JPH09126300A - マグネットカップリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マグネットカップリング装置の外、内側磁石
間の側方への磁束の漏れを減少させて、それら外、内側
磁石間の磁気的結合力を増大させる。 【解決手段】 マグネットカップリング装置ＭＣは、互
いに同軸状にハウジング１に回転自在に支持される入力
軸３及び出力軸１５と、入力軸３に固着されたアウター
ヨーク１３と、そのアウターヨーク１３の環状支持部１
９ｂの内周面に取り付けられたリング磁石２３ｂと、出
力軸１５に取り付けられ、アウターヨーク１３の環状支
持部１３ｂの半径方向内側に同心状に配置された環状支
持部１９ｂを有するインナーヨーク１９と、その環状支
持部１９ｂに取り付けられ、外側のリング磁石２３ｂに
対して間隙を存して半径方向に対向配置された内側のリ
ング磁石２５ｂとから構成され、アウターヨーク１３の
リング磁石２３ｂ、２５ｂに対向する部位に、開口部３
５が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ等において
入力軸から出力軸へ回転力を磁気的に伝達するマグネッ
トカップリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このようなマグネットカップリン
グ装置Ｍとしては、図６及び図７に示されるようなもの
が知られている。図６は従来のマグネットカップリング
装置Ｍの縦断面図、図７はそのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図
である。

【０００３】図６において、１はアルミニウム等の非磁
性体材料からなるハウジングで、このハウジング１内に
は、入力軸３がボールベアリング５等の軸受けを介して
回転自在に支持されている。入力軸３の一端は継手７を
介して図示しないエンジン等の駆動源に接続され、この
駆動源により回転駆動されるようになっている。ボール
ベアリング５のアウターレース５ａはハウジング１の内
周面に圧入され、ハウジング１の内周面に嵌合された環
状のアウターリテーナ９とハウジング１内周面に形成さ
れた肩部１ａとの間に挟持されて固定保持されている。
また、ボールベアリング５のインナーレース５ｂは入力
軸３の外周面に中間ばめされ、入力軸３の外周面に圧入
されたインナーリテーナ１１と入力軸３の肩部３ａとに
より挟持されて入力軸に固定されている。入力軸３の他
端には、環状支持部１３ａとフランジ状の側壁部１３ｂ
とを有する略カップ状のアウターヨーク１３が一体に形
成されている。このアウターヨーク１３は鉄等の磁性体
により構成される。

【０００４】ハウジング１内には、入力軸３と同軸状
に、ポンプの回転軸等の出力軸１５がボールベアリング
１７等の軸受けを介して回転自在に支持されている。出
力軸１５の一端には、略カップ状のインナーヨーク１９
が設けられ、このインナーヨーク１９は、アウターヨー
ク１３内に同心状に配置され、その中央のボス部１９ａ
が出力軸１５の一端に嵌合されてナット等の固着具２１
により固着されている。インナーヨーク１９はボス部１
９ａの外周に環状支持部１９ｂを一体に形成され、この
環状支持部１９ａはアウターヨーク１３の環状支持部１
３ａの内側においてそれと同心状に対向して配置されて
いる。

【０００５】図７に示すように、アウターヨーク１３の
環状支持部１３ａの内周面には、環状の樹脂製支持ブロ
ック１４が固着され、この支持ブロック１４に、複数の
外側磁石片２３ａが円周方向に略等間隔に放射状に配置
されて取り付けられている。一方、インナーヨーク１９
の環状支持部１９ｂの外周面には、各外側磁石片２３ａ
に対向して同数の内側磁石片２５ａが放射状に配置され
て環状支持部１９ｂに固着されている。また、内側磁石
片２５ａの外周部には帯状の飛散防止用のリング２７が
配置され、このリング２７のフランジ部の内周部は内側
磁石片２５ａの外周に固着されている。このリング２７
により、インナーヨーク１９の回転時の遠心力による内
側磁石片２５ａの外側への飛散が防止される。

