JP2864991B2 - 電磁クラッチ - Google Patents

電磁クラッチ

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JP2864991B2
JP2864991B2 JP6166308A JP16630894A JP2864991B2 JP 2864991 B2 JP2864991 B2 JP 2864991B2 JP 6166308 A JP6166308 A JP 6166308A JP 16630894 A JP16630894 A JP 16630894A JP 2864991 B2 JP2864991 B2 JP 2864991B2
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広治 金原
修 島根
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、動力伝達の解除を確実
にした電磁クラッチに関する。特に、スロットルバルブ
をサーボモータにより制御して車両を一定速度で走行さ
せる定速走行装置に使用するのに適した電磁クラッチに
関する。
【0002】
【従来技術】従来、車両のスロットル開度を制御して、
車両を一定速度で走行させるようにした定速走行装置が
知られている。この車両用定速走行装置では、スロット
ル開度はサーボモータで制御され、サーボモータの駆動
軸とスロットルを開閉動作させる軸との間には動力伝達
機構が存在する。この動力伝達機構は、サーボモータの
駆動軸の回転をギヤ機構により減速して作動軸に伝達
し、この作動軸の回転をワイヤーでスロットルの回動軸
に伝達するものである。このサーボモータの駆動軸と作
動軸との間には減速ギヤ、電磁クラッチが存在する。
【0003】上記の装置により定速度制御が行われてい
る場合には、スロットルは開閉動作を行うので、作動軸
の回転量には制限がある。即ち、作動軸は、スロットル
の開閉位置に対応した上限位置と下限位置との間で正方
向、負方向に回転する。
【0004】一方、上記の装置による定速度制御が解除
される時には、サーボモータの駆動軸から作動軸への回
転力の伝達が電磁クラッチにより遮断される。作動軸は
スロットルを閉位置に位置決めするようにリターンスプ
リングにより付勢されており、電磁クラッチが遮断状態
となった時には、そのリターンスプリングにより作動軸
は閉方向に回転力を受ける。
【0005】このように、定速走行装置は、作動軸の往
復回転で作動し、作動解除時にはリターンスプリングで
作動軸が下限ストッパ位置へ復帰するようにしている。
この装置において、作動軸が上限または下限のストッパ
位置に達してもサーボモータが駆動され続けると、モー
タロックによるサーボモータの焼損や伝動歯車等の部品
が破損する場合がある。このため、上限および下限のス
トッパ位置の少し手前にリミットスイッチを配置して、
作動軸が各ストッパ位置に到達する前にサーボモーター
ヘの通電を遮断するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一方、電磁クラッチと
しては、実公昭60-8178 公報に開示されているものが知
られている。この電磁クラッチ機構においては、クラッ
チの断続動作において、駆動力を入力するモータギヤと
クラッチギヤとが歯合しながら軸方向に移動する機構と
なっている。このため、組付け作業時等において、ギヤ
部に異物が侵入したり、組付け後の作動時にギヤの磨耗
粉等を噛みこんだりすると、サーボモータによる回転と
クラッチの離脱が共に出来なくなり、動力伝達機構がロ
ック状態となる。このため作動軸が下限のストッパ位置
へ復帰できず、サーボモータの焼損や伝動歯車等の部品
が破損する場合がある。
【0007】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、電磁クラッチの作動、特
に、分離を確実にすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、サーボモータの駆動軸に作動的に結合
したギヤ機構と、制御物体と作動的に結合した作動軸と
の間に配設され、制御信号に応じて接続状態と非接続状
態とを切り換えることにより、ギヤ機構の回転力を作動
軸に伝達又は遮断する電磁クラッチにおいて、ギヤ機構
の歯と円周側面に形成された歯と歯合し、中央部で作動
軸が回転可能に貫通した円板状のクラッチギヤであっ
