WO2014087846A1 - 電磁クラッチ - Google Patents

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WO2014087846A1
WO2014087846A1 PCT/JP2013/081349 JP2013081349W WO2014087846A1 WO 2014087846 A1 WO2014087846 A1 WO 2014087846A1 JP 2013081349 W JP2013081349 W JP 2013081349W WO 2014087846 A1 WO2014087846 A1 WO 2014087846A1
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WO
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yoke portion
drive
rotating body
yoke
outer peripheral
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PCT/JP2013/081349
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English (en)
French (fr)
Inventor
櫻井潤一郎
Original Assignee
アイシン精機株式会社
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    • 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
    • F16D27/10—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings
    • F16D27/108—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members
    • F16D27/112—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members with flat friction surfaces, e.g. discs

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic clutch, and more particularly, to an improvement of a technique for transmitting a driving force transmitted to a drive side rotating body to a driven side rotating body via an electromagnetically actuated clutch unit.
  • Patent Document 1 as an electromagnetic clutch configured as described above, an electromagnetic solenoid (in the literature, an electromagnetic coil) fitted in a drive-side rotor (in the literature, a drive pulley) and a driven-side rotor (a pump shaft in the literature) And an integrally rotating clutch plate are shown.
  • the clutch plate is supported on the driven side rotating body via a hub, a plate member and the like, and a friction material is formed at a position facing the clutch plate on the side surface of the driving side rotating body.
  • the electromagnetic solenoid accommodates a coil inside an annular yoke that is a magnetic body and has a U-shaped cross section, and generates a strong magnetic flux in the yoke by energizing the coil, The magnetic flux is configured to be transmitted to the drive side rotating body.
  • the solenoid section of the electromagnetic solenoid uses a conductor having a predetermined cross-sectional area and a predetermined number of turns, It is necessary to use a yoke having a cross-sectional area. For this reason, the volume for housing the electromagnetic solenoid is determined, which makes it difficult to reduce the diameter of the drive side rotor, and there is room for improvement.
  • An object of the present invention is to rationally configure an electromagnetic clutch that can reduce the outer diameter of the drive side rotating body.
  • a feature of the present invention is that the drive-side rotating body is configured by forming a cylindrical outer peripheral wall centering on the rotation axis, an inner peripheral wall on the inner side, and a side wall continuous with these by magnetic materials.
  • An electromagnetic solenoid fitted in an annular space at a position surrounded by the outer peripheral wall, the inner peripheral wall and the side wall in the drive side rotating body, supported by a driven side rotating body coaxially arranged with the rotation axis, A solenoid unit that generates a magnetic flux when energized, and a clutch unit that transmits the rotational force of the drive-side rotator to the driven-side rotator by being attracted to the side wall when the electromagnetic solenoid is energized; And a yoke made of a magnetic body so as to transfer the magnetic flux from the solenoid unit to the drive side rotating body, the yoke being orthogonal to the rotation axis
  • a main yoke portion is disposed at a position closing the annular space in a posture, and
  • the extension yoke portion extending in the direction separating from the annular space is formed from at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the main yoke portion, the inner peripheral wall or outer periphery of the drive side rotating body It is not necessary to form a yoke at a position facing the inner surface of the wall.
  • a wall portion of the yoke conventionally formed at a position facing the inner surface of the outer peripheral wall of the drive side rotating body The yoke can be configured to have a cross-sectional shape from which the As a result, the inner surface of the outer peripheral wall of the drive side rotating body can be brought closer to the outer peripheral surface of the coil portion by a distance corresponding to the thickness of the yoke, and the drive side rotational outer diameter can be reduced. Further, in this configuration, a gap is formed between the extension yoke portion and the auxiliary yoke portion, but the area facing these is made wider to lower the magnetic resistance.
  • the solenoid portion when the solenoid portion is energized, the magnetic flux is efficiently transmitted from the main yoke portion to the extending yoke portion, and further, the drive side rotating body is connected to the extending yoke portion via the auxiliary yoke portion. Can be efficiently transmitted. Therefore, while maintaining the performance of strongly attracting the clutch unit to the drive side rotor while changing the yoke constituting the electromagnetic solenoid and the shape of a part of the drive side rotor, the drive side rotor An electromagnetic clutch that can reduce the diameter of the
  • the yoke includes the main yoke portion, an inner yoke portion facing the inner peripheral wall, and the extension yoke portion formed on the basis of the outer peripheral side of the main yoke portion. It is good.
  • the solenoid portion in a mode in which the conductor is wound around the inner yoke portion. Further, when the solenoid portion is energized, the magnetic flux flowing to the inner yoke portion and the yoke body can be transmitted to the extension yoke portion. Furthermore, since the yoke is not disposed on the outer peripheral side of the solenoid portion, the inner surface of the outer peripheral wall of the drive side rotating body can be disposed at a position approaching the outer peripheral surface of the solenoid portion by a distance equivalent to the thickness of the yoke. As a result, it is possible to reduce the outer diameter of the drive side rotating body.
  • FIGS. 1 and 2 show a water pump capable of switching between transmission and shutoff of power by the electromagnetic clutch C of the present invention and circulating cooling water of the engine E of the vehicle.
