JPH07190095A - クラッチ/ブレーキ・ユニット - Google Patents
クラッチ/ブレーキ・ユニットInfo
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- JPH07190095A JPH07190095A JP4288154A JP28815492A JPH07190095A JP H07190095 A JPH07190095 A JP H07190095A JP 4288154 A JP4288154 A JP 4288154A JP 28815492 A JP28815492 A JP 28815492A JP H07190095 A JPH07190095 A JP H07190095A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D27/00—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D67/00—Combinations of couplings and brakes; Combinations of clutches and brakes
- F16D67/02—Clutch-brake combinations
- F16D67/06—Clutch-brake combinations electromagnetically actuated
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2121/00—Type of actuator operation force
- F16D2121/18—Electric or magnetic
- F16D2121/20—Electric or magnetic using electromagnets
- F16D2121/22—Electric or magnetic using electromagnets for releasing a normally applied brake
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2129/00—Type of operation source for auxiliary mechanisms
- F16D2129/06—Electric or magnetic
- F16D2129/065—Permanent magnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
ず、しかも比較的高い制動トルクを発生する比較的安価
な電磁作動式のクラッチ/ブレーキ・ユニットを提供す
ることにある。 【構成】 電気コイル45の付勢により、磁束を発生さ
せて、アーマチュア40を引付けてロータ40と係合さ
せ、入力軸12をプーリ13に連結する。電気コイルを
消勢すると、角度的に互いに間隔を置いた2個の永久磁
石55,56により、アーマチュア40をロータ35か
ら遠ざかる向きに引張り、固定の磁極片60,61に係
合させ、プーリ13に制動トルクを加える。電気コイル
を付勢したときに、この電気コイルの磁束が各永久磁石
の磁束に打勝ち、ブレーキを容易に解放し、電磁クラッ
チ25を係合させることができるように、永久磁石を、
相互に密接に隣接してアーマチュアの短い弧だけに沿っ
て位置させる。
Description
動するクラッチ/ブレーキ・ユニット(clutch/
brake unit)、ことに蓄電池とこの蓄電池に
充電する交流発電機とを持つ乗用芝刈り機、農耕トラク
タ又は同様な車両にとくに使うようにしたクラッチ/ブ
レーキ・ユニットに関する。クラッチ/ブレーキ・ユニ
ットの目的は、器具駆動装置(たとえば芝刈り及駆動装
置)の選択的な係合及び係合離脱が可能であり、又この
駆動装置の係合を離脱したときに、この駆動装置に確実
なブレーキ・トルクを加えることである。
レーキ・ユニットの1例には、固定の界磁殻(fiel
d shell)とこの界磁殻内に配置した電気コイル
と、入力部材により駆動され界磁殻に対して回転可能な
ロータと、出力部材に連結され前記ロータに対し選択的
に回転可能なアーマチュア(armature)とを持
つ電磁クラッチを備えている。コイルを付勢すると、磁
束が界磁殻及びロータを通り、ロータ及びアーマチュア
の間のエアギャップを軸線方向に横切り、アーマチュア
を引付けて、ロータに係合させることにより出力部材を
入力部材と一緒に回転するように結合する。コイルを消
勢すると、ばねによりアーマチュアをロータから遠ざか
る向きに引付け、クラッチの係合を離脱し、入力部材を
出力部材に対して回転させる。これと同時に、回転する
出力部材を比較的迅速に停止するように、ばねによりア
ーマチュアを固定のブレーキ部材に引寄せる。
