JP6738234B2 - 電磁連結装置の励磁装置 - Google Patents

Description

本発明は、励磁コイルの引出し端部と外部接続用端子とがヨークの外で接続される電磁連結装置の励磁装置に関する。

従来、電磁クラッチや電磁ブレーキなどの電磁連結装置は、励磁コイルの磁束をアーマチュア側に導くためにヨークを備えている。このヨークは、回転軸を軸心部に通すことができるように円環状に形成されており、アーマチュア側に向けて開放される環状溝を有している。励磁コイルは、この環状溝の中に収容されている。励磁コイルの巻き始め端部と巻き終わり端部である二つの引出し端部は、環状溝の底となるヨークの底壁を貫通してヨークの外に導出され、ヨークに固定された電源供給用のコネクタに接続されている。

従来のこの種の電磁連結装置の励磁装置としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているものがある。
特許文献１に記載されている励磁装置は、ターミナルハウジングに一対の端子が埋設された構造の電源供給用のコネクタを備えている。このコネクタは、ヨークの底壁に設けられた固定部材に取付られている。このコネクタの一対の端子は、ヨークとは反対側に向けて延びるように折り曲げて形成された板状係止部をそれぞれ有している。

この励磁装置において、励磁コイルの二つの引出し端部は、ヨークの底壁に設けられているゴムブッシュを貫通してヨークの外に導出され、上述した板状係止部にそれぞれ挟持された状態で、半田付けやヒュージング（熱加締め）などの固着手段によって接続されている。この接続部分は、蓋によって覆われて外部から遮断されている。
このコネクタの固定は、固定部材に切り起こし成形によって形成された複数の固着爪を上述した蓋に通し、この固着爪の先端部を押し広げて蓋をターミナルハウジングに押し付けることによって行われている。

特許文献２に記載されている電源供給用のコネクタは、ターミナルハウジングと一対の端子とからなり、ヨークの底壁に形成された貫通孔に嵌合する凸部を有している。この凸部には、励磁コイルの二つの引出し端部を通すために二つの貫通穴が穿設されている。一対の端子は、ヨークとは反対側に向けて延びる係止部を有している。この係止部は、上述した凸部と隣り合う位置に設けられており、貫通穴から導出された引出し端部が曲げて掛けられた状態で半田付けされる。
このコネクタの固定は、ヨークに設けられた固定板の固着爪を用いてターミナルハウジングを固定板に押し付けることによって行われている。

実公昭６３−６５１２号公報 実開平２−５９３２７号公報

特許文献１や特許文献２に開示された励磁装置では、励磁コイルの引出し端部を外部接続用端子の係止部に挟んだり曲げて掛けたりして仮固定をする必要がある。このため、従来の励磁装置を備えた電磁連結装置は、引出し端部の仮固定のための組立工程が必要で、生産性が低くなるという問題があった。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、励磁コイルの引出し端部と外部接続用端子との接続を簡単に行うことができ、生産性が改善されて安価な電磁連結装置の励磁装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る電磁連結装置の励磁装置は、環状溝を有しかつ前記環状溝の底となる底壁に貫通穴が穿設されたヨークと、前記環状溝内に収容された励磁コイルと、前記貫通穴に嵌合する凸部およびこの凸部を挟んで前記環状溝とは反対側に位置する凹部を有するターミナルハウジングと、前記凹部に一部が露出する状態で前記ターミナルハウジングの中に埋設された外部接続用端子とを備え、前記凸部は、前記貫通穴の中心線と平行な方向に延びる貫通孔を有し、前記外部接続用端子における前記凹部内に露出する部分には、前記貫通孔に連なるコイル引出穴が穿設され、前記励磁コイルの引出し端部は、前記貫通孔とコイル引出穴とに通された状態で前記外部接続用端子に半田付けされ、前記外部接続用端子における前記凹部内に露出する部分には、前記貫通孔に接続される円筒が一体に形成され、前記コイル引出穴は、前記円筒の中空部によって形成されているものである。

