JPS60263733A - 電磁パウダ−式クラツチ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発嬰は動力伝達の断続を行う電磁パウダ一式クラッチ
に関するもので、主に車両エンジンの動力伝達系に使用
して好適なものである。

〔従来の技術〕

この種の電磁パウダ一式クラッチは、伝達効率が良く、
スムーズな発進が可能であり、しかも、連結、遮断をマ
イコン等により制御できるため、カーエレクトロニクス
の発達とともに車両用として脚光をあびつつある。とく
に伝達トルクが電流制御できるため、車両発進時のクラ
ッチ接続度合は自由自在に調整し得る。また、スリップ
時のトルクがスリップ回転数によらず常に一定であるた
め、トルクリミッタ−として利用できるなど幅広い用途
がある。ところで、上記の制御を実現するためにはトル
ク−電流特性の再現性が重要となるが、従来のクラッチ
においては第４図に示すごとく伝達トルクに大きなヒス
テリシスがあり、再現性が良くないという問題があった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、本発明者は上記のヒステリシスの原因について
種々実験研究したところ、ドライブメンバ内周面とドリ
ブンメンバ外周面で囲まれた動作空隙内に電磁石の通電
の断続に伴って磁粉が出入りすることが上記ヒステリシ
スの発生に大きく影響していることを見出した。

本発明は上記知早に基づき、電磁石への通電の断続にか
かわらず、動作空隙内における磁粉の分布の変化を僅少
にして、伝達トルクのヒステリシスを小さくしようとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、駆動側回転体であるドライブメンバと被駆動
側回転体であるロータとの間に動作間隙を形成し、この
動作問隙内に磁粉を充填し、この磁粉を電磁石により結
着させてドライブメンバとロータの連結、遮断を行う電
磁パウダ一式りラソヂにおいて、前記動作空隙の中央部
及びその近傍にのみ磁束を発生させる磁束発生手段を前
記電磁石とは独立に設置したことを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１実施例を示す第１図において、１は駆動側回転体で
あるところのドライブメンバであり、このドライブメン
バ１は左右２つ割りの磁性体からなるリング状のヨーク
１ａ、ｌｂ内に電磁石の励磁コイル３を収容している。

一方のヨーク１ｂには、リング状のカバー５ａとリング
状のフロントラビリンス５ｂをリベット５Ｃにより一体
化したフロントカバー５がビス３４によって取付けてあ
り、またヨーク１ｂにはさらにフランジ２が取付けであ
る。前記フロントラビリンス５ｂの先端は後述するロー
タｌＯと微少な間隙を隔てて対向している。他方のヨー
ク１ａには、ドリブンホルダ６が取付けてあり、このド
リブンホルダ６にはりャラビリンス３２がその先端が後
述するヨーク１０と微少な間隙を隔てて固着されており
、さらに前記ドリブンホルダ６に電流供給部としてのス
リップ、リング２Ｉが一体的に取付けである。

車両用エンジンの動力伝達系のクラッチとして使用する
場合には、上記フランジ２にボルト２４を介してフライ
ホイール３５を連結し、このフライホイール３５をクラ
ンク軸２７にボルト２６で連結している。また、フライ
ホイール３５にはりングギャ２５が嵌合固定されている
。

上記スリップリング２１の導体リング２１ａ、２’　１
’　ｂにはブラシ２２．２２が摺接されており、これら
ブラシ２２．２２はブラシホルダ２３に取着されてい為
。尚、ブラシホルダ２３は図示しないタラソチカハーに
固゛定される。一方の導体リング２１ｂには導電板２８
の一端が電気的に接続されており、この導電板２８の表
面は絶縁被覆され、その他端はビス２９によっそ導体ナ
ツト３０に締イ１け固定されている。このナツト３０の
内周にはコイル３の一端が半田付により接合されている
。

