JPH11132256A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイル回転型の電磁クラッチにおいて、スリ
ップリングの小型化およびブラシ寿命の向上を図る。 【解決手段】 圧縮機５の回転軸６に連結される従動側
回転部材４に電磁コイル１１を配置し、この電磁コイル
１１の端部に、リード線２１、２２、電気接続片２５〜
２８、リード線３１、３２を介してスリップリング１
７、１８を電気接続するとともに、このスリップリング
１７、１８を回転軸６の外周面に配置し、電源側に電気
接続されるブラシ１９、２０を、圧縮機５のフロントハ
ウジング１０のボス部１０ａの内外周を貫通して配置
し、このブラシ１９、２０をスリップリング１７、１８
に対して圧接摺動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は動力伝達を断続する
電磁クラッチに関するもので、自動車用空調装置の冷凍
サイクルの圧縮機駆動用として好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電磁クラッチにおいて
は、一般に電磁吸引力を発生する電磁コイルを固定部材
側に設置するコイル固定型のものが使用されている。こ
のコイル固定型は、電磁コイルが固定部材側にあるの
で、電磁コイルへの通電路を特別の通電部材を必要とす
ることなく簡単に構成できる利点がある。

【０００３】しかし、その反面、電磁コイルを固定部材
側に設置するため、電磁コイルによる磁束が通過する磁
気回路が、固定部材、回転部材および回転部材に磁気吸
引されるアーマチャの三者を経由する回路となり、この
三者の間にそれぞれ磁気ギャップが存在する。そのた
め、磁気損失が大となり、磁気効率が低くなるので、電
磁コイルの大型化、あるいは電磁コイルの消費電力の増
加を招いている。

【０００４】そこで、電磁コイルを回転部材側に設置す
るコイル回転型が特開昭５７−２２４２３号公報等で提
案されている。これらのコイル回転型のものは磁気回路
を回転部材と回転部材に磁気吸引されるアーマチャのみ
で構成できるので、磁気損失が非常に小さくなり、磁気
効率をコイル固定型に比して大幅に向上できるという利
点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の従来構造では、電磁コイルを設置した回転部材の軸
方向の側方、換言すると、回転部材支持用の軸受の外周
側に、回転する電磁コイルに通電するための、スリップ
リング、ブラシ等の通電部材を配置しているので、スリ
ップリングの径が大きくなり、スリップリングのコスト
アップを招くのみならず、スリップリング、ブラシ等の
通電部材の配置スペースが増大して、通電部材の配置が
困難となる場合がある。

【０００６】また、電磁クラッチの回転中心からの距離
（半径）が比較的大きい部位にスリップリングが位置し
ているので、スリップリングの周速が大きくなる。その
ため、スリップリングとブラシとの摺動速度が増大し
て、ブラシの寿命が短くなるという不具合もある。本発
明は上記点に鑑みてなされたもので、コイル回転型の電
磁クラッチにおいて、スリップリングの小型化およびブ
ラシ寿命の向上を図ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１〜４記載の発明では、回転部材（４）に設
けた電磁コイル（１１）と電気接続されるスリップリン
グ（１７、１８）を、従動側機器（５）の回転軸（６）
の外周面に配置し、電源側に電気接続されるブラシ（１
９、２０）を、上記スリップリング（１７、１８）に対
して圧接摺動するように配置し、スリップリング（１
７、１８）とブラシ（１９、２０）とを含む摺動通電機
構を通して電磁コイル（１１）に通電するようにしたこ
とを特徴としている。

【０００８】これによると、従動側機器（５）の回転軸
（６）の外周面に直接スリップリング（１７、１８）を
配置することにより、スリップリング（１７、１８）の
径を回転軸（６）と同等に小型化できるので、スリップ
リング（１７、１８）のコストを低減できるとともに、
スリップリング（１７、１８）、ブラシ（１９、２０）
等の通電部材の配置スペースが減少し、これら通電部材
の配置が容易となる。

