(57)【要約】【課題】ロータの外径の大小に関わらず磁気吸引力を確保することができる電磁クラッチを提供する。【解決手段】電磁クラッチ２は、固定板部２６ａから立設されロータ２５の外筒部２５ｂに沿って配置される外側固定部２６ｂと、固定板部２６ａから立設されロータ２５の内筒部２５ｃに沿って配置される内側固定部２７ｂと、を有している。電磁コイル２９は、外側固定部２６ｂ及び内側固定部２７ｂの少なくとも一方に近接配置され、外側固定部２６ｂ及び内側固定部２７ｂとの間に磁性体が配置されていない。【選択図】図１
2017207080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁クラッチであって、
通電によって電磁力を発生する電磁コイル（２９）と、
前記電磁コイルを固定する固定部材（２６，２７）と、
駆動源から伝達される回転駆動力によって回転されるロータ（２５）と、
前記電磁コイルに通電されると前記ロータに当接して前記回転駆動力を受けて回転し、前記電磁コイルに通電されないと前記ロータから離隔して前記回転駆動力を遮断するアーマチュア（２４）と、を備え、
前記ロータは、前記アーマチュアに対向配置される円環状の当接板部（２５ａ）と、前記当接板部の外周部に繋がるように設けられ前記回転駆動力を受ける外筒部（２５ｂ）と、前記当接板部の内周部に繋がるように設けられ軸受（２８）に固定される内筒部（２５ｃ）と、を有し、
前記固定部材は、磁性材料によって形成され、前記外筒部及び前記内筒部を挟んで前記当接板部とは反対側に配置される固定板部（２６ａ）と、前記固定板部から立設され前記外筒部に沿って配置される外側固定部（２６ｂ）と、前記固定板部から立設され前記内筒部に沿って配置される内側固定部（２７ｂ）と、を有し、
前記電磁コイルは、前記外側固定部及び前記内側固定部の少なくとも一方に近接配置され、前記外側固定部及び前記内側固定部との間に磁性体が配置されていない、電磁クラッチ。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁クラッチであって、
前記電磁コイルは、前記内側固定部に近接配置されている、電磁クラッチ。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁クラッチであって、
前記内側固定部に繋がると共に前記固定板部に沿って固定され、磁性材料によって形成されている固定保持部（２７ａ）が設けられ、
前記電磁コイルは、前記内側固定部及び前記固定保持部の双方に沿って配置されている、電磁クラッチ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁クラッチであって、
前記ロータの回転軸に交わる平面における前記外筒部及び前記外側固定部の断面積の合算面積と、前記平面における前記内筒部及び前記内側固定部の断面積の合算面積との比が、１を挟んで所定範囲内に収まるように形成されている、電磁クラッチ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁クラッチであって、
前記ロータの回転軸に交わる平面における前記外筒部の断面積と、前記平面における前記外側固定部の断面積との比が、１を挟んで所定範囲内に収まるように形成されている、電磁クラッチ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の電磁クラッチであって、
前記比が０．８から１．２の範囲内に収まるように形成されている、電磁クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動源から伝達される回転駆動力を断続的に伝達する電磁クラッチとして、下記特許文献１に記載のものが知られている。下記特許文献１に記載の電磁クラッチは、コンプレッサの回転軸にハブ及びストッパプレートを介して軸装されたアーマチュアの摩擦面と、駆動源から回転駆動力を受けるロータの摩擦面とがエアギャップを隔てて対向配置されている。ロータ側には電磁コイルが設けられており、電磁コイルに通電することでアーマチュアの摩擦面とロータの摩擦面とが当接して回転駆動力がアーマチュア側に伝達される。より具体的には、電磁コイルへの通電により発生する磁束が、コア、ロータ、アーマチュア、ロータ、コアを通過することで磁気回路が形成され、アーマチュアをロータに磁気吸引することができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４７２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術において、電磁コイルはロータの摩擦面に対する裏面に対向するように配置されている。電磁コイルは、裏面に対向する面以外の面をコアに覆われている。コアは、取付部材に固定されることによって電磁クラッチの本体部に取り付けられている。コア及び取付部材は、磁性材料によって形成されている。取付部材には、ロータ外周に設けられた環状溝の内壁まで延びる延設部が設けられている。上記特許文献１では、このような構成により、取付部材の延設部を磁気回路の一部として形成し、ロータが大径になった場合でも磁気吸引力を確保することを目的としている。