本発明は、前記電磁連結装置の励磁装置において、前記コイル引出穴における前記貫通孔とは反対側に位置する開口縁部は、前記貫通孔に向かうにしたがって穴径が次第に小さくなる形状に形成されていてもよい。

本発明は、前記電磁連結装置の励磁装置において、前記底壁の貫通穴は、前記凸部が嵌合する小径部と、前記環状溝内に開口する大径部とからなり、前記凸部の先端部は、前記大径部内に位置しているとともに、前記貫通穴の中心線とは交差する方向に延びる凹溝を有していてもよい。

本発明においては、ターミナルハウジングの凸部がヨークの貫通穴に嵌合した状態で励磁コイルの引出し端部を環状溝側からターミナルハウジングの貫通孔に挿入することによって、この引出し端部の先端部分が外部接続用端子のコイル引出穴に挿入される。この状態で引出し端部が外部接続用端子に半田付けされるから、引出し端部を外部接続用端子に挟んだり掛けたりして仮固定を行う必要はない。
したがって、本発明によれば、引出し端部の仮固定を行う組立工程を省くことができるから、従来の装置と較べて生産性が向上し、励磁装置の低廉化を達成することができる。

本発明に係る励磁装置を備えた電磁クラッチの背面図である。 図１におけるII-II線断面図である。 ヨークの背面図である。 図３におけるIV-IV線断面図である。 ヨークの貫通穴部分を拡大して示す断面図である。図５の破断位置は、図３中にV-V線で示した位置である。 図１におけるVI-VI線断面図である。 外部電源供給用コネクタの背面図である。 外部電源供給用コネクタの正面図である。 図８におけるIX矢視図である。 図７におけるX-X線断面図である。 図７におけるXI-XI線断面図である。 図７におけるXII-XII線断面図である。 端子と引出し端部との半田付け部分を拡大して示す断面図である。 励磁装置の組立手順を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明に係る電磁連結装置の励磁装置の一実施の形態を図１〜図１４によって詳細に説明する。
図１に示す電磁連結装置１は、本出願人が先に出願した特開２０１３−２３４７２３号公報に開示されている電磁クラッチのクラッチ部分に本発明に係る励磁装置を組み付けて構成されたものである。特開２０１３−２３４７２３号公報に開示されている電磁クラッチは、芝刈機や除雪機などの動力伝達装置として使用されるものである。しかし、本発明に係る励磁装置３を装備する動力伝達装置は、このような電磁クラッチに限定されることはない。すなわち、本発明の励磁装置は、芝刈機や除雪機の電磁クラッチの他に、カーエアコン用圧縮機の動力伝達装置として使用される電磁クラッチ、一般産業用機械の動力伝達装置または制動装置として使用される電磁クラッチや電磁ブレーキなどにも装備することができる。

図１に示す電磁連結装置１は、上述した公報に開示されているものと同等のブレーキ機構付きクラッチ２と、このクラッチ２の動作を切換えるための励磁装置３とによって構成されている。
＜ブレーキ機構付きクラッチの構成＞
ブレーキ機構付きクラッチ２は、図２に示すように、図２において最も左側に描かれている入力軸４の回転が図２において最も右側に描かれている第１の出力プーリ５に伝達される接続状態と、この回転伝達が遮断される切断状態とを切り換えるものである。以下においては、入力軸４の先端側（図２において右側）を便宜上、クラッチ２の前側とし、これとは反対側をクラッチ２の後側として説明する。

入力軸４は、図示してはいないが、エンジンやモータなどの駆動源から動力が伝達されて回転する。入力軸４には、第２の出力プーリ６と、ロータ７の筒状軸部８とがキー嵌合によって一体に回転する状態に取付けられている。
ロータ７は、軸心部の筒状軸部８と、この筒状軸部８の外周部に固定されたフランジ部９とを備えている。筒状軸部８の外周部には、第１の軸受１０を介して後述する励磁装置３のヨーク１１が回転自在に接続されている。

