JPS61206831A - 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〕 本発明は磁粉を媒体として動力伝達の断続を行う電磁パ
ウダー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。この種の電磁
パウダー式クラッチはその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。

〔従来の技術〕

従来、この種電磁パウダー式クラッチとして、特開昭５
９−１９７２５号公報に、［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
電磁力により動作空隙内に集結させてドライブメンバと
ロータの連結を行う電磁パウダー式クラッチにおいて、
少なくとも上記動作空隙の近傍に位置する少なくともド
ライブメンバ側の内面を、軸方向中央部に近づくに応じ
て、拡径される傾斜面もしくは曲面としたことを特徴と
する電磁パウダー式クラッチ」が公開されており、その
作用効果として、［動作空隙近傍に分散された磁粉は、
遠心力と、上記傾斜面または曲面のガイド作用により動
作空隙に集結される、このため励磁時には有効に磁化さ
れる磁粉量が増し、迅速にかつ大きなトルクを最初から
伝達することができる。」と記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電磁パウダー式クラッチのように、動作空隙近傍
におけるドライブメンバ側の内周面を、単に、動作空隙
の中央部に近づくにつれて拡径される傾斜面とするのみ
では、伝達トルクのヒステリシスを低減させるには不充
分で、更に磁粉が速やかに動作空隙内に入りこむように
する必要があるという問題があり、また磁粉が動作空隙
から出にくくする必要があるという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、動作空隙近傍におけるドライブメンバ側の内
周面を、動作空隙の中央部に近づくにつれて拡径される
傾斜面とし、この傾斜面とドライブメンバの動作空隙に
おける内周面とのなす傾斜角度を１５°〜３０″にする
と共に、前記傾斜面とロータの外周端部との最小間隙を
動作空隙の間隙より小さくしたものである。

（作　用〕 無励磁時において磁粉が遠心力により傾斜面に沿って移
動し、励磁コイルによって励磁されるまでには動作空隙
内に完全に入り込むことになり、また傾斜面により強制
的に動作空隙内に流入せしめられた磁粉は傾斜面により
動作±隙から出に（くなり従って動作空隙内の磁粉の分
布が常に均一となり、励磁コイル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
性が良くなり１、伝達トルクのヒステリシスを充分に低
減させることができる。

〔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
図は本発明になる電磁パウダー式クラッチの一実施例の
全体構成を示す縦断面図、第２図は第１図図示の本発明
クラッチにおける動作空隙４及びその近傍の拡大部分断
面図で、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ｌａ、ｌｂ内に励磁コイル
３を収容している。一方のヨーク１ｂには非磁性体から
なるリング状のカバー５ａとやはり非磁性体からなるリ
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
である。特にフロントカバー５のヨーク１ｂへの取付部
であるリング状のカバー５３は前記ヨーク１ｂの内周面
近傍にて突出部を有しており突出部の内周側は動作空隙
３７に近づくにつれて拡径する傾斜面５１ａをなし外周
はヨーク１ｂの内周面すなわち動作面に一致している。

面この動作面と傾斜面５１ａのなす傾斜角度は３０″に
しである。他方のヨーク１ａには非磁性体により形成さ
れたドリブンホルダ６がねじ止めされている。このドリ
ブンホルダ６も第２図に示すようにフロントカバ−５同
様動作空隙３７の近傍にその内周面が動作空隙中央部に
近づくに応じて拡径する傾斜面６１ａをなす突出部６１
ｂを有し、その外周はヨーク１ａの内周面すなわち動作
面に一致しており、その先端はロータ１０の端部と軸方
向で一致している。この傾斜面６１ａもヨーク１ａの内
周面すなわち動作面となす傾斜角度θは３０＠にしであ
る。また、前記傾斜面５１ａ、６１ａとロータ１０の外
周端部との最小間隙δＴを前記動作空隙３７の間隙δＧ
より小さくしである。このドリブンホルダ６にはリヤラ
ビリンス３２がその先端がロータ１０と微少な間隙を隔
てて固定されており、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２１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、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にはリングギヤ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。

２１ｂ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に取着されている
。尚、ブラシホルダ２３は図示しないクラッチカバーに
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によって導体ナフ
ト３０に締付は固定されている。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。

ナツト３０は絶縁円筒３１を介してヨーク１ａ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
駆動側回転体としてのロータ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
ボールベアリング８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２０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
のロータ１０の内側にはリング状のプレート１２及び１
３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には車両トラン
スミッション側のインプットシャフト１６がスプライン
３６を介して結合される様になっており、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。

