JP2011112060A - 電磁連結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減して比較的簡易な作業で板バネをトルク伝達部材に高精度で固定することができ、振動によってトルク伝達部材に対する板バネの相対位置が変化する事態を防止又は可及的に抑制し、安定した動作を発揮し得る電磁連結装置を提供する。
【解決手段】励磁コイル１１２を有する電磁石部１と、電磁石部１と共に磁気回路を形成し得るアーマチュア２と、アーマチュア２と対向する位置に配されるトルク伝達部材３と、アーマチュア２とトルク伝達部材３とを連結し且つアーマチュア２を電磁石部１から離間する方向に付勢する円盤リング状の板バネ４とを備え、励磁状態で、アーマチュア２が板バネ４の付勢力に抗してシャフトＳの軸方向に移動して電磁石部１を押圧するように構成した電磁連結装置Ｘにおいて、トルク伝達部材３に、板バネ４における内周縁部（貫通孔４ａの縁部）の少なくとも一部が係合可能な係合溝３Ｋを形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、励磁状態であるか否かによって回転トルクを伝達可能な状態と伝達不可能な状態との間で切替可能であったり、或いは制動力が働く状態と働かない状態との間で切替可能な電磁連結装置に関するものである。

従来より、励磁状態において磁気吸引力により、トルクを、入力側となる回転軸（シャフト）側から出力側へ、又は入力部側から出力側となる回転軸側へ伝達するように構成した励磁作動形クラッチや、励磁状態において磁気吸引力によりアーマチュアの回転動作に制動力が働くように構成した励磁作動形ブレーキ等の電磁連結装置が知られている。

励磁作動形クラッチの一例としては、励磁コイル、ヨーク及びロータを有する電磁石部と、回転軸（シャフト）の軸方向に移動可能であって且つ電磁石部と共に磁気回路を形成し得るアーマチュアと、アーマチュアと対向する位置に配されるトルク伝達部材（ハブとも称される）と、アーマチュアとトルク伝達部材とを連結してアーマチュアを電磁石部側から離間する方向に付勢する板バネとを備え、励磁コイルが励磁状態である場合に、アーマチュアが、電磁石部との間で磁気回路を形成して、この磁気吸引力により板バネの付勢力に抗して電磁石部を押圧し、トルク伝達部材側から入力された駆動トルクを電磁石部側から回転軸（シャフト）側へ伝達するように構成した励磁作動形クラッチが挙げられる（特許文献１参照）。

このような励磁作動形クラッチにおいて、円盤リング状の板バネは、外周縁部近傍をネジやリベット等の締結部材や固定部材によって固定される一方、内周縁部近傍をネジやリベット等の締結部材や固定部材によってトルク伝達部材に固定されている。このような構成は、励磁作動形ブレーキの多くにも採用されている。なお、特許文献１には、板バネの外周縁部をかしめることによってアーマチュアに固定する態様が例示されている。

特開２０００−２９１７０５号公報

しかしながら、板バネを締結部材や固定部材を用いてトルク伝達部材に固定した態様では、振動によって締結部材の締結強度や固定部材の固定強度が低下した場合に、トルク伝達部材に対する板バネの相対位置が変化するおそれがある。そして、トルク伝達部材に対する板バネの相対位置が、組付当初の適切な相対位置から変化すると、トルク伝達部材の回転中心とリング状をなす板バネの回転中心とが不一致となり、さらなる振動の増大や動作安定性の低下を招来し得る。そもそも、円盤リング状の板バネをトルク伝達部材と同一軸心上となるように締結部材又は固定部材を使用してトルク伝達部材に精度良く固定する作業は極めて緻密な作業であり、専用のジグを用いなければならない等、煩雑であった。

特に、アーマチュア、板バネ及びトルク伝達部材をこの順で厚み方向に重ねた状態でアーマチュア側から締結部材をトルク伝達部材に締め付ける態様であれば、当然のことながら、板バネに締結部材を挿通させるための挿通孔を形成しなければならず、またトルク伝達部材には雌ネジを形成しなければならず、さらには、アーマチュアにも締結部材を挿通させるための挿通孔（締結部材の頭部よりも十分に大きい開口寸法に設定した孔）を形成しなければならず、金属製のアーマチュアをプレス加工で成型するための金型に、挿通孔を形成するための突起を設けなければならない等、加工性及び製造コスト面においても改善の余地があった。

