JPH036375B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁粉体クラツチに関するものであ
り、特に駆動部材と被駆動部材との間の隙間に対
する強磁性材料製粉体の充填性の改良に関するも
のである。

電磁粉体クラツチは、一般に、内周摩擦面を有
し、中心線まわりに回転させられる駆動部材と、
その駆動部材の内側に上記内周摩擦面と隙間を隔
てて対面する外周摩擦面を備えて駆動部材と相対
回転可能に設けられた被駆動部材と、駆動部材に
設けられた励磁コイルと、その励磁コイルの励磁
により駆動部材と被駆動部材との間の隙間内に充
填されて前者の回転を後者に伝達する強磁性材料
製粉体とを含むように構成される。

この種の電磁粉体クラツチにおいては、従来、
駆動部材と被駆動部材との間の隙間、すなわち粉
体ギヤツプの両端部に所謂粉体障壁が生じて粉体
のギヤツプ中央側への移動が妨害され、ギヤツプ
中央部における粉体の充填密度が低くなる傾向が
あり、そのために全体としてのトルク伝達容量が
低下し、また、この粉体ギヤツプ内における消費
起磁力が増大し、電力効率の低下を生来すること
を避け得なかつた。

本発明はそのような事情を背景としてなされた
ものであり、粉体ギヤツプにできる限り均一に且
つ高密度で粉体を充填することのできる電磁粉体
クラツチを提供することを目的としてなされたも
のである。

そして、この要旨とするところは、被駆動部材
の外周摩擦面に幅方向の両端側から中央側に向う
に従つて直径の増大するテーパ面を形成するとと
もに、幅方向の両端側から中央側へ延びる複数の
突条を円周方向に間隔をおいて形成し、かつそれ
から突条を外周摩擦面幅方向の両端側から中央側
へなぞるとき、円周方向に関しては当該クラツチ
の接続過程における内周摩擦面の外周摩擦面に対
する相対移動ベクトルと同方向へ進むこととなる
ように傾けた点にある。

被駆動部材の外周摩擦面に上述のようなテーパ
面を形成すれば、粉体ギヤツプが両端部において
広く、中央部において狭くなるため、粉体ギヤツ
プ中央部における磁束密度が増大して粉体が中央
部から先に充填される傾向が生じ、また、粉体ギ
ヤツプの両端部においては粉体障壁が形成されに
くくなるため、粉体がギヤツプ中央部へ充填され
易くなるのである。しかも、粉体がギヤツプ両端
側から中央側へ移動するときギヤツプが狭くなる
ためその分だけ粉体が圧縮されることとなり、こ
のことによつてもギヤツプ中央部における粉体の
充填密度が向上する。

その上、駆動部材の外周摩擦面に設けられた突
条は、クラツチの接続過程においてその外周摩擦
面に対して相対的に移動する内周摩擦面に共に移
動する粉体に、ギヤツプ両端側から中央側へ移動
する運動成分を与える作用をなし、これによつて
も粉体ギヤツプ中央部における粉体の充填密度が
向上させられるのである。

このように粉体ギヤツプが中央部における粉体
の充填密度が向上させられれば粉体ギヤツプ全体
の平均充填密度が向上し、クラツチのトルク伝達
能力が向上させられる。また、粉体の充填密度の
向上は粉体ギヤツプ内における消費起磁力の低減
につながり、クラツチの電力効率が向上すること
となる。

以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図に示すものは自動車用のクラツチであつ
て、図示しないエンジンに固定されたクラツチハ
ウジング２内に組み込まれており、入力軸として
のエンジンのクランクシヤフト４の回転を出力軸
６に伝達したり遮断したりするものである。

クランクシヤフト４の端部には円板８が固定さ
れており、この円板８に第１ヨーク部材１０及び
第２ヨーク部材１２からなる駆動部材としてのヨ
ーク１４が固定されている。ヨーク１４は円筒状
をなし、内部に励磁コイル１９を備えるとともに
内周面に内周摩擦面１８を備えている。またヨー
ク１４にはフロントラビリンス部材２０とリヤラ
ビリンス部材２２とが固定されており、リヤラビ
リンス部材２２には一体的に円筒状のベアリング
ケース２４が設けられている。

