(57)【要約】【課題】通電、非通電によりアーマチュア９を軸方向に移動させる電磁コイル１３を設け、アーマチュア９を対向するロータ１０に対して摩擦接触させることにより、クラッチの締結を行う回転伝達装置において、クラッチ締結後における摩擦抵抗の付与に必要なエネルギーを最小限に抑制する。【解決手段】ロータ１０のスリット１６内に永久磁石１５を配置することにより、クラッチ締結後における摩擦抵抗の付与を永久磁石１５の磁束１８により行い、電磁コイル１３の通電を最小限に抑制するようにした。【選択図】  図２
2004190730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と内輪の対向面の一方に円筒面を、他方にその円筒面との間で楔空間を形成する複数のカム面を形成し、その対向面間に、回転方向に弾性的に保持された保持器を設け、この保持器のポケットに外輪と内輪の係合子を組み込み、保持器に対して軸方向のみ移動可能なアーマチュアを設け、通電、非通電によりアーマチュアを軸方向に移動させる電磁コイルを設け、アーマチュアを対向するロータに対して摩擦接触させることにより、クラッチの締結、非締結を切換える回転伝達装置において、上記ロータのアーマチュアに対向する面にスリットを形成し、このスリット内に永久磁石を挿入したことを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
上記アーマチュアをロータに対して遠ざける方向に弾性力を付与する弾性部材を設け、上記永久磁石のアーマチュアに対する吸引力Ｆｍと、弾性部材の引張り力Ｆｋとの関係を、Ｆｍ＜Ｆｋとなるようにした請求項１記載の回転伝達装置。
【請求項３】
上記アーマチュアをロータに対して遠ざける方向に弾性力を付与する弾性部材を設け、上記永久磁石のアーマチュアに対するの吸引力Ｆｍと、弾性部材の引張り力Ｆｋとの関係を、Ｆｍ＞Ｆｋとし、アーマチュアにおける永久磁石の磁束と逆方向の磁束を発生する電磁コイルを備える請求項１記載の回転伝達装置。
【請求項４】
上記永久磁石の一定方向の磁束に対し、同相もしくは逆相の磁束を電磁コイルにより付与できるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転伝達装置。
【請求項５】
請求項１において永久磁石の直径平均をＡ、軸方向長さをＷとしたとき、ロータとアーマチュアの各々の接触面積Ｓに対して、Ｓ＝Ｋ×Ａ×Ｗ、但しＫは概ね１〜２の関係が成り立つ回転伝達装置。
【請求項６】
請求項１において永久磁石の外径が電磁コイルのフィールドコアの外筒の内径より所定の値以上小さく、永久磁石の内径が電磁コイルのフィールドコアの内筒の外径より所定の値以上大きいことを特徴とする回転伝達装置。
【請求項７】
ロータの形状をＬ字型にした請求項６に記載の回転伝達装置。
【請求項８】
ロータの形状をコの字型にし、コの字の深さをフィールドコアの軸方向の長さより所定の距離以上小さくした請求項６に記載の回転伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動力伝達経路上において、動力の伝達と遮断の切換えに用いる回転伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２つの回転軸間で動力の伝達を断続する機構としてクラッチがある。クラッチは種々の装置に適用されているが、例えば車両に適用されたクラッチなどでは、走行中に動力の伝達を速やかに切換えることが要求されている。このため、車両の走行状態に応じて適切な切換えを行うために、制御ユニットからの制御信号によって動力の伝達と遮断を迅速に制御できることが望ましい。この要求に応えたクラッチとして、動力の伝達を断続する２方向クラッチと２方向クラッチの係合を制御する電磁クラッチを一体とした電磁式の２方向クラッチがあり、例えば、特許文献１には、２方向クラッチ部の係合子としてローラを使用したもの、特許文献２には、２方向クラッチ部の係合子としてスプラグを使用したものが開示されている。
【０００３】
