JP6488871B2 - 電磁クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、電磁クラッチに関する。

同軸上に配置される入力軸と出力軸の二軸の間で回転の伝達と遮断とを電磁力を用いて切り替えることで、二軸の間でトルクの伝達と遮断とを可能にした電磁クラッチがある。こうした電磁クラッチとしては、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、電磁コイルに非通電の状態で上記二軸の間で回転が伝達され、電磁コイルに通電することで電磁コイルの吸着方向にアーマチュアを移動させることによって上記二軸の間で回転の伝達が遮断されることが開示されている。こうしたアーマチュアは、電磁コイルの一側面に配置されているとともに、電磁コイルに対して所定の間隔をあけて配置されている。この所定の間隔は、電磁コイルの吸着方向にアーマチュアが移動するストローク量になる。

特開２０１３−９２１９１号公報

近年では、電磁コイルに通電することでアーマチュアを吸着させる吸着力を小さくすることなく電磁コイルとアーマチュアとのストローク量を大きくしたいとの要望もある。ただし、電磁コイルに通電することでアーマチュアを吸着させる吸着力、すなわち電磁力は、電磁コイルとアーマチュアとの間隔（ストローク量に一致する）の二乗の逆数に比例することが知られている。つまり、電磁コイルとアーマチュアとのストローク量を大きくする場合、電磁コイルとアーマチュアとの間隔が大きくなり、二乗の逆数に比例して電磁力が小さくなる。そのため、上記要望に対しては、電磁コイルのコイル巻数を増やしたり、電磁コイルに通電する電力を大きくしたりして対処するしかなく、電磁コイルの大型化や消費電力の増大の回避が困難である。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁コイルの大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図ることのできる電磁クラッチを提供することにある。

上記課題を解決するために、電磁クラッチは、同軸上に配置される入力軸と出力軸の二軸と、二軸の間で回転の伝達と遮断とを機械的に切り替える機械機構部とを備えている。こうした電磁クラッチは、電磁力を用いて機械機構部の切り替えを行うことによって二軸の間でトルクの伝達と遮断とを可能にしている。そして、上記電磁クラッチは、電磁力の発生源であって、二軸の軸方向に移動可能に設けられる電磁コイルと、電磁コイルの通電によって磁気回路を形成することで機械機構部の切り替えに供されるとともに、電磁コイルの同軸上且つ二軸に対して移動不能に設けられてなる固定吸着物と、電磁コイルの通電によって磁気回路を形成することで機械機構部の切り替えに供されるとともに、電磁コイルに対して固定吸着物の逆側において該電磁コイルの同軸上且つ二軸の軸方向に移動可能に設けられてなる移動吸着物とを備えている。またさらに、上記電磁クラッチは、電磁コイルの非通電時、固定吸着物から離間する方向に電磁コイル及び移動吸着物がそれぞれ付勢部材によって付勢されるなかで、電磁コイル及び固定吸着物の間隔と、電磁コイル及び移動吸着物の間隔とをそれぞれ所定の間隔に保つ間隔保持部とをさらに備えている。

上記構成によれば、電磁コイルでは、その両側において電磁力を発生させてそれぞれの側に設けられる各吸着物を吸着することができる。これにより、移動吸着物のストローク量は電磁コイルのストローク量も含めたストローク量となる。一方、電磁コイル及び移動吸着物の間隔は、移動吸着物のストローク量よりも小さくすることができる。同じく、電磁コイル及び固定吸着物の間隔は、移動吸着物のストローク量よりも小さくすることができる。

そのため、上記［発明が解決しようとする課題］で述べたように、電磁コイル及び移動吸着物が移動吸着物のストローク量だけ離間する場合に対して、電磁コイルが発生させる電磁力、すなわち移動吸着物を吸着する吸着力を増大させることができる。また、電磁コイル及び固定吸着物の間にも吸着力を発生させることによって移動吸着物を吸着するための吸着力をさらに増大させることができる。すなわち、移動吸着物のストローク量を大きくしたりすることにも好適に順応することができる。

ただし、電磁コイルの非通電時には、電磁コイルと各吸着物とを離間させる必要があるため、固定吸着物から離間する方向に電磁コイルや移動吸着物をそれぞれ付勢部材によって付勢しなければいけない。もっとも、こうした付勢によって固定吸着物に対して電磁コイルが離れ過ぎたり、電磁コイルに対して移動吸着物が離れ過ぎたりしてしまうと、増大の図られた折角の吸着力を減少させてしまいかねない。

そこで、上記構成では、増大させた吸着力を保つべく、電磁コイルの非通電時、電磁コイル及び固定吸着物の間隔と、電磁コイル及び移動吸着物の間隔とをそれぞれ所定の間隔に保つ間隔保持部を備えている。したがって、電磁コイルの大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図ることができる。

上記電磁クラッチにおいて、移動吸着物は、電磁コイルの通電によって電磁コイルへの吸着後、電磁コイルとの間に隙間を有するようにすることが好ましい。この場合、電磁コイルに対して移動吸着物が物理的に接触しないこととなるので、電磁クラッチとしての動作をより好適に行うことができる。

