(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転不能なハウジングと、
第１回転軸上にスプライン嵌合している複数の相手プレートと、
第２回転軸上にスプライン嵌合し、前記相手プレートの間に配設される摩擦板と、
前記ハウジングに取付けられ、トルクを直線運動に変換する直線運動変換機構と、
前記直線運動変換機構にトルクを伝達する駆動手段と、
前記直線運動変換機構と連動して前記ハウジングに対し進退動可能に設けられ、コイルを具えたヨークと、
前記ヨークに対し空隙を介して、前記ハウジングに対して回転可能に、且つ、前記直線運動変換機構と連動して前記ハウジングに対し進退動可能に設けられているアーマチュアと、
前記相手プレートに対向し、且つ、前記アーマチュアに対する前記ヨーク方向に面するように前記アーマチュアに設けられ、該アーマチュアの進退動と連動して前記相手プレートに対し接近し又は離間する押圧面を具えたことを特徴とする、
電動クラッチ。
【請求項２】
前記アーマチュアが前記第１回転軸上にスプライン嵌合している、請求項１の電動クラッチ。
【請求項３】
前記アーマチュアを回転可能に支える軸受と
前記ヨークと前記軸受との間に弾性体が設けられている、請求項１又は２の電動クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルによる電磁力を利用して摩擦板と相手プレートを摩擦係合させトルクを伝達する電動クラッチ（以下、単に、「クラッチ」ということもある。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動クラッチは、基本的には、摩擦板と相手プレートを摩擦係合させるための押圧力を付与するアーマチュアが配設され、コイルを具えるヨークがアーマチュアに対して空隙を介して配設されている。そして、コイルに通電されるとヨークに磁界が発生し、アーマチュアがヨークに引寄せられ、これにより、摩擦板と相手プレートが摩擦係合するという仕組みである。
【０００３】
ところが、摩擦係合状態の実現・維持をコイルの電磁力のみに依存するという構成では、アーマチュアを引寄せ、摩擦板と相手プレートを摩擦係合させるときの応答性の向上又は十分な荷重を付与するために、コイルを大型化する必要があり、この場合、クラッチ全体としても大型化してしまうという問題がある。そこで、上記のような問題の解消を意図して開発された電動クラッチとして、以下に挙げるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４８７８８号公報
【特許文献２】特開２００６−３４２９３７号公報
【０００５】
特許文献１には、コイルを具えるロータ（ヨーク）及びアーマチュアと、摩擦板及び相手プレートが軸方向に並設されており、アーマチュアとコイル側の相手プレートとの間にボールが挟持されているという倍力機構を具えた電動クラッチが開示されている。摩擦板は入力軸であるハウジングの内周側にスプライン嵌合し、一方、相手プレートは、出力軸上にスプライン嵌合しているので、摩擦板と相手プレートが摩擦係合することにより、入力軸から出力軸へトルクが伝達される。なお、ロータはハウジングの内周側に螺合している。
【０００６】
ここで、コイルに通電されると、アーマチュアがロータに引寄せられ、アーマチュアとコイル側の相手プレートの間隔が広くなると同時にアーマチュアが回転するので、ボールがアーマチュアに乗上げ、コイル側の相手プレートを摩擦板方向に押す。これにより、相手プレートと摩擦板が強く接するから、コイルに流す電流が小さくても大きなトルクを伝達することができるとされている。
【０００７】
特許文献２には、従来と同様の構成を具える電動クラッチにおいて、ヨークに設けるコイルとして、太い銅線を少数巻回した主コイルと、細い銅線を多数巻回した補助コイルを設けた電動クラッチが開示されている。これによれば、摩擦板と相手プレートの摩擦係合を開始させるときに主コイルに通電することで大きな電磁吸引力を発生させることができ、当該摩擦係合後は、補助コイルの通電に切換えることで、その摩擦係合状態を維持することができるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
