JP2008544168A - 回転電磁結合装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な磁気効率と構造上の一体性を備えたクラッチ及び／またはブレーキとして使用される回転電磁結合装置を提供する。
【解決手段】良好な制止性能のため、永久磁石を、ブレーキプレート及びアーマチュアの何れか一方に結合し、もう一方の所定部分と軸方向に整列させる。
【選択図】 図２
【解決手段】良好な制止性能のため、永久磁石を、ブレーキプレート及びアーマチュアの何れか一方に結合し、もう一方の所定部分と軸方向に整列させる。
【選択図】 図２
Description
本願発明は、ブレーキ及びクラッチ等の回転結合装置に関し、特に、良好な磁気効率と性能及び良好な構造特性を備えた回転結合装置に関するものである。
クラッチ及びブレーキ等の回転結合装置は、回転体間のトルクの伝達を制御するために利用される。従来の装置として、米国特許No.５，１１９，９１８、５，２８５，８８２及び５，９７１，１２１に例示があって、その開示内容の全体を本書の参照文献とする。この従来装置は、ロータを含んで構成されており、このロータは入力シャフトに結合されて、回転軸の周りを同シャフトとともに回転する。また、界磁シェルがロータの一端側において、入力シャフトの周りに設けられており、回転不能に固定されている。このシェルは、径方向に離間しかつ軸方向に延伸する内側及び外側極を形成しており、同極間にはロータに面してコンダクタが設けられている。ブレーキプレートが、界磁シェルに結合されており、同シェルから軸方向に離間している。このプレートは、コンダクタに対向するロータ側に設けられている。出力部材に結合されたアーマチュアは、ブレーキプレートと同じロータ側に設けられており、ロータとブレーキプレートとの間に、軸設されている。このアーマチュアは、複数からなる重ね板バネによって、出力部材に結合されている。コンダクタを付勢すると、界磁シェル、ロータ及びアーマチュアに磁気回路が生じ、アーマチュアをロータに結合させて、入力シャフトと出力部材とを結合させともに回転させる。コンダクタ消勢時には、重ね板バネがアーマチュアをロータから引き離して、ブレーキプレートと結合させて、アーマチュア及び出力部材を制止する。また、ブレーキプレートに結合された永久磁石を利用して、同プレート、界磁シェル及びアーマチュア間に別の磁気回路を生じさせて、アーマチュア及び出力部材制止の際に、重ね板バネを補助する。
米国特許第５１１９９１８号
米国特許第５２８５８８２号
米国特許第５９７１１２１号
上述の装置の性能は一般に良好である。ただ、同装置内の磁気回路の効率は最適とは言えず、互いに孤立している。さらに、アーマチュアは、ブレーキプレートから引き離しが困難で、同装置の結合面は、依然として、磨耗が多い。また、同装置界磁シェル内へのコンダクタ取付状態が最適とは言えず、取付強度の改善が望まれている。
本願発明者は、上述した不都合な点を１つまたは複数軽減及び／または解消する回転結合装置の必要性を認識している。
本願発明は、回転結合装置を提供するものである。
本願発明の１側面に基づく回転結合装置は、ともに回転するため、入力シャフトに結合されたロータを含んで構成される。入力シャフトは、回転軸の周りに設けられている。当該装置はさらに、入力シャフトの周りに設けられて、回転不能に固定された界磁シェルと、ロータの一端側において、界磁シェル内に設けられたコンダクタを含んで構成される。当該装置はさらに、コンダクタに対向するロータの他端側において界磁シェルに結合されたブレーキプレートと、ロータ及びブレーキプレート間の軸方向に設けられたアーマチュアを含んで構成される。アーマチュアは、出力部材に結合される。当該装置はさらに、ブレーキプレート及びアーマチュアのうち何れか一方に結合されて、ブレーキプレート及びアーマチュアのうちもう一方の第１部分と軸方向に整列した永久磁石を含んで構成される。
本願発明に基づく回転結合装置は、磁石の位置によって、ブレーキプレート、磁石及びアーマチュアにより形成された磁気回路内の空隙数を減少させて、これにより、磁気回路の効率を改善する。また、磁石の位置（とその結果としての磁気回路）は、ブレーキプレートと界磁シェルとの間の磁束の流れを減少させて、クラッチ結合操作の間、ブレーキプレートからのアーマチュアの引き離しを容易にすることができる。
本願発明の上記利点及びその他の利点は、実施例を介しその特徴を例示する添付の図面を参照しつつ、以下に述べる詳細な説明から、当業者には明らかとなる。
添付の図面を参照すると、各図において、同一の構成要素を同定するために同一の符号が使用されており、図１及び図２は、本願発明の実施形態に基づく回転結合装置２０を例示している。この装置２０は、トルクを入力シャフト２２から出力部材２４に対し選択的に伝えるクラッチとして機能する。また、同装置２０は、出力部材２４に対しトルクが伝えられていない場合に、同部材２４へのブレーキとして機能する。装置２０は、乗車芝刈機または類似の装置に利用可能である。ただし、当該装置２０は、クラッチまたはブレーキを要する広範囲な応用例において使用可能である。装置２０は、スペーサ２６、ロータ２８、界磁シェル３０、コンダクタアセンブリ３２、ブレーキプレート３４、アーマチュア３６及び単数または複数の永久磁石３８を含んで構成されている。
