JP2010014138A - 電磁連結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃騒音を抑えつつ、また、連結部の損傷を防止しつつ、回転駆動部と連結部とを連結状態と非連結状態とに切り替えることが可能な電磁連結装置を提供する。
【解決手段】電磁連結装置１は、所定の回転駆動方向に移動可能な回転駆動部１０と、回転駆動部１０に対して、回転駆動方向と略直交する進退方向に相対的に進退可能に設けられた連結部３０と、電磁力を作用させることによって連結部３０と回転駆動部１０とを互いに圧接した連結状態と互いに離間した非連結状態とに切り替える切替手段４０とを具備し、連結部３０は、進退方向に少なくとも周縁部が非締結状態で積層された複数の板状部材３１を備え、隣り合う板状部材３１同士の少なくとも一方の板状部材３１には、他方の板状部材３１と対向する面に、他方の板状部材３１が回転駆動方向に摺動するのを規制する摺動規制部３２が設けられている
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁作用によって、回転駆動部と連結部とを非連結状態から連結状態に切り替えることで、回転駆動部の駆動状態を連結部によって制動し、または、伝達させる電磁連結装置に関する。

従来から、電磁作用によって回転駆動部と連結部とを非連結状態と連結状態とに切り替える電磁連結装置としては、連結状態にすることで、回転駆動部側の回転運動を制動する電磁ブレーキや、回転駆動部側の回転運動を連結部側に伝達させる電磁クラッチなどが挙げられる。より具体的には、電磁ブレーキを例とすれば、シャフトと、表面に摩擦係数を増大させたフェーシング材を設けてシャフトとともに回転可能な回転駆動部であるディスクと、ディスクの両側に設けられた連結部であるプレート及びアーマチュアと、アーマチュアをディスクに押し付けるように付勢するコイルバネと、電磁力を作用させることによってコイルバネの付勢に抗してアーマチュアをディスクから離間させるように吸引する電磁石とで構成されている。このような電磁ブレーキでは、電磁石に電流を供給しない状態では、アーマチュアは、電磁石から釈放され、コイルバネの付勢によってプレートとの間でディスクを挟み込み、これによりディスクとの間で摩擦が生じることとなる。このため、ディスクは、アーマチュア及びプレートとの摩擦によって作用するトルクによって制動されることとなる。一方、電磁石に電流を供給することで、アーマチュアは電磁石に吸引されて、ディスクから離間し、ディスクは、プレートとアーマチュアとの間で自在に回転可能な状態となる。

ここで、上記のような電磁連結装置では、電磁石による吸引、釈放動作によって、連結部であるプレートやアーマチュアが、回転駆動部や電磁石に接触することとなり、その際に大きな衝撃音が発生することとなる。このため、このような衝撃音を低減して、騒音制限のあるような環境下においても使用可能とする技術が提案されている。例えば、連結部であるアーマチュアについて、リング状の平たい鉄板及びケイ素鋼板の積層により構成し、内外周で互いを溶接して一体化したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような連結部を備えた電磁連結装置によれば、電磁石による吸引、釈放動作に際して、連結部が回転駆動部や電磁石に当接したとしても、その際に発生する衝撃力は、積層構造によるクッション作用によって吸収される。また、連結部の固有振動数は、積層構造によって低減することとなる。このため、連結部が回転駆動部に圧接する際に発生する衝撃騒音を低減することが可能であるとされている。

また、連結部であるアーマチュア及びプレートについて、複数の金属板と、これらの間に配設されたコルク板状緩衝材またはゴム板状緩衝材とで構成し、これらをネジによって締結して一体化したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。そして、ヨークの外周部及びプレートの外周部にそれぞれ設けた孔とこれら各孔に挿通させる組付け用ボルトとを利用して、ヨークとプレートとのギャップを一定に保つようにしている。このような連結部を備えた電磁連結装置によれば、連結部に作用する衝撃力は、緩衝材によって吸収されることで、連結部が回転駆動部に圧接する際に発生する衝撃騒音を低減することが可能であるとされている。

特開平８−２４７１８１号公報 特開平１０−３０６８３４号公報

しかしながら、特許文献１、２の電磁連結装置では、連結部は、回転駆動部に圧接して該回転駆動部からトルクが伝達されると、連結部の積層された各部材のうち、前記回転駆動部に接触した部材が、連結直後には前記回転駆動部に接触しない部材よりも回転軸回りに先に回転し、前記回転駆動部に接触しない部材に対して滑りを生じる。この結果、前記接触した部材が、前記接触しない部材に比べ、組付け用ボルトから大きな反力を受けることとなり、組付け用ボルト挿通用の孔に応力集中が生じて損傷してしまう問題がある。ここで、連結部の周縁部を強固に結合して各層の部材をより一体的なものとし、または、前記各層を形成する材質の強度を向上させ、若しくは、部材厚を大きくすることも考えられる。しかしながら、これら場合には、全体として剛性が高くなってしまい、効果的に衝撃騒音を低減させることができなくなってしまう。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、衝撃騒音を抑えつつ、また、連結部の損傷を防止しつつ、回転駆動部と連結部とを連結状態と非連結状態とに切り替えることが可能な電磁連結装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、所定の回転駆動方向に移動可能な回転駆動部と、該回転駆動部に対して、前記回転駆動方向と略直交する進退方向に相対的に進退可能に設けられた連結部と、電磁力を作用させることによって前記連結部と前記回転駆動部とを互いに圧接した連結状態と互いに離間した非連結状態とに切り替える切替手段とを具備し、前記連結部は、前記進退方向に少なくとも周縁部が非締結状態で積層された複数の板状部材を備え、隣り合う該板状部材同士の少なくとも一方の板状部材には、他方の板状部材と対向する面に、該他方の板状部材が回転駆動方向に摺動するのを規制する摺動規制部が設けられていることを特徴としている。
ここで、非締結状態とは、前記進退方向に複数積層した板状部材が、各板状部材間に隙間が形成される程度に前記進退方向に互いに独立して進退可能に設けられていることを含む。

