(57)【要約】【課題】大きな静摩擦トルクを得ることができ、小型化を可能にした電磁クラッチを提供する。【解決手段】ロータ６の摩擦面１８に、回転中心Ｏを始点として、この始点Ｏを中心に徐々に拡径する切削条痕ＬＭ（ＬＭ1、ＬＭ2）を、バイトの送り速度を摩擦面１８の中心部側では遅く、外周部側では速くなるように変化させて形成する。これにより、外周部側の表面粗さを中心部側の表面粗さより粗くするとともに、外周部側の切削条痕ＬＭ1 の高さを中心部側の切削条痕ＬＭ2 の高さより高くする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの動力によって回転する駆動側回転体と、この駆動側回転体と同軸上に配設された従動側機器の回転軸に固定された従動側回転体と、この従動側回転体の外周部に前記駆動側回転体の摩擦面に対向するように配設された回転伝達体と、この回転伝達体を軸線方向に移動自在に保持し前記従動側回転体に連結する弾性部材と、通電時に前記回転伝達体の摩擦面を前記駆動側回転体の摩擦面に磁気吸着させる電磁コイルとを備えた電磁クラッチにおいて、
前記駆動側回転体と前記回転伝達体のうち少なくといずれか一方の摩擦面に、回転中心を始点として、この始点を中心に徐々に拡径する切削条痕を、バイトの送り速度を摩擦面の中心部側で遅く、外周部側で速くなるように変化させて形成することにより、前記外周部側の表面粗さを前記中心部側の表面粗さより粗くするとともに、前記外周部側の切削条痕高さを前記中心部側の切削条痕高さより高くしたことを特徴とする電磁クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カーエアコン用コンプレッサ等に用いられる電磁クラッチに関し、特に初期の静摩擦トルクを大きくした電磁クラッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁クラッチは、電磁コイルの磁束による磁気吸引力によって、ロータの摩擦面にアーマチュアの摩擦面を磁気吸着して摩擦係合することにより、駆動装置からの動力をロータおよびアーマチュアを介して従動側装置の回転軸に伝達するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような電磁クラッチにおいて、ロータとアーマチュアの摩擦係合力は、その摩擦面の面精度によって大きく左右される。このため、従来は、ロータの摩擦面を旋盤加工した後、研磨仕上げして旋盤加工によって生じた同心円状の切削条痕または工具痕跡（ツールマーク）を消去することにより、摩擦面どうしがなじみ密着するようにしていた。
【０００４】
しかしながら、このような研磨加工は手間が掛かり、電磁クラッチの製造コストが高くなるので、最近では機械加工により摩擦面を通常の仕上げ面の凹凸よりも大きな凹凸として摩擦係合力（摩擦係数）を高めることが提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００５】
前記特許文献２に記載されている電磁クラッチは、ロータおよびアーマチュアまたはこれらのうちのいずれか一方の摩擦面全体に高さが５０〜８０μｍの凹凸を多数設けることにより、摺り合わせ回数の少ない初期状態において前記凹凸の作用により摩擦係数を高め、大きな伝達トルクを得るようにしている。また、多数回の摺り合わせ後には、摩擦面相互がなじむので、大きな伝達トルクが得られるとしている。
【０００６】
前記特許文献３に記載されている電磁クラッチは、互いに接離可能に対向配置された一対の円板状回転子のうち、外周縁部がその摩擦面より前方に突出した円板状回転子の摩擦面に梨地仕上げを施すことにより、円周方向の摩擦係数を増大させ、大きな伝達トルクを得るようにしている。
【０００７】
また、ロータとアーマチュアの摩擦係合力を高める手段として、例えば図６（ａ）、（ｂ）に示すようにロータＡの摩擦面Ｂに旋盤加工による切削条痕ＬまたはＬ1 ，Ｌ2 を形成することが知られている（特許文献４参照）。
【０００８】
すなわち、図６（ａ）は、ロータＡの摺動面ＢにロータＡの回転中心ＰO に対してΔＣだけ偏心した位置Ｐ1 を始点として、徐々に拡径する切削条痕Ｌを形成したものである。同図（ｂ）は、ロータＡの摺動面ＢにロータＡの回転中心Ｏ側から外側に向けて往路の切削条痕Ｌ1 を形成した後、外側から回転中心ＰO に向けて復路の切削条痕Ｌ2 を、バイトの送りピッチを往路の切削条痕Ｌ1 とは異ならせて形成することにより、両切削条痕Ｌ1 ，Ｌ2 を互いに交叉させたものである。
