JP2554076B2 - 電磁クラツチ - Google Patents

電磁クラツチ

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JP2554076B2
JP2554076B2 JP62100966A JP10096687A JP2554076B2 JP 2554076 B2 JP2554076 B2 JP 2554076B2 JP 62100966 A JP62100966 A JP 62100966A JP 10096687 A JP10096687 A JP 10096687A JP 2554076 B2 JP2554076 B2 JP 2554076B2
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泰生 田渕
吉郎 加藤
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は車両の過給機や空気調和装置の冷媒圧縮機な
どへの動力伝達を断続するための電磁クラッチに関す
る。
[従来の技術] 近年、高級自動車では、過給機すなわちスーパーチャ
ージャが装備されており、エンジンが所定の回転速度に
なると電磁クラッチによりスーパーチャージャが断続的
に駆動されるようになっている。
この電磁クラッチは、励磁コイルを装着したロータと
環状のアーマチュアを有しており、このアーマチュア
は、ロータに対して接離方向に移動できるようになって
いる。このアーマチュアには、非円形例えば+字状のフ
ランジを有する外側プレートが取付けられ、この外側プ
レートには、弾性部材例えばクッションゴムを介して外
側プレートと同形状の内側プレートが同軸心上に設けら
れている。この内側プレートは、最終的には駆動軸など
を介してスーパーチャージャのプロペラに連結されてい
る。そして、電磁クラッチの作動時には、励磁コイルへ
の通電によりアーマチュアがロータに吸着されロータの
回転が外側プレート、クッションゴム、内側プレートお
よび回転軸を順に介してプロペラに伝達される。このと
き、内側プレートと外側プレートとの間に配されたクッ
ションゴムは、捩り変形力(剪断力)を受ける。
[発明が解決しようとする問題点] 一般にクッションゴムの捩り変形力に対する耐久性
は、第7図のグラフのようになることから、捩り変形力
に対する耐久性を向上させるには、捩り変形力を受ける
(捩り負荷)時のゴム歪量を減少させれば良い。したが
って、クッションゴムのゴム硬度を向上させれば、クッ
ションゴムの面の捩り方向のバネ定数が上昇すると共に
軸方向のバネ定数も上昇するため、クッションゴムの歪
量は減少し、捩り変形力に対する耐久性も向上する。
しかるに、車両の過給機や空気調和装置の冷媒圧縮機
の電磁クラッチは、アーマチュアの接離方向(回転軸の
軸方向)のバネ定数に制約があり、クッションゴムのゴ
ム硬度を向上させると、軸方向のバネ定数も上昇し、ア
ーマチュアが吸引されなくなるという恐れがあり、クッ
ションゴムにおいて、所望の捩り変形力に対する耐久性
を得られなかった。
本発明は、弾性部材の軸方向の弾性定数を変更するこ
となく、弾性部材の捩り変形力に対する耐久性を飛躍的
に向上させる電磁クラッチの提供を目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明の電磁クラッチは、通電されると磁力が発生す
る励磁コイルと、 円環板状の摩擦面を有するロータと、 このロータの摩擦面に対向配置され、前記励磁コイル
に発生する磁力により前記ロータの摩擦面に吸着して摩
擦係合するアーマチュアと、 このアーマチュアに連結され、前記アーマチュアから
遠ざかるように軸方向に延長された外側フランジを有す
る外側プレートと、 該外側フランジの内周側で、且つ前記外側フランジに
所定の間隙を隔てて対向配置された内側フランジを有す
る内側プレートと、 前記アーマチュアの前記ロータ側への移動を許容する
よう軸方向バネ定数を所定値に保ち、捩り方向の耐久性
