JPH022091Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自動車用空気調和装置のためのコンプ
レツサーに装着される電磁クラツチに関するもの
であり、特にエンジンからの動力をコンプレツサ
ーに伝達する摩擦面の構造に関するものである。

まずここで、第１図及び第２図を参照して、従
来より用いられている電磁クラツチについて説明
する。

固定部１の筒状突部１ａの外周にラジアル軸受
２を介して鉄製のリング状ロータ３を回転自在に
支持させるとともに、固定部１に固定保持された
リング状の励磁コイル装置４と間隙をもつて組合
せ、一方筒状突部１ａ内を通つて固定部１に回転
自在に支持された主軸５の先端に磁性のハブ６を
キー等により回転止めしつつ取付けるとともに、
ハブ６に板バネ７を介して鉄製のリング状アーマ
チユア８をロータ３と間隔をおいて対向させ、か
つ主軸５と平行な方向で可動なように取付けた構
造を有している。その際励磁コイル装置４のコイ
ル９に電流が流れているときには、コイル９より
発生する磁力によつてアーマチユア８をロータ３
の摩擦面３ａに吸着させて主軸５に回転力を伝え
るが、コイル９への通電が断たれると吸着力が消
減するので、アーマチユア８が板バネ７の復元力
によりロータ３の摩擦面３ａから切離され主軸５
への回転伝達が断たれるようになつている。ま
た、上記のような電磁クラツチの摩擦面３ａ及び
８ａは研摩加工により形成されるためその表面は
第２図に示すような非常に不規則な凸凹を有す
る。

このため、新しい電磁クラツチの初期のすり合
わせでは摩擦面３ａ及び８ａどうしのひつかかり
が強く大きな伝達トルクを得ることができるが、
数回のすり合わせをした後は、不規則な凸凹も摩
滅してしまい伝達トルクも低下することとなる。
そして、数十回すり合わせが行われ、摩擦面３ａ
及び８ａがなじむまでは低い伝達トルクのままと
なる。

そこですり合わせ回数が50回以下の初期の状態
においても、大きな伝達トルクを得るために、摩
擦面３ａ及び８ａの直径（摩擦面積）を大きくす
る、あるいはコイル９の断面形状を大きくし起磁
力を向上させる等考えられるが、そのためには全
体形状が大きくなるため重量が増加する、あるい
はコスト高となるという欠点があつた。そこで、
摩擦面の径及びコイル形状を変化させることなく
伝達トルクを増大させるために、両摩擦面部に摩
擦係数の高い材料（アスベスト等）を用いること
も考えられるが、これも高価な材料のためコスト
高の要因となつた。

本考案の１つの目的は、このような欠点を容易
にしかも低コストで解消し、さらに摩擦トルクを
も増大させた電磁クラツチを提供することにあ
る。

本考案の他の目的は、初期状態での伝達トルク
の増大をはかることにある。

即ち、外部駆動源により回転駆動されるクラツ
チロータと該クラツチロータに相対するように配
設するアーマチユアとをクラツチロータ内に配設
する励磁コイルの磁気回路に包含し、アーマチユ
アをクラツチロータに吸着することによつて回転
駆動力の伝達を行わせる電磁クラツチにおいて、
アーマチユア摩擦面あるいはクラツチロータ摩擦
面のどちらか一方の摩擦面の断面を切削加工によ
り波形状に形成するとともに、該摩擦面に該摩擦
面より軟質な金属のメツキを施したことを特徴と
する電磁クラツチを用いることにより上記目的を
達成するものである。

以下、本考案の実施例を示す図面を参照して説
明する。

第３図に示す鉄製ロータの摩擦面３ｃは切削加
工後、鉄より軟質な金属たとえば亜鉛メツキを施
したものであり、鉄製のアーマチユアの摩擦面８
ｂは従来と同様、研摩加工により仕上げられてい
る。ロータ摩擦面３ｃの断面形状は第４図に示す
ように波形状となつており、メツキ処理はこの断
面形状に沿うようにかつ略均等の厚さで施されて
いる。