の制動力は、ばねにより生ずるので、これ等のばねは、
出力部材を有効に制動するように比較的強くなければな
らない。従って、ばねに打勝ちブレーキを解放しクラッ
チを係合させるように強い磁力を生じなければならな
い。アーマチュアがロータに係合する状態に一層近く動
く際に、各ばねは受ける荷重が次第に強くなり、ロータ
に対するアーマチュアの係合に抵抗する一層強い力も及
ぼす。
力を生じなければならないから、クラッチ/ブレーキ・
ユニットは、このような力を生ずるように比較的大きい
電気コイルを使わなければならない。大きい電気コイル
を使用するには、車両にこの電気コイルと共に車両のそ
の他の電気付属品を働かせるのに比較的高い容量の電気
システムを設ける必要がある。
電気コイルだけしか必要としなくてしかも比較的高い制
動トルクを生ずることのできる比較的安価な電磁作動ク
ラッチ/ブレーキ・ユニットを提供することにある。
調整を必要としないでクラッチ/ブレーキ・ユニットの
寿命を通じて実質的に一定の制動トルクを生ずるクラッ
チ/ブレーキ・ユニットを提供することにある。
のに強いばねを必要としない独特の構成を持つ永久磁石
により制動力を生ずるクラッチ/ブレーキ・ユニットを
提供することにより前記目的を達成することにある。
クラッチ・コイルを付勢するときに比較的弱い力でブレ
ーキを迅速容易に解放するようにクラッチに対して永久
磁石を非対称に位置決めすることにある。
磁束を隔離するように独特の磁気回路を設けることを特
徴とする。
は添付図面についての以下の説明から明らかである。
ユニット10を例示してある。クラッチ/ブレーキ・ユ
ニット10は、多くの用途を持つが、乗用芝刈り機(r
iding lawn mower)又は庭園トラクタ
(garden tractor)のエンジンと協働し
て使うのにとくに適している。エンジンは下方に突出す
る駆動軸12を持つ。プーリ13の形の出力部材は、駆
動軸12により回転されベルトにより芝刈り機及又はそ
の他の被駆動装置に連結するようにしてある。
は、エンジンの駆動軸12にキー止めした入力部材すな
わちハブ15を備えている。ハブ15の下端部には軸受
16を位置させてある。軸受16は、プーリ13をハブ
15に対して回転するように支える。ハブ15の上端部
と駆動軸の肩部18との間には第2の軸受17を位置さ
せてある。これ等の種種の部品は、駆動軸の下端部分に
ねじ込まれブシュ20を貫いて延びるねじ19により組
立てた関係に保持してある。ブシュ20は、軸受16を
貫いて延び、ハブ15内にキー止めしてある。ねじ19
の頭部21は、ブシュのフランジ22を軸受16の下側
に締付ける。
に、回転しないように固定した界磁殻(field s
hell)26を持つ電磁クラッチ25を備えている。
界磁殻26は、逆U字形の横断面を持ち、頂部区分29
により互いに連結した内側及び外側の磁極リング27,
28を備えている。軸受17は、界磁殻26を支えると
共に駆動軸12及びハブ15を界磁殻26の内側磁極リ
ング27内で回転させる。界磁殻26の回転は、外側の
磁極リング28の下端部に一体に形成され、この下端部
の一方の側から半径方向外方に延びる回り止め用のフラ
ンジ30により妨げられる。ファスナ(図示してない)
は、フランジ30の端部部分の切欠き31(図2)を貫
いて延び、界磁殻を、エンジンブロック又はその他の固
定構造に締付ける。
内にその外側の磁極リング26に隣接して回転できるす
きまを置いて、磁極リング36を配置したロータ35を
固定してある。ロータ35は、磁極リング36の下端部
に一体に形成され、ハブ15と一緒に回転するように連
結した下部の摩擦板37を備えている。摩擦板37を貫
いて半径方向に互いに間隔を置いた複数列の角度的に互
いに間隔を置いたみぞ穴38を形成してある。この特定
の例では摩擦板37に同心の3列のみぞ穴を形成してあ
る。
と一緒に回転し、出力軸に対し軸線方向に動くように連
結したアーマチュア40が協働している。このために角
度的に互いに間隔を置いた3個の板ばね41を、プーリ
とアーマチュアとの間に位置させてある。各板ばね41
の一端部分は、リベット42によりプーリに固定してあ
るが、反対側端部部分はリベット43によりアーマチュ
アに連結してある。各ばね41は、接極子からプーリに
トルクを伝えこの接極子をプーリに対し軸線方向にロー
タ35の摩擦板37に対し近づき又遠ざかる向きに移動
させる。
に互いに間隔を置いたみぞ穴44はアーマチュア40を
貫いて形成してある。この場合2列のみぞ穴44が設け
られ、一方の列は、ロータ35の摩擦板37の内側及び
中央の各列のみぞ穴38間に位置し、他方の列はロータ
35の摩擦板37の中央及び外側の列のみぞ穴38間に
位置している。
側及び外側の磁極リング27,28の間で界磁殻26内
に配置され、端子ブロック46に電気的に接続した多重
巻線により形成したコイル45を設けることにより完成
