JP2009281579A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの異物及び内部で発生した異物の影響を受けずに安定に作動する電磁クラッチを提供する。
【解決手段】電磁クラッチは、駆動源により回転駆動される駆動側回転部材４と、駆動側回転部材４を励磁する電磁コイル３と、電磁コイル３の発生する電磁力により駆動側回転部材４に吸着されるアーマチュア５と、アーマチュア５を保持し、従動側回転機器の回転軸に連結される従動側回転部材６と、駆動側回転部材４及び従動側回転部材６の軸方向の一端側を覆うカバー７と、を具備し、カバー７は、該カバー７の内側で発生した異物を排出するための異物排出開口７５を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転動力の伝達及び遮断を行う電磁クラッチに関するものである。

車両用空調装置の冷媒圧縮用の圧縮機にエンジンからの動力を伝達及び遮断するために電磁クラッチが使用されている。このように車両に搭載される電磁クラッチは、土砂、塵埃又は水等の異物の侵入に対して考慮する必要があり、特にブルドーザ等の建設機械車両又はコンバイン等の農業機械車両等の厳しい環境で使用される車両に搭載される場合、異物への対策が重要な課題となる。なお、電磁クラッチに侵入した異物は、特にクラッチ面の異常摩耗あるいは滑りの原因となる。建設機械車両のような車両への搭載に適した電磁クラッチとして特許文献１に記載されたものが知られている。この電磁クラッチは、ブルドーザに搭載された冷媒圧縮機に連結されるもので、土砂埃の電磁クラッチ内への侵入を阻止するために、電磁クラッチのフロント側及び冷媒圧縮機ハウジングに対向する側をそれぞれ覆うカバーが備えられている。

特開２００２−１４２８２号公報

ところで、電磁クラッチのクラッチ面はその接触及び分離に起因して摩耗し、摩耗金属粉が発生する。摩耗金属粉は、それが外部に排出されなければクラッチ面の異常磨耗あるいは滑りの原因になる。特許文献１に記載された電磁クラッチの場合、外部からの土砂埃又は水等の浸入はカバーによって阻止されるが、クラッチ面で発生した金属摩耗分は電磁クラッチ内に滞留するため、長期間の使用によりクラッチ面の異常摩耗あるいは滑りを引き起こすことが懸念される。

本発明は前述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、外部からの異物及び内部で発生した異物の影響を受けずに安定に作動する電磁クラッチを提供することである。

本発明は、上記課題を達成するための技術的手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の電磁クラッチを提供する。

請求項１に記載された発明は、駆動源により回転駆動される駆動側回転部材（４）と、駆動側回転部材（４）を励磁する電磁コイル（３）と、電磁コイル（３）の発生する電磁力により駆動側回転部材（４）に吸着されるアーマチュア（５）と、アーマチュア（５）を保持し、従動側回転機器の回転軸に連結される従動側回転部材（６）と、駆動側回転部材（４）及び従動側回転部材（６）の軸方向の一端側を覆うカバー（７）と、を具備する電磁クラッチであって、カバー（７）が、該カバー（７）の内側で発生した異物を排出するための異物排出開口（７５）を備えることを特徴とするものである。これにより、電磁クラッチ内部で発生した金属摩耗粉及び停止時に異物排出開口（７５）から侵入した僅かな異物も電磁クラッチの運転時に遠心力により異物排出開口（７５）から排出されるので、異物の影響を受けずに安定に作動する電磁クラッチが実現される。

請求項２に記載された発明では、カバー（７）が、回転軸線（Ａ）に対して略垂直な該カバー（７）の内側表面に形成された溝状凹部（７６）を備え、異物排出開口（７５）が溝状凹部（７６）の外周側の端部に形成されていることを特徴としている。溝状凹部（７６）を備えることにより、より効率的に異物を排出することが可能になる。

前記溝状凹部（７６）は、内周側から外周側に向けて、回転方向（Ｒ）に対して後退するように湾曲して若しくは直線状に、あるいは回転軸線（Ａ）に対して半径方向に延びてよい。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

図１は、本発明の第１の実施形態の電磁クラッチの回転軸線Ａより上側の縦断面図である。図１の縦断面図は、後述するカバー７の溝状凹部７６が表わされない切断面による縦断面図である。本発明の第１の実施形態の電磁クラッチ１は、好適には建設機械車両または農業機械車両用空調装置の冷媒圧縮機に装着される。前記電磁クラッチ１は、ステータ２内に収容された電磁コイル３と、図示しない車両のエンジンによって回転駆動される駆動側回転部材であるロータ４と、電磁コイル３の発生する磁力によってロータ４に吸着されるアーマチュア５と、このアーマチュア５を保持して、アーマチュア５と一体に回転する従動側回転部材であるハブ６と、ロータ４及び従ってハブ６のフロント側の端面を覆うカバー７と、を具備している。