そして、電磁コイルの通電によって電磁コイルへの吸着後、電磁コイルとの間に隙間を有するようにする場合、二軸のうち入力軸の外周には、電磁コイルとの間に隙間を有するように移動吸着物の移動を規制する移動規制部を形成することが好ましい。

上記構成によれば、電磁コイルと移動吸着物との間に隙間を有するように構成する場合、入力軸についてのみ構成を変更すれば済むこととなり、該入力軸以外にまで構成の変更が及ぶことが抑制される。したがって、電磁クラッチとしての動作の担保が容易に叶うようになる。

その他、上記電磁クラッチにおいて、移動吸着物は、電磁コイルの通電によって電磁コイルへの吸着後、入力軸とともに回転されるものであり、入力軸とともに回転する場合、電磁コイルに対してすべり回転可能に構成されることが好ましい。
上記構成によれば、電磁コイルの通電によって移動吸着物が入力軸とともに回転する。この場合、移動吸着物の回転が電磁コイルまで伝達してしまうこと、さらには固定吸着物まで伝達してしまうことを防ぐことができる。これにより、上述のように、電磁コイルの大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図る構成を有していても、電磁クラッチとしての動作を好適に行うことができる。

そして、上記すべり回転させるための構成の具体例として、移動吸着物の電磁コイル側には、電磁コイルの通電によって電磁コイルに対する移動吸着物の吸着後、電磁コイルに対して移動吸着物をすべり回転可能にするすべり構造を有するようにすることができる。この場合、電磁コイルに対して移動吸着物が直接的に接触しないこととなるので、電磁クラッチとしての動作をより好適に行うことができる。

また、上記電磁クラッチにおいて、間隔保持部は、電磁コイル及び固定吸着物の間隔と、電磁コイル及び移動吸着物の間隔とをそれぞれ所定の間隔に保つべく電磁コイル及び移動吸着物が固定吸着物から離間する方向への移動を規制するように引っ掛けるフック構造をなすことが好ましい。

上記構成では、電磁コイルの非通電時、電磁コイル及び固定吸着物の間隔と、電磁コイル及び移動吸着物の間隔とをそれぞれ所定の間隔に保つための構成として種々の構成が考えられるなかでフック構造を採用することとした。こうしたフック構造であれば、上記それぞれの間隔の調整さえ正確になされていれば、例えば、移動途中の構成等を考慮する必要がなくなる。したがって、間隔保持部を簡素、つまり容易に実現することができる。

本発明によれば、電磁コイルの大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図ることができる。

第１実施形態の電磁クラッチの構成を示す断面図。 （ａ），（ｂ）は第１実施形態の電磁クラッチについてその電磁コイル部の構成と動作とを示す断面図。 （ａ），（ｂ）は第１実施形態の電磁クラッチについてその電磁コイル部の構成と動作とを示す正面図。 （ａ）は第２実施形態の電磁クラッチについてその電磁コイル部の構成を示す断面図、（ｂ）は第２実施形態の電磁クラッチについてその電磁コイル部の構成を示す正面図。 電磁クラッチについてその電磁コイル部の構成の変形例を示す正面図。 同じく電磁クラッチについてその電磁コイル部の構成の変形例を示す正面図。

（第１実施形態）
以下、電磁クラッチの第１実施形態について説明する。本実施形態の電磁クラッチは、例えば、車両に搭載されるステアリング装置であって、運転者が操作するステアリングホイールが設けられるステアリングシャフトと転舵輪との機械的な連結を解除可能にされる、所謂、ステアバイワイヤシステムにおいて、その機械的な連結とその解除をするために用いられる。

図１に示すように、電磁クラッチ１０は、電磁力を発生させる電磁コイル部１１と、該電磁力を用いて機械的な連結とその解除の切り替えを行う機械機構部１２とを含む各種部品を収容する円筒状のハウジング１３を備える。ハウジング１３には、その円筒の軸線Ｌの同軸上に配置される入力軸１４と出力軸１５の二軸がそれぞれ反対側から挿入される。ハウジング１３は、入力軸１４が挿入される側に配置される第１ハウジング１３ａと、出力軸１５が挿入される側に配置される第２ハウジング１３ｂとに分割される。以下の説明において、「軸方向」は入力軸１４と出力軸１５の二軸の軸長方向を意味し、「径方向」は「軸方向」に直交する方向を意味し、「周方向」は「軸方向」を中心に回転する方向を意味する。

入力軸１４には、電磁クラッチ１０が伝達するトルク（回転）の入力元となるトルク発生軸の軸端が一体回転可能にスプライン結合等によって結合される。出力軸１５には、電磁クラッチ１０が伝達するトルク（回転）の出力先となるトルク伝達軸の軸端が一体回転可能にスプライン結合等によって結合される。例えば、トルク発生軸は上記ステアリング装置のステアリングシャフトである。また、トルク伝達軸は上記ステアリング装置のピニオンシャフトである。なお、入力軸１４及び出力軸１５は、一体回転と相対回転とが切り替えられることによってトルクの伝達と遮断とが可能になる。