引用文献１の電動クラッチの場合、確かに、倍力機構によって摩擦板と相手プレートとの締結荷重を確保し易い。しかし、このような構成では、摩擦板に貼付けられた摩擦材が摩耗した場合、摩擦板に対して相手プレートを十分に押すことができず、締結荷重を十分に確保することができない。また、相手プレートに与える荷重を精密にコントロールして、摩擦板と相手プレートを互いにスリップさせ、振動の発生を防止するという、いわゆるスリップ制御に対応することは難しい。
【０００９】
一方、引用文献２の電動クラッチの場合、摩擦板に貼付けられた摩擦材の摩耗を考慮すると、ヨークとアーマチュアの間のコイル通電時の空隙を組付時に大きく設定する必要があり、初期の締結荷重低下を防ぐため、主コイルを大型化する必要がある。よって、電動クラッチ全体として大型化してしまうことになる。また、摩擦材が摩耗したとき、ヨークとアーマチュアの間のコイル通電時の空隙は小さくなるので、大型の主コイルでは、締結荷重が過多となり、その分、電力を浪費することになる。また、主コイルに通電させて摩擦板と相手プレートを摩擦係合させるという構成のため、締結時に衝撃的に荷重が加わり、また、解放時に相手プレートと摩擦板の摩擦力が急激に変化するため、その際にショックが発生し易く、スリップ制御への対応も難しい。
【００１０】
そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、製品の寿命期間の全てにおいて良好な締結荷重を実現し、スリップ制御にも対応し易い、コンパクトな電動クラッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、回転不能なハウジングと、
第１回転軸上にスプライン嵌合している複数の相手プレートと、
第２回転軸上にスプライン嵌合し、前記相手プレートの間に配設される摩擦板と、
前記ハウジングに取付けられ、トルクを直線運動に変換する直線運動変換機構と、
前記直線運動変換機構にトルクを伝達する駆動手段と、
前記直線運動変換機構と連動して前記ハウジングに対し進退動可能に設けられ、コイルを具えたヨークと、
前記ヨークに対し空隙を介して、前記ハウジングに対して回転可能に、且つ、前記直線運動変換機構と連動して前記ハウジングに対し進退動可能に設けられているアーマチュアと、
前記相手プレートに対向し、且つ、前記アーマチュアに対する前記ヨーク方向に面するように前記アーマチュアに設けられ、該アーマチュアの進退動と連動して前記相手プレートに対し接近し又は離間する押圧面を具えたことを特徴とする電動クラッチによって前記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、駆動手段によって直線運動変換機構にトルクを伝達し、直線運動変換機構によって当該トルクを直線運動に変換することで、結果として、押圧面を相手プレートに対して近付け、又は遠ざけることができる。すなわち、駆動手段をコントロールすることで、コイルへの通電に依らずに、アーマチュアの押圧面を相手プレートに接触させ、相手プレートと摩擦板を密着させることができるので、クラッチ締結又は解放時のショックを緩和し易く、スリップ制御への対応もし易い。また、押圧面と相手プレートの密着状態から、駆動手段をコントロールして、押圧面を相手プレートから所定の距離遠ざけることにより、摩擦材の摩耗状態に関わらず、常に最適なクラッチクリアランス（押圧面と相手プレートとの間の隙間の間隔）を設定することができる。
【００１３】
また、上記のとおり、押圧面と相手プレートの接触及び相手プレートと摩擦板の密着は駆動手段によって実現することができるので、ヨークとアーマチュアとの間の空隙の間隔は、コイルに通電したときに締結荷重を付与し、維持できる程度の最小限のものにすることができる。よって、コイルを小型化することができるので、結果として、電動クラッチ全体をコンパクトにすることができる。
【００１４】
また、アーマチュアが第１回転軸上にスプライン嵌合している構成とすれば、押圧面と相手プレートが回転同期されるため、押圧面及びこれと接する相手プレートの摩耗を防ぐことができる。
【００１５】
また、ヨークとアーマチュアを回転可能に支える軸受との間に弾性体を設ける構成とすれば、コイル非通電時にヨークとアーマチュアが接触することを防ぎ、且つ、アーマチュアが弾性体に対して摺動して、アーマチュアと弾性体が摩耗することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の電動クラッチの作動待機状態を示す、軸に沿った断面図。
