JP2008095704A - 電磁連結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価でしかも振動や音の発生を確実に抑制することができる電磁連結装置を提供する。
【解決手段】アーマチュア２と、このアーマチュア２を支持するウォームホイール３との隙間４に制振部材４３を介装する。制振部材４３は、制振機能と振動減衰機能とを有する粘弾性材料によってリング状に形成され、アーマチュア２に接着剤または両面粘着テープによって固着されている。また、制振部材４３は、自然状態で前記隙間４より大きな板厚を有し、圧縮された状態でアーマチュア２とウォームホイール３との間に介装されることにより、アーマチュア２をロータ６に押し付けている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電磁クラッチや電磁ブレーキなどの電磁連結装置に関し、特に、励磁コイルヘの通電を断った後でも駆動側と従動側の回転部材の摩擦面が互いに接触しているギャップレスタイプの電磁連結装置の改良に関するものである。

電磁連結装置のうち電磁クラッチは、アーマチュアと、このアーマチュアを軸線方向に移動可能に支持するアーマチュアハブ（アーマチュア支持部材）と、アーマチュアの摩擦面と所定のエアギャップを介して摩擦面が対向したロータと、アーマチュアをアーマチュアハブに支持する板ばねやダンパーゴムなどからなる弾性部材と、励磁コイル等を備え、前記アーマチュアが励磁コイルへの通電励磁によって発生する磁束の磁気吸引力により、前記弾性部材の弾性復帰力に抗してロータの摩擦面に磁気吸着されると、アーマチュアとロータが一体に回転するように構成されている。また、励磁コイルへの通電を断つと磁気吸引力が消滅するため、弾性部材の弾性復帰力によりアーマチュアがロータの摩擦面から離間するように構成されている。

このように作動する電磁クラッチの中には、アーマチュアの吸引時間を速くして作動の応答性を高めるために、または部品点数や組立工数を減らして軽量小型で安価な電磁クラッチを提供するために、アーマチュア復帰用の弾性部材を取り除き、励磁コイルヘの通電を断った無励磁状態においてもアーマチュアの摩擦面とロータの摩擦面が接触状態を維持する、所謂ギャップレスタイプの電磁クラッチも実用に供されている（例えば、特許文献１，２，4参照）。

前記特許文献１に記載されている電磁クラッチは、車両用ドア開閉駆動装置の動力伝達装置として使用されているもので、モータの回転が伝達される出力シャフトと、この出力シャフトに固定されたロータ（従動側回転部材）と、同じく前記出力シャフトに固定された出力部材としての出力ドラムと、この出力ドラムと前記モータとの間に設けられた減速ギア構造を備えた摩擦係合機構としてのクラッチブレーキ機構等を備えている。クラッチブレーキ機構は、減速ギア構造に加えて、アーマチュア（駆動側回転部材）、励磁コイル等を備えている。減速ギア構造は、ウォームと、ウォームホイールとからなり、ウォームが前記モータの駆動軸に固定され、ウォームホイールがアーマチュアを軸線方向に移動可能に支持してロータに接触させることにより、ギャップレスタイプの電磁クラッチを構成している。

図２にこのようなギャップレスタイプの電磁クラッチの従来例を示す（例えば、特許文献４を参照）。この電磁クラッチ１は、アーマチュア２とウォームホィール３との隙間４にステンレス製のウェーブワッシャ５を介装させ、これによってアーマチュア２を押圧してロータ６に接触させている。ウェーブワッシャ５は、円周方向に波形の凸部と凹部が交互に形成された環状部５Ａと、この環状部５Ａの内周面から中心側に突出した複数の突出部５Ｂとを一体に有し、前記隙間４に介装されることにより環状部５Ａが軸線方向に圧縮させられ、突出部５Ｂの内側縁がウォームホイール３の環状突部３ａの外周面に当接することにより、ウェーブワッシャ５の軸線をウォームホイール３の軸線と一致させ、ウェーブワッシャ５の径方向の移動を防止している。なお、７は励磁コイル、８は出力軸、９はモータの駆動軸、１０はウォーム、１２はハウジングである。

