JP2004286173A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】弾性部材１４が溶断するトルクリミッタ−機構作用後に、不支持となってしまったアーマチュア６が所定の可動範囲を超えて移動することを規制できる電磁クラッチを提供する。
【解決手段】アーマチュア６が所定の可動範囲を超えて移動しようとすると、アーマチュア６に当接することで、アーマチュア６の移動をプレート折り曲げ部１５ａを設けることで規制する。これにより、弾性部材１４が溶断し、不支持となってしまったアーマチュア６が所定の可動範囲を超えて移動してしまうことによる不具合の発生を防止できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転駆動力の伝達および遮断を行う電磁クラッチに関し、カーエアコンなどの圧縮機作動を断続させるのに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来知られている電磁クラッチの技術として、特許文献１がある。図９はその電磁クラッチ１０１の断面図である。図９において、図面左側を電磁クラッチ１０１のフロント側、図面右側を電磁クラッチ１０１のリア側とする。
【０００３】
圧縮機１１０にリング状支持部材１０９を介して取り付けられた電磁クラッチ１０１は、ステータ１０２に内蔵された電磁コイル１０３と、その周囲を自在に回転するロータ１０４と、ロータ１０４と一体に回転し図示しないエンジンからの動力を伝達するプーリ１１４と、電磁コイル１０３の発生する磁力によりロータ１０４に吸着するアーマチュア１０５と、アーマチュア１０５と一緒に回転する円筒状のハブ１０６を有する。
【０００４】
ハブ１０６は板バネ部材１１１とリベット１１３により接続されている。板バネ部材１１１のリア側は、焼付接着により弾性部材１０７のフロント側と接着されている。また、弾性部材１０７のリア側は、アーマチュア１０５のフロント側と焼付接着によって接着されている。また、ハブ１０６はボルト１１２によって圧縮機の回転軸１０８の回転方向に一体に嵌合されている。
【０００５】
アーマチュア１０５はロータ１０４の摩擦面に所定の微小隙間を隔てて対向配置されるもので、鉄などの磁性体でリング状に形成されており、アーマチュア１０５のフロント側には弾性部材１０７のリア側が焼付接着されている。そして、弾性部材１０７のフロント側に焼付接着された板バネ部材１１１の弾性変形により、アーマチュア１０５と弾性部材１０７が回転軸１０８の軸方向へ移動することが可能となり、電磁コイル１０３に電流が流れると、アーマチュア１０５は電磁コイル１０３の磁力によりロータ１０４に吸引される。この時生じるアーマチュア１０５とロータ１０４の摩擦面との衝突の衝撃音は弾性部材１０７により吸収される。
【０００６】
また、圧縮機１１０が異物を噛み込む等して、ロックする現象が生じると、圧縮機１１０の回転軸と一体に回転するハブ１０６に繋がったアーマチュア１０５もまた回転しなくなり、回転しつづけるロータ１０４との摩擦で熱が発生する。この熱がアーマチュア１０５を介して弾性部材１０７に伝わることにより弾性部材１０７が溶断し、アーマチュア１０５が板バネ部材１１１、ハブ１０６、回転軸１０８といった圧縮機１１０のロック現象により回転しなくなる部材から切り離される。これにより、過負荷状態の長時間継続によるベルト切れや異常な温度の上昇といった不具合の発生を未然に防止することが出来る。すなわち、電磁クラッチ１０１はいわゆるトルクリミッター機能も持ち合わせている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１６１３８９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電磁クラッチは、圧縮機１１０が異物を噛み込んだ等の理由によりロックした場合に、トルクリミッター機構が作用し、アーマチュア１０５が回転軸１０８から切り離される。この時、アーマチュア１０５を支持していた弾性部材１０７が溶断してしまうので、アーマチュア１０５は電磁コイル１０３の発生する磁界によってロータ１０４に吸引されているのみで、不支持の状態となる。そして、遠心力等によりアーマチュア１０５は径方向に移動してしまい、回転するインナーハブ１１５に接触するなどして異常音が発生するという不具合が生じる事がある。
【０００９】
また、圧縮機１１０のロック現象で、弾性部材１０７が溶断するまで電磁クラッチ１０１にかかる過負荷トルクが原因で、リベット１１３が破損した場合には、アーマチュア１０５が電磁クラッチ１０１のフロント側軸方向へ移動して、外れてしまうという不具合が生じる事がある。
