JP3216160U - 電磁クラッチのロータ - Google Patents

Abstract

【課題】磁路となる部位を有しつつ、磁束漏れの発生を防止し、軽量化を図った電磁クラッチのロータを提供する。【解決手段】ロータは、磁性材で成る環状の外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３と、外周リングと中間リングとを接合する非磁性材の外側接合部４４と、中間リングと内周リングとを接合する非磁性材の内側接合部４５とを有し、外周リングと中間リングとの間、及び中間リングと内周リングとの間でのアマチュア５を経由しない直接的な磁束の通過を外側接合部及び内側接合部により遮断し、共にアマチュアを経由して磁束を通過させることで磁束漏れを防止する。【選択図】図４

Description

この考案は、駆動源から圧縮機等の従動機器への動力伝達をＯＮ／ＯＦＦするための電磁クラッチを構成するロータに関し、特にロータの構造に関する。

車両用空調装置の冷凍サイクルの一部を構成する圧縮機は、駆動力源（車両のエンジンや電動モータ等）からの動力の伝達を受けて駆動軸を回転させる。この圧縮機は、駆動力源からの動力の伝達をＯＮ／ＯＦＦするために必要に応じて電磁クラッチを備えている。

電磁クラッチは、特許文献１に示されるように、ロータと、このロータに軸方向で所定の隙間を空けて対峙するアマチュアと、駆動軸と共に回転するハブと、アマチュアに連結されたアウタープレートと、ハブに連結されたインナープレートと、これらアウタープレートとインナープレートとを組み合わせることで生ずる環状隙間に挟持されるダンパとを有して構成されている。

そして、特許文献１では、ロータ及びアマチュアに磁束迂回用の円弧状のスリットを同心円状に形成して、励磁コイルが通電されると、ロータ及びアマチュアには磁路が形成され、アマチュアをロータに磁気吸引により係合することが可能になっている。

特開２００４−０５２９８５号公報

もっとも、特許文献１に示される電磁クラッチのロータでは、ロータの最も外周側の環状部位と中間の環状部位、ロータの最も内周側の環状部位と中間の環状部位とを、それぞれ連接するために磁性材で成る連接部位を有することから、これらの連接部位を磁束が通過してしまう。この磁束漏れが発生することにより、磁気吸引による係合力が弱まるため、さらに改善に余地があった。

本考案は、上記課題を解決するためになされたものであって、磁路となる部位を有しつつ、磁束漏れの発生を防止した電磁クラッチのロータを提供することを目的としている。

上記目的を達成すべく、この考案は、励磁コイルへの通電によりアマチュアと磁気吸引により係合される電磁クラッチのロータにおいて、最も外周側に位置し前記アマチュアとの摩擦面を有する環状の外周リングと、最も内周側に位置し前記アマチュアとの摩擦面を有する環状の内周リングと、前記外周リングと前記内周リングとの間に位置し前記アマチュアとの摩擦面を有する環状の中間リングと、前記外周リングと前記中間リングとを接合する外側接合部と、前記内周リングと前記中間リングとを接合する内側接合部とを有し、前記外周リング、前記中間リング及び前記内周リングは磁性材で成形され、前記外側接合部及び前記内側接合部は非磁性材で成形されて、前記外周リングと前記中間リングとの間での直接的な磁束の通過及び前記内周リングと前記中間リングとの間での直接的な磁束の通過を前記外側接合部又は前記内側接合部により遮断されていることを特徴としている（請求項１）。例えば、前記外側接合部及び前記内側接合部は、樹脂で成形されている（請求項２）。樹脂は、例えばフェノール樹脂、エポキシ系樹脂やナイロン系樹脂である。

これにより、ロータは、アマチュアと係合する摩擦面を有する環状の外周リング、中間リング及び内周リングを別体として構成し、これらのリングを非磁性材の接合部でそれぞれ接合して、隣接するリング間では直接的に磁束が通過しないようにした。そのため、ロータは、磁束漏れの発生を防止することができる。また、接合部に非磁性材の樹脂を用いることにより、ロータの軽量化を図ることができる。

そして、この考案の電磁クラッチのロータは、前記外周リングの外周面に駆動源からの動力を伝達する動力伝達ベルトが装着されるベルト溝部を有し、前記ベルト溝部は樹脂で成形されるものとしてもよい（請求項３）。