このような課題に着目してなされた本発明の主たる目的は、比較的簡易な作業で板バネをトルク伝達部材に高精度で固定することができ、振動によってトルク伝達部材に対する板バネの相対組付位置が変化する事態を防止又は可及的に抑制することが可能な電磁連結装置を提供することにある。

すなわち本発明の電磁連結装置は、励磁コイルを有する電磁石部と、電磁石部と共に磁気回路を形成し得るアーマチュアと、アーマチュアと対向する位置に配されるトルク伝達部材と、アーマチュアとトルク伝達部材とを連結し且つアーマチュアを電磁石部から離間する方向に付勢する円盤リング状の板バネとを備え、これら電磁石部、アーマチュア、トルク伝達部材及び板バネを同一軸心上に設けて、励磁コイルを励磁させた状態で、アーマチュアが板バネの付勢力に抗して前記軸心となるシャフトの軸方向に移動して電磁石部を押圧するように構成した電磁連結装置である。ここで、「円盤リング状」とは、中央部が空になっている円盤状のことを意味し、また、「押圧」とは、接触した状態で押し付けて圧することを意味する。

そして、本発明の電磁連結装置は、トルク伝達部材に、円盤リング状をなす板バネの内周縁部の少なくとも一部が軸方向及びトルク伝達方向に係合可能な係合溝を形成していることを特徴としている。なお、係合溝は、円盤リング状をなす板バネの内周縁部全体が係合可能なもの、或いは内周縁部の一部（１箇所又は複数箇所）のみが係合可能なもの、これら何れであってもよい。また、「軸方向」とはシャフトの延伸方向（軸心方向）を意味し、トルク伝達方向とは、文字通り、トルクが伝達する方向を意味する。

このような電磁連結装置であれば、ネジやビス等の締結部材や固定部材等を用いずとも、トルク伝達部材に形成した係合溝に、板バネの内周縁部を係合させる作業によって板バネをトルク伝達部材に容易且つ適切に固定することができる。しがたって、締結部材や固定部材を用いて板バネをトルク伝達部材に固定する態様であれば生じ得る不具合、すなわち、振動によって締結部材の締結強度や固定部材の固定強度が低下した場合にトルク伝達部材に対する板バネの相対位置が変化して、トルク伝達部材の回転中心とリング状をなす板バネの回転中心とが不一致になり、さらなる振動の増大や動作安定性の低下を招来するという不具合や、専用のジグを用いて板バネをトルク伝達部材に高精度で固定する作業が要求されるという不具合を悉く解消することができ、部品点数の削減ひいてはコストの削減、及び作業効率性の向上を図ることが可能な電磁連結装置が実現できる。

しかも、本発明の電磁連結装置は、板バネをトルク伝達部材に固定するための締結部材が不要であるため、板バネに締結部材を挿通させるための挿通孔を形成したり、トルク伝達部材に雌ネジを形成する必要がなく、これら板バネ及びトルク伝達部材の加工容易性が向上することは勿論のこと、アーマチュアにも締結部材を挿通させるための挿通孔（締結部材の頭部よりも十分に大きい開口寸法に設定した孔）を形成する必要がなく、金属製のアーマチュアをプレス加工で成型するための金型の単純化を図ることができ、製造コストも効果的に抑えることができる。

本発明によれば、部品点数を削減しつつ比較的簡易な作業で板バネをトルク伝達部材に高精度で固定することができ、振動によってトルク伝達部材に対する板バネの相対位置が変化する事態を防止又は可及的に抑制し、安定した動作を発揮し得る電磁連結装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る励磁作動形クラッチ（無励磁状態）を一部断面で示す側面図。 図１のＡ領域拡大図。 本発明の一実施形態に係る励磁作動形クラッチ（励磁状態）の図１対応図。 同実施形態に係る励磁作動形クラッチの一変形例の図１対応図。 同変形例に係る励磁作動形クラッチの図２対応図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態では、電磁連結装置の一例として、図１及び図２（図２は図１のＡ領域拡大図である）に示すように、励磁状態においてトルクが入力側（トルク伝達部３側）から出力側（回転軸Ｓ）側に伝達する乾式の励磁作動形クラッチＸを適用している。

