JPH04249621A - 多極継手ディスク - Google Patents

多極継手ディスク

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JPH04249621A
JPH04249621A JP3228130A JP22813091A JPH04249621A JP H04249621 A JPH04249621 A JP H04249621A JP 3228130 A JP3228130 A JP 3228130A JP 22813091 A JP22813091 A JP 22813091A JP H04249621 A JPH04249621 A JP H04249621A
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JP
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multipolar
disk
joint
groove
working surface
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JP3228130A
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English (en)
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Dwight E Booth
ドウァイト、イー、ブース
Daniel L Deyoung
ダニュアル、エル、ドゥヤング
Steven A Kruger
スティーヴン、エイ、クルーガ
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Dana Inc
Original Assignee
Dana Inc
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    • F16D27/00—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/14—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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    • B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K26/36—Removing material
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁式のクラッチやブ
レーキのような電磁継手に使われるような多極継手ディ
スク（ｍｕｌｔｉｐｌｅ　　ｐｏｌｅ　　ｃｏｕｐｌｉ
ｎｇ　　ｄｉｓｃ）に関する。この多極継手ディスクは
、回転磁界又は非回転磁界の一部でよいし又は回転アー
マチュア又は非回転アーマチュアでよい。
【０００２】
【発明の背景】典型的な電磁継手はシルベストリーニ（
Ｓｉｌｖｅｓｔｒｉｎｉ）等を発明者とする米国特許第
４，１８７，９３９号明細書に記載され、この特定のケ
ースではこの継手は、鋼材のような磁気材料で作られた
回転アーマチュア・ディスクを持ち又同様に磁気材料で
作られた回転継手ディスク又はロータにより磁界を生ず
る電磁クラッチである。磁界のコイルを励起するときは
、磁束はロータ及び軸線方向に対向するアーマチュアの
間の径路を通りアーマチュアを引付けてロータの作用面
に接触しこれ等両者を結合して一緒に回転させる。
【０００３】シルベストリーニ等の特許明細書に記載し
てある継手では、アーマチュアに角度的に互いに間隔を
置いた「バナナ」みぞ穴（ｂａｎａｎａ　　Ｓｌｏｔ）
の環を形成してあるが、ロータにはアーマチュアの各み
ぞ穴の環の互いに対向する側に位置する角度的に互いに
間隔を置いた「バナナ」みぞ穴の２つの同心の環を形成