て、クラッチギヤの円周側面を側面とする円筒状の内部
空間において、円周側面に平行に円周に沿って形成され
た外歯を一端面に有した円板状のクラッチギヤと、クラ
ッチギヤの端面部に対して、作動軸の軸方向に移動可能
且つ回転方向に係合して配設され、端面部に歯の形成さ
れたアーマチュアであって、クラッチギヤの内部空間に
位置し、作動軸の方向の移動においてクラッチギヤの外
歯に対して摺動可能に歯合し、クラッチギヤの円周側面
に平行に円周に沿って形成された内歯を有したアーマチ
ュアと、端面上円周においてアーマチュアの端面部に形
成された歯と歯合する歯を有し、中央部において貫通し
た作動軸と結合し、作動軸を回転させるように回転自在
に配設された動力伝達機構と、アーマチュアを吸引して
アーマチュアの歯と動力伝達機構の歯とが歯合し、クラ
ッチギヤの回転力を動力伝達機構に伝達させる電磁石
と、アーマチュアをクラッチギアの方向に作動軸に沿っ
て付勢し、電磁石が非通電状態の時に、クラッチギヤと
動力伝達機構との係合を解除して、作動軸を自由にする
スプリングとを設けたことである。
【0009】又、請求項2の発明は、電磁石によりアー
マチュアの端面が吸引された状態で、アーマチュアの端
面と動力伝達機構の端面との間にギャップを設けること
で、電磁クラックの分離動作をより確実にしている。
【0010】
【0011】
【作用】電磁クラッチの接続時 電磁石に通電されることにより、アーマチュアがスプリ
ングの付勢力に抗して電磁石に吸引されて作動軸に沿っ
て移動する。この結果、アーマチュアの端面部に形成さ
れた歯と、動力伝達機構の端面部に形成された歯とが歯
合する。この状態で、アーマチュアはクラッチギヤと動
力伝達機構との両方に係合することになり、クラッチギ
ヤの回転力は、動力伝達機構を介して作動軸に伝達され
る。この結果、サーボモータの駆動軸と、作動軸とは、
作動的に結合したことになる。
【0012】電磁クラッチの分離時 電磁石への通電を停止すると、アーマチュアにはスプリ
ングの付勢力のみが印加され、アーマチュアは作動軸に
沿ってクラッチギヤの端面側に移動する。これにより、
アーマチュアの端面に形成された歯と動力伝達機構の端
面に形成された歯との歯合が解除され、クラッチギヤが
回転しても、動力伝達機構と作動軸は回転しない。よっ
て、作動軸は自由回転が可能となる。
【0013】
【発明の効果】上記の構成において、クラッチギヤはサ
ーボモータの駆動軸に作動的に結合したギヤ機構と歯合
しており、クラッチの断続操作に伴うこの部分の歯と歯
の摺動はない。クラッチの断続操作に伴う摺動部は、ク
ラッチギアと回転方向に係合した状態で作動軸方向に摺
動するアーマチュアの部分であり、クラッチの動力伝達
に関する部分は、アーマチュアの端面部に形成された歯
と動力伝達機構の端面部に形成された歯との歯合部とな
る。この歯部は円周に沿って形成されているので、全歯
が歯合している。よって、クラッチギヤとギヤ機構との
歯部のように歯合部が一部の歯とはならないため歯と歯
のこじりが起こり難く、アーマチュアの摺動に伴い歯合
部がロックされず、滑らか且つ確実なクラッチの接続、
及び、遮断を行うことができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1は、実施例にかかる電磁クラッチ100の
構成を示した断面図である。サーボモータ60の駆動軸
61の先端にはウォームギヤ62が配設されており、こ
のウォームギヤ62は減速ギヤ66の入力歯車67と結
合している。この入力歯車67が第1軸68の周りに回
転し、入力歯車67と一体的に形成されている中間歯車
72が回転する。この中間歯車72の回転により、中間
歯車72と歯合する中間歯車69が第2軸70の周りに
回転する。そして、この中間歯車69の回転によりその
中間歯車69と一体的に形成されている出力歯車71が
回転し、所定の減速比に従って駆動軸61の回転速度が
減速される。
【0015】出力歯車71はクラッチギヤ10と歯合し
ている。このクラッチギヤ10は円周側面11に歯12
が形成され、その歯12と出力歯車71とが歯合してい
る。クラッチギヤ10は円板形状をしており、その中央
部には作動軸1が貫通している。この作動軸1とクラッ
チギヤ10とは結合していない。
【0016】クラッチギヤ10は図2に示すように構成
されており、クラッチギヤ10の端面13には円板状の
外歯14が形成されている。又、この外歯14にはアー