【０００９】しかも、スリップリング（１７、１８）の
径の小型化により従来構造に比しててスリップリングの
周速を顕著に減少でき、ブラシ寿命を延ばすことができ
る。なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施
形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図１、図２は本発明の一実施形態を示
すもので、１は駆動側プーリで、その外周部に多重Ｖベ
ルトが係合される多重Ｖ溝を形成している。この駆動側
プーリ１は図示しないベルトを介して自動車エンジンか
ら回転力を受けて回転する。

【００１１】駆動側プーリ１はその内周方向に延びる環
状板部１ａを有し、この環状板部１ａには第１ロータ２
の外周方向に延びる環状板部２ａが複数のリベット３に
より一体に連結されている。本例では、プーリ１と第１
ロータ２とにより、自動車エンジンから回転力を受けて
常時回転する駆動側回転部材を構成している。４は第２
ロータで、従動側回転部材を構成するものであって、従
動側機器（回転機械）である圧縮機５の回転軸６に後述
の手段にて連結される。第２ロータ４は、低炭素鋼のよ
うな鉄系金属（強磁性体）で断面コの字形状の２重リン
グ形状に成形されている。この第２ロータ４の外周円筒
部４ａと内周円筒部４ｂとの間には環状の凹部４ｃが形
成されており、また、第２ロータ４の半径方向の側面に
は摩擦面４ｄが形成されている。

【００１２】さらに、第２ロータ４には、内周円筒部４
ｂから内周方向へ延びる側板部４ｅおよび側板部４ｅの
中心部に位置する取付ボス部４ｆが一体に形成されてい
る。この取付ボス部４ｆの内周面は圧縮機５の回転軸６
の先端側にスプライン嵌合にて回り止めされている。こ
こで、４ｇはそのスプライン嵌合部を示す。そして、取
付ボス部４ｆの端面に配置したワッシャ７およびカバー
８を介在して、ボルト９を回転軸６の先端部のネジ穴６
ａに締結することにより、第２ロータ４が回転軸６に一
体に締結されている。

【００１３】なお、圧縮機５において、電磁クラッチ側
に位置するフロントハウジング１０はアルミニウム系金
属からなり、その軸方向外方に円筒状に突出するボス部
１０ａを中心部に一体成形しており、このボス部１０ａ
内に回転軸６が位置している。ここで、圧縮機５は自動
車用空調装置の冷凍サイクルの冷媒圧縮用のものであっ
て、公知の斜板型、ベーン型、スクロール型等のいずれ
のタイプでもよい。

【００１４】１１は電磁吸引力を発生する電磁コイル
で、第２ロータ４の凹部４ｃ内に設置されている。この
電磁コイル２は図示しない樹脂製の巻枠上に巻線された
状態で、凹部４ｃに成形された樹脂部材１２により上記
凹部４ｃに対して絶縁固定されている。従って、電磁コ
イル１０は第２ロータ４と一体に回転するようになって
いる。

【００１５】１３は低炭素鋼のような鉄系金属（強磁性
体）からなる摩擦板で、リング状の本体部の外周側およ
び内周側にそれぞれ複数の突起部（図示せず）を一体成
形し、この複数の突起部を介して第２ロータ４の凹部４
ｃの入口部に支持、固定されている。１４は第１ロータ
２を第２ロータ４の取付ボス部４ｆの外周上に回転自在
に支持する軸受である。

【００１６】この軸受１４は本例では図１に示すように
第１ロータ２の内周部に固定された外輪１４ａと、第２
ロータ４の取付ボス部４ｆの外周上に固定された内輪１
４ｂと、この両者１４ａ、１４ｂの間に転動自在に保持
されたボール１４ｃとを有する転がり軸受から構成され
ている。前記したワッシャ７は、軸受１４の内輪１４ｂ
の位置決めを行うものであり、また、カバー８は軸受１
４への防塵作用を果たすものである。

