JP2013174272A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程数および製造コストを低減することのできる電磁クラッチを提供する。
【解決手段】電磁クラッチにおいて、ロータとアーマチュアを磁気吸着させて駆動源から従動機器への動力の伝達を可能にする電磁コイルユニット４は、電磁コイル４１が巻回されたボビン４２と、ボビン４２に形成されたコネクタ取付部４２４に装着されて外部からの電源を電磁コイル４１に供給する電源供給用コネクタ４３と、貫通孔４４３ａが形成されたフィールドコア４４と、を備える。フィールドコア４４は、貫通孔４４３ａを介して電源供給用コネクタ４３の先端側を外部に露出させた状態で電源供給用コネクタ４３の基端側およびボビン４２を収容部内に収容し、当該収容部内には樹脂が充填されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電磁クラッチに関し、特に車両のエンジンやモータの動力を車両搭載機器（車両用空調装置の圧縮機等）に断続的に伝達するのに好適な電磁クラッチに関する。

この種の電磁クラッチとして、例えば特許文献１に開示された電磁クラッチが知られている。この特許文献１に開示された電磁クラッチは、樹脂材によって内部に電磁コイルが固定された環状のヨークと、このヨークの背面にかしめ固定された絶縁性ケースと、を備える。そして、前記絶縁性ケース内において電源を供給するためのリード線と前記電磁コイルの端部とが端子部材によって接続され、これらの接続部分を防水構造とするために、前記絶縁性ケース内には樹脂材が充填されている。

特開平９−２９６８３０号公報

上記電磁クラッチでは、樹脂材によって前記電磁コイルが前記ヨーク内に固定されていると共に前記絶縁性ケース内に樹脂材が充填されているので、電磁クラッチにおける絶縁性能や防水性能等を確保できる。
しかし、上記電磁クラッチを製造する場合、少なくとも前記電磁コイルを前記ヨーク内に組み込む工程、前記ヨーク内に前記樹脂材を充填して前記電磁コイルを前記ヨークに固定する工程、前記絶縁性ケースを前記ヨークの背面にかしめ固定する工程、前記絶縁性ケース内で前記リード線と前記電磁コイルの端部を接続する工程、および、前記絶縁性ケース内に樹脂材を充填する工程が必要であり、製造工程数が多く、電磁クラッチの製造コストが高くなってしまうという課題を有していた。
本発明は、このような実情に着目してなされたものであり、製造工程数および製造コストを低減することのできる電磁クラッチを提供することを目的とする。

本発明の一側面によると、駆動源の動力を従動機器に断続的に伝達する電磁クラッチは、前記駆動源の動力によって回転駆動されるロータと、前記ロータに対向配置され、前記従動機器の回転軸に連結されたアーマチュアと、電磁コイルを有し、この電磁コイルに電源が供給されることによって前記ロータと前記アーマチュアを磁気吸着させて前記駆動源から前記従動機器への動力の伝達を可能にする電磁コイルユニットと、を含む。
前記電磁コイルユニットは、コネクタ取付部を有する共に前記電磁コイルが巻回されたボビンと、前記コネクタ取付部に装着されて外部からの電源を前記電磁コイルに供給する電源供給用コネクタと、貫通孔が形成された収容部を有し、前記貫通孔を介して前記電源供給用コネクタの先端側を外部に露出させた状態で前記電源供給用コネクタの基端側および前記ボビンを前記収容部内に収容すると共に当該収容部内に樹脂が充填されているフィールドコアと、を備える。

上記電磁クラッチにおける電磁コイルユニットは、電磁コイルが巻回されたボビンに電源供給用コネクタを装着し、電源供給用コネクタが装着されたボビンをフィールドコアの収容部内に収容し、その後、収容部内への樹脂の充填を一度だけ行うことによって製造可能であり、その上、絶縁性能や防水性能も確保される。このため、従来と比較して電磁コイルユニットの製造が容易であり、電磁クラッチの製造工程数および製造コストを大幅に低減することができる。