なお、ここでアーマチユアの摩擦面の研摩加工
には立軸ロータリー平面研削盤が用いられてい
る。加工品を固定する回転テーブル上にアーマチ
ユア板を摩擦面（加工面）を上向きにして並べ着
磁させ、その上方に位置した昇降可能な砥石回転
盤とともに該回転テーブルを回転させ、砥石回転
盤を徐々に下降させ砥石回転盤下面に固定された
砥石により、アーマチユアの摩擦面を研摩する。

これによつて、アーマチユアの摩擦面は、いわ
ゆるあや目模様の断面不規則な凸凹となる。

このような構造の電磁クラツチに通電すると、
コンプレツサーの主軸に５に連結されているアー
マチユア８はコイル９の起磁力によりロータ３に
吸着され、駆動力はロータ３からアーマチユア８
を介してコンプレツサーに伝達される。その際、
ロータ摩擦面３ｃのメツキ層は、ロータ３とアー
マチユア８とのすり合わせにより削りとられアー
マチユア摩擦面８ｂの微細な凹部にくい込みかつ
凝着されることとなる。また、アーマチユア摩擦
面８ｂは研摩加工であるため第２図のような不規
則な凸凹を持つ断面形状を有し特に大きな突出部
分は初期のすり合せにより、ロータは摩擦面３ｃ
のメツキ層を削り落とすとともに摩滅され、メツ
キとともに凝着物としてアーマチユア摩擦面８ｂ
の凹部にうめ込まれる。

このように発生した凝着物は、回転方向の剪断
に対し、大きな抵抗力を示すことになり、従来の
ものと比較して伝達トルクは大きく増大する。

また、この凝着物は数回のすり合せにより生じ
るため、すり合せ回数の早い時期から伝達トルク
の増大が始まることとなり、かつ凝着物の量もす
り合せ回数の増加に伴つて増大するため、伝達ト
ルクもまた徐々に増大していくこととなる。

さらに、このような凝着物は一度形成される
と、起磁力を減少させ吸引力を小さくしても、伝
達トルクの低下を妨げないだけの剪断抵抗を有す
るため、両摩擦面の吸着後にコイルへの通電を減
少させることも可能となる。

第６図はすり合せ回数に対する伝達トルクの推
移を表わす折れ線グラフである。

は従来例を示し、ロータ及びアーマチユア摩
擦面は互いに研摩加工によるため、研摩面の断面
形状は第２図に示すように非常に不規則となる。
このため初期のすり合せではひつかかりが良く、
伝達トルクも大きいが、大きな突出部が徐々に摩
滅するに従い伝達トルクは減少する。

この段階での摩擦面間の接触は全面当りとはな
らず、微少な空隙部も多く存在しており、平均す
ると実質ごく微少なギヤツプが生じているのと等
価である。その後、すり合わせにより凸部が徐々
に削り取られ接触面は空隙部が少なくなり、全面
的な接触へと変化してゆき、結果的には等価的ギ
ヤツプも徐々に小さくなり、すりあわせが十分に
行われてから伝達トルクは徐々に上昇していく。

従来例において、すり合わせ回数が50回以降
にトルクの増大傾向が認められたのは、本試験に
おいてそれぞれの断面を研摩加工したロータ及び
アーマチユアとを吸着させ、手動によつて回転さ
せることによつてすり合わせ回数毎のデータをプ
ロツトした結果であり、被験体個々により多少の
バラツキはあるものの平均値として50回程度のす
り合わせ回数以降トルクの増大が認められたもの
である。ここで上記等価的GAPの変化によるト
ルクの増大は、一般理論式及びからも明らか
である。

