JPH033808B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁粉式電磁クラツチに関するものであ
り、特にその切れ性能を向上させる技術に関する
ものである。

磁粉式電磁クラツチは一般に円筒状をなし、中
心線まわりに回動させられる駆動部材と、その駆
動部材の内側にその駆動部材と同心かつ相対回転
可能に設けられた被駆動部材と、駆動部材に設け
られた励磁コイルとを備えて構成される。上記励
磁コイルの励磁により駆動部材の内周摩擦面と被
駆動部材の外周摩擦面との間のギヤツプに磁粉が
充填され、磁束による磁粉相互間ならびに駆動部
材および被駆動部材と磁粉との間に生ずる結合力
ならびに摩擦力によつて駆動部材の回転が被駆動
部材に伝達されるのである。

しかしながら、この種の磁粉式電磁クラツチに
おいては、一般に、トルク伝達性能の向上とクラ
ツチの切れ性能の向上とは相反する問題であつ
て、磁粉式電磁クラツチの励磁コイルや寸法を一
定とした場合には、充分なトルク伝達性能を維持
しようとすると、必ずしも充分なクラツチの切れ
性能が得られなかつた。すなわち、充分なトルク
伝達性能を得るためには、前記内周摩擦面と外周
摩擦面とのギヤツプを小さくしてそのギヤツプ間
における励磁時の磁束密度を大きくすることによ
り、そのギヤツプ内に磁粉を強固に充填且つ吸着
させる必要がある一方、解磁時においては前記内
周摩擦面に遠心力によつて張り着いた磁粉と前記
外周摩擦面との接触を防止して、引きずりトルク
の抑制や解磁時の切れ速度短縮等のクラツチ切れ
性能を向上させるために、前記ギヤツプを一定寸
法以上に大きくする必要があるのである。

本発明は、以上の事情を背景として為されたも
のであり、トルク伝達性能を低下させることな
く、充分なクラツチ切れ性能を備えた磁粉式電磁
クラツチを提供することを目的として為されたも
のであつて、その要旨とするところは、駆動部材
の内周面のうち、幅方向中央部分を前記内周摩擦
面とするとともにその内周摩擦面の幅方向両側部
分をその内周摩擦面よりも大径とし、その内周摩
擦面全体を前記内周面からそれに対向する外周摩
擦面側に突出させたことにある。

このようにすれば、前記磁粉が大径とされた内
周摩擦面両側部分に多く収容されるので、内周摩
擦面上において遠心力によつて層状に張り着く磁
粉の厚みが薄くなり、その磁粉と外周摩擦面との
距離が前記内周摩擦面と外周摩擦面とのギヤツプ
を大きくすることなく大きくされる。それ故、ト
ルク伝達性能を何等低下させることなく充分なク
ラツチ切れ性能が得られるのである。しかも、内
周摩擦面が内周面から突出させられて漏れ磁束が
少なくされ、内周摩擦面と外周摩擦面とのギヤツ
プを貫通する磁束密度が高くされるので、磁粉が
そのギヤツプ内に一層緻密に吸着されてトルク伝
達性能が一層向上させられるのである。

また、一般に、前記内周摩擦上には外周摩擦面
と同様にクロームメツキ等の保護メツキ層が形成
されて磁粉との摩擦熱および摩耗から保護されて
おり、その保護メツキ層の厚みはギヤツプにおけ
る磁束密度に関連してきわめて均一なものとされ
る必要があるが、内周摩擦面は駆動部材の内周面
のうちの幅方向中央部分によつて単純な内周面と
して構成されているので、メツキ工程に際してそ
の内周摩擦面に一定の距離を正確に隔てて対向す
るメツキ用電極が容易に準備され得て、メツキ加
工が簡便かつ安価なものとなる効果がある。たと
えば、内周摩擦面が回転軸線に対して傾斜した斜
面や曲面を含んで複雑に構成されている場合に
は、その内周摩擦面に対応した複雑な形状のメツ
キ用電極を形成しなければならないとともに、得
られるメツキ厚みが必ずしも均一とならなかつた
のである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説
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２内に組み込まれており、入力軸として
のエンジンのクランクシヤフト４の回転を出力軸
６に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４の端部には円板８が固定さ
れており、この円板８に第１ヨーク部材１０及び
第２ヨーク部材１２からなる駆動部材としてのヨ
ーク１４が固定されている。ヨーク１４は円筒状
をなし、内部に励磁コイル１６を備えるととも
に、内周面に内周摩擦面１８を備えている。また
ヨーク１４にはフロントラビリンス部材２０とリ
ヤラビリンス部材２２とが固定されており、リヤ
ラビリンス部材２２には一体的に円筒状のベアリ
ングケース２４が設けられている。

