JP6488872B2 - 電磁クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、電磁クラッチに関する。

同軸上に配置される入力軸と出力軸の二軸の間で回転の伝達と遮断とを電磁力を用いて切り替えることで、二軸の間でトルクの伝達と遮断とを可能にした電磁クラッチがある。こうした電磁クラッチとしては、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、電磁コイルに非通電の状態で上記二軸の間で回転が伝達され、電磁コイルに通電することで電磁コイルの吸着方向にアーマチュアを移動させることによって上記二軸の間で回転の伝達が遮断されることが開示されている。こうしたアーマチュアは、電磁コイルの一側面に配置されているとともに、電磁コイルに対して所定の間隔をあけて配置されている。この所定の間隔は、電磁コイルの吸着方向にアーマチュアが移動するストローク量になる。

特開２０１３−９２１９１号公報

近年では、電磁コイルに通電することでアーマチュアを吸着させる吸着力を小さくすることなく電磁コイルとアーマチュアとのストローク量を大きくしたいとの要望もある。ただし、電磁コイルに通電することでアーマチュアを吸着させる吸着力、すなわち電磁力は、電磁コイルとアーマチュアとの間隔（ストローク量に一致する）の二乗の逆数に比例することが知られている。つまり、電磁コイルとアーマチュアとのストローク量を大きくする場合、電磁コイルとアーマチュアとの間隔が大きくなり、二乗の逆数に比例して電磁力が小さくなる。そのため、上記要望に対しては、電磁コイルのコイル巻数を増やしたり、電磁コイルに通電する電力を大きくしたりして対処するしかなく、電磁コイルの大型化や消費電力の増大の回避が困難である。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁コイルの大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図ることのできる電磁クラッチを提供することにある。

上記課題を解決するために、電磁クラッチは、同軸上に配置される入力軸と出力軸の二軸と、二軸の間で回転の伝達と遮断とを機械的に切り替える機械機構部とを備えている。こうした電磁クラッチは、電磁力を用いて機械機構部の切り替えを行うことによって二軸の間でトルクの伝達と遮断とを可能にしている。そして、上記電磁クラッチは、電磁力の発生源であって、二軸に対して移動不能に設けられてなる電磁コイルを備えている。また、上記電磁クラッチは、電磁コイルの通電によって磁気回路を形成することで機械機構部の切り替えに供されるとともに、電磁コイルの同軸上かつ二軸の軸方向に移動可能に設けられてなる第１吸着物を備えている。また、上記電磁クラッチは、電磁コイルの通電によって磁気回路を形成することで機械機構部の切り替えに供されるとともに、電磁コイルに対して第１吸着物の逆側において該電磁コイルの同軸上かつ二軸の軸方向に移動可能に設けられてなる第２吸着物を備えている。またさらに、上記電磁クラッチにおいて、第１吸着物及び第２吸着物は、電磁コイルの通電時、二軸のうち入力軸と一体回転するなかで、電磁コイルに対して回転可能に構成されている。

上記構成によれば、電磁コイルでは、その両側において電磁力を発生させてそれぞれの側に設けられる各吸着物を吸着することができる。これにより、電磁コイルの一方側に配置された吸着物を吸着する上記従来例に比べて、電磁コイルが第１吸着物及び第２吸着物をそれぞれ吸着する吸着力を減少させることなく第１吸着物及び第２吸着物のストローク量を合わせた吸着物としての全ストローク量を増大させることができる。

例えば、電磁コイルが第１吸着物及び第２吸着物をそれぞれ吸着する吸着力を上記従来例において電磁コイルが吸着物を吸着する吸着力と同じ大きさに設定する場合、第１吸着物及び第２吸着物の上記全ストローク量を上記従来例における吸着物のストローク量よりも増大させることができる。

また、上記構成のように、電磁コイルの両側において電磁力を発生させてそれぞれの側に設けられる各吸着物を吸着する場合、上記従来例に比べて、第１吸着物及び第２吸着物の上記全ストローク量を減少させることなく電磁コイルが第１吸着物及び第２吸着物をそれぞれ吸着する吸着力を増大させることにも好適に順応することができる。

例えば、第１吸着物及び第２吸着物の上記全ストローク量を上記従来例における吸着物のストローク量と同じ量に設定する場合、電磁コイルが第１吸着物及び第２吸着物をそれぞれ吸着する吸着力を上記従来例において電磁コイルが吸着物を吸着する吸着力よりも増大させることができる。

ただし、電磁コイルの通電時には、電磁コイルに対して各吸着物が接触してしまう場合、その接触が入力軸の回転を妨げる制動力として作用してしまう。こうした作用は、電磁コイルによる吸着力が大きいほど強く作用することとなり、増大の図られた折角の吸着力が有効に活用されているとは言い難い。

