JPH06213255A - 電磁カップリング組立体 - Google Patents

電磁カップリング組立体

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JPH06213255A
JPH06213255A JP93311440A JP31144093A JPH06213255A JP H06213255 A JPH06213255 A JP H06213255A JP 93311440 A JP93311440 A JP 93311440A JP 31144093 A JP31144093 A JP 31144093A JP H06213255 A JPH06213255 A JP H06213255A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 励起に際してアーマチュアとロータとの振動
により生じる可聴キシミ音を軽減することのできる電磁
カップリング組立体の提供。 【構成】 電磁カップリング組立体１１は、円板状部分
を有し軸芯のまわりを回転可能な磁性ロータ３０と、ロ
ータ３０の円板状部分に係合する円板状部分を有し前記
軸芯のまわりを回転可能な磁性アーマチュア１８とから
構成され、ロータ３０とアーマチュア１８とのそれぞれ
の円板状部分に扇形部分とブリッジ領域とを形成する磁
束ギャップ４３，４４，４８が設けられ、これらの全扇
形部分と全ブリッジ領域とは同じ共鳴振動数を有しない
ようになされて、ロータとアーマチュアの係合時の振動
に起因する可聴ノイズが減少せしめられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁カップリング組立
体に関し、特に、エアーギャップにより離隔された相対
的に回転可能な２個の部材を有し、当該２個の部材が係
合することによって生じる可聴振動が有効に減衰される
電磁カップリング組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】静止磁気コア、ロータ及び相対的に回転
可能なアーマチュアを有する一般的に公知である電磁ク
ラッチにおいては、電磁石が消勢されているときにエア
ーギャップによってロータをアーマチュアから離隔させ
ている。アーマチュアは、クラッチの回転軸にキー止め
されているプーリー組立体に取り付けられた板ばねによ
ってロータから離間して保持されており、多数回巻線
（即ち、クラッチコイル）は磁気コアとロータとの間に
配置され、励起されると、磁気コア、ロータ及びエアー
ギャップを介してアーマチュアへの磁路を通る磁束を発
生して、アーマチュアをロータの方へ吸引する。この磁
気カップリングによって、アーマチュアはギャップを閉
じ、ロータに係合するように移動して、この両部材は摩
擦によって結合され、一方が他方を滑りを発生させるこ
となく駆動する。ロータとアーマチュアとの間のカップ
リングトルクは、ロータとアーマチュアとの中間面を通
過する磁束およびコイルにより発生する起磁力ｍ．ｍ．
ｆ．に一部依存する。
【０００３】典型的な例では、全電圧または定格電圧
が、最初に励起されていないクラッチコイルに印加され
る（即ち、ステップ電圧）ときに、電流はコイルのイン
ダクタンスのために指数的に上昇する。ギャップを備え
た電磁クラッチにおいては、磁路内のｍ．ｍ．ｆ．は、
予め設定されたレベルの電流で、ばねの偏倚力に抗して
アーマチュアをロータに接触するように吸引するのに十
分な大きさとなる。ギャップが閉じると（即ち、アーマ
チュアがロータに接触する時刻に）、コイルの電流と
ｍ．ｍ．ｆ．とは定格値または最大値にほとんど達して
いるけれども、全磁路の磁気抵抗はギャップが狭くなり
そして閉じる際に著しく低下するので、磁束はまだ増大
中である。接触しているロータとアーマチュア間のトル
ク伝達は中間面を透過する磁束に比例するので、定格電
圧がもし最初の時刻にコイルに印加されるならば、アー
マチュアは、機械的な慣性とコイルのインダクタンスと
により決定される僅かな遅延によってやや遅れた第二の
時刻にロータにやや衝撃的に当接するように係合する。
しかし、この第二の時刻においてロータとアーマチュア
との間のトルク伝達は事実上ゼロから定格値まで急上昇
する。
【０００４】このようなトルクの急上昇は、（i）クラ
ッチへ動力を供給する原動機の速度における不都合な突
然の損失、（ii）ベルトやチェーンを含む駆動部材また
は被動部材における過度の衝撃や変形、（iii）不快な
係合ノイズとベルトのキシミ等の原因となる。更に、ロ
ータとアーマチュアとが係合するときに、両者のうちの
速度の遅い方の部材の慣性（およびその負荷）は、全ト
ルクカップリングがロータとアーマチュアを同期的に回
転させるべく係合させる前に克服されなければならな
い。接触後（即ち、ギャップの閉じた直後に）およびロ
ータまたはアーマチュアの慣性が克服されている間に、
ロータとアーマチュアとの中間面には、最大または定格
磁気吸引力が存在するために摩擦的な滑りが生じる。こ
のような状態は、滑りと係合保持とを交互に発生させる
（即ち、チャターノイズと過度の摩耗を発生させる）。
この交互に生じる滑りと係合保持の振動的な係合または
チャターは、ロータとアーマチュアとの中間面に生じる
騒々しい可聴振動またはキシミ音によって明白となるで
あろう。
【０００５】ある種のクラッチやブレーキは、いわゆる
「ソフトスタート（緩やかな始動）」動作を生じさせる
制御ユニットを具備している。これにおいては、平均コ
イル電流および平均ｍ．ｍ．ｆ．はゼロから最大値また
は定格値までスムーズに増大されている。これは、アー
マチュアとロータがギャップで離隔されておらず、クラ
ッチが係合されていないときに僅かに接触して相対的に
擦動するクラッチおよびブレーキにおいては満足に作用
する。この種の装置において、滑りは漸次減少し、トル
クは漸次増大して、チャターは発生しない。ギャップを
持たない形式のクラッチやブレーキが「ソフト・スター
ト」を行わせるべく滑らかな傾斜で励起されるときに
は、原動機および関連する被動部材における機械的な衝
撃は軽減される。
【０００６】傾斜電圧を用いて「ソフト・スタート」を
行うギャップを持たないクラッチは、ステップ電圧によ
り最初に励起されるクラッチに比べて改善されているけ
れども、傾斜電圧による係合手法は、ギャップを備えた
クラッチに関連して使用されるときにアーマチュアのロ
ータへの最初の係合時にトルクカップリングを発生させ
るという問題点が残る。この最初のトルクカップリング
は、アーマチュアとロータの速度の遅い方の慣性が克服
されているときに滑りと係合保持の振動に起因するキシ
ミノイズを生じさせるのに十分なものである。このキシ
ミノイズは、ステップ電圧によるクラッチコイルの励起
に起因するものと本質的に同じものである。また、傾斜
電圧によるクラッチコイルの励起によって生じるロータ
とアーマチュアとの間の突然のトルクカップリング係合
は、更に機関のＲＰＭに望ましくない変動を生じさせよ
