JP2786302B2 - 電磁クラッチ - Google Patents

電磁クラッチ

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両空調用エアーコンプレッサー等に使用
される電磁クラッチに関する。
［従来の技術］ 従来、車両用空調エアーコンプレッサーは、エンジン
の回転トルクをベルトを介して伝達されることで動作す
る。
この種のコンプレッサーは、エバポレータやコンデン
サ等とともに冷却回路を構成する。エバポレータの着
霜、車室温制御冷媒量の適否、及びコンプレッサーの信
頼性等の理由により、コンプレッサーを断続する必要が
あるためコンプレッサーとベルトの間に電磁クラッチが
組込まれている。
一方、そのベルトはコンプレッサーの駆動以外にもパ
ワーステアリング用ポンプやパワーブレーキ用ポンプの
駆動にも使用され、各々は別々に又同一軸上で駆動され
ている。
第４図は従来の電磁クラッチの構造を示す部分断面図
である。
第４図において、主軸51に取り付けたハブ52の外周に
アーマチュア53を配するとともに、このアーマチュア53
を板ばね54で主軸51方向に可動なようにこのハブ52によ
り支持している。
この電磁クラッチは、アーマチュア53とは軸方向で空
隙をもって対向するとともに、外部からの駆動源（図示
せず）によりＶベルト50を介して回転トルクが伝達され
るクラッチロータ55を備えている。また、クラッチロー
タ55の外周に沿って設けられた溝内には、励磁コイル装
置56が配されている。この励磁コイル装置56を作動させ
ると、アーマチュア53はクラッチロータさせると、アー
マチュア53はクラッチロータ55の摩擦面に励磁コイル装
置の磁力によって、吸着される。
その結果、プーリーに装着されたＶベルト50を介して
クラッチロータ55に伝達され、外部駆動源からの回転ト
ルクはアーマチュア53を介して主軸51に伝達される。一
方、励磁コイル装置56の電源を切ると、アーマチュア53
は板ばね54の復元力でクラッチロータ55から分離され
る。
コンプレッサーの主軸の回転が、予期しないコンプレ
ッサー部品の事故により停止し、回転不能の状態に陥い
るいわゆるロック状態のときクラッチ面はすべり、摩擦
熱を発生するが、この熱により、ベルト50が焼切れると
同一ベルト50上にある他の部品の機能を妨げる大きなダ
メージを与えることになる。この為にコンプレッサーの
ロックを検出し、ロック時にクラッチを解離する必要が
あった。
従来励磁コイル装置56の側端、即ち、固定子の溝底部
に、温度ヒューズからなる発熱検出素子61を設け、ベル
ト50のすべりにより発生した摩擦熱による温度上昇をこ
の発熱検出素子61により検知して、励磁コイル装置への
通電をオフするものが知られている（実開昭57−25222
号公報参照）。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、第４図に開示された電磁クラッチは、プーリ
の摩擦熱の発生を温度ヒューズで検出するように構成さ
れているので、ロック等の故障の都度に、温度ヒューズ
を新しいものと交換しなければならず、修理の手間のか
かるものであった。
また、ロータ55の外周に沿って設けられた溝内空間の
励磁コイル装置に温度ヒューズを設けるのは、設計上の
不具合を生じる。
そこで、本発明の技術課題は、コンプレッサーのロッ
クを検出し、これに対処するため電磁クラッチへの通電
を遮断することのできるロック検出装置を備えた電磁ク
ラッチを提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、振動に対しても誤動作す
ることなく、ロック解除の場合においても繰り返し使用
でき、しかもスペースを取らずに、また簡単に取り付け
ることのできるロック検出装置を備えた電磁クラッチを
提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、励磁コイルと、該励磁コイルの両端
の端部引出線に接続され、該励磁コイルへの通電を制御
する通電制御装置と、該励磁コイルの周囲に配されたク