  • the water pump includes a drive pulley 10 as a drive-side rotating member rotatable about a rotational axis X and a shaft 18 as a driven-side rotating member with respect to a pump housing 1 connected and fixed to an engine E of the vehicle. And rotatably supported.
  • the pump housing 1 is formed with an opening 1A centered on the rotation axis X, and a cylindrical boss 1B centered on the rotation axis X is formed at a position continuous with the opening 1A.
  • the shaft 18 (an example of a driven side rotating body) is disposed at a position passing through a space extending from the opening 1A to the boss 1B, and can be freely rotated by the ball bearing type shaft bearing 2 on the inner circumferential portion of the boss 1B. It is supported. Further, a mechanical seal 3 is provided between the shaft 18 and the opening 1A, and an inner end of the shaft 18 is provided with an impeller 4 for water supply.
  • the driving pulley 10 (an example of a driving side rotating body) is rotatably supported on the outer peripheral surface of the boss 1 B of the pump housing 1 by a ball bearing type pulley bearing 5. From this configuration, the drive pulley 10 and the shaft 18 can be relatively rotated about the rotational axis X.
  • the driving pulley 10 has a cylindrical outer peripheral wall 11 centered on the rotation axis X, a cylindrical inner peripheral wall 12 inside this and the rotation axis X centered, and these are connected to the rotation axis X
  • the side walls 13 in an attitude perpendicular to each other are integrally formed using a magnetic body (preferably a ferromagnetic body) such as an iron material or a nickel alloy material.
  • a magnetic body preferably a ferromagnetic body
  • an annular space 10S opened in the direction of the pump housing 1 is formed in a region surrounded by the outer peripheral wall 11, the inner peripheral wall 12 and the side wall 13.
  • the electromagnetic solenoid 20 of the electromagnetic clutch C is formed in the annular space 10S. It is fitted.
  • a belt winding portion 11A for winding the V-ribbed belt type drive belt 14 is formed on the outer peripheral surface of the outer peripheral wall 11.
  • the pulley bearing 5 is disposed in a state in which the outer race is in contact with the surface of the inner peripheral wall 12 facing in the direction of the rotational axis X.
  • a clutch surface 13A to which the armature 33 is in pressure contact is formed on the outer surface side of the side wall 13 (the outer surface on the opposite side to the pump housing 1), and in this side wall 13, a plurality of through holes 13B penetrating the clutch surface 13A are circumferentially set at an interval Are formed apart.
  • the driving pulley 10 may have a structure in which a flat belt is wound, and may have a structure in which a timing belt is wound.
  • the electromagnetic clutch C is controlled by a control device (not shown) that acquires the detection result of a temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the cooling water.
  • This control device maintains the electromagnetic clutch C in the disconnected state to promote warm-up when it is determined that the coolant temperature is low (the engine E is not sufficiently warmed up) as immediately after the start of the engine E.
  • the electromagnetic clutch C is set to the transmission state, and the cooling water is circulated by driving the impeller 4.
  • the electromagnetic clutch C includes the electromagnetic solenoid 20 housed in the annular space 10S of the drive pulley 10, and the clutch unit 30 integrally rotating with the shaft 18.
  • the drive pulley 10 forms a magnetic circuit that causes the magnetic flux from the electromagnetic solenoid 20 to act on the armature 33 of the clutch unit 30, and the drive pulley 10 also constitutes a part of the electromagnetic clutch C.
  • the electromagnetic solenoid 20 includes a solenoid unit 21 which excites (generates a magnetic flux) by energization and a yoke made of a magnetic material such as an iron material or a nickel alloy material so as to transmit the magnetic flux from the solenoid unit 21 to the drive pulley 10. ing.
  • the yoke integrally forms the main yoke portion 22, the inner yoke portion 23 on the inner peripheral side, and the outer extension yoke portion 24 on the outer peripheral side.
  • the main yoke portion 22 is disposed at a position closing the annular space 10S in a posture orthogonal to the rotation axis X.
  • the inner yoke portion 23 is cylindrical on the inner peripheral side of the main yoke portion 22 close to the rotational axis X and is opposed to the inner peripheral surface of the inner peripheral wall 12 at a predetermined distance with the rotational axis X as a center. Placed in position.
  • the outer extension yoke portion 24 has a cylindrical shape and an annular space centered on the rotation axis X on the outer peripheral side of the main yoke portion 22 which is separated outward from the inner peripheral side with reference to the rotation axis X described above. It is arranged to extend in the direction away from 10S.
  • the radius to the outer peripheral surface of the solenoid section 21 based on the rotational axis X is made to coincide with the radius to the outer peripheral surface of the outer extension yoke section 24 based on the rotational axis X .
  • the electromagnetic solenoid 20 is disposed so that the outer circumferential surface of the outer extension yoke portion 24 and the outer circumferential surface of the solenoid portion 21 are on the same imaginary circumferential surface, but in the present invention, the outer surface is the outer side.
  • the positional relationship between the outer peripheral surface of the extension yoke portion 24 and the outer peripheral surface of the solenoid portion 21 is not limited to one that is slightly different in the radial direction.