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、コアの先端部における磁束漏れが発生し、ロータ外周を磁気回路として活用することができず、磁気吸引力を上昇させることができなかった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータの外径の大小に関わらず磁気吸引力を確保することができる電磁クラッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る電磁クラッチは、通電によって電磁力を発生する電磁コイル（２９）と、前記電磁コイルを固定する固定部材（２６，２７）と、駆動源から伝達される回転駆動力によって回転されるロータ（２５）と、前記電磁コイルに通電されると前記ロータに当接して前記回転駆動力を受けて回転し、前記電磁コイルに通電されないと前記ロータから離隔して前記回転駆動力を遮断するアーマチュア（２４）と、を備えている。前記ロータは、前記アーマチュアに対向配置される円環状の当接板部（２５ａ）と、前記当接板部の外周部に繋がるように設けられ前記回転駆動力を受ける外筒部（２５ｂ）と、前記当接板部の内周部に繋がるように設けられ軸受（２８）に固定される内筒部（２５ｃ）と、を有している。前記固定部材は、磁性材料によって形成され、前記外筒部及び前記内筒部を挟んで前記当接板部とは反対側に配置される固定板部（２６ａ）と、前記固定板部から立設され前記外筒部に沿って配置される外側固定部（２６ｂ）と、前記固定板部から立設され前記内筒部に沿って配置される内側固定部（２７ｂ）と、を有している。前記電磁コイルは、前記外側固定部及び前記内側固定部の少なくとも一方に近接配置され、前記外側固定部及び前記内側固定部との間に磁性体が配置されていない。
【０００８】
このように構成することで、電磁コイルをコアで覆う必要がなく、電磁コイルと内側固定部との間にも、電磁コイルと外側固定部との間にも磁性体を配置する必要がない。従って、外側固定部に隣接する外筒部と、内側固定部に隣接する内筒部とを利用した磁気回路を構成することができるので、ロータが大径化したとしても磁気吸引力を十分確保することができる。
【０００９】
尚、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載した括弧内の符号は、後述する「発明を実施するための形態」との対応関係を示すものであって、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載の発明が、後述する「発明を実施するための形態」に限定されることを示すものではない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ロータの外径の大小に関わらず磁気吸引力を確保することができる電磁クラッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態である電磁クラッチの一部断面を示す図である。
【図２】図２は、図１のII-II断面を示す図である。
【図３】図３は、断面積比較を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１を参照しながら本実施形態の電磁クラッチ２について説明する。図１は、電磁クラッチ２の回転中心軸から一方側の主要部を示す部分断面図である。電磁クラッチ２は、例えば車両用空調装置を構成する圧縮機（不図示）に取り付けられる。電磁クラッチ２は、駆動源としての車両用のエンジン（不図示）やモータ（不図示）の回転駆動力を従動機器としての圧縮機に断続的に伝達する。電磁クラッチ２は、エンジンやモータから圧縮機への動力の伝達とその遮断とを切り換える。圧縮機は、エンジンやモータからの動力が伝達されることによって作動し、エンジンやモータからの動力の伝達が遮断されるとその作動を停止する。
【００１４】