図２０〜図２１に、係合子としてローラを使用した回転伝達装置の一例を示す。
この回転伝達装置は、図２０に示すように、従動部材となる外輪１２の内部に軸受を介して内輪２が回転自在に収納され、この外輪１２と内輪２の間に、２方向クラッチと、該２方向クラッチを係脱する電磁クラッチとが設けられ、内輪２にスプラインを介して入力軸１が取り付けられている。上記２方向クラッチは、外輪１２の内径面に円筒面１２ａが形成され、これに対応するよう内輪２の外径面に所定の間隔をおいて複数の平坦なカム面５が形成され、各カム面５は、外輪１２の円筒面１２ａとの間で円周方向の両側が狭幅になる楔状空間を形成している。前記内輪２の外径面と外輪１２の円筒面１２ａの間に保持器４が外嵌挿入され、保持器４の両端はそれぞれプレートを介して内輪２に回転自在に支持されている。この保持器４には、図２１に示すように、周方向にカム面５と同じ数のポケット４ａが形成され、その各ポケット４ａに係合子としてのローラ３が組み込まれている。ローラ３は、内輪２の各カム面５に対してそれぞれ１個ずつ組み込まれており、保持器４によって周方向に所定量移動すると、カム面５と円筒面１２ａの間に締結し、外輪１２と内輪２とが一体化する。
【０００４】
上記保持器４と内輪２の両者には、図２２に示すように、周方向の一部に切り欠き部６ａ、６ｂが設けられ、そこにスイッチばね２０が両端を撓ませてセットされている。両者の切り欠き部６ａ、６ｂは、後述するアーマチュア９に隣接する側面に設けられている。保持器４と内輪２は、互いの切り欠き部６ａ、６ｂが合致しているときは、内輪２のカム面５と保持器４のポケット４ａ及びローラ３の位置関係が、ローラ３と外輪１２の間に隙間が存在するようになっており、スイッチばね２０により、内輪２と外輪１２は締結されず、空転が可能な状態となる。
【０００５】
図２０に示すように、内輪２と外輪１２の間に電磁クラッチが組み込まれている。この電磁クラッチは、外輪１２の端部に電磁コイル１３を収納するフィールドコア１４を嵌合固定し、このフィールドコア１４に回転可能となるようロータ１０を設けている。ロータ１０は、外輪１２内に嵌挿したロータガイド１１内に圧入固定されており、また、ロータガイド１１はピンによって外輪１２と回転止めがなされている。したがって、フィールドコア１４は固定部材であり、また、外輪１２、ロータガイド１１、ロータ１０はいかなるときも相対回転しないと共に、ロータ１０が外輪１２に固定された摩擦部材となる。前記ロータ１０と、このロータ１０に固定されたロータガイド１１のフランジとの対向面間には、電磁コイル１３の磁力によって移動吸着されるアーマチュア９が、軸方向に隙間をもって挟み込まれており、アーマチュア９とロータ１０の間に設けた弾性部材８が、ロータガイド１１のフランジの面に向けてアーマチュア９を軽く付勢している。ここで、ロータガイド１１は、アルミや銅等の非磁性材料からなっており、ロータ１０の外周はもちろんのこと、アーマチュア９が外輪１２へ接触して磁力が外輪１２へ漏洩しないように設定している。これにより、外輪１２への磁力の逃げを防止し、意図するアーマチュア９の吸着力が得られるようにしている。このように、非磁性体とロータ１０の摩擦面との間にアーマチュア９を遊嵌することによって、これら２つの部品によってアーマチュア９の移動量を管理調節することができ、また、外輪１２への磁力の漏洩を防止することができる。
【０００６】
上記ロータ１０は、ロータガイド１１を介して外輪１２とつながっており、アーマチュア９は、保持器４、スイッチばね２０を介して内輪２とつながっているため、外輪１２と内輪２の相対回転が可能である。
【０００７】
上記構造の回転伝達装置は、電磁コイル１３への電流が流れていないとき、２方向クラッチは、スイッチばね２０の作用により、上述のようにローラ３はカム面５に締結しない中立位置へ保持され、外輪１２と内輪２の締結が解かれた状態となる。
【０００８】
