JPH0225937Y2 - - Google Patents
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- JPH0225937Y2 JPH0225937Y2 JP203885U JP203885U JPH0225937Y2 JP H0225937 Y2 JPH0225937 Y2 JP H0225937Y2 JP 203885 U JP203885 U JP 203885U JP 203885 U JP203885 U JP 203885U JP H0225937 Y2 JPH0225937 Y2 JP H0225937Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
技術分野
本考案は二重ギヤツプ形磁粉式電磁クラツチに
関し、特にクラツチ重量および慣性重量を制限す
る技術に関するものである。
関し、特にクラツチ重量および慣性重量を制限す
る技術に関するものである。
従来技術
磁粉式電磁クラツチの一種に、第一回転体と、
この第一回転体との間に内周側ギヤツプおよび外
周側ギヤツプをそれぞれ形成する内周摩擦面およ
び外周摩擦面を有しかつ環状の励磁コイルが埋設
された厚肉管状の第二回転体とを備え、磁気力に
よつて前記ギヤツプ内に充填された磁粉を介して
前記第一回転体および第二回転体が結合される形
式の二重ギヤツプ形磁粉式電磁クラツチがある。
斯る磁粉式電磁クラツチの第二回転体は、その外
周側摩擦面から内周側摩擦面に至る間において、
前記励磁コイルに基づく磁気回路の一部であつて
前記励磁コイルを軸心方向において挟む逆向きの
一対の磁路を構成しており、その断面において磁
路幅を略一定とするのが一般的である。
この第一回転体との間に内周側ギヤツプおよび外
周側ギヤツプをそれぞれ形成する内周摩擦面およ
び外周摩擦面を有しかつ環状の励磁コイルが埋設
された厚肉管状の第二回転体とを備え、磁気力に
よつて前記ギヤツプ内に充填された磁粉を介して
前記第一回転体および第二回転体が結合される形
式の二重ギヤツプ形磁粉式電磁クラツチがある。
斯る磁粉式電磁クラツチの第二回転体は、その外
周側摩擦面から内周側摩擦面に至る間において、
前記励磁コイルに基づく磁気回路の一部であつて
前記励磁コイルを軸心方向において挟む逆向きの
一対の磁路を構成しており、その断面において磁
路幅を略一定とするのが一般的である。
考案が解決すべき問題点
しかしながら、斯る従来の磁粉式電磁クラツチ
においては、第二回転体の磁路を構成する部分で
あつて内周側と外周側では、磁束密度が一様では
なく、磁束密度が最も高い部分、すなわち内周側
部分が先に局部的に磁気飽和することにより伝達
トルクが制限されていた。したがつて、前記磁路
を構成する部分のうち外周側の磁気飽和しない部
分は余分の磁路断面積を保有することとなり、第
二回転体の重量および慣性重量が不要に大きかつ
た。車両においてはこのような第二回転体の重量
増加は、燃料消費率を悪化させ、また慣性重量の
増加は電磁クラツチの応答性を低下させていた。
においては、第二回転体の磁路を構成する部分で
あつて内周側と外周側では、磁束密度が一様では
なく、磁束密度が最も高い部分、すなわち内周側
部分が先に局部的に磁気飽和することにより伝達
トルクが制限されていた。したがつて、前記磁路
を構成する部分のうち外周側の磁気飽和しない部
分は余分の磁路断面積を保有することとなり、第
二回転体の重量および慣性重量が不要に大きかつ
た。車両においてはこのような第二回転体の重量
増加は、燃料消費率を悪化させ、また慣性重量の
増加は電磁クラツチの応答性を低下させていた。
問題点を解決するための手段
本考案は、以上の事情を背景として為されたも
のであり、その要旨とするところは、前記第二回
転体の断面において、その軸心方向において前記
励磁コイルを挟む側壁部の厚みを外周側に向かう
程小さくし、その側壁部内の磁束密度を略均等と
したことにある。
のであり、その要旨とするところは、前記第二回