そこで、上記構成では、増大させた吸着力を有効に活用すべく、電磁コイルの通電時、第１吸着物及び第２吸着物が電磁コイルに対して回転可能に構成している。この場合、第１吸着物及び第２吸着物が入力軸とともに回転したとしても、こうした回転が電磁コイルへの接触によって妨げられてしまうことを抑えることができる。したがって、電磁コイルの大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図ることができる。

上記回転させるための構成として、具体的に、第１吸着物及び第２吸着物は、電磁コイルの通電によって電磁コイルへの吸着後、電磁コイルとの間に隙間を有するようにすることができる。この場合、電磁コイルに対して各吸着物が物理的に接触しないこととなるので、電磁クラッチとしての動作をより好適に行うことができる。

そして、二軸のうち入力軸の外周には、電磁コイルの通電によって電磁コイルに対する第１吸着物及び第２吸着物の吸着後、電磁コイルとの間に隙間を有するように第１吸着物及び第２吸着物の移動を規制する移動規制部が形成されることが好ましい。

上記構成によれば、電磁コイルと移動吸着物との間に隙間を有するように構成する場合、入力軸についてのみ構成を変更すれば済むこととなり、該入力軸以外にまで構成の変更が及ぶことが抑制される。したがって、電磁クラッチとしての動作の担保が容易に叶うようになる。

その他、上記回転させるための構成の具体例として、第１吸着物及び第２吸着物の電磁コイル側には、電磁コイルの通電によって電磁コイルに対する第１吸着物及び第２吸着物の吸着後、電磁コイルに対して第１吸着物及び第２吸着物をすべり回転可能にするすべり構造を有するようにすることができる。この場合、電磁コイルに対して各吸着物が直接的に接触しないこととなるので、電磁クラッチとしての動作をより好適に行うことができる。

上記電磁クラッチにおいて、機械機構部は、電磁コイルの通電及び非通電に応じた第１吸着物及び第２吸着物の二軸の軸方向の移動に基づく動きを、二軸の径方向の動きに変換する変換機構を有し、変換機構は、二軸の径方向の動きによって二軸の間で回転の伝達と遮断とを機械的に切り替えるように構成されることが好ましい。

上記構成では、機械機構の構成として種々の構成が考えられるなかで電磁コイルの通電及び非通電に応じた各吸着物の二軸の軸方向の移動を、二軸の径方向の動きに変換する変換機構を採用することとした。こうした変換機構であれば、各吸着物の二軸の軸方向の移動を、二軸の間における回転の伝達と遮断との切り替えに効率よく反映させることができる。したがって、機械機構部の高効率化によって電磁コイルの大型化や消費電力の増大を抑えることができる。

本発明によれば、電磁コイルの大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図ることができる。

第１実施形態の電磁クラッチの構成を示す断面図。 同じく第１実施形態の電磁クラッチの構成を示す断面図。 第１実施形態の電磁クラッチについてその電磁コイル部と機械機構部の構成を示す斜視図。 同じく第１実施形態の電磁クラッチについてその電磁コイル部と機械機構部の構成を示す斜視図。 図３のV−V線断面を模式的に示す断面図。 図４のVI−VI線断面を模式的に示す断面図。 第２実施形態の電磁クラッチについてその電磁コイル部の構成を示す断面図。

（第１実施形態）
以下、電磁クラッチの第１実施形態について説明する。本実施形態の電磁クラッチは、例えば、車両に搭載されるステアリング装置であって、運転者が操作するステアリングホイールが設けられるステアリングシャフトと転舵輪との機械的な連結を解除可能にされる、所謂、ステアバイワイヤシステムにおいて、その機械的な連結とその解除をするために用いられる。

図１に示すように、電磁クラッチ１０は、電磁力を発生させる電磁コイル部１１と、該電磁力を用いて機械的な連結とその解除の切り替えを行う機械機構部１２とを含む各種部品を収容する円筒状のハウジング１３を備える。ハウジング１３には、その円筒の軸線Ｌの同軸上に配置される入力軸１４と出力軸１５の二軸がそれぞれ反対側から挿入される。ハウジング１３は、入力軸１４が挿入される側に配置される第１ハウジング１３ａと、出力軸１５が挿入される側に配置される第２ハウジング１３ｂとに分割される。以下の説明において、「軸方向」は入力軸１４と出力軸１５の二軸の軸長方向を意味し、「径方向」は「軸方向」に直交する方向を意味し、「周方向」は「軸方向」を中心に回転する方向を意味する。

入力軸１４には、電磁クラッチ１０が伝達するトルク（回転）の入力元となるトルク発生軸の軸端が一体回転可能にスプライン結合等によって結合される。出力軸１５には、電磁クラッチ１０が伝達するトルク（回転）の出力先となるトルク伝達軸の軸端が一体回転可能にスプライン結合等によって結合される。例えば、トルク発生軸は上記ステアリング装置のステアリングシャフトである。また、トルク伝達軸は上記ステアリング装置のピニオンシャフトである。なお、入力軸１４及び出力軸１５は、一体回転と相対回転とが切り替えられることによってトルクの伝達と遮断とが可能になる。

