JPH0735161A - 電気粘性流体クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コイルスプリングを用いたクラッチにおい
て、電気粘性流体を利用した機構を採用し、装置の小型
化、クラッチオン時のソフトな立ち上がりを実現する。 【構成】 フランジ１ａを有する駆動プーリ１と、駆動
プーリ１に連結された駆動板６と、駆動板６に対向配置
され、駆動板６との間に閉空間１０を形成する従動板８
と、従動板８に一端が連結され、巻き締りによりフラン
ジ１ａの外周面に密着可能なコイルスプリング１４と、
コイルスプリング１４の他端に連結され、被駆動装置２
の主軸７に固着されたカバープレート１５と、閉空間１
０に封入された電気粘性流体１３と、電気粘性流体１３
に電圧を印加する手段１６と、を備えた電気粘性流体ク
ラッチ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧を印加することに
より粘度が変化する電気粘性流体を利用した新規なスプ
リング型電気粘性流体クラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、コイルスプリングを用い、コ
イルスプリングの巻き締り動作を利用して回転駆動力を
伝達するようにしたスプリング型クラッチが知られてい
る（例えば特公昭６３−３１００８号公報）。このスプ
リング型クラッチは、回転駆動源により駆動され、軸方
向に延びるフランジを有するクラッチロータと、該クラ
ッチロータに電磁力により吸着される従動側の吸引板
と、被駆動装置の主軸に固着されたカバープレートと、
該カバープレートと吸引板との間を連結するコイルスプ
リングと、を有するものである。吸引板がクラッチロー
タに吸着されると、該クラッチロータとともに回転する
吸引板に一端が連結されているコイルスプリングが巻き
締まり、巻き締ったコイルスプリングがクラッチロータ
のフランジ外周面に密着して、該コイルスプリングを介
してクラッチロータの回転力がカバープレート側に直接
伝達されるようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のスプリング型クラッチは、電磁力によりクラッチ
ロータに吸引板を吸着させる電磁スプリングクラッチで
あるため、電磁コイルを内蔵しなければならず、装置の
小型化に限界がある。特に、電磁コイルは、通常、回転
駆動源からの回転駆動力をクラッチロータに伝達する駆
動プーリの側方あるいは内径側に配設されるので、駆動
プーリの径を小さくすることが困難であるという問題が
ある。

【０００４】また、上述の如く、吸引板が電磁力によっ
てクラッチロータに吸着されることによりクラッチがオ
ンとなるが、吸引板がクラッチロータに接触した瞬間に
急激に回転力が伝達され始めるため、クラッチオン時の
ショックが少なからず有る。

【０００５】本発明は、コイルスプリングを用いたクラ
ッチにおいて、装置の小型化、特に駆動プーリの小径化
をはかることができ、しかもクラッチオン時のショック
が極めて小さい（つまり極めてソフトに立ち上がる）、
電気粘性流体を利用した新規なスプリング型クラッチを
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
電気粘性流体は、回転駆動源により回転駆動され、一端
側に軸心に沿う方向に延設されたフランジを有する駆動
プーリと、該駆動プーリに該駆動プーリと一体的に回転
可能に連結された駆動板と、該駆動板に対向配置され、
該駆動板と相対回転可能に支持され該駆動板との間に閉
空間を形成する従動板と、該従動板に一端が連結され、
巻き締りにより前記フランジの外周面に密着可能なコイ
ルスプリングと、該コイルスプリングの他端に連結さ
れ、被駆動装置の主軸に固着されたカバープレートと、
前記閉空間に封入された電気粘性流体と、該電気粘性流
体に電圧を印加する手段と、を備えたことを特徴とする
ものから成る。

【０００７】ここで電気粘性流体への電圧印加は、例え
ば次のように行われる。駆動板が駆動プーリと絶縁物を
介して連結され、電圧印加手段が、電源、例えば直流電
源からの直流電圧を、ブラシ機構を介して駆動板に印加
し、アース側の従動板と、駆動板との間に封入された電
気粘性流体に電圧が印加される。

