| 【発明の名称】 |
電磁クラッチ |
| 【発明者】 |
【氏名】河田 稔
【氏名】谷垣 龍平
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| 【要約】 |
【課題】作動中の振動、およびその振動音が小さい電磁クラッチを提供する。
【解決手段】電磁クラッチ１は、外側筒部２ａ、内側筒部２ｂ、および両筒部２ａ，２ｂの一端部を結合するフランジ部２ｃにより二重円筒形状に形成されたクラッチロータ２、ロータ２の一端部に対向して配置されるアーマチュア３、ロータ２の環状溝部１０に内設されてロータ２とアーマチュア３とを磁気的に離接させる磁界１４を発生する励磁体としての環状励磁コイル４などから構成される。磁界１４によりフランジ部２ｃのアーマチュア接触面１３の外周部側に発生し、かつ各６個の外側ブリッジ部８ａ〜８ｆおよび内側ブリッジ部９ａ〜９ｆに支持された第２磁極部１２ｂを、アーマチュア３から離れる向きに段差１５をつけて形成したので、アーマチュア３とフランジ部２ｃとが接触しても第２磁極部１２ｂは殆ど加振されず、ロータ２の自励振動およびその振動音を抑制できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内外筒部の一端部間に複数のブリッジ部を介してフランジ部を一体に設けて二重円筒形状に形成されているクラッチロータと、前記内外筒部の一端部および前記フランジ部に対向して、これらに接離可能に配置されているアーマチュアと、前記クラッチロータの環状溝部に内設されて、前記内外筒部の一端部および前記フランジ部に前記アーマチュアを磁気吸引する磁界を発生させる励磁体とを具備する電磁クラッチにおいて、前記フランジ部のアーマチュア対向面のうち外周部側もしくは内周部側の少なくとも一方を、前記励磁体を励磁した際に前記アーマチュアと非接触となるように、前記クラッチロータの軸方向に沿って前記アーマチュアから離れる向きに段差をつけて形成したことを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項２】 前記段差が前記アーマチュア対向面の外周部側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
【請求項３】 内外筒部の一端部間に複数のブリッジ部を介してフランジ部を一体に設けて二重円筒形状に形成されているクラッチロータと、前記内外筒部の一端部および前記フランジ部に対向して、これらに接離可能に配置されているアーマチュアと、前記クラッチロータの環状溝部に内設されて、前記内外筒部の一端部および前記フランジ部に前記アーマチュアを磁気吸引する磁界を発生させる励磁体とを具備する電磁クラッチにおいて、前記フランジ部のアーマチュア対向面のうち外周部側もしくは内周部側の少なくとも一方に、１０μｍ以下の凹凸を設けたことを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項４】 前記凹凸が前記アーマチュア対向面の外周部側に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電磁クラッチ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動車用の空調機器などに用いられる電磁クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁力により動力の伝達、もしくは非伝達を選択して行なうことができる電磁クラッチ１０１は、例えば、図７に示すように、図示しない外部駆動源により回転駆動されるクラッチロータ１０２、このクラッチロータ１０２の一端面に対向して配置されたアーマチュア１０３、クラッチロータ１０２とアーマチュア１０３とを磁気的に接続する環状励磁コイル１０４、およびこの環状励磁コイル１０４が内設される環状フィールド１０５などから構成されている。
【０００３】クラッチロータ１０２は、図９に示すように、同心円かつ有底の二重円筒形状に形成されており、外側筒部１０２ａ、内側筒部１０２ｂ、および外側筒部１０２ａと内側筒部１０２ｂとを連結するフランジ部１０２ｃなどから構成されている。このクラッチロータ１０２のフランジ部１０２ｃは、クラッチロータ１０２のアーマチュア１０３と対向し合う側の端部に設けられており、アーマチュア１０３との摩擦面としての接触面を形成している。