本発明の一実施形態による電磁クラッチの分解斜視図である。 上記電磁クラッチの断面図である。 電磁コイルユニットの分解斜視図である。 コネクタ取付部の拡大図である。 電源供給用コネクタの拡大断面図である。 電磁コイルユニットの組立図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１、図２は、本発明の一実施形態による電磁クラッチ１の構成を示している。図１は電磁クラッチ１の分解斜視図であり、図２は電磁クラッチ１の断面図である。
本実施形態による電磁クラッチ１は、例えば車両用空調装置を構成する圧縮機に組み込まれ、駆動源としての車両用のエンジンやモータの動力を従動機器としての前記圧縮機に断続的に伝達する。すなわち、電磁クラッチ１は、前記エンジンや前記モータから前記圧縮機への動力の伝達とその遮断とを切り換える。前記圧縮機は、前記エンジンや前記モータからの動力が伝達されることによって作動し、前記エンジンや前記モータからの動力の伝達が遮断されるとその作動を停止する。

図１、図２に示すように、電磁クラッチ１は、前記エンジンや前記モータの動力によって回転駆動されるロータ２と、ロータ２に対向配置されたアーマチュア３と、ロータ２とアーマチュア３を磁気吸着させる電磁コイルユニット４と、を含む。

ロータ２は、環状に形成されており、その内周面が軸受５を介して圧縮機のハウジング６（図２において破線で示す）の外周面に回転可能に支持されている。ロータ２の外周面にはベルト溝２ａが形成されており、ロータ２の外周面はプーリとして機能する。より具体的に、ロータ２は、前記外周面を有する外側筒状部２１と、前記内周面を有し外側筒状部２１と同心配置された内側筒状部２２と、外側筒状部２１と内側筒状部２２とを一端側で連結する円環板状の連結部２３とを有し、これらが一体化されて構成されている（図２参照）。ロータ２の端面を形成する連結部２３には、周方向に断続的に延びるスリット２３ａが磁束遮断部として形成されている。

ベルト溝２ａが形成されたロータ２の外周面には、図示省略した駆動ベルトが取り付けられており、この駆動ベルトを介して伝達される前記エンジンや前記モータの動力によってロータ２が回転する。また、外側筒状部２１、内側筒状部２２および連結部２３で形成される空間には、後述する電磁コイルユニット４が配置される。

アーマチュア３は、フランジ部を有する筒状のハブ３１と、磁性体によって形成された円板状のアーマチュア板３２と、複数（ここでは三つ）のリーフスプリング３３と、三角板状の制振板３４と、を含む。

ハブ３１は、ハウジング６外に突出する圧縮機の回転軸（駆動軸）７（図２において破線で示す）の端部に、例えばスプライン嵌合された状態で図示省略したナットによって前記回転軸７に固定（連結）されている。
アーマチュア板３２は、ロータ２の端面（連結部２３）に対向配置されている。
各リーフスプリング３３は、一方の端部が制振板３４と共にリベット３５によってハブ３１のフランジ部に固定され、他方の端部がリベット３６によってアーマチュア板３２に固定されている。各リーフスプリング３３は、アーマチュア板３２をロータ２の端面（連結部２３）から離す方向に付勢しており、これにより、ロータ２の端面（連結部２３）とアーマチュア板３２との間には所定の隙間ｇが形成される。
制振板３４の各頂点付近には防振ゴム３７が装着されている。制振板３４および防振ゴム３７は、リベット３８によってアーマチュア板３２に固定され、アーマチュア板３２に生じた振動を減衰させる。

電磁コイルユニット４は、電磁コイル４１（図１において一点鎖線で示す）と、電磁コイル４１が巻回されたボビン４２と、ボビン４２に取り付けられた電源供給用コネクタ４３と、フィールドコア４４と、を含む。
フィールドコア４４の端面には取付板４５が取り付けられており、電磁コイルユニット４は、この取付板４５を介して圧縮機のハウジング６に設置（固定）された状態で、ロータ２の前記空間（すなわち、外側筒状部２１、内側筒状部２２および連結部２３で形成される空間）内に収容される（図２参照）。

