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技術 電磁クラッチ

出願人 株式会社デンソー
発明者 田渕泰生鳥羽山昌史
出願日 1996年9月12日 (24年5ヶ月経過) 出願番号 1996-242182
公開日 1998年4月7日 (22年10ヶ月経過) 公開番号 1998-089385
状態 特許登録済
技術分野 油圧・電磁・流体クラッチ・流体継手
主要キーワード ゴム製弾性部材 開放温度 配設面積 金属クランプ 中心円筒 使用環境温度範囲 遮断部位 重大故障
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年4月7日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

課題

第1に温度ヒューズの設置に伴う電磁コイル巻線スペースの減少を抑制する。第2に正常時における温度ヒューズの誤作動の可能性の低減と、クラッチ滑り時における温度ヒューズ溶断応答性を向上する。

解決手段

回転駆動源からの回転力を受けて回転するロータ2と、圧縮機の回転軸に連結されるハブ12と、電磁コイル5を巻線したコイルスプール14を収納し、固定するコイルハウジング4と、電磁コイル5の発生する電磁吸引力によりロータ2の摩擦面2aに吸着されてハブ12側に回転を伝えるアーマチャ8とを備える。コイルスプール14のうち、ロータ2の摩擦面2a側に位置する内周角部に傾斜面を形成し、この傾斜面により形成される凹所に、温度ヒューズ13を配設する。この温度ヒューズ13を所定温度以上において溶断して、電磁コイル5への通電遮断する。

概要

背景

従来、自動車用空調装置冷凍サイクル圧縮機は、電磁クラッチを介してエンジンに連結され、電磁クラッチによりエンジンからの動力伝達断続されるようになっている。ところで、圧縮機が焼きつき等の故障を発生して、その回転軸ロックすると、エンジンの動力伝達装置ベルトに過大な力が加わり、このベルトの破損等の不具合が生じる。このベルト破損等の不具合が一旦生じると、エンジン冷却水循環用ウォータポンプバッテリ充電用発電機等のエンジン補機が作動不能となり、エンジンの運転停止という重大事態を引き起こすので、この不具合を未然に防止するための対策が必要である。

そこで、従来では、以下のような対策を一般に講じている。すなわち、エンジン側からの動力を受けて回転している入力側のロータと、この入力側ロータに、電磁コイル電磁吸引力により吸着されて回転する出力側アーマチャとを有する電磁クラッチにおいて、圧縮機のロック時には出力側のアーマチャが回転不能となり、このアーマチャに対して前記ロータが滑りながら回転するので、この滑り接触部分の温度が異常上昇する。

そこで、このアーマチャとロータとの滑り接触部分における温度の異常上昇に注目して、この温度の異常上昇により溶断する温度ヒューズを設置し、この温度ヒューズの溶断により前記電磁コイルへの通電遮断して、電磁クラッチを動力遮断状態とすることにより、上記ベルトに過大な力が加わるのを防止している。このような温度ヒューズを設置した従来技術としては、特開昭57−51025号公報に記載されたものがあり、この従来技術では、前記電磁コイルを保持するコイルスプール巻枠)を、コイルハウジング固定磁極部材)内に固定するとともに、コイルスプールのうち、ロータ端面に対向する部位に温度ヒューズを設置している。

概要

第1に温度ヒューズの設置に伴う電磁コイルの巻線スペースの減少を抑制する。第2に正常時における温度ヒューズの誤作動の可能性の低減と、クラッチ滑り時における温度ヒューズ溶断の応答性を向上する。

回転駆動源からの回転力を受けて回転するロータ2と、圧縮機の回転軸に連結されるハブ12と、電磁コイル5を巻線したコイルスプール14を収納し、固定するコイルハウジング4と、電磁コイル5の発生する電磁吸引力によりロータ2の摩擦面2aに吸着されてハブ12側に回転を伝えるアーマチャ8とを備える。コイルスプール14のうち、ロータ2の摩擦面2a側に位置する内周角部に傾斜面を形成し、この傾斜面により形成される凹所に、温度ヒューズ13を配設する。この温度ヒューズ13を所定温度以上において溶断して、電磁コイル5への通電を遮断する。

目的

本発明は上記点に鑑みてなされたもので、第1には、温度ヒューズの設置に伴う電磁コイルの巻線スペースの減少を抑制することを目的とする。第2には、正常時における温度ヒューズの誤作動の可能性を低減できるとともに、クラッチ滑り時における温度ヒューズ溶断の応答性を向上できる電磁クラッチを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
2件

