JP2008151228A

JP2008151228A - 電磁クラッチ装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2008151228A
Application number: JP2006338592A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Koyama; 高延小山; Daisuke Hashimoto; 大輔橋本
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-07-03
Also published as: US20080142332A1

Abstract

【課題】簡単な方法で製造することができる安価で精度の高い電磁クラッチ装置を提供することである。
【解決手段】クラッチ全体を支持する基底部材２と、前記基底部材に固着されたシャフト３と、前記シャフト３に挿入され該シャフト３を軸とし前記基底部材２に対して回転自在に設けられたロータ５と、通電すると前記ロータ５に電磁力を生じさせる電磁コイル４ａと、前記電磁コイル４ａに通電すると前記ロータ５に吸引されて該ロータ５と摩擦結合するアーマチュア８と、前記アーマチュア８と結合するとともに被駆動体と結合するトルク伝達部材９とを備えて電磁クラッチ装置を構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動力の伝達状態と非伝達状態とを電磁力で切り替えることができる電磁クラッチ装置に関する。

従来、駆動力の伝達状態と非伝達状態とを電磁力で切り替えることができる電磁クラッチ装置が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１や特許文献２に記載の電磁クラッチ装置では、駆動力の伝達状態において、回転駆動力を伝達する際に、回転の軸であるシャフトを介して伝達するようにしていた。

すなわち、このような電磁クラッチ装置のシャフトは、各部品に伝達トルクを入出力する経路となる部品であり、外部のモータ等によって回転させられるロータや、回転駆動力の被伝達体に固定され、駆動力の伝達状態においてはこれらと共に回転するものであった。

特開２００２−３２７５７６号公報特開２００５−２３２９１８号公報

上述のような、従来の電磁クラッチ装置においては、シャフトに対して、ベアリング組込による加工寸法精度、トルク伝達力に耐えられる材料強度が必要であった。

また、ロータがモータ等による駆動力で回転し、電磁コイルへの通電によりアーマチュアがロータに摩擦結合して、シャフトと共に動く被駆動体にロータの回転力が伝達されて回転する状態を考えると、アーマチュアとシャフトとが軸方向に互いに可動で回転方向については連動して動く必要があるために、シャフトにセレーションのような特殊な構造が必要であり、加工コストがかかるという問題があった。

さらに、電磁クラッチ装置はハウジングを取付先との間の位置決めの基準にしており、一方、クラッチはシャフトがセンター基準となるため、従来の電磁クラッチ装置のようにシャフトが回転する場合には、回転体であるシャフトを支えるために、取り付け先とクラッチとにおける入力と出力との芯ズレが発生しないような高精度な構造が必要となる。そこで、シャフトをハウジングに組み込み固定する際、スラストガタを抑えるためにスナップリング、シムなどの小部品の点数が多く必要となり、組立工数および検査工数が増えていた。

本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、簡単な方法で製造することができる安価で精度の高い電磁クラッチ装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するために、クラッチ全体を支持する基底部材と、前記基底部材に固着されたシャフトと、前記シャフトに挿入され該シャフトを軸とし前記基底部材に対して回転自在に設けられたロータと、通電すると前記ロータに電磁力を生じさせる電磁コイルと、前記電磁コイルに通電すると前記ロータに吸引されて該ロータと摩擦結合するアーマチュアと、前記アーマチュアと結合するとともに被駆動体と結合するトルク伝達部材とを備えて電磁クラッチ装置を構成した。

本発明によれば、簡単な方法で製造することができる安価で精度の高い電磁クラッチ装置を提供することができる。

すなわち本発明の電磁クラッチ装置によれば、シャフトをハウジングに固定して一体型構造とし、シャフトによる回転駆動力の伝達を行わない構造としたため、部品点数、シャフト材料、シャフト加工において安価に構成することができる。

また、製造に当たっては、シャフトとハウジング一体型部品を準備して、残りの部品については、一方向の積み重ねで部品を装着していけばよいので、効率的で容易な組立てを行うことができる。

さらに、本発明によれは、ハウジングとシャフトを一体型構造にしたので、シャフトをハウジングに固着させるときに傾きを生じないようにするだけで、電磁クラッチ装置としてのシャフトの傾きを容易に抑えることが可能となる。

さらに、本発明によれは、ハウジングとシャフトを一体型構造にしたので、取付先との間の位置や傾きを精度よく合わせることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明による電磁クラッチ装置の一実施の形態の外観を示す斜視図である。

図２は、図１に示した電磁クラッチ装置を図１のＩＩ−ＩＩにて切断して示す断面図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態の電磁クラッチ装置１は、ハウジング２にシャフト３を固定し、そこに電磁コイル４ａを巻き回されたコイルボビン４と、後述するモータによって回転させられるロータ５と、電磁力によってロータ５に吸着されるアーマチュア８と、アーマチュア８に嵌合するトルク伝達部材９とを有して構成される。

ハウジング２は、電磁クラッチ装置１全体を支える基底部材としての機能を備え、たとえば炭素鋼などの磁性材料によって形成される。ハウジング２の中央部分にはシャフト挿入用の穴２ａが開いている。