これにより、ベルト溝部の素材として樹脂を用いることにより、ロータの更なる軽量化を図ることができる。

以上に述べたように、本考案によるロータは、アマチュアと係合する摩擦面を有する環状の外周リング、中間リング及び内周リングを別体として構成し、これらのリングを非磁性材の接合部でそれぞれ接合することにより、隣接するリング間でアマチュアを介さずに直接的に磁束が通過しないようにして、磁束漏れの発生を防止し、磁気効率の向上を図ることができる。また、接合部に非磁性材の樹脂を用いることにより、ロータの軽量化を図ることができる。

この考案に係るロータが用いられた電磁クラッチの断面図である。 この考案に係るロータの斜視図である。 この考案に係るロータの部分断面図である。 この考案に係るロータが用いられた電磁クラッチに形成される磁路を示した説明図である。

以下、この考案の実施形態の一例について添付図面を参照しながら説明する。

図１から図４において、この考案が適用される電磁クラッチ１の一例が示されている。電磁クラッチ１は、エンジンや電動モータ等の駆動力源（図示せず。）から従動機器（以下、その例として圧縮機１００を挙げる。）に対して回転動力を断続的に伝達するものである。そして、電磁クラッチ１は、圧縮機１００の駆動軸１０１を中心として圧縮機１００のハウジング１０２に回転可能に支持されたロータ４と、このロータ４に対して軸方向に所定の隙間を空けて対峙するアマチュア５と、圧縮機１００の駆動軸１０１に固装され、駆動軸１０１と共に回転するハブ６と、アマチュア５に連結されたアウタープレート７と、ハブ６に連結されたインナープレート８と、これらアウタープレート７とインナープレート８とを組み合わせることで生ずる環状隙間Ｓ１に挟持された弾性部材（ゴムダンパとも称する。）１０と、を有して構成されている。

ロータ４は、その外周に溝４ａが形成されており、この溝４ａに前記駆動力源からの動力を伝達するための動力伝達ベルト（図示せず。）が装着されると共に、内周にベアリング１４が設けられ、このベアリング１４を介して圧縮機１００のハウジング１０２から突出する円筒部１０２ａの外周に回転自在に外嵌されている。ロータ４の圧縮機１００の本体とは反対側には、駆動軸１０１の軸線に対して略垂直となる平面状に形成され、下記するアマチュア５の摩擦面５ａと対峙する摩擦面４ｂを有している。

そして、この実施形態では、ロータ４は、外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３と、外側接合部４４及び内側接合部４５と、ベルト溝部４６とで構成されている。外周リング４１は、外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３の中では最も外周側に位置しており、この外周リング４１の更に外周面には溝４ａを有するベルト溝部４６が配置されている。中間リング４２は、外周リング４１よりも内周側に配置されており、外周リング４１と外側接合部４４によって接合されている。内周リング４３は、中間リング４２よりも内周側に配置されており、中間リング４２と内側接合部４５によって接合されている。外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３は、例えば低炭素鋼等を素材とした磁性材であり、それぞれ摩擦面４ｂを有している。外側接合部４４及び内側接合部４５は、磁気遮断部として機能するために非磁性材である。そして、ベルト溝部４６はこの実施形態では金属以外の素材で形成されている。これらの外周リング４１、中間リング４２、内周リング４３、外側接合部４４、内側接合部４５及びベルト溝部４６のより具体的な構成や成形方法は後述する。

アマチュア５は、例えば低炭素鋼等を素材とした磁性材であり、下記するアウタープレート７に固定されるもので、駆動軸１０１の軸線に対して略垂直となる平面状に形成され、ロータ４に対し所定の隙間を空けつつ前記ロータ４の摩擦面４ｂと対峙する摩擦面５ａを有している。アマチュア５の摩擦面５ａには、励磁コイル３への通電によって発生する磁束を迂回させるため、ロータ４の外側接合部４４及び内側接合部４５と重ならない位置にスリット５１が形成されている。

励磁コイル３は、ステータハウジング１１のコイル溝１１ａ内に収容されると共に樹脂モールド１１ｂによって固定されたボビン１２に巻回されて、巻回体を形成している。この励磁コイル３の巻回体が収容されたステータハウジング１１は、取付板１３を介して圧縮機１００のハウジング１０２に固定されている。ロータ４には、圧縮機１００のハウジング１０２側が開口された環状空間Ｓ２が形成され、励磁コイル３の巻回体が収納されたステータハウジング１１は、この環状空間Ｓ２に、所定のクリアランスを持って収納されている。