Ｐ＝（AT）²／X²μoS − ［Ｐ：吸引力 AT：起磁力 μo：空隙の透磁率 Ｓ：摩擦面面積 Ｘ：等価GAP］ Ｔ＝μrP − ［Ｔ：伝達力 ｒ＝平均半径 μ：摩擦係数 Ｐ：吸引力］ つまり、吸引力ＰはGAPXの２乗に反比例し
ており、又、トルクＴは吸引力Ｐに比例してお
り、吸着時の様な等価GAPがほとんど０に近い
時は、わずかな空隙の変化であつても吸引力Ｐに
大きな影響を及ぼし、摩擦係数μと平均半径ｒは
ほとんど変化がないことから、結果トルク増大と
なる。及びは本考案による実施例を示し、ロ
ータ摩擦面３ｃの断面形状が第４図（に対応）
及び第５図（に対応）に示すように規則正しい
凹凸であり、従来例のようなひつかかり部に相当
するものがないため最初の伝達トルクは従来例よ
りも大きくないが、数回（10回程度）すり合せが
行なわれるとロータ摩擦面のメツキ層がアーマチ
ユア摩擦面に凝着するようになり以降伝達トルク
はすり合せ回数の増加に伴つて増大していく。

また、第５図で示すようにロータ摩擦面の断面
の波形を略台形状とすれば、波の頭とアーマチユ
ア摩擦面との接触面積が増大し凝着物の増加が見
られ、その結果、剪断抗力全体の増大がなされ伝
達トルクをさらに増大させることとなる。また、
第５図のような断面形状の摩擦面を形成すること
は切削用のバイトの刃先形状を変えることで容易
に可能である。さらにまた、メツキ層の肉厚は５
〜20μ程度であることが望ましい。

このように本考案は、アーマチユア摩擦面ある
いはクラツチロータ摩擦面のどちらか一方の摩擦
面の断面を切削加工により波形状に形成するとと
もに、該摩擦面に該摩擦面より軟質な金属のメツ
キを施すという簡単な加工により伝達トルクを大
幅に増大させることを可能とした。特に初期時の
伝達トルクの増大に有効である。

また本考案によれば、クラツチ自体が従来のも
のと同形状であれば伝達トルクは大幅に増大し、
あるいは伝達トルクが同容量であれば摩擦面の径
Ｄの短縮化と励磁コイルの小型・軽量化が可能と
なる。さらに、励磁コイルの小型化に伴つてクラ
ツチロータの径の短縮化及び消費電力の省電力化
の達成をも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁クラツチの縦断面図、第２
図は従来のクラツチロータ摩擦面の断面形状を示
す図、第３図は本考案による電磁クラツチの縦断
面図、第４図及び第５図は本考案によるクラツチ
ロータ摩擦面の断面形状を示す図、第６図はすり
合せ回数と伝達トルクとの関係を示す図である。 １……固定部、３……クラツチロータ、３ａ，
３ｃ……クラツチロータ摩擦面、５……主軸、８
……アーマチユア、８ａ，８ｂ……アーマチユア
摩擦面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 外部駆動源により回転駆動されるクラツチロ
   ータと該クラツチロータに相対するように配置
   するアーマチユアとをクラツチロータ内に配設
   する励磁コイルの磁気回路に包含し、アーマチ
   ユアをクラツチロータに吸着することによつて
   回転駆動力の伝達を行わせる電磁クラツチにお
   いて、アーマチユア摩擦面あるいはクラツチロ
   ータ摩擦面のどちらか一方の摩擦面の断面を切
   削加工により波形状に形成するとともに該摩擦
   面に該摩擦面より軟質な金属のメツキを施し、
   他の一方の摩擦面を研摩加工したことを特徴と
   する電磁クラツチ。 (2) 前記一方の摩擦面断面の波形が略台形状であ
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の電磁クラツチ。 (3) 前記メツキの厚さを５〜20μとしたことを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項及び第
   ２項記載の電磁クラツチ。