入力シャフト２２は、出力部材２４を駆動するためのトルク源を提供する。シャフト２２は、通常の金属及び合金から製造可能であって、忠実または筒状とすることができる。シャフト２２は、回転軸４０を中心とし、エンジン、電動機またはその他通常の動力源によって駆動する。例示の実施形態において、シャフト２２は、出力部材２４に対向する装置２０の一方の側において、同装置に挿通されている。ただし、入力シャフト２２を出力部材２４と同じ側において装置２０に挿通するように、入力シャフト２２及びスペーサ２６の方向を逆にすることもできる。
出力部材２４は、トルクを芝刈機ブレードのような従動装置に伝えるものである。部材２４は、通常のプーリーから構成されており、このプーリーにトルク伝達ベルトが捲回されて、従動装置に結合されている。
スペーサ２６は、装置２０の他の構成要素との組立関係において、出力部材２４支持のため設けられており、粉末冶金金属を含む通常の材料から製造可能である。スペーサ２６は、軸４０を中心として設けられており、形状はほぼ円筒形である。スペーサ２６は、ほぼ円筒形の外面を有しており、この外面はロータ２８のキーを受け入れる形状のキー溝を含んで構成できる。また、スペーサ２６は、一方の軸端においてフランジ４２を形成する。
ロータ２８は、入力シャフト２２と出力部材２４との間にトルクを伝えるべくアーマチュア３６との選択的結合のため設けられている。ロータ２８は、軸４０を中心として設けられており、入力シャフト２２に結合されて、このシャフトとともに回転する。ロータ２８は、通常の金属及び合金から製造可能であって、ハブ４４とロータディスク４６を含んでなる。
ハブ４４は筒状であって、入力シャフト２２及びスペーサ２６のキー溝内に受入可能な形状の径方向内側へ延伸するキー４８を含んでなる。ハブ４４は、その径方向の内径に近接し、かつ、その両軸端において、ベアリング５０と５２を支持する。その径方向の外径において、ハブ４４は、軸方向に延伸する内側ロータ極５４を形成している。さらに、ハブ４４は、以下に述べる理由から、内側ロータ極５４の径方向内側で軸方向に延伸する凹部５６を形成してなる。
ディスク４６は、ハブ４４から径方向に外側へ延伸する。ディスク４６は、ハブ４４に貫通されて結合しており、たとえば、複数のラグ及びノッチの組み合わせを含む圧嵌関係にある。従来既知の通り、ディスク４６は、径方向に離間した複数列よりなる角度方向に離間したバナナ形状のスロット５８を含んで構成できる。コンダクタコンダクタアセンブリ３２の付勢時に、スロット５８は、ディスク４６とアーマチュア３６との間の空隙を横切りその間で磁束を前後に流して、ロータ２８とアーマチュア３６との間の高いトルク結合を可能にする。例示の実施形態において、ディスク４６は、３列のスロット５８を含んでいる。ただし、スロット５８の列数、１列内のスロット５８の構成数及びスロット５８のサイズと形状は可変である。ディスク４６は、その外径において、軸方向に延伸する外側ロータ極６０を形成してなる。極６０は、内側ロータ極５４と径方向に整列し、同極５４とは径方向外側に離間している。
界磁シェル３０は、コンダクタアセンブリ３２収容のため設けられている。また、シェル３０は、ロータ２８とアーマチュア３６との選択的結合を生ぜしめる磁気回路の一部を形成している。界磁シェル３０は、通常の金属及び鉄を含む合金から製造可能である。同シェル３０は円筒形であって、軸４０を中心として設けられている。シェル３０は、たとえば、そのうちのスロット６２を延伸する止着部材（図示せず）を介して回転不能に固定されている。シェル３０は、その断面がほぼＵ形状であって、径方向の内側環状部材６４と径方向の外側環状部材６６を含んでなる。
内側部材６４は、ベアリング５０の外側軌道輪上に支持されている。部材６４は、その断面がほぼＬ形状であって、軸方向に延伸する内側極６８を形成してなる。以下において詳細に述べる本願発明の１側面に基づき、極６８は、ロータ２８のハブ４４の凹部５６に延伸し、内側ロータ極５４の径方向内側に設けられている。
外側部材６６は、内側部材６４に結合されるとともに同部材上で支持されている。外側部材６６は、縁壁７０、軸方向に延伸する外側極７２及びフランジ７４を含んで構成されている。以下に述べる理由から、縁壁７０は、部材６４から径方向に外側へ延伸し、単数または複数の凹部７６を形成する。極７２は、縁壁７０と一体となっており、また、この縁壁から軸方向に延伸している。極７２は、ロータ２８の極６０から径方向外側に設けられている。図３によれば、極７２の径方向内面は、肩部７８を形成する段状の内径を形成することができる。また、極７２を貫通する開口部８０を形成し、この開口部を介して、コンダクタアセンブリ３２の導線を外方に延伸する。フランジ７４は、縁壁７０に対向する極７２の端部において、これと一体となり、かつ、これから径方向に外側へ延伸している。図１によれば、フランジ７４は極７２周囲の少なくとも一部に沿って延伸している。
コンダクタアセンブリ３２は、ロータ２８、スペーサ８２（または、入力シャフト２２の方向が逆の場合、スペーサ２６）、界磁シェル３０及びアーマチュア３６間に磁気回路を生成させて、アーマチュア３６をロータ２８と結合させて、また、入力シャフト２２からのトルクを出力部材２４に伝える目的で設けられている。コンダクタアセンブリ３２は、ほぼ環状であって、界磁シェル３０内の軸４０を中心として設けられている。特に、コンダクタアセンブリ３２は、シェル３０の内側極６８及び外側極７２の間に設けられており、コンダクタ８４及びシェル８６を含んで構成されている。
