(57)【要約】　　　（修正有）【課題】電磁クラッチのアマチュアとロータの摩擦面との吸着力を向上させ、もって伝達トルクを増加させること。【解決手段】電磁クラッチのアマチュア４のディスクの半径方向中程で、磁気の流れを遮断する磁気遮断部２３を周方向に形成する。同じく電磁クラッチのロータ３の摩擦面に異なる径方向位置に複数の磁気の流れを遮断する磁気遮断部１６，１７を周方向に形成する。この両磁気遮断部によって複数の磁極が形成され、この磁気遮断部の形成位置を適宜決定することで外周側磁極の対向面積を内周側磁極の対向面積よりも狭くしたこと。【選択図】　　　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルと、回転自在に支持された摩擦面を有するロータと、このロータの摩擦面に対峙する摩擦面を持つディスクを有するアマチュアとを備え、前記励磁コイルへの通電にて発生する電磁力により前記ロータに前記ディスクを吸着させる電磁クラッチにおいて、
前記アマチュアのディスクの半径方向中程で、磁気の流れを遮断する磁気遮断部を周方向に有すると共に、
前記プーリの摩擦面に異なる径方向位置に複数の磁気の流れを遮断する磁気遮断部を周方向に形成するようにし、該ロータの摩擦面と前記アマチュアのディスクの摩擦面との間とで径方向の複数の磁極を形成し、各磁極の対向面積にあって外周側磁極が内周側磁極よりも狭くしたことを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項２】
前記ディスクの磁気遮断部は、不連続の複数の長穴を周方向に有するものであ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】
前記ロータの摩擦面の磁気遮断部は、周方向に形成の長穴、溝又は双方であ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４】
前記磁極を第１極、第２極、第３極、第４極とし、外周側磁極は第１極と第２極、内周側磁極は第３極と第４極で、前記第１極の対向面積を１とすると、第２極の対向面積が１〜１．０５、第３極の対向面積が１．０５〜１．１０、第４極の対向面積を１．０５以上としたことを特徴とする請求項１記載の電磁クラッチ。
【請求項５】
前記磁極の第１極は、その対向面積を８００ｍｍ２以上であ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６】
前記アマチュアのディスクの摩擦面と前記ロータの摩擦面とは、その距離が外周側から内周側へ広くなるように取付ら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７】
前記アマチュアのディスクの摩擦面と、前記ロータの摩擦面とは、その外周側と内周側との高低差が３０〜８０μｍであることを特徴とする請求項６記載の電磁クラッチ。
【請求項８】
前記アマチュアのディスクにクロメート皮膜を形成したことを特徴とする請求項１，２，６，７記載の電磁クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動力源からコンプレッサ等の従動機器に伝達する動力を継続するために用いられる電磁クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来電磁クラッチとして、特開昭５６−１２４７３６号公報、特開平１１−１４１５７２号公報、特開２００２−４８１５６号公報で示されるものが知られている。特開昭５６−１２４７３６号公報に示される電磁クラッチは、アマチュアのディスクが外周側と内周側との二つに分離されたディスク片間に銅などの非磁性材のリングを挿入し、しかる後にカシメ作業にて両ディスク片を一体的に結合して構成されている（メタルフロータイプのアマチュア）例で、該アマチュアのディスクを通る磁気が非磁性材で遮断されることから、磁気の全て対向するロータの摩擦面に流れるようになり、磁束の洩れがなくなり、有効磁束の増大から吸磁力が向上する効果を持っている。
【０００３】
特開平１１−１４１５７２号公報にも上記公報と同様な構成があり、この例では、ロータ３の吸着面に径方向に間隔を隔て２条の円環状スリット２０を設けると共に、アマチュア板２を前記２条の円環状スリットの略中央で径方向にて分割し、その内輪２４の外周と外輪２５の内周とを間隔を隔てて対向させてこれらを非磁性金属３０を用いて抵抗溶接により相互に結合している。この出願も磁束の洩れもなく、磁力線は全周にわたってアマチュア板２とロータ３の吸着面との間を２往復するので、アマチュア板２をロータ３の吸着面に強力に吸着することができる。