このような従来のギャップレスタイプの電磁クラッチ１は、励磁コイル７ヘの通電を断った無励磁状態において、アーマチュア２の摩擦面２ａがウェーブワッシャ５の軽微な押圧力（弾性復帰力）によりロータ６の摩擦面６ａに押し付けられている。このような接触状態（接続状態）でモータの駆動力ではなく手動により出力軸８に接続されている不図示の被駆動部材、例えば電磁クラッチ１が車両用ドア開閉駆動装置に用いられる場合、車両のスライドドアが被駆動部材を構成し、このスライドドアを開閉操作すると、ロータ６が出力軸８と一体に回転してロータ６とアーマチュア２との間に相対回転が生じる。すなわち、ロータ６がアーマチュア２に対してスリップ回転する。また、この相対回転によりアーマチュア２の摩擦面２ａに対してロータ６の摩擦面６ａが摺動するので、音発生の原因となるスティックスリップ現象（クラッチ・ブレーキにおいて、摩擦面間が微視的に止まったり動いたりするときの滑り摩擦現象）が発生する。

さらに、アーマチュア２は、そのスティックスリップ現象により、ウェーブワッシャ５の押圧力に抗して振動する。このスティックスリップ現象による振動がアーマチュア２の固有振動数に合致すると大きな音が発生する可能性がある。

特開２００２−３２７５７６号公報 実公平５−３５０３３号公報 特開平１１−１９０３６９号公報 特開２００４−３２４１７１号公報

上記したように、従来のギャップレスタイプの電磁クラッチ１においては、励磁コイル７の非励磁時においてもアーマチュア２の摩擦面２ａとロータ６の摩擦面６ａが接触しているので、手動で被駆動部材を操作したとき、アーマチュア２がスティックスリップ現象によりウェーブワッシャ５の押圧力に抗して振動し、音が発生するという問題があった。

そこで、本発明者らはこのような問題を解決するために各種試験を行った結果、アーマチュア２の摩擦面２ａやロータ６の摩擦面６ａの平面度によって音の発生に相違があることをつきとめた。すなわち、アーマチュア２やロータ６の摩擦面２ａ，６ａの平面度を小さくすればするほどスティックスリップ現象が起り易くなり、音が発生することが判った。

このため、アーマチュア２とロータ６との摩擦係合に支障を来さない範囲内で、アーマチュア２の摩擦面２ａの平面度を意図的に大きくして実験を行った。平面度を大きくする手段としては、アーマチュア２の製造工程のうち、最後の工程でプレス加工により周方向に波付けし、９０°間隔で凸部と凹部を交互に形成した。凸部と凹部の最大の高低差は僅かな寸法とした。しかしながら、このように摩擦面２ａの平面度を大きくしただけでは振動や音の発生を完全には抑えることができず、振動、音の防止対策としては不十分であることが判った。

音の防止対策を講じた従来技術としては、例えば前記特許文献２に記載されている電磁クラッチ装置が知られている。この電磁クラッチ装置は、電動パワーステアリング装置に用いられるもので、駆動側動力伝達部材と被駆動側動力伝達部材のうちの少なくともいずれか一方を低摩擦材とすることにより、両部材の食いつきが円滑で、チャタリングやスティックスリップ現象の影響が少なく、円滑に動力を伝達することができるとしている。低摩擦材としては、含油性焼結材または摩擦面にフッ素樹脂のコーティングを施した部材を用いている。

このような低摩擦材を用いて相対回転時の摩擦抵抗を小さくすれば、スティックスリップ現象に起因する音の発生をある程度までは抑制できるものと考えられる。しかしながら、車両用ドア開閉駆動装置に用いられる電磁クラッチに適用した場合は、ロータの周囲に回転センサーや電子制御装置を配置した構成を採っているため、含油性焼結材から染み出てくる油が飛散して電子部品に付着すると、誤作動を起こすおそれがあるため好ましくない。

