JP4844923B2 - 電磁クラッチ内蔵モータ - Google Patents

Description

本発明は、シャフトを回転させるモータ部と、シャフトの回転をピニオンギヤなどの出力部材に対して選択的に伝達する電磁クラッチ部とを備える電磁クラッチ内蔵モータに関する。

電磁クラッチを内蔵した電磁クラッチ内蔵モータが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。この種の電磁クラッチ内蔵モータは、シャフトを回転させるモータ部と、クラッチ板を電磁的に吸引結合させる電磁クラッチ部とを一体的に備えて構成されており、該電磁クラッチ部のＯＮ／ＯＦＦ作動に基づいて、シャフトの回転をピニオンギヤなどの出力部材に対して選択的に伝達するのであるが、電磁クラッチ部のＯＮ／ＯＦＦ作動に際し、出力部材及びクラッチ板を軸方向に移動させる出力部材移動タイプと、クラッチ板のみを軸方向に移動させるクラッチ板移動タイプと、シャフト及びクラッチ板を軸方向に移動させるシャフト移動タイプとに分類することができる。

図２は、特許文献１に示された出力部材移動タイプの電磁クラッチ内蔵モータ１００であって、該電磁クラッチ内蔵モータ１００のモータ部Ａは、中軸受１０１及び後軸受１０２によって回転自在に支持されるシャフト１０３、シャフト１０３の外周にロータ間座１０４を介して一体的に設けられるロータコア（回転子）１０５、ロータコア１０５の外周に対向するコイル（固定子）１０６などを備えており、また、電磁クラッチ内蔵モータ１００の電磁クラッチ部Ｂは、シャフト１０３の外周に固定側クラッチ間座１０７を介して一体的に設けられる固定側クラッチ板１０８、シャフト１０３の前端部で回動自在かつ軸方向移動自在に支持される出力部材１０９、出力部材１０９に一体的に設けられる可動側クラッチ板１１０、固定側クラッチ板１０８及び可動側クラッチ板１１０の外周に対向するコイル１１１、出力部材１０９をクラッチ板離間方向に付勢するバネ１１２などを備えている。

このように構成された電磁クラッチ内蔵モータ１００において、電磁クラッチ部Ｂのコイル１１１が通電されないクラッチＯＦＦ状態では、固定側クラッチ板１０８と可動側クラッチ板１１０がバネ１１２の付勢力で離間しており、シャフト１０３の回転は、出力部材１０９に伝達されない。一方、電磁クラッチ部Ｂのコイル１１１が通電されるクラッチＯＮ状態では、コイル１１１、固定側クラッチ板１０８及び可動側クラッチ板１１０間に磁気回路が生じ、可動側クラッチ板１１０が固定側クラッチ板１０８に吸引結合される。これにより、シャフト１０３の回転は、固定側クラッチ板１０８及び可動側クラッチ板１１０を介して出力部材１０９に伝達される。

しかしながら、図２に示す電磁クラッチ内蔵モータ１００は、シャフト１０３の外周で出力部材１０９を回転自在かつ軸方向移動自在に支持しているので、シャフト１０３の外周面と出力部材１０９の内周面との摩擦により、出力部材１０９が軸方向に円滑に移動しない可能性があるだけでなく、シャフト１０３と出力部材１０９の相対回転速度が高速に達する用途では、シャフト１０３と出力部材１０９の間で焼付きが発生する可能性がある。

図３は、特許文献２に示されたクラッチ板移動タイプの電磁クラッチ内蔵モータ２００であって、該電磁クラッチ内蔵モータ２００のモータ部Ａは、中軸受２０１及び後軸受２０２によって回転自在に支持されるシャフト２０３、シャフト２０３の外周にロータ間座２０４を介して一体的に設けられるロータコア（回転子）２０５、ロータコア２０５の外周に対向するコイル（固定子）２０６などを備えており、また、電磁クラッチ内蔵モータ２００の電磁クラッチ部Ｂは、シャフト２０３の外周に可動側クラッチ間座２０７を介して一体回転可能かつ軸方向移動自在に設けられる可動側クラッチ板２０８、内軸受２０９及び外軸受２１０で回動自在に支持される出力部材２１１、出力部材２１１の外周に一体的に設けられる固定側クラッチ板２１２、固定側クラッチ板２１２及び可動側クラッチ板２０８の外周に対向するコイル２１３、可動側クラッチ板２０８をクラッチ板離間方向に付勢するバネ２１４などを備えている。