【０００４】また、このクラッチロータ１０２のフランジ部１０２ｃには、図８に示すように、それぞれ６個ずつの円弧形状に形成されている外側スリット１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅ，１０６ｆ、および内側スリット１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅ，１０７ｆが、径方向に沿って２列に配列されて、かつ、周方向に沿って等間隔に離間されて設けられている。
【０００５】また、隣接する外側スリット１０６ａと外側スリット１０６ｂとの間、外側スリット１０６ｂと外側スリット１０６ｃとの間、外側スリット１０６ｃと外側スリット１０６ｄとの間、外側スリット１０６ｄと外側スリット１０６ｅとの間、外側スリット１０６ｅと外側スリット１０６ｆとの間、外側スリット１０６ｆと外側スリット１０６ａとの間には、それぞれ外側ブリッジ部１０８ａ〜１０８ｆが個別に設けられている。このように、外側スリット１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅ，１０６ｆのそれぞれの間に、外側ブリッジ部１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ，１０８ｅ，１０８ｆを設けることにより、フランジ部１０２ｃの外周部側が外側筒部１０２ａの一端部に一体に支持されている。
【０００６】同様にして、隣接する内側スリット１０７ａと内側スリット１０７ｂとの間、内側スリット１０７ｂと内側スリット１０７ｃとの間、内側スリット１０７ｃと内側スリット１０７ｄとの間、内側スリット１０７ｄと内側スリット１０７ｅとの間、内側スリット１０７ｅと内側スリット１０７ｆとの間、内側スリット１０７ｆと内側スリット１０７ａとの間には、それぞれ内側ブリッジ部１０９ａ〜１０９ｆが個別に設けられている。このように、内側スリット１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅ，１０７ｆのそれぞれの間に、内側ブリッジ部１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄ，１０９ｅ，１０９ｆを設けることにより、フランジ部１０２ｃ内周部側が内側筒部１０２ｂの一端部に一体に支持されている。
【０００７】アーマチュア１０３は、図示しない外部電源により後述する環状励磁コイル１０４に電流を流すことにより、環状励磁コイル１０４が発生する電磁力によって、図７に示すように、クラッチロータ１０３の一端面に引き付けられる。また、環状励磁コイル１０４に流れている電流の流れを切ることにより、アーマチュア１０３はクラッチロータ１０３の一端面から、ばね１１３の力によって引き離される。
【０００８】環状励磁コイル１０４は、図７に示すように、後述する環状フィールド１０５に収納されて、外側筒部１０２ａ、内側筒部１０２ｂ、およびフランジ部１０２ｃなどから形成されているクラッチロータ１０２の環状溝部１１０に取り付けられている。
【０００９】環状フィールド１０５は、図７に示すように、同心円かつ有底の二重円筒形状に形成されており、その開口端側が前述したクラッチロータ１０２のフランジ部１０２ｃと対向するように、クラッチロータ１０２の環状溝部１１０に取り付けられる。前述した環状励磁コイル１０４は、この環状フィールド１０５に、その開口端側から嵌め込まれて収納された後、環状フィールド１０５とともに、クラッチロータ１０２の環状溝部１１０に内設される。
【００１０】以上説明した構成からなる電磁クラッチ１０１は、これが有する環状励磁コイル１０４に電流が流されて励磁状態となり、磁界を発生させ、クラッチロータ１０２とアーマチュア１０３とが磁気的に接続されている状態においては、図７中点線で示すように、磁気回路を形成している。
【００１１】具体的には、環状励磁コイル１０４に電流が流されることにより発生した磁束は、環状フィールド１０５の内部から、環状フィールド１０５とクラッチロータ１０２の外側筒部１０２ａとの間の第１空隙１１１ａを通過して、外側筒部１０２ａの内部に進入する。この外側筒部１０２ａの内部に進入した磁束は、外側筒部１０２ａの内部から、クラッチロータ１０２とアーマチュア１０３との間の第２空隙１１１ｂを通過して、アーマチュア１０３の内部に進入する。このアーマチュア１０３の内部に進入した磁束は、アーマチュア１０３の内部から、アーマチュア１０３とクラッチロータ１０２のフランジ部１０２ｃとの間の第３空隙１１１ｃを通過して、フランジ部１０２ｃの内部に進入する。