【０００８】駆動板と従動板の対向面は、両板間で電気
粘性流体の粘性力が発揮されやすいように、ラビリンス
構造に構成されることが好ましい。

【０００９】

【作用】このような電気粘性流体クラッチにおいては、
電圧印加手段により電気粘性流体に電圧が印加される
と、電気粘性流体の粘度が大幅に増加する。電気粘性流
体は、駆動板と従動板との間の閉空間に封入されている
ので、電気粘性流体の粘度が増加すると、電気粘性流体
の粘性力を介して駆動板の回転駆動力が従動板側に伝達
され、従動板が回転し始める。流体粘性力を介しての回
転駆動力伝達であるから、従動板回転の立ち上がりは極
めてソフトで、このクラッチオン時のショックは極めて
小さい。

【００１０】従動板が回転を開始すると、従動板に一端
が連結されているコイルスプリングが巻き締り、巻き締
ったコイルスプリングは駆動プーリのフランジ外周に巻
き付くように密着する。つまり、コイルスプリングと駆
動プーリのフランジが巻き締り力によって固着された状
態となる。コイルスプリングの他端は、カバープレート
に連結されているから、駆動プーリの回転駆動力が、巻
き締まったコイルスプリングを介して直接カバープレー
トに伝達されるようになり、該カバープレートを介して
被駆動装置の主軸が駆動される。

【００１１】この電気粘性流体クラッチでは、従来の電
磁スプリングクラッチにおけるような電磁コイルが不要
であるから、装置の小型化、特に駆動プーリの径を小さ
くすることが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の電気粘性流体クラッチの望
ましい実施例を、図面を参照して説明する。図１は、本
発明の一実施例に係る電気粘性流体クラッチを示してい
る。図において、１は、エンジン等の外部回転駆動源
（図示略）により、ベルト（図示略）等を介して回転駆
動される駆動プーリを示している。本実施例では、Ｖベ
ルト用駆動プーリ１を示しているが、タイミングプー
リ、平ベルトプーリ等他のプーリでもよく、さらにはチ
ェーンホイール等でもよい。

【００１３】駆動プーリ１の一端側には、軸心に沿う方
向に延設された、円筒状のフランジ１ａが設けられてい
る。駆動プーリ１は、被駆動装置２（例えば圧縮機）の
前側ケーシング３に、ベアリング４を介して回転自在に
支持されている。

【００１４】駆動プーリ１のフランジ１ａの内周側部位
には、絶縁物からなる保持部材５が固着されており、該
保持部材５に、駆動板６が保持、固着されている。した
がって、駆動板６と駆動プーリ１とは一体的に回転可能
となっている。駆動板６の内縁と、被駆動装置２の主軸
７との間には、隙間が設けられており、絶縁物からなる
保持部材５を介して駆動プーリ１に支持される駆動板６
は、アース側（主軸７等）から絶縁されて支持されてい
る。

【００１５】駆動板６に相対するように、従動板８が配
設されている。対向配置された従動板８は、駆動板６と
相対回転可能に、かつ、主軸７上に回転自在に支持され
ている。従動板８の内周面には、円環状の溝８ａが刻設
されており、該溝８ａ内にＯリング９が装着されて、主
軸７と従動板８内周面との間をシールしている。

【００１６】駆動板６と従動板８との間には、閉空間１
０が形成されている。この閉空間１０は、本実施例で
は、駆動板６と従動板８の各対向面上に形成された凹凸
が、互に隙間をもって噛み合うように配置されることに
より、ラビリンス構造に構成されている。駆動板６の内
径側には、円環状の弾力性を有するシール部材１１が固
着されており、シール部材１１の舌片部が主軸７の外周
面に密接することにより、前記Ｏリング９によるシール
と共働して、閉空間１０の内径側をシールしている。ま
た、従動板８の外径側には、円環状の弾力性を有するシ
ール部材１２が固着されており、シール部材１２の舌片
部が駆動板６の外周面に密接することにより、閉空間１
０の外径側をシールしている。

【００１７】この閉空間１０に、電気粘性流体１３が封
入されている。電気粘性流体１３は、電圧を印加する
と、瞬時にその粘度が大幅に増大し、電圧を切ると、元
の低粘度状態に戻る流体として知られている（例えば、
ブリヂストン（株）製の電気粘性流体“ＥＲＦ”）。

