(57)【要約】【課題】  装置全体の体格を変えることなく伝達トルクを向上させて良好にトルクを伝達することができる磁気カップリング装置を提供すること。【解決手段】  互いの作用面１４１，２２１が対向して設けられ、かつそれぞれが共通の中心軸Ｌ回りに回転可能となる従動側回転体１０及び駆動側回転体２０を備え、従動側回転体１０及び駆動側回転体２０のそれぞれの作用面１４１，２２１における中心軸Ｌに近接した内周領域間において、従動側回転体１０と駆動側回転体２０との離間距離が予め決められた大きさ以下となる場合に、圧接し摩擦力を生じさせるプレート１３２と摩擦材２４１と、従動側回転体１０及び駆動側回転体２０のそれぞれの作用面１４１，２２１におけるプレート１３２と摩擦材２４１の配設個所よりも径外側の外周領域において中心軸Ｌの軸方向に沿った磁気吸引力を生じさせる磁力ユニットを備えたものである。【選択図】図１
2013234699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転体と、
第２の回転体と、を備え、
前記第１の回転体の第１の作用面と前記第２の回転体の第２の作用面とが互いに近接又は離反可能に対向し、
前記第１の作用面と前記第２の作用面とに直交する方向の回転軸を共有して、当該回転軸回りに、前記第１の回転体と前記第２の回転体とが回転し、
前記第１の作用面と前記第２の作用面とが近接して、当該第１の作用面と当該第２の作用面との間に生じる磁力に従って前記第１の回転体と前記第２の回転体とが磁気結合すると、前記第１の回転体と前記第２の回転体との一方側の回転体から他方側の回転体にトルクを伝達する磁気カップリング装置であって、
前記第１の回転体に備えられた第１の部材と、
前記第２の回転体に供えられた第２の部材と、をさらに備え、
前記第１の部材と前記第２の部材とは、前記第１の回転体と前記第２の回転体との近接又は離間に伴って互いに近接又は離間し、
前記第１の回転体と前記第２の回転体とが近接し磁気的に結合した際に、前記第１の部材と前記第２の部材とが摩擦接合する、
ことを特徴とする、磁気カップリング装置。
【請求項２】
前記回転軸に対する径方向の内側の領域に、前記第１の部材と前記第２の部材とを設け、
前記回転軸に対する径方向の外側の領域に、前記第１の作用面と前記第２の作用面とを設ける、
ことを特徴とする、請求項１記載の磁気カップリング装置。
【請求項３】
前記回転軸に対する径方向の外側の領域に、前記第１の部材と前記第２の部材とを設け、
前記回転軸に対する径方向の内側の領域に、前記第１の作用面と前記第２の作用面とを設ける、
ことを特徴とする、請求項１記載の磁気カップリング装置。
【請求項４】
前記第１の作用面と前記第２の作用面に、前記回転軸の軸方向に沿った磁気吸引力を生じさせる磁力ユニットを備える、
ことを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１項記載の磁気カップリング装置。
【請求項５】
前記磁力ユニットは、
前記第１の作用面及び第２の作用面の一方の作用面に設けられ、前記回転軸の周方向に沿って所定間隔で配列された複数の磁石を有し、当該複数の磁石の隣り合う磁石同士の磁極が異極となるように構成された磁石群と、
前記第１の作用面及び第２の作用面の他方の作用面に設けられ、前記回転軸の周方向に沿って所定間隔で配列された複数の磁性体を有し、前記第１の回転体と第２の回転体とが磁気結合する際に、前記複数の磁性体の夫々は前記複数の磁石の夫々と互いに対向するように構成された磁性体群と、
を備える、
ことを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項記載の磁気カップリング装置。
【請求項６】
前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方は、弾性手段によって、前記第１の部材と前記第２の部材とが、前記回転軸の軸方向であって、互いに近接する方向に押圧されている、
ことを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項記載のカップリング装置。
【請求項７】
