JPH11325120A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラッチオン時におけるアーマチュア作動音
の低減効果を確保しつつ、クラッチオフ時におけるアー
マチュア切れ時間の短縮を図る。 【解決手段】 電磁コイル３の発生する電磁力によって
ロータに吸着されるアーマチュア５（５ａ、５ｂ）と、
従動側機器に連結されるハブとを板バネにより連結する
とともに、アーマチュア５がロータに吸着される際に、
板バネの弾性変形に伴って、弾性的に圧縮される弾性材
１８を備える。この弾性材１８をアーマチュア５の内周
側に配置される形状にして、弾性材１８の扇部１８ａの
外周面に、アーマチュア５の内周面に圧入される圧入接
触部１８ｄとアーマチュア５の内周面から開離した非接
触部１８ｅとを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転動力の伝達お
よび遮断を行う電磁クラッチに関し、例えばカーエアコ
ンの圧縮機作動の断続のために用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、カーエアコンの圧縮機用電磁クラ
ッチでは、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ュアとを備えており、このアーマ
チュアは従動側のハブに板バネを介して支持されてい
る。そして、電磁コイルに通電して電磁吸引力を発生す
ると、アーマチュアがロータに吸引され、板バネの弾性
変形によってアーマチュアがロータに吸着される。この
結果、ロータの回転が、アーマチュア、板バネを介して
従動側のハブに伝達され、このハブに連結された圧縮機
が作動する。

【０００３】ところで、電磁コイルの通電時にアーマチ
ュアは急激にロータに吸着され、ロータに衝突する。そ
の際、アーマチュアを弾性的に支持する板バネは剛性が
低いので、アーマチュアが振動して比較的大きな作動音
を発生する。そこで、本件出願人においては、実開平６
−３０５３５号公報において、アーマチュア吸着時の作
動音を低減するための改良構造を提案している。この従
来技術では、アーマチュアの吸引過程の初期、すなわ
ち、アーマチュアがロータ面に到達する以前に、アーマ
チュアの吸引動作に連動して板バネによって軸方向に圧
縮される弾性材（クッションゴム）を設けている。

【０００４】これにより、アーマチュアがロータ面に到
達する寸前に、弾性材の弾性反力、すなわち、アーマチ
ュア吸引動作に対抗する力が急増して、アーマチュアが
ロータ面に吸着されるときの衝撃を緩和して、作動音を
低減するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
を実際に試作検討してみると、弾性材の弾性反力により
アーマチュアの衝撃緩和作用が得られるものの、アーマ
チュアがロータ面に吸着されたときの振動を抑制する制
振作用が不十分であり、その結果、作動音低減効果も十
分満足し得るレベルでなかった。

【０００６】そこで、本件出願人では上記従来技術の更
なる改良を目的として、弾性材の外周面をアーマチュア
の内周面に複数箇所で圧入することにより、上記制振作
用を向上させたものを案出した。この改良構造による
と、弾性材の外周面とアーマチュアの内周面との間に圧
入接触部が形成されるので、この圧入接触部での摩擦力
により上記制振作用を向上させることかできる。しか
し、その反面、電磁コイルへの通電遮断時（クラッチオ
フ時）に、アーマチュアが板バネのバネ力により軸方向
の開離位置へ復帰する際に、上記圧入接触部の存在によ
りアーマチュアがロータ面から完全に開離するまでの時
間（切れ時間）が長くなるという問題が生じる。

【０００７】特に、複数箇所の圧入接触部において、寸
法ばらつき等により圧入代が不均一となり、摩擦力の不
均一が生じやすいので、クラッチオフ時にアーマチュア
の円周方向において摩擦力が大きい部位では部分的にロ
ータ面から開離しにくい（切れ難い）という現象が発生
する。その結果、アーマチュアとロータとの摩擦面にお
いて片当たり状態が発生するとともに、この片当たり状
態の時間が長くなり、摩擦面の偏磨耗の原因になること
が判明した。