【図２】図１の２−２線矢視図。
【図３】本発明の電動クラッチの作動状態を示す、軸に沿った断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施例を、図１〜３を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。なお、図１〜３に示す本発明の構成は、軸線Ｘに対して基本的に上下対称であるため、便宜上、軸線Ｘに対し上側半分のみを記載している。
【００１８】
図１に示すように、本発明の電動クラッチ１０は、回転不能なハウジング１２を有する。軸支構造の詳細な説明は省略するが、第１回転軸である入力軸２２は、ハウジング１２に対して回転可能に設けられており、駆動系（図示省略）からのトルクが伝達される。一方、ハウジング１２に設けられたベアリングＢによって、第２回転軸である出力軸３２も回転可能に軸支されている。
【００１９】
入力軸２２の内周面上には、複数の相手プレート２４がスプライン嵌合している。他方、出力軸３２にスプライン嵌合し、出力軸３２の一部として構成されるハブ３２ａの外周面上には、相手プレート２４の間に位置するように、摩擦板３４がスプライン嵌合している。摩擦板３４の両面には、摩擦材が貼付けられている。なお、相手プレート２４と摩擦板３４の数量は、設定すべき伝達トルク等に応じて決定すればよい。このような構成により、相手プレート２４と摩擦板３４が摩擦係合したとき、入力軸２２のトルクが出力軸３２に伝達される。
【００２０】
ハウジング１２上には、ハウジング１２に対して回転可能で、且つ、進退動可動な直線運動変換機構１５が取付けられている。電動クラッチ１０では、直線運動変換機構１５として、ねじを使用しているが、トルクを直線運動に変換する機構であれば、他の形態のものでもよい。
【００２１】
また、ハウジング１２上には、ヨーク１６が直線運動変換機構１５とスナップリングＳを介して連結されている。ヨーク１６も直線運動変換機構１５と同様にハウジング１２に対して進退動可能に設けられる。電動クラッチ１０では、ヨーク１６の内周側がハウジング１２にスプライン嵌合している。
【００２２】
ヨーク１６は、コイル１１を内蔵しており、コイル１１に通電されると、ヨーク１６に磁界が発生するように構成されている。ヨーク１６上には、アーマチュア１４が軸受ＳＢ（具体的には、スラスト軸受）によって軸支されている。これにより、アーマチュア１４は、ハウジング１２に対して回転可能に、且つ、進退動可能に設けられる。アーマチュア１４とヨーク１６の間には、空隙Ｃが設けられている。
【００２３】
アーマチュア１４には、相手プレート２４に対し軸方向一方の側に位置する押圧面１４ａが設けられる。具体的には、押圧面１４ａは、相手プレート２４に対向し、且つ、アーマチュア１４に対するヨーク１６方向に面するように構成される。ここで、図示しているように、アーマチュア１４は、入力軸２２と同期して回転するように、入力軸２２にスプライン嵌合している構成とするのがよい。これにより、押圧面１４ａと相手プレート２４が接したとき、アーマチュア１４が入力軸２２にスプライン嵌合していない場合に比べ、押圧面１４ａ及び相手プレート２４の摩耗を防ぐことができる。
【００２４】
また、電動クラッチ１０は駆動手段１８を具える。駆動手段１８は、直線運動変換機構１５にトルクを伝達するものであればよく、例えば、図２に示すように、直線運動変換機構１５に設けられた凹部１７に駆動手段１８に設けられた突部１９が嵌合しているという構成とすることができる。これにより、駆動手段１８が回転した場合、そのトルクが直線運動変換機構１５に伝達される。駆動手段１８としては、モータ、特にステッピングモータを使用するのが好ましい。ステッピングモータを使用することにより、直線運動変換機構１５に伝達する回転量を細かく制御することができるので、アーマチュア１４及びヨーク１６の進退動距離を詳細にコントロールすることができるからである。
【００２５】