一方、電磁コイル１３に電流が流れると、電磁コイル１３の磁力により、アーマチュア９とロータ１０が圧接され、この状態で内輪２と外輪１２が相対空転しようとすると、アーマチュア９とロータ１０間に発生した摩擦力によって、保持器４と外輪１２を一体化させるため、ローラ３はカム面５の中立位置から楔空間の締結位置へ移動し、外輪１２と内輪２（カム）が締結する。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−７１８７２号公報
【特許文献２】
特開平８−１７５２０６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の回転伝達装置における２方向クラッチの係合の制御は、上記のように、電磁コイル１３に電流を流して電磁クラッチを作動させることによって行われている。即ち、電磁クラッチの電磁コイル１３に電流を通電するとアーマチュア９とロータ１０間に吸引力が発生し、この吸引力によって発生したアーマチュア９とロータ１０間の摩擦トルクにより、例えば、係合子としてのローラ３を２方向クラッチの内輪２と外輪１２で形成される楔に噛み込ませて２方向クラッチを係合させている。
このように、特許文献１や特許文献２に示された２方向クラッチにおいては、動力の伝達と遮断を行う２方向クラッチを係合させる場合に、電磁コイル１３に電流を通電する必要がある。
【００１１】
ところが、電磁コイル配線の断線や電源が使用不能等において電磁式の２方向クラッチが係合しないと安全上問題となる場合においては、電流を通電しないときに電磁式の２方向クラッチが係合状態となる方が望ましい。
【００１２】
このような観点から本願の発明者らは、先に、特願２００２−２３３３３８の発明において、永久磁石を使用し、その永久磁石の吸引力によって、電磁クラッチを係合させることにより、アーマチュアとロータ間に摩擦トルクを発生させて、２方向クラッチを係合させ、２方向クラッチの係合を解除するときに、電磁コイルより永久磁石とは逆向きの磁束を発生させ、アーマチュアとロータ間に摩擦トルクが発生しないようにする技術を開示している。
この特願２００２−２３３３３８の発明においては、図２０に示すように、永久磁石１５を電磁コイル１３のフィールドコア１４に設け、永久磁石１５の磁束を、ロータ１０とフィールドコア１４との間のギャップを経由してアーマチュア９に流れるようにしている。
【００１３】
したがって、この先行する特願２００２−２３３３３８の発明において、アーマチュア９とロータ１０との間の吸引力を増大させる場合、ロータ１０とフィールドコア１４との間にはギャップがあるため、磁気効率が悪く、吸引力を増大させるには次の▲１▼〜▲３▼ような手法を取らなくてはならない。
▲１▼永久磁石の磁束を発生する磁極の断面積を広くする。
▲２▼永久磁石の磁極間の距離をギャップに対して長くし、ギャップよる反磁界の影響を少なくする。
▲３▼保磁力の強い磁石を使う。
【００１４】
ところが、一般に永久磁石は高価であって、さらにほぼ保磁力に比例して価格が上がるので、▲１▼から▲３▼の手法はどれもコストアップの要因となる。
さらに、この先行発明においては、電磁コイル１３から発生する磁束の磁路の一部、即ち、電磁コイル１３を収容するフィールドコア１４に永久磁石１５を組み込んでいる。このため、電磁コイル１３を通電したときに発生する磁束は、永久磁石１５を通ることになり、次の▲４▼、▲５▼の問題も発生する。
▲４▼  永久磁石１５の透磁率は空気とほぼ等しく、電磁コイル１３の磁束に対してギャップとして作用するため、電磁コイル１３の磁気効率を低下させる。そのため永久磁石１５による磁束を打ち消すには大きな起磁力が必要であり、コイルスペースが大きくなる。
▲５▼  電磁コイル１３より発生する磁束は、永久磁石１５の磁束の方向とは反対方向となる。アーマチュア９の吸引力をゼロにするときには、永久磁石部においても永久磁石１５の磁束と電磁コイル１３の磁束が打ち消しあうため、永久磁石１５が不可逆減磁作用をうける。したがって、永久磁石１５の保磁力が小さくなり、使用とともに永久磁石１５が永久磁石としての機能を失う。
【００１５】