一方、摩擦面をフッ素樹脂をコーティングする場合は、励磁コイルの磁気回路上に断磁部を形成することになるため、アーマチュアの吸引時間が長くなりモータの駆動力を出力軸に伝達する作動タイミングが遅れるという新たな問題が生じる。このため、励磁コイルの起磁力を大きくする必要があるが、そうすると消費電力と発熱量が増大する。また、製造工程にコーティング工程を追加すると、製造コストがそれだけ高くなり、安価に提供できなくなるといった問題も生じるため好ましくない。

振動を減衰させる他の手段としては、例えば特許文献３に記載されている電磁クラッチが知られている。この電磁クラッチは画像形成装置に用いられるもので、ロータとアーマチュアとの間、およびこのアーマチュアを弾性支持する板ばねと歯車との間に粘弾性部材をそれぞれ介装させている。粘弾性部材としては、発泡性ＥＰＤＭ、熱可塑性エラストマ、熱可塑性樹脂などを用いている。そして、このような構成によれば、アーマチュアがロータに磁気吸着されたときの吸着音や、アーマチュアが板ばねの弾性復帰力によって歯車に衝突したときの衝突音を効果的に低減することができるとしている。

しかしながら、このような電磁クラッチにおいては、粘弾性部材に加えてアーマチュアを弾性支持する板ばねを必要としたり、ロータに粘弾性部材を収納するための環状溝を形成する必要があるため、部品点数や加工工数が増えて製造コストが高くなるという問題があった。

本発明は、上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、安価でしかも振動や音の発生を確実に抑制することができる電磁連結装置を提供することにある。

上記目的を達成するために第１の発明は、支持部材と、この支持部材に軸線方向にのみ移動可能に支持されたアーマチュアと、このアーマチュアの摩擦面と対向する摩擦面が形成され、励磁コイルの磁気回路となる磁気回路形成部材と、前記アーマチュアと前記支持部材との間に介装されることにより前記アーマチュアの摩擦面を前記磁気回路部材の摩擦面に接触させる制振部材とを備え、前記制振部材を制振機能と振動減衰機能とを有する粘弾性材料によって形成して、前記アーマチュアと前記支持部材との間に圧縮させた状態で介装させるとともに、前記アーマチュアに固着したものである。

第２の発明は、接着剤、両面粘着テープまたは焼き付けのうちのいずれか１つで前記アーマチュアと前記制振部材とを固着したものである。

第３の発明は、前記アーマチュアの摩擦面に周方向の波加工を施したものである。

第１の発明においては、制振機能と振動減衰機能を有する粘弾性材料からなる制振部材をアーマチュアと支持部材との間に圧縮させた状態で介装させているので、ウェーブワッシャを用いた場合に比べてスティックスリップ現象による振動の減衰効果が大きく、音の発生を確実に防止することができる。また、板ばねを用いる必要もないので、部品点数を削減することができ、安価に製造、提供することができる。

また、制振部材をアーマチュアに固着しているので、支持部材側に固着した場合に比べて、アーマチュアに対してより大きな制振効果および振動減衰効果を発揮させることができる。

第２の発明においては、固着手段として両面粘着テープ、接着剤または焼き付けが考えられるので、安価で入手が容易であり、またアーマチュアには何らの加工等を加える必要がない。

第３の発明においては、波加工によってアーマチュアの平面度を大きくしているので、音の発生を一層抑制することができる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は本発明に係る電磁連結装置の一実施の形態を示す断面図である。
本実施の形態は、図２に示した電磁クラッチと同様に車両用ドア開閉装置の動力伝達装置として用いられるギャップレスタイプの電磁クラッチに適用した例を示す。また、本実施の形態は、図２に示したウェーブワッシャ５の代わりに粘弾性材料からなる制振部材を用いた点が異なるだけで、その他の構成は全く同一である。このため、同一構成部品、部分については同一符号をもって示す。

