DE102010047945B4

DE102010047945B4 - Kupplungsmechanismus und Kupplungssystem mit diesem

Info

Publication number: DE102010047945B4
Application number: DE102010047945.4A
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu KATANO; Yousuke Yamagami; Motohiko Ueda; Yuichiro Okuda; Yasuhiro Takeuchi; Haruo Kamiya
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2030-10-09
Also published as: US8469170B2; CN102086908A; US20110083935A1; CN102086908B; JP2011080579A; DE102010047945A1; JP5229182B2

Abstract

Kupplungsmechanismus, der umfasst:einen antriebsseitigen Rotator (30), der geeignet ist, durch eine Drehantriebskraft, die von einer Antriebsquelle (10) weitergeleitet wird, um seine Drehachse gedreht zu werden;einen abtriebsseitigen Rotator (40), der mit dem antriebsseitigen Rotator (30) koppelbar ist, um die Drehantriebskraft von dem antriebsseitigen Rotator (30) aufzunehmen; undeinen feststehenden Stator (50), der umfasst:einen Permanentmagneten (51a, 51b), der geeignet ist, eine anziehende Magnetkraft zu erzeugen, um zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) zu koppeln;ein bewegliches Element (52), das aus einem magnetischen Material gefertigt ist und verschiebbar ist, um einen Magnetwiderstand eines anziehenden Magnetkreises (MCa), der geeignet ist, die anziehende Magnetkraft zu erzeugen, durch den Permanentmagneten (51a, 51b), zu vergrößern oder zu verkleinern;eine Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element zum Verschieben des beweglichen Elements (52), wobei:der anziehende Magnetkreis (MCa) sowohl wenigstens einen Teil des antriebsseitigen Rotators (30) als auch wenigstens einen Teil des abtriebsseitigen Rotators (40) als auch wenigstens einen Teil des feststehenden Stators (50) umfasst;die Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element das bewegliche Element (52) zum Zeitpunkt der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) zu einer Stelle verschiebt, an welcher der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises (MCa) im Vergleich zu dem entkoppelten Zustand des antriebsseitigen Rotators (30) und des abtriebsseitigen Rotators (40) voneinander verringert wird; unddie Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element das bewegliche Element (52) zum Zeitpunkt der Entkopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) zu einer Stelle verschiebt, an welcher der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises (MCa) im Vergleich zu dem gekoppelten Zustand des antriebsseitigen Rotators (30) und des abtriebsseitigen Rotators (40) vergrößert wird und ein Magnetwiderstand eines nicht anziehenden Magnetkreises (MCb) der sich von dem anziehenden Magnetkreis (MCa) unterscheidet, im Vergleich zu dem gekoppelten Zustand des antriebsseitigen Rotators (30) und des abtriebsseitigen Rotators (40) verringert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kupplungsmechanismus, der die Weiterleitung einer Antriebskraft durch ihn hindurch ermöglicht oder unterbindet, und ein Kupplungssystem mit diesem.
Ein elektromagnetischer Kupplungsmechanismus, der die Weiterleitung einer Antriebskraft von einem antriebsseitigen Rotator durch Erregung oder Abschaltung eines Elektromagneten ermöglicht oder unterbindet, ist bekannt. In dieser Art der elektromagnetischen Kupplung wird der Elektromagnet erregt, um zwischen dem antriebsseitigen Rotator und dem abtriebsseitigen Rotator zu koppeln, um die Drehantriebskraft von dem antriebsseitigen Rotator zu dem abtriebsseitigen Rotator weiterzuleiten. Wenn der Elektromagnet abgeschaltet wird, werden der antriebsseitige Rotator und der abtriebsseitige Rotator voneinander entkoppelt, um die Weiterleitung der Drehantriebskraft von dem antriebsseitigen Rotator zu dem abtriebsseitigen Rotator zu unterbinden.
Jedoch muss der Elektromagnet in dieser Art elektromagnetischer Kupplung zur Zeit der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator und dem abtriebsseitigen Rotator über die Zeitspanne der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator und dem abtriebsseitigen Rotator hinweg (d. h. solange der antriebsseitige Rotator und der abtriebsseitige Rotator miteinander gekoppelt sind) immer erregt sein, woraus sich ein erhöhter elektrischer Leistungsverbrauch (Energieverbrauch) zur Zeit der Weiterleitung der Drehantriebskraft ergibt.
Die JP H02-2 007 B2 lehrt einen Kupplungsmechanismus von einem selbsthaltenden Typ, in dem ein Permanentmagnet verwendet wird, um eine Notwendigkeit zur Erregung des Elektromagneten zu einer anderen Zeit als der Zeit der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator und dem abtriebsseitigen Rotator oder der Zeit der Entkopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator und dem antriebsseitigen Rotator zu beseitigen, um den elektrischen Stromverbrauch zu verringern.
Insbesondere sind in dem Kupplungsmechanismus des selbsthaltenden Typs, ein Rotor und ein Anker, die jeweils als der antriebsseitige Rotator und der abtriebsseitige Rotator dienen, bereitgestellt, und der Permanentmagnet ist radial einwärts von dem Rotor angeordnet. In einem entkoppelten Zustand des Rotors und des Ankers, in dem der Rotor und der Anker voneinander entkoppelt sind, wird durch eine Blattfeder, die eine Abstoßungskraft gegen die Magnetkraft (Anziehungskraft), welche den Anker anzieht, erzeugt, ein Spalt (Luftspalt) mit einer vorgegebenen Größe (vorgegebener Abstand) zwischen dem Rotor und dem Anker ausgebildet.
