(57)【要約】【課題】電磁クラッチを簡単な構成で薄型化すると共に、不必要な構成要素を省き軽量、コンパクトな構成で且つ高い効率とした電磁クラッチを提供すること。【解決手段】電磁クラッチ１は、傾斜した内表面付き筒部３ａと該傾斜した内表面付き筒部３ａの一端に直角に端部を連設した基底環状板部３ｂからなり、前記傾斜した内表面付き筒部３ａの軸中心から放射状に切った断面がＬ字形を成すステータヨーク３と、環状板部５ｃと該環状板部５ｃの内側端に直角に端部を連設した中央に貫通円孔を有する逆円錐台部５ｂと該環状板部５ｃの外側端に直角に端部を連設した外側円筒部５ｄからなるロータ５とを有し、前記ロータ５は前記ステータヨーク３の傾斜した内表面付き筒部３ａの上端側および電磁コイル２を覆い、前記逆円錐台部が前記傾斜した内表面付き筒部３ａの内側に遊挿されるように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜した内表面付き筒部と該傾斜した内表面付き筒部の一端に直角に端部を連設した基底環状板部からなり、前記傾斜した内表面付き筒部の軸中心から放射状に切った断面がＬ字形を成すステータヨークと、環状板部と該環状板部の内側端に直角に端部を連設した中央に貫通円孔を有する逆円錐台部と該環状板部の外側端に直角に端部を連設した外側円筒部からなるロータとを有し、前記ロータは前記ステータヨークの前記傾斜した内表面付き筒部の上端側および電磁コイルを覆い、前記逆円錐台部が前記傾斜した内表面付き筒部の内側に遊挿されるように配置されることを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項２】
前記傾斜した内表面付き筒部と前記逆円錐台部は、それぞれの表面が、互いに磁束が透過すると共に相互に回転できるように離間して配置されていることを特徴とする請求項１記載の電磁クラッチ。
【請求項３】
前記ロータの逆円錐台部と前記ステータヨークの傾斜した内表面付き筒部は、肉厚の円筒を断面でみたとき斜めに切れ目を入れて２つに分けた構成としたことを特徴とする請求項１又は２記載の電磁クラッチ。
【請求項４】
前記ロータをシャフトに固定し、該シャフトを前記ステータヨークにベアリングを介して回転自在に支持したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の電磁クラッチ。
【請求項５】
前記ロータはベアリングを介してシャフトに回転自在に支持し、該シャフトはベアリングを介して前記ステータヨークに回転自在に支持したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の電磁クラッチ。
【請求項６】
前記外側円筒部と前記基底環状板部を、前記外側円筒部の開放端の内側面と前記基底環状板部の外周側面が対向するように配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の電磁クラッチ。
【請求項７】
前記逆円錐台部と前記傾斜した内表面付き筒部の組み合わせ体と前記外側円筒部の半径方向厚みを、回転軸に垂直な面で切った断面に関して、前記ロータの前記逆円錐台部の断面積と前記ステータヨークの前記傾斜した内表面付き筒部の断面積との和が、前記ロータの前記外側円筒部の断面積と同じになるような厚みとしたことを特徴とする請求項１乃至６記載の電磁クラッチ。
【請求項８】
前記電磁コイルが前記ステータヨークの前記Ｌ字形を成す傾斜した内表面付き筒部と基底環状板部に接して配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の電磁クラッチ。
【請求項９】