する。端子ブロック46は、乗用芝刈り機又はトラクタ
の蓄電池のような電圧源に接続するようにしてある。コ
イル45を付勢すると、磁束が生じ図4の経路48を通
る。とくに磁束は、界磁殻26の外側の磁極リング28
から半径方向エアギャップ50を横切りロータ35の磁
極リング36に進み、ロータ35の摩擦板37及びアー
マチュア40の間の軸線方向エアギャップ51を前後に
複数回横切り、次いで摩擦板37から界磁殻の内側の磁
極リング27に進む。このような磁束はアーマチュア4
0を図5に示すように引付けてロータ35の摩擦板37
に接触させ、アーマチュア40及びプーリ13を、ロー
タ35及びハブ15と一緒に回転させる。板ばね41に
よりアーマチュア40を軸線方向に動かし、ロータ35
に接触させ、アーマチュアからプーリにトルクを伝える
ように作用する。コイル45を消勢すると、板ばね41
は、アーマチュアはロータ板との接触を離すように引張
る力を加える。アーマチュア40がその図1に示したク
ラッチの係合離脱位置にあるときは、入力部材であるハ
ブ15及びロータ35は、アーマチュア40及びプーリ
13を駆動しないで回転する。
8と、アーマチュア40の2列のみぞ穴44は、軸線方
向エアギャップ51を全部で6回横切るように経路48
に磁束を生ずる。すなわち電磁クラッチ25は比較的高
いトルクを生ずることのできる6極クラッチである。ロ
ータ又はアーマチュアのいずれかのみぞ穴の列のうち任
意の列を除くことにより、電磁クラッチはいくぶん一層
小さいコイルを使うことのできる一層低トルクの4極ク
ラッチとすることができる。クラッチを4極クラッチと
して構成すると、加工上の見地からロータ35の摩擦板
37の中央列のみぞ穴38を除くのがよい。
は、出力部材であるプーリ13は比較的短い時限(たと
えば3sec)にわたり完全に停止させる必要がある。
本発明クラッチ/ブレーキ・ユニット10と同じ形式を
持つ多くの従来のクラッチ/ブレーキ・ユニットでは板
ばね41は、コイル45を消勢したときに、固定の制動
部材にアーマチュア40を緊密に押しつけることにより
アーマチュア及びプーリに制動トルクを加えるのに十分
なだけ強くする。しかし強いばねを使用すると、クラッ
チにより生ずる磁力はアーマチュア40を引張りロータ
35に係合させるばねの力に打勝つのに十分強くする必
要がある。
マチュア40に対し独特の位置に設けられ、アーマチュ
ア40に協働し電磁クラッチ25の係合離脱時に出力部
材であるプーリ13を迅速に停止させる。後述する所か
ら明らかなように制動力を生ずるのに永久磁石を利用す
ると、はるかに軽い板ばね41を使用でき、この場合、
電磁クラッチの所要電力が減りクラッチ/ブレーキ・ユ
ニット10を比較的軽負荷の発電システムを持つ車両に
協働して使うことができる。
56を使うが、若干の場合に2個以上の永久磁石を使っ
てもよい。これ等の永久磁石は、各永久磁石が互いに反
対の極性を持つ軸線方向に向いた磁極を持つようにして
磁化される扁平なセラミックウェーハの形にするのがよ
い。単に例示のために各永久磁石を示してあるが、永久
磁石55は上向きの南極と下向きの北極とを持ち、永久
磁石56は上向きの北極と下向きの南極とを持つ。しか
し各永久磁石の特定の極性は、隣接する永久磁石の同様
な極性が軸線方向に互いに反対の方向に向く限りは変え
てもよいのはもちろんである。
ンジ30の下方に互いに密接な間隔を端部と端部とが置
くようにフランジ30に係合して位置し又それぞれ低い
磁気抵抗を持つ鋼又はその他の材料から成る磁極片(p
ole piece)60,61に重なって係合して位
置する。各永久磁石は、フランジ30及び各磁極片の間
に1対のリベット64により保持してある。各リベット
64は又磁極片をフランジ30に固定する作用もする。
各磁極片はその内縁部分がアーマチュア40の外周部分
の下側に位置する。
係合を離脱すると、永久磁石55,56の磁束は、回路
65(図2及び3)を通る。とくに磁束は、永久磁石5
5の北極から磁極片60に次いでアーマチュア40に進
む。磁束は次いで磁極片61を横切り永久磁石56の南
極から北極に又界磁殻26のフランジ30に進み、永久
磁石55の南極に戻る。このような磁束はアーマチュア
40を下方に引付けて磁極片60,61に係合させる力
を生じ固定の磁極片がアーマチュアに制動トルクを加え
る。
は、円形の界磁殻26及びアーマチュア40に対して非
対称であり、各永久磁石及び磁極片60,61にわたる
角度的距離が界磁殻の周辺の半分より実質的に短く延び
るように寸法を定め位置させてある。この特定の例では
2個の永久磁石の隣接してない端部の間の角度はわずか
に約60°であり、すなわち各永久磁石は、界磁殻の周
辺のわずかに約1/6にわたって延びる。この構造によ
って永久磁石磁束は、界磁殻及びアーマチュアの比較的
短い弧だけを通り、コイル45により生ずる磁束によっ
