JP7295268B2 - 磁束を導くベアリングシールドを備える回転結合装置 - Google Patents

Description

ａ．発明の分野
本開示は回転結合装置に関する。特に、本開示は、流体及び微粒子が装置内のベアリングに到達しないようにするだけでなく、装置の組み立てを容易にし、装置内での磁束の通りを向上させるシールドを有する、回転結合装置に関する。

ｂ．背景技術
クラッチ及びブレーキなどの回転結合装置は、２つのボディー間でのトルクの伝達を制御するために使用される。従来の電磁石結合装置では、結合ディスク又はローターは、入力又は出力部材に結合され、ディスクの一方の側に配設されたアーマチュアは、他方の入力及び出力部材に結合される。電磁石は、アーマチュアに対向するディスクの側に配設され、励磁され及び励磁を切られて、アーマチュアを、ディスクに対して係合させたり係合解除させたりするようにして、入力及び出力部材を回転自在に結合するか若しくは切り離す、及び／又はそれら部材のうちの一方にブレーキをかけるようにする。電磁石は、回転しないように固定されていることが多い。それゆえ、従来の結合装置は、電磁石と結合装置の回転部との間にベアリングが配設されている。装置が使用されている用途に応じて、ベアリングは、流体及び／又は粉塵などの汚染物質にさらされ、それにより、装置の寿命が短くなる可能性がある。

汚染物質がベアリングに到達しないようにするために、ベアリングの輪の一方に取り付けられ、輪間の間隙にわたって延在し得るシールが開発されてきている。これらのシールの使用は、シールの在庫を維持することだけでなく、ベアリングにシールを組み立てる別個の作業を必要とする。さらに、ベアリングの輪に対するシールの組み立ては困難であり、損傷したり又はベアリングの機能を変化させたりすることがある。

本発明者らは、上記で特定した欠陥のうちの１つ以上を最小限にする及び／又はなくす回転結合装置に対するニーズを認識した。

本開示は回転結合装置に関する。特に、本開示は、流体及び微粒子が装置内のベアリングに到達しないようにしながら、装置の組み立てを容易にし、いくつかの実施形態では、装置内での磁束の通りを向上させるシールドを有する、回転結合装置に関する。

本教示の一実施形態による回転結合装置は、回転軸の周りで回転するように構成されたローターを含む。該ローターは、前記回転軸の周りに配設されシャフトを受けるように構成されたローターハブと、該ローターハブから径方向外側へ延在するローターディスクとを含む。前記装置は、さらに、前記ローターディスクの第１の軸側に配設されたアーマチュアと、該アーマチュアに対向する前記ローターディスクの第２の軸側に配設され回転しないように固定された電磁石とを含む。前記装置は、さらに、前記ローターハブと前記電磁石との間に配設されたベアリングを含む。前記ローターハブは、前記ベアリングの第１の軸側にある前記ベアリングの内輪に係合し、前記電磁石は、前記ベアリングの第２の軸側にある前記ベアリングの外輪に係合する。前記装置は、さらに、前記電磁石の径方向内側に配設され前記ベアリングの前記第２の軸側にある前記ベアリングの内輪に係合するスペーサーを含む。空隙が前記電磁石から前記スペーサーを分離する。前記装置は、さらに、前記スペーサーによって支持されそこから径方向外側へ延在するシールドを含んで、前記シールドの一部分が前記空隙と軸方向に整列されるようにする。

本教示の別の実施形態による回転結合装置は、回転軸の周りで回転するように構成されたローターを含む。該ローターは、前記回転軸の周りに配設されシャフトを受けるように構成されたローターハブと、該ローターハブから径方向外側へ延在するローターディスクとを含む。前記装置は、さらに、前記ローターディスクの第１の軸側に配設されたアーマチュアと、該アーマチュアに対向する前記ローターディスクの第２の軸側に配設され回転しないように固定された電磁石とを含む。前記装置は、さらに、前記ローターハブと前記電磁石との間に配設されたベアリングを含む。前記ローターハブは、前記ベアリングの第１の軸側にある前記ベアリングの内輪に係合し、前記電磁石は、前記ベアリングの第２の軸側にある前記ベアリングの外輪に係合する。前記装置は、さらに、前記電磁石の径方向内側に配設され前記ベアリングの前記第２の軸側にある前記ベアリングの内輪に係合するスペーサーを含む。空隙が、前記電磁石から前記スペーサーを分離する。前記装置は、さらに、前記スペーサーによって支持されそこから径方向外側へ延在するシールドを含んで、該シールドの一部分が前記空隙と軸方向に整列されるようにする。前記電磁石が励磁されるとき、磁束は、前記ローターハブから前記シールドを通って前記電磁石に進む。