第１ハウジング１３ａに挿入される入力軸１４の外周には、円筒状の入力側回転部材１６が外挿される。入力側回転部材１６の出力軸１５側の端部１６ａの径方向外側には、端部１６ａを囲むように円筒状の出力側回転部材１７が配置される。出力側回転部材１７は、出力軸１５の第２ハウジング１３ｂに挿入される側の端部１５ａが該第２ハウジング１３ｂの内壁に沿って延設されてなる。出力側回転部材１７（出力軸１５の端部１５ａ）は、第１ハウジング１３ａ近傍まで延びる。なお、入力側回転部材１６は、第１ハウジング１３ａの内周に固定される図示しない軸受と、出力側回転部材１７の内周に固定される図示しない軸受とによって回転自在に支持される。また、出力側回転部材１７は、第２ハウジング１３ｂの出力軸１５の挿入口付近に固定される図示しない軸受によって回転自在に支持される。また、入力側回転部材１６及び出力側回転部材１７は、ハウジング１３に対して軸方向に移動不能に支持される。

入力側回転部材１６（入力軸１４）の径方向外側には、電磁コイル部１１及び機械機構部１２がそれぞれ構築される。電磁コイル部１１及び機械機構部１２は、入力軸１４の軸方向に沿って並べて配置されるとともに、入力軸１４側に電磁コイル部１１、出力軸１５側に機械機構部１２がそれぞれ配置される。

なお、機械機構部１２は、電磁コイル部１１の後述する電磁コイル２０の通電状態に応じて可変する可変機構を含んで構成される。例えば、可変機構は、周知のカム機構等のことであり、カム機構のボール（カムフォロア）の状態によって入力側回転部材１６と出力側回転部材１７との一体回転と相対回転とを切り替える。つまり、可変機構は、入力軸１４と出力軸１５との一体回転と相対回転とを切り替える。こうした可変機構は、複数層に重ねた薄板の接触と離間との状態を切り替える、所謂、多板式のクラッチ機構であったり、入力軸１４（出力軸１５）の周方向に設けた複数のローラの径方向の内外への変位を切り替える、上記特許文献１に記載のクラッチ機構であったりする。

ここで、電磁コイル部１１の構成について詳しく説明する。
図１〜図３に示すように、電磁コイル部１１は、通電によって電磁力を発生させる電磁コイル２０を有する。なお、電磁コイル２０には、電力供給線２０ａを介して電力の供給源たるインバータ等を含む外部電源が電気的に接続される。電磁コイル２０の通電及び非通電は、電磁クラッチ１０の外部において電力供給線２０ａの先に接続される制御装置によって制御される。なお、制御装置は、例えば、ステアリング装置の操作状態や該ステアリング装置が搭載される車両の走行状態に応じて電磁コイル２０の通電及び非通電を制御する。本実施形態では、入力軸１４及び出力軸１５を一体回転させることによってこれらの間でトルクを伝達させる場合、制御装置によって電磁コイル２０が非通電とされる。また、入力軸１４及び出力軸１５を相対回転させることによってこれらの間でトルクの伝達を遮断する場合、制御装置によって電磁コイル２０が通電とされる。

電磁コイル２０は、樹脂製のボビンに外部電源から供給される電流が流れる巻線２１を巻回して構成される。巻線２１は、鉄等の強磁性体からなる環状のヨーク２２によって保持される。ヨーク２２は、入力軸１４及び出力軸１５の径方向外側、かつ上記二軸（軸線Ｌ）の同軸上に配置される。つまり、電磁コイル２０は、入力軸１４及び出力軸１５の径方向外側、かつ上記二軸（軸線Ｌ）の同軸上に配置される。

ヨーク２２は、第１ハウジング１３ａの内周面にスプライン嵌合することによって、第１ハウジング１３ａに対してその軸方向に移動可能に設けられる。ヨーク２２の外周には、その径方向外側に突出するスプライン嵌合部２２ａが形成される。スプライン嵌合部２２ａは、ヨーク２２の軸方向に延びるように形成される。また、第１ハウジング１３ａの内周面には、その径方向外側に削られるスプライン嵌合溝１３ｃが形成される。スプライン嵌合溝１３ｃは、第１ハウジング１３ａの軸方向に延びるように形成される。スプライン嵌合部２２ａは、スプライン嵌合溝１３ｃに嵌合される。これにより、電磁コイル２０は、第１ハウジング１３ａ、すなわち入力軸１４及び出力軸１５に対してこれらの軸方向に移動可能になる。また、電磁コイル２０は、第１ハウジング１３ａに対してその周方向に回転不能でもある。なお、電磁コイル２０は、入力側回転部材１６（入力軸１４）に対して離間もしている。