上記ベアリングケース２４内にはボールベアリ
ング２６が配設されており、このボールベアリン
グ２６によつて被駆動部材たるロータ２８のボス
部２９が回転可能に支持されている。ロータ２８
は前記ヨーク１４の内側にヨーク１４と同心に、
かつ相対回転可能に設けられており、ロータ２８
の外周摩擦面３０は前記内周摩擦面１８に微小な
ギヤツプ３２を隔てて対面している。そして上記
ヨーク１４、両ラビリンス部材２０，２２及びロ
ータ２８によつてほぼ閉じられた環状の空間３４
が形成されており、この環状空間３４に所定量の
磁粉（強磁性材料製粉体）３６が封入されてい
る。フロントラビリンス部材２０及びリヤラビリ
ンス部材２２は、それぞれ先端部においてロータ
２８に極めて近接することによつて、この磁粉３
６が環状空間３４の外部へ漏出することを防止し
ている。ロータ２８は環状の部材であつて、その
内側に２枚のプレート３８及び４０がボルト４２
によつて固定されており、このプレート３８及び
４０は等角度間隔に配設された複数のゴム製トー
シヨンスプリング４４を保持している。

一方、前記出力軸６のスプライン軸部４６には
クラツチハブ４８が軸方向に摺動可能かつ相対回
転不能に取り付けられている。このクラツチハブ
４８は前記ロータ２８に固定の２枚のプレート３
８と４０との間に配置されており、かつ前記トー
シヨンスプリング４４を収容し得る大きさの開口
５０を備えている。ロータ２８の回転はプレート
３８及び４０とトーシヨンスプリング４４とを介
してクラツチハブ４８に伝達されるのである。

また、前記ベアリングケース２４の外周面には
スリツプリング５２が固定されており、このスリ
ツプリング５２がクラツチハウジング２に固定の
フエノール樹脂製ブラケツト５４に保持されたブ
ラシ５６に摺接することによつて、導電部材５８
及び導線６０を経て前記励磁コイル１６に電力が
供給されるようになつている。

他方、ヨーク１４の内周面及びロータ２８の外
周摩擦面３０には、次の様な加工が施されてい
る。すなわち、第２図に示されるように、内側円
周面を成すヨーク１４の内周面のうち幅方向中央
部分が前記内周摩擦面１８とされるとともに、そ
の内周摩擦面１８の幅方向両側部分が内周摩擦面
１８よりも大径の大径面６１とされ、内周摩擦面
１８全体がヨーク１４の内周面から外周摩擦面３
０側に突出させられている。そして、内周摩擦面
１８の幅寸法は外周摩擦面３０の幅寸法よりも両
側において寸法ｆずつ小さくされており、また内
周摩擦面１８とその両側において大径とされた大
径面６１との段部には、回転軸に直角な面に対し
て角度θを成す傾斜面６２が形成されている。そ
して、ロータ２８の外周摩擦面３０には、第３図
に示されるように、外周摩擦面３０の幅方向の両
端からそれぞれ中央部に向つて延びる溝であつ
て、その溝に沿つてその両端部から中央部に向う
に従つて外周摩擦面３０に対する内周摩擦面１８
の相対移動ベクトルの向きに進むこととなる方向
の溝６４が多数形成されている。すなわち、第３
図および第４図に示されるように、ヨーク１４が
ロータ２８に対して相対的に矢印Ａ方向に回転さ
せられるとき、その矢印Ａが内周摩擦面１８の外
周摩擦面３０に対する相対移動ベクトルの向きで
ある。尚、ギヤツプ３２の寸法Ｃは、小さくし過
ぎると磁粉３６の流動が妨げられ、大きくし過ぎ
るとトルク伝達性能が低下するので、両者が共に
満足する領域内で設定されている。

以下、本実施例の作用効果を説明する。

励磁コイル１６が励磁されない状態において
は、ギヤツプ３２に磁束が発生せず、磁粉３６は
遠心力に従つてヨーク１４の内周面に層状を成し
て張り着く。第５図はこの状態を示す。

