JP2007016818A - 電磁クラッチ及びそれを用いた車両用開閉体の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝達力の増大に対して装置の小型化が可能な電磁クラッチを実現する。
【解決手段】出力軸２に回転自在に支持された入力側回転部材７により励磁コイル５を受容し、入力側回転部材の両端板部７ｂにより励磁コイルを出力軸の軸線方向に挟むようにする。両端板部の外方には出力軸に板ばね９を介して支持された出力側部材８を設け、励磁コイルの励磁状態で端板部と出力側部材とを磁気結合する。電磁クラッチにおける入出力間の駆動力伝達が２箇所で行われ、１箇所での駆動力伝達容量が小さくても全体では単純計算で２倍にすることができるため、電磁クラッチの大型化となることがない。したがって、電磁クラッチを用いた車両用開閉体の駆動装置に適用する場合には、同じ駆動力伝達容量であれば小型の電磁クラッチを用いることができるため、できるだけ狭いペースに装置を収めたい自動車などに好適である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁クラッチに関するものである。

従来、モータの駆動力を負荷に出力する駆動力伝達系にクラッチを設けた構造の駆動装置がある。そのクラッチとして、例えば回転シャフトに一体化されたロータとアーマチュアとが同軸的に互いに対向し、電磁力によりアーマチュアをロータに移動させて両者の対向面同士が摩擦係合するようにされた電磁クラッチがある（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−７４２５５号公報

上記特許文献１では、車両用開閉体としてのスライドドアを駆動する装置に電磁クラッチを設けている。そのような自動スライドドアの場合に電磁クラッチを設ける理由として、自動開閉以外に手動で操作する時にクラッチを断として手動開閉操作力に対して駆動装置が抵抗とならないようにすることがあげられる。

スライドドアのように重量が大きいものに対応してモータ側の駆動力を大きくすると、動力伝達面を摩擦式とした電磁クラッチの場合には、その伝達力（伝達トルク）を上げるために、摩擦係合面を大型化することが考えられる。しかしながら、摩擦係合面を大型化した場合には電磁クラッチの大型化により駆動装置全体が大型になってしまい、上記したような車両用の駆動装置としては車載レイアウト上で制約が生じるという問題があった。

このような課題を解決して、伝達力の増大に対して装置の小型化が可能な電磁クラッチを実現するために本発明に於いては、駆動源と被駆動源との間の駆動力伝達を選択的に行うための電磁クラッチであって、ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に支持された出力軸と、前記出力軸を外囲するように前記ケーシングに固定された励磁コイルと、前記駆動源からの駆動力の入力により前記出力軸に対して相対的に回転可能に設けられかつ前記励磁コイルを前記出力軸の軸線方向に挟むように位置する両端板部を有する磁性体からなる入力側回転部材と、前記出力軸に一体的に支持されかつ前記励磁コイルの励磁状態で前記両端板部に磁気的に結合するべく磁性体からなる一対の出力側部材とを有するもの、あるいはその電磁クラッチを用いた車両用開閉体の駆動装置とした。

特に、前記一対の出力側部材が、前記両端板部に磁気的に結合する各部分を前記両端板部から離す向きに弾発付勢しかつ回転力を伝達し得る弾性体を介して前記出力軸に支持されていると良い。また、前記入力側回転部材の前記両端板部と前記一対の出力側部材とが、前記磁気的結合により互いに摩擦係合すると良い。また、前記入力側回転部材が、前記出力軸の軸線方向に分割された２部材からなると共に、当該２部材同士が、前記励磁コイルと前記出力軸との間の空間で互いに連結されていると良い。

このように本発明によれば、駆動源からの駆動力が入力される入力側回転部材が励磁コイルを出力軸の軸線方向に挟んで位置する両端板部を有し、それら両壁部に磁気結合し得る一対の出力側部材を設けたことから、電磁クラッチにおける入出力間の駆動力伝達が２箇所で行われることになり、１箇所での駆動力伝達容量が小さくても全体では単純計算で２倍にすることができるため、電磁クラッチの駆動力伝達容量を大きくしても電磁クラッチの大型化となることがない。したがって、電磁クラッチを用いた車両用開閉体の駆動装置に適用する場合には、同じ駆動力伝達容量であれば小型の電磁クラッチを用いることができるため、できるだけ狭いペースに装置を収めたい自動車などに好適である。

