JP2020097961A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】つれ回りや燃費性能の悪化を効果的に防止する。【解決手段】動力源１００から回転軸５を介して被回転体２に伝達される回転力を断接可能なクラッチ装置１０であって、被回転体２に一体回転可能に設けられると共に、少なくともその一部に電導性部材を含むロータ２０と、回転軸５に一体回転可能に設けられると共に、電導性部材と対向可能な複数の永久磁石３５を有するステータ３０と、ステータ３０を、永久磁石３５から電導性部材に磁力を作用させて渦電流を生じさせ、回転軸５から被回転体２に回転力を伝達させる第１位置と、永久磁石３５と電導性部材とを磁気的に切断し、回転軸５から被回転体２への回転力の伝達を遮断する第２位置とに選択的に移動させるアクチュエータ４０とを備えた。【選択図】図１

Description

本開示は、クラッチ装置に関し、特に、駆動力源から冷却ファンに伝達される回転力を断接可能なファンクラッチ装置に関する。

一般に、車両等に搭載されるエンジン（駆動力源）とラジエータとの間には、エンジンの動力で回転する冷却ファンが設けられている。通常、エンジンの高温時には冷却ファンを回転させてラジエータやエンジンを冷却する必要があるが、冷間時等には冷却が不要なため、冷却ファンの回転を停止させることが好ましい。このため、エンジンから冷却ファンへの動力伝達経路には、エンジンから冷却ファンへの動力伝達を断接可能なファンクラッチ装置が設けられる場合がある。この種のファンクラッチ装置には、流体式や電磁式のクラッチ装置が広く用いられている（例えば、特許文献１，２等参照）。

特開２０１８−００４０４０号公報 特開２０１４−２０２１１６号公報

流体式クラッチは、エンジンの高温時等に油圧室内にオイルを充填して動力を伝達させ、低温時等には油圧室からオイルを排出することにより、動力伝達を遮断している。しかしながら、低温時においても油圧室内に若干のオイルが残留することもあり、冷却が不要な状態で冷却ファンが回転する、いわゆるつれ回りを引き起こす場合がある。一方、電磁式クラッチを用いる場合には、電力消費に伴いオルタネータの発電量が増加し、燃費性能に影響を与える可能性がある。

本開示の技術は、つれ回りや燃費性能の悪化を効果的に防止することができるクラッチ装置を提供することを目的とする。

本開示の技術は、動力源から回転軸を介して被回転体に伝達される回転力を断接可能なクラッチ装置であって、前記回転軸又は前記被回転体の何れか一方に一体回転可能に設けられると共に、少なくともその一部に電導性部材を含む第１回転部材と、前記回転軸又は前記被回転体のうち、前記第１回転部材とは異なる方に一体回転可能に設けられると共に、前記電導性部材と対向可能な複数の永久磁石を有する第２回転部材と、前記第２回転部材を、前記永久磁石から前記電導性部材に磁力を作用させて渦電流を生じさせ、前記回転軸から前記被回転体に回転力を伝達させる第１位置と、前記永久磁石と前記電導性部材とを磁気的に切断し、前記回転軸から前記被回転体への回転力の伝達を遮断する第２位置とに選択的に移動させるアクチュエータと、を備えることを特徴とする。

また、前記動力源はエンジンであり、前記回転軸は前記エンジンのクランクシャフトから伝達される回転力で回転する被回転軸であり、前記被回転体は前記エンジン及び、又はラジエータを冷却する冷却ファンであることが好ましい。

また、前記第１回転部材は、その内周を前記回転軸に相対回転可能に軸支された内側円筒部と、その外周に前記被回転体が取り付けられると共に、少なくとも一部に前記電導性部材が設けられた外側円筒部とを有し、前記第２回転部材は、前記回転軸に軸方向にスライド移動可能且つ、一体回転可能に設けられると共に、前記外側円筒部よりも小径に形成されており、前記永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた磁石環を有し、前記アクチュエータは、前記磁石環を、前記永久磁石が前記電導性部材と対向する前記第１位置と、前記永久磁石が前記電導性部材から離反する前記第２位置とに選択的にスライド移動させることが好ましい。

また、前記第１回転部材は、その内周を前記回転軸に相対回転可能に軸支された内側円筒部と、その外周に前記被回転体が取り付けられた外側円筒部と、前記内側円筒部と前記外側円筒部とを接続すると共に、少なくとも一部に前記電導性部材が設けられた円環部とを有し、前記第２回転部材は、前記回転軸に軸方向にスライド移動可能且つ、一体回転可能に設けられると共に、前記外側円筒部よりも小径に形成されており、前記永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた磁石環を有し、前記アクチュエータは、前記磁石環を、前記永久磁石が前記電導性部材と近接する前記第１位置と、前記永久磁石が前記電導性部材から離反する前記第２位置とに選択的にスライド移動させることが好ましい。

また、前記第１回転部材は、その内周を前記回転軸に相対回転可能に軸支された内側円筒部と、その外周に前記被回転体が取り付けられると共に、少なくとも一部に前記電導性部材が設けられた外側円筒部とを有し、前記第２回転部材は、前記外側円筒部の径方向内側に、前記回転軸に一体回転可能に設けられると共に、前記永久磁石とし複数の第１永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第１磁石環と、前記外側円筒部の径方向内側に回動可能に設けられると共に、前記永久磁石とし複数の第２永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第２磁石環とを有し、前記アクチュエータは、前記第２磁石環を、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を同極で対向させる前記第１位置と、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を異なる極で対向させる前記第２位置とに選択的に回動させることが好ましい。

