JPH07217670A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁クラッチに係り、駆動側ロータと被動側
ロータとを堅固に連結して伝達動力の増大を図るととも
に、両ロータの連結を確実に切り離すことを可能とす
る。 【構成】 駆動側ロータ２１と被動側ロータ２２とを電
磁力によって軸線方向に接離させる磁着手段２４を具備
し、一側のロータ２１にテーパ内面２５ａを設け、これ
に密接させられるテーパ外面２７ａを他側のロータ２２
に設けることにより、両ロータ２１・２２の連結をテー
パ内面２５ａとテーパ外面２７ａとを接触させることに
よって実施し、くさび効果による堅固な連結を実現す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同心に配される駆動側
ロータと被動側ロータとを電磁力によって連結する電磁
クラッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モータ等の回転駆動源によって駆動され
る装置に回転駆動源の動力を伝達したり回転駆動源から
装置を切り離したりするための手段として、電磁力を利
用した電磁クラッチがある。従来、電磁クラッチは、例
えば、工作機械、印刷機械等の産業機械や複写機、プリ
ンタ等のＯＡ機器、自動販売機、エレベータ、車輌等の
幅広い分野において利用されているものである。かかる
電磁クラッチとしては、乾式、湿式、空隙式等、種々の
方式のものが考案されている。また、図４に示すような
スプリングを利用した方式のものも簡易な構成によって
確実に動力を切断、連結させることができるので広く利
用されている。

【０００３】この電磁クラッチ１は、回転駆動源（図示
略）に接続する回転軸２にキー３を介して固定された駆
動側ロータ４と、該駆動側ロータ４と同心に配され前記
回転軸２にベアリング５を介して回転自在に取り付けら
れる被動側ロータ６と、前記駆動側ロータ４に設けられ
たフランジ部４ａを軸方向に挟む位置に配置される電磁
コイル７のような電磁石と磁性部材８とからなる磁着手
段９を具備している。前記電磁コイル７は、ベアリング
１０を介して前記回転軸２に相対回転自在に取り付けら
れるとともに、外部構造物１１にボルト１２によって固
定されている。いわゆるコイル静止型の電磁クラッチ１
である。また、前記磁性部材８は、リング板状に形成さ
れており、板バネ１３を介して前記被動側ロータ６に固
定されている。なお、図４中符号１４は電磁コイル７を
励磁させる電力供給用のケーブル、１５は被動側ロータ
６に固定されベルト（図示略）等によって動力を外部に
伝達するためのプーリである。

【０００４】このように構成された電磁クラッチ１によ
れば、電磁コイル７が励磁されない状態では、駆動側ロ
ータ４と被動側ロータ６に固定された磁性部材８との間
には、板バネ１３によって間隙Ｇが形成された状態に保
持されており、駆動側ロータ４は、被動側ロータ６に動
力を伝達することなく単独で回転させられることにな
る。また、電磁コイル７に電力が供給され、該電磁コイ
ル７が励磁された場合には、磁性部材８が電磁力によっ
て、板バネ１３の弾発力に抗しつつ電磁コイル７の方向
に引き寄せられるので、該磁性部材８と駆動側ロータ４
のフランジ部４ａとが接触させられて、その摩擦力によ
り動力が伝達されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の電
磁クラッチ１であると、駆動側ロータ４のフランジ部４
ａと磁性部材８とを平面と平面で接触させて、電磁力に
よる圧接力に応じて生ずる摩擦力により動力を伝達する
構造であるために、伝達できる動力は電磁力に依存し、
その増大を図ることは困難であった。特に、小型化、低
電力化が要求される装置に配備される電磁クラッチ１に
おいては、その外径寸法が制限されるために、鉄芯の断
面積を広く確保することが困難であるとともに、寸法
的、電力的な制限から大きな起磁力を有する電磁コイル
７の設計が困難であり、動力の確実な伝達を実施するこ
とができないという不都合があった。

