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

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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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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的小さい電気コイルだけしか必要とせ
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

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クラッチを電磁的に作
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。
【０００２】
【発明の背景】これ等の目的に使う従来のクラッチ／ブ
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。
【０００３】このようなクラッチ／ブレーキ・ユニット
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。
【０００４】比較的強いばねに打勝つのに比較的強い磁
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。
【０００５】
【発明の概要】本発明の一般的な目的は、比較的小さい
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。
【０００６】本発明の他の目的は、摩耗の補償のための
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。
【０００７】なお一層詳細な目的は、制動作用を加える
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。
【０００８】本発明は又、クラッチを係合させるように
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。
【０００９】本発明は又、コイルの磁束から永久磁石の
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。
【００１０】本発明のこれ等の又その他の目的及び利点
は添付図面についての以下の説明から明らかである。
【００１１】
【実施例】添付図面には本発明のクラッチ／ブレーキ・
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。
【００１２】一般にクラッチ／ブレーキ・ユニット１０
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。
【００１３】クラッチ／ブレーキ・ユニット１０はさら
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。
【００１４】入力部材であるハブ１５には、界磁殻２６
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。
【００１５】ロータ３５には、出力軸であるプーリ１３
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。
【００１６】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。
【００１７】クラッチ／ブレーキ・ユニット１０は、内
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。
【００１８】ロータ３５の摩擦板３７の３列のみぞ穴３
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。
【００１９】電磁クラッチ２５の係合を離脱するとき
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。
【００２０】本発明によれば永久磁石５５，５６がアー
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。
【００２１】とくに本実施例では２個の永久磁石５５，
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。
【００２２】永久磁石５５，５６は、界磁殻２６のフラ
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。
【００２３】コイル４５を消勢して電磁クラッチ３５の
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。
【００２４】重要なこととして、永久磁石５５，５６
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。
【００２５】付加的な組の角度的に互いに間隔を置いた
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。
【００２６】前記の構成により、コイル４５を付勢する
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。
【００２７】板ばね４１は軸線方向には強くなくてもよ
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。
【００２８】角度的に互いに間隔を置いた２個の永久磁
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。
【００２９】クラッチ／ブレーキ・ユニット１０が適正
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるクラッチ／ブレーキ・ユニットを
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。
【図２】図１の２−２線に沿う断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿い矢印の向きに見た側面図
である。
【図４】図１と同様であるがブレーキは、解放し始め、
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。
【図５】図１と同様であるがブレーキは解放し終り、電
磁クラッチは係合し終った状態で示す軸断面図である。
【符号の説明】
１０ クラッチ／ブレーキ・ユニット １３ 出力部材（プーリ） １５ 入力部材（ハブ） ２６ 界磁殻 ３５ ロータ ４０ アーマチュア ４５ コイル ５５，５６ 永久磁石 ６０，６１ 磁極片
【手続補正書】
【提出日】平成５年３月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クラッチを電磁的に作
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。
【０００２】
【発明の背景】これ等の目的に使う従来のクラッチ／ブ
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。
【０００３】このようなクラッチ／ブレーキ・ユニット
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。
【０００４】比較的強いばねに打勝つのに比較的強い磁
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。
【０００５】
【発明の概要】本発明の一般的な目的は、比較的小さい
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。
【０００６】本発明の他の目的は、摩耗の補償のための
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。
【０００７】なお一層詳細な目的は、制動作用を加える
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。
【０００８】本発明は又、クラッチを係合させるように
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。
【０００９】本発明は又、コイルの磁束から永久磁石の
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。
【００１０】本発明のこれ等の又その他の目的及び利点
は添付図面についての以下の説明から明らかである。
【００１１】
【実施例】添付図面には本発明のクラッチ／ブレーキ・
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。
【００１２】一般にクラッチ／ブレーキ・ユニット１０
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。
【００１３】クラッチ／ブレーキ・ユニット１０はさら
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。
【００１４】入力部材であるハブ１５には、界磁殼２６
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。
【００１５】ロータ３５には、出力軸であるプーリ１３
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。
【００１６】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。
【００１７】クラッチ／ブレーキ・ユニット１０は、内
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。
【００１８】ロータ３５の摩擦板３７の３列のみぞ穴３
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。
【００１９】電磁クラッチ２５の係合を離脱するとき
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。
【００２０】本発明によれば永久磁石５５，５６がアー
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。
【００２１】とくに本実施例では２個の永久磁石５５，
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。
【００２２】永久磁石５５，５６は、界磁殻２６のフラ
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。
【００２３】コイル４５を消勢して電磁クラッチ３５の
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。
【００２４】重要なこととして、永久磁石５５，５６
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。
【００２５】付加的な組の角度的に互いに間隔を置いた
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。
【００２６】前記の構成により、コイル４５を付勢する
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。
【００２７】板ばね４１は軸線方向には強くなくてもよ
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。
【００２８】角度的に互いに間隔を置いた２個の永久磁
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。
【００２９】クラッチ／ブレーキ・ユニット１０が適正
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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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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