前記ロータの前記外側円筒部との対向する前記ステータヨークの前記基底環状板部の外周側面積を拡大するように前記基底環状板部の外周の厚みを前記基底環状板部の他部分の厚みより厚くしたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の電磁クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向の高さを低くして、径を大きくした薄型電磁クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁クラッチの厚みを薄くするために、ロータとステータヨークの直径を大きくし、特に、ロータの内側円筒部とステータヨークの内側円筒部との対向面において磁束密度が高くなることなく、また、軸方向の吸引力が大きくならないように、ロータの内側円筒部の直径とステータヨークの内側円筒部の直径を大きくしている。例えば、Ｕ字状断面のステータヨークとＵ字状断面のロータを入れ子式に組み合わせ、ロータとベアリングと支持体を水平方向に並置し、ロータを支持体にベアリングを介して支持している。シャフトはその支持体の内部に回転自在に配置されている（例えば、特許文献１〜４参照）。入れ子式に組み立てているため、その分薄型になっている。
【特許文献１】特開２００３−３１４５８５号公報
【特許文献２】特開平８−３１２６８０号公報
【特許文献３】特開平８−１１４２４０号公報
【特許文献４】特開平２−３０４２２１号公報
【特許文献５】特開平６−３４１４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の電磁クラッチは、薄型化するために、ロータとステータヨークの直径、特に、内側円筒部の直径を大きくしている。ロータとステータヨークは、Ｕ字状断面のロータとＵ字状断面のステータヨークとを入れ子式に組み合わせているため、両者の内側円筒部の対向面に流す磁束の方向がほとんど半径方向になり、対向面同士間の吸引力がほとんど相殺され、両者の軸方向の吸引力は小さくなる。
【０００４】
しかし、従来の電磁クラッチは、ロータと支持体の間にそれらに並列に軸方向を向いた大きな寸法のベアリングを必要とし、また、ベアリングの内側に支持だけのための支持体を必要とし、全体の径を大きくしたことにより増大した荷重を支持するために大径のシャフトを必要とする。
【０００５】
一方、車載用クラッチ等の場合には、電磁クラッチの厚みのみならず直径に対しても制限が有る。また、電磁クラッチの直径が大きいほど、全体の重量が重くなり、製造コストが高くなり、クラッチに接続する部品の寸法も大きくなる。
【０００６】
一方、クラッチの定格能力を維持し、内側円筒部の直径を小さくする場合には、ロータの内側円筒とこれに対向して磁路を構成するステータヨークの内側円筒との対向面積が外側円筒と比べより小さくなり、互いに径方向での磁束を引渡すための面積が足りないので、軸方向向きでもかなりの磁束流れが発生する。そのため、互いに軸方向の吸引力が高くなり、ロータとステータヨークの間又は両者間のベアリングにかける負荷が高くなり、ベアリングの寿命が短くなる。また、シャフトとロータ、ステータヨークとの間にベアリング以外の別の部品も必要となる。
【０００７】
また、従来のクラッチのＵ字状断面のステータヨークとＵ字状断面のロータは環状板部と繋ぐ円筒部の根部から開放端まで各々半径方向の断面積が同じである。ここで、両者の円筒部の対向面同士の間では、円筒部の根部から開放端までの間で全部の磁束を一方から相手へ連続的に引渡す。そこで、磁束を受ける側は、相手の根部からの磁束を初めて受ける円筒部の開放端における磁束密度が低く、円筒部の根部では、そこで受けた磁束に加えて、自分のより開放端に近い場所から流れてくる磁束とが合流するため、磁束密度が高くなる。磁束を渡す側も同様で、円筒部の根部では環状板部からの磁束を初めて相手の開放端へ引渡すため、磁束密度が高い。一方、自分の根部からの磁束は開放端に至る途中続々に相手の対向面に渡していくため、磁束を渡す側の円筒部の開放端付近ではそこまで届く磁束の量が少なくなり、磁束密度が低くなる（図３（ａ）を参照）。
図３は磁束の透過経路を説明する図である。
図３（ａ）は従来のクラッチのロータ・ステータヨーク間の磁束の流れを概略的に示した図である。図３（ｂ）は後記する本願発明のクラッチのロータ・ステータヨーク間の磁束の流れを概略的に示した図である。
図３（ａ）では、ＡおよびＢで示す箇所で磁束φが集中し、コイルに電流を多く流すことで、この場所で飽和が起きやすくなっている。
