JP2002021876A

JP2002021876A - 電磁スプリングクラッチ

Info

Publication number: JP2002021876A
Application number: JP2000208496A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Moroi; 隆宏諸井; Shigeru Suzuki; 鈴木　　茂; Masami Niwa; 正美丹羽
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2002-01-23
Also published as: DE10133224A1; SE0102270D0; SE0102270L; US20020003077A1; US6581743B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トルク伝達時に、入力プーリのボス部と出力
ハブのフランジ部の隙間にコイルスプリングが食い込む
ことを防止することが可能な電磁スプリングクラッチを
提供する。【解決手段】コイルスプリング４が、入力プーリ１の
円筒部１ａ外周面及び出力ハブ７のフランジ部７ａ外周
面に巻き付くことによって、入力プーリ１のトルクが出
力ハブ７を介して水ポンプヒータのポンプ軸８に伝達さ
れる電磁スプリングクラッチにおいて、出力ハブ７とポ
ンプ軸８とを一体に形成する。また、ポンプ軸８の２箇
所を軸受９によって支持する。このことによって、ポン
プ軸８及び出力ハブ７が傾かず、入力プーリ１の円筒部
１ａと出力ハブ７のフランジ部７ａとの間の隙間が広が
らないため、コイルスプリング４の食い込み現象が回避
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＤＥ３１４
７４６８に開示される水ポンプヒータやコンプレッサー
のような自動車用補機を断続的に駆動するために用いら
れる電磁スプリングクラッチに係り、詳しくは補機の入
力軸とエンジンの出力要素とを、コイルスプリングの巻
付きと解放によって接続又は遮断する電磁スプリングク
ラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁スプリングクラッチは、エン
ジンからの動力を受けて回転する入力プーリ側に、電磁
コイルを備え、自動車用補機の回転軸に嵌合された出力
ハブ側に、電磁コイルへの通電又は遮断に対応して前記
入力プーリに吸着又は離脱されるアーマチャを備えてい
る。また、入力プーリ及び出力ハブのそれぞれに設定さ
れた入力側巻付部と出力側巻付部の外周面上に配置され
るとともに、一端が前記アーマチャに結合され、他端が
前記出力ハブに結合されたコイルスプリングとを備えて
いる。そして、電磁コイルへの通電によって入力プーリ
にアーマチャが吸着されると、コイルスプリングが入力
プーリと出力ハブの巻付部に巻き付き、この巻き締め力
によって入力プーリのトルクが出力ハブから自動車用補
機の回転軸に伝達されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の電磁コイルス
プリングクラッチの場合、入力プーリの巻付部と出力ハ
ブの巻付部が軸方向に相互干渉しない程度の隙間をおい
て対向状に配置される構造である。そして、トルク伝達
時にコイルスプリングは、入力側巻付部及び出力側巻付
部の外周面に巻き付くときに、前記隙間を押し広げよう
とするように内周方向に力を作用する。ところで、電磁
コイルスプリングクラッチの出力ハブは、自動車用補機
の回転軸に対してキー又はスプライン嵌合による結合手
段によって結合されるのが一般的となっている。ところ
が、このような結合構造の場合、嵌合部面間に「ガタ」
が存在することになり、その結果として出力ハブが回転
軸に対して傾いた場合には、前述のコイルスプリングの
内周に作用する力で前記隙間がより広げられてコイルス
プリングの食い込み現象が発生し、クラッチの作動不良
を引き起こす可能性がある。

【０００４】本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、
トルク伝達時に、入力側巻付部と出力側巻付部の隙間に
対するコイルスプリングの食い込み現象を回避する上で
有効な電磁スプリングクラッチを提供することを、その
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明に係る電磁スプリングクラッチは、特許請求
の範囲の各請求項に記載の通りの構成を備えた。従っ
て、請求項１に記載の発明によれば、出力側部材と回転
軸とを、相対的な移動を許容しない拘束関係に設定した
ことによって、出力側部材が回転軸に対して傾くことが
ない。従って、トルク伝達時に入力側巻付部及び出力側
巻付部に対してコイルスプリングの巻き付きによる内周
方向の力が作用しても、入力側巻付部と出力側巻付部と
の間の軸方向の隙間は設定通りに保持される。このた
め、両巻付部相互間の隙間をコイルスプリングが嵌まり
込まない程度に設定しておくことによって、コイルスプ
リングの食い込み現象を回避することができる。