この励磁作動形クラッチＸは、図１に示すように、励磁コイル１２を有する電磁石部１と、回転軸Ｓの軸方向に移動可能であって且つ電磁石部１と共に磁気回路を形成し得るアーマチュア２と、回転軸Ｓの軸方向（スラスト方向）に沿ってアーマチュア２と対向する位置に配されるトルク伝達部材３（ハブとも称される）と、アーマチュア２とトルク伝達部材３とを連結し且つアーマチュア２を電磁石部１から離間する方向、換言すればアーマチュア２をトルク伝達部材３に近付ける方向に付勢する板バネ４とを備えたものである。これら電磁石部１、アーマチュア２、トルク伝達部材３及び板バネは同一軸心（中実又は中空の回転軸Ｓ）上に配置されている。

電磁石部１は、アーマチュア２側に開口する断面視コ字状の凹部１１１ａが形成されたリング状のヨーク１１１、及び凹部１１１ａ内に収容される励磁コイル１１２を有する電磁石部本体（磁極体或いはマグネット組立体とも称される）１１と、電磁石部本体１１に対して回転可能なロータ１２とを備えたものである。

ロータ１２は、中心部に回転軸Ｓが挿通可能な挿通孔１２ａを形成したリング状をなすものであり、電磁石部本体１１を収容可能な断面視コ字状の凹部１２ｂを有する。ロータ１２の凹部１２ｂに電磁石部本体１１を収容した状態で、凹部１２ｂと電磁石部本体１１との間には所定のギャップが形成され、軸受け１Ｊを介してロータ１２及び電磁石部本体１１は相対回転可能に構成される。本実施形態では、電磁石部本体１１のうち反アーマチュア２側に取付部１３を一体的に設け、この取付部１３をボルト等の固定部材により固定部（図示省略）に固定することにより、電磁石部本体１１を回動不能にしている。また、ロータ１２には、励磁状態において適切な磁気回路を形成できるように、周方向に所定ピッチで切除部１２ｃを設けている。本実施形態の無励磁作動形クラッチＸは、このようなロータ１２を例えばキー係合等の適宜の固定手段（図示省略）によって回転軸Ｓに取り付け、電磁石部１のうちロータ１２が回転軸Ｓと共に回転し得るように構成している。また、ロータ１２のうちアーマチュア２に対向する面にはリング状の摩擦材１４を設けている。なお、励磁コイル１１２はリード線１１２ａに接続されている。

アーマチュア２は、中心部に回転軸Ｓが挿通可能な挿通孔２ａを形成した例えば円形リング状をなすものであり、回転軸Ｓの軸方向（スラスト方向）にスライド移動可能に構成されている。本実施形態では、アーマチュア２の挿通孔２ａを、ロータ１２の挿通孔１２ａよりも大きい開口径に設定している。また、このアーマチュア２には、ネジやビス等の締結部材や固定部材が挿通可能な孔は形成されていない。

トルク伝達部材３は、例えばアルミダイキャスト製法によって形成された概略リング状をなすものである。このトルク伝達部材３には、図１に示すように、中心部に回転軸Ｓが挿通可能な挿通孔３１ａを形成した筒状のハブ本体部３１とフランジ部３２とを一体に形成している。このトルク伝達部材３に、例えば入力側となるプーリ（図示省略）をボルト等によって連結し、このプーリを、トルク伝達部材３及び軸受け３Ｊを介して回転軸Ｓに支承（取り外し可能な状態に支持）可能に構成している。トルク伝達部材３の挿通孔３１ａを、アーマチュア２の挿通孔２ａよりも小さい開口径に設定し、トルク伝達部材３のうちアーマチュア２に対向する面に、他の領域よりもアーマチュア２側に突出してアーマチュアの挿通孔２ａ内に進入し得るリング状の突部３３を設けている。そして、本実施形態に係るクラッチＸは、突部３３の突出基端（突部３３とフランジ部３２との境界部分）近傍に、板バネ４の一部が引っ掛かり得る係合溝３Ｋを形成している（図２参照）。本実施形態では、突部３３とフランジ部３２との境界部分における全周に亘って係合溝３Ｋを形成している。