この構成によれば、切替手段によって、回転駆動部と連結部とを非連結状態から連結状態へ切り替える際に、連結部と回転駆動部とは相互に相対的に進退し、互いに圧接することとなる。この際、連結部の複数の板状部材は、少なくとも周縁部を非締結状態としているため、前記進退方向と直交する方向に互いに拘束力が生じさせることなく、各板状部材間に隙間が形成される程度に前記進退方向に互いに独立して進退することができ、全体として剛性が低下した状態を保ち続けることができる。このため、回転駆動部や他の部材に当接する際に発生する衝撃騒音の高周波数成分の割合を特に抑制することができ、騒音レベルの低減を図ることができる。
一方、連結部と回転駆動部とが圧接されて連結状態となった際には、連結部の板状部材同士の間には摩擦力が生じることとなる。この際、隣り合う板状部材同士の少なくとも一方の板状部材に摺動規制部が設けられていることで、隣り合う板状部材同士は、摺動規制部により摺動が規制され、互いに回転駆動方向に拘束した状態とすることができる。このため、回転駆動部に対して連結部が圧接した際に、回転駆動部が所定の回転駆動方向に移動していて、連結部に回転駆動方向に外力が作用したとしても、回転駆動部に接触する部材及び接触していない部材が一体的に回転駆動部に圧接されるため、前記接触した部材の挿通用の孔に組付け用ボルトからの大きな反力が集中して加わることを防止できる。このように、連結部の複数の板状部材は、一体的に外力に抗することができ、組付け用ボルト挿通用の孔への応力集中によって損傷してしまうことを防止することができる。

また、前記摺動規制部は、前記一方の板状部材に対して前記他方の板状部材を係合する係合部であることが好ましい。
この構成によれば、係合部によって一方の板状部材に対して他方の板状部材が係合することで、回転駆動方向に摺動してしまうのを規制することができる。このため、隣り合う板状部材同士で拘束した状態とすることができ、複数の板状部材は、一体的に外力に抗して損傷を防止することができる。

また、前記摺動規制部は、摩擦面であるものとしても良い。
この構成によれば、摩擦面によって一方と他方との板状部材の間に生じる摩擦力が増大することで、回転駆動方向に摺動してしまうのを規制することができる。このため、隣り合う板状部材同士で拘束した状態とし、複数の板状部材は、一体的に外力に抗して損傷を防止することができる。

また、略板状のプレートと、該プレートと前記進退方向に離間して設けられ、該進退方向に進退可能なアーマチュアと備え、前記回転駆動部は、前記プレートと前記アーマチュアとの間で前記進退方向に進退可能に介装され、前記プレートと前記アーマチュアの少なくとも一方が、前記連結部として複数の前記板状部材を備えていることがより好ましい。

この構成によれば、切替手段により、プレートとアーマチュアとを回転駆動部に当接させて挟み込んだ連結状態と、回転駆動部との間に隙間を有した非連結状態とに切り替えることができる。そして、プレートまたはアーマチュアが連結部として複数の板状部材を備え、該板状部材の摺動規制部が設けられていることで、プレートまたはアーマチュアが、連結状態で回転駆動方向に一体的に外力に抗して損傷を防止しつつ、回転駆動部や他の部材と当接した際の衝撃騒音を低減させることができる。

また、前記プレート及び前記アーマチュアの両方が、前記連結部として複数の前記板状部材を備えていることが好ましい。
この構成によれば、プレート及びアーマチュアの両方が連結部として板状部材を備えていることで、回転駆動方向に一体的に外力に抗して損傷を防止しつつより効果的に衝撃騒音を低減させることができる。

また、前記切替手段は、前記連結部を前記進退方向の一方側に付勢する付勢部材と、電磁力を作用させることによって前記連結部の各前記板状部材を前記進退方向の他方側へ吸引することが可能な電磁石とを有し、該電磁石によって前記連結部の各前記板状部材に作用する電磁力は、前記付勢部材による付勢力よりも小に設定されているとともに、全ての各前記板状部材に作用する電磁力の合成力は、前記付勢部材による付勢力よりも大に設定されていることが好ましい。

この構成によれば、連結部を付勢部材によって進退方向の一方側に付勢することによって、回転駆動部と連結部とを連結状態または非連結状態のいずれか一方の状態に維持させることができる。また、回転駆動部と連結部とを連結状態または非連結状態の一方の状態から他方の状態に切り替えるには、電磁石によって連結部に電磁力を作用させる。ここで、電磁石によって連結部の各板状部材に作用する電磁力は、前記付勢部材による付勢力よりも小に設定されていることで、複数の板状部材が非締結状態でも、一部の板状部材のみが他の板状部材から分離して付勢力に抗して電磁石に吸引されてしまうことを防ぐことができる。そして、全ての各板状部材に作用する電磁力の合成力が付勢部材による付勢力よりも大に設定されていることで、連結部を構成する複数の板状部材は、一体として付勢部材の付勢力に抗して電磁石に吸引され、連結状態または非連結状態の他方の状態に切り替えることができる。このため、効果的に衝撃騒音を低減させつつ、板状部材が電磁力の作用によって分離して回転駆動部と摺接してしまうことを防ぐことができる。

また、前記電磁石によっていずれか一枚を除く他の前記板状部材に作用する電磁力の合成力が前記付勢部材による付勢力よりも小に設定されていることが好ましい。

この構成によれば、付勢部材による付勢力に対して、いずれか一枚を除く他の前記板状部材に作用する電磁力の合成力が小に設定されていることで、電磁力の作用によって、連結部をより確実に分離してしまうことなく一体として吸引することができる。

また、前記切替手段は、前記連結部を前記進退方向の一方側に付勢する付勢部材と、電磁力を作用させることによって前記連結部の各前記板状部材を前記進退方向の他方側へ吸引することが可能であり、前記連結部と対向する端面に凹部が形成された電磁石とを有することが好ましい。

この構成によれば、電磁石によって連結部の板状部材を吸引することによって、連結部は、電磁石の端面において、凹部を除く他の部分で当接して梁状に支持されることとなる。このため、連結部は、電磁石に当接した際に撓みが生ずることとなり、撓み変形によって衝突エネルギーが吸収され、より効果的に衝撃騒音を低減させることができる。