このように構成された電磁クラッチ内蔵モータ２００において、電磁クラッチ部Ｂのコイル２１３が通電されないクラッチＯＦＦ状態では、固定側クラッチ板２１２と可動側クラッチ板２０８がバネ２１４の付勢力で離間しており、シャフト２０３の回転は、出力部材２１１に伝達されない。一方、電磁クラッチ部Ｂのコイル２１３が通電されるクラッチＯＮ状態では、コイル２１３、固定側クラッチ板２１２及び可動側クラッチ板２０８間に磁気回路が生じ、可動側クラッチ板２０８が固定側クラッチ板２１２に吸引結合される。これにより、シャフト２０３の回転は、可動側クラッチ板２０８及び固定側クラッチ板２１２を介して出力部材２１１に伝達される。

図４は、シャフト移動タイプの電磁クラッチ内蔵モータ３００であって、該電磁クラッチ内蔵モータ３００のモータ部Ａは、中軸受３０１及び後軸受３０２によって回転自在かつ軸方向移動自在に支持されるシャフト３０３、シャフト３０３の外周にロータ間座３０４を介して一体的に設けられるロータコア（回転子）３０５、ロータコア３０５の外周に対向するコイル（固定子）３０６、中軸受３０１とロータ間座３０４との間に介設され、シャフト３０３を後方へ付勢するバネ３０７などを備えており、また、電磁クラッチ内蔵モータ３００の電磁クラッチ部Ｂは、シャフト３０３の外周に可動側クラッチ間座３０８を介して一体的に設けられる可動側クラッチ板３０９、外軸受３１０で回動自在に支持される出力部材３１１、出力部材３１１の外周に一体的に設けられる固定側クラッチ板３１２、固定側クラッチ板３１２及び可動側クラッチ板３０９の外周に対向するコイル３１３などを備えている。

このように構成された電磁クラッチ内蔵モータ３００において、電磁クラッチ部Ｂのコイル３１３が通電されないクラッチＯＦＦ状態では、固定側クラッチ板３１２と可動側クラッチ板３０９がバネ３０７の付勢力で離間しており、シャフト３０３の回転は、出力部材３１１に伝達されない。一方、電磁クラッチ部Ｂのコイル３１３が通電されるクラッチＯＮ状態では、コイル３１３、固定側クラッチ板３１２及び可動側クラッチ板３０９間に磁気回路が生じ、可動側クラッチ板３０９が固定側クラッチ板３１２に吸引結合される。これにより、シャフト３０３の回転は、可動側クラッチ板３０９及び固定側クラッチ板３１２を介して出力部材３１１に伝達される。

このように構成された電磁クラッチ内蔵モータ２００、３００によれば、出力部材２１１、３１１を、シャフト２０３、３０３の外周で支持するのではなく、内軸受２０９や外軸受２１０、３１０で支持するので、シャフト２０３、３０３と出力部材２１１、３１１の相対回転速度が高速に達する用途であっても、焼付きの発生を防止でき、また、電磁クラッチ部ＢのＯＮ／ＯＦＦに際しては、可動側クラッチ板２０８、３０９やシャフト３０３を軸方向に移動させるので、出力部材１０３を軸方向に移動させる図２のクラッチ内蔵モータ１００に比べ、円滑なクラッチ作動が可能になる。

しかしながら、図３及び図４に示される電磁クラッチ内蔵モータ２００、３００では、電磁クラッチ部ＢがＯＮのとき、一体回転可能に結合されたシャフト２０３、３０３と出力部材２１１、３１１を、外軸受２１０、３１０、中軸受２０１、３０１及び後軸受２０２、３０２の三点で回転自在に支持するので、シャフト２０３、３０３と出力部材２１１、３１１の同軸度に僅かでも差があると、中軸受２０１、３０１に大きな側圧が作用し、トルク損失が生じるという問題がある。
特開平８−１４９７５１号公報 特開２００１−２１１６０４号公報