ここで、ヨーク１６とアーマチュア１４の間に弾性体として皿ばね１３を設けると、電動クラッチ１０の非締結時に、アーマチュア１４が振動で移動してヨーク１６に接触するということを防ぐことができる。特に、ヨーク１６と軸受ＳＢとの間に皿ばね１３を設ける構成とすれば、皿ばね１３がアーマチュア１４に直接接している場合に比べて、アーマチュア１４が皿ばね１３に対して摺動し、摩耗することを防ぐことができる。なお、弾性体としては、皿ばね以外のものを適用することも可能である。
【００２６】
次に、電動クラッチ１０の作動方法の例について説明する。図１に示す、電動クラッチ１０の解放状態から、まず、駆動手段１８を正転させて直線運動変換機構１５にトルクを伝達する。そうすると、直線運動変換機構１５、ヨーク１６、及びアーマチュア１４がハウジング１２に対して一方の方向（図中右方向）に移動する。次第に、アーマチュア１４と連動する押圧面１４ａが相手プレート２４に近づいて接触し、相手プレート２４と摩擦板３４は密着する。その後、コイル１１に通電し、ヨーク１６に磁界を発生させ、アーマチュア１４をヨーク１６方向に引寄せることにより、相手プレート２４に対し荷重を与える。かくして、電動クラッチ１０は、図３に示すように締結状態となり、相手プレート２４と摩擦板３４は摩擦係合するので、入力軸２２から出力軸３２へトルクが伝達される。
【００２７】
電動クラッチ１０の締結状態を解放するには、まず、コイル１１への通電を停止する。その後、駆動手段１８を逆転させ、締結時と逆回転方向のトルクを直線運動変換機構１５に伝達する。これにより、直線運動変換機構１５、ヨーク１６、及びアーマチュア１４がハウジング１２に対して他方の方向（図中左方向）に移動するので、相手プレート２４と摩擦板３４の摩擦係合状態が解除され、電動クラッチ１０は、図１に示す状態となる。
【００２８】
このように、電動クラッチ１０によれば、駆動手段１８をコントロールすることによって、コイル１１への通電に依らずに、押圧面１４ａが相手プレート２４に接触し、相手プレート２４と摩擦板３４が密着するまでアーマチュア１４を移動させることができるので、クラッチ締結又は解放時のショックを緩和し易く、スリップ制御への対応もし易い。
【００２９】
また、上記のとおり、電動クラッチ１０では、コイル１１は、押圧面１４ａが相手プレート２４に接触し、相手プレート２４と摩擦板３４が密着した後、相手プレート２４と摩擦板３４との摩擦係合に必要な荷重を十分に与えるために使用される。よって、従来のように、組付時に、将来の摩擦材の摩耗を考慮して、アーマチュアとヨークの間のコイル通電時の空隙を大きく設定しておくという必要がない。このため、相手プレート２４と摩擦板３４との摩擦係合に必要な荷重を与え、維持するための最小限の間隔の空隙Ｃとすることができる。よって、小型のコイル１１を使用することができるので、電動クラッチ１０の小型化を図ることができる。また、製品の寿命期間の全てにおいて良好な締結荷重を実現することも可能になる。
【００３０】
また、押圧面１４ａを相手プレート２４に密着させてから、駆動手段１８をコントロールして所定の距離遠ざけるという動作をクラッチ解放時に毎回行うことができるので、摩擦材の摩耗状態に関わらず、すなわち、電動クラッチ１０の製品寿命の全てに亘って、常に最適なクラッチクリアランスを設定することができる。
【００３１】
なお、上記では、ヨーク１６と相手プレート２４及び摩擦板３４が径方向に並列し、ヨーク１６と駆動手段１８が隣接している態様の電動クラッチを示したが、各部材の位置関係はこれに限られるものではなく、例えば、ヨーク１６と相手プレート２４及び摩擦板３４が軸方向に並列している態様のものであっても、本発明は適用可能である。
【００３２】
以上に説明した通り、本発明によれば、製品の寿命期間の全てにおいて良好な締結荷重を実現し、スリップ制御に対応できる、コンパクトな電動クラッチを提供することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０    電動クラッチ
１１    コイル
１２    ハウジング
１３    弾性体
１４    アーマチュア
１４ａ  押圧面
１５    直線運動変換機構
１６    ヨーク
１８    駆動手段
２２    第１回転軸
２４    相手プレート
３２    第２回転軸
３４    摩擦板
Ｃ      空隙
ＳＢ    軸受
【図１】
0006557115.tif 000002
【図２】
0006557115.tif 000003
【図３】
0006557115.tif 000004