また、前記第１回転部材は、その内周を前記回転軸に相対回転可能に軸支された内側円筒部と、その外周に前記被回転体が取り付けられると共に、少なくとも一部に前記電導性部材が設けられた外側円筒部とを有し、前記第２回転部材は、前記外側円筒部の径方向内側に、前記回転軸に一体回転可能に設けられると共に、前記永久磁石とし複数の第１永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第１磁石環と、該第１磁石環の径方向内側に回動可能に設けられると共に、前記永久磁石とし複数の第２永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第２磁石環とを有し、前記アクチュエータは、前記第２磁石環を、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を同極で対向させる前記第１位置と、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を異なる極で対向させる前記第２位置とに選択的に回動させることが好ましい。

また、前記第１回転部材は、前記回転軸に一体回転可能に設けられた円板部と、該円板部の外周縁にも設けられると共に、少なくとも一部に前記電導性部材が設けられた外側円筒部とを有し、前記第２回転部材は、前記外側円筒部の径方向外側に配されて、前記回転軸に相対回転可能に設けられると共に、前記永久磁石とし複数の第１永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第１磁石環と、前記外側円筒部の径方向外側に回動可能に配されると共に、前記永久磁石とし複数の第２永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第２磁石環とを有し、前記アクチュエータは、前記第２磁石環を、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を同極で対向させる前記第１位置と、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を異なる極で対向させる前記第２位置とに選択的に回動させることが好ましい。

本開示の技術によれば、つれ回りや燃費性能の悪化を効果的に防止することができる。

第一実施形態に係るファンクラッチ装置を備えたエンジン及び、関連する周辺構造を示す模式的な部分断面図である。 第一実施形態に係るファンクラッチ装置の接状態を説明する模式的な断面図である。 第二実施形態に係るファンクラッチ装置を備えたエンジン及び、関連する周辺構造を示す模式的な部分断面図である。 第二実施形態に係るファンクラッチ装置の接状態を説明する模式的な断面図である。 第三実施形態に係るファンクラッチ装置を備えたエンジン及び、関連する周辺構造を示す模式的な部分断面図である。 第三実施形態に係るファンクラッチ装置の接状態を説明する模式的な断面図である。 第三実施形態に係るファンクラッチ装置の断状態を説明する模式的な断面図である。 第四実施形態に係るファンクラッチ装置を備えたエンジン及び、関連する周辺構造を示す模式的な部分断面図である。 第四実施形態に係るファンクラッチ装置の接状態を説明する模式的な断面図である。 第四実施形態に係るファンクラッチ装置の断状態を説明する模式的な断面図である。 他の実施形態に係るファンクラッチ装置を示す模式的な部分断面図である。 他の実施形態に係るファンクラッチ装置を示す模式的な部分断面図である。 他の実施形態に係るファンクラッチ装置を示す模式的な部分断面図である。 他の実施形態に係るファンクラッチ装置を示す模式的な部分断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るクラッチ装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係るファンクラッチ装置１０Ａを備えたエンジン１００及び、関連する周辺構造を示す模式的な部分断面図である。

エンジン１００（動力源の一例）は、例えばトラック等の車両に縦置きに搭載されている。エンジン１００の前方には、ラジエータ１１０が離間して配置され、さらにラジエータ１１０の前方には、インタークーラ１２０が配置されている。なお、エンジン１００は、縦置きに限定されず、横置きに搭載されてもよい。また、車両はトラックに限定されず、乗用車等の他の車両であってもよい。また、ラジエータ１１０やインタークーラ１２０は、図示例とは異なる位置に配置されてもよい。

ラジエータ１１０とエンジン１００との間には、冷却ファン２（被回転体の一例）が設けられている。冷却ファン２は、例えば、樹脂材等で形成されており、円筒状のボス部３と、ボス部３の外周から放射状に延びる複数枚のファンブレード４とを備えている。ボス部３は、後述するファンクラッチ装置１０Ａのロータ２０Ａに一体回転可能に設けられている。なお、詳細な図示は省略するが、ラジエータ１１０とエンジン１００との間には、冷却ファン２の周囲を覆うファンシュラウドが設けられてもよい。

回転軸５（回転軸又は被回転軸の一例）には、後述するファンクラッチ装置１０Ａのステータ３０Ａが一体回転可能に設けられている。回転軸５は、何れも不図示のプーリやベルト等を介してエンジン１００のクランクシャフトに接続されている。すなわち、ファンクラッチ装置１０Ａが接状態のときは、クランクシャフトの回転力が回転軸５からファンクラッチ装置１０Ａを介して冷却ファン２に伝達され、冷却ファン２が回転することにより、ラジエータ１１０やエンジン１００の冷却が促進される。一方、ファンクラッチ装置１０Ａが断状態のときは、クランクシャフトの回転力は冷却ファン２に伝達されず、冷却ファン２の回転が停止するようになっている。

なお、回転軸５とクランクシャフトとの接続手段は、プーリやベルトに限定されず、噛合ギヤ等を用いてもよい。また、回転軸５は、クランクシャフトに直接的に固定、或いは、クランクシャフトと一体的に形成されてもよい。

ファンクラッチ装置１０Ａは、回転軸５にベアリング６を介して相対回転可能に設けられたロータ２０Ａと、ロータ２０Ａの径方向内側に配置され、回転軸５に一体回転可能に設けられたステータ３０Ａとを備えている。