ナンド３０は絶縁円筒３１を介してヨークｌａに固定さ
れている。コイル３の他端も上記と同様の構成により他
方の導体リング２１ａに電気的に接続されている。被駆
動側回転体とじて−のロータ１０は磁性体により形成さ
れており、上記ドリブンホルダ６の内周部に配設された
ボールヘアリング１８によりロータ１０は上記ドライブ
メンバ１の内側にドライブメンバ１と同心かつ回転自在
に支−持されており、さ−らにサークリップ１９及び２
０によりロータ１０が軸方向に移動しない様になってい
る。このヨーク１０の内側にはリング状のプレート１２
及び１３が円筒状カラー１５により軸方向寸法を規定さ
れてリベット１４により固定され、このプレート１２．
１３は複数のゴム製ダンパー１７を保持している。この
ゴム製ダンパー１７はハブ１１の周方向に等間隔に取付
けられているため、ハブ１１は上記ゴム製ダンパー１７
を介してプレート１２及び１３、さらにロータ１０と一
体に回転可能となっている。さらに、ハブ１１には車両
のトランスミッション側のインブソトシャフト１６がス
プライン３６を介して結合される様になってり、従って
ロータ１０とインプットシャフト１６は一体的に回転す
る。

ドラ、イブメンバ１の内周面とロー４１０の外周面との
間には動作空隙３７が形感されており、この動作空隙３
７内には磁粉４が充填中れている。

この磁粉４は励磁コイル３によって励磁されると磁粉４
相互の磁気吸引、力および磁粉４とドライブメンバｌの
内周面ならびにロータ１ｏの外周面である動作面との摩
擦力により、ドライブメンバ１の回転トル２をロータ１
９に伝達しこれら両者全一体的に回転させる。

ドライブメンバ１の内周面中央部には内周面と同一面を
なすように、非磁性リング７がヨーク部材ｌａと１ｂの
間に圧入固定して設置され、さらにこの非磁性リング７
の外周側にリング状の永久磁石８が非磁性リング７と一
体に接着固定中れている。このすくグアの材質としては
、ステンレスなどの！す性金属が好まりい。また、永久
磁石８の外周側にはロークｉ材１ａと１ｂ間を直結する
磁路を遮断するためのリング状空隙５ｏが形成されてい
る。尚、３７．Ｆ、３７ｂは動作空隙３７に連結してこ
の動作空隙３７の４則に位置された空隙を示す。ロータ
１０はその外周面に、磁束の流れを改善するための数個
のリング状の凹溝を有しているが、その中で中央部の凹
溝１０ａが最も大きく次に、上記構成において本実施例
の作動を説明する。第１図において、エンジレからの動
力はクランク軸２７７ｔ７介してフライホイール３５が
らドライブメンバ１に伝達され、したがってドライブメ
ンバ１はエンジンの回転とともに一体的に４転励磁コイ
ル３”Ｍ通電して、磁粉４が充填されている動作空隙３
７に磁束を生乙さゼると、磁粉４が磁化され、磁粉相互
の磁気的な結合力および磁粉４と動作面との一擦力によ
ってドライブメンバ１とロータ１０が二体に結合される
ので、エンジン動力が６ニタ１０に伝達される。したが
ってクラッチハブ１１からスプライレ３６を、介してト
ランスミッションのインブーノドシャフト１６にエンジ
ンの動力が伝達される。上記動作空隙３７に磁束を生じ
させる励磁コイル３にはブラシ２２．２２からスリップ
リング２１ａ＼２１ｂを介して給電され、コイル３に電
流が流れることにより、ヨ゛−り１ａ、１＝ｂＪ動作空
隙・３□７ミ・ロータｌＯを通る磁気回路カリ形成され
て磁束を発生ずる。よって、コイル３への励磁電流′の
有無により回転トルクの伝達の可、不可が決定”される
′。コイル３に通電された状態では磁粉４が動作空隙３
７内で最も強く磁化されるが、通電を断った場合、開放
状態となり、遠心力によりドライブメンバセ１の内面に
押しうけちれて完全に連結が断゛た軌る。

