JPH026090A - 電磁継手の多極連結ディスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電磁クラッチ又は電磁ブレーキの如き電磁継
手に使用する型式の多極連結ディスクに関する。この連
結ディスクは回転場又は非回転場の一部であってもよく
、また回転アーマチュア又は非回転アーマチュアであっ
てもよい。

［従来技術］ 典型的な電磁継手は米国特許用４，１８７，９３９号明
細書に開示されており、この特定な場合においては、継
手は、鋼の如き磁性材料でできた回転アーマチュアディ
スクを有し磁性材料でてきた回転連結ディスク即ちロー
タを備えた場を有する電磁クラッチである。場のコイル
を励磁したとき、ロータと軸方向に対向したアーマチュ
アとの間の経路を通る磁束が発生し、アーマチュアを吸
引してロータに係合させ、アーマチュアとロータとを一
体的に回転させるべくこれらを結合する。

上記米国特許明細書に開示されたアーマチュアは角度的
に離間したバナナ状のスロットを有するリングにより形
成され、一方ロータは、アーマチュアのバナナ状スロッ
トのリングの両側に位置した角度的に離間したバナナ状
のスロットを有する２つのリングにより形成されている
。バナナ状スロットは、一定直径の継手のトルクを増大
させる４つの磁極をロータ及びアーマチュアにより画定
させる高磁気抵抗エアギャップを形成する。ロータ及び
アーマチュアの各々に付加的なスロットのリングを形成
することにより、更に大きなトルク能力を有する６極継
手として、継手を構成することができる。

［発明が解決すべき課題］ 近年まで、バナナ状スロットは、スタンピング加工即ち
プレス加工によりロータ及びアーマチュアに形成してい
た。現在利用しているプレス加工技術では、一般論とし
て、スロワ］〜の半径方向の幅を実質上ディスクの厚さ
の約３／４以下にできない。その結果、比較的小さな直
径の比較的厚いディスクに複数個のスロットのリングを
プレス加工する際に困難が生じる。更に、プレス加工で
スロットを形成する場合、スロットの縁部にパリが発生
し、ディスク内に形成すべきスロットの位置が制限され
てしまう。従って、ディスクの設計に当っては、磁気特
性よりもプレス加工工具を考慮しなければならないとい
う問題が生じる。

高磁気抵抗エアギャップを１ｑるためにロータ及びアー
マチュアにスロットを形成する別の方法としては、ディ
スクにチャンネルを機械加工し、これらのチＶンネルに
非磁性材料を充填して極間に高磁気抵抗バリヤーを画定
してもよい。次いで、ディスクを機械加工して磁性チャ
ンネルの底部を取除き、チャンネルの底部を横切って生
じるような磁束漏洩経路を排除する。この製造方法は比
較的安価で、各ディスクに２つ以上の高磁気抵抗リング
を形成する場合でも使用できる。

レーザー光線を使用して連結ディスクにスロットを形成
する技術は、米国特許用４．６８５，２０２＠明細書に
開示されている。この米国特許明細書に開示された方法
においては、レーザー光線で連続的なスロットを形成し
、その直後に非磁性材料でスロットを充填する。代りの
方法としては、角度的に離間したバナナ状スロットを形
成し、スロット間の空間を非磁性材料で充填することに
より形成した非磁性のブリッジ部によってスロットを離
間する。

米国特許用４，６８５，２０２号明細書に開示された方
法は磁性連結ディスクを大幅に改善したが、この従来方
法にはいくつかの問題点がある。

例えば、実質的な半径方向の幅を有するスロットを形成
するためには、ある程度の大きざの直径を有する極めて
強力な（大動力の）レーザー光線を使用する必要がある
。更に、スロットやその一部を充填するため、スロット
の断面形状や方向性が制限されてしまう。

［発明の目的］ 本発明の一般的な目的は、比較的低動力でおるがディス
ク内に比較的幅広のスロットを切削形成できるレーザー
を使用して磁性連結ディスクを製造する方法を提供する
ことである。

本発明の別の目的は、ディスクの磁気特性を生じさせる
ため連結ディスクを貫通する方法を提供することである
。

本発明の他の目的は、高生産率で従来不可能であった連
結ディスクの位置にスロットを形成できる方法を提供す
ることである。

本発明の更に詳細な目的は、形成すべきスロットの輪郭
に沿ってレーザー光線を追従させデイ１スクから材料の
スラグを除去することによってスロットを形成するよう
に、ディスクとレーザー光線とを相対運動させることに
より、上記目的を達成することである。