前述のように、ドライブメンバ１の内周面とロータｌＯ
の外周面との間には動作空隙３７が形成されており、こ
の動作空隙３７内には磁粉４が充填されている。

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１の内
周面ならびにロータ１０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の回転トルクをロータ１０
に伝達しこれら両者を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１ａと１ｂの
間に圧入固定して設置されている。

尚３７ａ、３７ｂは動作空隙３７に連通して、この動作
空隙３７の両側に位置された空隙を示す。

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、エンジンからの動力はクランク軸２７を
介してフライホイール３５からドライブメンバ１に伝達
され、従ってドライブメンバ１はエンジンの回転ととも
に一体的に回転する。

励磁コイル３に通電して、磁粉４が充填されている動作
空隙３７に磁束を生じさせると、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と動作面との摩擦
力によってドライブメンバ１とロータ１０が一体に結合
されるので、エンジン動力がロータ１０に伝達される。

従ってハブ１１からスプライン３６を介してトランスミ
ッションのインプットシャフト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２１
の導体リング２１ａ、２１ｂを介して給電され、励磁コ
イル３に電流が流れることにより、ヨーク１ａ、１ｂ、
動作空隙３７、ロータ１０を通る磁気回路が形成されて
磁束を発生する。

よって、励磁コイル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。励磁コイル３に通
電された状態では磁粉４が動作空隙３７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１の内周面に押しつけられて完
全に連結が断たれる。

この様に開放状態となった磁粉４はドライブメンバ１の
内周面全域に分布する。その結果、動作空隙３７の両側
端部に位置する空隙３７ａ、３７ｂには磁粉４が存在す
るためこの状態から励磁コイル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がクラッチ
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、従来の電磁パウダー式ク
ラッチにおいては実際には空隙３７ａ、３７ｂに存在し
ていた磁粉４のすべてが動作空隙３７に移動しないため
、励磁コイル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、励磁コイル３に通電す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ー式クラッチ
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、励磁コイル３に通電しながらドライブメンバ
１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への詰まり具合が密となり、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
パウダー式クラッチの制御性を著しく低下してしまう。

しかして、本発明になる電磁パウダー式クラッチにおい
ては、動作空隙３７の両側部である空隙３７３．３７ｂ
のそれぞれに傾斜角度３０’の傾斜面５１ａ、６１ａを
有する突出部分が存在する為、無励磁時において磁粉４
が遠心力によりそれぞれの傾斜面５１ａ、６１ａに沿っ
て、移動し、励磁コイル３によって励磁されるまでには
動作空隙３７内に完全に入り込むことになる。さらに再
現性を良好にするためには一度動作空隙内に入った磁粉
４が動作空隙から出にくくすることも必要となる。本発
明における傾斜面においても常に磁粉４を動作空隙内に
入る様に作動するが、更に効果ある方法として前記第２
図について前述したように、それぞれ傾斜面５１ａ、６
１ａとロータ１０の外周端部との最少間隙δ７が動作空
隙３７の間隙δ。よりも小さくなる様傾斜面を構成する
ことにより、傾斜面によって強制的に動作空隙内に流入
せしめられた磁粉は傾斜面により動作空隙から出にくく
なり、従って動作空隙３７内の磁粉４の分布が常に均一
となり、励磁コイル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くなる
。ところがここで懸念されるのが磁粉の詰まり過ぎによ
るドラグトルク（無励磁時のひきずりトルク）の増加で
ある。

そこで本発明者らは実験により第２図における傾斜角度
θをパラメータとしトルク容量及びトルクの再現性を代
表するヒステリシスの最大値であるヒステリシス幅、さ
らにドラグトルクを確認し最適値の検討を行った。ここ
で言うヒステリシスとはトルク−電流特性の電流の上げ
下げによるトルク容量のヒステリシスである。実験の結
果を第３図に示す。横軸にパラメータである傾斜角度θ
、縦軸にトルク容量、ヒステリシス幅、ドラグトルクを
取り実験結果をプロットすると、傾斜角度が増すにつれ
てヒステリシス幅が減少しトルクの再現性は良くなるが
傾斜角度が３０°を越えるとドラグトルクが急増し使用
にたえなくなる。伝達トルクの最大値であるトルク容量
に差がほとんどないことから動作空隙内の磁粉量として
は充分であると考えられる。しかも傾斜角度３０″をこ
えるとヒステリシス幅はあまり減少しない。以上より傾
斜角度３０″が最も望ましい。但しヒステリシス幅の減
少が顕著に現れる１５″以上は本発明の効果があると考
えて良い。尚、実験時の６７は、傾斜面の先端とロータ
１０の外周面端部（角部）を一致させている為、必ずδ
Ｇよりも小さくなっている。なお、第３図中黒丸印は従
来のクラッチについての実験値である。