う。それ故に、公知のソフト・スタート手法に基づき傾
斜電圧のみによって励起されるギャップを備えたクラッ
チでは排除することができないノイズおよび突然の負荷
変動の問題が残る。特に、傾斜電圧とそれに関連した電
流及び磁束密度がアーマチュアをロータの方へ吸引する
力を発生させるほど十分に大きいときには、それらは、
アーマチュアとロータを単に接触状態に保持しそして最
大の滑りと最小の滑り・係合保持のノイズ（即ち、鋭い
キシミ音）を許容するために必要とされるよりも大き
い。それ故に、トルクカップリングがアーマチュアとロ
ータとの中間面にほとんど同時に印加され、これはステ
ップ電圧による励起に関連したものよりも小さいが同様
の問題を有する。
【０００７】本出願人に譲渡されたＤｗｉｇｈｔ Ｂｏ
ｏｔｈの米国特許出願第５８１，１０８号（１９８４年
２月１７日出願）（米国特許第４，５０９，０９１号）
における制御ユニットは、アーマチュアをギャップを横
切りロータに接触させるように吸引するのに十分な所定
の期間にわたってクラッチコイルに全電圧をパルス供給
する。全電圧パルスの終わりに、クラッチコイルは、コ
イルの全電圧励起により生じる値に対して著しく低い初
期値から平均コイル電流まで徐々に上昇させることによ
って励起される。このようなクラッチコイルの励起によ
って、ギャップ閉鎖時のトルクカップリングは減少され
る。特に、全電圧パルスに続く低い平均電流励起によっ
て、ロータとアーマチュアとの中間面にほぼ０トルクカ
ップリングおよび１００％の滑りを発生するように選定
されている。
【０００８】米国特許第２，７０５，０５８号及び同第
２，９７０，６８１号に開示された「自動ギャップ（ａ
ｕｔｏ−ｇａｐ）」形式においては、係合していないロ
ータとアーマチュアとの間のエアーギャップは、相対向
する摩擦面が摩耗するにもかかわらず機械的な補償手段
によって、実質的に一定に保持されるが、経済面の理由
でこのような「自動ギャップ」形式が具備されていない
ギャップを備えたクラッチまたはブレーキと共に前記米
国特許出願の制御ユニットを利用する試みをなすときに
別の問題点に遭遇することが判明した。このような環境
のもとで、自動車の付属手段を具備しないギャップを備
えた電磁クラッチまたはブレーキにおいては、カップリ
ングは、２個の主部材（ロータとアーマチュア）の相対
向するスチール両面が完全に係合されていないときに、
選定された第１の幅（例えば、０．０２１”）のギャッ
プで離隔するように作成されているが、カップリングが
その通常の有効寿命にわたって何回となく繰り返し使用
されるので、両表面はかなり摩耗し、ギャップは両表面
が完全に解放されているときに、より大きな第２の幅
（例えば、０．２００”）まで増加するであろう。
【０００９】電磁クラッチ（またはブレーキ）のアーマ
チュアとロータの両面間のエアーギャップは、磁束路の
高磁気抵抗部分を形成し、ギャップ幅における１０００
分の数インチだけの変動でも他の部分が透磁性スチール
によって形成されている全磁路の磁気抵抗を増加させ
る。このように、所与の電磁カップリングは、その有効
寿命の最初の段階においてよりも後の段階において広く
なる主ギャップを有しており、ギャップが広くなった場
合に、ギャップを横切ってアーマチュアをロータに接触
させるように吸引するために必要な磁束を発生させるべ
く一層大きなｍ．ｍ．ｆ．が必要とされる。
【００１０】ギャップがカップリングの有効寿命の終わ
り近くに遭遇する最も広い値を有するときでさえもギャ
ップを閉鎖させて共働する部材を係合させるべく、この
種のクラッチの電源電圧とコイル励起回路のパラメータ
に十分な大きさのコイル電流とｍ．ｍ．ｆ．を発生させ
ることが実際に行われている。しかし、このことは、
ｍ．ｍ．ｆ．がカップリングの有効寿命の大半の期間に
必要とされるものよりも実際に大きくなることを意味す
る。
【００１１】前記米国特許出願は、電磁カップリングの
制御手法を開示しており、カップリングのコイルはこの
手法によって所定の期間にわたって全電源電圧で励起さ
れている。この所定の期間は、所与のデザインとサイズ
とを有する電磁カップリングを制御しているときにギャ
ップを閉鎖するのに要する期間に相当するものである。
通常、この期間としては、カップリングの有効寿命の終
わり近くで観察される期間が選定されるであろう。しか
し、もしその選定に基づくならば、同一のカップリング
の新しい（そのギャップが最も狭い）ときの制御は、ギ
ャップが閉鎖された後で所定の期間が終了する前にかな
りの期間にわたってコイルの全励起を生じさせることに
なるであろう。ギャップが閉鎖した後のコイルの全励起
は、不快なノイズ、機械的な衝撃やベルトのキシミを伴
う滑りと係合保持が交互に生じるチャターを発生させ
る。
【００１２】最後に、チャターが「ソフト・スタート」
手法で軽減されるときに、チャターは常に完全に排除さ
れるとは限らないことが判明した。しかし、本出願人
は、電磁カップリングの全部材が最初に接触するときに
両部材によつて発生する不快なノイズの強さを減少させ
る付加機構を案出した。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、励起
に際してアーマチュアとロータとの振動により生じる可
聴キシミ音を軽減することのできる、電磁カップリング
組立体を提供することにある。
【００１４】また、別の目的は、互いに強まる傾向にあ
る共鳴振動を減少させることによって、電磁カップリン
グの係合時の振動ノイズを減少させることにある。
【００１５】更に別の目的は、可聴振動数振動を減衰す
る付加装置によって電磁カップリングの係合時の振動ノ
イズを軽減することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、円板状部分を有し軸芯のまわり
を回転可能な磁性ロータと、該ロータの円板状部分に係
合する円板状部分を有し、前記軸芯のまわりを回転可能
な磁性アーマチュアと、ロータとアーマチュアとのそれ
ぞれの円板状部分に扇形区分とブリッジ領域を形成する
磁束ギャップを含み、ロータとアーマチュアの係合時の
振動に起因する可聴ノイズを減少させるための手段とか
ら電磁カップリング組立体を形成し、アーマチュア又は
ロータ上の全扇形区分あるいは全ブリッジ領域は同じ共
鳴振動数を有さないようにしている。
【００１７】
【実施例】先ず、図面第１図および第２図を参照する。
自動車の付属駆動装置は、機関クランク軸の速度に対し
て線形的な速度関係を有する付属装置を持つ直接駆動形
態を伝統的に使用している。この直接駆動形態におい
て、付属装置は、機関高速時には実際に望まれる回転速
度以上の速度で駆動されている。ところで、最近、自動
車における燃料の効率的な作動についての関心が増し、
付属装置の過度の回転速度を部分的に排除する２速付属
駆動装置が開発されている。クランク軸の高速区域内の
機関速度に対して付属装置の速度を減少することによっ