【０００８】
従って、従来のＵ字状断面のロータとＵ字状断面のステータヨークとからなる入れ子式クラッチは筒体部の磁束密度分布が不均一となり、磁気回路としての磁束透過効率が低い。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、電磁クラッチを簡単な構成で薄型化すると共に、不必要な構成要素を省き軽量、コンパクトな構成で且つ高い効率と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】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の手段を採用する。
（１）電磁クラッチは、傾斜した内表面付き筒部と該傾斜した内表面付き筒部の一端に直角に端部を連設した基底環状板部からなり、前記傾斜した内表面付き筒部の軸中心から放射状に切った断面がＬ字形を成すステータヨークと、環状板部と該環状板部の内側端に直角に端部を連設した中央に貫通円孔を有する逆円錐台部と該環状板部の外側端に直角に端部を連設した外側円筒部からなるロータとを有し、前記ロータは前記ステータヨークの傾斜した内表面付き筒部の上端側及び電磁コイルを覆い、前記逆円錐台部が前記傾斜した内表面付き筒部の内側に遊挿されるように配置されることを特徴とする。
（２）上記（１）記載の電磁クラッチにおいて、前記傾斜した内表面付き筒部と前記逆円錐台部は、それぞれの表面が、互いに磁束が透過すると共に相互に回転できるように離間して配置されていることを特徴とする。
（３）上記（１）又は（２）記載の電磁クラッチにおいて、前記ロータの逆円錐台部と前記ステータヨークの傾斜した内表面付き筒部は、肉厚の円筒を断面でみたとき斜めに切れ目を入れて２つに分けた構成としたことを特徴とする。
（４）上記（１）乃至（３）記載の電磁クラッチにおいて、前記ロータをシャフトに固定し、該シャフトを前記ステータヨークにベアリングを介して回転自在に支持したことを特徴とする。
（５）上記（１）乃至（３）記載の電磁クラッチにおいて、前記ロータはベアリングを介してシャフトに回転自在に支持し、該シャフトはベアリングを介して前記ステータヨークに回転自在に支持したことを特徴とする。
（６）上記（１）乃至（５）記載の電磁クラッチにおいて、前記外側円筒部と前記基底環状板部を、前記外側円筒部の開放端の内側面と前記基底環状板部の外周側面が対向するように配置したことを特徴とする。
（７）上記（１）乃至（６）記載の電磁クラッチにおいて、前記逆円錐台部と前記傾斜した内表面付き筒部の組み合わせ体と前記外側円筒部の半径方向厚みを、回転軸に垂直な面で切った断面に関して、前記ロータの前記逆円錐台部の断面積と前記ステータヨークの前記傾斜した内表面付き筒部の断面積との和が、前記ロータの前記外側円筒部の断面積と同じになるような厚みとしたことを特徴とする。
（８）上記（１）乃至（７）記載の電磁クラッチにおいて、前記電磁コイルが前記ステータヨークの前記Ｌ字形を成す傾斜した内表面付き筒部と基底環状板部に接して配置されていることを特徴とする。
（９）上記（１）乃至（８）記載の電磁クラッチにおいて、前記ロータの前記外側円筒部との対向する前記ステータヨークの前記基底環状板部の外周側面積を拡大するように前記基底環状板部の外周の厚みを前記基底環状板部の他部分の厚みより厚くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の薄型電磁クラッチのヨークは中央に貫通円孔を有する逆円錐台部を有するロータと傾斜した内表面付き筒部を有するステータヨークからなる。ロータの逆円錐台部とステータヨークの傾斜した内表面付き筒部との対向面は削頭円錐面になる。これにより下記の効果を奏する。
【００１２】
