JP2006138410A - 電磁クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の大型化を招くことなく異音の発生を抑制する。
【解決手段】 コイル１５ｂへの通電によって生じる電磁吸引力により被吸引体１３に連結される回転体１４の被吸引体１３との対向面１４ａ上に被吸引体１３と接触する消音プレート１７を配設した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁クラッチ装置に関するものである。

従来、電磁クラッチ装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この電磁クラッチ装置は、例えば、自動車などの車両のスライドドアを電動で開閉駆動する、いわゆるパワースライドドアのアクチュエータに用いられるもので、ホイールギヤと係合するアーマチュア及びロータを備えている。

ホイールギヤは、回転シャフト周りに相対回転自在に支持され、電動モータの回転軸に固着されたウォームギヤと噛合する。アーマチュアは、回転シャフト周りに相対回転自在に且つ軸方向に移動自在に支持され、突起と孔との係合を介してホイールギヤと一体に回転する。

ロータは、回転シャフトと一体回転するように支持されている。この回転シャフトには出力ドラムが固着されている。

電磁コイル体は、ロータを挟んでアーマチュアと対向して配置されており、ハウジングに固定されている。ロータのアーマチュアとの対向面とは反対側の面に設けられた環状の凹部に収容されている。

このような構成にあって、電磁コイル体の非通電状態では、アーマチュアとロータとが非吸着状態にあり、アーマチュアの回転がロータに伝達されることはない。一方、電磁コイル体の通電状態では電磁コイル体が形成する磁界によって発生する電磁吸引力によりアーマチュアがロータに吸着されて両者が摩擦係合する吸着状態となる。この吸着状態において、電動モータを駆動し、ウォームホイールギヤと共にアーマチュアを回転させると、アーマチュアの回転がロータに伝達されロータがアーマチュアと共に回転する。この結果、回転シャフトが回転して、出力ドラムが回転する。

ところで、特許文献１の電磁クラッチ装置では、アーマチュアがロータに吸着されず非吸着状態にある際、アーマチュアは、回転シャフトに対して軸方向において拘束されていないため、例えば、車両の走行時などの振動でアーマチュアが軸方向に振動すると、この振動によりアーマチュアがロータとの接触を繰り返し、結果、接触音などの異音が発生する恐れがある。

こうした異音の発生を抑制するために、特許文献２、３に記載された電磁クラッチ装置も知られている。この電磁クラッチ装置は、非吸着状態においてアーマチュアとロータとの間に所定間隔の隙間を設定すべくアーマチュアを付勢する付勢手段を設けると共に、アーマチュア又はロータにゴムダンパを設置している。そして、このゴムダンパによってアーマチュアの振動を吸収し、これにより、異音の発生を抑制している。
特開２００２−３２７５７６号公報 特開２００２−７０８９１号公報 特許第３３０３６５６号公報

しかし、特許文献２、３に記載された電磁クラッチ装置では、付勢手段による付勢力によってアーマチュアとロータとの間に所定間隔の隙間を設定しており、しかも、ゴムダンパを配しているので、アーマチュアとロータとを吸着状態とするには、付勢手段及びゴムダンパに抗し且つ隙間以上にアーマチュアをロータに対して吸引しなければならない。このため、電磁吸引力を発生させるための電磁コイル体は、コイルの巻数の増加によって大型化し、これにより、装置が軸方向に大型化することとなる。又、アーマチュアとロータとの間に所定間隔の隙間を設定すること自体も装置の軸方向の大型化を招くこととなる。さらに、この所定間隔の隙間の設定は、アーマチュアがロータに吸着される際におけるアーマチュアとロータの接触音を発生させることにもなる。

故に、本発明は、装置の大型化を招くことなく異音の発生を抑制することを、その技術的課題とする。

上記技術的課題を解決するために本発明において講じた技術的手段は、回転体の被吸引体と対向する対向面上に配設され前記被吸引体と接触する消音プレートを有した、ことである。

より好ましくは、コイルは前記回転体に設けられる、と良い。

より好ましくは、前記回転体の前記対向面に形成され前記コイルを収容する収容溝部と、前記回転体の前記対向面の前記収容溝部より内径側に形成され前記消音プレートを収容する収容凹部とを有する、と良い。