この時、内周摩擦面１８の両側に形成された大
径面６１によつて、内周摩擦面１８に対して相対
的に深さがｅの凹所が形成されているので、磁粉
３６の多くの部分がその凹所内に収容される。こ
のため、内周摩擦面１８上の磁粉３６の層の厚み
が小さくされて、内周摩擦面１８上の磁粉３６と
外周摩擦面３０との間の距離ａが、磁粉３６の収
容体積が変らないにも拘らず大きくされる。この
結果、励磁コイル１６の非通電時における磁粉３
６と外周摩擦面３０との間の接触が、ギヤツプ３
２の距離ｃを変更することなく大幅に解消され、
引き摺りトルクが顕著に減少させられるのであ
る。

因に、第６図に示される従来の場合には、ヨー
ク１４の内周面が平担とされてそこに内周摩擦面
１８が設けられているので、ギヤツプ３２の距離
c′をトルク伝達性能を維持するために所定の値と
し、そのギヤツプ３２内を充填する所定の体積の
磁粉３６を収容すると、内周摩擦面１８上に層状
に張り着いた磁粉３６と外周摩擦面３０との間の
距離a′を小さくせざるを得ず、引き摺りトルクを
必ずしも充分に抑制することができなかつたので
ある。

励磁コイル１６が励磁されてギヤツプ３２内に
磁束が形成されると、励粉３６が磁気力によつて
吸引され、ギヤツプ３２内に充填される。第７図
はこの状態を示す。尚、同図の一点鎖線は磁気回
路を示す。

この様な状態において、内周摩擦面１８全体が
外周摩擦面３０側に突出させられているので、磁
束は透磁率が桁違いに大きい材質で作られたヨー
ク１４内を通過し、内周摩擦面１８を貫通してギ
ヤツプ３２に集中する。すなわち、従来漏れてい
た磁束がヨーク１４の突き出された部分に導かれ
てギヤツプ３２を貫通するので、ギヤツプ３２に
おける磁束密度が従来に比較して大きくされる。
従つて、磁粉３６が一層大きな吸引力によつてギ
ヤツプ３２内に吸引されるので、高密度に充填さ
れてトルク伝達性能が向上させられるのである。

同時に、外周摩擦面３０の幅に対して内周摩擦
面１８の幅が両側においてｆずつ小さくされてい
るので、磁束の集中部分がロータ２８の肩部（外
周摩擦面３０と端面との間の角部）から外周摩擦
面３０の幅方向内側に移動させられる。このた
め、磁束集中部分である磁粉３６の高密度部分
が、外周摩擦面３０の軸方向の中央部側に移動さ
せられるので、磁粉３６をギヤツプ３２の中央部
に向つて移動させる溝６４の作用が有効に発揮さ
れて、磁粉３６がギヤツプ３２の中央部に速やか
且つ滑らかに移動させられ、ギヤツプ３２内に磁
粉３６が均一に充填させられる。従つて、この意
味においてもトルク伝達性能が安定且つ向上させ
られるのである。

更に、従来ロータ２８の肩部に磁束が集中する
ため、磁粉３６がその肩部に高密度に付着して磁
粉３６のギヤツプ３２内への流入が阻害されてい
たため、ギヤツプ３２を所定以上に大きくする必
要があつた。しかしながら、本実施例によれば、
ロータ２８の肩部の磁束の集中が解消されるた
め、ギヤツプ３２の寸法ｃを小さくしてトルク伝
達性能を向上させたり、或いはギヤツプ３２の寸
法ｃをそのままとすることによつて磁粉３６の流
動を円滑とし、ギヤツプ３２内への磁粉３６の充
填を速やかにすることができる。また、大径面６
１と内周摩擦面１８との段部には傾斜面６２が形
成されているので、磁粉３６の流動が一層円滑と
される利点がある。

定常トルク伝達時においては、ギヤツプ３２内
における磁粉３６が均一且つ高密度に充填されて
第８図の状態となる。この時、励磁コイル１６の
通電が断たれると、ギヤツプ３２を貫通する磁束
が消滅して直ちに第５図の状態となるが、前述の
ように磁粉３６と外周摩擦面３０との間の距離ａ
が、ギヤツプ３２の大きさｃを大きくすることな
く大きくされているので、クラツチが速やかに切
断される。従つて、引き摺りトルクが大幅に抑制
されるとともにクラツチの切れ速度が向上させら
れ、クラツチ切れ性能が大幅に改善されるのであ
る。