そこで、この発明は、永久磁石を使用し、しかもこの永久磁石の機能をできるだけ損なわずに、アーマチュアとロータとの摩擦抵抗の付与に必要なエネルギーを最小限に抑制することが可能な電磁式２方向クラッチを提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために、電磁コイルを収容するフィールドコアではなく、アーマチュアに対向するロータに永久磁石を配置する構成を採用するものである。より具体的には、電磁式２方向クラッチにおいては、電磁コイルから発生した磁束がロータを経由してアーマチュアへ流れるようにするため、ロータにはスリットが形成されており、この発明では、このスリットの中にラジアル方向に着磁した永久磁石を挿入するようにしたものである。
即ち、永久磁石を、フィールドコアではなく、ロータに配置することにより、永久磁石から発生する磁束は、ロータからアーマチュアへ流れるために、永久磁石から発生する磁束の磁路中におけるギャップ要素を、ロータとアーマチュア間のギャップだけにすることができる。したがって、アーマチュアがロータに吸着しているときには、ギャップ要素がゼロとなり、永久磁石の磁気効率が高く、反磁界の発生もなくなるため、磁石を薄肉にでき、磁石使用量を減らすことができる。
【００１７】
また、永久磁石がロータのスリット部に挿入されているため、電磁コイルから発生する磁束の磁路においては、永久磁石がギャップ要素とならないため、磁気効率が高く、また、電磁コイルの磁束によって永久磁石が不可逆減磁することも防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。
この実施形態の基本構造は、外輪１２と内輪２の対向面間に、保持器４により円周等配に保持されたローラ３を組み込み、内輪２に対してローラ３を内輪２と外輪１２によって形成される楔空間に押し込むことによって、外輪１２と内輪２とを締結させ、その結果、内輪２と一体に結合した入力軸１と外輪１２とを締結する構造である。
【００１９】
上記保持器４には、入力軸１の内輪２のカム面と同じ数のポケット４ａが形成され、その各ポケット４ａに係合子としてのローラ３が組み込まれている。ローラ３は、内輪２の各カム面に対してそれぞれ１個ずつ組み込まれており、保持器４によって周方向に所定量移動すると、内輪２と、外輪１２の円筒面１２ａの間に締結し、外輪１２と入力軸１が一体化する。
【００２０】
図１の例では、スイッチばね２０によって保持器４が弾性的に保持され、ローラ３が中立位置に保持されている。保持器４の一方の端部には、スイッチばね押え７を介してアーマチュア９が設けられ、対向する電磁コイル１３の通電、非通電によりアーマチュア９が軸方向に移動するように制御されている。
【００２１】
この実施形態の基本構造は、図２０に示した先行例と同一であり、従来と異なる点は、ロータ１０に、永久磁石１５を配置した点である。
【００２２】
上記ロータ１０には、図１及び図８（ａ）に示すように、電磁コイル１３の磁束をロータ１０→アーマチュア９→ロータ１０と流すために、ロータ１０にはスリット１６が設けられている。スリット１６を挟んで、ロータ１０の上下はアーマチュア９との摩擦面となるため、スリット１６間には上下を接続する支持柱をもって支えられている。
【００２３】
この発明では、図８（ｂ）に示すように、このロータ１０のスリット１６内に永久磁石１５を挿入している。永久磁石１５をロータ１０に配置する場合、アーマチュア９との摩擦面に永久磁石１５が接触すると、永久磁石１５が損傷をうけるので、アーマチュア９と接触しないように、図８（ｂ）に示すように、ロータ１０の摩擦面より段差をもって永久磁石１５が凹むように設置している。また、永久磁石１５の配向は、ラジアル方向に磁極が揃えられている。
【００２４】
この実施形態のクラッチの作動を図１〜７に基づいて順番に説明する。
空転状態における電磁コイル１３の周辺拡大図を図２に示す。また、図３はそのときの内輪２、ローラ３、および外輪１２の位置関係を示したものである。図２において、アーマチュア９はスイッチばね押え７と軸方向のみ可動に結合しており、かつ、アーマチュア９およびスイッチばね押え７の間には、アーマチュア９を常に内輪２側に引き寄せるように弾性部材８が配置されている。
【００２５】