て、自動車の燃料消費性能−単位ガロン当たりの走行マ
イルの性能−を向上させることができることが確認され
ている。
【００１８】２速付属駆動装置を充足するために、２速
付属装置のクラッチ１１（以後、Ｔｗｏ−Ｓｐｅｅｄ
Ａｃｃｅｓｓｏｒｙ Ｄｒｉｖｅ Ｃｌｕｔｃｈを略し
て、ＴＳＡＤクラッチと称する）のアーマチュア側は、
無端ベルト１３を介して機関のクランク軸プーリー１５
に連結される。ＴＳＡＤクラッチ１１は、エアポンプ１
７の回転可能な軸１６の周りに装着され、ＴＳＡＤクラ
ッチ１１の円形アーマチュア１８は、アーマチュアのプ
ーリを介してエアポンプの軸１６にキー止めされてい
る。エアポンプ１７は、放出制御装置であり、機関速度
の全範囲にわたる機関速度に対し線形的に比例する速度
で回転しなければならない。それ故に、ＴＳＡＤクラッ
チの円形アーマチュア１８は、エアポンプの軸１６にキ
ー止めされ、アーマチュア１８と無端ベルト１３を介し
てクランク軸プーリ１５で駆動されるエアポンプの直接
駆動部を形成する。
【００１９】自動車の付属装置を駆動するために、別の
第二無端ベルト１９が、交流発電機２１、エアコンディ
ショナ２３、パワーステアリングポンプ２５および水ポ
ンプとファン組立体２７の各プーリのまわりに張設され
ている。アイドラープーリ２８は無端ベルト１９の張力
を調整するものてあり、無端ベルト１９は更にクランク
軸１５ａに装着された一方向クラッチ２９及びＴＳＡＤ
クラッチ１１の環状ロータ３０の溝付きプーリの表面の
まわりに掛けられている。一方向クラッチ２９とクラン
ク軸プーリ１５は、クランク軸の延長部に装着され、一
方向クラッチ２９はクランク軸プーリ１５と共働である
が、そのプーリ直径はクランク軸プーリ１５の直径の１
／２である。
【００２０】作動に際して、機関が第３図における予め
選定された所定値Ａよりも低速で回動しているときに、
ＴＳＡＤクラッチ１１は係合され、ロータ３０とアーマ
チュア１８とは、ベルト１３からの入力によって一体的
に駆動される。ＴＳＡＤクラッチ１１のロータ３０の直
径が一方向クラッチ２９の直径よりも大きいので、ＴＳ
ＡＤクラッチ１１が係合されたときにベルト１９は一方
向クラッチの外方部材をクランク軸の速度よりも高速で
駆動することになる。一方向クランクは、これまでに公
知のように、このような環境のもとではその外方部材が
内方部材およびクランク軸１５ａに対し自由にオーバー
ランするように構成されている。一方、クランク軸速度
が所定値Ａよりも高速であるときには、ＴＳＡＤクラッ
チ１１は消勢され、ロータ３０はアーマチュア１８から
離脱されている。ロータ３０と一方向クラッチ２９の外
方部材の速度は、ゼロ又はクランク軸速度よりも低速と
なる傾向にある。しかし、一方向クラッチ２９は係合す
るので、クランク軸１５ａからベルト１９を介してロー
タ３０を駆動する。一方向クラッチ２９は、クランク軸
プーリ１５よりも直径が小さいので、付属装置と機関と
の速度比はＴＳＡＤクラッチの消勢時に減少する。
【００２１】次に第４図を参照すると、ＴＳＡＤクラッ
チは、エアポンプ１７のハウジングから突出してポンプ
軸１６と同心状の管状ノーズ３１に保持されており、Ｔ
ＳＡＤクラッチ１１の係合表面はそれぞれ第一および第
二の部材１８と３０（以後、ＴＳＡＤクラッチ１１のア
ーマチュア１８とロータ３０と称する）からなる。ボー
ルベアリング３７によってノーズ３１上に回転自在に軸
支された環状ロータ３０は、半径方向断面で実質的にＵ
字形状であり、磁性材料で作成された内側及び外側の磁
極リング３９と４０とを含み、内側リング３９はベアリ
ング３７の外レースに固定される。第４図に示すクラッ
チは、この発明を利用することのできる数多くの公知の
電磁カップリングの中の一例にすぎない。
【００２２】円形磁極面４１と４２は、それぞれリング
３９と４０との前方端部に限定される。磁極面４１と４
２は、放射状に離間して配列された磁束ギャップ４３と
４４によって互いに磁気的に絶縁されている。各磁束ギ
ャップは、第９図を参照して詳述するように、円周方向
に離間して配列された円弧状スロットで形成される。こ
の２組のスロットは、介在リング４６によって機構的に
連結されている。
【００２３】多数回巻線４７（以後、クラッチコイルと
称する）は、ロータ３０の内外磁極リング３９と４０間
に固定されており、強磁性鋼で作成されたＪ字状支持部
材５６上にエポキシ樹脂で固定され且つエアポンプ１７
のハウジングに適宜取り付けられている。Ｊ字状支持部
材５６は、ロータ３０の内方表面から放射状の短いエア
ギャップだけ離間した内方磁極リング５７を限定する。
磁性支持部材５６は、ロータ３０のまわりを全体的に包
囲するのではなく、ロータの外方溝付き表面には無端駆
動ベルト１９が直接的に掛けられ、ロータをプーリとし
て機能させている。
【００２４】クラッチコイル４７は、電圧供給源により
励起されたときに、アーマチュア１８をロータ３０の磁
極面４１と４２に係合させるべく吸引することによっ
て、ＴＳＡＤクラッチ１１を係合させる磁束を発生す
る。アーマチュア１８は、円板の形態であって、ロータ
３０の磁束ギャップ４３と４４と同様に一連の円周方向
に離間して配列された円弧状のスロットからなる磁束ギ
ャップ４８を有する。磁束ギャップ４８を構成するスロ
ットは、第８図を参照して詳述する。
【００２５】クラッチコイル４７が消勢されたときに、
アーマチュア１８をロータ３０から離反するように偏倚
させるために、アーマチュア１８は円周方向に離間して
配置された一組の板ばね５０によってプーリ組立体５１
に連結されている。プーリ組立体５１はエアポンプ１７
の軸１６に５３でキー止めされ、ベルト１３を介してク
ランク軸プーリ１５から連続的に駆動される。ばね５０
は、アーマチュア１８を付勢して磁極面４１と４２から
軸方向の狭い幅のエアギャップ５４だけ離隔した位置へ
アーマチュア１８を偏倚させる。クラッチコイル４７が
励起されると、磁束は破線で示す磁路５５に沿って通過
する。ロータの磁束ギャップ４３と４４のスロットは、
当該技術分野においては公知であり且つ米国特許第４，
１６０，４９８号に開示された技術に基づいて、磁路を
アーマチュアとロータ間の軸方向のエアギャップ５４を
横切ってジグザグ状に前後に方向付ける。この磁束５５
がアーマチュアをロータの磁極面４１と４２に摩擦係合
するように吸引する。この係合は、磁束と吸引力が滑り
を無視しうる程充分に大きくなると、この係合によって
アーマチュアとロータとが結合されて一体的に回転す
る。
【００２６】クラッチコイル４７により発生した磁束
は、ロータの構成部材３９と４０、ギャップ５４および
アーマチュア１８と共に透磁性磁路構造を形成する磁性
支持部５６を介してコイル４７とロータ３０との間を通
過し、この磁束はクラッチコイル４７が励起電流を保有
するときにコイルにより生じる起磁力ｍ．ｍ．ｆ．に相
応して透磁性磁路を通る（破線５５参照）。
【００２７】アーマチュアが軸方向のエアギャップ５４
を横切ってロータに接触するように吸引された時と実質