電磁コイル２０の上記二軸の軸方向の両側には、鉄等の強磁性体からなる環状の固定吸着物２３と、同じく鉄等の強磁性体からなる環状の移動吸着物２４とが設けられる。固定吸着物２３は、電磁コイル２０の軸方向の入力軸１４側に配置される。移動吸着物２４は、電磁コイル２０の軸方向の出力軸１５側に配置される。固定吸着物２３及び移動吸着物２４は、入力側回転部材１６（入力軸１４）の径方向外側、かつ軸線Ｌの同軸上に配置される。

固定吸着物２３は、第１ハウジング１３ａの内周面に嵌合されることによって、第１ハウジング１３ａに対してその軸方向及び径方向に移動不能に設けられる。第１ハウジング１３ａにおいて、入力軸１４側から出力軸１５側に向かう途中で拡径される拡径部１３ｄには、その軸方向に削られる嵌合凹部１３ｅが形成される。嵌合凹部１３ｅは、拡径部１３ｄの径方向に拡がるように形成される。固定吸着物２３は、その軸方向の面が嵌合凹部１３ｅに嵌合される。これにより、固定吸着物２３は、第１ハウジング１３ａ、すなわち入力軸１４及び出力軸１５に対してその軸方向及び径方向に移動不能になる。また、固定吸着物２３は、第１ハウジング１３ａに対してその周方向に回転不能でもある。なお、固定吸着物２３は、入力側回転部材１６（入力軸１４）に対して離間もしている。

移動吸着物２４は、入力側回転部材１６の外周面にスプライン嵌合することによって、入力側回転部材１６（入力軸１４）に対してその軸方向に移動可能に設けられる。すなわち、移動吸着物２４はアーマチュアである。移動吸着物２４の内周には、その径方向内側に突出するスプライン嵌合部２４ａが形成される。スプライン嵌合部２４ａは、移動吸着物２４の軸方向に延びるように形成される。また、入力側回転部材１６の外周面には、その径方向内側に削られるスプライン嵌合溝１６ｂが形成される。スプライン嵌合溝１６ｂは、入力側回転部材１６の軸方向に延びるように形成される。スプライン嵌合部２４ａは、スプライン嵌合溝１６ｂに嵌合される。これにより、移動吸着物２４は、入力側回転部材１６、すなわち入力軸１４及び出力軸１５に対してその軸方向に移動可能になる。また、移動吸着物２４は、入力側回転部材１６、すなわち入力軸１４と一体回転可能でもある。なお、移動吸着物２４は、第１ハウジング１３ａに対して離間もしている。

電磁コイル２０及び固定吸着物２３は、間隔保持部としての鉤状の入力側フック部３０によって機械的に連結される。入力側フック部３０は、その一端３０ａが固定吸着物２３の外周面に固定されるとともに、他端３０ｂが電磁コイル２０のヨーク２２の外周面に遊嵌される。また、電磁コイル２０及び移動吸着物２４は、間隔保持部としての鉤状の出力側フック部３１によって機械的に連結される。出力側フック部３１は、その一端３１ａが電磁コイル２０のヨーク２２の外周面に固定されるとともに、他端３１ｂが移動吸着物２４の外周面に遊嵌される。

特に、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ヨーク２２の外周面の一部には、入力側フック部３０の他端３０ｂが遊びを有して嵌め込まれる略正方形状のフック穴２２ｂが凹設される。また、移動吸着物２４の外周面には、その周方向の全体に亘って出力側フック部３１の他端３１ｂが遊びを有して嵌め込まれるフック溝２４ｂが形成される。なお、出力側フック部３１は、移動吸着物２４が電磁コイル２０に対して回転する場合、フック溝２４ｂを滑ることによって電磁コイル２０及び移動吸着物２４の機械的な連結を維持する。

また、入力側回転部材１６の外周であって、電磁コイル２０のヨーク２２の内周面との間には、移動規制部としての円筒状のロータ部２７が外挿される。ロータ部２７は、固定吸着物２３に接触しないような構成及び配置をなす。一方、ロータ部２７は、電磁コイル２０と移動吸着物２４のそれぞれの軸方向の移動を通じて該移動吸着物２４に対してその軸方向で接触可能な構成及び配置をなす。

そして、移動吸着物２４には、機械機構部１２が機械的に連結されている。本実施形態において、機械機構部１２は、その可変機構が電磁コイル２０の非通電時、入力軸１４と出力軸１５とが一体回転するように可変する。また、機械機構部１２は、機械機構部１２側に近付く方向、すなわち固定吸着物２３から離間する方向に移動吸着物２４を引っ張るように付勢する引っ張りばね等の付勢部材１２ａ（図１中、ばねモデルで示す）を有する。この場合、移動吸着物２４は、出力軸１５側に付勢部材１２ａが発生させる力Ｆによって引っ張られて付勢されるように機械機構部１２に機械的に連結されるとともに、入力軸１４と出力軸１５と共に一体回転するように機械機構部１２に連結されている。なお、電磁コイル２０は、出力側フック部３１による機械的な連結を通じて、出力軸１５側に付勢部材１２ａが発生させる力Ｆによって引っ張られて付勢される。