コンダクタ８４は、従来からある銅製コイルから構成できるが、これに代えて、その他既知のコンダクタを利用可能である。コンダクタ８４は、バッテリー等の電源（図示せず）に電気的に接続することができる。コンダクタ８４の付勢時に、ロータ２８、スペーサ８２（または、入力シャフト２２の方向が逆の場合、スペーサ２６）、界磁シェル３０及びアーマチュア３６の間に磁気回路が形成される。磁束は、空隙を横切り、シェル３０の極７２からロータ２８の極６０に流れる。磁束は次に、ディスク４６とアーマチュア３６との間の空隙を横切り、その間を前後に流れる。磁束は次に、ディスク４６からロータ２８のハブ４４に流れ、界磁シェル３０の部材６４及び６６に戻る。
本願発明の１側面に基づき、内側界磁シェル極６８から径方向外側の内側ロータ極５４の位置は、コンダクタ付勢時に形成された磁気回路の磁気効率を高めている。界磁シェル３０は、通常、複数の部材６４及び６６から構成されることから、これら部材６４及び６６の間に空隙が生じる。ロータ２８の内側極５４を界磁シェル３０の内側極６８から径方向外側に配置することによって、図２に示されるように、少なくとも磁束の幾つかは、界磁シェル３０の環状部材６４及び６６間の空隙を避けて、ロータ２８の極５４から直接界磁シェル３０の部材６６に流れる。内側ロータ極５４及び内側界磁シェル極６８の相対位置はまた、界磁シェル極６８及び７２間の空隙が大きくなり、コンダクタアセンブリ３２を界磁シェル３０内へ挿し込んで止着することが容易になるため、有利である。
磁束は、ロータ２８と界磁シェル３０との間を流れる際に、ロータハブ４４から界磁シェル３０の環状部材６４及び６６への経路に沿って、ベアリング５０の径方向外側へ流れる。磁束はまた、ロータハブ４４から界磁シェル３０の環状部材６４への別経路に沿って、ベアリング５０の径方向内側へ流れる。この後者の経路において、磁束は、界磁シェル３０の環状部材６４に戻る前に、ハブ４４からスペーサ８２（または、入力シャフト２２の方向が逆の場合、スペーサ２６）へ流れる。この代替する磁束経路によって、磁束の一部が、内側ロータ極５４及び内側界磁シェル極６８の高密度領域を回避でき、これによって、磁気回路の磁気効率が改善される。
シェル８６は、コンダクタ８４収容のために設けられており、また、界磁シェル３０へのコンダクタ８４装着のために使用される。シェル８６は、通常のプラスチックから成型することができる。シェル８６は、一体端子コネクタ８８を含んで構成でき、このコネクタを介して、コンダクタ８４は、動力源に電気的に接続可能である。コネクタ８８は、界磁シェル３０の開口部８０を介して延伸可能である。シェル８６はまた、縁壁７０の凹部７６に受入可能なサイズの単数または複数のラグ９０を形成しており、これにより、コンダクタアセンブリ３２の回転を防止する。
図３によれば、本願発明の別側面に基づき、シェル８６は径方向に外側へ延伸するフランジ９２を含んで構成することができる。フランジ９２は、界磁シェル３０の外側極７２に近接して設けられる。コンダクタアセンブリ３２は、従来装置におけるような界磁シェル３０の内径ではなく、その外径に近接して固定されているため、コンダクタアセンブリ３２は、従来装置に比べて、より多くの位置に固定可能で、かつ、装置２０の回転４０中心から、より大きな半径位置に固定可能となる。その結果、装置２０の構造上の一体性が従来装置よりも向上する。さらに、シェル３０の外径に近接したコンダクタアセンブリ３２の接続によって、内側ロータ極５４及び内側界磁シェル極６８の新規な構成が可能となって、磁気性能が改善される。
フランジ９２は、種々の方法で界磁シェル３０に取り付け可能である。図３に示すように、界磁シェル３０の極７２の径方向内面（特に、肩部７８）は、通常の工具を使って、フランジ９２に対し複数の個所において変形可能で、これにより、フランジ９２を界磁シェル３０内に固定可能となる。図４によれば、本願発明の変更の態様において、極７２の径方向内面は、フランジ９２に対し当接し、かつ、支持されるスナップリング９６を受け入れる形状の溝９４を形成でき、これにより、コンダクタアセンブリ３２を界磁シェル３０内に保持することができる。図５によれば、本願発明のもう一方の実施形態において、止着部材９８が複数個所において、フランジ９２を介し界磁シェル３０の縁壁７０に延伸し、これにより、コンダクタアセンブリ３２を界磁シェル３０内で保持することができる。図６によれば、本願発明のさらにもう一方の実施形態において、フランジ９２は、その一部分に熱を加えることで変形されて、フランジ９２の加熱された部分を、極７２に形成された溝１００に流して延伸させ、フランジ９２をシェル３０に固定することができる。フランジ９２はまた、界磁シェル３０表面または単数若しくは複数の溝内に接着剤を使用して、シェル３０に固定でき、また、コンダクタアセンブリ３２の回転を制限する際には、複数のタブをフランジ９２に形成して、このタブを界磁シェル３０内の対応スロットに配置することで固定することができる。