  • the pump housing 1 is formed with a cylindrical portion 1C having a cylindrical shape centering on the rotation axis X outside the boss portion 1B. With respect to the cylindrical portion 1C, an outer extending yoke portion 24 is formed. The extended end is supported. Thus, the yoke is supported by the pump housing 1 and the position of the electromagnetic solenoid 20 is determined.
  • a configuration may be employed in which a yoke is connected to a bracket or the like fixed to the pump housing 1.
  • an introduction space G surrounded by the outer peripheral side of the boss 1B, the inner peripheral side of the cylindrical portion 1C, and the main yoke portion 22 of the yoke is formed, and the introduction space G and the shaft are formed in the boss 1B.
  • a plurality of guide holes 2H are formed to connect with the space where the 18 is disposed.
  • the solenoid portion 21 has a configuration in which a conducting wire is wound around the bobbin 20A, and is fixed in a positional relationship in which the inner peripheral surface of the bobbin 20A is in close contact with the inner yoke portion 23 and the side surface is in close contact with the main yoke portion 22. It is done.
  • a power cable for supplying power from the pump housing 1 to the lead of the solenoid unit 21 is formed along the cylindrical portion 1C.
  • an end portion facing the pump housing 1 is provided with an auxiliary yoke portion 15 facing the outer peripheral surface of the above-mentioned outer extension yoke portion 24.
  • the auxiliary yoke portion 15 is formed of a magnetic material such as an iron material or a nickel alloy material at a position and attached to the outer peripheral wall 11 of the drive pulley 10, but may be integrally formed with the drive pulley 10.
  • the outer peripheral surface of the inner yoke portion 23 constituting the yoke is opposed to the inner peripheral surface of the inner peripheral wall 12 of the drive pulley 10 at a predetermined distance, and the inner peripheral surface of the outer peripheral wall 11 of the drive pulley 10 is a solenoid portion It is made to oppose with respect to the outer peripheral surface of 21 at predetermined distance. Further, as described above, the relative positional relationship is set such that the inner peripheral surface of the auxiliary yoke portion 15 is opposed to the outer peripheral surface of the outer extension yoke portion 24 with a predetermined distance. In addition, it is desirable that the above-described predetermined distance be a value that makes the magnetic resistance between the opposing ones as small as possible.
  • a magnetic circuit is formed by the inner yoke portion 23, the main yoke portion 22, the outer extension yoke portion 24, the auxiliary yoke portion 15, and the outer peripheral wall 11, the side wall 13 and the inner peripheral wall 12 of the drive pulley 10. .
  • the magnetic resistance at this portion is lowered.
  • the outer extension yoke portion 24 and the auxiliary yoke portion 15 face each other in a wide plane in a positional relationship in which they are close to each other, the magnetic resistance at this portion is also lowered.
  • the magnetic flux F (see FIG. 2) having a high magnetic flux density is transmitted to the magnetic circuit, and the magnetic flux F leaking outward at the portion of the through hole 13B of the side wall 13 is the armature 33.
  • the clutch surface 13A is attracted by a strong suction force.
  • the friction coefficient may be increased by forming a lining or the like on the clutch surface 13A to suppress wear.
  • the clutch unit 30 includes a bush 31 supported at an end of the shaft 18, an annular armature 33, and a plurality of spring plates 34 for separating the armature 33 from the side wall 13 of the drive pulley 10.
  • the bush 31 is fitted and coupled so as to rotate integrally with the shaft 18.
  • the armature 33 is formed of a magnetic material such as iron or nickel alloy
  • the spring plate 34 is a plate that can be elastically deformed like spring steel, and one end thereof is connected to the flange portion 31A of the end of the bush 31 , The other end is connected to the armature 33.
  • a biasing force is exerted in the direction of separating the armature 33 from the side wall 13 of the drive pulley 10.
  • the solenoid portion 21 When the solenoid portion 21 is energized, the magnetic flux generated by the main yoke portion 22 and the inner yoke portion 23 is transmitted through the gap between the outer extension yoke portion 24 and the auxiliary yoke portion 15, but these are Since they face each other on a wide surface and are close to each other and have a low magnetic resistance, the magnetic flux density is not attenuated at this portion, and the engaged state of the electromagnetic clutch C can be favorably maintained.
  • the cross-sectional shape of the yoke of the electromagnetic solenoid 20 is a shape in which the yoke portion on the outer peripheral side is removed instead of the conventional U-shaped one, the outer diameter of the entire yoke is reduced and the thickness of the yoke is reduced.
  • the inner diameter of the outer peripheral wall 11 of the drive pulley 10 can be brought close to the outer peripheral surface of the solenoid portion 21 by a distance equivalent to the above to make the drive side outer diameter smaller. As a result, the outer diameter of the drive pulley 10 is reduced, and the rotational speed of the impeller 4 can be increased.
  • the mechanical seal 3 slightly leaks the cooling water, and when the cooling water leaks, it is led from the guide hole 2H of the boss portion 1B to the introduction space G, and to the main yoke portion 22 etc. of the electromagnetic solenoid 20. By contacting them, the heat generated by the electromagnetic solenoid 20 can be vaporized.
