JP2010014149A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達時に駆動側クラッチ板の複数のブリッジ部に均等に応力が発生し、ブリッジ部が破断しにくいクラッチを提供する。
【解決手段】駆動側クラッチ板１３ｂには、外周側と内周側において、円周方向に配列された複数個の穴１３ｃ、１３ｄが各々形成されており、さらに、円周方向に隣接する穴部１３ｃ、１３ｄの間でブリッジ部１３ｅ、１３ｆが各々形成されており、駆動側クラッチ板１３ｂは、従動側クラッチ板１８に対して押圧される摩擦面１３ａと、該摩擦面の反対側の反摩擦面１３ｈを有しており、摩擦面１３ａと反摩擦面１３ｈとの間の板厚は、内周側の板厚ｔ１が外周側の板厚ｔ２より大きいことを特徴とするクラッチ。
【選択図】図２

Description

本発明は、クラッチに関するもので、特に、電磁クラッチに適用して有効である。

電磁クラッチ等の摩擦クラッチは、クラッチ板を押圧してその当接面で発生する摩擦力により動力を伝達するものである。特許文献１にも記載されているように、車両用空調装置の圧縮機に動力を伝達する電磁クラッチ９０は、駆動源の動力を伝達するベルトが掛けられる外筒部１１と、前記外筒部１１と一体形成された駆動側クラッチ板１３ｂとを有するロータ１３とを備え、前記駆動側クラッチ板１３ｂが従動側クラッチ板１８に対して押圧されることにより、両クラッチ板１３ｂ、１８の当接面において摩擦力が発生し、該摩擦力により動力を伝達する。そして、前記駆動側クラッチ板１３ｂには、外周側と内周側において、円周方向に配列された複数個の穴１３ｃ、１３ｄが各々形成されており、さらに、円周方向に隣接する前記穴部１３ｃ、１３ｄの間でブリッジ部１３ｅ、１３ｆが各々形成されている（図６〜８参照）。この穴は、後述するが電磁吸引力を増加させるためのものである。

一方、図９に示すように、ロータに掛けられたベルトのテンション力Ｔによって、曲げモーメントがロータ１３に作用すると、ブリッジ部の摩擦面１３ａ側に引張り応力Ｓ１が発生し、この摩擦面１３ａ側に発生する引張り応力Ｓ１により、摩擦面１３ａ側から疲労破壊が発生することが解った。特許文献１の発明は、上記点に鑑み、電磁クラッチのロータのクラッチ板のブリッジ部に疲労破壊が発生することを抑制するために、駆動側クラッチ板１３ｂのブリッジ部の摩擦面１３ａ側に加圧成形部１３ｙ（図７（ｂ）参照）を設け硬度を上げている。

しかしながら、図９に示すように、ロータに掛けられたベルトのテンション力Ｔによって、曲げモーメントがロータ１３に作用すると、ブリッジ部の摩擦面１３ａ側だけではなく、摩擦面１３ａの反対側１３ｈにも引張り応力Ｓ２が発生し、この摩擦面１３ａ側に発生する引張り応力Ｓ２により、摩擦面１３ａの反対側１３ｈからも疲労破壊が発生することが解った。さらには、ブリッジ部に掛かる曲げ力は、内周側のブリッジ部に掛かる曲げ力が外周側のブリッジ部に掛かる曲げ力よりも大きいことが判明した。すなわち、内周側ブリッジ部が外周側ブリッジ部に比し破断し易いことが分かった。

特開２００３−２５４３５０号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、動力伝達時に駆動側クラッチ板の複数のブリッジ部に均等に応力が発生し、ブリッジ部が破断しにくいクラッチを提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のクラッチを提供する。
本発明の第１形態によれば、クラッチは、
前記駆動側クラッチ板（１３ｂ）には、外周側と内周側において、円周方向に配列された複数個の穴（１３ｃ、１３ｄ）が各々形成されており、さらに、円周方向に隣接する前記穴部（１３ｃ、１３ｄ）の間でブリッジ部（１３ｅ、１３ｆ）が各々形成されており、
前記駆動側クラッチ板（１３ｂ）は、従動側クラッチ板（１８）に対して押圧される摩擦面（１３ａ）と、該摩擦面の反対側の反摩擦面（１３ｈ）を有しており、
前記摩擦面（１３ａ）と前記反摩擦面（１３ｈ）との間の板厚は、内周側の前記板厚（ｔ１）が外周側の前記板厚（ｔ２）より大きいことを特徴とする。

動力伝達時に駆動側クラッチ板のブリッジ部に掛かる曲げ力に関して、内周側のブリッジ部に掛かる曲げ力は、外周側のブリッジ部に掛かる曲げ力よりも大きい。このため、内周側の前記ブリッジ部（１３ｆ）の板厚（ｔ１）を、外周側の前記ブリッジ部（１３ｅ）の板厚（ｔ２）より十分に大きくすることにより、内周側および外周側のブリッジ部に均等に応力を発生させて、かつ内周側および外周側のブリッジ部の破断を防止することが可能となる。