また、前記回転駆動部は、前記連結部と対向して設けられた本体部材と、該本体部材の前記連結部と面する側に該連結部と当接可能に突出して設けられたフェーシング部材とで構成され、該フェーシング部材の厚さは、前記本体部材の厚さよりも厚く設定されていることが好ましい。

この構成によれば、回転駆動部と連結部とが連結状態となる際に、連結部は、回転駆動部のフェーシング部材と接触することとなる。このため、フェーシング部材の材質に応じて、当該フェーシング部材が弾性的に変形することで、連結部と当接した時の衝撃力を吸収し衝撃騒音を低減させるとともに、効果的に摩擦を生じさせて連結状態を維持させることができる。ここで、フェーシング部材の厚さが本体部材の厚さよりも厚く設定されていることで、フェーシング部材の弾性変形によってより効果的に衝撃騒音を低減させることができる。

また、前記回転駆動部が、前記連結部と対向して設けられた本体部材と、該本体部材の前記連結部と面する側に該連結部と当接可能に突出して設けられた第一のフェーシング部材とで構成されるとともに、前記回転駆動部の前記本体部材と前記連結部との互いに面する側の少なくとも一方には、前記第一のフェーシング部材を形成する材質よりも小さい弾性率の材質からなる第二のフェーシング部材が、前記第一のフェーシング部材が前記連結部に当接するよりも先に他方に当接可能に突出して設けられていることが好ましい。

この構成によれば、回転駆動部と連結部とが連結状態となる際に、連結部は、回転駆動部の第一のフェーシング部材と接触することとなる。このため、第一のフェーシング部材の材質に応じて、当該第一のフェーシング部材が弾性的に変形することで、連結部と当接した時の衝撃力を吸収し衝撃騒音を低減させるとともに、効果的に摩擦を生じさせて連結状態を維持させることができる。ここで、連結部と回転駆動部の第一のフェーシング部材とが当接する際には、連結部と回転駆動部との互いに面する側の少なくとも一方に設けられた第二のフェーシング部材が先に他方側に当接することとなる。そして、第二のフェーシング部材の材質は、第一のフェーシング部材の材質よりも弾性率が小さいことから、より柔軟に弾性変形して予め衝撃を吸収しつつ、連結部を回転駆動部の第一のフェーシング部材に当接させることとなる。このため、連結部が回転駆動部に当接した時の衝撃騒音をより効果的に低減させることができる。

本発明の電磁連結装置によれば、連結部が摺動規制部を有して複数積層された板状部材を備えることで、衝撃騒音を効果的に抑えつつ、また、連結部の損傷を防止しつつ、回転駆動部と連結部とを連結状態と非連結状態とに切り替えることができる。

（第１の実施形態）
図１から図３は、この発明に係る第１の実施形態を示している。ここで、図１及び図２は、電磁連結装置の一例として、無励磁作動型の電磁ブレーキを示している。図１に示すように、この実施形態の電磁ブレーキ１は、回転駆動するシャフト２に同軸上で回転可能に取り付けられた回転駆動部であるディスク１０と、ディスク１０に対してシャフト２の回転軸Ｌ方向一方側に設けられたプレート２０と、他方側に設けられた連結部であるアーマチュア３０と、電磁力を作用させることによってアーマチュア３０がディスク１０に圧接した連結状態と離間した非連結状態とに切り替える切替手段４０とを備える。

ディスク１０は、シャフト２に外嵌され固定された略筒状の固定部材１１と、固定部材１１に外装された略環状の本体部材１２と、本体部材１２の両面に設けられたフェーシング部材１３とを有する。固定部材１１は、図示しないキーによってシャフト２に固定されている。また、固定部材１１の外周面には、回転軸Ｌ方向に沿って複数の歯１１ａが形成されている。一方、本体部材１２の内周面には固定部材１１の歯１１ａと対応して回転軸Ｌ方向に沿って形成された溝部１２ａが設けられ、固定部材１１の歯１１ａに回転軸Ｌ方向に摺動可能に噛合されている。すなわち、シャフト２が図示しない駆動装置によって回転軸Ｌ回りに回転することで、ディスク１０を構成する固定部材１１、本体部材１２及びフェーシング部材１３は、一体としてシャフト２の回転軸Ｌ回りを回転駆動方向として回転することが可能である。また、ディスク１０において、本体部材１２及びフェーシング部材１３は、シャフト２及び固定部材１１に対して回転軸Ｌ方向に進退可能とされている。

また、フェーシング部材１３は、略ドーナツ状で、プレート２０またはアーマチュア３０に圧接可能に本体部材１２の両面からそれぞれに向かって突出して設けられている。フェーシング部材１３は、例えば、ゴムや様々な樹脂などの材質が選択される。また、フェーシング部材１３は、一般的に、プレート２０やアーマチュア３０より剛性の低いものを用いている。また、プレート２０やアーマチュア３０との間で摩擦を生じさせて、回転軸Ｌと直交する方向及び回転軸Ｌ回りに互いを拘束することが可能な程度の摩擦係数の大きいものであることが好ましい。また、フェーシング部材１３の厚さは、材質、使用条件によって様々変更可能であるが、フェーシング部材１３が設けられた位置における本体部材１２の厚さよりも厚く設定されていることがより好ましい。

プレート２０は、中央に形成された貫通孔２０ａをシャフト２が貫通した略円板状の部材で、磁性体または金属で形成されている。
アーマチュア３０は、中央に形成された貫通孔３１ａをシャフト２が貫通した略円板状の板状部材３１が非締結状態で複数積層して構成されている。本実施形態では、アーマチュア３０は、二層の板状部材３１で構成されている。また、各板状部材３１は、鉄などの磁性体で形成されていて、互いに対向して接することとなる対向面３１ｂには、摺動規制部である係合部３２が設けられている。図３及び図４に示すように、係合部３２は、板状部材３１の対向面３１ｂに、回転軸Ｌを中心として径方向に形成された断面ジグザグ状の凹凸である線状の凸部３２ａと凹部３２ｂとが交互に放射状に配設され構成されている。このため、隣り合う板状部材３１は、対向面３１ｂ同士が当接して一方の凸部３２ａに他方の凹部３２ｂが係合することで、放射状の凹部と凸部と直交する方向、すなわち回転軸Ｌ回りの回転駆動方向に、凹部と凸部とが配設された径方向と比較して効果的に拘束力を生じさせて互いに摺動してしまうことを規制することができる。