どの様に開放状態どなっだ磁粉４はドライブメンバ１の
内周面金゛域に分布゛する。その結果、動作空隙３７の
両側端部に位置する空隙３７ａ、３７ｂにも磁粉４が存
在するためこの状態からコイル３に通電されたならば上
記空隙３７ａ、３７ｂ′に存在していた磁粉４がクデッ
チのトルク伝達に寄与するためには、コイル３・に通電
されると同時に磁粉４が動作空隙３７内にすみやか゛に
移動しなければならない。ところが、実際には空隙３７
ａ、３７ｂに存在していた磁粉４のすべてが動作空隙３
７に移動しないため、コイル３に通電を行う・ごとに動
作゛空隙３７に存在する磁粉４の量、分布が変わってし
まうことになる。その結果、コイル３に通電ず゛る電流
の強さによって磁粉の連結力並びに磁粉と動作面との連
結力を制御し、クラッチの伝達トルクを決定する電磁パ
ウダ一式クラッチとして、電流値に対するトルク値が１
対１に対応せず、伝達トルクの再現性不良という問題が
起こることになる。さらに、コイル３に通電しながらド
ライブメンバｌとロータ１０に相対回転を生ずれ゛ば、
その・瞬間、磁粉４は動作空隙３７の中央部へと徐々に
移動するため、磁粉４の動作空隙３７への詰り゛具合が
密となり、従って、トルクも増加してしまう現象も発生
し、上述した再現性不良の原因の１つとなる。この様な
再現性不良は電磁パウダ一式クラッチの制御性を著しく
低下してしまう。

しかして、本発明においては、第２図に示すように、永
久磁石８の磁束Φ日によりコイル３の通電を断った場合
にも磁粉４が離散することなく動作空隙３７の中央部に
保持され続けるので、上述した様な励磁、無励磁の繰り
返し、あるいはドライブメンバ１とロータ１０に相対回
転を生じた場合の磁粉４の動作空隙３７への移動や動作
空隙３７内での移動が少なくなり、従ってコイル３によ
り磁化される時の磁粉の連結状態に変化が少なくなり、
伝達トルクの再現性が良ぐなる。ここで、永久磁石８の
磁束密度は空転時のつれ回りによるトルク（ドラグトル
ク）が定格値を越えない範囲に設定してあり、またロー
タ１０の外周面中央部の凹溝１０ａが磁粉４の溜め部の
役割も果たすので、ドラグトルクの心配はまったく無い
。また、永久磁石８の設置位置は第３図に示すごとくド
ライブメンバ１の内周面の中央に設定することにより、
コイル３によって発生する磁束Φ３を何らさまたげるこ
とがない。それのみならず、非磁性リング７を磁石８の
内周側に一体化するとともに、磁石８の外周側に空１Ｓ
ｉ５０を形成することによりヨーク１ａと１ｂの磁気的
な短絡を阻止して、コイル３からの磁束Φ３を動作空隙
３７へ有効に導くことができる。さらに、磁石８の内周
側に非磁性リング７を配置することにより永久磁石８と
磁粉４の接触による摩耗を防くとともに、ドライブメン
バ１の内周面である動作面から永久磁石８を切り離して
、この動作面の発熱による影響を磁石８が受けないよう
配慮されている。なお、コイル３により発生する磁束Φ
３が永久磁石８の発する磁束ΦＢよりも十分大きいので
、動作空隙３７の中央部に保持された磁粉４がコイル３
の励磁時にはトルク伝達に有効に使われることは、云う
までもない。

次に、第４図および第５図に本発明の効果を確認した実
験例を示す。まず、第４図の実験方法の説明から始める
と、第４図は横軸に励磁電流、縦軸に伝達トルクを示し
、試験はクラッチ連結後、励磁電流を０．５Ａから３Ａ
まで０．５Ａおきにステップ状に上昇させ、その時の伝
達トルクをドライブメンバ１とロータ１０（即ちインプ
ットシャフト１６）に相対回転を生じた時のトルクとし
て測定したもので、結果は電流を上昇させてゆく時と工
時させてゆく場合で同じ電流値でありながら伝達トルク
に違いが生ずるといういわゆるヒステリシス現象があり
、クラッチのトルク制御が非常に雑になってしまう従来
品の例で、例えばＩＡ付近においてはトルク幅にして３
ＯＮｍ程度のヒステリシスがあった。その原因としては
前述した通り磁粉の動作空隙への詰まり具合の変化によ
るものと考えられる。