本教示の別の実施形態による回転結合装置は、回転軸の周りで回転するように構成されたローターを含む。該ローターは、前記回転軸の周りに配設されシャフトを受けるように構成されたローターハブと、該ローターハブから径方向外側へ延在するローターディスクとを含む。前記装置は、さらに、前記ローターディスクの第１の軸側に配設されたアーマチュアと、該アーマチュアに対向する前記ローターディスクの第２の軸側に配設され回転しないように固定された電磁石とを含む。前記装置は、さらに、前記ローターハブと前記電磁石との間に配設されたベアリングを含む。前記ローターハブは、前記ベアリングの第１の軸側にある前記ベアリングの内輪に係合し、前記電磁石は、前記ベアリングの第２の軸側にある前記ベアリングの外輪に係合する。前記装置は、さらに、前記電磁石の径方向内側に配設され前記ベアリングの前記第２の軸側にある前記ベアリングの内輪に係合するスペーサーを含む。空隙が、前記電磁石から前記スペーサーを分離する。前記装置は、さらに、前記スペーサーによって支持されそこから径方向外側へ延在するシールドを含んで、該シールドの一部分が前記空隙と軸方向に整列されるようにする。前記シールドは、前記電磁石が励磁されないとき、前記電磁石から軸方向に離間され前記シールドが変形する第１の状態を取り、前記電磁石が励磁されるとき、前記電磁石に接触する第２の状態を取る。

本教示による回転結合装置は、従来の結合装置と比較して好都合である。結合装置は、流体及び微粒子などの汚染物質が装置のベアリングに到達しないようにするシールドを含む。シールドは、装置のスペーサーによって支持されているため、いくつかの実施形態では、シールドは、予め組み立てられたユニットとして装置と一緒に含まれ、それにより、ベアリングシールドの別々の在庫を維持する必要をなくし、ベアリングへのシールドの組み立てをなくし得る。さらに、シールドはベアリングの輪に取り付けられていないため、組み立て中のベアリングの損傷及び／又は不整列の可能性が低下される。いくつかの実施形態では、シールドはまた、結合装置内の電磁回路のための追加的な磁路を提供するように構成されており、装置内での磁束の通りを向上させる。いくつかの実施形態では、シールドはまた、磁束の存在下で変形して、ベアリングに至る開口部のサイズを小さくし、ベアリングの封止性を向上させ得る。

本発明の上記の及び他の態様、特徴、詳細、実用性、及び利点は、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を読むことから、並びに本発明の特徴を例として示す添付図面を検討することから、明らかになる。

本教示の一実施形態による回転結合装置の断面図である。 図１の結合装置のシールドの斜視図である。 図１の結合装置のスペーサーの斜視図である。 本教示の別の実施形態による回転結合装置の断面図である。 図３の結合装置のシールドの斜視図である。 図３の結合装置のスペーサーの斜視図である。

ここで図面を参照すると、様々な図面における同一の構成要素を特定するために同様の参照符号が使用され、図１は、本発明の一実施形態による回転結合装置１０を示す。装置１０は、シャフト１２と別の装置（図示せず）との間でトルクを選択的に伝達するクラッチとして機能する。装置１０はまた、トルクが伝達しないときには、ブレーキとして機能する。装置１０は、乗用型芝刈り車両（ｒｉｄｉｎｇ ｌａｗｎｍｏｗｅｒ）又は同様の装置において使用されるために提供され得る。しかしながら、当業者には、装置１０は、クラッチ及び／又はブレーキを必要とする多種多様な応用において使用され得ることが理解される。装置１０は、ローター１４、スペーサー１６、１８、ベアリング２０、２２、電磁石２４、アーマチュア２６、スプリング２８、ブレーキ板３０及びトルク伝達部材３２を含み得る。本教示によれば、結合部１０は、さらに、ベアリングシールド３４を含む。