【００１７】１５は第２ロータ４の摩擦面４ｄおよび摩
擦板１３に対向配設されたアーマチャで、リング状の平
板形状に鉄系金属（強磁性体）で形成されている。この
アーマチャ１５は電磁コイル１１の非通電時には第２ロ
ータ４の摩擦面４ｄから所定の微小距離離れた位置（図
１に示す位置）に板バネ（弾性連結部材）１６のバネ力
で保持されるようになっている。この板バネ１６は細長
の薄板状のものであり、アーマチャ１５の円周方向に複
数個配置され、各板バネ１６の一端部は図示しないリベ
ットによりアーマチャ１５に連結され、各板バネ１６の
他端部はリベット３によりプーリ１および第１ロータ２
に対して共締めで連結されている。

【００１８】次に、第２ロータ４とともに回転する電磁
コイル１１への通電路の構成を説明すると、この通電路
構成において、圧縮機５の回転軸６の外周上に配置した
スリップリング１７、１８と、このスリップリング１
７、１８に対して圧接摺動するブラシ１９、２０とを持
つ摺動通電機構を構成している点が本発明の最大の特徴
である。

【００１９】この摺動通電機構の配置レイアウトは、具
体的には次のごとく構成されている。第２ロータ４の内
周円筒部４ｂから側板部４ｅを経て取付ボス部４ｆにか
けて溝部４ｈと４ｉが略１８０°対称の位置に形成して
ある。そして、一方の溝部４ｈ内には、電磁コイル１１
の一端部に電気接続された正極側リード線２１が配設し
てあり、また、他方の溝部４ｉには、電磁コイル１１の
他端部に電気接続された負極側リード線２２が配設して
ある。この両リード線２１、２２は銅、アルミニウム等
の導線を絶縁被覆で覆ったものである。

【００２０】そして、両溝部４ｈ、４ｉの内周部にはそ
れぞれ拡大部４ｊ、４ｋが形成され、この拡大部４ｊ、
４ｋ内に樹脂成形部材２３、２４により導電金属からな
る電気接続片２５、２６が埋め込み固定されている。こ
の電気接続片２５、２６にそれぞれ両リード線２１、２
２の他端部が溶接、半田付け等の手段で電気接続されて
いる。

【００２１】電気接続片２５、２６の内周側の部位に
は、この電気接続片２５、２６と圧入接触により電気接
続される電気接続片２７、２８が配置されている。この
電気接続片２７、２８は、圧縮機５の回転軸６の外周上
に樹脂系接着剤により電気的に絶縁して固定されてい
る。なお、電気接続片２５、２６および電気接続片２
７、２８はそれぞれ圧縮機５の回転軸６の円周方向に沿
った円弧状の形状に形成されている。

【００２２】ところで、圧縮機５の回転軸６は鉄系金属
（導電体）からなるので、正負極側の通電路の電気絶縁
を図るため、本例では、図２に示すように、１８０°対
称位置に２つの溝部６ｂ、６ｃを形成している。この２
つの溝部６ｂ、６ｃは回転軸６の先端部端面から軸方向
に直線的に延びて、スリップリング１７、１８の内周部
位まで形成されている。

【００２３】そして、２つの溝部６ｂ、６ｃのうち、電
気接続片２７、２８とスリップリング１７、１８の内周
側の部位では、樹脂成形部材２９、３０によりリード線
３１、３２が埋め込み固定されている。このリード線３
１、３２は樹脂成形部材２９、３０により電気絶縁され
るので、導電金属の裸線からなるもので、その一端部は
溶接、半田付け等の手段で電気接続片２７、２８に電気
接続されている。

【００２４】リード線３１、３２の他端部は溶接、半田
付け等の手段でスリップリング１７、１８に電気接続さ
れている。ここで、スリップリング１７、１８は導電金
属によりリング状に成形されたもので、電気接続片２
７、２８と同様に、圧縮機５の回転軸６の外周上に樹脂
系接着剤により電気的に絶縁して固定されている。一
方、圧縮機５のフロントハウジング１０のボス部１０ａ
において、スリップリング１７、１８の外周上の所定部
位には開口部１０ｂが開けてあり、この開口部１０ｂを
通って、ブラシ１９、２０はボス部１０ａの内外周を貫
通するように半径方向に配置されている。このブラシ１
９、２０を保持するブラシ保持体３３は樹脂製であっ
て、開口部１０ｂ内に挿入される内周方向への突起嵌合
部３３ａを有し、この突起嵌合部３３ａによりボス部１
０ａの円周方向に対する位置決めを行う。