【０００４】
前記した２つの従来例では、従来から使用されているシングルタイプのアマチュア、即ち一枚の円板の中心孔より径方向の略中程で周方向に複数の長穴を形成すると共に、各長穴間にブリッジ部を有して構成された電磁クラッチよりも２０％程の起磁力の小さなコイルで、今までと同じ伝達トルクを発生させることができ、小型化、軽量化や低消費電力化に有効であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、メタルフロータイプの特開昭５６−１４２７３６号公報では、外周側ディスク片の内側と内周側ディスク片の外側にローレット加工し、その両者間に非磁性材のリングを入れ、それからカシメ作業を備して一体化する工程が必要であり、工程の増加により製造コストが上昇していた。また非磁性材のリングによる重量増加の要因ともなっていた。
【０００６】
また、特開平１１−１４１５７２号公報では、やはり、アマチュアの内外のディスク片間に非磁性材を入れ、この非磁性材を抵抗溶接にて結合する工程があり、前記の従来例と同様に工程の増加のみならず、重量の増加も解決されていなかった。
【０００７】
産業界では、コストの低減は至上命令で、このコストのみならず軽量化を達成するために、アマチュアを前述の従来例を採用せずに、従来からあるシングルディスクタイプのアマチュアを用いる方が得策であることは明らかであるが、長穴と長穴との間のブリッジ部を介して磁束が流れてしまい、吸磁力の低下による不都合を何らかの手段にて解決しなければならない。
【０００８】
そこで、この発明は、シングルディスクタイプのアマチュアを採用するが、このアマチュアに対向したロータの摩擦面の構造の変更を図って、コイルの起磁力を大きくしなくても、メタルフロータイプのアマチュアと同等の伝達トルクを得るようにしたものである。即ち、この発明は、伝達トルクを向上させ、電磁クラッチの軽量化のみならず製造コストの低減を図るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電磁クラッチは、励磁コイルと、回転自在に支持された摩擦面を有するロータと、このロータの摩擦面に対峙する摩擦面を持つディスクを有するアマチュアとを備え、前記励磁コイルへの通電にて発生する電磁力により前記ロータに前記ディスクを吸着させる電磁クラッチにおいて、前記アマチュアのディスクの半径方向中程で、磁気の流れを遮断する磁気遮断部を周方向に有すると共に、前記プーリの摩擦面に異なる径方向位置に複数の磁気の流れを遮断する磁性遮断部を周方向に形成するようにし、該ロータの摩擦面と前記アマチュアのディスクの摩擦面との間とで周方向の複数の磁極を形成し、各磁極の対向面積にあって外周側磁極が内周側磁極よりも狭くしたことにある（請求項１）。
【００１０】
これにより、外周側磁極の対向面積を内周側磁極の対向面積よりも狭くしたので、該外周側磁極では磁束密度が増加し、接触面圧を向上させ、しかもトルク半径の大きい外周側であることを相俊ってコイルの起磁力を増加させずに、伝達トルクを向上させることができる。
【００１１】
前記ディスクの磁気遮断部は、不連続の複数の長穴を周方向に有するもの（請求項２）。また前記ロータの摩擦面の磁気遮断部は、周方向に形成の長穴、溝又は双方であることにある（請求項３）。これら、ディスク、ロータの磁気遮断部にて、半径方向に複数の磁極が構成され、ロータの摩擦面の磁気遮断部の長穴や溝を適宜に形成することで、外周側磁極の対向面積を内周側磁極の対向面積よりも狭くすることができる。
【００１２】
前記磁極を第１極、第２極、第３極、第４極とし、外周側磁極は第１極と、第２極、内周側磁極は第３極と第４極で、前記第１極の対向面積を１とすると、第２極の対向面積が１〜１．０５、第３極の対向面積が１．０５〜１．１０、第４の対向面積を１．０５以上としたことにある（請求項４）。即ち、第１極と第３極とでは第１極側の外周側磁極の対向面積が小さく、第２極と第４極とでは第２極の対向面積が小さく、外周側磁極が常に内周側磁極より小さく構成されている。
【００１３】
前記磁極の第１極は、その対向面積を８００ｍｍ２以上であることにある（請求項５）。
【００１４】
前記アマチュアのディスクの摩擦面と前記ロータの摩擦面とは、その距離が外周側から内周側へ広くなるように取付られていることにある（請求項６）。具体的には、外周側と内周側との高低差が３０〜８０μｍである（請求項７）。これにより、外周側から吸着して大きな伝達トルクが、連結初期から十分に得られる。
