JP4789539B2

JP4789539B2 - 駆動装置

Info

Publication number: JP4789539B2
Application number: JP2005228711A
Authority: JP
Inventors: 良一福元; 登茂昭西村; 務竹内; 宏泰小内; 祟山口
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Ogura Clutch Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Ogura Clutch Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2025-08-05
Also published as: WO2007018036A1; US20100155191A1; US8561773B2; CN101233337B; CN101233337A; EP1911988A4; EP1911988B1; EP1911988A1; JP2007046622A

Description

本発明は、電磁クラッチ機構を備えた駆動装置に関するものである。

従来、駆動装置として、種々のものが知られている（例えば特許文献１、２など）。これらの駆動装置は、ハウジングに収容された電磁クラッチ機構を備えている。この電磁クラッチ機構は、アーマチュア、ロータ及びコイルを有している。アーマチュアは、ハウジングに回転可能に支持された回転シャフト周りに相対回転自在に支持されたウォームホイールの軸方向に配置されて、これと一体回転するように連結されている。ロータは、アーマチュアに対向配置されて回転シャフトと一体回転するように支持されており、コイルへの通電によってアーマチュアとの間で摩擦係合可能となっている。

また、ロータの外周面には、環状のマグネットが圧入固定されている。このマグネットには、ロータの回転に伴うマグネットの極性変化を検出するセンサが対向配置されており、軸方向において、これらロータ及びマグネットを重合させることで、当該方向での小型化が図られている。
特開２０００−１７９２３３号公報特開２００３−７４２５５号公報

ところで、前記電磁クラッチ機構の作動に伴う摩耗粉がセンサ側（回路基板上など）に飛散すると、センサの短絡故障の原因となりうる。また、例えばハウジングに電子制御装置を一体に収容する構成を採用した場合には、例えばマイコン等の重要且つ繊細な部品が搭載されている電子制御装置の短絡故障の原因ともなりうる。

本発明の目的は、前記電磁クラッチ機構の作動に伴う摩耗粉の飛散を抑制することができる駆動装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングと、前記ハウジングに対して回転可能に支持された被吸引体、該被吸引体に対向配置されて前記ハウジングに対して回転可能に支持された回転体及びコイルを有して前記ハウジングに収容された電磁クラッチ機構とを備え、前記コイルへの通電に伴い前記被吸引体及び前記回転体の間に発生する電磁吸引力により、前記被吸引体及び前記回転体の間で動力伝達できるようにこれら被吸引体及び回転体を摩擦係合させる駆動装置において、周方向に複数の極性を有して、前記回転体の外周面に固定された環状のマグネットと、前記マグネットの径方向外側で該マグネットに対向配置されて前記ハウジングに保持され、前記回転体の回転に伴う前記マグネットの極性変化を検出するセンサとを備え、前記マグネットは、前記被吸引体の径方向外側に離隔されて該被吸引体及び前記回転体の当接面から突出する環状壁部を有し、前記環状壁部は、前記マグネットの内周面から径方向外側に凹設された凹部によって前記被吸引体の径方向外側に離隔されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の駆動装置において、前記ハウジングに収容され、前記電磁クラッチ機構を制御する制御装置を備えたことを要旨とする。

請求項１又は２に記載の発明では、前記マグネットは、前記被吸引体の径方向外側に離隔されて該被吸引体及び前記回転体の当接面（摺接面）から突出する環状壁部を有する。従って、前記電磁クラッチ機構の作動に伴う磁性材料（鉄など）の摩耗粉は、前記マグネットの磁力にて吸引されるとともに、前記被吸引体の径方向外側の前記環状壁部との間に形成される空間に溜められることでその飛散が抑制される。つまり、上記環状壁部は、上記摩耗粉を吸引する機能とともに、該摩耗粉の外部への飛散を抑制する堤防としての機能を併せて有する。従って、上記摩耗粉が前記センサ側に飛散することを防止することができ、該センサの短絡故障を防止することができる。また、例えば前記ハウジングに、前記電磁クラッチ機構を制御する制御装置が収容されている場合には、上記摩耗粉が前記制御装置側に飛散することを防止することができ、該制御装置の短絡故障を防止することができる。