【０００６】この場合において、請求項２に記載したよ
うに、出力側部材は回転軸と一体に形成されていること
が好ましい。このときは、部品点数が削減され、組付け
工数を減少してコスト低減を図ることが可能となる。ま
た、請求項３に記載したように、出力側部材と回転軸と
は圧入嵌合によって固定される構成とすることが好まし
い。このような構成を採用したときは、出力側部材と回
転軸との嵌合面間に「ガタ」の無い固定構造が得られる
ため、出力側部材が回転軸に対して傾くことがない。従
って、入力側巻付部と出力側巻付部間の隙間が一定に保
持され、コイルスプリングの食い込みを防止できる。

【０００７】また、請求項４に記載の発明によれば、回
転軸を軸方向の２箇所で支持する、いわゆる両端支持構
造を採用したときは、入力側部材に対する出力側部材の
傾きを防止できる。すなわち、回転軸の傾きに起因する
入力側巻付部と出力側巻付部間の隙間の広がりを防止
し、コイルスプリングの食い込みを回避することができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。実施の形態では、電磁スプリング
クラッチを自動車用補機の１つである水ポンプヒータ
（本発明の従動機器に対応する）に適用した場合として
説明する。図１は水ポンプヒータに設けられた第１の実
施の形態に係る電磁スプリングクラッチを示す断面図で
ある。

【０００９】図１に示すように、入力側部材としての略
円筒形の入力プーリ１は、自動車用補機である、例えば
暖房補助用として備えられる水ポンプヒータのハウジン
グ２の一端に形成された小径円筒部２ａの外周に軸受３
によって回転可能に支持されている。そして、駆動源と
してのエンジンＥの回転駆動力は、Ｖベルトを介して取
り出され、この回転駆動力によって入力プーリ１が駆動
される。また、入力プーリ１は磁性材料としての、例え
ば鋼材からなり、表面には防錆のためクロメート処理が
施されている。

【００１０】また、入力プーリ１は一方（図示左方）の
側面から、反ハウジング２方向（図中の左側方向）へ同
心的に突出する円筒部１ａを有し、この円筒部１ａが本
発明でいうコイルスプリング４の入力側巻付部に対応す
る。また、ハウジング２には、円環状の電磁コイル５ａ
が収容されたステーター５がサークリップ６によって取
り付けられ、このステーター５は入力プーリ１の他方
（図中右側）の側面に形成された環状の凹溝１ｂ内に挿
入されている。また、凹溝１ｂとステーター５外周面と
の間には微少な隙間が形成されており、従って入力プー
リ１が回転する場合には、凹溝１ｂとステーター５とが
接触しないように構成されている。

【００１１】出力側部材としての出力ハブ７は、水ポン
プヒータのポンプ軸８と一体に形成され、その軸端部に
はフランジ部７ａが形成されている。このフランジ部７
ａが本発明でいうコイルスプリング４の出力側巻付部に
対応するものであり、前記入力プーリ１における円筒部
１ａの軸方向端面に対して所定の隙間Ｃ（相互に干渉し
ない程度の微小な隙間）を置いて対向するように配置さ
れ、その外周面が円筒部１ａの外周面に整合されてい
る。また、ポンプ軸８が本発明でいう回転軸に対応する
ものであって、ハウジング２に対して軸方向の２箇所を
それぞれ軸受９によって回転可能に支持された、いわゆ
る両端支持構造とされている。