マチュア20が歯合している。アーマチュア20はクラ
ッチギヤ10の端面部13に面する側の端面部21に円
周上に内歯22が形成されている。そして、この内歯2
2の全歯とクラッチギヤ10の外歯14の全歯とが歯合
しており、この歯合した状態で、アーマチュア20は作
動軸1の軸aの正負方向に摺動可能に配設されている。
【0017】又、アーマチュア20の他の端面23に
は、円周上に軸−a方向に突出した歯24が形成されて
いる。又、動力伝達機構30の端面31に軸a方向に歯
32が形成されている。この歯32は、アーマチュア2
0が−a軸方向に移動する時に、歯24と歯合する。
【0018】動力伝達機構30は円柱形状に形成されて
おり、中心部において作動軸1が貫通し、その作動軸1
と結合して、作動軸1と一体的に回転可能である。この
動力伝達機構30の内部には電磁石40が配設されてお
り、この電磁石40に通電することで、アーマチュア2
0は電磁石40の方向、即ち、−a軸方向に吸引され
る。又、動力伝達機構30の内部には、アーマチュア2
0を+a軸方向に付勢するために、アーマチュア20の
端面23に当接するコイルスプリング50が作動軸1の
方向に配設されている。
【0019】又、作動軸1は軸受2a、2bにより回転
自在に軸支されており、作動軸1の一端にはスロットル
(図示略)を回動させるワイヤの結合したリンク3がナ
ット4により固設されている。上記の軸受2aはハウジ
ング5に固定されており、軸受2bはハウジング5に固
着されたベース7に固定されている。又、サーボモータ
60はハウジング5に固設されている。尚、作動軸1の
回転領域を制限するために、ストッパ6が作動軸1に固
設されている。
【0020】次に、本電磁クラッチ100の動作につい
説明する。電磁クラッチの接続時 電磁石40は通電される。これにより、磁束が動力伝達
機構30とアーマチュア20とを中心から周辺部に放射
状に貫き、図3に示すように、アーマチュア20は電磁
40の吸引力により−a軸方向に移動する。この吸引
が完了した時点で、アーマチュア20の周辺は、動力伝
達機構30の端面31上の周辺部に形成された凸部33
と当接し、アーマチュア20の中央部は動力伝達機構3
0の端面31と当接せずに、微小間隙が形成される。こ
の微小間隙はアーマチュア20の歯24と動力伝達機構
30の歯32との離脱を容易とする作用を有する。
【0021】この移動は、アーマチュア20の内歯22
とクラッチギヤ10の外歯14が歯合した状態で行われ
る。この移動の完了により、アーマチュア20の歯24
と動力伝達機構30の歯32とが完全に歯合する。
【0022】この状態で、サーボモータ60が所定角度
だけ回転すると、その回転は、駆動軸61、減速ギヤ6
6、クラッチギヤ10に伝達される。この時、クラッチ
ギヤ10とアーマチュア20とは、外歯14と内歯22
とにより結合しているので、クラッチギヤ10の回転に
伴って、アーマチュア20も回転する。又、アーマチュ
ア20は歯24と歯32とにより動力伝達機構30に結
合しているので、クラッチギヤ10の回転に伴って動力
伝達機構30も回転する。そして、動力伝達機構30と
作動軸1とは結合しているので、結局、クラッチギヤ1
0の回転に伴って作動軸1は回転する。この作動軸1の
回転によりリンク3が回転し、図示しないワイヤにより
スロットルが開閉駆動される。
【0023】電磁クラッチの遮断時 電磁石40への通電が遮断される。これにより、図4に
示すように、アーマチュア20はコイルスプリング50
により+a軸方向に移動され、アーマチュア20の歯2
4と動力伝達機構30の歯32の歯合が解除される。こ
れにより、アーマチュア20から動力伝達機構30への
動力の伝達が解除され、サーボモータ60が回転してい
ても、作動軸1への動力伝達が停止され、作動軸1は自
由に回転し得る状態となる。この結果、スロットルを閉
方向に付勢しているスプリングにより作動軸1は自由に
回転されることができる。
【0024】このようにして、電磁クラッチを遮断した
時には、スロットルをこの装置から開放することができ
る。
【0025】尚、上記の実施例において、クラッチギヤ
10は樹脂で構成されており、アーマチュア20の平板
部は磁性体であり、周りの歯24、内歯22は樹脂で形
成されている。さらに、動力伝達機構30は磁性体で形
成されており、その歯32と端面31は、アーマチュア
20の歯24との解除が容易となるようにニッケルメッ
キが施されている。