前記弾性手段によって押圧される、第１の部材及び／又は前記第２の部材は、規制手段によって、前記軸方向への当該規制手段を越えて移動しないようにされている、
ことを特徴とする、請求項６記載のカップリング装置。
【請求項８】
第１の回転体と第２の回転体とを近接させると両者が磁気結合して、一方の回転体から他の回転体へ回転トルクが伝達され、両者を離間させると前記磁気結合が解消される磁気カップリング装置の動作方法において、
前記第１の回転体と前記第２の回転体とが磁気結合する際に、当該第１の回転体と第２の回転体とが摩擦接合される、
ことを特徴とする磁気カップリング装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いの作用面が近接離反する態様で対向して設けられ、かつそれぞれが作用面と直交する方向に沿って延在する共通の回転軸回りに回転可能となる第１の回転体及び第２の回転体を備えてなり、第１の回転体と第２の回転体との作用面間に生ずる磁力によるトルク伝達を、該第１の回転体と該第２の回転体の作用面を近接離反する事で切替可能にした磁気カップリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転トルクを伝達する機構の一例として、次のような磁気カップリング装置が知られている。例えば、互いの作用面が離隔して対向する態様で配設され、それぞれが作用面と直交する方向に沿って延在する回転軸回りに、回転可能となる第１の回転体及び第２の回転体を備え、第１の回転体と第２の回転体との作用面間に生ずる磁力により、一方側の回転体から他方側の回転体にトルクを伝達するものである。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００９/１４２２５８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に提案されている磁気カップリング装置では、伝達トルクを向上させるには装置の大型化が必要であり、従来の装置全体の体格を維持したまま伝達トルクの向上を図ることは困難であった。また、対向する２つの回転体間に磁力が作用しない距離まで回転体間を離反した形態から近接した形態に変位させた時（すなわちクラッチＯＦＦ状態をＯＮ状態にする）、従動側回転体の回転追従性が負荷の制限を受けてしまい、高負荷状態では回転追従性が悪く、２つの回転体が回転同期に達しないという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みて、駆動側回転体から従動側回転体への伝達トルク及び高負荷時の回転追従性を向上することのできる磁気カップリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る磁気カップリング装置では、前記第１の回転体及び前記第２の回転体が近接した形態となった場合、第１の回転体に備えられた第１の部材と第２の回転体に備えられた第２の部材が圧接し、第１の部材と第２の部材間に発生する摩擦力により伝達トルクを、第１の回転体に備えられた第１の作用面と第２の回転体に備えられた第２の作用面間に生ずる磁力による伝達トルクへ付勢することにより上記課題を解決したものである。
【０００７】
また、本発明の請求項２に係る磁気カップリング装置では、上述した請求項１において、
前記回転軸に対する径方向の内側の領域に、前記第１の部材と前記第２の部材とを設け、
前記回転軸に対する径方向の外側の領域に、前記第１の作用面と前記第２の作用面とを設ける、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項３に係る磁気カップリング装置では、前記回転軸に対する径方向の外側の領域に、前記第１の部材と前記第２の部材とを設け、前記回転軸に対する径方向の内側の領域に、前記第１の作用面と前記第２の作用面とを設ける、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項４に係る磁気カップリング装置は、上述した請求項１乃至３の何れか１項記載の磁気カップリングにおいて、前記第１の回転体の第１の作用面と前記第２の回転体の第２の作用面に、