JP3838312B2 - 電磁クラッチ用ダンパ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電磁クラッチに設けられて、クラッチミート時の接触音の吸収や、クラッチプレートとボスとの間でのトルク伝達を行うダンパ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エアコンディショナの冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮するコンプレッサの電磁クラッチには、従来、例えば図４に示すようなダンパ装置が設けられている。すなわち図４は従来技術によるダンパ装置を電磁クラッチの一部と共に示すもので、この電磁クラッチは、非回転の電磁コイル１０１と、これを包囲するように配置されると共にコンプレッサの軸孔ハウジング１０３の外周に軸受１０４を介して回転自在に保持され外周にＶプーリ１０２ａが形成されたロータ１０２と、このロータ１０２の端面に近接対向されたアーマチュア１０６とを備えている。アーマチュア１０６は、前記軸孔ハウジング１０３に挿通された回転軸１０５にダンパ装置１０７を介して軸方向移動自在に保持されている。
【０００３】
ダンパ装置１０７は、回転軸１０５の先端部外周に取り付けられたハブ１０７ａと、このハブ１０７ａの外周側に配置されアーマチュア１０６に取り付けられたアウターリング１０７ｂと、このアウターリング１０７ｂと前記ハブ１０７ａとの対向周面間に加硫接着された環状のエラストマからなるダンパ本体１０７ｃとを備える。そしてこのダンパ装置１０７は、電磁コイル１０１を励磁することによって回転中のロータ１０２に吸着されたアーマチュア１０６から回転軸１０５へトルクを伝達する機能と、電磁コイル１０１への励磁電流を遮断した時にアーマチュア１０６をロータ１０２の端面から軸方向距離Ｌだけ離間させるように付勢するばね機能と、電磁コイル１０１の励磁によるアーマチュア１０６のロータ１０２とのクラッチミート音を低減する機能とを担うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術による電磁クラッチ用ダンパ装置においては、次のような問題が指摘される。すなわちこのダンパ装置１０７は、アーマチュア１０６から回転軸１０５へのトルク伝達時の耐久性を向上させる観点からは、ダンパ本体１０７ｃの捩り方向に対する剛性を大きくすることが望ましい。ところが、ダンパ本体１０７ｃは捩り方向及び軸方向のいずれに対しても剪断ばねであり、捩り剛性を大きくすると軸方向剛性も大きくなってしまうことから、このダンパ本体１０７ｃの軸方向剛性に抗してアーマチュア１０６を吸着するために電磁コイル１０１の電圧を高くし、また電磁コイル１０１を大型化する必要があり、しかもこれによって、クラッチミート音が大きくなってしまう問題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その技術的課題とするところは、トルク伝達時のダンパ装置の耐久性を向上させると共に、クラッチミート音低減機能及びアーマチュアの軸方向作動性を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。
すなわち本発明に係る電磁クラッチ用ダンパ装置は、回転軸に設けられ円周方向所定間隔で径方向に起伏した凹凸面を有するハブと、アーマチュア側に固定され前記ハブの凹凸面と対応するように径方向に起伏した凹凸面を有するアウターリングと、前記ハブの凹凸面に一体的に設けられると共に前記アウターリングの凹凸面に対しては適当な隙間を介して軸方向移動自在に係合されたエラストマからなるダンパ本体とを備え、このダンパ本体に前記アウターリングと圧接して前記アーマチュアを前記ロータから離間させる方向に非線形の圧縮反力を生じる突起部が形成され、前記隙間に潤滑剤が介在されると共に前記ダンパ本体の一部によって密封されたものである。
【０００７】
上記構成によれば、アーマチュアは、電磁コイルを通電すると磁力によってロータの端面に吸着され、電磁コイルへの励磁電流を遮断するとアーマチュア側のアウターリングに圧接されたダンパ本体の突起部の圧縮反力によってロータの端面から離れる。そしてこれに伴って、アウターリングとハブは、ダンパ本体を介して凹凸係合した状態で相対的に軸方向移動する。
【０００８】
