JPS637710Y2

JPS637710Y2 -

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Publication number: JPS637710Y2
Application number: JP4125887U
Authority: JP
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1987-03-20
Publication date: 1988-03-07
Also published as: JPS62166332U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は自己推力発生機構によつて伝達容量を
著しく高めた電磁クラツチ又は電磁ブレーキに関
するものである。

（従来の技術）従来、一般に電磁クラツチの伝達トルクは、湿
式、乾式、単板式、多板式、励磁作動形、無励磁
作動形等形式の如何にかかわらず、次の式により
決定される。すなわち、伝達トルクＴはＴ＝μ・Ｎ・Ｒ・Ｆ ……(1) ここに μ：摩擦面の摩擦係数Ｎ：摩擦面の数Ｒ：摩擦面の有効平均半径Ｆ：軸方向の作動力、すなわち、摩擦
面の押付力（以下、「ライニング
押付力」という）である。

ところで、摩擦面の摩擦係数μ、摩擦面の数
Ｎ、及び摩擦面の有効平均半径Ｒには種々制限が
ある。そこで、上式(1)において、「μ・Ｎ・Ｒ」
を一定とすれば、伝達トルクＴはライニング押付
力Ｆに比例することになる。このライニング押付
力Ｆは、電磁部位、すなわち、コイル、ヨーク、
アマチユア等により発生する吸引力によつて与え
られるものである。換言すれば、電磁クラツチの
伝達トルクＴの大小は、電磁部位により発生する
ライニング押付力Ｆによつて左右される。したが
つて、電磁部位の構成及び消費電力によつて左右
される、ということができる。

そこで、従来、大きい伝達トルクＴを得るため
には、大きいライニング押付力Ｆを必要とし、そ
のため、大きい起磁力を得るためにAT（アンペ
アターン）及び磁路を大きくし、必然的に電磁ク
ラツチ全体の体格を大きなものとしなければなら
なかつた。

上記のような欠点を解消する目的で、ボールと
円錐穴より成る自己推力発生機構を電磁クラツチ
に内蔵させたものの一例として昭和55年９月24日
公告、特公昭55−36851号「トルク伝導装置」が
ある。この発明はあたかもボールでトルク伝達を
するよう記述されているが、実体はアマチユアの
対向面と磁極面が面接触し、その摩擦力によりト
ルク伝達しているものである。したがつて、接触
面が磁気回路の部分を使用しており、当然磁性金
属が使用され、鉄対鉄の接触となり、摩擦係数も
小さく伝達トルクは小さい。また、摩耗の促進及
び焼付の心配があり、電磁吸引面を損傷すること
は致命的欠点に結び付く。

さらに、上記発明の構造は、磁気回路の継ぎ部
分が多く４か所にあり、磁束の浪費部分が多く電
磁力を有効に活用できない欠点がある。

（考案が解決しようとする問題点）本考案は上記のような欠点を除去し、従来の電
磁クラツチ又は電磁ブレーキと同様に、電磁力に
より発生した吸引力をライニング押付力として補
助的に利用するとともに、自己推力発生機構によ
り発生させた大きな軸方向作動力をライニング押
付力として利用し、従来の電磁クラツチ又は電磁
ブレーキの体格及び消費電力に対して、はるかに
大きな伝達トルクを発生するようにしたセルフク
ランプ式高伝達容量の電磁クラツチ又は電磁ブレ
ーキを提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）実施例に対応する第１図に示すように、出力軸
１１に結合する内部サポート４及び外部サポート
５の支持する軸受２に回転自在に環状の入力側ギ
ヤー１を支承し、内部サポート４と接離自在にデ
イスク６を外部サポート５の筒部に嵌合し、入力
側ギヤー１の内周にスプライン嵌合し、外部サポ
ート５とデイスク６との間を摺動自在のライニン
グ３を設け、デイスク６を内部サポート４へ押し
付けるリターンばね７を備えるとともに、コイル
１７を収容するヨーク１６を固定部に固定し、内
部サポート４の筒部にスリーブ軸受１４を介して
摺動自在にアマチユア１５を設け、コイル１７無
励磁時にはヨーク１６とすき間を保ち、コイル１
７励磁時にはアマチユア１５はヨーク１６に吸着
されるとともに、その端面がプリセツト用ボール
１９を介してデイスク６をリターンばね７の弾力
に抗してライニング３に押し付け、ライニング３
はデイスク６と外部サポート５にクランプされる
電磁クラツチ又は電磁ブレーキにおいて、内部サ
ポート４とデイスク６とをそれぞれの円錐穴に保
持する推力発生用ボール２０を介して連結する。