ロータとステータヨークの互いの対向面積が従来の円筒面に比べ削頭円錐面になる分（水平面からの角度が９０°の垂直線と所定角度を付けてねかせた削頭円錐面に沿う稜線の長さの差）大きくなり、ステータヨークの筒体の開放端の軸方向対向面積が小さくなる。それで、ロータの逆円錐台部とステータヨークの筒体部との間のほとんどの磁束引渡しが両者の対向する削頭円錐面で行い、ステータヨークの筒体の開放端の軸方向対向面に通る磁束が少なくなり（図３（ｂ）参照）、軸方向の吸引力が小さくなり、クラッチの直径を小さくすることができ、軸方向の吸引力を支えるベアリングを小型にすることができる。図３（ｂ）は本願発明のクラッチのロータ・ステータヨーク間の磁束の流れを概略的に示した図である。図３（ｂ）では、図３（ａ）に示すような磁束φの集中する箇所が無いことがわかる。
【００１３】
回転軸に垂直な面で切った断面に関して、ロータの逆円錐台部の断面積とステータヨークの筒部の断面積が開放端から根部まで流す磁束の量に応じて連続的に拡大するため、磁束密度分布が均一になり、磁気抵抗が低くなり、磁気回路の効率は従来のＵ字状断面のステータヨークとＵ字状断面のロータと入れ子式クラッチより高くなる。
【００１４】
また、シャフト周りに逆円錐台部を設けたので、ロータの荷重を逆円錐台形の支持構造で支持できる。このため、支持構造が堅固になり、駆動源からのアンバランストルクによるロータの変形も抑制することができる。
【００１５】
電磁コイルを、断面Ｌ字形のステータヨークの傾斜した内表面付き筒部と基底環状板部の両者に接して配置するので、電磁コイルで発生した磁束を有効に電磁コイルに最も近い位置にあるステータヨークの筒部と基底環状板部を透過させることができる。
ロータの外側円筒部の厚み（半径方向でみた）に比べ逆円錐台部の厚みを厚くしている。また、この逆円錐台部と組み合わされて磁路を形成するステータヨークの筒部の厚みも逆円錐台部と同じように厚くなっている。これにより、回転軸に垂直な面で切った断面に関して、ロータの逆円錐台部とステータヨークの筒部の組み合わせ構造の断面積と外側円筒部の断面積を同じにし、磁束密度の差を小さくし、磁束が不要なところへ回り込むのを少なくし、有効に働くようにできる。ロータの逆円錐台部とステータヨークの傾斜した内表面付き筒部は、換言すると、肉厚の円筒を丁度断面でみたとき図のように斜めに切れ目を入れて２つに分けたそれぞれに相当するともいえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。本発明の薄型電磁クラッチは３タイプある。
【実施例１】
【００１７】
（タイプ１）
図１は本発明のタイプ１の電磁クラッチの断面図であり、励磁された状態を示す。
タイプ１の電磁クラッチ１は、電磁コイル２と、電磁コイル２を収納した断面Ｌ字形のステータヨーク３と、中央に逆円錐台部５ｂを備えたロータ５と、回転軸１２のまわりに回転するシャフト６と、アーマチュア８と、シャフト６のアーマチュア８側に設けた大径ベアリング９と、シャフト６をステータヨーク３に支持する小径ベアリング１１と、ロータ５に装着したウオームホイール１０とを有する。
【００１８】
電磁コイル２は、断面コ字形のコイルボビン（図示省略）内に収納され、断面が正方形又は長方形で、回転軸方向からみたとき環状に構成され、ステータヨーク３の円筒部の開放端外側３ｉに打った数箇所のカシメによりステータヨーク３に固定されている。
ステータヨーク３は、磁性金属材料からなり、ステータヨークの筒部の軸中心（シャフト６の回転軸１２に一致）から放射状に切断した断面は、図１に示す様に、電磁コイル２を収容するようにＬ字形に形成され、回転軸方向からみたとき環状体に形成される。前記断面Ｌ字形は、傾斜した内表面付き筒部３ａと該傾斜した内表面付き筒部３ａの一端に直角に端部を連設した基底環状板部３ｂからなる。
【００１９】
傾斜した内表面付き筒部３ａは、図３（ｂ）に示すように、内側面にアーマチュア８側から小径ベアリング取付部３ｃに向かって径が直線的に漸減する傾斜面３ａｃを備える。内周面に取り付けられた小径ベアリング１１を介してシャフト６を回転自在に支持する。
基底環状板部３ｂの板厚が半径方向先端部に近づくと共に薄くなる様にすることにより、半径方向の断面積が大体一定値になり、半径方向の磁束密度が均一になり、ステータヨーク３の重量が軽くなり、材料の節約ができる。基底環状板部３ｂには電磁コイル２のリード線ための引出用開孔３ｆが設けられている。また、クラッチ全体を取付対象機器に固定用の数個のねじ穴３ｄと位置決め用の円筒面３ｈが基底環状板部３ｂに設けられている。