してある。「バナナ」みぞ穴は、ロータ及びアーマチュ
アに与えられた直径のコイルを持つ継手のトルクを増す
４つの磁極を形成させる高い磁気抵抗のエア・ギャップ
を形成する。ロータ及びアーマチュアのそれぞれに付加
的みぞ穴の環を形成することにより、継手をさらに高い
トルク容量を持つ６極継手として構成する。
【０００４】現在までの所、「バナナ」みぞ穴は、通常
ロータ及びアーマチュアにスタンピングによって形成さ
れている。現用のスタンピング法は、一般に各みぞ穴の
半径方向幅がディスクの厚さの約３／４よりは実質的に
狭くできない。従って直径の比較的小さい比較的厚いデ
ィスクに多数のみぞ穴の環のスタンピングを行うには困
難を伴う。さらにみぞ穴のスタンピングでは、みぞ穴の
縁部にまくれが残り、ディスクのみぞ穴の場所と、みぞ
穴の形状とに制限が加わる。互いに隣接するみぞ穴の列
の間を同心に保つことはむずかしい。又ディスクの全部
の部分を一様な厚さに保つことはむずかしい。すなわち
ディスクの設計には磁気特性により工具関係を考慮しな
ければならない。
【０００５】高い磁気抵抗のエア・ギャップを形成する
のにロータ及びアーマチュアにみぞ穴を形成する別の方
法として、ディスクにみぞを機械加工し次いで非磁気材
料を充てんして、各極間に高い磁気抵抗の障壁を形成す
る。引続いてディスクを機械加工し磁性を持つみぞの底
部を除き、通常これ等のみぞ底部を横切って生ずる磁束
漏れ径路をなくす。この製法は比較的費用がかかり、各
ディスクに２個又はそれ以上の高い磁気抵抗の環を形成
するときはなお一層費用が高くなる。
【０００６】レーザー・ビームの使用により継手ディス
クにみぞ穴を形成することは、共通に譲り受けられたブ
ース（Ｂｏｏｔｈ）等による米国特許第４，６８５，２
０２号明細書に記載してある。この特許明細書に記載し
てある方法では、レーザー・ビームは非磁気材料ですぐ
に埋めもどす連続みぞ穴を形成する。或はこの方法では
、非磁気材料を各みぞ穴間の空間に埋めもどすことによ
り形成する非磁性の橋架部により隔離した角度的に互い
に間隔を置いた「バナナ」みぞ穴を形成するようにする
。
【０００７】前記のブース等の特許明細書に記載してあ
る方法では、磁気継手ディスクの業界で著しい改良を行
ったものである。しかしこれ等の方法でも若干の制限が
ある。たとえば任意の実質的な半径方向幅を持つみぞ穴
の形成には、実質的な直径を持つ極めて強力なレーザー
の使用を必要とする。さらにみぞ穴又はその一部の埋め
もどしによりみぞ穴の横断面形状又は向き或はその両方
に若干の制限が加わる。
【０００８】共通に譲渡されたブース等の１９８７年１
２月１４日付米国特許願第１３３，１４５号明細書には
、レーザーの使用により電磁継手ディスクのみぞ穴を形
成する別の方法を形成してある。とくにレーザー・ビー
ムは、形成しようとする各みぞ穴の周辺のまわりを追跡
し、ディスクから材料片を切削することによりみぞ穴を
形成する。この方法では、みぞ穴の形状、場所及び縁部
仕上げの比較的精密な制御ができるが、各みぞ穴の全周
辺をレーザー・ビームにより追跡しなければならないか
ら製造上の見地から幾分遅くなる。さらに、みぞ穴の形
状、場所又は寸法を変えるごとにレーザー・ビームの移
動径路をプログラムし直す必要がある。
【０００９】
【発明の概要】本発明の一般的な目的は、新規な改良さ
れた電磁継手ディスクと、与えられた直径のコイルを持
つ継手により一層高いトルクを生ずることができこれと
同時に一層早くかつ一層容易に作ることができ、製法の
変動の影響を受けにくい電磁継手用の多極継手ディスク
の製法とを提供することにある。
【００１０】一層詳細な目的は、各磁極を相互に連通す
るみぞ及びみぞ穴を互いに協働させ、ディスクを完全に
貫くエア・ギャップを形成することによって形成した継
手ディスクを提供することにより前記の目的を達成する
ことにある。各みぞ穴は、深さが比較的浅く、みぞ穴を
形成するのに必要な時間及び労力を減らすようにしてあ
る。
【００１１】さらに本発明の目的は、周辺に延び周辺に