【００２５】また、ブラシ保持体３３はボス部１０ａの
軸方向に並列配置された２つのブラシ収納部３３ｂ、３
３ｃを有し、このブラシ収納部３３ｂ、３３ｃ内に、導
電体により直方体状に成形されたブラシ１９、２０を収
納している。ブラシ収納部３３ｂ、３３ｃは、ブラシ１
９、２０をその長手方向（ボス部半径方向）に摺動可能
に保持している。また、ブラシ収納部３３ｂ、３３ｃ内
に保持されたコイルバネ（弾性押圧部材）３３ｄ、３３
ｅによりブラシ１９、２０をスリップリング１７、１８
側へ押圧するようになっている。

【００２６】また、ブラシ保持体３３には、図２に示す
ようにブラシ収納部３３ｂ、３３ｃから、ボス部１０ａ
の円周方向の左右両側に延びる取付ステー部３３ｆ、３
３ｇが一体成形されている。この取付ステー部３３ｆ、
３３ｇに開けた取付穴にボルト３３ｈ、３３ｉの軸部を
挿通して、ボルト３３ｈ、３３ｉを圧縮機５のフロント
ハウジング１０のネジ穴に締結することより、ブラシ保
持体３３をフロントハウジング１０に固定している。

【００２７】以上説明した構成により、電磁コイル１１
の一端部（正極側）は、リード線２１→電気接続片２
５、２７→リード線３１→スリップリング１７を経て正
極側のブラシ１９に電気接続されている。また、電磁コ
イル１１の他端部（負極側）は、リード線２２→電気接
続片２６、２８→リード線３２→スリップリング１８を
経て負極側のブラシ２０に電気接続されている。

【００２８】なお、図１には図示してないが、正負のブ
ラシ１９、２０は、それぞれ適宜の通電路を介して車載
電源の正極側、負極側に接続される。この通電路途中に
は車両用空調装置の制御装置が介在されて、この制御装
置により車載電源から電磁コイル１１への通電が断続さ
れるようになっている。次に、本発明の特徴とする電磁
コイル１１への通電路構成に関連する部分の組付方法に
ついて説明すると、最初に、リード線３１の両端にスリ
ップリング１７と電気接続片２７を半田付け等により接
続し、また、リード線３２の両端にスリップリング１８
と電気接続片２８を半田付け等により接続する。

【００２９】次に、圧縮機５の回転軸６の軸方向奥側に
位置するスリップリング１７を、リード線３１を溝部６
ｂ内に通しながら回転軸６の外周上の所定位置に嵌合さ
せ、樹脂系接着材によりスリップリング１７を回転軸６
の外周上に電気絶縁して固定する。同様に、電気接続片
２７を樹脂系接着材により回転軸６の外周上の所定位置
に電気絶縁して固定する。

【００３０】次に、圧縮機５の回転軸６の軸方向手前側
に位置するスリップリング１８を、リード線３２を溝部
６ｃ内に通しながら回転軸６の外周上の所定位置に嵌合
させ、樹脂系接着材によりスリップリング１８を回転軸
６の外周上に電気絶縁して固定する。同様に、電気接続
片２８を樹脂系接着材により回転軸６の外周上の所定位
置に電気絶縁して固定する。

【００３１】その後に、溝部６ｂ、６ｃ内にそれぞれ樹
脂材料を注入して、樹脂成形部材２９、３０の成形を行
って、回転軸６に対するリード線３１、３２の電気絶縁
と固定を行う。次に、正負の両ブラシ１９、２０を一体
に保持するブラシ保持体３３の突起嵌合部３３ａをボス
部１０ａの開口部１０ｂ内に挿入して、ボス部１０ａの
円周方向に対するブラシ保持体３３の位置決めを行っ
て、ブラシ保持体３３をボルト３３ｈ、３３ｉによりフ
ロントハウジング１０に固定する。