電磁コイルユニット４は、外部から電源供給用コネクタ４３を介して電源が供給されると電磁コイル４１が通電して電磁力を発生し、リーフスプリング３３の付勢力に抗してアーマチュア板３２をロータ２の端面（連結部２３）に磁気吸着させる。これにより、ロータ２とアーマチュア３とが結合され、ロータ２の回転力（すなわち、前記エンジンや前記モータの動力）がアーマチュア３へと伝達され、さらには前記圧縮機の回転軸７へと伝達されて前記圧縮機が作動する。
一方、電磁コイルユニット４への電源の供給が停止されると、リーフスプリング３３の付勢力によってアーマチュア板３２はロータ２の端面（連結部２３）から離脱する。これにより、ロータ２の回転力の伝達が遮断されて前記圧縮機は停止する。

図３は、図１の反対側から見た電磁コイルユニット４の分解斜視図である。
図３に示すように、ボビン４２は、外周面に電磁コイル４１が巻回される円筒部４２１と、円筒部４２１の両端部に設けられたフランジ部４２２と、を有する。フランジ部４２２の外周の一部には切欠部４２３が形成され、一方のフランジ部４２２の外側面には、電源供給用コネクタ４３が装着されるコネクタ取付部４２４が設けられている。コネクタ取付部４２４は、ボビン４２（フランジ部４２２）と一体に形成されていてもよいし、別体で形成してボビン４２（フランジ部４２２）に固定されていてもよい。

コネクタ取付部４２４は、フランジ部４２２の外側面に切欠部４２３を挟んで設けられている。すなわち、コネクタ取付部４２４は、フランジ部４２２の外側から見て、切欠部４２３の左側に位置する左側部分と、切欠部４２３の右側に位置する右側部分とに分割されている。但し、これに限るものではなく、コネクタ取付部４２４は、切欠部４２４の近傍に設けられていればよい。

図４は、コネクタ取付部４２４の拡大図である。
図４に示すように、コネクタ取付部４２４の左側部分には、フランジ部４２２の外側面に沿って切欠部４２３から離れる方向に延びる第１溝部４２４ａと、この第１溝部４２４ａに平行に延びる第２溝部４２４ｂとが形成されている。同様に、コネクタ取付部４２４の右側部分には、フランジ部４２２の外側面に沿って切欠部４２３から離れる方向に延びる第３溝部４２４ｃと、この第３溝部４２４ｃに平行に延びる第４溝部４２４ｄとが形成されている。

第１溝部４２４ａ、第３溝部４２４ｃには、円筒部４２１の外周面に巻回された電磁コイル４１の両端部がそれぞれ嵌合される。すなわち、円筒部４２１の外周面に巻回された電磁コイル４１の両端部は、切欠部４２３を介してフランジ部４２２の外側へと引き出され、その後互いに逆向きに曲げられて第１溝部４２４ａまたは第３溝部４２４ｃに嵌め込まれる。また、第２溝部４２４ｂ、第４溝部４２４ｄには、図示省略したダイオード（バックサージ吸収素子）のリード線がそれぞれ嵌合される。なお、ここでは、コネクタ取付部４２４が、ダイオードのリード線が嵌合する第２溝部４２４ｂおよび第４溝部４２４ｄを有しているが、電磁コイル４１の端部が嵌合する第１溝部４２４ａおよび第３溝部４２４ｃのみを有するように形成されてもよい。
第１溝部４２４ａ、第３溝部４２４ｃが本発明の「第１コイル用溝部」、「第２コイル用溝部」に相当する。