転体の断面において、その軸心方向において前記
励磁コイルを挟む側壁部の厚みを外周側に向かう
程小さくし、その側壁部内の磁束密度を略均等と
したことにある。
作用および考案の効果
このようにすれば、第二回転体の励磁コイルを
挟む側壁部の厚みが外周側に向かう程小さくされ
て側壁部内の磁束密度が略均等化されているの
で、磁路を構成する必要最小限の肉厚とされ、第
二回転体外周部の余分な肉が除去される。このた
め、第二回転体の重量および慣性重量が可及的に
小さくされる。したがつて、二重ギヤツプ形磁粉
式電磁クラツチが車両に用いられる場合には、車
両の燃費が向上させられるとともに、電磁クラツ
チの制御応答性が改善されるのである。
挟む側壁部の厚みが外周側に向かう程小さくされ
て側壁部内の磁束密度が略均等化されているの
で、磁路を構成する必要最小限の肉厚とされ、第
二回転体外周部の余分な肉が除去される。このた
め、第二回転体の重量および慣性重量が可及的に
小さくされる。したがつて、二重ギヤツプ形磁粉
式電磁クラツチが車両に用いられる場合には、車
両の燃費が向上させられるとともに、電磁クラツ
チの制御応答性が改善されるのである。
実施例
以下、本考案の一実施例を示す図面に基づいて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第１図に示すものは自動車用のクラツチであつ
て、図示しないエンジンに固定されたクラツチハ
ウジング内に組み込まれており、入力軸としての
クランクシヤフト１０の回転を出力軸１２へ伝達
したり遮断したりするものである。クランクシヤ
フト１０の軸端には円板状の第１連結部材１４が
固定されており、その第１連結部材１４には、非
磁性体製の第２連結部材１６を介して、第１内周
摩擦面１８を備えた円筒状の外周部材２０と第２
外周摩擦面２２を備えた磁性体製の内周部材２４
とが固定されている。なお、外周部材２０は非磁
性体製であるが、それには磁性体製の磁路部材２
６が埋設されている。その磁路部材２６の内周面
が後述の磁粉２８と直接係合する実質的な内周摩
擦面を構成している。本実施例では、第１連結部
材１４、第２連結部材１６、外周部材２０、内周
部材２４が第一回転体を構成している。
て、図示しないエンジンに固定されたクラツチハ
ウジング内に組み込まれており、入力軸としての
クランクシヤフト１０の回転を出力軸１２へ伝達
したり遮断したりするものである。クランクシヤ
フト１０の軸端には円板状の第１連結部材１４が
固定されており、その第１連結部材１４には、非
磁性体製の第２連結部材１６を介して、第１内周
摩擦面１８を備えた円筒状の外周部材２０と第２
外周摩擦面２２を備えた磁性体製の内周部材２４
とが固定されている。なお、外周部材２０は非磁
性体製であるが、それには磁性体製の磁路部材２
６が埋設されている。その磁路部材２６の内周面
が後述の磁粉２８と直接係合する実質的な内周摩
擦面を構成している。本実施例では、第１連結部
材１４、第２連結部材１６、外周部材２０、内周
部材２４が第一回転体を構成している。
内周部材２４の中央部において軸心方向に突設
された軸受部３０は、ベアリング３２を介して第
二回転体としてのヨーク３４に固定された位置決
め部材３６と相対回転可能に嵌合されている。こ
れによりヨーク３４と内周部材２４あるいは外周
部材２０との回転軸心が精度良く一致させられる
のである。ヨーク３４は磁性体製であつて厚肉管
状を成し、その外周面および内周面には前記第１
内周摩擦面１８および第２外周摩擦面２２とそれ
ぞれ対向する第１外周摩擦面３８および第２内周
摩擦面４０を備えている。位置決め部材３６に
は、ボルト４２によつてスリツプリング４４を備
えた部材４５が固定されているとともに、出力軸
１２とスプライン嵌合されたクラツチハブ４８が
ダンパ機構４６を介して連結されている。したが
つて、ヨーク３４内に埋設された励磁コイル５０
へスリツプリング４４を介して励磁電流が供給さ
れると、第１内周摩擦面１８と第１外周摩擦面３
８との間の第１ギヤツプ６２、および第２内周摩