より好ましくは、前記回転体の前記対向面における前記収容溝と前記収容凹部との間及び前記収容溝より外径側にそれぞれ設けられ前記電磁吸引力により前記被吸引体と摩擦係合する連結部位を有する、と良い。

より好ましくは、前記連結部位が前記磁界の磁路となる、と良い。

本発明によれば、回転体の被吸引体と対向する対向面上に消音プレートが配設されているので、被吸引体が振動しても、被吸引体は、その大部分で消音プレートと接触する。これにより、異音の発生を抑制することができる。この結果、従来装置のように、付勢手段によって被吸引体とアーマチュアとの間に所定間隔の隙間を設定する必要がなく、これにより、コイルの小型化、ひいては、装置の軸方向の小型化を図ることができる。

又、本発明によれば、コイルが回転体に設けられているので、コイルと回転体との間にコイルの磁気的損失を生じさせるエアギャップがなく、その分だけ、コイルの小型化、ひいては、装置の軸方向の小型化を図ることができる。

さらに、本発明によれば、コイルを収容する収容溝部の内径側に消音プレートを収容する収容凹部を形成し、この収容溝部と収容凹部との間に被吸引体と摩擦係合し且つ磁路となる連結部位を設けているので、消音プレートの回転体への配設によって磁路が犠牲となることもなく、装置の確実な動作を確保することができる。又、消音プレート及びコイルの収容凹部及び収容溝部内への収容により回転体の軸方向の厚みを薄くでき、その分だけ、装置の軸方向の小型化を図ることができる。

図３に示されるように、自動車などの車両が備えるスライドドア１は、アッパガイドレール３、ロアガイドレール４及びセンターガイドレール５により、車両ボデー２の側面に車両ボデー２に対して車両前後方向（図３示左右方向）に摺動自在に支持されている。スライドドア１は、車両ボデー２に対して摺動（スライド動作）することによって、車両ボデー２に形成された乗降口２ａを開閉する。

スライドドア１内には、スライドドア１をスライド動作させる駆動ユニット６が配設されている。この駆動ユニット６は、電動モータ７１及び出力ドラム７２を有するアクチュエータ７、２本のケーブル８１，８２及び案内プーリ９を備えている。

電動モータ７１と出力ドラム７２とは、後述するように、減速機構及び電磁クラッチ装置を介して互いに連係されている。ケーブル８１，８２は、その一端がアクチュエータ７の出力ドラム７２に巻回固定され、他端が案内プーリ９及びセンターガイドレール５に案内されて車両ボデー２に固定されている。

この構成において、電動モータ７１を駆動して出力ドラム７２を一方向に回転させると、一方のケーブル８１が出力ドラム７２に巻き取られると共に他方のケーブル８２が出力ドラムから送り出されて、結果、スライドドア１は開方向にスライド動作する。逆に、出力ドラム７２を他方向に回転させると、一方のケーブル８１が出力ドラム７２から送り出されると共に他方のケーブル８２が出力ドラム７２に巻き取られて、結果、スライドドア１は閉方向にスライド動作する。

なお、アクチュエータ７は、電動モータ７１から出力ドラム７２に至る動力伝達経路中、詳しくは、減速機構と出力ドラム７２との間に電磁クラッチ装置を配している。電磁クラッチ装置は、電動モータ７１の動力を出力ドラム７２に伝達可能とする吸着状態と電動モータ７１の動力を出力ドラム７２に伝達不能とする非吸着状態とを切り替える。例えば、スライドドア１を電動モータ７１の動力でスライド動作させる際には、電磁クラッチ装置による吸着状態が設定される。一方、スライドドア１を手動でスライド動作させる際には、電磁クラッチ装置による非吸着状態が設定される。これにより、スライドドア１の手動開閉を可能にしている。

次に、アクチュエータ７について、特にその電磁クラッチ装置の構成を中心に説明する。図１に示されるように、アクチュエータ７は、その筐体を成すハウジング１０と、電動モータ７１の回転軸に固着されたウォームギヤ７１ａと、出力ドラム７２が固着された回転シャフト１１と、ウォームギヤ７１ａと噛合するホイールギヤ１２と、電磁クラッチ装置を構成する被吸引体としてのアーマチュア１３、回転体としてのロータ１４、環状の電磁コイル体１５、給電機構１６及び消音プレート１７とを備えている。

