(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に加えられる駆動力に応じて回動する第１の回動部材と、該第１の回動部材の回動軸方向に対向配置され、前記第１の回動部材の回動軸に沿って回動自在であるとともに出力軸に連結される第２の回動部材と、前記第２の回動部材と一体回動可能に形成され、前記第１の回動部材と対向する位置に配設される可動部材と、前記第１の回動部材の前記回動軸が内部を貫通し、該第１の回動部材と前記可動部材との間に配置され、前記第２の回動部材に向けて前記可動部材を付勢するコイルスプリングと、前記可動部材を前記第１の回動部材に向けて駆動する力を発生する電気コイルと、前記第２の回動部材に形成される複数の孔部と、前記可動部材上に形成されて前記孔部に遊嵌する突出部と、該突出部と前記孔部との間の隙間に形成される隙間に収容される摺動補助部材と、前記第２の回動部材において前記隙間の下側に形成され、前記摺動補助部材を受ける受部とを備え、前記摺動補助部材は複数設けられ、前記受部に支持された状態で前記回動軸に対して略均等に前記第２の回動部材に配置されていることを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項２】
請求項１の電磁クラッチにおいて、前記摺動補助部材は円柱形状を呈し、軸線が前記回動軸の略中心を通り、且つ前記回動軸と直交することを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項３】
前記請求項１又は請求項２のいずれかの電磁クラッチにおいて、前記電気コイルの内径側の前記第１の回動部材の内側面には、大径部と該大径部の可動部材側に小径部が形成され、前記コイルスプリングは、前記大径部と前記小径部との段差に一端が当接し、前記可動部材の前記第１の回動部材側に他端が当接していることを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項４】
前記請求項１乃至前記請求項３のいずれか一つの電磁クラッチにおいて、前記突出部上に前記第２の回動部材と対向するように設けられ、前記摺動補助部材が前記隙間から外部へとび出さないようにする受部材を備えていることを特徴とする電磁クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電磁石と磁性体との間に作用する駆動力とスプリングの力を利用して可動部材を動かすことによりクラッチの結合及び開放を行う電磁クラッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電磁クラッチの従来例としては、例えば実開平２−４８６２５号公報に開示されているものが知られている。
【０００３】
この種の電磁クラッチにおいては、入力軸に結合された回動部材と、出力軸に結合された回動部材とが対向して配置され、またそれらの間にクラッチプレートが配置される。クラッチプレートは、入力側と出力側の一方の回動部材にリターンスプリングを介して、軸方向に移動可能な状態に連結され、それに対向する位置に設けられる電磁石によって吸引力を受け、他方の回動部材と当接し、それにより両方の回動部材が互いに結合される。電磁石の吸引力がなくなると、リターンスプリングの力によってクラッチプレートが回動部材から離脱し、クラッチが外れるものである。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に開示される技術においては、クラッチプレートと回動部材とは、リターンスプリングと一体に形成された板バネによって連結されている。
【０００５】
このスプリングは一枚の板バネにて複数の点での支持を行っているが、このような構成では、各支持点におけるスプリング反力にばらつきが生じやすく、また、回動部材が回動しているときにはクラッチが開放されにくくなる恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明はスプリングやトルク伝達の構成を工夫することによって、クラッチの開放及び結合をよりスムーズに行うことが可能な電磁クラッチを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の電磁クラッチは、入力軸に加えられる駆動力に応じて回動する第１の回動部材と、該第１の回動部材の回動軸方向に対向する位置に配置され、前記第１の回動部材の回動軸に沿って回動自在であるとともに出力軸に連結される第２の回動部材と、前記第２の回動部材と一体回動可能に形成され、前記第１の回動部材と対向する位置に配設される可動部材と、前記第１の回動部材の前記回動軸が内部を貫通し、該第１の回動部材と前記可動部材との間に配置され、前記第２の回動部材に向けて前記可動部材を付勢するコイルスプリングと、前記可動部材を前記第１の回動部材に向けて駆動する力を発生する電気コイルと、前記第２の回動部材に形成される複数の孔部と、前記可動部材上に形成されて前記孔部に遊嵌する突出部と、該突出部と前記孔部との間の隙間に収容される摺動補助部材と、前記第２の回動部材において前記隙間の下側に形成され、前記摺動補助部材を受ける受部とを備え、前記摺動補助部材は複数設けられ、前記受部に支持された状態で前記回動軸に対して略均等に前記第２の回動部材に配置されるようにした。