シャフト３はたとえば炭素鋼などの磁性材料によって形成される。シャフト３の端部３ａにはローレット（ギザギザ形状）が形成されており、これをハウジング２の中央部分の穴２ａに圧入することによりハウジング２とシャフト３とが固定され、ハウジング２とシャフト３とをいわば一体型部品として扱うことができる。

ハウジング２には、取付穴２ｂが設けられており、この取付穴２ｂを用いてねじ等による取付先への固定が行われる。また、電磁コイル４ａに通電するためのワイヤー４ｂを引き出すワイヤ引出し穴２ｃも設けられている。

ハウジング２には電磁コイル４ａを巻き回されたコイルボビン４が嵌められ、その上から、断面コの字型のロータ５が嵌められる。電磁コイル４ａはたとえば銅線などの電流が流れる材料で形成され、コイルボビン４はたとえば樹脂によって形成されている。また、ロータ５はたとえば炭素鋼などの磁性材料によって形成される。

ロータ５の中央部分の穴にはベアリング６および７が圧入されて固定される。ベアリング６および７はリング形状であり、その中央部分の穴にシャフト３が挿入されることによって、ロータ５はシャフト３に対して回転自在にされる。また、このとき、ハウジング２とロータ５とは電磁コイル４ａを囲むように配置され、ロータ５は、この状態において、ベアリング６および７以外の部材と接することなく、他の部材（ハウジング２やコイルボビン４）とはギャップを設けて配置され、スムーズな回転ができるようにされている。

ロータ５の外周面には溝５ａが設けられており、後述のウォームホイールがロータ５の外周に設けられてこの溝５ａと嵌合することにより、モータの回転は後述のウォームギアを介してウォームホイールに伝達され、これによってロータ５が回転させられる。

ところで、ハウジング２とロータ５とは、電磁コイル４ａの発生する磁束が通る磁路を形成するため、ロスを小さくするためにハウジング２とロータ５との間のギャップはわずかであることが望ましいが、本実施の形態によれば、ベアリング６および７によるガタのみを考慮してハウジング２とロータ５との間のギャップを設計することができるので、わずかなギャップを実現できロスを小さくすることができる。

アーマチュア８はたとえばＳＰＣＣなどの電磁力に吸引される鉄材料等によって形成される。トルク伝達部材９はたとえば樹脂によって形成されている。

ロータ５の上にはアーマチュア８が設けられ、電磁コイル４ａに通電しないときは、アーマチュア８はロータ５に吸引されないので摩擦結合しておらず、滑りによって相対的に回転可能な状態にある。

アーマチュア８には溝８ａが設けられており、この溝８ａにトルク伝達部材９の下部に設けられた突起９ｂが挿入される。この溝８ａに対する突起９ｂの抜き差しによりトルク伝達部材９はアーマチュア８に対して上下方向に移動可能であるが、溝８ａに突起９ｂが嵌った状態ではアーマチュア８とトルク伝達部材９とは回転方向で互いに連動している。

本実施の形態では、トルク伝達部材９がシャフト３に挿入された状態での抜け防止のため、シャフト３には溝３ｂが設けられ、この溝３ｂに嵌る第１の抜け止めリング１０を設けている。

電磁コイル４ａに通電すると、電磁力によりアーマチュア８がロータ５に吸引されて両者は摩擦結合し、その結果、ロータ５が回転するとアーマチュア８が一緒に回り、トルク伝達部材９もこれに連動して回転する。トルク伝達部材９の上面には突起９ａが設けられており、この突起９ａを介してロータ５の回転が被駆動体に伝達される。被駆動体の例としては、後述するプーリーが挙げられる。

プーリーがシャフト３に挿入された状態での抜け防止のため、シャフト３には溝３ｃが設けられ、この溝３ｃに後述の第２の抜け止めリングを嵌めることによって、プーリーを含めた構成を一体化することができる。

続いて、図面を参照しながら本実施の形態の電磁クラッチ装置１の製造方法を説明する。

図３は、図１に示した電磁クラッチ装置の製造工程を説明する分解斜視図である。

また、図４は、図３に示した状態に続く製造工程を説明する分解斜視図である。

図３を参照すると、本実施の形態の電磁クラッチ装置１は、上述したように、ハウジング２と、シャフト３と、電磁コイル４ａが巻き回されたコイルボビン４と、ロータ５と、ベアリング６および７と、アーマチュア８と、トルク伝達部材９と、第１の抜け止めリング１０とを有して構成される。

この電磁クラッチ装置１を製造するにあたっては、まず、コイルボビン４に電磁コイル４ａを巻き回し、また、ハウジング２にシャフト３を圧入して固着しハウジング２とシャフト３との結合体を形成し、また、ロータ５にベアリング６および７を圧入しておく。この状態を図４に示す。

続いて、ハウジング２に固定されたシャフト３の上から、電磁コイル４ａが巻き回されたコイルボビン４を挿入し、電磁コイル４ａに通電するためのワイヤー４ｂをハウジング２のワイヤ引出し穴２ｃに挿入して引き出す。