を確保するための捩り方向バネ定数を所定値以上となる
ように、前記外側フランジと前記内側フランジとの間隙
に設けられると共に、前記外側フランジおよび前記内側
フランジに平行的に設けられた板部材、前記外側フラン
ジと前記板部材との間に配され、弾性変形が可能な外側
弾性体、および前記板部材と前記内側フランジとの間に
配され、弾性変形が可能な内側弾性体からなる弾性部材
と を備えた技術手段を採用している。
[作用] 上記構成により本発明の電磁クラッチは、外側プレー
トまたは内側プレート側の回転力を弾性部材を介して内
側プレートまたは外側プレート側へ伝達する際に、弾性
部材が回転方向に捩り変形力を受ける。この弾性部材の
捩り変形力に対する耐久性を向上させるために、外側プ
レートのフランジと内側プレートのフランジとの間に、
弾性部材として外側弾性体、板部材、および内側弾性体
を設けているので、外側弾性体および内側弾性体の捩り
方向の長さが短縮し、またこの板部材が捩り変形力を受
けるように外側プレートのフランジおよび内側プレート
のフランジに対して平行的に配されている。
したがって、従来の弾性部材のように外側プレートの
フランジと内側プレートのフランジとの間にクッション
ゴムのみを用いたものと比較して、本発明の電磁クラッ
チでは、軸方向の構成を変更することなく、捩り方向の
構成を変更しているので、軸方向の弾性定数を変更せ
ず、弾性部材の捩り方向の硬度を上昇させ、捩り方向の
弾性定数を上昇させることができ、弾性部材の捩り変形
力に対する耐久性を向上することが可能となる。
アーマチュアのロータ側への移動を許容するよう軸方
向バネ定数を所定値に保ち、捩り方向の耐久性を確保す
るための捩り方向バネ定数を所定値以上となるように、
設計の範囲内で外側弾性体および内側弾性体と板部材の
寸法に関して種々の変更が可能となる。
[発明の効果] 上記構成および作用により、本発明の電磁クラッチ
は、外側弾性体および内側弾性体の軸方向の弾性定数を
変更することなく、外側弾性体および内側弾性体の捩り
方向の弾性定数を向上でき、弾性部材の捩り変形力に対
する耐久性を飛躍的に向上できる。
また、アーマチュアのロータ側への移動を許容するよ
う軸方向バネ定数を所定値に保ち、捩り方向の耐久性を
確保するための捩り方向バネ定数を所定値以上となるよ
うに、設計の範囲内で外側弾性体および内側弾性体と板
部材の寸法に関して種々変更できる。
[実施例] 本発明の電磁クラッチを図に示す一実施例に基づき説
明する。
第1図および第2図は本発明の電磁クラッチを示す。
この電磁クラッチは自動車の過給機すなわちスーパーチ
ャージャにエンジンの駆動力の伝達を断続するために用
いられるものである。
1はスーパーチャージャのハウジングを示し、2は磁
性体製のステータハウジングを示し、その内部には、プ
ラスチック製の巻体3a内に円筒状に巻回された励磁コイ
ル3が配設されている。巻体3aは、かしめによりステー
タハウジング2に固定されている。そしてこの励磁コイ
ル3は、第3図に示すごとく、リード線3b、3cにより外
部電源に接続してあり、通電時には第2図に破線iで示
すように磁気回路を形成するようになっている。
また、ステータハウジング2には取付けフランジ2aが
接合してありこの取付けフランジ2aを介してサークリッ
プ4によりスーパーチャージャのハウジング1に固定さ
れている。
5はプーリ6を溶接などで結合してあるロータで、軸
受7を介してハウジング1に回転自在に装着されてい
る。ロータ5の摩擦面5aに対向してアーマチュア8が設
けられ、外側プレート10がリベット9によりアーマチュ
ア8に固定されている。そして、この外側プレート10
は、弾性部材11を介して内側プレート12に連結してい
る。
外側プレート10は、アーマチュア8に取付けられる平
板10a、該平板10aの内周縁10bに形成された切欠き10c、
およびその内周縁10bよりアーマチュア8から遠ざかる
軸方向に延長され、+字状の外側フランジ10dを有す
る。平板10aの内周縁10bは、それぞれ対応する点が点対