アウタープレート７は、弾性部材１０を保持するための軸方向に延びる筒状の保持部７ａと、この保持部７ａのアマチュア５側の端部からアマチュア５の面に沿って延出したフランジ７ｂとを有して構成され、フランジ７ｂに取り付けられるリベット１７によりアマチュア５に固定されている。

ハブ６は、駆動軸２０の端部にスプライン嵌合により回転不能に嵌め合い、ボルト１８によって固定されている。このハブ６の駆動軸１０１に固定される本体６ａから径方向に延出したフランジ６ｂには、インナープレート８がリベット１９により固定されている。このインナープレート８は、ハブ６とは別体をなすもので、略円盤状をなし、ハブ６のフランジ６ｂに重ね合わせてリベット１９で固定される基部８ａと、この基部８ａの外周縁から軸方向に沿って略筒状に立設されて弾性部材１０を保持する保持部８ｂとを有して構成されている。

そして、アウタープレート７とインナープレート８とを同一平面上に組み合わせてアウタープレート７の保持部７ａとインナープレート８の保持部８ｂとの間に形成される環状隙間Ｓ１に弾性部材１０を介在させ、この弾性部材１０をアウタープレート７とインナープレート８との双方に接着することで、アウタープレート７とインナープレート８とを弾性部材１０を介して連結させている。

弾性部材１０は、アウタープレート７の保持部７ａとインナープレート８の保持部８ｂとの全周にわたって設けられた環状の合成ゴム（ＮＢＲや塩素化ブチル等）により構成され、回転方向のトルク変動をねじりによって吸収し、トルク変動に伴う駆動軸１０１等の破損の防止等を図っている。また、この弾性部材１０により、アマチュアのロータ４への係合に伴う弾性変形を許容し、励磁コイル３へ通電した場合には、弾性部材１０の弾性変形により、アマチュア５がロータ４の摩擦面と係合し、励磁コイル３への通電が解除された場合には、弾性部材１０の復元力によりアマチュア５をロータ４の摩擦面から離脱させるようにしている。

このような構成において、電磁クラッチ１の基本動作等を説明すると、励磁コイル３の非通電時には、アマチュア５は、アウタープレート７を介して弾性部材１０の弾性力によりロータ４から所定の隙間を離れる位置で保持されており、これに伴いロータ４は空転した状態にある。これに対し、励磁コイル３が通電されると、ロータ４及びアマチュア５には磁路が形成されて、アマチュア５が、弾性部材１０の弾性力に抗してロータ４側に吸引され係合し、アウタープレート７、弾性部材１０及びハブ６を介して圧縮機１００の駆動軸１０１が回動する。

ところで、この考案に係るロータ４を構成するロータ４の外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３と、外側接合部４４および内側接合部４５と、ベルト溝部４６のうち外周リング４１は、ステータハウジング１１の外周側に位置する外周部位と摩擦面４ｂの一部を有するアマチュア対峙部位とからなる環状の形状となっている。中間リング４２は、摩擦面４ｂの一部を有するアマチュア対峙部位からなる環状の形状となっている。内周リング４３は、ステータハウジング１１の内周側に位置すると共にベアリング１４の装着に用いられる内周側部位と摩擦面４ｂの一部を有するアマチュア対峙部位とからなる環状の形状となっている。これらの外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３はそれぞれ別体をなしており、外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３を個別に形成しても、一体のロータを形成した後に、外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３に分離しても良い。

そして、外周リング４１と中間リング４２とを接合する外側接合部４４や、中間リング４２と内周リング４３とを接合する内側接合部４５は、例えばフェノール樹脂、エポキシ系樹脂やナイロン系樹脂等の樹脂で成形されたもので、この実施形態ではそれぞれ環状となっている。外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３と外側接合部４４及び内側接合部４５とは、例えば外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３を金型に収容した後、樹脂を注入する、インサート成形を実施することにより一体に成形されている。なお、特に図３に示されるように、外側接合部４４及び内側接合部４５が緩んで所望の位置から動いて、抜けてしまう等の不具合を防止するために、外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３に溝部４１ａ、４２ａ、４２ｂ、４３ａを形成して、成形後の外側接合部４４及び内側接合部４５がこれらの溝部４１ａ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ内に突出した状態となる突出部４４ａ、４５ａを有するようにしても良い。溝部４１ａ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ及び突出部４４ａ、４５ａは、例えば環状となるようにすることが考えられる。そして、溝部４１ａ、４２ａ、４２ｂ、４３ａは、図示しないが、溝の内面の形状をギザギザ状にするためにローレット加工により形成することが考えられる。これにより、外側接合部４４及び内側接合部４５の軸方向の不用意な変位や、回転方向のずれを防止することが可能である。