シャフト１２は、－ある装置（図示せず）からシャフト１２が延在しているこのある装置からのトルクを、結合装置１０を通して別の装置（図示せず）まで送り届ける－入力シャフトとして機能し得る。あるいは、シャフト１２は、－結合装置１０を通して別の装置（図示せず）からトルクを受け取り、そのトルクを、ある装置（図示せず）からシャフト１２が延在しているこのある装置へ伝達する－出力シャフトとして機能し得る。シャフト１２は、従来の金属及び合金から作製され得、中実でも又はチューブ状でもよい。シャフト１２は、回転軸３６を中心にして置かれ、入力シャフトとして機能するときには、エンジン、電気モーター又は他の従来の動力源によって駆動され得る。説明の実施形態では、シャフト１２は装置１０に挿入され、装置１０の対向する側には、トルク伝達部材３２がある（「標準実装」）。

ローター１４は、シャフト１２と部材３２との間でトルクを伝達するために、アーマチュア２６と選択的に係合するために提供されている。ローター１４は、軸３６の周りに配設されており、シャフト１２に結合されてそれと一緒に回転する。ローター１４は、従来の金属及び合金から作製され得、ハブ３８及びローター又は結合ディスク４０を含む。

ハブ３８は、チューブ状であり、シャフト１２が延在する中心ボアを画定する。ハブ３８は、シャフト１２内のキー（図示せず）に相補的な形状にされそれを受けるように構成された、軸方向に延在するキー溝（図示せず）を画定し得る。あるいは、ハブ３８は、シャフト１２内のキー溝内に受けられるように構成された、一体式の径方向に延在するキーを備えた形状にされ得る。いずれの軸端においても、ハブ３８は、ベアリング２０、２２を支持するために、各ベアリング２０、２２の一方の軸側に、ベアリング２０、２２の内輪に当接する肩部を画定する。さらに、米国特許第７，５２７，１３４号明細書（その開示全体を本願明細書に援用する）により詳細に説明されているように、ハブ３８は、スペーサー１６、１８内の対応するノッチ又はラグに係合するように構成された、ハブ３８の軸端面のいずれにも配設された１つ以上のノッチ又はラグを画定し得る。その径方向外径では、ハブ３８は、軸方向に延在する内側ローター磁極４２を画定する。ハブ３８は、さらに、下記で説明する目的のために、磁極４２の径方向内側にある、軸方向に延在する凹部４４を画定する。

ディスク４０は、ハブ３８から径方向外側へ延在し、アーマチュア２６に対面するクラッチ係合面を画定する。ディスク４０は、例えば、複数の相補的なラグ及びノッチを含め、圧入関係によって、ハブ３８に結合される。当業界で公知のように、ディスク４０は、角度をつけて離間したバナナ状のスロット（図示せず）の複数の径方向に離間した列を含み得る。電磁石２４を励磁すると、スロットは、磁束を、ディスク４０とアーマチュア２６との間で空隙を貫いて行ったり来たり進ませ、ローター１４とアーマチュア２６との間の高トルクの係合を可能にする。その外径では、ディスク４０は、軸方向に延在する外側ローター磁極４６を画定する。磁極４６は、磁極４２と径方向に整列され、磁極４２から径方向外側に離間されている。

スペーサー１６は、ベアリング２０及び電磁石２４を、装置１０の他の構成要素と組み立てられた関係に支持するために提供され、粉末金属を含む従来の材料から作製され得る。スペーサー１６は、軸３６の周りに配設され、全体的にシリンダー形状である。スペーサー１６の内径は、シャフト１２を受けるようなサイズにされている。本教示の一態様によれば、スペーサー１６の内径は、さらに、シールド３４の一部分を受けシールド３４を締り嵌めで係合してシールド３４がスペーサー１６に付着されるようにするようなサイズにされている。スペーサー１６の外径は、ローターハブ３８に対してベアリング２０の対向する側にあるベアリング２０の内輪に当接するように構成された肩部を画定するように変えて、ベアリング２０が、スペーサー１６及びローターハブ３８に画定された、対向する肩部間に配設されるようにする。スペーサー１６は、電磁石２４の径方向内側に配設され、及びスペーサー１６の径方向に最も外側の面は、ベアリング２０と軸方向に整列されている空隙４８によって、電磁石２４から径方向に分離されている。図２Ｂを参照して説明すると、スペーサー１６は、さらに、スペーサー１６の軸端面に、ローターハブ３８の軸端面にある対応するノッチ又はラグにそれぞれ受けられる又はそれらを受けるように構成された１つ以上の軸方向に突出するラグ５０又はノッチを画定して、スペーサー１６とローターハブ３８を回転自在に結合し得る。