て永久磁石磁束の打消し(bucking)が最小にな
るようにする。コイル45を付勢するときは、アーマチ
ュア40の永久磁石55,56の反対側は、図4に示す
ようにロータ35の摩擦板37に急速に係合するが、永
久磁石に隣接するアーマチュアの側は図4に示すように
磁極片60,61に瞬時に係合したままになる。アーマ
チュアが後退し始めると、1連の磁束線がロータとアー
マチュアとの間のエアギャップ51を飛び越え、クラッ
チの磁極を包囲し、アーマチュア/ロータ引付け力をア
ーマチュア/磁極片引付け力の数倍高くすることにより
アーマチュアを各磁極片から容易に引離し図5に示した
全クラッチ係合位置にする。
みぞ穴70が、アーマチュア40を貫いて有利にも形成
され、ロータ35の摩擦板37の最も外側の列のみぞ穴
38の半径方向外方に位置する。各みぞ穴70は、永久
磁石磁束をコイル45により生ずる磁束から隔離し、コ
イル45を付勢して電磁クラッチ25を係合させるとき
に、永久磁石55,56がアーマチュア40を磁極片6
0,61に当てがう傾向を低減する。
と、アーマチュア40を磁極片60,61から引離し、
電磁クラッチ25を係合させ、磁極片の制動作用を打消
す。コイルを消勢すると、永久磁石55,56はアーマ
チュアをロータ35の摩擦板37から遠ざかる向きに引
張り、磁極片に係合させ、アーマチュアを介して出力部
材であるプーリ13に制動トルクが加わるようにする。
制動力は、板ばね41によらないで永久磁石により生ず
るから、板ばね41は、アーマチュア及びプーリの間に
トルクを伝えるのに十分強いだけでよく、すなわち板ば
ね41はクラッチの係合にほとんど抵抗を生じない。さ
らに、アーマチュアがロータに向かって動くに伴い永久
磁石によりアーマチュアに加わる力は減小するが、ばね
付勢制動システム内のばねにより加わる力は増大する。
電磁クラッチ25の係合に所要力が一層弱くてすむか
ら、電磁クラッチの所要電力は一層少なくて、電磁クラ
ッチは車両の電気系統の蓄電池の消費が一層少なくてす
む。
いから、電磁クラッチ25は、比較的大きいエアギャッ
プ51(たとえば0.080inものエアギャップ)が
摩擦板37及びアーマチュア40の間に存在しても全ト
ルクで作動する。従って十分な摩耗が生じても電磁クラ
ッチ25は調整しないで全トルクを生ずることができ
る。さらに永久磁石55,56の使用により制動トルク
を生じているときに、電磁クラッチ25内の公差の積重
なりの影響を無効にするから、比較的一貫した制動トル
クが得られる。
石55,56の使用により、これ等の2個の永久磁石と
同じ表面積を持つ単一の永久磁石より実質的に大きい制
動トルクを生ずることが分った。永久磁石の一方は、他
方の永久磁石から磁束を引寄せてアーマチュア40及び
磁極片60,61間を通る磁束線の全数を増す。アーマ
チュアは通常永久磁石に接触しているから、アーマチュ
アは「保持棒(keeper bar)」と同じように
作用し永久磁石を或る時限にわたり消磁しないようにす
るのに役立つ。
に機能するようにするには、永久磁石55,56は、同
様な磁極が軸線方向で互いに反対の向きに向くようにし
て取付けなければならない。永久磁石を同様な磁極が軸
線方向の同じ向きに向いた状態で取付けないようにする
のに、各永久磁石は互いに平行な6辺を持つ形状にす
る。2個の永久磁石は形状が互いに同じでそれぞれ同じ
方向に磁化する。磁極片60のリベット64と、磁極片
61のリベットとは、永久磁石が与えられた向きを持つ
ときだけ、磁極片60のリベット間にこの永久磁石を位
置させると共に、別の永久磁石を第1の永久磁石に対し
て水平軸線のまわりに180°だけ逆にしたときだけ、
磁極片61のリベット間にこの永久磁石を位置させるこ
とができるようにして位置決めする。従って同様な磁極
を同じ方向に向けて永久磁石を不注意に取付けることを
防ぐ。
その電磁クラッチは解放し、ブレーキは係合させて示す
軸断面図である。
である。
電磁クラッチは係合し始めた状態で示す軸断面図であ
る。
磁クラッチは係合し終った状態で示す軸断面図である。
動するクラッチ/ブレーキ・ユニット(clutch/
brake unit)、ことに蓄電池とこの蓄電池に
充電する交流発電機とを持つ乗用芝刈り機、農耕トラク
タ又は同様な車両にとくに使うようにしたクラッチ/ブ
レーキ・ユニットに関する。クラッチ/ブレーキ・ユニ
ットの目的は、器具駆動装置(たとえば芝刈り及駆動装
置)の選択的な係合及び係合離脱が可能であり、又この
駆動装置の係合を離脱したときに、この駆動装置に確実
なブレーキ・トルクを加えることである。
レーキ・ユニットの1例には、固定の界磁殻(fiel
d shell)とこの界磁殻内に配置した電気コイル
と、入力部材により駆動され界磁殻に対して回転可能な
ロータと、出力部材に連結され前記ロータに対し選択的