また、前記環状壁部は、前記マグネットの内周面から径方向外側に凹設された凹部によって前記被吸引体の径方向外側に離隔されていることで、前記被吸引体の外径を前記回転体の外径（マグネットの内径）と同等に設定することができる。この場合、前記被吸引体は、前記回転体の対向面全体に亘ってこれに当接（摺接）させることができる。従って、前記被吸引体及び前記回転体が摩擦係合される面積がより大きく確保される分、これら被吸引体及び回転体間の動力伝達の能力を向上させることができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２は、それぞれ本実施形態の駆動装置１０を示す平面図及び正面図である。また、図３及び図４は、それぞれ図１のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った断面図である。同図に示されるように、上記駆動装置１０は、ハウジング１１と、モータ１２と、駆動伝達機構部を構成する減速機構１３及び摩擦式の電磁クラッチ機構１４と、センサ１５と、制御装置としての電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）１６とを備えている。そして、上記ハウジング１１は、ケース１７と、ＥＣＵカバー１８と、モータハウジング１９とを備えている。

前記ケース１７は、樹脂材からなり、互いに相反する一側及び他側（図３及び図４の上側及び下側）に開口する第１ケース側収容部１７ａ及び第２ケース側収容部１７ｂを一体的に有して断面略Ｓ字形状を呈している。そして、上記ケース１７の開口側が転向されるこれら第１ケース側収容部１７ａ及び第２ケース側収容部１７ｂの境界部は、隔壁１７ｃを形成している。後述するように、上記第１ケース側収容部１７ａは、前記電磁クラッチ機構１４等を収容する第１空間Ｓ１を形成し、上記第２ケース側収容部１７ｂは、前記ＥＣＵ１６を収容する第２空間Ｓ２を形成する。これら第１及び第２空間Ｓ１，Ｓ２は、前記隔壁１７ｃを介して仕切られている。

前記モータハウジング１９は、前記第１ケース側収容部１７ａにおいて、前記ケース１７に取着されて前記第１空間Ｓ１を閉塞する。これらモータハウジング１９及び第１ケース側収容部１７ａ（ケース１７）は、その外周側の３箇所で、ねじ２２（図１及び図３参照）により締結・固定されている。このモータハウジング１９は、第１ケース側収容部１７ａとともに前記ハウジング１１の第１収容部１１ａを形成する。

前記ＥＣＵカバー１８は、樹脂材からなり、前記第２ケース側収容部１７ｂにおいて、前記ケース１７に取着されて前記第２空間Ｓ２を閉塞する。このＥＣＵカバー１８は、第２ケース側収容部１７ｂとともに前記ハウジング１１の第２収容部１１ｂを形成する。

前記モータ１２は、クッション材２１（図１参照）を介して前記第２ケース側収容部１７ｂ上に載置されている。そして、上記モータ１２は、そのヨークハウジング１２ａ及びモータハウジング１９が締結されることで、ハウジング１１に固定されている。

図３に示されるように、前記減速機構１３及び電磁クラッチ機構１４は、前記第１収容部１１ａに収容されている。詳述すると、上記第１収容部１１ａには、ベアリング２３，２４を介してクラッチシャフト２５が回転自在に支持されている。このクラッチシャフト２５は、外部との間の回転伝達を可能とすべく、軸方向一側（図３の上側）の先端部をモータハウジング１９から突出させている。前記減速機構１３は、前記モータ１２の回転軸に形成されたウォーム３１及び同ウォーム３１と噛合するウォームホイール３２を備えており、これらウォーム３１とウォームホイール３２との噛合によりモータ１２の回転が減速される。上記ウォームホイール３２は、前記ベアリング２３（モータハウジング１９）側となる前記クラッチシャフト２５の軸方向中間部において、クラッチシャフト２５周りに相対回転自在に支持されている。

前記電磁クラッチ機構１４は、アーマチュア４１、ロータ４２及び電磁コイル体４３を備えている。上記アーマチュア４１は、前記クラッチシャフト２５周りに相対回転自在に支持されている。つまり、アーマチュア４１は、クラッチシャフト２５を介して実質的にハウジング１１（第１収容部１１ａ）に回転自在に支持されている。このアーマチュア４１は、前記ウォームホイール３２との係合により同ウォームホイール３２と一体回転する。

すなわち、上記ウォームホイール３２の軸方向他側の面（図３における下面）には、軸方向と平行に突出する複数の突起３２ｂが形成されている。一方、前記アーマチュア４１は、磁性材料（鉄など）にて円盤状に形成されており、上記ウォームホイール３２のベアリング２４側において前記クラッチシャフト２５周りに相対回転自在に支持されている。そして、このアーマチュア４１には、前記突起３２ｂに対応して軸方向と平行に貫通する複数の係合孔４１ａが形成されている。上記アーマチュア４１は、これら係合孔４１ａに前記ウォームホイール３２の突起３２ｂが嵌合することで、同ウォームホイール３２と一体回転するように連結されている。

