(57)【要約】【課題】  可撓性ウェブと電機子ディスクとが、各部品の高周波振動から生じるぶんぶんというような騒音を除去するように固定された電機子アセンブリを提供することにある。【解決手段】　電機子ディスク５１は、角度的にすなわち円周方向に間隔を置いたリベット６０により弾性のプラスチック製のスパイダ４０に取り付けられる。スパイダが電機子ディスクを叩いてぶんぶんというような騒音を生じるのを防ぐために、リベットに隣接してスパイダと一体的にスペーサパッド７１を形成し、電機子ディスクとスパイダの間にリベットの間に位置する円弧に沿って相当な幅の軸線方向空隙７０を形成している。リベットの頭部６２は、スパイダ内のさら穴８０内に位置し、スパイダのプラスチックを通って軸線方向に引っ張られる。これにより、電磁継手１０の摺動によりスパイダが過度に熱くなった場合に、電機子ディスクをスパイダから解放している。電磁継手のハブ３６上の金属座金８５は、解放時に、熱い電機子ディスクがスパイダのスリーブ４１の中央部に当接してそれを溶融するのを防止している。【選択図】　図１
2004116787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　電磁継手を選択的に付勢及び消勢するための電機子アセンブリにおいて、
　中央軸線を有するハブと、
　前記ハブ上に入れ子式に取り付けられると共に前記ハブに対する回転及び軸線方向移動を拘束され、可撓性の弾性プラスチックで作られたスリーブと、
　前記スリーブから半径方向に突出し、軸線方向で向かい合った第一及び第二の面を有し、可撓性の弾性プラスチックで作られたウェブ手段と、
　前記スリーブ及び前記ウェブ手段と一体的に形成され、前記ウェブ手段を前記スリーブに対して軸線方向に前後に撓ませる伝動ヒンジ手段と、
　低磁気抵抗材料で作られ、前記ハブから半径方向外側に間隔を置いて配置されると共に、前記ウェブ手段の前記第一の面に固定された環状の電機子ディスクと、
　前記ウェブ手段の前記第一の面と一体的に形成され且つこの第一の面から軸線方向に突出すると共に、前記電機子ディスクと係合して前記電機子ディスクを前記ウェブ手段に対して軸線方向に間隔を置いて保持するスペーサ手段と、
を備えた電機子アセンブリ。
【請求項２】
　電磁継手を選択的に付勢及び消勢するための電機子アセンブリにおいて、
　中央軸線を有するハブと、
　前記ハブ上に入れ子式に取り付けられると共に前記ハブに対する回転及び軸線方向移動を拘束され、可撓性の弾性プラスチックで作られたスリーブと、
　前記スリーブから半径方向に突出し、軸線方向で向かい合った第一及び第二の面を有し、可撓性の弾性プラスチックで作られたウェブ手段と、
　前記スリーブ及び前記ウェブ手段と一体的に形成され、前記ウェブ手段を前記スリーブに対して軸線方向に前後に撓ませる伝動ヒンジ手段と、
　前記ハブから半径方向外側に間隔を置いて配置されると共に低磁気抵抗材料で作られた環状の電機子ディスクと、
　前記電機子ディスクを前記ウェブ手段の前記第一の面に固定するための手段と、
を備え、
　前記固定手段が、細長い軸部と拡大した頭部とをそれぞれ有する複数の角度的に間隔を置いたリベットと、前記ウェブ手段及び前記電機子ディスク内に形成され且つ所定の直径を有して前記リベットの軸部を収容する角度的に間隔を置いた穴と、前記ウェブ手段の前記第二の面内に形成されて前記所定の直径の穴と同軸の一層大きい直径の穴であって前記リベットの頭部が収容される穴と、
を備えた、電機子アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、一般にクラッチ又はブレーキ等の電磁継手に関し、特にこのような電磁継手用の電機子アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