的に同時刻に、コイルを流れる電流は、第５図（ｂ）の
電流波形における一時的な下降部で示すように僅かに減
少する。この電流波形の下降部は、ギャップを備えたク
ラッチ全ての特性である。特に、クラッチコイル４７の
全磁気インダクタンスは磁路５５の性質に依存するの
で、アーマチュア１８のロータ３０への接触移動による
軸方向のエアギャップ５４の閉鎖がコイルの磁気インダ
クタンスを増大させる。エアギャップ５４の閉鎖による
磁気インダクタンスの急激な増大の結果、コイルの励起
は、電流を同一レベルに維持するには不充分であり、コ
イルの励起が増大した磁気インダクタンスに調整する間
に電流は一時的に下降する。第５図（ｂ）の電流波形を
傾斜電圧（第５図（ａ））によるクラッチコイルの励起
とともに図示するけれども、ギャップの閉鎖時における
電流レベルの下降は、コイルが例えばステップ電圧のよ
うな他の励起手段によって励起されるときにも生じるも
のである。
【００２８】この発明の重要な態様に基づいて、クラッ
チコイル４７の励起は、軸方向のエアギャップ５４の閉
鎖後直ちに且つエアギャップの閉鎖の検知に応答して、
ロータ３０とアーマチュア１８との間の最初のトルクカ
ップリングを減少させそして両者間の最初の滑りを増大
させるように制御される。クラッチコイル４７を流れる
電流は、エアギャップの閉鎖時のコイル電流の下降を検
知するピーク検出器フィードバック回路により検知する
ことが好ましい。電流の下降の検知に応答して、フィー
ドバック回路はコイルの励起を減少させる。ロータとア
ーマチュアとの間のエアギャップの閉鎖を検知するため
の手段を設けることによって、コイル励起の減少は、ク
ラッチの使用寿命を通してギャップの閉鎖とほとんど同
時に発生させることができる。
【００２９】特に、第６図のＲＰＭセンサ１０１による
スイッチＳＷの閉鎖に際して、バッテリ電源からの電圧
ＶBATは、コイル電流がアーマチュアとロータとの間の
エアギャップ５４の閉鎖により生じる磁気インダクタン
スの増大に応答して下降するまで、クラッチコイル４７
に印加される。アーマチュアとロータとの間のエアギャ
ップ５４が閉じ、そしてクラッチコイルの電流が応答し
て下降するときに、電流ピークが検出され、クラッチコ
イル４７の電圧ＶBATによる励起は平均ｍ．ｍ．ｆ．を
最初の値まで低下させるように減少させられる。この最
初の値は、アーマチュア１８とロータ３０との間の最初
の滑りを最大にする程小さいことが好ましい。しかし、
エアギャップ５４の閉鎖後の最初の平均ｍ．ｍ．ｆ．
は、アーマチュア１８がロータ３０から離反するように
移動してエアギャップを再開放することを阻止するのに
充分な大きさでなければならない。クラッチコイル４７
の平均電流による励起およびそれに関連したｍ．ｍ．
ｆ．を制御することによって、アーマチュア１８とロー
タ３０との間のトルクカップリングも制御され、このト
ルクカップリングは、スイッチの閉鎖後約２．５〜３秒
の期間に亙って増大し、１００％の滑りを伴うほとんど
ゼロのトルクカップリングから始まり、０％の滑りを伴
う全トルクカップリング（即ち、ロータとアーマチュア
が同期的に回転する）まで増大する。
【００３０】比較器と積分器とピーク検出器と電流検出
器の形態に演算増幅器（以後、オペ・アンプと称する）
を利用することによって、第６図の回路は、クラッチコ
イル４７に直列に連結されたダーリントン・トランジス
タ対のベースへ電圧信号を送信するように、複数のオペ
・アンプをＲ−Ｓフリップフロップと鋸歯発生器に連結
してなり、この発明に基づいてクラッチコイルの平均電
流励起を制御するものである。第６図の回路構成におい
て、ＮＰＮトランジスタＴ1とダーリントン・トランジ
スタ対Ｔ2、Ｔ3とは、オフされるかあるいは飽和され
る。換言すると、これらのトランジスタは、クラッチコ
イル４７への電圧ＶBATの印加を制御するスイッチのよ
うに機能すべく連結する。
【００３１】スイッチＳＷが閉鎖された後のトランジス
タの最初の制御は、Ｒ−Ｓフリップフロップ１０３のア
クティブＱ出力で行われる。Ｒ−Ｓフリップフロップ１
０３のアクティブＱ出力は、ダーリントン・トランジス
タ対Ｔ2、Ｔ3を完全なオン状態に保持するように作動
し、電圧ＶBATをクラッチコイル４７に印加する。軸方
向のエアギャップ５４が閉鎖するとき、クラッチコイル
４７を流れる電流の下降は、電圧増幅器１０５からなる
電流検出器とオペ・アンプ１０７からなるピーク検出器
により検知される。軸方向のエアギャップ５４の閉鎖後
にクラッチコイル４７の励起を減少させるために、電流
検出器とピーク検出器がＲ−Ｓフリップフロップ１０３
をリセットする。その後に、ダーリントン・トランジス
タ対Ｔ2、Ｔ3はＲ−Ｓフリップフロップ１０３によりも
はや飽和状態に保持されていない。その代わりに、ダー
リントン・トランジスタ対は、鋸歯発生器１１５と協働
するオペ・アンプ１０９，１１１と１１３によってパル
ス幅偏重される。最初に、パルスのデューティ・サイク
ルは、コイルを流れる平均電流がほとんど０トルクカッ
プリングおよびアーマチュアとロータ間の１００％の滑
りを生じさせる値まで減少させるものである。そしてデ
ューティ・サイクルは、ほとんどノイズを発生させない
０％の滑りと全トルクをクラッチにもたらすように、制
御的に増大される。
【００３２】機関速度が所定値Ａ（第３図）より上昇す
るとき、第６図のスイッチＳＷは開放し、クラッチコイ
ル４７は消勢される。インダクティブキックは、フライ
バック・ダイオードＤ1を介する電流の流れによって消
散される。機関速度が第３図の所定値Ａより低下すると
き、ＲＰＭセンサ１０１はコイル１１７を励起して、電
源電圧ＶBATを閉鎖する。制御された電圧ＶCCを第６図
の構成部材に供給するために、電圧調整器１１９が配設
されている。最初に、スイッチＳＷが閉鎖された後に、
ＮＰＮトランジスタＴ1はオン状態にバイアスされ、ダ
ーリントン・トランジスタ対Ｔ1、Ｔ2をオフにバイアス
する。従って、スイッチＳＷが閉鎖されたときに、クラ
ッチコイル４７は最初に消勢されたままである。
【００３３】回路の作動を開始させるために、Ｒ−Ｓフ
リップフロップ１０３は、直列に連結されたコンデンサ
Ｃ1と抵抗Ｒ1とからなる抵抗・コンデンサ充電回路から
電圧をセット入力端子に受ける。スイッチＳＷが閉鎖さ
れたとき、即ち第７（ａ）および７（ｂ）図のタイミン
グチャート図における時刻ｔ0において、電圧調整器１
１９は、制御された作用電圧ＶCC（例えば、８．２ボル
ト）をコンデンサＣ1および抵抗Ｒ1並びに第６図の他の
作動部材へ出力する。第７ａ図のタイミングチャートか
ら明らかなように、Ｒ−Ｓフリップフロップ１０３のセ
ット入力端子における電圧は、直列に連結されたコンデ
ンサＣ1と抵抗Ｒ1のＲＣ時定数により限定される時定数
に基づいて上昇する。第７ａ図における時刻ｔ1におい
て、Ｒ−Ｓフリップフロップ１０３のセット入力端子に
おける電圧は、フリップフロップのＱ出力をほとんど０
ボルトからＶｃｃボルトへ急速に上昇させるために充分