【０００８】また、クラッチオフ時に圧縮機への動力伝
達が遮断されると、駆動側のロータはその後でもエンジ
ンからの動力が引き続き与えられ、順方向への回転を継
続するが、これに反し、圧縮機側に連結されているアー
マチュアは停止するか、あるいは圧縮機作動室からの圧
縮反力を受けて逆方向に数秒間回転する。これにより、
電磁コイルへの通電遮断時（クラッチオフ時）には、駆
動側のロータと従動側のアーマチュアとの間の相対速度
が最大となり、上記摩擦面の偏磨耗を助長する。

【０００９】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
クラッチオン時におけるアーマチュア作動音の低減効果
を確保しつつ、クラッチオフ時におけるアーマチュア切
れ時間の短縮を図ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、電磁コイル（３）の発生
する電磁力によって駆動側回転部材（４）に吸着される
アーマチュア（５）と、従動側機器に連結される従動側
回転部材（７）とを板バネ（６）により連結する電磁ク
ラッチにおいて、アーマチュア（５）が駆動側回転部材
（４）に吸着される際に、板バネ（６）の弾性変形に伴
って、弾性的に圧縮される弾性材（１８）を備え、この
弾性材（１８）をアーマチュア（５）の内周側に配置さ
れる形状にして、弾性材（１８）の外周面に、アーマチ
ュア（５）の内周面に圧入される圧入接触部（１８ｄ）
とアーマチュア（５）の内周面から開離した非接触部
（１８ｅ）とを形成したことを特徴としている。

【００１１】これによると、クラッチオン時に、アーマ
チュア（５）が駆動側回転部材（４）に吸着される過程
において、アーマチュア（５）の変位量の増加とともに
板バネ（６）の弾性変形量も増加し、これに伴って、弾
性材（１８）を弾性的に圧縮できる。この結果、弾性材
（１８）に弾性反力が発生し、この弾性反力によって、
アーマチュア（５）が駆動側回転部材（４）の摩擦面に
吸着されるときの衝撃を緩和できる。

【００１２】しかも、弾性材（１８）の外周面に、アー
マチュア（５）の内周面に圧入される圧入接触部（１８
ｄ）を形成しているから、この圧入接触部（１８ｄ）で
の摩擦力によりアーマチュア（５）が駆動側回転部材
（４）の摩擦面に吸着されるときの振動を良好に抑制で
きる。そのため、アーマチュア吸着時の衝撃緩和作用と
制振作用をともに良好に発揮でき、クラッチオン時の作
動音を良好に低減できる。

【００１３】そして、上記のクラッチオン状態（圧縮機
作動状態）において、電磁コイル（３）の通電を遮断す
ると、板バネ（６）の弾性力によりアーマチュア（５）
が駆動側回転部材（４）の摩擦面から開離する。このと
き、弾性材１８の外周面に圧入接触部（１８ｄ）と非接
触部（１８ｅ）の両方を形成してから、圧入接触部（１
８ｄ）の面積を減らして、圧入接触部（１８ｄ）による
摩擦力（制動力）が過大となるのを防止することがで
き、クラッチオフ時における切れ時間の増加を抑制する
ことができる。この結果、摩擦面の偏磨耗を低減でき、
偏磨耗による伝達トルクの低下を抑制できる。

【００１４】本発明は、具体的には、請求項２記載のご
とく、弾性材（１８）にリング状の連結部（１８ｂ）
と、この連結部（１８ｂ）の径方向の外方へ突出する複
数の扇部（１８ａ）とを設け、この複数の扇部（１８
ａ）の外周面にそれぞれ圧入接触部（１８ｄ）と非接触
部（１８ｅ）とを形成することにより、好適に実施でき
る。

【００１５】さらに、より具体的には、請求項３記載の
ごとく、非接触部（１８ｅ）を扇部（１８ａ）の外周面
の円周方向の中央部に形成し、圧入接触部（１８ｄ）を
非接触部（１８ｅ）の両側に形成するという形態を採用
できる。また、本発明者の実験検討によると、請求項４
記載のごとく、弾性材（１８）の外周面における圧入接
触部（１８ｄ）と非接触部（１８ｅ）の合計面積に対す
る圧入接触部（１８ｄ）の面積比率を、３０％〜７０％
の範囲に設定することにより、クラッチオン時の作動音
低減とクラッチオフ時の切れ時間短縮とを効果的に両立
できることが分かった。