再度図１を参照して説明すると、スペーサー１８は、ベアリング２２及びトルク伝達部材３２を、装置１０の他の構成要素と組み立てられた関係で支持するために提供されており、粉末金属を含む従来の材料から作製され得る。スペーサー１８の透磁率は、ローター１４、電磁石２４及びアーマチュア２６よりも低く、例えば、非強磁性材料製とし得る。スペーサー１８は、軸３６の周りに配設され、全体的にシリンダー形状である。スペーサー１８は、スペーサー１８を通ってシャフト１２内へと延在するファスナー（図示せず）を受けるように構成されている。スペーサー１８のように、ファスナーの透磁率は、ローター１４、電磁石２４及びアーマチュア２６よりも低く、例えば、ある種のステンレス鋼などの非強磁性材料から作製され得る。スペーサー１８は、一方の軸端にヘッド５２を画定し得、このヘッドは、ファスナーにトルクを加えている間、スペーサー１８を動かないようにできるようにする複数の平坦部を有する。スペーサー１８は、さらに、ヘッド５２から軸方向に延在するボディー５４を画定し得る。ボディー５４は、全体的にシリンダー状外面を有し、その上に、ベアリング２２が、ローターハブ３８及びスペーサー１８に画定された、対向する肩部間で支持され得る。スペーサー１８は、さらに、ボディー５４の軸端面に、ローターハブ３８の軸端面にある対応するノッチ又はラグにそれぞれ受けられるか又はそれらを受けるように構成された１つ以上の軸方向に突出するラグ又はノッチを画定し、スペーサー１８とローターハブ３８を回転自在に結合し得る。

ベアリング２０は、ローターハブ３８及びスペーサー１６が電磁石２４に対して回転できるようにするために提供される。ベアリング２０は、当業界で従来のものである。ベアリング２０の内輪は、スペーサー１６及びローターハブ３８に支持され、スペーサー１６及びローターハブ３８内に画定された、対向する肩部に当接する。ベアリング２０の外輪は、電磁石２４を支持する。

ベアリング２２は、トルク伝達部材３２が入力シャフト１２、ローター１４及びスペーサー１８に対して回転できるようにするために提供される。ベアリング２２は、当業界で従来のものである。ベアリング２２の内輪は、スペーサー１８及びローターハブ３８に支持され、スペーサー１８及びローターハブ３８内に画定された、対向する肩部に当接する。ベアリング２２の外輪は、トルク伝達部材３２を支持する。

電磁石２４は、ローター１４と、電磁石２４と、アーマチュア２６との間で電磁回路を生じて、アーマチュア２６をローター１４と係合するように動かし、トルクをシャフト１２とトルク伝達部材３２との間で伝達させる。電磁石２４は、ローターディスク４０の一方の側に配設され、フィールドシェル又はハウジング５６、及び導体アッセンブリー５８を含む。

ハウジング５６は、導体アッセンブリー５８を収納するために提供される。ハウジング５６はまた、ローター１４とアーマチュア２６を選択的に係合させる電磁回路の一部を形成する。ハウジング５６は、従来の金属、及び鋼を含む合金から作製され得る。ハウジング５６は、シリンダー状で、軸３６の周りに配設され、ベアリング２０の外輪に支持される。ハウジング５６は、回転しないように固定されている。ハウジング５６は、断面が全体的にＵ字状であり、径方向に内側及び径方向に外側の環状部材６０、６２を含む。

内側部材６０は、ベアリング２０の外輪に支持される。部材６０は、断面が全体的にＬ字状であり、軸方向に延在する内側磁極６４を画定する。磁極６４は、ローター１４のハブ３８の凹部４４内へ延在し、それゆえ内側ローター磁極４２に対して径方向内側に配設される。同一出願人による米国特許第７，４９３，９９６号明細書（その開示全体を本願明細書に援用する）により十分に説明されているように、磁極４２、６４の相対的位置は、いくつかの理由から好都合である。第１に、ローター１４、アーマチュア２６及びハウジング５６が関わる磁気回路の磁気効率は、回路内の少なくとも一部の磁束に対する空隙の数を減少させることによって、向上する。第２に、導体アッセンブリー５８が配設される環状間隙は拡大されて、ハウジング５６内にアッセンブリー５８をより簡単に挿入及び締結できるようにする。