このフランジ部１０２ｃの内部に進入した磁束は、フランジ部１０２ｃの内部から、フランジ部１０２ｃとアーマチュア１０３との間に形成されて、かつ、前述した第３空隙１１１ｃよりも内側に位置する第４空隙１１１ｄを通過して、再びアーマチュア１０３の内部に進入する。このアーマチュア１０３の内部に進入した磁束は、アーマチュア１０３の内部から、アーマチュア１０３とクラッチロータ１０２の内側筒部１０２ｂとの間の第５空隙１１１ｅを通過して、内側筒部１０２ｂの内部に進入する。この内側筒部１０２ｂの内部に進入した磁束は、内側筒部１０２ｂの内部から、内側筒部１０２ｂと環状フィールド１０５との間の第６空隙１１１ｆを通過して、環状フィールド１０５の内部に進入する。以上のような経路を経て環状フィールド１０５の内部に戻った磁束は、環状フィールド１０５の内部において、前述した環状励磁コイル１０４が発生している磁束と合流することによって、閉じた磁気回路を形成する。
【００１２】また、クラッチロータ１０２とアーマチュア１０３とは、前述した励磁状態になると、それらの対向し合っている面の一部同士が互いに接触し合う。これにより、この電磁クラッチ１０１を作動させると、クラッチロータ１０２とアーマチュア１０３とが互いに磁気的に接続されて両者が一体的に回転し、動力の伝達が行なわれる。また、この逆に、環状励磁コイル１０４の励磁状態を解くと、クラッチロータ１０２からアーマチュア１０３が離れて動力の伝達が断たれる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】クラッチロータ１０２とアーマチュア１０３とが、互いに磁気的に接続、かつ接触し合うそれぞれの面のうち、クラッチロータ１０２側の面を、図８および図９に示すように、クラッチロータ１０２の径方向に沿って、その外側から内側に向かって順番に、第１磁極部１１２ａ、第２磁極部１１２ｂ、第３磁極部１１２ｃ、第４磁極部１１２ｄと称する。
【００１４】前述した構成のクラッチロータ１０２においては、第２磁極部１１２ｂは、前述した６箇所の外側ブリッジ部１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ，１０８ｅ，１０８ｆによって支持されている。これと同様に、第３磁極部１１２ｃは、前述した６箇所の内側ブリッジ部１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄ，１０９ｅ，１０９ｆによって支持されている。また、第１磁極部１１２ａおよび第４磁極部１１２ｄのそれぞれは、クラッチロータ１０２の周方向に沿って、それらの全面で支持されている。この構成によれば、第２磁極部１１２ｂおよび第３磁極部１１２ｃは、第１磁極部１１２ａおよび第４磁極部１１２ｄに比べて、その剛性が低い。
【００１５】また、第２磁極部１１２ｂおよび第３磁極部１１２ｃは、６箇所の外側ブリッジ部１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ，１０８ｅ，１０８ｆ、および６箇所の内側ブリッジ部１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄ，１０９ｅ，１０９ｆによって支持されているとともに、薄肉に形成されているフランジ部１０２ｃの一部である。この薄肉のフランジ部１０２ｃは、これが形成および加工される際にスプリングバック現象を起こし易く、その厚み方向に波打ったうねり形状に形成され易い。
【００１６】さらに、第２磁極部１１２ｂおよび第３磁極部１１２ｃは、前述したように、剛性が低く、かつ、うねっているため、この電磁クラッチ１０１の作動中にクラッチロータ１０２とアーマチュア１０３とが磁気的に接続された際に、アーマチュア１０３側の接触面との接触面圧が高くなり易い。
【００１７】よって、この電磁クラッチ１０１は、その作動中に第２磁極部１１２ｂおよび第３磁極部１１２ｃにおいてフランジ部１０２ｃの振動が大きくなり、それにともなって振動音が大きくなる。
【００１８】よって、本発明が解決しようとする課題は、作動中の振動が少なく、かつ、その振動音が小さい電磁クラッチを得ることにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために、本発明に係る電磁クラッチは、内外筒部の一端部間に複数のブリッジ部を介してフランジ部を一体に設けて二重円筒形状に形成されているクラッチロータと、前記内外筒部の一端部および前記フランジ部に対向して、これらに接離可能に配置されているアーマチュアと、前記クラッチロータの環状溝部に内設されて、前記内外筒部の一端部および前記フランジ部に前記アーマチュアを磁気吸引する磁界を発生させる励磁体とを具備する電磁クラッチにおいて、前記フランジ部のアーマチュア対向面のうち外周部側もしくは内周部側の少なくとも一方を、前記励磁体を励磁した際に前記アーマチュアと非接触となるように、前記クラッチロータの軸方向に沿って前記アーマチュアから離れる向きに段差をつけて形成したことを特徴とするものである。この発明を実施するにあたり、前記段差が前記アーマチュア対向面の外周部側に形成されている構成とするとよい。