【００１６】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。本発明による電磁クラッチの全体構
成は実開平６ー３０５３５号公報と同一であるので、最
初に、全体構成を概略的に説明すると、図１は車両空調
用冷凍サイクルの冷媒圧縮機に装着される電磁クラッチ
の断面図で、図２はその正面図である。

【００１８】電磁クラッチ１は、ステータ２内に収容さ
れた電磁コイル３と、図示しない車両エンジンによって
回転駆動されるロータ（駆動側回転部材）４と、電磁コ
イル３の発生する磁力によってロータ４に吸着されるア
ーマチュア５と、このアーマチュア５に板バネ６を介し
て連結され、アーマチュア５と一体に回転するハブ（従
動側回転部材）７とを備えている。このハブ７は図示し
ない冷媒圧縮機の回転軸に連結され、冷媒圧縮機（従動
側機器）に回転動力を伝える。

【００１９】電磁コイル３は、鉄などの磁性体で形成さ
れた断面コ字形のステータ２内に収容され、エポキシ等
の絶縁樹脂部材９によってステータ２内に電気絶縁して
モールド固定されている。なお、ステータ２は、リング
状の支持部材１０を介して冷媒圧縮機のハウジングに固
定される。ここで、冷媒圧縮機としては、例えば、固定
スクロールに対して公転運動を行う可動スクロールを組
み合わせることにより冷媒を圧縮するスクロール型圧縮
機である。

【００２０】ロータ４は、周囲に多段式のＶベルト（図
示しない）が掛け渡されるプーリ４ａを有し、Ｖベルト
を介して伝達されたエンジンの回転動力によって回転す
る。ロータ４は、鉄などの磁性体で形成されており、ス
テータ２を微小隙間を介在して収容する断面コ字形を呈
する。また、ロータ４は、その内周にベアリング１１を
備え、このベアリング１１によってロータ４は冷媒圧縮
機のハウジングに対して回転自在に支持される。

【００２１】アーマチュア５は、ロータ４の摩擦面に所
定の微小間隙ｇを隔てて対向配置されるもので、鉄など
の磁性体で形成されたリング状を呈する。本例のアーマ
チュア５は、内周に配された内側リング５ａと、この内
側リング５ａに磁気遮断用の所定間隙５ｃを隔てて外周
に配置された外側リング５ｂとを組み合わせたものであ
る。そして、板バネ６は円周方向に等間隔で複数個、本
例では３個配置され、非磁性の金属バネ材、具体的には
非磁性ステンレス（オーステナイト系）にて成形されて
いる。

【００２２】この板バネ６には連結部材２０が一体に設
けられており、この連結部材２０を、図２に示すよう
に、内外のリング５ａ、５ｂの間に架け渡し、内外のリ
ング５ａ、５ｂにリベット１２、１３で固定することに
より、内外のリング５ａ、５ｂが一体に連結されてい
る。なお、板バネ６を非磁性材で成形することにより、
内側リング５ａと外側リング５ｂの間を完全に磁気遮断
している。

【００２３】ハブ７は、図２に示す三角形状のつば部７
ａと、冷媒圧縮機の回転軸にスプライン嵌合される円筒
部７ｂとを鉄系の金属で一体に成形している。つば部７
ａはリベット１４によって板バネ６に固定され、板バネ
６を介してアーマチュア５に連結される。また、アーマ
チュア５は、板バネ６の弾性力に抗してロータ４の摩擦
面に吸着されるので、電磁コイル３の非通電時（電磁力
消滅時）には板バネ６の弾性力により、アーマチュア５
は、ロータ４から離れる方向へ変位するようになってい
る。