外側部材６２は、内側部材６０に結合及び支持される。外側部材６２は、端壁６６、軸方向に延在する外側磁極６８、及びフランジ７０を画定する。端壁６６は、部材６０から径方向外側へ延在する。磁極６８は、端壁６６と一体であり、そこから軸方向に延在する。磁極６８は、ローター１４の磁極４６に対して径方向外側に配設される。フランジ７０は、端壁６６に対向する磁極６８の端部において、磁極６８と一体であり、径方向外側へ延在する。フランジ７０は、磁極６８の周囲の少なくとも一部分に沿って延在する。

導体アッセンブリー５８は、ローター１４と、アーマチュア２６と、ハウジング５６との間で磁気回路を生じさせるために提供されて、アーマチュア２６をローター１４と係合するように動かし、トルクをシャフト１２とトルク伝達部材３２との間で伝達させる。導体アッセンブリー５８は、全体的に環状であり、ハウジング５６内で軸３６の周りに配設される。特に、アッセンブリー５８は、ハウジング５６の内側磁極６４と外側磁極６８との間に配設される。アッセンブリー５８は、導体７２及び導体シェル７４を含む。

導体７２は、従来の銅コイルを含み得るが、その代わりに、他の公知の導体が使用されてもよい。導体７２は、バッテリーなどの電力供給源（図示せず）に電気的に接続され得る。導体７２を励磁すると、電磁回路が、ローター１４と、アーマチュア２６と、ハウジング５６との間に形成される。磁束は、ハウジング５６の外側磁極６８から、空隙を貫いて、ローター１４の外側磁極４６へと通る。そのため、磁束は、ディスク４０とアーマチュア２６との間を、それらの間の空隙を貫いて、行ったり来たり進む。その後、磁束は、ローター１４のディスク４０からローター１４のハブ３８へと通る。最後に、磁束は、ハブ３８からいくつかの磁路に沿ってハウジング５６の部材６０、６２へと戻るように通る。特に、磁束の一部分は、内側ローター磁極４２からハウジング５６の外側部材６２へ直接通る。磁束の別の部分は、ハブ３８から、内側部材６０によって画定されたハウジング５６の内側磁極６４を経て通り、その後、外側部材６２へと通る。磁束のさらに別の部分は、ハブ３８から、ベアリング２０に対して径方向内側のスペーサー１６へと通ってから、内側部材６０及び外側部材６２へと通り、磁束の一部分が、内側ローター磁極４２及び内側ハウジング磁極６４の高密度の領域を回避できるようにし、さらに回路の磁気効率を向上させる。本教示の一態様によれば、ハブ３８からスペーサー１６へと通るこの磁束の一部分は、スペーサー１６からシールド３４へ、その後、いくつかの実施形態ではハウジング５６の部材６０及び／又は６２へと通って、磁束の通りのための追加的な磁路を提供し、下記で詳細に説明するように、ベアリング２０の汚染物質保護を向上させ得る。

導体シェル７４は、導体７２を収納するために提供され、またハウジング５６内に導体７２を実装するために使用される。シェル７４は、従来のプラスチックから成形され得る。シェル７４は、一体式端子コネクタ７６を含み得、それによって導体７２が動力源に電気的に接続され得る。シェル７４はまたハウジング５６の部材６２の端壁６６にある凹部内に受けられるようなサイズにされた１つ以上のラグを画定して、導体アッセンブリー５８の回転を防止し得る。同一出願人による係属中の米国特許第７，９７５，８１８号明細書（その開示全体を本願明細書に援用する）に説明されているように、シェル７４は、ハウジング５６の外側磁極６８に接近して配設され複数の点でハウジング５６の部材６２に付着された、径方向外側へ延在するフランジを含み得る。

アーマチュア２６は、ローター１４とトルク伝達部材３２との間でトルクを伝達させるために提供される。アーマチュア２６は、様々な従来の金属、及び鋼を含む合金から作製され得る。アーマチュア２６は、構造が環状であり、軸３６の周りに配設されて、それを中心にして置かれ得る。アーマチュア２６は、電磁石２４に対向するローターディスク４０の一方の側に配設され、ローターディスク４０に対面するクラッチ係合面を画定する。アーマチュア２６は、空隙によってローターディスク４０から軸方向に離間されている。ローターディスク４０のように、アーマチュア２６は、角度をつけて離間したスロット（図示せず）の複数の径方向に離間した列を含み得、それにより、導体アッセンブリー５８を励磁すると、磁束がローター１４とアーマチュア２６との間で行ったり来たり進むのを容易にする。アーマチュア２６は、伝達部材３２に結合される。特に、アーマチュア２６は、複数のリーフスプリング２８によって、トルク伝達部材３２に結合され得る。