前記回転軸の軸方向に沿った磁気吸引力を生じさせる磁力ユニットを備える、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項５に係る磁気カップリング装置は、上述した請求項１乃至４の何れか１項記載の磁気カップリング装置において、前記磁力ユニットは、第１の回転体の作用面における前記外周領域に対応する個所に、前記回転軸を中心とする周方向に沿って互いに隣り合う磁極が異極となる態様で複数の磁石が所定間隔で配設されて成る磁石群と、前記第１の回転体が相対的に回転することにより前記第２の回転体の作用面における磁石と対向して、磁性体群が配設されている。
【００１１】
また、本発明の請求項６に係る磁気カップリング装置は、上述した請求項１乃至５の何れか１項記載の磁気カップリング装置において、前記第１の部材と前記第２の部材の少なくとも一方は、弾性手段によって、前記第１の部材と前記第２の部材とが、前記回転軸の軸方向であって、互いに近接する方向に押圧されている、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項７に係る磁気カップリング装置は、上述した請求項６において、前記弾性手段によって押圧される、第１の部材及び／又は前記第２の部材は、規制手段によって、前記軸方向への当該規制手段を越えて移動しないようにされている、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項８に係る磁気カップリングにおいて、第１の回転体と第２の回転体とを近接させると両者が磁気結合して、一方の回転体から他の回転体へ回転トルクが伝達され、両者を離間させると前記磁気結合が解消される磁気カップリング装置の動作方法において、前記第１の回転体と前記第２の回転体とが磁気結合する際に、当該第１の回転体と第２の回転体とが摩擦接合される、ことを特徴とする磁気カップリング装置の動作方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の磁気カップリング装置においては、第１の回転体及び第２の回転体の磁力ユニットの磁気吸引力が作用することで発生する伝達トルクに対して、第１の回転体に備えられたプレートと第２の回転体に備えられた摩擦材が圧接した場合に発生する摩擦力による伝達トルクが付勢されることによって装置全体の伝達トルクが向上する。さらに、クラッチ機能ＯＦＦ状態からＯＮ状態への切替時の従動側回転体の回転追従性を向上することができるという伝達特性上、極めて大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である磁気カップリング装置を模式的に一部断面で示す説明図である。
【図２】図２は、図１で示した磁気カップリング装置における従動側回転体の作用面の構成を示すもので、駆動側回転体から見た場合を示す説明図である。
【図３】図３は、図１に示した磁気カップリング装置における駆動側回転体の作用面の構成を示すもので、従動側回転体から見た場合を示す説明図である。
【図４】図４は、従動側回転体の磁石群と駆動側回転体の磁性盤とが対向した状態の位置関係を示す説明図である。
【図５】図５は、図１に示した磁気カップリング装置における従動側回転体と駆動側回転体とが近接した状態（いわゆるクラッチＯＮ状態）を一部断面で示す説明図である。
【図６】図６は、本発明に係る磁気カップリング装置の他の実施例を模式的に一部断面で示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る磁気カップリング装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態である磁気カップリング装置を模式的に一部を断面で示す説明図である。ここで例示する磁気カップリング装置は、従動側回転体（第１の回転体）１０と、駆動側回転体（第２の回転体）２０とを備えて構成してある。
【００１８】