ロータ２０Ａ（第１回転部材）は、略有底筒状のドラム状に形成されており、径方向内側の内側円筒部２１Ａと、径方向外側の外側円筒部２２Ａと、各円筒部２１Ａ，２２Ａの間に放射状に掛け渡された複数のフィン２３Ａとを有する。これらロータ２０Ａを構成する各部位２１Ａ〜２３Ａのうち、少なくとも外側円筒部２２Ａは、電気を伝導可能な電導性部材（例えば、鉄材、銅、アルミニウム等）で形成されている。

内側円筒部２１Ａは、その内周面を回転軸５の外周面にベアリング６を介して軸支されている。外側円筒部２２Ａの外周面には、冷却ファン２のボス部３が固定されている。外側円筒部２２Ａとボス部３との間には、好ましくは、断熱部材２４Ａが介装されている。各フィン２３Ａの間には、ステータ３０Ａ側に外気を積極的に取り入れる隙間が設けられている。

ステータ３０Ａ（第２回転部材）は、回転軸５に一体回転可能、且つ、軸方向にスライド移動可能に設けられた磁石環３１Ａを備えている。具体的には、磁石環３１Ａは、磁性体（例えば、鉄材等）で形成された支持リング３２Ａと、支持リング３２Ａに周方向に所定の間隔を隔てて設けられた複数の永久磁石３５Ａとを有する。

支持リング３２Ａは、その内周を回転軸５の外周にスプライ嵌合されており、回転軸５に対して軸方向にスライド移動可能に取り付けられている。支持リング３２Ａには、回転軸５に一体回転可能に設けられたアクチュエータ４０（例えば、流体式アクチュエータ）のロッドが固定されている。永久磁石３５Ａは、径方向の両端部に磁極を有し、ロータ２０Ａの外側円筒部２２Ａの内周に臨む磁極が交互にＮ極・Ｓ極となるように、所定の間隔を隔てて支持リング３２Ａに周設されている。

以上のファンクラッチ装置１０Ａを接状態にするときには、アクチュエータ４０により支持リング３２Ａを図１中の破線から実線で示す状態に図中左方向にスライド移動させ、永久磁石３５Ａをロータ２０Ａの外側円筒部２２Ａに近接対向させる（第１位置）。すると、図２に示すように、極性の異なる隣接する永久磁石３５Ａと電導性部材の外側円筒部２２Ａとの間で電気回路（破線）が形成される。これにより、外側円筒部２２Ａに渦電流が生じ、その渦電流と永久磁石３５Ａからの磁束との相互作用により、回転軸５からステータ３０Ａを介してロータ２０Ａに回転力が伝達されるようになり、冷却ファン２は回転する。

一方、ファンクラッチ装置１０Ａを断状態にするときには、アクチュエータ４０により支持リング３２Ａを図１中の実線から破線で示す状態に図中右方向にスライド移動させ、永久磁石３５Ａをロータ２０Ａの外側円筒部２２Ａから離反させることにより、永久磁石３５Ａと外側円筒部２２Ａとを磁気的に切断させる（第２位置）。すると、ロータ２０Ａがステータ３０Ａ及び回転軸５に対して相対回転自在となり、回転軸５からロータ２０Ａへの回転力の伝達が遮断されることで、冷却ファン２は回転を停止させる。

以上詳述した第一実施形態によれば、ファンクラッチ装置１０Ａを接状態にする場合には、アクチュエータ４０で支持リング３２Ａをスライド移動させて永久磁石３５Ａをロータ２０Ａの外側円筒部２２Ａに近接（対向）させ、外側円筒部２２Ａに渦電流を生じさせることにより、回転軸５からステータ３０Ａを介してロータ２０Ａに回転力を伝達するように構成されている。これにより、電磁式クラッチを用いる場合に比べ、オルタネータや車載バッテリ等の電力消費を伴うことなく、冷却ファン２を容易に回転させることが可能となり、エンジン１００の燃費性能の悪化を効果的に防止することができる。

また、ファンクラッチ装置１０Ａを断状態にする場合には、アクチュエータ４０で支持リング３２Ａをスライド移動させて永久磁石３５Ａをロータ２０Ａの外側円筒部２２Ａから離反させ、永久磁石３５Ａと外側円筒部２２Ａとを磁気的に切断することにより、回転軸５からロータ２０Ａへの回転力の伝達を確実に遮断するように構成されている。これにより、流体式クラッチを用いた場合に生じ得る冷却ファン２のつれ回りを確実に防止することが可能となり、エンジン１００の過冷却や暖機遅れ、これらに伴うエンジンフリクションの増加を効果的に抑止することができる。

また、ロータ２０Ａの内側円筒部２１Ａと外側円筒部２２Ａとの間に複数のフィン２３Ａを設けたことにより、各フィン２３Ａの隙間からロータ２０Ａのドラム内に外気が積極的に導入されるように構成されている。これにより、ファンクラッチ装置１０Ａが接状態のときの渦電流により発熱するロータ２０Ａの冷却が確実に促進されるようになり、熱劣化等を効果的に抑止することができる。

［第二実施形態］
次に、図３，４に基づいて、第二実施形態に係るファンクラッチ装置１０Ｂの詳細について説明する。第一実施形態と同一の構造については同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。

図３に示すように、第二実施形態のファンクラッチ装置１０Ｂは、回転軸５にベアリング６を介して相対回転可能に設けられたロータ２０Ｂと、ロータ２０Ｂの径方向内側に配置され、回転軸５に一体回転可能に設けられたステータ３０Ｂとを備えている。