ラッチロータと、前記励磁コイルに通電することで、前
記クラッチロータに吸着されるアーマチュアとを有する
電磁クラッチにおいて、前記励磁コイルの途中部分に接
続した中間部引出線を設け、前記通電制御装置は、前記
端部引出線及び前記中間部引出線に接続されて、前記励
磁コイルの温度に応じて前記励磁コイルの通電を制御す
るように構成されていることを特徴とする電磁クラッチ
が得られる。
本発明によれば、前記電磁クラッチにおいて、前記励
磁コイルは複数の巻線部と該複数の巻線部を直列に接続
した接続部を有し、前記複数の巻線部は前記アーマチュ
アに接近離間する方向に沿って並び、前記中間部引出線
は前記接続部に接続されていることを特徴とする電磁ク
ラッチが得られる。
本発明によれば、前記したいずれかの電磁クラッチに
おいて、前記端部引出線と前記中間部引出線との間に生
じる電位差を、予め定められた値と比較する比較部と、
該比較部からの出力信号に基づいて前記クラッチロータ
と前記アーマチュアとの摩擦状態を判定する判定部と、
前記判定部からの出力信号に基づいて、前記励磁コイル
への通電をオンオフ制御するリレー部とを備えているこ
とを特徴とする電磁クラッチが得られる。
［作用］ 本発明の電磁クラッチにおいては、励磁コイルの途中
に接続した中間部引出線を設けている。
通電制御装置は、端部引出線及び中間部引出線に接続
されて、前記励磁コイルの温度に応じて励磁コイルの通
電を制御するように構成されている。
また、励磁コイルを複数の巻線部を有するように構成
することもできる。この複数の巻線部はアーマチュアの
移動方向に沿って連結されている。
そして通電制御装置においては、比較部，判定部，リ
レー部とを備えている。比較部は、励磁コイルの熱抵抗
の変化を、電磁クラッチの励磁コイル巻線部の両端部に
設けられた引出線及び該巻線部の途中に設けられた引出
線との間に生じる電位差として検出し、この電位差と予
め定められた値と比較する。
判定部は比較部からの出力に基づいて電磁クラッチの
発熱状態を判定する。
リレー部は判定部からの出力された信号に基づいて、
前記コイルへの通電をオンオフ制御する。
従って、ロック状態が生じ、アーマチュアとロータと
の接合部分が摩擦熱を発生するような場合において、巻
線部の電位差は、この摩擦熱による熱抵抗により変化す
る。
この変化は、比較部により検出され、検出信号が出力
される。出力された検出信号は、判定部に入力され、ロ
ック状態が生じている場合においては、リレー部に解除
信号が供給される。
リレー部は解除信号を検出したとき巻線部に供給され
る電源を遮断して、クラッチを切り離す。
［実施例］ 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
説明する。
（実施例１） 第１図（ａ）は本発明の実施例１に係る電磁クラッチ
の励磁コイル付近の構造を示す部分断面図である。
第１図（ａ）において、本体の一端部に設けられたボ
ールベアリング64を介してクラッチロータ55が主軸51の
回りに回転可能に設けられ、クラッチロータ55の主軸方
向一端面55aに対向して、アーマチュア53が設けられて
いる。
以上までは、従来例と同様の構成を有する。
本発明の実施例１に係る励磁コイルは、第１の励磁コ
イル１及び第２の励磁コイル２とが直列に並び、クラッ
チロータの他端面側に開口し周面に沿って設けられた溝
55b内に、アーマチュア53に接近離間する方向、即ち、
主軸51に沿う方向に並んで配置されている。
第１の励磁コイル１の巻線部のアーマチュアに近接す
る一端部からの第１の端部引出線10、第１の励磁コイル
１の巻線部の他端部とこの他端部に接合される第２の励
磁コイル２の巻線部のアーマチュアに近接する一端部と
の接合部である中間部から導かれた中間部引出線11、第
２の励磁コイル２の巻線のアーマチュアから最も離間し
た他端部から導かれた第２の端部引出線12が夫々の端子
10′,11′,12′を構成している。
第１図（ｂ）は本発明の実施例１に係る電磁クラッチ
の通電制御装置を示すブロック図である。
第１図（ｂ）において、実施例１に係る通電制御装置