尚、傾斜面の面粗度が磁粉の粒径よりも細かい為アイド
リング程度の回転数域においても磁粉の移動は速やかに
行われ目的を充分に発揮している。

さらに実験において明らかとなったが傾斜面を付けた場
合は付けない場合に比べ同じトルク容量でも磁粉量が１
５％少なくてすむという効果がある。

次に第４図は本発明になる電磁パウダー式クラッチの他
の実施例の動作空隙及びその近傍の拡大部分断面図で、
ロータ１０の外周面両端部に、ロータ端面はど径が小さ
くなる様な傾斜面１０１を形成し、磁粉導入通路３７ｃ
が形成しである。ドリブンホルダ６の傾斜角度θ２は前
記第２図図示の実施例と同様３０°である。一方ロータ
１０の傾斜面１０１と動作面のなす角度θ、はθ、〉θ
２を満足する値としである。かかる構成とすることによ
りドリブンホルダ側傾斜面６１ａとロータ１０の傾斜面
で囲まれた磁粉導入通路３７ｃは動作空隙３７から外側
へ向かうに従い広くなるため、磁粉が動作空隙内に流入
しやすくなる。もちろんこの場合もドリブンホルダ６の
突出部先端の位置はロータ１０あ外周面と傾斜面の接点
とドリブンホルダ６の突出部６１ｂの傾斜面との間隙は
動作空隙の間隙より小さくなる様になっている。

次に第５図は、本発明になる電磁パウダー式クラッチの
他の実施例の動作空隙及びその近傍の拡大部分断面図で
、ロータ１０の外周面両端部に、ロータ端面はど径が小
さくなる様に形成した傾斜面１０１とドライブメンバ１
側の傾斜面５１ａ。

６１ａで囲まれた磁粉導入通路３７ｃにおいて、動作空
隙入口（図示のａ位置）からロータ端面（図示のＣ位置
）にいたる各位置での磁粉導入通路３７ｃの垂直断面積
Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの間にてＳａ：５Ｓｂ≦Ｓｃとなるよ
うに前記ロータ側の傾斜面１０１を形成しである。他の
構成は前記第４図図示の実施例と同じである。この構成
により磁粉は動作空隙内に、より入り易くなる。

［発明の効果〕 本発明になる電磁パウダー式クラッチにおいては、動作
空隙３７の両側部である空隙３７ａ、３７ｂのそれぞれ
に傾斜角度３０°の傾斜面５１ａ。

６１ａを有する突出部が存在するため、無励磁時におい
て磁粉４が遠心力によりそれぞれの傾斜面５１ａ、６１
ａに沿って移動し、励磁コイル３によって励磁されるま
でには動作空隙３７内に完全に入り込むことになり、ま
たそれぞれ傾斜面５１ａ、５１ａとロータ１０の外周端
部との最小間隙δ７が動作空隙３７の間隙δ６より小さ
くなるよう傾斜面を構成しであるから、傾斜面によって
強制的に動作空隙内に流入せしめられた磁粉は傾斜面に
より動作空隙から出にくくなり、動作空隙内の磁粉の分
布が常に均一になり励磁コイル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
性が良くなり、伝達トルクのヒステリシスを充分に低減
させることができるという効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる電磁パウダー式クラッチの一実施
例の全体構成を示す縦断面図、第２図は第１図図示の本
発明クラッチにおける動作空隙及びその近傍の拡大部分
断面図、第３図は横軸に傾斜面の傾斜角度θをとり、縦
軸にトルク容量、ヒステリシス幅、ドラグトルクをとっ
た実験結果のグラフ、第４図、第５図は本発明になる電
磁パウダー式クラッチの他の実施例の動作空隙及びその
近傍の拡大部分断面図である。 １・・・ドライブメンバ、ｌａ、１ｂ・・・ヨーク、３
・・・励磁コイル、４・・・磁粉、１０・・・ロータ、
３７・・・動作空隙、３１ａ、３１ｂ・・・空隙、５１
ａ、６１ａ・・・ドライブメンバ側の傾斜面、３７ｃ・
・・磁粉導入通路。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第１図 第２図 １υローγ 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、この磁粉を電磁力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ー
   式クラッチにおいて、前記動作空隙近傍におけるドライ
   ブメンバ側の内周面を、動作空隙の中央部に近づくにつ
   れて拡径される傾斜面とし、この傾斜面とドライブメン
   バの動作空隙における内周面とのなす傾斜角度を１５°
   〜３０°にすると共に、前記傾斜面とロータの外周端部
   との最小間隙を動作空隙の間隙より小さくしたことを特
   徴とする電磁パウダー式クラッチ。