本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、シャフト及び出力部材をそれぞれ軸受部材により回転自在に支持するものでありながら、電磁クラッチ部のＯＮ状態において、一体回転可能に結合されたシャフトと出力部材を、その同軸度を確保しながら、二つの軸受部材で回転自在に支持することを可能にし、軸受ロスによるトルク損失を最小限に抑えることができる電磁クラッチ内蔵モータの提供を目的とする。

上記課題を解決するために本発明の電磁クラッチ内蔵モータは、シャフトを回転させるモータ部と、前記シャフトの回転を出力部材に対して選択的に伝達する電磁クラッチ部とを備える電磁クラッチ内蔵モータであって、前記モータ部は、前記シャフトの後端部を少なくとも回転自在に支持する第一軸受部材を備え、前記電磁クラッチ部は、前記シャフト側に一体回転可能に設けられる可動側の第一クラッチ板と、前記出力部材側に一体回転可能に設けられる固定側の第二クラッチ板と、前記第一クラッチ板と前記第二クラッチ板とを選択的に結合させるコイルと、前記出力部材を少なくとも回転自在に支持する第二軸受部材と、前記出力部材側と前記第一クラッチ板から出力部材側に延出するシャフトの前端部との間に介在し、該シャフトの前端部を少なくとも回転自在に支持する第三軸受部材とを備え、前記電磁クラッチ部がＯＦＦのときは、前記シャフトを前記第一軸受部材と前記第三軸受部材の二点で回転自在かつ軸方向移動自在に両端支持し、前記電磁クラッチ部がＯＮのときは、一体回転可能に結合された前記シャフトと前記出力部材を、その同軸度を前記第三軸受部材で確保しながら、前記第一軸受部材と前記第二軸受部材の二点で回転自在に支持することを特徴とする。

本発明は、上記のように構成したことにより、シャフト及び出力部材をそれぞれ軸受部材により回転自在に支持するものでありながら、電磁クラッチ部のＯＮ／ＯＦＦ何れの状態においても、軸方向移動自在なシャフトを二つの軸受部材により二点支持する構成が確保され、電磁クラッチ部ＢがＯＦＦのときは、第三軸受部材と第一軸受部材によってシャフトの前端部と後端部を両端支持するので、中軸受と後軸受で支持していた従来の電磁クラッチ内蔵モータに比べてシャフトの支持スパンを大きくし、シャフトの回転振動などを抑制することができると共に、電磁クラッチ部のＯＮ状態において、一体回転可能に結合されたシャフトと出力部材を、その同軸度を第三軸受部材で確保しながら、第一軸受部材と前記第二軸受部材の二つの軸受部材で回転自在に支持することを可能にし、従来の三点で支持していた軸受部材のうち中軸受の軸受作用を排除して、軸受部材に大きな側圧が作用する不都合を回避することができ、軸受ロスによるトルク損失を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示する電磁クラッチ内蔵モータを図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電磁クラッチ内蔵モータの断面図である。この図に示すように、本実施形態の電磁クラッチ内蔵モータ１は、図２〜図４に示す従来の電磁クラッチ内蔵モータ１００、２００、３００と同様に、シャフト２を回転させるモータ部Ａと、クラッチ板３、４を電磁的に吸引結合させる電磁クラッチ部Ｂとを一体的に備えて構成され、該電磁クラッチ部ＢのＯＮ／ＯＦＦ作動に基づいて、シャフト２の回転をピニオンギヤなどの出力部材５に対して選択的に伝達するものであり、電磁クラッチ部ＢのＯＮ／ＯＦＦ作動に際し、シャフト２及びクラッチ板３を軸方向に移動させるシャフト移動タイプとして構成されている。尚、本発明は、シャフト移動タイプの電磁クラッチ内蔵モータに限定されないことは勿論であり、前述した出力部材移動タイプの電磁クラッチ内蔵モータや、クラッチ板移動タイプの電磁クラッチ内蔵モータでも実施できることは言うまでもない。