【０００６】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであって、駆動側ロータと被動側ロータとを堅固に
連結して伝達動力の増大を図るとともに、両ロータの連
結を確実に切り離すことができる電磁クラッチを提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回転駆動される駆動側ロータと、該駆動
側ロータと同心に配される被動側ロータと、これらのロ
ータを電磁力によって軸線方向に接離させる磁着手段と
を具備し、前記駆動側ロータまたは被動側ロータの一側
に、他側のロータに向けて漸次拡径するテーパ内面が設
けられ、他側のロータに、前記テーパ内面に密接させら
れるテーパ外面が設けられている電磁クラッチを提案し
ている。

【０００８】上記電磁クラッチにおいては、磁着手段
が、駆動側ロータまたは被動側ロータの一側に軸方向に
沿う相対移動自在に設けられる磁性部材と、該磁性部材
を他側のロータ方向に引き寄せる電磁石とからなり、前
記磁性部材と一側のロータとに、相互に当接して両者の
相対移動範囲を制限する係合部が設けられ、前記磁性部
材に、該磁性部材を電磁石から離間する方向に付勢する
付勢手段が設けられている構造とすることが効果的であ
る。

【０００９】さらに、テーパ内面またはテーパ外面もし
くはその両方が、一定の摩擦係数を有する材質よりなる
構造とすることとしてもよい。

【００１０】

【作用】本発明に係る電磁クラッチによれば、磁着手段
の作動によって駆動側ロータとこれに同心に配される被
動側ロータとが近接する方向に移動させられる。これに
よって、一側のロータに設けられたテーパ内面と、他側
のロータに設けられたテーパ外面とが密接させられるこ
とになり、両者の摩擦力によって駆動側ロータの回転駆
動力が被動側ロータに伝達されることになる。この場合
に、両ロータは、テーパ内面とテーパ外面との接触によ
って連結されるので、くさび効果によって大きな圧接力
が発生し、大きな摩擦力が確保される。また、テーパ内
面とテーパ外面とを接触させるので、外径寸法を小さく
抑えても、十分な摩擦力または伝達力を確保することが
できることになる。

【００１１】また、磁着手段を一側のロータに軸方向に
沿う相対移動自在に設けられる磁性部材と、これを他側
のロータ方向に引き寄せる電磁石とからなるものとする
ことにより、磁着手段を作動させると電磁石が励磁さ
れ、磁性部材が一側のロータに対し軸方向に沿って相対
移動させられる。この場合に、磁性部材と一側のロータ
とには、相互に当接する係合部が設けられているので、
該係合部の当接によって磁性部材とともに一側のロータ
が他側のロータに向けて移動させられることになる。こ
れによって、ロータに設けられたテーパ内面とテーパ外
面とが接触させられて動力の伝達が行われる。

【００１２】また、電磁石の励磁状態が解除されると、
磁性部材と電磁石との磁着が解除され、磁性部材は付勢
手段によって電磁石から離間する方向に移動させられ
る。この場合においても、磁性部材は、まず、一側のロ
ータに対して相対移動させられる。そして、その移動途
中において係合部により一側のロータに当接させられ
る。この際に、ロータと磁性部材との間には、当接によ
って衝撃力が発生するので、その衝撃力によってテーパ
内面とテーパ外面との結合が切り離されることになる。

【００１３】さらに、テーパ内面またはテーパ外面もし
くはその両方が、一定の摩擦係数を有する材質よりなる
構成とすれば、伝達トルクが一定値を越えた場合にテー
パ内面とテーパ外面を摺動させることとして、トルクリ
ミッタとして機能させることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係る電磁クラッチの一実施例
について、図１および図２を参照して説明する。なお、
本実施例の電磁クラッチ２０において、図４に示した従
来例と共通する箇所に同一符号を付して、説明を簡略化
する。