ハブ６は、その内周側の部材であるインナーハブ６１において、図示されない従動側の回転機器である冷媒圧縮機の回転軸（図示せず）に連結され、冷媒圧縮機に回転動力を伝える。電磁コイル３は、鉄などの磁性体で形成された断面コの字状のステータ２内に収容されている。電磁コイル３は、その周囲をエポキシ等からなる絶縁樹脂部材３１で覆われ絶縁されてステータ２内にモールド固定されている。また、ステータ２は、リング状の支持部材８を介して冷媒圧縮機のハウジング（図示せず）に固定されている。

ロータ４は、多段式のＶベルトが巻き掛けられる外周側のプーリ部４１と、内周側のロータ本体部４２とから構成されており、前記プーリ部４１及びロータ本体部４２は共に鉄などの磁性体から形成されている。ロータ本体部４２は、リア側が開放した矩形断面のキャビティを有しており、その結果全体として略コの字状の断面形状を有していて、キャビティが開放していない側すなわちフロント側の端面にクラッチの摩擦面４３が形成されている。一方、キャビティ内には電磁コイル３が固定されたステータ２が収容されるが、キャビティの壁面とステータ２との間には微小な隙間が設けられている。また、プーリ部４１はそのリア側の端部に半径方向内側に環状に突出した部分を有しており、この部分でロータ本体部４２と溶接等により結合されている。また、ロータ４はその本体部４２の内周面にベアリング４４を備えており、このベアリング４４によってロータ４は冷媒圧縮機のハウジングの円筒ボス部（図示せず）の外周面上に回転自在に支持される。

アーマチュア５は、鉄などの磁性体から円盤状に形成されており、またハブ６のインナーハブ６１のボス部６１ａが貫通する中心穴を有している。アーマチュア５は、ロータ４の摩擦面４３対して所定の微小な例えば０．５ｍｍ程度の隙間を空けて対向配置されている。また、本実施形態のアーマチュア５には複数個の円弧状の穴５１が設けられている。

ハブ６は、その内周側のインナーハブ６１と外周側の断面がＬ字状のアウターハブ６２と、インナーハブ６１とアウターハブ６２とを連結する、断面が略矩形状でゴム状の弾性材料から形成された環状の弾性部材６３とから形成されている。インナーハブ６１は、フロント側が拡大する円錐台状部分を有する円筒ボス部６１ａと、弾性部材６３の内周面に接合されるＬ字状部分６１ｂとから形成されている。円筒ボス部６１ａはその中心にスプライン穴６１ｃとボルト穴６１ｄを有しており、前記スプライン穴６１ｃに冷媒圧縮機のスプラインが形成された回転軸（図示せず）が挿入され且つ回転軸の先端面に形成されたねじ穴にボルト（図示せず）がボルト穴６１ｄを通してねじ込まれることにより、ハブ６が回転軸に固定される。

ハブ６のアウターハブ６２は、Ｌ字状の断面形状を有しており、その軸方向に延びる部分が弾性部材６３の外周面に接合され、半径方向に延びる部分のリア側にアーマチュア５が複数のリベット９によって結合されている。アウターハブ６２は、弾性部材６３を介してインナーハブ６１に接続されているので、アウターハブ６２に結合されたアーマチュア５が電磁コイル３の発生する磁力によって軸方向リア側に向かう力を受けた場合、弾性部材６３の弾性変形に基づいてアーマチュア５と共に軸方向リア側に移動することができ、また磁力が消滅した場合はフロント側に戻ることができる。

次に、第１の実施形態におけるカバー７について、その内面側（リア側）の正面図である図２も参照して説明する。カバー７は、比較的薄い板材から形成されており、半径方向に広がる円板部７１と円板部７１の外周端部から軸方向リア側に延びる外周リング部７２とを有しており、ハブ６の弾性部材６３との干渉を避けるために円板部７１からフロント側に突出した環状の突出部７３を有している。カバー７は、ロータ４及びハブ６のフロント側を覆うように、外周端近くに設けられた６個の取付穴７４を通る６本のボルト１０によってロータ４のプーリ部４１のフロント側の端面に固定される。