スプリング２８は、アーマチュア２６からトルク伝達部材３２へ駆動トルク及び制動トルクを伝達し、部材３２に対する及びローターディスク４０の方へ向かいそこから離れるアーマチュア２６の軸方向の動きを可能にする。スプリング２８は、ステンレス鋼から作製され得、リベット、スクリュー、ボルト、又はピンなどの従来のファスナーを使用して、一方の端において、アーマチュア２６に、及び対向する端において、部材３２に接続される。

ブレーキ板３０は、ブレーキトルク伝達部材３２へのアーマチュア２６による係合用の制動面を提供する。ブレーキ板３０は、従来の金属及び鋼などの合金を含む透磁率が比較的高い従来の材料から作製され得る。ブレーキ板３０は、装置１０の周囲の少なくとも一部分に、好ましくは装置１０の周囲の一部分のみに延在し、ハウジング５６に結合される。特に、ブレーキ板３０は、ハウジング５６のフランジ７０に結合され、１つ以上のファスナー７８を使用してそこから吊り下げられる。ファスナー７８は、ローター１４、アーマチュア２６及びハウジング５６よりも透磁率が低い１種又は複数種の材料（非磁性材料を含む）から作製されて、ブレーキ板３０とハウジング５６との間の磁束の通りを減少させるか又はなくし、それにより、導体アッセンブリー５８が励磁されているときのクラッチの係合を容易にし得る。ブレーキ板３０は、１つ以上のスペーサー８０又はシム、例えば同一出願人による米国特許第８，１２３，０１２号明細書（その開示全体を本願明細書に援用する）に説明されているスペーサー及びシムを使用して、ハウジング５６のフランジ７０から軸方向に離間され得る。スペーサー８０は、ローター１４及びアーマチュア２６のそれぞれのクラッチ係合面の摩耗、並びにアーマチュア２６及びブレーキ板３０のブレーキ係合面の摩耗を補償するために、ブレーキ板３０の位置を調整できるようにする。スペーサー８０にはボアが設けられ得、そこを通ってファスナー７８が延在する。スペーサー８０は、同様に、ローター１４、アーマチュア２６及びハウジング５６よりも透磁率が比較的低い１種又は複数種の材料（非磁性材料を含む）から作製され、ブレーキ板３０とハウジング５６との間の磁束の通りを減少させ得るか又はなくし得る。例えば、同一出願人による米国特許第７，７３２，９５９号明細書（その開示全体を本願明細書に援用する）を参照して説明すると、板３０は、１つ以上の磁石（図示せず）を収納し、それにより、アーマチュア２６及び磁石と一緒に磁気回路の一部を形成して、スプリング２８がアーマチュア２６をブレーキ板３０との係合状態に引き入れるのを補助して、制動トルクをトルク伝達部材３２へもたらし得る。

トルク伝達部材３２は、シャフト１２と芝刈り車両の刃などの別の装置との間でトルクを伝達する。部材３２は、リーフスプリング２８によってアーマチュア２６に結合され、ベアリング２２の外輪に、回転のために支持される。部材３２は、軸３６の周りに配設され、それを中心にして置かれ得る。部材３２は、部材３２を駆動又は被駆動装置に結合するために使用されるファスナーを受けるように構成された複数のボアを画定する、径方向外側に終端するフランジ８２を画定する。