これに対し、本発明によれば第４図の従来品と同じ条件
にて試験しても、第５図のように、ヒステリシスは非常
に小さくなり、トルク−電流特性が非常にＩＩれており
、伝達トルクの電流制御が容易となる。

さらに、励磁時の磁粉の移動による応答遅れも改善され
、クラッチの応答性が良くなるという効果もある。

なお、上述の第１実施例においては非磁性リング７と一
体化したリング状永久磁石８の外周部をヨーク１ａ、１
ｂに接するように設置して、半径方向の位置決めを行っ
ているが、第２実施例を示す第６図のごとく、非磁性リ
ング７の内周にて半径方向の位置決めを行う構造として
もよい。この構造によれば、ドライブメンバ１の動作面
と非磁性リング７の内周面は一致しないようになり、そ
して第１実施例の空隙５０が非磁性リング７の内周側に
位置することになる。

第７図および第８図は第３、第４実施例を示すもので、
非磁性リング７の外周凹部７ａに永久磁石８を設置して
非磁性リング７と永久磁石８の一体化をより強固にする
例である。

第９図は第５実施例を示すもので、非磁性リング７の全
周に横溝７ｂを設け、中央部に永久磁石８を挿入し、上
記横溝７ｂにてヨークｌａの凸部１ａ′と嵌合しリング
７の保持を兼ねる。

第１０図は第６実施例を示すもので、永久磁石８の全面
を非磁性部材７′にて被覆したもので、この両者７′、
８の組み合わせからなるリング体８′の半径方向の位置
決めは、図示の内周側に限らず外周側でもよい。

第１１図〜第１３図は第１実施例の構造における永久磁
石８の具体的設置方法を示すもので、第１１図の２つ割
りや第１２図の４つ割りなどの様に永久磁石を複数（８
ａ、　８　ｂ、　８　Ｃ，８ｄ）に分割して一体化する
方法や第１３図の様にリング同志を嵌合させて一体化す
るなど種々の態様が可能である。また、一体化のための
手段としては、接着、部分かしめ、ネジ止め等種々のも
のを使用でき、特に限定するものではない。同様に第２
〜第６の実施例においても永久磁石８の設置を種々の態
様で実施可能である。また、永久磁石８の材質は一般的
なフェライト磁石に限ることなくゴム磁石、プラスチッ
ク磁石等も使用可能であり、特に限定するものではない
。

今まで述べた第１〜第６実施例においては、磁粉４を保
持するための磁束発生手段としていずれも永久磁石８を
用いているが、本発明はこの永久磁石８の使用に限定さ
れるものではない。すなわち、第１４図は永久磁石８の
変わりにコイル４４を用いる第７実施例を示すものであ
って、ドライブメンバ４１はコイル３を内蔵するもので
はなく、フランジ部３８ａを有する円筒部分３８と、同
じく円筒部材３９と、この両部材３８．３９に挟持され
た非磁性リング７とにより構成され、フライホイール３
５は上記フランジ部３８ａに取着される。第１図との最
も大きな相違点はステータ４゜が追加されたことであり
、このステータ４ｏの構成は左右２つ割りの磁性体から
なるヨーク４０ａ、４Ｏｂ内に励磁コイル３を収容し、
図示しないクラッチハウジングに空隙４３を一定に保つ
様固着されている。従って、コイル３を内蔵したステー
タ４０が回転することがないので、第１図におけるスリ
ップリング２１ａ、２１ｂやブラシ２２、ブラシホルダ
２３等は不用となる。本実施例における磁粉保持機構は
第１５図に詳示するようにステータ４０内の励磁コイル
３と非磁性リング７の間すなわち動１作空隙３７の中央
部近傍に、磁性体からなる保持リング４５とこの保持リ
ング４５の四部に内蔵されたコイル４４とを設けること
により構成されている。保持リング４５とヨーク４０ａ
、４０ｂの間には非磁性リング４６．４７が設けである
。この様な構成によれば、励磁コイル３が無励時状態で
も、コイル４４に通電すること蝉より第１５図に示すご
とく非磁性リング７とコイ。