断面Ｌ字形にしたステータヨーク３は複雑な形状部分が無く、製造が容易になる。
【００２０】
ロータ５は、磁性金属材料からなり、中央にシャフト用の貫通円孔５ａを設けた逆円錐台形の逆円錐台部５ｂと、この逆円錐台部５ｂを中央に配置しその周囲に環状に設けた環状板部５ｃと、環状板部５ｃの外周に直角に連設した外側円筒部５ｄから構成される。外側円筒部５ｄの外側面にはウオームホイール１０等の駆動力伝達部品を係止する突起状の係止部５ｆが設けられている。逆円錐台部５ｂの側面には、傾斜した内表面付き筒部３ａの内側面にアーマチュア８側から小径ベアリング取付部３ｃに向かって径が直線的に漸減するように設けた傾斜面３ａｃに対向して、同方向に向かって、径が直線的に漸減するように傾斜面５ｂｃを設ける。
【００２１】
ロータ５の逆円錐台部５ｂとステータヨーク３の傾斜した内表面付き筒部３ａは、換言すると、肉厚の円筒を丁度断面でみたとき図のように斜めに切れ目を入れて２つに分けたそれぞれに相当するともいえる。上記切れ目により形成される面は、外側円筒部５ｄと基底環状板部３ｂを、外側円筒部５ｄの開放端の内側面と基底環状板部３ｂの外周側面が対向するように配置する。基底環状板部３ｂの外径が円筒部の円錐面の平均直径より数倍大きいので、対向する面積が大きくなり、磁束の密度が高くならない。ロータ５の外側円筒部５ｄの厚み（半径方向でみた）に比べ逆円錐台部５ｂの厚みを厚くしている。また、この逆円錐台部５ｂと組み合わされて磁路を形成するステータヨーク３の傾斜した内表面付き筒部３ａの厚みも逆円錐台部５ｂと同じように厚くなっている。これにより、回転軸１２に垂直な面で切った断面に関して、逆円錐台部５ｂと傾斜した内表面付き筒部３ａの組み合わせ構造の断面積と外側円筒部５ｄの断面積を同じになるように、各部の半径方向の長さ等を設定することにより、磁束密度の差を小さくし、磁束が不要なところへ回り込むのを少なくし、有効に働くようにできる。その例を図５を用いて説明する。同図は、図１にＡ−Ａで示した箇所を切断面とする、回転軸に垂直な断面を、回転軸方向から見た図である。但し、電磁コイル等は省略している。この図で、ステータヨークの傾斜した内表面付き筒部３ａの断面の面積をＳ３ａ、ロータの逆円錐台部５ｂの断面の面積をＳ５ｂ、ロータの外側円筒部５ｄの断面の面積をＳ５ｄとすると、
Ｓ３ａ＋Ｓ５ｂ  ＝  Ｓ５ｄ
となるようにすればよい。例えば、５ｄの厚さが決まったとして、５ｂと３ａを合わせた部分の厚さを決めることを考えると、その内径はシャフトやベアリングの大きさから決まるが、外径は、５ｂと３ａの間のギャップは小さいとして、断面積の関係が上式を満たすような厚さになるように決め、この厚さの間において５ｂと３ａが斜めに対向するようにすればよい。
【００２２】
ロータ５は、ステータヨーク３の傾斜した内表面付き筒部３ａとこれに隣接する電磁コイル２を収容するように、反アーマチュア側に開放した状態に配置される。ロータ５の環状板部５ｃには、アーマチュア８の磁気遮断部８ａの内周側および外周側に対応する位置に磁気遮断部５ｇが打抜き加工によって形成される。
【００２３】
逆円錐台部５ｂの下端には、シャフト６に係止された小径ベアリング１１が当接配置されている。外側円筒部５ｄは、その外周側面が凹凸の無い平坦面に形成されている。その外周側面に、例えば、内側面が平坦面で、外周側面にウオーム歯を設けたウオームホイール１０が嵌合される。ウオームホイール１０の内側面には、前記係止部５ｆに対応した挿入位置決め溝１０ａが設けられている。ロータ５の外側面にウオームホイール１０を圧入するとき、係止部５ｆを挿入位置決め溝１０ａに挿入しながら嵌合し、抜け止め処理する。このウオームホイール１０を介して、図示せぬモータからの駆動力がロータ５に伝達され、シャフト６はロータ５と共に回転する。
【００２４】