電磁クラッチ２は、アーマチュア２４と、ロータ２５と、アームサポート２６と、ステータハウジング２７と、電磁コイル２９と、を備えている。電磁クラッチ２は、更に、ハブ２１と、ハブ外輪２２と、ゴム部材２３と、軸受２８と、スプール３０と、樹脂部材３１と、非磁性部材３２と、摩擦部材３３と、を備えている。
【００１５】
ロータ２５は、エンジンやモータの動力によって回転駆動される部分である。ロータ２５は、当接板部２５ａと、外筒部２５ｂと、内筒部２５ｃと、を有している。
【００１６】
当接板部２５ａは、アーマチュア２４に対向配置される円環状の部分である。当接板部２５ａの外周部から立ち上がるように、外筒部２５ｂが設けられている。当接板部２５ａの内周部から立ち上がるように、内筒部２５ｃが設けられている。
【００１７】
当接板部２５ａには、スリット２５１，２５２が設けられている。スリット２５１は外筒部２５ｂ側に、スリット２５２は内筒部２５ｃ側に、それぞれ設けられている。スリット２５１，２５２は、磁束遮断部として機能している。スリット２５１のアーマチュア２４側には、摩擦部材３３が配置されている。
【００１８】
外筒部２５ｂ及び内筒部２５ｃは、アーマチュア２４とは反対側に延びるように設けられている。外筒部２５ｂには、ベルト溝２５３が設けられている。内筒部２５ｃは、軸受２８に嵌合されている。ベルト溝２５３には、駆動ベルト（不図示）が掛けられている。駆動ベルトは、エンジンやモータの回転によって回転するように構成されているので、駆動ベルトを介して回転駆動力がロータ２５に伝達される。
【００１９】
アーマチュア２４は、ハブ２１と一体的に回転するように構成されている。ハブ２１の外周にはゴム部材２３及びハブ外輪２２が配置されている。ハブ２１は、圧縮機の回転軸の端部に結合されている。アーマチュア２４には、スリット２４１が設けられている。スリット２４１は、磁束遮断部として機能している。スリット２４１は、スリット２５１とスリット２５２との間において当接板部２５ａと対向するように設けられている。
【００２０】
アームサポート２６及びステータハウジング２７は、共に磁性材料によって構成されており、電磁コイル２９を保持する機能を有する。アームサポート２６及びステータハウジング２７は、本発明の固定部材に相当する。
【００２１】
アームサポート２６は、固定板部２６ａと、外側固定部２６ｂと、を有している。固定板部２６ａは、外筒部２５ｂ及び内筒部２５ｃを挟んで当接板部２５ａとは反対側に配置されている。固定板部２６ａは、圧縮機に固定されている。
【００２２】
外側固定部２６ｂは、固定板部２６ａの外周部分から立設するように設けられている。外側固定部２６ｂは、外筒部２５ｂの内側に沿って当接板部２５ａ側に延びるように設けられている。
【００２３】
ステータハウジング２７は、固定保持部２７ａと、内側固定部２７ｂと、を有している。固定保持部２７ａと内側固定部２７ｂとは、断面Ｌ字状になるように配置されている。固定保持部２７ａは、磁性材料によって構成されており、内側固定部２７ｂに繋がると共に固定板部２６ａに沿って固定されている。
【００２４】
電磁コイル２９は、断面略矩形の円環状をなすように構成されている。電磁コイル２９は、スプール３０に収められている。スプール３０の外側には、ステータハウジング２７が配置されている。電磁コイル２９は、スプール３０を介して固定保持部２７ａ及び内側固定部２７ｂに近接配置されている。
【００２５】
電磁コイル２９と外側固定部２６ｂとの間には、非磁性部材３２が配置されている。非磁性部材３２は非磁性材料によって構成されてもよく、空気層として構成されていてもよい。非磁性部材３２と電磁コイル２９との間の隙間は、樹脂部材３１が充填されている。
【００２６】
上記した構成により、電磁コイル２９に通電することにより発生する磁束は、内側固定部２７ｂ、内筒部２５ｃ、当接板部２５ａを通ってスリット２５２の内側からアーマチュア２４に至り、スリット２４１の内側から当接板部２５ａに戻る。磁束は更に、当接板部２５ａのスリット２５１の内側からアーマチュア２４に至り、スリット２５１の外側から当接板部２５ａに戻る。内筒部２５ｃと外筒部２５ｂとの間には磁性材が存在しないので、当接板部２５ａに戻った磁束は、外筒部２５ｂから外側固定部２６ｂ及び固定板部２６ａ、固定保持部２７ａを通って電磁コイル２９に戻る。このように、ロータ２５の外筒部２５ｂ及び内筒部２５ｃを利用した大回りの磁気回路を形成することができるので、ロータ２５の外径が大きくなったとしても、十分な磁気吸引力を確保することができる。
【００２７】