は、コンパレータ13、判定回路14、スイッチングトラン
ジスタ15、リレー本体16a及びリレー接点16bからなるリ
レー部、固定抵抗17、及び可変抵抗18を備えている。
第１図（ａ）で示した第１の励磁コイルの端子10は、
リレーの接点16aの一端16b1に接続され、リレー接点16b
の他端16b1は、直流電源19の一端に接続されている。
第１及び第２の励磁コイル1,2の巻線の中間部に設け
られた端子11は、コンパレータ13の一方の入力端子13a
に接続され、第２の励磁コイル２の巻線の他端12′は接
地されている。
一方、抵抗17と可変抵抗18は、一端同士17a,18aが接
続された抵抗17の他端17bは電源19に、また、可変抵抗1
8の他端18bは接地されている。この抵抗17及び可変抵抗
18の接続部９から引出線9aが引出され、コンパレータ13
の他端13bに接続されている。コンパレータの入力端13a
と入力端13bとの電位差が比較されて、13aの電位差が13
bの電位差より低い時、比較信号Vsが出力される。コン
パレータ13の出力端13cは、判定回路14の入力端14aに接
続されている。
この判定回路14の他の入力端14bは、他の判定条件、
例えば、交流スイッチ、圧力スイッチ等の信号が入力さ
れる。
判定回路14の出力端14cからクラッチロータとアーマ
チュアの接合面の摩擦状態が生じて発熱しているという
判定信号Vdが出力される。
この出力端14cは、エミッタ接地のスイッチングトラ
ンジスタ15のベース部15bに接続されている。トランジ
スタ15のコレクタ15cはトランジスタ15によって通電さ
れるリレー本体16aの一端16a1に接続され、リレー本体1
6aの他端16a2側は、抵抗17の他端17bに接続され、これ
は電源19に接続されている。
本発明の実施例１に係る装置の動作を第１図（ａ）及
び（ｂ）を参照して説明する。
コンプレッサーが運転中にロック状態が生じた際に
は、励磁コイルは通電されたままであるので、 電磁クラッチのロータ55に、アーマチュア53は吸着さ
れている。しかし、アーマチュア53が動かない状態にな
りクラッチロータ55のみ回転し、クラッチロータ55とア
ーマチュア53との接合面がすべり摩擦熱を発生する。こ
の時、この接合面に対して遠近に構成された一連の第１
及び第２の励磁コイル1,2の各々は、熱勾配により、正
常時と異なった電位バランス値を示す。この電位バラン
ス値を検知することにより、ロック判定が可能になる。
コンプレッサー及び電磁クラッチが正常状態であると
すると、励磁コイルの巻線部の中間部端子の電位差VLと
可変抵抗及び抵抗の接続部の電位差VrはVL＝Vrとなるよ
うに調整されているので、コンパレータ13cからは、信
号Vsは出力されない。
一方、第１図（ｂ）において、抵抗17と可変抵抗18に
よって、基準電圧Vrが構成されているとする。但し、接
続部９に生じる電位差Vrはコイル部1,2の抵抗のバラツ
キ及びコイル部の温度勾配に応じて、可変抵抗18によっ
て適時補正できるものとする。
励磁コイル部1,2は前述のように接合面に近接離間す
る方向に並んで配置されており、リレー接点16b側に，
第１の励磁コイル１を接合面に近く、リレー接点側コイ
ル２を接合面から遠い位置に配置されているとすれば、
ロック時の接合面から離れるにつれて温度勾配が生じる
ことにより、接合面に近い第１の励磁コイル１は、第２
の励磁コイル２よりもその熱抵抗の増加分だけ大になる
ことから、コンパレータ13へのコイル中間部端子11′か
らの入力電圧VLは低下する。このときコンパレータ13
は、VL＜Vrの場合、出力端13cから信号Vsが判定回路に
出力される。
判定回路14は、入力された信号Vsを他端14bから入力
された信号Voに基づいて判定し、ロックが生じていると
判定した場合において、判定信号Vdを出力する。
この信号Vdはスイッチングトランジスタ15をオン状態
にし、リレー16aに通電を行う。
通電されたリレー16a本体は、第１及び第２の励磁コ
イル1,2に接続されたリレー接点16bをオフ状態にする。
従って、第１及び第２の励磁コイル1,2への電流は遮
断されて、ロータ55に吸着されていたアーマチュア53は