板バネ４は、中心部に貫通孔４ａを形成した円環リング状をなすものである。本実施形態では、貫通孔４ａの開口径をトルク伝達部材３における突部３３の外周径よりも小さく設定し、貫通孔４ａの縁部がトルク伝達部材３の係合溝３Ｋに係合し得るようにしている。

このような板バネ４をトルク伝達部材３に取り付ける作業は、板バネ４を、その貫通孔４ａにトルク伝達部材３の突部３３を通すようにして板バネ４をトルク伝達部材３側に接近させる。板バネ４をトルク伝達部材３側に接近させる操作に伴って、貫通孔４ａの縁部は、板バネ４自体の弾性変形により突部３３の外周面上を滑りながら移動し、突部３３とフランジ部３２との境界部分に到達すると、弾性復帰して貫通孔４ａの縁部全体が係合溝３Ｋに嵌り込んで引っ掛かる。以上のように、板バネ４における貫通孔４ａの縁部をトルク伝達部３の係合溝３Ｋに挿入して係合させる作業によって板バネ４をトルク伝達部材３に取り付けることができる。なお、アーマチュア２に対する板バネ４の取付は、板バネの外縁部近傍をアーマチュア２に接着したり、図示しないビス等の固定部材を用いて固定することによって行うことができる。以上の作業によってトルク伝達部材３及びアーマチュア２は板バネ４で連結された状態となる。

次に、このような構成をなす励磁作動形クラッチＸの動作について説明する。

励磁コイル１２が励磁されていない無励磁状態である場合、アーマチュア２は、図１に示すように、板バネ４の付勢力によって電磁石部１から離間する方向に付勢され、板バネ４を介してトルク伝達部材３のうちアーマチュア２に対向する面を押圧する。その結果、アーマチュア２は、トルク伝達部材３に連結したプーリからの駆動トルクによって回転するが、アーマチュア２と電磁石部１（特にロータ１２）との間にはギャップが形成されるため、電磁石部１には駆動トルクが伝達されず、したがって、回転軸Ｓは停止した状態になる。

一方、励磁コイル１１２に電流を供給してこの励磁コイル１１２を励磁状態にすると、アーマチュア２は、電磁石部１（電磁石部本体、ロータ）と共に磁気回路を形成し、この磁気回路を通る磁束によって発生する吸引力により、図３に示すように、アーマチュア２が板バネ４の付勢力に抗して電磁石部１（具体的にはロータ１２、特に摩擦板１４）に接触する位置まで電磁石部１側に移動する。そして、アーマチュア２が電磁石部１（具体的にはロータ１２、特に摩擦板１４）を押圧すると、プーリからの駆動トルクが、電磁石部１（具体的にはロータ１２）に伝達され、さらに電磁石部１から回転軸Ｓに伝達され、回転軸Ｓは回転する。

このように、本実施形態に係る励磁作動形クラッチＸは、励磁状態であるか否かによってプーリからの駆動トルクが回転軸Ｓ側に伝達する状態と、回転軸Ｓ側に伝達しない（トトルク伝達が切断される）状態との間で切り替えることが可能なものである。

そして、本実施形態に係る励磁作動形クラッチＸは、上述したように、トルク伝達部材３に形成した係合溝３Ｋに、板バネ４の内周縁部（貫通孔４ａの縁部）を係合させることによって板バネ４をトルク伝達部材３にスムーズ且つ的確に固定することができ、ネジやビス等の締結部材や固定部材等を用いて板バネ４をトルク伝達部材３に固定する従来の態様と比較して、部品点数の削減及び固定作業の簡素化を図ることができる。また、本実施形態に係る励磁作動形クラッチＸでは、締結部材の締結強度や固定部材の固定強度が振動によって低下する事態が生じ得ないため、板バネ４とトルク伝達部材３との同心度を一様（ごく僅かな許容範囲内）に保持することができ、安定した動作を維持できる。