図１において、全体を参照符号２０で示す車両用ドア開閉装置は、ハウジング１２内にベアリング２１を介して回転自在に配設された出力軸８と、図示を省略したモータの駆動軸９と前記出力軸８に取付けられた出力部材２２との間に配設された電磁クラッチ２３とを備えている。前記出力部材２２は、前記モータの回転を前記出力軸８を介して車両のスライドドアに伝達するためのものであり、出力軸８のハウジング１２から突出する突出端部８ａに固定されている。また、この出力部材２２は、出力ドラムからなり、前記スライドドアを開閉するワイヤ（図示せず）が巻回されている。

前記電磁クラッチ２３は、前記出力軸８に互いに対向して配設された駆動側回転部材としてのアーマチュア２および従動側回転部材としてのロータ６と、前記モータの駆動軸９の回転を減速して前記アーマチュア２に伝達する減速ギア２５を構成する支持部材としてのウォームホイール３と、前記アーマチュア２とロータ６を磁気吸着させる励磁コイル７と、アーマチュア２およびロータ６とともに励磁コイル７の磁気回路を形成するフィールドコア２６等で構成されている。

前記アーマチュア２は、磁性材料によって円板状に形成され、出力軸８に軸受２７を介して回転自在にかつ軸線方向に移動自在に配設されており、前記駆動軸９の回転が減速ギア２５を介して伝達されるように構成されている。アーマチュア２のロータ６と対向する面は、摩擦面２ａを形成している。この摩擦面２ａは、ロータ６との摩擦係合に支障を来たさない範囲内で平面度を大きくさせるために波加工が施されている。波加工は、スティックスリップ現象による振動や音を防止するために施されるものであり、周方向に波付けすることにより、９０°間隔で凸部と凹部が交互に形成されている。凸部と凹部の最大の高低差は僅かな寸法である。

前記減速ギア２５は、前記駆動軸９に固定されたウォーム１０と、このウォーム１０に歯合するウォームホイール（支持部材）３とで構成されている。ウォームホイール３は、前記出力軸８に軸受２７を介して回転自在に配設されており、前記ウォーム１０の回転を減速してアーマチュア２に伝達するとともに、アーマチュア２を軸線方向に移動可能に支持している。このため、ウォームホイール３のアーマチュア２と対向する面には、突起からなる複数個の連結部３０が同心円状に一体に突設されており、その先端部がアーマチュア２に設けた貫通孔３１にそれぞれ相対摺動可能に挿入されている。一方、ウォームホイール３は、前記軸受２７の一側面２７ａと、ハウジング１２の対向面３ｂとによって軸線方向の移動が規制されている。なお、３２はグリース除けシール部材であり、このグリース除けシール部材材３２はハウジング１２内に固定されており、アーマチュア２とウォームホイール３との隙間４に介装されている。

前記ロータ６は、出力軸８に圧入嵌合されることにより、摩擦面６ａがアーマチュア２の摩擦面２ａと対向している。一方、ロータ６の摩擦面６ａとは反対側の面には環状凹部３４が形成されており、この環状凹部３４に前記励磁コイル７が差し込まれている。

前記励磁コイル７は、ハウジング１２の内壁に固定されたフィールドコア２６の環状凹部３６内にコイルボビン３７を介して収納されており、このフィールドコア２６とともにロータ６の環状凹部３４に挿入されている。環状凹部３４の内周面とフィールドコア２６の外周面との間には隙間が形成されており、このフィールドコア２６と前記ロータ６とで励磁コイル７の磁気回路となる磁気回路部材を形成している。