回転シャフト１１は、一側（図１の上側）端部及び他側（図１の下側）端部がそれぞれベアリング２１，２２を介してハウジング１０に回転自在に支持されている。そして、ホイールギヤ１２は、回転シャフト１１の軸方向に中間部において回転シャフト１１周りに相対回転自在に支持されている。なお、出力ドラム７２は、ベアリング２１とホイールギヤ１２との間で回転シャフト１１と一体回転するように回転シャフト１１に固着されている。ウォームギヤ７１ａ及びウォームギヤ７１ａと噛合するホイールギヤ１２は、前述の減速機構を構成しており、電動モータ７１の回転は、ウォームギヤ７１ａとホイールギヤ１２との噛合により減速される。

ホイールギヤ１２の軸方向の他側の面（図１における下面）には、軸方向と平行に突出する複数の突起１２ａが形成されている。これら突起１２ａは、アーマチュア１３と係合するためのものである。詳述すると、アーマチュア１３は、磁性材料にて円盤状に形成されており、ホイールギヤ１２のベアリング２２側において回転シャフト１１周りに相対回転自在に支持されている。そして、このアーマチュア１３には、突起１２ａに対応して軸方向と平行に貫通する複数の係合孔１３ａが形成されている。アーマチュア１３は、これら係合孔１３ａにホイールギヤ１２の突起１２ａが嵌合することで、ホイールギヤ１２と一体回転するように連結されている。

ロータ１４は、磁性材料にてアーマチュア１３の外径と同等の外径を有する円盤状に形成されており、アーマチュア１３に対向配置されて回転シャフト１１と一体に回転するように圧入にて固着されている。このロータ１４の軸方向一側の面（図１における上面）であるアーマチュア１３との対向面１４ａには、軸方向と平行に凹設された環状の収容凹溝１４ｂが形成されている。一方、この対向面１４ａとは反対側の面（図１における下面）には、軸方向と平行に凹設された環状凹溝１４ｃが形成されている。これら、収容凹溝１４ｂ及び環状凹溝１４ｃは、回転シャフト１１を中心としたロータ１４の同心円上に配置されており、収容凹溝１４ｂが外径側に、環状凹溝１４ｃが内径側に、それぞれ形成されている。つまり、収容凹溝１４ｂ及び環状凹溝１４ｃは、ロータ１４の径方向においてずれて形成されている。そして、収容凹溝１４ｂ及び環状凹溝１４ｃは、ロータ１４の軸方向において重合するように形成されている。又、ロータ１４の対向面１４ａには、軸方向と平行に凹設された環状の収容凹部１４ｄが形成されている。収容凹部１４ｄは、収容凹溝１４ａの内径側に位置し、収容凹溝１４ａより浅く、環状凹溝１４ｃと干渉しない程度の深さとなっている。そして、収容凹溝１４ａと収容凹部１４ｄとの間及び収容凹溝１４ａの外径側に位置する対向面１４ａは、アーマチュア１３と摩擦係合可能な接合部位１４ｅを形成している。

電磁コイル体１５は、環状のボビン１５ａと、これに巻回されたコイル１５ｂとを有している。この電磁コイル体１５は、ロータ１４の収容凹溝１４ｂに収容されている。そして、電磁コイル体１５は、ホビン１５ａがロータ１４に対して圧入されて、ロータ１４と一体に回転するようにロータ１４に固定されている。