連続し半径方向に互いに間隔を置いたみぞを一方のディ
スク面に形成すると共に周辺に延び半径方向に互いに間
隔を置いた列の周辺に互いに間隔を置いたみぞ穴を他方
のディスク面に形成し各みぞに半径方向に整合するよう
に位置させディスクを完全に貫くエア・ギャップを形成
するようにした、継手ディスクを提供することにある。 各みぞによってみぞ穴を形成するために、ディスクから
除く必要のある材料の軸線方向厚さは、ディスクを一層
短い時間で一層高い精度のもとに作ることのできるよう
に十分に減らす。
【００１２】本発明は又、ディスクにみぞ及びみぞ穴を
形成するのに使う新規な方法にある。
【００１３】本発明のこれ等の又その他の目的及び利点
は添付図面についての以下の詳細な説明から明らかであ
る。
【００１４】
【実施例】添付図面は、本発明を電磁式のブレーキ又は
クラッチのような電磁継手に使う継手ディスク２０に協
働させたものとして例示してある。継手ディスクは、ア
ーマチュアとすることができるが、たとえば図面では前
記のシルベストリーニ等の特許明細書に記載してあるよ
うなクラッチ・ロータ２１の一部を形成するものとして
この継手ディスクを示してある。この特定の例では、ク
ラッチ・ロータは、形状が円形で、継手ディスク２０の
一方の面２４と一体とするのを好適とする軸線方向に延
びる外部フランジ２２と、軸線方向に延びる内部ハブ２
３とを備えている。継手ディスク２０の反対側の面２５
（図２及び３）は、クラッチ・ロータ２１の作用面を形
成し、クラッチのアーマチュアに摩擦を伴って接触する
ようにしてある。外部フランジ２２及び内部ハブ２３は
、それぞれクラッチ・ロータ２１の外側及び内側の極環
を形成する。
【００１５】通常の場合のようにクラッチ・ロータ２１
は、鋼のような磁気抵抗の低い材料で作ってある。クラ
ッチ・ロータ２１は、鋳造し次いで機械加工をしてもよ
いが、スタンピング又は引抜きの作業により形成するの
がよい。
【００１６】図１ないし３に例示したクラッチ・ロータ
２１は、４極クラッチの一部を形成し、このようにして
継手ディスク２０は残りのディスク区域より少ない磁束
を生ずる２個の同心の環２８（図３）を備える。１つの
磁極は、内側の環２８の半径方向内方に位置させたディ
スク環状区域により形成され、２つの極は内側の環及び
外側の環の間の環状区域により形成され、第４の極は、
外側の環の外方に位置する環状区域により形成してある
。
【００１７】本発明によれば各環２８は、継手ディスク
２０を完全に貫くエア・ギャップが形成されるみぞ２９
及びみぞ穴３０の独特の組合せにより形成される。各み
ぞ２９は継手ディスク２０の一方の面２４又は２５に形
成してあるが、みぞ穴３０は、各みぞと半径方向に整合
して継手ディスク２０の反対側の面に形成してある。み
ぞによって薄い厚さの材料を、みぞ穴の形成のために継
手ディスクから除くだけでよい。このようにしてみぞ穴
は従来できたよりも一層早く一層精密に形成できる。
【００１８】継手ディスク２０にみぞ２９を形成する好
適な方法は、図２に例示してある。この方法を実施する
際には、継手ディスク２０の非作用面２４に対向する関
係に配置するようにした形成面３２を持つ円形の環状の
ポンチ（ｐｕｎｃｈ）３１を設ける。ポンチ３１の形成
面にこれから軸線方向に突出する２つの半径方向に互い
に間隔を置いて周辺に延びるリブ３３を形成してある。 各リブ３３はみぞ２９を形成するのに使う。
【００１９】クラッチ・ロータ２１のスタンピング加工
を行った後、継手ディスク２０の非作用面２４をポンチ
３１でたたき、各リブ３３により金属の低温流れ（ｃｏ
ｌｄｆｌｏｗ）によって円周方向の連続みぞ２９を形成
する。各リブの高さは、継手ディスクの厚さより低くて
、各みぞに閉じた端部又は底部を形成してディスクの作
用面２５を遮断しない。
【００２０】典型的な継手ディスク２０は、約０．１６
５ｉｎの厚さを持ち、０．１２０ｉｎの公称深さを持つ
みぞ２９を形成してある。各みぞ３０は、その閉じた端
部から継手ディスク２０の非作用面２４に向かって進む