第１ハウジング１３ａに挿入される入力軸１４の外周には、円筒状の入力側回転部材１６が外挿される。入力側回転部材１６の出力軸１５側の端部１６ａの径方向外側には、端部１６ａを囲むように円筒状の出力側回転部材１７が配置される。出力側回転部材１７は、出力軸１５の第２ハウジング１３ｂに挿入される側の端部１５ａが該第２ハウジング１３ｂの内壁に沿って延設されてなる。出力側回転部材１７（出力軸１５の端部１５ａ）は、第１ハウジング１３ａ近傍まで延びている。なお、入力軸１４は、第１ハウジング１３ａの内周に固定される軸受１８ａによって回転自在に支持される。また、入力側回転部材１６は、出力側回転部材１７の内周に固定される軸受１８ｂによって回転自在に支持される。また、出力側回転部材１７は、第２ハウジング１３ｂの出力軸１５の挿入口付近に固定される軸受１８ｃによって回転自在に支持される。また、入力側回転部材１６及び出力側回転部材１７は、ハウジング１３に対して軸方向に移動不能に支持される。

入力側回転部材１６（入力軸１４）の径方向外側には、電磁コイル部１１及び機械機構部１２がそれぞれ構築される。電磁コイル部１１及び機械機構部１２は、入力軸１４の軸方向に沿って並べて配置されるとともに、入力軸１４側に電磁コイル部１１、出力軸１５側に機械機構部１２がそれぞれ配置される。

ここで、電磁コイル部１１の構成について詳しく説明する。
図１及び図２に示すように、電磁コイル部１１は、通電によって電磁力を発生させる電磁コイル２０を有する。なお、電磁コイル２０には、電力供給線２０ａを介して電力の供給源たるインバータ等を含む外部電源が電気的に接続される。電磁コイル２０の通電及び非通電は、電磁クラッチ１０の外部において電力供給線２０ａの先に接続される制御装置によって制御される。なお、制御装置は、例えば、ステアリング装置の操作状態や該ステアリング装置が搭載される車両の走行状態に応じて電磁コイル２０の通電及び非通電を制御する。本実施形態では、入力軸１４及び出力軸１５を一体回転させることによってこれらの間でトルクを伝達させる場合、制御装置によって電磁コイル２０が非通電とされる。また、入力軸１４及び出力軸１５を相対回転させることによってこれらの間でトルクの伝達を遮断する場合、制御装置によって電磁コイル２０が通電とされる。

電磁コイル２０は、樹脂製のボビンに外部電源から供給される電流が流れる巻線２１を巻回して構成される。巻線２１は、鉄等の強磁性体からなる環状のヨーク２２によって保持される。ヨーク２２は、入力軸１４及び出力軸１５の径方向外側、かつ上記二軸（軸線Ｌ）の同軸上に配置される。つまり、電磁コイル２０は、入力軸１４及び出力軸１５の径方向外側、かつ上記二軸（軸線Ｌ）の同軸上に配置される。ヨーク２２は、第１ハウジング１３ａの内周面に嵌合されることによって、第１ハウジング１３ａに対してその軸方向及び径方向に移動不能に設けられる。また、電磁コイル２０は、第１ハウジング１３ａに対してその周方向に回転不能でもある。なお、電磁コイル２０は、入力側回転部材１６（入力軸１４）に対して離間もしている。

電磁コイル２０の上記二軸の軸方向の両側には、鉄等の強磁性体からなる環状の第１吸着物としての入力側吸着物２３と、同じく鉄等の強磁性体からなる環状の第２吸着物としての出力側吸着物２４とが設けられる。入力側吸着物２３は、電磁コイル２０の軸方向の入力軸１４側に配置される。出力側吸着物２４は、電磁コイル２０の軸方向の出力軸１５側に配置される。入力側吸着物２３及び出力側吸着物２４は、入力側回転部材１６（入力軸１４）の径方向外側、かつ軸線Ｌの同軸上に配置される。

各吸着物２３，２４は、入力側回転部材１６の外周面にスプライン嵌合することによって、入力側回転部材１６（入力軸１４）に対してその軸方向に移動可能にそれぞれ設けられる。すなわち、各吸着物２３，２４はアーマチュアである。各吸着物２３，２４の内周には、径方向内側に突出するスプライン嵌合部２３ａ，２４ａがそれぞれ形成される。各スプライン嵌合部２３ａ，２４ａは、各吸着物２３，２４の軸方向に延びるように形成される。また、入力側回転部材１６の外周面には、その径方向内側に削られるスプライン嵌合溝１６ｂ，１６ｃが形成される。各スプライン嵌合溝１６ｂ，１６ｃは、各スプライン嵌合部２３ａ，２４ａのそれぞれに対向して形成される。