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の電磁クラッチにおいて、摺動補助部材を円柱形状を呈し、軸線が回動軸の略中心を通り回動軸と直交するものとした。ここで、軸線が回動軸の中心から少しずれていても、可動部材の移動に影響がなければ特に問題はない。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかの電磁クラッチにおいて、前記電気コイルの内径側の前記第１の回動部材の内側面には、大径部と該大径部の前記可動部材側に小径部が形成され、前記コイルスプリングは、前記大径部と前記小径部との段差に一端が当接し、前記可動部材の前記第１の回動部材側に他端が当接するようにした。
【００１０】
請求項４の発明は、前記請求項１乃至前記請求項３のいずれか一つの電磁クラッチにおいて、前記突出部上に前記第２の回動部材と対向するように設けられ、前記摺動補助部材が前記隙間から外部へとび出さないようにする受部を備えるようにした。
【００１１】
請求項１の発明において、可動部材が第２の回動部材と一体的に回動する場合について説明する。
電気コイルが励磁すると可動部材と第１の回動部材の間に磁気吸引力が発生し、スプリングの付勢力に反して可動部材は第１の回動部材が当接する。可動部材と第１の回動部材との当接面には両者が係合可能なように凹凸が形成されている。これによって入力軸からの入力が出力軸に伝達される。電気コイルが消磁すると第１の回動部材と可動部材との間の吸引力がなくなり、スプリングの付勢力によって可動部材が第１の回動部材から離脱して両者の係合が外れる。第１の回動部材に形成された孔部と可動部材に形成された突出部との間には摺動補助部材が配設されており、可動部材のストロークによる摺動部分の摺動抵抗を抑えている。
【００１２】
請求項２の発明によると、可動部材が摺動するときには必ず円柱形状の摺動補助部材が転がり得るので、どのような状況においてもスムーズに摺動することができる。また、このような摺動補助部材の配置にしたことで、可動部材が回動しているときでも可動部材の摺動方向および回転方向に対して摺動補助部材が転がりやすくなり、可動部材をスムーズに回動軸方向に可動させることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。本実施例においては、自動車の車速制御におけるスロットルバルブの開度を調整するアクチュエータの例を示す。図１にこのアクチュエータの主要構成要素の概略を示す。
【００１６】
本実施例の電磁クラッチは、電気モータ１０の駆動軸である入力軸１１に印加される駆動力に応じて回動する第１の回動部材、即ちウォームホイール１３と、ウォームホイール１３と対向する位置に配置され、ウォームホイール１３の回動軸２１に沿って回動自在で、外周が出力軸１６に連結された第２の回動部材、即ちピニオンギア１４と、ウォームホイール１３とピニオンギア１４の間に配設され、回動軸１１の軸方向に移動可能な可動部材、即ちクラッチプレート２４と、一端がウォームホイール１３の内面に当接し、他端が可動部材２４に当接するリターンスプリングであるコイルスプリング２５と、回動軸２１の軸方向にクラッチプレート２４を駆動する力を発生する電気コイル２３と、を備える電磁クラッチ１２である。クラッチプレート２４はピニオンギア１４に対して回動軸２１方向には移動可能で、回動軸２１の回動方向には移動不能である。つまり、クラッチプレート２４が回転すると、それに伴ってピニオンギア１４が回転するようになっている。ピニオンギア１４のクラッチプレート２４の反対側には摺動補助部材２６が外部へとび出さないように受部材３０が形成されている。
【００１７】
図１を参照すると、電気モータ１０による入力軸１１は電磁クラッチ１２のウォームホイール１３と噛み合い、電磁クラッチ１２の出力に設けられたピニオンギア１４がファイナルギア１５に噛み合い、ファイナルギア１５を支持する出力軸１６に固着されたアーム１７に、図示しないスロットルバルブと連結される駆動ワイヤ１８が係合されている。尚、ＰＴはアクチュエータの開度を検出するポテンショメータ、ＳＷ１及びＳＷ２はリミットスイッチである。
【００１８】
続いて、図２を参照して電磁クラッチ１２の内部の構造を説明する。図２は図１の断面図である。図２ではクラッチプレート２４がウォームホイール１３側に付勢されている状態を示している。電気モータ１０の駆動軸である入力軸１１に形成された歯車１１ａは、ウォームホイール１３の外周に設けられた歯車１３ａと噛み合っている。ウォームホイール１３は、ハウジング２０に固定支持された回動軸２１の外周に嵌合しており回動軸２１に対して回動自在に支持されている。ウォームホイール１３は磁性体で構成されており、環状のボビン２２と、それに巻回された電気コイル２３とを内部に備えている。
