JPH0771483A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータの摩擦面とアーマチュアの摩擦面との
摩擦力の低下を防止して伝達トルクを向上することがで
き、且つ同一の低炭素鋼同士の接触を防止して面荒れ異
音の発生を防止することを可能にする。 【構成】 摩擦面２６を研磨したアーマチュア９、アウ
ターハブ６、インナーハブ７およびゴムハブ８を組み付
けてハブサブアッシー５を組み立てた後に、化成被膜２
８を常温で摩擦面２６に化学的に付着させるようにし
た。これにより、ロータ４の摩擦面１５とアーマチュア
９の摩擦面２６との間に化成被膜２８が介在することに
なり、同一の低炭素鋼同士の接触が回避され、電磁クラ
ッチ１の使用初期において摩擦面１５、２６に局部的な
接触が生じても凝着を防げ、摩擦面１５、２６の面荒れ
を防げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転動力の伝達を断
続する電磁クラッチに関するもので、とくに内燃機関か
ら車両用空気調和装置の冷媒圧縮機への回転動力の伝達
を断続する電磁クラッチに係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、回転可能に設けられたロー
タ、このロータに対向して配され、ロータと同一磁性材
料製のアーマチュア、および通電されるとロータの摩擦
面にアーマチュアの摩擦面を吸着させる電磁コイル等を
備えた電磁クラッチが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
においては、ロータとアーマチュアとの吸着時に同一磁
性材料同士の局部的な接触が生じると、凝着による面荒
れが生じる。これにより、ロータとアーマチュアとの間
の摩擦力が低下して伝達トルクが低下することにより、
ロータの摩擦面にアーマチュアが吸着する時、およびロ
ータの摩擦面からアーマチュアが離れる時の滑り時間が
長くなり異音（所謂面荒れ異音）が発生するという問題
があった。

【０００４】また、従来より、ロータの摩擦面またはア
ーマチュアの摩擦面には、動力伝達における伝達トルク
の向上を図るためにロータとアーマチュアとの摩擦力を
高める種々の方法が採用されている。例えば、摩擦面に
リンとイオウを含んだ極圧潤滑剤を塗布してロータとア
ーマチュアとの摩擦力を高める方法が採用されている
が、摩擦面に物理的に極圧潤滑剤を塗布するだけであ
る。このため、極圧潤滑剤が被水や結露するなどの環境
変化により化学的に変化したり、温度上昇により摩擦面
から蒸発したり、回転により飛散したりする等により極
圧潤滑剤が摩擦面から消滅することによって伝達トルク
が低下するという問題があった。

【０００５】また、ロータの摩擦面またはアーマチュア
の摩擦面のうちのいずれか一方の摩擦面の硬度を熱処理
等により向上させて凝着を防止する方法や、摩擦面に電
気反応による亜鉛鍍金や錫鍍金等の鍍金処理を施して直
接同一磁性材料同士が接触しないようにして凝着を防止
する方法も採用されているが、いずれも処理時間が必要
となったり、処理のための設備が必要となったりするの
で、電磁クラッチの製造コストを上昇させるという問題
があった。なお、各種処理においては、例えばアーマチ
ュア単体でしかできず、その後の加工工程が困難にな
る。例えば、ロータの摩擦面とアーマチュアの摩擦面と
が所定の空隙を維持するためのハブサブアッシー状態で
の研磨や切削加工が困難になるという問題もあった。

【０００６】この発明は、第１摩擦板と第２摩擦板との
摩擦力の低下を防止して伝達トルクを向上することがで
き、且つ同一の磁性材料同士の接触を防止して面荒れ異
音の発生を防止することのできる電磁クラッチの提供を
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、回転可能に
設けられた磁性材料製の第１摩擦板と、この第１摩擦板
に対向して配され、前記第１摩擦板の摩擦面に摩擦係合
する摩擦面を有する前記第１摩擦板と同一の磁性材料製
の第２摩擦板と、通電されると前記第１摩擦板に前記第
２摩擦板を吸着する電磁コイルとを備え、少なくとも前
記第１摩擦板または前記第２摩擦板のいずれか一方の摩
擦面に、化学的に化成被膜を被着した技術手段を採用し
た。