【０００６】外側磁石片２３ａの内周面と内側磁石片２
５ａの外周面との間には、環状の間隙が形成され、この
環状の間隙には非磁性体よりなるハット状の隔壁３１が
配置され、この隔壁３１はフランジ部３１ａにおいてハ
ウジング１に固着されている。出力軸をポンプ等に接続
した場合に、入力軸側から出力軸側への塵埃や異物等の
侵入や、出力軸側から入力軸側へ作動油の漏洩が隔壁３
１により防止される。以上の構成において、図示しない
エンジン等の駆動源を作動させると、駆動源の回転力が
継手７を介して入力軸３に伝達され、入力軸３が回転駆
動される。入力軸３の回転に伴い、アウターヨーク１３
がその内周面に支持した外側磁石片２３ａと共に一体的
に回転し、この外側磁石片２３ａと内側磁石片２５ａと
の磁気的結合力により、インナーヨーク１９が回転駆動
され、インナーヨーク１９に結合された出力軸１５も回
転駆動される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような出力軸１５
の回転中に、エンジン等の駆動源の回転に角速度変動が
生じると、出力軸１５やマグネットカップリングＭの慣
性力により、入力軸３と駆動源との間にトルク変動が起
こり、駆動源と入力軸３との結合部である継手７に過大
な応力が加わり、比較的剛性の低い継手７が破損した
り、損傷するという問題点があった。この場合、トルク
Ｔは慣性力と角加速度（角速度変動量）との積として表
されるので、出力軸側すなわちマグネットカップリング
装置Ｍの慣性力が大きい程、また駆動源側の角加速度が
大きい程、継手７が破損しやすくなる。特に、回転中心
から離れているアウターヨーク１３に支持される外側磁
石片２３ａの質量が大きくなるとアウターヨーク１３の
慣性力が大きくなり、継手７の破損する可能性が大きく
なる。

【０００８】また、外側磁石片２３ａと内側磁石片２５
ａとの間には、アウターヨーク１３のフランジ状の側壁
１３ｂを通る磁路が形成されて、外、内側磁石片２３
ａ、２５ａ間に働く磁束の一部がこの磁路を通って逃げ
るため、外、内側磁石片２３ａ、２５ａの対向面間に直
接作用する磁力が減少してしまい、それら外、内側磁石
片２３ａ、２５ａ間の磁気的結合力すなわちマグネット
カップリング装置Ｍの捻り剛性が低下する傾向があっ
た。このように、マグネットカップリング装置Ｍの捻り
剛性が低下すると、出力軸１５やそれにより駆動される
流体ポンプ等の被駆動装置が共振を起こしやすく、この
ような共振現象によりポンプの吐出流量の変動が大きく
なり、レギュレータでは調圧しきれなくなってポンプの
吐出圧が変動してしまうという問題点もあった。

【０００９】さらに、上記従来のマグネットカップリン
グＭでは、アウターヨーク１３やインナーヨーク１９に
取り付けられる外、内側磁石は多数の磁石片２３ａ、２
５ａから構成されており、多数の磁石片２３ａ、２５ａ
を樹脂製の支持ブロック１４、２０と共にアウターヨー
ク１３やインナーヨーク１９に固着させていたので、部
品点数及び組立工数が多く、組立性が悪く、組立時の作
業能率が低いため製造費が高騰するという問題点もあっ
た。

【００１０】そこで、本発明は上記従来の問題点を解消
するためになされたもので、本発明の目的は、アウター
ヨークに開口部を設けることにより磁気的結合力を増大
させ、出力軸に連結される油圧ポンプ等の被駆動装置の
共振現象を低減しうるマグネットカップリング装置を提
供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、多数の磁石片をリン
グ磁石に変更することによりマグネットカップリングの
慣性力を低減させ、駆動源の角加速度による駆動源と入
力軸との間の継手の破損を防止して耐久性を向上させた
マグネットカップリング装置を提供することにある。