に伴い相互に離れる向きに広がる側壁を形成してある。 たとえば各側壁は約１５°の角度で広がる。
【００２１】前記した継手ディスク２０の構造により、
クラッチ・ロータ２１は、若干の種類の多極電磁継手と
して機能することができる。みぞ２９により生ずるすき
まは、磁束の流れに抵抗し、磁極を各みぞの互いに対向
する側に生じさせる。前記したように形成するときは、
各みぞ２９は、極めて精密な形状を持ち、極めて正確に
位置し、精密に同心になる。両方のみぞの閉じた端部の
ウエブ付き区域は実際上同じ厚さを持ち、さらに実祭上
ロータごとのばらつきがない。
【００２２】本発明の実施に当たっては、継手ディスク
２０の磁気的有効性は、各みぞ２９と協働作用して継手
ディスクの軸線方向厚さを完全に貫いて延びるエア・ギ
ャップを形成するみぞ穴３０により向上する。図１ない
し３に示した実施例では、継手ディスク２０の作用面２
５には、この作用面に向かいレーザー・ビーム３５（図
３）を差向けることによりみぞ穴を形成する。各みぞ穴
は、継手ディスク２０をこれ自体の軸線のまわりに回す
ことにより切削しこの継手ディスクの円形のバンドを、
レーザー・ビームを横切らせるのがよい。ただし継手デ
ィスクは、静止したままに保持し、レーザー・ビームを
、継手ディスクのまわりの円形径路内で横切らせてもよ
い。
【００２３】図３に明らかなようにレーザー・ビーム３
５によりみぞ穴３０をみぞ２９に半径方向に整合して形
成する。各みぞ穴は、約０．０５０ｉｎの比較的狭い半
径方向幅を持ち、半径方向に整合したみぞに連通するだ
け十分に深い。各みぞは半径方向断面にテーパを付けら
れ又は広げてあるが、各みぞ穴の互いに対向する側部は
実質的に平行である。
【００２４】継手ディスク２０の回転に伴い、レーザー
・ビーム３５が周期的に消える。このようにして各列の
みぞ穴３０を相互に周辺に間隔を置いて、整合したみぞ
２９の底部の厚さに等しい厚さを持つ磁気材料の橋架部
３６（図３）により互いに隔離する。各橋架部により、
継手ディスクに構造的一体性を与え継手ディスクを一体
部品のままにすることができる。
【００２５】以上述べた所から明らかなように、みぞ２
９の形成によりみぞ穴３０を形成するのに切削しなけれ
ばならない材料の厚さを減らす。このようにして継手デ
ィスクに極めて有効なエア・ギャップを形成する貫通み
ぞ穴を形成する。このようなみぞ穴を形成するのに必要
な時間は、減小した厚さの金属をみぞ穴の形成のために
切削するだけでよいから短くなる。本発明方法は又一層
弱いレーザーを使いみぞ穴を形成することができる。
【００２６】図４に示したクラッチ・ロータ２１Ａは、
クラッチ・ロータ２１Ａの場合にみぞ穴２９Ａは、継手
ディスク２０Ａの作用面２５Ａに形成されるが、みぞ穴
３０Ａは非作用面２４Ａに形成されることを除いて図１
ないし３のクラッチ・ロータ２１と同じである。図４に
おいては、レーザー・ビーム３５は、みぞ穴３０Ａを形
成するように作用面２５Ａに向かい差向けられるものと
して示してある。しかしレーザー・ビームは非作用面２
４Ａに向かい差向けてもよいのは明らかである。
【００２７】図５に示したクラッチ・ロータ２１Ｂは、
クラッチ・ロータ２１Ｂのみぞ穴３０Ｂを図５に線図的
に示した押抜き具３１により継手ディスクのスタンピン
グを行うことによって形成することを除いて図１ないし
３のクラッチ・ロータ２１と同じである。前もって形成
したみぞ２９Ｂによって、みぞ穴３０Ｂは深さが極めて
浅く半径方向幅を小さくすることができる。又みぞ穴の
形成に必要な押抜き力を一層弱くできる。
【００２８】図６に示したクラッチ・ロータ２１Ｃの場
合には、共通に譲渡されたブース等による１９８８年１
０月２５日付米国特許願第２６２，３５８号明細書に記
載されてあるように、各みぞ２９Ｃが周辺に不連続で角
度的に短い間隔を置いた橋架部（図示してない）を形成
してあることを除いて図２に示したクラッチ・ロータ２
１と実質的に同じである。周辺に中断したみぞ２９Ｃを
、継手ディスク２０Ｃの非作用面２４Ｃに形成した後、