加えて、本実施形態に係る電磁連結装置Ｘは、板バネ４をトルク伝達部材３に固定するための締結部材が不要であるため、板バネ４に締結部材を挿通させるための挿通孔、トルク伝達部材３に雌ネジをそれぞれ形成する必要がなく、これら板バネ４及びトルク伝達部材３の加工容易性が向上することは勿論のこと、アーマチュア２にも締結部材を挿通させるための挿通孔（締結部材の頭部よりも十分に大きい開口寸法に設定した孔）を形成する必要がなく、金属製のアーマチュア２をプレス加工で成型するための金型を単純化することができ、製造コストも効果的に抑えることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、係合溝として、板バネの内周縁部（貫通孔の縁部）全体が係合可能な係合溝を示したが、板バネの内周縁部（貫通孔の縁部）の一部が係合可能な係合溝を採用することもできる。この場合、板バネの内周縁部のうち１箇所又は周方向に離間した複数箇所に、他の縁部よりも内側（中心側）に突出させた突出係合部を形成し、この突出係合部を係合溝に係合させればよい。なお、突出係合部の数や形状（突出寸法等）に対応させて、係合溝の数や形状（深さ等）も適宜設定すればよい。具体的には、係合突出部を板バネの周方向に所定ピッチで複数形成した態様であれば、係合溝を周方向に係合突出部同士間のピッチに対応する間隔で形成すればよい。

また、板バネがトルク伝達部材に対して回転することを防止する板バネ回り止め手段を備えた電磁連結装置を採用することもできる。板バネ回り止め手段としては、図４及び図５に示すように、板バネ４に形成した厚み方向に貫通する回り止め用孔４ｂと、トルク伝達部材３に形成した板バネ４側に突出する係合突部３４とを用いて構成したものが挙げられる。そして、回り止め用孔４ｂに係合突部３４を挿入（圧入）して係合することによって、板バネ４がトルク伝達部材３に対して回転することを防止できる。なお、回り止め用孔４ｂや係合突部３４の数や形状は適宜設定すればよい。また、トルク伝達部に回り止め用孔を形成し、板バネに係合突部を形成した態様であっても構わない。図４及び図５では図１及び図２に対応する部分に同一の符号を付している。

また、トルク伝達部を入力側となる回転軸に固定し、励磁状態において回転軸からの回転トルクを電磁石部（ロータ）側（出力側）に伝達するように構成した電磁連結装置であってもよい。また、摩擦板を備えていないロータを適用してもよい。

また、励磁状態において磁気吸引力により、被制動軸（シャフト）に固定したトルク伝達部と対向する位置に配置したアーマチュアの回転動作に制動力が働くように構成した励磁作動形ブレーキ等の電磁連結装置においても、トルク伝達部材に、板バネにおける内周縁部の少なくとも一部が係合可能な係合溝を形成すれば、上述した作用効果を得ることができ、実用性に優れたものになる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…電磁石部
１１２…励磁コイル
２…アーマチュア
３…トルク伝達部材
３Ｋ…係合溝
４…板バネ
４ａ…内周縁部（貫通孔の縁部）
Ｓ…シャフト（回転軸）
Ｘ…電磁連結装置（励磁作動形クラッチ）

Claims (1)

1. 励磁コイルを有する電磁石部と、
   前記電磁石部と共に磁気回路を形成し得るアーマチュアと、
   前記アーマチュアと対向する位置に配されるトルク伝達部材と、
   前記アーマチュアと前記トルク伝達部材とを連結し且つ前記アーマチュアを前記電磁石部から離間する方向に付勢する円盤リング状の板バネとを備えてなり、
   これら電磁石部、アーマチュア、トルク伝達部材及び板バネを同一軸心上に設け、
   前記励磁コイルを励磁させた状態で、前記アーマチュアが前記板バネの付勢力に抗して前記軸心となるシャフトの軸方向に移動して前記電磁石部を押圧するように構成した電磁連結装置であって、
   前記トルク伝達部材に、前記板バネにおける内周縁部の少なくとも一部が前記軸方向及びトルク伝達方向に係合可能な係合溝を形成していることを特徴とする電磁連結装置。

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