JP2006077954A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁クラッチの使用初期の問題を解決し、且つ、圧縮機のコスト低減を達成することができる電磁クラッチを提供する。
【解決手段】 車両のエンジンから動力を受けて車両用空調装置における圧縮機の前記回転軸の周囲で回転されるロータ(20)と、ロータの回転軸方向の一端面側に対向配置されたアーマチュア(24)と、アーマチュアを通電によってロータに吸引し、エンジンの動力を回転軸に伝達させる電磁ソレノイド(22)とを具備し、ロータ及びアーマチュアは、各対向配置部分にそれぞれ摩擦面(34,36)を備え、各摩擦面のうち、いずれかの摩擦面には、熱可塑性樹脂を主成分とするコーティングによって形成された介在部(38)を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電磁クラッチに係り、詳しくは、車両のエンジンの動力を車両用空調装置に使用される圧縮機の回転軸に伝達するための電磁クラッチに関する。

この種の圧縮機はエンジンの動力を受けて駆動されるため、エンジンと圧縮機の回転軸との間は動力伝達経路を介して接続されている。この動力伝達経路は、エンジンの駆動力を駆動ベルトからプーリに伝達し、このプーリから電磁クラッチを介して圧縮機の回転軸に至る。
より詳しくは、電磁クラッチは回転軸の周囲で回転されるロータを備え、このロータにはアーマチュア、すなわち、クラッチプレートが対向配置されている。そして、クラッチプレートは電磁ソレノイドへの通電によってロータに吸引される。これにより、エンジンの駆動力は回転軸に伝達される。

これらロータ及びアーマチュアは各対向配置部分にそれぞれ摩擦面を備えているが、ロータの摩擦面は切削加工が、アーマチュアの摩擦面は研摩加工が行われ、それぞれ金属素地が露出されている。このため、電磁クラッチの使用初期段階では摩擦係合面が馴染まず、初期伝達トルクが小さくなるとの課題の解決を図った電磁クラッチが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１１４２４１号公報

ところで、電磁クラッチの使用初期段階において、特に高負荷となる場合の作動時には同種金属間の接触によって局部的な凝着が発生し、電磁ソレノイドへの通電を停止しても、アーマチュアがロータから離脱し難くなる。この凝着現象は、ロータ及びアーマチュアの各摩擦面上にムシレを引き起こし、吸着時及び離脱時の異音発生の原因となる。そこで、上記特許文献１に記載の電磁クラッチによれば、上記凝着による不具合の解決を図ることは可能である。

しかしながら、当該電磁クラッチでは、熱硬化性樹脂を主成分とするコーティング材が用いられている。つまり、このコーティング材を用いる場合には、硬化させるための焼き付け工程が別途必要になり、電磁クラッチの製造工数が増加するとの懸念がある。
また、上記凝着現象は電磁クラッチの使用初期段階のみの問題であり、しかも、コーティングされた部分は摩擦によっていずれ無くなる点にも留意しなければならない。すなわち、同種金属の全面接触の観点からみると、使用初期段階を経過すれば、コーティング部分がいつまでも保持されない方が望ましいのである。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、電磁クラッチの使用初期の問題を解決し、且つ、圧縮機のコスト低減を達成することができる電磁クラッチを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、請求項１記載の電磁クラッチは、車両用空調装置における圧縮機の回転軸と、車両のエンジンから動力を受けて回転軸の周囲で回転されるロータと、ロータの回転軸方向の一端面側に対向配置されたアーマチュアと、アーマチュアを通電によってロータに吸引し、エンジンの動力を回転軸に伝達させる電磁ソレノイドとを具備し、ロータ及びアーマチュアは、各対向配置部分にそれぞれ摩擦面を備え、各摩擦面のうち、いずれかの摩擦面には、熱可塑性樹脂を主成分とするコーティングによって形成された介在部を備えることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明では、ロータ又はアーマチュアは、介在部を有する摩擦面に摩擦板を備え、摩擦板は、介在部よりも突出する摺動面を有することを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、ロータ又はアーマチュアは、介在部を有しない摩擦面に摩擦板を備え、介在部を有する摩擦面が摩擦板を摺接させる摺動面を有することを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、介在部は、摩擦面の外周側にのみ備えられることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明では、介在部は、アーマチュアの摩擦面の外周側にのみ備えられ、ロータは、介在部の対向配置部分以外の摩擦面部分に、ロータとアーマチュアとの距離を拡げた段差部を有することを特徴としている。
更に、請求項６記載の発明では、介在部は、アーマチュアの摩擦面の外周側にのみ備えられ、アーマチュアは、介在部以外の摩擦面部分に、ロータとアーマチュアとの距離を拡げた段差部を有することを特徴としている。