【００１９】
次に、本実施例の電磁クラッチ１２の作動を簡単に説明する。クラッチプレート２４は磁性体で構成されているので、ウォームホイール１３に内蔵された電気コイル２３が励磁すると、これらの間に磁気吸引力が発生し、クラッチプレート２４はウォームホイール１３に吸引されて、クラッチプレート２４とウォームホイール１３とが当接する。クラッチプレート２４とウォームホイール１３との当接面には、図示はしないがそれぞれ係合可能となるように凹凸が形成されており、クラッチプレート２４とウォームホイール１３が当接することにより入力軸１１の駆動力が出力軸１６に伝達されてクラッチがつながる。電気コイル２３が消磁するとウォームホイール１３とクラッチプレート２４との間の吸引力がなくなり、コイルスプリング２５のスプリング力によってクラッチプレート２４がピニオンギア１４側に付勢され、ウォームホイール１３とクラッチプレート２４との間の係合が外れる。
【００２０】
図３、図４、図５を用いて本発明の主要部であるクラッチプレート２４の回動軸２１方向への摺動部の構成について説明する。図３は電磁クラッチ１２を図２のＡ方向からみた一部切り欠き図である。図４は電磁クラッチ１２が開放されたときの図３のＢ−Ｂ断面図、図５は電磁クラッチ１２が係合しているときの図３のＢ−Ｂ断面図である。クラッチプレート２４の摺動を円滑にするためにクラッチプレート２４に形成される突出部２９とピニオンギア１４に形成される孔部２８の間の隙間には円柱形状の摺動補助部材２６が設けられている。摺動補助部材２６は回動軸２１に対して略均等にピニオンギヤ１４に配置され、その軸線は回動軸２１の中心を通り、且つ回動軸２１と直交するようになっている。また、摺動補助部材２６は、クラッチプレート２４が回動軸に対して軸方向に摺動するときに円柱形状の転がり利用することによって円滑な摺動が可能となる。クラッチプレート２４には前述の如く摺動補助部材２６が保持されるように受部材３０が設けられるとともに、ピニオンギア１４にも摺動補助部材２６を保持する受部２７が設けられており、クラッチプレート２４が摺動するときには外部へとび出すことなく必ず摺動補助部材２６が転がるようになっている。
【００２１】
本実施例では駆動ワイヤ１８が常にアーム１７を正転方向と逆向きに付勢しているので、摺動補助部材２６とピニオンギア１４とクラッチプレート２４の突出部２９とは、クラッチの係合時には常に接触している。また、摺動補助部材２６はクラッチプレート２４上に３個設けられているが、これに限定する意図はなく、クラッチプレート２４上に均等に配置されるのであれば、摺動補助部材２６は３個でなくてもよい。
【００２２】
本発明は、本実施例の電磁クラッチ１２だけでなく、それ以外の構造の電磁クラッチに適用して効果を奏することが可能である。
【００２３】
【効果】
請求項１の発明によると、摺動補助部材を設けたことによって電磁クラッチの係合及び開放がスムーズになる。
【００２４】
請求項２の発明によると、可動部材のストロークの際に、円柱形状の摺動補助部材が転がることによって、可動部材と回動部材の間の摺動抵抗が低減される。また、電磁クラッチにトルクが加わっているときにも可動部材がストロークしづらくなる、ということがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のアクチュエータの主要構成要素を示す斜視図である。
【図２】図１のアクチュエータの正面断面図である。
【図３】本実施例の電磁クラッチの一部切り欠き図である。
【図４】本実施例における可動部材の作動を示す図である。
【図５】本実施例における可動部材の作動を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・電気モータ                １１・・・入力軸
１２・・・電磁クラッチ
１３・・・ウォームホイール（第１の回動部材）
１４・・・ピニオンギア（第２の回動部材）
１５・・・ファイナルギア            １６・・・出力軸
１７・・・アーム                    １８・・・駆動ワイヤ
２０・・・ハウジング                ２１・・・回動軸
２２・・・ボビン                    ２３・・・電気コイル
２４・・・クラッチプレート（可動部材）
２５・・・コイルスプリング（リターンスプリング）
２６・・・摺動補助部材              ２７・・・受部
２８・・・孔部                      ２９・・・突出部
３０・・・受部材
【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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