再度、図１から２によれば、ブレーキプレート３４は、アーマチュア３６による結合のための制止面を備えて、出力部材２４を制止する。ブレーキプレート３４は、通常の金属及び鉄等の合金を含む比較的低い磁気抵抗を備えた通常の材料から製造可能である。ブレーキプレート３４は、装置２０の少なくとも周縁の一部の周りに延伸しており、界磁シェル３０に結合されている。特に、ブレーキプレート３４は、単数または複数の止着部材１０２を利用して、界磁シェル３０のフランジ７４に結合される。止着部材１０２は、非磁性材料または比較的高い磁気抵抗を備えた材料から製造可能であって、これにより、ブレーキプレート３４と界磁シェル３０との間の磁束の流れを排除して、コンダクタアセンブリ３２付勢時に、クラッチ結合を容易にする。ブレーキプレート３４は、単数または複数のスペーサ１０４を利用して、界磁シェル３０のフランジ７４から軸方向に離間することができる。スペーサ１０４は、貫通孔１０６を含んで構成でき、この孔を介して止着部材１０２は延伸する。スペーサ１０４は、同様に、非磁性材料または比較的高い磁気抵抗を備えた材料から製造可能であって、これによって、ブレーキプレート３６と界磁シェル３０との間の磁束の流れを減少または排除することができる。図１によれば、ブレーキプレート３４は、下記に述べる理由から、ブレーキプレート３４に形成された径方向に延伸する円弧状離間スロット１１０により分割された単数または複数の径方向に延伸する円弧状離間タブ１０８を含んで構成することができる。
アーマチュア３６は、出力部材２４に制止トルクを伝達し、また、駆動トルクをロータ２８から出力部材２４へ選択的に伝達する目的で設けられている。アーマチュア３６は、通常の各種金属及び鉄を含む合金から製造可能である。アーマチュア３６は、環状構造体であって、軸４０を中心として設けられている。アーマチュア３６は、空隙によって、ロータ２８とは軸方向に離間している。ロータディスク４６と同様、アーマチュア３６は、径方向に離間した複数列の角度方向に離間してなるスロット１１２を含んで構成されており、このスロットにより、コンダクタアセンブリ３２の付勢時に、ロータ２８及びアーマチュア３６間の磁束の前後の流れを容易にする。図示の実施形態において、アーマチュア３６は、２列のスロット１１２を含んで構成される。アーマチュア３６上の径方向内側列のスロット１１２は、ロータディスク４６上の径方向内側列及び径方向中央列のスロット５８の間に設けられている。一方、アーマチュア３６上の径方向外側列のスロット１１２は、ディスク４６上の径方向中央列及び径方向外側列のスロット５８の間に設けられている。アーマチュア３６上のスロット列数、１列のスロット数、スロット１１２のサイズ及び形状は可変である。アーマチュア３６は、出力部材２４に結合される。特に、アーマチュア３６は、複数からなる重ね板バネ１１４によって出力部材２４に結合することができる。この板バネ１１４は、駆動トルク及び制止トルクをアーマチュア３６から出力部材２４に伝達し、当該部材２４に対するアーマチュア３６の軸動作を許容するとともにロータディスク４６に近づき、また、これから遠ざかるアーマチュア３６の軸動作を許容する。板バネ１１４は、ステンレススチール製とすることができ、リベット、ネジ、ボルトまたはピン等通常の止着部材１１６を使用して、その一端はアーマチュア３６に、また、もう一方の端は出力部材２４に結合されている。
磁石３８は、ブレーキプレート３４とアーマチュア３６との間に磁気回路を生成して、アーマチュア３６をブレーキプレート３４と連結させて制止トルクを出力部材２４に付与することを目的として設けられている。磁石３８は、ネオジム・鉄・ホウ素（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）磁石またはその他既知の永久磁石から構成することができる。図２によれば、磁石３８は、ブレーキプレート３４の盲穴（closed bore）１１８内に埋め込み可能であるとともに、磁石３８の一方の面がブレーキプレート３４の一方の面（及びその結合面）と面一となる（be flush with）構成とすることができる。磁石３８を、その一方の面がブレーキプレート３４の結合面と面一になるように配置することによって、磁石３８は、ブレーキプレート３４の磨耗面に付加されて、その耐磨耗性を強化するとともに、制止面を増加させてる。図１によれば、磁石３８は、ブレーキプレート３４周囲に、互いに円弧状に離間して設けることができる。各タブ１０８には、単一の磁石３８を設けることができ、この場合、スロット１１０は、各磁石３８を互いに磁性的に絶縁する役目を担う。これに代えて、磁石３８が適当に離隔していることを前提として、単数または複数の磁石３８を単一のタブ１０８に設けることができる（スロット１１０を排除することができる。）。磁石３８はまた、２つのタブ１０８ごとに設けることができて、この場合には、磨耗面を強化できる。さらに、ブレーキプレート３４内の磁石３８の個数及びその位置は、装置２０の特性及び関連する設計要件に応じて可変である。図示のように、磁石３８は、隣接する磁石の対面極が同じ極性とすることで、並行磁気回路を形成する構成となっている。これに代えて、隣接する磁石３８の対面極を反対の極性とすることで、効率の劣った直列磁気回路を形成する構成とすることもできる。