【００１０】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、故障時にアーマチュア１０５が所定の可動範囲を超えて径方向や軸方向に移動することによる異常音の発生や不具合を防止できる電磁クラッチの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、請求項１記載の本発明では、アーマチュア（６）がハブ（７）と非接続になってしまったときに、アーマチュア（６）がアーマチュア（６）の径方向へ移動することを規制する規制手段（１５ａ、２０、１８、１５ｂ、７ｄ）を設けた事を特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の本発明では、プレート（１５）の一部（１５ａ、１５ｂ）をアーマチュア（６）に当接させて、アーマチュア（６）の径方向への移動を規制することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の本発明では、取り付け手段（１８）の一部をアーマチュア（６）に当接させて、アーマチュア（６）の径方向への移動を規制することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の本発明では、ハブ（７）の一部（７ｄ）をアーマチュア（６）に当接させて、アーマチュア（６）の径方向への移動を規制することを特徴とする。
【００１５】
以上のように、請求項１〜請求項４記載の本発明では、アーマチュア（６）がアーマチュア（６）の径方向に移動することを規制する規制手段（１５ａ、２０、１８、１５ｂ、７ｄ）を設けることで、アーマチュア（６）がハブ（７）と非接続となったときにアーマチュア（６）が所定の可動範囲を超えて移動するという不具合の発生を防止する。
【００１６】
また、請求項５記載の本発明では、アーマチュア（６）がハブ（７）と非接続となったときにアーマチュア（６）がハブ（７）の軸方向へ移動することを規制する規制手段（１５ａ、６ａ、７ａ）を設けた事を特徴とする。
【００１７】
請求項６記載の本発明では、ハブ（７）はフランジ部（７ａ）を有しており、フランジ部（７ａ）の外径がプレート（１５）の一部（１５ａ）の内径よりも大きくなっており、プレート（１５）の一部（１５ａ）をフランジ部（７ａ）に当接させて、アーマチュア（６）のハブ（７）の軸方向への移動を規制することを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の本発明では、フランジ部（７ａ）の外径がアーマチュア（６）の内径部（６ａ）よりも大きくなっており、フランジ部（７ａ）をアーマチュア（６）の内径部（６ａ）に当接させて、アーマチュア（６）のハブ（７）の軸方向への移動を規制することを特徴とする。
【００１９】
以上のように、請求項５〜請求項７記載の本発明では、アーマチュア（６）がハブ（７）の軸方向に移動することを規制する規制手段（１５ａ）を設けることで、アーマチュア（６）がハブ（７）と非接続となったときに、アーマチュア（６）が所定の可動範囲を超えて移動するという不具合の発生を防止する。
【００２０】
尚、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施の形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１、図２は第１の実施形態の図であり、図１は車両空調用冷凍サイクルの冷媒圧縮機８（以下、圧縮機）に装着され、駆動源からの動力を断続する電磁クラッチ１の一部断面図である。以下、図１の図面左側から見た面を電磁クラッチ１のフロント側、図面右側から見た面を電磁クラッチ１のリア側という。
【００２２】
電磁クラッチ１は主に電磁コイル３、ロータ４、アーマチュア６、およびハブ７から構成されている。
【００２３】
電磁コイル３はリング状の支持部材１０を介して圧縮機８に固定されており、鉄などの磁性体で形成された断面コ字形のステータ２内に収容されている。また、電磁コイル３は樹脂製の巻き枠３ａに巻回されてエポキシ等の絶縁樹脂部材によって電気絶縁してモールド固定されている。
【００２４】
ロータ４はその内周部にベアリング２１を備え、このベアリング２１によって圧縮機８ハウジングの円筒ボス部８ａの外周面上に回転自在に支持され、駆動源である車両エンジン（図示せず）から回転駆動力を受け取る駆動側回転部材である。ロータ４は外周部にＶベルト（図示せず）が掛け渡されるプーリ５を有し、Ｖベルトを介して伝達されたエンジンの回転駆動力によって回転する。また、ロータ４は鉄などの磁性体で形成されており、ステータ２を微小隙間を隔てて収容する断面コ字形に形成されている。
