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新型电磁离合器(四)

作者:亨劲传动发表时间:2016年11月17日

 

在图6(a)及图6(b) (为了便于说明而夸张描绘)中,示出了电磁离合器1的第二实施例。对该电磁离合器1不同于实施例1之处进行说明,转子4的、与电枢板5对置的侧端面4b形成为中凹形状,该中凹形状具有随着朝向转子4的径向中心而逐渐向转子4的轴向侧凹陷的(以转子4的内周缘相对于外周缘变低的方式连续倾斜的)直线倾斜面。即,在电枢板5未被吸附的非通电时,转子4的、与电枢板5对置的侧端面4b越朝向径向外侧,与电枢板5的分离距离越小。
在该例中,摩擦部件26设置在以包含转子4的形成有内侧磁切断部22的部分的方式形成的环状槽25中,其从转子4的侧端面4b突出的部位并非与转子4的侧端面4b并倾斜(并非与转子4的侧端面4b平行设置),而是安装成从摩擦部件26的径向外侧的部位起相对于驱动轴20垂直。
摩擦部件26自侧端面4b的突出量(摩擦部件26的径向外侧部位处的突出量)和转子的侧端面的中凹深度a(其为包含转子的侧端面的外周缘的垂直于驱动20的面,与包含转子4的侧端面4b的内周缘的垂直于驱动轴20的面之间的距离,是侧端面的内周缘比侧端面的外周缘低的量),是基于以下的评价结果设定的。
首先,为了评价作为电磁离合器所要求的功能之一的扭矩传递能力,计测了相对转子4的侧端面的中凹深度a(um)的变化的静摩擦扭矩(Nm)的变化。通过在将电磁离合器的转子固定为不旋转的状态下向电磁线圈施加电压而使电枢吸附于转子,向连结于电枢的驱动逐渐施加扭矩,并计测在被吸附的电枢与转子之间产生滑动的扭矩值,能够获得电磁离合器的静摩擦扭矩。在此,使用了侧端面的外周缘的直径是112、周缘的直径是50的转子4,关于摩擦部件26自转子的侧端面4b的突出量,在具有选定可能性的范国内以10um、30um、50um这三种模式进行了试验。静摩擦扭矩的测定结果表示为图7 中的各线所示的那特性。
由该图7知,静摩擦扭矩在转子4的侧端面4b的中凹深度a是40~ 50um时表示为最高的值,若中凹深度a脱离适宜区域,则静摩擦扭矩降低.这被认为是因为,若转子4的侧端面4b的中凹深度a变得过大,则在转子4的侧端面4b的靠近外缘的部分抵接于电枢板5的时刻,成为转子的靠近内缘的部分离开电枢板5的状态,在电枢的整个面上,吸引力降低,另外还因为,若转子4的侧端面4b的中凹深度a变得过小,则成为电枢板5主要利用在侧端面4b的靠近内缘的部分突出的摩擦部件26进行抵接的状态,转子4的侧端面的靠近外周的区域的面压较弱
另外,由该图可知,相比于摩擦部件26的突出量是50um的情况,在摩擦部件26的突出量是10um的情况下,脱离中凹深度a的适宜区域时的静摩擦扭矩的下降幅度较小。
关于静摩擦扭矩,考虑到在压缩机运转时可能产生的扭矩,期望的是确保例如50Nm以,因此,出于无论中凹深度 a的偏差如何都稳定地确保传速扭矩这一观点,认为摩擦部件26的突出量优选较小。然而,摩擦部件26在使用的同时产生磨损,因此若被设定为过小的值,则会因摩擦部件26 的提前磨损而导致内附近的金属彼此之间的滑动。
出于上述容,考虑到这些设计要求事项以及制造方面所需的偏差,作为摩擦部件26的突出量,期望的是使10um为公差范围内的下限値另一方面,若使摩擦部件的突出量的公差大小(公差巾)为40um,则突出量的限值达到50um,而如图7所示,通过使中凹深度a为30~ 60um,即使摩擦部件26的突出量在从上限值(50um)到下限值(10um) 的范围内产生偏差,能够确保作为目标的静摩擦扭矩(50Nm以上)