に回転可能なアーマチュア(armature)とを持
つ電磁クラッチを備えている。コイルを付勢すると、磁
束が界磁殻及びロータを通り、ロータ及びアーマチュア
の間のエアギャップを軸線方向に横切り、アーマチュア
を引付けて、ロータに係合させることにより出力部材を
入力部材と一緒に回転するように結合する。コイルを消
勢すると、ばねによりアーマチュアをロータから遠ざか
る向きに引付け、クラッチの係合を離脱し、入力部材を
出力部材に対して回転させる。これと同時に、回転する
出力部材を比較的迅速に停止するように、ばねによりア
ーマチュアを固定のブレーキ部材に引寄せる。
の制動力は、ばねにより生ずるので、これ等のばねは、
出力部材を有効に制動するように比較的強くなければな
らない。従って、ばねに打勝ちブレーキを解放しクラッ
チを係合させるように強い磁力を生じなければならな
い。アーマチュアがロータに係合する状態に一層近く動
く際に、各ばねは受ける荷重が次第に強くなり、ロータ
に対するアーマチュアの係合に抵抗する一層強い力も及
ぼす。
力を生じなければならないから、クラッチ/ブレーキ・
ユニットは、このような力を生ずるように比較的大きい
電気コイルを使わなければならない。大きい電気コイル
を使用するには、車両にこの電気コイルと共に車両のそ
の他の電気付属品を働かせるのに比較的高い容量の電気
システムを設ける必要がある。
電気コイルだけしか必要としなくてしかも比較的高い制
動トルクを生ずることのできる比較的安価な電磁作動ク
ラッチ/ブレーキ・ユニットを提供することにある。
調整を必要としないでクラッチ/ブレーキ・ユニットの
寿命を通じて実質的に一定の制動トルクを生ずるクラッ
チ/ブレーキ・ユニットを提供することにある。
のに強いばねを必要としない独特の構成を持つ永久磁石
により制動力を生ずるクラッチ/ブレーキ・ユニットを
提供することにより前記目的を達成することにある。
クラッチ・コイルを付勢するときに比較的弱い力でブレ
ーキを迅速容易に解放するようにクラッチに対して永久
磁石を非対称に位置決めすることにある。
磁束を隔離するように独特の磁気回路を設けることを特
徴とする。
は添付図面についての以下の説明から明らかである。
ユニット10を例示してある。クラッチ/ブレーキ・ユ
ニット10は、多くの用途を持つが、乗用芝刈り機(r
iding lawn mower)又は庭園トラクタ
(garden tractor)のエンジンと協働し
て使うのにとくに適している。エンジンは下方に突出す
る駆動軸12を持つ。プーリ13の形の出力部材は、駆
動軸12により回転されベルトにより芝刈り機及又はそ
の他の被駆動装置に連結するようにしてある。
は、エンジンの駆動軸12にキー止めした入力部材すな
わちハブ15を備えている。ハブ15の下端部には軸受
16を位置させてある。軸受16は、プーリ13をハブ
15に対して回転するように支える。ハブ15の上端部
と駆動軸の肩部18との間には第2の軸受17を位置さ
せてある。これ等の種種の部品は、駆動軸の下端部分に
ねじ込まれブシュ20を貫いて延びるねじ19により組
立てた関係に保持してある。ブシュ20は、軸受16を
貫いて延び、ハブ15内にキー止めしてある。ねじ19
の頭部21は、ブシュのフランジ22を軸受16の下側
に締付ける。
に、回転しないように固定した界磁殻(field s
hell)26を持つ電磁クラッチ25を備えている。
界磁殻26は、逆U字形の横断面を持ち、頂部区分29
により互いに連結した内側及び外側の磁極リング27,
28を備えている。軸受17は、界磁殻26を支えると
共に駆動軸12及びハブ15を界磁殻26の内側磁極リ
ング27内で回転させる。界磁殼26の回転は、外側の
磁極リング28の下端部に一体に形成され、この下端部
の一方の側から半径方向外方に延びる回り止め用のフラ
ンジ30により妨げられる。フアスナ(図示してない)
は、フランジ30の端部部分の切欠き31(図2)を貫
いて延び、界磁殻を、エンジンブロック又はその他の固
定構造に締付ける。
内にその外側の磁極リング26に隣接して回転できるす
きまを置いて、磁極リング36を配置したロータ35を
固定してある。ロータ35は、磁極リング36の下端部
に一体に形成され、ハブ15と一緒に回転するように連
結した下部の摩擦板37を備えている。摩擦板37を貫
いて半径方向に互いに間隔を置いた複数列の角度的に互
いに間隔を置いたみぞ穴38を形成してある。この特定
の例では摩擦板37に同心の3列のみぞ穴を形成してあ
る。
と一緒に回転し、出力軸に対し軸線方向に動くように連
結したアーマチュア40が協働している。このために角
度的に互いに間隔を置いた3個の板ばね41を、プーリ
とアーマチュアとの間に位置させてある。各板ばね41
の一端部分は、リベット42によりプーリに固定してあ
るが、反対側端部部分はリベット43によりアーマチュ
アに連結してある。各ばね41は、接極子からプーリに