【００１２】また、入力プーリ１における円筒部１ａ側
の側面には、前記電磁コイル５ａに対向して円環状のア
ーマチャ１１が配置されている。このアーマチャ１１は
電磁コイル５ａが通電されたときには、その摩擦面１１
ａが入力プーリ１における円筒部１ａ側の側面、すなわ
ち摩擦面１ｃに対して吸着される。入力プーリ１の円筒
部１ａと、出力ハブ７のフランジ部７ａとによって構成
される巻付部の外周面上には、トルク伝達部材としての
コイルスプリング４が配置されており、そのコイルスプ
リング４は一端がアーマチャ１１の内周面に形成された
凹部に係止されて結合され、他端がフランジ部７ａの外
周面に形成された凹部に係止されて結合されている。

【００１３】上記の出力ハブ７、コイルスプリング４及
びアーマチャ１１の３部品は、スプリングカバー１２に
よって覆われている。すなわち、スプリングカバー１２
は、上記の３部品を外側から包み込むことが可能な筒部
１２ａと鍔部１２ｂとを有する形状に形成されている。
そして、筒部１２ａによって出力ハブ７のフランジ部７
ａの側面及びコイルスプリング４全体を外側から包み込
むように配置され、フランジ部７ａの側面に重ね合わせ
た状態で周縁部を複数のボルト１３によって締着されて
いる。

【００１４】また、スプリングカバー１２の鍔部１２ｂ
は、外周縁が軸方向に筒形に突出され、その筒部内周面
にアーマチャ１１が軸方向に摺動可能に嵌合されてい
る。アーマチャ１１のスプリングカバー１２との対向面
側には、円周上の複数箇所にマグネット１４が取り付け
られている。従って、電磁コイル５ａに通電されていな
い状態では、アーマチャ１１は該マグネット１４を介し
てスプリングカバー１２の鍔部１２ｂに吸着されてい
る。

【００１５】上記のように構成された電磁スプリングク
ラッチにおいては、電磁コイル５ａに通電されていない
状態では、上記のように、マグネット１４によりアーマ
チャ１１がスプリングカバー１２に吸着されているた
め、入力プーリ１の摩擦面１ｃとアーマチャ１１の摩擦
面１１ａとの間にエアギャップと呼ばれる隙間が保持さ
れ、入力プーリ１のみが回転され、出力ハブ７は静止し
ている。かかる状態で電磁コイル５ａに通電されると、
アーマチャ１１の摩擦面１１ａが入力プーリ１の摩擦面
１ｃに吸着されることになる。このため、一端がアーマ
チャ１１に結合され、他端が出力ハブ７に結合されてい
るコイルスプリング４は、アーマチャ１１の連れ回りに
よって、入力プーリ１の円筒部１ａ外周面及び出力ハブ
７のフランジ部７ａ外周面に巻き付き、その巻き締め力
によって入力プーリ１のトルクが出力ハブ７を介してポ
ンプ軸８に伝達される。なお、電磁コイル５ａに対する
通電が断たれたときは、アーマチャ１１はマグネット１
４がスプリングカバー１２に吸着されることによって入
力プーリ１の摩擦面１ｃから離脱し、これに伴い出力ハ
ブ７への動力伝達が断たれる。

【００１６】さて、本実施の形態においては、出力ハブ
７と水ポンプヒータのポンプ軸８とを一体に形成したも
のである。すなわち、出力ハブ７とポンプ軸８とは、相
互間で一切の相対的移動が封じられた関係に設定されて
おり、また、ポンプ軸８はハウジング２に対して少なく
とも２個の軸受９によって支持されているため、出力ハ
ブ７が傾くことはない。従って、トルク伝達時におい
て、コイルスプリング４の巻き付きによって、フランジ
部７ａと円筒部１ａとの間の隙間Ｃを押し広げるような
力が作用したとしても、その隙間Ｃは初期の設定通りに
保持されることになり、コイルスプリング４の隙間Ｃへ
の食い込みが回避され、クラッチの作動不良を防止でき
る。

【００１７】また、この実施の形態の場合は、出力ハブ
７とポンプ軸８とを一体に形成したことによって、部品
点数を削減することができ、このことは水ポンプヒータ
の構造の簡素化が図られるとともに、組付け工数を削減
できる。