称となるように形成されている。
内側プレート12は、外側プレート10の平板10aの内側
に配された平板12a、および該平板12aの外周縁12bより
アーマチュア8から遠ざかる軸方向に延長され、外側プ
レート10の外側フランジ10dの内側に所定の間隙を隔て
て対向して配置され、且つ同軸心上に形成された+字状
の内側フランジ12dを有する。
外側プレート10の外側フランジ10dと内側プレート12
の内側フランジ12dとの間に設けられた弾性部材11は、
外側弾性体であるクッションゴム11a、板部材11b、およ
び内側弾性体であるクッションゴム11cからなる。
板部材11bは、炭素鋼製で、外側プレート10の外側フ
ランジ10dと内側プレート12の内側フランジ12dとのほぼ
中間に設けられ、外側フランジ10dおよび内側フランジ1
2dに平行的に配されている。また板部材11bの長手方向
は、クッションゴム11cの長手方向より長く形成され、
板部材11bの厚さ方向は、クッションゴム11a、11cの厚
さ方向より長く形成されている。つまり板部材11bは、
クッションゴム11aとクッションゴム11cとを直接接触し
ないように両者の間に配されている。
クッションゴム11aは、外側プレート10の外側フラン
ジ10dと板部材11bとの間に充填され、クッションゴム11
cは、板部材11bと内側プレート12の内側フランジ12dと
の間に充填されている。
そして、外側プレート10の内周縁10bと内側プレート1
2の外周縁12bとの間には、クッションゴム11aおよびク
ッションゴム11cが設けられておらず、それぞれ略90度
の角度間隔で4個所に空孔部50および穴部51が形成され
ている。穴部51は、クッションゴム11a、11cに加わる捩
り変形力の逃げとして作用する。しかし、これら穴部51
は常に要るものではなく必要に応じて設けるようにして
も良い。
ここで外側プレート10および内側プレート12と弾性部
材11との固定は次のようにして行なう。
つまり先ず、外側プレート10および内側プレート12の
接着面つまり外側プレート10の外側フランジ10dの内面
および内側プレート12の内側フランジ12dの外面、さら
に板部材11bの両面に接着剤を塗布して、このようにし
て接着剤が塗布された外側フランジ10d、内側フランジ1
2dおよび板部材11bを所定の間隙を隔てて列設して型内
に配置する。そして、型内の外側フランジ10dと板部材1
1bとの間、内側フランジ12dと板部材11bとの間に未だ加
硫されていないゴムを充填し、その後、型締めを行なっ
て加熱し接着剤により外側プレート10、板部材11b、お
よび内側プレート12とクッションゴム11a、11cとを接着
するとともにクッションゴム11a、11cを所定の形状に成
形する。また本実施例においてクッションゴム11a、11c
の充填時に空孔部50を形成するようにしても良い。
なお、内側プレート12の平板12aは、これと一体とな
っているハブ13を介してスーパーチャージャのプロペラ
(図示せず)に連結された回転軸13aに6角ナット14で
接合固定されている。この場合、ハブ13と回転軸13aと
はキー13bにより連結されている。このとき、キー13bに
代ってセレーションあるいはスプラインなどを用いても
よい。また、外側プレート10とアーマチュア8との結合
は第1図で示すように外側プレート10の外側フランジ10
dに3個設けられたリベット9により結合されている。
つぎに本実施例の電磁クラッチの作用を説明する。
スーパーチャージャの起動時には、励磁コイル3に通
電されると磁束は第2図の破線iで示すように生じ、ア
ーマチュア8にはロータ5に吸い付けられる力が加えら
れる。これによりクッションゴム11a、11cが弾性的に撓
み、アーマチュア8は、外側プレート10とともに軸方向
に移動してロータ5の摩擦面5aに吸引密着する。
そしてロータ5は図示しない自動車エンジンによりプ
ーリ6およびベルト(図示せず)を介して駆動されてい
るためロータ5とアーマチュア8が吸着した時にはその