【０００９】
このようなロータＡを備えた電磁クラッチによれば、切削条痕ＬまたはＬ1 ，Ｌ2 による凹凸により、ロータＡの摩擦面Ｂとアーマチュアの摩擦面との回転方向での引っ掛かりができるため、研磨加工をすることなく、初期の摩擦係数を大きくすることができる。
【００１０】
【特許文献１】特許第２９０７３８２号公報
【特許文献２】実開昭５５−３８０２９号公報
【特許文献３】実開昭６０−１０８８２８号公報
【特許文献４】特許第２８１９６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記したような電磁クラッチをカーエアコン用コンプレッサに装着する場合には、軽量小型化が要求されるため、小型化して摩擦面の面積を小さくすると、静摩擦トルクが低下してロータとアーマチュアとが連結するまでの時間が長くかかり、その間のスリップ回転により摩擦面が摩耗したり発熱が生じるという問題があった。このため、初期の静摩擦トルクをより一層高めるための何らかの対策を講じることが要望されている。
【００１２】
そこで、本発明者等は、このような問題を解決するために鋭意検討し試行錯誤の実験を行った結果、摩擦面の旋盤加工において、バイトの送り速度を速くすると摩擦面が粗くなるとともに、バイト送り速度が遅い切削面に比べて切削条痕の高さが高くなることに着目して、ロータの摩擦面に、その回転中心を始点として、この始点を中心に徐々に拡径する切削条痕を、バイトの送り速度を摩擦面の中心部側では遅く、外周部側では速くなるように変化させて形成すると、摩擦面の外周部側の表面粗さが中心部側の表面粗さよりも粗く、回転方向の引っ掛かりにより摩擦係数を高くすることができた。また、摩擦面の切削条痕に微小な凹凸を形成し面圧が高くなる部位を設けることにより、初期の静摩擦トルクを大きくした。その結果、ロータやアーマチュアの摩擦面を研磨加工しなくても、同等の静摩擦トルクが得られることが判った。
【００１３】
本発明は、上記した検討結果および実験に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、大きな静摩擦トルクを得ることができ、小型化を可能にした電磁クラッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、外部からの動力によって回転する駆動側回転体と、この駆動側回転体と同軸上に配設された従動側機器の回転軸に固定された従動側回転体と、この従動側回転体の外周部に前記駆動側回転体の摩擦面に対向するように配設された回転伝達体と、この回転伝達体を軸線方向に移動自在に保持し前記従動側回転体に連結する弾性部材と、通電時に前記回転伝達体の摩擦面を前記駆動側回転体の摩擦面に磁気吸着させる電磁コイルとを備えた電磁クラッチにおいて、前記駆動側回転体と前記回転伝達体のうち少なくともいずれか一方の摩擦面に、回転中心を始点として、この始点を中心に徐々に拡径する切削条痕を、バイトの送り速度を摩擦面の中心部側で遅く、外周部側で速くなるように変化させて形成することにより、前記外周部側の表面粗さを前記中心部側の表面粗さより粗くするとともに、前記外周部側の切削条痕高さを前記中心部側の切削条痕高さより高くしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、バイトの送り速度を摺動面の中心部側では遅く、外周部側では速くなるように変化させて切削条痕を形成したので、内周側の摩擦面より外周側の摩擦面の面粗度が粗く、かつ切削条痕が高く形成される。これにより、摩擦面の外周側で面圧が掛かるため初期の静摩擦トルクは大きくなる。すなわち、摩擦面全体を同じ面粗さに形成した場合は、面圧が摩擦面全体に分散するためトルクＴの有効半径ｒは摩擦面の中央になるが、本発明のように摩擦面の外周側の面圧を高くすると、トルクＴの有効半径ｒは摩擦面の外周側となり長くなるので、トルクＴも大きくなる。したがって、トルクＴが大きくなる分だけ、摩擦面を小さくし電磁クラッチを小型化することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は本発明に係る電磁クラッチの一実施の形態を示す断面図、図２は同クラッチのアーマチュア組立体の正面図、図３はロータの正面図である。本実施の形態は、カーエアコン用コンプレッサに装着されるダブルフラックス型の電磁クラッチに適用した例を示す。
