JP6036338B2 - 電磁クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、動力の伝達および遮断を行う電磁クラッチに関するものである。

従来の電磁クラッチは、エンジン等の駆動源により回転駆動されるロータと、このロータに対して所定の微小間隙を隔てて対向配置されたアーマチャと、このアーマチャを圧縮機側の回転軸に結合するハブ構造体とを備えている。

そして、このハブ構造体として、アーマチャに結合されるアウタハブの筒部と圧縮機側の回転軸に結合されるインナハブの筒部との間に、ゴム製の弾性部材を配置する構造が公知になっている（特許文献１参照）。また、アウタハブは、筒部の一端側から外周側に向かって延びる取付板部を備え、この取付板部とアーマチャがリベットにて結合されている。

特開平６−７４２５８号公報

ところで、弾性部材の機能の１つにトルク変動を吸収することがあり、弾性部材は、体格が大きい、つまり大径の方が耐久性に優れる。

しかしながら、従来の電磁クラッチは、アウタハブの筒部の外周側に取付板部を配置しているため、アウタハブの筒部の外径を十分に大きくすることができず、ひいては弾性部材の外径を十分に大きくすることができず、弾性部材の耐久性が不足する虞があった。

本発明は上記点に鑑みて、アウタハブの筒部とインナハブの筒部との間に配置される弾性部材の耐久性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、駆動源によって回転駆動される駆動側回転体（２）と、電磁力により駆動側回転体側に吸引されて駆動側回転体の回転を受けるアーマチャ（３）と、回転軸方向に延びる筒状のアウタハブ筒部（４１）を有するとともに、アーマチャに結合されるアウタハブ（４）と、アウタハブ筒部の内周側に配置されて回転軸方向に延びる筒状のインナハブ筒部（５１）を有するとともに、従動側機器に結合されるインナハブ（５、６）と、ゴム系弾性材からなり、アウタハブ筒部とインナハブ筒部との間に配置されてアウタハブ筒部からインナハブ筒部へ駆動力を伝達する弾性部材（７）とを備え、アウタハブ筒部は、外周側に突出するアウタハブ外周突起部（４１１）が周方向に沿って複数個形成され、アウタハブにおけるアーマチャとの結合部位（４２ａ）は、アウタハブを回転軸方向に沿って見たときに隣接するアウタハブ外周突起部間に位置し、アウタハブは、アウタハブを回転軸方向に沿って見たときに隣接するアウタハブ外周突起部間に、アーマチャに対向する板状のアウタハブ板部（４２ａ、４２ｂ）を備え、アウタハブ板部の一部（４２ａ）は、アーマチャとの結合部位として用いられ、アウタハブ板部の残部（４２ｂ）は、アーマチャとの間に隙間が形成され、隙間に弾性部材の一部が配置されていることを特徴とする。

これによると、結合部位の周方向両側では、弾性部材の外径を従来よりも大きくすることができるため、弾性部材の体格が大きくなり、ひいてはトルク変動吸収時の弾性変形に伴って発生する弾性部材の応力が小さくなり、弾性部材の耐久性が向上する。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る電磁クラッチの正面断面図である。 図１のアウタハブの左側面図である。 図２のＡ−Ｏ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｏ断面図である。 図１のインナハブの左側面図である。 図５のＣ−Ｃ断面図である。 図１のアーマチャ、アウタハブ、インナハブ、および弾性部材の左側面図である。 図７のＤ−Ｏ−Ｄ断面図である。 図７のＥ−Ｏ断面図である。 一実施形態の第１変形例を示すアーマチャ、アウタハブ、インナハブ、および弾性部材の左側面図である。 一実施形態の第２変形例を示すアーマチャ、アウタハブ、インナハブ、および弾性部材の左側面図である。 一実施形態の第３変形例を示すアーマチャ、アウタハブ、インナハブ、および弾性部材の左側面図である。 一実施形態の第４変形例を示すアーマチャ、アウタハブ、インナハブ、および弾性部材の左側面図である。