【００１８】駆動プーリ１のフランジ１ａの外周面上に
は、コイルスプリング１４が配設されている。コイルス
プリング１４の一端１４ａは、従動板８の駆動プーリ１
側の側面に連結されており、他端１４ａは、カバープレ
ート１５の外径側内周面端部に連結されている。このコ
イルスプリング１４は、巻き締りにより、内径側に変位
するように構成されており、該内径側への変位により、
駆動プーリ１のフランジ１ａの外周面に密着するように
なっている。

【００１９】カバープレート１５は、その内径側で主軸
７に固着されており、常時主軸７と一体に回転するよう
になっている。

【００２０】被駆動装置２の前側ケーシング３の駆動板
６側の端部には、ブラシ機構１６が設けられている。ブ
ラシ機構１６は、駆動板６に摺接するブラシ１７、該ブ
ラシ１７を駆動板６側に付勢するスプリング１８、ブラ
シ１７およびスプリング１８を収納するブラシホルダ１
９からなっている。このブラシ１７には、リード線２０
を介して外部電源（図示略）が接続されている。外部電
源は、特に限定されないが、ブラシ１７に電気粘性流体
１３用の電圧（例えば直流電圧）を印加できるもの、例
えば、車両に設けられたオルタネータからの電圧を適切
な直流電圧に変換できるものであればよい。

【００２１】上記のように構成された実施例装置におい
ては、外部回転駆動源からの回転駆動力が駆動プーリ１
に伝達され、駆動プーリ１が回転駆動される。駆動板６
は、絶縁物からなる保持部材５を介して駆動プーリ１に
結合されているので、駆動プーリ１の回転駆動に伴い、
駆動板６も一体的に回転される。

【００２２】このとき、駆動板６と従動板８との間では
相対回転が生じるが、クラッチがオフ、即ち、電気粘性
流体１３に電圧が印加されていない場合には、電気粘性
流体１３の粘度は低く、電気粘性流体１３の粘性力は低
いので、駆動板６の回転力は、実質的に従動板８には伝
達されず、したがって従動板８はつれ回りしない。

【００２３】外部電源からリード線２０を介してブラシ
１７に電圧が印加されると、ブラシ１７から駆動板６に
電圧が印加される。駆動板６は絶縁物からなる保持部材
５を介して支持されているので、アース側（駆動プーリ
１や主軸７、従動板８側）から電気的に絶縁されてい
る。したがって、駆動板６と従動板８の間には、上記印
加電圧が加わる。すなわち、この間の閉空間１０に封入
されている電気粘性流体１３に上記電圧が印加される。

【００２４】電気粘性流体１３に所定の電圧が印加され
ると、電気粘性流体１３の粘度が瞬時に急上昇し、電気
粘性流体１３の粘性力が急激にかつ大幅に増大する。粘
性力が増大すると、該粘性力を介して駆動板６の回転駆
動力が従動板８に伝達される。本実施例の如く、閉空間
１０をラビリンス構造に構成しておくと、流体粘性力を
介した動力伝達であっても、極めて大きな回転駆動力の
伝達が可能となる。

【００２５】従動板８に回転駆動力が伝達されると、従
動板８は駆動板６とともに回転し始める。つまり、つれ
回りし始める。従動板８が回転し始めると、従動板８に
はコイルスプリング１４の一端が連結されているので、
コイルスプリング１４が巻き締る。この巻き締りによ
り、コイルスプリング１４が縮径し、駆動プーリ１のフ
ランジ１ａの外周面に巻き付くように密着する。

【００２６】コイルスプリング１４がフランジ１ａの外
周面に密着すると、駆動プーリ１の回転駆動力が、直接
コイルスプリング１４に伝達されるようになる。コイル
スプリング１４の他端は、カバープレート１５に連結さ
れているので、結局、駆動プーリ１の回転駆動力が、コ
イルスプリング１４を介して直接カバープレート１５に
伝達されるようになり、さらに主軸７へと伝達される。
その結果、駆動プーリ１の回転駆動力が機械的連結のみ
を介して主軸７に伝達されるようになり、強大な回転駆
動力（高トルク）が被駆動装置２に伝達される。