アーマチュア８は、ロータ５の摩擦面に間隙を隔てて対向配置され、鉄などの磁性体よりなるリング状を呈し、中間部にスリットによる磁気遮断部８ａが形成されている。アーマチュア８は、平板状磁性体からなり、磁気遮断用のスリットを打ち抜き形成してある。ロータ５と接触する摩擦面は耐磨耗のために窒化処理されている。アーマチュア８はスリットに遊挿される上部に在るプーリ（図示省略）の数本アームにより、プーリに対して相対角度変位ができなく、軸方向の相対変位ができるように配置されている。電磁コイル２に通電することによりアーマチュア８はロータ５に吸着され、このとき駆動力がアーマチュア８に伝達される。アーマチュア８のロータ５からの離脱・復帰はプーリに繋ぐバネの作用により行う。プーリはシャフト６に対して、相対角度変位ができ、軸方向の相対変位ができないように、シャフト６に装着される。
【００２５】
シャフト６は、アーマチュア８の上の位置で点線で示すハウジングに大径ベアリング９で軸支される。シャフト６の軸支は電磁機構の両端で行うので軸ブレが少ない。
【００２６】
電磁コイル２を、断面Ｌ字形のステータヨーク３の傾斜した内表面付き筒部３ａと基底環状板部３ｂの両者に接して配置するので、電磁コイル２で発生した磁束を有効に電磁コイル２に最も近い位置にあるステータヨーク３の傾斜した内表面付き筒部３ａと基底環状板部３ｂを透過させることができる。傾斜した内表面付き筒部３ａの場合、磁束密度の分布が均一なので、磁気抵抗も小さくなる。また、ステータヨーク３は断面Ｌ字形なので、断面４角形（正方形、長方形を含む）の電磁コイル２が発生する磁束の形状そのままであるため、発生磁束を有効利用するために最適で無駄の無い形状になっている。
【００２７】
ロータ５の逆円錐台部５ｂとステータヨーク３の傾斜した内表面付き筒部３ａは、互いに傾斜面で対向する。ロータ５とステータヨーク３の互いの対向面積が従来の円筒面に比べ削頭円錐面になる分（水平面からの角度が９０°の垂直線と所定角度を付けてねかせた削頭円錐面に沿う稜線の長さの差）大きくなり、ステータヨーク３の筒部の開放端の軸方向に向く表面積３ｇが小さくなる。それで、ロータ５の逆円錐台部とステータヨーク３の筒部との間のほとんどの磁束引渡しが両者の対向する削頭円錐面で行われ、ステータヨーク３の筒部の開放端の軸方向対向面３ｇに通る磁束が少なくなり、軸方向の吸引力が小さくなり、クラッチの直径を小さくすることができ、クラッチの軸方向の吸引力を支えるベアリング１１を小型にすることができる。
【００２８】
ロータ５の外側円筒部５ｄの厚み（半径方向でみた）に比べ逆円錐台部５ｂの厚みを厚くしている。また、この逆円錐台部５ｂと組み合わされて磁路を形成するステータヨーク３の傾斜した内表面付き筒部３ａの厚みも逆円錐台部５ｂと同じように厚くなっている。これにより、シャフト６に垂直な面で切った断面に関して、ロータ５の逆円錐台部５ｂとステータヨーク３の傾斜した内表面付き筒部３ａの組み合わせ構造の断面積と外側円筒部の断面積を同じになるようにし、磁束密度の差を小さくし、磁束が不要なところへ回り込むのを少なくし、有効に働くようにできる。
【００２９】
電磁コイル２が励磁されない場合にロータ５の外周側からの入力のトルクはロータ５とシャフト６のみ回す。電磁コイル２が励磁された場合にはアーマチュア８はロータ５に吸引され、上部に在るプーリ（図示省略）を駆動し、ロータ５と共に回転し、出力する。
（実施例１の効果）
（１）ロータ５の内側筒体とステータヨーク３の内側筒体と互いの対向面を従来の円筒面から削頭円錐面にすることにより、対向面積が大きくなり、且つ、ステータヨーク３の筒体の開放端の軸方向対向面３ｇの面積が小さくなる。クラッチの磁気特性に与える影響について言えば、ロータ５の逆円錐台部５ｂとステータヨーク３の傾斜した内表面付き筒部３ａとの間のほとんどの磁束引渡しが両者の対向する削頭円錐面で行われ、ステータヨーク３の傾斜した内表面付き筒部３ａの開放端の軸方向対向面３ｇに通る磁束が少なくなり、軸方向の吸引力が小さくなる。結果として、クラッチの直径を小さくし、クラッチの厚みを薄くし、軸方向の吸引力を支えるベアリングを小型にすることができる。