電磁クラッチ内蔵モータ１のモータ部Ａは、中軸受６、後軸受（第一軸受部材）７、ロータ間座８、ロータコア９、コイル１０、バネ１１などを備えて構成されている。中軸受６は、本来、シャフト２の中間部を回転自在かつ軸方向移動自在に支持するために、中フランジ１２に設けられる軸受部材であるが、本発明の実施形態に係る電磁クラッチ内蔵モータ１では、中軸受６の内周とシャフト２の外周との間に十分な隙間を設け、敢えて中軸受６の軸受作用を排除している。これにより、中軸受６は、バネ１１の前端を受ける受け座として使用される。一方、後フランジ１３に設けられる後軸受７は、シャフト２の後端部を回転自在かつ軸方向移動自在に支持している。

ロータコア９は、ロータ間座８を介してシャフト２の外周に一体的に設けられている。コイル１０は、ヨーク１４に内装された状態でロータコア９の外周に対向しており、その通電によりロータコア９、ロータ間座８及びシャフト２を一体的に回転させる。バネ１１は、ロータ間座８の前面と中軸受６の後面との間に介装される圧縮コイルバネであり、シャフト２を後方（クラッチ板離間方向）に付勢している。

電磁クラッチ内蔵モータ１の電磁クラッチ部Ｂは、可動側クラッチ間座１５、可動側クラッチ板（第一クラッチ板）３、固定側クラッチ板（第二クラッチ板）４、固定側クラッチ間座１６、コイル１７、外軸受（第二軸受部材）１８、内軸受（第三軸受部材）１９などを備えて構成されている。可動側クラッチ板３は、可動側クラッチ間座１５を介してシャフト２の前端部外周に一体的に設けられ、固定側クラッチ板４は、固定側クラッチ間座１６を介して出力部材５の後端部外周に一体的に設けられている。コイル１７は、クラッチケース２０に内装された状態で可動側クラッチ板３及び固定側クラッチ板４の外周に対向しており、その通電によりコイル１７、可動側クラッチ板３及び固定側クラッチ板４に磁気回路が生じ、可動側クラッチ板３が固定側クラッチ板４に吸引結合される。

外軸受１８は、前フランジ２１に設けられたボールベアリングであり、固定側クラッチ間座１６を介して出力部材５の後端部を回転自在に支持している。一方、内軸受１９は、出力部材５側と可動側クラッチ板３から出力部材５側に延出するシャフト２の前端部との間に介在するボールベアリングであり、シャフト２の前端部を回転自在かつ軸方向移動（スライド）自在に支持している。具体的には、シャフト２の前端部に内軸受１９を圧入し、該内軸受１９を、スラストブッシュ２２を介して固定側クラッチ間座１６の内周に軸方向移動自在に内嵌している。

叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、電磁クラッチ内蔵モータ１は、電磁クラッチ部Ｂのコイル１７に通電することにより、クラッチ板３、４を吸引結合し、シャフト２の回転を出力部材５に伝達するのであるが、電磁クラッチ部ＢがＯＦＦのときは、シャフト２が後軸受７と内軸受１９の二点で回転自在に支持され、電磁クラッチ部ＢがＯＮのときは、一体回転可能に結合されたシャフト２と出力部材５が、その同軸度を内軸受１９で確保しつつ、後軸受７と外軸受１８の二点で回転自在に支持されることになる。このようにすると、中軸受６が軸受として作用することがないので、電磁クラッチ部ＢがＯＮのとき、一体回転可能に結合されたシャフトと出力部材を、三つの軸受部材で支持する従来の電磁クラッチ内蔵モータの如く、軸受部材に大きな側圧が作用する不都合を回避し、軸受ロスによるトルク損失を最小限に抑えることができる。

また、電磁クラッチ部ＢがＯＦＦのときは、内軸受１９と後軸受７によってシャフト２の前端部と後端部を支持するので、中軸受６と後軸受７で支持していた従来の電磁クラッチ内蔵モータに比べてシャフト２の支持スパンを大きくし、シャフト２の回転振動などを抑制することができる。しかも、本実施形態の電磁クラッチ内蔵モータ１では、内軸受１９と後軸受７によってシャフト２を回転自在かつ軸方向移動自在に支持するので、シャフト２の軸方向移動を軸芯ズレを生じることなく円滑にし、確実なクラッチ作動を行うことができる。