ダブルフラックスとは、ロータとアーマチュアに設けた後述するスリットによってロータとアーマチュアの互いに対向する磁極面（摩擦面）を半径方向に分割して４極とすることにより、電磁コイルの磁束がロータとアーマチュア内を２回通過することを意味する。
【００１７】
これらの図において、１はカーエアコン用のコンプレッサ（従動側機器）、２はそのハウジング、３は同コンプレサ１の回転軸でその一端部３ａは前記ハウジング２の円筒部２Ａより外部に突出している。
【００１８】
４は図示を省略したエンジンの回転を前記コンプレッサ１の回転軸３に伝達したり、その伝達を遮断したりする電磁クラッチである。この電磁クラッチ４は、前記ハウジング２の円筒部２Ａの外周にベアリング５を介して回転自在に取付けられた駆動側回転体としてのロータ６と、前記ハウジング２に取付板８を介して配設された電磁コイル装置７と、前記回転軸３の一端部３ａに装着されたアーマチュア組立体９等を備えている。
【００１９】
前記ロータ６は、一般的に機械構造用炭素鋼（Ｓ１２Ｃ）や熱間圧延鋼（ＳＰＨＣ）などの材料を、熱間鍛造や冷間鍛造によって一端側が開放する二重の円筒状に製作されることにより、内側円筒部６Ａと、外側円筒部６Ｂと、これら両円筒部６Ａ，６Ｂのアーマチュア組立体９側端を連結する円板部６Ｃとを一体に有し、内側円筒部６Ａが前記ベアリング５によって回転自在に軸支されている。外側円筒部６Ｂの外周面には、複数のＶ溝１２が形成されており、これらのＶ溝１２に自動車エンジンの動力を伝達する図示を省略したＶベルトが張設されている。このため、ロータ６はプーリを兼用している。
【００２０】
また、ロータ６は、前記内側円筒部６Ａ、外側円筒部６Ｂおよび円板部６Ｃの間に形成されたハウジング２側に開放する環状溝１３を有し、この環状溝１３に前記電磁コイル装置７が適宜な隙間を保って挿入されている。前記円板部６Ｃには、同心円状に形成されそれぞれ円周方向に分割された複数個の貫通穴からなる円弧状スリット１４ａ，１４ｂが形成されている。これらのスリット１４ａ，１４ｂは、後述するアーマチュア（回転伝達体）２４のスリット４１とともに電磁コイル装置７の磁束φを迂回させてダブルフラックスにするために設けられるもので、その一端が前記環状溝１３にそれぞれ連通している。
【００２１】
前記電磁コイル装置７は、電磁コイル１６と、この電磁コイル１６を収納する環状の筒体からなるフィールドコア１７とを備え、このフィールドコア１７の一端部が前記環状溝１３からロータ６の外部に突出し、前記取付板８に固定されている。フィールドコア１７は、前記ロータ６および後述するアーマチュア２４とともに前記磁束φの磁気回路を形成し、この磁束φによる磁気吸引力によってロータ６とアーマチュア２４を磁気吸着させ摩擦係合させるようにしている。このため、外側円筒部６Ｂと前記アーマチュア２４の互いに対向する面１８，４４は、電磁クラッチ４の磁極面兼摩擦面（以下、摩擦面という）を構成している。
【００２２】
また、ロータ６の摩擦面１８は、前記スリット１４ａ，１４ｂの形成によって径方向に離間した環状の４つの磁極面１８ａ〜１８ｄ（図３、図５）を形成している。磁極面１８ａは外側のスリット１４ａより外側部分で第１の磁極Ａ1 を形成し、１８ｂは外側のスリット１４ａより内側部分で第２の磁極Ａ2 を形成し、磁極面１８ｃは内側のスリット１４ｂより外側部分で第３の磁極Ａ3 を形成し、磁極面１８ｄは内側のスリット１４ｂより内側部分で第４の磁極Ａ4 を形成している。磁極面１８ｂと磁極面１８ｃは、ロータ６の半径方向に隣り合わせている。
【００２３】
前記アーマチュア組立体９は、前記回転軸３の一端部３ａにスプライン結合され、かつナット２０によって固定されたアーマチュアハブ（従動側回転体）２１と、このアーマチュアハブ２１に固定された円板状のストッパプレート２３と、このストッパプレート２３と前記ロータ６との間に軸線方向に移動自在に配設され前記アーマチュアハブ２１の外周を取り囲む円板状のアーマチュア２４と、このアーマチュア２４を前記ストッパプレート２３に対して接離可能に連結する弾性部材としての板ばね２５および前記ストッパプレート２３と前記アーマチュア２４の間に介在された複数個のストッパゴム２６等で構成されている。
【００２４】
前記アーマチュアハブ２１は、前記回転軸３の一端部３ａにスプライン結合されたボス部２１Ａと、このボス部２１Ａに一体に設けられた円板状のフランジ部２１Ｂとからなり、このフランジ部２１Ｂの表面側に前記ストッパプレート２３が前記板ばね２５の基端部とスペーサ３１を介して複数個のリベット２２により固定されている。