【００２４】つば部７ａの三角形の各頂部近傍に開けた
穴には、ゴム材料等の弾性部材よりなるストッパクッシ
ョン１６が圧入により取り付けられている。このストパ
ックッション１６は、図１に示すようにつば部７ａとア
ーマチュア５との間に介挿された円板部１６ａを有し、
この円板部１６ａによってアーマチュア５が所定間隙以
上ロータ４から離れるのを阻止し、電磁コイル３の非通
電時に、アーマチュア５とロータ４との間隙ｇを所定間
隙（例えば０．５mm）に保つものである。

【００２５】板バネ６には、アーマチュア５に固定され
るリベット１２、１３より、アーマチュア５の内周側に
延びる弾性力を備えたアーム部１７が一体に設けられて
いる。このアーム部１７の内周側のアーマチュア５側の
面は、アーマチュア５の内側リング５ａの内側に配置さ
れた弾性体１８の側面に押し付けられている。この弾性
材１８は、アーム部１７より弾性力の低い天然ゴム、合
成ゴム（ニトリルゴム、ブチルゴムなど）などのゴム材
料よりなる。この弾性材１８は、アーマチュア５がロー
タ４の摩擦面に吸着されるときの衝撃を緩和するクッシ
ョンゴムとしての作用を果たすものである。この弾性材
１８を保持するために、ハブ７にリング状の保持部材１
９を固定し、この保持部材１９とアーム部１７との間に
弾性材１８を挟持するようになっている。

【００２６】弾性材１８は、図３に示すように、略扇型
の扇部１８ａを３つ（板バネ６と同数）有し、この扇部
１８ａはその中心部に位置するリング状の連結部１８ｂ
から径方向の外方へ突出するものである。この扇部１８
ａと連結部１８ｂはゴム材料にて一体成形されている。
そして、各扇部１８ａのうち、保持部材１９によって押
圧保持される面には突起１８ｃが設けられている。この
突起１８ｃは、保持部材１９に対する弾性材１８の位置
決め用の突起で、保持部材１９の位置決め穴１９ｄ（図
４参照）に圧入される。

【００２７】保持部材１９は、鉄などの金属板材によっ
て形成されたもので、図４に示すよう、リベット１４が
挿通されてインナーハブ７のつば部７ａに固定される３
つの固定部１９ａと、弾性材１８の扇部１８ａを収納
し、保持する３つの保持部１９ｂとを連結したリング状
に形成されている。なお、各固定部１９ａには、リベッ
ト１４を挿通するリベット挿通穴１９ｃが設けられてい
る。また、各保持部１９ｂには弾性材１８の突起１８ｃ
が挿入される位置決め穴１９ｄが形成されている。

【００２８】次に、弾性材１８の扇部１８ａの外周面は
図３、５に示すように、アーマチュア５の内側リング５
ａの内周面に圧入接触する圧入接触部１８ｄを構成す
る。この圧入接触部１８ｄは、アーマチュア５の軸方向
変位に対してこれを抑制する摩擦力（制動力）をアーマ
チュア５に作用させるためのものである。ここで、弾性
材１８の扇部１８ａの外周面の円周方向の中央部には矩
形状の凹部を形成し、この凹部により、扇部１８ａの外
周面と内側リング５ａの内周面との非接触部１８ｅを構
成している。この非接触部１８ｅの両側に圧入接触部１
８ｄをそれぞれ２つに分割して形成している。

【００２９】なお、図５において、５ｄ、５ｅはアーマ
チュア５の内側リング５ａおよび外側リング５ｂに設け
た、リベット１２、１３用の通し穴である。次に、上記
構成において第１実施形態の作動を説明すると、電磁コ
イル３の通電停止時（クラッチオフ時）には、板バネ６
の弾性力によってアーマチュア５がロータ４より離れた
位置に保持されているので、図示しない車両エンジンか
らの回転動力はＶベルトを介してロータ４に伝達される
だけで、アーマチュア５およびハブ７へは伝達されず、
ロータ４のみがベアリング１１上で空転している。従っ
て、図示しない圧縮機は停止している。

【００３０】いま、電磁コイル３が通電されると、電磁
コイル３の発生する電磁力によってアーマチュア５が板
バネ６の弾性力に抗してロータ４に吸引され、アーマチ
ュア５がロータ４に吸着される。すると、ロータ４の回
転がアーマチュア５、板バネ６、およびハブ７を介して
冷媒圧縮機の回転軸（図示せず）に伝達され、冷媒圧縮
機が作動する。