  • the yoke of the electromagnetic solenoid 20 is configured by integrally forming the main yoke portion 22, the outer peripheral side yoke portion 25, and the inner extension yoke portion 26.
  • the main yoke portion 22 is disposed at a position at which the annular space 10S is closed in a posture orthogonal to the rotation axis X.
  • the outer peripheral side yoke portion 25 is cylindrical at the outer peripheral side of the main yoke portion 22 centering around the rotation axis X, and is disposed at a position facing the inner peripheral surface of the outer peripheral wall 11 at a predetermined distance.
  • the inner extension yoke portion 26 is formed in a cylindrical shape centering on the rotation axis X on the inner peripheral side of the rotation axis X in the main yoke portion 22 and is formed to extend in a direction away from the annular space 10S. ing.
  • an iron material or a nickel alloy material is provided at the end facing the pump housing 1 at the position facing the inner peripheral surface of the inner extending yoke portion 26 described above.
  • an auxiliary yoke portion 15 formed of a magnetic material such as Although the auxiliary yoke portion 15 is configured to be connected to the drive pulley 10, it can be integrally formed with a member that constitutes the drive pulley 10.
  • the radius to the inner circumferential surface of the inward extending yoke portion 26 relative to the rotational axis X and the radius to the inner circumferential surface of the solenoid portion 21 relative to the rotational axis X The relative positional relationship is set so that and agree with each other.
  • the outer diameter of the entire yoke is reduced, and the inner surface of the outer peripheral wall 11 of the drive side rotating body is disposed close to the outer peripheral surface of the solenoid portion 21 by a distance equivalent to the thickness of the yoke. It is possible to make it smaller. As a result, the outer diameter of the drive pulley 10 is reduced, and the rotational speed of the water pump can be increased.
  • the inner extension yoke portion 26 shown in another embodiment (a) is integrally formed.
  • the outer diameter of the entire yoke can be further reduced, and the outer diameter of the drive pulley 10 as the drive-side rotating member can be reduced to increase the rotational speed of the water pump.