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請求項1

磁性体により形成され、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、従動側機器回転軸に連結される従動側回転部材(12)と、通電により電磁吸引力を発生する電磁コイル(5)と、磁性体により形成され、前記電磁コイル(5)を収納し、固定するコイルハウジング(4)と、磁性体により形成され、前記電磁コイル(5)の発生する電磁吸引力により前記駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)に吸着されるアーマチャ(8)と、前記従動側回転部材(12)と前記アーマチャ(8)との間を連結するように配設され、前記電磁コイル(5)の非通電時には前記アーマチャ(8)を前記駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)から開離した位置に保持する弾性連結機構(9、10、11)と、前記コイルハウジング(4)内において、前記駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)に近接した部位に配設され、所定温度以上において溶断して、前記電磁コイル(5)への通電を遮断する温度ヒューズ(13)とを備える電磁クラッチにおいて、前記コイルハウジング(4)内に円環状のコイルスプール(14)が配設され、このコイルスプール(14)上に前記電磁コイル(5)が巻線されており、このコイルスプール(14)のうち、前記駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)側に位置する内周角部に、凹所(14b)が形成されており、この凹所(14b)に前記温度ヒューズ(13)が配設されていることを特徴とする電磁クラッチ。

請求項2

前記コイルスプール(14)の前記内周角部に、前記駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)から離れる方向に傾斜した傾斜面(14a)が形成されており、この傾斜面(14a)により前記凹所(14b)が形成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。

請求項3

前記コイルスプール(14)の前記内周角部に、前記駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)から離れる方向に凹む段付部(14k)が形成されており、この段付部(14k)により前記凹所(14b)が形成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。

請求項4

前記コイルスプール(14)の前記内周角部に、前記駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)から離れる方向に傾斜した傾斜面(14b)と、前記駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)から離れる方向に凹む段付部(14k)とが形成されており、前記傾斜面(14a)および前記段付部(14k)により前記凹所(14b)が形成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。

請求項5

前記コイルスプール(14)は、弾性を有する樹脂にて成形されており、前記内周角部に前記温度ヒューズ(13)を弾性的に保持する爪片(14c、14d)が一体成形されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の電磁クラッチ。

請求項6

前記コイルスプール(14)は、前記温度ヒューズ(13)の両端側近傍に、前記電磁コイル(5)を取り出すための切欠き部(14g)を有し、この切欠き部(14g)から取り出された電磁コイル(5)を切断して、前記温度ヒューズ(13)の両端に電気接続したことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の電磁クラッチ。

請求項7

前記コイルハウジング(4)は、断面コの字形状の2重円筒形状に形成されており、前記コイルハウジング(4)の2重円筒形状のうち、内周側円筒部(4a)の前記摩擦面(2a)側先端部に、外周面から内周面側へ傾斜する傾斜面(4c)が形成されており、この傾斜面(4c)に沿うように前記凹所(14b)を形成することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の電磁クラッチ。

請求項8

前記コイルスプール(14)および前記温度ヒューズ(13)は、前記コイルハウジング(4)内に成形された樹脂部材(6)により固定保持されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の電磁クラッチ。

技術分野

(他の実施形態)なお、上述の実施形態は、自動車用空調装置冷媒圧縮用圧縮機に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこのような用途に限らず、種々な用途の機器に対して広く適用可能であることはもちろんである。

背景技術

0001

本発明は動力伝達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圧縮機駆動用として好適なものである。

0002

従来、自動車用空調装置の冷凍サイクルの圧縮機は、電磁クラッチを介してエンジンに連結され、電磁クラッチによりエンジンからの動力伝達が断続されるようになっている。ところで、圧縮機が焼きつき等の故障を発生して、その回転軸ロックすると、エンジンの動力伝達装置ベルトに過大な力が加わり、このベルトの破損等の不具合が生じる。このベルト破損等の不具合が一旦生じると、エンジン冷却水循環用ウォータポンプバッテリ充電用発電機等のエンジン補機が作動不能となり、エンジンの運転停止という重大事態を引き起こすので、この不具合を未然に防止するための対策が必要である。

0003

そこで、従来では、以下のような対策を一般に講じている。すなわち、エンジン側からの動力を受けて回転している入力側のロータと、この入力側ロータに、電磁コイル電磁吸引力により吸着されて回転する出力側アーマチャとを有する電磁クラッチにおいて、圧縮機のロック時には出力側のアーマチャが回転不能となり、このアーマチャに対して前記ロータが滑りながら回転するので、この滑り接触部分の温度が異常上昇する。

発明が解決しようとする課題

0004

そこで、このアーマチャとロータとの滑り接触部分における温度の異常上昇に注目して、この温度の異常上昇により溶断する温度ヒューズを設置し、この温度ヒューズの溶断により前記電磁コイルへの通電遮断して、電磁クラッチを動力遮断状態とすることにより、上記ベルトに過大な力が加わるのを防止している。このような温度ヒューズを設置した従来技術としては、特開昭57−51025号公報に記載されたものがあり、この従来技術では、前記電磁コイルを保持するコイルスプール巻枠)を、コイルハウジング固定磁極部材)内に固定するとともに、コイルスプールのうち、ロータ端面に対向する部位に温度ヒューズを設置している。