ロータ２０Ｂは、略有底筒状のドラム状に形成されており、径方向内側の内側円筒部２１Ｂと、径方向外側の外側円筒部２２Ｂと、各円筒部２１Ｂ，２２Ｂを接続する円環部２３Ｂとを有する。これらロータ２０Ｂを構成する各部位２１Ｂ〜２３Ｂのうち、少なくとも円環部２３Ｂは、電導性部材（例えば、鉄材、銅、アルミニウム等）で形成されている。

内側円筒部２１Ｂは、その内周面を回転軸５の外周面にベアリング６を介して軸支されている。外側円筒部２２Ｂの外周面には、冷却ファン２のボス部３が固定されている。外側円筒部２２Ａとボス部３との間には、好ましくは、断熱部材２４Ｂが介装されている。円環部２３Ｂのラジエータ１１０側に臨む側部には、径方向に延びる複数の熱交換用フィン２５Ｂが放射状に突設されている。

ステータ３０Ｂは、回転軸５に一体回転可能、且つ、軸方向にスライド移動可能に設けられた磁石環３１Ｂを備えている。具体的には、磁石環３１Ｂは、磁性体で形成された支持リング３２Ｂと、支持リング３２Ｂに周方向に所定の間隔を隔てて設けられた複数の永久磁石３５Ｂとを有する。

支持リング３２Ｂは、その内周を回転軸５の外周にスプライ嵌合されており、回転軸５に対して軸方向にスライド移動可能に取り付けられている。支持リング３２Ｂには、回転軸５に一体回転可能に設けられたアクチュエータ４０のロッドが固定されている。永久磁石３５Ｂは、軸方向の両端部に磁極を有し、ロータ２０Ｂの円環部２３Ｂの側面のうち、熱交換用フィン２５Ｂとは反対側の側面に臨む磁極が交互にＮ極・Ｓ極となるように、所定の間隔を隔てて支持リング３２Ｂに周設されている。

以上のファンクラッチ装置１０Ｂを接状態にするときには、アクチュエータ４０により支持リング３２Ｂを図３中の破線から実線で示す状態に図中左方向にスライド移動させ、永久磁石３５Ｂをロータ２０Ｂの円環部２３Ｂに近接させる（第１位置）。すると、図４に示すように、極性の異なる隣接する永久磁石３５Ｂと電導性部材の円環部２３Ｂとの間で電気回路（破線）が形成される。これにより、円環部２３Ｂに渦電流が生じ、その渦電流と永久磁石３５Ｂからの磁束との相互作用により、回転軸５からステータ３０Ｂを介してロータ２０Ｂに回転力が伝達されるようになり、冷却ファン２は回転する。

一方、ファンクラッチ装置１０Ｂを断状態にするときには、アクチュエータ４０により支持リング３２Ｂを図３中の実線から破線で示す状態に図中右方向にスライド移動させ、永久磁石３５Ｂをロータ２０Ｂの円環部２３Ｂから離反させることにより、永久磁石３５Ｂと円環部２３Ｂとを磁気的に切断させる（第２位置）。すると、ロータ２０Ｂがステータ３０Ｂ及び回転軸５に対して相対回転自在となり、回転軸５からロータ２０Ｂへの回転力の伝達が遮断されることで、冷却ファン２は回転を停止させる。

以上詳述した第二実施形態によれば、ファンクラッチ装置１０Ｂを接状態にする場合には、アクチュエータ４０で支持リング３２Ｂをスライド移動させて永久磁石３５Ｂをロータ２０Ｂの円環部２３Ｂに近接させ、円環部２３Ｂに渦電流を生じさせることにより、回転軸５からステータ３０Ｂを介してロータ２０Ｂに回転力を伝達するように構成されている。これにより、電磁式クラッチを用いる場合に比べ、オルタネータや車載バッテリ等の電力消費を伴うことなく、冷却ファン２を容易に回転させることが可能となり、エンジン１００の燃費性能の悪化を効果的に防止することができる。

また、ファンクラッチ装置１０Ｂを断状態にする場合には、アクチュエータ４０で支持リング３２Ｂをスライド移動させて永久磁石３５Ｂをロータ２０Ｂの円環部２３Ｂから離反させ、永久磁石３５Ｂと円環部２３Ｂとを磁気的に切断することにより、回転軸５からロータ２０Ｂへの回転力の伝達を確実に遮断するように構成されている。これにより、流体式クラッチを用いた場合に生じ得る冷却ファン２のつれ回りを確実に防止することが可能となり、エンジン１００の過冷却や暖機遅れ、これらに伴うエンジンフリクションの増加を効果的に抑止することができる。

また、ロータ２０Ｂの円環部２３Ｂに複数の熱交換用フィン２５Ｂを設けたことにより、ラジエータ１１０側から直接的に流れ込む走行風や外気との熱交換が効果的に促進されるように構成されている。これにより、ファンクラッチ装置１０Ｂが接状態のときの渦電流により発熱するロータ２０Ｂの冷却が確実に促進されるようになり、熱劣化等を効果的に抑止することができる。また、渦電流によって発熱するロータ２０Ｂの部位を、冷却ファン２から離れた円環部２３Ｂとしたことにより、冷却ファン２に与える熱の影響も効果的に低減することができる。

［第三実施形態］
次に、図５〜７に基づいて、第三実施形態に係るファンクラッチ装置１０Ｃの詳細について説明する。第一及び、第二実施形態と同一の構造については同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。