（２）ロータ５とステータヨーク３の内側筒体を従来の円筒体入れ子式から削頭円錐体入れ子式にすることにより、シャフト６に垂直な面で切った断面に関して、両者の内側筒体の断面積が開放端から根部までの各場所において、そこを流れる磁束の量の増加（減少）に応じて連続的に拡大（縮小）になる。クラッチの磁気特性に与える影響は、両者の内側筒体における磁束密度分布が均一になり、磁気抵抗が低くなり、磁気回路の効率が高くなる。結果として、クラッチを小型にすることができる。
（３）断面Ｌ字形にしたステータヨーク３は磁気回路の一部としてのほか、クラッチ全体の固定、位置決め、カシメにより電磁コイルの固定、ベアリングを介してシャフト６の支持にも働き、且つ、複雑な形状部分が無く、製造が容易になる。ロータ５は磁気回路の一部としてのほか、入力トルクの受けにも働く。ロータ５の逆削頭円錐断面にした内側円筒部は効率が高い、且つ、アンバランスの入力トルクによる変形に強い。結果として、クラッチの構造が簡単、部品の数が少なく、製造が易く、信頼性が高い。
【実施例２】
【００３０】
（タイプ２）
図２は、本発明のタイプ２の電磁クラッチの断面図であり、励磁された状態を示す。
タイプ２の電磁クラッチの構成は、タイプ１の電磁クラッチの構成と比べ、基本的にロータ５、アーマチュア８のシャフト６への軸支構成とステータヨーク３の変形環状板が異なる。他の構成については、タイプ１の上記説明で用いた名称と同じ名称の構成要素は同じ構成および機能・効果を有するので、援用することとし、ここでは説明を省略する。
タイプ２の電磁クラッチ１Ａは、ロータ５Ａが小径ベアリング１４を介してシャフト６に回転自在に軸支され、シャフト６が大径ベアリング１５を介してステータヨーク３に支持される。シャフト６に対して相対軸方向変位ができ、相対角度変位ができないように、アーマチュア８はハブ７を介してシャフト６に装着される。
【００３１】
ロータ５Ａは、中央にシャフト６と小径ベアリング１４用の貫通円孔５Ａａを設けた逆円錐台形の逆円錐台部５Ａｂと、この逆円錐台部５Ａｂを中央に配置しその周囲に環状に設けた環状板部５ｃと、環状板部５ｃの外周に直角に連設した外側円筒部５ｄから構成される。外側円筒部５ｄの外側面にはウオームホイール１０等の駆動力伝達部品を係止する突起状の係止部５Ａｆが設けられている。逆円錐台部５Ａｂの中央の貫通円孔５Ａａ内壁には小径ベアリング１４が設けられ、この小径ベアリング１４はシャフト６に係止される。
【００３２】
ロータ５Ａとステータヨーク３は、逆円錐台部５Ａｂの表面と傾斜した内表面付き筒部３ａの表面とが所定の間隔を有するように、両ベアリング１４、１５で位置決めされる。
ステータヨーク３に設けるベアリングは大径のため、この大径ベアリング１５だけでロータ５Ａを設けたシャフト６を支持することができ、タイプ１のような離れた位置に別のベアリングを設ける必要をなくすことができる。
【００３３】
形状を簡単にするため、ステータヨーク３の基底環状板部３ｂの底面を平にする。また、ロータ５Ａの外側円筒部５ｄとの対向面積を更に大きくし、ロータ５Ａとの軸方向の吸引力を更に小さくするため、基底環状板部３ｂの外周側面の上部に突起３ｊを設ける。これにより、ステータヨーク３は形状が簡単になるので、ベアリング取付部３ｃとねじ穴３ｄを除いて、例えば鍛造で一回成型でき、製造コストを低くすることができる。
【００３４】
電磁コイル２が励磁されない場合には、ロータ５の外周側からの入力のトルクはロータ５のみを回転させる。電磁コイル２が励磁された場合には、アーマチュア８はロータ５に吸引され、ハブ７を介してシャフト６を駆動し、ロータ５と共に回転し、出力する。アーマチュア８のロータ５からの離脱・復帰はハブのバネ作用により行う。
【００３５】
なお、基底環状板部の構造については、タイプ２のようにロータとシャフトが互いに回転自在な電磁クラッチにおいて、タイプ１で説明したような基底環状板部３ｂの板厚が半径方向先端部に近づくと共に薄くなる構造にしても良く、逆に、タイプ１のようにロータとシャフトが常に一体となって回転する電磁クラッチにおいて、タイプ２で説明したような基底環状板部３ｂの底面を平らにする構造としてもよい。
（実施例２の効果）