電源供給用コネクタ４３は、ボビン４２のコネクタ取付部４２４に装着（圧設）されており、図示省略した電源側コネクタが接続されることによって、電磁コイル４１に電源を供給する。電源供給用コネクタ４３の外周面には、外方に突出する鍔部４３ａが形成されている。また、電源供給用コネクタ４３の外周面の鍔部４３ａよりも先端側には前記電源側コネクタを係止する係止部４３ｂが形成され、鍔部４３ａよりも基端側には凹部４３ｃが形成されている。

本実施形態において、凹部４３ｃは、電源供給用コネクタ４３の外周面の対向する二つの面（係止部４３ｂが形成されていない面）にそれぞれ形成されている。但し、これに限るものではなく、電源供給用コネクタ４３の外周面の鍔部４３ａよりも基端側に少なくとも一つの凹部４３ｃが形成されていればよい。

凹部４３ｃの形状は、特に制限されないが、電源供給用コネクタ４３の基端部から先端側に向かって所定の幅（長さ）を有して形成され、前記基端部よりも先端側の位置に最深部を有するのが好ましい。凹部４３ｃは、前記基端部から徐々に深くなるように形成されていてもよいし、前記基端部から所定量だけ離れた位置が他の位置に比べて部分的に深くなるように形成されていてもよい。さらに好ましくは、図５（電源供給用コネクタの拡大断面図）に示すように、断面が鉤状となるように凹部４３ｃを形成する。

また、図３に示すように、電源供給用コネクタ４３は、ボビン４２（コネクタ取付部４２４）に取り付けられた際に、第１溝部４２４ａに嵌め込まれた電磁コイル４１の一方の端部および第２溝部４２４ｂに嵌め込まれた前記ダイオードの一方のリード線に電気的に接続される第１コネクタピン４３１と、第３溝部４２４ｃに嵌め込まれた電磁コイル４１の他方の端部および第４溝部４２４ｄに嵌め込まれた前記ダイオードの他方のリード線に電気的に接続される第２コネクタピン４３２とを有する。

フィールドコア４４は、図１〜図３に示すように、ロータ２と同様に環状に形成されている。すなわち、フィールドコア４４は、外側筒状部４４１と、外側筒状部４４１と同心配置された内側筒状部４４２と、外側筒状部４４１と内側筒状部４４２とを一端側で連結する円環板状の連結部４４３と、を有する。連結部４４３には、貫通孔４４３ａが形成されている。この貫通孔４４３ａは、電源供給用コネクタに対応する大きさを有しており、より具体的には、電源供給用コネクタ４３の先端側の断面積よりも大きく、かつ、鍔部４３ａの断面積よりも小さい開口面積を有する。なお、取付板４５は、連結部４４３の外側面に取り付けられている。

フィールドコア４４は、外側筒状部４４１、内側筒状部４４２および連結部４４３で形成される空間内に、電源供給用コネクタ４３が取り付けられたボビン４２を収容する。より具体的には、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、フィールドコア４４は、電源供給用コネクタ４３の先端側が貫通孔４４３ａを介して外部に露出した状態で、電源供給用コネクタ４３の基端側およびボビン４２を前記空間内に収容する。その後、前記空間内には樹脂４６が充填され、この充填された樹脂によって電磁コイル４１が封止されると共に、電磁コイル４１、ボビン４２、電源供給用コネクタ４３、およびフィールドコア４４が一体化されて電磁コイルユニット４が完成する。
したがって、外側筒状部４４１、内側筒状部４４２および連結部４４３で形成される前記空間が本発明の「貫通孔が形成された収容部」に相当する。

ここで、電磁コイルユニット４の組立手順の一例を簡単に説明する。
まず、電磁コイル４１をボビン４２の円筒部４２１の外周面に巻き付けると共に、電磁コイル４１の両端部をボビン４２のフランジ部４２２に形成された切欠部４２３からフランジ部４２２の外側に引き出す。

次に、電磁コイル４１の一方の端部を、コネクタ取付部４２４の前記左側部分に形成された第１溝部４２４ａに嵌め込み、電磁コイル４１に他方の端部を、コネクタ取付部４２４の前記右側部分に形成された第３溝部４２４ｃに嵌め込む。このとき、電磁コイル４１の両端部は、互いに逆向きに曲げられることになる。