次いで、ベアリング６および７を介してシャフト３に対して回転するようにロータ５を挿入する。その上からアーマチュア８、トルク伝達部材９の順にシャフト３に挿入し、最後に第１の抜け止めリング１０をシャフト３の溝３ｂに嵌めて電磁クラッチ装置１の製造が完了する。

このように、本実施の形態によれば、ハウジング２を台の上に置いて、その向きをまったく変えることなく、上から各部材を挿入していけばよいので、効率的で容易な組立てを行うことができる。

次に、図１に示した電磁クラッチ装置１に対して、ロータ５を回転させる構成であるウォームホイールやウォームギアを装着し、さらに、被駆動体としてのプーリーを装着した状態について図面を参照しながら説明する。

図５は、図１に示した電磁クラッチ装置１に対してロータ５を回転させる構成の一例や被駆動体の一例を装着した状態を示す斜視図である。

図６は、図５に示した装置を図５のＶＩ−ＶＩにて切断して示す断面図である。

ウォームホイール１５の内周面には突起１５ａが設けられており、これがロータ５の外周面に設けられた溝５ａと嵌合する。

ウォームホイール１５の外周面には突起１５ｂが全体にわたって設けられており、ここにウォームギア１６の溝１６ａが嵌る。

ウォームギア１６の位置はハウジング２と相対的に移動しないように固定されて設けられており、図示しないモータがウォームギア１６を図５の矢印Ａの方向に回転させると、この回転は溝１６ａおよび突起１５ｂによってウォームホイール１５に伝達され、ウォームホイール１５は、ハウジング２と相対的に、図５の矢印Ｂの方向に回転する。

さらにウォームホイール１５の回転は、突起１５ａおよび溝５ａによってロータ５に伝達され、これによってロータ５が回転させられる。

プーリー１１は、内周面にベアリング１２および１３を圧入され、このベアリング１２および１３を介してシャフト３に対して回転するように挿入される。

プーリー１１がシャフト３に挿入されたならば、シャフト３の溝３ｃに第２の抜け止めリング１４が嵌め込まれ、プーリーを含めた構成が一体化される。

プーリー１１には、トルク伝達部材９の上面の突起９ａに嵌合する溝１１ａが設けられており、ロータ５の回転に伴なうトルク伝達部材９の回転は、突起９ａおよび溝１１ａによってプーリー１１に伝達され、これによってプーリー１１は図５の矢印Ｃの方向に回転する。

プーリー１１の外周面には溝１１ｂが設けられており、プーリー１１が矢印Ｃの方向に回転するときに溝１１ｂに沿って図示しないワイヤーを巻き取ったりすることによって、ワイヤーの他端に取り付けた対象物を引き寄せたりすることができる。

なお、本実施の形態では、ハウジング２が、取付先に取り付ける基底部材としての機能と、磁気回路の経路としての機能とを両方備えているが、本発明はこのような構造に限られるものではなく、断面コの字型のロータと組み合わされる断面コの字型ステータヨークとを用いて、基底部材はステータヨークとは別体として構成されている構造であっても、基底部材とシャフトとを固着することにより本発明を適用可能である。

本発明による電磁クラッチ装置の一実施の形態の外観を示す斜視図である。図１に示した電磁クラッチ装置を図１のＩＩ−ＩＩにて切断して示す断面図である。図１に示した電磁クラッチ装置の製造工程を説明する分解斜視図である。図３に示した状態に続く製造工程を説明する分解斜視図である。図１に示した電磁クラッチ装置に対してロータを回転させる構成の一例や被駆動体の一例を装着した状態を示す斜視図である。図５に示した装置を図５のＶＩ−ＶＩにて切断して示す断面図である。

符号の説明

１電磁クラッチ装置
２ハウジング
３シャフト
４コイルボビン
５ロータ
６、７ベアリング
８アーマチュア
９トルク伝達部材
１０第１の抜け止めリング
１１プーリー
１２、１３ベアリング
１４第２の抜け止めリング
１５ウォームホイール
１６ウォームギア

Claims

クラッチ全体を支持する基底部材と、前記基底部材に固着されたシャフトと、前記シャフトに挿入され該シャフトを軸とし前記基底部材に対して回転自在に設けられたロータと、通電すると前記ロータに電磁力を生じさせる電磁コイルと、前記電磁コイルに通電すると前記ロータに吸引されて該ロータと摩擦結合するアーマチュアと、前記アーマチュアと結合するとともに被駆動体と結合するトルク伝達部材とを備えたことを特徴とする電磁クラッチ装置。
クラッチ全体を支持する基底部材の一方の側にシャフトを固着して該基底部材と該シャフトとの結合体を形成する工程と、前記結合体に、前記シャフトを固着した側から、電磁コイル、ロータ、アーマチュアの順で、各部材を前記シャフトに通して電磁クラッチ装置を形成することを特徴とする電磁クラッチ装置の製造方法。