なものである。後に詳述するように、Ｒ−Ｓフリップフ
ロップ１０３のＱ出力端子における電圧のＶｃｃ電圧レ
ベルまでの上昇は、クラッチコイル４７への最初の励起
パルスの始まりであり、これは、アーマチュア１８がロ
ータ３０に接触するように吸引されたときに終了する。
【００３４】Ｒ−Ｓフリップフロップ１０３のＱ出力端
子からの電圧信号が第６図の他の回路素子に送信される
前に、電圧信号はインバータゲート１２１および抵抗Ｒ
2とＲ3によりバイアスされたＰＮＰトランジスタＴ4か
らなるバッファ回路を通過する。バッファ回路は、フリ
ップフロップの電流をインバータゲート１２１をドライ
ブするために必要とされる電流に制限するためにＲ−Ｓ
フリップフロップ１０３を隔離し、全回路に熱安定性を
付与する。
【００３５】Ｒ−Ｓフリップフロップ１０３のＱ出力端
子が活性化された期間中に、オペ・アンプ１１３の負入
力端子にはフリップフロップからのＶｃｃレベルの電圧
が存在し、増幅器の出力を接地電位に保持する。比較器
形態であるオペ・アンプ１１３は正入力端子に鋸歯発生
器１１５から抵抗Ｒ4を経て鋸歯信号（第７ａ図のＤ）
を受け、その負入力端子で抵抗Ｒ5とダイオードＤ2を介
してＲ−Ｓフリップフロップ１０３からバッファされた
電圧出力（第７ａ図のＢ）を受ける。オペ・アンプ１１
３は、その負入力端子に、抵抗Ｒ6を介して積分器形態
であるオペ・アンプ１１１の出力電圧を更に受ける。後
に詳述するように、オペ・アンプ１１１の出力電圧は、
第７ａ図における時刻ｔ1とｔ2との間の期間Ｐ中の大き
さについては同期間中にＲ−Ｓフリップフロップ１０３
から出力されるＶｃｃレベルの電圧よりも小さい。従っ
て、オペ・アンプ１１３の負入力端子の電圧は期間Ｐ中
全電圧Ｖｃｃである（第７ａ図のＣ）。
【００３６】鋸歯発生器１１５の出力信号のピーク電圧
値はＶｃｃ値以下あるいはＶｃｃ値に等しいので、オペ
・アンプ１１３の出力は、Ｒ−Ｓフリップフロップ１０
３からのＶｃｃの電圧パルスが継続する間に接地電位に
近い電圧に保持される。オペ・アンプ１１３の出力電圧
が接地電位に近い期間中に、抵抗Ｒ8とＲ9からなる電圧
デバイダ回路はＮＰＮトランジスタＴ1をオフ状態に保
持する。このオフ状態において、ＮＰＮトランジスタＴ
1のコレクタはバイアスされていない。これは、抵抗Ｒ
10がダーリントン・トランジスタ対Ｔ2，Ｔ3をターンオ
ンさせることを許容し、電圧ＶBATが時刻ｔ1とｔ2との
間に図Ｆで示すようにクラッチコイル４７内に誘導電流
を発生させることを許容する。アーマチュア１８をロー
タ３０に接触するように吸引するために充分なアーマチ
ュアとロータとの間の磁束カップリングを発生させる所
定値まで電流が達したときに、クラッチコイルの磁気イ
ンダクタンスの変動が検知されそしてＲ−Ｓフリップフ
ロップ１０３はリセットされる。
【００３７】Ｒ−Ｓフリップフロップ１０３をリセット
しそしてクラッチコイル４７の電圧ＶBATによる全電圧
励起を終了させるために、電流検出器とピーク検出器か
らなるフィードバック回路は、アーマチュア１８がロー
タ３０に接触するように吸引された時に生じる増大した
磁気インダクタンスを検知する。抵抗Ｒ11と電圧増幅器
１０５からなる電流検出器は、クラッチコイル４７内の
電流に比例した電圧信号をピーク検出器へ送る。ロータ
３０とアーマチュア１８との間の軸方向エアギャップ５
４の閉鎖を検出するために、電流検出器の出力がオペ・
アンプ１０７からなるピーク検出器に送られる。前述し
たように、アーマチュアとロータとの間の軸方向エアギ
ャップ５４が、ロータ３０に係合するアーマチュア１８
の移動により閉鎖されるときに、急激に増大された磁気
インダクタンスがクラッチコイル４７を流れる電流の波
形に下降部を発生させる。フィードバック回路内にピー
ク検出器を使用することによって、この電流の下降部が
ロータとアーマチュアとの間のギャップの閉鎖時を指示
する信号を発生させるために有効に使用される。
【００３８】電流の下降部に関連して、電流ピークも発
生する（即ち、電流の変動が増大から減少へ傾斜する地
点において）。従って、電流検出器の出力信号の波形
は、軸方向エアギャップ５４の閉鎖の発生に関連する電
圧ピークを含む。この電圧ピークを検出するために、オ
ペ・アンプ１０７の正入力端子への信号はその負入力端
子の信号に対して位相遅延される。特に、電流検出器の
出力は、連結された抵抗Ｒ12とダイオードＤ3とを介し
てオペ・アンプ１０７の負入力端子に供給され、オペ・
アンプ１０７の正入力端子は、並列に連結された抵抗Ｒ
13とコンデンサＣ2からなる充電回路とダイオードＤ4を
介して電流検出器の出力を受ける。コンデンサ・抵抗充
電回路は、位相変移をオペ・アンプ１０７の正入力端子
に供給される電流検出器の出力信号に課する。この位相
変移のために、電流検出器の出力電圧の下降部（エアギ
ャップ５４の閉鎖時におけるクラッチコイル電流内の下
降部に相応する）は、オペ・アンプ１０７の正入力端子
に発生する前に、オペ・アンプ１０７の負入力端子に発
生するであろう。
【００３９】オペ・アンプ１０７の正入力端子への電圧
（第７ａ図にＧで表示）は位相変移されまたは位相遅延
されるので、電流検出器からの電圧が上昇している期間
Ｐ中にオペ・アンプの負入力端子でより大きな電圧とな
る。そのために、オペ・アンプ１０７の電圧出力は期間
Ｐの間にわたってほぼ接地電位に維持する。電流検出器
からの電圧内の下降部が時刻ｔ2で生じるときに、オペ
・アンプ１０７の正入力端子への位相遅延された電圧
（第７ａ図にＧで表示）は、負入力端子への電圧よりも
大きくなる。オペ・アンプ１０７の両入力端子での変動
に相応して、オペ・アンプの出力は接地電位に近い電圧
からＶｃｃの電圧へ遷移する。この遷移は、Ｒ−Ｓフリ
ップフロップ１０３のＱ出力端子からの電圧パルス（第
７ａ図にＢで表示）を終結させるべくＲ−Ｓフリップフ
ロップ１０３をリセットする。
【００４０】オペ・アンプ１０７の負入力端子における
電圧の位相はオペ・アンプの正入力端子への電圧（第７
ａ図におけるＧ）の位相より先行するので、電流が再び
上昇し始めるときに（クラッチコイルの電流が軸方向の
エアギャップ５４の閉鎖時に磁気インダクタンスの突然
の増加に調整した後に）、オペ・アンプへの負入力はよ
り大きな正の電圧入力を再び有する。オペ・アンプ１０
７への入力端子におけるこのような変化に応答して、オ
ペ・アンプの出力電圧はほぼ接地電位に復帰する。
【００４１】パルスＰの長さが（ギャップの閉鎖時刻に
基づいて）変化することを強調するために、第７ａ図の
図Ｂが時刻ｔ2またはｔ2ａまで選択的に続くパルスＰを
図示する。例示するために、時刻ｔ2は係合する部材が
まだ摩耗されておらずギャップ５４が小さい新しい電磁
カップリング閉鎖時刻を表示し、時刻ｔ2ａは有効寿命
の終わりに近い電磁カップリングのギャップ閉鎖時刻を
表示するものと考えられよう。
【００４２】時刻ｔ2におけるＲ−Ｓフリップフロップ