【００２０】また、前記課題を解決するために、本発明に係る電磁クラッチは、内外筒部の一端部間に複数のブリッジ部を介してフランジ部を一体に設けて二重円筒形状に形成されているクラッチロータと、前記内外筒部の一端部および前記フランジ部に対向して、これらに接離可能に配置されているアーマチュアと、前記クラッチロータの環状溝部に内設されて、前記内外筒部の一端部および前記フランジ部に前記アーマチュアを磁気吸引する磁界を発生させる励磁体とを具備する電磁クラッチにおいて、前記フランジ部のアーマチュア対向面のうち外周部側もしくは内周部側の少なくとも一方に、１０μｍ以下の凹凸を設けたことを特徴とするものである。この発明を実施するにあたり、前記凹凸が前記アーマチュア対向面の外周部側に形成されている構成とするとよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態に係る電磁クラッチ１を、図１〜図３に基づいて説明する。
【００２２】電磁クラッチ１は、二重円筒形状に形成されており、図示しない外部駆動源によって回転駆動される入力部としてのクラッチロータ２と、このクラッチロータ２の一端部に対向して配置されているアーマチュア３と、クラッチロータ２とアーマチュア３とを磁気的に接続したり、あるいは切り離したりする磁界１４を発生させる励磁体としての環状励磁コイル４と、この環状励磁コイル４を収納する環状フィールド５とを具備している。
【００２３】クラッチロータ２は、図１および図３に示すように、同心の二重円筒形状に形成されている。このクラッチロータ２は、円筒形状に形成されている外側筒部２ａ、この外側筒部２ａよりも小径の円筒形状に形成されている内側筒部２ｂ、および外側筒部２ａの一端部（外周磁極）と内側筒部２ｂの一端部（内周磁極）とを一体に結合するように、内側筒部２ｂの一端部から外側に張り出して設けられているフランジ部２ｃ（中間磁極）などから構成されている。また、このクラッチロータ２のフランジ部２ｃは、クラッチロータ２の一端部としての後述するアーマチュア３と対向し合う側の端部に設けられており、そのアーマチュア３と対向する側面には、アーマチュア対向面としてのアーマチュア接触面１３（摩擦面とも称される。）が形成されている。
【００２４】このクラッチロータ２は、中空の円筒形状に形成されているクラッチベース１６の外周部に、軸受１７を介して回転自在に取り付けられている。また、このクラッチロータ２は、電磁クラッチ１の入力部であり、外側筒部２ａの外周部には、外部駆動源に接続されている図示しない無端ベルトがずれることなく巻き掛けられるように係合溝１８が設けられている。これにより、クラッチロータ２は、無端ベルトを介して、外部駆動源によって回転駆動される。
【００２５】このクラッチロータ２のフランジ部２ｃには、図２に示すように、このフランジ部２ｃを貫通してクラッチロータ２の外側と後述する環状溝部１０とを連通する、複数個の外側スリット部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ、および内側スリット部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆが設けられている。６個の各外側スリット部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆは、フランジ部２ｃの周方向に沿って湾曲した長円形状に形成されているとともに、フランジ部２ｃの周方向に沿って互いに等間隔に離間させられてフランジ部２ｃの全周にわたって断続的に同一円周上に位置するように設けられている。また、６個の各内側スリット部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆは、６個の各外側スリット部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆよりも内周側において、フランジ部２ｃの周方向に沿って湾曲した長円形状に形成されているとともに、フランジ部２ｃの周方向に沿って互いに等間隔に離間させられてフランジ部２ｃの全周にわたって断続的に同一円周上に位置するように設けられている。したがって、６個の各外側スリット部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆと、６個の各内側スリット部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆとは、フランジ部２ｃの径方向に沿って、互いに離間させられて半径の異なる２列の同心円周上に位置するように設けられている。