【００２５】
前記板ばね２５は、自由端部が前記アーマチュア２４にリベット３２によって固定され、基端部が前記アーマチュアハブ２１のフランジ部２１Ｂと前記ストッパプレート２３とによって挟圧されることにより、アーマチュアハブ２１とストッパプレート２３を連結している。
【００２６】
前記ストッパプレート２３には、円周方向を３等分する位置に貫通孔３３が穿設されており、これら貫通孔３３に前記ストッパゴム２６が嵌着されている。このストッパゴム２６は、前記貫通孔３３に挿入される円筒部２６ｂと、前記ストッパプレート２３とアーマチュア２４との間に介在される円板部２６ａとを一体に有し、この円板部２６ａの板厚によってアーマチュア２４の後退位置を制限するとともに、前記板ばね２５の初期の撓み量を設定している。
【００２７】
また、前記貫通孔３３には、前記ストッパゴム２６を保持する金属製の連結ピン３７が貫通して設けられている。この連結ピン３７は、ストッパゴム２６を貫通して一端側が前記アーマチュア２４に形成した段付き穴３８に挿通され、かつかしめ固定されている。連結ピン３７の他端側には、傘部３７ａが一体に設けられており、この傘部３７ａと前記ストッパプレート２３の表面との間には、外周縁部が厚肉に形成された円板状の防振ゴム３９が介在されている。なお、鍔部３７ａの外周縁とストッパプレート２３との間の隙間Ｓは、前記ロータ６と前記アーマチュア２４との摩擦面１８，４４間に形成された磁気ギャップＧより大きく設定されている。
【００２８】
前記アーマチュア２４は、表裏面に開放する複数個の円弧状スリット４１を有し、前記板ばね２５によって軸線方向に移動自在に保持されており、通常この板ばね２５によるばね力によって前記ストッパゴム２６の円板部２６ａに圧接されることにより、前記ロータ６から離間しており、ロータ６の摩擦面１８との間に所定の磁気ギャップＧを形成している。前記円弧状スリット４１は、前記電磁コイル１６の磁束φを迂回させてダブルフラックスにするために設けられるもので、アーマチュア２４の回転中心を中心とする同心円状に形成されることにより、前記ロータ６の２つのスリット１４ａと１４ｂの中間に位置している。このため、アーマチュア２４の摩擦面４４は、４つの磁極面、すなわち前記磁極面１８ａと対向する磁極面４４ａと、ロータ６の磁極面１８ｂと対向する磁極面４４ｂと、磁極面１８ｃと対向する磁極面４４ｃと、磁極面１８ｄと対向する磁極面４４ｄをそれぞれ構成している。そして、磁極面１８ａと４４ａは第１極を構成し、磁極面１８ｂと４４ｂは第２極を構成し、磁極面１８ｃと４４ｃは第３極を構成し、磁極面１８ｄと４４ｄは第４極をそれぞれ構成しており、これによりロータ６、フィールドコア１７およびアーマチュア２４とでダブルフラックス型の磁気回路を形成している。
【００２９】
以上のような構造からなる電磁クラッチ４において、電磁コイル１６に通電していない無励磁状態においては、アーマチュア２４がロータ６から離間しているため、エンジン側の回転がロータ６を介してコンプレッサ１の回転軸３に伝達されることはない。
【００３０】
一方、通電によって電磁コイル１６を励磁すると、その磁束φによる磁気吸引力によってアーマチュア２４が板ばね２５および防振ゴム３９の弾性力に抗してコンプレッサ１側に移動してロータ６の摩擦面１８に磁気吸着されるため、このロータ６とアーマチュア２４との摩擦係合によってエンジン側の回転がロータ６−アーマチュア２４−板ばね２５−ストッパプレート２３−アーマチュアハブ２１を経て回転軸３に伝達される。また、この状態より電磁コイル１６への通電を断てば磁束φが消滅するので、アーマチュア２４は板ばね２５の力によりロータ６から離間されてストッパゴム２６に圧接され、回転軸３への回転伝達が遮断される。
【００３１】
ここで、本発明は、ロータ６とアーマチュア２４との摩擦係合力を高めるために、ロータ６の摩擦面１８を旋盤加工することにより、図４および図５に示すように螺旋状の切削条痕ＬＭを形成している。摩擦面１８の加工に際しては、ロータ６の中心Ｏから外周側に向かってバイトが送られる。またバイトの送り速度は、ロータ６の内周側では遅く、外周側では速くすることにより、内周側の摩擦面１８ｂ〜１８ｄ（第２〜第４極部分）より外周側の摩擦面１８ａ（第１極部分）が面粗度の粗い加工面に形成されている。このため、図５に示すように外周側摩擦面１８ａの切削条痕ＬＭ1 は、内周側摩擦面１８ｂ〜１８ｄの切削条痕ＬＭ2 よりΔＨ（図５）だけ高く形成されている。すなわち、摩擦面１８の最大粗さＨｍａｘは、次式