  • the present invention can be used for an electromagnetic clutch that transmits the driving force of the drive side rotating body to the driven side rotating body by energizing the electromagnetic solenoid.
  • Housing 10 Drive side rotation body (drive pulley) 10S annular space 11 outer peripheral wall 12 inner peripheral wall 13 side wall 15 auxiliary yoke portion 18 driven side rotating body (shaft) 20 electromagnetic solenoid 21 solenoid portion 22 main yoke portion 23 inner yoke portion 24 extension yoke portion (outside extension yoke portion) 26 Extension yoke (inward extension yoke) 30 Clutch unit F Magnetic flux X Rotation axis

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Abstract

　駆動側回転体の外径を小さくし得る電磁クラッチを構成する。磁性体で成る駆動側回転体の環状空間に収容された電磁ソレノイドのソレノイド部に通電することにより駆動側回転体の側面にクラッチユニットのアーマチュアを吸着させて伝動状態に達する構成を備える。駆動側回転体に回転軸芯を中心とする筒状の補助ヨーク部を形成し、電磁ソレノイドのヨークとして環状空間から外方に延出し、補助ヨーク部に対向する筒状の延出ヨーク部を備えた。

Description

電磁クラッチ
　本発明は、電磁クラッチに関し、詳しくは、駆動側回転体に伝えられる駆動力を、電磁式に作動するクラッチユニットを介して従動側回転体に伝える技術の改良に関する。
　上記のように構成された電磁クラッチとして特許文献１には、駆動側回転体（文献では駆動プーリ）に嵌め込まれた電磁ソレノイド（文献では電磁コイル）と、従動側回転体（文献ではポンプ軸）と一体回転するクラッチ板とが示されている。
　この特許文献１では、従動側回転体に対してハブ、プレート部材等を介してクラッチ板を支持し、駆動側回転体の側面でクラッチ板と対向する位置に摩擦材を形成している。これにより電磁ソレノイドが励磁された場合には、クラッチ板を摩擦材に吸引して圧接させ駆動側回転体の回転力を従動側回転体に伝える。
特開２０１０‐２４２６２３号公報
　特許文献１にも記載されるように電磁ソレノイドは、磁性体で断面形状がコ字状となる環状のヨークの内部にコイルを収容し、コイルに通電することによりヨークで強い磁束を発生させ、この磁束を駆動側回転体に伝えるように構成される。
　例えば、車両のエンジンに備えられるウォータポンプでは、冷却水を送るインペラを高速回転させることが望まれている。従って、特許文献１に示されるもののように、駆動側回転体がプーリとして構成され、このプーリに対してクランクシャフトで駆動されるベルトが巻回する構成では、インペラを高速で回転させるために駆動側回転体の半径を小さくする必要がある。
　しかしながら、駆動側回転体の内部に収容された電磁ソレノイドで電磁クラッチを確実に作動させるためには、電磁ソレノイドのソレノイド部が所定の断面積で、所定の巻き数となる導体を用い、所定の断面積となるヨークを用いることが必要となる。このような理由から電磁ソレノイドを収容するための容積が決まることになり、駆動側回転体の小径化が困難となり改善の余地がある。
　本発明の目的は、駆動側回転体の外径を小さくし得る電磁クラッチを合理的に構成する点にある。
　本発明の特徴は、回転軸芯を中心とする円筒状の外周壁と、これより内側の内周壁と、これらに連なる側壁とを磁性体で形成することにより駆動側回転体が構成され、この駆動側回転体において前記外周壁と前記内周壁と前記側壁とに取り囲まれる位置の環状空間に嵌め込まれる電磁ソレノイドを備え、前記回転軸芯と同軸芯で配置された従動側回転体に支持され、前記電磁ソレノイドの通電時に前記側壁に吸着されることにより前記駆動側回転体の回転力を前記従動側回転体に伝えるクラッチユニットを備えると共に、前記電磁ソレノイドが、通電により磁束を発生させるソレノイド部と、このソレノイド部からの磁束を前記駆動側回転体に伝えるように磁性体で成るヨークとを備えており、前記ヨークが、前記回転軸芯に対して直交する姿勢で前記環状空間を閉塞する位置に配置される主ヨーク部を備え、この主ヨーク部のうち前記回転軸芯に近接する内周側と、前記回転軸芯から離間する外周側との少なくとも一方を基準にして前記環状空間から離間する方向に延出し前記回転軸芯を中心にした筒状となる延出ヨーク部を備え、前記駆動側回転体には、前記延出ヨーク部と対向する位置に補助ヨーク部が磁性体で形成されている点にある。
　この特徴によると、主ヨーク部の内周側と外周側との少なくとも一方から環状空間に対して離間する方向に延出する延出ヨーク部を形成するので、駆動側回転体の内周壁又は外周壁の内面に対向する位置にヨークを形成しないで済む。具体的な構成として、主ヨーク部の外周に延出ヨーク部を形成したものを例に挙げると、従来、駆動側回転体の外周壁の内面に対向する位置に形成されていたヨークの壁部分を取り除いた断面形状となるようにヨークを構成することが可能となる。これにより、ヨークの厚みに相当する距離だけ駆動側回転体の外周壁の内面をコイル部の外周面に近づけることが可能となり、駆動側回転体外径を小さくすることができる。