スプライン嵌合溝１６ｂは、スプライン嵌合部２３ａ、すなわち入力側吸着物２３に対向配置されるとともに、電磁コイル２０の入力軸１４側に形成される。スプライン嵌合溝１６ｃは、スプライン嵌合部２４ａ、すなわち出力側吸着物２４に対向配置されるとともに、電磁コイル２０の出力軸１５側に形成される。各スプライン嵌合溝１６ｂ，１６ｃは、入力側回転部材１６の軸方向に延びるように形成される。各スプライン嵌合部２３ａ，２４ａは、それぞれ対向配置される各スプライン嵌合溝１６ｂ，１６ｃに嵌合される。これにより、各吸着物２３，２４は、入力側回転部材１６、すなわち入力軸１４及び出力軸１５に対してその軸方向に移動可能になる。また、各吸着物２３，２４は、入力側回転部材１６、すなわち入力軸１４と一体回転可能でもある。なお、各吸着物２３，２４は、第１ハウジング１３ａに対して離間もしている。

また、入力側吸着物２３の電磁コイル２０側の面には、その周方向に等間隔をあけて複数（本実施形態では３つ）の入力側アーム部２３ｂが形成される。入力側アーム部２３ｂは、入力側吸着物２３の軸方向に延びるように形成される。入力側アーム部２３ｂは、その全体がクランク状をなし、電磁コイル２０と入力側回転部材１６との間を通過して延びるとともに、出力側吸着物２４に形成される通過孔２４ｄを通過して延びる。そして、入力側アーム部２３ｂは、機械機構部１２の内部まで延びる。

また、出力側吸着物２４の電磁コイル２０側の反対側の面には、その周方向に等間隔をあけて複数（本実施形態では入力側アーム部２３ｂと同じく３つ）の出力側アーム部２４ｂが形成される。出力側アーム部２４ｂは、出力側吸着物２４の軸方向に延びるように形成される。出力側アーム部２４ｂは、その全体が直線状をなし、機械機構部１２の内部まで延びる。

また、入力側回転部材１６の外周であって、電磁コイル２０のヨーク２２の内周面との間には、移動規制部としての円筒状のロータ部２５が外挿される。ロータ部２５は、各吸着物２３，２４のそれぞれの軸方向の移動を通じて各吸着物２３，２４に対してその軸方向で接触可能な構成及び配置をなす。また、ロータ部２５は、各吸着物２３，２４と接触する場合、電磁コイル２０に接触しないように各吸着物２３，２４の移動を規制する構成及び配置をなす。

次に、機械機構部１２の構成について詳しく説明する。なお、以下の説明で用いる図１及び図３は、電磁コイル２０の非通電時であって、入力軸１４及び出力軸１５を一体回転させてこれらの間でトルクを伝達させるように切り替えられた電磁クラッチ１０の状態を示す。また、図２及び図４は、電磁コイル２０の通電時であって、入力軸１４及び出力軸１５を相対回転させてこれらの間でトルクの伝達を遮断するように切り替えられた電磁クラッチ１０の状態を示す。

図１〜図４に示すように、入力側回転部材１６の出力側回転部材１７に囲まれる部分の外周であって、出力側回転部材１７の内周面との間には、変換機構としてのカム機構３０が設けられる。カム機構３０は、円筒状のカム本体３１を備える。カム本体３１は、入力側回転部材１６に外挿される。カム本体３１の外周には、その周方向において異なる複数の傾斜が組み合わせられてなるカム溝３１ａが形成される。カム溝３１ａは、出力側回転部材１７の内周面との間で、径方向の幅が変化する溝である。カム溝３１ａは、その径方向の幅が比較的狭い幅狭部と、幅狭部よりも径方向の幅が広い一対の幅広部とからなるカム部３１ｂを有する。幅狭部の周方向の両側には、傾斜の勾配が正負の関係をなす一対の幅広部が配置される。こうしたカム部３１ｂは、カム溝３１ａの周方向に等間隔をあけて複数個所（本実施形態では３箇所）設けられる。

各カム部３１ｂには、一対の棒状のローラ３２がそれぞれ設けられる。各ローラ３２は、その軸長方向がカム機構３０の軸方向に一致するように設けられるとともに、カム溝３１ａ内をその周方向に移動可能に設けられる。各ローラ３２は、各カム部３１ｂの幅狭部と幅広部との間に跨って一つずつ配置されるとともに、幅狭部と幅広部との間を周方向にそれぞれ移動可能に設けられる。カム部３１ｂの各ローラ３２は、カム溝３１ａ内をその周方向に互いに異なる方向に移動する。各ローラ３２は、各カム部３１ｂの幅狭部においてカム機構３０の径方向外側に移動することによって、出力側回転部材１７の内周面に当接するように配置される。一方、各ローラ３２は、各カム部３１ｂの幅広部においてカム機構３０の径方向内側に移動することによって、出力側回転部材１７の内周面に対して離間するように配置される。

