JP2004011744A

JP2004011744A - 歯形電磁クラッチ・ブレーキ

Info

Publication number: JP2004011744A
Application number: JP2002165562A
Authority: JP
Inventors: Manabu Mochizuki; 望月　学
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-01-15
Also published as: US6910564B2; EP1369612A3; US20040035665A1; EP1369612A2

Abstract

【課題】歯形電磁クラッチにおいて、アーマチュア及びロータリングに必要な精度及び機械的特性を確保するとともに製造コストを低減する。
【解決手段】互いに噛み合う噛み合い凹部１３および噛み合い凸部２４を有するロータリング９及びアーマチュア１８を相対回転及び軸方向移動可能に設ける。コイル６の電磁力及びクラッチスプリング２７のばね力によって、アーマチュア１８とロータリング９とを結合、離脱することにより、スリーブ２０とシャフト１０との間でトルクを伝達、遮断する。圧延鋼板のブランクをプレス加工してアーマチュア１８及びロータリング９を成形することにより、これらに必要な精度及び機械的特性を確保するとともに、製造コストを低減することができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、歯形の噛み合いによってトルクを伝達する歯形電磁クラッチ・ブレーキに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
歯形電磁クラッチは、一般的に、互いに噛み合う歯形を有するリング状のアーマチュアとロータリングとを相対回転および軸方向に移動可能に設け、アーマチュアに磁界を作用させるコイルを配置した構造であり、コイルに通電して磁界を発生させ、アーマチュアを軸方向に移動させてアーマチュアとロータリングとを係合、離脱させことにより、アーマチュアおよびロータリングに連結された回転軸間のトルクを伝達および遮断する。
【０００３】
歯形電磁クラッチは、歯形の噛み合いによってトルクを伝達するので、すべりを生じることがなく、小型で高トルクを確実に伝達することができ、また、離脱時には、確実にトルクを遮断することができ、つれまいを生じることがない。なお、歯形電磁クラッチは、ロータリングを固定又は制動することによって、電磁ブレーキとして作動させることもできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の歯形電磁クラッチでは、一般的に、歯形を有するアーマチュアおよびロータリングは、ワンリードホブ、フライスカッター、インボリュートピニオンカッター等を用いて機械加工され、あるいは、焼結金属を用いた粉末冶金法によって製造されているため、次のような問題がある。
【０００５】
機械加工による場合には、歯面の成形に多数の工程を要するため、製造に時間がかかり、特に噛み合い歯形の数が多い場合に問題となる。また、噛み合い歯形の割り出し精度を確保することが困難であり、加工不良を生じやすい。
【０００６】
一方、粉末冶金法による場合には、大量生産することにより、金型製造等のコストをある程度圧縮することができるが、材質が限定され、歯部の機械的強度を確保することが困難であるという問題があり、また、材料密度等による製品寿命および製造コストへの影響が大きい。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、歯形電磁クラッチ・ブレーキにおいて、アーマチュア及びロータリングについて必要な機械的特性を確保するとともに、製造コストを低減することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、相対回転および軸方向移動可能に設けられ、互いに噛み合う歯形を有するアーマチュアおよびロータリングと、前記アーマチュアと前記ロータリングとを吸引、吸着させる電磁力を発生させるコイルとを備え、前記歯面の噛み合いによってトルクを伝達する歯形電磁クラッチ・ブレーキにおいて、
