JP2009299720A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ摩擦材を多層構造とすることで、クラッチ作動時における異音の発生を抑制可能とした、電磁クラッチを提供する。
【解決手段】電磁コイル３を励磁することにより、アーマチャ５をロータ４に吸着させることと、電磁コイル３を消磁することにより、アーマチャ５をロータ４から切り離すこととにより、動力伝達、遮断を行う電磁クラッチ２０において、ロータ４とアーマチャ５との吸着面に、微小変位可能とする多層構造の摩擦当接手段２１を介装する。
摩擦当接手段２１は、摩擦材２２と弾性部材２３とを積層し、弾性部材２３をロータ４に接着して構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転動力の伝達および遮断を行う電磁クラッチに関し、クラッチ摩擦材を多層構造とすることで、クラッチ作動時における異音の発生を抑制可能とした、電磁クラッチに関するものである。

従来、車両用空調機の圧縮機用電磁クラッチは、駆動源であるエンジンと圧縮機との動力的接続を断続するものであるが、空調機の非運転時に、エンジンと圧縮機とを動力的に遮断することは、エンジンの負荷を低減し、燃費の改善を図る上で、また、圧縮機の寿命の面からも望ましいことである。
このような電磁クラッチは、エンジンからベルト等を介して回転駆動されるロータと、このロータに対して所定の微小間隙を隔てて対向配置されたアーマチャと、このアーマチャを圧縮機側の回転軸に結合するハブ構造とを備えている。

例えば特許文献１参照。この特許文献１では、板ばね部材の径方向の中間部に第２ストッパーを一体に成形している。この第２ストッパーは、アーマチャの内側リングに向かって軸方向へ屈曲した凸状のもので、この第２ストッパーの先端部をアーマチャの内側リングに当接させ、これにより、アーマチャをロータの摩擦面に向かって所定量だけ軸方向に変位させている。

この軸方向変位によって、板ばね部材の板ばね部が所定量だけロータ側へ変位（弾性変形）し、これに伴って、板ばね部材に初期撓みを発生させている。この初期撓みによって、アーマチャをロータの摩擦面より所定距離離れた位置に保持するばね力（初期反力）を発生できるとしている。
特開２０００−１６１３８９号公報

また、図３に示す一般的な電磁クラッチ１は、ステータ２内に収容された電磁コイル３と、図示されない車両エンジンによって回転駆動されるロータ４と、電磁コイル３の磁力によってロータ４に吸着されるアーマチャ５と、ハブ６とを具備する。ハブ６は、アウタープレート７と、インナーハブ８とを有しており、アウタープレート７とインナーハブ８とは円筒ゴム９をそれらに溶着することにより連結されている。

かかる従来例の電磁クラッチ１においては、アウタープレート７とアーマチャ５は、別体で形成されており、複数のリベット１０によって取り付けられている。従って、アーマチャ５とインナーハブ８とは一体で回転する。インナーハブ８は、カーエアコンの圧縮機（図示されない）の回転軸に連結され、前記圧縮機にエンジンの回転動力を伝達する。ここで、ロータ４はその外周側にプーリ１１を有する。一方でプーリ１１には複数のベルト（図示されない）が掛けられており、他方で前記ベルトはエンジン側のプーリ（図示されない）に掛けられているので、エンジンの回転駆動力はこのベルトを介して、プーリ１１及びロータ４に伝達される。電磁クラッチ１の断続は、前述の如く電磁コイル３を励磁することによりアーマチャ５をロータ４に吸着させることと、電磁コイル３を消磁することによりアーマチャ５をロータ４から切り離すことにより実行される。

ところで、かかるアーマチャ５とロータ４とは、電磁コイル３を励磁することによりアーマチャ５をロータ４に吸着させる際、伝達駆動力の増加と異音が生じないように衝撃を緩和するために、単一の摩擦材１２を接着剤１３にてロータ４側へ貼り付けていた（図４参照）。