出于上述考虑,中凹深度a期望设定在30~60um的范国内,摩擦部件26的突出量期望设定在10~ 50um的范围。此外,在减少静摩擦组矩的偏差方面,摩擦部件26的突出量更优选的是设定在15`40um的范围内即可。
接着,为了研究缩机锁定时温度熔断器15是否能够适当熔断而切断离合器的连接,使上述图7的静摩擦试验使用的电磁离合器的转子4一边与强制不能旋转的电枢5滑动一边旋转,对到温度熔断器15熔断而解除离合器的连接为止所经过的时间(温度熔断器熔断时间)进行了测定(图8)。
在此,温度熔断器熔断时间(sec)是受到来减发动机的旋转动力而旋转的转子4与连结于不能旋转的压缩机2的驱动轴20的电枢板5开始滑动之后,到温度熔断器15在因该滑动而产生的摩擦热的作用下熔断(电枢板5吸附于转子4的电磁吸引力消失)为止所经过的时间,为了不给发动机造成负担,该熔断时间最好较短,例如期望以80sec以内为目标。
如图8所示,温度熔断器熔断时间的特性表示为与静摩擦扭矩的性大致相同的趋势。即,认为在转子4的侧端面的中凹深度a相对于适宜范围较大的情况下或较小的情况下,静摩擦扭矩变小,因此产生的摩擦热变小,到温度熔断器熔断为止所需的时间变长。
虽然在该温度熔断器熔断试验中,温度熔断器的熔断存在时间差,但在任意一个试验中,熔断器都熔断,没有达到产生粘连现象的程度。另外,如图8所示,如果中凹深度a设定为图7中的适宜范围(30~60 um),则即使摩擦部件26的突出量在取样的范围(突出量是10~ 50um)内产生偏差,也能够熔断器熔断时间控制在目标时间内
因此,出于确保所需的传速扭矩且使温度熔断器15在压缩机锁定时迅速熔断的观点,优选将转子的侧端面的中凹深度a设定在30~ 60um的范围内。另外,摩擦部件26将径向外侧部位处的突出量设定在10~ 50 um的范围内即可,更优选的是在摩擦部件26的径向外侧部位将突出量设定在15~40u m的范围内。另外,优选将转子的侧端面的中凹深度a的公差的中央值设定为摩擦部件26自转子4的侧端面的突出量的1.5倍左右。
此外,其他结构与图1(a)及图1(b)所示的结构相同,因此在相同的位置标注相同的附图标记并省略说明。
在这种结构中,通过使摩擦部件26与电枢板5在靠近周的周向速度较慢的区域内接触,能够防止圧缩机2不能旋转时的金属彼此的滑动而防止粘连现象。另外,由于使转子4的侧端面4b为中凹形状,因此即使在转子4的靠近外周的区域内,也能够确保足够的面压而维持传通扭矩。
即,在仅使设于转子4的靠近内周位置的摩擦部件26突出的情况下,若摩擦部件26接触于电枢板5,则相比该接触部位更靠径向外侧的部分的面压降低,存在传递扭矩降低的隐患,但通过使转子4的侧端面4b为中凹形状,能够使相比摩擦部件26更靠外周侧的部位从使初期便更加积极与电枢板接触,能够从使用初期稳定确保摩擦组矩
另外,在转子4的侧端面不为中凹形状的第一实施例中,摩擦部件26相比转子4 的近外的部分更先与电枢板5接触,因此,摩擦部件26的磨损提前进行。其结果,在电磁离合器1的通断次数较多的使用状況下,存在防止粘连的功能提前降低的可能性
与此相对,在使转子4的侧端面4b为中凹形状的第二实施例中,能够使侧端面4b的外周侧金属面和内周侧的摩擦部件26这两者从使用初期便与电枢板5接触,能够避免仅摩擦部件26显著地磨损,能够更长时间地维持避免转子4与电枢板5粘连的功能。
此外,在上述例子中,以转子的侧端面与电枢板的分离距离越朝向径向外侧越小的方式将转子的侧端面构成为具有中形状,但即使取代此,使电枢板的与转子的侧端面对置的面(接触的面)具有相同的中凹形状,也能够期待相同的作用效果。

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