次に、前記ダイオードの一方のリード線をコネクタ取付部４２４の左側部分に形成された第２溝部４２４ｂに嵌め込み、前記ダイオードの他方のリード線をコネクタ取付部４２４の前記右側部分に形成された第４溝部４２４ｄに嵌め込む。

次に、電源供給用コネクタ４３をボビン４２のコネクタ取付部４２４に装着して、ボビン４２と電源供給用コネクタ４３を一体化する。これにより、電源供給用コネクタ４３の第１コネクタピン４３１が電磁コイル４１の前記一方の端部および前記ダイオードの前記一方のリード線と電気的に接続され、電源供給用コネクタ４３の第２コネクタピン４３２が電磁コイル４１の前記他方の端部および前記ダイオードの前記他方のリード線と電気的に接続される。但し、この状態では、電源供給用コネクタ４３は、コネクタ取付部４２４に装着（圧設）されているだけであり、コネクタ取付部４２４から取り外すことが可能である。このため、電磁コイル４１と電源供給用コネクタ４３との間に導通不良等の不具合が確認された場合に、例えば電源供給用コネクタ４３を交換して前記不具合を容易に解消することができる。

次に、電源供給コネクタ４３が取り付けられたボビン４２を、フィールドコア４４の外側筒状部４４１、内側筒状部４４２および連結部４４３によって形成される空間（収容部）内に収容する。このとき、電源供給用コネクタ４３の先端側は、フィールドコア４４の連結部４４３に形成された貫通孔４４３ａからフィールドコア４４外へと露出する。すなわち、電源供給用コネクタ４３は、フィールドコア４４の軸線方向と略平行に貫通孔４４３ａから突出する。このため、電源供給用コネクタ４３がフィールドコア４４の径方向外方に突出することがなく、フィールドコア４４の径方向外方のスペースを有効に利用できると共に電磁クラッチ４の設置スペースを抑制できる。
また、貫通孔４４３ａは、電源供給用コネクタ４３の外周面に形成された鍔部４３ａによって前記収容部内側から覆われることになる。

次に、フィールドコア４４の外側筒状部４４１、内側筒状部４４２および連結部４４３によって形成される空間（収容部）内に樹脂を充填する。この充填された樹脂が硬化することによって、電磁コイル４１が樹脂封止されると共に、電源供給用コネクタ４３の基端側および前記ボビン４２がフィールドコア４４に固定される。これにより、絶縁性が確保される。また、ボビン４２のコネクタ取付部４２４と電源供給用コネクタ４３との間も前記樹脂によって封止されるので、電気的な接続部分の防水性も確保される。

ここで、電源供給用コネクタ４３の外周面の基端側には凹部４３ｃが形成されており、前記収容部内に樹脂が注入された際に、当該凹部４３ｃに未硬化樹脂が流入する。これにより、電源供給用コネクタ４３がフィールドコア４４に強固に固定される。特に凹部４３ｃが電源供給用コネクタ４３の基端部から先端側に向かって所定の幅を有して形成され、前記基端部よりも先端側の位置に最深部を有することにより、電源供給用コネクタ４３の固定強度をさらに高めることができる。

そして、フィールドコア４４の連結部４４３の外側面に取付板９を取り付けて電磁コイルユニット４の組立を終了する。なお、上述したように、電磁コイルユニット４は、取付板９を介して圧縮機のハウジング６に固定された状態でロータ２内に収容される。