シールド３４は、流体又は粉塵などの汚染物質がベアリング２０を損傷させないようにするために提供される。特に、シールド３４は、汚染物質が外部環境から空隙４８を通ってベアリング２０へと通過しないようにする。シールド３４は、様々な材料から作製され得る。いくつかの実施形態では、シールド３４は、強磁性材料などの透磁率が比較的高い材料から作製され、シールド３４が、磁束をスペーサー１６から電磁石２４のハウジング５６の部材６０、６２へ通すようにする。シールド３４は、形状が環状であり、軸３６の周りに配設されて、それを中心にして置かれ得る。図２Ａを参照して説明すると、シールド３４は、シールド３４の径方向内面を画定する、軸方向に延在する部分８４を含む。図１を参照して説明すると、部分８４は、シャフト１２を取り囲み、スペーサー１６に受けられてその径方向内側に配設され、及びスペーサー１６の径方向内面に支持されるように構成されている。部分８４の外径は、スペーサー１６の内径よりもわずかに大きくてもよく、シールド３４の部分８４の径方向外面が、スペーサー１６の径方向内面に締り嵌めで係合するようにする。あるいは、いくつかの実施形態では、部分８４の外径は、スペーサー１６の内径よりもわずかに小さくてもよく、シールド３４が、滑合でスペーサー１６に係合するようにする。シールド３４は、さらに、部分８４から径方向外側へ延在し空隙４８と軸方向に整列される、径方向に延在する部分８６を含む。再度図２Ａを参照して説明すると、部分８６は、部分８４から径方向外側へ延在する、径方向に延在するセクション８６_Ａと、８６_Ａから軸方向及び径方向の双方に延在する移行セクション８６_Ｂと、８６_Ｂから径方向外側へ延在する、径方向に延在するセクション８６_Ｃとを含む。図１を参照して説明すると、移行セクション８６_Ｂは、空隙４８と軸方向に整列され得、下記で説明するような一定の条件下でシールド３４が変形できるようにする。シールド３４は、さらに、シールド３４の径方向外面を画定する、軸方向に延在する部分８８を含む。部分８８は、部分８６（特に、部分８６のセクション８６_Ｃ）から電磁石２４のハウジング５６の部材６２の方へ向かって軸方向に延在する。上述の通り、いくつかの実施形態では、シールド３４は、電磁石２４が励磁されるときに、磁束がハブ３８から電磁石２４へ（スペーサー１６及びシールド３４を通って）進むことができる強磁性材料などの材料から作製され得る。磁束の通りは、さらに、シールド３４の変形を生じ、ベアリング２０の封止性を高め得る。特に、シールド３４は、電磁石２４が励磁されていないときには、通常の又はストレスを受けていない状態を有する。この状態では、シールド３４の部分８８は、電磁石２４のハウジング５６の部材６２から軸方向に離間され得る。電磁石２４が励磁されると、シールド３４は、変形された又はストレスを受けた状態を取る。この状態では、シールド３４を通って電磁石２４のハウジング５６へ進む磁束は、シールド３４とハウジング５６との間に引き合う磁力を生じ、シールド３４の部分８８を電磁石２４のハウジング５６の部材６２に接触させる。シールド３４と電磁石２４のハウジング５６との間の物理的な接触は、汚染物質が空隙４８及びベアリング２０に到達する可能性をさらに低下させる。

ここで図３を参照すると、本発明別の実施形態による回転結合装置１０’が示されている。装置１０’は、装置１０と実質的に同様である。装置１０及び１０’の同様の構成要素は同じ符号を有し、これらの構成要素の説明は、上記に見出され得る。装置１０’は、装置１０とは、装置１０のスペーサー１６及びシールド３４が装置１０’のスペーサー１６’及びシールド３４’で置き換えられている点が、異なる。

スペーサー１６’は、上記で説明したスペーサー１６と同様である。しかしながら、図４Ｂを参照して説明すると、スペーサー１６’は、スペーサー１６の径方向内面に１つ以上の溝９０を画定している。溝９０は、スペーサー１６’の一方の軸端に形成され得る。説明の実施形態では、スペーサー１６’は、互いに直径方向に対向する２つの弓状の溝９０を含む。しかしながら、溝９０の数及び向きは変わってもよいことが理解されるべきである。

シールド３４’は、上記で説明したシールド３４と同様である。しかしながら、シールド３４’は、シールド３４にはあるような、内側の軸方向に延在する部分８４を含まない。図４Ａを参照して説明すると、その代わりに、シールド３４’は、１つ以上のタブ９２を画定している。タブ９２は、シールド３４’の部分８６から、全体的に軸方向に延在する。説明の実施形態では、シールド３４’は、互いに直径方向に対向する２つのタブ９２を含む。しかしながら、タブ９２の数及び向きは変わってもよいことが理解されるべきである。各タブ９２は、タブ９２の端に、スペーサー１６’にある対応する溝９０に受けられるように構成されている全体的に径方向外側へ延在するフランジ９４を含む。スペーサー１６’へのシールド３４’の組み立てを行っている間に、シールド３４が軸方向にスペーサー１６’内へと動かされフランジ９４がスペーサー１６’の径方向内面に係合するため、タブ９２は、最初に、変形された又はストレスを受けた状態へと内向きに撓む。ひとたびフランジ９４が溝９０と整列されたら、タブ９２は、それらの通常の又はストレスを受けていない状態へと戻り、及びフランジ９４は溝９０にはめ込まれて、シールド３４’をスペーサー１６’に付着する。