0005

しかしながら、上記従来技術においては、温度ヒューズの設置場所を、具体的には、コイルスプールの半径方向に延びる側面のうち、内周部と外周部との間の略中間部位に設定しているので、この温度ヒューズの設置スペース分だけ、コイルスプールの軸長縮小してしまい、その結果、コイルスプールに保持される電磁コイルの巻数が減少するので、所要の電磁吸引力を確保するために、電磁コイルの消費電力が増大するという問題がある。

0006

また、本発明者らの実験、検討によると、上記従来技術では、次のごとき問題も生じることが分かった。すなわち、温度ヒューズが、コイルハウジングより離れた部位において、電磁コイルおよびコイルスプールを絶縁固定する樹脂部材により覆われて設置されているので、温度ヒューズ周辺部の熱は外部に放出されにくい。

0007

そのため、圧縮機正常時に電磁コイルが通電され、発熱すると、この発熱の影響を受けて温度ヒューズ周辺部も温度上昇して、温度ヒューズの溶断温度以上に上昇する場合が生じ、これにより正常時にもかかわらず、温度ヒューズが溶断するという誤作動が生じることがある。また、圧縮機のロック時にはアーマチャとロータとの滑り接触部分における温度上昇の伝達が上記樹脂部材により妨げられて、滑り接触部分の熱が温度ヒューズに伝わりにくいので、温度ヒューズが溶断するまでの時間が長くかかり、応答性が悪いという問題が生じる。この応答性の悪化により、温度ヒューズの溶断前に、電磁クラッチの軸受ボールベアリング)が温度上昇してロックしてしまう場合がある。

課題を解決するための手段

0008

本発明は上記点に鑑みてなされたもので、第1には、温度ヒューズの設置に伴う電磁コイルの巻線スペースの減少を抑制することを目的とする。第2には、正常時における温度ヒューズの誤作動の可能性を低減できるとともに、クラッチ滑り時における温度ヒューズ溶断の応答性を向上できる電磁クラッチを提供することを目的とする。

0009

本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。請求項1〜8記載の発明では、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、従動側機器の回転軸に連結される従動側回転部材(12)と、通電により電磁吸引力を発生する電磁コイル(5)と、この電磁コイル(5)を収納し、固定するコイルハウジング(4)と、電磁コイル(5)の発生する電磁吸引力により駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)に吸着されるアーマチャ(8)と、従動側回転部材(12)とアーマチャ(8)との間を弾性的に連結する弾性連結機構(9、10、11)とを備え、さらに、コイルハウジング(4)内において、駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)に近接した部位に温度ヒューズ(13)を配設し、この温度ヒューズ(13)を、所定温度以上において溶断して、電磁コイル(5)への通電を遮断するようにした電磁クラッチにおいて、コイルハウジング(4)内に円環状のコイルスプール(14)を配設して、このコイルスプール(14)上に電磁コイル(5)を巻線するとともに、このコイルスプール(14)のうち、駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)側に位置する内周角部に、凹所(14b)を形成し、この凹所(14b)に温度ヒューズ(13)を配設することを特徴としている。

0010

この構成によると、コイルスプール(14)の内周角部に形成した凹所(14b)に温度ヒューズ(13)を配設しているので、従来技術のように、コイルスプールの半径方向に延びる側面のうち、内周部と外周部との間の略中間部位に温度ヒューズ(13)を配設する場合のように、温度ヒューズの設置に伴って、コイルスプール全体の軸長が縮小することがなく、コイルスプール(14)の内周角部のみが局所的にスペースを減少するだけですむ。

0011

その結果、コイルスプール(14)に保持される電磁コイルの巻数の減少を従来技術よりも大幅に抑制でき、所要の電磁吸引力を確保するための、電磁コイルの消費電力増大を僅少値に抑制できるという効果が大である。しかも、上記に加えて、温度ヒューズの誤作動の低減および応答性の向上をも達成できる。すなわち、圧縮機等の従動側機器の正常作動時に、電磁コイル(5)が通電により発熱しても、温度ヒューズ(13)がコイルスプール(14)の内周角部に位置し、コイルハウジング(4)の壁面に近接しているので、温度ヒューズ周囲の熱は、樹脂よりも熱伝導性が良好な、磁性体金属からなるコイルハウジング(4)側に放熱されるので、温度ヒューズ周囲の温度は、熱伝導度が低い樹脂部材の中央部内に位置している場合に比してかなり低い温度となる。