擦面４０と第２外周摩擦面２２との間の第２ギヤ
ツプ６３内に磁粉２８が充填され、その磁粉２８
を介して内周部材２４および外周部材２０とヨー
ク３４とが連結されるようになつている。なお、
外周部材２０、ヨーク３４、位置決め部材３６、
内周部材２４には種々のラビリンス部材５２が取
り付けられ、磁粉２８が封止されるようになつて
いる。
された軸受部３０は、ベアリング３２を介して第
二回転体としてのヨーク３４に固定された位置決
め部材３６と相対回転可能に嵌合されている。こ
れによりヨーク３４と内周部材２４あるいは外周
部材２０との回転軸心が精度良く一致させられる
のである。ヨーク３４は磁性体製であつて厚肉管
状を成し、その外周面および内周面には前記第１
内周摩擦面１８および第２外周摩擦面２２とそれ
ぞれ対向する第１外周摩擦面３８および第２内周
摩擦面４０を備えている。位置決め部材３６に
は、ボルト４２によつてスリツプリング４４を備
えた部材４５が固定されているとともに、出力軸
１２とスプライン嵌合されたクラツチハブ４８が
ダンパ機構４６を介して連結されている。したが
つて、ヨーク３４内に埋設された励磁コイル５０
へスリツプリング４４を介して励磁電流が供給さ
れると、第１内周摩擦面１８と第１外周摩擦面３
８との間の第１ギヤツプ６２、および第２内周摩
擦面４０と第２外周摩擦面２２との間の第２ギヤ
ツプ６３内に磁粉２８が充填され、その磁粉２８
を介して内周部材２４および外周部材２０とヨー
ク３４とが連結されるようになつている。なお、
外周部材２０、ヨーク３４、位置決め部材３６、
内周部材２４には種々のラビリンス部材５２が取
り付けられ、磁粉２８が封止されるようになつて
いる。
ここで、ヨーク３４内に埋設された環状の励磁
コイル５０は略菱形の断面形状を成しており、そ
の菱形の対角線であつて回転軸心に直角な対角線
上に位置する一対の角が第１外周摩擦面３８と第
２内周摩擦面４０とに近接して位置させられてい
る。したがつて、ヨーク３４はその断面において
励磁コイル５０を軸心方向において挟む側壁部を
構成する一対の第１ヨーク部５４および第２ヨー
ク部５６から構成されている。それ等、第１ヨー
ク部５４および第２ヨーク部５６は外周側に向か
う程肉厚が減少するように構成され、磁束密度が
内周側、外周側に拘わらず略一定とされている。
すなわち、第２図に詳しく示すように、ヨーク３
４の第１外周摩擦面３８の両側縁に隣接して設け
られた一対の傾斜面５８，６０の回転軸心に平行
な線に対する角度θ1はヨーク３４の励磁コイル５
０に接する内壁面の一部であつて傾斜面５８，６
０に対応する傾斜面６４，６６の角度θ2よりも小
さく（θ2＞θ1）され、また上記内壁面の一部であ
つて励磁コイル５０の断面形状の四辺のうち内周
側に位置する２辺に接する傾斜面６８，７０の角
度θ4はヨークの外側面の角度θ3よりも小さく（θ3
＞θ4）されている。この結果、第２図の破線に示
す磁気回路の一部であつて逆向きの磁路を構成す
る第１ヨーク部５４および第２ヨーク部５６にお
いては、その半径方向の位置に拘わらず磁束密度
が略一定とされているのである。
コイル５０は略菱形の断面形状を成しており、そ
の菱形の対角線であつて回転軸心に直角な対角線
上に位置する一対の角が第１外周摩擦面３８と第
２内周摩擦面４０とに近接して位置させられてい
る。したがつて、ヨーク３４はその断面において
励磁コイル５０を軸心方向において挟む側壁部を
構成する一対の第１ヨーク部５４および第２ヨー
ク部５６から構成されている。それ等、第１ヨー
ク部５４および第２ヨーク部５６は外周側に向か
う程肉厚が減少するように構成され、磁束密度が
内周側、外周側に拘わらず略一定とされている。
すなわち、第２図に詳しく示すように、ヨーク３
４の第１外周摩擦面３８の両側縁に隣接して設け
られた一対の傾斜面５８，６０の回転軸心に平行
な線に対する角度θ1はヨーク３４の励磁コイル５
０に接する内壁面の一部であつて傾斜面５８，６
０に対応する傾斜面６４，６６の角度θ2よりも小
さく（θ2＞θ1）され、また上記内壁面の一部であ