【００１２】本発明の更に他の目的は、部品点数を減少
させると共に組立性を向上させることにより、作業効率
を改善し得ると共に、軽量化により慣性力を低減し得る
マグネットカップリング装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によるマ
グネットカップリング装置は、ハウジングに回転自在に
支持され、駆動源に接続しうる入力軸と、前記入力軸と
同軸状に前記ハウジングに回転自在に支持され、被駆動
装置に接続しうる出力軸と、前記入力軸に固着された側
壁部及びその外周の環状支持部とを有するアウターヨー
クと、前記アウターヨークの前記環状支持部の内周面に
取り付けられた外側磁石と、前記出力軸に取り付けら
れ、前記アウターヨークの前記環状支持部の半径方向内
側に同心状に配置された環状支持部を有するインナーヨ
ークと、前記インナーヨークの前記環状支持部に取り付
けられ、前記外側磁石に対して間隙を存して半径方向に
対向配置された内側磁石とから構成され、前記アウター
ヨークの前記外側及び内側磁石に対向する部位に、開口
部が設けられる。

【００１４】請求項２の発明によるマグネットカップリ
ング装置は、ハウジングに回転自在に支持され、駆動源
に接続しうる入力軸と、前記入力軸と同軸状に前記ハウ
ジングに回転自在に支持され、被駆動装置に接続しうる
出力軸と、前記出力軸に固着された側壁部及びその外周
の環状支持部とを有するアウターヨークと、前記アウタ
ーヨークの前記環状支持部の内周面に取り付けられた外
側磁石と、前記入力軸に取り付けられ、前記アウターヨ
ークの前記環状支持部の半径方向内側に同心状に配置さ
れた環状支持部を有するインナーヨークと、前記インナ
ーヨークの前記環状支持部に取り付けられ、前記外側磁
石に対して間隙を存して半径方向に対向配置された内側
磁石とから構成され、前記アウターヨークの前記外側及
び内側磁石に対向する部位に、開口部が設けられる。

【００１５】請求項３の発明によるマグネットカップリ
ング装置では、前記開口部の半径方向の中心は、前記外
側及び内側磁石間の半径方向の中心に配置される。

【００１６】請求項４の発明によるマグネットカップリ
ング装置では、前記開口部の半径方向の外周縁部は、前
記外側磁石の半径方向の中心よりも外側に配置される。

【００１７】請求項５の発明によるマグネットカップリ
ング装置では、前記開口部の半径方向の内周縁部は、前
記内側磁石の半径方向の中心よりも内側に配置される。

【００１８】請求項６の発明によるマグネットカップリ
ング装置では、前記外側磁石はリング磁石により構成さ
れる。

【００１９】請求項７の発明によるマグネットカップリ
ング装置では、前記内側磁石はリング磁石により構成さ
れる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。

【００２１】実施の形態１．図１は、本発明によるマグ
ネットカップリング装置を油圧ポンプに適用した例を示
す一部破断側面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断
面図、図３は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【００２２】図１において、２は油圧ポンプ等の被駆動
装置で、この被駆動装置２は、本発明によるマグネット
カップリング装置ＭＣを介して図示しないエンジン等の
駆動源に接続されている。

【００２３】マグネットカップリング装置ＭＣのアルミ
ニウム等の非磁性体材料からなるハウジング１は、ボル
ト等の固着具４により被駆動装置２のハウジング６に固
着されている。

【００２４】マグネットカップリング装置ＭＣのハウジ
ング１内には、被駆動装置２の回転軸を構成する出力軸
１５の一端がボールベアリング１７等の軸受けを介して
ハウジング１に回転自在に支持されるとともに、他端も
図示しない軸受けを介して被駆動装置２のハウジング６
に回転自在に支持されている。

【００２５】この実施の形態によるマグネットカップリ
ング装置ＭＣは、前述した図６及び図７の従来のマグネ
ットカップリング装置Ｍと以下の構成を除いて略同様に
構成されており、この従来例と同様の部分は同一の符号
を付して説明する。

