JP2005076684A

JP2005076684A - 電磁クラッチ

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Publication number: JP2005076684A
Application number: JP2003305179A
Authority: JP
Inventors: Motoaki Yoshida; 元昭吉田; Keiichi Ichinose; 啓一一ノ瀬; Isamu Shirai; 勇白井; Shigeru Ito; 茂伊藤; Takao Shimoyama; 孝男下山
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2005-03-24
Also published as: CN1590763A; CN100410560C; EP1510714A2; US20050045444A1; EP1510714A3; US7311188B2

Abstract

【課題】連結部とバネ部とを一体に形成して部品点数を少なくし、また、アーマチュア板をロータに対して均一に対向配置することができる電磁クラッチを提供する。
【解決手段】電磁コイル１４を備えたロータ１０と、ロータ１０に脱着自在のアーマチュア板２０と、回転シャフト３に連結された回転自在の連結部３１と、アーマチュア板２０の回転力を連結部３１に伝達するバネ部３３とを備え、電磁コイル１４への通電及び非通電によりアーマチュア板２０を脱着させる電磁クラッチ１において、連結部３２とバネ部３３は弾性材で一体に形成されている。これにより、回転シャフト３とアーマチュア板２０を連結する部品点数が少なくなるし、また、アーマチュア板２０の配置精度を確保する部品も少なくて済む。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジン等の外部駆動源の回転力を圧縮機等の駆動機器に断続的に伝達する電磁クラッチに関するものである。

従来、この種の電磁クラッチとして、例えば特開平１１−６３０２１号公報に記載されたものが知られている。

この公報に記載された電磁クラッチは、外部駆動源により回転され電磁コイルを備えたロータと、ロータに脱着自在のアーマチュア板と、主軸に連結された連結部材と、アーマチュア板と連結部材を連結する板バネとを有する構造となっている。

また、この電磁クラッチにおいて、電磁コイルに通電されていないときは板バネの弾発力によりアーマチュア板がロータから離隔するよう付勢され、ロータの回転力がアーマチュアに伝達されることがない。一方、電磁コイルに通電されたときはアーマチュア板が板バネの弾発力に抗してロータに吸着され、ロータとアーマチュア板が結合される。この両者の結合に伴う摩擦力により、ロータの回転力がアーマチュア板に伝達され、次いで、アーマチュア板の回転力が板バネを介して連結部材に伝達され、そして、連結部材の回転力が主軸に伝達される。

ここで、外部駆動源が自動車のエンジンであり、また、主軸が圧縮機の回転シャフトとなっているときは、電磁クラッチの断続的な接続により、圧縮機が断続的に運転される。
特開平１１−６３０２１号公報

ところで、アーマチュア板に伝達した回転力は連結部材及び板バネを介して主軸に伝達されるが、これらが２部品で構成されているため、部品点数が増大するという問題点を有していた。

また、アーマチュア板とロータが確実に結合するよう両者を均一に対向させる必要がある。このため、アーマチュア板を支持する連結部材及び板バネは、両者とも製造精度はもとより、その組み付け精度も高いものが要求されていた。

本発明の目的は前記従来の問題点に鑑み、連結部とバネ部とを一体に形成して部品点数を少なくし、また、アーマチュア板をロータに対して均一に対向配置することが容易な電磁クラッチを提供することにある。

本発明は前記課題を解決するため、請求項１の発明は、電磁コイルを備えたロータと、ロータに脱着自在のアーマチュア板と、主軸に連結された回転自在の連結部と、アーマチュア板の回転力を連結部に伝達するバネ部とを備え、電磁コイルへの通電及び非通電によりアーマチュア板を脱着させる電磁クラッチにおいて、連結部とバネ部は弾性材で一体に形成されている。

請求項１の発明によれば、連結部とバネ部が弾性材で一体形成されているから、主軸とアーマチュア板を連結する部品点数が少なくなるし、また、アーマチュア板の配置精度を確保する部品が少なくなる。

なお、連結部及びバネ部を樹脂成形するときは、連結部及びバネ部の製造が簡単になるし、また、精度も容易に得ることができる（請求項２）。また、樹脂として熱硬化性樹脂を用いるときは、耐熱性に優れたものとなる（請求項３）。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の電磁クラッチにおいて、バネ部の厚さ寸法は連結部の厚さ寸法より小さくなっており、弾性変形がバネ部で発生するよう構成されている。