具体的に、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、電磁コイル２０の非通電時、移動吸着物２４が出力軸１５側に力Ｆによって付勢されることによって、移動吸着物２４が電磁コイル２０に対して出力軸１５側に離間する配置をなすとともに、電磁コイル２０が固定吸着物２３に対して出力軸１５側に離間する配置をなす。

この場合、移動吸着物２４が電磁コイル２０に対して離間する間隔は、出力側フック部３１の他端３１ｂを移動吸着物２４のフック溝２４ｂの電磁コイル２０側に引っかけるフック構造によって所定の間隔、すなわち間隔Ｌ１に保たれる。つまり、出力側フック部３１は、電磁コイル２０の非通電時、電磁コイル２０に対して上記間隔Ｌ１以上離間する出力軸１５側への移動吸着物２４の移動を規制する。この場合、出力側フック部３１は、電磁コイル２０に対する入力軸１４側への移動吸着物２４の移動は許可する。

また、電磁コイル２０が固定吸着物２３に対して離間する間隔は、入力側フック部３０の他端３０ｂをフック穴２２ｂの固定吸着物２３側に引っかけるフック構造によって所定の間隔、すなわち間隔Ｌ２に保たれる。つまり、入力側フック部３０は、電磁コイル２０の非通電時、固定吸着物２３に対して上記間隔Ｌ２以上離間する出力軸１５側への電磁コイル２０の移動を規制する。この場合、入力側フック部３０は、固定吸着物２３に対する入力軸１４側への電磁コイル２０の移動は許可する。

そして、移動吸着物２４がロータ部２７に対して離間する間隔は、上記間隔Ｌ２よりも大きい、かつ上記間隔Ｌ１と上記間隔Ｌ２の和よりも小さい間隔Ｌ３に設定される。すなわち、ロータ部２７は、電磁コイル２０が固定吸着物２３と接触する場合、移動吸着物２４が電磁コイル２０及び固定吸着物２３に最も近付いたとしても電磁コイル２０への接触を規制する構成及び配置をなす。この場合、移動吸着物２４が電磁コイル２０に対して離間する間隔は、間隔Ｌ１＋間隔Ｌ２から間隔Ｌ３を減算した間隔Ｌ４（図２（ｂ）及び図３（ｂ）中に示す）になる。これにより、移動吸着物２４が軸方向に移動可能なストローク量は、移動吸着物２４が電磁コイル２０に対して離間する間隔Ｌ１よりも大きい間隔Ｌ３になる。なお、出力側フック部３１、移動吸着物２４のフック溝２４ｂ、及び入力側回転部材１６のスプライン嵌合溝１６ｂは、移動吸着物２４が軸方向に移動する際、間隔Ｌ３分のストローク量を確保可能にする構成及び配置をなす。例えば、フック溝２４ｂの軸方向の間隔は間隔Ｌ３よりも大きく設定されるとともに、スプライン嵌合溝１６ｂの軸方向の長さは間隔Ｌ３よりも大きく設定される。

また、固定吸着物２３がロータ部２７に対して離間する間隔は、上記Ｌ２よりも小さい間隔Ｌ５に設定される。なお、この間隔Ｌ５は、固定吸着物２３及びロータ部２７（入力側回転部材１６）が共に第１ハウジング１３ａに対してその軸方向及び径方向に移動不能であることから、電磁コイル２０の通電及び非通電に関係なく常に保たれる。これにより、電磁コイル２０が軸方向に移動可能なストローク量は、電磁コイル２０が固定吸着物２３に対して離間する間隔Ｌ２と同一になる。なお、入力側フック部３０、電磁コイル２０のフック穴２２ｂ、及び第１ハウジング１３ａのスプライン嵌合溝１３ｃは、電磁コイル２０が軸方向に移動する際、間隔Ｌ２分のストローク量を確保可能にする構成及び配置をなす。例えば、フック穴２２ｂの軸方向の間隔は間隔Ｌ２よりも大きく設定されるとともに、スプライン嵌合溝１３ｃの軸方向の長さは間隔Ｌ２よりも大きく設定される。

以上に説明した本実施形態の電磁クラッチ１０によれば、以下の（１）〜（４）に示す作用及び効果を得ることができる。
（１）図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、電磁コイル２０の非通電時において、電磁コイル２０の通電時となる場合、電磁コイル２０によってその周囲に形成される磁束が、電磁コイル２０の軸方向の両側に配置される固定吸着物２３及び移動吸着物２４を通過する。すなわち、固定吸着物２３及び移動吸着物２４の内部には、磁気回路Ｍが形成されることによって電磁力が発生する。こうした電磁力が電磁コイル２０に対して固定吸着物２３及び移動吸着物２４を吸着（吸引）する吸着力として、固定吸着物２３及び移動吸着物２４にそれぞれ作用する。なお、吸着力は、電磁コイル２０の非通電時、移動吸着物２４が出力軸１５側に付勢される力Ｆよりも十分に大きく設定される。