駆動力がアーマチュア8に伝達され、このアーマチュア
8の回転はリベット9を介して外側プレート10に伝達さ
れ、さらにクッションゴム11a、板部材11b、クッション
ゴム11c、内側プレート12、ハブ13および回転軸13aを順
に介してスーパーチャージャのプロペラに伝達される。
しかしながら、このときいまだスーパーチャージャは
停止しているため、内側プレート12はプロペラなどの負
荷と慣性モーメントによる力を受けて静止している。し
たがって、外側プレート10を介して受ける駆動側の駆動
力と内側プレート12の静止状態の慣性モーメントによる
力とがクッションゴム11a、11cに衝撃的に加わり、回転
(捩り)方向に捩り変形力を受けるようになる。
このようにクッションゴム11a、11cに捩り変形力が加
わるものの、クッションゴム11a、11cの間に板部材11b
を設けているので、クッションゴム11a、11cの捩り方向
の長さが短縮する。またこの板部材11bが外側プレート1
0の外側フランジ10dおよび内側プレート12の内側フラン
ジ12dに対して平行的に配されているので、捩り変形力
を受け、この捩り変形力を板部材11bで吸収する。
したがって、従来の弾性部材のように外側プレートと
内側プレートとの間にクッションゴムのみを用いたもの
と比較して、本実施例の電磁クラッチでは、軸方向の構
成を変更することなく、捩り方向の構成を変更してい
る。
ここで本実施例のバネ定数の設定は、つぎの式によ
る。
I.捩りバネ定数KN 1個当りの捩りバネ定数kcは、 kc=Eap・ab/h a:ゴムの縦の長さ b:ゴムの横の長さ h:ゴムの厚さ ここで、見かけの弾性率Eap=α・Gは、つぎのよう
に与えられる。
∴kc=α・G・ab/h 捩りバネ定数(トルク/rad)は、 kN=T/θ=Fr/θ =Kc・rθ・r/θ =Kc・r2 KN=n・α・G・r2ab/h …… II.軸方向バネ定数KG 1個当りの軸方向バネ定数kcは、 kc=Gap・ab/h ここで、見かけの剪断弾性率Gapは、 Gap=G(1+1/3・h2/a2-1 KN=n・G・ab/h(1+1/3・h2/a2) …… n:ゴムダンパー数 S:形状率 S=ab/{2(a+b)h} 、式において、 ゴムダンパー数:n′=2n(2倍) ゴムダンパー厚さ:h′=(h−t)/2 t:板部材11bの板厚 として、クッションゴム11a、11cの軸方向バネ定数を変
更しないように、ゴム硬度(剪断弾性率)を変化させ
る。
すなわち、本実施例の電磁クラッチは、軸方向のバネ
定数を変更せず、弾性部材11の捩り方向の硬度を上昇さ
せ、捩り方向のバネ定数を上昇させることができ、弾性
部材11の捩り変形力に対する耐久性を飛躍的に向上でき
る。
また、アーマチュア8のロータ5側への移動を許容す
るよう軸方向バネ定数を所定値に保ち、捩り方向の耐久
性を確保するための捩り方向バネ定数を所定値以上とな
るように、設計の範囲内でクッションゴム11aおよびク
ッションゴム11cの縦の長さa、横の長さb、厚さh、
板部材11bの板厚tなどのクッションゴム11aおよびクッ
ションゴム11cと板部材11bの寸法に関して変更できる。
第4図および第5図は本発明の第2実施例を示す。
(第1実施例と同一機能物は同番号を付す) 本実施例では、外側プレート10と内側プレート12の間
隙を放射方向に向かって次第に広くなるように設定して
いる。例えば同図に便宜上記号A、Bで示すように間隙
Aのほうが間隙Bよりも大となるようにしている。この
ように設定するとクッションゴム11a、11cが外側プレー
ト10と内側プレート12の間で変形を受けるときその変形
量が全体的におおむね均等となり、外側プレート10と内
側プレート12が等間隔で弾性部材が局部的に大きく変形
するものと相違してクッションゴム11a、11cが早期疲労
劣化することがなく耐久性が向上するといった長寿命化
に寄与する。
第6図は本発明の第3実施例を示す。
(第1実施例と同一機能物は同番号を付す) 本実施例の場合は、上記各実施例と異なるところは.