切替手段４０は、アーマチュア３０に対してディスク１０と反対側に設けられた電磁石４１と、電磁石４１側からディスク１０に向かって回転軸Ｌ方向にアーマチュア３０を付勢する付勢部材であるコイルバネ４２とを有する。電磁石４１は、中央に形成された貫通孔４３ａをシャフト２が貫通した略円筒状のヨーク４３と、ヨーク４３のアーマチュア３０と対向する側に形成された略円環状の溝に収容されたコイル４４とを有する。

ヨーク４３の外周側には、固定用孔４３ｂが設けられていて、回転軸Ｌと略平行に略軸状の案内部材４５が固定されている。案内部材４５は、その先端部がヨーク４３からプレート２０側に向かって突出していて、アーマチュア３０の各板状部材３１及びプレート２０のそれぞれに形成された案内孔３１ｃ、２０ｂに挿通されている。また、案内部材４５の先端側は、段部４５ａを有して縮径し、さらに先端側には、雄ネジが形成されてナット４５ｂが螺合されている。案内部材４５において、段部４５ａとナット４５ｂとの間には、バネ部材４６が外装されていて、プレート２０は、バネ部材４６とナット４５ｂとの間で、バネ部材４６の付勢によって弾性的に挟み込まれている。このため、プレート２０は、ヨーク４３と略一定間隔に保持されている一方、アーマチュア３０の各板状部材３１は、案内部材４５に沿って回転軸Ｌ方向に進退可能とされている。なお、図１においては、案内部材４５は、一つ設けられているように図示されているが、平面的には、周方向に複数設けられている。

コイルバネ４２は、ヨーク４３のアーマチュア３０と対向する端面４３ｃに形成された収容穴４３ｅに一端側が収容され、他端側がアーマチュア３０に当接しディスク１０側に向かって付勢している。なお、図１においては、コイルバネ４２は、一つ設けられているように図示されているが、平面的には周方向に複数設けられている。そして、図１に示すように、電磁石４１のコイル４４に電流を流して励磁した状態では、アーマチュア３０は、電磁力が作用して、コイルバネ４２の付勢に抗して吸引されて回転軸Ｌ方向に移動することとなり、ディスク１０のフェーシング部材１３から離間させてヨーク４３と当接した状態とすることが可能となっている。一方、図２に示すように、電磁石４１のコイル４４に電流を流さず無励磁の状態では、アーマチュア３０は、電磁力が作用せず、コイルバネ４２による付勢力によってディスク１０のフェーシング部材１３に圧接した状態とすることが可能となっている。ここで、アーマチュア３０を構成する各板状部材３１の厚さは、電磁石４１によって一枚の板状部材３１に作用する電磁力が、コイルバネ４２による付勢力の合計よりも小さくなるように設定されており、かつ、全ての板状部材３１に作用する電磁力の合成力が、コイルバネ４２による付勢力の合計よりも大きくなるように設定されている。

次に、この実施形態の作用について、図１及び図２に基づいて説明する。図１に示すように、切替手段４０の電磁石４１が励磁されている状態では、電磁石４１により磁界が発生している。このため、磁性体で形成されているアーマチュア３０には電磁力が作用しており、アーマチュア３０は、コイルバネ４２に抗してヨーク４２側に吸引され、ヨーク４３の端面４３ｃに当接した状態にある。このため、ディスク１０は、アーマチュア３０とプレート１０との間で隙間を有した非連結状態となっていて、シャフト２の回転に応じて回転可能な状態となっている。

一方、シャフト２及びディスク１０の回転を制動する場合には、切替手段４０において、電磁石４１のコイル４４に供給する電流を停止し、無励磁の状態にする。すなわち、アーマチュア３０には電磁力が作用しなくなり、これによりアーマチュア３０は、コイルバネ４２による付勢によって回転軸Ｌ方向にディスク１０に向かって移動することとなる。このため、ディスク１０は、フェーシング部材１３がプレート２０及びアーマチュア３０に圧接し、挟み込まれて連結状態となる。このため、シャフト２及びディスク１０の回転は、フェーシング部材１３の材質に応じて生じる摩擦によってプレート２０及びアーマチュア３０に拘束されて、制動されることとなる。

ここで、アーマチュア３０を構成する複数の板状部材３１は、非締結状態であることで、電磁力が作用して一体として吸引された状態でも、回転軸Ｌ方向と直交する半径方向に互いに拘束力が生じてしまうことを抑え、全体として剛性が低下した状態を保ち続けることができる。このため、電磁石４１においてヨーク４３の端面４３ｃに当接する際に発生する衝撃騒音の高周波数成分の割合を特に抑制することができ、騒音レベルの低減を効果的に図ることができる。また、ディスク１０において、プレート２０及びアーマチュア３０が接触するフェーシング部材１３の厚さが本体部材１２の厚さよりも厚く設定されていることで、より効果的に衝撃騒音を低減させることができる。

また、コイルバネ４２の付勢によりアーマチュア３０がディスク１０に圧接して連結状態となった時には、アーマチュア１０にはディスク１０から回転駆動方向である回転軸Ｌ回りに外力が作用するとともに、案内部材４６によって回転が規制されることで、案内部材４６から回転駆動方向に反力が作用することとなる。ここで、アーマチュア３０とディスク１０とが圧接することで、アーマチュア３０の板状部材３１同士の間には上記回転駆動方向に摩擦力が生じることとなるが、板状部材３１の対向面３１ａに径方向に放射状に形成された凹凸である係合部３２が設けられているので、径方向と略直交する回転駆動方向に効果的に拘束力を生じさせ、互いに摺動してしまうことを規制することができる。このため、ディスク１０に対してアーマチュア３０が圧接した際に、上記のように回転駆動方向に外力が作用したとしても、複数の板状部材３１は一体的に抗することができる。すなわち、ディスク１０と直接接触する板状部材３１が、ディスク１０と接触していない板状部材３１に対して摺動して案内部材４５に当接し、これによってディスク１０と直接接触する板状部材３１の貫通孔３１ｃ近傍で応力集中が発生して損傷してしまうことを防止することができる。