更にまた、請求項７記載の発明では、介在部は、スプレー若しくはローラ、又はディッピングによって設けられることを特徴としている。
また、請求項８記載の発明では、介在部は、５×１０^-3ミリメートルから３０×１０^-3ミリメートルの範囲内の膜厚に設定されていることを特徴としている。

従って、請求項１記載の本発明の電磁クラッチによれば、ロータの摩擦面及びアーマチュアの摩擦面のいずれかの摩擦面にはコーティングが施され、金属素地が露出している各摩擦面との間に介在部が設けられており、同種金属間の直接的な接触が回避されている。また、このコーティング材は熱可塑性樹脂を主成分とするので、摩擦面同士の被着性は向上する。この結果、電磁クラッチの使用初期段階に高負荷となる場合においても、通電時にはアーマチュアがロータに確実に吸着し、通電停止時にはアーマチュアがロータから確実に離脱する。

更に、この介在部を設けることによって局部的な凝着が発生しないので、各摩擦面にはムシレが発生しない。よって、吸着時や離脱時の異音の発生も防止できる。
しかも、コーティング材が熱可塑性樹脂を主成分とすることから、従来の如く熱硬化性樹脂を主成分とする場合に比して焼き付け工程が不要になり、電磁クラッチの製造工数を抑え、圧縮機のコスト低減に寄与する。

また、コーティング材はロータとアーマチュアとの摩擦によってやがては磨り減るものである。熱可塑性樹脂を主成分とする場合の減り具合は、従来の如く熱硬化性樹脂を主成分とする場合に比して早い。しかしながら、ロータとアーマチュアとの凝着の問題は電磁クラッチの使用初期段階のみの問題であることを鑑みれば、介在部は長期に亘って保持されなくて良く、逆に保持され続ければ、却って同種金属の全面接触の妨げとなり得る。よって、上記介在部には、熱可塑性樹脂を主成分とするコーティング材の方がより適している。

また、請求項２記載の発明によれば、コーティングが施されたロータ或いはアーマチュアに摩擦板を備え、その摺動面にはコーティングが施されていない。よって、摩擦板の機能は損なわれず、ロータとアーマチュアとの摩擦係合が確実に行われる。
更に、請求項３記載の発明の場合にも、摩擦板の機能が損なわれず、ロータとアーマチュアとの摩擦係合が確実に行われる。

更にまた、請求項４記載の発明によれば、摩擦面の外周側、換言すれば、ロータとアーマチュアとが接触し易く、且つ、高温になり得る箇所にのみコーティングを施した介在部が備えられているので、電磁クラッチの使用初期段階の如く凝着が発生し易い場合には特に好適となる。また、同種金属による全面接触も妨げられない。
更に、請求項６記載の発明によれば、ロータとアーマチュアとは、まずはコーティングが施された介在部で積極的に接触されることになり、電磁クラッチの使用初期段階における凝着を極力回避可能となる。しかも、ロータは必ず切削加工が行われることを鑑みれば、この加工時に上記段差部を設けることが可能であり、電磁クラッチの製造工数を増やすことなく、通電時の確実な吸着と通電停止時の確実な離脱とを達成できる。

また、請求項５記載の発明の場合にも、介在部での積極的に接触によって電磁クラッチの使用初期段階における凝着を極力回避可能となる。
更にまた、請求項７記載の発明によれば、製造設備の大幅な変更を伴うことなく、上述の電磁クラッチが製造可能となる。
また、請求項８記載の発明の如くの数値範囲には臨界的意義がある。すなわち、膜厚が５×１０^-3ミリメートル未満であると、コーティング部分の摩耗が早くなって凝着防止の効果が薄れる一方、膜厚が３０×１０^-3ミリメートルを超えると、目標の伝達トルクを確保できなくなるからである。よって、介在部の膜厚が上記範囲内に設定されると、より一層確実な吸着及び離脱が維持できる。