特に、一対の出力側部材を弾性体により支持して非励磁状態では両端板部から弾発的に離すようにすることにより、電磁クラッチにおけるクラッチの接続及び断状態を確実に行わせることができる。また、クラッチの接続状態を摩擦式とすることにより、摩擦式であれば噛み合い式の歯の長さを必要としないため軸線方向長さを短くすることができると共に、上記構造により充分な駆動力伝達力も確保できる。また、入力側回転部材が出力軸の軸線方向に２分割されていることにより、励磁コイルを挟むように組み立てることができるため組み立てを容易にし得ると共に、それら２部材同士を励磁コイルと出力軸との空間で連結することによりその空間を有効利用することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に基づく電磁クラッチの要部破断側断面図であり、図２はその要部分解組立斜視図である。なお、図１では主要部が上下対称のため下半分を省略している。

図１に示されるように、ケーシング１は、その中心部で支持する出力軸２の軸線方向に分割された二つ割り最中形状をなしている。出力軸２は二つ割りケーシング１の互いに対向する両端板分にそれぞれ設けられた軸受１ａ・１ｂにより軸線回りに回転自在に設けられている。出力軸２の軸線方向一端部（２ａ）がケーシング１の外方に突出しており、その突出端部２ａにギヤやプーリが固着されて図示されない被駆動部材と連結されるようになっている。

ケーシング１内にあっては、出力軸２の上記突出端部２ａ側に入力部材としてのホイール３が回転自在に支持されている。ホイール３の外周部にはギヤ３ａが形成されており、ケーシング１の外周部の一部に外部から突入するようにされかつ支持された後述するウォーム４とギヤ３ａとが噛み合っている。ホイール３側の端板部とケーシング１のホイール３側とは相反する側の端板部との間に挟持されるように円環状の励磁コイル５が配設されている。励磁コイル５は、半径方向外向きフランジを有するＴ字断面形状の磁性体からなる円環状ブラケット６の内周面に固着されている。ブラケット６の半径方向外向きフランジが二つ割りケーシング１の合わせ面部により挟持されており、このようにして励磁コイル５がケーシング１により支持されている。なお、励磁コイル５への配線は、上記ケーシング１の合わせ面部に設けた図示されない例えば溝を介して外部制御装置に接続される。これにより、励磁コイル５のケーシング１への組み付けと同時に配線処理を行うことができ、組み立て性が良い。

また、出力軸２の中央部には、その軸線方向に並べられた一対の軸受１を介して磁性体からなる入力側回転部材７が同軸かつ回転自在に設けられている。図示例の入力側回転部材７は、図２に併せて示されるように軸線方向に対称形をなす２つの部材からなり、両部材を組み立てた状態で図１に示されるように励磁コイル５を受容する形状になる。

入力側回転部材７の各部材は、軸受１１により支持される内周壁部７ａと、内周壁部７ａから半径方向外向きに立ち上がる端板部７ｂと、端板部７ｂの外周部にて内周壁部７ａと対峙するように形成された外周壁部７ｃとを有するように形成されている。その内周壁部７ａの延出端部は櫛の歯状に形成されており、両部材の内周壁部７ａ同士を対向させて合わせることにより、それぞれの櫛の歯同士が噛み合うようになって両部材が連結状態になる（図１）。

このように、出力軸２に回転自在に支持された入力側回転部材７の各内周壁部７ａ・端板部７ｂ・外周壁部７ｃにより囲まれた空間内に励磁コイル５が受容されており、両端板部７ｂが、励磁コイル５を出力軸２の軸線方向に挟むように位置する。なお、端板部７ｂの中間部には、図示例では３本の周方向スロット７ｄが設けられている。

また、外周壁部７ｃの外周面には半径方向外向きに突出する複数の突部７ｅが周方向に等ピッチで配設されている。ホイール３側の任意の隣り合う突部７ｅの間にはホイール３の外周壁部に軸線方向に突出するように形成された複数の突部３ｂが突入して突部７ｅと突部３ｂとが係合し、ホイール３と入力側回転部材７とが互いに一体的に回転し得るように連結されている。それら各突部３ｂ・７ｅがそれぞれ複数配設されているのは、組み立て時の周方向の角度位置合わせに対してある程度の自由度をもたせるためである。

出力軸２には、入力側回転部材７の軸線方向両外側に位置するようにされた磁性体からなる一対の出力側部材８が弾性体としての板ばね９を介して固定されている。なお、板ばね９は、半径方向外側端部を出力側部材８に結合され、半径方向内側端部を出力軸２に固着されたブラケット１０に結合されている。このように設けられた出力側部材８は、入力側回転部材７の端板部７ｂの面（出力軸２に直交する面）７ｆに後記するように磁気的に結合する部分となる面８ａを対峙させると共に、板ばね９により常時端板部７ｂから離れる向きに弾発付勢されかつ所定量離れた位置に保持されている。