本発明の一実施形態について説明する。本実施形態に係る電磁クラッチは、車両用空調装置において、駆動源としての車両走行用のエンジンから出力される回転駆動力を、従動側機器としての冷媒圧縮機へ断続的に伝達するために用いられる。

図１に示すように、電磁クラッチは、電磁石１、ロータ２、アーマチャ３、アウタハブ４、インナハブ第１部材５、インナハブ第２部材６、弾性部材７等を有し、回転軸Ｊを中心に回転する。

電磁石１は、ステータ１１およびコイル１２等を有し、コイル１２に通電されることによって電磁力を発生させてロータ２とアーマチャ３とを連結させるようになっている。

ステータ１１は、磁性材（具体的には、鉄）よりなる。コイル１２は、絶縁性の樹脂材（具体的には、ナイロン）でモールディングされた状態でステータ１１に固定されており、ステータ１１に対して電気的に絶縁されている。

駆動側回転体としてのロータ２は、ロータ内側円筒部２１、このロータ内側円筒部２１の外周側に位置するロータ中間円筒部２２、およびロータ中間円筒部２２の外周側に位置するロータ外側円筒部２３を備えている。これらの円筒部２１、２２、２３は、回転軸Ｊ方向に延びる円筒形状であり、回転軸Ｊを中心に同心状に配置されている。

また、ロータ２は、ロータ内側円筒部２１およびロータ中間円筒部２２における回転軸Ｊ方向一端側同士を結ぶように回転軸垂直方向に広がるとともに、中央部にその表裏を貫通する円形状の貫通穴が形成された円板状のロータ端面部２４を備えている。

ロータ内側円筒部２１、ロータ中間円筒部２２、およびロータ端面部２４によって、円筒状空間が形成され、その円筒状空間に電磁石１が収容されている。

ロータ外側円筒部２３の外周面には、Ｖベルト（図示せず）が掛けられるＶ溝（具体的には、ポリＶ溝）が形成されている。Ｖベルトは、エンジンから出力される回転駆動力をロータ２に伝達する。

ロータ内側円筒部２１、ロータ中間円筒部２２、ロータ外側円筒部２３、およびロータ端面部２４は、磁性材（具体的には、低炭素鋼）よりなり、ロータ内側円筒部２１、ロータ中間円筒部２２、およびロータ端面部２４は、電磁石１が発生させる電磁力の磁気回路を構成する。

ロータ端面部２４におけるアーマチャ３側には、ロータ２とアーマチャ３とが連結された際にアーマチャ３と接触するロータ摩擦面２４１が形成されている。また、このロータ摩擦面２４１には、アーマチャ３との摩擦係数を高めるための摩擦板２５が装着されている。この摩擦板２５は、中央部にその表裏を貫通する円形状の貫通穴が形成された円板状になっている。

ロータ内側円筒部２１の内周側には、ボールベアリング２６の外周側が固定され、ボールベアリング２６の内周側には、冷媒圧縮機（図示せず）の外殻を形成するハウジングから電磁クラッチ側へ突出した円筒状のボス部（図示せず）が固定される。これにより、ロータ２は、冷媒圧縮機のハウジングに対して回転自在に固定される。

アーマチャ３は、回転軸垂直方向に広がるとともに、中央部にその表裏を貫通する円形状の貫通穴が形成された円板状の部材である。また、アーマチャ３は、磁性材（具体的には、低炭素鋼）にて形成されており、電磁石１が発生させる電磁力の磁気回路を構成する。

アーマチャ３におけるロータ２側には、ロータ２とアーマチャ３とが連結された際にロータ摩擦面２４１と接触するアーマチャ摩擦面３１が形成されている。そして、アーマチャ３は、電磁石１の電磁力によりロータ２側に吸引されてロータ２の回転を受けるようになっている。

アーマチャ３における反ロータ側には、アウタハブ４を結合するための円柱状のアーマチャ突起部３２が複数個形成されている。

図１〜図４に示すように、アウタハブ４は、金属製の板材をプレス成形したものであり、回転軸Ｊ方向に延びる円筒状のアウタハブ筒部４１を備えている。このアウタハブ筒部４１は、外周側に突出するアウタハブ外周突起部４１１と、内周側に突出するアウタハブ内周突起部４１２が、周方向に沿って交互に複数個形成されて構成されている。