１０３からのパルスＰの終わりにおいて、積分器形態の
オペ・アンプ１１１からの電圧は、オペ・アンプ１１３
の負入力端子において、フリップフロップからのパルス
より高い電圧レベルによって、もはや弱くなっている。
フリップフロップ１０３からのパルスの期間Ｐの間にオ
ペ・アンプ１１１はその正入力端子における電圧を積分
している。Ｒ−Ｓフリップフロップ１０３からのパルス
が終わりそしてギャップが閉鎖した後に、積分器形態の
オペ・アンプ１１１からの電圧は、オペ・アンプ１１３
の負入力端子の電圧の制御を行う。時刻ｔ2においてオ
ペ・アンプ１１１の出力電圧は電圧Ｖ3に等しい（第７
ｂ図のＫ）。鋸歯発生器１１５からの鋸歯信号は、ほぼ
接地電位すらＶｃｃの電圧レベルまで振動するので、比
較器形態のオペ・アンプ１１３の出力は、積分オペ・ア
ンプ１１１からの電圧に比例するデューティ・サイクル
で且つ鋸歯信号の周波数に等しい周波数で、Ｖｃｃの電
圧レベルと接地電位の間を切り換わる。
【００４３】Ｒ−Ｓフリップフロップ１０３のバッファ
されたＱ出力は、オペ・アンプ１１１の積算入力端子
（正入力端子）に現れる電圧を制御する。Ｒ−Ｓフリッ
プフロップ１０３のＱ出力は、抵抗Ｒ15を介して、オペ
・アンプ１０９の負入力端子へ供給されるので、活性Ｑ
出力はオペ・アンプ１０９の出力をほぼ接地電位に保持
させる。従って、抵抗Ｒ23の中央接点可動子（ｃｅｎｔ
ｅｒ−ｔａｐｗｉｐｅｒ）での電圧もまた接地電位であ
る。しかし、抵抗Ｒ16はＲ−Ｓフリップフロップ１０３
からパルスを直接的に受け取り、それは中央接点可動子
で電圧Ｖ1を有する。それ故に、オペ・アンプ１１１は
その正入力端子で期間Ｐの間に抵抗Ｒ16の中央接点可動
子から抵抗Ｒ17、ダイオードＤ5及び抵抗Ｒ18を介して
受け取る電圧Ｖ1を積分する。
【００４４】さらに、時刻ｔ2におけるＲ−Ｓフリップ
フロップ１０３からのパルスＰの終わりにおいて、オペ
・アンプ１０９の出力はほぼ接地電位からＶｃｃボルト
の電圧まで変化する。この変化は、オペ・アンプの負入
力がＲ−Ｓフリップフロップ１０３からのＶｃｃレベル
の電圧をもはや受けておらず、そしてオペ・アンプの正
入力端子は抵抗Ｒ20、Ｒ21、Ｒ22からなる電圧デバイダ
・ネットワークによって非接地電位でバイアスされるの
で、生じる。また、時刻ｔ2におけるＲ−Ｓフリップフ
ロップ１０３からのパルスＰの終わりにおいて、抵抗Ｒ
16に印加される電圧はほぼ接地電位まで降下する。しか
し、オペ・アンプ１０９の出力を受ける抵抗Ｒ２３は今
やその中央接点可動子においては電圧Ｖ2を有する。抵
抗Ｒ23の中央接点可動子からの電圧Ｖ2は抵抗Ｒ24とＲ
18を介してオペ・アンプ１１１の正入力端子で受けられ
る。従って、オペ・アンプ１１１は、期間Ｐの間に電圧
Ｖ1を、そしてその後に電圧Ｖ2を積分する（第７ｂ図の
Ｊ）。
【００４５】積分器形態におけるオペ・アンプ１１１は
連続する電圧Ｖ1とＶ2を積分するので、オペ・アンプの
出力電圧は期間Ｐの間の第一傾斜部とその後の第二傾斜
部とを有する（第７ｂ図におけるＫ）。期間Ｐの間の電
圧積分の目的が時刻ｔ2におけるクラッチコイルの所定
の励起レベルを達成することにあるので、電圧Ｖ1は構
成によって電圧Ｖ2よりも大きくなるように選定され
る。一方、電圧Ｖ2の目的は、時刻ｔ2における所定の励
起状態から時刻ｔ3における全励起へクラッチコイル４
７の定常的に増大する励起を形成することにある。オペ
・アンプ１１１は、負フィードバック配列に連結された
コンデンサＣ3の通常の積分器形態を介して電圧Ｖ1また
はＶ2を積分する。
【００４６】時刻ｔ2におけるＲ−Ｓフリップフロップ
１０３からのパルスの終わりに、アーマチュア１８はロ
ータ３０に接触するように吸引されている。最初に、１
００％の滑りと０％のトルクカップリングであることが
好ましい。前述したように、Ｒ−Ｓフリップフロップ１
０３からのパルスが時刻ｔ2で終了するときに、オペ・
アンプ１１１の傾斜電圧出力は、第７ｂ図の図Ｋで示す
ようにレベルＶ3に達している。電圧Ｖ3は鋸歯発生器１
１５からの鋸歯信号のピーク電圧値Ｖｃｃより相当小さ
いので、オペ・アンプ１１３の出力（第７ａ図のＥ）
は、鋸歯信号の周波数でかつオペ・アンプ１１１からの
電圧によって決定されるデューティ・サイクルで、Ｖｃ
ｃの電圧レベルと接地電位との間を交互に上下する。最
初に電圧Ｖ3は、アーマチュア１８をロータ３０と接触
状態に保持するがほぼ１００％の滑りと０％のトルクカ
ップリングを許容するクラッチコイル４７の平均電流を
生じさせるような大きさでなければならない。
【００４７】第７ａおよび第７ｂ図における期間Ｐと鋸
歯信号の周波数の関係は、単に一例を表示したにすぎな
いことに注意されたい。鋸歯信号の周波数はほぼ４００
Ｈｚてあることが好ましい。Ｒ−Ｓフリップフロップ１
０３からのパルスの期間Ｐは、ロータ３０とアーマチュ
ア１８との間のギャップの閉鎖の発生時刻によって決定
されるが、０．０６秒間よりも長いことが好ましい。加
えて、時刻ｔ1からｔ2までの期間に対する時刻ｔ2から
ｔ3までの期間の長さは、種々の波形の全遷移を示すた
めに大きく短縮されている。全電圧、全電流及び全トル
クカップリングを示す時刻ｔ3は、スイッチが閉じた後
のほぼ２．５〜３秒後に生じることが好ましい。
【００４８】オペ・アンプ１１３の出力における交互に
上下する電圧に応答して、ＮＰＮトランジスタＴ1は交
互にターンオンおよびターンオフされ、ダーリントン・
トランジスタ対Ｔ2、Ｔ3を交互にターンオン及びターン
オフする。そして、ダーリントン・トランジスタ対
Ｔ2、Ｔ3はクラッチコイル４７を交互に励起および非励
起する。電子回路構成の技術分野に熟練するものにとっ
て第７ａ図の図Ｃ、Ｄ及びＥから明らかなように、オペ
・アンプ１１１からの増大する電圧がオペ・アンプ１１
３の出力におけるパルスの幅を減少させる（図Ｅ）。従
って、オペ・アンプ１１１の電圧出力が増大するとき
に、トランジスタＴ1は鋸歯信号の各サイクルの間に順
次大きくなる期間の間にオフ状態に保持される。トラン
ジスタＴ1がそのオフ期間を増大する結果、ダーリント
ン・トランジスタ対Ｔ2、Ｔ3はそのオン期間を増大し
て、クラッチコイル４７はその励起状態の期間を増大す
る。
【００４９】オフ期間に対するオン期間の比率が増大す
るとき、クラッチコイル４７の平均電流は、第７ａ図の
図Ｆの電流波形に実質的に従うように制御される。時刻
ｔ3においてクラッチコイル４７は連続的に励起され、
平均電流はその全電流値に達している。従って、時刻ｔ
3において、ロータ３０とアーマチュア１８との間のト
ルクカップリングも全トルクカップリング値に達してお
り、ロータとアーマチュアとは同期的な回転状態（０％
の滑り）にある。
【００５０】第７ｂ図の図Ｌで示すように、ロータ３０
とアーマチュア１８との間のギャップは、時刻ｔ2で閉
鎖される。コイル４７は時刻ｔ1で最初に励起されるけ
れども、アーマチュア１８は図Ｌにおける時刻ｔ1ａま
でギャップを横切る移動を始めていない。これは、アー