以上説明した電磁クラッチ１では、電磁コイル４１と電源供給ラインとの接続が容易であり、また、前記収容部内への樹脂の充填を一度行うことによって絶縁性能や防水性能等を確保することができるので、従来に比べて、電磁クラッチ１の製造が容易であり、製造工程数および製造コストを大幅に低減することができる。
また、電源供給用コネクタ４３の基端側の外周面には前記収容部内に注入された未硬化樹脂が流入可能な凹部４３ｃが形成されているので、前記収容部に充填された樹脂による電源供給用コネクタ４３の固定をより確実に行うことができる。
さらに、電源供給用コネクタ４３は、フィールドコア４４の連結部４４３に形成された貫通孔４４３ａからフィールドコア４４の軸線方向と略平行に突出しているので、フィールドコア４４の径方向外方のスペースを有効に利用できると共に電磁クラッチ４の設置スペースを抑制できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。

１…電磁クラッチ、２…プーリ、３…アーマチュア、４…電磁コイルユニット、５…軸受、６…圧縮機のハウジング、７…圧縮機の回転軸、４１…電磁コイル、４２…ボビン、４３…電源供給用コネクタ、４３ｃ…凹部、４４…フィールドコア、４５…取付板、４６…樹脂、４２１…円筒部、４２２…フランジ部、４２３…切欠部、４２４…コネクタ取付部、４２４ａ…第１溝部（第１コイル用溝部）、４２４ｃ…第３溝部（第２コイル用溝部）、４３１…第１コネクタピン、４３２…第２コネクタピン、４４３ａ…貫通孔

Claims (6)

1. 駆動源の動力を従動機器に断続的に伝達する電磁クラッチであって、
   前記駆動源の動力によって回転駆動されるロータと、
   前記ロータに対向配置され、前記従動機器の回転軸に連結されたアーマチュアと、
   電磁コイルを有し、この電磁コイルに電源が供給されることによって前記ロータと前記アーマチュアを磁気吸着させて前記駆動源から前記従動機器への動力の伝達を可能にする電磁コイルユニットと、
   を含み、
   前記電磁コイルユニットは、
   コネクタ取付部を有すると共に前記電磁コイルが巻回されたボビンと、
   前記コネクタ取付部に装着されて外部からの電源を前記電磁コイルに供給する電源供給用コネクタと、
   貫通孔が形成された収容部を有し、前記貫通孔を介して前記電源供給用コネクタの先端側を外部に露出させた状態で前記電源供給用コネクタの基端側および前記ボビンを前記収容部内に収容すると共に当該収容部内に樹脂が充填されているフィールドコアと、
   を備える、電磁クラッチ。
2. 前記電源供給用コネクタの基端側の外周面には、前記収容部内に注入された未硬化状態の前記樹脂が流入可能な凹部が形成されている、請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記凹部は、前記電源供給用コネクタの基端部から先端側に向かって所定の幅を有して形成され、前記基端部よりも先端側の位置に最深部を有する、請求項２に記載の電磁クラッチ。
4. 前記電源供給用コネクタの先端側は、前記フィールドコアの軸方向と略平行に前記貫通孔から突出している、請求項１〜３のいずれか一つに記載の電磁クラッチ。
5. 前記ボビンは、
   外周面に前記電磁コイルが巻回される円筒部と、
   前記円筒部の少なくとも一方の端部に設けられ、外周の一部に切欠部が形成されたフランジ部と、
   を有し、
   前記コネクタ取付部は、前記フランジ部の外側面に前記切欠部を挟んで設けられている、請求項１〜４のいずれか一つに記載の電磁クラッチ。
6. 前記コネクタ取付部は、
   前記切欠部の一方の側に配置され、前記電磁コイルの一方の端部が嵌合する第１コイル用溝部と、
   前記切欠部の他方の側に配置され、前記電磁コイルの他方の端部が嵌合する第２コイル用溝部と、
   を有し、
   前記電源供給用コネクタは、
   前記コネクタ取付部に装着された際に、前記第１コイル用溝部内の前記電磁コイルの前記一方の端部に電気的に接続する第１コネクタピンと、
   前記コネクタ取付部に装着された際に、前記第２コイル用溝部内の前記電磁コイルの前記他方の端部に電気的に接続する第２コネクタピンと、
   を有する、請求項５に記載の電磁クラッチ。