再度、図２を参照すると、本願発明によれば、磁石３８はアーマチュア３６の一部と軸方向に整列している。図７によれば、磁石３８は、これを介して磁束が軸方向に流れるように方向付けされている。特に、磁束は、各磁石３８の一方の（磁石３８の径方向中心に位置した）極を介して、ブレーキプレート３４に流れる。磁束は引き続き、ブレーキプレート３４に沿って径方向内側及び外側へ流れ、各磁石３８の反対の（磁石３８の径方向周縁に位置した）極に流れる。磁束は次にアーマチュア３６に流れて、磁石３８の径方向中心極へ横切って戻る前に、アーマチュア３６に沿って径方向内側及び外側へ円弧状に流れる。本願発明に基づく装置２０により形成された磁気回路は、従来装置に比べ効率が良好である。特に、磁石３８の位置は、ブレーキプレート３４、磁石３８及びアーマチュア３６によって形成された磁気回路内の空隙数を減少させて、磁気回路の効率を高めている。また、特に、磁束は３箇所の空隙、すなわち、（ｉ）磁石３８からブレーキプレート３４までの空隙、（ｉｉ）ブレーキプレート３４からアーマチュア３６までの空隙及び（ｉｉｉ）アーマチュア３６から磁石３８までの空隙を横切るだけである。さらに、これら空隙のうち２箇所は、アーマチュア３６及びブレーキプレート３４または磁石３８によって形成された制止面に関係することから、磁気吸引が極めて良好となる。磁石３８の位置（すなわち、界磁シェル３０から遠隔した位置）及びその結果としての磁気回路はまた、ブレーキプレート３４と界磁シェル３０との間の磁束の流れを減少させて、クラッチ結合の間、ブレーキプレート３４からのアーマチュア３６引き離しが容易となる。
図８及び図９によれば、本願発明のもう一方の実施形態に基づく装置２００が例示されている。装置２００は、装置２０とほぼ同じであって、類似の構成要素については、前述の説明を参照ください。装置２００と装置２０との差異は、磁石３８がブレーキプレート２０４ではなく、アーマチュア２０２内に設けられている点にある。磁石３８をブレーキプレート２０４に対してアーマチュア２０２とともに配置することで、装置２０のブレーキプレート３４と比べて（凹嵌磁石３８とスロット１１０を欠くために）ブレーキプレート２０４の磨耗面が大きくなるとともに耐摩耗性が向上する。さらに、磁気ブレーキ回路内の磁束を、コンダクタアセンブリ３２付勢時に生じた磁束と均衡することができ、クラッチ結合性能が向上する。他方において、より多くの磁石３８が必要とされて、磁石３８はより厳しい操作条件に晒されることになる。図９によれば、磁石３８はアーマチュア２０２の盲穴２０６内に埋め込み可能であって、磁石３８の一方の面がアーマチュア２０２の結合側面と面一の構成とすることができる。磁石３８の一面をアーマチュア２０２の結合面と面一とするように、磁石３８を配置することで、磁石３８は、アーマチュア２０２の磨耗面に付加されて、その耐摩耗性を強化するとともに制止面を増加させる。図８によれば、磁石３８は、アーマチュア２０２の周囲に互いに離間して円弧状に設けることができる。アーマチュア２０２は、以下に述べる理由から、これに形成された径方向に延伸する円弧状の離間スロット２１０により分割された径方向外周部に、単数または複数の径方向に延伸する円弧状の離間タブ２０８を含んで構成することができる。磁石３８は、各タブ２０８にひとつずつ設けることができ、この場合、スロット２１０は、磁石３８を互いに磁性的に絶縁する役目を担う。これに代えて、磁石３８が互いに適当に離間していることを前提として、単数または複数の磁石３８を単一のタブ２０８に設けることができる（スロット２１０を排除できる。）。磁石３８はまた、２つのタブ２０８ごとに設けることができ、これにより、磨耗面が増加する。さらに、アーマチュア２０２内の磁石３８の個数及びその位置は、装置２００の特性及び関連する設計要件に応じて可変である。例示のように、磁石３８はまた、隣接する磁石の対面極が同じ極性とすることで、並行磁気回路を形成するような構成となっている。これに代えて、磁石３８は、隣接する磁石３８の対面極が反対の極性とすることで、効率の劣った直列磁気回路を形成するように構成することもできる。
図９によれば、本願発明に基づく本実施形態においても、磁石３８はブレーキプレート２０４の一部と軸方向に整列している。磁石３８は、本実施形態においても、これを介して磁束が軸方向に流れるように方向付けされている。特に、磁束は各磁石３８の一方の極（その径方向中心に位置した極）を介してアーマチュア２０２に流れる。磁束は引き続きアーマチュア２０２に沿って径方向内側及び外側へ、かつ、円弧状に流れて、各磁石３８のもう一方の極（その径方向周縁に位置した極）に向かって流れる。磁束は次に、磁石３８の径方向中心極に横切って戻る前に、ブレーキプレート２０４へ、また、これに沿って径方向内側及び外側へ、かつ、円弧状に流れる。本実施形態に基づく装置２００によって形成された磁気回路は、また、磁束が３箇所の空隙、すなわち、（ｉ）磁石３８からアーマチュア２０２まで、（ｉｉ）アーマチュア２０２からブレーキプレート２０４まで、（ｉｉｉ）ブレーキプレート２０４から磁石３８までの空隙を横切るだけであるため、従来装置に比べ効率が良好である。さらに、これら空隙のうち２箇所は、ブレーキプレート２０４とアーマチュア２０２または磁石３８によって形成された制止面に関係することから、磁気吸引が極めて良好となる。磁石３８の位置（すなわち、界磁シェル３０から遠隔した位置）とその結果としての磁気回路は、本実施形態においても、ブレーキプレート２０４及び界磁シェル３０との間の磁束の流れを減少させて、これにより、クラッチ結合操作の間、ブレーキプレート２０４からのアーマチュア２０２引き離しを容易にする。