0012

そのため、電磁コイル(5)が発熱しても、その発熱の影響を受けて、温度ヒューズ(13)が誤作動し、溶断する可能性を著しく低減できる。一方、従動側機器が焼きつき等の重大故障を起こしてロックすると、アーマチャ(8)と駆動側回転部材(1、2)との滑り接触部分が摩擦熱により異常に温度上昇する。このとき、コイルハウジング(4)は樹脂よりも熱伝導度が高いので、コイルハウジング(4)のうち、駆動側回転部材(1、2)の摩擦面(2a)に近接した端部は駆動側回転部材(1、2)の温度上昇による熱を受けて速やかに温度上昇する。そして、温度ヒューズ(13)は、上記コイルハウジング(4)の端部を通して受熱するため、駆動側回転部材(1、2)の温度上昇に対して応答よく温度上昇する。

0013

これにより、従動側機器のロック発生後、短時間で温度ヒューズ(13)がその溶断温度まで上昇して溶断し、電磁コイル(5)への通電を遮断できる。従って、温度ヒューズ(13)の溶断前に、電磁クラッチの軸受が温度上昇してロックしてしまうといった不具合を確実に阻止できる。また、特に請求項7記載の発明では、コイルハウジング(4)は、断面コの字形状の2重円筒形状に形成されており、コイルハウジング(4)の2重円筒形状のうち、内周側円筒部(4a)の摩擦面(2a)側先端部に、外周面から内周面側へ傾斜する傾斜面(4c)を形成し、この傾斜面(4c)に沿うように凹所(14b)を形成することを特徴としている。

0014

この構成によると、コイルハウジング(4)の内周側円筒部(4a)の先端部傾斜面(4c)に沿って凹所(14b)を形成することにより、傾斜面(4c)を利用して凹所(14b)を拡大でき、電磁コイル(5)の巻数減少をより一層効果的に抑制できる。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。

0015

以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
(第1実施形態)図1および図2において、1は駆動側プーリで、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ものである。このプーリ1は多重Vベルト係合される多重V溝を持ったプーリ部1aが一体形成されており、鉄系金属製作されている。

0016

2は断面コの字形状の2重円筒形状に形成された駆動側ロータで、鉄系金属(強磁性体)で製作されており、プーリ1とは溶接等の接合手段で一体に接合されている。このロータ2の内周部には、ベアリング3が配置され、このベアリング3によりロータ2は図示しない圧縮機のフロントハウジング円筒突出部上に回転自在に支持されるようになっている。ここで、圧縮機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る。

0017

4は固定磁極部材としての役割を果たすコイルハウジングで、内周側円筒部4aおよび外周側円筒部4bを有する、断面コの字形状の2重円筒形状に鉄系金属(強磁性体)で形成されている。このコイルハウジング4の内周側円筒部4a上に位置するようにして、円環状の樹脂製コイルスプール14がコイルハウジング4の内部に配設されている。このコイルスプール14上に電磁コイル5が巻線され、保持固定されている。そして、このコイルスプール14と電磁コイル5は樹脂部材6によりコイルハウジング4内に絶縁固定されている。

0018

ここで、樹脂部材6は、本例では、エポキシ樹脂不飽和ポリエステルのような比較的低温(130〜140°C)で成形できる樹脂材料をコイルハウジング4の内部空間に注入し成形したものである。また、コイルスプール14を構成する樹脂材料としては、電磁コイル5の発熱に耐える耐熱性に優れ、かつある程度の剛性を有する樹脂が好ましく、例えばナイロンポリフェニレンサルファイドポリブチレンテレフタレート等を用いる。これらの樹脂の熱変形温度は、樹脂部材6の成形温度(130〜140°C)より十分高い温度(200°C以上)であるので、樹脂部材6の成形による不具合は発生しない。

0019

一方、コイルハウジング4はロータ2の断面コの字形状の内部空間内に微小隙間を介して配設されており、これによりロータ2はコイルハウジング4に対して回転自在になっている。このコイルハウジング4の背面部には鉄系金属で略四角形状に形成されたステー7が点溶接等により接合されている。このステー7の中心部には、圧縮機のフロントハウジングの円筒突出部(図示せず)が貫通する円形穴7aが開けられている。

0020

このステー7を介してコイルハウジング4は圧縮機のフロントハウジングに固定されるようになっている。ロータ2の半径方向に延びる摩擦面2aには、銅(非磁性体)からなるリング状の磁気遮断部材2b、2cが配設してある。さらに、磁気遮断部材2bの部位には摩擦材2dが配設され、伝達トルクの向上を図るようにしてある。

0021

8はロータ2の摩擦面2aに対向して配設されたアーマチャで、リング状に鉄系金属(強磁性体)で形成されている。このアーマチャ8は電磁コイル5の非通電時には後述するゴム製弾性部材9の弾性力によりロータ2の摩擦面2aから所定の微小距離離れた位置に保持されるようになっている。このアーマチャ8には、円周方向に延びる円弧状の磁気遮断溝8aが形成されている。