つて励磁コイル５０の断面形状の四辺のうち内周
側に位置する２辺に接する傾斜面６８，７０の角
度θ4はヨークの外側面の角度θ3よりも小さく（θ3
＞θ4）されている。この結果、第２図の破線に示
す磁気回路の一部であつて逆向きの磁路を構成す
る第１ヨーク部５４および第２ヨーク部５６にお
いては、その半径方向の位置に拘わらず磁束密度
が略一定とされているのである。
以下、本考案の作用効果を説明する。
一般に、磁粉式電磁クラツチの伝達トルクＴは
(1)式にて表される。
(1)式にて表される。
Ｔ＝ｆ・π／２・D2・Ｌ（Kg／m2） ……(1)
但し、Ｄは摩擦面の直径、Ｌは摩擦面の幅寸
法、ｆは単位接線力（Kg／m2）。
法、ｆは単位接線力（Kg／m2）。
また、単位接線力ｆは(2)式にて表される。
ｆ＝KpμfB2（Kg／m2） ……(2)
但し、Kpはパウダーの密度、磁気特性等によ
り決定される定数、μfはパウダーの摩擦係数、Ｂ
は摩擦面の磁束密度（wb／m2）。
り決定される定数、μfはパウダーの摩擦係数、Ｂ
は摩擦面の磁束密度（wb／m2）。
したがつて、クラツチの大きさが決定され、か
つ磁粉の種類が決定すれば、伝達トルクの大きさ
が磁束密度Ｂに従つて決定されることとなる。こ
こで、磁束密度は(3)式によつて表され、また、(3)
式は(4)式に書き替えられ得る。
つ磁粉の種類が決定すれば、伝達トルクの大きさ
が磁束密度Ｂに従つて決定されることとなる。こ
こで、磁束密度は(3)式によつて表され、また、(3)
式は(4)式に書き替えられ得る。
Ｂ＝Φ／Ｓ ……(3)
但し、Φは磁束（wb）、Ｓは磁路面積（m2）。
Ｂ＝μ・（ｎ・Ｉ）／ｌ（wb／m2） ……(4)
但し、μは透磁率、ｎはコイルの巻数、Ｉは励
磁電流、ｌは磁路長さ、である。
磁電流、ｌは磁路長さ、である。
ここで、コイルの巻数ｎおよび磁気回路の長さ
ｌを一定とすると、透磁率μすなわち比透磁率μs
は第３図に示すように電流Ｉに従つて変化する。
また、鉄材等の磁性材は第４図に示すように磁気
飽和が生じる。たとえば、S10C鋼は1.6wb／m2付
近にて磁気飽和が発生する。前記ヨーク３４の一
部に磁気飽和が生ずれば、他の部分は飽和磁束密
度以下であつてもその部分がネツクとなつて、そ
れ以上いくら励磁電流Ｉを増加させても伝達トル
クが増加しないという現象がおこる。したがつ
て、従来のクラツチにおいては最も磁束密度が高
い部分を基準に設計されていた。第５図は斯る単
ギヤツプ式ではあるが従来の磁粉式電磁クラツチ
の断面を示している。この例では、ヨーク７２に
おいて最も磁束密度が高い部分はＡに示す部分で
あり、Ｂに示す部分が最も磁束密度が小さくな
る。たとえば、Ａに示す部分の直径をDAとすれ
ば、その部分の磁路面積SAは(6)式の如くとなり、
またＢに示す部分の直径をDBとすれば、その部
分の磁路面積SBは(7)式の如くとなる。
ｌを一定とすると、透磁率μすなわち比透磁率μs
は第３図に示すように電流Ｉに従つて変化する。
また、鉄材等の磁性材は第４図に示すように磁気
飽和が生じる。たとえば、S10C鋼は1.6wb／m2付
近にて磁気飽和が発生する。前記ヨーク３４の一
部に磁気飽和が生ずれば、他の部分は飽和磁束密
度以下であつてもその部分がネツクとなつて、そ
れ以上いくら励磁電流Ｉを増加させても伝達トル
クが増加しないという現象がおこる。したがつ
て、従来のクラツチにおいては最も磁束密度が高
い部分を基準に設計されていた。第５図は斯る単
ギヤツプ式ではあるが従来の磁粉式電磁クラツチ
の断面を示している。この例では、ヨーク７２に
おいて最も磁束密度が高い部分はＡに示す部分で
あり、Ｂに示す部分が最も磁束密度が小さくな
る。たとえば、Ａに示す部分の直径をDAとすれ
ば、その部分の磁路面積SAは(6)式の如くとなり、
またＢに示す部分の直径をDBとすれば、その部
分の磁路面積SBは(7)式の如くとなる。
SA＝πDA・L1 ……(6)
SB＝πDB・L1 ……(7)
但し、L1：磁路の幅である。
たとえば、DAを148mm、DB191mmとすると、