【００２６】隣接する外側スリット部６ａと外側スリット部６ｂとの間、外側スリット部６ｂと外側スリット部６ｃとの間、外側スリット部６ｃと外側スリット部６ｄとの間、外側スリット部６ｄと外側スリット部６ｅとの間、外側スリット部６ｅと外側スリット部６ｆとの間、外側スリット部６ｆと外側スリット部６ａとの間には、複数のブリッジ部として、それぞれ外側ブリッジ部８ａ〜８ｆが個別に設けられている。このように、外側スリット部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆのそれぞれの間に、外側ブリッジ部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆを設けることにより、フランジ部２ｃの外周部側が外側筒部２ａの一端部に一体に支持されている。
【００２７】同様にして、隣接する内側スリット部７ａと内側スリット部７ｂとの間、内側スリット部７ｂと内側スリット部７ｃとの間、内側スリット部７ｃと内側スリット部７ｄとの間、内側スリット部７ｄと内側スリット部７ｅとの間、内側スリット部７ｅと内側スリット部７ｆとの間、内側スリット部７ｆと内側スリット部７ａとの間には、複数のブリッジ部として、それぞれ内側ブリッジ部９ａ〜９ｆが個別に設けられている。このように、内側スリット部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆのそれぞれの間に、内側ブリッジ部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆを設けることにより、フランジ部２ｃの内周部側が内側筒部２ｂの一端部に一体に支持されている。
【００２８】以上説明したように、フランジ部２ｃは、この電磁クラッチ１の作動中にクラッチロータ２とアーマチュア３とが互いに接触し合う際に、クラッチとしての機能を果たせるだけの強度を保持できるように、各外側ブリッジ部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ、および各内側ブリッジ部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆを介して支持されつつ、外側筒部２ａの一端部と内側筒部２ｂの一端部とを一体に結合している。
【００２９】アーマチュア３は、図１に示すように、クラッチロータ２の一端面と略同程度の内径および外形からなる薄肉の円環形状に形成されている。それとともに、アーマチュア３は、クラッチロータ２およびクラッチベース１６と同一軸線上においてクラッチロータ２のフランジ部２ｃのアーマチュア接触面１３に対向して配置されている。また、アーマチュア３は、クラッチロータ２の軸方向に沿って往復移動することにより、アーマチュア接触面１３に対して離接可能に設定されている。
【００３０】アーマチュア３の内側には、クラッチロータ２から伝達される駆動力を図示しない外部の被駆動装置に伝達する出力軸としての回転軸１９が、クラッチロータ２、アーマチュア３、およびクラッチベース１６と同一軸線上に設けられている。それとともに、アーマチュア３の内側には、この回転軸１９に固定され一体に回転するハブ２０が配置されている。このハブ２０の外周部２１には、アーマチュア３に一体に取り付けられて、後述する環状励磁コイル４が励磁されていない状態において、アーマチュア３をクラッチロータ２のフランジ部２ｃのアーマチュア接触面１３から引き離す向きに付勢するばね部材２２が固定されている。