【００１５】
前記アマチュアのディスクにクロメート皮膜を形成したことにある（請求項８）。これにより摩擦係数が向上し、摩擦トルクが増加すると共に、吸着時に滑りが低下し、もって吸着音が低減される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面より説明する。図１乃至図４において、電磁クラッチ１は、エンジンやモータなどの動力源からコンプレッサなどの従動機器に対して回転動力を継続的に供給できるようにするもので、励磁コイル２と、この励磁コイル２の周面を回転するロータ３と、このロータ３に対峙するアマチュア４と、このアマチュア４に結合されたハブ５とを有している。
【００１７】
励磁コイル２は、ステータハウジング６内に設けられたボビン７に巻回され、取付板８によって従動機器のハウジング１０に対して固定されている。この励磁コイル２が収納されたステータハウジング６は、従動機器のハウジング１０側に開口の環状溝９に所定のクリアランスを持って収納されている。
【００１８】
ロータ３は、環状に形成されて、その外周に動力源と連結する連結ベルトを取付るための溝１１が形成され、内周に設けられたベアリング１２を介して従動機器の駆動軸１３を軸支する円筒部１４の周面に回転自在に外嵌されている。従動機器と反対側のロータ３の側面は、軸心に対して略垂直となる平面に形成されて下記するアマチュア４と対峙する摩擦面１５を構成しており、この摩擦面１５には、励磁コイル２によって発生する磁気の通過を遮断する磁気遮断部１６及び１７が軸心から距離を異ならせて周方向に断続的に形成されている。
【００１９】
即ち、前記内側の磁気遮断部１６は、図３に示すように、円弧状の６個が継続的に穿設された長孔１６ａ形成され、また磁気遮断部１７は、円弧状の４つの長孔１７ａとディスク側に形成の前記長孔より大きい寸法の一つの環状溝１７ｂとより成っている。この磁気遮断部１６，１７の巾寸法は、下記するディスク４ａとに形成の磁気遮断部２３とで適宜に決定される。
【００２０】
アマチュア４は、ロータ３の摩擦面１５と対峙する摩擦面１８を備えた環状のディスク４ａを有して構成され、駆動軸１３の端部にボルト１９によって取り付けられるハブ５の外側に軸心を一致させて配置し、これらアマチュア４とハブ５とは、アマチュア４のディスク４ａの軸方向への移動を許容しつつ、一体回転するように板ばね２０を介して結合されている。
【００２１】
アマチュア４を構成するディスク４ａは、磁性材より成る一板の円板で、その半径方向の中程で、磁気遮断部２３となる４つの円弧状の長穴２３ａが断続的に形成され、長穴２３ａ間にブリッジ部を有している。この長穴２３ａは、ロータ３に形成された内側の長穴１６ａと外側の長穴１７ａとの間の位置に対峙するように設けられている。なお、アマチュア４の摩擦面１８には３価クロムのクロメート皮膜が付けられ、摩擦係数を向上させて、吸着時の滑り音を低減させている。
【００２２】
このアマチュア４の摩擦面１８と前記ロータ３の摩擦面１５とが前記磁気遮断部１６，１７及び２３にて径方向に４つの磁極が設けられ、外側より第１極、第２極、第３極、第４極となっており、外周側磁極は第１極と第２極、内周側磁極は第３極と第４極で、図５に示すように前記第１極の対向面積を１とすると、第２極の対向面積が１〜１．０５、第３極の対向面積が１．０５〜１．１０、第４極の対向面積を１．０５以上としている。
【００２３】
したがって、第１及び第２極の外周側磁極は第３及び第４極の内側磁極よりも大きい対向面積となっている。なお、磁極とは、外部から磁力線が磁石に吸い込まれる、あるいは磁石から外部へ放出されるようにみなされる部分を言うので、各極は一対となっており、第１極はディスク４ａの端からロータ３の外周側の環状溝１７ａの右端間までで、環状溝１７ｂの巾寸法の適宜な形成にて最も対向面積が小さくなっている。
【００２４】
第２極はロータ３の環状溝１７ｂの左端から前記ディスク４ａの長穴２３ａの右端までで、やはり環状溝１７ｂの左端の加工位置にて第１極よりも大きい対向面積となっている。第３極はディスク４ａの長穴２３ａからロータ３の内周側の長穴１６ａの右端までで、第２極より大きい対向面積となっている。第４極はロータ３の内周側の長穴１６ａ左端からディスク４ａの左端までで、第３極と略等しいかそれ以上の大きさの対向面積となっている。
【００２５】