前記ロータ６の外周面には、環状の磁石４０が固着されている。この磁石４０は、表面にＳ極とＮ極が周方向に交互に磁極化されており、一端部がロータ６の摩擦面６ａから軸線方向に突出してアーマチュア２の外周を取り囲んでいる。また、この磁石４０のアーマチュア側端面には、環状の凹部４１が形成されている。凹部４１は、ロータ６の外周面側に形成された凹部からなり、深さが磁石４０のアーマチュア側端面からロータ６の摩擦面６ａまでの距離よりも大きく設定されている。言い換えれば、アーマチュア２とロータ６との摩擦係合面である摩擦面２ａ，６ａは凹部４１に臨んでいる。この凹部４１は、電磁クラッチ２３の作動に伴うアーマチュア２、ロータ６の摩耗粉を受け止め、ハウジング１２内に飛散するのを防止するためのものである。すなわち、アーマチュア２とロータ６が相対回転すると、摩擦面２ａ，６ａが摩耗して摩耗粉が生じる。この摩耗粉は、磁石４０の磁力によって吸引されて凹部４１内に溜まることにより、ハウジング１２内への飛散が防止される。

前記アーマチュア２とウォームホイール３との間に形成された隙間４には、制振部材４３が介装されている。この制振部材４３は、制振機能と振動減衰機構を有するゴム、例えばＥＰＤＭゴム発泡体等の粘弾性材料によってリング状に形成され、自然状態で前記隙間４よりも若干大きな板厚を有している。このため、制振部材４３は、前記隙間４に介装されるとアーマチュア２によって圧縮され、その復元力によってアーマチュア２をロータ６方向に付勢して摩擦面２ａをロータ６の摩擦面６ａに押し付けている。制振部材４３の板厚は、５ｍｍ程度であり、３〜４ｍｍ程度にまで圧縮されている。この圧縮の度合いは、制振部材４３自体の硬度とアーマチュア２を保持するための押圧力により設定される。そして、この制振部材４３は、固着手段によってアーマチュア２のウォームホイール３と対向する面に固着されている。固着手段としては、両面粘着テープ、接着剤または焼き付けが考えられる。

次に、上記構造からなる電磁クラッチ２３の動作等について説明する。
電磁クラッチ２３は、不使用時、つまり車両のスライドドアを自動開閉せず、励磁コイル７に通電していない状態において、アーマチュア２が制振部材４３の復元力によってロータ６の摩擦面６ａに所定の押圧力で押し付けられることにより、ギャップレスタイプの電磁クラッチを構成している。

励磁コイル７の非励磁時において、アーマチュア２の摩擦面２ａとロータ６の摩擦面６ｂとは接触しているので、手動で被駆動部材であるスライドドアを開閉操作すると、出力軸８およびロータ６が一体に回転する。一方、アーマチュア２は減速ギヤ２５がウォーム１０とウォームホイール３であることからモータが駆動しない限り回転しない。このため、ロータ６とアーマチュア２との間に相対回転が生じる。すなわち、ロータ６がアーマチュア２に対してスリップ回転する。ロータ６がスリップ回転すると、アーマチュア２とロータ６の摩擦面２ａ，６ａが摺動するため、音発生の原因となるスティックスリップ現象が発生する。

この場合、本発明においては、アーマチュア２とロータ６との隙間４にゴム等の粘弾性材料からなる制振部材４３を圧縮した状態で介装しているので、制振部材４３の制振機能および振動減衰機能が従来の金属製のウェーブワッシャに比べて大きく、アーマチュア２の振動を効果的に減衰させることができ、音の発生を確実に抑制防止することができる。

また、音の発生の度合いについて調べたところ、アーマチュア２とロータ６の摩擦係合に影響を与えない範囲内で摩擦面２ａの平面度を大きくした本実施の形態においては、平面度を小さくした場合に比べて音の発生が少ないことが確認された。