前記ロータ４２は、磁性材料（鉄など）にて前記アーマチュア４１の外径と同等の外径を有する円盤状に形成されており、同アーマチュア４１に対向配置されて前記クラッチシャフト２５と一体回転するように圧入固着されている。このロータ４２の軸方向一側の面（図３における上面）であるアーマチュア４１との対向面４２ａには磁性材料からなる摩擦板が埋設されている。従って、上記ロータ４２と前記アーマチュア４１とは、この摩擦板によって摩擦係合可能となっている。そして、例えばロータ４２とアーマチュア４１とが摩擦係合すると電磁クラッチ機構１４の接合状態が作り出され、両者の摩擦係合が解除されると電磁クラッチ機構１４の非接合状態が作り出される。

なお、上記ロータ４２は、その軸方向他側の面（図３における下面）に沿って径方向外側に突出する位置決めフランジ４２ｂを有している。そして、前記ロータ４２の外周面には、上記位置決めフランジ４２ｂ上に置かれて軸方向に位置決めされる態様で、円環状のマグネット４４が接着固定されている。従って、このマグネット４４は、ロータ４２と共に一体に回転する。上記マグネット４４は、その表面にＳ極とＮ極が交互に磁極化されている。つまり、マグネット４４は、複数の極性を持っている。

なお、図５に図３の一部を拡大して示したように、本実施形態のマグネット４４は、前記アーマチュア４１及びロータ４２の当接面（摺接面）から軸方向一側（ウォームホイール３２側となる図５の上側）に突出している。そして、上記マグネット４４は、この突出部に対応してその内周面から径方向外側に凹設された円環状の凹部４４ａを有している。この凹部４４ａは、前記マグネット４４の軸方向一側（図５の上側）の先端から、前記アーマチュア４１及びロータ４２の当接面よりも軸方向他側（図５の下側）の位置までの軸方向の範囲に亘って形成されている。そして、上記凹部４４ａにより、前記マグネットには、前記アーマチュア４１の径方向外側に離隔された円環状の環状壁部４４ｂが形成されている。

従って、前記電磁クラッチ機構１４の作動に伴う磁性材料（鉄など）の摩耗粉（摩擦板の粉末、アーマチュア４１又はロータ４２の金属粉など）は、前記マグネット４４の磁力にて吸引されるとともに、前記アーマチュア４１の径方向外側の前記環状壁部４４ｂとの間に形成される空間に溜められることでその飛散が抑制される。

前記電磁コイル体４３は、フィールドコア４５と、コイル４６とを備えており、軸方向において、ロータ４２を挟んでアーマチュア４１と対向して配置されている。上記フィールドコア４５は、磁性材料にて円環状に形成されており、軸方向他側（図３の下側）に向かって同心で凹設された円周凹部４５ａが形成されている。前記ロータ４２には、軸方向一側（図３の上側）に向かって同心で凹設された環状の凹部４２ｃが形成されており、前記フィールドコア４５は、上記円周凹部４５ａがロータ４２に向かって開口するように前記凹部４２ｃに配置されて、ねじ４７（図４参照）により前記ケース１７（第１ケース側収容部１７ａ）に締結・固定されている。そして、前記コイル４６は、環状のボビン４８に巻回されて、円周凹部４５ａに収容・固定されている。上記コイル４６の端末は、上記円周凹部４５ａを径方向外側に貫通する態様で円周凹部４５ａから導出されて、ハーネス４９と電気的に接続されている（図３参照）。

このコイル４６は、前記ハーネス４９を介して外部から通電されるようになっている。図３に示されるように、前記ケース１７の隔壁１７ｃには、上記ハーネス４９を挿通するクラッチ用貫通孔１７ｆが形成されており、前記第１空間Ｓ１に収容された電磁クラッチ機構１４（コイル４６）は、前記ハーネス４９の端末に設けられたクラッチ側コネクタ４９ａともども同ハーネス４９が上記クラッチ用貫通孔１７ｆを介して第２空間Ｓ２内に導入されている。