本発明の実施形態に係る電磁クラッチ内蔵モータの断面図である。 第一の従来例に係る電磁クラッチ内蔵モータ（出力部材移動タイプ）の断面図である。 第二の従来例に係る電磁クラッチ内蔵モータ（クラッチ板移動タイプ）の断面図である。 第三の従来例に係る電磁クラッチ内蔵モータ（シャフト移動タイプ）の断面図である。

符号の説明

１ 電磁クラッチ内蔵モータ
２ シャフト
３ 可動側クラッチ板
４ 固定側クラッチ板
５ 出力部材
６ 中軸受
７ 後軸受
８ ロータ間座
９ ロータコア
１０ コイル
１１ バネ
１２ 中フランジ
１３ 後フランジ
１４ ヨーク
１５ 可動側クラッチ間座
１６ 固定側クラッチ間座
１７ コイル
１８ 外軸受
１９ 内軸受
２０ クラッチケース
２１ 前フランジ
２２ スラストブッシュ
１００ クラッチ内蔵モータ
１０１ 中軸受
１０２ 後軸受
１０３ シャフト
１０３ 出力部材
１０４ ロータ間座
１０５ ロータコア
１０６ コイル
１０７ 固定側クラッチ間座
１０８ 固定側クラッチ板
１０９ 出力部材
１１０ 可動側クラッチ板
１１１ コイル
１１２ バネ
２００ 電磁クラッチ内蔵モータ
２０１ 中軸受
２０２ 後軸受
２０３ シャフト
２０４ ロータ間座
２０５ ロータコア
２０６ コイル
２０７ 可動側クラッチ間座
２０８ 可動側クラッチ板
２０９ 内軸受
２１０ 外軸受
２１１ 出力部材
２１２ 固定側クラッチ板
２１３ コイル
２１４ バネ
３００ 電磁クラッチ内蔵モータ
３０１ 中軸受
３０２ 後軸受
３０３ シャフト
３０４ ロータ間座
３０５ ロータコア
３０６ コイル
３０７ バネ
３０８ 可動側クラッチ間座
３０９ 可動側クラッチ板
３１０ 外軸受
３１１ 出力部材
３１２ 固定側クラッチ板
３１３ コイル
Ａ モータ部
Ｂ 電磁クラッチ部

Claims (2)

1. シャフトを回転させるモータ部と、前記シャフトの回転を出力部材に対して選択的に伝達する電磁クラッチ部とを備える電磁クラッチ内蔵モータであって、
   前記モータ部は、前記シャフトの後端部を少なくとも回転自在に支持する第一軸受部材を備え、
   前記電磁クラッチ部は、前記シャフト側に一体回転可能に設けられる可動側の第一クラッチ板と、前記出力部材側に一体回転可能に設けられる固定側の第二クラッチ板と、前記第一クラッチ板と前記第二クラッチ板とを選択的に結合させるコイルと、前記出力部材を少なくとも回転自在に支持する第二軸受部材と、前記出力部材側と前記第一クラッチ板から出力部材側に延出するシャフトの前端部との間に介在し、該シャフトの前端部を少なくとも回転自在に支持する第三軸受部材とを備え、
   前記電磁クラッチ部がＯＦＦのときは、前記シャフトを前記第一軸受部材と前記第三軸受部材の二点で回転自在かつ軸方向移動自在に両端支持し、
   前記電磁クラッチ部がＯＮのときは、一体回転可能に結合された前記シャフトと前記出力部材を、その同軸度を前記第三軸受部材で確保しながら、前記第一軸受部材と前記第二軸受部材の二点で回転自在に支持することを特徴とする電磁クラッチ内蔵モータ。
2. 前記第三軸受部材は、前記シャフトの前端部に圧入し、前記第二軸受部材の間座内周に対して軸方向移動自在に内嵌してあることを特徴とする請求項１記載の電磁クラッチ内蔵モータ。