0022

電磁コイル5への通電により発生する磁束が流れる磁気回路図1の一点鎖線X参照)は、上記ロータ2、コイルハウジング4およびアーマチャ8により構成されている。10は鉄系金属からなるリベットで、アーマチャ8をゴム製弾性部材9を介して保持部材11に連結するものである。この連結構造を具体的に説明すると、リベット10は図2に示すように120度間隔で3本配設され、その頭部10aにてアーマチャ8に一体にかしめ固定されている。そして、リベット10の軸部10bの外周面に円筒状のゴム製弾性部材9が一体に接着固定されており、弾性部材9の外周面は保持部材11の円筒状保持部11aの内周面に圧入固定されている。

0023

保持部材11は鉄系金属にて形成されたもので、上記円筒状保持部11aを頂部付近に一体形成した略正三角形の形状である。 また、保持部材11はその中心部に円形の穴11bを有し、この円形の穴11bの周縁部に、ハブ12が3本のリベット12aによりかしめ固定されている。このハブ12は鉄系金属にて形成されており、その中心円筒部12bの内周には、圧縮機の回転軸(図示せず)がスプライン結合等により回り止め嵌合され、そしてハブ12と圧縮機の回転軸は図示しないボルトにより一体に締めつけ固定されるようにしてある。

0024

また、弾性部材9の材質としては、自動車使用環境温度範囲(−30°C〜115°C)に対して、トルク伝達およびトルク変動吸収の面で優れた特性を発揮するゴムを用いることが好ましく、具体的には、塩素化ブチルゴムアクリロニトリルブタジエンゴムエチレンプロピレンゴム等のゴムがよい。なお、本例では、プーリ1とロータ2により駆動側回転部材を構成し、ハブ12により従動側回転部材を構成している。そして、弾性部材9、リベット10および保持部材11により、ハブ(従動側回転部材)12とアーマチャ8との間を連結する弾性連結機構を構成し、電磁コイル5の非通電時には弾性部材9の弾性力によりアーマチャ8をロータ2の摩擦面2aから開離した位置に保持するようにしてある。

0025

13は温度ヒューズで、所定温度(本例では184°C)において溶融する感温部材有機化合物からなる樹脂製部材)を内蔵し、この感温部材が溶融するまでは接点間の電気的接続状態を維持し、そして感温部材が溶融すると、スプリングの作用で接点間を切り離して、電気的接続状態を遮断する構成である。この温度ヒューズ13はこれらの感温部材、接点機構、スプリング等を円筒状ケース内に収納した略円柱状の形状に形成されている。そして、この温度ヒューズ13は圧縮機ロック時にアーマチャ8が回転不能となり、このアーマチャ8に対してロータ2が滑りながら回転することにより、この滑り接触部分の温度が異常上昇するのを感知して遮断状態になるものである。

0026

従って、温度ヒューズ13は圧縮機ロック時におけるアーマチャ8とロータ2との滑り接触に基づく温度の異常上昇を応答よく感知する必要があり、しかも圧縮機正常時における電磁コイル5の発熱に対しては誤作動しないようにする必要がある。上記点を考慮して、本実施形態では、温度ヒューズ13の配置場所を次のように設定している。図4図6はコイルスプール14単体の形状を示し、図7(a)および図8図10は温度ヒューズ13の配設場所の拡大図である。これらの図に基づいて、温度ヒューズ13の配設部の構成を具体的に説明すると、コイルスプール14のうち、ロータ2の摩擦面2a側に位置する内周角部に、摩擦面2aから離れる方向に傾斜した傾斜面14aを全周にわたって形成してある。

0027

この傾斜面14aによりコイルスプール14の内周角部に凹所14bを形成し、この凹所14b内を温度ヒューズ13の配設場所として構成している。ここで、傾斜面14aの外側は全周にわたって、連続して傾斜しておらず、傾斜面14aの外側面は所定間隔毎に傾斜が遮断されている。この外側面の傾斜遮断部位補強用リブ14eを形成している。

0028

なお、コイルハウジング4の内周側円筒部4aの先端部には、外周面から内周面に向かって傾斜する(断面積を小さくする)傾斜面4c(図7(a)参照)が形成してある。この傾斜面4cは、図1の磁気回路Xにおいて、磁束がロータ2の摩擦面2aの半径方向中間部へ直接向かうのを防止して、磁束がロータ2の内周円筒部側へ向かうようにするためのものである。

0029

この傾斜面4cにより凹所14bが拡大され、温度ヒューズ13の配設面積を拡大することができる。図7(a)および図8図10に拡大図示するように、コイルスプール14の内周角部の傾斜面14aには、温度ヒューズ13を弾性的に保持する2つの爪片14c、14dが一体成形されている。ここで、一方の爪片14cは、コイルハウジング4の内周側円筒部4aの先端部傾斜面4cに沿って、コイルスプール14の内周方向へ斜めに延びるように成形してあり、これにより、電磁コイル5の巻線スペースの減少を抑制しながら、温度ヒューズ13の配設面積を確保しやすくしている。