図１０及び図１１によれば、本願発明のもう一方の実施形態に基づく装置３００が例示されている。装置３００は、装置２０及び２００とほぼ同じであって、同一の構成要素については、前述の説明を参照ください。装置３００と装置２０，２００との差異は、ブレーキプレート３０４またはアーマチュア３０６内で、磁石３０２が異なった態様において方向付けされている点にある。本実施形態において、磁石３０２は、ブレーキプレート３０４内に設けられている。なお、これに代えて、磁石３０２は、図８及び図９を参照しつつ前述のように、アーマチュア３０６内に設けることができる。図１０によれば、磁石３０２は、その反対極を互いに円弧状に離間して方向付けされている。図１１によれば、磁石３０２は、ブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）の貫通孔３０８内に埋め込みできるとともに、磁石３０２の一方の面がブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）の一方の面（及び結合面）と面一の構成とすることができる。磁石３０２を、その一方の面がブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）の結合面と面一とするように配置することによって、磁石３０２は、ブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）の磨耗面に付加されて、その耐摩耗性を向上させるとともに制止面を大きくする。再び、図１０によれば、磁石３０２は、ブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）の周囲に互いに円弧状に離間して設けることができる。本実施形態においてもまた、ブレーキプレート３０４は、径方向に延伸する円弧状に離間したスロット３１２により分割された単数または複数の径方向に延伸する円弧状に離間したタブ３１０を含んで構成できる。本実施形態においても、磁石３０２は、ブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）の各タブ３１０にひとつずつ設けることができ、この場合、スロット３１２は各磁石３０２を互いに磁性的に絶縁する役目を担う。これに代えて、本実施形態においても、磁石３０２が互いに適当に離間していることを前提として、単数または複数の磁石３０２を単一のタブ３１０に設けることができる（スロット３１２を排除できる。）。磁石３０２は、２つのタブ３１０ごとに設けることもでき、これにより、耐摩耗性が向上する。さらに、ブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）内の磁石３０２の個数及び位置は、装置３００の特性及び関連する設計上の要件に応じて可変である。例示のように、本実施形態においても、磁石３０２は、隣接する磁石の対面極が同じ極性とすることで、並行磁気回路を形成するような構成としている。これに代えて、磁石３０２は、隣接する磁石３０２の対面極が反対極性とすることで、効率の劣った直列磁気回路を形成するような構成とすることもできる。
図１１によれば、本実施形態においても、磁石３０２はアーマチュア３０６（またはブレーキプレート３０４）の一部と軸方向に整列している。磁石３０２は、これを介して磁束が円弧状に流れるように方向付けされている。特に、磁束は各磁石３０２の一方の極（磁石３０２の一方の円弧端に位置した極）からブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）のうちに流れる。磁束は次に、ブレーキプレート３０４とアーマチュア３０６との間の空隙を横切ってアーマチュア３０６（またはブレーキプレート３０４）へ流れる。磁束は引き続きアーマチュア３０６（またはブレーキプレート３０４）を円弧状に横切って、上記と同じ空隙を横切ってブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）に戻ってから、ブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）から磁石のもう一方の極（磁石３０２のもう一方の円弧端に位置した極）へ戻る。本実施形態に基づく装置３００によって形成された磁気回路もまた、従来装置に比べ効率が良好であるが、装置２０及び２００の磁気回路に比べ効率は劣る。なお、特に、磁石３０２の位置によって、ブレーキプレート３０４、磁石３０２及びアーマチュア３０６により形成された磁気回路内の空隙数を減少させて、磁気回路の効率を良好なものとしている。詳しくは、特に、磁束は４箇所の空隙、すなわち、（ｉ）磁石３０２からブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）まで、（ｉｉ）ブレーキプレート３０４からアーマチュア３０６（またはアーマチュア３０６からブレーキプレート３０４）まで、（ｉｉｉ）アーマチュア３０６からブレーキプレート３０４（ブレーキプレート３０４からアーマチュア３０６）まで及び（ｉｖ）ブレーキプレート３０４（またはアーマチュア３０６）から磁石３０２にもどるまでの空隙を横切るだけである。さらに、これら空隙のうち２箇所は、アーマチュア３０６及びブレーキプレート３０４によって形成された制止面に関係することから、磁気吸引が極めて良好となる。また、磁石３０２の位置（すなわち、界磁シェル３０から遠隔した位置）とその結果としての磁気回路は、ブレーキプレート３０４及び界磁シェル３０間の磁束の流れを減少させて、クラッチ結合操作の間、ブレーキプレート３０４からのアーマチュア３０６引き離しを容易にする。