【００２７】上記クラッチオン動作には、従来の電磁ス
プリングクラッチにおけるような電磁コイルは不要であ
り、電磁コイルを内蔵する必要がなくなる。したがっ
て、装置全体の小型化、特に駆動プーリ１の径を小さく
することが可能になる。

【００２８】また、クラッチオン時の駆動板６から従動
板８への回転駆動力の伝達は、電気粘性流体１３の粘性
力を介して行われるので、伝達開始時の立上りが極めて
ソフトであり、ショックが極めて小さい。また、吸着等
の機械的接触動作を伴わないので、音の発生もない。

【００２９】クラッチオフ時には、前述の電圧印加が停
止される。印加電圧が切られると、電気粘性流体１３の
粘度は瞬時に元の低粘度に戻る。駆動板６と従動板８と
の間に実質的に粘性力が働かなくなるので、コイルスプ
リング１４自身の復元力により従動板８がコイルスプリ
ング１４を緩める方向に回転され、コイルスプリング１
４の巻径が拡大され、フランジ１ａ外周面上への密着が
解除される。したがって、駆動プーリ１の回転駆動力は
コイルスプリング１４、カバープレート１５には伝達さ
れなくなり、主軸７への回転駆動力の伝達が停止され
る。このとき、駆動プーリ１がたとえ回転され続けたと
しても、駆動板６は、停止している従動板８に対して空
回りするだけである。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電気粘性
流体クラッチによるときは、コイルスプリングを用いた
スプリング型クラッチにおいて、駆動板と従動板との間
の閉空間に電気粘性流体を封入し、電圧印加により増大
する電気粘性流体の粘性力を介して駆動板から従動板に
回転駆動力を伝達するようにしたので、クラッチオン時
に、ショックの極めて小さいソフトな立ち上がりを実現
できる。また、従来の電磁スプリングクラッチにおける
ような電磁コイルを必要としないので、装置の小型化、
特に駆動プーリの径を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電気粘性流体クラッチ
の断面図である。

【符号の説明】

１ 駆動プーリ １ａ フランジ ２ 被駆動装置 ３ 前側ケーシング ５ 絶縁物からなる保持部材 ６ 駆動板 ７ 主軸 ８ 従動板 ９ Ｏリング １０ 閉空間 １１、１２ シール部材 １３ 電気粘性流体 １４ コイルスプリング １５ カバープレート １６ ブラシ機構 １７ ブラシ １８ スプリング １９ ブラシホルダ ２０ リード線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動源により回転駆動され、一端側
   に軸心に沿う方向に延設されたフランジを有する駆動プ
   ーリと、該駆動プーリに該駆動プーリと一体的に回転可
   能に連結された駆動板と、該駆動板に対向配置され、該
   駆動板と相対回転可能に支持され該駆動板との間に閉空
   間を形成する従動板と、該従動板に一端が連結され、巻
   き締りにより前記フランジの外周面に密着可能なコイル
   スプリングと、該コイルスプリングの他端に連結され、
   被駆動装置の主軸に固着されたカバープレートと、前記
   閉空間に封入された電気粘性流体と、該電気粘性流体に
   電圧を印加する手段と、を備えたことを特徴とする電気
   粘性流体クラッチ。
2. 【請求項２】 前記駆動板が、前記駆動プーリと絶縁さ
   れて該駆動プーリに連結され、前記電圧印加手段が、駆
   動板に電圧を印加するブラシ機構を有する請求項１の電
   気粘性流体クラッチ。
3. 【請求項３】 前記電圧印加手段により印加される電圧
   が直流電圧である請求項１又は２の電気粘性流体クラッ
   チ。
4. 【請求項４】 前記閉空間を形成する駆動板と従動板の
   対向面がラビリンス構造に構成されている請求項１ない
   し３のいずれかに記載の電気粘性流体クラッチ。
5. 【請求項５】 前記駆動板の内径側および外径側に、前
   記閉空間に封入された電気粘性流体をシールするシール
   部材が設けられている請求項１ないし４のいずれかに記
   載の電気粘性流体クラッチ。