すなわち、図２（ａ）及び図３（ａ）に一点鎖線で示すように、電磁コイル２０及び固定吸着物２３の相対距離（間隔Ｌ２）が縮まっていくとともに、電磁コイル２０及び移動吸着物２４の相対距離（間隔Ｌ１）が縮まっていく。この縮まる過程では、電磁コイル２０に対して固定吸着物２３及び移動吸着物２４のどちらもが接触する等なく、電磁コイル２０及び固定吸着物２３の相対距離と、電磁コイル２０及び移動吸着物２４の相対距離とが自律的に調整される。なお、本実施形態において、固定吸着物２３は第１ハウジング１３ａに対して移動不能に固定されることから、電磁コイル２０が発生させる電磁力によっては電磁コイル２０それ自体が固定吸着物２３に近付くように移動する。

その後、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、電磁コイル２０及び固定吸着物２３が接触、すなわち電磁コイル２０に対して固定吸着物２３が一体に吸着される。一方、電磁コイル２０及び移動吸着物２４については、移動吸着物２４がロータ部２７に接触、すなわち電磁コイル２０に対して上記間隔Ｌ４（隙間）をあけて移動吸着物２４が吸着される。

そして、機械機構部１２は、電磁コイル２０の通電時、電磁コイル２０及び移動吸着物２４がそれぞれ軸方向に移動することによって、その可変機構が入力軸１４と出力軸１５との一体回転を解除する。つまり、機械機構部１２は、入力軸１４と出力軸１５とが相対回転するように可変する。この場合、移動吸着物２４は、入力軸１４側に吸着力（電磁力）によって引っ張られて吸着されるように機械機構部１２に機械的に連結されるとともに、入力軸１４とともに一体回転するように機械機構部１２に連結されている。

したがって、電磁コイル２０では、その軸方向の両側において電磁力を発生させてそれぞれの側に設けられる各吸着物２３，２４を吸着することができる。これにより、移動吸着物２４のストローク量（間隔Ｌ３）は電磁コイル２０のストローク量（間隔Ｌ２）も含めたストローク量となる。一方、電磁コイル２０及び移動吸着物２４の間隔Ｌ１は、移動吸着物２４のストローク量よりも小さくすることができる。同じく、電磁コイル２０及び固定吸着物２３の間隔Ｌ２は、移動吸着物２４のストローク量よりも小さくすることができる。

そのため、上記［発明が解決しようとする課題］で述べたように、電磁コイル２０及び移動吸着物２４が移動吸着物２４のストローク量だけ離間する場合に対して、電磁コイル２０が発生させる電磁力、すなわち移動吸着物２４を吸着する吸着力を増大させることができる。また、電磁コイル２０及び固定吸着物２３の間にも吸着力を発生させることによって移動吸着物２４を吸着するための吸着力をさらに増大させることができる。すなわち、移動吸着物２４のストローク量を大きくしたりすることにも好適に順応することができる。

ただし、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、電磁コイル２０の非通電時には、電磁コイル２０と各吸着物２３，２４とを離間させる必要がある。そのため、固定吸着物２３から離間する方向（出力軸１５側）に電磁コイル２０及び移動吸着物２４をそれぞれ付勢部材１２ａが発生させる力Ｆによって引っ張って付勢することとしている。もっとも、こうした付勢によって固定吸着物２３に対して電磁コイル２０が離れ過ぎたり、電磁コイル２０に対して移動吸着物２４が離れ過ぎたりしてしまうと、増大の図られた折角の吸着力を減少させてしまいかねない。

そこで、本実施形態では、増大させた吸着力を保つべく、電磁コイル２０の非通電時、電磁コイル２０及び固定吸着物２３の間隔と、電磁コイル２０及び移動吸着物２４の間隔とをそれぞれ所定の間隔に保つ各フック部３０，３１を備えることとしている。したがって、電磁コイル２０の大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図ることができる。

（２）図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、電磁コイル２０への移動吸着物２４の吸着後、電磁コイル２０と移動吸着物２４との間に隙間を有するように構成することとした。この場合、電磁コイル２０に対して移動吸着物２４が物理的に接触しないこととなる。そのため、移動吸着物２４は電磁コイル２０への吸着後、入力軸１４とともに回転されるものであるところ、移動吸着物２４の回転が電磁コイル２０に伝達してしまうこと、さらには固定吸着物２３まで伝達してしまうことを防ぐことができる。これにより、上述のように、電磁コイル２０の大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図る構成を有していても、電磁クラッチ１０としての動作を好適に行うことができる。

（３）電磁コイル２０への移動吸着物２４の吸着後、電磁コイル２０と移動吸着物２４との間の隙間は、入力側回転部材１６（入力軸１４）に外挿されるロータ部２７によって移動吸着物２４の軸方向の移動を規制することによって現れることとした。

このように、電磁コイル２０と移動吸着物２４との間に隙間を有するように構成する場合、入力側回転部材１６（入力軸１４）についてのみ構成を変更すれば済むこととなり、該入力軸１４以外にまで構成の変更が及ぶことが抑制される。したがって、電磁クラッチ１０としての動作の担保が容易に叶うようになる。