請求項５の発明は、請求項２乃至請求項４の電磁クラッチにおいて、連結部は金属等の硬性材料で形成された介装部材を介して主軸に連結された構造となっている。これにより、主軸と連結部が強度に連結され、かつ、耐摩耗性が向上している。

請求項７の発明は、請求項５の電磁クラッチにおいて、連結部と介装部材は互いに嵌め合い可能な一又は２以上の凹凸係合部で係合しており、連結部と介装部材との間で相対的なズレが発生せず、連結部から介装部材を介して主軸に確実に動力を伝達することができる。

なお、バネ部の延在方向はアーマチュア板の回転方向と鈍角、鋭角又は直交の何れであってもよい（請求項８、請求項１０）。また、バネ部とアーマチュア板をリベットによりかしめて固定するようにしてもよい（請求項９）。更に、バネ部に金属等の硬性材料で形成された他の介装部材を介装し、他の介装部材を介してバネ部をアーマチュア板に連結するようにしてもよい（請求項１２）。

本発明によれば、連結部とバネ部が弾性材で一体形成されているから、主軸とアーマチュア板が一つの部品で連結されるし、また、アーマチュア板の配置精度が向上し、更には製造コストが割安となる。なお、連結部及びバネ部を樹脂成形するときは、連結部及びバネ部の製造が簡単になるし、また、精度も容易に得ることができる。また、樹脂として熱硬化性樹脂を用いるときは、耐熱性に優れたものとなる。

図１乃至図３は本発明に係る電磁クラッチの第１実施形態を示すもので、図１は電磁クラッチの正面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢印方向の電磁クラッチの断面図、図３はバネ部とアーマチュア板の連結状態を示す電磁クラッチの要部拡大断面図である。

本実施形態に係る電磁クラッチ１は圧縮機２に使用されるもので、圧縮機２の回転シャフト３（主軸）への回転力を断続的に伝達する機能を有している。また、回転シャフト３の先端は後述する動力伝達部材３０に螺着され、かつ、回転シャフト３の先端が図示しないナットにより締結されている。このように構成することにより、ロータ１０の回転力が後述するように動力伝達部材３０を通じて回転シャフト３に伝達される。

電磁クラッチ１は環状のロータ１０、アーマチュア板２０と、動力伝達部材３０とを有している。

ロータ１０は、内輪１１と、外輪１２と、内輪１１及び外輪１２の前端を連結する前面プレート１３とからなり、内輪１１と外輪１２との間に電磁コイル１４が介在されている。電磁コイル１４に通電するときはロータ１０全体が電磁石となりアーマチュア板２０を吸着するようになっている。

ロータ１０の外輪１２に形成されたベルト掛け溝１２ａには外部駆動源、例えば図示しない自動車エンジンの回転力が伝達されたベルトが巻き付けられている。また、内輪１１の内側には圧縮機２のフロントハウジング４が貫通している。フロントハウジング４と内輪１１との間に玉軸受け５が介装されている。このように構成することにより、エンジンの回転力がロータ１０に伝達され、ロータ１０がフロントハウジング４を中心に回転することとなる。

アーマチュア板２０は磁性体材料、例えば鉄系の材料で形成されている。また、アーマチュア板２０は環状に形成され、ロータ１０の前面プレート１３と間隔をおいて対向配置されている。

動力伝達部材３０は、回転シャフト３に螺着された介装部材３１と、介装部材３１に係止された連結部３２と、連結部３２から延在されたバネ部３３と、バネ部３３をアーマチュア板２０に連結するリベット３４と、連結部３２の振動を抑制する防振ゴム３５とを有している。

介装部材３１は金属等の硬性材料で形成されている。また、介装部材３１は、図１及び図２に示すように、軸方向にボス部３１１が延在されており、ボス部３１１に回転シャフト３の先端が連結している。また、ボス部３１１の先端にはフランジ部３１２が延在されている。フランジ部３１２の外面の一部には図１に示すように軸方向に延びる係止溝３１３が形成されている。

連結部３２はバネ部３３と弾性を有する熱硬化性樹脂で一体成形されたものである。連結部３２は板状に形成されており、周方向に等間隔で外方向に延びる腕部３２１を有している。腕部３２１には防振ゴム３５が嵌め込まれている。連結部３２の中央の貫通穴３２２には介装部材３１がインサート成形で一体に嵌め込まれている。貫通穴３２２の内面には係止溝３１３に係止された係止突起３２３が形成されている。係止溝３１３及び係止突起３２３により、連結部３２と介装部材３１との間でズレが生じないようにしている。