永久磁石１５の磁束１８は、ロータ１０→アーマチュア９→ロータ１０と流れる。
例えば、永久磁石１５によってロータ１０とアーマチュア９間に発生する吸引力Ｆｍが、ロータ１０とアーマチュア９間のクリアランスａを確保した状態での弾性部材８の弾性復元力Ｆｋより小さくすると（Ｆｍ＜Ｆｋ）、アーマチュア９はロータ１０に接触しないため、電磁クラッチが係合せず、したがって、２方向クラッチも係合せずに空転状態となる。
【００２６】
なお、図１において弾性部材８がスイッチバネ押え７とアーマチュア９の間に配置されているが、従来例の図２０のように弾性部材８をアーマチュアとロータの間に配置することもできる。
【００２７】
図４は、２方向クラッチが係合した直後の電磁コイル１３の周辺拡大図であり、図５はそのときの内輪２、ローラ３、保持器４、および外輪１２の位置関係を示したものである。
【００２８】
図２の状態で、Ｆｋ−Ｆｍを上回る吸引力を電磁コイル１３に電流を印加して発生させると、アーマチュア９はロータ１０と接触して電磁クラッチが係合し、図４の状態となる。このとき、永久磁石１５および電磁コイル１３の磁束１９はアーマチュア９を同じ方向で流れる。
【００２９】
アーマチュア９とロータ１０が接触後に、電磁コイル１３の電流を遮断しても、永久磁石１５から発生する磁束１８にはクリアランスａが０となったため、ギャップ要素がなくなり、電磁クラッチの係合を持続できる吸引力が確保される（図６の状態）。
【００３０】
仮に、図２０に示す先行例のように、永久磁石をフィールドコア１４に設置した場合、アーマチュア９とロータ１０が接触していても、永久磁石１５からの磁束はロータ１０とフィールドコア１４間のギャップ中を流れるために必要な吸引力を得るには永久磁石１５を強力にする必要があるが、この発明では吸着中にギャップ要素がないため、永久磁石１５をフィールドコア１４に設置する先行例の場合に比べ、永久磁石１５を強力にする必要がないので、永久磁石１５のコストを下げることができる。
【００３１】
次に、電磁クラッチを係合から空転にするときを説明する。図７にその作動状態を示した。係合を持続するための、アーマチュア９内での永久磁石１５の磁束１８に対して、反対の向きの磁束１９を電磁コイル１３より発生させることにより、アーマチュア９での磁束による吸引力が打ち消され、アーマチュア９とロータ１０間の弾性部材８の力によって、アーマチュア９はロータ１０から離れ、２方向クラッチは空転状態に戻る（図２の状態）。
【００３２】
次に、上記の実施形態においては、図２に示すクリアランスａの状態において、永久磁石１５の吸引力Ｆｍと、弾性部材８の引張り力Ｆｋとの関係を、Ｆｍ＜Ｆｋとなるようにしたが、どのようなクリアランスによってもＦｍ＞Ｆｋとすると、アーマチュア９は電磁コイル１３の電流を遮断した状態において、アーマチュア９とロータ１０が接触して電磁クラッチが係合し、２方向クラッチは内輪２と外輪１２に回転数差があるときには係合状態となる。
【００３３】
この場合に空転状態とするには、アーマチュア９における永久磁石１５との磁束１８とは反対となる磁束１９が発生させるように、電磁コイル１３に電流を流す必要がある。
【００３４】
このように、Ｆｍ＞Ｆｋとすると、空転状態を確保するには、電磁コイル１３の電流を流し続ける必要があるが、電磁コイル１３から発生する磁束１９の磁路中においては、フィールドコア１４に永久磁石１５を設置する先行例の場合とは異なり、ギャップ要素がないため、フィールドコア１４に永久磁石１５を設置する先行例の場合に比べ、必要な起磁力を小さくすることができる。
【００３５】
このＦｍ＞Ｆｋとする実施例では、電磁コイル１３の配線が断線した場合や、電磁コイル１３を駆動する電源が故障または電圧低下した場合に、自動的に電磁クラッチが係合することにより、２方向クラッチを係合させることができる。
【００３６】
したがって、このような異常事態において、安全上、電磁式２方向クラッチが係合する場合が望ましい場合に、Ｆｍ＞Ｆｋとする実施例を使用することができる。
【００３７】
次に、上記Ｆｍ＞Ｆｋとする実施例では、電磁コイル１３の電流遮断時において、２方向クラッチが係合状態であって、電磁コイル１３の電流通電時が、２方向クラッチが空転状態となっていた。
