JP2002054657A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 過負荷（トルク）が作用したときの破損を防
止することができる、電磁クラッチの提供。 【解決手段】 モータからの回転力を受けてロータ１２
を回転させ、負荷機器側の回転軸に連結されたアマチュ
ア１３に対して回転力を伝達する際、電気的制御によっ
てソレノイド１６で発生する可変な電磁吸引力により、
ロータ１２の接合面とアマチュア１３の接合面とに形成
された起伏を噛み合わせることで、トルク伝達を可能と
するとともに、これら接合面にギャップが生じ電磁吸引
力が所定以下になった場合、リターンスプリングにより
接合面どうしが引き離される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動側の回転力を
従動側に伝達する電磁クラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、駆動側の回転を止めずに、従動側
に回転力を伝達したり制御するために、摩擦型や噛合型
の電磁クラッチが多く用いられてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、摩擦型の場
合、クラッチの容量を超えるようなトルクがかかると、
摩擦面においてスリップが起こり、焼き付きが発生す
る。一方、噛合型はスリップが起こらないため、確動用
として使用されているものの、容量を超えるトルクがか
かると、逆にスリップが起こらないことにより、噛合部
に破壊が発生する。すなわち、両方の型のクラッチと
も、容量を超えた負荷がクラッチの噛合部分にかかった
場合には、損傷や破損の惧れがあり、損傷や破損時に
は、部品の交換等が必要となる。

【０００４】そこで、本発明は、電磁クラッチが動力伝
達中に容量を超えた過大なトルクが発生した際にすべり
を発生させ、これに起因しクラッチを開放することで、
摩擦型で発生しやすい焼き付きや、噛合型で発生しやす
い破壊を防止することができる、電磁クラッチの提供を
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の電磁クラッチ
は、回転駆動源からの回転力によって駆動側回転部材を
回転させ、負荷機器側の回転軸に連結された従動側回転
部材に対して回転力を伝達する際、電気的制御によって
電磁手段で可変な電磁吸引力を発生させ、電磁吸引力に
より、駆動側回転部材の接合面と従動側回転部材の接合
面とに形成された起伏を噛み合わせるとともに、回転偶
力が所定以上になった場合、電磁吸引力に抗し、噛合部
にすべりが生じ、リターンスプリングの付勢力により接
合面どうしが引き離されることを特徴とする。

【０００６】すなわち、本発明の電磁クラッチにおい
て、起伏の噛合部では、定常運転中は電磁吸引力を小さ
くしておく。よって、定常運転中に所定以上の過大なト
ルクが発生した場合、接合面上ですべりが発生し、起伏
の斜面に沿って接合面どうしが離れる方向へ変位する。
そして、接合面どうしが相対的に離れる方向に変位し、
すきまが生じることにより、リターンスプリング力が電
磁吸引力に勝り、接合面どうしが開放される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図１、２を参照して説明する。１１は回転駆動源である
モータであり、モータ１１の回転力は、本発明の電磁ク
ラッチを構成するロータ（駆動側回転部材）１２及びア
マチュア（従動側回転部材）１３を介して、負荷機器側
のギヤ等からなる回転力伝達機構へ伝えられる。

【０００８】アマチュア１３は、接近してロータ１２と
接合することによって、ロータ１２に固定された従動軸
を介して負荷機器側に回転力が与えられる。

【０００９】ロータ１２を軸支する軸受１８が固定され
たステータ１５には、ソレノイドコイル１６が設けられ
ており、ソレノイドコイル１６から発生した電磁力がロ
ータ１２を透過して、アマチュア１３を引き寄せる電磁
吸引力を発生する。ソレノイドコイル１６に供給される
電流の大きさは制御可能であり、アマチュア１３の吸引
力を制御することができる。また、アマチュア１３には
電磁吸引力に対抗して、アマチュア１３をロータ１２か
ら引き離す力を作用させるリターンスプリング１７が設
けられている。

【００１０】さらに、アマチュア１３及びロータ１２の
接合面には、それぞれが噛合うような傾斜で起伏が形成
される。この起伏によって、下記で説明するように、定
常運転中で回転力を伝達しているとき、容量を超えた上
限トルクが発生した場合に、滑りが発生するようなもの
とする。

【００１１】次に、本発明の電磁クラッチの動作につい
て説明すると、図２において、まず、負荷伝達前の停止
時において、モータ１１は停止され、電磁クラッチもＯ
ＦＦ状態で、ロータ１２に対してアマチュア１３が離れ
た状態で、図３に、負荷トルク、伝達トルク、吸引力の
関係を示すが、図３のＡ時点の状態である。