さて、図１２によれば、本願発明のもう一方の実施形態に基づく装置４００が例示されている。装置４００は、装置２０、２００及び３００とほぼ同じであって、同一の構成要素については、上記の説明を参照ください。装置４００と装置２０、２００及び３００との差異は、磁石４０２がブレーキプレート４０４またはアーマチュア４０６内において、異なった態様で方向付けされている点にある。本実施形態においてもまた、図面に示されるとおり、磁石４０２がブレーキプレート４０４内に設けられている。なお、これに代えて、磁石４０２は、本実施形態においても、図８及び図９を参照しつつ前述のように、アーマチュア４０６内に設けることができる。磁石４０２は、反対の極を互いに径方向に離間して方向付けされている。磁石４０２は、本実施形態においても、ブレーキプレート４０４（またはアーマチュア４０６）の貫通孔４０８内に埋め込むことができるとともに磁石４０２の一方の面がブレーキプレート４０４（またはアーマチュア４０６）の一方の面（結合面）と面一の構成とすることができる。磁石４０２の配置を、その一方の面がブレーキプレート４０４（またはアーマチュア４０６）と面一とすることで、磁石４０２は、ブレーキプレート４０４（またはアーマチュア４０６）の磨耗面に付加されて、その耐摩耗性を強化するとともに制止面を大きくする。装置２０、２００及び３００と同様に、磁石４０２は、これらの装置に関し前述した態様と類似の態様において、ブレーキプレート４０４またはアーマチュア４０６の周囲に互いに円弧状に離間して設けることができる。
本実施形態においても、磁石４０２は、アーマチュア４０６（またはブレーキプレート４０４）の一部と軸方向に整列している。磁石４０２は、これを介して磁束が径方向に流れるように方向付けされている。特に、磁束は各磁石４０２の一方の極（磁石４０２の一方の径方向端に位置した極）からブレーキプレート４０４（またはアーマチュア４０６）の内部に流れる。磁束は次に、ブレーキプレート４０４及びアーマチュア４０６間の空隙を横切ってアーマチュア４０６（またはブレーキプレート４０４）へ流れる。磁束は引き続き、アーマチュア４０６（またはブレーキプレート４０４）を介して径方向に流れ、上記と同じ空隙を横切ってブレーキプレート４０４（またはアーマチュア４０６）に戻ってから、ブレーキプレート４０４（またはアーマチュア４０６）から磁石４０２のもう一方の極（磁石４０２のもう一方の径方向端に位置した極）に戻る。本実施形態に基づく装置４００により形成された磁気回路もまた、従来装置に比べ効率が良好であるが、装置２０，２００の磁気回路に比べると効率は劣る。なお、特に、磁石４０２の位置により、ブレーキプレート４０４、磁石４０２及びアーマチュア４０６により形成された磁気回路内の空隙数を減少させて、これにより、磁気回路の効率を良好なものとしている。詳しくは、特に、本実施形態においても、磁束は４箇所の空隙、すなわち、（ｉ）磁石４０２からブレーキプレート４０４（またはアーマチュア４０６）まで、（ｉｉ）ブレーキプレート４０４からアーマチュア４０６まで（またはアーマチュア４０６からブレーキプレート４０４まで）、（ｉｉｉ）アーマチュア４０６からブレーキプレート４０４まで（またはブレーキプレート４０４からアーマチュア４０６まで）及び（ｉｖ）ブレーキプレート４０４（またはアーマチュア４０６）から磁石４０２に戻るまでの空隙を横切るだけである。さらに、これら空隙のうち２箇所は、アーマチュア４０６及びブレーキプレート４０４により形成された制止面に関係することから、磁気吸引が極めて良好となる。また、磁石４０２の位置（すなわち、界磁シェル３０から遠隔した位置）とその結果としての磁気回路は、ブレーキプレート４０４及び界磁シェル３０間の磁束の流れを減少させて、クラッチ結合操作の間、ブレーキプレート４０４からのアーマチュア４０６引き離しを容易にする。
本願発明を単数または複数の実施形態に基づき添付の図面を参考に説明してきたところであるが、本願発明の精神及び技術範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは、当業者により理解されるところである。
２０、２００、３００、４００ 回転結合装置
２２ 入力シャフト
２４ 出力部材
２６ スペーサ
２８ ロータ
３０ 界磁シェル
３２ コンダクタ
３４ ブレーキプレート
４０ 回転軸
４４ ハブ
４６ ディスク
４８ キー
５０ ベアリング
５２ ベアリング
５４ ロータの内側極
５６ 凹部
５８ スロット
６０ 極
６２ スロット
６４ 内側部材
６６ 外側部材
６８ 内側極
７０ 縁壁
７２ 外側極
７４ フランジ
７６ 凹部
８０ 開口部
８２ スペーサ
８４ コンダクタ
８６ シェル
８８ 一体端子コネクタ
９０ ラグ
９２ フランジ
１０２ 止着部材
１０４ スペーサ
１０６ 貫通孔
１１２ スロット
１１６ 止着部材
１１８ 盲穴
２２ 入力シャフト
２４ 出力部材
２６ スペーサ
２８ ロータ
３０ 界磁シェル
３２ コンダクタ
３４ ブレーキプレート
４０ 回転軸
４４ ハブ
４６ ディスク
４８ キー
５０ ベアリング
５２ ベアリング
５４ ロータの内側極
５６ 凹部
５８ スロット
６０ 極
６２ スロット
６４ 内側部材
６６ 外側部材
６８ 内側極
７０ 縁壁
７２ 外側極
７４ フランジ
７６ 凹部
８０ 開口部
８２ スペーサ
８４ コンダクタ
８６ シェル
８８ 一体端子コネクタ
９０ ラグ
９２ フランジ
１０２ 止着部材
１０４ スペーサ
１０６ 貫通孔
１１２ スロット
１１６ 止着部材