　また、この構成では、延出ヨーク部と補助ヨーク部との間に隙間が形成されるが、これらの対向する面積を広くして磁気抵抗を低くする。このような理由から、ソレノイド部に通電した場合は、磁束を主ヨーク部から延出ヨーク部に効率的に伝え、更に、この延出ヨーク部に近接する補助ヨーク部を介して駆動側回転体に効率的に伝えることができる。
　従って、電磁ソレノイドを構成するヨークと、駆動側回転体の一部の形状とを変更するものでありながら駆動側回転体に対してクラッチユニットを強力に吸着させる性能を維持しながら駆動側回転体の小径化が可能となる電磁クラッチが構成された。
　本発明は、前記ヨークが、前記主ヨーク部と、前記内周壁と対向する内側ヨーク部と、前記主ヨーク部の前記外周側を基準に形成された前記延出ヨーク部とを備えて構成されても良い。
　これによると、内側ヨーク部に対して導体を巻き付ける形態でソレノイド部を構成することが可能となる。また、ソレノイド部に通電した場合には内側ヨーク部とヨーク本体とに流れる磁束を延出ヨーク部に伝えることができる。更に、ソレノイド部の外周側にヨークが配置されないので、ヨークの厚みに相当する距離だけソレノイド部の外周面に近づける位置に駆動側回転体の外周壁の内面を配置することもでき、この位置関係から駆動側回転体の外径を小さくすることが可能となる。
電磁クラッチの断面図である。 伝動状態の電磁クラッチの拡大断面図である。 別実施形態（ａ）の電磁クラッチの拡大断面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔全体構成〕
　図１及び図２には本発明の電磁クラッチＣによって動力の伝動と遮断との切換が可能で、車両のエンジンＥの冷却水を循環させるウォータポンプが示されている。このウォータポンプは、車両のエンジンＥに連結固定されるポンプハウジング１に対し、回転軸芯Ｘを中心にして回転自在な駆動側回転体としての駆動プーリ１０と、従動側回転体としてのシャフト１８とを回転自在に支持している。
　ポンプハウジング１には回転軸芯Ｘを中心とする開口１Ａが形成されると共に、この開口１Ａに連なる位置に回転軸芯Ｘを中心にとする筒状のボス状部１Ｂが形成されている。シャフト１８（従動側回転体の一例）は、開口１Ａからボス状部１Ｂに亘る空間を貫通する位置に配置され、ボールベアリング型のシャフト軸受２によりボス状部１Ｂの内周部に回転自在に支持されている。また、シャフト１８と開口１Ａとの間には、メカニカルシール３を備え、シャフト１８の内端には送水用のインペラ４を備えている。
　駆動プーリ１０（駆動側回転体の一例）は、ボールベアリング型のプーリ軸受５によりポンプハウジング１のボス状部１Ｂの外周面に回転自在に支持されている。この構成から駆動プーリ１０とシャフト１８とは回転軸芯Ｘを中心にして相対回転自在となる。
　駆動プーリ１０は、回転軸芯Ｘを中心とする円筒状の外周壁１１と、これより内側で回転軸芯Ｘを中心とする円筒状の内周壁１２と、これらに連なり回転軸芯Ｘに対して直交する姿勢の側壁１３とを、鉄材やニッケル合金材等の磁性体（強磁性体であることが望ましい）を用いて一体的に形成されている。この駆動プーリ１０は、外周壁１１と内周壁１２と側壁１３とで囲まれる領域にポンプハウジング１の方向に開放する環状空間１０Ｓが形成され、この環状空間１０Ｓに電磁クラッチＣの電磁ソレノイド２０が嵌め込まれている。
　外周壁１１の外周面には、Ｖリブドベルト型の駆動ベルト１４が巻回するためのベルト巻回部１１Ａが形成されている。内周壁１２において回転軸芯Ｘの方向に対向する面にアウタレースを接触させる状態で、プーリ軸受５が配置されている。側壁１３の外面側（ポンプハウジング１と反対側の外面）にはアーマチュア３３が圧接するクラッチ面１３Ａが形成され、この側壁１３はクラッチ面１３Ａを貫通する複数の貫通孔１３Ｂが周方向に設定間隔を隔てて形成されている。
　尚、駆動プーリ１０は、平ベルトが巻回する構造であって良く、タイミングベルトが巻回する構成であっても良い。
　このウォータポンプでは、エンジンＥのクランクシャフトに備えた出力プーリと、駆動プーリ１０とに亘って駆動ベルト１４が巻回するため、エンジンＥの稼動時には駆動プーリ１０が継続的に回転する。電磁クラッチＣは、冷却水の水温を検出する温度センサ（図示せず）の検出結果を取得する制御装置（図示せず）によって制御される。この制御装置は、エンジンＥの始動直後のように冷却水の水温が低い（エンジンＥの暖機が充分でない）ことを判別した場合には電磁クラッチＣを遮断状態に維持して暖機を促進し、エンジンＥの温度が設定値を超えたことを判別した場合には電磁クラッチＣを伝動状態に設定してインペラ４の駆動により冷却水を循環させる。
〔電磁クラッチ〕
　電磁クラッチＣは、前述したように駆動プーリ１０の環状空間１０Ｓに収容される電磁ソレノイド２０と、シャフト１８と一体回転するクラッチユニット３０とを備えて構成されている。また、駆動プーリ１０は、電磁ソレノイド２０からの磁束をクラッチユニット３０のアーマチュア３３に作用させる磁気回路を形成するものであり、この駆動プーリ１０も電磁クラッチＣの一部を構成する。