ここで、カム機構３０と、その周辺の構成についてさらに詳しく説明する。
図３及び図４に示すように、カム機構３０の各カム部３１ｂにおいて、各ローラ３２の間には、入力側アーム部２３ｂと出力側アーム部２４ｂとが挟み込まれるように配置される。入力側アーム部２３ｂ及び出力側アーム部２４ｂは、カム機構３０の軸方向の異なる側に尖った楔状にそれぞれ形成される。各アーム部２３ｂ，２４ｂは、各カム部３１ｂにおいてカム機構３０の周方向に沿って並べて配置されるとともに、カム機構３０の周方向に沿って交互に並べて配置される。各アーム部２３ｂ，２４ｂの対向面は、カム機構３０の軸方向に対して所定角度を有する。

また、隣り合う各カム部３１ｂの間で互いに対向する各ローラ３２は、コイルばね等の付勢部材３３によって連結される。付勢部材３３は、隣り合う各カム部３１ｂの間で互いに対向する各ローラ３２をカム機構３０の周方向において離間する方向に付勢する。つまり、各カム部３１ｂの各ローラ３２は、互いに近付く方向であって、カム溝３１ａにおける幅狭部側に付勢される。そのため、各カム部３１ｂの各ローラ３２は、これらの間に挟み込まれる各アーム部２３ｂ，２４ｂを近付ける方向に付勢する。この場合、各アーム部２３ｂ，２４ｂは、互いの対向面に沿ってカム機構３０の軸方向の異なる側にずれるずれ方向にそれぞれ付勢される。なお、各アーム部２３ｂ，２４ｂがずれ方向にそれぞれ移動する場合、各吸着物２３，２４は、互いに異なる軸方向への移動とともに、互いに異なる周方向への回転を伴う。

このように各吸着物２３，２４は、機械機構部１２と連動するように機械的に連結される。そして、機械機構部１２では、電磁コイル２０の非通常時、カム機構３０の各ローラ３２が入力軸１４と出力軸１５とを一体回転させるように可変する。

具体的に、図１に示すように、各吸着物２３，２４は、電磁コイル２０に対してそれぞれ離間している。この場合、カム機構３０の各カム部３１ｂの各ローラ３２は、カム機構３０の径方向外側に移動させられており、出力側回転部材１７の内周面に押し付けられている。そして、入力軸１４が回転すると、各ローラ３２と出力側回転部材１７の内周面との間に生じる摩擦力によって出力軸１５が入力軸１４と一体回転する。

この場合、各カム部３１ｂの各ローラ３２は、付勢部材３３によって互いに近付く方向に付勢されている。各アーム部２３ｂ，２４ｂは、各カム部３１ｂの各ローラ３２が互いに近付くことによって上記ずれ方向にずれている。

すなわち、図３及び図５に示すように、入力側アーム部２３ｂは、出力側アーム部２４ｂに対してカム機構３０の軸方向の入力軸１４側にずれている。また、出力側アーム部２４ｂは、入力側アーム部２３ｂに対してカム機構３０の軸方向の出力軸１５側にずれている。つまり、入力側吸着物２３は、電磁コイル２０から入力軸１４側に離間する。また、出力側吸着物２４は、電磁コイル２０から出力軸１５側に離間する。なお、説明の便宜上、図５は、図３の機械機構部１２のカム部３１ｂを通って電磁コイル部１１の軸線Ｌを通るV−V線に沿った断面を模式的に現す。

特に図５に示すように、入力側吸着物２３が電磁コイル２０に対して離間する間隔は、各カム部３１ｂの各ローラ３２が近付く分に応じた所定の間隔、すなわち間隔Ｌ１となる。また、出力側吸着物２４が電磁コイル２０に対して離間する間隔は、各カム部３１ｂの各ローラ３２が近付く分に応じた所定の間隔、すなわち間隔Ｌ２となる。

また、入力側吸着物２３がロータ部２５に対して離間する間隔は、上記間隔Ｌ１と上記間隔Ｌ２の和よりも小さい間隔Ｌ３となる。こうした間隔Ｌ３は、入力側吸着物２３が軸方向に移動可能なストローク量である。また、出力側吸着物２４がロータ部２５に対して離間する間隔は、上記間隔Ｌ１と上記間隔Ｌ２の和よりも小さい間隔Ｌ４となる。こうした間隔Ｌ４は、出力側吸着物２４が軸方向に移動可能なストローク量である。

また、機械機構部１２では、電磁コイル２０の通電時、カム機構３０の各ローラ３２が入力軸１４と出力軸１５とを相対回転させるように可変する。
具体的に、図２に示すように、各吸着物２３，２４は、電磁コイル２０に対して吸着されて近付いているとともに、ロータ部２５にそれぞれ接触している。この場合、カム機構３０の各カム部３１ｂの各ローラ３２がカム機構３０の径方向内側に移動させられているとともに、出力側回転部材１７の内周面に対して離間している。そして、入力軸１４が回転すると、各ローラ３２と出力側回転部材１７の内周面とが離間していることから、入力軸１４が出力軸１５に対して相対回転する。