【００２６】アウターヨーク１３の側壁部１３ｂには、
外側磁石を構成する外側磁石片２３ａ及び内側磁石を構
成する内側磁石片２５ａをカバーするように、複数の開
口部３５が円周方向に略等間隔に形成されている。各開
口部３５は、その半径方向外側の外周縁部３５ａが外側
磁石片２３ａの外周縁部近傍に配置され、その半径方向
内側の内周縁部３５ｂが内側磁石片２５ａの内周縁部近
傍に配置される。また、各開口部３５の両側縁部３５ｃ
は、アウターヨーク１３及びインナーヨーク１９の回転
中心を通る直径線に略沿うように配置されており、従っ
て各開口部３５の外周縁部３５ａが広く内周縁部３５ｂ
が狭くなるように扇形に形成され、隣接する開口部３
５、３５間には、半径方向に延びる略一定の幅の連結部
が形成されている。

【００２７】扇形の各開口部３５は、その半径方向の中
心が互いに半径方向に対向して配置された外、内側磁石
片２３ａ、２５ａ間の半径方向の中心（外、内側磁石片
２３ａ、２５ａ間の間隙部の半径方向の中心）に一致す
るように配置するのが好ましく、また、各開口部３５の
外径は外側磁石片２３ａの肉厚（半径方向の幅）の２分
の１よりも大きく各開口部３５の内径は内側磁石片２５
ａの肉厚（半径方向の幅）の２分の１よりも小さく設定
されるのが好ましい。すなわち、各開口部３５の外周縁
部３５ａは外側磁石片２３ａの半径方向の中心よりも外
側に配置され、またその内周縁部３５ｂは内側磁石片２
５ａの半径方向の中心よりも内側に配置されるのが好ま
しい。

【００２８】また、入力軸３はエンジン等の駆動源によ
り駆動されるカムシャフト等の駆動軸４３に継手７を介
して連結されている。この継手７は次のように構成され
ている。入力軸３の一端には係合リング３７が嵌合さ
れ、この係合リング３７はピン３９により入力軸３に一
体的に回転するように固定されている。係合リング３７
の外周には、一対の係合突起３７ａがピン３９と直交す
る方向に一体的に形成されている。駆動軸４３の一端に
は、係合リング３７と係合する係合部４３ｂが設けら
れ、この係合部４３ｂは駆動軸４３と一体的に形成され
た中空の円筒体からなり、この円筒体内に係合リング３
７が嵌合され、係合リング外周の係合突起３７ａが円筒
体の切り欠き部４３ａに係合して、駆動軸４３の回転
が、係合部４３ｂ及び係合リング３７を介して入力軸３
に伝達される。尚、符号４５は駆動軸４３を回転自在に
収容したエンジンブロック等のハウジングである。

【００２９】この実施の形態の動作は前述した図６及び
図７の従来例と略同様であるが、アウターヨーク１３の
側壁部１３ｂの外、内側磁石片２３ａ、２５ａに対応す
る部分に開口部３５を形成したので、側壁部１３ｂを通
って外、内側磁石片２３ａ、２５ａを結ぶ磁路は開口部
３５により遮断され、それら外、内側磁石片２３ａ、２
５ａの側方への磁束の漏れが大幅に減少される。従っ
て、外、内側磁石片２３ａ、２５ａの対向面間の磁束密
度が、前述の従来例に比べてそれだけ増大して、それら
の間の磁気的結合力が増大するため、アウターヨーク１
３とインナーヨーク１９との結合力が増大して、マグネ
ットカップリング装置ＭＣの結合力すなわち捻り剛性が
向上する。

【００３０】このため、従来、マグネットカップリング
ＭＣの捻り剛性の不足により生じやすかった、出力軸１
５に連結される油圧ポンプ等の被駆動装置２の共振現象
を低減させることができる。

【００３１】実施の形態２．図４及び図５は本発明によ
るマグネットカップリング装置の別の実施の形態を表し
ており、図４はその縦断側面図、図５は図４のＶーＶ線
断面図である。