本教示による回転結合装置１０又は１０’は、従来の結合装置と比較して好都合である。結合装置１０又は１０’は、流体及び微粒子などの汚染物質が装置１０又は１０’のベアリング２０に到達しないようにするシールド３４又は３４’を含む。シールド３４又は３４’は、装置１０又は１０’のスペーサー１６又は１６’によって支持されるため、いくつかの実施形態では、シールド３４又は３４’は、予め組み立てられたユニットとして、装置１０又は１０’と一緒に含まれてもよく、それにより、ベアリングシールドの別々の在庫を維持する必要性をなくし、ベアリング２０へのシールドの組み立てをなくす。さらに、シールド３４又は３４’はベアリングの輪に取り付けられないため、組み立て中のベアリング２０の損傷及び／又は不整列の可能性が低下される。いくつかの実施形態では、シールド３４又は３４’はまた、結合装置１０又は１０’内に、電磁回路のための追加的な磁路を提供するように構成されており、装置１０又は１０内での磁束の通りを向上させ得る。いくつかの実施形態では、シールド３４又は３４’はまた、磁束が存在する際に変形して、ベアリング２０に至る開口部のサイズを小さくし、ベアリング２０の封止性を向上させ得る。

本発明を、その１つ以上の特定の実施形態を参照して図示及び説明したが、当業者には、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正がなされ得ることが理解される。

Claims (10)

1. 回転結合装置であって、該回転結合装置は、
   回転軸の周りで回転するように構成されたローターであって、前記回転軸の周りに配設されシャフトを受けるように構成されたローターハブと、該ローターハブから径方向外側へ延在するローターディスクとを含む、ローターと、
   前記ローターディスクの第１の軸側に配設されたアーマチュアと、
   該アーマチュアに対向する前記ローターディスクの第２の軸側に配設され回転しないように固定された電磁石と、
   前記ローターハブと前記電磁石との間に配設されたベアリングであって、前記ローターハブは、前記ベアリングの内輪の前記第１の軸側に係合し、前記電磁石は、前記ベアリングの外輪の前記第２の軸側に係合する、ベアリングと、
   前記電磁石の径方向内側に配設され前記ベアリングの前記第２の軸側にある前記ベアリングの前記内輪に係合するスペーサーであって、空隙が前記スペーサーを前記電磁石から分離する、スペーサーと、
   前記スペーサーによって支持されそこから径方向外側へ延在するシールドであって、該シールドの一部分は前記空隙と軸方向に整列されるようにする、シールドとを備える、回転結合装置。
2. 前記電磁石が励磁されるとき、磁束は、前記ローターハブから前記シールドを通って前記電磁石へ進む、請求項１に記載の回転結合装置。
3. 前記シールドは、前記電磁石が励磁されないとき、前記電磁石から軸方向に離間される第１の状態を取り、前記電磁石が励磁されるとき、前記シールドが変形し、前記電磁石に接触する第２の状態を取る、請求項１又は２に記載の回転結合装置。
4. 前記シールドは、前記スペーサーの径方向内面に支持される、請求項１～３のいずれか一項に記載の回転結合装置。
5. 前記シールドは、締り嵌めで前記スペーサーに係合する、請求項１～４のいずれか一項に記載の回転結合装置。
6. 前記シールドは、前記スペーサーにある溝内に受けられるように構成されたタブを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の回転結合装置。
7. 前記溝は、前記スペーサーの径方向内面に形成される、請求項６に記載の回転結合装置。
8. 前記溝は、前記スペーサーの一方の軸端に形成される、請求項７に記載の回転結合装置。
9. 前記シールドは、前記スペーサーの径方向内側に配設された、軸方向に延在する部分と、前記空隙と軸方向に整列された、径方向に延在する部分とを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の回転結合装置。
10. 前記シールドは強磁性材料製である、請求項１～９のいずれか一項に記載の回転結合装置。

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