【００３２】
Ｈｍａｘ≒ｆ２／８Ｒ（ｆ：送りｍｍ／ｒｅｖＲ：ノーズ半径ｍｍ）
【００３３】
で表され、バイトの送り速度ｆが速いほど面粗度は粗く、切削条痕ＬＭ1 はＬＭ2 より高くなる。
【００３４】
また、ロータ６の外周側摩擦面１８ａを面高に形成しているので、アーマチュァ２４の摩擦面４４がロータ６の摩擦面１８に磁気吸着されるとき、摩擦面１８の外周側で面圧が掛かるため初期の静摩擦トルクは、表１に示すように大きくなる。
【００３５】
【表１】
2008121837.tif 000003
【００３６】
すなわち、表１は、摩擦面１８をそれぞれ研磨面に形成した場合、全極を普通の旋盤加工面とした場合、外側の１〜２極を普通の旋盤加工面とし、内側の３〜４極を粗い加工面にした場合、全極を粗い加工面にした場合、外側の１〜２極を粗い加工面とし、内側の３〜４極を普通の旋盤加工面にした場合、外側の１極を粗い加工面とし、内側の２〜４極を普通の加工面にした場合、および外側の１極を普通の旋盤加工面とし、内側の２〜４極を粗い加工面にした場合における静摩擦トルク（平均）の値をそれぞれ示したものである。この表１から明らかなように、外側の１極を粗い加工面とし、内側の２〜４極を普通の加工面にした場合は、研磨面に形成した場合に近い静摩擦トルクを得ることができる。なお、アーマチュア２４の摩擦面４４は、研磨加工により仕上げられている。
【００３７】
このことから判るように、従来のように、ロータ６の摩擦面１８全体を同じ面粗さとすると、面圧が摩擦面１８全体に分散するためトルクＴの有効半径ｒは摩擦面１８の中央になるが、本発明のようにロータ６の摩擦面１８の外周側の面圧を高くすると、トルクＴの有効半径ｒは摩擦面１８の外周側となり長くなるのでトルクＴも大きくなる。したがって、このトルクＴが大きくなる分だけ電磁クラッチ４の小型化を実現することができる。
【実施例１】
【００３８】
ロータ６の摩擦面１８のスリット１４ａより内周側（２〜４極）のバイト送り速度を０．２ｍｍ／ｒｅｖ、十点平均高さを１２．５ｚとし、スリット１４ａより外周側部分（１極）のバイト送り速度を０．３ｍｍ／ｒｅｖ、十点平均高さを２５ｚとして切削加工した。この摩擦面１８の静摩擦トルクを測定した結果、３０．５であった。
【００３９】
なお、上記した実施の形態においては、ロータ６の摩擦面１８の外周側を面高にした電磁クラッチ４について説明したが、摩擦面１８の中央（２〜３極）や内側（４極）を面高にした場合も静摩擦トルクは従来品に比べて大きくなった。また、アーマチュア２４の摩擦面４４に切削条痕を加工することにより、同様の作用効果が得られた。その場合は、ロータ６の摩擦面１８を旋盤加工によって全面にわたって普通の粗さの加工面に形成すればよい。
【００４０】
また、上記した実施の形態においては、ダブルフラックス型の電磁クラッチ４に適用した例を示したが、これに限らずシングルフラックス型の電磁クラッチにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る電磁クラッチの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】同電磁クラッチのアーマチュア組立体の正面図である。
【図３】ロータの正面図である。
【図４】ロータの摩擦面に形成された切削条痕を示す図である。
【図５】ロータとアーマチュアの摩擦面の表面粗さを示す図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の摩擦面の切削条痕を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…コンプレッサ、２…ハウジング、３…回転軸、４…電磁クラッチ、６…ロータ、１６…電磁コイル、１８…摩擦面、２１アーマチュアハブ、２３…ストッパプレート、２４…アーマチュア、２５…板ばね、４４…摩擦面。
【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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【図６】
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