このようにして構成された電磁クラッチにあっては、ウォーム４が外部の駆動源としてのモータ１２により回転されると、その回転によりホイール３が回転し、入力側部材７がホイール３と共に回転する。励磁コイル５を励磁すると、図３の矢印に示されるように、入力側回転部材７及び出力側部材８及びブラケット６を通る磁束が生じ、入力側回転部材７と出力側部材８とが磁気結合する。本図示例では、入力側回転部材７と出力側部材８とは、上記した互いに対峙する面７ｆ・８ａ同士が当接し、回転方向に対して摩擦係合となる。

そして、入力側回転部材７と出力側部材８との摩擦係合が入力側回転部材７の軸線方向両端面と一対の出力側部材８の各対向面との２箇所となる。これにより、従来のように１面での摩擦係合の電磁クラッチに対して、摩擦係合面の面積が２倍になるため、単純計算で２倍の駆動力伝達を行うことができる。また、摩擦係合面の面積を増やす場合には磁気結合する部材の半径を長くすることが考えられるが、その場合には装置が大径化してしまう。それに対して、摩擦係合箇所を図示例のように出力軸２の軸線方向に配設したことにより、装置が大径化されることなく、摩擦係合面の面積を単純に２倍に増大させることができる。

また、軸線方向に２箇所の摩擦係合部位を設けたことから軸線方向長さは長くなるが、図示例のように面接触させる摩擦式構造の場合には板状体の追加のため軸線方向の増大は少ない。逆に、同じ駆動力伝達容量であって良ければ、装置を小型化することができ、レイアウト性を向上し得る。

なお、上記図示例では摩擦式電磁クラッチについて示したが、本発明によれば摩擦式に限られるものではなく、噛み合い式などであっても良い。噛み合い式の場合には磁気的結合力が弱くても回転力を充分に伝達することができるが、本発明の構造とすることにより２箇所で噛み合うことになり、いずれか一方が噛み合っただけでも駆動力が伝達されるため、クラッチ接続時の応答性が良くなる。

本発明の電磁クラッチは種々の駆動機構に用いることができ、その一例を、図４を参照して以下に示す。なお、図４は、電磁クラッチを用いた車両用開閉体の駆動装置を模式的に示す全体図である。

図示されない車両の後席への乗降用として車両前後方向にスライド可能にされたスライドドア２１が設けられている。スライドドア２１は、その上下端及び中央の一部が図示されないドア開口部の上下縁と車両外板の外部中央に設けられているガイドレールとにより摺動自在に案内支持されるようになっている。

車両ボディには車両前後方向に延在するようにガイドレール２２が設けられており、ガイドレール２２の両端部近傍にそれぞれ配設された両プーリ２４間に環状になるようにワイヤ２５が巻き掛けられている。ワイヤ２５は、開側ワイヤ２５ａと閉側ワイヤ２５ｂとからなり、それぞれ各プーリ２４により１８０度転回させられて、各一端部がスライドドア２１に一体的に設けられたスライダ２３にそれぞれ結合されている。すなわち、開側ワイヤ２５ａの一端部がスライドドア２１の開側に結合され、閉側ワイヤ２５ｂの一端部がスライドドア２１の閉側に結合されている。

開側ワイヤ２５ａと閉側ワイヤ２５ｂの各他端部は駆動ユニット２６のケーシング内に設けられた駆動ドラム２６ａに互いに反対向きに巻回され、同じく駆動ユニット２６のケーシング内に設けられたモータ１２に上記電磁クラッチ２０を介して駆動ドラム２６ａが結合されるようになっている。制御装置２８によりモータ１２が駆動制御され、そのモータ１２の正逆転に応じて駆動ドラム２６ａが正逆転して、ワイヤ２５がその長手方向に往復動することにより、スライダ２３がガイドレール２２にガイドされつつ車両前後（図における左右）方向に往復動して、スライドドア２１が自動的にスライド開閉し得るようになっている。

モータ制御装置２８にはモータ１２の回転パルス信号Ｐが入力し、モータ制御装置２８からはモータ１２に正逆転駆動信号Ｄが出力されるようになっている。モータ制御装置２８内には、上記回転パルス信号Ｐに基づいてスライド速度を算出すると共にそのスライド速度を予め設定された目標速度に合わるためにデューティ制御を行うべく図示されないＣＰＵ及びモータ駆動回路などが設けられている。そのモータ制御装置２８にはスイッチユニット２７が電気的に接続されており、スイッチユニット２７の開・閉の各スイッチを例えば操作している間だけ各信号がモータ制御装置２８に入力し、各信号が入力されている間だけモータ制御装置２８によりモータ１２を正逆転制御する。スライドドア２１のスライド位置を計測するために、両プーリ２４の一方の回転数（角度）をパルスとして検出する非接触式回転センサからなる回転センサ２９が設けられており、その検出信号がモータ制御装置２８に入力される。電磁クラッチ２０にあっては、モータ制御装置２８からの接合／切断信号ＣＬにより制御され、上記したように、励磁時に接合状態となり、非励磁時に切断状態となる。