ル４４の周囲から動作空隙３７の中央部に至る磁束Φ４
４が発生し、動作空隙３７の中央部に磁粉４を保持する
ことが可能となり、前述の永久磁石８を用いる場合と同
等の効果が得られる。尚、コイル４４にて消費される電
流はコイル３に比して゛微少であり、コイル３への本励
磁の前に通電すれば良いだけである。ここで、コイル４
４への励磁について詳述すると、クラッチの連結前であ
ればいつ励磁しても良く、たとえば１例として停車時に
はコイル４４が無励磁であるが、エンジン始動後、アイ
ドリング状態にてコイル４４を励磁し磁、。

粉４をあらかじめ動作面中央部に保持しておき、コイル
３への励磁（本励磁）に備える。次に、本励磁が行われ
たら、コイル４４への励磁を断ち、そしてコイル３への
本励磁が断たれた時点ずなわちクラッチが遮断されると
同時にコイル４４を再び励磁すれば、磁粉４の離散を防
止でき、クラッチ性能の安定が保証されるものである。

もちろん、このコイル４４への励磁はコイル３への励磁
を行う制御装置と同一の制御装置により制御されるため
、前記励磁、遮断、さらに励磁の強さ等は容易にコント
ロールできるものであり、又コイル４４の励磁時はクラ
ッチにとっては遮断時であるため、つ蒜回りを起こさな
い範囲で磁粉４を確実に保持するｉ、コイル４４の励磁
をコントロールする必要があることは言うまでもない。

上述の第７実施例はコイル３が動作空隙３７よりも外周
にあるが、コイル３が動作空隙３７よりも内側にある様
なりラッチにおいても、又コイル静止型に限ら゛ずコイ
ル回転型についても同様に実゛施できる。

また、第１５図における非磁性リング４６．４７はコイ
ル３の励磁による磁束の短絡とコイル４４の励磁による
磁束の洩れを防止するために設置しであるが、この部分
にリング４６．４７がなくても同等の効果は得られるも
のである。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、電磁石の励磁を断って
も動作空隙中央部に磁粉を保持できるので、ドライブメ
ンバの空転により磁粉が動作空隙から離散しなくなり、
磁粉の分布に変化が少なく、そのため再び電磁石により
磁粉が磁化されればそのままの状態でクラッチが連結す
るため、伝達トルクの再現性を著しく改善できるという
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明クラッチの第１実施例を示す縦断面図、
第２図および第３図は第１図の要部拡大図、第４図およ
び第５図は従来品および本発明クラッチのトルク−電流
特性を示すグラフ、第６図〜第１０図はそれぞれ本発明
□の第２〜゛第６実施例を示す要部断面図、第１１図〜
第１３図は第１図に示す非磁性リング７と永久磁石８を
一体化するための具体例を説明する説明図、第１４図は
本発明クラッチの第７実施例を示す縦断面図、第１５特
開昭６ｏ−２６３７３３（６） 図は第１４図の要部拡大図である。 ■・・・ドライブメンバ、３・・・電磁石の励磁コイル
。 ４・・・磁粉、７・・・非磁性リング、８・・・永久磁
石、１０・・・ロータ、３７・・・動作空隙。 代理人弁理士　岡　部　隆 ・１；゛ 第８図 コし 第１２図 第９図 第１１図 第１３図 −＋−曙ｉ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 、ｌ　駆動側回転体であるドライブメンバと被駆動側回
   転体であるロータとの間に動作空隙を形成し、この動作
   空隙内に磁粉を充填し、この磁粉を電磁石に、より結着
   させてドライブメンバとロータの連結、遮断を行う電磁
   パウダ一式クラッチにおいて、前記動作空隙の中央部及
   びその近傍にのみ磁束を発生させる磁束発生手段を前記
   電磁石とは独立に設置したことを特徴とする電磁パウダ
   一式２　上記磁束発生手段が永久磁石であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電磁パウダ一式クラ
   ッチ。 ３　上記永久磁石がリング状であることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の電磁パウダ一式クラッチ。 ４　上記リング状永久磁石の内周に非磁性体リングが一
   体化されて、いることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載の電磁パウダ一式クラッチ。 ５　上記磁束発生手段がコイルであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電磁パウダ一式クラッチ。