図５に示すように、第三実施形態のファンクラッチ装置１０Ｃは、回転軸５にベアリング６を介して相対回転可能に設けられたロータ２０Ｃと、ロータ２０Ｃの径方向内側に配置され、回転軸５に一体回転可能に設けられたステータ３０Ｃとを備えている。

ロータ２０Ｃは、略有底筒状のドラム状に形成されており、径方向内側の内側円筒部２１Ｃと、径方向外側の外側円筒部２２Ｃと、各円筒部２１Ｃ，２２Ｃの間に放射状に掛け渡された複数のフィン２３Ｃとを有する。これらロータ２０Ｃを構成する各部位２１Ｃ〜２３Ｃのうち、少なくとも外側円筒部２２Ｃは、電導性部材（例えば、鉄材、銅、アルミニウム等）で形成されている。

内側円筒部２１Ｃは、その内周面を回転軸５の外周面にベアリング６を介して軸支されている。外側円筒部２２Ｃの外周面には、冷却ファン２のボス部３が固定されている。外側円筒部２２Ｃとボス部３との間には、好ましくは、断熱部材２４Ｃが介装されている。各フィン２３Ｃの間には、ステータ３０Ｃ側に外気を積極的に取り入れる隙間が設けられている。

ステータ３０Ｃは、回転軸５に一体回転可能に設けられた中空のケーシング３７Ｃと、ケーシング３７Ｃ内に配置された一対の第１及び第２磁石環３１Ｃ，３３Ｃとを備えている。具体的には、第１磁石環３１Ｃは、回転軸５及び、又は、ケーシング３７Ｃに一体回転可能に固定され、第２磁石環３３Ｃは、第１磁石環３１Ｃに並設されると共に、ケーシング３７Ｃ内に回動自在に収容されている。第２磁石環３３Ｃは、アクチュエータ４０により回動される。

第１磁石環３１Ｃは、磁性体で形成された第１支持リング３２Ｃと、第１支持リング３２Ｃに周方向に所定の間隔を隔てて設けられた複数の第１永久磁石３５Ｃとを有する。第１支持リング３２Ｃは、回転軸５及び、又は、ケーシング３７Ｃに固定されている。第２磁石環３３Ｃは、磁性体で形成された第２支持リング３４Ｃと、第２支持リング３４Ｃに周方向に所定の間隔（第１永久磁石３５Ｃと同等の間隔）を隔てて設けられた複数の第２永久磁石３６Ｃとを有する。各永久磁石３５Ｃ，３６Ｃは、径方向の両端部に磁極を有し、その磁極の向きが周方向に交互にＮ極・Ｓ極となるように、所定の間隔を隔てて各支持リング３２Ｃ，３４Ｃにそれぞれ周設されている。

ケーシング３７Ｃの外周部には、磁性体（例えば、鉄材等）で形成されると共に、周方向に所定の間隔（各永久磁石３５Ｃ，３６Ｃと同等の間隔）を隔てて設けられた複数のポールピース３８Ｃが埋設されている。ケーシング３７Ｃのポールピース３８Ｃ以外の部位は、好ましくは非磁性体で形成されている。

以上のファンクラッチ装置１０Ｃを接状態にするときには、アクチュエータ４０により第２磁石環３３Ｃを回動させ、第１磁石環３１Ｃの第１永久磁石３５Ｃと第２磁石環３３Ｃの第２永久磁石３６Ｃとを同極で対向させる（第１位置）。すると、図６に示すように、第１及び第２磁石環３１Ｃ，３３Ｃの各永久磁石３５Ｃ，３６Ｃからの磁束がポールピース３８Ｃを通過してロータ２０Ｃの外側円筒部２２Ｃに達し、第１及び第２磁石環３１Ｃ，３３Ｃと、ポールピース３８Ｃと、外側円筒部２２Ｃとの間で電気回路（破線）が形成される。これにより、外側円筒部２２Ｃに渦電流が生じ、その渦電流と各永久磁石３５Ｃ，３６Ｃからの磁束との相互作用により、回転軸５からステータ３０Ｃを介してロータ２０Ｃに回転力が伝達されるようになり、冷却ファン２は回転する。

一方、ファンクラッチ装置１０Ｃを断状態にするときには、アクチュエータ４０により第２磁石環３３Ｃを回動させ、第１磁石環３１Ｃの第１永久磁石３５Ｃと第２磁石環３３Ｃの第２永久磁石３６Ｃとが異なる磁極で対向する位相に位置させる（第２位置）。すると、図７に示すように、第１及び第２磁石環３１Ｃ，３３Ｃの間で短絡的な電気回路（破線）が形成され、ロータ２０Ｃの外側円筒部２２Ｃには磁気が作用しない状態となる。よって、外側円筒部２２Ｃには渦電流が生じず、回転軸５からロータ２０Ｃへの回転力の伝達が遮断されることで、冷却ファン２は回転を停止させる。

以上詳述した第三実施形態によれば、ファンクラッチ装置１０Ｃを接状態にする場合には、アクチュエータ４０で第２磁石環３３Ｃを回動させて各永久磁石３５Ｃ，３６Ｃを同極で対向させ、外側円筒部２２Ｃに渦電流を生じさせることにより、回転軸５からステータ３０Ｃを介してロータ２０Ｃに回転力を伝達するように構成されている。これにより、電磁式クラッチを用いる場合に比べ、オルタネータや車載バッテリ等の電力消費を伴うことなく、冷却ファン２を容易に回転させることが可能となり、エンジン１００の燃費性能の悪化を効果的に防止することができる。