給電機構１６は、内径ケース２３及び外径ケース２４並びにハーネス２５よりなる。内径ケース２３は、ハウジング１０に固定されており、外径ケース２４は、ロータ１４の環状凹溝１４ｃに装着されてロータ１４に圧入固定されている。ハーネス２５は、内径ケース２３、外径ケース２４及びロータ１４の環状凹溝１４ｃの底面により形成される円環状の内部空間に収容配置されている。このハーネス２５は、例えば、可撓性平形ケーブル（いわゆるＦＦＣ）や可撓性プリント配線（いわゆるＦＰＣ）にて変形可能に形成されており、渦巻き状に巻回されて前述の内部空間に収容配置されている。又、ハーネス２５の外径側の一端は、外径ケース２４に支持される態様で外径ケース２４を貫通して延び、ロータ１４を貫通して延びる電磁コイル体１５のコイル１５ｂに電気的に接続されている。ハーネス２５の内径側の他端は、内径ケース２３に支持される態様で内径ケース２３を貫通して延び、スライドドア１内のコントローラ（図示せず）に電気的に接続されている。このような構成により、ロータ１４及び電磁コイル体１５が回転すると、ハーネス２５は、その渦巻き形状により巻き取りされ、あるいは巻き戻しされ、これにより、ハーネス２５は、ロータ１４及び電磁コイル体１５の回転に対して所定の角度範囲で追従される。なお、この回転角度範囲は、スライドドア１の開閉に要する電動モータ７１の回転角度範囲に基づいて設定され、これにより、ロータ１４及び電磁コイル体１５の回転に伴なうハーネス２５の断線が防止されている。

消音プレート１７は、図１及び図２に示されるように、円盤状を呈した樹脂又はゴム製の板材で、ロータ１４の収容凹部１４ｄの深さと同程度の厚みを持ち且つ略同径となっている。この消音プレート１７は、ロータ１４に圧入固着されて収容凹部１４ｄに収容配置されている。そして、消音プレート１７は、ロータ１４の対向面１４ａの大部分を覆い、その一面１７ａは、アーマチュア１３と接触可能となっている。

次に、電磁クラッチ装置の動作について詳しく説明する。

コントローラによって電磁コイル体１５に給電機構１６を介して電力が供給されて電磁コイル体１５が通電状態となると、電磁コイル体１５は、図１に矢印で示される如き磁界を形成して電磁吸引力を発生する。すると、アーマチュア１３がロータ１４に吸着されてアーマチュア１３とロータ１４の接合部位１４ｅとが摩擦係合する。つまり、アーマチュア１３とロータ１４とが連結される。この両者の摩擦係合によってアーマチュア１３の回転がロータ１４に伝達されるようになり、これにより、アーマチュア１３とロータ１４とが一体に回転するようになる（電磁クラッチ装置による吸着状態）。この時、電磁コイル体１５が形成する磁界は、ロータ１４の接合部位１４ｅを磁路としている。よって、消音プレート１７がこの磁界を阻害するなどの影響を与えることはない。又、接合部位１４ｅは、ロータ１４の対向面１４ａの外径側に形成されているので、より確実に摩擦係合による動力伝達を行うことができる。ロータ１４がアーマチュア１３に連結される際、アーマチュア１３は、消音プレート１７とも摩擦係合しているが、消音プレート１７は、比較的大きい面積を確保しているので、消音プレート１７に加わる単位面積当りの面圧も低く、消音プレート１７の磨耗を抑制することができる。

電磁コイル体１５が非通電状態となると、電磁コイル体１５の電磁吸引力が消失し、アーマチュア１３のロータ１４への吸着が解除されて、アーマチュア１３とロータ１４の接合部位１４ｅとの摩擦係合が解除される。つまり、アーマチュア１３とロータ１４との連結が解除される。これにより、アーマチュア１３の回転がロータ１４に伝達されることがなくなる（電磁クラッチ装置による非吸着状態）。

電磁クラッチ装置による非吸着状態では、アーマチュア１３は、ロータ１４の対向面１４ａと回転を伝達できる程強くではないが軽くは接触しており、また、アーマチュア１３は、回転シャフト１１に対して軸方向に拘束されていない。したがって、車両の走行時などの振動でアーマチュア１３が振動すると、アーマチュア１３は、ロータ１４の対向面１４ａと容易に接触を繰り返すこととなる。この際、ロータ１４の対向面１４ａは、接合部位１４ｅ及び電磁コイル体１５を収容する収容凹溝１４ｂを除いて、消音プレート１７によって覆われているので、アーマチュア１３は、その振動で消音プレート１７と接触することになり、これにより、接触音の発生が抑制される。又、消音プレート１７は、ロータ１４の対向面１４ａの接合部位１４ｅ及び電磁コイル体１５を収容する収容凹溝１４ｂを除く対向面１４ａの大部分の広い面積を覆っているので、より効果的に消音効果を発揮できる。