バネ部３３は連結部３２の各腕部３２１から延在された板バネである。バネ部３３の厚さ寸法は、図３に示すように、連結部３２の厚さ寸法よりも小さく形成されており、バネ部３３が容易に弾性変形できるようになっている。バネ部３３の先端側にはリベット３４がインサート成形で嵌め込まれている。このリベット３４はアーマチュア板２０に貫通し、アーマチュア板２０の裏面にかしめて固定されている。

また、バネ部３３の延在方向（Ｂ−Ｂ線）がアーマチュア板２０の回転方向（図１の２点鎖線矢印ａ１）に対して斜めに交叉するよう設計されている。即ち、図１に示すように、バネ部３３の延在方向（Ｂ−Ｂ線）とアーマチュア板２０の外周と交わる点における接線（１点鎖線Ｌ１）とが鈍角θ１となっている。なお、アーマチュア板２０が逆方向（図１の２点鎖線矢印ａ２）のときは、接線（１点鎖線Ｌ１）に対して鋭角θ２となる。

本実施形態によれば、電磁コイル１４に通電されていないときは、バネ部３３の付勢力によりロータ１０とアーマチュア板２０は離隔しており、ロータ１０の回転力がアーマチュア板２０に伝達されることがない。

電磁コイル１４に通電されたときはロータ１０が電磁石となる。これにより、ロータ１０に起磁力が発生するため、バネ部３３の付勢力に抗してアーマチュア板２０がロータ１０の前面プレート１３に吸着され、ロータ１０とアーマチュア板２０が結合する。両者の結合により、ロータ１０の回転力がアーマチュア板２０に伝達され、この回転力がバネ部３３、連結部３２、介装部材３１、回転シャフト３と順次伝達され、回転シャフト３が回転する。この回転シャフト３の回転力により圧縮機２が冷媒の吸入・圧縮作用を発揮する。

本実施形態に係る電磁クラッチ１は、連結部３２とバネ部３３が弾性材で一体形成されているから、従来２部品であったものが一部品となり、部品点数が少なくなっているし、また、アーマチュア板２０の配置精度も高くなり、アーマチュア板２０をロータ１０に対して均一にかつ適正間隔で対向配置することができる。

また、連結部３２及びバネ部３３が樹脂成形されているため、電磁クラッチ１が軽量となるし、また、熱硬化性樹脂となっているため、耐熱性に優れたものとなっている。

更に、バネ部３３の厚さ寸法が連結部３２の厚さ寸法より小さくなっており、弾性変形がバネ部３３で発生する。従って、連結部３２の弾性変形が抑制され、介装部材３１との連結強度が低下することがない。

更にまた、介装部材３１が金属等の硬性材料で形成されているため、回転シャフト３と連結部３２との連結強度が低下することがないし、また、回転シャフト３に対する耐摩耗性が向上している。

更にまた、連結部３２と介装部材３１は係止溝３１１と係止突起３２３によって係合しているため、連結部３２と介装部材３１との間で相対的なズレが発生せず、ロータ１０の回転力を回転シャフト３に確実に伝達することができる。

図４乃至図６は本発明に係る電磁クラッチの第２実施形態を示すものである。なお、前記第１実施形態と同一構成部分は同一符号で表し、その説明を省略する。本実施形態は連結部材４０を改良している。

即ち、連結部材４０の介装部材４１の外周面には前記第１実施形態と同様に形成された係止溝４１１が形成されている。係止溝４１１は介装部材４１の周方向に等間隔で６個形成されている。また、前記第１実施形態と同様に連結部４２の貫通穴４２２の内周面には、各係止溝４１１に対応するよう同じく係止突起４２３が６個形成されている。これにより、介装部材４１と回転シャフト３との連結強度が更に向上する。

バネ部４３は連結部４２の腕部４２１から前記第１実施形態と同様にアーマチュア板２０の周縁に向かって延在されている。即ち、図４に示すように、バネ部４３の延在方向（Ｄ−Ｄ線）とアーマチュア板２０の外周と交わる点における接線（１点鎖線Ｌ２）とが斜めに交叉するよう設計されている。また、図６に示すように、バネ部４３の厚さ寸法は連結部４２の厚さ寸法より小さく、また、バネ部４３の腕部４２１側から先端に向かうに従って徐々に小さくなるよう形成されている。また、バネ部４３の先端には前記第１実施形態と同様にリベット４４がインサート成形で嵌め込まれている。リベット４４の軸部分がアーマチュア板２０を貫通し、アーマチュア板２０の裏面にかしめられている。なお、連結部４２及びバネ部４３は前記第１実施形態と同様に熱硬化樹脂で一体に形成されている。