アウターリングがアーマチュアと共にロータ側へ軸方向移動する過程では、アーマチュアはロータからの回転トルクを受けていないので、ダンパ本体とアウターリングの凹凸面との間には円周方向の圧接力が作用しない。しかも、アウターリングがアーマチュアと共にロータ側へ軸方向移動することによって圧縮を受けるダンパ本体の突起部は非線形ばねであり、その初期圧縮反力が小さい。このため、アーマチュアは容易に軸方向移動することができる。特に、前記ダンパ本体とアウターリングの凹凸面との間に潤滑剤を介在させることによって、一層円滑に移動可能となる。また、アーマチュアがロータの端面との衝合位置まで移動する過程で、前記突起部の圧縮反力が非線形的に増大するので、クラッチミート音が有効に低減される。
【０００９】
電磁コイルの磁力によってアーマチュアがロータの端面に吸着された状態では、ロータと回転軸との間でアーマチュア、アウターリング、ダンパ本体及びハブを介して回転トルクが伝達される。このとき、エラストマからなるダンパ本体は、ハブの凹凸面とこれに円周方向に対向するアウターリングの凹凸面との間で、前記トルクを圧縮で受けるため高剛性となり、耐久性が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る電磁クラッチ用ダンパ装置の典型的な一実施形態を、電磁クラッチの一部と共に示すものである。この電磁クラッチにおいて、参照符号１は非回転の電磁コイル、２はこの電磁コイル１を包囲するように配置され外周にＶプーリ２１が形成された磁性体からなるロータである。ロータ２は、自動車用エアコンディショナのコンプレッサにおける軸孔ハウジング３の外周に軸受４を介して回転自在に保持されている。また、前記軸孔ハウジング３の内周には、コンプレッサ内の冷媒圧縮機構（図示省略）を動作させる回転軸５が挿通されている。
【００１１】
参照符号６は磁性体からなる円盤状のアーマチュアで、ロータ２の端面２２と近接対向した状態に配置されており、軸孔ハウジング３の外端開口部から突出した回転軸５の先端部外周側に、本発明の実施形態によるダンパ装置７を介して軸方向移動自在に保持されている。ダンパ装置７は、前記回転軸５の先端部にボルト５１を介して取り付けられたハブ７１と、前記アーマチュア６に取り付けられたアウターリング７２と、前記ハブ７１の外周部に一体的に加硫接着されたエラストマからなるダンパ本体７３とを備える。
【００１２】
ハブ７１は、回転軸５に固定された内周のボス部７１ａと、その外端部から径方向に展開した円盤部７１ｂと、この円盤部７１ｂの外周から軸方向外側へ突出した外周突縁部７１ｃとからなる。前記円盤部７１ｂはロータ２の端面２２の内周部外側に位置しており、アーマチュア６の内周部は前記ロータ２の内周部とハブ７１の円盤部７１ｂとの間に位置している。また、前記外周突縁部７１ｃは、図１におけるＡ−Ａ’線位置で切断した部分断面図である図２（Ａ）に示すように、外周面が円周方向所定間隔で径方向に起伏した凹凸面７１ｄとなっている。なお、回転軸５とハブ７１は、キー５２を介して相対回転が防止されている。
【００１３】
アウターリング７２は、アーマチュア６におけるロータ２と反対側の端面の外周部に円周方向複数のリベット７４を介して固定された外周フランジ部７２ａと、この外周フランジ部７２ａの内周端からハブ７１の外周突縁部７１ｃの外周側を軸方向外側に向けて延びる軸方向部７２ｂと、この軸方向部７２ｂから前記外周突縁部７１ｃの軸方向外側を内周側へ向けて延びる内周フランジ部７２ｃとを有し、前記軸方向部７２ｂは、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ハブ７１の外周突縁部７１ｃの凹凸面７１ｄと対応するように径方向に起伏した凹凸形状に形成され、すなわち凹凸面７２ｄを有する。
【００１４】
エラストマで成形されたダンパ本体７３は、ハブ７１における円盤部７１ｂの外周近傍部分から外周突縁部７１ｃにかけての両面に加硫接着されており、このうちハブ７１の外周突縁部７１ｃの外周側に加硫接着された部分は、図２（Ａ）の一部を拡大した図２（Ｂ）に示すように、外周面がアウターリング７２における凹凸面７２ｄと僅かな摺動隙間Ｇを介して軸方向移動自在に係合するように、径方向に起伏した凹凸形状を呈する係合部７３ａとなっている。また、前記ハブ７１の外周突縁部７１ｃの内周側に加硫接着された部分には、軸方向外側へ向けて突出し先端がアウターリング７２の内周フランジ部７２ｃの内側面と常時密接される突起部７３ｂが形成されている。
【００１５】