次に、再び非連結状態に戻して、シャフト２及びディスク１０を回転させる場合には、切替手段４０において、電磁石４１のコイル４４に電流を流して励磁させる。これにより磁界が発生し、磁性体で形成されたアーマチュア３０の各板状部材３１に電磁力が作用して、板状部材３１は、コイルバネ４２に抗してヨーク４３側に吸引されることとなる。ここで、アーマチュア３０を構成する各板状部材３１の厚さは、各板状部材３１に作用する電磁力がコイルバネ４２の付勢力の合計よりも小に設定されているから、各板状部材３１がコイルバネ４２による付勢に抗して他の板状部材３１から分離して独立して移動してしまうことがない。そして、全ての板状部材３１に作用する電磁力の合成力が、コイルバネ４２の付勢力の合計よりも大に設定されているから、板状部材３１は一体としてコイルバネ４２の付勢力に抗して電磁石４１に吸引される。そして、一体となったアーマチュア３０の板状部材３１は、ディスク１０から離間し、案内部材４５に案内されて、ヨーク４３の端面４３ｃに当接して非連結状態となる。このため、ディスク１０は、プレート２０とアーマチュア３０との間で隙間を有した状態となり、シャフト２の回転に応じて回転可能な状態となる。

この際も、アーマチュア３０を構成する複数の板状部材３１が非締結状態であることで、電磁力が作用して一体として吸引された状態でも、全体として剛性が低下した状態を保ち続けることができる。このため、電磁石４１においてヨーク４３の端面４３ｃに当接する際に生じる衝撃騒音の騒音レベルの低減を効果的に図ることができる。

また、上記のように、アーマチュア３０の各板状部材３１は、分離して独立して移動してしまうことがなく、非連結状態において、電磁石４１に確実に吸引された状態となる。このため、非連結状態においてディスク１０が回転した際に、分離した板状部材３１がディスク１０と摺接してしまい、これによりトルクロスが発生し、また、摺接音による騒音が発生してしまうことを確実に防ぐことができる。

以上のように、本実施形態の電磁ブレーキ１では、アーマチュア３０が、摺動規制部である係合部３２を有して複数積層された板状部材３１を備えることで、衝撃騒音を効果的に抑えつつ、また、アーマチュア３０の損傷を防止しつつ、ディスク１０とアーマチュア３０とを連結状態と非連結状態とに切り替えることができる。

なお、本実施形態では、アーマチュア３０において、複数の板状部材３１は、互いに非締結状態であるものとしたが、これに限るものでは無く、必ずしも、各板状部材３１が全体として非締結状態で、各間に隙間が形成される程度に回転軸Ｌ方向に互いに独立して進退可能な状態である必要は無い。各板状部材３１において、少なくとも周縁部が非締結状態であることで、進退する回転軸Ｌ方向と直交する方向に互いに拘束力が生じてしまうことを抑え、全体として剛性が低下した状態を保つことができ、これにより騒音レベルの低減を図ることができる。

また、本実施形態では、係合部３２を構成する凸部３２ａ及び凹部３２ｂはジグザグ状に形成されているものとしたが、これに限るものでは無い。図５は、本実施形態の変形例として、アーマチュアの詳細断面図を示している。この変形例のアーマチュア５０を構成する複数の板状部材５１の互いの対向面５１ａには、係合部５２として、断面矩形状の凸部５２ａ及び凹部５２ｂが交互に形成されている。このように、係合部５２の凸部５２ａ及び凹部５２ｂが、例えば断面矩形状であったとしても、互いに係合することにより板状部材５１同士が摺動するのを規制することができる。

また、上記実施形態では、摺動規制部は、係合部３２として凹部と凸部とが交互に形成されたものとしたが、これに限るものではない。すなわち、回転駆動方向と略直交するように対向面３１ｂを放射状に粗面加工したものや、摩擦係数を向上させる繊維材などを対向面３１ｂから露出するように放射状に埋め込むなど、径方向に比較して回転駆動方向に摩擦係数を増大させる摩擦面としても良い。このような摩擦面とすれば、板状部材同士に生じる摩擦力を拘束力として一体化を図り、損傷防止の効果を期待することができる。

また、上記の実施形態では、アーマチュア３０の板状部材３１において、摺動規制部は、対向面３１ｂ全体に形成されるものとしたが、これに限るものではなく、少なくとも一部に設けられるものとしても拘束力を効果的に生じさせて複数の板状部材３１の一体化を図って、損傷防止の効果を期待することができる。また、隣り合う板状部材３１において、摺動規制部は、互いの対向面３１ｂに形成されているものとしたが、これに限るものでは無く、いずれか一方に形成されるものとしても他方に対して係合し若しくは摩擦力を効果的に生じさせ、同様に損傷防止の効果を期待することができる。

また、本実施形態では、回転駆動部であるディスク１０が回転することから、摺動規制部３２は、回転駆動方向と略直交するように放射状に凹凸などが形成されるものとしたが、回転駆動部に該当する構成が直線運動する場合には直線方向と直交する方向に凹凸などが形成されていれば良い。