　ブース他の米国特許第５０３６９６４号は、電機子が被動ハブに接続されており、クラッチを入れるために電磁石を付勢すると電機子が摩擦で駆動ロータに連結される電磁クラッチを開示している。クラッチが係合すると、ロータは電機子を介して被動ハブを回転させる。
【０００３】
　ブース他の特許に開示された電機子アセンブリは、低磁気抵抗電機子ディスクを接続して被動ハブと共に回転させる可撓性の弾性ウェブを備えている。この弾性ウェブは伝動ヒンジ（living hinge）のように軸方向に撓み、クラッチを入れたり切ったりするとき、電機子ディスクがロータに対し進退移動できるようにしている。加えて、ウェブは捩じるように撓んでクラッチが最初に係合する時に生じる捩じり衝撃を緩和すると共に、定常状態で作動中に生じる捩じりスパイクを平滑にする。
【０００４】
　ブース他の電機子アセンブリにおいて、ウェブはプラスチックで作られ、電機子ディスクをウェブに固定するために、加熱かしめされる（heat staked）軸線方向に突出させたピンを備えている。そうしたピンを用いる代わりに、それぞれ細長い軸部と拡大した頭部を有する角度的に間隔を置いたリベットにより電機子ディスクをウェブに固定するようにしてもよい。各リベットは、ウェブとディスクとの間に良好なトルク伝達連結部を形成する。
【０００５】
　電機子ディスクをリベットによりウェブに固定すると、電機子ディスクは、リベットの角度的に間隔を置いた位置でウェブに対して固定される。しかしながら、成形中のウェブの固有の撓みにより、リベット間に位置する電機子ディスクの部分は、一般には０．０１０乃至０．０３０インチの幅の狭い空隙を介して、ウェブから軸線方向に間隔を置いている。このような狭い空隙により、高周波の軸線方向振動下では、ウェブが電機子ディスクを叩き、その結果、電機子ディスクとウェブとの間にぶんぶんというような騒音（buzz-like noise）が生じる。
【０００６】
　この種の電機子アセンブリにおいては、被動ハブが係止されプラスチック製のウェブがクラッチのすべり（slippage）中に過度の熱に晒される場合、各部材を拘束されてクラッチから飛散する危険を防ぐことが重要である。このような、すべり発熱状態下では、電機子アセンブリ全体がハブから溶融飛散するよりは、電機子ディスクがウェブから離脱して、ウェブとロータとの間に拘束されるほうがより安全である。
【０００７】
　本発明の目的の一つは、可撓性ウェブと電機子ディスクとが、各部品の高周波振動から生じるぶんぶんというような騒音を除去するように固定された上記一般型の新規且つ改良された電機子アセンブリを提供することである。
【０００８】
　本発明のより詳細な目的は、プラスチック製ウェブ上に新規な一体型のスペーサを設けることにより達成される。このスペーサにより、電機子ディスクをウェブから十分に隔離させ、ウェブが電機子ディスクを叩いてぶんぶんというような騒音を生じるのを防いでいる。
【０００９】
　本発明の別の目的は、すべり発熱条件下でウェブを軸方向に引き破って電機子ディスクをウェブから解放し、電機子ディスクをウェブとロータとの間に安全に拘束し得るようにしたリベットにより、電機子ディスクをウェブに接続することである。
【００１０】
　本発明の更に別の目的は、電機子ディスクがすべり発熱状態下でウェブから解放されるとき、熱い電機子ディスクにより溶融されないようにウェブのハブ近傍を保護することである。
【００１１】
　本発明のこれらの及びその他の利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明から明らかになろう。
【実施例】
【００１２】