0030

また、2つの爪片14c、14dの間隔は、温度ヒューズ13の円筒形状の外径より所定量小さく設定して、温度ヒューズ13に弾性的な保持力が作用するようにしてある。また、傾斜面14aの外側面のうち、温度ヒューズ13の配設部位は温度ヒューズ13の外周面に沿った円弧状保持面14fを形成している。

0031

さらに、コイルスプール14の内周角部は、温度ヒューズ13の両端側近傍に、電磁コイル5の一部を取り出すための切欠き部14gを形成し、この切欠き部14gから取り出された電磁コイル5の一部のコイル線5aを切断し、この切断したコイル線5aに温度ヒューズ13の両端のリード線13aを結線部5bにて電気接続するようにしてある。ここで、結線部5bによるコイル線5aとリード線13aとの電気的および機械的接合は、半田付けヒュージング、かしめ等の手段で行うことができ、図示の例では、適宜の金属クランプをかしめる例を示している。

0032

そして、電磁コイル5のコイル線5aと温度ヒューズ13のリード線13aが配設される範囲では、コイルスプール14の内周角部にその内周側へ斜めに突出する突出片14hを形成し、この突出片14hにより、コイルスプール14内に巻線された電磁コイル5部分と、上記コイル線5aおよびリード線13aとの電気絶縁を確実に行うようにしてある。

0033

一方、コイルスプール14に電磁コイル5の巻始め側端部および巻終わり側端部を取り出すためのコイル取り出し部14iが一体に成形されている。このコイル取り出し部14iは、コイルスプール14において、ロータ2の摩擦面2aとは反対側の部位で、かつ温度ヒューズ13の配設部位とは円周方向で180°対称の部位に配置され、電磁コイル5の両端部取り出し用の穴14jを2個有している。

0034

電磁コイル5の両端部5c、5d(図11参照)は、コイルハウジング4の内外両円筒部4a、4bの中間の側面部に開けられた穴(図示せず)を通してコイルハウジング4の外部に取り出され、コネクタ15内の電気端子15a(図11参照)に電気接続されるようになっている。図11は電磁クラッチの組付完了後の電気結線状態を示す。

0035

なお、図1においてコイルハウジング4のA部は、断面図示の煩雑化を避けるため、断面図示を省略しており、このA部に上記穴が設けられている。ところで、温度ヒューズ13は、図1から理解されるように、コイルハウジング4の内周側円筒部4aの外周壁面に近接した部位で、かつロータ2の端面(摩擦面2aと反対側の面)に近接した部位に配設されている。従って、温度ヒューズ13は、樹脂部材6の表面近くの部位に配設されることになり、温度ヒューズ13の表面を樹脂部材6は薄膜状に覆っているだけである。

0036

次に、本発明の特徴部分である、電磁クラッチのステータ部分組付方法(電磁コイル5、温度ヒューズ13、およびコイルスプール14のコイルハウジング4内への組付方法)について説明する。図4および図8は、電磁コイル5を巻線する前の、コイルスプール14単体の状態を示しており、まず、電磁コイル5の巻始め側端部をコイルスプール14のコイル取り出し部14iの穴14jよりコイルスプール14の内側に挿入した後に、コイルスプール14の円筒面上に電磁コイル5を若干量巻線する。しかるのち、電磁コイル5のコイル線5aを一方の切欠き部14gからコイルスプール14の外側に取り出し、他方の切欠き部14gから再度、コイルスプール14の内側に挿入し、コイルスプール14の円筒面上への電磁コイル5の巻線を継続し、この巻線を終了した後に、電磁コイル5の巻終わり側端部をコイルスプール14のコイル取り出し部14iの穴14jよりコイルスプール14の外側に取り出す。図9はこの電磁コイル5のコイル線5aの途中をコイルスプール14の外側に取り出して、巻線を完了した状態を示している。

0037

次に、図10に示すように、このコイル線5aをその中間部位にて切断し、その切断端部を切欠き部14gを起点としてコイルスプール14の円周方向の反対側へ折り曲げる。そして、温度ヒューズ13を2つの爪片14c、14dを弾性的に押し広げながら、円弧状保持面14fに嵌着保持する。この状態では、図7(a)に示すように、温度ヒューズ13には2つの爪片14c、14dの弾性的な保持力が作用するので、温度ヒューズ13を確実に円弧状保持面14fに嵌着保持できる。

0038

次に、温度ヒューズ13の両端のリード線13aを結線部5bにて電磁コイル5のコイル線5aに電気接続する。図10はこの温度ヒューズ13のリード線13aの電気接続完了後の状態を示している。以上により、コイルスプール14に対する、電磁コイル5の巻線及び温度ヒューズ13の装着が完了する。