この場合、図４及び図６に示すように、各アーム部２３ｂ，２４ｂは、それぞれ上記ずれ方向とは逆方向であって、各アーム端面２３ｃ，２４ｃがカム機構３０の軸方向に略一致する方向に移動している。各カム部３１ｂの各ローラ３２は、各アーム部２３ｂ，２４ｂが上記ずれ方向とは逆方向に移動することによって互いに離間する方向に移動している。なお、説明の便宜上、図６は、図４の機械機構部１２のカム部３１ｂを通って電磁コイル部１１の軸線Ｌを通るVI−VI線に沿った断面を模式的に現す。

特に図６に示すように、入力側吸着物２３が電磁コイル２０に対して離間する間隔は、上記間隔Ｌ１から上記間隔Ｌ３を減算した間隔Ｌ５になる。こうした間隔Ｌ５は、入力側吸着物２３のストローク量である上記間隔Ｌ３よりも小さい間隔となる。また、出力側吸着物２４が電磁コイル２０に対して離間する間隔は、上記間隔Ｌ２から上記間隔Ｌ４を減算した間隔Ｌ６になる。こうした間隔Ｌ６は、出力側吸着物２４のストローク量である上記間隔Ｌ４よりも小さい間隔となる。

以上に説明した本実施形態の電磁クラッチ１０によれば、以下の（１）〜（４）に示す作用及び効果を得ることができる。
（１）図５に示すように、電磁コイル２０の非通電時において、電磁コイル２０の通電時となる場合、電磁コイル２０によってその周囲に形成される磁束が、電磁コイル２０の軸方向の両側に配置される各吸着物２３，２４を通過する。すなわち、各吸着物２３，２４の内部には、磁気回路Ｍが形成されることによって電磁力が発生する。こうした電磁力が電磁コイル２０に対して各吸着物２３，２４を吸着（吸引）する吸着力として、各吸着物２３，２４にそれぞれ作用する。なお、吸着力は、電磁コイル２０の非通電時、カム機構３０の付勢部材３３の付勢力よりも十分に大きく設定される。

すなわち、図５に一点鎖線で示すように、電磁コイル２０及び入力側吸着物２３の相対距離（間隔Ｌ１）が縮まっていくとともに、電磁コイル２０及び出力側吸着物２４の相対距離（間隔Ｌ２）が縮まっていく。この縮まる過程では、電磁コイル２０に対して各吸着物２３，２４のどちらもが接触する等なく、電磁コイル２０及び入力側吸着物２３の相対距離と、電磁コイル２０及び出力側吸着物２４の相対距離とが自律的に調整される。

その後、図６に示すように、各吸着物２３，２４がロータ部２５に接触、すなわち電磁コイル２０に対してそれぞれ上記間隔Ｌ５，Ｌ６（隙間）をあけて各吸着物２３，２４が吸着される。この場合、入力軸１４が回転すると、各吸着物２３，２４が入力軸１４と一体回転する一方、各吸着物２３，２４が電磁コイル２０に対して接触しないで回転する。

そして、機械機構部１２では、電磁コイル２０の通電時、各吸着物２３，２４がそれぞれ軸方向に移動することによって、カム機構３０が入力軸１４と出力軸１５との一体回転を解除する。つまり、機械機構部１２では、カム機構３０が入力軸１４と出力軸１５とが相対回転するように可変する。この場合、各吸着物２３，２４は、それぞれ電磁コイル２０に吸着力（電磁力）によって引っ張られて吸着されるとともに、入力軸１４と一体回転可能になる。

したがって、電磁コイル２０では、その軸方向の両側において電磁力を発生させてそれぞれの側に設けられる各吸着物２３，２４を吸着することができる。これにより、電磁コイルの一方側に配置された吸着物を吸着する上記従来例に比べて、電磁コイル２０が各吸着物２３，２４をそれぞれ吸着する吸着力を減少させることなく各吸着物２３，２４のストローク量を合わせた吸着物としての全ストローク量（間隔Ｌ３＋間隔Ｌ４）を増大させることができる。

例えば、電磁コイル２０が各吸着物２３，２４をそれぞれ吸着する吸着力を上記従来例において電磁コイルが吸着物を吸着する吸着力と同じ大きさに設定する場合、各吸着物２３，２４の上記全ストローク量を上記従来例における吸着物のストローク量よりも増大させることができる。

また、本実施形態のように、電磁コイル２０の両側において電磁力を発生させてそれぞれの側に設けられる各吸着物２３，２４を吸着する場合、上記従来例に比べて、各吸着物２３，２４の上記全ストローク量を減少させることなく電磁コイル２０が各吸着物２３，２４をそれぞれ吸着する吸着力を増大させることにも好適に順応することができる。

