JPH04302719A - クラッチ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はクラッチ装置に係り、特
に温度に対応して作動するクラッチ装置並びに電動機及
び発電機等に好適に適用できるクラッチ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からクラッチ装置には、機械的クラ
ッチ、油圧・空気圧クラッチ、電磁クラッチ等が知られ
ている。そしてこれらのクラッチ装置において、アーマ
チャの温度条件で作動するように構成するには、制御回
路（電子回路）等によって制御する必要があった。

【０００３】また従来から電動機Ｍのファン５３等は、
図５で示すように、アーマチャ軸（回転軸）５１の端部
５１ａのエンドカバー５２の位置に、ファン５３を固着
してアーマチャ軸５１と一体に取り付け、アーマチャ５
４の回転と同期してファン５３が回転し、アーマチャ５
４を冷却していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、所定温
度において作動するクラッチ装置は、制御回路（電子回
路）等が必要であった。また上記図５で示す従来技術は
、アーマチャ軸５１に冷却ファン５３が一体に取着され
ているので、アーマチャ５４の回転と共に常時冷却ファ
ン５３が回転していることとなる。このため、常用負荷
（１０ｋｇ・ｃｍ　〜２０ｋｇ・ｃｍ　）の時は、冷却
ファン５３を作動させており、アーマチャ５４を特に冷
却する必要が無いにも拘らず冷却ファン５３が回転し、
冷却ファン５３の騒音が生じ、常用負荷時において冷却
ファン５３がアーマチャ軸５１と共に回転することによ
る回転数変化が問題になる。

【０００５】本発明の目的は、アーマチャを冷却するの
に用いられて、アーマチャの温度状況に応じて作動する
クラッチ装置を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、複雑な電子回路を用
いずに、常用時には冷却ファンを回動させず、高負荷に
よる高発熱時のみ冷却ファンを作動させることにより、
常用時における冷却ファンによる騒音を防止すると共に
回転数変化を防止した電動機又は発電機等のクラッチ装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るクラッチ装
置は、駆動部と被駆動部の間に応熱可動部材を設置し、
所定の温度により、応熱可動部材が作動し、駆動部と被
駆動部を連結する構成からなる。

【０００８】上記応熱可動部材としては、所定温度によ
って弾発付勢する形状記憶合金からなるバネ材を用いる
と好適である。

【０００９】また上記クラッチ装置を電動機の冷却ファ
ンに用いるときには、駆動部として電動機又は発電機の
アーマチャ軸（回転軸）、被駆動部として電動機又は発
電機の冷却ファンとし、応熱可動部材がアーマチャ軸又
は冷却ファンのいずれか一方に固着され、所定温度によ
って作動し、冷却ファンと回転軸とを連結可能とするも
のである。

【００１０】

【作用】本発明のクラッチ装置は、駆動部と被駆動部の
間に応熱可動部材を設置しているので、アーマチャが所
定温度になると、応熱可動部材が作動し、駆動部と被駆
動部とが連結される。このようなクラッチ装置としては
、電動機又は発電機のアーマチャ軸（回転軸）と冷却フ
ァンとの間に配設すると好適である。即ち、クラッチ装
置を電動機又は発電機の冷却ファンに用いるときには、
駆動部として電動機又は発電機のアーマチャ軸、被駆動
部として電動機又は発電機の冷却ファンとし、応熱可動
部材がアーマチャ軸又は冷却ファンのいずれか一方に固
着され、アーマチャに高負荷がかかり、アーマチャ自体
が発熱し、所定温度になったときに、クラッチ装置を構
成する応熱可動部材が作動して冷却ファンとアーマチャ
軸とを連結し、冷却ファンが回転する。これにより、低
負荷で作動中は、冷却ファンは作動せず、従って冷却フ
ァンによる騒音または回転数変化等の問題を解消できる
。またクラッチ装置の応熱可動部材の応動状態を最適な
設定にする事により、高負荷、高発熱で効率ダウンする
前に電動機又は発電機を冷却することができる。 そして従来のような複雑な制御回路（電子回路）等を用
いることなく冷却ファンを制御することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を
限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変
することができるものである。本発明のクラッチ装置は
、駆動部と、被駆動部との間に配設されるものであり、
クラッチ装置は、応熱可動部材を主たる構成要素として
いる。そして図１乃至図４は本発明に係るクラッチ装置
をワイパ用電動機における冷却ファンに用いた例を示す
ものである。

【００１２】図１は、電動機の一例としてのワイパモー
タＭを示すものであり、このワイパモータＭは、モータ
本体１と、減速装置２と、クランクアーム３等を備えて
いる。本例の減速装置２は、モータ本体１の出力軸１３
の回転数を所定回転に減速するもので、一般的な減速装
置を用いることができる。そして、この減速装置２の出
力軸（図示せず）には、クランクアーム３が取着されて
いる。このクランクアーム３の端部には、図示しないリ
ンクアームが連結されている。