【００３２】図５に明確に示されるように、この実施の
形態によるマグネットカップリング装置ＭＣ’では、ア
ウターヨーク１３の内周面には外側磁石を構成するラジ
アル異方性のリング磁石２３ｂが接着され、また、イン
ナーヨーク１９の外周面には、外側のリング磁石２３ｂ
と半径方向に間隙を存して対向するように、内側磁石を
構成するラジアル異方性のリング磁石２５ｂが接着され
ている。これら外側リング磁石２３ｂと内側リング磁石
２５ｂとの間の環状間隙には、非磁性ステンレス鋼等の
非磁性体よりなるハット状の隔壁３１が配置され、この
隔壁３１のフランジ部は外周部においてハウジング１と
油圧ポンプ等の被駆動装置２のハウジング６に挟持され
ている。この実施の形態では、内側磁石はリング磁石２
５ｂにより構成され、インナーヨーク１９の外周面にそ
れを取り巻くように配置されて接着されているので、イ
ンナーヨーク１９の回転時にもリング磁石２５ｂが飛散
する虞は無い。

【００３３】従って、入力軸３に連結された駆動源の回
転中に角速度の変動が生じたとしても、駆動源と入力軸
３を結合する係合リング３７に過大な応力が加わること
がなく、その破損を効果的に防止することができる。

【００３４】この実施の形態によれば、外、内側磁石を
リング磁石２３ｂ、２５ｂにより構成したので、前述し
た従来例のように、多数の磁石片２３ａ、２５ａを合成
樹脂製の支持ブロック１４に填め込んでアウターヨーク
１３及びインナーヨーク１９に接着するような必要はな
いので、部品点数が少なく、組立も容易であり、作業能
率を大幅に改善して製造費を低減させることができるば
かりでなく、軽量化により慣性力の低減させることがで
きる。

【００３５】上記以外の構成及び作用は前記第１の実施
の形態と同様である。

【００３６】尚、上記実施の形態の説明では、アウター
ヨーク１３を入力軸３に設け、インナーヨーク１９を出
力軸１５に設けたが、この関係を逆にして、アウターヨ
ーク１３を出力軸１５に設け、インナーヨーク１９を入
力軸３に設けてもよい。また、マグネットカップリング
装置ＭＣのハウジング１と被駆動装置２のハウジング６
とを別体に構成したが、これを一体的に構成してもよい
し、ハウジング１自体を分割して構成してもよい。

【００３７】以上のように本発明によれば、アウターヨ
ーク１３の外側磁石及び内側磁石に対向する部位に、開
口部３５を設けたので、アウターヨーク１３の側壁部１
３ｂを通る外、内側磁石間の磁路を開口部３５により遮
断して磁束の漏れを効果的に防止することができ、外、
内側磁石の磁気的結合力を向上させることができる。従
って、入力軸３に連結された駆動源の回転中に角速度の
変動があったとしても、駆動源と入力軸３を結合する係
合リング３７に過大な応力が加わらないようにして、そ
の破損を効果的に防止することができる。また、磁気的
に結合されるアウターヨーク１３及びインナーヨーク１
９間の捻り剛性が向上するため、出力軸１５に連結され
る油圧ポンプ等の被駆動装置２の共振現象を低減させる
ことができる。さらに、外、内側磁石自体の磁力が小さ
なものでも従来と同等以上の結合力が得られるので、マ
グネットカップリング装置ＭＣの小型化、軽量化が可能
である。

【００３８】また、開口部３５の半径方向の中心を、前
記外側及び内側磁石間の半径方向の中心に一致させて配
置することにより、アウターヨーク１３の側壁部１３ｂ
を通る外、内側磁石間の磁路を効率よく遮断することが
でき、上記磁束の漏れを一層効率的に防止して、外、内
側磁石の磁気的結合力を更に向上させることができる。

【００３９】さらに、開口部３５の半径方向の外周縁部
３５ａを、外側磁石の半径方向の中心よりも外側に配置
したり、あるいは開口部３５の半径方向の内周縁部３５
ｂを、内側磁石の半径方向の中心よりも内側に配置する
ことにより、アウターヨーク１３の側壁部１３ｂを通る
磁路を確実且つ有効に遮断することができ、外、内側磁
石の磁気的結合力を一層確実に向上させることができ
る。