例えば、各吸着物２３，２４の上記全ストローク量を上記従来例における吸着物のストローク量と同じ量に設定する場合、電磁コイル２０が各吸着物２３，２４をそれぞれ吸着する吸着力を上記従来例において電磁コイルが吸着物を吸着する吸着力よりも増大させることができる。

ただし、電磁コイル２０の通電時には、電磁コイル２０に対して各吸着物２３，２４が接触してしまう場合、その接触が入力軸１４の回転を妨げる制動力として作用してしまう。こうした作用は、電磁コイル２０による吸着力が大きいほど強く作用することとなり、増大の図られた折角の吸着力が有効に活用されているとは言い難い。

そこで、本実施形態では、増大させた吸着力を有効に活用すべく、電磁コイル２０の通電時、各吸着物２３，２４が電磁コイル２０に対して回転可能に構成している。この場合、各吸着物２３，２４が入力軸１４とともに回転したとしても、こうした回転が電磁コイル２０への接触によって妨げられてしまうことを抑えることができる。したがって、電磁コイル２０の大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図ることができる。

（２）図６に示すように、電磁コイル２０への各吸着物２３，２４の吸着後、電磁コイル２０と各吸着物２３，２４とのそれぞれの間に隙間を有するように構成することとした。この場合、電磁コイル２０に対して各吸着物２３，２４が物理的に接触しないこととなる。これにより、上述のように、電磁コイル２０の大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図る構成を有していても、電磁クラッチ１０としての動作を好適に行うことができる。

（３）電磁コイル２０への各吸着物２３，２４の吸着後、電磁コイル２０と各吸着物２３，２４との間の隙間は、入力側回転部材１６（入力軸１４）に外挿されるロータ部２５によって各吸着物２３，２４の軸方向の移動を規制することによって現れることとした。

このように、電磁コイル２０と各吸着物２３，２４との間に隙間を有するように構成する場合、入力側回転部材１６（入力軸１４）についてのみ構成を変更すれば済むこととなり、該入力軸１４以外にまで構成の変更が及ぶことが抑制される。したがって、電磁クラッチ１０としての動作の担保が容易に叶うようになる。

（４）図５及び図６に示すように、機械機構部１２のカム機構３０は、電磁コイル２０の通電及び非通電に応じた各吸着物２３，２４の軸方向の移動を、各カム部３１ｂの各ローラ３２の径方向の動きに変換する。そして、カム機構３０は、その径方向の動きによって入力軸１４及び出力軸１５の間で回転の伝達と遮断とを機械的に切り替える。

すなわち、上記構成では、機械機構部１２の構成として種々の構成が考えられるなかで電磁コイル２０の通電及び非通電に応じた各吸着物２３，２４の二軸の軸方向の移動を、入力軸１４及び出力軸１５の径方向の動きに変換するカム機構３０を採用することとした。こうしたカム機構３０であれば、各吸着物２３，２４の軸方向の移動を、入力軸１４及び出力軸１５の間における回転の伝達と遮断との切り替えに効率よく反映させることができる。したがって、機械機構部１２の高効率化によって電磁コイル２０の大型化や消費電力の増大を抑えることができる。

（第２実施形態）
次に、電磁クラッチの第２実施形態について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成及び同一制御内容などは、同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略する。

図７に示すように、本実施形態の電磁コイル部１１（電磁クラッチ１０）では、各吸着物２３，２４の電磁コイル２０側に周方向に同一間隔をあけて複数（例えば１０個）のボールやローラを有するころ軸受等を設けることによって構成されるすべり構造４０がそれぞれ構築される。なお、本実施形態では、入力側回転部材１６の外周であって、電磁コイル２０のヨーク２２の内周面との間は、中空とされる。

本実施形態において、電磁コイル２０の通電時、電磁コイル２０に対してすべり構造４０を介して各吸着物２３，２４が吸着される。
以上に説明した本実施形態の電磁クラッチ１０によれば、第１実施形態の（１），（４）に準じた作用及び効果に加え、以下の（５），（６）に示す作用及び効果を奏する。

（５）図７に示すように、電磁コイル２０への各吸着物２３，２４の吸着後、電磁コイル２０と各吸着物２３，２４との間にすべり構造４０をそれぞれ介在することとした。この場合、電磁コイル２０に対して各吸着物２３，２４が直接的に接触しないこととなる。そのため、上述したように、各吸着物２３，２４は電磁コイル２０への吸着後、入力軸１４とともに回転されるものであるところ、各吸着物２３，２４が回転してもすべり構造４０が滑るのみで済む。

すなわち、入力軸１４の回転が妨げられてしまうことを防ぐことができる。これにより、上述のように、電磁コイル２０の大型化や消費電力の増大を抑えながら吸着力の増大を図る構成を有していても、電磁クラッチ１０としての動作を好適に行うことができる。