【００３２】一方、第２ロータ４においては、電磁コイ
ル１１の両端部に電気接続されたリード線２１、２２の
端部に電気接続片２５、２６を半田付け等により接続
し、この電気接続片２５、２６を溝部４ｈ、４ｉの拡大
部４ｊ、４ｋ内に配置した後、拡大部４ｊ、４ｋ内にそ
れぞれ樹脂材料を注入して、樹脂成形部材２３、２４の
成形を行って、第２ロータ４に対する電気接続片２５、
２６の電気絶縁と固定を行う。

【００３３】しかるのち、プーリ１、第１ロータ２およ
びアーマチャ１５を含む一体ユニットを軸受１４を介し
て第２ロータ４に一体化し、さらに、この一体化したユ
ニットをボルト９等により回転軸６に連結する。この連
結作業の際に、第２ロータ４の内周部に固定されている
電気接続片２５、２６を、回転軸６の外周上に固定され
ている電気接続片２７、２８上に圧入接触させ、この電
気接続片２５、２６と電気接続片２７、２８との間の電
気接続を行う。

【００３４】次に、上記構成において作動を説明する。
プーリ１、第１ロータ２およびアーマチャ１５を含む一
体ユニットは、軸受１４により第２ロータ４の取付ボス
部４ｆの外周面上で回転自在に支持されているので、図
示しない自動車エンジンが運転されると、エンジンのク
ランクプーリの回転がベルト（図示せず）を介してプー
リ１に伝達され、上記一体ユニットは常時回転する。

【００３５】一方、アーマチャ１５が第２ロータ４の摩
擦面４ｄから開離しているので、第２ロータ４は停止し
ており、従って、圧縮機回転軸６およびこれに設けられ
たスリップリング１７、１８等も停止している。上記の
状態において、圧縮機５を作動させるため、外部制御装
置からブラシ保持体３３内のブラシ１９、２０に車載電
源の電圧が印加されると、前述した部材（スリップリン
グ１７、１８、リード線３１、３２、電気接続片２５〜
２８、リード線２１、２２）から構成される通電路を介
して電磁コイル１１に通電される。すると、第２ロータ
４とアーマチャ１５との間に構成される磁気回路に磁束
が流れ、これにより、第２ロータ４の摩擦面４ｄおよび
摩擦板１３とアーマチャ１５との間に電磁吸引力が発生
するので、アーマチャ１５は板バネ１６の軸方向弾性力
（図１の左方向への力）に抗して摩擦面４ｄおよび摩擦
板１３に吸引、吸着される。

【００３６】この結果、第２ロータ４がアーマチャ１５
を介してプーリ１および第１ロータ２と一体となって回
転するので、圧縮機５の回転軸６にプーリ１の回転が伝
達され、圧縮機５が作動する。一方、圧縮機５を停止す
るときは、電磁コイル１１への通電を遮断する。これに
より、前記電磁吸引力が消滅するので、アーマチャ１５
は板バネ１６の軸方向弾性力により第２ロータ４の摩擦
面４ｄおよび摩擦板１３から離れ、圧縮機５の回転軸６
への回転伝達が遮断されるため、圧縮機５が停止する。

【００３７】（他の実施形態）なお、上述の実施形態で
は、圧縮機（従動側機器）５の回転軸６に連結された第
２ロータ（従動側回転部材）４に、電磁コイル１１を配
設するコイル回転型の電磁クラッチに本発明を適用して
いるが、コイル回転型の電磁クラッチとして、プーリ１
と一体の第１ロータ（駆動側回転部材）２側に電磁コイ
ル１１を配設するタイプのものを知られており、このよ
うなタイプのものにも本発明は適用できる。