【０００８】

【作用】この発明によれば、第１摩擦板の摩擦面と第２
摩擦板の摩擦面との間に化成被膜が介在することになる
ので、電磁コイルの起磁力による第１摩擦板と第２摩擦
板との吸着時に同一の磁性材料同士が接触しなくなるの
で、第１摩擦板の摩擦面と第２摩擦板の摩擦面との凝着
を原因とする面荒れ異音を防げる。

【０００９】また、少なくとも第１摩擦板または第２摩
擦板のいずれか一方の摩擦面に、化学的に化成被膜を形
成しているので、環境変化、温度上昇や回転によって、
化成被膜が化学的に変化したり、化成被膜が摩擦面から
剥がれたり、蒸発したり、飛散したりして消滅すること
はなく、第１摩擦板と第２摩擦板との摩擦力の低下を防
げる。

【００１０】

【実施例】

〔実施例の構成〕次に、この発明の電磁クラッチを図に
示す一実施例に基づいて説明する。図１は電磁クラッチ
を示した図である。この実施例の電磁クラッチ１は、内
燃機関（図示せず）と車両用空気調和装置の冷媒圧縮機
（図示せず）とを断続するものである。

【００１１】この電磁クラッチ１は、電磁コイル２、ス
テータハウジング３、ロータ４およびハブサブアッシー
５等から構成されている。この実施例のハブサブアッシ
ー５は、図２にも示したように、アウターハブ６、イン
ナーハブ７、ゴムハブ８およびアーマチュア９により構
成されている。

【００１２】電磁コイル１は、ステータハウジング３内
に設けられた樹脂製のボビン１０の外周に円環状に巻回
されている。この電磁コイル２は、バッテリ（図示せ
ず）に電気的に接続され、通電されると起磁力が発生す
る。すなわち、電磁コイル２は、通電されると、磁気回
路を構成するステータハウジング３、ロータ４およびア
ーマチュア９に磁束を発生させることによってゴムハブ
８の弾性力に抗してロータ４にアーマチュア９を吸着さ
せる。

【００１３】ステータハウジング３は、例えば低炭素鋼
（Ｓ１０Ｃ）等の磁性材料製で、略円筒状に形成されて
おり、内部に電磁コイル２を保持している。このステー
タハウジング３は、円環状の取付フランジ１１を介して
冷媒圧縮機のハウジング１２に固定されている。

【００１４】ロータ４は、本発明の第１摩擦板であっ
て、例えば低炭素鋼（Ｓ１０Ｃ）等の磁性材料製で、円
環板状に形成されており、断面形状がコの字状を呈す
る。このロータ４は、ボールベアリング１３を介して冷
媒圧縮機のハウジング１２の外周側に回転自在に嵌め合
わされている。

【００１５】また、ロータ４の外周部には、内燃機関に
ベルト（図示せず）を介して連結されるＶリブドプーリ
１４が溶接等の手段により接合されている。さらに、ロ
ータ４の図示左側面には、アーマチュア９と摩擦係合す
る円環状の摩擦面１５が形成されている。

【００１６】そして、ロータ４には、電磁コイル２によ
り発生する磁束を迂回させる２列の円弧状空隙１６が同
一円周上に形成されている。２列の円弧状空隙１６のう
ち外周側の空隙の摩擦面１５がわには、ロータ４とアー
マチュア９との摩擦力を高めるための円環状の摩擦材１
７が装着されている。

【００１７】ロータ４の摩擦面１５とアーマチュア９の
摩擦面２６との内周側には、ロータ４とボールベアリン
グ１３とで挟持されたリングシールド１８が設けられて
いる。このリングシールド１８は、軸方向にロータ４側
からアーマチュア９側まで延びて設けられ、ロータ４の
回転時に、オイルや潤滑剤等が飛散してロータ４の摩擦
面１５とアーマチュア９の摩擦面２６に付着するのを防
止している。