（６）本実施形態では、上記第１実施形態では必要であったロータ部２５を不要にすることができる。そのため、入力側回転部材１６の外周とヨーク２２の内周との間隔を小さくすることができる。したがって、電磁コイル部１１の径方向の縮小化を図ることができ、ひいては電磁クラッチ１０の径方向の縮小化に寄与する。

なお、上記各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１実施形態において、ロータ部２５は、入力側回転部材１６の軸方向に非連続的に設けられていてもよく、入力軸１４側及び出力軸１５側の端それぞれに一つずつ設けられるものであってもよい。

・上記第２実施形態では、すべり構造４０にかえて、各吸着物２３，２４の電磁コイル２０側にグリース等を塗って低摩擦コーティングを施すようにしてもよい。この場合であっても、上記（５），（６）に準じた作用及び効果を奏しうる。

・上記第２実施形態では、各吸着物２３，２４の一方に対してのみすべり構造４０を採用し、他方に対して上記第１実施形態のロータ部２５を採用してもよい。
・上記各実施形態において、機械機構部１２は、カム機構３０に限らず、各吸着物２３，２４の入力軸１４及び出力軸１５の軸方向の移動を入力軸１４及び出力軸１５の径方向の動きに変換可能な機構であれば適宜変更してもよい。

・上記各実施形態は、電磁コイル２０の非通電時に入力軸１４と出力軸１５とが相対回転するとともに、電磁コイル２０の通電時に入力軸１４と出力軸１５とが一体回転するようにしてもよい。

・上記各実施形態において、各吸着物２３，２４が電磁コイル２０に対して離間する間隔Ｌ１，Ｌ２と、各吸着物２３，２４がロータ部２５に対して離間する間隔Ｌ３，Ｌ４とは、適宜変更可能である。ただし、上記間隔Ｌ３，Ｌ４が上記間隔Ｌ１と上記間隔Ｌ２の和よりも小さいことは少なくとも満たす必要がある。

Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…間隔、Ｌ５，Ｌ６…間隔（隙間）、１０…電磁クラッチ、１１…電磁コイル部、１２…機械機構部、１４…入力軸、１５…出力軸、２０…電磁コイル、２３…入力側吸着物（第１吸着物）、２４…出力側吸着物（第２吸着物）、２５…ロータ部（移動規制部）、３０…カム機構、４０…すべり構造。

Claims (5)

1. 同軸上に配置される入力軸と出力軸の二軸と、前記二軸の間で回転の伝達と遮断とを機械的に切り替える機械機構部とを備え、電磁力を用いて前記機械機構部の切り替えを行うことによって前記二軸の間でトルクの伝達と遮断とを可能にする電磁クラッチにおいて、
   前記電磁力の発生源であって、前記二軸に対して移動不能に設けられてなる電磁コイルと、
   前記電磁コイルの通電によって磁気回路を形成することで前記機械機構部の切り替えに供されるとともに、前記電磁コイルの同軸上かつ前記二軸の軸方向に移動可能に設けられてなる第１吸着物と、
   前記電磁コイルの通電によって磁気回路を形成することで前記機械機構部の切り替えに供されるとともに、前記電磁コイルに対して前記第１吸着物の逆側において該電磁コイルの同軸上かつ前記二軸の軸方向に移動可能に設けられてなる第２吸着物と、を備え、
   前記第１吸着物及び前記第２吸着物は、前記電磁コイルの通電時、前記二軸のうち前記入力軸と一体回転するなかで、前記電磁コイルに対して回転可能に構成されることを特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記第１吸着物及び前記第２吸着物は、前記電磁コイルの通電によって前記電磁コイルへの吸着後、前記電磁コイルとの間に隙間を有するように構成される請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記二軸のうち前記入力軸の外周には、前記電磁コイルの通電によって前記電磁コイルに対する前記第１吸着物及び前記第２吸着物の吸着後、前記電磁コイルとの間に隙間を有するように前記第１吸着物及び前記第２吸着物の移動を規制する移動規制部が形成される請求項２に記載の電磁クラッチ。
4. 前記第１吸着物及び前記第２吸着物の前記電磁コイル側には、前記電磁コイルの通電によって前記電磁コイルに対する前記第１吸着物及び前記第２吸着物の吸着後、前記電磁コイルに対して前記第１吸着物及び前記第２吸着物をすべり回転可能にするすべり構造を有する請求項１に記載の電磁クラッチ。
5. 前記機械機構部は、前記電磁コイルの通電及び非通電に応じた前記第１吸着物及び前記第２吸着物の前記二軸の軸方向の移動を、前記二軸の径方向の動きに変換する変換機構を有し、
   前記変換機構は、前記二軸の径方向の動きによって前記二軸の間で回転の伝達と遮断とを機械的に切り替えるように構成された請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の電磁クラッチ。