以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
図１は、車両用空調装置に組込まれる圧縮機の一部を示す。
圧縮機はハウジング２を備え、このハウジング２内に回転軸４が配置されている。この回転軸４はその一端部が軸受６を介してハウジング２に回転自在に支持されており、また、この回転軸４はハウジング２からリップシール８を介して突出した一端１０を有する。

一方、回転軸４の他端は圧縮ユニット１２に接続されており、この圧縮ユニット１２は例えば、ピストン往復動型又はスクロール型のいずれのタイプであっても、回転軸４の回転により駆動され、空調装置のための冷媒の吸入、圧縮及び吐出プロセスを実行する。
回転軸４の一端部側には、ハウジング２の外側に電磁クラッチ１４を内蔵した駆動プーリ１６が配置されており、この駆動プーリ１６はハウジング２に軸受１８を介して回転自在に支持されている。駆動プーリ１６は駆動ベルト（図示しない）を介して車両のエンジン側の出力プーリに接続され、エンジンの動力を受けて回転される。

電磁クラッチ１４はロータ２０を備え、このロータ２０内には電磁ソレノイド２２が備えられている。この電磁ソレノイド２２への通電が制御されることで、そのクラッチプレート（アーマチュア）２４がロータ２０側の摩擦ライナー（摩擦板）４０に摩擦係合し、又は摩擦ライナー４０から離間する。クラッチプレート２４はスプリング部材２８を介してクラッチ３０に連結され、このクラッチ３０は回転軸４の一端１０にてボルト３２を介して締結されている。なお、スプリング部材２８は、金属製のアウタリング３４と、このアウタリング３４の内周に設けられたスプリング３６とから構成され、アウタリング３４がクラッチプレート２４にリベット２６で結合され、そして、スプリング３６がクラッチ３０に結合されている。

電磁ソレノイド２２を通電して電磁クラッチ１４がオン作動されると、そのクラッチプレート２４がロータ２０に吸引されて摩擦係合する。そして、ロータ２０の回転がクラッチプレート２４及びスプリング部材２８を介してクラッチ３０に伝達され、クラッチ３０は駆動プーリ１６と一体的に回転する。すなわち、クラッチ３０はエンジンの動力を受け、圧縮機の回転軸４を回転させる。

以下、第１実施例の電磁クラッチ１４について説明する。
図２は電磁クラッチ１４の部分拡大図であり、ロータ２０とクラッチプレート２４とは摩擦面を介して対向配置されている。具体的には、ロータ２０はその一端にロータ摩擦面（摩擦面）３４を備え、クラッチプレート２４は、ロータ摩擦面３４に対峙するアーマチュア摩擦面（摩擦面）３６を備えている。これらロータ摩擦面３４及びアーマチュア摩擦面３６は中空円形状に形成される。

ロータ摩擦面３４には外周側の適宜位置に摩擦ライナー４０が配設され、この摩擦ライナー４０はアーマチュア摩擦面３６に対峙するライナー摺動面（摺動面）４２を有している。このライナー４０は加熱及び加圧されてロータ２０に接着される。次いで、ロータ摩擦面３４及びライナー摺動面４２には切削加工が施される。詳しくは、ライナー摺動面４２をロータ摩擦面３４よりも突出させる如くの工具送りを行い、ロータ２０の一端側が切削される。なお、アーマチュア摩擦面３６には研磨加工が施される。

そして、ライナー摺動面４２にマスキングを施した後、このロータ２０の一端側には、熱可塑性樹脂（例えばアクリル或いはナイロン）を主成分とするコーティング材をスプレーで吹き付け、常温での乾燥によって揮発成分を揮発させて初期介在部（介在部）３８を形成させる。この初期介在部３８はロータ摩擦面３４上にて中空円板状に形成されているが、ライナー摺動面４２を超えない高さに設定されている。より具体的に述べれば、初期介在部３８の膜厚は、約５から３０μｍ（１μｍ＝１×１０^-3ｍｍ）の範囲内に設定される。