ロータ７のフランジ部９には、クラッチ２の後方に向けて開口する断面コ字状の環状溝１２が形成されているとともに、複数の円弧状のスリット１３が形成されている。これらのスリット１３は、環状溝１２の底を構成する円板部１４にフランジ部９の周方向に延びるように形成されているとともに、円板部１４を貫通するように形成されている。また、これらのスリット１３は、径方向に二つ並ぶように形成されているとともに、円板部１４の周方向の複数の部位に形成されている。

入力軸４の前端部には、固定用ボルト２１が螺着されている。この固定用ボルト２１は、ロータ７の筒状軸部８に円筒状のベアリングカラー２２を第２の軸受２３と押圧板２４とを介して押し付けている。第２の軸受２３は、ベアリングカラー２２の外周部に嵌合して保持されている。上述した第１の出力プーリ５は、この第２の軸受２３を介してベアリングカラー２２に回転自在に支持されている。

第１の出力プーリ５の内周部５ａは、第２の軸受２３よりクラッチ２の後側に延びている。この内周部５ａには、板ばね２５を介してアーマチュア２６が連結されている。アーマチュア２６は、円環板状に形成されており、上述したロータ７の前面と所定のエアギャップＧを隔てて対向する位置に位置付けられている。このアーマチュア２６よりクラッチ前側には制動板２７が配置されている。板ばね２５は、自然状態でアーマチュア２６が制動板２７に後方から押し付けられるようにアーマチュア２６を付勢している。

制動板２７は、アーマチュア２６が板ばね２５のばね力で押し付けられたときにアーマチュア２６に摩擦抵抗を付与するもので、回り止め板２８の前端部に固定用ボルト２９によって固定されている。回り止め板２８は、金属製の板材を所定の形状に曲げて形成されており、図１に示すように、クラッチ２の軸方向から見て第１の出力プーリ５の径方向に延びる矩形状の平板部２８ａと、この平板部２８ａの両端から前側に延びて前端部に制動板２７が取付けられる腕部２８ｂ（図２参照）とによって構成されている。

平板部２８ａの中央部分には、入力軸４や第２の出力プーリ６を通すための円形穴３０が形成されている。また、平板部２８ａには、後述するヨーク１１が複数のリベット３１によって固定されている。
平板部２８ａと腕部２８ｂとの接続部分となる角部には、穴３２が形成されている。この穴３２には、回り止め板２８と、この電磁連結装置１を収容するハウジング（図示せず）とを接続する接続部材（図示せず）が通される。回り止め板２８は、この接続部材によってハウジングに対して回り止めされる。

＜励磁装置の構成＞
励磁装置３は、ヨーク１１に各種の部品を組付けることによって形成されている。ヨーク１１は、図３に示すように円環状に形成されており、図２に示すように、内周部が第１の軸受１０を介して筒状軸部８に回転自在に支持された状態でロータ７の環状溝１２内に収容されている。このヨーク１１は、入力軸４と同一軸線上に位置付けられている。

また、ヨーク１１には、図２および図４に示すように、クラッチ２の前方に向けて開口する環状溝３３が形成されている。環状溝３３内には、励磁コイル３４が収容され、絶縁樹脂３５によって封止されている。この実施の形態による環状溝３３の外周側の溝壁３３ａには、図４および図５に示すように、ヨーク１１の周方向に延びる溝３６が形成されている。この溝３６は、励磁コイル３４の脱落を防止するためのものである。すなわち、この溝３６内に流入して固化した絶縁樹脂３５がヨーク１１に係止されることになり、環状の励磁コイル３４の軸線方向への移動が規制される。

ヨーク１１における環状溝３３の底となる底壁３７には、図３に示すように、４つの小径の穴３８と、二つの貫通穴３９とが穿設されている。４つの小径の穴３８は、上述した回り止め板２８にヨーク１１を固定するリベット３１を通すための穴である。二つの貫通穴３９は、図１に示すように、底壁３７に外部電源供給用コネクタ４１を取付けるための穴である。これらの貫通穴３９は、図５および図６に示すように、それぞれ環状溝３３内に開口する大径部４２と、底壁３７の後面に開口する小径部４３とによって構成されている。

