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新型電磁離合器(四)

作者：亨勁傳動發表時間：2016年11月17日

在圖6(a)及圖6(b) (為了便于說明而夸張描繪)中，示出了電磁離合器1的第二實施例。對該電磁離合器1不同于實施例1之處進行說明，轉子4的、與電樞板5對置的側端面4b形成為中凹形狀，該中凹形狀具有隨著朝向轉子4的徑向中心而逐漸向轉子4的軸向內側凹陷的(以轉子4的內周緣相對于外周緣變低的方式連續傾斜的)直線傾斜面。即，在電樞板5未被吸附的非通電時，轉子4的、與電樞板5對置的側端面4b越朝向徑向外側，與電樞板5的分離距離越小。

在該例中，摩擦部件26設置在以包含轉子4的形成有內側磁切斷部22的部分的方式形成的環狀槽25中，其從轉子4的側端面4b突出的部位并非與轉子4的側端面4b并傾斜(并非與轉子4的側端面4b平行設置)，而是安裝成從摩擦部件26的徑向外側的部位起相對于驅動軸20垂直。

摩擦部件26自側端面4b的突出量(摩擦部件26的徑向外側部位處的突出量)和轉子的側端面的中凹深度a(其為包含轉子的側端面的外周緣的垂直于驅動軸20的面，與包含轉子4的側端面4b的內周緣的垂直于驅動軸20的面之間的距離，是側端面的內周緣比側端面的外周緣低的量)，是基于以下的評價結果設定的。

首先，為了評價作為電磁離合器所要求的功能之一的扭矩傳遞能力，計測了相對于轉子4的側端面的中凹深度a(um)的變化的靜摩擦扭矩(Nm)的變化。通過在將電磁離合器的轉子固定為不旋轉的狀態下向電磁線圈施加電壓而使電樞吸附于轉子，向連結于電樞的驅動軸逐漸施加扭矩，并計測在被吸附的電樞與轉子之間產生滑動的扭矩值，能夠獲得電磁離合器的靜摩擦扭矩。在此，使用了側端面的外周緣的直徑是112、內周緣的直徑是50的轉子4，關于摩擦部件26自轉子的側端面4b的突出量，在具有選定可能性的范國內以10um、30um、50um這三種模式進行了試驗。靜摩擦扭矩的測定結果表示為圖7 中的各線所示的那種特性。

由該圖7可知，靜摩擦扭矩在轉子4的側端面4b的中凹深度a是40~ 50um時表示為最高的值，若中凹深度a脫離適宜區域，則靜摩擦扭矩降低.這被認為是因為，若轉子4的側端面4b的中凹深度a變得過大，則在轉子4的側端面4b的靠近外緣的部分抵接于電樞板5的時刻，成為轉子的靠近內緣的部分離開電樞板5的狀態，在電樞的整個面上，吸引力降低，另外還因為，若轉子4的側端面4b的中凹深度a變得過小，則成為電樞板5主要利用在側端面4b的靠近內緣的部分突出的摩擦部件26進行抵接的狀態，轉子4的側端面的靠近外周的區域內的面壓較弱。

另外，由該圖可知，相比于摩擦部件26的突出量是50um的情況，在摩擦部件26的突出量是10um的情況下，脫離中凹深度a的適宜區域時的靜摩擦扭矩的下降幅度較小。

關于靜摩擦扭矩，考慮到在壓縮機運轉時可能產生的扭矩，期望的是確保例如50Nm以上，因此，出于無論中凹深度 a的偏差如何都穩定地確保傳速扭矩這一觀點，認為摩擦部件26的突出量優選較小。然而，摩擦部件26在使用的同時產生磨損，因此若被設定為過小的值，則會因摩擦部件26 的提前磨損而導致內周附近的金屬彼此之間的滑動。

出于上述內容，考慮到這些設計要求事項以及制造方面所需的偏差，作為摩擦部件26的突出量，期望的是使10um為公差范圍內的下限値。另一方面，若使摩擦部件的突出量的公差大小(公差巾)為40um，則突出量的上限值達到50um，而如圖7所示，通過使中凹深度a為30~ 60um，即使摩擦部件26的突出量在從上限值(50um)到下限值(10um) 的范圍內產生偏差，也能夠確保作為目標的靜摩擦扭矩(50Nm以上)。

出于上述考慮，中凹深度a期望設定在30~60um的范國內，摩擦部件26的突出量期望設定在10~ 50um的范圍。此外，在減少靜摩擦組矩的偏差方面，摩擦部件26的突出量更優選的是設定在15`40um的范圍內即可。

接著，為了研究壓縮機鎖定時溫度熔斷器15是否能夠適當熔斷而切斷離合器的連接，使上述圖7的靜摩擦試驗使用的電磁離合器的轉子4一邊與強制不能旋轉的電樞5滑動一邊旋轉，對到溫度熔斷器15熔斷而解除離合器的連接為止所經過的時間(溫度熔斷器熔斷時間)進行了測定(圖8)。

在此，溫度熔斷器熔斷時間(sec)是受到來減發動機的旋轉動力而旋轉的轉子4與連結于不能旋轉的壓縮機2的驅動軸20的電樞板5開始滑動之后，到溫度熔斷器15在因該滑動而產生的摩擦熱的作用下熔斷(將電樞板5吸附于轉子4的電磁吸引力消失)為止所經過的時間，為了不給發動機造成負擔，該熔斷時間最好較短，例如期望以80sec以內為目標。

如圖8所示，溫度熔斷器熔斷時間的特性表示為與靜摩擦扭矩的特性大致相同的趨勢。即，認為在轉子4的側端面的中凹深度a相對于適宜范圍較大的情況下或較小的情況下，靜摩擦扭矩變小，因此產生的摩擦熱變小，到溫度熔斷器熔斷為止所需的時間變長。

雖然在該溫度熔斷器熔斷試驗中，溫度熔斷器的熔斷存在時間差，但在任意一個試驗中，熔斷器都熔斷，沒有達到產生粘連現象的程度。另外，如圖8所示，如果將中凹深度a設定為圖7中的適宜范圍(30~60 um)，則即使摩擦部件26的突出量在取樣的范圍(突出量是10~ 50um)內產生偏差，也能夠將熔斷器熔斷時間控制在目標時間內。

因此，出于確保所需的傳速扭矩且使溫度熔斷器15在壓縮機鎖定時迅速地熔斷的觀點，優選將轉子的側端面的中凹深度a設定在30~ 60um的范圍內。另外，摩擦部件26將徑向外側部位處的突出量設定在10~ 50 um的范圍內即可，更優選的是在摩擦部件26的徑向外側部位將突出量設定在15~40u m的范圍內。另外，優選將轉子的側端面的中凹深度a的公差的中央值設定為摩擦部件26自轉子4的側端面的突出量的1.5倍左右。

此外，其他結構與圖1(a)及圖1(b)所示的結構相同，因此在相同的位置標注相同的附圖標記并省略說明。

在這種結構中，通過使摩擦部件26與電樞板5在靠近內周的周向速度較慢的區域內接觸，能夠防止圧縮機2不能旋轉時的金屬彼此的滑動而防止粘連現象。另外，由于使轉子4的側端面4b為中凹形狀，因此即使在轉子4的靠近外周的區域內，也能夠確保足夠的面壓而維持傳通扭矩。

即，在僅使設于轉子4的靠近內周位置的摩擦部件26突出的情況下，若摩擦部件26接觸于電樞板5，則相比該接觸部位更靠徑向外側的部分的面壓降低，存在傳遞扭矩降低的隱患，但通過使轉子4的側端面4b為中凹形狀，能夠使相比摩擦部件26更靠外周側的部位從使用初期便更加積極地與電樞板接觸，能夠從使用初期穩定地確保摩擦組矩。

另外，在轉子4的側端面不為中凹形狀的第一實施例中，摩擦部件26相比轉子4 的靠近外周的部分更先與電樞板5接觸，因此，摩擦部件26的磨損提前進行。其結果，在電磁離合器1的通斷次數較多的使用狀況下，存在防止粘連的功能提前降低的可能性。

與此相對，在使轉子4的側端面4b為中凹形狀的第二實施例中，能夠使側端面4b的外周側金屬面和內周側的摩擦部件26這兩者從使用初期便與電樞板5接觸，能夠避免僅摩擦部件26顯著地磨損，能夠更長時間地維持避免轉子4與電樞板5粘連的功能。

此外，在上述例子中，以轉子的側端面與電樞板的分離距離越朝向徑向外側越小的方式將轉子的側端面構成為具有中凹形狀，但即使取代于此，使電樞板的與轉子的側端面對置的面(接觸的面)具有相同的中凹形狀，也能夠期待相同的作用效果。

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