本発明の重要な目的は、継手が摩耗するにつれ継手の動
トルク能力の変調を生じさせる傾斜壁を有するスロット
を備えた磁性連結ディスクを提供することである。

［実施例］ 図面は、電磁クラッチ又は電磁ブレーキの如き電磁継手
に使用する連結ディスク１０を形成するために使用する
ような本発明の方法を示す。ディスクはアーマチュアで
よいが、例えば、前述の米国特許用４，１８７，９３９
号明細書に開示された型式のクラッチロータ１１の一部
を形成するものとして示しである。この特定な例におい
ては、ロータは、円形形状を有し、軸方向に延びた外側
フランジ１２と、好適にはディスク１０の一面１４（第
４図）と一体の軸方向に延びた内側ハブ１３とを有する
。ディスクの反対側の面１５はロータ１１の作業面を形
成し、クラッチのアーマチュア１７に摩擦的に係合する
。従来と同じようにロータはＡｌ５Ｉ　　１０１０鋼の
如き低磁気抵抗材料でつくっである。

第１−４図に示した特定なロータ１１は６極クラツチの
一部を形成し、従ってディスク１０は非磁性の３つの同
心のバリヤー２０のリングを有する。この例においては
、非磁性のバリヤーは角度的に離間したスロットからな
る半径方向に離間した複数の列部らリングにより画定さ
れている。１つの磁極はスロットの内側リングの内部に
位置したディスクの区域により画定され、２つの付加的
な磁極は中間リングと外側リングとの間の区域により画
定され、第６番目の磁極は外側リングの外部に位置した
区域により画定される。

各リングのバリヤー即らスロット２０は、ディスク１０
の構造上の一体性を維持するためにスロット間に残され
た角度的に離間した磁性ブリッジ部２１により相互に隔
離せしめられている。各スロットが細長く弓状の内縁２
２（第３図）と、細長く同心の外縁２３と、２つのアー
ルの付いた端部２４とを有する形状である限り、「バナ
ナ状」スロットとして共通に参照する。

本発明の１形態によれば、スロット２０はレーザー光線
２５によりディスク１０内に形成されるが、この場合、
レーザー光線は各スロットの輪郭に沿って移行し、ディ
スクから鋼のスラグを切除することによりスロットを形
成する。レーザー光線でスロットの輪郭に沿って切削を
行なう結果、比較的小さな径のレーザー光線を用いて比
較的幅広のスロットを形成することができ、その上、ス
ロットのアールの付いた端部２４を正確な形に形成でき
る。

第３図は各スロット２０を形成する１方法を略示する。

レーザー光線２５は、レーザーヘッド２７（第１図）の
下端に位置した合焦チップ２６によりディスク１０の非
作業面１４に対して下向きに照射した状態で示した（第
１図）が、レーザー光線は作業面１５に向けて照射して
もよい。ロータ１１とレーザーヘッドとは、第３図に示
すように、レーザー光線２５が各スロット２０の輪郭に
沿って移行するように、相対運動する。この特定の例に
おいては、レーザーヘッド２７を物理的に移動させるこ
とにより、この相対運動を生じさせる。しかし、レーザ
ーヘッド２７を一定位置に静止させた状態でロータ１１
を移動させることにより、レーザー光線２５を各スロッ
ト２０の輪郭に沿って追従させてもよいことは言うまで
もない。

スロット２０の輪郭のどの位置から切削を開始してもよ
いが、−例として、スロワ１〜の内縁２２の一端から切
削を開始するものと仮定する。従って、レーザー光線は
、まず、内縁２２に沿って弓状の経路を一方向に移行し
、この内縁の他端に到達した後は、曲路に沿って半径方
向外方へ移行して一方のアールの付いた端部２４を形成
する。次いで、レーザー光線はそのスロットの外縁２３
に沿って弓状の経路を逆方向に移行し、次いで他方のア
ールの付いた端部２４を形成しつつ曲路に沿つで半径方
向内方へ移行して切削開始点に戻り、切削を完了する。

レーザー発生器は比較的低電力のものでおり、０．０１
０−０．０２０インチ（約０．２５〜０゜５１ｍｍ＞程
度の極めて小さな直径を有する合焦レーザー光線２５を
発生させる。従って、スロット２０の内縁２２、外縁２
３及び端部２４に沿ってのレーザー光線での切削は極め
て幅の狭いものである。スロットの輪郭に沿っての切削
を有効なものとするため、スロットの半径方向の幅を少
なくとも０．０５０インチ（約１．２７ｍｍ）にして、
スロットの一方の縁に沿ってレーザー光線で切削を行な
っている間、レーザー光線２５によるスロットの他方の
縁の過剰加熱及び変形を阻止するようにする。もちろん
、スロットの最大幅は、単一の経路でスロットを形成せ
ずスロットの輪郭に沿ってレーザー切削によりスロット
を形成するため、実質上制限されない。スロットが０．
０５０インチ（約１．２７ｍｍ＞又はそれ以上の幅を有
する場合、鋼のスラグが発生し、このスラグは切削の完
了時又はその直前にディスク１０から脱落する。ある例
では、スラグは切削作業中に消失するほど小さい場合が
ある。

