擦係数を有する。
【００６３】
第二実施形態によれば、ロータ又はアーマチュアの一部として取り付けられた摩擦材からなる摩擦面９１，９２を採用しているので、摩擦係数の大きな任意の材料を選んで摩擦面９１，９２を形成することができる。なお、両摩擦面９１，９２をそれぞれ摩擦材で構成した例を示したが、ロータの摩擦面９１又はアーマチュアの摩擦面９２の一方のみを摩擦材で構成してもよい。
【００６４】
増摩処理の一例としての第三実施形態を図４に示す。図４は、ロータの摩擦面１０１の周方向一部分を内側から斜めに眺めた様子、又はアーマチュアの摩擦面１０２の周方向一部分を外側から斜めに眺めた様子を示す斜視図である。
【００６５】
図４に示すように、ロータの摩擦面１０１，アーマチュアの摩擦面１０２は、それぞれ
ローレット加工された表面部からなる。このローレット加工（ナーリング加工とも呼ばれる。）は、図１に示すロータ４０の表面、アーマチュア５０の表面に施されている。
【００６６】
第三実施形態によれば、摩擦面１０１，１０２がローレット加工された表面部からなるので、部品点数を増やすことなく、摩擦面１０１，１０２の摩擦係数を大きくすることができる。なお、ローレット加工で形成された凹凸のパターンとして、軸方向及び周方向に対して傾斜した二方向に交差する凹凸（綾目ローレット）を例示したが、他の凹凸パターン、例えば、軸方向及び周方向に沿う凹凸（平目ローレット）でもよい。また、ローレット加工は、転造方式と切削方式のいずれで加工してもよい。また、両摩擦面１０１，１０２をそれぞれローレット加工の表面部で構成した例を示したが、ロータの摩擦面１０１又はアーマチュアの摩擦面１０２の一方のみをローレット加工の表面部で構成してもよい。
【００６７】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６８】
２０  第一軸
３０  第二軸
４０  ロータ
４１，５１  吸引面
４２，５２，９１，９２，１０１，１０２  摩擦面
５０  アーマチュア
６１  離反ばね
７０  電磁石
ＣＬ  軸線
θ  傾き
【図１】
2019120321.tif 000003
【図２】
2019120321.tif 000004
【図３】
2019120321.tif 000005
【図４】
2019120321.tif 000006