【００１５】本実施例の電磁クラッチ２０は、基本的に
コイル静止型の電磁クラッチ２０である点で、従来例の
電磁クラッチ１と共通している。しかし、本実施例の電
磁クラッチ２０は、駆動側ロータ２１のフランジ部２１
ａの構造と、被動側ロータ２２および電磁コイル７と磁
性部材２３とからなる磁着手段２４の構造において従来
例の電磁クラッチ１と相違している。

【００１６】本実施例の電磁クラッチ２０の駆動側ロー
タ２１は、フランジ部２１ａの外周部に、被動側ロータ
２２方向に向かって、軸心に沿って漸次拡径するテーパ
内面２５ａを有する筒状部２５を具備している。図１に
おいて符号３５は、回転軸２から駆動側ロータ２１に回
転力を伝達するためのピン、３６は電磁コイル７によっ
て形成される磁気回路Ｃを図１のように構成するための
非磁性材部分である。また、被動側ロータ２２は、軸方
向に２分割され、図中左側の固定部２６と、右側の移動
部２７とからなる。固定部２６は、ギヤ２８とともに回
転軸２にベアリング５を介して回転自在に設けられると
ともに、軸方向への移動を制限されている。移動部２７
は、軸方向への移動を許容されるとともに、固定部２６
との間に配されるピン２９によって、固定部２６との相
対回転を制限されている。

【００１７】上記移動部２７の外周部には、上記駆動側
ロータ２１の筒状部２５内に挿入されて、そのテーパ内
面２５ａに密接させられる形状のテーパ外面２７ａが設
けられている。また、移動部２７は、リング状に形成さ
れ、その内側に、前記磁性部材２３を軸方向に沿って移
動自在に挿入配置するようになっている。さらに、移動
部２７の内径部には、軸線方向に沿う溝部２７ｂが形成
されており、磁性部材２３に設けられたピン３０によっ
て、磁性部材２３との間に相対回転が生じないようにさ
れている。

【００１８】前記磁性部材２３は、前記被動側ロータ２
２の移動部２７に挿入される筒状に形成されており、回
転軸２に設けられた、例えば、メタル軸受３１によっ
て、軸方向に移動自在に支持されている。この磁性部材
２３の一端、すなわち、前記駆動側ロータ２１のフラン
ジ部２１ａに望む側の端部には、該フランジ部２１ａを
挟んで電磁コイル７に対向させられるフランジ状の磁着
部２３ａが設けられている。該磁着部２３ａは、前記移
動部２７の内径寸法よりも大きな外径寸法を有してお
り、磁性部材２３が電磁コイル７から離間する方向に移
動させられると、該磁着部２３ａが移動部２７の端面２
７ｃに当接して、両者の相対移動を係止する係合部３２
を形成している。

【００１９】また、磁性部材２３の他端には、ナット３
３が螺合されている。このナット３３の外径寸法も移動
部２７の内径寸法より大きく形成されており、磁性部材
２３が電磁コイル７の方向に移動させられると、該ナッ
ト３３が移動部２７の端面２７ｄに当接して、磁性部材
２３と移動部２７とを同時に移動させる係合部３２を形
成している。また、このナット３３と移動部２７との間
には、間隙Ｇが形成されており、その間隙Ｇ寸法の範囲
内で、移動部２７と磁性部材２３とが軸方向に相対移動
することができるようになっている。

【００２０】さらに、磁性部材２３の内径部には、内鍔
状の突条２３ｂが形成されており、該突条２３ｂの端面
と前記駆動側ロータ２１のフランジ部２１ａ端面との間
に、コイルスプリング３４のような付勢手段が配設され
ている。これにより、磁性部材２３は駆動側ロータ２１
に対して、常時、離間する方向に付勢されている。

【００２１】このように構成された電磁クラッチ２０の
作用について、以下に説明する。本実施例の電磁クラッ
チ２０によれば、電磁コイル７に電力が供給されて励磁
されると、その電磁力によって磁性部材２３が駆動側ロ
ータ２１に近接する方向に移動させられる。磁性部材２
３は、コイルスプリング３４によって駆動側ロータ２１
から離間する方向に付勢されているので、その付勢力に
抗して移動させられることになる。