（４）本実施形態では、電磁コイル２０の非通電時、電磁コイル２０及び固定吸着物２３の間隔と、電磁コイル２０及び移動吸着物２４の間隔とをそれぞれ所定の間隔（間隔Ｌ２又は間隔Ｌ１）に保つための構成として種々の構成が考えられるなかで各フック部３０，３１を用いたフック構造を採用することとした。こうしたフック構造であれば、それぞれの間隔の調整さえ正確になされていれば、例えば、電磁コイル２０や移動吸着物２４の移動途中の構成等を考慮する必要がなくなる。したがって、間隔保持部を簡素、つまり容易に実現することができる。

（第２実施形態）
次に、電磁クラッチの第２実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成及び同一制御内容などは、同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略する。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の電磁コイル部１１（電磁クラッチ１０）では、移動吸着物２４の電磁コイル２０側に周方向に同一間隔をあけて複数（例えば１０個）のボールやローラを有するころ軸受等を設けることによって構成されるすべり構造４０が構築される。なお、本実施形態では、入力側回転部材１６の外周であって、電磁コイル２０のヨーク２２の内周面との間は、中空とされる。

本実施形態において、電磁コイル２０の通電時、電磁コイル２０及び移動吸着物２４については、電磁コイル２０に対してすべり構造４０を介して移動吸着物２４が吸着される。

以上に説明した本実施形態の電磁クラッチ１０によれば、第１実施形態の（１），（４）に準じた作用及び効果に加え、以下の（５），（６）に示す作用及び効果を奏する。
（５）図４（ａ），（ｂ）に示すように、電磁コイル２０への移動吸着物２４の吸着後、電磁コイル２０と移動吸着物２４との間にすべり構造４０を介在することとした。この場合、電磁コイル２０に対して移動吸着物２４が直接的に接触しないこととなる。そのため、上述したように、移動吸着物２４は電磁コイル２０への吸着後、入力軸１４とともに回転されるものであるところ、移動吸着物２４が回転してもすべり構造４０が滑るのみで、その回転は電磁コイル２０及び固定吸着物２３まで及ぶことがない。

すなわち、移動吸着物２４が回転してもその回転につられて電磁コイル２０まで回転してしまうこと、さらには固定吸着物２３まで回転しまうことを防ぐことができる。これにより、上述のように、電磁コイル２０の大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図る構成を有していても、電磁クラッチ１０としての動作を好適に行うことができる。

（６）本実施形態では、上記第１実施形態では必要であったロータ部２７を不要にすることができる。そのため、入力側回転部材１６の外周とヨーク２２の内周との間隔を小さくすることができる。したがって、電磁コイル部１１の径方向の縮小化を図ることができ、ひいては電磁クラッチ１０の径方向の縮小化に寄与する。

なお、上記各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・図５に示すように、電磁コイル２０、固定吸着物２３、及び移動吸着物２４の連結をフック構造にかえて、連結棒５０によって周方向にずれた位置で連結するクランク構造にしてもよい。連結棒５０の一端５０ａは固定吸着物２３の外周面に固定されるとともに、中点５０ｂは電磁コイル２０のヨーク２２の外周面において周方向に移動可能に取り付けられる。また、他端５０ｃは、移動吸着物２４の溝２４ｃを滑り可能に取り付けられる。そして、連結棒５０は、中点５０ｂ及び他端５０ｃの軸方向の間隔Ｌ６を、中点５０ｂ及び一端５０ａの軸方向の間隔Ｌ７よりも大きくするように電磁コイル２０、固定吸着物２３、及び移動吸着物２４を連結する。これにより、電磁コイル２０の非通電時、電磁コイル２０及び移動吸着物２４の間隔と、電磁コイル及び固定吸着物２３の間隔とは、それぞれ所定間隔に保たれる。なお、電磁コイル２０の通電時、電磁コイル２０と移動吸着物２４との間の隙間は、上記間隔Ｌ６及び上記間隔Ｌ７の差によって現れる。この場合、第１実施形態のようにロータ部２７によって移動吸着物２４の軸方向の移動を規制してもよいし、第２実施形態のようにロータ部２７を設けないようにしてもよい。

・図６に示すように、電磁コイル２０、固定吸着物２３、及び移動吸着物２４の連結をフック構造にかえて、各ばね６０，６１によって連結するばね構造にしてもよい。入力側ばね６０の両端６０ａ，６０ｂは、電磁コイル２０のヨーク２２の外周面及び固定吸着物２３の外周面にそれぞれ固定される。出力側ばね６１の一端６１ａは電磁コイル２０のヨーク２２の外周面に固定されるとともに、他端６１ｂは移動吸着物２４の溝２４ｄを滑り可能に取り付けられる。なお、他端６１ｂには、ボール６２が取り付けられる。これにより、電磁コイル２０の非通電時、電磁コイル２０及び移動吸着物２４の間隔と、電磁コイル及び固定吸着物２３の間隔とは、各ばね６０，６１の弾性力によってそれぞれ所定間隔に保たれる。なお、電磁コイル２０の通電時、第１実施形態のようにロータ部２７によって移動吸着物２４の軸方向の移動を規制してもよいし、第２実施形態のようにロータ部２７を設けないようにしてもよい。