本発明の第２形態によれば、クラッチは、前記反摩擦面（１３ｈ）は、内周側から外周側にかけて、段差または傾斜面（１３ｇ）が設けられていることを特徴とする。反摩擦面（１３ｈ）の具体的形状を表したものである。

本発明の第３形態によれば、クラッチは、円周方向に配列された前記穴（１３ｃ、１３ｄ）が、円周方向に長く径方向に短い長孔であることを特徴とする。穴の具体例を表したものである。

本発明の第４形態によれば、クラッチは、
前記駆動側クラッチ板（１３ｂ）が、励磁コイル（１２）により誘起された磁界の磁路を構成するとともに、前記従動側クラッチ板（１８）が、前記駆動側クラッチ板（１３ｂ）に電磁吸引力により吸着されるアーマチャであることを特徴とする。本発明のクラッチは、電磁クラッチに適用可能であることを表したものである。

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。

本発明に係る電磁クラッチは、車両用冷凍サイクルの圧縮機にエンジンの動力を伝達するために使用されるものである。なお、本発明に係る電磁クラッチおよび従来の電磁クラッチを説明するための図面である図１〜図９において、同一機能を有する部材には同一番号を付している。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る電磁クラッチ１０の断面図であり、その構造は、公知の車両用空調装置の電磁クラッチと同様であるので、その構造を概略的に説明する。

外筒部１１には、エンジンからの回転力を伝達するＶベルトが掛けられる溝部１１ａが形成されており、この外筒部１１は、励磁コイル１２により誘起された磁束の磁路を構成する駆動側回転体であるロータ１３の外周側に形成されている。なお、ロータ１３は圧縮機のフロントハウジング（図示せず）に軸受１４を介して回転可能に設置され、励磁コイル１２は略円盤状のプレート１５を介してフロントハウジングに固定されている。

なお、励磁コイル１２及びプレート１５は、圧縮機に対して停止しているので、通常、これら１２、１５はステータ１６と呼ばれる。

また、ハブ１７は圧縮機のシャフトにスプライン等の係合機構を介して連結される従動側の回転体であり、このハブ１７は、電磁吸引力によりロータ１３に吸着されるアーマチュア１８にゴム等の弾性部材１９を介して連結されている。

そして、アーマチュア１８のロータ１３側の面１８ａは、ロータ１３に当接して摩擦力を発生するアーマチュア摩擦面であり、ロータ１３のアーマチュア１８側の面１３ａは、アーマチュア１８が当接して摩擦力発生するロータ摩擦面である。

すなわち、本実施形態では、ロータ１３のうち摩擦面１３ａが形成された円盤部１３ｂが「特許請求の範囲」に記載された駆動側クラッチ板に相当し、アーマチュア１８が「特許請求の範囲」に記載された従動側クラッチ板に相当し、アーマチュア摩擦面１８ａ及びロータ摩擦面１３ａが「特許請求の範囲」に記載されたクラッチ板の当接面に相当する。

そして、ロータ１３及びアーマチュア１８は、共に磁化特性に優れ、かつ、耐摩耗性に優れた鉄系金属製であり、ロータ１３は外筒部１１と共にＳ１０Ｃ相当の金属にて一体形成され、アーマチュア１８は圧延鋼板製である。ロータの円盤部１３ｂは、励磁コイル１２により誘起された磁界の磁路を構成するとともに、アーマチュア１８は、ロータの円盤部１３ｂに電磁吸引力により吸着される。

一方、図２はロータ１３の断面図であり、図３はロータ１３をロータ摩擦面１３ａの反対側１３ｈから（図２におけるＹ方向から）見たロータ１３の裏面図を示している。外筒部１１は、図２に示すように、ロータ１３の円盤部１３ｂを基準にしてロータ摩擦面１３ａと反対側に位置するように、へら絞り加工にて円盤部１３ｂと一体形成されている。

ロータの円盤部１３ｂは、アーマチュア１８に対して押圧される摩擦面１３ａと、摩擦面１３ａの反対側の反摩擦面１３ｈを有している。反摩擦面１３ｈは、内周側から外周側にかけて、傾斜面１３ｇが設けられている。この傾斜面１３ｇは、段差形状とすることも可能である。すなわち、傾斜を９０°にした傾斜面１３ｇとすることも可能である。

そして、摩擦面１３ａと反摩擦面１３ｈとの間の板厚は、内周側の板厚ｔ１が外周側の板厚ｔ２より大きい。このため、内周側のブリッジ部１３ｆ（後述する）の板厚を、外周側のブリッジ部１３ｅ（後述する）の板厚より十分に大きくすることが可能となる。これにより、内周側および外周側のブリッジ部に均等に応力を発生させて、かつ内周側および外周側のブリッジ部の破断を防止することが可能となる。

また、円盤部１３ｂには、図３に示すように、外周側と内周側において、円周方向に配列された複数個の穴１３ｃ、１３ｄが各々形成されている。円周方向に配列された複数個の穴１３ｃ、１３ｄは、円周方向に長く径方向に短い長孔である。さらに、円周方向に隣接する前記穴部１３ｃ、１３ｄの間でブリッジ部１３ｅ、１３ｆが各々形成されている。