また、初期介在部３８は、電磁クラッチ１４の使用開始から所定回数の着脱後には摩耗し、その後は、ライナー摺動面４２を備えたロータ摩擦面３４とアーマチュア摩擦面３６とがなじみ、理想的な面接触となって全面的に接触する。
上述した一実施例の電磁クラッチ１４によれば、ロータ摩擦面３４にはコーティングが施され、金属素地が露出しているアーマチュア摩擦面３６との間に初期介在部３８が設けられており、電磁クラッチ１４の使用初期段階における同種金属間の直接的な接触が回避されている。更に、このコーティング材は熱可塑性樹脂が主成分とされ、摩擦面３４，３６同士の被着性の向上が図られている。この結果、高負荷となる場合においても、通電時にはクラッチプレート２４がロータ２０に確実に吸着し、通電停止時にはクラッチプレート２４がロータ２０から確実に離脱する。

また、初期介在部３８を設けることにより局部的な凝着が発生しないので、各摩擦面３４，３６にはムシレが発生しない。よって、吸着時や離脱時の異音の発生も防止できる。
しかも、コーティング材が熱可塑性樹脂を主成分とすることから、従来の如く熱硬化性樹脂を主成分とする場合に比して焼き付け工程が不要になり、電磁クラッチ１４の製造工数を抑え、圧縮機のコスト低減に寄与する。なお、熱可塑性樹脂を主成分とする場合には乾燥工程が必要であるものの、その乾燥させる温度は高くないので、工数の増加には繋がり難い。

更に、コーティング材は、ロータ２０とクラッチプレート２４との摩擦によってやがては磨り減るものである。本実施形態の如く熱可塑性樹脂を主成分とする場合の減り具合は、従来の如く熱硬化性樹脂を主成分とする場合に比して早いが、ロータ２０とクラッチプレート２４との凝着の問題は電磁クラッチ１４の使用初期段階のみの問題であることを鑑みれば、初期介在部３８は長期に亘って保持される必要はなく、逆に保持され続ければ、却って同種金属による全面的な接触の妨げとなり得る。従って、本実施形態の熱可塑性樹脂を主成分とするコーティング材の方が従来のコーティング材に比して適している。

また、ロータ摩擦面３４にはコーティングが施されているものの、そのうち、摩擦ライナー４０のライナー摺動面４２にはコーティングが施されていない。よって、摩擦ライナー４０の機能は損なわれず、ロータ２０とクラッチプレート２４との摩擦係合は確実に行われる。
更に、初期介在部３８の膜厚が５μｍ未満であると、コーティング部分の摩耗が早くなって凝着防止の効果が薄れるのに対し、この膜厚が３０μｍを超えると、目標の伝達トルクを確保できなくなる。このように、膜厚の数値範囲には臨界的意義があり、これにより、より一層確実な吸着及び離脱が維持可能となる。

本発明は上述した第１実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能であり、図３〜図６を参照して第２〜第５実施例の電磁クラッチについて以下に説明する。なお、これら第２〜第５実施例を説明するあたり、第１実施例と同様な部材及び部位には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
図３に示す第２実施例の電磁クラッチ１４Ａは、ロータ摩擦面３４にコーティングを施す代わりに、アーマチュア摩擦面３６にコーティングを施して初期介在部（介在部）４４が形成されている。しかし、ロータ摩擦面３４には摩擦ライナー４０が配設されている一方、この摩擦ライナー４０のライナー摺動面４２は初期介在部４４に摺接されない。換言すれば、アーマチュア摩擦面３６には、このライナー摺動面４２をアーマチュア摩擦面３６に摺接させるライナー対峙面（摺動面）が形成されている。そして、第２実施例の電磁クラッチ１４Ａは第１実施例の電磁クラッチ１４と同様な作用効果を奏する。

図４に示す第３実施例の電磁クラッチ１４Ｂもまた、アーマチュア摩擦面３６にコーティングが施され、アーマチュア摩擦面３６の保護が図られているが、このコーティングによる初期介在部（介在部）４６は、アーマチュア摩擦面３６の外周側にだけ設けられている。なお、第３実施例の電磁クラッチ１４Ｂには摩擦ライナー４０が配設されていない。この第３実施例の電磁クラッチ１４Ｂによれば、ロータ２０とクラッチプレート２４とが接触し易く、且つ、周速が早くて高温になり得る箇所にのみ初期介在部４６が備えられていることから、電磁クラッチ１４Ｂの使用初期段階の如く凝着が発生し易い場合にも好適に対応可能となるし、初期介在部４６は従来に比して磨り減り易いので、同種金属による全面的な接触も妨げられることもない。