（作用）無励磁の場合は、リターンばね７によりデイス
ク６が内部サポート４に圧接され、ライニング３
とデイスク６及び外部サポート５との間にそれぞ
れすき間があるため、摩擦面の接触がなくライニ
ング押付力は働かないので動力伝達はされない。

コイル１７を励磁すると、アマチユア１５が吸
引され、アマチユア１５の端面がプリセツト用ボ
ール１９を介してデイスク６をリターンばね７の
弾力に抗してライニング３に押し付け、ライニン
グ３はデイスク６と外部サポート５にクランプさ
れ、入力側ギヤー１の動力は、スプライン嵌合す
るライニング３、これをクランプする外部サポー
ト５、これと結合する出力軸１１の経路で伝達さ
れるとともに、ライニング３をクランプするデイ
スク６と内部サポート４とを連結する推力発生用
ボール２０によるくさび効果により軸方向に推力
が発生し、自己発生による伝達トルクが加わり伝
達トルクを増大させる。

（実施例）本考案を第１図に示す実施例について説明す
る。

本実施例は減速機内のギヤー群に組込んだ電磁
クラツチの一例であり、図は開放時を示してい
る。同図において、１は入力側ギヤー、２はメタ
ル軸受、３はライニングで、環状の入力側ギヤー
１はメタル軸受２により回転自在に支承され、ラ
イニング３は入力側ギヤー１の内周とスプライン
によつて左右方向の移動自在に嵌合する。４は内
部サポート、５は外部サポートで、いずれもメタ
ル軸受２を支持する。６はデイスクで、内部サポ
ート４と接離自在に外部サポート５の筒部に嵌合
する。７はリターンばねで、リターンばね７はデ
イスク６を図において左方に押し付ける作用をす
る。ライニング３は外部サポート５とデイスク６
との間を摺動自在である。８はロツクワツシヤ、
９はロツクナツトである。１０はキー、１１は出
力軸、１２は出力側ギヤー、１３はキーで、キー
１０は外部サポート５と出力軸１１との間に挿嵌
され、キー１３は内部サポート４と出力軸１１と
の間に挿嵌される。１４はスリーブ軸受、１５は
アマチユア、１６はヨーク、１７はコイルで、ア
マチユア１５はスリーブ軸受１４を介して摺動自
在に内部サポート４の筒部に支承され、コイル１
７を収容するヨーク１６は固定部に固定される。
１８はアマチユアストツパ、１９はプリセツト用
ボール、２０は推力発生用ボールである。

上記のような構成において、入力側ギヤー１よ
り出力側ギヤー１２に動力を伝達する場合の作用
を(a)開放時及び(b)結合時について説明する。ただ
し、場合によつては、入力側と出力側を逆にし
て、出力側ギヤー１２に入力を与え、入力側ギヤ
ー１より出力を取り出すこともできる。

(a) 開放時無励磁の場合は、第１図示のように、リターン
ばね７によりデイスク６が左方に押されているの
で、ライニング３とデイスク６及び外部サポート
５との間にそれぞれすき間があるため、摩擦面の
接触がなく、ライニング押付力は働かないので動
力伝達はされない。