【００１８】アウターハブ６は、例えば低炭素鋼（Ｓ１
０Ｃ）等の鉄鋼材料製で、インナーハブ７の外周と対向
する円筒状のフランジ１９が軸方向に延びるように形成
されている。そして、フランジ１９の図示右側端部に
は、リベット２０を介してアーマチュア９の外周側部に
固着される円環状の取付壁２１が一体的に形成されてい
る。

【００１９】インナーハブ７は、例えば低炭素鋼（Ｓ１
０Ｃ）等の鉄鋼材料製で、アウターハブ６のフランジ１
９と対向する円筒状のフランジ２２が軸方向に延びるよ
うに形成されている。そして、フランジ２２の図示右側
端部には、内周側に向かって円環状壁２３が形成されて
おり、その円環状壁２３の内周側端部より軸方向に向か
って冷媒圧縮機の駆動軸２４を固定するための円筒状の
取付壁２５が一体的に形成されている。

【００２０】ゴムハブ８は、例えば振動吸収性に優れた
塩素化ブチルゴム（ＩＩＲ）等の剛性ゴムにより円環状
に成形されている。このゴムハブ８の外周側はアウター
ハブ６のフランジ１９の内周面に接着剤等により接合さ
れ、ゴムハブ８の外周側はインナーハブ７のフランジ２
２の外周面に接着剤等により接合されている。

【００２１】また、ゴムハブ８は、冷媒圧縮機の駆動軸
２４へインナーハブ７を介して内燃機関の回転動力を伝
達する機能、冷媒圧縮機の駆動軸２４よりインナーハブ
７へ伝わるトルク変動を吸収する回転方向の弾性機能、
および電磁コイル２の通電停止時にアーマチュア９をロ
ータ４から離脱させる離脱機能等を備えている。

【００２２】アーマチュア９は、本発明の第２摩擦板で
あって、例えば低炭素鋼（Ｓ１０Ｃ）等の磁性材料製
で、円環板状に形成されている。このアーマチュア９
は、ロータ４の摩擦面１５との間に狭い間隙（例えば
０．５mm程度）を隔てて対向して配されている。また、
アーマチュア９の図示右側面には、ロータ４の摩擦面１
５と摩擦係合する円環状の摩擦面２６が形成されてい
る。

【００２３】そして、アーマチュア９には、電磁コイル
２により発生する磁束を迂回させる１列の円弧状空隙２
７が同一円周上に形成されている。摩擦面２６の全体に
はリン酸塩からなる化成被膜２８が形成されている。リ
ン酸塩を構成する金属材料は、亜鉛、鉄、ニッケルであ
り、これらの成分は単独または複合して用いられる。な
お、その金属材料にマンガン、カルシウム等を添加して
も良い。また、化成被膜２８の膜厚としては１μｍ〜１
０μｍ程度が良い。

【００２４】〔実施例の製造方法〕ここで、化成被膜２
８のコンバーションコーティング（化成処理）を図２な
いし図４を用いて詳細に説明する。

【００２５】先ず、アーマチュア９の摩擦面２６を表面
粗さが所定の面粗度となるように研磨する。そして、ア
ウターハブ６、インナーハブ７、ゴムハブ８およびアー
マチュア９を組み付けてハブサブアッシー５を製作した
後に、化成処理の反応を促進するために、表面調整を行
う。具体的には、ハブサブアッシー５をリン酸チタンを
含有するコロイド（０．１％〜０．２％）水溶液に、５
秒間〜１０秒間浸漬するか、あるいは同じ水溶液をハブ
サブアッシー５に５秒間〜１０秒間塗布する。