図４に示されるように、前記センサ１５は、前記マグネット４４の径方向外側においてこれに対向するように配置されている。すなわち、前記ケース１７の隔壁１７ｃには、前記第１及び第２空間Ｓ１，Ｓ２を連通するセンサ用貫通孔１７ｇが形成されている。上記センサ１５は、ホールＩＣ基板５１及び同ホールＩＣ基板５１に実装された磁気検知素子としてのホールＩＣ５２を備えており、同センサ１５は、そのホールＩＣ基板５１により前記センサ用貫通孔１７ｇを塞ぐとともに、同ホールＩＣ基板５１の前記第１空間Ｓ１に対向する側でホールＩＣ５２が前記マグネット４４の表面（外周面）に対向される態様で配置されている。そして、このホールＩＣ基板５１は、その幅方向両側（図４において紙面に直交する奥側及び手前側）の縁部が、前記ケース１７に形成された一対の保持壁部１７ｈ（図４では紙面に直交する奥側のみ図示）に差込み・保持され、前記ＥＣＵカバー１８に突出形成されたカバー側保持壁部１８ｂが圧接されることで、これらケース１７及びＥＣＵカバー１８の間に保持されている。

また、前記センサ１５は、前記ホールＩＣ基板５１の前記第２空間Ｓ２に対向する側から延出するフレキシブルワイヤ５３により前記ＥＣＵ１６と電気的に接続されている。このセンサ１５は、前記マグネット４４とともにロータ４２の回転状態を検出する回転検出装置を構成しており、ロータ４２の回転に伴って対向するＳ極とＮ極が交互に入れ替わるマグネット４４の極性変化に応じた信号を前記ＥＣＵ１６に出力することで、ロータ４２の回転状態の検出に供される。

前記ＥＣＵ１６は、前記第２空間Ｓ２（第２収容部１１ｂ）に収容・保持されており、同第２空間Ｓ２が前記ＥＣＵカバー１８に閉塞されることで保護されている。このＥＣＵ１６は、各種電気部品を実装するためのＥＣＵ基板６１を備えている。そして、図３に示されるように、上記ＥＣＵ基板６１には、前記クラッチ側コネクタ４９ａが嵌合・装着されるＥＣＵ側コネクタハウジング６３が実装されている。上記ＥＣＵ１６は、上記クラッチ側コネクタ４９ａの設けられたハーネス４９を介して前記電磁クラッチ機構１４（電磁コイル体４３）と電気的に接続されている。ＥＣＵ１６は、電磁コイル体４３の通電・非通電を制御することで電磁クラッチ機構１４を駆動制御する。

さらに、上記ＥＣＵ１６は、前記モータ１２と電気的に接続されている（モータ１２との接続態様については図示省略）。ＥＣＵ１６は、モータ１２の通電・非通電を制御することでこれを駆動制御する。

以上により、本実施形態では、前記ハウジング１１の第１収容部１１ａにおいて駆動伝達機構部（減速機構１３、電磁クラッチ機構１４）が収容され、第２収容部１１ｂにおいてＥＣＵ１６が収容されて、前記モータ１２、駆動伝達機構部、前記センサ１５及びＥＣＵ１６が一体化されている。

ここで、本実施形態の動作を総括して説明する。例えばＥＣＵ１６により前記電磁コイル体４３が通電状態とされると、電磁コイル体４３が形成する磁界によりアーマチュア４１がロータ４２に吸着されて両者が摩擦係合する電磁クラッチ機構１４の接合状態となる。この接合状態において、ＥＣＵ１６によりモータ１２が駆動されると、ウォームホイール３２が回転して、これと一体でアーマチュア４１が回転する。そして、アーマチュア４１の回転は、ロータ４２との摩擦係合によりロータ４２に伝わる。これにより、ロータ４２が回転して、前記クラッチシャフト２５が回転する。

一方、ＥＣＵ１６により前記電磁コイル体４３が非通電状態とされ、電磁クラッチ機構１４が非接合状態になると、外力によって前記クラッチシャフト２５が回転する際に、同クラッチシャフト２５とともにロータ４２が回転する。このとき、ロータ４２の回転はアーマチュア４１等に伝達されることはなく、ロータ４２はアーマチュア４１を滑る。これにより、外力による前記クラッチシャフト２５の円滑な回転が許容されている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、前記マグネット４４は、前記アーマチュア４１の径方向外側に離隔されてアーマチュア４１及びロータ４２の当接面（摺接面）から突出する環状壁部４４ｂを有する。従って、前記電磁クラッチ機構１４の作動に伴う磁性材料（鉄など）の摩耗粉は、前記マグネット４４の磁力にて吸引されるとともに、前記アーマチュア４１の径方向外側の前記環状壁部４４ｂとの間に形成される空間に溜められることでその飛散が抑制される。つまり、上記環状壁部４４ｂは、上記摩耗粉を吸引する機能とともに、該摩耗粉の外部への飛散を抑制する堤防としての機能を併せて有する。従って、上記摩耗粉が前記センサ１５側（ホールＩＣ基板５１上など）に飛散することを防止することができ、同センサ１５の短絡故障を防止することができる。また、上記摩耗粉がＥＣＵ１６側に飛散（侵入）することを防止することができ、ＥＣＵ１６の短絡故障を防止することができる。