　説明上、本発明は、ブレーキでもよいがここでは電磁クラッチの型式である電磁継手１０と連結して図示されている。電磁クラッチすなわち電磁継手１０は、電磁継手を取り付けるための管状ノーズ１３とノーズを貫通する駆動軸１４とを有する自動車用空気調和圧縮器１１と共働して使用した状態で示されている。
【００１３】
　電磁継手１０は、環状磁石コア１５により一部形成された電磁石を含む。環状の磁石コア１５は、略Ｊ字形の半径方向断面を備え、内側磁極環１６と外側磁極環１７とを有する。圧縮機１１の端部に固定されたブリッジ１９は、２つの磁極環１６、１７の後端部の間に一体形成されると共に、径方向に延びている。多重巻線２０は、Ｕ字形溝２１内に固定されており、更に溝２１は、内側の磁極環１６の外側に固定されている。磁石コア１５の詳細に付いては、ニュートン他の米国特許第４１６０４９８号を参照されたい。
【００１４】
　環状のロータ２２は、軸受２３を介して圧縮機１１のノーズ１３に回転可能に接続されており、エンドレスベルト（駆動ベルト）２４を介して車両のエンジンにより駆動される。ロータ２２は、略Ｕ字形の半径方向断面を有し、磁性材料で作られた内側と外側の同心の環状の磁極片２５、２６を備えている。内側の磁極片２５は、軸受２３の外レースに固定されている。外側の磁極片２６の外周面には、軸線方向に間隔を置いた溝が複数形成されており、駆動ベルト２４の内側の相補的なリブと係合している。従って、外側の磁極片は、ベルトのプーリを構成している。
【００１５】
　ロータ２２の内側の磁極片２５は、磁石コア１５の内側の磁極環１６から内向きに間隔を置いている。一方、ロータ２２の外側磁極片２６は、巻線２０とコア１５の外側磁極環１６の間に双方から離間して位置している。巻線２０が電圧源により励磁されると、磁束が生じてコアやロータ、更には磁極環と磁極片との間の間隙を通過する。コアとロータとの間の磁束伝播の制御特性は、前述したニュートン他の特許で詳細に説明されている。
【００１６】
　ロータ２２の磁極片２５及び２６の間に接続され且つ延びる軸線方向を向いた摩擦面３０は、従来の態様で円周方向に溝を付されて多数の磁極を画成している。巻線２０が励磁されると、摩擦面３０は回転可能な磁界部材を形成する。
【００１７】
　ロータの摩擦面３０の反対側には、電機子アセンブリ３５が位置している。巻線２０が励磁されると、磁束は電機子アセンブリ３５の一部を引き寄せ、ロータ面３０と摩擦係合させる。これにより、電機子アセンブリ３５とロータ２２は連結され同期して回転する。電機子アセンブリ３５の回転は駆動軸１４に伝達され、圧縮機１１を駆動する。
【００１８】
　具体的に言えば、電機子アセンブリ３５は、好ましくは粉末金属から形成された管状のハブ３６（図２）を有する。ハブ３６は、圧縮機の駆動軸１４上に入れ子式に取り付けられる（telescoped）と共に、３７（図１）で駆動軸１４にキー締めされる。ハブ３６は更に、駆動軸１４の自由端部に螺合されたナット３８により、軸線方向一定位置で駆動軸１４上に固定される。
【００１９】
　電機子アセンブリ３５は又、プラスチック等の可撓性の弾性材料で射出成形したスパイダ４０を有する。スパイダ４０に適した材料は、デュポンジーテルＳＴ８０１−ＨＳ（商標）である。
【００２０】
　図２に示したように、スパイダ４０は、その中央に、ハブ３６の前端部を囲むスリーブ４１を備えている。ハブ３６は、スパイダ４０が成形されてスリーブ４１のプラスチックがハブの外端部に接合され、且つそれを被覆する場合、適所にインサート成形されることが望ましい。スリーブ４１とハブ３６を同期して回転するように連結するために、ハブ３６には、半径方向に延びて角度的に間隔を置いた複数の突起４２（図２）が形成されている。スパイダ４０が成形されるとき、プラスチックは各突起の間の空間に流入してそれを充填し、ハブ３６とスリーブ４１との相対的な回転を防いでいる。各突起４２は又、軸線方向反対側を向いた２つの肩部を構成する。これらの肩部は、スリーブ４１のプラスチックと係合してスリーブ４１をハブ３６上で軸線方向に拘束する。突起の詳細については、前記ブース他の特許を参照されたい。