【００２６】続いて、ハブサブアッシー５を常温、ゴム
ハブ８の性質を変化させないように、例えば４０℃以下
に維持されたリン酸塩化成処理浴に約２分間浸漬する。
このリン酸塩化成処理浴の組成は、Ｚｎ²⁺＝２（ｇ／リ
ットル）、Ｈ₂ ＰＯ₄ ^- ＝６〜８（ｇ／リットル）、Ｎ
ｉ＝０．５（ｇ／リットル）、ＮＯ₃ ^- ＝１５〜２０
（ｇ／リットル）、Ｆ^- ＝０．１（ｇ／リットル）から
なる反応カス（スラッチ）を含まない透明浴である。そ
のリン酸塩化成処理浴は、水素イオン濃度ＰＨが２．９
０〜３．６０で、酸化還元電位ＯＲＰが２５０〜５４０
ｍＶ（ＡｇＣｌ電極電位）に調整されている。また、促
進剤（亜硝酸イオン）のポイントは、４〜１５ｐｔ（ポ
イント：ＮＯ₂ ^- として０．２０〜０．７５ｇ／リット
ルに相当）に調整されている。

【００２７】その後に、ハブサブアッシー５を水洗い
し、水切り乾燥を行うことにより、ハブサブアッシー５
の金属材料の研磨面、すなわち、図２ないし図４に示し
たように、アーマチュア９の摩擦面（Ｆｅ素地）２６に
リン酸塩からなる化成被膜２８が所定の厚み（例えば１
μｍ〜１０μｍ）だけ化学的に被着される。なお、図３
に示したように、例えば切削や研磨により加工されたア
ーマチュア９の摩擦面（Ｆｅ素地）２６上に化成被膜２
８を形成しているので、所定の面粗度の間に均一に付着
させることができ、電磁クラッチ１の断続による化成被
膜２８の消滅を軽減することもできる。

【００２８】〔実施例の作用〕次に、この実施例の電磁
クラッチ１の作用を図１ないし図４に基づいて簡単に説
明する。

【００２９】電磁コイル２への通電によって発生した起
磁力により、アーマチュア９がゴムハブ８の弾性力に抗
してロータ４側へ吸引される。この結果、ロータ４の摩
擦面１５とアーマチュア９の摩擦面２６とが吸着して摩
擦係合することにより、図示しないベルトおよびＶリブ
ドプーリ１４を介して伝達された内燃機関の回転動力が
ハブサブアッシー５を介して冷媒圧縮機の駆動軸２４に
伝達される。このとき、アーマチュア９の摩擦面２６に
は化成被膜２８が被着しているので、直接同一磁性材料
同士が接触しないので、凝着はなされない。

【００３０】電磁コイル２への通電が停止されると、起
磁力が消失するため、ロータ４に吸着していたアーマチ
ュア９がゴムハブ８の弾性力によってロータ４の摩擦面
１５より離脱して、図１に示した初期位置に復帰する。
この結果、ロータ４の摩擦面１５とアーマチュア９の摩
擦面２６との摩擦係合が解消されて、ロータ４へ伝達さ
れた内燃機関の回転動力は、冷媒圧縮機の駆動軸２４へ
伝達されなくなり、ロータ４のみが回転する。

【００３１】〔実施例の効果〕以上のように、電磁クラ
ッチ１は、ロータ４の摩擦面１５とアーマチュア９の摩
擦面２６との間に化成被膜２８が介在することになるの
で、ロータ４の摩擦面１５とアーマチュア９の摩擦面２
６との摩擦係合時に同一の磁性材料（低炭素鋼）同士が
接触しなくなる。この結果、摩擦面１５、２６が良く馴
染んでいない電磁クラッチ１の使用初期において摩擦面
１５、２６に局部的な接触が生じても、凝着を防止する
ことができる。

【００３２】したがって、摩擦面１５、２６が荒れるこ
とが抑えられるため、ロータ４とアーマチュア９との摩
擦力の低下を防止することができるので、伝達トルクの
低下を防止することができる。また、ロータ４の摩擦面
１５にアーマチュア９が吸着する時、およびロータ４の
摩擦面１５からアーマチュア９が離れる時の滑り時間が
短くなり面荒れ異音の発生を抑制することができる。