【００３１】ところで、上記のクラッチオン時に、アー
マチュア５がロータ４に吸着される過程において、アー
マチュア５の変位量の増加とともに板バネ６の弾性変形
量も増加し、これに伴って、板バネ６のアーム部１７が
弾性変形しながら保持部材１９側へ変位して、アーム部
１７と保持部材１９の保持部１９ｂとの間で弾性材１８
の扇部１８ａを弾性的に圧縮する。

【００３２】この結果、弾性材１８に弾性反力が発生
し、この弾性反力はアーマチュア５がロータ４に近づく
につれて急激に大きくなるので、この弾性材１８の弾性
反力の急増によって、アーマチュア５がロータ４の摩擦
面に吸着されるときの衝撃を緩和できる。しかも、弾性
材１８の扇部１８ａの外周面に、アーマチュア５の内側
リング５ａの内周面に圧入される圧入接触部１８ｄを形
成しているから、この圧入接触部１８ｄでの摩擦力によ
りアーマチュア５がロータ４の摩擦面に吸着されるとき
の振動（アーマチュア５および板バネ６の振動）を良好
に抑制できる。そのため、アーマチュア吸着時の衝撃緩
和作用と制振作用をともに良好に発揮でき、クラッチオ
ン時の作動音を良好に低減できる。

【００３３】そして、上記のクラッチオン状態（圧縮機
作動状態）において、電磁コイル３の通電を遮断する
と、電磁コイル３の電磁力が消滅するので、板バネ６の
弾性力によりアーマチュア５が元の位置に向かって軸方
向（図１の左側）へ変位し、アーマチュア５がロータ４
の摩擦面から開離する。このとき、弾性材１８の圧入接
触部１８ｄはアーマチュア５の内周面との間で摩擦力を
発生し、この摩擦力がアーマチュア５の軸方向変位に対
して制動力として作用する。従って、図６、図７の従来
技術のごとく弾性材１８の扇部１８ａの外周面の全周に
わたって、アーマチュア５の内側リング５ａの内周面と
の圧入接触部１８ｄを形成すると、この圧入接触部１８
ｄの摩擦力（制動力）が過大となり、その結果、クラッ
チオフ時における切れ時間が長くなってしまう。

【００３４】そして、この切れ時間の延長が前述したよ
うに、ロータ４とアーマチュア５との摩擦面の偏磨耗の
原因となる。この摩擦面の偏磨耗は、ひいてはクラッチ
伝達トルクの低下を引き起こす。そこで、本実施形態に
おいては、弾性材１８の扇部１８ａの外周面に圧入接触
部１８ｄと非接触部１８ｅの両方を形成して、圧入接触
部１８ｄによる摩擦力（制動力）が過大となるのを防止
することにより、クラッチオフ時における切れ時間の増
加（ひいては摩擦面の偏磨耗の増加）を抑制することが
できる。

【００３５】図８は本発明者が実際に実験検討した結果
を示す特性図であり、縦軸には、クラッチオン時の作動
音およびクラッチオフ時の切れ時間をとり、横軸には弾
性材１８の扇部１８ａの外周面における圧入接触部１８
ｄと非接触部１８ｅの合計面積Ａに対する圧入接触部１
８ｄの面積（Ａ−Ｂ）の比率（％）を示している。ここ
で、Ｂは非接触部１８ｅの面積である。

【００３６】本実施形態においては、上記圧入接触部１
８ｄの面積比率を５０％近傍に設定して、クラッチオン
時の作動音低減とクラッチオフ時の切れ時間短縮とを両
立させている。この図８の特性図から理解されるよう
に、圧入接触部１８ｄの面積比率は３０〜７０％の範囲
において、クラッチオン時の作動音低減とクラッチオフ
時の切れ時間短縮の両立を効果的に実現できる。