【００２１】
　スパイダ４０は、スリーブ４１と一体成形され、スリーブ４１から半径方向に延びたウェブ４５を有する。このウェブ４５は、好ましくは円形で、軸線方向に比較的薄く形成されている。プラスチックは可撓性を有するので、ウェブ４５は、スリーブ４１とウェブ４５の接合部に構成された伝動ヒンジ４６［living hinge］（図２）を介して、スリーブ４１に対し軸線方向に撓むことが可能である。
【００２２】
　この場合、電機子それ自体は、ＡＩＳＩ１０１０鋼等の低磁気抵抗材料で作られた環状の電機子ディスク５１から形成されている。電機子ディスク５１には、角度的に（angularly）すなわち円周方向に間隔を置いたスロットの、半径方向に離隔した２つの列５２及び５３が形成されている。各スロットにより、電機子ディスク５１は、ロータ２２の摩擦面３０の磁極と共働する磁極を付与されている。巻線２０が消勢されると、ロータ２２の磁極面と電機子ディスク５１の磁極面との間に軸線方向の狭い空隙５５（図１）が生じる。巻線２０が付勢されると、磁束は空隙５５を横切り、電機子ディスク５１を引き寄せてロータ２２と摩擦係合させる。これにより、電機子ディスクをロータと連結して回転させている。
【００２３】
　ここで、電機子ディスク５１は、複数の角度的に間隔を置いたリベット６０（図３及び図５）により、プラスチック製スパイダ４０の外周部に連結されている。リベット６０は、それぞれ、細長い軸部６１と、拡大した平坦な頭部６２と、スエージ加工されたフランジ６３とを有する。この場合、等しい間隔を置いて配設した３個のリベット６０により、電機子ディスク５１をスパイダ４０に接続している。各リベット６０の軸部６１は、スパイダ４０及び電機子ディスク５１のそれぞれの穴６４及び６５を貫通する。一方、各リベット６０のフランジ６３は、電機子ディスク５１の後ろ側に形成された拡大したさら穴６６内に収容される。
【００２４】
　３個のリベット６０の位置で、電機子ディスク５１はスパイダ４０にしっかり固定される。スパイダ４０は比較的薄い材料で形成されているが幾分撓む傾向があるので、ウェブ４５とディスク５１との間には、リベットの間に延びる円弧に沿って狭い軸線方向の空隙が形成される。電磁継手１０が係合すると、狭い空隙の存在により、電機子ディスク５１とウェブ４５が互いに対して振動し、ぶんぶんというような騒音（buzz-like noise）を生じる。
【００２５】
　本発明の一側面によれば、電機子ディスク５１をウェブ４５から更に隔離させて電機子ディスクとウェブとの間にリベット６０の間の円弧に沿って比較的広い空隙７０（図２）を生成することにより、上記ノイズを除去している。空隙７０を広く取ることにより、電機子ディスク５１とウェブ４５が軸線方向の高周波振動に晒されるとき、電機子ディスク５１がウェブ４５を叩いてぶんぶんというような騒音を生じるのを防ぎ、電磁継手１０の騒音特性を改善している。
【００２６】
　ここで、ウェブ４５から電機子ディスク５１までの間隔は、穴６４に隣接してウェブ４５の後ろ側に３個の角度的に間隔を置いたパッド７１（図３乃至図５）を一体成形することにより設定維持される。各パッド７１は、ウェブ４５の後ろ側から軸方向後方に突出し、電機子ディスク５１の外周面に隣接して３個の角度的に間隔を置いた位置で電機子ディスクの前側と係合する。リベット６０がスエージ加工されると、電機子ディスク５１の外周部は、リベットの位置に隣接したパッド７１に対してしっかり固定されると共に、当該位置で電機子ディスク５１の内周部は、比較的狭い空隙７２（図５）を介してウェブから隔離される。パッド７１が電機子ディスク５１と係合する結果、プラスチック製のウェブ４５が撓む傾向にあるリベット６０間の円弧に沿って、電機子ディスク５１全体は、比較的広い空隙７０を介してウェブ４５から軸線方向に間隔を置いている。空隙７０は十分に広いので、ウェブ４５が電機子ディスク５１に当接してぶんぶんというような騒音をたてるのを防ぐことができる。更に、空隙７０により、電機子ディスク５１とウェブ４５間の断熱性が改善され、金属製ディスクからプラスチック製ウェブへの熱伝導を減少している。