２０は板ばねで、ハブ５から放射状に延びて一端をハブ５に、他端をディスク４にそれぞれリベット２８，２９によって固着され、この構成例では、板ばね２０の全体が環状に形成され、１２０度の間隔で３ヶ所設けられている。また板ばね２０には、内側ディスク片２２と対峙するように延設された突片３０が設けられ、この突片３０にゴム等からなる緩衝材３１が設けられ、ロータ３に吸着されたアマチュア４が板ばね２０の復元力によって戻される際の音や振動など、この緩衝材３１にて吸収するようにしている。
【００２６】
上述の構成において、ロータ３が駆動源からの駆動力を受けて回転し、励磁コイル２への通電が開始されると、これによって生じる磁気が、図３の破線で示すように、ロータ３の摩擦面１５とアマチュアのディスク４ａの摩擦面１８とに形成の第１極を通り、そして第２極を通ってロータ３に至り、さらに第３極を通って再びアマチュアのディスク４ａに通り、再び第４極を通ってロータ３を通る２往復の磁路が形成される。
【００２７】
このため、アマチュア４のディスク４ａが板ばね２０の弾性力に抗してロータ３に向かって変位し、ロータ３の摩擦面１５とアマチュアの摩擦面１８とが吸着され、ロータ３からアマチュア４へ回転動力が伝えられてアマチュア４が回転する。そして板ばね２０を介してアマチュア４からハブ５に回転動力が伝達され、駆動軸１３が回転される。
【００２８】
前記ロータ３の摩擦面１５とアマチュア４の摩擦面１８との間の径方向に４つの磁極が設けられ、この磁極が外側から第１極、第２極、第３極、第４極となるが、第１極が最も小さく、内側に行くにつれて徐々に大きな対向面積となっていることから、外周側の第１極及び第２極では対向面積の小さいことから磁速密度が高まり、吸磁力が向上している。
【００２９】
吸磁力の向上は、ロータとアマチュアとの接触面圧の増加となり、しかもトルク半径の大きい外周側であるから、伝達トルクの向上が図れるものである。即ち、シングルタイプのアマチュアを用いた電磁クラッチでも、吸着力の低下を補って余り有るものである。これにより、コイルの起磁力を大きくしなくとも、メタルフロータイプのアマチュアと同等の伝達トルクが得られる。
【００３０】
前述したアマチュア４のディスク４ａの摩擦面１８と前記ロータ３の摩擦面１５は、その隙間の距離が外周側から内周側へ広くなるように取付られている。即ち、垂直基準面に対し、アマチュア４は３０〜５０μｍぐらい内周側が離れ、ロータ３は垂直基準面に対し、５０〜８０μｍぐらい内周側が離れ、全体では、外周側と内周側との高低差が３０〜８０μｍ程である。このように、外周側の隙間が小さい方が、アマチュア４とディスク４ａとは、まず外周側から接合が開始され、連結初期から動摩擦トルクが十分に得られる。
【００３１】
なお、前記ロータ３の摩擦面１５に形成の磁気遮断部１７は長孔１７ａと環状溝１７ｂより構成しているが、長穴１７ａの巾方向寸法を増加して環状溝１７ｂをなくすことも可能であるし、また長孔１７ａをなくし、環状溝１７ｂのみでの対応も可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、外周側磁極の対向面積を内周側磁極の対向面積よりも狭くしたので、該外周側磁極では磁束密度が増加し、接触面圧を向上させ、しかもトルク半径の大きい外周側の吸着力の向上から、コイルの起磁力を増加させずに、伝達トルクを向上させることができる。
【００３３】
また、アマチュアのディスクの摩擦面と前記ロータの摩擦面とは、その間の隙間が外周側から内周側へ広くなるように取付られ、その外周側と内周側との高低差を３０〜８０μｍであることから、伝達トルクの大きい外周側から接触され、もって大きな伝達トルクが連結初期から得られる。
【００３４】
さらに、アマチュアのディスクにクロメート皮膜を形成したので、摩擦係数が向上し、摩擦トルクが増加すると共に、吸着時に滑りが少なくなり、吸着音が低減されるなど上述の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電磁クラッチの断面図である。
【図２】同上の正面図である。
【図３】同上の電磁クラッチに用いられるロータの正面図である。
【図４】同上の電磁クラッチに用いられるアマチュアとロータとの関係を示す一部拡大断面図である。
【図５】従来品と本願の発明品との比較した図表である。
【符号の説明】
１　電磁クラッチ
２　励磁コイル
３　ロータ
４　アマチュア　４ａ　ディスク
６　ステータハウジング
１３　駆動軸
１５　ロータの摩擦面
１６　磁気遮断部
１７　磁気遮断部
１７ａ　長穴
１７ｂ　環状溝
２３　磁気遮断部
【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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