【００３１】アーマチュア３は、図示しない制御部および外部電源を介して後述する環状励磁コイル４に電流を流すことにより、励磁された環状励磁コイル４が発生する磁界１４の電磁力によって、前述したばね部材２２の付勢力に抗してクラッチロータ２のアーマチュア接触面１３に引き寄せられる。アーマチュア３がアーマチュア接触面１３に当接することにより、その進行を止められた状態を磁気的な接続状態と称する。アーマチュア３は、図１において、その磁気的な接続状態を示されている。この磁気的な接続状態において、アーマチュア３は回転駆動されているクラッチロータ２とともに回転する。アーマチュア３は、ばね部材２２によってハブ２０に固定されているので、アーマチュア３が回転すると、ハブ２０およびハブ２０と一体に回転する回転軸１９が回転駆動される。これにより、外部駆動源によって回転駆動されるクラッチロータ２の回転が、回転軸１９を介して被駆動装置に伝達される。また、アーマチュア３は、環状励磁コイル４に流れている電流が切られて励磁状態から解放されることにより磁界１４が消され、その電磁力がなくなった際には、アーマチュア接触面１３から引き離されるように設定されている。この場合、アーマチュア３は回転駆動されるクラッチロータ３とは一体に回転しない。これにより、外部駆動源によって回転駆動されるクラッチロータ２の回転は、被駆動装置に伝達されない。
【００３２】環状励磁コイル４は、図１に示すように、後述する環状フィールド５に収納されて、外側筒部２ａ、内側筒部２ｂ、およびフランジ部２ｃなどから形成されているクラッチロータ２の環状溝部１０に内設されている。この環状励磁コイル４は、制御部および外部電源を介して所定の流量に調節された電流を流されることにより、クラッチロータ２とアーマチュア３とを所定の強さで磁気的に接続させる磁界１４を発生する。これにより、クラッチロータ２とアーマチュア３とは、クラッチロータ２のフランジ部２ｃのアーマチュア接触面１３上において互いに接触して摩擦し合う。クラッチロータ２とアーマチュア３とが、互いに摩擦し合う際に発生される摩擦抵抗によって、回転駆動されているクラッチロータ２の回転駆動力がアーマチュア３に伝達される。これにより、クラッチロータ２の回転駆動力が、アーマチュア３を介して被駆動装置に伝達される。
【００３３】環状フィールド５は、図１に示すように、有底かつ同心の二重円筒形状に形成されている。この環状フィールド５は、その開口端側が前述したクラッチロータ２のフランジ部２ｃと対向するように、クラッチロータ２の環状溝部１０に取り付けられる。前述した環状励磁コイル４は、この環状フィールド５に、その開口端側から嵌め込まれて収納された後、環状フィールド５とともに、クラッチロータ２の環状溝部１０に内設される。
【００３４】以上説明した構成からなる電磁クラッチ１は、これが有する環状励磁コイル４に電流が流されて励磁されることにより磁界１４が発生され、クラッチロータ２とアーマチュア３とが磁気的に接続されている励磁状態においては、その磁界１４は、図１中点線で示すように、磁気回路を形成している。
【００３５】具体的には、電流が流されることにより励磁状態にされた環状励磁コイル４が発生する磁界の一部としての磁力線１４は、環状フィールド５の内部から、環状フィールド５とクラッチロータ２の外側筒部２ａとの間の第１空隙１１ａを通過して、外側筒部２ａの内部に進入する。この外側筒部２ａの内部に進入した磁力線１４は、外側筒部２ａの内部から、クラッチロータ２とアーマチュア３との間の第２空隙１１ｂを通過して、アーマチュア３の内部に進入する。このアーマチュア３の内部に進入した磁力線１４は、アーマチュア３の内部から、アーマチュア３とクラッチロータ２のフランジ部２ｃとの間の第３空隙１１ｃを通過して、フランジ部２ｃの内部に進入する。このフランジ部２ｃの内部に進入した磁力線１４は、フランジ部２ｃの内部から、フランジ部２ｃとアーマチュア３との間に形成されて、かつ、前述した第３空隙１１ｃよりも内側に位置する第４空隙１１ｄを通過して、再びアーマチュア３の内部に進入する。このアーマチュア３の内部に進入した磁力線１４は、アーマチュア３の内部から、アーマチュア３とクラッチロータ２の内側筒部２ｂとの間の第５空隙１１ｅを通過して、内側筒部２ｂの内部に進入する。この内側筒部２ｂの内部に進入した磁力線１４は、内側筒部２ｂの内部から、内側筒部２ｂと環状フィールド５との間の第６空隙１１ｆを通過して、環状フィールド５の内部に進入する。以上の説明した経路を経ることにより、環状フィールド５の内部に戻った磁力線１４は、環状フィールド５の内部において、前述した環状励磁コイル４が発生している磁力線１４と合流することによって、閉じた磁気回路を形成している。