【００１３】本例のモータ本体１は、ヨーク１１内に配
設された固定子１２と、アーマチャ１４を有し、アーマ
チャ１４はアーマチャ軸１３と一体となって回転する。 このアーマチャ軸１３は、減速装置２を構成するギヤハ
ウジング４に形成された軸受部４ａに円筒状のメタル軸
受１９を圧入して、このメタル軸受１９でアーマチャ１
４のアーマチャ軸１３を軸支してなるものである。また
メタル軸受１９よりアーマチャ１４側には、整流子１５
が配設され、この整流子１５にブラシ１６が当接して形
成されている。ブラシ１６は、ホルダ１６ａによって保
持されている。そして、整流子１５とメタル軸受１９と
の間には、クラッチ装置５を介して冷却ファン１７が配
設されている。

【００１４】本例の冷却ファン１７は、取付け孔１７ａ
が中央に形成され、この取付け孔１７ａから放射状に羽
根１７ｃが配設されて形成されている。一方、アーマチ
ャ軸１３より若干離間した位置でギヤハウジング４ａに
は、円筒状のファン支持部２０が形成され、このファン
支持部２０と取付け孔１７ａとの間には、ベアリングか
らなる軸受２１が圧入されて、冷却ファン１７が取着さ
れている。本例の冷却ファン１７は、取付け孔１７ａの
外周で内径側に向け且つ整流子１５側に鉄製の係合部１
７ｂが形成されている。

【００１５】本例のクラッチ装置５は、固定部６と、応
熱可動部材７と、連結部８とから構成されており、整流
子１５側（即ちアーマチャ１４の中心側）のアーマチャ
軸１３に、固定部６がアーマチャ軸１３と一体に形成さ
れ、冷却ファン１７側には、応熱可動部材７としての形
状記憶合金からなるバネ材を介して、このバネ材の端部
が結合された連結部８が形成されている。本例の連結部
８はリング状部材から構成されており、アーマチャ軸１
３と若干離間して且つアーマチャ軸１３に沿って、アー
マチャ軸１３に摺動可能に形成されている。本例におけ
る形状記憶合金としてはＮｉ−Ｔｉ合金（いわゆるニチ
ノール），Ｃｕ−Ａｌ−Ｚｎ系合金（いわゆるベータロ
イ）を用いており、これらの形状記憶合金のマルテンサ
イト変態点としては、バネ材の伸長温度が１００℃乃至
１８０℃，好ましくは１５０℃前後に適合する合金を用
いると好適であり、バネ材としての伸長範囲は、使用す
るクラッチ装置のストローク範囲によって任意に設定す
ることができる。なお、発熱するアーマチャの種類によ
っては、マルテンサイト変態点の異なる各種合金を使用
することができる。そしてこの連結部８の冷却ファン１
７側の面に、マグネット９が取着されている。

【００１６】次に上記構成からなるクラッチ装置５の動
作について説明する。常時には、図２で示すように、ク
ラッチ装置５は、応熱可動部材７としての形状記憶合金
から構成されたバネ材が、所定温度に到達するまでは、
縮小された状態で整流子１５側に位置されており、この
ためクラッチ装置５と冷却ファン１７は連結されず、し
たがって冷却ファン１７は回転していない。そして、ア
ーマチャ１４に高負荷がかかり、アーマチャ１４の巻き
線の抵抗値があがって、動損失が生じて熱エネルギーに
よるアーマチャ１４の発熱が生じ、所定温度になると、
応熱可動部材７である形状記憶合金から構成されたバネ
材が、伸張して弾発し、連結部８を冷却ファン１７方向
に移動させる。そして、連結部８のマグネット９と冷却
ファン１７の係合部１７ｂが連結し、アーマチャ軸１３
の回転がクラッチ装置５を介して伝達されて、冷却ファ
ン１７が回転する。また高負荷状態が解除されて、アー
マチャ１４の温度が低下すると、バネ材は縮小し、冷却
ファン１７の回転が停止する。