トルクを伝えこの接極子をプーリに対し軸線方向にロー
タ35の摩擦板37に対し近づき又遠ざかる向きに移動
させる。
に互いに間隔を置いたみぞ穴44はアーマチュア40を
貫いて形成してある。この場合2列のみぞ穴44が設け
られ、一方の列は、ロータ35の摩擦板37の内側及び
中央の各列のみぞ穴38間に位置し、他方の列はロータ
35の摩擦板37の中央及び外側の列のみぞ穴38間に
位置している。
側及び外側の磁極リング27,28の間で界磁殻26内
に配置され、端子ブロック46に電気的に接続した多重
巻線により形成したコイル45を設けることにより完成
する。端子ブロック46は、乗用芝刈り機又はトラクタ
の蓄電池のような電圧源に接続するようにしてある。コ
イル45を付勢すると、磁束が生じ図4の経路48を通
る。とくに磁束は、界磁殻26の外側の磁極リング28
から半径方向エアギャップ50を横切りロータ35の磁
極リング36に進み、ロータ35の摩擦板37及びアー
マチュア40の間の軸線方向エアギャップ51を前後に
複数回横切り、次いで摩擦板37から界磁殻の内側の磁
極リング27に進む。このような磁束はアーマチュア4
0を図5に示すように引付けてロータ35の摩擦板37
に接触させ、アーマチュア40及びプーリ13を、ロー
タ35及びハブ15と一緒に回転させる。板ばね41に
よりアーマチュア40を軸線方向に動かし、ロータ35
に接触させ、アーマチュアからプーリにトルクを伝える
ように作用する。コイル45を消勢すると、板ばね41
は、アーマチュアはロータ板との接触を離すように引張
る力を加える。アーマチュア40がその図1に示したク
ラッチの係合離脱位置にあるときは、入力部材であるハ
ブ15及びロータ35は、アーマチュア40及びプーリ
13を駆動しないで回転する。
8と、アーマチュア40の2列のみぞ穴44は、軸線方
向エアギャップ51を全部で6回横切るように経路48
に磁束を生ずる。すなわち電磁クラッチ25は比較的高
いトルクを生ずることのできる6極クラッチである。ロ
ータ又はアーマチュアのいずれかのみぞ穴の列のうち任
意の列を除くことにより、電磁クラッチはいくぶん一層
小さいコイルを使うことのできる一層低トルクの4極ク
ラッチとすることができる。クラッチを4極クラッチと
して構成すると、加工上の見地からロータ35の摩擦板
37の中央列のみぞ穴38を除くのがよい。
は、出力部材であるプーリ13は比較的短い時限(たと
えば3sec)にわたり完全に停止させる必要がある。
本発明クラッチ/ブレーキ・ユニット10と同じ形式を
持つ多くの従来のクラッチ/ブレーキ・ユニットでは板
ばね41は、コイル45を消勢したときに、固定の制動
部材にアーマチュア40を緊密に押しつけることにより
アーマチュア及びプーリに制動トルクを加えるのに十分
なだけ強くする。しかし強いばねを使用すると、クラッ
チにより生ずる磁力はアーマチュア40を引張りロータ
35に係合させるばねの力に打勝つのに十分強くする必
要がある。
マチュア40に対し独特の位置に設けられ、アーマチュ
ア40に協働し電磁クラッチ25の係合離脱時に出力部
材であるプーリ13を迅速に停止させる。後述する所か
ら明らかなように制動力を生ずるのに永久磁石を利用す
ると、はるかに軽い板ばね41を使用でき、この場合、
電磁クラッチの所要電力が減りクラッチ/ブレーキ・ユ
ニット10を比較的軽負荷の発電システムを持つ車両に
協働して使うことができる。
56を使うが、若干の場合に2個以上の永久磁石を使っ
てもよい。これ等の永久磁石は、各永久磁石が互いに反
対の極性を持つ軸線方向に向いた磁極を持つようにして
磁化される扁平なセラミックウェーハの形にするのがよ
い。単に例示のために各永久磁石を示してあるが、永久
磁石55は上向きの南極と下向きの北極とを持ち、永久
磁石56は上向きの北極と下向きの南極とを持つ。しか
し各永久磁石の特定の極性は、隣接する永久磁石の同様
な極性が軸線方向に互いに反対の方向に向く限りは変え
てもよいのはもちろんである。
ンジ30の下方に互いに密接な間隔を端部と端部とが置
くようにフランジ30に係合して位置し又それぞれ低い
磁気抵抗を持つ鋼又はその他の材料から成る磁極片(p
ole piece)60,61に重なって係合して位
置する。各永久磁石は、フランジ30及び各磁極片の間
に1対のリベット64により保持してある。各リベット
64は又磁極片をフランジ30に固定する作用もする。
各磁極片はその内縁部分がアーマチュア40の外周部分
の下側に位置する。
係合を離脱すると、永久磁石55,56の磁束は、回路
65(図2及び3)を通る。とくに磁束は、永久磁石5
5の北極から磁極片60に次いでアーマチュア40に進
む。磁束は次いで磁極片61を横切り永久磁石56の南
極から北極に又界磁殻26のフランジ30に進み、永久
磁石55の南極に戻る。このような磁束はアーマチュア
