JP4465994B2 - 電磁ツースクラッチ/ブレーキ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次側の回転トルクを二次側の出力部/制動部に伝達し、あるいは切断する電磁クラッチ/ブレーキに関し、特に、歯(ツース)の噛み合いでトルクを伝達する電磁ツースクラッチ/ブレーキの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の電磁ツースクラッチは、例えば特許文献1に開示されている。
図7は、この文献に記載された電磁ツースクラッチを示す縦断側面図である。図7の電磁ツースクラッチAは、入力軸1と一体に回転するロータ2と、磁性フィールド6内に巻回された電磁コイル3を備えて入力軸1を回転可能に支持する固定部7と、ロータ2に対して軸方向にスライド可能に配置されたアーマチュア5と、このアーマチュア5と一体に回転する出力軸4とを備えている。
アーマチュア5は、出力軸4内に配置されたリターンスプリング10により、常にロータ2から離反する方向に付勢されている。
【0003】
ロータ2に形成されたスリット11の内部には、トルクの伝達を行うツース部(歯面)が形成され、アーマチュア5には、ロータ2へ接近した時にロータ2のスリット11内の歯面に噛み合うツース部(歯型)13が形成されている。電磁コイル3へ通電すると、図中破線で示すように磁路Mが形成され、スリット11内部のツース部とアーマチュア5のツース部13とが噛み合い、入力軸1の回転を出力軸4に伝達する。なお、9はアーマチュア5のスプライン部である。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−326751号公報 図1(B)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電磁ツースクラッチでは、電磁コイル3への通電時に磁路Mがツース部を通して形成されるため、図8に示すようにツース部の歯の先端を磁気が流れ、先端部同士が吸着してツース部が完全に噛み合わず、トルク不足やツース部の歯の欠損、摩耗といった問題が発生する。
また、従来の構成では、歯面を吸着面としているため、磁気抵抗にバラツキがあり、コイルへの通電、非通電による回転力の伝達、切断の動作が不安定である(動作時間にバラツキが生じる)という問題もあった。
【0006】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、コイルへの通電時にツース部を完全に噛み合わせることにより、トルク不足や歯先の欠損、摩耗を防ぐことができ、かつ、回転力の伝達、切断の動作を安定させることができる電磁ツースクラッチ/ブレーキを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁ツースクラッチ/ブレーキは、上記の目的を達成させるため、回転トルクを一次側及び二次側の各ツース部を介して出力部/制動部に伝達し、あるいは切断する構成において、通電状態又は非通電状態になる励磁コイルと、励磁コイルが通電状態となることにより電磁石化される一次側のロータと、ロータを挟んで励磁コイルの反対側でロータに対向して配置され、励磁コイルへの通電・非通電を制御することによりロータに対して離接する二次側のアーマチュアと、を備え、ロータは、ディスク部を有すると共に、該ディスク部の外周側の部分に軸方向に向けて形成された第1ツース部を有し、アーマチュアは、ディスク状に形成され、このアーマチュアの外周側の部分には第1ツース部に噛み合い可能な第2ツース部が形成されると共に、アーマチュアをロータから離れる方向に付勢する付勢手段が設けられ、ロータには、磁路を切断する第1ブリッジ部を構成する孔が第1ツース部より内周側に形成され、アーマチュアには、磁路を切断する第2ブリッジ部を構成する孔が第2ツース部より内周側、かつ、第1ブリッジ部より外周側に形成され、アーマチュアは、第1ブリッジ部に対向する部分の軸方向の肉厚が、当該部分より外周側の軸方向の肉厚より大きくなるように形成されていることを特徴とする。
【0008】
このような構成によれば、励磁用コイルへの通電時には、固定部からロータ、アーマチュアを通る磁路が第1、第2ツース部を通らずに形成されてアーマチュアをロータ側に吸引し、第1、第2ツース部を噛み合わせてロータの回転を出力部/制動部に伝達し、励磁用コイルへの非通電時には、付勢手段の付勢力によりアーマチュアをロータから離反させ、第1、第2ツース部の噛み合いを解除して回転の伝達を切断する。コイルへの通電時に磁束がツース部を通らないため、ツース部を常に完全に噛み合わせることができ、大きな伝達トルクを確保することができると共に、歯の先端部の欠損や摩耗を防ぐことができる。
【0009】