また、ファンクラッチ装置１０Ｃを断状態にする場合には、アクチュエータ４０で第２磁石環３３Ｃを回動させて、各永久磁石３５Ｃ，３６Ｃを異なる磁極で対向させ、各永久磁石３５Ｃ，３６Ｃと外側円筒部２２Ｃとを磁気的に切断することにより、回転軸５からロータ２０Ｃへの回転力の伝達を確実に遮断するように構成されている。これにより、流体式クラッチを用いた場合に生じ得る冷却ファン２のつれ回りを確実に防止することが可能となり、エンジン１００の過冷却や暖機遅れ、これらに伴うエンジンフリクションの増加を効果的に抑止することができる。

また、ロータ２０Ｃの内側円筒部２１Ｃと外側円筒部２２Ｃとの間に複数のフィン２３Ｃを設けたことにより、各フィン２３Ｃの隙間からロータ２０Ｃのドラム内に外気が積極的に導入されるように構成されている。これにより、ファンクラッチ装置１０Ｃが接状態のときの渦電流により発熱するロータ２０Ｃの冷却が確実に促進されるようになり、熱劣化等を効果的に抑止することができる。

また、第２磁石環３３Ｃを回動式としたことにより、磁石環を軸方向にスライドさせる第一及び第二実施形態に比べ、クラッチ全体の軸方向長さを短くすることが可能となり、装置の小型化を図ることができる。

また、第１及び第２磁石環３１Ｃ，３３Ｃをケーシング３７Ｃ内に配置したことにより、各永久磁石３５Ｃ，３６Ｃの被水や粉塵等の浸入を防止することが可能となり、各永久磁石３５Ｃ，３６Ｃの劣化等を効果的に抑制することができる。

［第四実施形態］
次に、図８〜１０に基づいて、第四実施形態に係るファンクラッチ装置１０Ｄの詳細について説明する。第三実施形態と同一の構造については同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。

図８に示すように、第四実施形態のファンクラッチ装置１０Ｄは、回転軸５にベアリング６を介して相対回転可能に設けられたロータ２０Ｄと、ロータ２０Ｄの径方向内側に配置され、回転軸５に一体回転可能に設けられたステータ３０Ｄとを備えている。

ロータ２０Ｄは、略有底筒状のドラム状に形成されており、径方向内側の内側円筒部２１Ｄと、径方向外側の外側円筒部２２Ｄと、各円筒部２１Ｄ，２２Ｄの間に放射状に掛け渡された複数のフィン２３Ｄとを有する。これらロータ２０Ｄを構成する各部位２１Ｄ〜２３Ｄのうち、少なくとも外側円筒部２２Ｄは、電導性部材（例えば、鉄材、銅、アルミニウム等）で形成されている。

内側円筒部２１Ｄは、その内周面を回転軸５の外周面にベアリング６を介して軸支されている。外側円筒部２２Ｄの外周面には、冷却ファン２のボス部３が固定されている。外側円筒部２２Ｄとボス部３との間には、好ましくは、断熱部材２４Ｄが介装されている。各フィン２３Ｄの間には、ステータ３０Ｄ側に外気を積極的に取り入れる隙間が設けられている。

ステータ３０Ｄは、回転軸５に一体回転可能に設けられた中空のケーシング３７Ｄと、ケーシング３７Ｄ内に配置された一対の第１及び第２磁石環３１Ｄ，３３Ｄとを備えている。具体的には、第１磁石環３１Ｄは、第２磁石環３３Ｄよりも大径の略円環状に形成されており、ケーシング３７Ｄ内の径方向外側に一体回転可能に固定されている。第２磁石環３３Ｄは、第１磁石環３１Ｄよりも小径の略円環状に形成されており、ケーシング３７Ｄ内の第１磁石環３１Ｄよりも径方向内側に回動自在に収容されている。第２磁石環３３Ｄは、アクチュエータ４０により回動される。

第１磁石環３１Ｄは、磁性体で形成された第１支持リング３２Ｄと、第１支持リング３２Ｄに周方向に所定の間隔を隔てて埋設された複数の第１永久磁石３５Ｄとを有する。第１支持リング３２Ｄは、ケーシング３７Ｄに固定されている。第２磁石環３３Ｄは、磁性体で形成された第２支持リング３４Ｄと、第２支持リング３４Ｄに周方向に所定の間隔（第１永久磁石３５Ｄと同等の間隔）を隔てて埋設された複数の第２永久磁石３６Ｄとを有する。各永久磁石３５Ｄ，３６Ｄは、周方向の両端部に磁極を有し、周方向に向き合う磁極が同極となるように、所定の間隔を隔てて各支持リング３２Ｄ，３４Ｄにそれぞれ周設されている。

以上のファンクラッチ装置１０Ｄを接状態にするときには、アクチュエータ４０により第２磁石環３３Ｄを回動させ、図９に示すように、第１磁石環３１Ｄの第１永久磁石３５Ｄと第２磁石環３３Ｄの第２永久磁石３６Ｄとを同極で対向させる（第１位置）。すると、第１及び第２磁石環３１Ｄ，３３Ｄの各永久磁石３５Ｄ，３６Ｄと、ロータ２０Ｄの電導性部材との間で電気回路（破線）が形成される。これにより、電導性部材に渦電流が生じ、その渦電流と各永久磁石３５Ｃ，３６Ｃからの磁束との相互作用により、回転軸５からステータ３０Ｄを介してロータ２０Ｄに回転力が伝達されるようになり、冷却ファン２は回転する。