40を下方に引付けて磁極片60,61に係合させる力
を生じ固定の磁極片がアーマチュアに制動トルクを加え
る。
は、円形の界磁殻26及びアーマチュア40に対して非
対称であり、各永久磁石及び磁極片60,61にわたる
角度的距離が界磁殼の周辺の半分より実質的に短く延び
るように寸法を定め位置させてある。この特定の例では
2個の永久磁石の隣接してない端部の間の角度はわずか
に約60°であり、すなわち各永久磁石は、界磁殻の周
辺のわずかに約1/6にわたって延びる。この構造によ
って永久磁石磁束は、界磁殻及びアーマチュアの比較的
短い弧だけを通り、コイル45により生ずる磁束によっ
て永久磁石磁束の打消し(bucking)が最小にな
るようにする。コイル45を付勢するときは、アーマチ
ュア40の永久磁石55,56の反対側は、図4に示す
ようにロータ35の摩擦板37に急速に係合するが、永
久磁石に隣接するアーマチュアの側は図4に示すように
磁極片60,61に瞬時に係合したままになる。アーマ
チュアが後退し始めると、1連の磁束線がロータとアー
マチュアとの間のエアギャップ51を飛び越え、クラッ
チの磁極を包囲し、アーマチュア/ロータ引付け力をア
ーマチュア/磁極片引付け力の数倍高くすることにより
アーマチュアを各磁極片から容易に引離し図5に示した
全クラッチ係合位置にする。
みぞ穴70が、アーマチュア40を貫いて有利にも形成
され、ロータ35の摩擦板37の最も外側の列のみぞ穴
38の半径方向外方に位置する。各みぞ穴70は、永久
磁石磁束をコイル45により生ずる磁束から隔離し、コ
イル45を付勢して電磁クラッチ25を係合させるとき
に、永久磁石55,56がアーマチュア40を磁極片6
0,61に当てがう傾向を低減する。
と、アーマチュア40を磁極片60,61から引離し、
電磁クラッチ25を係合させ、磁極片の制動作用を打消
す。コイルを消勢すると、永久磁石55,56はアーマ
チュアをロータ35の摩擦板37から遠ざかる向きに引
張り、磁極片に係合させ、アーマチュアを介して出力部
材であるプーリ13に制動トルクが加わるようにする。
制動力は、板ばね41によらないで永久磁石により生ず
るから、板ばね41は、アーマチュア及びプーリの間に
トルクを伝えるのに十分強いだけでよく、すなわち板ば
ね41はクラッチの係合にほとんど抵抗を生じない。さ
らに、アーマチュアがロータに向かって動くに伴い永久
磁石によりアーマチュアに加わる力は減小するが、ばね
付勢制動システム内のばねにより加わる力は増大する。
電磁クラッチ25の係合に所要力が一層弱くてすむか
ら、電磁クラッチの所要電力は一層少なくて、電磁クラ
ッチは車両の電気系統の蓄電池の消費が一層少なくてす
む。
いから、電磁クラッチ25は、比較的大きいエアギャッ
プ51(たとえば0.080inものエアギャップ)が
摩擦板37及びアーマチュア40の間に存在しても全ト
ルクで作動する。従って十分な摩耗が生じても電磁クラ
ッチ25は調整しないで全トルクを生ずることができ
る。さらに永久磁石55,56の使用により制動トルク
を生じているときに、電磁クラッチ25内の公差の積重
なりの影響を無効にするから、比較的一貫した制動トル
クが得られる。
石55,56の使用により、これ等の2個の永久磁石と
同じ表面積を持つ単一の永久磁石より実質的に大きい制
動トルクを生ずることが分った。永久磁石の一方は、他
方の永久磁石から磁束を引寄せてアーマチュア40及び
磁極片60,61間を通る磁束線の全数を増す。アーマ
チュアは通常永久磁石に接触しているから、アーマチュ
アは「保持棒(keeper bar)」と同じように
作用し永久磁石を或る時限にわたり消磁しないようにす
るのに役立つ。
に機能するようにするには、永久磁石55,56は、同
様な磁極が軸線方向で互いに反対の向きに向くようにし
て取付けなければならない。永久磁石を同様な磁極が軸
線方向の同じ向きに向いた状態で取付けないようにする
のに、各永久磁石は互いに平行な6辺を持つ形状にす
る。2個の永久磁石は形状が互いに同じでそれぞれ同じ
方向に磁化する。磁極片60のリベット64と、磁極片
61のリベットとは、永久磁石が与えられた向きを持つ
ときだけ、磁極片60のリベット間にこの永久磁石を位
置させると共に、別の永久磁石を第1の永久磁石に対し
て水平軸線のまわりに180°だけ逆にしたときだけ、
磁極片61のリベット間にこの永久磁石を位置させるこ
とができるようにして位置決めする。従って同様な磁極
を同じ方向に向けて永久磁石を不注意に取付けることを
防ぐ。
Claims (5)
- 【請求項1】 (イ)外周辺を持ち、大体において円形
であり、回転しないように固定した電磁的な界磁殻と、
(ロ)この界磁殻に対して回転するように支えた入力部
材と、(ハ)この入力部材に対して回転するように支え
た出力部材と、(ニ)前記入力部材と一緒に回転可能な
ロータと、(ホ)前記出力部材と一緒に回転可能であ