しかしながら、上述の構成では、単一の摩擦材１２を、接着剤１３にてロータ４に貼り付ける構成としているので、動摩擦係数と、静摩擦係数との差に起因する、クラッチ作動時の短時間での微小すべりにより異音が発生することがある。
本発明は以上のような課題を解決するために提案されたものであって、クラッチ摩擦材に弾性材を組合わせて多層構造とすることで、クラッチ作動時に、わずかに撓ませることにより、短時間での微小すべりを低減させ、クラッチ作動時における異音の発生を抑制可能とした、電磁クラッチを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、電磁コイル（３）と、外部駆動源により回転駆動されるロータ（４）と、電磁コイル（３）の磁力によってロータ（４）に吸着されるアーマチャ（５）と、ハブ（６）とを具備し、電磁コイル（３）を励磁することによりアーマチャ（５）をロータ（４）に吸着させることと、電磁コイル（３）を消磁することにより、アーマチャ（５）をロータ（４）から切り離すこととにより、動力伝達、遮断を行う電磁クラッチ（２０）において、ロータ（４）とアーマチャ（５）との吸着面に、微小変位可能とする多層構造の摩擦当接手段（２１）を介装してなることを特徴とする。

これにより、電磁コイル（３）を励磁して、アーマチャ（５）をロータ（４）に吸着させる際、当初、多層構造の摩擦当接手段（２１）がアーマチャ（５）と当接する。摩擦当接手段（２１）を多層構造としたことで、クラッチ作動時に、摩擦当接手段（２１）をわずかに撓ませることにより、微小すべりを低減させ、クラッチ作動時における異音の発生を抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、摩擦当接手段（２１）は、摩擦材（２２）と弾性部材（２３）とを積層し、弾性部材（２３）をロータ（４）に接着して構成したことを特徴とする。

これにより、クラッチ作動時、アーマチャ（５）をロータ（４）に吸着する際、弾性部材（２３）が吸着時の衝撃で撓み変形し、これにより、衝撃が吸収され、異音の発生を抑えることができる。

さらに請求項３に記載の発明では、摩擦当接手段（２１）は、摩擦材（２２）と弾性部材（２３）とを積層し、摩擦材（２２）側を、接着層（２４）を介してロータ（４）に接着して構成したことを特徴とする。

これにより、クラッチ作動時、弾性部材（２３）および接着層（２４）が吸着時の衝撃で撓み変形し、これにより、衝撃が吸収され、異音の発生を抑えることができる。

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に、電磁クラッチ２０の一例を要部的に示す。この電磁クラッチ２０は、実質的には、図３で示した、電磁クラッチ１と同等であり、かかる電磁クラッチ１と同様の構成要素には、同符号を付して、その詳細な説明は省略するものとする。また、電磁クラッチ２０を介してのエンジンから車両用空調機の圧縮機までの回転動力の伝達については、上述の電磁クラッチ１と基本的に同様であるので、ここでの説明は省略する。
ここでの電磁クラッチ２０では、ロータ４とアーマチャ５との吸着面に、微小変位可能とする多層構造の摩擦当接手段２１を介装している。

摩擦当接手段２１は、例えば摩擦材２２と弾性部材２３とを積層し、弾性部材２３をロータ４に接着して構成することができる。
摩擦当接手段２１は、ロータ４のアーマチャ５との対向面に、その半径方向、所定幅、厚さで、円周上に円環状に形成され、摩擦材２２がロータ４の表面より、若干突出させている（図２参照）。

摩擦材２２には、耐摩耗性、柔軟性、靭性、衝撃吸収性に富む素材が望ましい。さらには、熱履歴後の強度低下が小さく、且つ、耐熱性に優れるものが好適である。
そのような素材の一例としては、例えば、特開平８−３１１３０９号公報において開示しているような、フェノール類として、ビスフェノールＡを主成分とする芳香族炭化水素変性フェノール樹脂と、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合エラストマーとを必須成分として含有するフェノール樹脂組成物が考えられる。

弾性部材２３は、周知の構成のものでよいが、使用環境上、摩擦材２２同様、耐熱性に優れるものが望ましい。
また、接着層２４の主成分としての接着剤には、同様に耐熱性に優れるものが好適である。