＜外部電源供給用コネクタの構成＞
外部電源供給用コネクタ４１は、励磁コイル３４に図示していない給電用ケーブルを接続するためのものである。この実施の形態による外部電源供給用コネクタ４１は、図６に示すように、プラスチック材料によって形成されたターミナルハウジング４４と、このターミナルハウジング４４の中にインサート成形によって埋設された二つの外部接続用端子４５とによって構成されている。

ターミナルハウジング４４は、図６〜図１２に示すように、ヨーク１１の二つの貫通穴３９に挿入される二つのボス部４６と、このボス部４６を挟んでヨーク１１の環状溝３３とは反対側に位置する二つの接続凹部４７と、これらのボス部４６および接続凹部４７を含む一端部からヨーク１１の径方向外側に延びる板状の腕部４８と、この腕部４８の先端に接続された有底角筒状のケーブル接続部４９とを有している。

ボス部４６は、ヨーク１１の貫通穴３９の小径部４３に圧入により嵌合する円柱状に形成されており、小径部４３に嵌合した状態で固着されている。ボス部４６の固着は、高周波接着や超音波溶着、または、ボス部４６と貫通穴３９との間に塗布された接着剤５０による接着などの方法によって行うことができる。

この実施の形態においては、このボス部４６が本発明でいう「凸部」に相当する。このボス部４６の全長は、先端部分が大径穴内に入る長さである。ボス部４６の先端部分、言い換えればボス部４６における大径部４２内に位置する部分には、貫通穴３９の中心線Ｃ（図５参照）とは交差する方向に延びる係合溝４６ａが形成されている。この係合溝４６ａが請求項３記載の発明でいう「凹溝」に相当する。係合溝４６ａは、図８〜図１１に示すように、円柱状のボス部４６の外周面に沿ってボス部４６の外周面の約１／２となる範囲に形成されている。
ヨーク１１の貫通穴３９の大径部４２内には、ボス部４６をヨーク１１に固定するための接着剤５０や、励磁コイル３４を封止するための絶縁樹脂３５などが充填される。なお、ボス部４６をヨーク１１に固定するにあたっては、ボス部４６における大径部４２内に位置する部分の外側を熱加締めにより大径部４２内に溶着させて行うこともできる。

ボス部４６の軸心部には、図１２に示すように貫通孔５１が穿設されている。この貫通孔５１は、ヨーク１１の貫通穴３９の中心線Ｃと平行な方向に延びている。この貫通孔５１の孔径は、励磁コイル３４の引出し端部５２（図６参照）を挿入可能な孔径である。引出し端部５２は、励磁コイル３４の巻き始め端部と巻き終わり端部である。この実施の形態による貫通孔５１におけるヨーク１１の環状溝３３側となる開口部は、図１２に示すように、引出し端部５２が貫通孔５１に入り易くなるように、ボス部４６内に向かうにしたがって次第に孔径が小さくなるテーパー面５３によって形成されている。

接続凹部４７は、ターミナルハウジング４４におけるボス部４６の背面側（ヨーク１１とは反対側）に開口し、開口縁からボス部４６に向かうにしたがって開口径が次第に小さくなる形状に形成されている。この接続凹部４７の開口形状は、図７に示すように円形である。

外部接続用端子４５は、一端部４５ａがターミナルハウジング４４の接続凹部４７に露出し、他端部４５ｂがターミナルハウジング４４のケーブル接続部４９内に突出する形状に形成されており、ボス部４６毎に設けられている。この端子４５の一端部４５ａには、図１３に示すように、励磁コイル３４の引出し端部５２を引き出すためのコイル引出穴５４がバーリング加工によって形成されている。バーリング加工は、端子４５におけるボス部４６とは反対側の面にパンチ（図示せず）を押し付けて行われる。端子４５にバーリング加工を施すことにより、円筒５５が端子４５の一端部４５ａに一体に突設される。