上記ベアリングケース２４内にはボールベアリ
ング２６が配設されており、このボールベアリン
グ２６によつて被駆動部材たるロータ２８のボス
部２９が回転可能に支持されている。ロータ２８
は前記ヨーク１４の内側にヨーク１４と同心に、
かつ相対回転可能に設けられており、ロータ２８
の外周摩擦面３０は前記内周摩擦面１８に微小な
ギヤツプ３２を隔てて対面している。そして上記
ヨーク１４、両ラビリンス部材２０，２２及びロ
ータ２８によつてほぼ閉じられた環状の空間３４
が形成されており、この環状空間３４に所定量の
強磁性材料製粉体３６が封入されている。フロン
トラビリンス部材２０及びリヤラビリンス部材２
２は、それぞれ先端部においてロータ２８に極め
て近接することによつて、この粉体３６が環状空
間３４の外部へ漏出することを防止している。ロ
ータ２８は環状の部材でであつて、その内側に２
枚のプレート３８及び４０がボルト４２によつて
固定されており、このプレート３８及び４０は等
角度間隔に配設された複数のゴム製トーシヨンス
プリング４４を保持している。

一方、前記出力軸６のスプライン軸部４６には
クラツチハブ４８が軸方向に摺動可能かつ相対回
転可能に取り付けられている。このクラツチハブ
４８は前記ロータ２８に固定の２枚のプレート３
８と４０との間に配設されており、かつ前記トー
シヨンスプリング４４を収容し得る大きさの開口
５０を備えている。ロータ２８の回転はプレート
３８及び４０とトーシヨンスプリング４４とを介
してクラツチハブ４８に伝達されるのである。

また、前記ベアリングケース２４の外周面には
スリツプリング５２が固定されており、このスリ
ツプリング５２がクラツチハウジング２に固定の
フエノール樹脂製ブラケツト５４に保持されたブ
ラシ５６に摺接することによつて、導電部材５８
及び導線６０を経て前記励磁コイル１６に電力が
供給されるようになつている。

前記ヨーク１４とロータ２８とを取り出して、
第２図に模式的に示す。ヨーク１４の内周摩擦面
１８は従来通り全幅にわたつて直径同一の円筒面
とされているが、ロータ２８の外周摩擦面３０は
第３図に誇張して示す形状とされている。すなわ
ち、外周摩擦面３０の中央部には第１図に示すヨ
ーク１４に設けられた常磁性体製円環部材６４と
共同して短絡磁束の発生を防止するための円環溝
６２が形成されているが、外周摩擦面３０はこの
円環溝６２の縁において最も大径とされ、幅方向
側に向つて直径が直線的に減少させられて、テー
パ面６６とされているのである。そして、このテ
ーパ面６６には外周摩擦面３０の両端側から中央
側に向つて延びる突条６８が設けられている。突
条６８は、本実施例においては第５図からも明ら
かなように、左右のテーパ面６６の各々に円環溝
６２に対して線対称となるように対をなして形成
されている。また、この突条６８は外周摩擦面３
０の幅方向に対して傾いて形成されている。この
傾きの方向は各突条６８を外周摩擦面３０の幅方
向の両端側から中央側へ向つてなぞるとき、第５
図に矢印Ｙで示すベクトルの方向へ進むこととな
るように決定されているが、この矢印Ｙはクラツ
チの接続過程においてヨーク１４の内周摩擦面１
８の外周摩擦面３０に対する相対移動の方向を示
すものである。突条６８の矢印Ｙに対向する側の
側面を便宜上前面７０と称し、反対側の側面を背
面７２と称することとする。突条６８は第２図か
ら明らかなようにロータ２８の外周摩擦面３０に
等角度間隔で複数対形成されており、すべての突
条６８の頂面はヨーク１４の内周摩擦面１８と同
心の一円筒面上に位置するようにされている。

以上ように構成されたクラツチにおいて、励磁
コイル１６に電力が供給されないでヨーク１４が
エンジンによつて回転させられている状態を第６
図に模型的に示す。粉体３６は遠心力によつてヨ
ーク１４の内周摩擦面１８に押し付けられ、ほぼ
均一な厚さの粉体層を形成している。本実施例に
おいてはこの粉体層の厚さａが0.52mmとなるよう
に粉体３６の量が決定されており、また、テーパ
面６６と内周摩擦面１８との間のギヤツプ３２の
大きさは、最大値ｃが0.85mm、最小値ｂが0.57mm
とされている。このギヤツプ３２の大きさは従来
のクラツチにおいては0.6〜1.0mm程度とされてい
たものであり、本発明に係るクラツチにおいては
粉体３６のギヤツプ中央部への充填が容易である
ことから最小値ｂが（又は（ａ＋ｃ）／２が）
0.3〜0.8mm程度と、従来に比較して小さくするこ
とが可能なのである。こをギヤツプ３２は透磁率
の低いものであるため、従来においては励磁コイ
ル１６の起磁力の30〜50％がこのギヤツプ３２に
おいて消費されていたのであるが、上記のように
ギヤツプ３２を狭くすることができれば、それだ
けで同一のトルクを伝達するために必要な消費電
力を10〜30％低減させることができるのである。