本実施形態によれば、係止溝４１１と連結部４２３を複数有しているため、連結部４２と介装部材４１の間で発生するズレが完全に防止される。また、バネ部４３が連結部４２側からアーマチュア板２０に向かって徐々に薄くなるよう形成されているため、バネ部４３が撓む際に発生する応力が厚さ寸法の大きい連結部４２寄りとなり、バネ部４３の寿命が長くなる。なお、その他の構成及び作用は前記第１実施形態と同様である。

図７及び図８は本発明に係る電磁クラッチの第３実施形態を示すものである。なお、前記第１実施形態と同一構成部分は同一符号で表し、その説明を省略する。本実施形態は連結部材５０を改良している。

連結部材５０の介装部材５１は平面三角形状に形成されたブロックであり、連結部５２にインサート成形で嵌め込まれている。介装部材５１には図示しない回転シャフトが螺合するボス部５１１が形成されている。

連結部５２は平面略正６角形状を呈した厚肉のプレートであり、介装部材５１に連結されている。

バネ部５３は、径方向に延在された放射状弾性片５３１と、環状に形成された環状弾性片５３２とから構成されている。各放射状弾性片５３１は連結部５２の６箇所のコーナ部分から径方向に延在され、先端が環状弾性片５３２に連結されている。環状弾性片５３２はアーマチュア板２０の外周縁に沿って延在されている。

各放射状弾性片５３１の延在方向（Ｅ−Ｅ線）とアーマチュア板２０の外周と交わる点における接線（１点鎖線Ｌ３）とが直交するよう設計されている。また、図８に示すように、放射状弾性片５３１の厚さ寸法は連結部５２の厚さ寸法より小さく、また、放射状弾性片５３１の連結部５２側から先端に向かうに従って徐々に小さくなるよう形成されている。

環状弾性片５３２と各放射状弾性片５３１との連結部位にはリベット５４と防振ゴム５５とが交互に配置されている。リベット５４が貫通する環状弾性片５３２には硬性を有する金属製の補強リング５６がインサート成型されている。リベット５４は補強リング５６を介してアーマチュア板２０にかしめて固定され、これにより、環状弾性片５３２がアーマチュア板２０に連結されている。

なお、連結部５２とバネ部５３は前記第１実施形態と同様に熱硬化性樹脂にて一体に形成されている。

本実施形態によれば、各放射状弾性片５３１の先端側は環状弾性片５３２で互いに一体となり、また、各放射状弾性片５３１の基部側は連結部４２で互いに一体となっている。従って、各放射状弾性片５３１の形状、大きさ等の誤差により、各放射状弾性片５３１の弾性力に多少差異があったとしても、バネ部５３全体の弾発力が均一化され、アーマチュア板２０全体を均一に付勢することができる。

また、リベット５４とアーマチュア板２０を金属製の補強リング５６を介して連結しているため、バネ部５３に応力が集中することがなく、バネ部５３の破損を防止できる。なお、その他の構成及び作用は前記第１実施形態と同様である。

図９及び図１０は本発明に係る電磁クラッチの第４実施形態を示すものである。なお、前記第１実施形態と同一構成部分は同一符号で表し、その説明を省略する。本実施形態は連結部材６０を改良している。

連結部材６０の介装部材６１は平面三角形状に形成されたブロックであり、連結部６２にインサート成形で嵌め込まれている。介装部材６１には図示しない回転シャフトが螺合するボス部６１１が形成されている。

連結部６２は平面略円形状を呈した厚肉のプレートであり、介装部材６１に連結されている。

バネ部６３は、径方向に延在された放射状弾性片６３１と、環状に形成された環状弾性片６３２とから構成されている。各放射状弾性片６３１は連結部５２の３箇所から径方向に延在され、先端が環状弾性片６３２に連結されている。環状弾性片６３２はアーマチュア板２０の外周縁に沿って延在されている。

各放射状弾性片６３１の延在方向（１点鎖線Ｇ）とアーマチュア板２０の外周と交わる点における接線（１点鎖線Ｌ４）とが直交するよう設計されている。また、図１０に示すように、放射状弾性片６３１の厚さ寸法は連結部６２の厚さ寸法より小さくなっている。また、前記第３実施形態と同様に、放射状弾性片６３１の厚さ寸法は連結部６２側から先端に向かうに従って徐々に小さくなるよう形成されている。