【００３８】
２方向クラッチを係合状態から空転状態にするときの応答性を上げるには、電磁クラッチ１３の係合を速く解除するために、電磁コイル１３の起磁力を大きくすればよい。また、２方向クラッチを空転状態から係合状態にするときの応答性を上げるには、アーマチュア９において永久磁石１５の磁束１８に対して同じ方向になるように電磁コイル１３の電流を空転状態とは反対方向に流すようにすればよい。
【００３９】
ロータ１０のスリット１６内に挿入する永久磁石１５は、上記図８の例では、一つの円周上に設けられた４つの各スリット１６に、それぞれ永久磁石１５を挿入したが、永久磁石１５の個数を減らすために、図９に示すように、永久磁石１５をリング形状に一体化し、図９（ａ）に示すように、ロータ１５のスリット１６を形成する支持柱の軸方向長さを、スリット長よりも短くして、図９（ａ）に示すリング形状に一体化した永久磁石１５をロータ１０のスリット１６に挿入するようにしてもよい。
【００４０】
以上の実施形態は、ロータ１０のスリット１６を円周上に１列に設けたシングルフラックス式と呼ばれる電磁クラッチにこの発明を採用した例であるが、この発明は、ロータ１０のスリット１６を、図１０（ａ）に示すように、円周上に２列設けたダブルフラックス式の電磁クラッチにも採用することができる。図１０（ｂ）は、２列のスリット１６に永久磁石１５を埋め込んだ状態を示している。
【００４１】
また、アーマチュア９とロータ１０の接触する吸着面の径は、円周上に配置された永久磁石１５の外径および内径で決定されているが、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、ロータ１０の吸着面に段差１７を設け、この段差１７内に設けたスリット１６内に永久磁石１５を挿入することにより、吸着面の径を変えることができる。
【００４２】
この発明に係る電磁式の２方向クラッチにおいては、アーマチュア９と保持器は一体となって回転する構造となっており、保持器４はスイッチバネ２０によってローラ３をカム面の中立位置に保持して、アーマチュア９とロータ１０間に摩擦トルクが発生しない限りは、２方向クラッチが係合しないようになっている。
【００４３】
このため、アーマチュア９とロータ１０間にスイッチバネ２０より大きなトルクとなる摩擦トルクを発生させる必要がある。
【００４４】
ロータ１０とアーマチュア９が接触しているときに、永久磁石１５から発生する磁路にはギャップ要素がないため、永久磁石１５から発生する磁束は永久磁石１５のスペックから計算することができる。
図１２に示すように、永久磁石１５の残留磁束密度をＢｒとすると、永久磁石の平均直径をＡ、軸方向の長さをＷとすれば、永久磁石１５からの総磁束φは
φ＝Ｂｒ×π×Ａ×Ｗ
となる。
シングルフラックスの場合にアーマチュア９に発生する吸引力Ｆｍは、ロータ１０とアーマチュア９が接触する外側の吸着面の平均磁束密度をＢ１、内側をＢ２とし、ロータ１０とアーマチュア９の外側の吸着面積をＳ１、内側をＳ２とすると以下のような関係がある。
Ｆｍ∝（Ｂ１２×Ｓ１＋Ｂ２２×Ｓ２）
外側と内側の吸着面積が等しくＳ（＝Ｓ１＝Ｓ２）とすれば、通過する総磁束は等しいので、φ＝Ｂ１Ｓ１＝Ｂ２Ｓ２より、Ｂ１＝Ｂ２となり、これをＢとおくと、
Ｆｍ∝（Ｂ２×Ｓ）
となる。
Ｓを大きくすると、φ＝Ｂ×Ｓより、Ｂが減少する。Ｓを小さくすると、Ｂが増加するが、磁束密度Ｂは飽和特性を持っているので、ＦｍはＳに対して図１３のような曲線を描く。最大となるＦｍにおいてＢは飽和手前の値に設定することが望ましく。鉄系の材料の場合にＢの値は１．０Ｔ〜１．５Ｔとなる。
また、ロータ１０には、アーマチュア９が接触するときの衝撃を考慮すると、永久磁石１５には、耐衝撃性があって保磁力の高い希土類系のボンド磁石が適している。希土類系のボンド磁石において、Ｂｒは０．５Ｔ〜０．７Ｔである。
したがって、Ｂ×Ｓ＝Ｂｒ×π×Ａ×Ｗとなり、ＢとＢｒの比が概ね１．５〜３：１であるので、
（１．５〜３）×Ｓ＝π×Ａ×ｗ
Ｓ＝（１〜２）×Ａ×Ｗ