端子４５は、図１３に示すように、円筒５５がボス部４６の貫通孔５１に接続されるようにターミナルハウジング４４内に埋設されている。このため、円筒５５の中空部によって形成されるコイル引出穴５４は、ボス部４６の貫通孔５１に連なることになる。この実施の形態によるコイル引出穴５４は、ボス部４６の貫通孔５１と同一中心線上に位置している。
コイル引出穴５４の開口形状は円形である。コイル引出穴５４の穴径は、ボス部４６の貫通孔５１の孔径より小さく、励磁コイル３４の引出し端部５２の線径より僅かに大きい。引出し端部５２は、コイル引出穴５４を通されて接続凹部４７内に突出し、端子４５に半田５６によって電気的および機械的に接続されている。半田５６は、接続凹部４７の底（端子４５の一端部４５ａ）から引出し端子４５を中心として円錐状に盛り上がる状態で固化している。接続凹部４７内には、半田付け後に防水用樹脂５７が充填されて固められている。この防水用樹脂５７としては、例えば紫外線硬化樹脂や、湿気硬化性シリコーン樹脂などを用いることができる。

コイル引出穴５４における貫通孔５１とは反対側に位置する開口縁部５４ａは、バーリング加工時に塑性変形しているために、貫通孔５１に向かうにしたがって穴径が次第に小さくなる断面円弧状に形成されている。半田５６は、この開口縁部５４ａの曲面にも接触している。

＜励磁装置の組立手順の説明＞
次に、このように構成された励磁装置３を組み立てる手順を図１４に示すフローチャートを用いて説明する。
先ず、図１４に示すフローチャートのボス部取付けステップＳ１において、ターミナルハウジング４４のボス部４６をヨーク１１の貫通穴３９の小径部４３に圧入嵌合するとともに、貫通穴３９の壁面に接着または溶着する。
次に、接着剤充填ステップＳ２において、ヨーク１１の貫通穴３９の大径部４２に接着剤５０を充填する。このとき、接着剤５０をボス部４６の係合溝４６ａ内にも充填する。

その後、引出し端部挿入ステップＳ３において、励磁コイル３４の引出し端部５２をヨーク１１の環状溝３３側からボス部４６の貫通孔５１に挿入し、端子４５のコイル引出穴５４に通す。この引出し端部挿入ステップＳ３で励磁コイル３４がヨーク１１の環状溝３３内に収容される。なお、このように環状溝３３内に励磁コイル３４を挿入する以前に、ヨーク１１に回り止め板２８をリベット３１によって固定しておく。

ヨーク１１の環状溝３３内に励磁コイル３４が挿入された後、引出し端部５２の先端部分をターミナルハウジング４４の接続凹部４７から外に突出することがない長さに切断する。そして、半田付けステップＳ４において、この引出し端部５２を端子４５に半田付けする。半田付けは、引出し端部５２が端子４５のコイル引出穴５４に通されて端子４５に保持され、接続凹部４７の中心部に露出している状態で行われる。溶融した半田５６は、接続凹部４７の内側に溜まり、隣接する他の引出し端子４５側に流れることはない。このため、接続凹部４７が実質的に半田溜まり用の凹部となる。

半田付けが終了した後、防水用樹脂充填ステップＳ５において、接続凹部４７内に防水用樹脂５７が充填される。そして、励磁コイル固定ステップＳ６において、ヨーク１１の環状溝３３内に絶縁樹脂３５を充填して固化させる。絶縁樹脂３５が固化することにより励磁装置３の組立が終了する。

＜実施の形態による効果の説明＞
この実施の形態によれば、励磁コイル３４の引出し端部５２の先端部分が端子４５のコイル引出穴５４に挿入された状態で端子４５に半田付けされる。このため、半田付けを行うにあたって、引出し端部５２を端子４５に挟んだり掛けたりして仮固定を行う必要はない。
したがって、この実施の形態によれば、引出し端部５２の仮固定を行う組立工程を省くことができるから、従来の装置と較べて生産性が向上し、励磁装置３の低廉化を達成することができる。

この実施の形態による励磁装置３において、コイル引出穴５４の開口縁部５４ａは、貫通孔５１に向かうにしたがって穴径が次第に小さくなる形状に形成されている。
このため、コイル引出穴５４に引出し端部５２が挿入された状態において、開口縁部５４ａが引出し端部５２の表面に沿って窪むために、半田付け作業の開始時に溶融した半田５６が引出し端部５２の周囲近傍に集まり易くなる。このため、半田付け作業が容易になり、更なる生産性の向上を図ることができる。