また、本実施形態では、アーマチュア３０を構成する板状部材３１は二層としたが、これに限るものでは無く、三層以上としても良い。また、三層以上とした場合には、板状部材３１の厚さとしては、各板状部材３１に作用する電磁力がコイルバネ４２の付勢力の合計よりも小さく設定されているだけでなく、さらに、いずれか一枚の板状部材３１を除く他の残りの板状部材３１に作用する電磁力の合成力がコイルバネ４２の付勢力の合計よりも小さく設定されていることが好ましい。このように設定することで、全ての板状部材３１に作用する電磁力を合成してのみコイルバネ４２の付勢力を上回ることとなり、より確実に一体化した状態を保つことができる。なお、上記において、電磁石４１による電磁力と板状部材３１との関係は、板状部材３１の厚さによって設定するものとして説明したが、これに限るものでは無く、電磁石４１のコイル４４に供給する電流の大きさによって設定するものとしても良い。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図６に示すように、この実施形態の電磁ブレーキ６０では、プレート６１も連結部として複数の板状部材６２による積層構造となっている。プレート６１の板状部材６２も同様に、互いに非締結状態であり、バネ部材４６とナット４５ｂとを挟持手段６５として、プレート６１は、回転軸Ｌ方向に挟持されている。また、プレート６１の板状部材６２にも同様に、互いに接する対向面６２ａには、摺動規制部として、回転軸Ｌを中心として放射状に凹凸に形成された係合部６６が設けられている。

この電磁ブレーキ６０では、非連結状態から連結状態となる時に、プレート６１もディスク１０と圧接し、衝撃音が発生することとなるが、プレート６１も複数の板状部材６２の積層構造とすることで、衝撃騒音の低減を図ることができる。また、プレートの各板状部材６２にも係合部６６が設けられていることで、同様に損傷防止の効果を期待することができる。また、プレート６１は、挟持手段６５によって弾性的に挟持されていて、これにより板状部材６２は、挟持手段６５のバネ部材４６による付勢に抗して回転軸Ｌ方向に独立して進退可能としつつ、より一体的な状態とすることができる。このため、非連結状態において、板状部材６２の一つが分離してディスク１０と摺接して、摺接音が騒音として発生してしまうことをより確実に防止することができる。

なお、プレート６１においても、板状部材６２同士は、少なくとも周縁部６２ｂが非締結状態であるものとしても良い。また、上記においては、連結部としてアーマチュアが積層構造である場合と、アーマチュア及びプレートが積層構造である場合とについて説明したが、プレートのみを積層構造としても当然にプレートについては、外力による損傷を防止しつつ、衝撃騒音低減の効果を期待することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図７は、本発明の第３の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図７に示すように、この実施形態の電磁ブレーキ７０では、切替手段４０の電磁石４１において、ヨーク４３のアーマチュア３０と対向する端面４３ｃには、外周側に環状に凹部４３ｅが形成されていて、内周側の方が僅かにアーマチュア３０に近接するように設定されている。

また、本実施形態の電磁ブレーキ７０では、ディスク１０が第一のフェーシング部材１３（第１の実施形態におけるフェーシング部材）を有するとともに、アーマチュア３０においてディスク１０と対向する面、及び、プレート２０においてディスク１０と対向する面には、第二のフェーシング部材７１、７２がそれぞれ突出して設けられている。第二のフェーシング部材７１、７２は、略円環状に形成されていて、第一のフェーシング部材１３と回転軸Ｌ方向に重ならない位置で突出して設けられている。第二のフェーシング部材７１、７２は、電磁石４１を無励磁状態として非連結状態から連結状態に切り替えた場合において、プレート２０及びアーマチュア３０が第一のフェーシング部材１３に当接するよりも先にディスク１０の本体部材１２に当接可能に突出して設けられている。また、第二のフェーシング部材を形成する材質は、第一のフェーシング部材１３を形成する材質よりも小さい弾性率を有している。

本実施形態の電磁ブレーキ７０によれば、電磁石４１を励磁状態とし、連結状態から非連結状態に切り替えると、アーマチュア３０は、電磁石４１に吸引され、コイルバネ４２の付勢力に抗して、ヨーク４４３の端面４３ｃに当接することとなる。ここで、ヨーク４３の端面４３ｃには凹部４３ｅが形成されており、アーマチュア３０は、端面４３ｃにおいて、凹部４３ｅを除く内周側の範囲で当接し、梁状に電磁石４１のヨーク４３に支持されることとなる。このため、アーマチュア３０は、ヨーク４３に当接した際に、当接した部分を支点として、凹部４３ｅと対向する範囲で撓み変形することとなり、これにより衝撃エネルギーが吸収され、より効果的に衝撃騒音を低減させることができる。特に、凹部が外周側に設けられていて、アーマチュア３０は、内周側から外周側に向かって片持ち状に支持された状態となることで、撓み量をより大きくすることができ、これにより効果的に衝撃騒音を低減させることができる。なお、凹部４３ｅの深さとしては、微小なものでも良く、アーマチュア３０が撓み変形した結果、凹部４３ｅにも当接したとしても少なくとも衝撃エネルギーの一部を吸収することができ、衝撃騒音低減の効果を期待することができる。

一方、電磁石４１を無励磁状態として非連結状態から連結状態に切り替えると、アーマチュア３０は、コイルバネ４２の付勢力によって回転軸Ｌ方向ディスク１０側に移動することとなり、ディスク１０はプレート２０とアーマチュア３０とに挟み込まれることとなる。この際、プレート２０及びアーマチュア３０とディスク１０の各第一のフェーシング部材１３とが当接するよりも先に、第二のフェーシング部材７１、７２がディスク１０の本体部材１２に当接することとなる。そして、第二のフェーシング部材７１、７２の材質が第一のフェーシング部材１３の材質よりも小さい弾性率を有していることから、第二のフェーシング部材７１、７２がより柔軟に弾性変形して予め衝撃を吸収しつつ、プレート２０及びアーマチュア３０をディスク１０の第一のフェーシング部材１３に当接させることとなる。このため、プレート２０及びアーマチュア３０がディスク１０に圧接した時の衝撃騒音をより効果的に低減させることができる。