一方、ファンクラッチ装置１０Ｄを断状態にするときには、アクチュエータ４０により第２磁石環３３Ｄを回動させ、図１０に示すように、第１磁石環３１Ｄの第１永久磁石３５Ｄと第２磁石環３３Ｄの第２永久磁石３６Ｄとを異なる磁極で対向させる（第２位置）。すると、第１及び第２磁石環３１Ｄ，３３Ｄの各永久磁石３５Ｄ，３６Ｄの間で短絡的な電気回路（破線）が形成され、ロータ２０Ｄの外側円筒部２２Ｄには磁気が作用しない状態となる。よって、外側円筒部２２Ｄには渦電流が生じず、回転軸５からロータ２０Ｄへの回転力の伝達が遮断されることで、冷却ファン２は回転を停止させる。

以上詳述した第四実施形態によれば、ファンクラッチ装置１０Ｄを接状態にする場合には、アクチュエータ４０で第２磁石環３３Ｄを回動させて各永久磁石３５Ｄ，３６Ｄを同極で対向させ、外側円筒部２２Ｄに渦電流を生じさせることにより、回転軸５からステータ３０Ｄを介してロータ２０Ｄに回転力を伝達するように構成されている。これにより、電磁式クラッチを用いる場合に比べ、オルタネータや車載バッテリ等の電力消費を伴うことなく、冷却ファン２を容易に回転させることが可能となり、エンジン１００の燃費性能の悪化を効果的に防止することができる。

また、ファンクラッチ装置１０Ｄを断状態にする場合には、アクチュエータ４０で第２磁石環３３Ｄを回動させて、各永久磁石３５Ｄ，３６Ｄを異なる磁極で対向させ、各永久磁石３５Ｄ，３６Ｄと外側円筒部２２Ｄとを磁気的に切断することにより、回転軸５からロータ２０Ｄへの回転力の伝達を確実に遮断するように構成されている。これにより、流体式クラッチを用いた場合に生じ得る冷却ファン２のつれ回りを確実に防止することが可能となり、エンジン１００の過冷却や暖機遅れ、これらに伴うエンジンフリクションの増加を効果的に抑止することができる。

また、ロータ２０Ｄの内側円筒部２１Ｄと外側円筒部２２Ｄとの間に複数のフィン２３Ｄを設けたことにより、各フィン２３Ｄの隙間からロータ２０Ｄのドラム内に外気が積極的に導入されるように構成されている。これにより、ファンクラッチ装置１０Ｄが接状態のときの渦電流により発熱するロータ２０Ｄの冷却が確実に促進されるようになり、熱劣化等を効果的に抑止することができる。

また、第２磁石環３３Ｄを回動式且つ、第１磁石環３１Ｄの径方向内側に配置したことにより、磁石環を軸方向にスライドさせる第一及び第二実施形態、さらには、各磁石環を軸方向に並設した第三実施形態に比べ、クラッチ全体の軸方向長さを大幅に短くすることが可能となり、装置の小型化を確実に図ることができる。

［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、図１１に示すように、上記第三実施形態において、ロータ２０Ｃをステータ２０Ｃの径方向内側に配置すると共に、ロータ２０Ｃを回転軸５に一体回転可能に固定し、ステータ３０Ｃを回転軸５に相対回転可能に設けて構成してもよい。この場合、ロータ２０Ｃは、回転軸５に固定された円板部２６Ｃと、円板部２６Ｃの外周縁に設けられた外側円筒部２２Ｃとを備えるように構成すればよい。また、ステータ３０Ｃは、第１磁石環３１Ｃの第１支持リング３２Ｃに、径方向内側に延びる延設部３９Ｃを設け、該延設部３９Ｃを回転軸５にベアリング６を介して相対回転可能に軸支するように構成すればよい。このように構成すれば、渦電流により発熱するロータ２０Ｃに走行風や外気をより直接的に当てることで、ロータ２０Ｃの冷却を確実に促進させつつ、冷却ファン２をロータ２０Ｃから離間させることで、冷却ファン２の熱劣化もより確実に防止することが可能になる。

また、図１２に示すように、上記第三実施形態において、ケーシング３７Ｃ及び、ポールピース３８Ｃを省略して構成してもよい。この場合は、アクチュエータ４０を回転軸５に支持部３９Ｃを介して一体回転可能に設ければよい。

また、図１３に示すように、上記第一実施形態において、ケーシング３７Ａ及び、ポールピース３８Ａを追加して構成してもよい。同様に、図１４に示すように、上記第二実施形態において、ケーシング３７Ｂ及び、ポールピース３８Ｂを追加して構成してもよい。このように構成すれば、第三実施形態と同様、永久磁石３５Ａ，３５Ｂの被水や粉塵等の浸入が防止されるようになり、永久磁石３５Ａ，３５Ｂの劣化等を効果的に抑制することが可能になる。

また、上記実施形態の適用は、エンジン１００やラジエータ１１０の冷却ファン２に用いられるファンクラッチ装置に限定されず、動力源から被回転体への回転力の伝達を断接する他のクラッチ装置にも広く適用することが可能である。