【００２２】磁性部材２３は、被動側ロータ２２の移動
部２７の内径部に相対移動自在に挿入されているので、
移動部２７とナット３３との間隙Ｇの寸法分移動させら
れたところで、ナット３２が移動部２７の端面２７ｄに
当接し、その後は、磁性部材２３の移動に伴って移動部
２７も軸方向に移動させられる。そして、移動部２７が
駆動側ロータ２１側に移動させられると、図２に示すよ
うに、該駆動側ロータ２１のフランジ部２１ａの外周に
設けられている筒部２５のテーパ内面２５ａに、移動部
２７の外周に設けられたテーパ外面２７ａが圧接させら
れることになり、両者の間に生ずる摩擦力によって、駆
動側ロータ２１と移動部２７とが連結されることにな
る。

【００２３】これにより、移動部２７にピン２９によっ
て周方向に沿う相対移動を拘束されている固定部２６に
も、ピン２９を介して駆動側ロータ２１の動力が伝達さ
れ、伝達された動力をギヤ２８を介して外部に取り出す
ことが可能となる。この場合に、駆動側ロータ２１と被
動側ロータ２２とは、テーパ内面２５ａとテーパ外面２
７ａとを接触させることにより連結されるので、両者の
間に生ずるくさび効果によって、堅固な連結が図られる
ことになる。

【００２４】また、テーパ内面２５ａとテーパ外面２７
ａとの連結により、接触部が軸線に対して角度をなして
配されるので、電磁クラッチ２０の外径寸法を小さくし
た場合であっても、十分な摩擦力を確保して確実な連結
を実施することが可能となる。

【００２５】一方、駆動側ロータ２１と被動側ロータ２
２との連結を切断する場合には、従来と同様電磁コイル
７への電力供給を停止することにより、電磁コイル７と
磁性部材２３との磁着状態を解除する。これにより、磁
性部材２３は、コイルスプリング３４の弾発力によっ
て、駆動側ロータ２１から離間する方向に急激に移動さ
せられる。そして、電磁コイル７の励磁が解除された時
点では、磁性部材２３と被動側ロータ２２の移動部２７
との間には、間隙Ｇが形成されているので、磁性部材２
３は、その間隙を小さくする方向に高速で移動させら
れ、その磁着部２３ａを移動部２７の端面２７ｃに当接
させる（図２中鎖線で示す状態）。

【００２６】したがって、本実施例の電磁クラッチ２０
によれば、磁性部材２３と移動部２７とが衝突すること
によって、両者の間に駆動側ロータ２１と被動側ロータ
２２とを離間させる方向に衝撃力が発生する。つまり、
本実施例の電磁クラッチ２０では、両ロータ２１・２２
がテーパ内面２５ａとテーパ外面２７ａとを接触させる
ことによって、そのくさび効果により堅固に連結されて
いるが、両者の間に発生させられる衝撃力によって容易
に切り離されることになる。その結果、駆動側ロータ２
１から被動側ロータ２２への動力の伝達を即座に遮断す
ることが可能となる。

【００２７】なお、本実施例の被動側ロータ２２の移動
部２７は、電磁コイル７によって通電時に得られる磁束
の走る道、つまり、磁気回路Ｃを構成するうえでの影響
はないので、その材質は磁性材料に限定されず、任意の
材質を適用することができる。すなわち、耐摩耗性の高
い材質とすることにより、電磁クラッチ２０の寿命向上
を容易に図ることができる。また、所定の静止摩擦係数
あるいは動摩擦係数を有する材質、例えば、適当なエン
ジニアリングプラスチック等を適用することができ、こ
の場合には、伝達トルクの上限を設定する、いわゆるト
ルクリミッタとしての機能を付加することが可能とな
る。