・上記第１実施形態において、ロータ部２７は、入力側回転部材１６の軸方向に非連続的に設けられていてもよく、入力軸１４側及び出力軸１５側の端それぞれに一つずつ設けられるものであってもよい。

・上記第２実施形態では、すべり構造４０にかえて、移動吸着物２４の電磁コイル２０側にグリース等を塗って低摩擦コーティングを施すようにしてもよい。この場合であっても、上記（５），（６）に準じた作用及び効果を奏しうる。

・上記第２実施形態では、電磁コイル２０のヨーク２２の移動吸着物２４側にすべり構造４０を設けてもよい。
・上記各実施形態において、付勢部材１２ａは、機械機構部１２が有していたが、これに限らず移動吸着物２４が有するものであってもよいし、他の部品が有していてもよい。つまり、付勢部材１２ａは、固定吸着物２３から離間する方向に電磁コイル２０及び移動吸着物２４を付勢可能に設けられていればよい。

・上記各実施形態は、電磁コイル２０の非通電時に入力軸１４と出力軸１５とが相対回転するとともに、電磁コイル２０の通電時に入力軸１４と出力軸１５とが一体回転するようにしてもよい。

・上記各実施形態において、移動吸着物２４が電磁コイル２０に対して離間する間隔Ｌ１と、固定吸着物２３が電磁コイル２０に対して離間する間隔Ｌ２と、移動吸着物２４がロータ部２７に対して離間する間隔Ｌ３とは、適宜変更可能である。ただし、上記間隔Ｌ３が、上記間隔Ｌ２よりも大きい、かつ上記間隔Ｌ１と上記間隔Ｌ２の和よりも小さいことは少なくとも満たす必要がある。

Ｌ１，Ｌ２…間隔、Ｌ３…間隔（隙間）、１０…電磁クラッチ、１１…電磁コイル部、１２…機械機構部、１２ａ…付勢部材、１４…入力軸、１５…出力軸、２０…電磁コイル、２３…固定吸着物、２４…移動吸着物、２７…ロータ部（移動規制部）、３０…入力側フック部（間隔保持部）、３１…出力側フック部（間隔保持部）、４０…すべり構造、５０…連結棒（間隔保持部）、６０，６１…（間隔保持部）。

Claims (6)

1. 同軸上に配置される入力軸と出力軸の二軸と、前記二軸の間で回転の伝達と遮断とを機械的に切り替える機械機構部とを備え、電磁力を用いて前記機械機構部の切り替えを行うことによって前記二軸の間でトルクの伝達と遮断とを可能にする電磁クラッチにおいて、
   前記電磁力の発生源であって、前記二軸の軸方向に移動可能に設けられる電磁コイルと、
   前記電磁コイルの通電によって磁気回路を形成することで前記機械機構部の切り替えに供されるとともに、前記電磁コイルの同軸上且つ前記二軸に対して移動不能に設けられてなる固定吸着物と、
   前記電磁コイルの通電によって磁気回路を形成することで前記機械機構部の切り替えに供されるとともに、前記電磁コイルに対して前記固定吸着物の逆側において該電磁コイルの同軸上且つ前記二軸の軸方向に移動可能に設けられてなる移動吸着物と、
   前記電磁コイルの非通電時、前記固定吸着物から離間する方向に前記電磁コイル及び前記移動吸着物のそれぞれが付勢部材によって付勢されるなかで、前記電磁コイル及び前記固定吸着物の間隔と、前記電磁コイル及び前記移動吸着物の間隔とをそれぞれ所定の間隔に保つ間隔保持部と、を備えたことを特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記移動吸着物は、前記電磁コイルの通電によって前記電磁コイルへの吸着後、前記電磁コイルとの間に隙間を有するように構成される請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記二軸のうち前記入力軸の外周には、前記電磁コイルの通電によって前記電磁コイルに対する前記移動吸着物の吸着後、前記電磁コイルとの間に隙間を有するように前記移動吸着物の移動を規制する移動規制部が形成される請求項２に記載の電磁クラッチ。
4. 前記移動吸着物は、
   前記電磁コイルの通電によって前記電磁コイルへの吸着後、前記入力軸とともに回転されるものであり、
   前記入力軸とともに回転する場合、前記電磁コイルに対してすべり回転可能に構成される請求項１に記載の電磁クラッチ。
5. 前記移動吸着物の前記電磁コイル側には、前記電磁コイルの通電によって前記電磁コイルに対する前記移動吸着物の吸着後、前記電磁コイルに対して前記移動吸着物をすべり回転可能にするすべり構造を有する請求項４に記載の電磁クラッチ。
6. 前記間隔保持部は、前記電磁コイル及び前記固定吸着物の間隔と、前記電磁コイル及び前記移動吸着物の間隔とをそれぞれ所定の間隔に保つべく前記電磁コイル及び前記移動吸着物が前記固定吸着物から離間する方向への移動を規制するように引っ掛けるフック構造をなす請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の電磁クラッチ。