第６図に示す状態において励磁コイル１６に励
磁電力が供給されると、テーパ面６６と粉体層内
周面とが近接しているギヤツプ中央部においては
従来のクラツチにおけると同様に粉体３６が第８
図に示すようにギヤツプ３２に充填されることと
なるが、テーパ面６６が粉体層内周面から離れて
いるギヤツプ両端側においては第７図に示すよう
に粉体３６がまず突条６８を核として集まり、突
条６８周辺においては粉体分布が密、離れた位置
においては疎となる。そして、突条６８周辺に集
まつた粉体３６は、突条６８の前面７０と共同し
て前方の粉体を掻き集めるのであるが、このとき
突条６８は前述のように傾いて形成されているた
め粉体３６にはギヤツプ３２の両端側から中央側
へ向かう運動成分が与えられることとなり、粉体
３６は磁力によつてギヤツプ中央側へ引き込まれ
るのみならず、突条６８の機械的な作用によつて
もギヤツプ中央側へ押し込まれる。従つて、ギヤ
ツプ中央部の粉体分布密度が高められることとな
る。

以上のようにして分布密度が高くなつた部分を
核として更に周辺の粉体３６が集まるのである
が、この場合ギヤツプ３２の両側端部においては
粉体３６の分布密度が低く粉体障壁が生じにくい
ため、粉体３６のギヤツプ中央側への移動が妨げ
られることがない。なお、突条６８の前方には第
７図から明らかなように粉体障壁が生ずるのであ
るが、この粉体障壁は突条６８に沿つて傾いて形
成されるため粉体３６の中央側への移動を妨げる
どころか、これを逆に中央側へ押し込む作用をな
すのである。このようにして粉体３６はギヤツプ
３２の中央側から先に充填されるが、最終的には
第９図および第１０図にすようにギヤツプ３２全
体に充填される。従つて、ギヤツプ３２内におけ
る粉体３６の充填密度が幅方向全体にわたつて均
一となり、且つ平均密度が高められる。そして、
それによつてクラツチのトルク伝達能力が向上さ
せられるのである。

一方、接続状態にあるクラツチを切る必要が生
じた場合には、励磁コイル１６に対する電力の供
給が断たれる。その結果、粉体３６に対する磁気
的な吸引力が消滅し、粉体３６は遠心力の作用に
よつてギヤツプ３２から流出させられることとな
るが、ギヤツプ３２が中央側から両端側へ増大す
るようにされているため、従来のクラツチに比較
して流出が容易である。しかも、クラツチの遮断
過程においてはヨーク１４とロータ２８との間に
クラツチ接続過程とは逆向きの相対回転が生ずる
ため、突条６８の背面７２が粉体３６をギヤツプ
３２の中央側から両端側へ積極的に押し出す作用
をなす。従つて、粉体３６のギヤツプ３２からの
排出が従来のクラツチに比較して速やかに行なわ
れ、励磁コイルへの電力供給が断たれてから実際
にクラツチが遮断状態となるまでに要する時間が
従来のクラツチに比較して短縮されることとな
る。所謂クラツチの切れが良くなるのである。

以上、本発明の一実施例を詳細に説明したが、
これは文字通り例示であつて本発明は上記実施例
に限定されるものではない。

たとえば、第１１図乃至第１３図に示すロータ
８０におけるように外周摩擦面８２を、幅方向両
端側にテーパ面８４、中央側に円筒面８６をそれ
ぞれ備えたものとすることも可能であり、このよ
うにすれば小さいギヤツプを隔ててヨークの内周
摩擦面に対向する部分を増大させることができ
る。また、突条も外周摩擦面８２の幅方向全体に
わたつて形成する必要はなく、たとえば両端側か
ら延び出して途中で消滅する突条８８とすること
も可能である。そして、このようにすればギヤツ
プ中央部における円環溝９０近傍の粉体充填密度
を局部的に低くして短絡磁束の発生を効果的に防
止することができる。

また、第１４図乃至第１６図に示すように突条
９２の長手方向中間部に円周方向の溝９４を形成
すれば、クラツチ接続過程において突条９２によ
つて掻き集められた粉体の一部を粉体９２後方の
比較的分布密度の低い部分に流入させることが可
能となる。

また、第１７図乃至第１９図に示すように、中
央の円周溝９６の外側にそれより浅い溝９８を形
成することも可能である。このようにすればギヤ
ツプ中央部における粉体の流動が容易となり、ク
ラツチ接続過程において突条１００の前方で掻き
集められた粉体を有効に突条１００の後方へ供給
することができる。

また、突条の断面形状も必ずしも前記各実施例
におけるように矩形に限定されるわけではなく、
たとえば第２０図に示すように三角形断面の突条
１０２とすることも可能である。このようにすれ
ば突条１０２とこれに対向するヨークの内周摩擦
面との間に楔形の隙間が形成され、クラツチ接続
過程において楔作用による粉体の圧縮効果が得ら
れることとなる。また、突条は必ずしも幅方向の
中心線に対して対称に対をなして形成される必要
はなく、中心線の両側において互に円周方向にず
れて形成されてもよい。