スロット２０の輪郭に沿っての切削は、低動力のレーザ
ーの使用を可能にし、また、単一の経路でのレーザー光
線によりスロットを形成する場合よりも一層精確なアー
ル付き端部２４の形成をも可能にする。スロットの端部
に沿っての幅狭い（小径の）レーザー光線の移行運動は
、スロット端部をきれいに切削するように正確に制御で
きる。

スロット端部をきれいに切削すれば、疲労応力によりブ
リッジ部２１が早期に破損する危険性が減少する。端部
２４を実質上完璧に形成できるため、ブリッジ部２１は
円周方向に一層幅狭くすることができ、それによりブリ
ッジ部を通っての磁束の漏洩を減少させることができ、
しかもロータ１１の重量を減少させることもできる。本
発明の方法においては、実質上直線状の端部を有するス
ロットを形成することもできる。

上述のスロワ１〜形成方法を用いれば、従来高速度で達
成することのできなかった方法で仕立てることができる
磁気特性を有するユニークな連結ディスク１０を得るこ
とが可能となる。例えば、第４図は、軸方向に延びた外
側フランジ１２を有する円形連結ディスク１０を具備し
た６極ロータ１１の断面部分図を示す。ディスク１０は
、アーマチュアディスク１７と共働し、アーマチュアデ
ィスク１７は、この例では、３列の角度的に離間したバ
ナナ状スロット３５を備え、バナナ状スロットの軸方向
に延びた中心線はロータ及びアーマチュアディスクの軸
線に平行となっている。

本発明において、ロータ１１のバナナ状スロット２０は
、第４図に示すロータの軸線に関して傾斜した角度（例
えば、１０〜１３度の角度Ａ）でレーザー光線により切
削形成される。スロットの内縁２２の壁と外縁２３の壁
は互いに同心であるが、角度Ａで傾斜している。ロータ
のスロット２０が傾斜しているため、ロータの各スロッ
トと隣接するアーマチュアディスクのスロットとの間の
半径方向の距離はロータディスク１０が摩耗するにつれ
て変化し、ロータディスク１０とアーマチュアディスク
１７との間のエアギャップは増大する。このため、磁極
の有効半径幅に変化が生じ、クラッチが摩耗するにつれ
てクラッチの動トルクを変調できる。

第４図はまた、レーザー切削によりスロット２０を形成
する重要な利点をも示す。図示の如く、最外側列のスロ
ット２０は、ディスク１０と外側フランジ１２との接続
部を直接貫通して延びている。このため、ディスク１０
とフランジ１２との間の接続部の外側に極面３６を位置
させることが可能となり、詳細には、この接続部にすぐ
隣接して次の極面３７を位置させることができる。その
結果、比較的小さな直径のディスクに比較的多数の極を
形成することが可能となる。

摩耗につれてトルク変調を生じさせるための好適なディ
スク１０′を第５図に示す。この例においては、各スロ
ット２０′は、ディスクの非作業面１４−から作業面１
５′に進むにつれて対称的に収れんするように傾斜角度
で傾斜した内側壁２２′及び外側壁２３′を有する。こ
のような構成のため、ディスク１０”が摩耗するにつれ
て、スロット２０′の半径方向幅が増大する一方、スロ
ット間の極面の半径方向幅が減少し、ディスクとアーマ
チュアディスク１７−との間のエアギャップが広くなる
。このため、ロータディスクに対するアーマチュアディ
スクの最初の衝突期間中におけるトルクの行過ぎの傾向
を減少させるようにクラッチのトルクを変調できる。第
５図はまた、最外側のスロット２０”がディスク１０′
とフランジ１２−どの間の接続部にすぐ隣接して位置し
た状態を示す。最外側スロットのこのような位置決めは
、プレス加工ではなくレーザー加工によりスロットを切
削形成するため、可能となる。この例においては、ディ
スク１０”の作業面１５−に向けてレーザー光線を照射
する。レーザー光線２５は、非作業面１４−からよりも
作業面１５′からの方が余分に材料を除去するので、テ
ーパー状横断面のスロットを形成する。

スロットは、第６図に示すように、反対方向に収れんす
る形のものでもよい。この場合、スロット２０″の内側
壁２２″及び外側壁２３″は、ディスク１０″の作業面
１５″から非作業面１４″に進むにつれて互いに近づく
方向へ収れんする。