また、第１の実施形態におけるカバー７は、カバー７の内側にある水、砂塵、金属摩耗粉などの異物を遠心力を利用して排出するための異物排出開口７５と、カバー７の環状の突出部７３より外周側に円板部７１の内側表面に形成された溝状凹部７６とを６個備えている。この溝状凹部７６は、内周側から外周側に向けて、回転方向Ｒに対して後退するように湾曲して延びており、その外周側の端部に前述の異物排出開口７５が形成されている。図２の溝状凹部７６の内周端部はカバー７の環状の突出部７３の外周側の傾斜した辺に交差した部分に位置し、外周端部はカバー７の外周縁の近傍に位置している。

図３Ａ、Ｂ、Ｃはカバー７の溝状凹部７６及びその周囲の形状を模式的に示す図であり、図３Ａはカバー７の外周側の部分側面図であり、図３Ｂは湾曲した溝状凹部７６をその縦軸線に沿うように切断した模式的縦断面図、図３Ｃは図３ＡのＣ矢視図である。第１の実施形態における溝状凹部７６は、図３Ｃからわかるとおり三角形の横断面形状を有して延びており、その結果溝状凹部７６の外周側の異物排出開口７５も三角形である。但し、本発明において溝状凹部７６の横断面形状及び異物排出開口７５の形状は三角形に限定されることはなく半円形、台形、及び矩形等の様々な形状が可能である。また、カバー７が環状の突出部７３を有さない場合でも、勿論溝状凹部７６及び異物排出開口７５を設けることは可能であり、図４はそのような場合の溝状凹部７６を示す図３Ｂと同様のカバーの溝状凹部７６の模式的縦断面図である。

次に第１の実施形態の電磁クラッチ１の作用について以下に説明する。
ロータ４はそのプーリ部４１に巻き掛けられたＶベルトを介してエンジンから動力を受け、冷媒圧縮機のハウジング（図示せず）に支持されたベアリング４４の周りで回転する。このとき電磁コイル３が通電されていないと、冷媒圧縮機の回転軸（図示せず）に固定されたハブ６及びアーマチュア５は回転しない。次に、電磁コイル３が通電されるとロータ本体部４２の摩擦面４３が励磁されてアーマチュア５に軸方向リア側に向かう吸引力を作用させ、アーマチュア５は弾性部材６３の弾性変形により軸方向リア側に移動されてロータ４の摩擦面４３に吸着し、その結果ロータ４の回転動力がハブ６及び冷媒圧縮機の回転軸に伝達される。次に、電磁コイル３への通電が遮断されると、アーマチュア５に作用していた吸引力が消滅し、アーマチュア５は弾性変形していた弾性部材６３の復元力により元の位置に戻りロータ４からハブ６への動力伝達は遮断される。

動力の接続と遮断を繰り返す間にアーマチュア５及びロータ４の摩擦面４３が摩耗して金属摩耗粉が発生するが、発生した金属摩耗粉はカバー７内の空間に移動し、遠心力に基づいて異物排出開口７５から外部に排出される。また、ロータ４の停止時に異物排出開口７５から少量ではあるが土砂または塵埃が侵入するが、それらはロータ４が回転すると金属摩耗粉と同様に異物排出開口７５から外部に排出される。また、異物排出開口７５から侵入した水及び水蒸気として浸入して結露した水もロータ４が回転すると溝状凹部７６にガイドされて外部に排出される。

次に、本願発明の第２の実施形態の電磁クラッチ１について説明する。第２の実施形態の電磁クラッチ１は、そのカバー７に設けられた溝状凹部７６が直線状に延びているという点で第１の実施形態のものと異なるが、その他の点は第１の実施形態に同様である。図５は、第２の実施形態におけるカバー７の溝状凹部７６の延びる様子を模式的に表したカバー７の内面側の模式的正面図である。この図に示されるように、第２の実施形態における溝状凹部７６は、内周側から外周側に向けて、回転方向Ｒに対して後退するように直線状に延びる。

次に、本願発明の第３の実施形態の電磁クラッチ１について説明する。第３の実施形態の電磁クラッチ１は、そのカバー７に設けられた溝状凹部７６が、回転中心に対して半径方向に延びているという点で第２の実施形態のものと異なるが、その他の点は第２の実施形態に同様である。図６は、第３の実施形態におけるカバー７の溝状凹部７６の延びる様子を模式的に表したカバー７の内面側の模式的正面図である。この図に示されるように、第３の実施形態における溝状凹部７６は、回転軸線Ａに対して半径方向に直線状に延びている。

次に、本願発明の第４の実施形態の電磁クラッチ１について説明する。前述した実施形態ではカバー７は溝状凹部７６を含んでおり、これにより特に水などの液状の異物を効率よく排出することができるが、本発明においては溝状凹部７６を含まないカバー７も可能である。図７はそのようなカバー７を備える電磁クラッチ１の図１と同様の回転軸線Ａより上側の縦断面図である。図７に示されるカバー７は、環状の突出部７３の突出高さが図１に示されるカバー７より高くなっており、突出部の外周側の斜辺７３ａに、異物排出開口７５が貫通形成される。異物排出開口７５は、図７では１個のみが示されるが、合計６個の異物排出開口７５が等角度間隔で設けられている。