なお、ロータが一体回転するよう固定された入力軸を備える場合には、出力部/制動部は、入力軸を回転可能に、かつ、軸方向には移動しないよう保持することが望ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる電磁ツースクラッチ/ブレーキの実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態では、本発明を電磁ツースクラッチに適用した例について説明する。
図1は、本実施の形態にかかる電磁ツースクラッチを示す略半部縦断側面図であり、図2は、図1の電磁ツースクラッチを図中左側から見た正面図である。
まず、図1、図2に基づいて全体構成を説明する。
【0011】
本実施の形態にかかる電磁ツースクラッチBは、入力軸21に固定された入力側(一次側)のロータ22の回転を出力部(二次側)である出力ギア23に伝達し、あるいは切断する電磁式クラッチである。
ロータ22は、ドライベアリング等の軸受部材24を介して励磁用コイル31が配置された固定部30に回転自在に支持され、出力ギア23は、図示せぬ軸受部材を介して入力軸21に対して回転可能に、かつ、軸方向には移動しないよう取り付けられている。
【0012】
出力ギア23には、出力ギア23に対して軸方向にスライド可能に一体回転するディスク状のアーマチュア25が、ロータ22を挟んで固定部30の反対側に取り付けられている。
アーマチュア25は、付勢手段である板ばね26により、常時ロータ22から離れる方向に付勢されている。
【0013】
固定部30は、ボビン32に巻回された励磁用コイル31が、ロータ22側に向けて開口する断面「コ」字状のフィールドコア33内に収納されて構成されている。フィールドコア33の一部には、配線用の孔33aが形成されており、この孔33aを通して、外部の駆動回路から励磁用コイル31に給電するためのリード線34が引き出されている。
【0014】
続いて、ロータ22の平面図である図3、及びアーマチュア25の平面図である図4をも参照してこれらの部材について詳細に説明する。
【0015】
ロータ22は、図1に示すように、入力軸21のローレット部21aに固定された円筒部22aと、この円筒部22aの図中右側の端部からフランジ状に形成されたディスク部22bとを有する。
そして、このディスク部22bの外周側の部分に、軸方向に向けて形成された第1ツース部22cを有する。
第1ツース部22cは、図8に示したような断面形状を有する複数(この例では72個)の歯が、図3に示すように円周上に等間隔で配列して形成されている。また、図3に示すように、ロータ22のディスク部22bには、磁路を切断する第1ブリッジ部を構成する孔(以下、単に第1ブリッジ部という)22dが第1ツース部22cより内周側に形成されている。
【0016】
アーマチュア25の外周側の部分には、第1ツース部22cに噛み合い可能な第2ツース部25aが形成されている。
第2ツース部25aも、第1ツース部22cと同様に、図8に示したような断面形状を有する複数(この例では72個)の歯が、図4に示すように円周上に等間隔で配列して形成されている。
また、図4に示すように、アーマチュア25には、磁路を切断する第2ブリッジ部を構成する孔(以下、単に第2ブリッジ部という)25bが第2ツース部25aの内周側に隣接して形成されている。なお、第2ブリッジ部25bは、第1ブリッジ部22dより外周側に形成されている。
【0017】
次に、上記のように構成された本実施の形態にかかる電磁ツースクラッチBの作動について図5及び図6を参照して説明する。
図5は、励磁用コイル31への通電時の状態を示す半部拡大断面図、図6は非通電時の状態を示す同様の図である。
【0018】
励磁用コイル31への通電時には、図5に破線で示したような磁路Mが形成される。すなわち、コイルへの通電により発生した磁束は、フィールドコア33からロータ22を介してアーマチュア25を通る。
ロータ22については、第1ブリッジ部22dの両側を磁束が通るが、アーマチュア25については、第2ブリッジ部25bの内側にのみ磁路が形成され、第1ツース部22c、第2ツース部25aを通らずに磁路が形成される。
この結果、アーマチュア25が板ばね26の付勢力に抗してロータ22側に吸引され、第1、第2ツース部22c、25aが噛み合って入力軸21の回転が出力ギア23に伝達される。
【0019】
上記のように、励磁用コイル31への通電時に磁束が第1、第2ツース部22c、25aを通らないため、従来のように歯の先端部同士が吸着することがなく、各ツース部を常に完全に噛み合わせることができる。
したがって、大きな伝達トルクを確保することができると共に、歯の先端部の欠損や摩耗を防ぐことができる。
また、アーマチュア25の平坦部分に吸引力が作用するため、従来のように歯面に吸引力が作用する場合と比較すると磁気抵抗が安定し、コイルへの通電、非通電による回転力の伝達、切断の動作が安定する(動作時間が一定になる)。
【0020】
一方、励磁用コイル31への非通電時には、磁気による吸引力は作用しないため、図6に示すように、板ばね26の付勢力によりアーマチュア25はロータ22から離反して出力ギア23側に後退する。