このような構成においても、クラッチが摩耗するにつれ
てクラッチの動トルクを変化させることができる。この
ようなスロットは、普通、ディスク１０″の非作業面１
４″に向けてレーザー光線を照射することにより形成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の新規で改良した方法によりスロット
を形成されている連結ディスクの一例を示す斜視図、 第２図は、第１図の２−２線における断面図、第３図は
、本発明により形成されるスロットを示す概略平面図、 第４図、第５図及び第６図は、本発明の方法により形成
された連結ディスクの３つの別の例を示す横断面図であ
る。 符号の説明 １０・・・ディスク １２・・・フランジ １５・・・作業面 １７・・・アーマチュアディスク ２０・・・スロット　　２２・・・内縁２３・・・外縁
　　　　２４・・・端部２５・・・レーザー光線 １１・・・ロータ １４・・・非作業面 ＝タフ６・ 一プ”ｙ−”

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電磁継手の多極連結ディスクを製造する方法におい
   て、 磁性材料でてきたディスクを提供する工程と、該ディス
   クの中心と該ディスクの外周との間の位置で該ディスク
   の一面に向けて単一のレーザー光線を照射する工程と、 該ディスクを貫通する複数個の角度的に離間したスロッ
   トを形成する工程であつて、 前記ディスクと前記レーザー光線とを相対運動させて、
   各スロットの輪郭に沿つて延びる連続的な経路に沿って
   前記レーザー光線を移行させ前記ディスクからスラグ、
   即ちディスク材料を除去することにより前記スロットを
   形成する工程と、を有することを特徴とする連結ディス
   クの製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法において、前記
   スロットが円周方向に細長く、複数の半径方向に離間し
   た列として配置されており；前記レーザー光線が前記各
   スロットの一方の細長い縁に沿って一方向に進行する円
   周方向に延びる経路をまず追従し、次いで、該スロット
   の一端に沿ってほぼ半径方向に延びる経路を追従し、次
   いで、該スロットの他方の細長い縁に沿つて前記一方向
   とは反対の方向に進行する円周方向に延びる経路を追従
   し、次いで、該スロットの他端に沿ってほぼ半径方向に
   延びる経路を追従するように、前記ディスクと前記レー
   ザー光線との間の前記相対運動を生じさせる連結ディス
   ク製造方法。 ３、特許請求の範囲第２項に記載の方法において、前記
   各スロットの前記一方及び他方の細長い縁が、弓状であ
   り、該スロットの前記一端及び他端がアールの付いた端
   部である連結ディスク製造方法。 ４、電磁継手のための多極連結ディスクにおいて、該デ
   ィスクが、磁性材料でてきており、中心軸と該スロット
   を貫通するスロット手段とを有し、該スロット手段が前
   記ディスクの厚さ全体を横切って該中心軸に対し傾斜し
   た壁により画定されていることを特徴とする多極連結デ
   ィスク。 ５、特許請求の範囲第４項に記載の多極連結ディスクに
   おいて、前記スロット手段が半径方向に離間した複数列
   の円周方向に離間したスロットにより画定されている多
   極連結ディスク。 ６、特許請求の範囲第５項に記載の多極連結ディスクに
   おいて、前記各スロットの前記傾斜した壁が互いに同心
   である多極連結ディスク。 ７、特許請求の範囲第５項に記載の多極連結ディスクに
   おいて、前記各スロットの前記傾斜した壁が互いの方へ
   連続的に収れんする多極連結ディスク。 ８、特許請求の範囲第７項に記載の多極連結ディスクに
   おいて、前記ディスクが作業面と非作業面とを有し、前
   記スロットの前記傾斜した壁が該作業面から該非作業面
   に進むにつれて互いの方へ収れんする多極連結ディスク
   。 ９、特許請求の範囲第７項に記載の多極連結ディスクに
   おいて、前記ディスクが作業面と非作業面とを有し、前
   記スロットの前記傾斜した壁が該非作業面から該非業面
   に進むにつれて互いの方へ収れんする多極連結ディスク
   。 １０、特許請求の範囲第５項に記載の多極連結ディスク
   において、前記ディスクの外周と一体に形成した軸方向
   に延びるフランジを更に備え、前記複数列のうちの最外
   側列の前記スロットが、実質上前記ディスクと前記フラ
   ンジとの間の接続部において該ディスクを貫通して延び
   ている多極連結ディスク。 １１、特許請求の範囲第１０項に記載の多極連結ディス
   クにおいて、前記最外側列の前記スロットの前記傾斜し
   た壁が互いに実質上同心である多極連結ディスク。