(b) 結合時コイル１７を励磁すると、アマチユア１５が吸
引され、アマチユア１５の端面がプリセツト用ボ
ール１９を右方に押す。すると、プリセツト用ボ
ール１９の反対面がデイスク６を押す。この作用
により、ライニング３はデイスク６と外部サポー
ト５にクランプされる。前記のように、ライニン
グ３は入力側ギヤー１とスプラインで連結され、
外部サポート５はキー１０により出力軸１１に嵌
着されているので、入力側ギヤー１より出力側ギ
ヤー１２に動力が伝達される。

この場合、電磁力による作動力をFm、スプリ
ング反力をFs、ライニング押付力をFaとすると、 Fa＝Fm−Fs となり、伝達トルクTaは前記(1)式より Ta＝μ・Ｎ・Ｒ・Fa として表わされる。ここで得た伝達トルクTaは
従来の電磁クラツチの伝達トルクと同一である。

次に、本考案に係る自己推力発生機構について
説明する。

第２図ないし第４図に示すように、内部サポー
ト４とデイスク６とはそれぞれの円錐穴に保持す
る推力発生用ボール２０を介して連結されてい
る。この両者間に、第５図に示すようにトルクＴ
が伝達されると、第６図に示すように、ボールと
円錐穴（コーン）によるくさび効果で、軸方向の
作用力、すなわち推力Fbが発生する。

いまＴ：伝達トルク Rb：回転中心よりボール中心までの
距離 α ：円錐穴の傾き Ft：ボール押付力 Fb：軸方向作用力とすれば Ft＝Ｔ／Rb Fb＝Ft／tanα＝Ｔ／Rb・tanα となる。第６図に示すように、この軸方向作用力
Fbにより、ライニング３はさらにデイスク６と
外部サポート５でクランプされる。この軸方向作
用力Fbにより得られる伝達トルクをTbとする
と、前記(1)式より Tb＝μ・Ｎ・Ｒ・Fb となる。

このようにして得られる伝達トルクTbが、本
考案による自己発生伝達力である。このとき、ラ
イニング３に印加しているライニング押付力をＦ
とすると、Ｆはこの自己発生したFbと前記の電
磁力で得たFaとの和となりＦ＝Fa＋Fb で示され、伝達トルクをＴとするとＴ＝Ta＋Tb＝μ・Ｎ・Ｒ（Fa＋Fb）となる。

上記のような伝達トルクと入力トルクとの関係
をグラフで第７図に示す。同図において、 Tc：入力トルク Ta：電磁力による伝達トルク Tb：自己発生による伝達トルクＴ＝Ta＋Tb：総合伝達トルクを示す。同図から明らかなように、従来の電磁力
のみによる電磁クラツチの動力伝達能力は、電磁
力による伝達トルクTa＞入力トルクTcの範囲、
つまりＰ点までであるが、本考案による自己発生
による伝達トルクと電磁力による伝達トルクとを
加えた総合伝達能力は、総合伝達能力Ｔ＞入力ト
ルクTcの範囲、つまりＱ点までであり、同一の
電磁能力を有する電磁クラツチに対し、大幅に能
力範囲が拡大される。

また、このような伝達トルクの大小を決定する
ためには、第５図及び第６図に示す回転中心より
ボール中心までの距離Rb及び円錐穴の傾きαを
適宜変更することにより、広範囲な能力範囲を選
択することができる。

なお、上記実施例では、ボールと円錐穴による
自己推力発生機構について説明したが、これらの
代わりに、第８図に示すように、傾斜面を利用し
た自己推力発生機構を用いることもできる。この
場合、円錐穴の傾きの代わりに、傾斜面の傾きを
αとすれば、傾斜面押付力Ftに対する軸方向作
用力Fbの関係は、上記実施例の場合と同様であ
り、その作用効果も全く同様である。