従動回転体１０は、円板状の形態を成す基部１１と、この基部１１の中心部より駆動側回転体２０に向けて突出する略円筒状の軸保持部１２とを備えて構成してある。軸保持部１２は、その内部に中空部１２１が形成してあり、先端側の内壁には図示せぬ駆動シャフトと螺合するネジ部１２２が設けてある。この軸保持部１２は、ネジ部１２２にて螺合する駆動シャフトを保持するものであり、駆動シャフトの中心軸と一致する中空部１２１の中心軸Ｌ回りに回転可能となっている。つまり、従動側回転体１０は、中空部１２１の中心軸Ｌを回転軸としてその回転軸回りに回転可能となるものである。ここで、駆動シャフトは、例えばコンプレッサ装置に連結されるものである。
【００１９】
基部１１は、バネ保持部１３と磁石保持部１４とを備えている。バネ保持部１３は、駆動側回転体２０に対向する側であって、軸保持部１２の径外側となる内周領域に設けてある。このバネ保持部１３においては、駆動側回転体２０を臨むよう開口が形成された円環状の凹部に弾性手段としてのコイルバネ（バネ部材）１３１（板バネでもよい。）が収納してある。コイルバネ１３１は、一端がばね保持部１３の奥側面に係止され、他端を円環状のプレート１３２に連結されており、かかるプレート１３２を駆動側回転体２０に向けて自身の復元力にて付勢するものである。ここでプレート１３２は、軸保持部１２の外表面に設けられた規制部材１２３により駆動側回転体２０に向けての変位が規制されており、これにより予め許容された距離以上ではコイルバネ１３１の付勢力が及ばないようにしてある。また、プレート１３２は軸保持部１２と係止されており、軸保持部１２によって中心軸Ｌ回りの回転が規制されている。
【００２０】
磁石保持部１４は、バネ保持部１３の径外側となる外周領域に設けてあり、その駆動側回転体２０に対向する円環状の面が作用面１４１を構成している。この磁石保持部１４の作用面１４１には、磁石群１５が設けてある。磁石群１５は、図２に示すように、複数（図示の例では３０個）の永久磁石１５１により構成されるものである。これら永久磁石１５１は、中心軸Ｌを中心とする円周上に等間隔で配置してある。つまり、永久磁石１５１は、互いに隣り合う磁極が異極となる態様で設けてある。
【００２１】
駆動側回転体２０は、従動側回転体１０と略同一の外形を有する円板状の形態を成しており、その中央領域に従動側回転体１０の軸保持部１２が貫通する貫通孔２０ａが形成してある。この駆動側回転体２０の該貫通孔２０ａと軸保持部１２との間にはベアリング２１が配設してあり、軸保持部１２と駆動側回転体２０との間で回転力が直接伝達されないようにしてある。
【００２２】
このような駆動側回転体２０は、図示せぬ駆動手段から駆動力が与えられることで、軸保持部１２の中心軸Ｌを回転軸としてその回りに回転するとともに、従動側回転体１０に近接離反する態様で中心軸Ｌの軸方向に沿ってスライド移動するものである。
【００２３】
係る駆動側回転体２０においては、ベアリング２１の配設個所の径外側が従動側回転体１０の磁石保持部１４と対向する外周領域部２２となっており、従動側回転体１０と対向する円環状の面が作用面２２１を構成している。この作用面２２１には磁性盤２３が設けてある。磁性盤２３は、図３に示すように、複数（図示の例では３０個）の磁性体であるヨーク歯群２３１により構成されるものである。ヨーク歯群２３１は、中心軸Ｌを中心とする円周上に等間隔に配置してあり、それぞれの構成要素が径外方向に向かうに連れて幅漸次大きくなる形状を有している。また、これらヨーク歯群２３１は、渦電流用アルミニウム２３２で周囲を囲まれており、換言すると、渦電流用アルミニウムが埋設してある。
【００２４】
また、駆動側回転体２０の内周領域部２４には、前述したプレート１３２に対向した形態で摩擦材２４１が配設してある。
【００２５】
ところで、本実施の形態においては、前記プレート１３２は、従動側回転体１０と駆動側回転体２０との離間距離が近接し、従動側回転体１０に備えられた該プレート１３２と駆動側回転体２０に備えられた摩擦材２４１が圧接することにより、該摩擦材との間に発生する摩擦力によってトルクを生じさせるものである。
【００２６】
また、本実施の形態では、磁石群１５の面積、並びにこれと対となるヨーク歯群２３１の面積は、従動側回転体１０と駆動側回転体２０との離間距離が所定の大きさ以下となる場合において両者間に働く中心軸Ｌの軸方向に沿った磁気吸引力が、コイルバネ１３１の復元力による中心軸Ｌの軸方向に沿った反発力と渦電流による反発力との和と略同程度であることが好ましいが、これ以上になってもよい。