前記アーマチュアおよびロータリングをプレス成形したことを特徴とする。
このように構成したことにより、アーマチュアおよびロータリングをプレス成形して、必要な精度および機械的特性を得る。
なお、電磁クラッチは、アーマチュアまたはロータリングの一方を固定または制動することにより、ブレーキとして使用することができるので、本発明は、歯形電磁クラッチおよび歯形電磁ブレーキに同様に適用することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態に係る歯形電磁クラッチについて、図１ないし図１０を参照して説明する。図１ないし図４に示すように、歯形電磁クラッチ１は、フィールドコイル２に、ロータ３及びアーマチュアドライブ４が相対回転可能に取付けられている。フィールドコイル２は、ベース板５に、環状に配置されたコイル６を収容したハウジング７が取付けられ、これらにブッシュ８が嵌合、挿通されて、略円筒状に形成されている。
【００１０】
ロータ３は、有底円筒状のロータリング９と、ロータリング９の底部に取付けられた円筒状のシャフト１０と、シャフト１０に圧入された支持軸１１とから構成されている。シャフト１０は、フィールドコイル２のブッシュ８に回転可能に挿通されてスナップリング１２によって軸方向に固定されている。ロータリング９の円筒部は、所定の隙間をもってコイル６のハウジング７の外周を覆っている。
【００１１】
図５ないし図７に示すように、ロータリング９には、底部の外側端面の外周部に、１８個の噛み合い凹部１３が円周方向に沿って中心角２０°で等配されて、環状の歯面が形成されている。環状の歯面の内周部には、６個の円弧状の長穴１５が円周方向に沿って中心角６０°で等配されている。また、底部の中央部には、矩形の開口１６が形成されており、この開口１６にシャフト１０の一端部に形成された矩形の端部を嵌合させて、ロータリング９とシャフト１０との回り止めがなされている。シャフト１０の他端部には、回転軸（図示せず）を連結するための矩形の連結部１７が形成されている。
【００１２】
ロータリング９は、板厚ｔ１＝３．２ｍｍの深絞り用冷間圧延鋼板（ＳＰＣＥ−ＳＤ）のブランクをプレス加工することによって成形されており、主要部の寸法は、直径Ｄ１＝５０ｍｍ、軸方向寸法Ｌ１＝１２．３ｍｍ、噛み合い凹部１３の数Ｚ１＝１８、幅Ｗ１＝２．８ｍｍ、深さｄ＝０．８ｍｍ、圧力角α＝２３°となっている。なお、図５中、矢印Ｘは、長穴１５および開口１６のプレス抜き方向を示す。また、ロータリング９は、ガス軟窒化法よる表面硬化処理がなされている。
【００１３】
図１ないし図４に示すように、アーマチュアドライブ４は、ロータリング９に対向するリング状のアーマチュア１８と、アーマチュア１８の背面に配置されたガイドリング１９と、一端部がガイドリング１９に一体に結合された円筒状のスリーブ２０とから構成されている。スリーブ２０は、ロータ３の支持軸１１がブッシュ２１を介して回転可能に挿通されて、スナップリング２２によって軸方向に固定されている。スリーブ２０の他端部には、回転軸（図示せず）を連結するための矩形の連結部２３が形成されている。
【００１４】
図８ないし図１０に示すように、アーマチュア１８には、ロータリング９の歯面に対向させて、円周方向に沿って、噛み合い凹部１３と係合可能な９個の噛み合い凸部２４が円周方向に沿って中心角４０°で等配されて環状の歯面が形成されている。アーマチュア１８の外周部には、３つのＵ字溝２５が噛み合い凸部２４の間に中心角１２０°で等配されている。そして、ガイドリング１９から突出するガイド爪部１９ＡがＵ字溝２５に摺動可能に嵌合されて、アーマチュア１８をガイドリング１９と一体回転させるとともに、軸方向に移動可能に支持している。また、アーマチュア１８は、内周縁部に形成されたばね座２６にクラッチスプリング２７が係合されており、そのばね力によってロータリング９から離間する方向に常時付勢されている。なお、アーマチュア１８には、Ｕ字溝２５の内面を仕上げ加工する際の位置決め用ガイド穴２８が設けられている。
【００１５】