【0026】上記の電磁クラッチの接続、遮断時の動作
行程において、摺動部はクラッチギヤ10の端面13に
形成された円板状の外歯14とアーマチュア20の端面
21に円周上に形成された内歯22との歯合部で行われ
る。この部分は全歯に渡って始めから歯合しており、歯
と歯のこじりが起こり難く、ロック状態となることはな
い。又、アーマチュア20と動作伝達機構30との結合
もそれぞれの端面の円周上に形成された歯24と歯32
で行われるため、歯合面積が広く、結合が確実となる。
よって、電磁クラッチによる滑らかで、且つ、確実な接
続及び分離が可能となる。
【0027】又、クラッチギヤ10の円周側面に形成さ
れている歯12と減速ギヤ66の出力歯車71との歯合
部で異物等が噛み込まれてクラッチギヤ10がロックさ
れたとしても、アーマチュア20の分離作動は可能であ
るので、作動軸1を自由にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的な一実施例にかかる電磁クラッ
チの構成を示した断面図。
【図2】同実施例の電磁クラッチのクラッチギヤとアー
マチュアとの関係を示した斜視図。
【図3】同実施例の電磁クラッチの接続時の様子を示し
た断面図。
【図4】同実施例の電磁クラッチの非接続時の様子を示
した断面図。
【符号の説明】
100…電磁クラッチ 1…作動軸 3…リンク 5…ハウジング 10…クラッチギヤ 12…歯 14…外歯 20…アーマチュア 22…内歯 24…歯 30…動力伝達機構 32…歯 40…電磁石 50…コイルスプリング 60…サーボモータ 61…駆動軸 66…減速ギヤ(ギヤ機構)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−43348(JP,A) 実開 昭61−206123(JP,U) 実開 昭47−38343(JP,U) 実開 平4−39334(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16D 27/118

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サーボモータの駆動軸に作動的に結合し
    たギヤ機構と、制御物体と作動的に結合した作動軸との
    間に配設され、制御信号に応じて接続状態と非接続状態
    とを切り換えることにより、前記ギヤ機構の回転力を前
    記作動軸に伝達又は遮断する電磁クラッチにおいて、 前記ギヤ機構の歯と円周側面に形成された歯と歯合し、
    中央部で作動軸が回転可能に貫通した円板状のクラッチ
    ギヤであって、前記クラッチギヤの前記円周側面を側面
    とする円筒状の内部空間において、前記円周側面に平行
    に円周に沿って形成された外歯を一端面に有した円板状
    のクラッチギヤと、 前記クラッチギヤの端面部に対して、前記作動軸の軸方
    向に移動可能且つ回転方向に係合して配設され、端面部
    に歯の形成されたアーマチュアであって、前記クラッチ
    ギヤの前記内部空間に位置し、前記作動軸の方向の移動
    において前記クラッチギヤの前記外歯に対して摺動可能
    に歯合し、前記クラッチギヤの前記円周側面に平行に円
    周に沿って形成された内歯を有したアーマチュアと、 端面上円周において前記アーマチュアの前記端面部に形
    成された歯と歯合する歯を有し、中央部において貫通し
    た前記作動軸と結合し、前記作動軸を回転させるように
    回転自在に配設された動力伝達機構と、 前記アーマチュアを吸引して前記アーマチュアの歯と前
    記動力伝達機構の歯とが歯合し、前記クラッチギヤの回
    転力を前記動力伝達機構に伝達させる電磁石と、 前記アーマチュアを前記クラッチギアの方向に前記作動
    軸に沿って付勢し、前記電磁石が非通電状態の時に、前
    記クラッチギヤと前記動力伝達機構との係合を解除し
    て、前記作動軸を自由にするスプリングとを設けたこと
    を特徴とする電磁クラッチ。
  2. 【請求項2】 前記電磁石により前記アーマチュアの端
    面が吸引された状態で、前記アーマチュアの端面と前記
    動力伝達機構の端面とは、ギャップを有していることを
    特徴とする請求項1に記載の電磁クラッチ。
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