SA：SB＝148：191≒１：1.29となり、磁束密度比
はその逆数であるから、BA：BB＝１：0.775≒
1.3：１となる。すなわち、Ｂに示す部分にはＡ
に示す部分に比較して30％の余裕が生ずる。
SA：SB＝148：191≒１：1.29となり、磁束密度比
はその逆数であるから、BA：BB＝１：0.775≒
1.3：１となる。すなわち、Ｂに示す部分にはＡ
に示す部分に比較して30％の余裕が生ずる。
ここで、慣性モーメントＲは(8)式の如く表され
るから Ｒ＝（π／32）・γ・LW・D4 ……(8) 但し、γは密度、LWは幅寸法、Ｄは直径であ
る。
るから Ｒ＝（π／32）・γ・LW・D4 ……(8) 但し、γは密度、LWは幅寸法、Ｄは直径であ
る。
(8)式に基づいて従来の場合と30％の余裕断面を
構成する部分を切り取つた後の本実施例に対応す
る場合の慣性モーメントをモデル化して考えてみ
る。すなわち、第５図のＣに示す部分が余裕分の
30％に相当する部分であり、この部分を削り取る
前の慣性モーメントＲと後の慣性モーメントRK
の比を考えると、DAを148mm、DBを191mmとする
と次式(9)，(10)からＲ：RK≒1.22：１となり、20％
以上の慣性モーメントの低減となる。
構成する部分を切り取つた後の本実施例に対応す
る場合の慣性モーメントをモデル化して考えてみ
る。すなわち、第５図のＣに示す部分が余裕分の
30％に相当する部分であり、この部分を削り取る
前の慣性モーメントＲと後の慣性モーメントRK
の比を考えると、DAを148mm、DBを191mmとする
と次式(9)，(10)からＲ：RK≒1.22：１となり、20％
以上の慣性モーメントの低減となる。
Ｒ＝π／32・γ・L1（DB 4−DA 4） ……(9)
RK＝π／32・γ・L1〔DB 4−（DB＋DA／２）4〕
×0.7＋π／32・γ・L1
〔（DB＋DA／２）4−DA 4〕 ……(10)
このような事情は前述の実施例のような二重ギ
ヤツプ形磁粉式電磁クラツチのヨーク３４におい
ても同様であり、磁路を構成する第１ヨーク部５
４および第２ヨーク部５６の厚みが外周側程小さ
くされることにより重量および慣性重量が必要か
つ充分に軽減されているのである。
ヤツプ形磁粉式電磁クラツチのヨーク３４におい
ても同様であり、磁路を構成する第１ヨーク部５
４および第２ヨーク部５６の厚みが外周側程小さ
くされることにより重量および慣性重量が必要か
つ充分に軽減されているのである。
このように、本実施例によれば、ヨーク３４に
おける磁路断面積が半径方向において均一化、す
なわち磁束密度が半径方向の位置に拘わらず略同
等とされる結果、磁粉式電磁クラツチの最大伝達
トルク性能を保持したまま、ヨーク３４が軽量化
されかつ低慣性化されるのである。したがつて、
斯る磁粉式電磁クラツチが車両に応用された場合
には、重量軽減によつて低燃費が得られるととも
に低慣性重量によつて電磁クラツチの制御応答性
が改善されるのである。
おける磁路断面積が半径方向において均一化、す
なわち磁束密度が半径方向の位置に拘わらず略同
等とされる結果、磁粉式電磁クラツチの最大伝達
トルク性能を保持したまま、ヨーク３４が軽量化
されかつ低慣性化されるのである。したがつて、
斯る磁粉式電磁クラツチが車両に応用された場合
には、重量軽減によつて低燃費が得られるととも
に低慣性重量によつて電磁クラツチの制御応答性
が改善されるのである。
なお、前述の実施例において励磁コイルの断面
形状が菱形とされ、ヨーク３４の断面形状が台形
の六角形状とされているが、これらの形状は必要
に応じて種々変更されるものであり、また断面形
状の各辺を結ぶ角部には種々の形状の面取が必要
に応じて適宜施されても差支えない。
形状が菱形とされ、ヨーク３４の断面形状が台形
の六角形状とされているが、これらの形状は必要
に応じて種々変更されるものであり、また断面形
状の各辺を結ぶ角部には種々の形状の面取が必要
に応じて適宜施されても差支えない。
以上、本考案の一実施例について説明したが、