（その他の実施形態）
第１〜第３の実施形態におけるカバー７の溝状凹部７６の特徴を組み合わせることが可能であり、例えば図８に示されるように、回転方向Ｒに対して後退する溝状凹部７６が内周側の湾曲部７６ａと外周側の直線部７６ｂを含んでいてもよく、あるいは図９に示されるように、主に半径方向に延びる溝状凹部７６が内周側の直線部７６ｂと外周側の湾曲部７６ａとを含んでいてもよい。

溝状凹部７６は、図１０に示されるように４５度程度に屈曲する一つの屈曲部７６ｃ、あるいは図１１に示されるように直角に屈曲する二つの屈曲部７６ｃ、あるいは図１２に示されるように複数の波形に連続する一連の屈曲部７６ｃを含んでいてもよい。

溝状凹部７６は、図１３に示されるように、屈曲部を有する第１部分７６ｄから第２部分７６ｅが分岐して二つの異物排出開口７５を有してもよい。また図１４に示されるように、屈曲部を有する第１部分７６ｄに直線状の第２部分７６ｅが合流してもよい。

溝状凹部７６は、図１５に示されるように、内周側から外周側に向けて、回転方向Ｒに対して前進するように直線状に延びてもよい。

本発明の第１の実施形態の電磁クラッチの縦断面図である。 前記電磁クラッチのカバーの内面側（リア側）の正面図である。 前記電磁クラッチのカバーの外周側の部分側面図である。 前記電磁クラッチのカバーの溝状凹部の断縦面を示すカバーの外周側の部分縦断面図である。 図３ＡのＣ矢視図である。 第１の実施形態の変形例の電磁クラッチのカバーの図３Ｂと同様の外周側の部分縦断面図である。 第２の実施形態の電磁クラッチのカバーの内面側の模式的正面図である。 第３の実施形態の電磁クラッチのカバーの内面側の模式的正面図である。 第４の実施形態の電磁クラッチの縦断面図である。 他の実施形態の電磁クラッチのカバーの内面側の模式的正面図である。 他の実施形態の電磁クラッチのカバーの内面側の模式的正面図である。 他の実施形態の電磁クラッチのカバーの内面側の模式的正面図である。 他の実施形態の電磁クラッチのカバーの内面側の模式的正面図である。 他の実施形態の電磁クラッチのカバーの内面側の模式的正面図である。 他の実施形態の電磁クラッチのカバーの内面側の模式的正面図である。 他の実施形態の電磁クラッチのカバーの内面側の模式的正面図である。 他の実施形態の電磁クラッチのカバーの内面側の模式的正面図である。

符号の説明

２ ステータ
３ 電磁コイル
４ ロータ
５ アーマチュア
６ ハブ
７ カバー
７５ 異物排出開口
７６ 溝状凹部

Claims (5)

1. 駆動源により回転駆動される駆動側回転部材（４）と、
   前記駆動側回転部材（４）を励磁する電磁コイル（３）と、
   前記電磁コイル（３）の発生する電磁力により前記駆動側回転部材（４）に吸着されるアーマチュア（５）と、
   前記アーマチュア（５）を保持し、従動側回転機器の回転軸に連結される従動側回転部材（６）と、
   前記駆動側回転部材（４）及び従動側回転部材（６）の軸方向の一端側を覆うカバー（７）と、を具備する電磁クラッチであって、
   前記カバー（７）が、該カバー（７）の内側で発生した異物を排出するための異物排出開口（７５）を備えることを特徴とする、電磁クラッチ。
2. 前記カバー（７）が、回転軸線（Ａ）に対して略垂直な該カバー（７）の内側表面に形成された溝状凹部（７６）を備え、
   前記異物排出開口（７５）が前記溝状凹部（７６）の外周側の端部に形成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. 前記溝状凹部（７６）は、内周側から外周側に向けて、回転方向（Ｒ）に対して後退するように湾曲して延びていることを特徴とする、請求項２に記載の電磁クラッチ。
4. 前記溝状凹部（７６）は、内周側から外周側に向けて、回転方向（Ｒ）に対して後退するように直線状に延びていることを特徴とする、請求項２に記載の電磁クラッチ。
5. 前記溝状凹部（７６）は、前記回転軸線（Ａ）に対して半径方向に延びていることを特徴とする、請求項２に記載の電磁クラッチ。

Images