(57)【要約】電磁クラッチアセンブリ（１０）は、ハウジング（１２、１４）及びハウジングによって回転可能に支持されているシャフト（１６）を有する。シャフトの少なくとも一方の端が、ハウジングから突き出ている。クラッチ板（２２）がシャフト（１６）上に取付けられていて、シャフトと共に回転する。アマチュア板（２０）が、ハウジング（１２、１４）内に取付けられている。歯車（２４）が、シャフト（１６）上に回転可能に、且つ滑り可能に取付けられている。ばねアセンブリ（８８、８９）がクラッチ板（２２）と歯車（２４）との間に伸びて、歯車（２４）をクラッチ板（２２）と係合させないようにバイアスしている。コイルアセンブリ（１８）が、シャフト（１６）上に取付けられていて、シャフトに沿って滑り運動するようになっている。コイルアセンブリ（１８）は歯車（２４）と係合するようになっている。コイルアセンブリ（１８）を付勢すると、コイルアセンブリが運動してアマチュア板（２０）と係合し、それに応じて歯車（２４）を運動させてクラッチ板（２２）と係合させ、歯車（２４）とクラッチ板（２２）とを結合する。コイルアセンブリ（１８）を滅勢すると、それに応じてばねアセンブリ（８８、８９）が歯車（２４）を運動させて歯車（２４）とクラッチ板（２２）とを非係合にし、歯車（２４）とクラッチ板（２２）とを切り離す。
2004515734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁クラッチアセンブリであって、
ハウジングと、
上記ハウジングによって回転可能に支持され、少なくとも一方の端が上記ハウジングから突き出ているシャフトと、
上記シャフト上に取付けられ、上記シャフトと共に回転するクラッチ板と、
上記ハウジング内に取付けられているアマチュア板と、
上記シャフト上に回転可能に、且つ滑り可能に取付けられていて係合位置と非係合位置との間で滑り、上記係合位置にある時に上記クラッチ板と結合係合する歯車と、
上記クラッチ板と上記歯車との間に伸び、上記歯車を上記非係合位置へバイアスして上記歯車を上記クラッチ板から切り離すようになっているばねアセンブリと、
コイルアセンブリと、
を備え、
上記アマチュア板は内側フランジ及び外側フランジを有し、上記コイルアセンブリは上記シャフト上に取付けられていて上記シャフトに沿って上記アマチュア板に向かって、及び上記アマチュア板から遠去かるように上記フランジ間を滑り運動し、上記コイルアセンブリは上記歯車と係合するようになっており、それによって上記コイルアセンブリを付勢すると上記コイルアセンブリが上記アマチュア板と係合するように運動し、それに応じて上記歯車を上記係合位置へ運動させて上記歯車と上記クラッチ板とを結合させ、上記コイルアセンブリを滅勢すると、それに応じて上記ばねアセンブリが上記歯車を上記非係合位置まで運動させることが可能になり、上記歯車を上記クラッチ板から切り離すようになっている、ことを特徴とする電磁クラッチアセンブリ。
【請求項２】
上記アマチュアアセンブリは開口を有し、上記歯車は上記開口を通って伸びて上記コイルアセンブリと係合することを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチアセンブリ。
【請求項３】
上記アマチュア板は、上記コイルアセンブリと上記アマチュア板との間の吸引力を増加させるような形態のフランジを有していることを特徴とする請求項２に記載の電磁クラッチアセンブリ。
【請求項４】
上記内側及び外側の各フランジはそれぞれ、上記コイルアセンブリの内側及び外側周縁からある間隙だけ離間していることを特徴とする請求項２に記載の電磁クラッチアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、電磁クラッチに関する。特定的には、本発明は、クラッチの磁気効率を改善する可動コイルを有する改善された電磁クラッチに関する。
【０００２】
（発明の背景）
ＷＯ ００／３３４４５には、電磁クラッチアセンブリを有するパワーアクチュエータが開示されている。この特定のアセンブリは、ミニバンに見られるリフトゲート及びパワースライディングドアのためのパワーラッチの解放及び締付けに応用を有している。この電磁クラッチは、モータとドアラッチとの間の選択性パワー係合を改善してはいるが、効率を更に大きく向上させることができる。
【０００３】
（発明の概要）
従来技術の欠陥は、可動コイルを有する電磁クラッチアセンブリを提供することによって解消することができる。
【０００４】
本発明の一面によれば、ハウジング及びハウジングによって回転可能に支持されているシャフトを有する電磁クラッチアセンブリが提供される。シャフトの少なくとも一方の端が、ハウジングから突き出ている。クラッチ板がシャフト上に取付けられていて、シャフトと共に回転する。アマチュア板が、ハウジング内に取付けられている。歯車が、シャフト上に回転可能に、且つ滑り可能に取付けられている。クラッチ板と歯車との間に伸びるばねが、歯車をクラッチと係合させないようにバイアスしている。コイルアセンブリが、シャフト上に取付けられていて、シャフトに沿って滑り運動するようになっている。コイルアセンブリは歯車と係合するようになっている。コイルアセンブリを付勢すると、コイルアセンブリが運動してアマチュア板と係合し、それに応じて歯車を運動させて歯車とクラッチ板と係合させ、歯車とクラッチ板とを結合する。コイルアセンブリを滅勢すると、それに応じてばねが歯車を運動させて歯車とクラッチ板とを非係合にし、歯車とクラッチ板とを切り離す。