なお、本実施形態では、第二のフェーシング部材７１、７２は、円環状に形成されているものとしたが、これに限るものでは無く、第一のフェーシング部材１３と回転軸Ｌ方向に重ならない位置で、様々な形状で設けることが可能である。また、第二のフェーシング部材７１、７２は、プレート２０及びアーマチュア３０に設けられているものとしたが、これに限るものでは無い。図８に示す変形例の電磁ブレーキ８０のように、第二のフェーシング部材８１、８２がディスク１０の本体部材１２に設けられ、対向するプレート２０及びアーマチュア３０に当接するようにしても良い。また、プレート２０とアーマチュア３０と両方に対応して第二のフェーシング部材が設けられるものとしたが、これに限るものでは無く、いずれか一方としても良い。

以上、第１から第３の実施形態及びその変形例では、電磁連結装置として、無励磁作動型の電磁ブレーキを例に挙げたがこれに限るものでは無い。電磁石を励磁した際に連結部と回転駆動部とを連結状態にさせる励磁作動型の電磁ブレーキにも適用可能である。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９及び図１０は、本発明の第４の実施形態を示したものであり、電磁連結装置の一例として、励磁作動型の電磁クラッチを示している。

図９に示すように、この実施形態の電磁クラッチ１００は、回転駆動部であるディスク１１０と、ディスク１１０と対向配置されたハブ１２０と、ディスク１１０とハブ１２０との間に介装された連結部であるアーマチュア１３０と、アーマチュア１３０がディスク１１０に圧接した連結状態と離間した非連結状態とに切り替える切替手段１４０とを備える。ディスク１１０は、主動側に接続されて回転駆動する第一のシャフト１０１に取り付けられた略筒状で、フランジ部１１１ａを有する本体部材１１１と、フランジ部１１１ａのハブ１２０と対向する面に取り付けられたフェーシング部材１１２とを有する。ディスク１１０は、本体部材１１１においてフランジ部１１１ａから突出する筒部１１１ｂが第一のシャフト１０１に外嵌して固定されており、これにより第一のシャフト１０１の回転軸Ｌと同軸上で回転することが可能となっている。なお、フェーシング部材１１２の材質や形状などは、第１の実施形態のフェーシング部材と同様であるので説明を省略する。

また、ハブ１２０は、従動側に接続されて回転軸Ｌと同軸で回転可能な第二のシャフト１０２に取り付けられた略筒状の部材で、アーマチュア１３０と対向してフランジ部１２０ａを有している。また、アーマチュア１３０は、磁性体で形成された略円板状の板状部材１３１、１３２が非締結状態で複数積層して構成されている。そして、板状部材１３１、１３２の互いに接する対向面１３１ａ、１３２ａには、摺動規制部として、第１の実施形態同様に回転軸Ｌを中心とする放射状に形成された凹凸である係合部１３３が形成されている。なお、摺動規制部としては、係合部に限らず摩擦面などとしても良い。また、本実施形態では、アーマチュア１３０は、二層の板状部材１３１、１３２で構成されているが、三層以上としても良い。

切替手段１４０は、アーマチュア１３０に対してディスク１１０のフランジ部１１１ａの反対側に設けられた電磁石１４１と、アーマチュア１３０とハブ１２０との間に設けられた付勢部材である板バネ１４２とを有する。電磁石１４１は、略円筒状のヨーク１４３と、コイル１４４とを有し、軸受１４５によって、ディスク１１０の筒部１１１ｂに対して回転軸Ｌ回りに回転可能に外装されている。また、板バネ１４２は、回転軸Ｌを中心として放射状に複数設けられている。各板バネ１４２は、一端がリベット１４２ａによってハブ１２０に固定されているとともに、他端がリベット１４２ｂによってアーマチュア１３０に固定されている。ここで、アーマチュア１３０を構成する板状部材１３１、１３２の内、ハブ１２０側の板状部材１３１には、板バネ１４２と対応する位置で貫通孔１３１ａが形成されており、板バネ１４２は、ディスク１１０に最も近接した板ばね１３２に固定されている。そして、板バネ１４２は、ハブ１２０に対してアーマチュア１３０を引き付けるように付勢している。このため、アーマチュア１３０は、電磁石１４１のコイル１４４に電流を流さず無励磁の状態では、電磁力が作用せず、板バネ１４２による付勢力によってハブ１２０のフランジ１２０ａに当接した状態となっている。

次に、この実施形態の作用について、図９及び図１０に基づいて説明する。図９に示すように、切替手段１４０の電磁石１４１が無励磁の状態では、アーマチュア１３０は、板バネ１４２の付勢によりハブ１２０に当接した状態にあり、すなわち、ディスク１１０と離間して非連結状態となっている。このため、第一のシャフト１０１及びディスク１１０の回転は、アーマチュア１３０、ハブ１２０、及び、第二のシャフト１０２に伝達されない。

一方、第一のシャフト１０１の回転を第二のシャフト１０２に伝達させるには、切替手段１４０において、電磁石１４１のコイル１４４に電流を流して励磁させる。これにより磁界が発生し、磁性体で形成されたアーマチュア１３０の各板状部材１３１、１３２に電磁力が作用して、図１０に示すように、板状部材１３１、１３２は、板バネ１４２に抗してヨーク１４３側に吸引されて、ディスク１１０のフェーシング部材１１２に圧接して連結状態となる。このため、第一のシャフト１０１の回転は、ディスク１１０からアーマチュア１３０、ハブ１２０を介して第二のシャフト１０２に伝達され、第二のシャフト１０２は回転軸Ｌ回りに回転することとなる。

この際、アーマチュア１３０が非締結状態の複数の板状部材１３１、１３２の積層構造であることで、回転軸Ｌ方向と直交する半径方向に互いに拘束力が生じてしまうことを抑え、全体として剛性を保ち続けることができる。このため、アーマチュア１３０がディスク１１０に圧接する際に発生する衝撃騒音の高周波成分の割合を抑制することができ、騒音レベルの低減を効果的に図ることができる。なお、電磁石１４１を供給する電流を停止して無励磁の状態とし、アーマチュア１３０とディスク１１０とを連結状態から非連結状態に切り替えた場合においても同様に、アーマチュア１３０がハブ１２０に当接する際の騒音レベルの低減を効果的に図ることができる。