0039

次に、このコイルスプール14部分をコイルハウジング4内に組付ける。このとき、温度ヒューズ13がコイルハウジング4の内周側円筒部4aの先端部側に位置するようにして、コイルスプール14部分をコイルハウジング4内に組付ける。また、このとき、電磁コイル5の巻始め、巻終わり側の両端部5c、5dを、コイルハウジング4の内外両円筒部4a、4bの中間側面部の穴(図示せず)を通してコイルハウジング4の外部に取り出して、この両端部5c、5dをコネクタ15の電気端子15aにフュージングにて電気的に接続しておく。

0040

しかる後、樹脂部材6を構成する溶融樹脂をコイルハウジング4内に注入して成形することにより、コイルハウジング4内に電磁コイル5、コイルスプール14および温度ヒューズ13が樹脂部材6によって固定、保持される。また、コネクタ15の樹脂ケース部も樹脂部材6と同一樹脂にて同時に成形される。ここで、樹脂部材6は前述したように比較的低温(130〜140°C程度)で成形できる樹脂材料を用いているため、この成形時の熱で温度ヒューズ13が開放(溶断)される恐れはない。また、樹脂部材6の成形温度は樹脂製コイルスプール14の熱変形温度よりも十分低い温度であるので、樹脂部材6の成形によってコイルスプール14が変形、劣化する恐れもない。

0041

以上により、コイルスプール14部分のコイルハウジング4内への組付を終了できる。次に、上記構成において第1実施形態の作動を説明する。まず、圧縮機の正常運転時について述べると、自動車エンジンのクランクプーリの回転が図示しないベルトを介してプーリ1に伝達され、このプーリ1と一体にロータ2は常時回転している。

0042

上記の状態において、自動車用空調装置を作動させるため、電磁コイル5に通電されると、コイルハウジング4からロータ2、およびアーマチャ8を経てコイルハウジング4に戻る磁気回路X(図1参照)に磁束が流れる。これにより、ロータ2の摩擦面2aとアーマチャ8との間に電磁吸引力が発生するので、アーマチャ8は弾性部材9の軸方向弾性力(図1の左方向への力)に抗してロータ2の摩擦面2aに吸引、吸着される。

0043

この結果、ロータ2とアーマチャ8が一体となって回転し、さらにアーマチャ8からリベット10、弾性部材9、および保持部材11を介してハブ12に回転が伝達される。このハブ12には圧縮機の回転軸が一体に結合されているので、この圧縮機の回転軸にプーリ1の回転が伝達され、圧縮機が作動する。ここで、圧縮機の正常運転時には、ゴム製の弾性部材9が圧縮機の作動によるトルク変動を吸収する役割も果たしている。

0044

ところで、上記圧縮機の正常作動時に、電磁コイル5は通電により発熱するが、本実施形態では、温度ヒューズ13をコイルハウジング4の内周側円筒部4aに近接して配設しているので、温度ヒューズ13周囲の熱は、樹脂よりも熱伝導性が良好な、磁性体金属からなるコイルハウジング4側に放熱されるので、温度ヒューズ13周囲の温度は、熱伝導度が低い樹脂部材6の中央部内に位置している場合に比してかなり低い温度となる。

0045

そのため、電磁コイル5が発熱しても、その発熱の影響を受けて、温度ヒューズ13が誤作動し、開放状態となる可能性を著しく低減できる。一方、圧縮機が焼きつき等の重大故障を起こしてロックすると、圧縮機の回転軸側に結合されているアーマチャ8は回転不能となるので、このアーマチャ8上を滑りながらロータ2が回転する。その結果、このアーマチャ8とロータ2との滑り接触部分が摩擦熱により異常に温度上昇する。

0046

このとき、コイルハウジング4は樹脂よりも熱伝導度が高いので、コイルハウジング4のうち、ロータ2の端面に近接した部分、すなわち内外周円筒部4a、4bの先端部はロータ2の温度上昇による熱を受けて速やかに温度上昇する。そのため、温度ヒューズ13は、その表面側に位置する薄膜状の樹脂部材6を通して受熱する熱量に加えて、上記コイルハウジング4の内周側円筒部4aの先端部を通して受熱するため、ロータ2の温度上昇に対して応答よく温度上昇する。

0047

これにより、圧縮機のロック発生後、短時間で温度ヒューズ13がその開放(溶断)温度まで上昇して開放状態となり、電磁コイル5への通電を遮断する。
(第2実施形態)第1実施形態では、温度ヒューズ13を配設する凹部14bをコイルスプール14の内周角部に形成する手段として、この内周角部にロータ2の摩擦面2aから離れる方向に傾斜した傾斜面14aを形成しているが、第2実施形態では、この傾斜面14aの代わりに段付部14kを形成するものである。