以上のような電磁クラッチ２０において、電磁コイル３の通電停止時（クラッチオフ時）には、アーマチャ５とロータ４とは、所定間隔、離隔しており、かかる状態においては、図示しない車両エンジンからの回転動力はプーリ１１を介してロータ４に伝達されるだけで、アーマチャ５およびハブ６へは伝達されず、ロータ４のみが空転状態にある。

かかる状態から、電磁コイル３に通電されると、電磁コイル３の発生する電磁力によってアーマチャ５がロータ４に吸引され、アーマチャ５がロータ４に吸着される。すると、ロータ４の回転がアーマチャ５、ハブ６を通じて、従動側の圧縮機の回転軸に伝達され、圧縮機を作動することができる。

アーマチャ５がロータ４に吸着される際、当初、摩擦当接手段２１である、摩擦材２２がアーマチャ５と当接する。摩擦当接手段２１は、ロータ４のアーマチャ５との対向面に、その半径方向、所定幅、厚さで、円周上に円環状に形成されているため、摩擦材２２には、アーマチャ５との接触によって、ロータ４の回転方向と反対方向、すなわち、摩擦材２２を円周上とする接線方向に反力（衝撃力）がかかる。

この反力が摩擦当接手段２１表面の摩擦材２２にかかると、摩擦材２２を支える弾性部材２３にかかる反力が及ぼされ、摩擦材２２が反力によって、押込まれるように変形する（撓む）。これによって、衝撃力が緩和、吸収され、短時間での微小すべりが低減し、これによって、異音の発生を抑えることができる。

そして、電磁コイル３への通電が遮断されると、電磁力の消滅により吸引力がなくなり、アーマチャ５とロータ４とが離隔し、アーマチャ５が元の位置に復帰し、圧縮機は停止する。

以上のように、電磁クラッチ２０では、アーマチャ５がロータ４に吸着される際、当初接触する摩擦当接手段２１は、ロータ４に、その半径方向、所定幅、厚さで、円周上に円環状に形成されているため、アーマチャ５は、摩擦材２２表面全体と同時に当接することとなり、衝撃力が円環状摩擦材全体に亘って、接線方向に好適に分散し、これによって、衝撃力が緩和、吸収され、短時間での微小すべりが低減し、異音の発生を抑えることができる。

本発明の電磁クラッチ２０における摩擦当接手段２１は、以下のように構成することもできる。
すなわち、アーマチャ５がロータ４に吸着される際に発生する衝撃力を緩和吸収可能なものであれば、積層構造は適宜である。
例えば、図示は省略するが、摩擦材２２と弾性部材２３とを積層し、摩擦材２２側を、接着層２４を介してロータ４に接着して構成することも可能である。
また、摩擦材２２と弾性部材２３とは、それぞれ異なる素材のものを複数積層して構成することもできる。

本発明の一実施形態にかかる電磁クラッチの要部断面説明図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う、部分断面図である。 従来の電磁クラッチの一例を示す、要部断面説明図である。 図３に示す電磁クラッチで用いられる、摩擦当接手段を示した、拡大断面説明図である。

符号の説明

２０ 電磁クラッチ
２１ 摩擦当接手段
２２ 摩擦材
２３ 弾性部材
２４ 接着層

Claims (3)

1. 電磁コイル（３）と、外部駆動源により回転駆動されるロータ（４）と、前記電磁コイル（３）の磁力によって前記ロータ（４）に吸着されるアーマチャ（５）と、ハブ（６）とを具備し、前記電磁コイル（３）を励磁することにより前記アーマチャ（５）を前記ロータ（４）に吸着させることと、前記電磁コイル（３）を消磁することにより、前記アーマチャ（５）を前記ロータ（４）から切り離すこととにより、動力伝達、遮断を行う電磁クラッチ（２０）において、
   前記ロータ（４）と前記アーマチャ（５）との吸着面に、微小変位可能とする多層構造の摩擦当接手段（２１）を介装してなることを特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記摩擦当接手段（２１）は、摩擦材（２２）と弾性部材（２３）とを積層し、前記弾性部材（２３）を前記ロータ（４）に接着して構成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記摩擦当接手段（２１）は、摩擦材（２２）と弾性部材（２３）とを積層し、前記摩擦材（２２）側を、接着層（２４）を介して前記ロータ（４）に接着して構成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。

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