更に、駆動部材たるヨークの内周摩擦面も単純
な円筒面に限定されるわけではなく、たとえば第
２１図に示すように幅方向の両端において直径が
最大で、中央において最小となるようなテーパ面
１０４とすることも可能であり、このようにすれ
ばギヤツプ中央部における粉体の充填密度を一層
向上させることができる。また、内周摩擦面の両
側端部における粉体保持部の容積が増大し、ギヤ
ツプ全体を十分に満し得る量の粉体を供給した場
合にもロータ１０６の外周摩擦面１０８と粉体層
との接触に基く引き摺りトルクを十分小さくする
ことが可能となる。また、テーパ面１０４はクラ
ツチの遮断過程において遠心力に基く粉体１１０
のギヤツプからの流出を容易とするため、クラツ
チの切れが良くなる。

更に、ヨーク１１２の内周摩擦面を第２２図に
示すように円周方向に延びる円環状の段部１１４
を有する段付面１１６とすることも可能である。
段部１１４は図から明らかなようにロータ１１８
の外周摩擦面１２０の両側端より中央側に寄つた
位置に形成されており、これによつて粉体障壁の
生ずる位置をギヤツプ中央側へ寄せることが可能
となる。また、粉体保持部の容積が増大してクラ
ツチ遮断状態における引き摺りトルクが低減する
効果が得られることは前記実施例と同様である。

その他、本発明は特許請求の範囲を逸脱するこ
となく、当業者の知識に基いて種々の変形・改良
を施した態様で実施し得るものであることは勿論
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である自動車用電磁
粉体クラツチの縦断面図である。第２図は上記ク
ラツチにおけるヨークとロータのみを取り出して
示す模型図である。第３図乃至第５図は同じくロ
ータを模型的に示す図であり、第３図は縦断面
図、第４図は要部斜視図、第５図は要部平面図で
ある。第６図は上記クラツチの遮断状態を示す要
部縦断面図である。第７図および第８図は上記ク
ラツチの接続過程を模型的に示す図であり、第７
図は側面図、第８図は縦断面図である。第９図お
よび第１０図はそれぞれクラツチ接続状態におけ
る上記第７図および第８図に相当する図である。
第１１図乃至第１３図は本発明の別の実施例にお
けるロータの要部を示す図であり、第１１図は斜
視図、第１２図は縦断面図、第１３図は平面図で
ある。第１４図乃至第１６図は本発明の更に別の
実施例におけるロータの要部を示す図であり、第
１４図は斜視図、第１５図は縦断面図、第１６図
は平面図である。第１７図乃至第１９図は本発明
の更に別の実施例におけるロータの要部を示す図
であり、第１７図は斜視図、第１８図は縦断面
図、第１９図は平面図である。第２０図は本発明
の更に別の実施例におけるロータの要部斜視図で
ある。第２１図および第２２図は、それぞれ本発
明の更に別の実施例におけるクラツチ遮断状態を
模型的に示す縦断面図である。 １４，１０３，１１２：ヨーク（駆動部材）、
１６：励磁コイル、１８：内周摩擦面、２８，８
０，１０６，１１８：ロータ（被駆動部材）、３
０，８２，１０８，１２０：外周摩擦面、３２：
ギヤツプ、３６，１１０：粉体、６２，９０，９
６：円環溝、６６，８４，１０４：テーパ面、６
８，８８，９２，１００，１０２：突条、８６：
円筒面、９４，９８：溝、１１４：段部、１１
６：段付面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内周摩擦面を有し、中心線まわりに回転させ
   られる駆動部材と、該駆動部材の内側に前記内周
   摩擦面と隙間を隔てて対面する外周摩擦面を備え
   て該駆動部材と相対回転可能に設けられた被駆動
   部材と、前記駆動部材に設けられた励磁コイル
   と、該励磁コイルの励磁により前記隙間内に充填
   されて前記駆動部材の回転を前記被駆動部材に伝
   達する強磁性材料製粉体とを含む電磁粉体クラツ
   チにおいて、 前記外周摩擦面に、幅方向の両端側から中央側
   に向うに従つて直径の増大するテーパ面を形成す
   るとともに、幅方向の両端側から中央側へ延びる
   複数の突条を円周方向に間隔をおいて形成し、か
   つ該突条を該幅方向の両端側から中央側へなぞる
   とき、円周方向に関しては当該クラツチの接続過
   程における前記内周摩擦面の該外周摩擦面に対す
   る相対移動ベクトルと同方向へ進むこととなるよ
   うに傾けたことを特徴とする電磁粉体クラツチ。