　電磁ソレノイド２０は、通電により励磁する（磁束を発生させる）ソレノイド部２１と、このソレノイド部２１からの磁束を駆動プーリ１０に伝えるように鉄材やニッケル合金材等の磁性体で成るヨークとを備えている。ヨークは、主ヨーク部２２と、内周側の内側ヨーク部２３と、外周側の外側延出ヨーク部２４とを一体形成している。主ヨーク部２２は、回転軸芯Ｘに対して直交する姿勢で環状空間１０Ｓを閉塞する位置に配置される。内側ヨーク部２３は、主ヨーク部２２のうち回転軸芯Ｘに近接する内周側において回転軸芯Ｘを中心にして筒状で内周壁１２の内周面に対し所定距離を隔てて対向する位置に配置される。外側延出ヨーク部２４は、主ヨーク部２２のうち、回転軸芯Ｘを基準にして前述した内周側より外方に離間する外周側において回転軸芯Ｘを中心にした筒状で環状空間１０Ｓから離間する方向に延出する形態で配置される。
　この電磁ソレノイド２０では、回転軸芯Ｘを基準にしたソレノイド部２１の外周面までの半径を、回転軸芯Ｘを基準にした外側延出ヨーク部２４の外周面までの半径と一致させている。この電磁ソレノイド２０は、外側延出ヨーク部２４の外周面と、ソレノイド部２１の外周面とが共通する仮想円周面上に存在するように配置されるものであるが、本発明では、外側延出ヨーク部２４の外周面と、ソレノイド部２１の外周面とがの位置関係が半径方向で僅かに異なる位置関係にあるものを排除するものではない。
　ポンプハウジング１には、前記ボス状部１Ｂより外側において、回転軸芯Ｘを中心とする筒状となる筒状部１Ｃが形成され、この筒状部１Ｃに対して外側延出ヨーク部２４の延出端が支持されている。これにより、ヨークがポンプハウジング１に支持され電磁ソレノイド２０の位置が決まる。尚、電磁ソレノイド２０をポンプハウジング１に支持するために、ポンプハウジング１に固定されるブラケット等に対してヨークを連結する構成を採用して良い。
　また、ボス状部１Ｂの外周側と、筒状部１Ｃの内周側と、ヨークの主ヨーク部２２とで取り囲まれる導入空間Ｇが形成され、ボス状部１Ｂには、導入空間Ｇとシャフト１８が配置される空間とを結ぶ複数の案内孔２Ｈが形成されている。
　ソレノイド部２１は、ボビン２０Ａに対して導線を巻回した構成を有しており、ボビン２０Ａの内周面を内側ヨーク部２３に密着させ、側面を主ヨーク部２２に密着させる位置関係に固定されている。図面には示していないが、ポンプハウジング１からソレノイド部２１の導線に電力を供給する電力ケーブルが筒状部１Ｃに沿って形成されている。
　駆動プーリ１０の外周壁１１のうち、ポンプハウジング１に対向する端部には前述した外側延出ヨーク部２４の外周面に対向する補助ヨーク部１５を備えている。この補助ヨーク部１５は位置で鉄材やニッケル合金材等の磁性体で形成され、駆動プーリ１０の外周壁１１に取り付けられるものであるが、駆動プーリ１０と一体的に形成しても良い。
　また、ヨークを構成する内側ヨーク部２３の外周面を、駆動プーリ１０の内周壁１２の内周面に対し所定距離を隔てて対向させ、駆動プーリ１０の外周壁１１の内周面をソレノイド部２１の外周面に対し所定距離を隔てて対向させている。更に、前述したように外側延出ヨーク部２４の外周面に補助ヨーク部１５の内周面を対し所定距離を隔てて対向させるように相対的な位置関係が設定されている。尚、前述した所定距離とは対向するもの同士の間の磁気抵抗を可能な限り小さくする値であることが望ましい。
　この構成により、内側ヨーク部２３、主ヨーク部２２、外側延出ヨーク部２４、補助ヨーク部１５、及び、駆動プーリ１０の外周壁１１、側壁１３、内周壁１２とで磁気回路が形成される。特に、この磁気回路では、内側ヨーク部２３と内周壁１２とが互いに近接する位置関係で広い面で対向しているため、この部位での磁気抵抗を低くしている。また、外側延出ヨーク部２４と補助ヨーク部１５とが互いに近接する位置関係で広い面で対向するため、この部位での磁気抵抗も低くしている。
　そして、ソレノイド部２１に通電した場合には、磁気回路に対して高い磁束密度の磁束Ｆ（図２を参照）を伝え、側壁１３の貫通孔１３Ｂの部位で外方に漏れる磁束Ｆをアーマチュア３３に作用させ、強い吸引力でクラッチ面１３Ａに吸着する。尚、このクラッチ面１３Ａにライニング等を形成することで摩擦係数を高め、摩耗を抑制するように構成しても良い。
〔クラッチユニット〕
　クラッチユニット３０は、シャフト１８の端部に支持されるブッシュ３１と、環状のアーマチュア３３と、アーマチュア３３を駆動プーリ１０の側壁１３から離間させる複数のバネ板３４とを備えている。
　ブッシュ３１はシャフト１８と一体回転するように嵌合連結されている。アーマチュア３３は、鉄材やニッケル合金材等の磁性体で形成され、バネ板３４は、バネ鋼のように弾性変形可能な板材が用いられ、ブッシュ３１の端部のフランジ部３１Ａに一端を連結し、他端をアーマチュア３３に連結している。これにより、アーマチュア３３を駆動プーリ１０の側壁１３から離間させる方向に付勢力を作用させる。
　この構成から、ソレノイド部２１に通電しない場合には、バネ板３４の付勢力により、図１に示す如くアーマチュア３３が側壁１３のクラッチ面１３Ａから離間する位置にある。この状態が電磁クラッチＣの遮断状態であり、駆動プーリ１０からの駆動力はシャフト１８に伝えられない。次に、ソレノイド部２１に通電した場合には、図２に示す如く、ヨークと駆動プーリ１０とで構成される磁気回路に磁束Ｆが形成され、この磁束Ｆの一部が側壁１３の貫通孔１３Ｂの部位で外方に漏れ出してアーマチュア３３に作用し、このアーマチュア３３に強い吸引力を作用させてクラッチ面１３Ａに吸着する。この状態が電磁クラッチＣの入り状態であり、駆動プーリ１０の回転力をクラッチユニット３０からシャフト１８に伝え、ウォータポンプを駆動する。