（考案の効果）本考案に係るセルフクランプ式高伝達容量の電
磁クラツチ又は電磁ブレーキは次のような優れた
効果がある。

(1) 自己推力発生機構はボール軸受等の回転保持
部にスラスト荷重を与えることがなく、また、
自己推力発生機構によるセルフクランプ力によ
つて伝達トルクを著しく高めることができるの
で、従来の電磁クラツチ又は電磁ブレーキに比
べて同一の電磁能力に対して著しく伝達容量を
高めることができ、したがつて電磁クラツチ又
は電磁ブレーキの体格を小さく軽量化すること
ができるとともに、消費電力を低下することが
できる。また、ツースクラツチと比較すると、
従来困難であつた高速運転時の結合ができる。

(2) 前記従来の発明、特公昭55−36851号「トル
ク伝導装置」（以下「従来の発明」という）と
比べて次のように優れている。

(a) 伝達トルクについて従来の発明は接触面が鉄対鉄の接触で摩擦係数
は概略0.15〜0.2であり、かつ摩擦面は１面に限
定される。

本考案は目的に適した材質の摩擦面を有してお
り、摩擦係数は概略0.4で従来の発明の約２倍以
上である。また摩擦面も複数面（本考案の実施例
の場合２面）を装備できる。

伝達トルクＴは前記(1)式のようにＴ＝μ・Ｎ・Ｒ・Ｆであるから、摩擦係数μ、摩擦面の数Ｎがそれぞ
れ２倍以上なので、伝達トルクは４倍以上と格段
の伝達能力を有する。

(b) 摩擦面について従来の発明は前記のとおり、磁性金属の鉄対鉄
の接触となり、摩耗の促進及び焼付の心配があ
り、電磁吸引面を損傷することは致命的欠点に結
び付く。

本考案では摩擦材（例えば、アスベスト、焼結
合金）を使用したライニングが摩耗するのみであ
り、保全作業が非常に容易である。

(c) 電磁力について従来の発明における構造は、磁気回路の継ぎ部
分が多く４か所にあり電磁力を有効に活用できな
い。

本考案は磁気回路の継ぎ部分はアマチユアとヨ
ークとのすき間２か所のみであり、電磁力活用に
無駄がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の断面側面図、第２図
は自己推力発生機構の一例を示す上半部断面側面
図、第３図は第２図のＡ−A′断面平面図、第４
図は第２図のＢ−B′断面正面図、第５図は第２
図の一部斜視図、第６図はボールと円錐穴による
自己推力発生機構の説明図、第７図は入力トルク
と伝達トルクの関係を示す線図、第８図は傾斜面
による自己推力発生機構の説明図である。１：入力側ギヤー、２：メタル軸受、３：ライ
ニング、４：内部サポート、５：外部サポート、
６：デイスク、７：リターンばね、１４：スリー
ブ軸受、１５：アマチユア、１６：ヨーク、１
７：コイル、１９：プリセツト用ボール、２０：
推力発生用ボール。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

出力軸１１に結合する内部サポート４及び外部
サポート５の支持する軸受２に回転自在に環状の
入力側ギヤー１を支承し、内部サポート４と接離
自在にデイスク６を外部サポート５の筒部に嵌合
し、入力側ギヤー１の内周にスプライン嵌合し、
外部サポート５とデイスク６との間を摺動自在の
ライニング３を設け、デイスク６を内部サポート
４へ押し付けるリターンばね７を備えるととも
に、コイル１７を収容するヨーク１６を固定部に
固定し、内部サポート４の筒部にスリーブ軸受１
４を介して摺動自在にアマチユア１５を設け、コ
イル１７無励磁時にはヨーク１６とすき間を保
ち、コイル１７励磁時には、アマチユア１５はヨ
ーク１６に吸着されるとともに、その端面がプリ
セツト用ボール１９を介してデイスク６をリター
ンばね７の弾力に抗してライニング３に押し付
け、ライニング３はデイスク６と外部サポート５
にクランプされる電磁クラツチ又は電磁ブレーキ
において、内部サポート４とデイスク６とをそれ
ぞれの円錐穴に保持する推力発生用ボール２０を
介して連結したことを特徴とするセルフクランプ
式高伝達容量の電磁クラツチ又は電磁ブレーキ。