【００２７】
　圧縮機の駆動軸１４が係止した場合には、停止した電機子アセンブリ３４をロータ２２が擦過するときに、相当な熱が生じる。スパイダ４０のスリーブ４１に過度の熱が伝導すると、スリーブ４１は溶けてハブ３６のラグ４２から離脱してしまうことがある。この結果、相当な力で電機子アセンブリ３５全体が付勢されてクラッチ１０から離れてしまうことがあるので、潜在的に危険な状態が生じる。「摺動発熱」（slip and burn）状態の下で電機子アセンブリが飛散するのを避けるために、電機子ディスク５１をウェブ４５から解放する手段を設けている。解放時に、電機子ディスク５１は、ウェブ４５とロータ２２との間で軸方向に拘束されると共に、ウェブ４５の外周面から後方に突出して軸線方向に延びるフランジ７５とハブ３６との間で半径方向に拘束される。これにより、電機子ディスク５１が電磁継手１０から飛散するのを防止している。
【００２８】
　比較的小径の電機子アセンブリの場合、ハブとリベットとの間のモーメントアームは比較的短いので、所与の大きさのトルクにより比較的大きな角度的なすなわち円周方向の力（angular force）がリベットにかかる。電磁クラッチすなわち電磁継手１０が摺動発熱状態にある時、そのような円周方向の力により、リベットは熱くなったウェブの軟化部分を角度的にすなわち円周方向に剪断し、事実上３６０°の円形カットを形成する。これにより、電機子ディスクがウェブから解放されウェブに熱が更に伝導するのを防止している。　
【００２９】
　ここに図示した電機子アセンブリ３５等の大径の電機子アセンブリの場合、ハブ３６とリベット６０との間のモーメントアームはより長いので、所与の大きさのトルクでリベットにかかる円周方向の力は小さい。従って、電磁継手１０が摺動発熱状態にあるとき、リベットにかかる円周方向の力は、リベットがウェブ内に完全な円形カットを形成し得る程には大きくない。この場合には、電機子ディスク５１は、ウェブ４５に接触したままであり、結局、熱がスリーブ４１を溶かし、電機子アセンブリ３５全体がハブ３６から外れて飛散してしまう。
【００３０】
　本発明の別の側面によれば、電磁継手１０が摺動発熱状態にあるとき、スパイダ４０を通ってリベット６０を軸方向に引き抜き、電機子ディスク５１を解放する。その結果、電機子ディスクをスパイダから解放するために大きな角度的な力をリベットに加える必要がなくなる。
【００３１】
　上述したことは、リベット６０近傍でスパイダ４０の材料を効果的に薄くすることにより、換言すれば、スパイダのプラスチック材料が熱くなって軟化したときにプラスチック材料を通ってリベットの頭部６２を軸線方向に引き抜くことができるように当該材料の厚さを減少させることにより達成される。図４及び図５に示したように、直径が穴６４より大きいさら穴８０を、スパイダ４０の前側に形成し、リベット６０の頭部６２を収容している。さら穴により、各リベットの頭部６２と係合する材料の軸方向厚さＴ−１（図４）は、スペーサパッド７２の存在にも拘わらず、ウェブ４５の呼称厚さＴ−２より小さい。
【００３２】