アーマチュア１８は、板厚ｔ２＝２．８ｍｍの深絞り用冷間圧延鋼板（ＳＰＣＥ−ＳＤ）のブランクをプレス加工することによって成形されており、主要部の寸法は、外径Ｄ２＝４６ｍｍ、内径Ｄ３＝２４ｍｍ、噛み合い凸部２４の数Ｚ２＝９、幅Ｗ２＝２．６ｍｍ、高さＨ＝０．７ｍｍ、圧力角β＝２３°となっている。アーマチュア１８は、例えば次のようなプレス工程によって成形することができる。▲１▼環状のブランクを成形する。▲２▼ブランクに９個の噛み合い凸部２４および３個のばね座２６を成形する。▲３▼３個のＵ字溝２５およびガイド穴２８を形成する。▲４▼Ｕ字溝２５の内面をシェービング加工する。▲５▼Ｕ字溝２５の内面を面押しして仕上げる。さらに、ガス軟窒化法よって表面硬化処理を行う。
【００１６】
以上のように構成した歯形電磁クラッチ１の作用について次に説明する。
コイル６に通電すると、アーマチュア１８は、電磁力によって、ロータリング９側に吸引され、クラッチスプリング２７のばね力に抗して移動して、ロータリング９に吸着される。これにより、アーマチュア１８の噛み合い凸部２４とロータリング９の噛み合い凹部１３とが噛み合い、スリーブ２０とシャフト１０との間でトルクを伝達する。このとき、噛み合い凸部２４と噛み合い凹部１３との噛み合いによって、アーマチュア１８とロータリング９のとの間で滑りが生じることがないので、トルクを確実に伝達することができる。
【００１７】
コイル６への通電を停止すると、電磁力が解消し、クラッチスプリング２７のばね力によってアーマチュア１８がロータリング９から離間して、スリーブ２０とシャフト１０との間でトルクが遮断される。このとき、クラッチスプリング２７のばね力によって、アーマチュア１８の噛み合い凸部２４とロータリング９の噛み合い凹部１３とが確実に離間されるので、トルクを確実に遮断することができ、つれまいを生じることがない。
【００１８】
ロータリング９およびアーマチュア１８をプレス加工によって成形するようにしたので、圧延鋼板を用いて金型によって大量生産が可能であり、製造コストを低減することができる。そして、歯面の精度、機械的強度、磁気特性等において、所望の特性が得やすくなり、また、歯面の歯数、歯形の圧力角、Ｕ字溝の数、形状等を任意に設定することができ、クラッチの容量、用途等に応じて幅広く展開することが可能となる。
【００１９】
なお、上記実施形態では、歯形電磁クラッチについて説明しているが、歯形電磁クラッチは、ロータリングを固定又は制動することによって、ブレーキとして作動させることができるので、本発明は、歯形電磁ブレーキにも同様に適用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明に係る歯形電磁クラッチ・ブレーキによれば、アーマチュア及びロータリングをプレス成形したことにより、これらに必要な精度及び機械的特性を確保するとともに、製造コストを低減することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る歯形電磁クラッチの縦断面図である。
【図２】図１に示す歯形電磁クラッチの側面図である。
【図３】図１に示す歯形電磁クラッチの正面図である。
【図４】図１に示す歯形電磁クラッチの背面図である。
【図５】図１に示す歯形電磁クラッチのロータリングの図６におけるＡ−Ａ線による縦断面図である。
【図６】図５に示すロータリングの正面図である。
【図７】図５に示すロータリングの噛み合い凹部を拡大して示す図である。
【図８】図１に示す歯形電磁クラッチのアーマチュアの縦断面図である。
【図９】図８に示すアーマチュアの正面図である。
【図１０】図８に示すアーマチュアの噛み合い凸部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１　歯形電磁クラッチ
６　コイル
９　ロータリング
１３　噛み合い凹部（歯形）
１８　アーマチュア
２４　噛み合い凸部（歯形）

Claims

相対回転および軸方向移動可能に設けられ、互いに噛み合う歯形を有するアーマチュアおよびロータリングと、前記アーマチュアと前記ロータリングとを吸引、吸着させる電磁力を発生させるコイルとを備え、前記歯面の噛み合いによってトルクを伝達する歯形電磁クラッチ・ブレーキにおいて、
前記アーマチュアおよびロータリングをプレス成形したことを特徴とする歯形電磁クラッチ・ブレーキ。