このように、車両用開閉体としてのスライドドアの駆動機構に電磁クラッチ２０を用いることにより、通常の自動開閉運転とは別に、手動で開閉操作することが可能になる。手動操作時（例えばドアノブに検出スイッチを設けて検出可能）には電磁クラッチ２０を切断状態にすることにより、モータ１２側の抵抗（ウォームホイールによるブレーキ力）を受けることなく、手動操作が可能になる。

自動車の場合には、車室内をできるだけ広くする要望があり、種々の駆動装置の設置スペースをできるだけ狭くすることが要求される。特に、スライドドアのように重量物となる車両用開閉体の駆動装置の場合には、駆動力伝達容量の大きな電磁クラッチを要求されるため、本発明の電磁クラッチによれば、上記したように従来と同じ駆動力伝達容量で良ければ装置の小型化が可能であり、上記要望に好適に対応し得る。

本発明に基づく電磁クラッチの要部破断側断面図である。 図１の要部分解組立斜視図である。 励磁状態を示す図１に対応する説明図である。 車両用開閉体の駆動装置を示す模式的説明図である。

符号の説明

１ ケーシング
２ 出力軸
３ ホイール
４ ウォーム
５ 励磁コイル
６ ブラケット
７ 入力側回転部材、７ｂ 端板部
８ 出力側部材
９ 板ばね
１２ モータ
２０ 電磁クラッチ
２１ スライドドア

Claims (8)

1. 駆動源と被駆動源との間の駆動力伝達を選択的に行うための電磁クラッチであって、
   ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に支持された出力軸と、前記出力軸を外囲するように前記ケーシングに固定された励磁コイルと、前記駆動源からの駆動力の入力により前記出力軸に対して相対的に回転可能に設けられかつ前記励磁コイルを前記出力軸の軸線方向に挟むように位置する両端板部を有する磁性体からなる入力側回転部材と、前記出力軸に一体的に支持されかつ前記励磁コイルの励磁状態で前記両端板部に磁気的に結合するべく磁性体からなる一対の出力側部材とを有することを特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記一対の出力側部材が、前記両端板部に磁気的に結合する各部分を前記両端板部から離す向きに弾発付勢しかつ回転力を伝達し得る弾性体を介して前記出力軸に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記入力側回転部材の前記両端板部と前記一対の出力側部材とが、前記磁気的結合により互いに摩擦係合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁クラッチ。
4. 前記入力側回転部材が、前記出力軸の軸線方向に分割された２部材からなると共に、当該２部材同士が、前記励磁コイルと前記出力軸との間の空間で互いに連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電磁クラッチ。
5. 駆動源と車両用開閉体との間の駆動力伝達を選択的に行うための電磁クラッチを用いた車両用開閉体の駆動機構であって、
   前記電磁クラッチが、ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に支持された出力軸と、前記出力軸を外囲するように前記ケーシングに固定された励磁コイルと、前記駆動源からの駆動力の入力により前記出力軸に対して相対的に回転可能に設けられかつ前記励磁コイルを前記出力軸の軸線方向に挟むように位置する両端板部を有する磁性体からなる入力側回転部材と、前記出力軸に一体的に支持されかつ前記励磁コイルの励磁状態で前記両端板部に磁気的に結合するべく磁性体からなる一対の出力側部材とを有することを特徴とする電磁クラッチを用いた車両用開閉体の駆動装置。
6. 前記一対の出力側部材が、前記両端板部に磁気的に結合する各部分を前記両端板部から離す向きに弾発付勢しかつ回転力を伝達し得る弾性体を介して前記出力軸に支持されていることを特徴とする請求項５に記載の電磁クラッチを用いた車両用開閉体の駆動装置。
7. 前記入力側回転部材の前記両端板部と前記一対の出力側部材とが、前記磁気的結合により互いに摩擦係合することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電磁クラッチを用いた車両用開閉体の駆動装置。
8. 前記入力側回転部材が、前記出力軸の軸線方向に分割された２部材からなると共に、当該２部材同士が、前記励磁コイルと前記出力軸との間の空間で互いに連結されていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の電磁クラッチを用いた車両用開閉体の駆動装置。
   
   

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