バネ部材54の復元力により引き離され、ロック状態のコ
ンプレッサー部材及びクラッチ部材等の熱による破壊・
損傷を防止することができる。
（実施例２） 第２図は本発明の実施例２に係る電磁クラッチの励磁
コイル付近の構造を示す部分断面図である。
第２図の電磁クラッチは励磁コイル部分を除いて従来
例と同様の構成を有する。
本発明の実施例２に係る励磁コイル20は、巻線部の一
端部からの第１の端部引出線21、他端部から第２の端部
引出線22、この励磁コイル20の巻線の途中部分から導か
れた中間部引出線23が夫々の端子23′,22′,21′を構成
している。
第１図（ｂ）の回路の端子10′,11′,12′の代わり
に、実施例２に係る励磁コイル20の端子21′,22′,23′
を実施例１と同様に、夫々接続すると実施例１と同様に
通電制御装置が動作して、クラッチのロータ55に吸着さ
れたアーマチュア53の接合面の摩擦熱発生時において、
励磁コイル20への電流は遮断されて、ロータ55に吸着さ
れたアーマチュア53がバネ部材54の復元力により引き離
され、コンプレッサー及びクラッチ部材等の熱による破
壊、及び損傷を防止することができる。
（実施例３） 第３図は本発明の実施例３に係る電磁クラッチの励磁
コイル付近の構造を示す部分断面図である。
第３図の電磁クラッチは励磁コイル部分を除いて従来
例と同様の構成を有する。
実施例３に係る励磁コイル30は、３種の励磁コイルの
31,32,33が直列に接続され、アーマチュア53に近接、離
間する方向に沿って一直線に並んで接合された構造を有
する。
励磁コイル31の巻線部のアーマチュア53に近接する一
端部からの第１の端部引出線34、この巻線部の他端部と
この他端部に接合される第２の励磁コイル32の巻線部の
アーマチュア53に近接する一端部との接合部である第１
の中間部に接続された第１の中間部引出線35、第２の励
磁コイル32の巻線部の他端部とこの他端部に接合される
第３の励磁コイル33の巻線部の一端部との接合部である
第２の中間部からから導かれた第２の中間部引出線36、
及び第３の励磁コイル33のアーマチュアから離接した他
端部から導かれた第２の端部引出線37が夫々の端子3
4′,35′,36′,37′を構成している。
第１図（ｂ）の回路の端子10′,11′,12′の代わり
に、端子34′と、端子35′又は36′のいずれかと、端子
37′とを実施例１と同様に、夫々接続すると実施例１と
同様に、クラッチの接合面の摩擦熱発生時において、励
磁コイルへの電流は遮断されて、クラッチロータ55に吸
着されたアーマチュア53はバネ部材54の復元力によって
引き離され、コンプレッサー及びクラッチ部材等の熱に
よる破壊及び損傷を防止することができる。
尚、以上述べた本発明の実施例1,2,3においては、リ
レーの接点16b側に、アーマチュアに近い方の励磁コイ
ルの巻線部の一端を接続したが、リレーの接点16bから
遠い方に、接合面に近い方の励磁コイルを設けても良
く、この場合コンパレータの出力を反転するような構成
にすれば、本発明の実施例1,2,3と同様な効果が得られ
る。
又、本発明の実施例1,2,3においては、巻線部の数が
１、２及び３のコイルを用いたが、巻線部の数が１の励
磁コイルをさらに、３以上に分割したコイル又は巻線部
の数が４以上のコイルを用いても、これらの励磁コイル
の一端及び他端と、励磁コイルの巻線部の中間部から引
出線を設けて、実施例１のように接続すれば、本発明の
実施例１〜３と同様な効果が得られる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電磁クラッチ
のロック時においても、電磁クラッチのロータとクラッ
チ板を切り離し、コンプレッサー及び電磁クラッチ部材
を熱破壊から保護することのできる、電磁クラッチを提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明の実施例１に係る電磁クラッチの
励磁コイル付近の構造を示す部分断面図、第１図（ｂ）
は本発明の実施例１に係る電磁クラッチの通電制御装置
を示すブロック図、第２図は本発明の実施例２に係る電