【００４０】さらにまた、外側磁石あるいは内側磁石を
リング磁石２３ｂ、２５ｂにより構成することにより、
従来のように多数の磁石片２３ａ、２５ａから構成した
場合に比べて、部品点数を減少させるとともに組立性を
向上させることにより、作業能率を大幅に改善してマグ
ネットカップリング装置ＭＣを安価に製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態によるマグネットカッ
プリング装置の一部破断側面図である。

【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】 本発明の他の実施の形態によるマグネットカ
ップリング装置の縦断側面図である。

【図５】 図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】 従来のマグネットカップリング装置の縦断側
面図である。

【図７】 図６のＶＩＩーＶＩＩ線断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング、２ 被駆動装置、３ 入力軸、１３
アウターヨーク、１３ａ 環状支持部、１３ｂ 側壁
部、１５ 出力軸、１９ インナーヨーク、１９ｂ 環
状支持部、２３ａ 外側磁石片（外側磁石）、２３ｂ
外側のリング磁石（外側磁石）、２５ａ 内側磁石片
（内側磁石）、２５ｂ 内側のリング磁石（内側磁
石）、３５ 開口部、３５ａ 開口部の外周縁部、３５
ｂ 開口部の内周縁部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに回転自在に支持され、駆動
   源に接続しうる入力軸と、 前記入力軸と同軸状に前記ハウジングに回転自在に支持
   され、被駆動装置に接続しうる出力軸と、 前記入力軸に固着された側壁部及びその外周の環状支持
   部とを有するアウターヨークと、 前記アウターヨークの前記環状支持部の内周面に取り付
   けられた外側磁石と、 前記出力軸に取り付けられ、前記アウターヨークの前記
   環状支持部の半径方向内側に同心状に配置された環状支
   持部を有するインナーヨークと、 前記インナーヨークの前記環状支持部に取り付けられ、
   前記外側磁石に対して間隙を存して半径方向に対向配置
   された内側磁石とを備え、 前記アウターヨークの前記外側及び内側磁石に対向する
   部位に開口部を設けたことを特徴とするマグネットカッ
   プリング装置。
2. 【請求項２】 ハウジングに回転自在に支持され、駆動
   源に接続しうる入力軸と、 前記入力軸と同軸状に前記ハウジングに回転自在に支持
   され、被駆動装置に接続しうる出力軸と、 前記出力軸に固着された側壁部及びその外周の環状支持
   部とを有するアウターヨークと、 前記アウターヨークの前記環状支持部の内周面に取り付
   けられた外側磁石と、 前記入力軸に取り付けられ、前記アウターヨークの前記
   環状支持部の半径方向内側に同心状に配置された環状支
   持部を有するインナーヨークと、 前記インナーヨークの前記環状支持部に取り付けられ、
   前記外側磁石に対して間隙を存して半径方向に対向配置
   された内側磁石とを備え、 前記アウターヨークの前記外側及び内側磁石に対向する
   部位に開口部を設けたことを特徴とするマグネットカッ
   プリング装置。
3. 【請求項３】 前記開口部の半径方向の中心を、前記外
   側及び内側磁石間の半径方向の中心に配置したことを特
   徴とする請求項１又は請求項２記載のマグネットカップ
   リング装置。
4. 【請求項４】 前記開口部の半径方向の外周縁部を、前
   記外側磁石の半径方向の中心よりも外側に配置したこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のマ
   グネットカップリング装置。
5. 【請求項５】 前記開口部の半径方向の内周縁部を、前
   記内側磁石の半径方向の中心よりも内側に配置したこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のマ
   グネットカップリング装置。
6. 【請求項６】 前記外側磁石をリング磁石により構成し
   たことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記
   載のマグネットカップリング装置。
7. 【請求項７】 前記内側磁石をリング磁石により構成し
   たことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記
   載のマグネットカップリング装置。