また、電磁石１４１による吸引によりアーマチュア１３０がディスク１１０に圧接して連結状態となった時には、アーマチュア１３０にはディスク１１０から回転駆動方向である回転軸Ｌ回りに外力が作用するとともに、板バネ１４２から反力が作用することとなる。ここで、上記のようにアーマチュア１３０の板状部材１３１、１３２には摺動規制部１３３が設けられているので、回転駆動方向に効果的に摩擦力を生じさせることできる。このため、複数の板状部材１３１、１３２は、回転駆動方向に外力が作用したとしても、一体的に抗することができ、板バネ１４２の拘束を受ける位置で応力が集中して損傷してしまうことを防止することができる。

なお、本実施形態では、電磁連結装置の一例として、励磁作動型の電磁クラッチを例に挙げたが、無励磁作動型の電磁クラッチにも適用可能である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

この発明の第１の実施形態の電磁ブレーキの非連結状態における断面図である。 この発明の第１の実施形態の電磁ブレーキの連結状態における断面図である。 この発明の第１の実施形態の電磁ブレーキの板状部材の詳細を示す上面図である。 図３における切断線Ａ−Ａでの断面図である。 この発明の第１の実施形態の変形例の電磁ブレーキにおいて、板状部材の断面図である。 この発明の第２の実施形態の電磁ブレーキの連結状態における断面図である。 この発明の第３の実施形態の電磁ブレーキの非連結状態における断面図である。 この発明の第３の実施形態の変形例の電磁ブレーキの非連結状態における断面図である。 この発明の第４の実施形態の電磁クラッチの非連結状態における断面図である。 この発明の第４の実施形態の電磁クラッチの連結状態における断面図である。

符号の説明

１、６０、７０、８０ 電磁ブレーキ（電磁連結装置）
１０ ディスク（回転駆動部）
１３ フェーシング部材（第１のフェーシング部材）
２０、６１ プレート（連結部）
３０、５０ アーマチュア（連結部）
３１、５１、６２ 板状部材
３２、５２、６６ 係合部（摺動規制部）
４０ 切替手段
４１ 電磁石
４３ｅ 凹部
７１、７２、８１、８２ 第２のフェーシング部材
１００ 電磁クラッチ（電磁連結装置）
１１０ ディスク（回転駆動部）
１３０ アーマチュア
１３１、１３２ 板状部材
１３３ 係合部（摺動規制部）
１４０ 切替手段
Ｌ 回転軸

Claims (10)

1. 所定の回転駆動方向に移動可能な回転駆動部と、
   該回転駆動部に対して、前記回転駆動方向と略直交する進退方向に相対的に進退可能に設けられた連結部と、
   電磁力を作用させることによって前記連結部と前記回転駆動部とを互いに圧接した連結状態と互いに離間した非連結状態とに切り替える切替手段とを具備し、
   前記連結部は、前記進退方向に少なくとも周縁部が非締結状態で積層された複数の板状部材を備え、隣り合う該板状部材同士の少なくとも一方の板状部材には、他方の板状部材と対向する面に、該他方の板状部材が回転駆動方向に摺動するのを規制する摺動規制部が設けられていることを特徴とする電磁連結装置。
2. 請求項１に記載の電磁連結装置において、
   前記摺動規制部は、前記一方の板状部材に対して前記他方の板状部材を係合する係合部であることを特徴とする電磁連結装置。
3. 請求項１に記載の電磁連結装置において、
   前記摺動規制部は、摩擦面であることを特徴とする電磁連結装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の電磁連結装置において、
   略板状のプレートと、
   該プレートと前記進退方向に離間して設けられ、該進退方向に進退可能なアーマチュアと備え、
   前記回転駆動部は、前記プレートと前記アーマチュアとの間で前記進退方向に進退可能に介装され、
   前記プレートと前記アーマチュアの少なくとも一方が、前記連結部として複数の前記板状部材を備えていることを特徴とする電磁連結装置。
5. 請求項４に記載の電磁連結装置において、
   前記プレート及び前記アーマチュアの両方が、前記連結部として複数の前記板状部材を備えていることを特徴とする電磁連結装置。
6. 請求項１に記載の電磁連結装置において、
   前記切替手段は、前記連結部を前記進退方向の一方側に付勢する付勢部材と、電磁力を作用させることによって前記連結部の各前記板状部材を前記進退方向の他方側へ吸引することが可能な電磁石とを有し、
   該電磁石によって前記連結部の各前記板状部材に作用する電磁力は、前記付勢部材による付勢力よりも小に設定されているとともに、全ての各前記板状部材に作用する電磁力の合成力は、前記付勢部材による付勢力よりも大に設定されていることを特徴とする電磁連結装置。
7. 請求項６に記載の電磁連結装置において、
   前記電磁石によっていずれか一枚を除く他の前記板状部材に作用する電磁力の合成力が前記付勢部材による付勢力よりも小に設定されていることを特徴とする電磁連結装置。
8. 請求項１に記載の電磁連結装置において、
   前記切替手段は、前記連結部を前記進退方向の一方側に付勢する付勢部材と、電磁力を作用させることによって前記連結部の各前記板状部材を前記進退方向の他方側へ吸引することが可能であり、前記連結部と対向する端面に凹部が形成された電磁石とを有することを特徴とする電磁連結装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の電磁連結装置において、
   前記回転駆動部は、前記連結部と対向して設けられた本体部材と、該本体部材の前記連結部と面する側に該連結部と当接可能に突出して設けられたフェーシング部材とで構成され、
   該フェーシング部材の厚さは、前記本体部材の厚さよりも厚く設定されていることを特徴とする電磁連結装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の電磁連結装置において、
    前記回転駆動部が、前記連結部と対向して設けられた本体部材と、該本体部材の前記連結部と面する側に該連結部と当接可能に突出して設けられた第一のフェーシング部材とで構成されるとともに、
    前記回転駆動部の前記本体部材と前記連結部との互いに面する側の少なくとも一方には、前記第一のフェーシング部材を形成する材質よりも小さい弾性率の材質からなる第二のフェーシング部材が、前記第一のフェーシング部材が前記連結部に当接するよりも先に他方に当接可能に突出して設けられていることを特徴とする電磁連結装置。

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