ベルト溝部４６は、ロータ４の軽量化のために、例えばフェノール樹脂、エポキシ系樹脂やナイロン系樹脂等の樹脂で成形されているもので、外側接合部４４及び内側接合部４５と一緒にインサート成形により成形されても良いが、かかるベルト溝部４６のみ別途に成形して、ロータ構成部４１に接合させるようにしても良い。これにより、一の外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３と外側接合部４４及び内側接合部４５とからなる部材と、他の外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３と外側接合部４４及び内側接合部４５とからなる部材とで、異なる溝４ａの形状を有するベルト溝部４６を接合することが可能になる。このため、溝４ａが多様であっても外周リング４１、中間リング４２及び内周リング４３と外側接合部４４及び内側接合部４５とからなる部材の共通化を図ることができる。なお、外周リング４１とベルト溝部４６とを確実に一体化させるために、特に図３に示されるように、外周リング４１とベルト溝部４６との接合後の状態において、外周リング４１の溝部４１ｂにベルト溝部４６の突出部４６ａを有するようにしても良い。溝部４１ｂ及び突出部４６ａも、例えば環状となるようにすることが考えられる。そして、溝部４１ｂは、溝部４１ａ、４２ａ、４２ｂ、４３ａと同様に、溝の内面の形状をギザギザ状にするためにローレット加工により形成することが考えられる。

このような構成のロータ４を用いることにより、外側接合部４４及び内側接合部４５が磁気遮断部として機能することから、図４の破線で示されるように、励磁コイル３への通電により、ロータ４の摩擦面４ｂとアマチュア５の摩擦面５ａとが対峙する側では、外周リング４１→アマチュア５のスリット５１よりも外周側部位→中間リング４２→アマチュア５のスリット５１よりも内周側部位→内周リング４３の順に磁束が通過するので、ロータ４にアマチュア５を磁気吸引により係合するための磁路が形成される。そして、外周リング４１と中間リング４２、中間リング４２と内周リング４３とは、非磁性材の外側接合部４４及び内側接合部４５のみによって接合されているので、外周リング４１から中間リング４２、中間リング４２から内周リング４３にアマチュア５を経由せずに直接的に磁束が通過することもなく、磁束漏れの発生も防止される。

１ 電磁クラッチ
３ 励磁コイル
４ ロータ
４ｂ 摩擦面
４１ 外周リング
４２ 中間リング
４３ 内周リング
４４ 外側接合部
４５ 内側接合部
４６ ベルト溝部
５ アマチュア

Claims (3)

1. 励磁コイルへの通電による磁気吸引によりアマチュアと係合される電磁クラッチのロータにおいて、
   最も外周側に位置し前記アマチュアとの摩擦面を有する環状の外周リングと、最も内周側に位置し前記アマチュアとの摩擦面を有する環状の内周リングと、前記外周リングと前記内周リングとの間に位置し前記アマチュアとの摩擦面を有する環状の中間リングと、前記外周リングと前記中間リングとを接合する外側接合部と、前記内周リングと前記中間リングとを接合する内側接合部とを有し、
   前記外周リング、前記中間リング及び前記内周リングは磁性材で成形され、前記外側接合部及び前記内側接合部は非磁性材で成形されて、前記外周リングと前記中間リングとの間での直接的な磁束の通過及び前記内周リングと前記中間リングとの間での直接的な磁束の通過を前記外側接合部又は前記内側接合部により遮断されていることを特徴とする電磁クラッチのロータ。
2. 前記外側接合部及び前記内側接合部は、樹脂で成形され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のロータ。
3. 前記外周リングの外周面に駆動源からの動力を伝達する動力伝達ベルトが装着されるベルト溝部を有し、前記ベルト溝部は樹脂で成形されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁クラッチのロータ。