JPH07151168A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、電磁クラッチの接続をスムーズ
に行ない、かつ、過大な過重を回避できる電磁クラッチ
を提供することを目的とする。 【構成】 この発明は、回転機械のハウジング２１に固
着される励磁コイル２３内蔵のステータ２２と、ハウジ
ングに回転自在に装着され駆動源に連結されるロータ２
４と、ロータに吸着されるアーマチャ２９と、アーマチ
ャに連結されかつ回転機械の回転軸３２に固着されるハ
ブ部材３１と、アーマチャとハブ部材の連結部の一部又
は全部として形成されるカム手段４１と、過大な荷重の
伝達を逃避させる板金製カバー（ハブ部材として形成さ
れているもの）３４の一部などの弾性手段４５とからな
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動車用空気調和装置
の圧縮機等の回転機械に具備される電磁クラッチに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁作動により同心軸上の駆動側
から被動側に動力を伝達し又は遮断したりする機能を持
つものとして広く電磁クラッチが使われている。

【０００３】その一般的なものは、相対する一つ又は２
つ以上の円形の摩擦面を電磁力により加圧（圧着）しそ
の摩擦力でトルクを伝達し、解放時はスプリングの復帰
によるものである。

【０００４】いま、従来の一般的単板締結タイプの電磁
クラッチの一例を図９により説明する。

【０００５】圧縮機等の回転機械のハウジング１にステ
ータ２が固着され、このステータ２に励磁コイル３が内
蔵されている。ロータ４は空間５内にステータ２を収容
し図示せざるエンジンの動力を外周のプーリ６のベルト
連結により受け、ハウジング１に軸受７により回転自在
になるように、かつ、軸方向には位置決めされた状態で
装着されている。ロータ４の摩擦面８に対向して若干の
隙間を有してアーマチャ９が設けられる。アーマチャ９
はリターンスプリング１０にてセンタハブ１１に回転力
伝達可能に連結されている。センタハブ１１は回転機械
の回転軸１２にスプライン結合されているボス部１３と
端板１４との結合体であり端板１４をボルト１５で回転
軸１２に締結することにより取付けられる。回転軸１２
はハウジング１に対し軸方向に位置決めをされた状態で
回転自在になるように装置されている。

【０００６】エンジン動力を回転機械に伝達する場合
は、励磁コイル３に電流を流し励磁させ、アーマチャ９
をロータ４に吸着させると、プーリ６、ロータ４、摩擦
面８、アーマチャ９、リターンスプリング１０、センタ
ハブ１１そして回転軸１２へとエンジン動力が伝達され
る。電流を遮断すると、リターンスプリング１０の弾性
復帰によりアーマチャ９が離れ、動力が遮断され、回転
機械は解放される。

【０００７】従来の電磁クラッチは、このように簡単、
小形な構造で、かつ使用上の制約も少ないという事で一
般産業用として広く使用されているものである。（実公
平４−２４１８２号公報参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の電磁クラッチは、駆動側が高回転の状態にあるとき
のように、過大な荷重の伝達時に電磁作動させると、摩
擦面が滑って焼付を生ずるとか、動力伝達部品を損傷又
は破損させるという問題点があった。

【０００９】これは、過大な荷重（トルク）がロータか
らアーマチャそしてリターンスプリングを介してセンタ
ハブへと伝わり、これらが回転方向で剛性大に連結され
ているため、その伝達が瞬間的に行なわれるからであ
る。

【００１０】そこで、この発明は、過大な荷重の伝達時
であっても、瞬間的に伝達が行なわれないようにして、
前記問題点を解決し、もって、摩擦面が滑らず、焼付を
生ぜず、又、動力伝達部品を損傷又は破損させない電磁
クラッチを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するため、請求項１記載のものが、回転機械のハウ
ジングに固着される励磁コイル内蔵のステータと、この
ステータを収容する空間を有し駆動源に連結されると共
に前記ハウジングに軸方向に位置決めされた状態で回転
自在に装着されるロータと、このロータに前記励磁コイ
ルへの通電時に吸着され非通電時に復帰するアーマチャ
と、このアーマチャに連結され、かつ、前記回転機械の
回転軸に固着されるハブ部材と、このハブ部材と前記ア
ーマチャとの連結部の一部又は全部として形成され回転
方向の係合により荷重を伝達するカム手段と、過大な荷
重に対して前記カム手段の部分を軸方向に変位させ荷重
の伝達を逃避させうる弾性手段とからなるものであり、
請求項２記載のものが、ハブ部材が板金製のカバーによ
って形成され、弾性手段が前記カバーの一部によって形
成されてなる請求項１記載のものであり、請求項３記載
のものがカム手段がハブ部材及びアーマチャのいずれか
一方の穴に出没可能に設けられたボールと他方の該ボー
ルと対向する部分に設けられた溝とからなるものであ
り、弾性手段が前記ボールを突出付勢するように前記一
方の穴に設けられたコイルスプリングである請求項１記
載のものである構成とした。

【００１２】

【作用】励磁コイルへの通電によりロータにアーマチャ
が吸着され、連結部を介してハブ部材そして回転軸へと
動力が伝達される。非通電時はアーマチャが復帰し動力
の伝達がなされない。ここで、請求項１記載のものは、
動力の荷重が過大になり、それが連結部に瞬間的に作用
すると、連結部の一部又は全部として形成されたカム手
段にその作用が及び、その部分を弾性手段により軸方向
に変位させるため、瞬間的な荷重の伝達を逃避させるも
のである。これにより、過大な荷重が平均的に並らされ
て伝達され、滑り、焼付又は部品の損傷又は破損を防止
する。請求項２記載のものは、前記作用の他に、軽量化
が図れるので、衝撃荷重を更に少なくできるという作用
をする。請求項３記載のものは、請求項１記載のものの
作用の他に、機械加工により簡単にできるという作用を
する。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の第１の実施例を図１〜図３
により説明する。まず、構成を図１のＩＩ−ＩＩ線の断
面である図２を用いて説明する。なお、本実施例におい
て回転機械が自動車用空気調和装置の圧縮機であり、そ
の動力が自動車のエンジンであるとして以下説明する。

【００１４】圧縮機のハウジング２１は図示せざるエン
ジンに取付けられ、この中心部には冷媒圧縮の為の回転
軸３２が回転可能に、かつ軸方向に位置決めされて設け
られる。ハウジング２１の段付ボス部にブラケット２２
ａと鉄製のヨーク２２ｂからなるステータ２２がピン３
６及びリング３７で固着され、ヨーク２２ｂ内に励磁コ
イル２３が内蔵され、これに図示せざる外部から通電、
非通電されるようになっている。

【００１５】鉄製のロータ２４は、ハウジング２１の先
端の小ボス部に軸受２７により回転自在にかつ、軸方向
に位置決めされた状態で装着されている。ロータ２４は
背面に空間２５を有し、ここに、ステータ２２のヨーク
２２ｂを浮いた状態で収納している。ロータ２４は外周
にプーリ２６を備え、これにベルト掛けされ、エンジン
にて回転駆動されるようになっている。ロータ２４は表
面に円形の摩擦面２８を有し、ここに吸着（圧着）され
る鉄製のアーマチャ２９の摩擦面３８との間に互いに接
続された、多板プレート３９を介挿してある。

【００１６】ハブ部材３１は鉄鋼材等の板金製で、ほぼ
円板状のカバーとして形成され、深絞り成形されたボス
部３３が回転軸３２にスプライン結合されたうえで、ワ
ッシャ４０を介して端板部３４をボルト３５で締着する
ことにより回転軸３２に固着されているものである。

【００１７】ハブ部材３１とアーマチャ２９とはリター
ンスプリング３０で内側部分が連結されたうえで、カム
手段４１で外側部分が連結されている。カム手段４１は
アーマチャ２９の吸着側へのスラスト力増強の機能を持
ち、クラッチ接続力を負担する。

【００１８】リターンスプリング３０は、図１に示すよ
うにほぼ三角状のばね板を、例えば、４枚円周状に等分
に配して、リベット止めされ軸方向に撓み易く、回転方
向で剛となるように設けられる。

【００１９】又、カム手段４１は最外周部に、例えば４
箇所設けられ、アーマチャ２９には回転方向に向いて傾
斜面を有するカム４２を突設し、これに対向する部分の
端板部３４に、相似の傾斜面を有するカム溝４３をプレ
スで打出し形成して構成する（図３参照）。尚、アーマ
チャ２９及びハブ部材３１の動力（荷重）伝達部として
の前記リターンスプリング３０及びカム手段４１は、配
置箇所、数、大きさ及び各々の伝達力配分などは、回転
機械（圧縮機）の仕様等により適宜定められる。又、図
１及び図２において、４４は端板部３４に設けられたゴ
ム製のストッパで、アーマチャ２９との面衝突緩衝用で
あり、これも適宜設けられるものである。

【００２０】カム溝４３は、板金カバーである端板部３
４に前述したようにプレス打出しにより形成されるの
で、図３に示す如く、アーマチャ２９の矢印Ｐ方向の衝
撃的係合時には、端板部３４のうち、このカム溝４３付
近の該当部分が軸方向側に点線のように変位し、衝撃的
荷重を逃がす弾性手段４５を兼備するものである。

【００２１】次に前記実施例の作用を説明する。励磁コ
イル２３が通電により励磁されると、ロータ２４にアー
マチャ２９が吸引され、多板プレート３９を摩擦面３８
でロータの摩擦面２８に押し挾み圧着させる。

【００２２】このため、エンジンの回転動力は図示しな
いベルトを介してプーリ２６、ロータ２４、アーマチャ
２９へと伝達される。アーマチャ２９の回転動力は、リ
ターンスプリング３０及びカム手段４１からハブ部材３
１へと伝わり、スプライン連結された回転軸３２へと伝
わり、圧縮機が作動し車両の空気調和装置を働かせるこ
とになる。この場合、カム手段４１のカムスラストによ
る圧着力増強に基づき伝達力を増すこととができる。空
気調和装置の不用時には、励磁コイル２３への電流遮断
によりロータ２４へのアーマチャ２９の吸引がないた
め、アーマチャ２９はリターンスプリング３０の復元に
より圧着摩擦面が離れ、アーマチャ２９、ハブ部材３１
及び回転軸３２が自由に開放されることになり、圧縮機
の作動が止むものである。

【００２３】而して、エンジンの高回転時、又は、空気
調和装置の冷媒が液状（外気低温時）となっている圧縮
機負荷大の時に、空気調和のための圧縮機を作動すべく
電磁クラッチに通電した場合には、エンジン動力が衝撃
的に伝達部品ごとに伝わることになる。

【００２４】このような場合、本実施例では、アーマチ
ャ２９からハブ部材３１への回転動力の伝達が一部分に
おいてはリターンスプリング３０にて行なわれ、大部分
が外周でその負担分の大きいカム手段４１にて行われ
る。しかも、この大部分の衝撃荷重の伝達は、カム４２
とカム溝４３の係合に基づく傾斜面乗上げによりカム溝
４３の部分の軸方向変位、これは弾性手段４５として構
成されている板金カバー（端板部）３４の弾性的変位で
あるが、この変位が生ずるために緩衝回避されることに
なる。従って、前述の過大な荷重が瞬間的に伝達される
ことが防止され荷重が平均的に並らされた状態で伝達さ
れることとなる。

【００２５】又、本実施例においては、ハブ部材３４が
板金製であるため、重量的にも軽くなり、電磁クラッチ
の軽量化を図ることができるほか、慣性力減少に基く衝
撃力の軽減の効果をも生ずる。

【００２６】これらにより、本実施例では過大トルクが
入力する場合、カバーが更に変形しカム部がラチェット
的に滑ってその力を逃がすことができ、摩擦面での滑り
を防止でき、焼付を生じさせないものとすることがで
き、しかも動力伝達部品である回転軸３２等の損傷又は
破損を防止することができる。

【００２７】図４及び図５は第２実施例を示す。この実
施例はアーマチャ２９ａと端板部３４ａとの外周係合部
に断面で円形のカム手段４６を設けたもので、その他は
第１実施例と同様である。カム手段４６は、アーマチャ
２９ａ側に円形の突起状カム４７を設け、対向する円板
部３４ａの部分に、前記円形の半径より大きい半径の円
形のカム溝４８を設けたもので、このカム溝４８はプレ
ス打出しで形成する。

【００２８】この第２実施例の場合は、図５に示すよう
に、アーマチャ２９ａからの入力（矢印Ｐ方向）が円板
部３４ａに及ぼすスラストが、入力トルクに応じて、Ｔ
₁ からＴ₂ と変化し、過大な荷重を徐々に逃がすことに
なるので、クラッチの接続がゆっくりとなされ圧縮機等
の補機への動力伝達を更にスムーズにする。これによ
り、摩擦面の滑りや焼付を生じない事は勿論、補機の動
力伝達部品をいためる事が防止される。

【００２９】図６は第３実施例を示す。この実施例は、
アーマチャ２９ｂと端板部４３ｂの双方に、カム溝５０
と５１とを設け、これらの間にボール４９を装着したも
ので、その他は前実施例と同様である。この実施例で
は、アーマチャ２９ｂ側に、カム溝５０を該設するだけ
でよいので製造容易となるものである。

【００３０】図７及び図８は第４実施例を示す。この実
施例はアーマチャ５２とハブ部材５３との連結を外周部
に設けたカム手段５４（円周４箇所）のみで行なったも
のである。ハウジング２１、ステータ２２、励磁コイル
２３、ロータ２４、軸受２７、回転軸３２及び多板プレ
ート３９は夫々前実施例と同様てである。アーマチャ５
２は吸着部となる円板部５５と中心の円筒状ボス部５６
との一体物からなり、ハウジング２１のボス内挿入端部
（図中右側）に、リターンスプリング５７にて左方へ付
勢され、ハブ部材５３のボス部５８上を相対的に若干ス
ライド可能に装着されている。ハブ部材５３は回転軸３
２にスプライン連結され、かつ、ボルト３５で締結され
るボス部５８と一体に端板部５９を有する削り出し部材
（剛性大）で構成されている。

【００３１】カム手段５４は図８に示すように、アーマ
チャ５２側は円板部５５の外周部に面直角に穴６３を穿
設しここにボール６０を入れ、コイルスプリング（弾性
手段）３０で外側に付勢するように設ける。一方、ハブ
部材５３側は、対向する部分の端板部５９にカム溝６１
を凹設し、ボール６０と係合するようにする。

【００３２】この第４実施例の作用は次のとおりであ
る。即ち、励磁コイル２３が励磁されるとロータ２４に
多板プレート３９を介してアーマチャ５２が吸着され
る。このとき、アーマチャ５２のボス部５６が右側のリ
ターンスプリング５７を縮め、ハブ部材のボス部５８上
を若干軸方向（右側）にスライドする。ロータ２４の回
転力は多板プレート３９、アーマチャ５２へと伝わり、
カム手段５４、即ち、円板部５５の穴６３、ボール６
０、カム溝６１を通じ、端板部５９、ボス部５８そし
て、回転軸３２へと伝わる。

【００３３】ここで、過大な荷重が瞬間的に作用する
と、カム手段５４にスラストが発生し、ボール６０がコ
イルスプリング６２に抗して穴６３内に入りこむので、
この過大な荷重の伝達を回避することができる。従って
瞬間的な動力伝達を防止し、スムーズなクラッチ接続を
行なうことができ、滑りに基づく焼付又は部品の損傷を
防止することができる。

【００３４】なお、この第４実施例は機械加工により簡
単に製作できる効果がある。

【００３５】

【発明の効果】以上に説明してきたようにこの発明によ
れば電磁クラッチの接続をスムーズに行ない、かつ、過
大な荷重の伝達を回避できるという効果を奏する

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の一部破断した正面図で
ある。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ矢視による部分図である。

【図４】第２実施例を示し、図３と対応する部分図であ
る。

【図５】図４の拡大詳細図である。

【図６】第３実施例を示し、図３と対応する部分図であ
る。

【図７】第４実施例を示し、図２と対応する断面図であ
る。

【図８】図７のＶＩＩＩ矢視で示す部分の詳細図であ
る。

【図９】従来のものの断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ ステータ ３ 励磁コイル ４ ロータ ５ 空間 ６ プーリ ７ 軸受 ８ 摩擦面 ９ アーマチャ １０ リターンスプリング １１ センタハブ １２ 回転軸 １３ ボス部 １４ 端板 １５ ボルト ２１ ハウジング ２２ ステータ ２３ 励磁コイル ２４ ロータ ２５ 空間 ２６ プーリ ２７ 軸受 ２８ 摩擦面 ２９ アーマチャ ３０ リターンスプリング ３１ ハブ部材 ３２ 回転軸 ３３ ボス部 ３４ 端板部 ３５ ボルト ３６ ピン ３７ リング ３８ 摩擦面 ３９ 多板プレート ４０ ワッシャ ４１ カム手段 ４２ カム ４３ カム溝 ４４ ストッパ ４５ 弾性手段 ４６ カム手段 ４７ カム ４８ カム溝 ４９ ボール ５０ カム溝 ５１ カム溝 ５２ アーマチャ ５３ ハブ部材 ５４ カム手段 ５５ 円板部 ５６ ボス部 ５７ リターンスプリング ５８ ボス部 ５９ 端板部 ６０ ボール ６１ カム溝 ６２ コイルスプリング（弾性手段） ６３ 穴

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転機械のハウジングに固着される励磁
   コイル内蔵のステータと、このステータを収容する空間
   を有し駆動源に連結されると共に前記ハウジングに軸方
   向に位置決めされた状態で回転自在に装着されるロータ
   と、このロータに前記励磁コイルへの通電時に吸着され
   非通電時に復帰するアーマチャと、ここのアーマチャに
   連結され、かつ前記回転機械の回転軸に固着されるハブ
   部材と、このハブ部材と前記アーマチャとの連結部の一
   部又は全部として形成され回転方向の係合により荷重を
   伝達するカム手段と、過大な荷重に対して前記カム手段
   の部分を軸方向へ変位させ荷重の伝達を逃避させうる弾
   性手段とからなる電磁クラッチ。
2. 【請求項２】 ハブ部材が板金製のカバーによって形成
   され、弾性手段が前記カバーの一部によって形成されて
   なる請求項１記載の電磁クラッチ。
3. 【請求項３】 カム手段がハブ部材及びアーマチャのい
   ずれか一方の穴に出没可能に設けられたボールと他方の
   該ボールと対向する部分に設けられた溝とからなるもの
   であり、弾性手段が前記ボールを突出付勢するように前
   記一方の穴に設けられたコイルスプリングである請求項
   １記載の電磁クラッチ。