環状弾性片６３２と各放射状弾性片６３１との連結部位には防振ゴム６５が配置されている。環状弾性片６３２とアーマチュア板２０とを連結するリベット６４を有している。リベット６４は環状弾性片６３２に等間隔で３箇所に配置されている。また、各リベット６４は前記第３実施形態と同様に、金属製の補強リング６６を介してアーマチュア板２０にかしめて固定されている。

なお、連結部６２とバネ部６３は前記第１実施形態と同様に熱硬化性樹脂にて一体に形成されている。

本実施形態によれば、バネ部６３において連結部６２側からアーマチュア板２０との結合部（リベット６４）までの道のりが長くなっているため、弾発力が増大し、アーマチュア板２０とロータ１０との脱着を確実に行なうことができる。なお、その他の構成及び作用は前記第１実施形態と同様である。

第１実施形態に係る電磁クラッチの正面図図１のＡ−Ａ線矢印方向の電磁クラッチの断面図図１のＢ−Ｂ線矢印方向の電磁クラッチの要部拡大断面図第２実施形態に係る電磁クラッチの正面図図４のＣ−Ｃ線矢印方向の電磁クラッチの要部断面図図４のＤ−Ｄ線矢印方向の電磁クラッチの要部拡大断面図第３実施形態に係る電磁クラッチの正面図図７のＥ−Ｅ線矢印方向の電磁クラッチの断面図第４実施形態に係る電磁クラッチの正面図図９のＦ−Ｆ線矢印方向の電磁クラッチの断面図

符号の説明

１…電磁クラッチ、３…回転シャフト、１０…ロータ、１３…電磁コイル、２０…アーマチュア板、３０，４０，５０，６０…動力伝達部材、３１，４１，５１，６１…介装部材、３２，４２，５２，６２…連結部、３３，４３，５３，６３…バネ部、３４，４４，５４，６４…リベット、３１３…係止溝、３２３…係止突起。

Claims

電磁コイルを備えたロータと、該ロータに脱着自在のアーマチュア板と、主軸に連結された回転自在の連結部と、該アーマチュア板の回転力を該連結部に伝達するバネ部とを備え、該電磁コイルへの通電及び非通電により該アーマチュア板を脱着させる電磁クラッチにおいて、
前記連結部と前記バネ部は弾性材で一体に形成された
ことを特徴とする電磁クラッチ。
前記連結部及び前記バネ部は樹脂材料で形成された
ことを特徴とする請求項１記載の電磁クラッチ。
前記連結部及び前記バネ部の樹脂材料として熱硬化性樹脂を用いた
ことを特徴とする請求項２記載の電磁クラッチ。
前記バネ部の厚さ寸法は前記連結部の厚さ寸法より小さくなっている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項記載の電磁クラッチ。
前記連結部は金属等の硬性材料で形成された介装部材を介して前記主軸に連結された
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか一項記載の電磁クラッチ。
前記介装部材はインサート成形などで前記連結部に一体に嵌め込まれている
ことを特徴とする請求項５記載の電磁クラッチ。
前記連結部と介装部材は互いに嵌め合い可能な一又は２以上の凹凸係合部で係合してなる
ことを特徴とする請求項６記載の電磁クラッチ。
前記バネ部は前記連結部から前記アーマチュア板に延在して形成され、該バネ部の延在方向は前記アーマチュア板の回転方向と鈍角又は鋭角に交叉するよう設定された
ことを特徴とする請求項２乃至請求項７の何れか一項記載の電磁クラッチ。
前記バネ部にはリベットが一体に嵌め込まれており、該リベットを前記アーマチュア板にかしめて固定し、該バネ部と前記アーマチュア板とを連結した
ことを特徴とする請求項８項記載の電磁クラッチ。
前記バネ部は前記連結部から前記アーマチュア板に延在して形成され、該バネ部の延在方向は前記アーマチュア板の回転方向と直交するよう設定された
ことを特徴とする請求項２乃至請求項７の何れか一項記載の電磁クラッチ。
前記バネ部は前記連結部から外方向に延在された複数の放射状弾性片と、前記アーマチュア板の周方向に沿って延在された環状連結片とにより構成された
ことを特徴とする請求項１０記載の電磁クラッチ。
前記バネ部には金属等の硬性材料で形成された他の介装部材が介装され、前記バネ部を該他の介装部材を介して前記アーマチュア板に連結した
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１項記載の電磁クラッチ。
前記他の介装部材はインサート成形などで前記バネ部に一体に嵌め込まれている
ことを特徴とする請求項１２記載の電磁クラッチ。