【００２８】次に、本発明に係る電磁クラッチの他の実
施例について、図３を参照して説明する。本実施例の電
磁クラッチ４０は、上記実施例および従来例と異なり、
コイル回転型の電磁クラッチ４０を示している。

【００２９】すなわち、本実施例の電磁クラッチ４０に
おいて、上記実施例と相違する点は、電磁コイル７が駆
動側ロータ４１に一体的に固定されている点である。前
記電磁コイル７には、ブラシ４４を介して電力が供給さ
れるようになっている。

【００３０】この電磁クラッチ４０によれば、上記実施
例と同様にして、電磁コイル７への通電によって磁性部
材４２が磁着され、該磁性部材４２がコイルスプリング
３４の弾発力に抗して軸方向に移動される。この際に、
磁性部材４２に設けたナット４５が、被動側ロータ４３
の移動部４６に当接して、その外周部に設けられたテー
パ外面４６ａが、駆動側ロータ４１のテーパ内面４１ａ
に圧接させられる。これにより、テーパ外面４６ａとテ
ーパ内面４１ａとのくさび効果によって、両ロータ４１
・４３が堅固に連結され、駆動側ロータ４１の動力が被
動側ロータ４３に伝達され、回転軸４７を介して外部に
取り出されることになる。

【００３１】また、電磁コイル７への電力供給を遮断し
た場合にも、上記実施例と同様に、磁性部材４２がコイ
ルスプリング３４の弾発力によって戻り、移動部４６の
端面に衝突して衝撃力を生ずる。そして、この衝撃力に
よってテーパ外面４６ａとテーパ内面４１ａとの切り離
しが確実に実施されることになる。

【００３２】なお、本発明においては、以下の技術を採
用することができる。 駆動側ロータ２１・４１にテーパ内面２５ａ・４１
ａを設け、被動側ロータ２２・４３にテーパ外面２７ａ
・４６ａを設けることとしたが、これに代えて、駆動側
ロータ２１・４１にテーパ外面を設け、被動側ロータ２
２・４３にテーパ内面を設けることとしてもよい。 駆動側ロータ２１・４１と磁性部材２３・４２とを
離間させる付勢手段として、コイルスプリング３４を使
用したが、これに代えて、他の任意の付勢手段、例え
ば、皿バネ、板バネあるいは他の任意の弾性体としても
よい。 駆動側ロータ２１・４１側に電磁コイル７を配置
し、被動側ロータ２３・４３側に磁性部材２３・４２を
配したが、これに代えて、その位置関係を逆にすること
も可能である。 磁性部材２３・４２としては、鉄等任意の材質を採
用することができるが、応答速度を考慮すると磁気反応
の速い純鉄系の磁性材料が好ましい。 係合部３２を、磁性部材２３に形成したフランジ状
の磁着部２３ａと被動側ロータ２２の移動部２７の端面
２７ｃ、および、磁性部材２３に取り付けたナット３３
と被動側ロータ２２の移動部２７の端面２７ｄによって
構成することとしたが、この構造に限定されるものでは
なく、テーパ外面２７ａ・４６ａを有する移動部２７・
４６と磁性部材２３・４２とを軸方向に一定範囲内にお
いて相対移動自在に取り付けることができれば、他の構
造でもよい。 テーパ内面２５ａ・４１ａおよびテーパ外面２７ａ
・４６ａの傾斜角度には、特に限定はないが、くさび効
果による連結の確実性を達成し得るとともに、係合部３
２における衝撃力によって容易に離間し得る程度の傾斜
角度とすることができる。 テーパ外面２７ａ・４６ａを有する被動側ロータ２
２・４３を一定の摩擦係数を有するエンジニアリングプ
ラスチックよりなるものとしたが、これに代えて、他の
任意の材質とすることができる。すなわち、磁性部材２
３・４２とは別個に設けられるので、その材質は自由に
選定できる。 テーパ外面２７ａ・４６ａのみを上記材質とした
が、テーパ内面２５ａ・４１ａを上記材質としてもよ
く、また、両方ともに上記材質としてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る電磁
クラッチは、駆動側ロータと被動側ロータとを電磁力に
よって軸線方向に接離させる磁着手段を具備し、一側の
ロータにテーパ内面が設けられ、これに密接させられる
テーパ外面が他側のロータに設けられているので、磁着
手段の作動によって、駆動側ロータと被動側ロータと
を、テーパ内面とテーパ外面とを密接させることにより
連結し、くさび効果による堅固な連結を実現して、大き
な動力を伝達することができるという効果を奏する。ま
た、電磁クラッチの外径寸法が制限される場合であって
も、連結部分において大きな摩擦力を確保することがで
きるので、大きな動力を確実に伝達することができる。