アウタハブ内周突起部４１２の稜線は、回転軸Ｊに対して平行になっている。また、アウタハブ内周突起部４１２の頂部は、Ｒ形状になっている。

また、アウタハブ４は、アウタハブ筒部４１におけるロータ２側の端部に、アーマチャ３に対向する板状のアウタハブ板部４２が形成されている。このアウタハブ板部４２は、アウタハブ４を回転軸Ｊ方向に沿って見たときに、隣接するアウタハブ外周突起部４１１間に位置している。

複数のアウタハブ板部４２の一部には、その表裏を貫通する円形状のアウタハブ板部穴４３が形成されている。以下の説明では、必要に応じて、アウタハブ板部穴４３が形成されたアウタハブ板部４２をアウタハブ第１板部４２ａという。

このアウタハブ第１板部４２ａは、回転軸Ｊに対して垂直な平面になっている。そして、アウタハブ板部穴４３にアーマチャ突起部３２を挿入した後に、アーマチャ突起部３２の先端側をかしめることにより、アーマチャ３とアウタハブ４が結合されている。なお、アウタハブ第１板部４２ａは、本発明の結合部位に相当する。

複数のアウタハブ板部４２の残部は、アーマチャ３との間に隙間が形成されるように、回転軸垂直方向に対して傾斜した傾斜面になっている。より詳細には、この傾斜は、内周側から外周側に行くにしたがってアーマチャ３に近づくような傾斜になっている。以下の説明では、必要に応じて、傾斜面になったアウタハブ板部４２をアウタハブ第２板部４２ｂという。

図１、図５、図６に示すように、インナハブ第１部材５は、金属製の板材をプレス成形したものであり、回転軸Ｊ方向に延びる円筒状のインナハブ筒部５１を備えている。このインナハブ筒部５１は、アウタハブ筒部４１の内周側に配置されている。インナハブ筒部５１は、外周側に突出するインナハブ外周突起部５１１と、内周側に突出するインナハブ内周突起部５１２が、周方向に沿って交互に複数個形成されて構成されている。

インナハブ外周突起部５１１およびインナハブ内周突起部５１２は、アウタハブ外周突起部４１１およびアウタハブ内周突起部４１２と同数設けられている。また、インナハブ外周突起部５１１およびインナハブ内周突起部５１２の頂部は、Ｒ形状になっている。

インナハブ第１部材５は、インナハブ筒部５１におけるロータ２側の端部で且つインナハブ筒部５１の内周側に、アーマチャ３に対向する板状のインナハブ第１板部５２が形成されている。

インナハブ第１板部５２における外周部近傍には、インナハブ第１板部５２を貫通するインナハブ第１穴５３が、周方向に沿って複数個形成されている。

インナハブ第１板部５２におけるインナハブ第１穴５３よりも内周側には、インナハブ第１板部５２を貫通するインナハブ第２穴５４が、周方向に沿って複数個形成されている。

インナハブ第１部材５とアウタハブ４の材質および板厚を同一にして、アウタハブ４の廃材でインナハブ第１部材５を製造するようにしている。

図１に示すように、インナハブ第２部材６は、回転軸Ｊ方向に延びる円筒状のインナハブボス部６１を備えている。このインナハブボス部６１が冷媒圧縮機の軸に結合される。

また、インナハブ第２部材６は、インナハブボス部６１の一端側から回転軸垂直方向に広がる円板状のインナハブ第２板部６２を備えている。インナハブ第２板部６２には、インナハブ第２板部６２を貫通するインナハブ第４穴６３が、周方向に沿って複数個形成されている。

そして、インナハブ第４穴６３とインナハブ第１部材５のインナハブ第２穴５４にリベット８を挿入した後に、リベット８の先端側をかしめることにより、インナハブ第１部材５とインナハブ第２部材６が結合されている。なお、インナハブ第１部材５とインナハブ第２部材６は、本発明のインナハブを構成している。