【００２５】
アーマチュア６は鉄などの磁性体で円板状を形成している。電磁コイル３の通電停止時は、アーマチュア６のリア側端面はロータ４の摩擦面４ａに微小隙間（例えば０．５ｍｍ程度）を隔てて対向配置されており、ロータ４内に収容する電磁コイル３の発生する磁力によってロータ４の摩擦面４ａに吸引される。アーマチュア６のフロント側には弾性部材１４のリア側が焼付接着され、さらに弾性部材１４のフロント側に焼付接着された後述するプレート１５を介して板バネ部材１２に連結されている。板バネ部材１２のバネ部１２ａの働きにより、アーマチュア６は弾性部材１４とプレート１５と一体に回転軸９の軸方向に所定量のみ移動することが可能である。
【００２６】
ハブ７は、鉄系金属にて円筒状に形成されたインナーハブ７ｂを有し、このインナーハブ７ｂの円筒部内周面にはスプライン嵌合部７ｃが形成され、このスプライン嵌合部７ｃによって回転軸９に一体に嵌合される。ハブ７において、インナーハブ７ｂの円筒部軸方向の一端部から径方向の外方へ伸びる取り付けフランジ部７ａが一体成型されている。このハブ７は従動側機器である冷媒圧縮機８の回転軸９に連結され、アーマチュア６がロータ４の摩擦面４ａに吸引された際、ロータ４および回転するアーマチュア６からの回転を圧縮機８に伝える役割を持つ。
【００２７】
弾性部材１４は、中心部に穴の空いた円板状をなし、同じく中心部に穴の空いた円板状のプレート１５のリア側とアーマチュア６のフロント側とに挟まれるようにしてそれぞれに焼付接着されている。
【００２８】
弾性部材１４に用いるゴム材質としては、車両の使用環境温度の広範な変化（‐３０℃〜１２０℃）に対してトルク伝達およびトルク変動吸収（振動減衰）の面で優れた特性を発揮するものが好ましく、具体的には塩素化ブチルゴム、アクリロニトリル、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム等を用いるとよい。
【００２９】
プレート１５の内径側にはプレート折り曲げ部１５ａが設けてあり、図６はその拡大図である。プレート折り曲げ部１５ａはアーマチュア６の内径部６ａに潜り込むようにリア側に折り曲げられている。すなわち、プレート折り曲げ部１５ａは、アーマチュア６の内周部をフロント側からリア側に向かって延在するように形成されている。
【００３０】
また、ハブ７の円板状を成す取り付けフランジ部７ａの外径をφＡ、プレート折り曲げ部１５ａの内径をφＢとすると、φＡはφＢよりも大きくなっている。
【００３１】
板バネ部材１２は外周部を外側リベット１９によりプレート１５に固定され、内周部を内側リベット１８によりハブ７に固定されている。図２はフロント側から見たハブ７と板バネ部材１２、プレート１５の結合状態を示す図である。板バネ部材１２は打ち抜き部１６を有する略三角形状で、三角形の頂点と頂点を結ぶ中間部でバネ部１２ａが形成されている。
【００３２】
プレート１５には、プレート孔部１５ｃが設けられており、プレート孔部１５ｃから弾性部材１４の一部が突出することによってストッパ部１７が形成される。ストッパ部１７は、外側リベット１９との位置関係により、バネ部１２ａを屈曲させてバネ部１２ａに初期たわみを持たせている。このため、電磁コイル３への通電停止時には、バネ部１２ａの弾性復元力によって板バネ部材１２に結合された弾性部材１４とアーマチュア６がロータ４から微小隙間だけ離れた位置に支持されることになる。
【００３３】
（本実施の形態の作動）
電磁コイル３への通電が遮断されている時には、アーマチュア６は、ロータ４の摩擦面４ａに微小隙間を隔てて対向配置されているので、ロータ４がエンジンからの回転駆動力を受けて回転しても、アーマチュア６は回転しない。したがって、ハブ７、回転軸９もまた回転せず、圧縮機８は運転されない。
【００３４】
そして、電磁コイル３へ通電が始まると電磁コイル３の発生する磁力により、アーマチュア６はロータ４の方向に吸引され、板バネ部材１２のバネ部１２ａが弾性変形することにより、アーマチュア６がロータ４の摩擦面４ａに吸着され、ロータ４と一体に回転しだす。この時、アーマチュア６とプレート１５との間に挟まれた弾性部材１４はアーマチュア６がロータ４の摩擦面４ａに吸着される際の衝撃音を緩和する働きをする。
【００３５】
次に、異物を噛み込んだ等の原因で圧縮機８にロック現象が生じた時、圧縮機８からの過負荷トルクの伝達を遮断し、図示しないＶベルトおよび他のエンジン補機を保護するトルクリミッター機能について説明する。圧縮機８のロック現象により回転軸９が回転しなくなると、回転軸９にハブ７や板バネ部材１２を介して接続されており、回転しなくなってしまったアーマチュア６と、エンジンからの回転駆動力を受けて回転しつづけるロータ４の摩擦面４ａとの間で摩擦熱が発生する。