　電磁継手１０が摺動発熱状態になると、プラスチック製スパイダ４０は熱により軟化する。また、停止した電機子ディスク５１をロータ２２が擦過してそれを回転させようとすると、円周方向の力がリベット６０に加わり、その軸部６１がプラスチック材料を短い距離だけ円周方向に切って進む。同時に、スパイダ４０は弾性によりロータ２２から離隔するように撓み、電機子ディスクをその解放位置まで引っ張る。そうした撓みから生じる力により、リベットの頭部６２は、さら穴８０の底部の薄い材料を通って軸線方向に引っ張られる。即ち、リベット頭部６２は、スパイダ４０を引き破り電機子ディスク５１を解放する。電機子ディスク５１は、ロータ２２、ハブ３６、ウェブ４５及びフランジ７５の間に拘束され、かくして電機子ディスクがクラッチから飛散するのを防いでいる。電機子ディスク５１がスパイダ４０から解放されると、スリーブ４１は、ロータ２２から伝導される過度の熱に晒されることなく、ハブ３６に接続されたままである。
【００３３】
　従って、さら穴８０の底部の材料を薄くしたことにより、リベット６０が大きな円周方向の力すなわち角度的な力に受けない場合でも、或いは、スペーサパッド７１がリベット近傍に存する場合でも、電機子ディスク５１の解放が実現される。スパイダ４０内に円形カットを形成していないので、スパイダは基本的にもとのままであり、電機子ディスク５１を効果的に拘束している。
【００３４】
　各リベット６０の軸部６１は、スパイダ４０内の穴６５と略同一の直径を有して穴の環状壁にぴったり嵌合するようになっている。これにより、軸部６１とスパイダ４０との間に遊びの無い伝動接続部を形成している。その結果、電磁継手１０が係合されると、リベットの頭部６２はスパイダ４０にトルクを伝達する。リベット頭部６２により係合される軸受面の軸線方向長さを増加するために、ボス８２（図４及び図５）が、スパイダ４０の前側と一体的に形成され且つそこから軸方向に突出している。ボス８２は、さら穴８０を取り囲んでいる。
【００３５】
電機子アセンブリによっては、スリーブ４１と電機子ディスク５１の部分は、図２で示したように、同一の径方向面内に配説してもよい。摺動発熱状態下で電機子ディスク５１がスパイダ４０から解放されるとき、極めて熱い電機子ディスクがスリープ４１と契合する場合、スリーブ４１がハブ３６から溶融隔離して、電機子アセンブリ３５全体ハブから離脱することがある。これを防止するために、金属カラー８５又は座金８５（図２）をプレス嵌め等によりハブ３６に接続し、スリーブ４１の後ろ側に直に隣接して位置決めしている。金属カラー８５又は座金８５の外径はスリーブ４１の外径より幾分大きいので、電機子ディスク５１は、スリーブ４１とは接触せずに金属カラー８５又は座金８５と当接する（drop　onto−the　washer）。これにより、スリーブ４１の溶融を防いでいる。必要に応じて、つりあいおもり８６を金属カラー８５又は座金８５の周縁部に取り付け、圧縮機の駆動軸１４の平衡を保たせている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の特徴を包含した新規且つ改良型の電機子アセンブリを備えた典型的な電磁継手の断面図。
【図２】図１に示した電機子アセンブリの拡大断面図。
【図３】図２の線３−３に沿った断面図。
【図４】図２に示した電機子アセンブリの一部の拡大図であって、電機子ディスクを取り付けていないウェブを示した図。
【図５】同様に、図２に示した電機子アセンブリの拡大図であって、ウェブに取り付けた電機子ディスクを示した図。
【符号の説明】
【００３７】
１０     電磁継手
３６     ハブ
４１     スリーブ
４５     ウェブ
４６     伝動ヒンジ
５１     電機子ディスク
７１     パッド（スペーサ手段）
【図１】
2004116787.tif 000003
【図２】
2004116787.tif 000004
【図３】
2004116787.tif 000005
【図４】
2004116787.tif 000006
【図５】
2004116787.tif 000007