みぞ穴３０Ｃは図７に示すように作用面２５Ｃからディ
スクを機械加工し又は研削することにより形成してみぞ
の閉じた端部を機械加工又は研削により除き作用面にみ
ぞ穴を残す。みぞ２９Ｃは、継手ディスク２０Ｃの作用
面２５Ｃに向かいテーパを付けて、みぞ穴３０Ｃの半径
方向幅を作用面の機械加工又は研削の深さを制御するこ
とにより制御できる。各みぞ２９Ｃの角度方向に互いに
間隔を置いた橋架部により、みぞ穴３０Ｃの形成後に継
手ディスク２０Ｃの構造的一体性を保持する。
【００２９】図８及び９に示すクラッチ・ロータ２１Ｄ
は、継手ディスク２０Ｄの作用面２５Ｄが波形であるこ
とを除いて、図６及び７に示すクラッチ・ロータ２１Ｃ
と実質的に同じである。すなわち作用面２５Ｄには２つ
のみぞ３０Ｄ（図９）の間に周辺に延びるみぞ４０が存
在する。各みぞ穴３０Ｄは、作用面２５Ｄに位置し、非
作用面２４Ｄのみぞ２９Ｄに連通する。この電磁継手の
接極子の作用面は、クラッチ・ロータ２１Ｄの継手ディ
スク２０Ｄの作用面２５Ｄの形状に補形的な形状を持つ
。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電磁継手用の多極継手ディスクの
１実施例の斜視図である。
【図２】図１の２−２線に沿う拡大断面図で多極継手デ
ィスクの非作用面に形成したみぞを示す。
【図３】図２に例示したみぞ付きの多極継手ディスクの
作用面に形成したみぞ穴を示す部分斜視図である。
【図４】図２と同様であるが作用面にみぞを持ち、非作
用面にみぞ穴を形成した多極継手ディスクの横断面図で
ある。
【図５】図２と同様であるが多極継手ディスクの作用面
にみぞ穴を形成する別の方法を示す横断面図である。
【図６】みぞ穴の形成前の別の多極継手ディスクの横断
面図である。
【図７】なお別の方法によりみぞ穴を形成した後の多極
継手ディスクの横断面図である。
【図８及び図９】別の実施例による多極継手ディスクの
それぞれ図６及び７と同様な横断面図である。
【参照数字の説明】
２０　　　　多極継手ディスク（継手ディスク）２１　
　　　クラッチ・ロータ ２４　　　　非作用面 ２５　　　　作用面 ２７　　　　みぞ手段（みぞ） ３０　　　　みぞ穴手段（みぞ穴）

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　磁気材料で作られた、電磁継手用の多
    極継手ディスクにおいて、（イ）前記電磁用継手の別の
    多極継手ディスクに係合するのに適する作用面と、（ロ
    ）反対側に向いた非作用面と、（ハ）前記多極継手ディ
    スクの前記作用面及び非作用面のうちの一方に形成され
    、そのまわりに大体において周辺に延び、互いに隣接す
    る磁極を形成するようにしたみぞ手段と、（二）前記多
    極継手ディスクの反対側の非作用面に形成され、この非
    作用面のまわりに周辺に延び、前記みぞ手段に連通する
    ことにより、前記多極継手ディスクの前記作用面と前記
    非作用面との間において、前記多極磁気ディスクを完全
    に貫いて延びるエア・ギャップを形成するようにしたみ
    ぞ穴手段とを備え、このみぞ穴手段の半径方向横断面形
    状を、前記みぞ手段の半径方向横断面形状とは異ならせ
    た、多極継手ディスク。
  2. 【請求項２】　　前記みぞ手段の軸線方向深さを、前記
    みぞ穴手段の軸線方向深さより大きくした、請求項１の
    多極継手ディスク。
  3. 【請求項３】　　前記みぞ手段を、半径方向に互いに間
    隔を置いて周辺に連続した複数のみぞにより形成し、前
    記みぞ穴手段を、半径方向に互いに間隔を置いた複数列
    の周辺に互いに間隔を置いたみぞ穴により形成し、１列
    の各みぞ穴を、前記各みぞに半径方向に整合させた、請
    求項１の多極継手ディスク。
  4. 【請求項４】　　前記各みぞ及び各みぞ穴を、それぞれ
    前記多極継手ディスクの非作用面及び作用面に形成し、