【００３６】
その熱がアーマチュア６を介して弾性部材１４に伝わることにより、弾性部材１４が溶断し、プレート１５からアーマチュア６へのトルク伝達が遮断され、アーマチュア６が圧縮機８の回転軸９から開放されるので、電磁クラッチ１への過負荷状態が解除される。
【００３７】
（本実施の形態の効果）
上記トルクリミッター機構の働きにより弾性部材１４が溶断すると、それまでアーマチュア６を支えていた弾性部材１４が溶断してなくなり、アーマチュア６は電磁コイル３の発生する電磁力によりロータ４の摩擦面４ａに吸着されたままとなってしまうが、遠心力などによりアーマチュア６が径方向に移動しようとすると、図６に示すように、プレート折り曲げ部１５ａがアーマチュア内径部６ａに接するので、アーマチュア６がそれ以上径方向に移動することを規制できる。これにより、トルクリミッタ−機構の作用後、アーマチュア６が不支持の状態で径方向に移動し、回転するインナーハブ７ｂに接触するなどして異常音が発生するという不具合を防止することができる。
【００３８】
また、過負荷トルクにより板バネ部材１２、内側リベット１８のいずれかが破損した場合には、プレート１５と弾性部材１４、アーマチュア６が結合した状態でフロント側軸方向へ移動してしまい外れてしまうが、ハブ７のフランジ部７ａの外径φＡがプレート折り曲げ部１５ａの内径φＢよりも大きく、プレート１５がフロント側軸方向へ移動しようとすると、プレート折り曲げ部１５ａがフランジ部７ａに接するので、プレート１５のフロント側軸方向への移動も規制することができる。
【００３９】
更に、ストッパ部１７をバネ部１２ａの中央に接触させてバネ部１２ａに初期たわみを持たせることで、バネ部１２ａがストッパ部１７を中心に均等にたわむことができ、バネ部１２ａの弾性作用を最大限に利用できる。
【００４０】
（第２の実施の形態）
図３に第２の実施の形態におけるハブ７と板バネ部材１２、プレート１５、弾性部材１４、アーマチュア６の断面図を示す。第１の実施の形態ではプレート１５に折り曲げ部１５ａを設けたのに対し、本実施形態では、ハブ７のフランジ部７ａのリア側と内側リベット１８とに挟まれて固定された別体の規制部位２０を設けてある。これにより、トルクリミッター機構作用後において、アーマチュア６の径方向への移動を規制している。この別体の規制部位２０は中心部に穴の空いた円板状で、外径部がアーマチュア６の内径部６ａに接するように折り曲げられたものである。
【００４１】
（第３の実施の形態）
図４に第３の実施の形態におけるハブ７と板バネ部材１２、プレート１５、弾性部材１４、アーマチュア６の断面図を示す。第１、第２の実施の形態に対し、本実施の形態では、内側リベット１８のリア側の形状を、アーマチュア６が径方向に移動しようとするとアーマチュア６の内径部６ａに接する位置まで延長し、アーマチュア６の径方向への移動を規制できるようにしている。
【００４２】
（第４の実施の形態）
図５に第４の実施の形態におけるハブ７と板バネ部材１２、プレート１５、弾性部材１４、アーマチュア６の断面図を示す。本実施の形態では、プレート外径部１５ｂをアーマチュア６の方向に折り曲げ、アーマチュア６の径方向への移動を外側から規制している。
【００４３】
上記の第２、第３、第４の実施の形態では、ハブ７のフランジ部７ａの外径φＡとアーマチュア内径部６ａの内径φＣとの関係が図７に示すように、フランジ部７ａの外径φＡの方が大きくなっている。
【００４４】
過負荷トルクにより板バネ部材１２、内側リベット１８のいずれかが破損した場合に、プレート１５と弾性部材１４、アーマチュア６が結合した状態でフロント側軸方向へ移動して外れようとするが、ハブ７のフランジ部７ａの外径φＡがアーマチュア内径部６ａの内径φＣよりも大きく、プレート１５がフロント側軸方向へ移動しようとすると、アーマチュア内径部６ａがフランジ部７ａに接するので、アーマチュア６のフロント側軸方向への移動も規制することができる。
【００４５】
（第５の実施の形態）
図８に第５の実施の形態におけるハブ７と板バネ部材１２、プレート１５、弾性部材１４、アーマチュア６の断面図を示す。本実施の形態では、フランジ部７ａを折り曲げてフランジ折り曲げ部７ｄを形成し、アーマチュア６の径方向への移動を規制している。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の電磁クラッチ１の断面図である。
【図２】フロント側から見た第１の実施の形態のハブ７と板バネ部材１２、プレート１５、弾性部材１４、アーマチュア６の結合状態を示す図である。