外側プレート10の外側フランジ10dおよび内側プレート1
2の内側フランジ12dをともにY字状に形成していること
である。このように構成しても上記各実施例と同様の効
果が得られる。
本実施例では、外側プレート10の外側フランジ10d、
内側プレート12の内側フランジ12dおよび板部材11bを所
定の間隙を隔てて列設した後、クッションゴム11a、11c
を充填したが、外側プレート10の外側フランジ10dと内
側プレート12の内側フランジ12dとの間にクッションゴ
ムを充填した後、クッションゴムの中間に板部材11bを
嵌入しても良い。
本実施例では、外側プレートの内周縁および内側プレ
ートの外周縁を略+字形または略Y字形に形成したが、
外側プレートの内周縁および内側プレートの外周縁を外
側プレートおよび内側プレートの回転中心に軸心が存在
する形状に形成してあれば点対称、軸対称など本実施例
に限定されない。
その他、具体的な実施にあたっては適用対象は自動車
のスーパーチャージャに限られず空気調和装置の冷媒圧
縮機に適用しても良く、発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変更できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電磁クラッチの第1実施例の左半分を
示す正面図、第2図は第1図のA−O−A断面図、第3
図は本発明の電磁クラッチの第1実施例を示す斜視図、
第4図は本発明の第2実施例の左半分を示す正面図、第
5図は第4図のA−O−A縦断面図、第6図は本発明の
電磁クラッチの第3実施例の正面図、第7図はゴム歪量
と捩り変形力に対する耐久回数との関係を示すグラフで
ある。 図中 3……励磁コイル、5……ロータ、8……アーマ
チュア、10……外側プレート、11……弾性部材、12……
内側プレート、10a……平板、10b……内周縁、10c……
切欠き、10d……外側フランジ、11a……クッションゴム
(外側弾性体)、11b……板部材、11c……クッションゴ
ム(内側弾性体)、12a……平板、12b……外周縁、12d
……内側フランジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田渕 泰生 刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電装株 式会社内 (72)発明者 加藤 吉郎 豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動車株 式会社内 (72)発明者 倉田 知幸 横浜市戸塚区柏尾町1番地 株式会社ブ リヂストン内 (56)参考文献 実開 昭57−83925(JP,U) 実開 昭60−25586(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】通電されると磁力が発生する励磁コイル
    と、 円環板状の摩擦面を有するロータと、 このロータの摩擦面に対向配置され、前記励磁コイルに
    発生する磁力により前記ロータの摩擦面に吸着して摩擦
    係合するアーマチュアと、 このアーマチュアに連結され、前記アーマチュアから遠
    ざかるように軸方向に延長された外側フランジを有する
    外側プレートと、 該外側フランジの内周側で、且つ前記外側フランジに所
    定の間隙を隔てて対向配置された内側フランジを有する
    内側プレートと、 前記アーマチュアの前記ロータ側への移動を許容するよ
    う軸方向バネ定数を所定値に保ち、捩り方向の耐久性を
    確保するための捩り方向バネ定数を所定値以上となるよ
    うに、前記外側フランジと前記内側フランジとの間隙に
    設けられると共に、前記外側フランジおよび前記内側フ
    ランジに平行的に設けられた板部材、前記外側フランジ
    と前記板部材との間に配され、弾性変形が可能な外側弾
    性体、および前記板部材と前記内側フランジとの間に配
    され、弾性変形が可能な内側弾性体からなる弾性部材と を備えた電磁クラッチ。
JP62100966A 1987-04-23 1987-04-23 電磁クラツチ Expired - Lifetime JP2554076B2 (ja)

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