図１および図７〜図９に基づいて、弾性部材７について説明する。弾性部材７は、ゴム系弾性材からなり、加硫成形により成形される。具体的には、成形金型内にインナハブ第１部材５を挿入した後に、溶融したゴム系弾性材を成形金型内に注入して、弾性部材７が成形される。

インナハブ第１板部５２におけるインナハブ第１穴５３を含む部位は、弾性部材７内に埋設されている。したがって、弾性部材７におけるインナハブ第１板部５２の両側に位置する部分は、インナハブ第１穴５３内に侵入したゴム系弾性材により連結され、これにより、弾性部材７におけるインナハブ第１板部５２の両側に位置する部分のめくれが防止される。

また、インナハブ筒部５１全体が弾性部材７内に埋設されている。

インナハブ第１部材５と一体化された弾性部材７は、アウタハブ４に圧入されている。すなわち、弾性部材７は、接着剤を用いることなく、アウタハブ４およびインナハブ５と一体化されている。

アウタハブ４とインナハブ５が一体化された状態では、アウタハブ内周突起部４１２とインナハブ外周突起部５１１は、周方向位置がずれている。換言すると、アウタハブ内周突起部４１２とインナハブ外周突起部５１１は、径方向に重ならない位置に配置されている。

また、アウタハブ４とインナハブ５が一体化された状態では、アウタハブ外周突起部４１１内にも弾性部材７が配置されている。これにより、弾性部材７の体格が従来よりも大きくなっている。

弾性部材７をアウタハブ４に圧入した後、アーマチャ３とアウタハブ４が結合される。そして、弾性部材７の主要部がアウタハブ筒部４１とインナハブ筒部５１との間に配置されて、アウタハブ筒部４１からインナハブ筒部５１へ駆動力が伝達される。また、アウタハブ第２板部４２ｂとアーマチャ３との間の隙間に弾性部材７の一部が配置されて、弾性部材７とアウタハブ４との、回転軸Ｊ方向の相対移動が抑制されるようになっている。

さらに、弾性部材７は、アウタハブ４に対してロータ２から離れる方向に弾性力を作用させている。この弾性力により、コイル１２に通電されていないときには、ロータ摩擦面２４１とアーマチャ摩擦面３１との間に隙間が形成される。

次に、本実施形態の作動について説明する。コイル１２に通電されていない場合には、電磁石１が電磁力を発生しないので、ロータ２とアーマチャ３とが弾性部材７の弾性力によって切り離される。従って、エンジンの回転駆動力は冷媒圧縮機へ伝達されない。その結果、冷凍サイクル装置は作動しない。

コイル１２に通電されている場合には、電磁石１が発生する電磁力が弾性部材７の弾性力を上回り、電磁力によりアーマチャ３がロータ２側に吸引されてロータ摩擦面２４１とアーマチャ摩擦面３１が圧接され、ロータ２とアーマチャ３とが連結される。したがって、エンジンの回転駆動力は、ロータ２、アーマチャ３、アウタハブ４、弾性部材７、インナハブ第１部材５、およびインナハブ第２部材６を介して冷媒圧縮機へ伝達される。これにより、冷凍サイクル装置が作動する。

そして、エンジンの回転駆動力が冷媒圧縮機へ伝達される際のトルク変動は、弾性部材７の弾性変形により吸収されるが、本実施形態では、アウタハブ外周突起部４１１を設けたことにより弾性部材７の体格が従来よりも大きくなっているため、トルク変動吸収時の弾性変形に伴って発生する弾性部材７の応力が小さくなり、弾性部材７の耐久性が向上する。

なお、上記実施形態においては、インナハブ外周突起部５１１およびインナハブ内周突起部５１２を、アウタハブ外周突起部４１１およびアウタハブ内周突起部４１２と同数設けたが、図１０に示す第１変形例のように、アウタハブ外周突起部４１１およびアウタハブ内周突起部４１２を、インナハブ外周突起部５１１およびインナハブ内周突起部５１２よりも多く設けてもよいし、図１１に示す第２変形例のように、インナハブ外周突起部５１１およびインナハブ内周突起部５１２を、アウタハブ外周突起部４１１およびアウタハブ内周突起部４１２よりも多く設けてもよい。