【０００５】
（実施の形態）
図１に、本発明の電磁クラッチアセンブリ１０を示す。クラッチアセンブリは、ベース１２及びカバー１４を含むハウジングと、出力シャフト１６と、コイルアセンブリ１８と、アマチュア板２０と、クラッチ板２２と、入力歯車２４とを含んでいる。
【０００６】
ハウジングのベース１２は、カップ状である。ベース１２の内壁は、半径方向に伸びるキー２６を有している。この内壁は、ベース１２の円周方向の広がりの囲りを伸びてリップ３０から軸方向に離間している肩２８を有している。リップ３０は、軸方向に伸びる突起３２を有している。ベース１２の底は、軸方向に伸びる環状のストップ３４を有しており、このストップは好ましくは段付きの開口３６の囲りを伸びる。
【０００７】
ハウジングのカバー１４もカップ状であり、ベース１２と相補的に嵌合し合うような寸法である。カバー１４のリップ３８は、円周方向に伸びる溝を有しており、この溝はベース１２の突起３２を受入れてベース１２とカバー１４をシールし、これらを互いに確保するような寸法である。カバー１４は軸方向に伸びるボス４２を有しており、このボス４２は中心開口４４を有している。開口４４内には、スリーブ４６が嵌め込まれている。押しねじ４８がスリーブ４６とねじ係合し、軸方向に運動するようになっている。
【０００８】
出力シャフト１６は、一方の端に歯車５０を有し、反対側の端にはトルクの伝達を可能にするＤ型フラットを有している。歯車５０に近接してシャフト１６上に取付けられているのは、軸受カラー５２である。軸受カラー５２は、ベース１２の底の段付き開口３６内に相補的に嵌め込まれている。軸受カラー５２は、シャフト１６の一方の端を承軸している。シャフト１６は溝５４を有しており、この溝は歯車シャフト１６を軸受５２内に位置決めするコレット、または保持リング５６を受入れる。軸受キャップ５８は、ボス４２の内径内に滑り嵌めされるような寸法である。軸受キャップは、シャフト１６の端６０を受入れてシャフト１６が回転するように保持するための軸方向の凹みを有している。
【０００９】
コイルアセンブリ１８は全体的にドーナッツの形状であり、コア及び巻線からなる。コイルアセンブリ１８は、シャフト１６に沿って滑り嵌めされるような寸法の中心開口を有している。コイルアセンブリ１８の外径は、ベース１２の内壁径内に嵌め込まれるが、それから離間するような寸法である。キー溝６２がベース１２のキー２６と係合し、コイルアセンブリ１８の運動をある軸方向往復運動に制限する。コイルアセンブリ１８のコアは、内面６６が外面６８と同一の表面積を有するように寸法決めされ、且つそのように位置決めされている環状の溝６４を有している。溝６４は、電磁コイルを受入れる。コイルアセンブリ１８は、環軸受７０を受入れる軸方向凹みを有している。環軸受７０の外径は、軸方向凹みの内径よりも小さい。コイルアセンブリ１８のベース６７は、半径が増加するにつれて厚みが減少するテーパー付きの厚みを有していることが好ましい。
【００１０】
アマチュア板２０は、内側フランジ７２と、コイルアセンブリの外側周縁がそれに対して滑るようになっている外側フランジ７４とを有する円形のディスクである。内側フランジ７２及び外側フランジ７４はそれぞれ、コイルアセンブリ１８の内側周縁及び外側周縁との間に約０．０５乃至０．２ｍｍ程度の半径方向の間隙を有している。フランジ７２及び７４は、入力歯車２４の係合位置と非係合位置との間の滑り距離より大きい軸方向長さを有している。フランジ７２及び７４は、コイルアセンブリ１８へのアマチュア板２０の吸引力を増加させる、即ち増幅する。
【００１１】
アマチュア板２０は、中心にテーパー付き孔７６を有している。アマチュア板２０の外側周縁は、ベース１２の肩２８と係合してそれに固定される。アマチュア板２０は、半径が増加するにつれて厚みが減少するテーパー付きの厚みを有している。
【００１２】
コイルアセンブリ１８のコアのベース６７及びアマチュア板２０は、磁束密度が比較的一定に維持されるようにテーパーを付けることが好ましい。
【００１３】
クラッチ板２２は、シャフト１６上に相補的に嵌合して駆動係合するための二重Ｄ型孔を有する中央ハブ７８を有している。クラッチ板２２は、円周方向に伸びる凹み８０を有している。クラッチ板２２は、その周縁の周りに伸びる一連の歯８１を有している。
【００１４】
入力歯車２４は、内側ハブ８２、外側ハブ８４、及びウェブ８６を有している。内側ハブ８２は、入力歯車２４をシャフト１６上に滑り可能に取付けることを可能にする中心孔を有している。入力歯車２４は、係合位置と非係合位置との間を軸方向に滑り、非係合位置にある時にはシャフト１６に対して回転することができる。内側ハブ８２の外面には、アマチュア板２０のテーパー付き孔７６と相補的に嵌合するようにテーパーが付けてある。外側ハブ８４は、クラッチ板２２を入れ子状に受入れるような寸法である。ウェブ８６は、クラッチ板２２の歯８１と係合するように位置決めされている歯の環９０を有している。