図５に示す第４実施例の電磁クラッチ１４Ｃは、第３実施例の電磁クラッチ１４Ｂと同様に摩擦ライナー４０が配設されていないが、ロータ摩擦面（摩擦面）４８のうち、アーマチュア摩擦面３６の初期介在部４６に対峙する以外の部分には、段差部５０が設けられている。この段差部５０はロータ２０とクラッチプレート２４との距離を拡げる方向に配設され、吸着を確保できる大きさに設定される。この第４実施例の電磁クラッチ１４Ｃは、前述の第３実施例の電磁クラッチ１４Ｂと同様な作用効果を奏することは勿論のこと、ロータ摩擦面４８の切削加工と同時に段差部５０の加工も行えることから、電磁クラッチの製造工数を増やすことなく、通電時の確実な吸着と通電停止時の確実な離脱とを達成できる。

図６に示す第５実施例の電磁クラッチ１４Ｄでは、クラッチプレート２４のアーマチュア摩擦面（摩擦面）５２のうち、初期介在部４６以外の部分に、段差部５４が設けられており、この場合にも、第４実施例の電磁クラッチ１４Ｃと同様な効果を奏する。
最後に、本実施形態の電磁クラッチの各初期介在部３８，４４，４６は、ローラやディッピングによって施されても良く、また、コーティングの他、表面処理にて形成させても良い。

更に、前述の第１及び第２実施例の電磁クラッチ１４，１４Ａにおいては、摩擦ライナー４０はクラッチプレート２４に設けられていても良い。更にまた、第３、第４及び第５実施例の電磁クラッチ１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄでは、各初期介在部４６をロータ２０の外周側に設けても良い。

第１実施例の電磁クラッチを示した断面図である。 図１の要部の拡大図である。 第２実施例の電磁クラッチを示した断面図である。 第３実施例の電磁クラッチを示した断面図である。 第４実施例の電磁クラッチを示した断面図である。 第５実施例の電磁クラッチを示した断面図である。

符号の説明

４ 回転軸
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ 電磁クラッチ
２０ ロータ
２２ 電磁ソレノイド
２４ クラッチプレート（アーマチュア）
３４、４８ ロータ摩擦面（摩擦面）
３６、５２ アーマチュア摩擦面（摩擦面）
３６ａ ライナー対峙面（摺動面）
３８、４４、４６ 初期介在部（介在部）
４０ 摩擦ライナー（摩擦板）
４２ ライナー摺動面（摺動面）
５０、５４ 段差部

Claims (8)

1. 車両用空調装置における圧縮機の回転軸と、
   車両のエンジンから動力を受けて前記回転軸の周囲で回転されるロータと、
   該ロータの回転軸方向の一端面側に対向配置されたアーマチュアと、
   該アーマチュアを通電によって前記ロータに吸引し、前記エンジンの動力を前記回転軸に伝達させる電磁ソレノイドとを具備し、
   前記ロータ及び前記アーマチュアは、各対向配置部分にそれぞれ摩擦面を備え、該各摩擦面のうち、いずれかの摩擦面には、熱可塑性樹脂を主成分とするコーティングによって形成された介在部を備えることを特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記ロータ又は前記アーマチュアは、前記介在部を有する摩擦面に摩擦板を備え、該摩擦板は、前記介在部よりも突出する摺動面を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記ロータ又は前記アーマチュアは、前記介在部を有しない摩擦面に摩擦板を備え、前記介在部を有する摩擦面が前記摩擦板を摺接させる摺動面を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
4. 前記介在部は、前記摩擦面の外周側にのみ備えられることを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
5. 前記介在部は、前記アーマチュアの摩擦面の外周側にのみ備えられ、前記ロータは、前記介在部の対向配置部分以外の摩擦面部分に、該ロータと前記アーマチュアとの距離を拡げた段差部を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
6. 前記介在部は、前記アーマチュアの摩擦面の外周側にのみ備えられ、該アーマチュアは、前記介在部以外の摩擦面部分に、前記ロータと前記アーマチュアとの距離を拡げた段差部を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
7. 前記介在部は、スプレー若しくはローラ、又はディッピングによって設けられることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電磁クラッチ。
8. 前記介在部は、５×１０^-3ミリメートルから３０×１０^-3ミリメートルの範囲内の膜厚に設定されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電磁クラッチ。

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