【００３６】また、環状励磁コイル４に電流を流して励磁状態にさせ、磁界１４を発生させることにより、クラッチロータ２とアーマチュア３とを磁気的に接続する。この励磁状態において、接触面１３上には、図２および図３に示すように、その径方向に沿って外周部側から内周部側に向けて磁界１４がクラッチロータ２の内部とアーマチュア３の内部とを交互に出入りする向きにともなって、複数の円環形状の磁極部が生じる。本実施形態においては、接触面１３の径方向に沿って、その外周部側から内周部側に向かって順番に、第１磁極部１２ａ、第２磁極部１２ｂ、第３磁極部１２ｃ、第４磁極部１２ｄの４つの磁極部が生じる。また、本実施形態においては、図２および図３に示すように、それら４つの磁極部のうち、フランジ部２ｃの径方向において各外側スリット部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ、および各内側スリット部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆによって挟まれている第２磁極部１２ｂおよび第３磁極部１２ｃのうち、外周部側の第２磁極部１２ｂを内周部側の第３磁極部１２ｃよりも、クラッチロータ２の軸方向に沿ってアーマチュア３から離れる向きに段差１５をつけて形成した。
【００３７】すなわち、第２磁極部１２ｂを、アーマチュア接触面１３上の第１磁極部１２ａ、第３磁極部１２ｃ、および第４磁極部１２ｄよりも、クラッチロータ２の軸方向に沿ってアーマチュア３から離れる向きにずらして配置した。この段差１５のずらした大きさは、電磁クラッチ１の作動中に、環状励磁コイル４が励磁されて回転駆動されているクラッチロータ２とアーマチュア３とが磁気的な接続状態となって互いに当接し合い、アーマチュア３によってクラッチロータ３のフランジ部２ｃが加振されて振動しても、第２磁極部１２ｂがアーマチュア３と接触し合わない程度に設定されている。
【００３８】以上説明した構成からなる電磁クラッチ１によれば、この電磁クラッチ１の作動中に、回転駆動されているクラッチロータ２とアーマチュア３とが磁気的に接続されて互いに接触しても、クラッチロータ２のフランジ部２ｃのアーマチュア接触面１３上の一磁極部である第２磁極部１２ｂとアーマチュア３とが接触しない。これにより、外側ブリッジ部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ、および内側ブリッジ部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆで支持されている剛性の低いフランジ部２ｃが、アーマチュア３と接触し合うことにより加振されて振動しても、第２磁極部１２ｂがアーマチュア３とぶつかり合うおそれがない。これにより、クラッチロータ２とアーマチュア３との間の摩擦抵抗を所定の大きさに保持しつつ、第２磁極部１２ｂへの加振力を殆どなくすことができる。よって、この電磁クラッチ１のクラッチとしての機能を低下させることなく、クラッチロータ２の振動（ロータ自励振動）を抑制でき、ひいては、そのロータ自励振動による振動音を抑制できる。
【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態に係る電磁クラッチ３１を、図４〜図６に基づいて説明する。
【００４０】この第２実施形態の電磁クラッチ３１は、そのクラッチロータ３２が有しているフランジ部３２ｃの形状が、前述の第１実施形態のフランジ部２ｃの形状と異なっているだけで、その他の構成、作用、および効果はすべて同じである。よって、その異なっている部分だけについて説明し、その他のすべての説明は省略する。また、図面についても、同一の図面は省略し、本実施形態のクラッチロータ３２の特徴をよく理解することのできる図面のみを示し、これら図４〜図６において、前述の第１実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００４１】本実施形態の電磁クラッチ３１は、これが有する図示しない環状励磁コイルの励磁状態において、図４中打点部で示すように、クラッチロータ３２が有しているフランジ部３２ｃのアーマチュア接触面１３上に発生する環状の第２磁極部１２ｂの全周にわたって、その表面に図示しない凹凸が設けられている。その凹凸の大きさ（あるいは、表面粗さおよびうねり許容差とも称される。）は、１０μｍ以下に形成されている。それとともに、第２磁極部１２ｂは、図５に示すように、第１磁極部１２ａ、第３磁極部１２ｃ、および第４磁極部１２ｄと同一面上に配設されている。
【００４２】この第２実施形態の電磁クラッチ３１は、以上説明した点以外は、すべて第１実施形態の電磁クラッチ１と同じであるので、この第２実施形態の電磁クラッチ３１を用いることにより、本発明の課題を解決できるのは勿論であるが、前記構成のクラッチロータ３２を備えた第２実施形態は、以下の点で優れている。