となる関係にすると、最大の吸引力を得ることができる。
【００４５】
次に、ロータ１０とアーマチュア９間のクリアランスａを確保した状態での弾性部材８の弾性復元力Ｆｋより小さく（Ｆｍ＜Ｆｋ）する場合や、電磁クラッチの応答性を向上させる場合には、アーマチュア９における永久磁石１５の磁束１８に対して同じ方向となる磁束１９を電磁コイル１３によって発生させている。
【００４６】
この場合、図２０に示す先行例のように、フィールドコア１４に永久磁石１５を設置すると、電磁コイル１３の磁束が直接に永久磁石を通過するため、永久磁石は著しい減磁作用を受けることになるが、この発明においても、フィールドコア１４に永久磁石１５を設置した場合とは比較にはならないほど小さいが、電磁コイル１３の磁束１９は、わずかながら永久磁石１５を通過する。永久磁石１５中において、永久磁石１５の磁束１８の方向と、電磁コイル１３の磁束１９の方向が反対となる（図１４）。
【００４７】
電磁コイル１３の起磁力を強くして、永久磁石１５中において永久磁石１５の磁束１８に比べ電磁コイル１３の磁束１９が強くなり、永久磁石１５中の磁束密度が減磁によって所定の値以下になると、永久磁石１５が不可逆減磁してしまう。電磁コイル１３から永久磁石１５へ入る磁束１９を下げるには、永久磁石１５を径方向に厚くする必要があるが、永久磁石１５を厚くすると価格の高い永久磁石１５の体積が増えるので、不可逆減磁が発生しない程度に径方向の厚みを極力薄くしなくてはならない。
【００４８】
同じ径方向の厚さの永久磁石１５を、挿入するロータ１０のスリット１６の位置を変え、電磁コイル１３に等しい所定の起磁力を与えて、有限要素を使用した磁場解析により、永久磁石内での最小磁束密度を比較した（図１５、図１６）。
【００４９】
図１７に示すように、図１５（ｂ）のような形状の場合、ロータ１０とフィールドコア１４のギャップがあるため、ロータ１０からフィールドコア１４へ磁束が通過するときに、ギャップ部付近で磁束が広がる必要がる。この広がる部分に永久磁石が存在すると、磁束が広がるためには永久磁石が減磁しなくてはならない。
【００５０】
したがって、磁束の広がる部分より永久磁石を避けるため、図１５（ａ）のように永久磁石１５を挿入するスリット１６の外側を、フィールドコア１４の外筒内側より所定の距離以上内側にするのが望ましい。また、この結果は、フィールドコア１４の内筒外側も同様である。
【００５１】
以上より、永久磁石１５の外径を、フィールドコア１４の外筒内側より所定の距離以上内側にし、さらに、永久磁石の内径を、フィールドコア１４の内筒外側より所定の距離以上外側にするのが望ましい。磁束の広がりはほぼロータ１０とフィールドコア１４のギャップ長となるので、所定の距離としてはロータ１０とフィールドコア１４間のギャップ長程度がよい。
【００５２】
なお、磁束の広がる部分より永久磁石を避けるため、フィールドコア１４に対向するロータ１０の面において、ロータ１０の面より軸方向に段差をつけて永久磁石を設置する方法があるが、この場合には永久磁石の軸方向距離Ｗを短くして吸引力を減らすか、もしくはＷを変えずにロータの軸方向長さを大きくしなくてはならない。
【００５３】
この発明においては、上記のように、永久磁石１５の吸引力Ｆｍと、弾性部材８の引張り力Ｆｋとの関係の大小関係を、Ｆｍ＜Ｆｋとする実施形態、Ｆｍ＞Ｆｋとする実施形態とがある。
この大小関係はアーマチュア９とロータ１０間の弾性部材８によって調整することができるが、弾性部材８はアーマチュア９とロータ１０間にあるため長さが小さく、調整幅が限られる。そこで、ロータ１０とフィールドコア１４の磁気結合度を変えることにより、アーマチュア９への吸引力を調整することが好ましい。この場合に、吸着時にはアーマチュア９とロータ１０間にはギャップはないため、吸着時の吸引力にはほとんど影響を受けず、ギャップがあるときの吸引力を調整することができる。
永久磁石を設置しない従来の場合においては、電磁コイルの磁気効率を十分あげるためロータ１０がフィールドコア１４を包むようにして、フィールドコア１４とロータ１０の磁気結合を強くしていた。