【００１８】次に、本発明に係る第２の実施の形態を図
２に基づいて説明する。この実施の形態では、ポンプ軸
８に対する出力ハブ７の傾きを防止する実現手段とし
て、圧入嵌めによる固定構造を採用したものである。図
２には出力ハブ７に円筒部７ｂを設定し、その円筒部７
ｂ内にポンプ軸８の先端を圧入する場合が示してある。
なお、出力ハブ７の軸中心部には圧入時の空気抜き用の
貫通穴７ｃが設けられている。このような圧入による嵌
合構造としたときは、嵌合面間に「ガタ」の無い嵌合構
造が得られ、従ってポンプ軸８に対して出力ハブ７が傾
くことはない。なお、その他の構成については、前述し
た第１の実施の形態と同様であるから、同一符号を付し
てその説明を省略する。

【００１９】従って、この実施の形態の場合も、トルク
伝達時において、コイルスプリング４の巻き付き作用に
よって、出力ハブ７のフランジ部７ａと、入力プーリ１
の円筒部１ａとの間の隙間Ｃを押し広げるような内周方
向の力が働いても、出力ハブ７が傾かず、隙間が広がる
ことはない。そのため、コイルスプリング４の隙間Ｃへ
の食い込みが回避できる。

【００２０】なお、上述した実施の形態は、水ポンプヒ
ータに適用した場合で説明しているが、これに限らず、
自動車のエンジンＥから取り出される動力で駆動される
従動機器、例えばコンプレッサー、ビスカスヒーター等
に適用することが可能である。また、第２の実施の形態
では、出力ハブ７側に円筒部７ｂを設定し、その円筒部
７ｂ内にポンプ軸８の端部を圧入する場合で説明した
が、ポンプ軸８側に円筒部を設定し、その円筒部内に出
力ハブ７側の軸部を圧入する構成であっても差し支えな
い。また、上述の実施の形態は、出力ハブ７と回転軸８
とを相対的な移動を許容しない拘束関係に設定するため
の具体的な手段として、一体形成と圧入嵌合の場合で説
明しているが、必ずしも上記の２つの手段に限定される
ものではなく、例えば溶接による接合或いはネジによる
接合等が可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
電磁スプリングクラッチのトルク伝達時において、入力
側巻付部と出力側巻付部間の隙間に対するコイルスプリ
ングの食い込み現象を回避し、クラッチの作動不良を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る電磁スプリングクラッ
チを示す断面図である。

【図２】第２の実施の形態に係る電磁スプリングクラッ
チを示す断面図である。

【符号の説明】

１入力プーリ１ａ円筒部２ハウジング２ａ小径円筒部４コイルスプリング５ステーター５ａ電磁コイル７出力ハブ７ａフランジ部８ポンプ軸９軸受１１アーマチャ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】従動機器のハウジングと、そのハウジン
グに回転可能に支持された入力側部材と、電磁コイルへ
の通電又は遮断に対応して前記入力側部材に吸着又は離
脱されるアーマチャと、前記従動機器の回転軸に動力を
伝達する出力側部材と、前記入力側部材と前記出力側部
材とのそれぞれに軸方向に関して相互に対向するように
設定された入力側巻付部及び出力側巻付部の外周面上に
配置されるとともに、一端が前記アーマチャに結合さ
れ、他端が前記出力側部材に結合されたコイルスプリン
グとを備えた電磁スプリングクラッチであって、前記出力側部材と前記回転軸とは、相対的な移動を許容
しない拘束関係に設定されていることを特徴とする電磁
スプリングクラッチ。
【請求項２】請求項１に記載の電磁スプリングクラッ
チであって、前記出力側部材と前記回転軸が一体に形成
されていることを特徴とする電磁スプリングクラッチ。
【請求項３】請求項１に記載の電磁スプリングクラッ
チであって、前記出力側部材と前記回転軸が圧入嵌合に
よって固定されていることを特徴とする電気スプリング
クラッチ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の電磁ス
プリングクラッチであって、前記回転軸が前記ハウジン
グに対して軸方向の少なくとも２箇所で軸受により支持
されていることを特徴とする電磁スプリングクラッチ。