【図３】第２の実施の形態のハブ７と板バネ部材１２、プレート１５、弾性部材１４、アーマチュア６の結合状態を示す断面図である。
【図４】第３の実施の形態のハブ７と板バネ部材１２、プレート１５、弾性部材１４、アーマチュア６の結合状態を示す断面図である。
【図５】第４の実施の形態のハブ７と板バネ部材１２、プレート１５、弾性部材１４、アーマチュア６の結合状態を示す断面図である。
【図６】第１の実施の形態のフランジ部７ａの外径φＡ、プレート折り曲げ部１５ａの内径φＢ、アーマチュア内径部６ａの関係を示す図１の拡大図である。
【図７】第２、第３、第４の実施の形態のフランジ部７ａの外径φＡとアーマチュア内径部６ａの内径φＣの関係を示す拡大図である。
【図８】第５の実施の形態のハブ７と板バネ部材１２、プレート１５、弾性部材１４、アーマチュア６の結合状態を示す断面図である。
【図９】従来の技術における電磁クラッチ１０１の断面図である。
【符号の説明】
１…電磁クラッチ、
６…アーマチュア、
６ａ…アーマチュア内径部、
７…ハブ、
７ａ…フランジ部、
１５…プレート、
１５ａ…プレート折り曲げ部、
１５ｂ…プレート外径部、
１８…内側リベット、
２０…規制部位。

Claims (7)

1. 通電によって電磁力を発生する電磁コイル（３）と、
   駆動源により回転駆動されるロータ（４）と、
   前記電磁コイル（３）の発生する電磁力によって前記ロータ（４）に吸着され、前記ロータ（４）の回転を受けるアーマチュア（６）と、
   従動側機器（８）に連結されるハブ（７）と、
   前記ハブ（７）に接続されたバネ手段（１２）と、
   前記バネ手段（１２）に接続されたプレート（１５）と、
   前記アーマチュア（６）および前記プレート（１５）とに接着され、前記アーマチュア（６）と前記プレート（１５）との間に介在されている弾性部材（１４）と、
   前記アーマチュア（６）がハブ（７）と非接続状態になったときに、前記アーマチュア（６）が前記アーマチュア（６）の径方向へ移動することを規制する規制手段（１５ａ、２０、１８、１５ｂ、７ｄ）とを設けた事を特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記プレート（１５）の一部（１５ａ、１５ｂ）を前記アーマチュア（６）に当接させて、前記アーマチュア（６）の径方向への移動を規制することを特徴とする請求項１記載の電磁クラッチ。
3. 前記板バネ手段（１２）は前記ハブ（７）に取り付け手段（１８）によって接続されており、
   前記取り付け手段（１８）の一部を前記アーマチュア（６）に当接させて、前記アーマチュア（６）の径方向への移動を規制することを特徴とする請求項１記載の電磁クラッチ。
4. ハブ（７）の一部（７ｄ）を前記アーマチュア（６）に当接させて、前記アーマチュア（６）の径方向への移動を規制することを特徴とする請求項１記載の電磁クラッチ。
5. 通電によって電磁力を発生する電磁コイル（３）と、
   駆動源により回転駆動されるロータ（４）と、
   前記電磁コイル（３）の発生する電磁力によって前記ロータ（４）に吸着され、前記ロータ（４）の回転を受けるアーマチュア（６）と、
   従動側機器（８）に連結されるハブ（７）と、
   前記ハブ（７）に接続されたバネ手段（１２）と、
   前記バネ手段（１２）に接続されたプレート（１５）と、
   前記アーマチュア（６）および前記プレート（１５）とに接着され、前記アーマチュア（６）と前記プレート（１５）との間に介在されている弾性部材（１４）と、
   前記アーマチュア（６）がハブ（７）と非接続状態になったときに、前記アーマチュア（６）が前記ハブ（７）の軸方向へ移動することを規制する規制手段（１５ａ、６ａ、７ａ）を設けた事を特徴とする電磁クラッチ。
6. 前記ハブ（７）はフランジ部（７ａ）を有しており、
   前記フランジ部（７ａ）の外径が前記プレート（１５）の一部（１５ａ）の内径よりも大きくなっており、前記プレート（１５）の一部（１５ａ）を前記フランジ部（７ａ）に当接させて、前記アーマチュア（６）の前記ハブ（７）の軸方向への移動を規制することを特徴とする請求項５記載の電磁クラッチ。
7. 前記フランジ部（７ａ）の外径が前記アーマチュア（６）の内径部（６ａ）よりも大きくなっており、前記フランジ部（７ａ）を前記アーマチュア（６）の前記内径部（６ａ）に当接させて、前記アーマチュア（６）の前記ハブ（７）の軸方向への移動を規制することを特徴とする請求項５記載の電磁クラッチ。

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