【００２７】
以上のような構成を有する磁気カップリング装置では、次のようにして駆動側回転体２０から従動側回転体１０にトルクを伝達することになる。
【００２８】
駆動手段により駆動側回転体２０が中心軸Ｌ回りに回転しながら従動側回転体１０に対して近接する態様でスライド移動する。従動側回転体１０と駆動側回転体２０との離間距離が所定の大きさ以下となる場合には、従動側回転体１０の磁石群１５と駆動側回転体２０の磁性盤２３との間で、図４に示すように磁石群１５とヨーク歯群２３１とが対向して磁気吸引力が働き、駆動側回転体２０の中心軸Ｌ回りの回転に追従するかたちで従動側回転体１０は、中心軸Ｌ回りに回転が加速される。
【００２９】
同様に、図５に示すように、従動側回転体１０に対して近接する態様でスライド移動する駆動側回転体２０と従動側回転体１０との離間距離が所定の大きさ以下となると、駆動側回転体２０に備えられた摩擦板２４１と従動側回転体１０に備えられたプレート１３２が圧接して発生する摩擦による付勢力によって回転トルクが加勢され、従動側回転体２が駆動側回転体１に同期して回転するようになる。この摩擦による付勢力によって従動側回転体２の負荷が高負荷の場合でも回転追従性が大幅に向上が図れる。
【００３０】
このような磁気カップリング装置においては、従動側回転体１０の磁石群１５と、駆動側回転体２０の磁性盤２３との間で生ずる中心軸Ｌ回りの回転方向の磁気吸引力によって生じるトルクに対して、従動側回転体１０に備えられたプレート１３２と駆動側回転体２０に備えられた摩擦材２４１とが圧接することによって発生する摩擦力がトルクとして付勢されることによって、伝達トルクを向上させることが可能となり且つ、従動側回転体の回転追従性を向上し、良好なトルク伝達を達成することができる。
【００３１】
図６に本発明の他の実施例を示す。尚、図中の符号は前述した本実施形態と同一の働きをする部品は同一の番号を付与した。ここで従動側回転体１０は径外周領域部にプレート１３２を備え、径内周領域部に磁石群１５を有している。また、駆動側回転体２０は外周領域部２２に摩擦材２４１を備え、径内周側に磁性盤２３を有している。構造を図６に示す様に変更した場合でも本実施形態と同様の効果を奏するものである。
【００３２】
なお、本実施の形態では従動側回転体１０にプレート１３２及び磁石群１５が備えられ、駆動側回転体２０に摩擦材２４１及び磁性盤２３、渦電流用アルミニウム２３２が備えられた形態となっているが、この配接の転換を行なっても本発明の目的を奏し、本発明の範囲の及ぶところである。
【００３３】
また、本実施形態ではヨーク歯群２３１は、中心軸Ｌを中心とする円周上に配置してあり、それぞれの構成要素が径外方向に向かうに連れて幅漸次大きくなる形状を有して例示しているが、ヨーク歯群２３１は必ずしも前記形状である必要はない。（例えば容易に製作可能な直方体）。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明に係る磁気カップリング装置は、互いの作用面が離隔して対向する態様で設けられた第１の回転体と第２の回転体との作用面間に生ずる磁力により一方側の回転体から他方側の回転体にトルクを伝達するのに適している。
【符号の説明】
【００３５】
１０  従動側回転体（第１の回転体）
１２  軸保持部
２０  駆動側回転体（第２の回転体）
１２３  規制部材
１３  バネ保持部
１４  磁石保持部
１３１  コイルバネ（バネ部材）
１３２  プレート
１４１  作用面
１５  磁石群
１５１  永久磁石
２２  外周領域部
２２１  作用面
２３  磁性盤
２４  内周領域部
２３１  ヨーク歯群
２４１  摩擦板
Ｌ  中心軸（回転軸）
【図１】
2013234699.tif 000003
【図２】
2013234699.tif 000004
【図３】
2013234699.tif 000005
【図４】
2013234699.tif 000006
【図５】
2013234699.tif 000007
【図６】
2013234699.tif 000008