詳細に述べると、円盤部１３ｂには、外周側において、円周方向に配列された複数個の穴１３ｃが各々形成されており、円周方向に隣接する穴部１３ｃの間でブリッジ部１３ｅが形成されている。さらに、円盤部１３ｂには、内周側において、円周方向に配列された複数個の穴１３ｄが各々形成されており、円周方向に隣接する穴部１３ｄの間でブリッジ部１３ｆが形成されている。

図４は、図２におけるＢ部の拡大図である。図４に示すように、ブリッジ部１３ｅ、１３ｆには、プレス加工の一種であるコイニング（ＪＩＳ Ｂ ０１２２参照）が施されている。このため、ブリッジ部１３ｅ、１３ｆの外縁部は、コイニングによる加圧成形によって角が取れて丸くなった加圧成形部１３ｙが形成されている。

なお、長穴部１３ｃは、円盤部１３ｂとアーマチュア１８との間を磁束が蛇行するようにして両摩擦面１８ａ、１３ｂ間の電磁吸引力を増大させる磁気遮断部を構成するものである。アーマチュア１８にも同様に磁気遮断部を構成する穴部が設けられている。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態のロータの断面図である。第２実施形態のロータ１３は、Ｖベルトが掛けられる溝部１１ａが、ロータ１３と別体となっていることのみが、第１実施形態と異なる。図５に示すように、別体である溝部１１ａは、鉄薄板を折り曲げ加工をしたものであり、外筒部１１に対して圧入固定され、更にその外周に６箇所レーザービーム溶接が施されている。溝部１１ａが、ロータ１３と一体となっている第１実施形態に比し、製造コストが低減できるメリットがある。第２実施形態のロータ１３の他の構造は、第１実施形態と全く同一であるので、その説明を省略する。

（他の実施形態）
本発明のクラッチを、電磁クラッチを一例にして説明したが、油圧クラッチその他のクラッチにおいても、本発明のクラッチが適用可能であることは言うまでも無い。

以上のように、動力伝達時に駆動側クラッチ板の複数のブリッジ部に均等に応力が発生し、ブリッジ部が破断しにくいクラッチを提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る電磁クラッチの断面図である。 図１の電磁クラッチのロータの断面図である。 図２のロータをＹ方向から見たロータの裏面図である。 図２のＢ部拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る電磁クラッチのロータの断面図である。 従来の電磁クラッチの断面図である。 （ａ）は図６の電磁クラッチのロータの断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。 図７（ａ）のロータＹ方向から見たロータの裏面図である。 ロータに掛かる力を説明した図である。

符号の説明

１１ 外筒部
１１ａ 溝部
１３ ロータ
１３ａ ロータ摩擦面
１３ｂ 円盤部
１３ｃ、１３ｄ 穴
１３ｅ、１３ｆ ブリッジ部
１３ｇ 傾斜部
１３ｈ ロータ反摩擦面
１３ｙ 加圧成形部

Claims (4)

1. 駆動源の動力を伝達するベルトが掛けられる外筒部（１１）と、前記外筒部（１１）と一体形成された駆動側クラッチ板（１３ｂ）とを有するロータ（１３）とを備え、
   前記駆動側クラッチ板（１３ｂ）が従動側クラッチ板（１８）に対して押圧されることにより、両クラッチ板（１３ｂ、１８）の当接面において摩擦力が発生し、該摩擦力により動力を伝達するクラッチにおいて、
   前記駆動側クラッチ板（１３ｂ）には、外周側と内周側において、円周方向に配列された複数個の穴（１３ｃ、１３ｄ）が各々形成されており、さらに、円周方向に隣接する前記穴部（１３ｃ、１３ｄ）の間でブリッジ部（１３ｅ、１３ｆ）が各々形成されており、
   前記駆動側クラッチ板（１３ｂ）は、従動側クラッチ板（１８）に対して押圧される摩擦面（１３ａ）と、該摩擦面の反対側の反摩擦面（１３ｈ）を有しており、
   前記摩擦面（１３ａ）と前記反摩擦面（１３ｈ）との間の板厚は、内周側の前記板厚（ｔ１）が外周側の前記板厚（ｔ２）より大きいことを特徴とするクラッチ。
2. 前記反摩擦面（１３ｈ）は、内周側から外周側にかけて、段差または傾斜面（１３ｇ）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ。
3. 円周方向に配列された前記穴（１３ｃ、１３ｄ）は、円周方向に長く径方向に短い長孔であることを特徴とする請求項１または２に記載のクラッチ。
4. 前記駆動側クラッチ板（１３ｂ）は、励磁コイル（１２）により誘起された磁界の磁路を構成するとともに、前記従動側クラッチ板（１８）は、前記駆動側クラッチ板（１３ｂ）に電磁吸引力により吸着されるアーマチャであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のクラッチ。

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