また、制振部材４３を固着手段によってアーマチュア２に固着しているので、音の発生をより一層確実に防止することができる。すなわち、制振部材４３をアーマチュア２の支持部材であるウォームホイール３に固着した場合には、アーマチュア２と制振部材４３との接触状態が不十分であると、振動の減衰効果が低下するため音が発生するが、本発明においては、制振部材４３をアーマチュア２に固着しているので、アーマチュア２と制振部材４３との接触状態が良好で、アーマチュア２の振動を抑制し、音の発生を効果的に防止することができる。

次に、アーマチュア２とロータ６が摩擦係合した状態でスライドドアを開閉動作させる場合は、励磁コイル７に通電してこれを励磁する。励磁コイル７が励磁すると、アーマチュア２がロータ６の摩擦面６ａに磁気吸着され、電磁クラッチ２３が接続された状態となる。この接続状態でモータを駆動すると、その駆動軸９の回転は、ウォーム１０およびウォームホイール３によって減速されアーマチュア２に伝達される。このため、アーマチュア２とロータ６は一体に回転し、その回転が出力軸８を介して最終的にスライドドアに伝達されることによりスライドドアが開閉動作される。

スライドドアを開閉動作させているとき、アーマチュア２とロータ６の摩擦係合力よりも大きな負荷がスライドドアに加わると、出力軸８およびロータ６の回転が停止してアーマチュア２とロータ６の摩擦係合が強制的に解除され、アーマチュア２がロータ６に対してスリップ回転する。したがって、モータからスライドドアへの動力の伝達が遮断され、これにより車両用ドア開閉装置２０の破損が防止される。このときもアーマチュア２が振動して音を発生するおそれがあるが、上記した通りアーマチュア２とウォームホイール３との隙間４に粘弾性材料からなる制振部材４３を介装させているのでそのおそれがない。

なお、上記した実施の形態は、車両用ドア開閉装置２０に用いられる電磁クラッチ２３につて説明したが、この発明はこれに限らず、アーマチュアがフィールドコアに磁気吸着される電磁ブレーキ、アーマチュアが磁気吸着されるフィールドコアがスリップリングとブラシにより回転するコイル回転型電磁クラッチなど、摩擦係合により動力伝達または制動を行う電磁連結装置にも適用することができる。
このため、本発明においては、アーマチュアの摩擦面に対向して配置される磁気回路形成部材がロータに限らずフィールドコアで構成されるものを含むものである。

本発明を車両用ドア開閉装置に用いられるギャップレスタイプの電磁クラッチに適用した一実施の形態を示す断面図である。 車両用ドア開閉装置に用いられる従来のギャップレスタイプの電磁クラッチを示す断面図である。

符号の説明

２…アーマチュア（駆動側回転部材）、３…ウォームホイール（支持部材）、４…隙間、６…ロータ（従動側回転部材）、７…励磁コイル、８…出力軸、９…駆動軸、１０…ウォーム、２３…電磁クラッチ、４３…制振部材。

Claims (3)

1. 支持部材と、
   この支持部材に軸線方向にのみ移動可能に支持されたアーマチュアと、
   このアーマチュアの摩擦面と対向する摩擦面が形成され、励磁コイルの磁気回路となる磁気回路形成部材と、
   前記アーマチュアと前記支持部材との間に介装されることにより前記アーマチュアの摩擦面を前記磁気回路部材の摩擦面に接触させる制振部材とを備え、
   前記制振部材を制振機能と振動減衰機能とを有する粘弾性材料によって形成して、前記アーマチュアと前記支持部材との間に圧縮させた状態で介装させるとともに、前記アーマチュアに固着したことを特徴とする電磁連結装置。
2. 請求項１記載の電磁連結装置において、
   接着剤、両面粘着テープまたは焼き付けのうちのいずれか１つで前記アーマチュアと前記制振部材とを固着したことを特徴とする電磁連結装置。
3. 請求項１または２記載の電磁連結装置において、
   前記アーマチュアの摩擦面に周方向の波加工を施したことを特徴とする電磁連結装置。
   

Images