マチュアの質量と（アーマチュアをロータから離反する
ように保持する）ばね５０を克服するために充分なｍ．
ｍ．ｆ．を利用しなければならないからである。
【００５１】時刻ｔ2におけるクラッチコイル４７を励
起する平均電流の減少によって、図Ｍのカップリングト
ルクはほぼ０から始まり、コイルを励起する平均電流の
増大に応答して定常的に増大する。同様に、ロータ３０
とアーマチュア１８との間の滑りは、第７ｂ図の図Ｎに
示すように、１００％から０％に減少する。この図はロ
ータのＲＰＭとアーマチュアのＲＰＭとの間の比の経済
的な変化を示す。タイミング図Ｌ、ＭおよびＮの波形は
精確ではなく、例示のためにのみ理想化された波形であ
ることに注意されるべきである。
【００５２】次に、第８〜１１図を参照すると、第６図
の励起回路によるＴＳＡＤクラッチ１１の制御された係
合を行うために、この発明はアーマチュア１８とロータ
３０とに改良を施すことによってクラッチの係合ノイズ
をさらに減少させるものである。前述のように、ロータ
３０とアーマチュア１８とのそれぞれの円周方向に離間
して配置された磁束ギャップ４３、４４および４８は、
ロータ３０とアーマチュア１８との間のクラッチコイル
４７の磁束をガイドするための手段を形成する。ロータ
の各磁束ギャップ４３と４４とは円形状に配列された多
数の円弧状スロット１２５からなり、この円形中心はロ
ータ３０の中心に一致している。磁束ギャップ４３はロ
ータ３０の中心から半径距離ｒ1で円周方向に配置され
ているが、磁束ギャップ４４は、磁束ギャップ４３の半
径方向内方に位置する半径距離ｒ2で円周方向に配置さ
れる。
【００５３】アーマチュア１８の円周方向に離間して配
置された磁束ギャップ４８はアーマチュアの中心から半
径距離ｒ3で配列されており、半径ｒ3は半径距離ｒ2よ
りは大きく、半径距離ｒ1よりは小さい。円形ロータ３
０と円形アーマチュア１８とは第４図のＴＳＡＤクラッ
チ１１内に組み立てられたときに共軸であるので、アー
マチュアの磁束ギャップ４８は、ロータの磁束ギャップ
４３と４４との間の半径方向の位置を占めるように円周
方向に配列される。磁束ギャップのこの配列は、第４図
における磁路５５をロータ３０とアーマチュア１８との
間をジグザグ状に通過させ、ロータとアーマチュアとの
間の電磁カップリングを改善することができる。磁束ギ
ャップ４３、４４および４８のスロット１２５は第８図
〜第１１図に貫通孔として図示したけれども、これら
は、このような構成に限定されるものではない。磁束ギ
ャップ４３、４４および４８からなるスロットは、第４
図に関連して前述したように、磁路を方向付けるために
高磁気抵抗の領域であることが重要である。ここに説明
するように、スロットは、アーマチュア１８とロータ３
０との円板内の単なる孔である−即ち、エアが高磁気抵
抗の媒体である−けれども、スロットは例えばアルミニ
ウムのような高磁気抵抗非磁気材料で形成することもで
きる。
【００５４】ロータ３０とアーマチュア１８との両表面
の係合により、さらに両部材の滑りの間に生じる摩耗お
よび損傷を減少させるために、通常のブレーキ摩擦材料
で形成された２個の環状リング１２１と１２３とがアー
マチュア１８の表面に同心円的に配列されて取り付けら
れている。アーマチュア１８の表面には２個の環状凹部
が相対応して同心円的に位置付けられ、ブレーキ摩擦リ
ング１２１と１２３を受け入れる。この摩擦リングは、
適切な接着剤で凹部内へ接着することが好ましい。
【００５５】各磁束ギャップ内のスロット１２５を分離
するブリッジ領域は、ロータ表面またはアーマチュア表
面の一部を構成し、例えばアーマチュアの磁束ギャップ
４８においてブリッジ領域１２７は隣接する各対のスロ
ット１２５間に順次配設される。スロット１２５の構成
は、ブリッジ領域に加えて、後述するように、扇形区分
を限定する、例えば、アーマチュア１８において内方扇
形区分１２９はスロット１２５の円弧角による長さとギ
ャップ４８の半径ｒ3からアーマチュアの内縁部の半径
ｒ4を差し引いた距離の幅で近似的に図示されている。
同じスロット１２５に関連した外方扇形区分１３１は、
スロット１２５の円弧角による長さとアーマチュアの外
縁部の半径ｒ5からギャップ４８の半径ｒ3を差し引いた
距離の幅でほぼ限定される。同様に、アーマチュア１８
の各スロット１２５はそれぞれ外方および内方の扇形区
分１２９と１３１とを有する。
【００５６】ロータ３０のスロット１２５の構成もまた
アーマチュア１８の扇形区分と同様に内方および外方扇
形区分を限定する。特に、ギャップ４４内のスロット１
２５はギャップの半径ｒ2の内方で半径方向に離間した
内方扇形区分を限定し、外方扇形区分は、ギャップ４３
の半径ｒ1とロータ３０の外縁部の半径との間の半径方
向の範囲により限定される。さらに別の扇形区分（中間
扇形区分）はギャップ４３と４４との間の介在リング４
６により限定される。例えば、ギャップ４４内のスロッ
ト１２５はアーマチュア１８の内方扇形区分１２９と同
様な内方扇形区分１２９を限定し、これらはスロット１
２５の円弧長さにほぼ等しい長さとギャップ４４の半径
ｒ2からロータの内縁部の半径ｒ4を差し引いた距離の幅
とを有する。また、アーマチュア１８と同様に、ロータ
３０はロータの外縁部とスロット１２５の半径ｒ1との
間に離間した外方扇形区分１３１を含む。ロータ３０は
２個の磁束ギャップ４３と４４とを有しているので、中
間扇形区分１３３は２個のギャップ４３と４４との両ス
ロット１２５間の範囲によって限定される。これと同様
な中間区分はアーマチュア１８上には存在しない。
【００５７】アーマチュア１８とロータ３０との磁束ギ
ャップを構成するスロットは、これまで伝統的にそれら
の円周のまわりに対称的に離間して配列されていた。ロ
ータとアーマチュアは一般的に打ち抜き型を用いて冷間
加工で作成されているので、これらスロットの対称的な
配列は型のツーリング（段取り）を簡易にかつ低廉に行
い得るようになすものである。このような対称的なスロ
ットの配列においては、スロットに関連したブリッジ領
域と扇形区分も同様に対称的である。ブリッジ領域１２
７と扇形区分１２９、１３１および１３３は、クラッチ
の係合の間にそれら固有の振動数で振動することが経験
的に知られている。ロータとアーマチュアのスロットの
対称的な配列において、ブリッジ領域は同一寸法と同一
質量を有しており、それ故にそれらは同一振動数ｆ1で
振動する。同じ理由によって、個々のギャップに関連し
た扇形区分全ては共通の振動数で振動する。例えば、内
方扇形区分１２９の全てはスロット１２５の対称的な配
列内で実質的に同一であるので、それらは各々振動数ｆ
2に近似の固有振動数を有する。同様に、外方扇形区分
１３１と中間扇形区分１３３はそれぞれ振動数ｆ3とｆ4
に近似した固有振動数を有する。ブリッジ領域またはい
ずれかの組の扇形区分１２９、１３１と１３３が単一の
振動数に近似して振動するという事実によって、ブリッ
ジ領域またはいずれかの組の扇形区分に起因する音は個