（２）本実施形態では、前記環状壁部４４ｂは、前記マグネット４４の内周面から径方向外側に凹設された凹部４４ａによって前記アーマチュア４１の径方向外側に離隔されていることで、前記アーマチュア４１の外径を前記ロータ４２の外径（マグネット４４の内径）と同等に設定することができ、前記アーマチュア４１は、前記ロータ４２の対向面全体に亘ってこれに当接（摺接）させることができる。従って、前記アーマチュア４１及び前記ロータ４２が摩擦係合される面積がより大きく確保される分、これらアーマチュア４１及びロータ４２間の動力伝達の能力を向上させることができる。

（３）本実施形態では、例えばマイコン等の重要且つ繊細な部品が搭載されているＥＣＵ１６の短絡故障を回避することで、駆動装置１０としての信頼性を向上することができる。

（４）本実施形態では、ハウジング１１（ケース１７、ＥＣＵカバー１８、モータハウジング１９）により、前記電磁クラッチ機構１４、センサ１５及びＥＣＵ１６等を一体的に収容することで、これらの配置空間をコンパクトにまとめることができ、ひいては駆動装置１０としての搭載性を向上することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図６に示されるように、前記ロータ４２の外径よりも小さい外径を有するアーマチュア７１を採用し、ロータ４２の外周面に接着固定される円環状のマグネット７２に、アーマチュア７１及びロータ４２の当接面（摺接面）から軸方向一側（図６の上側）に突出する円環状の突出部７２ａを設けてもよい。この場合、上記突出部７２ａは、前記アーマチュア７１の径方向外側に離隔されて、環状壁部を形成する。つまり、上記マグネット７２の軸長の設定のみで極めて簡易に形成された突出部７２ａを、前記摩耗粉の飛散を抑制する環状壁部として利用することができる。

・検知素子として、ホールＩＣ５２以外の磁気検知素子を採用してもよい。
・前記実施形態において、ロータ４２の摩擦板は、アーマチュア４１に埋設されていてもよい。また、ロータ４２とアーマチュア４１とを摩擦係合させるために必ずしも摩擦板は必要ではない。

本発明の一実施形態を示す平面図。同実施形態を示す正面図。図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図。図３の一部を示す拡大図。本発明の変形形態を示す断面図。

符号の説明

１０…駆動装置、１１…ハウジング、１１ａ…第１収容部、１１ｂ…第２収容部、１２…モータ、１３…減速機構、１４…電磁クラッチ機構、１５…センサ、１６…制御装置としてのＥＣＵ、１７…ケース、１７ｈ…保持壁部、１８…ＥＣＵカバー、１８ｂ…カバー側保持壁部、１９…モータハウジング、２５…クラッチシャフト、４１，７１…被吸引体としてのアーマチュア、４２…回転体としてのロータ、４２ａ…対向面、４４，７２…マグネット、４４ａ…凹部、４４ｂ…環状壁部、４６…コイル、５１…ホールＩＣ基板、５２…ホールＩＣ、７２ａ…環状壁部としての突出部。

Claims

ハウジングと、前記ハウジングに対して回転可能に支持された被吸引体、該被吸引体に対向配置されて前記ハウジングに対して回転可能に支持された回転体及びコイルを有して前記ハウジングに収容された電磁クラッチ機構とを備え、前記コイルへの通電に伴い前記被吸引体及び前記回転体の間に発生する電磁吸引力により、前記被吸引体及び前記回転体の間で動力伝達できるようにこれら被吸引体及び回転体を摩擦係合させる駆動装置において、
周方向に複数の極性を有して、前記回転体の外周面に固定された環状のマグネットと、
前記マグネットの径方向外側で該マグネットに対向配置されて前記ハウジングに保持され、前記回転体の回転に伴う前記マグネットの極性変化を検出するセンサとを備え、
前記マグネットは、前記被吸引体の径方向外側に離隔されて該被吸引体及び前記回転体の当接面から突出する環状壁部を有し、
前記環状壁部は、前記マグネットの内周面から径方向外側に凹設された凹部によって前記被吸引体の径方向外側に離隔されていることを特徴とする駆動装置。
請求項１に記載の駆動装置において、
前記ハウジングに収容され、前記電磁クラッチ機構を制御する制御装置を備えたことを特徴とする駆動装置。