【００１７】図４は、上記クラッチ装置５を用いた作用
を、比較例と共に示すグラフ図であり、この図では、２
００ｋｇｆ・ｃｍ負荷連続作動時におけるアーマチャの
回転数と温度，時間との関係を比較例と共に表示したも
のである。なお、図４で示すグラフ図において、本発明
に係るクラッチ装置を用いたときには、実線で示された
ａ−ｂ−ｃ点を通る線Ａ−Ｆがアーマチャの回転数の変
化を示し、ｄ−ｂ−ｅ点を通る線Ｂ−Ｅが温度変化を示
し、同様に比較例は一点鎖線でｆ−ｂ−ｃ点を通る線Ｃ
−Ｆ及びｄ−ｂ−ｅ点を通る線Ｄ−Ｅで示し、冷却ファ
ンを作動しないときにはａ−ｂ−ｇ点を通る線Ａ−Ｇ及
びｄ−ｂ−ｈ点を通る線Ｂ−Ｈでそれぞれ示したもので
ある。

【００１８】図４で判明するように、４０ｒｐｍ　で回
転していたアーマチャが、時間の経過と共に回転数が少
なくなり、同時に温度が上昇する。このときの本発明に
係るクラッチ装置５を用いた場合には、冷却ファン１７
を回転させる負荷が加わらないので、回転数は安定的な
状態で移行するが、比較例においては、回転ムラが生じ
る。 そしてアーマチャの温度に関しては、比較例の方が、冷
却ファン１７が回転しているので低い。しかし、冷却フ
ァン１７を作動していても、定格回転に関しては、性能
的には冷却ファン１７を作動しない状態と変わるところ
が無い。また冷却ファン１７を作動しない場合には、図
４のＧ（ｂ−ｇ）及びＨ（ｂ−ｈ）で示すように、２５
分を経過すると、回転数の低下が激しく且つ温度上昇が
大きくなるが、このとき、クラッチ装置５が作動して、
冷却ファン１７が回転をはじめる。従って、冷却ファン
１７の作動によって、図４のＦ（ｂ−ｃ）及びＥ（ｂ−
ｅ）で示す状態となり、当初から冷却ファン１７を作動
していたときと、同じ状態となる。

【００１９】上記実施例では、整流子１５側のアーマチ
ャ軸１３にクラッチ装置５の固定部を取着して、クラッ
チ装置５の作動によって冷却ファン１７と連結している
が、これに限らず、冷却ファン１７側にクラッチ装置５
を取着して、所定温度によって、整流子１５側のアーマ
チャ軸１３と連結するように構成することができる。こ
のように冷却ファン１７側にクラッチ装置５を固定する
と、クラッチ装置５自体がアーマチャ１４側から常時離
間しているので、常用時におけるアーマチャ１４の回転
が、より良好となる。

【００２０】またクラッチ装置５の連結部８は、上記実
施例ではマグネット９を用いた例を示したが、これに限
るものではなく、冷却ファン１７の全て或は係合部１７
ｂ等が合成樹脂等で構成されている場合には、連結部８
と、この連結部８と当接する冷却ファン１７の部分に、
凹凸嵌合できるように、いずれかに凹部、いずれかに凸
部を形成して構成することもできる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、クラッ
チ装置に応熱可動部材を用いて構成したので、アーマチ
ャを冷却するのに好適に用いられ、アーマチャの温度状
況に応じて作動するクラッチ装置を提供することが出来
る。

【００２２】また本発明に係るクラッチ装置を電動機又
は発電機等の冷却ファンに適用すると、複雑な電子回路
を用いずに、常用時、即ち低負荷で作動中には冷却ファ
ンを回動させず冷却ファンによる騒音を防止し、そして
常用時における回転数変化を防止でき、また高負荷によ
る高発熱時に冷却ファンを作動させて、アーマチャを冷
却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を電動機のファンに適用した一実施例を
示す一部破断図である。

【図２】図１のクラッチ装置が作動する前の状態を示す
要部説明図である。

【図３】図１のクラッチ装置が作動した状態を示す要部
説明図である。

【図４】図１におけるクラッチ装置の作動状態を示すグ
ラフ図である。

【図５】従来例を示す断面説明図である。

【符号の説明】

５　　クラッチ装置 ７　　応熱可動部材（バネ材） １３　　駆動部（アーマチャ軸） １４　　アーマチャ １７　　被駆動部（冷却ファン） Ｍ　　電動機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　駆動部と被駆動部の間に応熱可動部材
   を設置し、所定の温度により、前記応熱可動部材が作動
   し、前記駆動部と前記被駆動部を連結することを特徴と
   するクラッチ装置。
2. 【請求項２】　　前記応熱可動部材は所定温度によって
   弾発付勢する形状記憶合金からなるバネ材である請求項
   １記載のクラッチ装置。
3. 【請求項３】　　前記駆動部は電動機又は発電機のアー
   マチャ軸であり、前記被駆動部は電動機又は発電機の冷
   却ファンであり、前記応熱可動部材は前記アーマチャ軸
   又は冷却ファンのいずれか一方に固着され、所定温度に
   よって作動する請求項１，２記載のクラッチ装置。