【００１２】負荷１４を駆動させる際、まず、ソレノイ
ド１６に電流を供給し、電磁吸引力によってアマチュア
１３をロータ１２に引き寄せる。この際、電磁クラッチ
の動作中に最も大きい電磁吸引力を発生させる（図３の
Ｂ時点）。その直後、ソレノイド１６に供給する制御電
流を調整して、駆動中に発生する所定以下のトルクの分
力が加わっても、電磁吸引力によりロータ１２に引き寄
せられたアマチュア１３の起伏がずれないよう電磁吸引
力の大きさを規定しておく。そして、モータ１１を駆動
させ、回転力を電磁クラッチを介して、負荷１４へ伝達
する（図３のＣ時点）。

【００１３】次に、リターンスプリング１７による引張
力とソレノイド１６による電磁吸引力およびロータ１２
とアマチュア１３の起伏形状及びソレノイド電流につい
て、それぞれどのような条件で設定すべきかについて説
明する。

【００１４】図４、５に示すように、吸引時には大きな
エアギャップ（Ｘｇ＝Ｘｇ２）があっても、充分に電磁
吸引力Ｆｂが発生するよう、十分なソレノイド電流（ｉ
＝ｉ０）を与え、アマチュア１３をロータ１２に吸引さ
せる必要がある。そして、アマチュア１３が吸引された
後はエアギャップが小さくなるため（Ｘｇ０）、ソレノ
イド電流を小さくしても（ｉ＝ｉ１）、アマチュア１３
は開放されない。すなわち、Ｓ点において、リターンス
プリング力Ｆｔと釣り合った状態であり、それよりエア
ギャップＸｇが小さいと、アマチュア１３とロータ１２
の噛合が保持される。

【００１５】なお、図６に示すように、クラッチの接触
角度αが小さくなるよう起伏を緩やかに設計すること
で、伝達トルクに応じてクラッチを開放する方向に起伏
のすべりを発生させる荷重を大きくすることができる。
すなわち、すべりを発生させる荷重は成分Ｔ×ｃｏｓα
であり、接触角度αが小さいほど、すべりが発生しやす
く、クラッチが外れ易くなる。この場合、アマチュア１
３とロータ１２の摩擦係数及び摩擦力についても勘案す
る必要がある。

【００１６】上記したように動作する電磁クラッチであ
るので、トルク伝達中、過大なトルクが発生した場合、
伝達トルク反力とリターンスプリング力との和のすべり
方向の分力が電磁吸引力のすべり方向の分力に打ち勝っ
て、ロータ１２とアマチュア１３のそれぞれの起伏で互
いに滑りが生じ、アマチュア１３が変位する。この変位
に伴って接合面間にギャップが生じ、電磁吸引力が低下
して、アマチュア１３がリターンスプリング１７によっ
て負荷１４側に引き戻され、完全にアマチュア１３とロ
ータ１２との接触がなくなり、電磁クラッチはＯＦＦの
状態となる。したがって、負荷へのトルクの伝達は中断
される。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明の電磁クラッチに
よれば、噛合型のクラッチにおいて、過大トルクが発生
した場合、クラッチどうしが離れるので、噛合型で発生
しやすかった破損を防止することができる。ひいては、
過大トルクに耐える強度を得るための装置の大型化や重
量の増大を抑制することができ、コストダウンにも寄与
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電磁クラッチの概略断面図。

【図２】電磁クラッチの動作を示すブロック図。

【図３】電磁クラッチに作用するトルク及び吸引力の関
係図。

【図４】ローラとアマチュアのギャップを示す図。

【図５】吸引力及びリターンスプリング力とギャップと
の関係を示した図。

【図６】ローラ及びアマチュアの起伏の形状を示すブロ
ック図。

【符号の説明】

１１ モータ １２ ロータ １３ アマチュア １４ 負荷機器 １６ ソレノイド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動源からの回転力を受けて回転す
   る駆動側回転部材と回転力が伝達されて駆動される負荷
   機器側の回転軸に連結された従動側回転部材とを備え、
   前記駆動側回転部材の接合面と従動側回転部材の接合面
   には、互いに噛み合いかつ回転偶力により互いにすべり
   が生じるような起伏が形成されると共に、電気的制御に
   より可変な電磁吸引力により、前記接合面どうしを互い
   に吸着させる電磁手段と、その電磁吸引力と逆方向の付
   勢力を発生するリターンスプリングとを配設し、前記回
   転偶力が所定以上のときは前記電磁吸引力に抗し、前記
   接合面どうしにすべりが生じ、前記リターンスプリング
   の付勢力により前記接合面どうしが引き離されることを
   特徴とした電磁クラッチ。