このように、電磁クラッチ装置による非吸着状態でのアーマチュア１３とロータ１４との接触による接触音の発生を消音プレート１７によって抑制している。これにより、アーマチュア１３とロータ１４との間に所定間隔の隙間を形成しておく必要がなく、アーマチュア１３とロータ１４の対向面１４ａとを常に接触させておくことができる。結果、電磁コイル体１５のコイル１５ｂの巻数を減らして電磁コイル体１５の小型化を図ることができる。これにより、電磁クラッチ装置を軸方向において小型化することができる。又、アーマチュア１３とロータ１４の対向面１４とが常に接触していることで、電磁クラッチ装置が吸着状態となる際における接触音も抑制することができる。さらに、アーマチュア１３とロータ１４との間に所定間隔の隙間が設定されないことで、電磁クラッチ装置を軸方向においてさらに小型化することができる。

次に、本実施形態の動作を総括して説明する。

例えば、電磁クラッチ装置の吸着状態において、スライドドア１を開閉すべく電動モータ７１を駆動すると、ホイールギヤ１２が回転して、アーマチュア１３が回転する。アーマチュア１３の回転は、ロータ１４の接合部位１４ｅとアーマチュア１３との摩擦係合によりロータ１４に伝わり、ロータ１４が回転する。結果、出力ドラム７２が回転する。これにより、ケーブル８１，８２を介してスライドドア１が開閉される。

一方、電磁クラッチ装置の非吸着状態において、手動でのスライドドア１の開閉に伴いケーブル８１，８２を介して出力ドラム７２が回転すると、回転シャフト１１と共にロータ１４が回転する。このとき、ロータ１４の回転は、アーマチュア１３に伝達されることはなく、ロータ１４はアーマチュア１３を滑る。この結果、出力ドラム７２の円滑な回転が許容され、手動でのスライドドア１の開閉が可能となる。

本実施形態では、電磁コイル体１５をロータ１４に設けていわゆるコイル回転型の電磁クラッチ装置としているが、電磁コイル体１５をハウジング１０に設けたいわゆるコイル固定型の電磁クラッチ装置であってもよい。

本実施形態では、給電機構１６は、ハーネス２５を用いたものであるが、ブラシ及びスリップリングを用いたものであってもよい。

本実施形態では、スライドドア１の駆動ユニット６として説明したが、例えば、スイングドアであっても良い。また、車両ボデー２の側面に配置されるドアに限らず、テールゲート（バックドア）やトランクリッドであってもよい。

本発明に係る電磁クラッチ装置を示す断面図である。 本発明に係る電磁クラッチ装置の消音プレートの斜視図である。 本発明に係る電磁クラッチ装置を採用した駆動ユニットを搭載した車両のスライドドアを示す側面図である。

符号の説明

１０ ハウジング（筐体）
１３ アーマチュア（被吸引体）
１４ ロータ（回転体）
１４ａ 対向面
１４ｂ 収容溝部
１４ｄ 収容凹部
１４ｅ 接合部位（連結部位）
１５ｂ コイル
１７ 消音プレート

Claims (5)

1. 筐体と、該筐体内に配設され通電されることで磁界を形成するコイルと、前記筐体に回転自在に支持された回転体と、前記筐体に回転自在に支持され且つ前記回転体と対向して配置され前記コイルへの通電による前記磁界の形成によって前記回転体との間に発生する電磁吸引力により前記回転体との間で動力伝達できるよう前記回転体に連結される被吸引体とを有する電磁クラッチ装置において、前記回転体の前記被吸引体と対向する対向面上に配設され前記被吸引体と接触する消音プレートを有する電磁クラッチ装置。
2. 前記コイルは前記回転体に設けられる、請求項１記載の電磁クラッチ装置。
3. 前記回転体の前記対向面に形成され前記コイルを収容する収容溝部と、前記回転体の前記対向面の前記収容溝部より内径側に形成され前記消音プレートを収容する収容凹部とを有する請求項２記載の電磁クラッチ装置。
4. 前記回転体の前記対向面における前記収容溝と前記収容凹部との間及び前記収容溝より外径側にそれぞれ設けられ前記電磁吸引力により前記被吸引体と摩擦係合する連結部位を有する、請求項３記載の電磁クラッチ装置。
5. 前記連結部位が前記磁界の磁路となる、請求項４記載の電磁クラッチ装置。

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