【００１５】
ばね８８及び８９がクラッチ板２２の凹み８０内に嵌め込まれており、入力歯車２４のウェブ８６に対して作用する。ばね８８及び８９は、入力歯車２４をクラッチ板２２から軸方向に非係合位置まで遠去けるようにバイアスし、クラッチ板２２から切り離す。
【００１６】
好ましくは、ばね８８は波型ばねであり、ばね８９はコイル型である。ばね８９の直径は、ばね８８の直径より小さい。ばね８８は、コイルアセンブリ１８とアマチュア板２０との間の非係合間隙距離より小さい軸方向厚みを有している。好ましくは、この非係合間隙距離は約１．１ｍｍである。このようにすると、入力歯車２４がフリーホイーリング状態にあってクラッチ板２２と係合していない時には作用しなくなる。ばね８９は、ばね８８に対して比較的弱いばねである。
【００１７】
図２を参照する。ばね８８及び８９によって生成される組合わせ力は、間隙距離が小さい、即ち係合距離にある時には、比較的強い分離力を発生する。ばね８８、８９の分離力は、間隙距離が係合距離から非係合距離まで増加するにつれて減少する。ばね８８及び８９のばね力は、コイルアセンブリ１８によって生成される吸引力よりも常に小さくなければならないが、コイルアセンブリ１８が滅勢された時にはコイルアセンブリのヒステリシスよりも大きくなければならない。組合わせばね力は、ヒステリシスに打ち勝ってコイルアセンブリ１８をアマチュア板２０から分離させ、それによって入力歯車２４をクラッチ板２２から切り離さなければならない。
【００１８】
好ましい実施の形態には、２つのばね８８、８９が示されている。しかしながら、ばね８８、８９は、単一の可変ばね率のばねに置換することができる。
【００１９】
好ましくは、クラッチアセンブリ１０の全ての内部成分は、従来技術では一般的であるような焼結鉄ではなく、低炭素鋼で作ることができる。本発明の設計の本質によって、低炭素鋼または比較的低い機械的特性を有する高性能磁気焼結金属を使用することが可能になる。従来技術のデバイスは、一般に、磁気特性と機械的特性との間で妥協していた。
【００２０】
オプションとして、歯８１及び９０は、従来技術では一般的な２２．５°ではなく、２７°までの歯ジオメトリを有する強化ナイロン材料で作ることができる。この増加させた歯角が、荷重が加わった時の歯８１、９０の切り離しを改善する。
【００２１】
軸受材料として青銅を使用することができ、軸受の直径は従来技術のデバイスに比して小さくすることができる。青銅を使用可能にし、軸受の直径を小さくできることから、本クラッチアセンブリ１０の摩擦に起因するトルク損失は減少する。
【００２２】
コイルアセンブリ１８を付勢した後に押しねじ４８を回転させ、クラッチ板２２が入力歯車２４と噛み合うまでクラッチ板２２をシャフト１６に沿って運動させる。このようにすると、歯８１、９０の完全な係合を保証することができる。
【００２３】
動作を説明する。コイルアセンブリ１８のコイルを付勢すると、磁束場が発生する。磁束は、アマチュア板２０を通って、特に内側及び外側フランジ７２、７４を通って伸びる。この磁束は、金属と金属とを接触させながらコイルアセンブリ１８をアマチュア板２０の周囲まで運動させるのに十分である。コイルアセンブリ１８がこのように軸方向に運動することによって力歯車２４の内側ハブ８２が押され、入力歯車２４は非係合位置から係合位置まで運動する。係合位置においては、入力歯車２４はクラッチ板２２と係合してそれと共に運動するように結合される。コイルアセンブリ１８が生成する磁力は、ばね８８及び８９のバイアスに打ち勝って対向する歯８１及び９０を係合させ、入力歯車２４をクラッチ板２２に結合させるのに十分である。コイルアセンブリ１８のコイルを滅勢すると、ばね８８及び８９のバイアスによって入力歯車２４はクラッチ板２２との係合位置から非係合位置まで遠去けられ、アマチュア板２０及びクラッチ板２２が切り離される。
【００２４】
以上の本発明の実施の形態の説明は、本発明の実施例を説明する意図の下になされたものであり、当業者ならば本発明の範囲から逸脱することなく多くの変形及び変更を考案することができよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の電磁クラッチアセンブリの断面図である。
【図２】
ばね力、磁力、及び間隙距離の間の関係を示すグラフである。
【図２】
2004515734.tif 000003
【国際公開パンフレット】
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2004515734.tif 000009
2004515734.tif 000010
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2004515734.tif 000012
2004515734.tif 000013
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【国際調査報告】
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