【００４３】第２磁極部１２ｂを、アーマチュア接触面１３上において、第１磁極部１２ａ、第３磁極部１２ｃ、および第４磁極部１２ｄと同一面上に配設することにより、クラッチロータ３２と図示しないアーマチュアとの間の摩擦抵抗を失うおそれが殆どない。それとともに、第２磁極部１２ｂの表面の凹凸の大きさを、その全周にわたって１０μｍ以下に形成することにより、クラッチロータ２とアーマチュアとの間の摩擦抵抗を殆ど失うことなく、かつ、それらの間のなじみを向上できるので、クラッチロータ２とアーマチュアとの接触状態のがたつきを抑制できる。よって、クラッチロータ２とアーマチュアとの間の摩擦抵抗と滑り易さとをバランス良く保持しつつ、第２磁極部１２ｂの振動音を抑制できる。
【００４４】具体的には、図６に示すように、第２磁極部１２ｂの表面の凹凸の大きさが１０μｍを越えると、その大きさにともなって電磁クラッチ１の作動中におけるクラッチロータ２とアーマチュアとが磁気的に接続された状態の作動音（ロータ自励振動音）が次第に増大する。これとは逆に、第２磁極部１２ｂの表面の凹凸の大きさが１０μｍ以下に形成すると、前記作動音を８４ｄＢ以下に抑制できることが確認できた。
【００４５】なお、本発明の電磁クラッチは、前述した第１および第２の実施形態には制約されない。例えば、クラッチロータ２のアーマチュア接触面１３上からずらして配設する磁極部は、第２磁極部１２ｂではなくともよく、フランジ部２ｃ上の第３磁極部１２ｃでも構わない。同様に、アーマチュア接触面１３上の表面をより滑らかに形成する磁極部は、第２磁極部１２ｂではなくともよく、フランジ部３２ｃ上の第３磁極部１２ｃでも構わない。また、クラッチロータ２とアーマチュア３との間の摩擦抵抗を所定の大きさに保持しつつ、ロータ自励振動および、その振動音を抑制できるならば、クラッチロータ２，３２の接触面１３上の一部をずらして配設したり、あるいは、より滑らかに形成する代りに、このアーマチュア接触面１３を有するフランジ部２ｃ全体をより滑り易い材質で形成してもよく、あるいは、フランジ部２ｃのアーマチュア接触面１３をより滑り易い材質でコーティングしても構わない。
【００４６】
【発明の効果】本発明に係る電磁クラッチによれば、クラッチロータのフランジ部のアーマチュア対向面のうち外周部側もしくは内周部側の少なくとも一方を、クラッチロータの軸方向に沿ってアーマチュアから離れる向きに段差をつけて形成した。これにより、この電磁クラッチが備える励磁体が励磁状態となり、磁界を発生させてアーマチュアをフランジ部に磁気吸引した際、フランジ部のアーマチュア対向面の一部はアーマチュアと非接触状態を保持できる。よって、この電磁クラッチの作動中に、アーマチュアとフランジ部とが互いに接触し合うことにより発生する摩擦抵抗を軽減できるので、アーマチュアからフランジ部へ加振される力の大きさを軽減でき、フランジ部の振動、およびその振動音を抑制できる。この発明において、段差をフランジ部のアーマチュア対向面の外周部側に形成した構成によれば、アーマチュアとフランジ部との間の摩擦抵抗をより軽減できるので、この電磁クラッチの作動中におけるフランジ部の振動、およびその振動音をより抑制できる。
【００４７】また、本発明に係る電磁クラッチによれば、クラッチロータのフランジ部のアーマチュア対向面のうち外周部側もしくは内周部側の少なくとも一方に、１０μｍ以下の凹凸を設けた。これにより、この電磁クラッチが備える励磁体が励磁状態となり、磁界を発生させてアーマチュアをフランジ部に磁気吸引した際、フランジ部のアーマチュア対向面の一部はアーマチュアとより円滑に接触できる。よって、この電磁クラッチの作動中に、アーマチュアとフランジ部とが互いに接触し合うことにより発生する摩擦抵抗を軽減できるので、アーマチュアからフランジ部へ加振される力の大きさを軽減でき、フランジ部の振動、およびその振動音を抑制できる。この発明において、凹凸をフランジ部のアーマチュア対向面の外周部側に形成した構成によれば、アーマチュアとフランジ部との間の摩擦抵抗をより軽減できるので、この電磁クラッチの作動中におけるフランジ部の振動、およびその振動音をより抑制できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１月１４日（２０００．１．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００８６１（Ｐ２００１−２００８６１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−６５７７（Ｐ２０００−６５７７） |
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