【００３３】さらに、ハブサブアッシー５組付後に、ア
ーマチュア９の摩擦面２６に化成被膜２８を常温で低コ
ストで化学的に付着している。この結果、環境、温度、
回転などによって、化成被膜２８が化学的に変化した
り、あるいは化成被膜２８が摩擦面２６から剥がれた
り、蒸発したり、飛散したりする等により消滅すること
はない。これにより、ロータ４とアーマチュア９との摩
擦力の低下を防止することができるので、伝達トルクの
低下を防止することができる。

【００３４】また、ロータ４の摩擦面１５またはアーマ
チュア９の摩擦面２６のうちのいずれか一方の摩擦面の
硬度を熱処理等を施す方法や、摩擦面に電気反応による
亜鉛鍍金や錫鍍金等の鍍金処理を施したりする方法も採
用していないため、熱処理や鍍金処理のための処理時間
や設備が不要となるので、電磁クラッチ１の製造コスト
を低下させることができる。

【００３５】そして、アーマチュア９の摩擦面２６に化
成被膜２８を化学的に被着させる化成処理をハブサブア
ッシー５状態で行うことができるので、ロータ４の摩擦
面１５とアーマチュア９の摩擦面２６とが所定の空隙
（例えば０．５mm）を維持するためのハブサブアッシー
５状態での研磨や切削加工が容易となる。

【００３６】〔変形例〕この実施例では、内燃機関と車
両用空気調和装置の冷媒圧縮機の駆動軸２４との断続を
行う電磁クラッチ１に本発明を用いたが、内燃機関等の
動力源と変速機、過給機、ポンプ、送風機、発電機等の
従動装置との断続を行う電磁クラッチに本発明をても良
い。

【００３７】この実施例では、ロータ４からアーマチュ
ア９へ回転動力が伝達されたが、アーマチュア９からロ
ータ４へ回転動力が伝達されても良い。この実施例で
は、化成被膜２８をアーマチュア９の摩擦面２６に設け
たが、化成被膜２８をロータ４の摩擦面１５に設けても
良く、また化成被膜２８を両方の摩擦面１５、２６に設
けても良い。

【００３８】

【発明の効果】この発明は、第１摩擦板と第２摩擦板と
の吸着時に同一の磁性材料同士が接触しなくなるので、
凝着を防止することができる。これにより、第１摩擦板
と第２摩擦板との摩擦力の低下を防止することができる
ので、伝達トルクを向上することができる。また、第１
摩擦板の摩擦面と第２摩擦板の摩擦面とが吸着する時、
および第１摩擦板の摩擦面と第２摩擦板の摩擦面とが離
れる時の滑り時間が短くなり面荒れ異音の発生を抑制す
ることができる。

【００３９】さらに、環境変化、温度上昇や回転によっ
て、化成被膜が化学的に変化したり、化成被膜が摩擦面
から剥がれたり、蒸発したり、飛散したりして消滅する
ことはない。これにより、第１摩擦板と第２摩擦板との
摩擦力の低下を防止することができるので、伝達トルク
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に用いた電磁クラッチを示
した断面図である。

【図２】図１の電磁クラッチのハブサブアッシーを示し
た断面図である。

【図３】図１の電磁クラッチのアーマチュアの摩擦面を
拡大した断面図である。

【図４】図３のＡ部を拡大した断面図である。

【符号の説明】

１ 電磁クラッチ ２ 電磁コイル ４ ロータ（第１摩擦板） ５ ハブサブアッシー ９ アーマチュア（第２摩擦板） １５ ロータの摩擦面 ２６ アーマチュアの摩擦面 ２８ 化成被膜

フロントページの続き (72)発明者 岸渕 昭 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能に設けられた磁性材料製の第１
   摩擦板と、この第１摩擦板に対向して配され、前記第１
   摩擦板の摩擦面に摩擦係合する摩擦面を有する前記第１
   摩擦板と同一の磁性材料製の第２摩擦板と、通電される
   と前記第１摩擦板に前記第２摩擦板を吸着する電磁コイ
   ルとを備え、 少なくとも前記第１摩擦板または前記第２摩擦板のいず
   れか一方の摩擦面に、化学的に化成被膜を被着したこと
   を特徴とする電磁クラッチ。