本考案はその精神を逸脱しない範囲において種々
変更が加えられ得るものである。
本考案はその精神を逸脱しない範囲において種々
変更が加えられ得るものである。
第１図は本考案の一実施例を示す断面図であ
る。第２図は第１図の要部を示す図である。第３
図は磁界の強さに対する透磁率の変化を示す図で
ある。第４図は鉄材における磁界の強さと磁束密
度との関係を示す図である。第５図は従来の単ギ
ヤツプ式電磁クラツチを示す第１図に相当する図
である。 ［１４……第１連結部材、１６……第２連結部
材、２０……外周部材、２４……内周部材］（第
一回転体）、３４……ヨーク（第二回転体）、３８
……第１外周摩擦面、４０……第２内周摩擦面、
［５４……第１ヨーク部、５６……第２ヨーク部］
（側壁部）。
る。第２図は第１図の要部を示す図である。第３
図は磁界の強さに対する透磁率の変化を示す図で
ある。第４図は鉄材における磁界の強さと磁束密
度との関係を示す図である。第５図は従来の単ギ
ヤツプ式電磁クラツチを示す第１図に相当する図
である。 ［１４……第１連結部材、１６……第２連結部
材、２０……外周部材、２４……内周部材］（第
一回転体）、３４……ヨーク（第二回転体）、３８
……第１外周摩擦面、４０……第２内周摩擦面、
［５４……第１ヨーク部、５６……第２ヨーク部］
（側壁部）。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 第一回転体と、該第一回転体との間に内周側ギ
ヤツプおよび外周側ギヤツプをそれぞれ形成する
内周摩擦面および外周摩擦面を有し、かつ環状の
励磁コイルが埋設された厚肉管状の第二回転体と
を備え、磁気力によつて前記ギヤツプ内に充填さ
れた磁粉を介して前記第一回転体および第二回転
体が結合される形式の二重ギヤツプ形磁粉式電磁
クラツチであつて、 前記第二回転体の断面において、該第二回転体
の前記励磁コイルをその軸心方向において挟む一
対の側壁部の厚みを外周側に向かう程小さくし、
該側壁部内の磁束密度を略均等としたことを特徴
とする二重ギヤツプ形磁粉式電磁クラツチ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP203885U JPH0225937Y2 (ja) | 1985-01-10 | 1985-01-10 | |
| US06/787,757 US4682676A (en) | 1984-10-26 | 1985-10-15 | Electromagnetic powder clutch with two powder gaps |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP203885U JPH0225937Y2 (ja) | 1985-01-10 | 1985-01-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61117932U JPS61117932U (ja) | 1986-07-25 |
| JPH0225937Y2 true JPH0225937Y2 (ja) | 1990-07-16 |
Family
ID=30475338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP203885U Expired JPH0225937Y2 (ja) | 1984-10-26 | 1985-01-10 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0225937Y2 (ja) |
-
1985
- 1985-01-10 JP JP203885U patent/JPH0225937Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61117932U (ja) | 1986-07-25 |
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