２ 冷却ファン
５ 回転軸
６ ベアリング
１０Ａ〜Ｄ ファンクラッチ装置（クラッチ装置）
２０Ａ〜Ｄ ロータ（第１回転部材）
２１Ａ〜Ｄ 内側円筒部
２２Ａ〜Ｄ 外側円筒部
３０Ａ〜Ｄ ステータ（第２回転部材）
３１Ａ〜Ｄ 磁石環、第１磁石環
３２Ａ〜Ｄ 支持リング、第１支持リング
３３Ｃ，Ｄ 第２磁石環
３４Ｃ，Ｄ 第２支持リング
３５Ａ〜Ｄ 永久磁石、第１永久磁石
３６Ｃ，Ｄ 第２永久磁石
３７Ａ〜Ｄ ケーシング
３８Ａ〜Ｄ ポールピース
４０ アクチュエータ
１００ エンジン（動力源）

Claims (7)

1. 動力源から回転軸を介して被回転体に伝達される回転力を断接可能なクラッチ装置であって、
   前記回転軸又は前記被回転体の何れか一方に一体回転可能に設けられると共に、少なくともその一部に電導性部材を含む第１回転部材と、
   前記回転軸又は前記被回転体のうち、前記第１回転部材とは異なる方に一体回転可能に設けられると共に、前記電導性部材と対向可能な複数の永久磁石を有する第２回転部材と、
   前記第２回転部材を、前記永久磁石から前記電導性部材に磁力を作用させて渦電流を生じさせ、前記回転軸から前記被回転体に回転力を伝達させる第１位置と、前記永久磁石と前記電導性部材とを磁気的に切断し、前記回転軸から前記被回転体への回転力の伝達を遮断する第２位置とに選択的に移動させるアクチュエータと、を備える
   ことを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記動力源はエンジンであり、前記回転軸は前記エンジンのクランクシャフトから伝達される回転力で回転する被回転軸であり、前記被回転体は前記エンジン及び、又はラジエータを冷却する冷却ファンである
   請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記第１回転部材は、その内周を前記回転軸に相対回転可能に軸支された内側円筒部と、その外周に前記被回転体が取り付けられると共に、少なくとも一部に前記電導性部材が設けられた外側円筒部とを有し、
   前記第２回転部材は、前記回転軸に軸方向にスライド移動可能且つ、一体回転可能に設けられると共に、前記外側円筒部よりも小径に形成されており、前記永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた磁石環を有し、
   前記アクチュエータは、前記磁石環を、前記永久磁石が前記電導性部材と対向する前記第１位置と、前記永久磁石が前記電導性部材から離反する前記第２位置とに選択的にスライド移動させる
   請求項１又は２に記載のクラッチ装置。
4. 前記第１回転部材は、その内周を前記回転軸に相対回転可能に軸支された内側円筒部と、その外周に前記被回転体が取り付けられた外側円筒部と、前記内側円筒部と前記外側円筒部とを接続すると共に、少なくとも一部に前記電導性部材が設けられた円環部とを有し、
   前記第２回転部材は、前記回転軸に軸方向にスライド移動可能且つ、一体回転可能に設けられると共に、前記外側円筒部よりも小径に形成されており、前記永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた磁石環を有し、
   前記アクチュエータは、前記磁石環を、前記永久磁石が前記電導性部材と近接する前記第１位置と、前記永久磁石が前記電導性部材から離反する前記第２位置とに選択的にスライド移動させる
   請求項１又は２に記載のクラッチ装置。
5. 前記第１回転部材は、その内周を前記回転軸に相対回転可能に軸支された内側円筒部と、その外周に前記被回転体が取り付けられると共に、少なくとも一部に前記電導性部材が設けられた外側円筒部とを有し、
   前記第２回転部材は、前記外側円筒部の径方向内側に、前記回転軸に一体回転可能に設けられると共に、前記永久磁石とし複数の第１永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第１磁石環と、前記外側円筒部の径方向内側に回動可能に設けられると共に、前記永久磁石とし複数の第２永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第２磁石環とを有し、
   前記アクチュエータは、前記第２磁石環を、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を同極で対向させる前記第１位置と、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を異なる極で対向させる前記第２位置とに選択的に回動させる
   請求項１又は２に記載のクラッチ装置。
6. 前記第１回転部材は、その内周を前記回転軸に相対回転可能に軸支された内側円筒部と、その外周に前記被回転体が取り付けられると共に、少なくとも一部に前記電導性部材が設けられた外側円筒部とを有し、
   前記第２回転部材は、前記外側円筒部の径方向内側に、前記回転軸に一体回転可能に設けられると共に、前記永久磁石とし複数の第１永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第１磁石環と、該第１磁石環の径方向内側に回動可能に設けられると共に、前記永久磁石とし複数の第２永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第２磁石環とを有し、
   前記アクチュエータは、前記第２磁石環を、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を同極で対向させる前記第１位置と、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を異なる極で対向させる前記第２位置とに選択的に回動させる
   請求項１又は２に記載のクラッチ装置。
7. 前記第１回転部材は、前記回転軸に一体回転可能に設けられた円板部と、該円板部の外周縁にも設けられると共に、少なくとも一部に前記電導性部材が設けられた外側円筒部とを有し、
   前記第２回転部材は、前記外側円筒部の径方向外側に配されて、前記回転軸に相対回転可能に設けられると共に、前記永久磁石とし複数の第１永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第１磁石環と、前記外側円筒部の径方向外側に回動可能に配されると共に、前記永久磁石とし複数の第２永久磁石が周方向に所定の間隔を隔てて設けられた第２磁石環とを有し、
   前記アクチュエータは、前記第２磁石環を、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を同極で対向させる前記第１位置と、前記第２永久磁石が前記第１永久磁石と磁極を異なる極で対向させる前記第２位置とに選択的に回動させる
   請求項１又は２に記載のクラッチ装置。

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