上記したように本実施形態の電磁クラッチ２は、（ａ）通電によって電磁力を発生する電磁コイル２９と、（ｂ）電磁コイル２９を固定する固定部材として機能するアームサポート２６及びステータハウジング２７と、（ｃ）駆動源から伝達される回転駆動力によって回転されるロータ２５と、（ｄ）電磁コイル２９に通電されるとロータ２５に当接して回転駆動力を受けて回転し、電磁コイル２９に通電されないとロータ２５から離隔して回転駆動力を遮断するアーマチュア２４と、を備えている。
【００２８】
ロータ２５は、アーマチュア２４に対向配置される円環状の当接板部２５ａと、当接板部２５ａの外周部に繋がるように設けられ回転駆動力を受ける外筒部２５ｂと、当接板部２５ａの内周部に繋がるように設けられ軸受２８に固定される内筒部２５ｃと、を有している。固定部材としてのアームサポート２６及びステータハウジング２７は、磁性材料によって形成され、外筒部２５ｂ及び内筒部２５ｃを挟んで当接板部２５ａとは反対側に配置される固定板部２６ａと、固定板部２６ａから立設され外筒部２５ｂに沿って配置される外側固定部２６ｂと、固定板部２６ａから立設され内筒部２５ｃに沿って配置される内側固定部２７ｂと、を有している。
【００２９】
電磁コイル２９は、外側固定部２６ｂ及び内側固定部２７ｂの少なくとも一方に近接配置されていればよく、本実施形態の場合は内側固定部２７ｂに近接配置されている。このように構成することで、電磁コイル２９をコアで覆う必要がなく、電磁コイル２９と内側固定部２７ｂとの間にも、電磁コイル２９と外側固定部２６ｂとの間にも磁性体を配置する必要がない。従って、外側固定部２６ｂに隣接する外筒部２５ｂと、内側固定部２７ｂに隣接する内筒部２５ｃとを利用した磁気回路を構成することができるので、ロータ２５が大径化したとしても磁気吸引力を十分確保することができる。
【００３０】
また本実施形態では、内側固定部２７ｂに繋がると共に固定板部２６ａに沿って固定され、磁性材料によって形成されている固定保持部２７ａが設けられている。電磁コイル２９は、内側固定部２７ｂに近接配置されており、内側固定部２７ｂ及び固定保持部２７ａの双方に沿って配置されている。このように配置することで、ロータ２５が小径化され外側固定部２６ｂが電磁コイル２９に近接する場合も、ロータ２５が大径化され外側固定部２６ｂが電磁コイル２９から離隔する場合も、固定板部２６ａの外径を変更することで対応することができる。従って、電磁コイル２９回りの組立工程を変更することなく、ロータ２５の径違いに対応することができる。
【００３１】
また本実施形態では、図２に示されるように、ロータ２５の回転軸に交わる平面における外筒部２５ｂ及び外側固定部２６ｂの断面積の合算面積と、その平面における内筒部２５ｃ及び内側固定部２７ｂの断面積の合算面積との比が、１を挟んで所定範囲内に収まるように形成されている。尚、外筒部２５ｂの断面積は、ベルト溝２５３の最も凹んだ部分の断面積である。外筒部２５ｂ及び外側固定部２６ｂの直径は、内筒部２５ｃ及び内側固定部２７ｂの断面積の直径よりも大きいので、外筒部２５ｂ及び外側固定部２６ｂの肉厚は、内筒部２５ｃ及び内側固定部２７ｂの肉厚よりも小さくなるように構成される。
【００３２】
外筒部２５ｂ及び外側固定部２６ｂの断面積の合算面積と、内筒部２５ｃ及び内側固定部２７ｂの断面積の合算面積とで、大きい方をＳ１とし、小さい方をＳ２とした場合の関係を図３に示す。Ｓ１とＳ２とは、極力同じ面積となるようにすることが好ましく、磁気吸引力Ｆを最大化することができる。図２に示されるように、Ｓ２／Ｓ１は、０．８から１．０の間とすることが好ましいので、外筒部２５ｂ及び外側固定部２６ｂの断面積の合算面積と、内筒部２５ｃ及び内側固定部２７ｂの断面積の合算面積との比は、０．８から１．２の範囲内に収まるようにすることが好ましい。
【００３３】
また本実施形態では、ロータ２５の回転軸に交わる平面における外筒部２５ｂの断面積と、平面における外側固定部２６ｂの断面積との比が、１を挟んで所定範囲内に収まるように形成されることがこのましい。この所定範囲は、上記同様に、外筒部２５ｂの断面積と、外側固定部２６ｂの断面積との比が０．８から１．２となる範囲であることが好ましい。この場合も、上記同様に磁気吸引力Ｆを最大化することができる。
【００３４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００３５】
２４：アーマチュア
２５：ロータ
２５ａ：当接板部
２５ｂ：外筒部
２５ｃ：内筒部
２６：アームサポート
２６ａ：固定板部
２６ｂ：外側固定部
２７：ステータハウジング
２７ｂ：内側固定部
２８：軸受
２９：電磁コイル
【図１】
2017207080.tif 000003
【図２】
2017207080.tif 000004
【図３】
2017207080.tif 000005