これにより、第1、第2ツース部22c、25aの噛み合いは解除され、入力軸21が回転しても出力ギア23には伝達されない。
【0021】
なお、上記の実施の形態では、コイル静止形の電磁ツースクラッチに本発明を適用したが、本発明の範囲はこれに限定されず、コイル回転形の電磁ツースクラッチに対しても同様に適用することができる。
【0022】
また、本発明は、電磁ツースブレーキに対しても適用可能である。
この場合には、出力部(出力ギア23)に代えて、回転しない制動部を設ければよい。制動部を設けた場合には、励磁コイルへの通電によりロータの第1ツース部とアーマチュアの第2ツース部とが噛み合うと、アーマチュアの回転は制動部により規制されるため、ロータの回転にも制動がかかる。励磁コイルへの非通電時には、ツース部の噛み合いが解除されるため、制動力がかからない。
【0023】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されるから、次に示すような優れた効果を有する。
(1)請求項1に記載のように、第1、第2ブリッジ部を設けることにより、励磁用コイルへの通電時に磁束が第1、第2ツース部を通らないため、従来のように歯の先端部同士が吸着することがなく、各ツース部を常に完全に噛み合わせることができる。
したがって、大きな伝達トルクを確保することができると共に、歯の先端部の欠損や摩耗を防ぐことができる。
また、アーマチュアの平坦部分に吸引力が作用するため、従来のように歯面に吸引力が作用する場合と比較すると磁気抵抗が安定し、コイルへの通電、非通電による回転力の伝達、切断の動作が安定する(動作時間が一定になる)。
【0024】
また、第2ブリッジ部を第1ブリッジ部より外側に形成することにより、ロータについては第1ブリッジ部の両側に磁束を通し、アーマチュアについては第2ブリッジ部の内側にのみ磁束を通すことができ、ロータを大径化することなく、上記の効果を得ることができる。
【0025】
(2)請求項2に記載したように、ロータと一体回転する入力軸を出力部/制動部により回転可能に保持した場合には、固定部の一方側に入力部と出力部/制動部とを配置することができ、このような配置を要する用途について、コンパクトな構成を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる電磁ツースクラッチの略半部縦断側面図である。
【図2】図1の電磁ツースクラッチを図中左側から見た正面図である。
【図3】図1に示す電磁ツースクラッチのロータを示す平面図である。
【図4】図1に示す電磁ツースクラッチのアーマチュアを示す平面図である。
【図5】図1の電磁ツースクラッチのコイル通電時の様子を示す半部拡大断面図である。
【図6】図1の電磁ツースクラッチのコイル非通電時の様子を示す半部拡大断面図である。
【図7】従来の電磁ツースクラッチの縦断側面図である。
【図8】従来の電磁ツースクラッチにおける磁束の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
B:電磁ツースクラッチ
21:入力軸
22:ロータ
22c:第1ツース部
22d:第1ブリッジ部
25:アーマチュア
25a:第2ツース部
25b:第2ブリッジ部
30:固定部
31:励磁用コイル
33:フィールドコア
Claims (2)
- 一次側から入力される回転トルクを一次側及び二次側の各ツース部を介して出力部/制動部に伝達し、あるいは切断する電磁ツースクラッチ/ブレーキにおいて、
通電状態又は非通電状態になる励磁コイルと、
前記励磁コイルが通電状態となることにより電磁石化される前記一次側のロータと、
前記ロータを挟んで前記励磁コイルの反対側で前記ロータに対向して配置され、前記励磁コイルへの通電・非通電を制御することにより前記ロータに対して離接する二次側のアーマチュアと、を備え、
前記ロータは、ディスク部を有すると共に、該ディスク部の外周側の部分に軸方向に向けて形成された第1ツース部を有し、
前記アーマチュアは、ディスク状に形成され、該アーマチュアの外周側の部分には前記第1ツース部に噛み合い可能な第2ツース部が形成されると共に、該アーマチュアを前記ロータから離れる方向に付勢する付勢手段が設けられ、
前記ロータには、磁路を切断する第1ブリッジ部を構成する孔が前記第1ツース部より内周側に形成され、
前記アーマチュアには、磁路を切断する第2ブリッジ部を構成する孔が前記第2ツース部より内周側、かつ、前記第1ブリッジ部より外周側に形成され、
前記アーマチュアは、前記第1ブリッジ部に対向する部分の軸方向の肉厚が、当該部分より外周側の軸方向の肉厚より大きくなるよう形成されていることを特徴とする電磁ツースクラッチ/ブレーキ。 - 前記ロータが一体回転するよう固定された入力軸を備え、前記出力部/制動部は、前記入力軸を回転可能に、かつ、軸方向には移動しないよう保持していることを特徴とする請求項1に記載の電磁ツースクラッチ/ブレーキ。
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