0048

すなわち、図7(b)に示すように、第2実施形態では、コイルスプール14の内周角部に、ロータ2の摩擦面2aから離れる方向に凹む段付部14kを形成し、この段付部14kにより温度ヒューズ13配設のための凹所14bを形成するようにしたものである。
(第3実施形態)第3実施形態は、第1実施形態による傾斜面14aと第2実施形態による段付部14kとを組み合わせるようにしたものである。すなわち、図7(c)に示すように、第3実施形態では、コイルスプール14の内周角部に、上気した傾斜面14aと段付部14kの両方を形成して、この両者の組み合わせにより、温度ヒューズ13配設のための凹所14bを形成するようにしたものである。
(第4実施形態)第4実施形態は樹脂部材6の成形方法に関する他の例であり、第1実施形態では、樹脂部材6を構成する樹脂材料として、成形温度が温度ヒューズ13の溶断(開放)温度およびコイルスプール14の成形(耐熱)温度より十分低い材料を選択して、樹脂部材6の成形を行っているが、第4実施形態では樹脂部材6を構成する樹脂材料として、成形温度が温度ヒューズ13の開放温度より高い(例えば、250°C)ナイロン等の樹脂材料を用いるものである。

0049

このために、第4実施形態では、まず、温度ヒューズ13をコイルスプール14の内周角部に装着する前に、この成形温度が高い樹脂材料の溶融樹脂をコイルハウジング4内に注入し成形することにより、温度ヒューズ13以外の部分(電磁コイル5、コイルスプール14)をコイルハウジング4に保持固定する。このとき、コイルスプール14の内周角部における温度ヒューズ13配設部位には成形樹脂侵入しないようにしておく。

0050

次に、温度ヒューズ13をコイルスプール14の内周角部に装着するとともに、温度ヒューズ13の両端のリード線13aを電磁コイル5のコイル線5aに電気接続した後に、温度ヒューズ13の周辺部のみ、ポッティング法等により低成形温度の樹脂(前述のエポキシ樹脂、あるいはシリコンゴム等)を成形する。このように、第4実施形態は樹脂部材6として、温度ヒューズ13の周辺部のみ、温度ヒューズ13の溶断(開放)温度より成形温度の低い低成形温度の樹脂を用い、温度ヒューズ13の周辺部以外の部分には、温度ヒューズ13の溶断(開放)温度より成形温度が高い高成形温度の樹脂を用いるものである。

0051

なお、第4実施形態では樹脂部材6とコイルスプール14が同種の樹脂材料であるので、樹脂部材6の成形時にコイルスプール14はその成形温度近くまで加熱されることになるが、樹脂部材6の成形時間は短時間であるので、コイルスプール14の変形、劣化等が生じる恐れはない。
(第5実施形態)第5実施形態は樹脂部材6の成形方法として、第4実施形態を変形したものであり、温度ヒューズ13をコイルスプール14の内周角部に装着し、そのリード線13aを電磁コイル5のコイル線5aに電気接続した後に、温度ヒューズ13の周辺部のみ、ポッティング法等により低成形温度の樹脂(前述のエポキシ樹脂、あるいはシリコンゴム等)を成形する。

図面の簡単な説明

0052

これより、温度ヒューズ13の周辺部を上記低成形温度の樹脂により断熱できる。そこで、次に、温度ヒューズ13の溶断(開放)温度より成形温度が高い高成形温度の樹脂を用いて、樹脂部材6の成形を行っても、温度ヒューズ13が溶断(開放)することはない。また、前述のエポキシ樹脂、あるいはシリコンゴム等は一旦、成形され、硬化すると、成形温度より高い温度にて加熱されても、短時間で軟化、溶融することはないので、問題は発生しない。

--

0053

図1本発明の第1実施形態を示す縦断面図で、図2のB−B断面を示す。
図2図1の左側面図である。
図3図1の右側面図である。
図4図1に示すコイルスプール単体の正面図である。
図5(a)は図4のH−H断面図、(b)は図4のI−I断面図である。
図6図1に示すコイルスプール単体の背面図である。
図7図1に示す温度ヒューズ配設部の拡大断面図で、(a)は第1実施形態の断面図、(b)は第2実施形態の断面図、(c)は第3実施形態の断面図である。
図8図1に示すコイルスプール単体における温度ヒューズ配設部の拡大正面図である。
図9図1に示すコイルスプールに電磁コイルを巻線した後における温度ヒューズ配設部の拡大正面図である。
図10図1に示すコイルスプールに温度ヒューズを装着した後における温度ヒューズ配設部の拡大正面図である。
図11本発明の第1実施形態における電磁コイルの電気結線図である。

0054

1、2…プーリ、ロータ(駆動側回転部材)、4…コイルハウジング、4a…内周側円筒部、4b…外周側円筒部、5…電磁コイル、6…樹脂部材、8…アーマチャ、9…弾性部材、10…リベット、11…保持部材、12…ハブ(従動側回転部材)、13…温度ヒューズ、14コイルスプール、14a…傾斜面、14b…凹所、14c、14d…爪片、14k…段付部。

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