【００５４】
図２０の形状をそのまま採用した図１８（ａ）に示すように形状では、ロータ１０とアーマチュア９にギャップがあるときは、永久磁石１５から発生する磁束１８はフィールドコア１４へも流れるので、ギャップがあるときのアーマチュア吸引力を下げることができ、Ｆｍ＜Ｆｋとする実施形態に適している。
【００５５】
図１８（ｂ）のように、ロータ１０の深さを浅くしロータ１０とフィールドコア１４の磁気結合が弱くすると、ロータ１０とアーマチュア９間にギャップがあるときのアーマチュア９の吸引力を上げることができ、Ｆｍ＞Ｆｋとする実施形態に適している。また、Ｆｍ＞Ｆｋとする実施形態においては図１８（ｃ）（ｄ）のようにロータ１０をＬ字型にすることができる。
例として、図１８（ａ）と図１８（ｃ）において、ロータ１０の外筒の有無に違いを有限要素法のよる磁場解析で求めた結果を、図１９に示す。横軸がアーマチュア９とロータ１０との間のクリアランスであって、縦軸が永久磁石１５によってアーマチュア９に作用した吸引力である。
【００５６】
【発明の効果】
この発明によれば、以上のように、ロータに永久磁石を配置することにより、永久磁石の使用量を減らすことができるためコスト削減ができ、また、電磁コイルの起磁力を下げることでき、電磁コイルの磁束によって、永久磁石が不可逆減磁をすることがないので、アーマチュアとロータとの摩擦抵抗の付与に必要なエネルギーを最小限に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る回転伝達装置の実施形態の全体を示す縦断正面図
【図２】空転状態における電磁コイル１３の周辺拡大図
【図３】空転状態における内輪２、ローラ３、および外輪１２の位置関係を示す断面図
【図４】クラッチを締結した直後の状態における電磁コイル１３の周辺拡大図
【図５】図４の状態における内輪２、ローラ３、および外輪１２の位置関係を示す断面図
【図６】クラッチを締結した後、電磁コイルの通電を解除した状態における電磁コイル１３の周辺拡大図
【図７】電磁コイルの磁束を永久磁石の磁束と逆相にした状態における電磁コイル１３の周辺拡大図
【図８】（ａ）は、ロータと永久磁石の一例を示す斜視図、（ｂ）は永久磁石を挿入した状態のロータの断面図
【図９】（ａ）は、ロータと永久磁石の他の例を示す斜視図、（ｂ）は永久磁石を挿入した状態のロータの断面図
【図１０】（ａ）は、ロータと永久磁石の他の例を示す図、（ｂ）は永久磁石を挿入した状態のロータの断面図
【図１１】（ａ）は、ロータと永久磁石の他の例を示す図、（ｂ）は永久磁石を挿入した状態のロータの断面図
【図１２】ロータとアーマチュアの吸着面と磁束密度の関係を示す図
【図１３】ロータとアーマチュアの吸着面積と吸引力の関係を示す図
【図１４】永久磁石を通過する電磁コイルからの磁束の状態を示す図
【図１５】（ａ）（ｂ）は、永久磁石の径方向位置を変えた場合の状態を示す図
【図１６】電磁コイルの磁束による永久磁石の減磁の影響を示す図
【図１７】フィールドコアの外筒内径と永久磁石の外径が近い場合の磁束の流れを示す図
【図１８】永久磁石からフィールドコアへの磁束漏れによる吸引力の調整を示す図
【図１９】図１８の（ａ）と（ｃ）の場合におけるクリアランスに対する吸引力を比較する図
【図２０】フィールドコアに永久磁石を配置した先行例の全体を示す縦断正面図
【図２１】先行例における内輪２、ローラ３、および外輪１２の位置関係を示す断面図
【図２２】先行例におけるスイッチばね部分の内輪２、ローラ３、および外輪１２の位置関係を示す断面図
【符号の説明】
１  入力軸
２  内輪
３  ローラ
７  スイッチばね押え
８  弾性部材
９  アーマチュア
１０  ロータ
１２  外輪
１３  電磁コイル
１４  フィールド
１５  永久磁石
１６  スリット
１７  段差
１８、１９  磁束
２０  スイッチばね
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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