【００３８】また、電磁コイル１１への通電路おいて前
述した正極（＋）側、負極（−）側の部材の位置を正
極、負極入れ替えてもよいことはいうまでもない。ま
た、電磁コイル１１への通電路の具体的構成を図示のも
のに限らず、電磁クラッチの仕様に応じて種々変形可能
であることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す電磁クラッチの縦断
面図である。

【図２】図１の電磁クラッチにおいて、圧縮機のフロン
トハウジングボス部および回転軸と、スリップリングお
よびブラシ保持体との組付位置関係を示す要部正面図で
ある。

【符号の説明】

１…プーリ（駆動側回転部材）、２…第１ロータ（駆動
側回転部材）、４…第２ロータ（従動側回転部材）、５
…圧縮機（従動側機器）、６…回転軸、１０…フロント
ハウジング、１０ａ…ボス部、１５…アーマチャ、１６
…板バネ（弾性連結部材）、１７、１８…スリップリン
グ、１９、２０…ブラシ、２１、２２、３１、３２…リ
ード線、２５〜２８…電気接続片、３３…ブラシ保持
体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田渕 泰生 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転部材（４）と、 この回転部材（４）に電気絶縁して配置され、通電によ
   り電磁吸引力を発生する電磁コイル（１１）と、 前記回転部材（４）に対向配置され、前記電磁コイル
   （１１）の発生する電磁吸引力により前記回転部材
   （４）に吸着されるアーマチャ（１５）とを備え、 前記回転部材（４）に前記アーマチャ（１５）が吸着さ
   れることにより、回転駆動源から前記回転部材（４）お
   よび前記アーマチャ（１５）を介して従動側機器（５）
   の回転軸（６）に回転を伝達する電磁クラッチにおい
   て、 前記回転軸（６）の外周面に配置され、かつ、前記電磁
   コイル（１１）と電気接続されるスリップリング（１
   ７、１８）と、 このスリップリング（１７、１８）に対して圧接摺動す
   るように配置され、かつ、電源側に電気接続されるブラ
   シ（１９、２０）とを備え、 前記スリップリング（１７、１８）と前記ブラシ（１
   ９、２０）とを含む摺動通電機構を通して前記電磁コイ
   ル（１１）に通電するようにしたことを特徴とする電磁
   クラッチ。
2. 【請求項２】 前記従動側機器は、ハウジング（１０）
   に備えられた円筒状のボス部（１０ａ）の中心部に回転
   軸（６）を配置している回転機械（５）であって、 前記ブラシ（１９、２０）が前記ボス部（１０ａ）の内
   外周を貫通するように配置されていることを特徴とする
   請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 【請求項３】 前記ブラシ（１９、２０）を保持するブ
   ラシ保持体（３３）が前記ボス部（１０ａ）の外周面に
   配置され、前記ブラシ保持体（３３）が前記ハウジング
   （１０）に固定されていることを特徴とする請求項２に
   記載の電磁クラッチ。
4. 【請求項４】 前記回転駆動源からの回転力を受けて回
   転する駆動側回転部材（１、２）と、 この駆動側回転部材（１、２）と前記アーマチャ（８）
   との間を連結するように配設され、かつ弾性変形可能な
   弾性連結部材（１６）とを備え、 前記回転部材（４）は、前記従動側機器（５）の回転軸
   （６）に連結される従動側回転部材であり、 この従動側回転部材（４）の内周部に、前記電磁コイル
   （１１）の端部とリード線（２１、２２）を介して電気
   接続された電気接続片（２５、２６）を電気絶縁して配
   置し、 一方、前記回転軸（６）の外周上には、前記スリップリ
   ング（１７、１８）とリード線（３１、３２）を介して
   電気接続された電気接続片（２７、２８）を電気絶縁し
   て配置し、この従動側回転部材（４）の内周部の電気接
   続片（２５、２６）と、前記回転軸（６）の外周上の電
   気接続片（２７、２８）とを圧接させて、この両電気接
   続片の間を電気接続することを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれか１つに記載の電磁クラッチ。