磁クラッチの励磁コイル付近の構造を示す部分断面図、
第３図は本発明の実施例３に係る電磁クラッチの励磁コ
イル付近の構造を示す部分断面図、第４図は従来の電磁
クラッチの一構造例を示す部分断面図である。 図中、１は第１の励磁コイル、２は第２の励磁コイル、
９は接続部、10は第１の端部引出線、11は中間部引出
線、12は第２の端部引出線、13はコンパレータ、14は判
定回路、15はスイッチングトランジスタ、16aはリレー
本体、16bはリレー接点、17は固定抵抗、18は可変抵
抗、19は直流電源、20は励磁コイル、21は第１の端部引
出線、22は第２の端部引出線、23は中間部引出線、30は
励磁コイル、31,32,33は励磁コイル、34は第１の端部引
出線、35は第１の中間部引出線、36は第２の中間部引出
線、37は第２の端部引出線、50はＶベルト、51は主軸、
52はハブ、53はアーマチュア、54はバネ部材、55はクラ
ッチロータ、55aは溝、56は励磁コイル装置、61は発熱
検出素子、64はボールベアリング。
フロントページの続き (72)発明者 星野 誠一 群馬県伊勢崎市寿町20番地 サンデン株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−98822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−163831（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−120733（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−175635（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−120732（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−121145（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−25222（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16D 27/00 - 27/14 F16D 37/02 F16D 48/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】励磁コイルと、該励磁コイルの両端の端部
    引出線に接続され、該励磁コイルへの通電を制御する通
    電制御装置と、該励磁コイルの周囲に配されたクラッチ
    ロータと、前記励磁コイルに通電することで、前記クラ
    ッチロータに吸着されるアーマチュアとを有する電磁ク
    ラッチにおいて、前記励磁コイルの途中部分に接続した
    中間部引出線を設け、前記通電制御装置は、前記端部引
    出線及び前記中間部引出線に接続されて、前記励磁コイ
    ルの温度に応じて前記励磁コイルの通電を制御するよう
    に構成されていることを特徴とする電磁クラッチ。
  2. 【請求項２】第１の請求項記載の電磁クラッチにおい
    て、前記励磁コイルは複数の巻線部と該複数の巻線部を
    直列に接続した接続部を有し、前記複数の巻線部は前記
    アーマチュアに接近離間する方向に沿って並び、前記中
    間部引出線は前記接続部に接続されていることを特徴と
    する電磁クラッチ。
  3. 【請求項３】第１又は第２の請求項記載の電磁クラッチ
    において、前記端部引出線と前記中間部引出線との間に
    生じる電位差を、予め定められた値と比較する比較部
    と、該比較部からの出力信号に基づいて前記クラッチロ
    ータと前記アーマチュアとの摩擦状態を判定する判定部
    と、前記判定部からの出力信号に基づいて、前記励磁コ
    イルへの通電をオンオフ制御するリレー部とを備えてい
    ることを特徴とする電磁クラッチ。
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