また、この形態を採ることにより、開口縁部５４ａが窪んでいる分だけ半田５６がコイル引出穴５４内に入ることになるから、引出し端部５２と半田５６との接触面積が大きくなり、導通の信頼性が高くなるという効果もある。

この実施の形態において、外部接続用端子４５における接続凹部４７内に露出する部分には、貫通孔５１に接続される円筒５５が一体に形成されている。コイル引出穴５４は、この円筒５５の中空部によって形成されている。
このため、円筒５５によって貫通孔５１と引出し端部５２との間の隙間が塞がれるから、溶融した半田５６が不必要に貫通孔５１内に浸入することを防ぐことができる。

この実施の形態による底壁３７の貫通穴３９は、ターミナルハウジング４４のボス部４６が嵌合する小径部４３と、環状溝３３内に開口する大径部４２とを有している。ボス部４６の先端部は、大径部４２内に位置しているとともに、貫通穴３９の中心線Ｃとは交差する方向に延びる係合溝４６ａを有している。
この実施の形態によれば、貫通穴３９の大径部４２内に接着剤５０を注入し、ボス部４６の係合溝４６ａ内が接着剤５０で満たされた状態とすることにより、この係合溝４６ａ内で固化した接着剤５０がボス部４６に係合し、ボス部４６のヨーク１１に対する移動が規制される。したがって、従来の固定構造のように、ヨークに突設された爪片を用いてターミナルハウジングをヨークに固定する場合と較べて、ターミナルハウジング４４の固定が容易になる。この結果、ターミナルハウジング４４をヨーク１１に固定する工程を含めて生産性の向上を図ることができる。

１…電磁連結装置、３…励磁装置、１１…ヨーク、３３…環状溝、３４…励磁コイル、３７…底壁、３９…貫通穴、４２…大径部、４３…小径部、４４…ターミナルハウジング、４５…外部接続用端子、４６…ボス部（凸部）、４７…接続凹部（凹部）、４６ａ…係合溝（凹溝）、５１…貫通孔、５２…引出し端部、５４…コイル引出穴、５４ａ…開口縁部、５５…円筒、５６…半田。

Claims (3)

1. 環状溝を有しかつ前記環状溝の底となる底壁に貫通穴が穿設されたヨークと、
   前記環状溝内に収容された励磁コイルと、
   前記貫通穴に嵌合する凸部およびこの凸部を挟んで前記環状溝とは反対側に位置する凹部を有するターミナルハウジングと、
   前記凹部に一部が露出する状態で前記ターミナルハウジングの中に埋設された外部接続用端子とを備え、
   前記凸部は、前記貫通穴の中心線と平行な方向に延びる貫通孔を有し、
   前記外部接続用端子における前記凹部内に露出する部分には、前記貫通孔に連なるコイル引出穴が穿設され、
   前記励磁コイルの引出し端部は、前記貫通孔とコイル引出穴とに通された状態で前記外部接続用端子に半田付けされ、
   前記外部接続用端子における前記凹部内に露出する部分には、前記貫通孔に接続される円筒が一体に形成され、
   前記コイル引出穴は、前記円筒の中空部によって形成されている電磁連結装置の励磁装置。
2. 請求項１記載の電磁連結装置の励磁装置において、
   前記コイル引出穴における前記貫通孔とは反対側に位置する開口縁部は、前記貫通孔に向かうにしたがって穴径が次第に小さくなる形状に形成されていることを特徴とする電磁連結装置の励磁装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電磁連結装置の励磁装置において、
   前記底壁の貫通穴は、
   前記凸部が嵌合する小径部と、
   前記環状溝内に開口する大径部とからなり、
   前記凸部の先端部は、前記大径部内に位置しているとともに、前記貫通穴の中心線とは交差する方向に延びる凹溝を有していることを特徴とする電磁連結装置の励磁装置。

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