　ソレノイド部２１に通電した場合には、主ヨーク部２２と内側ヨーク部２３とで作り出される磁束を外側延出ヨーク部２４と補助ヨーク部１５との間隙を介して伝えることになるが、これらが広い面で対向し、夫々が互いに近接する位置関係にあり磁気抵抗が低いため、この部位で磁束密度を減衰させることがなく、電磁クラッチＣの入り状態を良好に維持できる。
　特に、電磁ソレノイド２０のヨークの断面形状が、従来、コ字状であったものに代えて外周側のヨーク部を取り除いた形状にしているため、ヨーク全体の外径を小さくし、ヨークの厚みに相当する距離だけ駆動プーリ１０の外周壁１１の内面をソレノイド部２１の外周面に近づけて駆動側回転体外径を小さくすることが可能にしている。これにより、駆動プーリ１０の外周径を小さくしてインペラ４の回転速度の高速度化を実現する。
　メカニカルシール３は僅かながら冷却水の漏れを生ずるものであり、冷却水が漏れた場合には、ボス状部１Ｂの案内孔２Ｈから導入空間Ｇに導き、電磁ソレノイド２０の主ヨーク部２２等に接触させることにより、電磁ソレノイド２０で発生する熱により気化させることができる。
〔別実施形態〕
　本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。
（ａ）図３に示すように、電磁ソレノイド２０のヨークを、主ヨーク部２２と、外周側ヨーク部２５と、内側延出ヨーク部２６とを一体形成して構成する。主ヨーク部２２は実施形態と同様に回転軸芯Ｘに対して直交する姿勢で環状空間１０Ｓを閉塞する位置に配置されている。外周側ヨーク部２５は、主ヨーク部２２の外周側において回転軸芯Ｘを中心にして筒状で外周壁１１の内周面に対し所定距離を隔てて対向する位置に配置されている。内側延出ヨーク部２６は、主ヨーク部２２のうち、回転軸芯Ｘの内周側において回転軸芯Ｘを中心にした筒状で環状空間１０Ｓから離間する方向に延出する形態で形成されている。
　また、駆動側回転体としての駆動プーリ１０の内周壁１２のうち、ポンプハウジング１に対向する端部には前述した内側延出ヨーク部２６の内周面に対向する位置で鉄材やニッケル合金材等の磁性体で形成される補助ヨーク部１５を備えている。尚、この補助ヨーク部１５は、駆動プーリ１０に対して連結する構成であるが、駆動プーリ１０を構成する部材と一体的に形成することも可能である。
　この別実施形態（ａ）では、回転軸芯Ｘを基準にした内側延出ヨーク部２６の内周面までの半径と、回転軸芯Ｘを基準にしたソレノイド部２１の内周面までの半径とが一致するように相対的な位置関係が設定されている。この構成により、ヨーク全体の外径を小さくし、ヨークの厚みに相当する距離だけ駆動側回転体の外周壁１１の内面をソレノイド部２１の外周面に近づけて配置し、駆動側回転体外径を小さくすることが可能にしている。これにより、駆動プーリ１０の外周径を小さくして、ウォータポンプの回転速度の高速度化が実現する。
（ｂ）電磁ソレノイド２０のヨークを、主ヨーク部２２と、この主ヨーク部２２の外周側に対して、実施形態に示す外側延出ヨーク部２４と、この主ヨーク部２２の外周側に対して、別実施形態（ａ）に示す内側延出ヨーク部２６とを一体的に形成する。このように構成することにより、ヨーク全体の外径を一層小さくし、駆動側回転体としての駆動プーリ１０の外周径を小さくしてウォータポンプの回転速度の高速化を可能にする。
　本発明は、電磁ソレノイドに通電することにより、駆動側回転体の駆動力を従動側回転体に伝える電磁クラッチに利用することができる。
１　　　　　ハウジング（ポンプハウジング）
１０　　　　駆動側回転体（駆動プーリ）
１０Ｓ　　　環状空間
１１　　　　外周壁
１２　　　　内周壁
１３　　　　側壁
１５　　　　補助ヨーク部
１８　　　　従動側回転体（シャフト）
２０　　　　電磁ソレノイド
２１　　　　ソレノイド部
２２　　　　主ヨーク部
２３　　　　内側ヨーク部
２４　　　　延出ヨーク部（外側延出ヨーク部）
２６　　　　延出ヨーク部（内側延出ヨーク部）
３０　　　　クラッチユニット
Ｆ　　　　　磁束
Ｘ　　　　　回転軸芯

Claims (2)

  1. 　回転軸芯を中心とする円筒状の外周壁と、これより内側の内周壁と、これらに連なる側壁とを磁性体で形成することにより駆動側回転体が構成され、この駆動側回転体において前記外周壁と前記内周壁と前記側壁とに取り囲まれる位置の環状空間に嵌め込まれる電磁ソレノイドを備え、
    　前記回転軸芯と同軸芯で配置された従動側回転体に支持され、前記電磁ソレノイドの通電時に前記側壁に吸着されることにより前記駆動側回転体の回転力を前記従動側回転体に伝えるクラッチユニットを備えると共に、
    　前記電磁ソレノイドが、通電により磁束を発生させるソレノイド部と、このソレノイド部からの磁束を前記駆動側回転体に伝えるように磁性体で成るヨークとを備えており、
    　前記ヨークが、前記回転軸芯に対して直交する姿勢で前記環状空間を閉塞する位置に配置される主ヨーク部を備え、この主ヨーク部のうち前記回転軸芯に近接する内周側と、前記回転軸芯から離間する外周側との少なくとも一方を基準にして前記環状空間から離間する方向に延出し前記回転軸芯を中心にした筒状となる延出ヨーク部を備え、
    　前記駆動側回転体には、前記延出ヨーク部と対向する位置に補助ヨーク部が磁性体で形成されている電磁クラッチ。
  2. 　前記ヨークが、前記主ヨーク部と、前記内周壁と対向する内側ヨーク部と、前記主ヨーク部の前記外周側を基準に形成された前記延出ヨーク部とを備えて構成されている請求項１記載の電磁クラッチ。
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