実施例２は、実施例１の効果に加え、ロータ５Ａとシャフト６の間に小径ベアリング１４を設けるので、タイプ１の場合のようにベアリングをアーマチュア８の外側に設けることがなくなり、ステータヨーク３の製造コストが安くなる。また、実施例２は、シャフト６を拘束せずに、ロータ５Ａだけがベアリング１４により回転できるので、タイプ１のように常時シャフト６を回転することがなくなる。一方、二つベアリングがクラッチ本体に取付けられるので、実施例１より本体の厚みと直径が少々増えることになる。
実施例１と実施例２は応用の場所における要求によって適宜選択採用することができる。
【実施例３】
【００３６】
（タイプ３）
図４は、本発明のタイプ３の電磁クラッチにおける内側円筒部の断面図を用いた磁束透過説明図である。
【００３７】
傾斜した内表面付き筒部３ａは、内表面にアーマチュア８側からベアリング取付部３ｃに向かって段階的に径が減少（筒部３ａの径方向厚みは増加）する段付き面３ａｓを備える。
逆円錐台部５ｂの側面には、傾斜した内表面付き筒部３ａの内側面にアーマチュア８側からベアリング取付部３ｃに向かって段階的に径が減少するように設けた傾斜面３ａｓに対向して、同方向に向かって、径が段階的に減少する段付き面５ｂｓを設ける。
【００３８】
「傾斜した内表面」は、実施例１および３に示すように、径が直線的に漸減するように設けた傾斜面および段階的に径が減少するように設けた傾斜面を含むこととなる。
図４の傾斜した内表面付き筒部３ａと逆円錐台部５ｂにより構成される磁路は、図示のとおり、磁束が集中する所がなくなり、両者間を半径方向の磁路により透過することができるため、垂直方向の吸引力の働く箇所がなくなり、飽和磁束を高い値にすることができる。
【００３９】
このため、実施例３の段階的に径が減少するように設けた傾斜面は、実施例１の径が直線的に漸減するように設けた傾斜面と同様に磁束が集中する所がなくなり、両者間を半径方向の磁路により透過することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のタイプ１の電磁クラッチの断面図であり、励磁された状態を示す。
【図２】本発明のタイプ２の電磁クラッチの断面図であり、励磁された状態を示す。
【図３】磁束の透過経路を説明する図である。
【図４】本発明のタイプ３の電磁クラッチにおける内側円筒部の断面図を用いた磁束透過説明図である。
【図５】本発明の各部の断面積の関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１，１Ａ      電磁クラッチ
２            電磁コイル
３            ステータヨーク
３ａ          傾斜した内表面付き筒部
３ａｃ        傾斜面
３ａｓ、５ｂｓ段付き面
３ｂ          基底環状板部
３ｃ          ベアリング取付部
３ｄ          クラッチの固定用のねじ穴
３ｅ          基底環状板部の外周側面
３ｆ          電磁コイルのリード線の引出用の開孔
３ｇ          傾斜した内表面付き円筒部の端部の軸方向対向面、面積
３ｈ          クラッチの位置決め用の円筒面
３ｉ          電磁コイルの固定用のカシメ箇所
３ｊ          基底環状板部の外周側面の突起
５、５Ａ      ロータ
５ａ、５Ａａ  貫通円孔
５ａｃ        傾斜面
５ａｓ        段付き面
５ｂ、５Ａｂ  逆円錐台部
５ｃ          環状板部
５ｄ          外側円筒部
５ｅ          外側円筒部の内側面
５ｆ、５Ａｆ  係止部
５ｇ          磁気遮断部
６            シャフト
７            ハブ
８            アーマチュア
９、１５      大径ベアリング
１０          ウオームホイール
１０ａ        挿入位置決め溝
１１、１４    小径ベアリング
１２          回転軸
【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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