    又互いに隣接する列の前記みぞ穴間で前記作用面に形成
    した周辺に延びるみぞ手段を設けてることにより、前記
    作用面が波形の形状を持つようにした、請求項３の多極
    継手ディスク。
  5. 【請求項５】　　前記のみぞ手段及びみぞ穴手段を、そ
    れぞれ前記多極継手ディスクの非作用面及び作用面に形
    成した、請求項１の多極継手ディスク。
  6. 【請求項６】　　前記みぞ手段及びみぞ穴手段を、それ
    ぞれ前記多極継手ディスクの作用面及び非作用面に形成
    した、請求項１の多極継手ディスク。
  7. 【請求項７】　　磁気材料で作られた、電磁継手用の多
    極継手ディスクにおいて、（イ）前記電磁継手の別の多
    極継手ディスクに係合するのに適する作用面と、（ロ）
    反対側に向いた非作用面と、（ハ）前記多極継手ディス
    クの作用面及び非作用面のうちの一方に形成され、その
    まわりに大体において周辺に延び、互いに隣接する磁極
    を形成するようにした、半径方向に互いに間隔を置いた
    複数のみぞと、（ニ）前記反対側の非作用面に形成され
    、半径方向に互いに間隔を置いて周辺に延びる列の周辺
    に互いに間隔を置いた複数のみぞ穴とを備え、これ等の
    みぞ穴を、前記各みぞに半径方向に整合させ、これ等の
    みぞに連通させることにより、前記作用面と前記非作用
    面との間に前記多極継手ディスクを完全に貫いて延びる
    エア・ギャップを形成するようにした、多極継手ディス
    ク。
  8. 【請求項８】　　前記各みぞを周辺に連続させた、請求
    項７の多極継手ディスク。
  9. 【請求項９】　　前記各みぞの深さを、前記各みぞ穴の
    深さより大きくした、請求項８の多極継手ディスク。
  10. 【請求項１０】　　前記各みぞの半径方向の横断面形状
    を、前記各みぞ穴の半径方向横断面形状とは異ならせた
    、請求項９の多極継手ディスク。
  11. 【請求項１１】　　前記各みぞ穴及び各みぞを、それぞ
    れ前記多極継手ディスクの作用面及び非作用面に形成し
    た、請求項８の多極継手ディスク。
  12. 【請求項１２】　　電磁継手用の多極継手ディスクを形
    成する、多極継手形成方法において、（イ）磁気材料で
    作られ、互いに対向する向きに向いた第１及び第２の面
    を持つ大体において円形のでディスクを用意する段階と
    、（ロ）このディスクの前記第１の面に、前記多極継手
    ディスクの材料を流動させることにより、半径方向に互
    いに間隔を置いて周辺に延びる複数のみぞを形成する段
    階と、（ハ）前記多極継手ディスクの前記第２の面から
    材料を除き、前記各みぞに半径方向に整合する半径方向
    に互いに間隔を置いた複数列の周辺に互いに間隔を置い
    たみぞ穴を形成する段階とを備え、前記みぞ穴及びみぞ
    が相互に連通させて、前記第１及び第２の面の間に前記
    多極継手ディスクを完全に貫いて延びるエア・ギャップ
    を形成するようにする、多極継手ディスク形成方法。
  13. 【請求項１３】　　前記各みぞ穴を、前記多極継手ディ
    スクの前記第２の面をレーザーで切削し、前記各第２の
    面の一部から材料を除くことにより、形成する、請求項
    １２の多極継手ディスク形成方法。
  14. 【請求項１４】　　前記各みぞ穴を、前記多極継手ディ
    スクの前記第２の面にポンチを押しつけ、この第２の面
    の一部から材料を除くことにより、形成する、請求項１
    ２の多極継手ディスク形成方法。
  15. 【請求項１５】　　前記各みぞ穴を、前記多極継手ディ
    スクの前記第２の面を研削しこの第２の面の少なくとも
    一部から金属を除くことにより、形成する、請求項１２
    の多極継手ディスク形成方法。
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