ダンパ本体７３に形成された突起部７３ｂは、電磁コイル１に励磁電流を印加することによってアーマチュア６がロータ２の端面２２側へ磁気吸引されて軸方向変位した時に、このアーマチュア６と一体的に変位する前記アウターリング７２の内周フランジ部７２ｃによって軸方向に圧縮され、アーマチュア６をロータ２の端面２２から離れる方向へ付勢する圧縮反力を発生するものである。したがって、突起部７３ｂは、図３（Ａ）に示すように軸方向圧縮量の小さい初期変位時にはばね定数（反力）が小さく、変位量の増大に伴いばね定数が非線形（理想的には２次曲線状）に増大する非線形ばねの特性を有する。
【００１６】
また、アーマチュア６が突起部７３ｂの圧縮反力によってロータ２の端面２２から軸方向距離Ｌだけ離れた位置にある時は、アウターリング７２の内周フランジ部７２ｃとハブ７１の外周突縁部７１ｃの端面は前記軸方向距離Ｌより大きな軸方向距離をもって対向しており、したがって、電磁コイル１の励磁によるアーマチュア６とロータ２の端面２２とのクラッチミートが、前記内周フランジ部７２ｃと外周突縁部７１ｃとの衝合により妨げられるようなことがないようになっている。
【００１７】
ダンパ本体７３には、その外周における係合部７３ａのアーマチュア６側の端部に位置してダイアフラム部７３ｃが形成され、その内周側には第二の突起部７３ｄが形成されている。前記ダイアフラム部７３ｃの外周縁部は前記アーマチュア６とアウターリング７２の外周フランジ部７２ａとの間に密接状態に挟着されており、また、前記第二の突起部７３ｄは、ダンパ本体７３の突起部７３ｂの圧縮反力によってアーマチュア６がロータ２の端面２２から軸方向距離Ｌだけ離間した時に、このアーマチュア６におけるロータ２と反対側の端面に当接するようになっている。
【００１８】
内周を突起部７３ｂで密封されたアウターリング７２の内周フランジ部７２ｃとハブ７１の外周突縁部７１ｃの端面との間の隙間には、例えばグリース等の潤滑剤８が封入されており、この潤滑剤８の一部は、ダンパ本体７３の係合部７３ａとアウターリング７２の軸方向部７２ｂ（凹凸面７２ｄ）との間の摺動隙間Ｇに介入されている。また、この摺動隙間Ｇからアーマチュア６側への前記潤滑剤８の漏れは、ダイアフラム部７３ｃによって防止されている。
【００１９】
次に、以上のように構成された本実施形態のダンパ装置７の作用を、電磁クラッチの動作と共に説明する。
【００２０】
まず、ロータ２は、その外周のＶプーリ２１に巻き掛けられたベルト（図示省略）を介してエンジンのクランクプーリ等からの駆動力を与えられて回転している。そして図１に示す状態から電磁コイル１に励磁電流が印加されると、磁力によりアーマチュア６がロータ２側へ軸方向移動してその端面２２に吸着され、クラッチミート状態となって、ロータ２の回転トルクがアーマチュア６からダンパ装置７のアウターリング７２、ダンパ本体７３及びハブ７１を介して回転軸５へ伝達され、コンプレッサが運転状態となる。このとき、エラストマからなるダンパ本体７３の係合部７３ａは、ハブ７１の外周突縁部７１ｃにおける凹凸面７１ｄとこれに円周方向に対向するアウターリング７２の軸方向部７２ｂにおける凹凸面７２ｄとの間で、前記トルクを圧縮で受けるため高剛性となり、トルクを剪断で受ける図４の従来構造に比較してトルク伝達時における耐久性が著しく向上する。
【００２１】
アーマチュア６がロータ２側へ軸方向移動する過程では、アーマチュア６と一体的に軸方向移動するアウターリング７２の凹凸面７２ｄは、ダンパ本体７３の係合部７３ａの外周を軸方向に摺動するが、この軸方向部７２ｂ，７３ａ間は潤滑剤８の介入により潤滑されており、しかもクラッチミート状態になるまでは、ロータ２からの回転トルクによってアウターリング７２の軸方向部７２ｂの凹凸面７２ｄとダンパ本体７３の係合部７３ａが円周方向に圧接されることはないので、摺動抵抗が著しく小さいものとなる。また、磁力によるアーマチュア６のロータ２側への変位力は図３（Ｂ）に示すような特性を示すため、変位初期においては磁力による変位力が小さいが、ダンパ本体７３の突起部７３ｂは先に説明した図３（Ａ）に示すように圧縮による非線形ばねであり、変位初期における反力が著しく小さい。このため電磁コイル１の印加電圧やサイズ（巻数など）が比較的小さくても、アーマチュア６はロータ２側へ容易に軸方向移動することができる。
【００２２】
また、上述の図３（Ａ）（Ｂ）からわかるように、アーマチュア６がロータ２の端面２２に近付く（Ｌが小さくなる）につれて、磁力によるアーマチュア６のロータ２側への軸方向変位力は非線形的に増大するが、これに伴って、ダンパ本体７３の突起部７３ｂの圧縮反力も非線形的に増大するため、アーマチュア６がロータ２の端面２２にクラッチミートする時の衝撃が和らげられ、すなわちクラッチミート音が有効に緩和される。