々のブリッジ領域または扇形区分の各々により生ずる共
通音の増幅音である。単一のブリッジ領域または扇形区
分により生じるノイズは目立つものではないけれども、
複数の振動するブリッジ領域と扇形区分による全体的な
ノイズは著しく目立つものである。
【００５８】発明に従って、ロータ３０とアーマチュア
１８のスロット１２５は、磁束ギャップ４３、４４およ
び４８の各々において非対称的な形状で離間して配列さ
れており、クラッチの係合に際してブリッジ領域１２７
と扇形区分１２９、１３１および１３３の振動により生
じる可聴音を減少させる。ロータ３０とアーマチュア１
８の両者のまわりの円周上に非対称的に配列されたスロ
ット１２５によって、ブリッジ領域１２７と扇形区分１
２９、１３１および１３３は、種々の質量と寸法に形成
されており、従って、ブリッジ領域と扇形区分は相異な
る固有振動数に特徴を有し、これらは、ブリッジ領域と
扇形区分がロータとアーマチュアの摩擦係合により励起
されたときに、個々のブリッジ領域と扇形区分と同様に
多くの区別された振動数で音響振動を発生させる。ブリ
ッジ領域１２７間および扇形区分１２９、１３１および
１３３間の固有振動数が相異なるために、ブリッジ領域
と扇形区分により生じる音響振動は、増幅されるのでは
なく、位相相殺され、これは実質的により静かなロータ
・アーマチュア係合を行うことができる。
【００５９】ＴＳＡＤクラッチ１１の係合により生じる
音響をさらに減少させるために、ロータ３０はロータの
外縁部に接着剤により取り付けられた振動減衰材料、例
えばゴム合成物で作成されたリング１３５を含むことが
好ましい。同様に音響振動をさらに減少するために、ロ
ータ３０はロータの背面に接着剤により取り付けられた
振動減衰材料で作成された環状リング１３７を含むこと
が好ましい。両リング１３５と１３７とはロータ３０の
音響減衰部分を形成する。これらは一体的な一部材で構
成することが好ましい。
【００６０】磁束ギャップ４３、４４および４８を形成
するスロット１２５の非対称的な円周配列とは別にまた
はそれに加えて、ロータ３０のギャップ４３または４４
とアーマチュア１８のギャップ４８の両スロット間に重
なりがないならば、スロットは半径方向の種々の幅で作
成することができる。もし両スロット間に重なりが存在
するならば、これはロータとアーマチュアの磁束カップ
リングを妨げることになるであろう。
【００６１】前述したように、この発明はギャップを備
えたクラッチまたはブレーキの改良されたソフト係合装
置および方法を提供することが認められよう。この発明
のこの種の電磁カップリングおよび制御ユニットは、図
示の２速付属装置駆動システムの他に種々の適用例にも
使用しうることは当然である。特に、このソフト・スタ
ート係合は空気調節ユニットのコンプレッサの係合に関
連して使用することができ、さらに刈り取り装置の回転
刃やリーフクリーニング装置のブロアのようなトラクタ
の付属装置の係合に関連して使用することもできる。そ
の他の種々の使用はクラッチを使用する技術分野に熟練
するものにとっては明白てあろう。
【００６２】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明において
は、ロータとアーマチュアとにおけるスロットが磁束ギ
ャップの各々において非対称的な形状で離間して配列さ
れており、これによってブリッジ領域と扇形区分とが相
異なる固有振動数を有し、その結果、係合時の音響振動
の位相が相殺されて静かな係合を行うことができる。更
に、ロータの外縁部に振動減衰材料を取り付けることに
より、更に音響振動を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】機関駆動自動車のための付属駆動装置システム
の略図であり、付属装置を２速度で駆動しうるようにな
したクラッチ構成を示している。
【図２】図１の線２−２に沿った拡大側面図であり、付
属駆動装置システムのクラッチとクランク軸プーリを示
している。
【図３】機関クランク軸の速度に対する付属駆動装置シ
ステムの２速度のグラフ図表である。
【図４】２速付属駆動装置のクラッチの図２の線４−４
に沿った断面図である。
【図５】電磁カップリングにおいて従来から公知の傾斜
電圧励起に対する電圧と電流の波形図である。
【図６】本発明の一実施例に基づいたクラッチ励起回路
の略図である。
【図７】７ａ及び７ｂは、図６のクラッチ励起回路に関
連した電圧と電流の波形のタイミングチャートである。
【図８】２速付属装置のクラッチの本発明に基づいたア
ーマチュアの平面図である。
【図９】図８の線９−９に沿ったアーマチュアの断面図
である。
【図１０】２速付属駆動装置のクラッチの本発明に基づ
いたロータの平面図である。
【図１１】図１０の線１１−１１に沿ったロータの断面
図である。
【符号の説明】
１１ 電磁クラッチ、 １５ａ クランク軸、 １
８ アーマチュア、３０ ロータ、 ３９，４０ 磁
極リング、４３，４４，４８ スロット、 ４７ 多
数回巻線（クラッチコイル）、５０ 板ばね、 ５４
エアギャップ、 ５５ 磁路、１０１ ＲＰＭセン
サ、 １０３ フリップフロップ、１０５ 電圧増幅
器、１０７，１０９，１１１，１１３ 演算増幅器（オ
ペアンプ）、１１５ 鋸歯発生器、 １１９ 電圧調
整器、１２１，１２３ ブレーキ摩擦リング、 １２
５ スロット、１２７ ブリッジ領域、 １２９，１
３１，１３３ 扇形区分、１３５，１３７ 振動減衰リ
ング

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円板状部分を有し、軸芯のまわりを回転
    可能な磁性ロータと、 該ロータの円板状部分に係合する円板状部分を有し、前
    記軸芯のまわりを回転可能な磁性アーマチュアと、 ロータとアーマチュアとのそれぞれの円板状部分に扇形
    区分とブリッジ領域を形成する磁束ギャップを含み、ロ
    ータとアーマチュアの係合時の振動に起因する可聴ノイ
    ズを減少させるための手段と、からなり、 アーマチュア又はロータ上の全扇形区分あるいは全ブリ
    ッジ領域は同じ共鳴振動数を有していないことを特徴と
    する電磁カップリング組立体。
  2. 【請求項２】 前記磁束ギャップは、ロータとアーマチ
    ュアの円周方向に非対称的に配列されたスロットであ
    る、特許請求の範囲第１項に記載の組立体。
  3. 【請求項３】 前記スロットは半径方向に不均一な幅を
    有する、特許請求の範囲第２項に記載の組立体。
  4. 【請求項４】 前記スロットは前記軸芯からみて不均一
    な円弧状の長さを有する、特許請求の範囲第２項に記載
    の組立体。
  5. 【請求項５】 前記扇形区分とブリッジ領域とは相異な
    る形状と大きさを有する、特許請求の範囲１項に記載の
    組立体。
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