【００３７】なお、図８において、圧入接触部１８ｄの
面積比率＝０％のものは、実開平６−３０５３５号公報
であり、面積比率＝１００％のものは、図６、７の従来
技術である。 （第２実施形態）上記第１実施形態では、弾性材１８の
扇部１８ａの外周面の円周方向の中央部に、矩形状の凹
部からなる非接触部１８ｅを形成しているが、図９の第
２実施形態のごとく、弾性材１８の扇部１８ａの外周面
の円周方向の中央部に平坦面を形成して、この平坦面に
より非接触部１８ｅを構成してもよい。

【００３８】（第３実施形態）図１０の第３実施形態の
ように、非接触部１８ｅを円弧状の滑らかな曲面凹部に
て構成してもよい。 （他の実施形態）なお、上記実施形態においては、アー
マチュア５として、内外の２つのリング５ａ、５ｂから
構成される場合について説明したが、アーマチュア５と
して、１つのリング体から構成されるものを使用できる
ことはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による電磁クラッチの縦
断面図である。

【図２】図１の電磁クラッチの正面図である。

【図３】図１、２の弾性材の正面図である。

【図４】図１、２の電磁クラッチに備えられる保持部材
の正面図である。

【図５】図１、２の電磁クラッチにおけるアーマチャと
弾性材との組付関係を示す正面図である。

【図６】従来の電磁クラッチにおける弾性材の正面図で
ある。

【図７】従来の電磁クラッチにおけるアーマチャと弾性
材との組付関係を示す正面図である。

【図８】本発明による効果を示す実験結果の特性図であ
る。

【図９】本発明の第２実施形態による弾性材の部分拡大
正面図である。

【図１０】本発明の第３実施形態による弾性材の部分拡
大正面図である。

【符号の説明】

３…電磁コイル、４…ロータ（駆動側回転部材）、５…
アーマチュア、６…板バネ、１８…弾性材（クッション
ゴム）、１８ａ…扇部、１８ｂ…連結部、１８ｄ…圧入
接触部、１８ｅ…非接触部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電によって電磁力を発生する電磁コイ
   ル（３）と、 回転駆動される駆動側回転部材（４）と、 前記電磁コイル（３）の発生する電磁力によって前記駆
   動側回転部材（４）に吸着され、前記駆動側回転部材
   （４）の回転を受けるアーマチュア（５）と、 従動側機器に連結される従動側回転部材（７）と、 前記アーマチュア（５）と前記従動側回転部材（７）と
   を連結するとともに、前記アーマチュア（５）を前記駆
   動側回転部材（４）側へ変位可能に支持する板バネ
   （６）と、 前記アーマチュア（５）が前記駆動側回転部材（４）に
   吸着される際に、前記板バネ（６）の弾性変形に伴っ
   て、弾性的に圧縮される弾性材（１８）とを備え、 前記弾性材（１８）を前記アーマチュア（５）の内周側
   に配置される形状にして、前記弾性材（１８）の外周面
   に、前記アーマチュア（５）の内周面に圧入される圧入
   接触部（１８ｄ）と前記アーマチュア（５）の内周面か
   ら開離した非接触部（１８ｅ）とを形成したことを特徴
   とする電磁クラッチ。
2. 【請求項２】 前記弾性材（１８）はリング状の連結部
   （１８ｂ）と、この連結部（１８ｂ）の径方向の外方へ
   突出する複数の扇部（１８ａ）とを有し、 前記複数の扇部（１８ａ）の外周面にそれぞれ前記圧入
   接触部（１８ｄ）と前記非接触部（１８ｅ）とを形成し
   たことを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 【請求項３】 前記非接触部（１８ｅ）を前記扇部（１
   ８ａ）の外周面の円周方向の中央部に形成し、前記圧入
   接触部（１８ｄ）を前記非接触部（１８ｅ）の両側に形
   成したことを特徴とする請求項２に記載の電磁クラッ
   チ。
4. 【請求項４】 前記弾性材（１８）の外周面における前
   記圧入接触部（１８ｄ）と前記非接触部（１８ｅ）の合
   計面積に対する前記圧入接触部（１８ｄ）の面積比率
   を、３０％〜７０％の範囲に設定す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。