【００２３】
次に、クラッチミート状態から電磁コイル１への励磁電流が遮断されると、アウターリング７２の内周フランジ部７２ｃによって圧縮状態にあったダンパ本体７３の突起部７３ｂの反力によって、アーマチュア６は、アウターリング７２を介してロータ２と反対側へ復帰動作される。このため、前記クラッチミート状態が解消されて、ロータ２からアーマチュア２を介しての回転トルクの伝達が遮断され、回転軸５の回転が停止される。
【００２４】
アーマチュア６の復帰動作過程においても、先に述べたクラッチミート方向への移動時と同様、アウターリング７２の軸方向部７２ｂはダンパ本体７３の係合部７３ａの外周を軸方向へ円滑に摺動する。前記復帰動作は、アーマチュア６がロータ２の端面２２から軸方向距離Ｌだけ離れて、ダンパ本体７３の第二の突起部７３ｄと当接した時点で停止されるので、ハブ７１との接触が防止される。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電磁クラッチ用ダンパ装置によると、エラストマからなるダンパ本体がハブとアウターリングとの間で円周方向への圧縮により伝達トルクを受けるため高剛性となり、ダンパ本体におけるトルク伝達力の向上を図ることができる。また、アウターリングとハブがダンパ本体を介して相対的に軸方向移動可能に係合されると共に、潤滑剤によって潤滑されているので、アーマチュアは円滑な軸方向移動が可能であり、電磁コイルの励磁電圧の低減及び電磁コイルの小型化を図ることができる。したがって、トルク伝達に対するダンパ本体の耐久性の向上と、アーマチュアの軸方向作動性の確保の両立を図ることができる。しかも前記アーマチュアをロータと反対側へ付勢するダンパ本体の突起部における非線形ばね特性によって、前記アーマチュアの軸方向作動性の確保と、クラッチミート音の低減効果の確保とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁クラッチ用ダンパ装置の典型的な一実施形態を、電磁クラッチの一部と共に示す半断面図である。
【図２】上記実施形態におけるダンパ装置の一部を示すもので、（Ａ）は図１におけるＡ−Ａ’線で切断した部分断面図、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大した断面図である。
【図３】上記実施形態による特性を表す線図である。
【図４】従来技術に係る電磁クラッチ用ダンパ装置を、電磁クラッチの一部と共に示す半断面図である。
【符号の説明】
１ 電磁コイル
２ ロータ
２１ Ｖプーリ
２２ 端面
３ 軸孔ハウジング
４ 軸受
５ 回転軸
５１ ボルト
５２ キー
６ アーマチュア
７ ダンパ装置
７１ ハブ
７１ａ ボス部
７１ｂ 円盤部
７１ｃ 外周突縁部
７１ｄ，７２ｄ 凹凸面
７２ アウターリング
７２ａ 外周フランジ部
７２ｂ 軸方向部
７２ｃ 内周フランジ部
７３ ダンパ本体
７３ａ 係合部
７３ｂ 突起部
７３ｃ ダイアフラム部
７３ｄ 第二の突起部
７４ リベット
８ 潤滑剤
Ｇ 摺動隙間（隙間）

Claims (1)

1. 電磁コイル（１）を包囲したロータ（２）の端面（２２）に対して軸方向に近接対向されたアーマチュア（６）と、前記ロータ（２）と同心的に配置された回転軸（５）側との間に介在されたダンパ装置（７）であって、
   前記回転軸（５）に設けられ円周方向所定間隔で径方向に起伏した凹凸面（７１ｄ）を有するハブ（７１）と、
   前記アーマチュア（６）側に固定され前記ハブ（７１）の凹凸面（７１ｄ）と対応するように径方向に起伏した凹凸面（７２ｄ）を有するアウターリング（７２）と、
   前記ハブ（７１）の凹凸面（７１ｄ）に一体的に設けられると共に前記アウターリング（７２）の凹凸面（７２ｄ）に対しては適当な隙間（Ｇ）を介して軸方向移動自在に係合されたエラストマからなるダンパ本体（７３）とを備え、
   このダンパ本体（７３）には前記アウターリング（７２）に圧接して前記アーマチュア（６）を前記ロータ（２）から離間させる方向に非線形の圧縮反力を生じる突起部（７３ｂ）が形成され、
   前記隙間（Ｇ）に潤滑剤（８）が介在されると共に前記ダンパ本体（７３）の一部によって密封されたことを特徴とする電磁クラッチ用ダンパ装置。

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