また、上記実施形態においては、アウタハブ内周突起部４１２とインナハブ外周突起部５１１を、径方向に重ならない位置に配置したが、図１２に示す第３変形例のように、アウタハブ内周突起部４１２とインナハブ外周突起部５１１を、径方向に重なる位置に配置してもよい。

但し、アウタハブ内周突起部４１２とインナハブ外周突起部５１１を径方向に重ならない位置に配置した方が、アウタハブ内周突起部４１２の頂部とインナハブ外周突起部５１１の頂部との間の距離が長いため、アウタハブ内周突起部４１２の頂部とインナハブ外周突起部５１１の頂部との間における弾性部材７の応力が小さくなり、耐久性の面で有利である。

さらに、上記実施形態においては、アウタハブ内周突起部４１２およびインナハブ外周突起部５１１の頂部をＲ形状にしたが、図１３に示す第４変形例のように、アウタハブ内周突起部４１２およびインナハブ外周突起部５１１をコの字状にしてもよい。

また、上記実施形態においては、アーマチャ突起部３２の先端側をかしめることにより、アーマチャ３とアウタハブ４を結合したが、リベットにてアーマチャ３とアウタハブ４を結合してもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

また、上記実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

２ ロータ（駆動側回転体）
３ アーマチャ（従動側回転体）
４ アウタハブ
５ インナハブ第１部材（インナハブ）
６ インナハブ第２部材（インナハブ）
７ 弾性部材
４１ アウタハブ筒部
５１ インナハブ筒部
４１１ アウタハブ外周突起部
４２ａ アウタハブ第１板部（結合部位）

Claims (4)

1. 駆動源によって回転駆動される駆動側回転体（２）と、
   電磁力により前記駆動側回転体側に吸引されて前記駆動側回転体の回転を受けるアーマチャ（３）と、
   回転軸方向に延びる筒状のアウタハブ筒部（４１）を有するとともに、前記アーマチャに結合されるアウタハブ（４）と、
   前記アウタハブ筒部の内周側に配置されて回転軸方向に延びる筒状のインナハブ筒部（５１）を有するとともに、従動側機器に結合されるインナハブ（５、６）と、
   ゴム系弾性材からなり、前記アウタハブ筒部と前記インナハブ筒部との間に配置されて前記アウタハブ筒部から前記インナハブ筒部へ駆動力を伝達する弾性部材（７）とを備え、
   前記アウタハブ筒部は、外周側に突出するアウタハブ外周突起部（４１１）が周方向に沿って複数個形成され、
   前記アウタハブにおける前記アーマチャとの結合部位（４２ａ）は、前記アウタハブを回転軸方向に沿って見たときに隣接する前記アウタハブ外周突起部間に位置し、
   前記アウタハブは、前記アウタハブを回転軸方向に沿って見たときに隣接する前記アウタハブ外周突起部間に、前記アーマチャに対向する板状のアウタハブ板部（４２ａ、４２ｂ）を備え、
   前記アウタハブ板部の一部（４２ａ）は、前記アーマチャとの結合部位として用いられ、
   前記アウタハブ板部の残部（４２ｂ）は、前記アーマチャとの間に隙間が形成され、前記隙間に前記弾性部材の一部が配置されていることを特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記インナハブは、前記インナハブ筒部の内周側に配置されて前記アーマチャに対向する板状のインナハブ板部（５２）を備え、
   前記インナハブ板部は、前記インナハブ板部を貫通するインナハブ穴（５３）が形成され、
   前記インナハブ筒部全体および前記インナハブ板部における前記インナハブ穴を含む部位は、前記弾性部材内に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記インナハブは、前記インナハブ筒部を含むインナハブ第１部材（５）と、前記従動側機器に結合されるインナハブ第２部材（６）とを備え、
   前記インナハブ第１部材と前記アウタハブは、材質および板厚が同一であることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁クラッチ。
4. 前記弾性部材は、接着剤を用いることなく前記アウタハブおよび前記インナハブと一体化されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電磁クラッチ。

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