因に、従来の場合には第９図に示されるよう
に、ヨーク１４の内周面が平担な内周摩擦面１８
とされているので、磁束がヨーク１４の突起によ
つて積極的にギヤツプ３２に導かれるわけではな
く、ギヤツプ３２外からロータ２８に向う漏れ磁
束も多い。このため、ギヤツプ３２における磁束
密度が制限されるとともにロータ２８の肩部に磁
束が集中して、その肩部に磁粉３６が高密度に吸
着される。この結果、ロータ２８の外周摩擦面３
０に形成された溝６４の、磁粉３６をギヤツプ３
２の中央側へ移動させようとする作用が有効に得
られず、また磁粉３６をギヤツプ３２内に移動さ
せるために、ギヤツプ３２の寸法c′を一定以上に
大きくしなければならなかつたのである。

本発明者の実験によれば、ギヤツプ３２の間隔
ｃが0.3乃至0.8mm、内周摩擦面１８の大径面６１
からの突出量ｅが0.5乃至２mm、傾斜面６２の角
度θが30゜以上、内周摩擦面１８の外周摩擦面３
０の幅寸法に対する両側における縮少量ｆが0.5
乃至３mmの範囲内においてきわめて好適な結果が
得られた。

加えて、本実施例によれば、以下に述べる加工
上の利点がある。すなわち、一般に、内周摩擦面
１８及び外周摩擦面３０には、耐久性を向上させ
るためのクロムメツキ等の保護メツキを施して保
護しているが、この様な場合のメツキは、ギヤツ
プ３２内の磁束を均一に形成させるために、メツ
キ厚みを正確に一様とする必要がある。この様な
メツキを施すためには、内周摩擦面１８から一定
の距離を隔てた電極を対向させてメツキを施さね
ばならない。本実施例によれば、内周摩擦面１８
全体が外周摩擦面３０側に突出させられて表面形
状が単純な円周形とされているので、内周摩擦面
１８に所定距離を隔てて対向する電極を用意する
ことが容易であり、加工コストが安価となる利点
がある。

しかしながら、第１０図に示されるように、内
周摩擦面１８の幅方向中央部分が外周摩擦面３０
側に突出させられて、ギヤツプ３２が幅方向の中
央部から両端にいくに従つて大きくなるように形
成される場合がある。この様な電磁クラツチによ
れば、比較的高いクラツチの切れ性能が得られる
が、ヨーク１４の作成時において内周摩擦面１８
の加工が面倒となつてコスト高となる上に、その
内周摩擦面１８にメツキを施す場合に用意する電
極の形状加工が内周摩擦面１８の加工と同様に面
倒となつて加工価格が高くなるとともに、得られ
るメツキ厚みが必ずしも均一に得られなかつたの
である。

以上、本発明の一実施例について説明したが、
本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例において内周摩擦面１８
の幅寸法は外周摩擦面３０より小さくされている
が、同等または大きくされていても本発明の一応
の効果が得られるのである。

尚、上述したのはあくまでも本発明の一実施例
であり、本発明はその他の態様においても適用さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である自動車用電磁
クラツチの断面図である。第２図は第１図の実施
例の要部拡大図である。第３図は第１図の実施例
のロータの外周面を示す図である。第４図は第１
図の実施例の相対回転方向を示す図である。第５
図は第１図の実施例における解磁時の磁粉の状態
を示した図である。第６図は従来のクラツチの第
５図に相当する図である。第７図及び第８図は、
それぞれ第１図の実施例における励磁直後及び定
常励磁状態の磁束密度を示す図である。第９図は
第６図のクラツチにおける第８図に相当する図で
ある。第１０図は、従来のクラツチの他の例を示
す第２図に相当する図である。 １４：ヨーク（駆動部材）、１６：励磁コイル、
１８：内周摩擦面、２８：ロータ（被駆動部材）、
３０：外周摩擦面、３２：ギヤツプ、３６：磁
粉、６１：大径面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状をなし、中心線まわりに回転させられ
   る駆動部材と、該駆動部材の内側に該駆動部材と
   同心にかつ相対回転可能に設けられた被駆動部材
   と、前記駆動部材に設けられた励磁コイルとを備
   え、該励磁コイルの励磁により前記駆動部材の内
   周摩擦面と前記被駆動部材の外周摩擦面との間の
   ギヤツプに磁粉が充填され、該磁粉相互間の摩擦
   力及び電磁的結合力によつて該駆動部材の回転が
   該被駆動部材に伝達される型式の磁粉式電磁クラ
   ツチにおいて、 前記駆動部材の内周面のうち、幅方向中央部分
   を前記内周摩擦面とするとともに該内周摩擦面の
   幅方向両側部分を該内周摩擦面よりも大径とし、
   該内周摩擦面全体を前記内周面から前記外周摩擦
   面側に突出させたことを特徴とする磁粉式電磁ク
   ラツチ。