り、クラッチ解放位置において通常は前記ロータから軸
線方向に間隔を置いて設けられ、クラッチ係合位置に、
前記ロータにより軸線方向に引付けられ前記ロータに係
合するアーマチュアと、(ヘ)前記界磁殻を通る磁束を
生ずるように選択的に付勢可能なコイルと、(ト)前記
界磁殻の外周辺に固定され、相互に密接に隣接して位置
し、相互間の角度的距離が前記界磁殻の外周辺の周囲の
半分よりほぼ小さい寸法にわたって延びるように寸法及
び位置を定められた角度的に互いに間隔を置いた複数の
永久磁石とを備え、これ等の永久磁石が軸線方向に向く
磁極を持ち、1つの永久磁石の一方の磁極が軸線方向の
一方の向きに向き、隣接する永久磁石の対応する磁極は
軸線方向の反対の向きに向くように向きを定め、前記界
磁殻に固定され、この界磁殻が前記クラッチ解放位置に
あるときに前記アーマチュアに係合する磁極片を設け、
前記永久磁石を、前記磁極片と前記界磁殻との間に挟
み、前記各永久磁石からの磁束は、前記アーマチュアが
前記クラッチ解放位置にあるときに、前記磁極片、前記
アーマチュア及び前記界磁殻を通り、前記アーマチュア
を前記磁極片に引付け、前記アーマチュアに制動力を加
えるようにし、前記コイルの磁束は、このコイルを付勢
したときに、前記永久磁石の磁束に打勝ち、前記アーマ
チュアを、前記磁極片から遠ざかる向きに、前記クラッ
チ係合位置に向かって付勢するようにした、クラッチ/
ブレーキ・ユニット。 - 【請求項2】 前記ロータ及びアーマチュアに、それぞ
れコイル磁束回路を形成する半径方向に互いに間隔を置
いた複数列の角度的に互いに間隔を置いたみぞ穴を形成
し、前記コイル磁束回路により、前記コイルの磁束を前
記ロータと前記アーマチュアとの間を前後に通るように
し、角度的に互いに間隔を置いた付加的な組のみぞ穴を
前記アーマチュアに形成し、前記みぞ穴の列の最も外側
の1つの半径方向外方に位置させて、前記永久磁石の磁
束を、前記コイル磁束回路から隔離するようにした、請
求項1のクラッチ/ブレーキ・ユニット。 - 【請求項3】 前後コイル磁束回路を、前記ロータ及び
アーマチュアのうちの一方に半径方向に互いに間隔を置
いた列の角度的に互いに間隔を置いて設けたみぞ穴と、
前記ロータ及びアーマチュアのうちの他方に半径方向に
互いに間隔を置いた2列の角度的に互いに間隔を置いて
設けたみぞ穴とにより形成した、請求項2のクラッチ/
ブレーキ・ユニット。 - 【請求項4】 前記界磁殻に設けられ、かつ前記磁石を
その一方の磁石の一方の磁極が、隣接する磁石の対応す
る磁極と軸線方向で同じ向きに向くようにして、前記界
磁殻に固定されるのを防ぐ手段を備えた、請求項1のク
ラッチ/ブレーキ・ユニット。 - 【請求項5】 (イ)回転しないように固定した電磁的
な界磁殻と、(ロ)この界磁殻に対して回転するように
支えた入力部材と、(ハ)この入力部材に対して回転す
るように支えた出力部材と、(ニ)前記入力部材と一緒
に回転可能なロータと、(ホ)前記出力部材と一緒に回
転可能であり、クラッチ解放位置において、通常は前記
ロータから軸線方向に間隔を置いて設けられた大体にお
いて円形のアーマチュアと、(ヘ)このアーマチュアを
クラッチ係合位置の方へ軸線方向に引付けて前記ロータ
と係合するように、前記界磁殻と、前記ロータと前記ア
ーマチュアとを通る磁束を生ずるように、選択的に付勢
可能なコイルと、(ト)前記界磁殻に固定され、相互に
密接して配置された角度的に互いに間隔を置いた第1及
び第2の永久磁石とを備え、前記永久磁石が、軸線方向
に向く磁極を持ち、一方の永久磁石の一方の磁極は軸線
方向の一方の向きに向き、他方の永久磁石の対応する磁
極は軸線方向の反対の向きに向くように方向を定め、前
記界磁殻に固定され互いに角度的に間隔を置いた第1及
び第2の磁極片を設け、前記第1及び第2の永久磁石を
前記界磁殻と前記第1及び第2の磁極片との間にそれぞ
れ挟み、前記磁極片は、前記アーマチュアが、前記クラ
ッチ解放位置にあるときに、前記アーマチュアに係合
し、前記アーマチュアを、相互に密接に隣接して位置
し、かつ共に180°より実質的に小さい角度に対応す
る、角度的に互いに間隔を置いた2つの弧にだけ沿って
係合させるように、前記磁極片の寸法及び位置を定め、
前記永久磁石からの磁束は、前記アーマチュアが前記ク
ラッチ解放位置にあるときに、前記第1の磁極片、前記
アーマチュア、前記第2の磁極片及び前記界磁殻を通
り、前記アーマチュアを前記磁極片に引付けて前記アー
マチュアに制動力を加えるようにし、前記コイルの磁束
は、このコイルを付勢するときに、前記永久磁石の磁束
に打勝ち、前記アーマチュアを、前記磁極片から遠ざか
る向きに前記クラッチ係合位置に向かって付勢するよう
にしたクラッチ/ブレーキ・ユニット。
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