１１８ 盲穴
Claims (20)
- 回転軸の周りに設けられた入力シャフトにともに回転するため結合されたロータと、
前記入力シャフトの周りに設けられ、回転不能に固定された界磁シェルと、
前記ロータの一端側において前記界磁シェル内に設けられたコンダクタと、
前記界磁シェルに結合されたブレーキプレートと、
前記コンダクタに対向する前記ロータの他端側において、前記ロータとブレーキプレート間の軸方向に設けられて、出力部材に結合されたアーマチュアと、
前記ブレーキプレート及びアーマチュアのうち何れか一方に結合されて、前記ブレーキプレート及びアーマチュアのうちもう一方の第１部分と軸方向に整列した第１永久磁石とから構成されることを特徴とした回転結合装置。 - 前記界磁シェルと前記ブレーキプレート間に設けられた非磁性体スペーサをさらに含んで構成されることを特徴とした請求項１記載の回転結合装置。
- 前記ブレーキプレートを前記界磁シェルに結合する非磁性体止着部材をさらに含んで構成されることを特徴とした請求項１記載の回転結合装置。
- 前記入力シャフトの周りに設けられて、前記界磁シェルを支持するベアリングをさらに含んで構成されており、前記コンダクタの付勢により、前記ロータから前記界磁シェルへの第１経路に沿って、磁束は前記ベアリングの径方向内側へ流れることを特徴とした請求項１記載の回転結合装置。
- 磁束はまた、前記ロータから前記界磁シェルへの第２経路を沿って、前記ベアリングの径方向外側へ流れることを特徴とした請求項４記載の回転結合装置。
- 前記ブレーキプレート及び前記アーマチュアのうちの前記何れか一方に結合されて、前記ブレーキプレート及び前記アーマチュアのうちの前記もう一方の第２部分と軸方向に整列した第２永久磁石をさらに含んで構成されることを特徴とした請求項１記載の回転結合装置。
- 前記第２永久磁石は、前記第１永久磁石から円弧状に離間していることを特徴とした請求項６記載の回転結合装置。
- 前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、各々、反対極を互いに円弧状に離間して方向づけされており、前記第１永久磁石の第１極は前記第２永久磁石の第１極に面しており、前記第１及び第２永久磁石の前記第１極は、同じ極性を有することを特徴とした請求項６記載の回転結合装置。
- 前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、各々、反対極を互いに円弧状に離間して方向づけされており、前記第１永久磁石の第１極は前記第２永久磁石の第１極に面しており、前記第１及び第２永久磁石の前記第１極は、反対の極性を有することを特徴とした請求項６記載の回転結合装置。
- 前記ブレーキプレート及び前記アーマチュアの前記何れか一方は、前記第１及び第２永久磁石間にスロットを形成することを特徴とした請求項６記載の回転結合装置。
- 前記ブレーキプレート及び前記アーマチュアの前記何れか一方は、径方向に延伸する円弧状に離間した第１、第２及び第３タブを含んで構成されており、前記第１及び第２タブは、径方向に延伸する第１スロットによって互いに分離され、また、前記第２及び第３タブは、径方向の延伸する第２スロットによって互いに分離されており、前記第１及び第２永久磁石は前記第１及び第３タブに位置することを特徴とした請求項６記載の回転結合装置。
- 前記第１永久磁石は、これを介して磁束が軸方向に流れるように方向づけされていることを特徴とした請求項１記載の回転結合装置。
- 前記第１永久磁石は、これを介して磁束が円弧状に流れるように方向づけされていることを特徴とした請求項１記載の回転結合装置。
- 前記第１永久磁石は、これを介して磁束が径方向に流れるように方向づけされていることを特徴とした請求項１記載の回転結合装置。
- 前記第１永久磁石は、前記ブレーキプレート及び前記アーマチュアの前記何れか一方に形成された穴に埋め込まれていることを特徴とした請求項１記載の回転結合装置。
- 前記第１永久磁石の所定面は、前記ブレーキプレート及び前記アーマチュアの前記何れか一方の一面と面一であることを特徴とした請求項１５記載の回転結合装置。
- 前記穴は、一端において閉止していることを特徴とした請求項１５記載の回転結合装置。
- 前記穴は、前記ブレーキプレート及び前記アーマチュアの前記何れか一方を貫いて延伸することを特徴とした請求項１５記載の回転結合装置。
- 前記界磁シェルは、軸方向に延伸する径方向に離間した内側極及び外側極を形成しており、前記内側極及び外側極間に、前記コンダクタを受け入れるとともに、前記ロータは軸方向に延伸する径方向に離間した内側極及び外側極を形成し、前記ロータの前記内側極は、前記界磁シェルの前記内側極の径方向外側に設けられていることを特徴とした請求項１記載の回転結合装置。
- 前記界磁シェルは、軸方向に延伸する径方向に離間した内側極及び外側極を形成しており、さらに、前記コンダクタを設けてなるシェルを含んで構成されており、前記コンダクタ及び前記シェルは、前記内側極及び外側極間の前記界磁シェル内に設けられており、前記シェルは、前記界磁シェルの前記外側極に近接して設けられた径方向に延伸するフランジを含んでおり、また、前記フランジは複数の個所において前記界磁シェルに固定されていることを特徴とした請求項１記載の回転結合装置。
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