【００３４】また、上記構成の電磁クラッチにおいて、
磁着手段を、一側のロータに軸方向に沿う相対移動自在
に設けられる磁性部材と、これを他側のロータ方向に引
き寄せる電磁石とから構成し、磁性部材と一側のロータ
とに、相互に当接して両者の相対移動範囲を制限する係
合部を設け、磁性部材を電磁石から離間する方向に付勢
する付勢手段を設けることにより、電磁石の励磁が解除
されたときに、磁性部材を付勢手段によって一側のロー
タに当接させ、該ロータにテーパ内面とテーパ外面との
連結を外す方向への衝撃力を発生させることができるの
で、堅固に連結されたテーパ内面とテーパ外面とを容易
かつ確実に切り離すことができるという効果を奏する。

【００３５】また、相互に密接して摩擦させられるテー
パ内面、テーパ外面のどちらかもしくはその両方を、一
定の摩擦係数を有する材質よりなる構成とすれば、伝達
される動力が所定の大きさを越えた場合に、テーパ内面
とテーパ外面とを摺動させる、いわゆるトルクリミッタ
としての機能を付加することができるという効果を奏す
る。特に、磁性部材とロータとを別部材とした請求項２
の電磁クラッチにおいては、テーパ内面およびテーパ外
面の材質が磁性材料に限られないので、材質の自由な選
定によって、消耗のトルクのトルクリミッタを容易に実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電磁クラッチの一実施例を示す縦
断面図である。

【図２】図１の電磁クラッチの駆動側ロータと被動側ロ
ータとの接続部を示す拡大断面図である。

【図３】本発明に係る電磁クラッチの他の実施例を示す
縦断面図である。

【図４】コイル静止型の電磁クラッチの従来例を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

７ 電磁コイル（電磁石） ２０・４０ 電磁クラッチ ２１・４１ 駆動側ロータ ２２・４３ 被動側ロータ ２３・４２ 磁性部材 ２４ 磁着手段 ２５ａ・４１ａ テーパ内面 ２７ａ・４６ａ テーパ外面 ３２ 係合部 ３４ コイルスプリング（付勢手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される駆動側ロータと、該駆動
   側ロータと同心に配される被動側ロータと、これらのロ
   ータを電磁力によって軸線方向に接離させる磁着手段と
   を具備し、 前記駆動側ロータまたは被動側ロータの一側に、他側の
   ロータに向けて漸次拡径するテーパ内面が設けられ、 他側のロータに、前記テーパ内面に密接させられるテー
   パ外面が設けられていることを特徴とする電磁クラッ
   チ。
2. 【請求項２】 磁着手段が、駆動側ロータまたは被動側
   ロータの一側に軸方向に沿う相対移動自在に設けられる
   磁性部材と、該磁性部材を他側のロータ方向に引き寄せ
   る電磁石とからなり、 前記磁性部材と一側のロータとに、相互に当接して両者
   の相対移動範囲を制限する係合部が設けられ、 前記磁性部材に、該磁性部材を電磁石から離間する方向
   に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする
   請求項１記載の電磁クラッチ。
3. 【請求項３】 テーパ内面またはテーパ外面もしくはそ
   の両方が、一定の摩擦係数を有する材質よりなることを
   特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁クラッ
   チ。