Der Luftspalt bildet einen Magnetwiderstand des Magnetkreises, in dem die Anziehungskraft mit dem Permanentmagneten erzeugt wird. Wenn der Spalt, der die Größe (den Abstand) gleich oder größer als die vorgegebene Größe (vorgegebener Abstand) hat, ausgebildet wird, wird die Anziehungskraft des Permanentmagneten kleiner als die Abstoßungskraft der Blattfeder. Daher werden der Rotor und der Anker in dem entkoppelten Zustand gehalten, in dem der Rotor und der Anker voneinander entkoppelt sind.
Zu der Zeit der Kopplung zwischen dem Rotor und dem Anker wird die elektromagnetische Kraft mit dem Elektromagneten erzeugt, um die Anziehungskraft des Permanentmagneten zu unterstützen, so dass eine Summe der Anziehungskraft des Permanentmagneten und der Anziehungskraft des Elektromagneten größer als die Abstoßungskraft der Blattfeder wird. Wenn der Rotor und der Anker miteinander gekoppelt sind, wird auf diese Weise der Magnetwiderstand verringert. Daher wird der gekoppelte Zustand des Rotors und des Ankers aufrechterhalten, auch wenn der Elektromagnet in den ausgeschalteten Zustand versetzt wird.
Zur Zeit der Entkopplung zwischen dem Rotor und dem Anker wird die elektromagnetische Kraft mit dem Elektromagneten erzeugt, um die Magnetkraft des Permanentmagneten aufzuheben. Dadurch wird die Anziehungskraft des Permanentmagneten kleiner als die Abstoßungskraft der Blattfeder. Wenn der Rotor und der Anker voneinander entkoppelt sind, wird auf diese Weise der Magnetwiderstand durch den Spalt erhöht. Selbst wenn der Elektromagnet in den ausgeschalteten Zustand versetzt ist, werden der Rotor und der Anker daher in dem entkoppelten Zustand gehalten.
In dem Kupplungsmechanismus des selbsthaltenden Typs, der in der JP H02-2 007 B2 vorgetragen ist, wird der Magnetwiderstand, der mit dem Luftspalt zwischen dem antriebsseitigen Rotator (Rotor) und dem abtriebsseitigen Rotator (Anker) erzeugt wird, jedoch verwendet, um den entkoppelten Zustand des antriebsseitigen Rotators und des abtriebsseitigen Rotators aufrecht zu erhalten. Daher werden der antriebsseitige Rotator und der abtriebsseitige Rotator in einem Fall, in dem der Spalt, der die vorgegebene Größe (Abstand) oder größer hat, nicht aufrecht erhalten werden kann, miteinander gekoppelt, obwohl die Anziehungskraft des Permanentmagneten nicht von dem Elektromagneten unterstützt wird.
Wenn der antriebsseitige Rotator und der abtriebsseitige Rotator außerdem einmal miteinander gekoppelt sind, wird der gekoppelte Zustand des antriebsseitigen Rotators und des abtriebsseitigen Rotators durch die Anziehungskraft des Permanentmagneten aufrecht erhalten. Daher findet die unnötige Weiterleitung der Antriebskraft, d. h. der fehlerhafte Betrieb des Kupplungsmechanismus statt.
Wenn zum Beispiel der Kupplungsmechanismus des selbsthaltenden Typs, der in der JP H02-2 007 B2 vorgetragen wird, auf das Kältekreislaufsystem des Fahrzeugklimatisierungssystems angewendet wird, um die Weiterleitung der Antriebskraft an den Kompressor zu ermöglichen oder zu unterbinden, kann die Größe des Spalts möglicherweise durch die Schwingung des Motors oder der Fahrzeugkarosserie verkleinert werden. Wenn der antriebsseitige Rotator auf der Motorseite und der abtriebsseitige Rotator auf der Kompressorseite aufgrund der Größenverringerung des Spalts zwischen dem antriebsseitigen Rotator und dem abtriebsseitigen Rotator miteinander gekoppelt sind, findet die unnötige Weiterleitung der Antriebskraft von dem Motor zu dem Kompressor statt.
Die DE 10 2008 016 277 A1 offenbart eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung sowie eine Wasserpumpe mit einer elektromagnetisch betätigbaren Kupplung.
Die DE 39 15 065 A1 offenbart eine Antriebseinrichtung mit einer elektromagnetisch betätigten Doppelkupplung.
Die EP 1 867 872 A2 offenbart einen Kraftübertragungsmechanismus.
Die DE 10 2006 004 125 A1 offenbart einen gattungsgemäßen Ku ppl u ngsmecha n ism us.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kupplungsmechanismus zur Verfügung zu stellen, der seinen fehlerhaften Betrieb begrenzen kann, während ermöglicht wird, den Energieverbrauch zur Zeit der Weiterleitung einer Antriebskraft zu begrenzen.
Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein Kupplungsmechanismus gemäß Patentanspruch 1 bereitgestellt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 23 definiert.
Ein Kupplungssystem, das einen solchen Kupplungsmechanismus hat, ist in Patentanspruch 24 dargelegt.
Die Erfindung wird zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen am besten aus der folgenden Beschreibung, den beigefügten Patentansprüchen und den begleitenden Zeichnungen verstanden, wobei:

1 ein Schemadiagramm ist, das ein Kältekreislaufsystem mit einem Kupplungsmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine axiale Querschnittansicht des Kupplungsmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform ist;
3 eine Querschnittansicht entlang der Linie III-III in 2 genommen ist;
4A ein Schemadiagramm ist, das einen Bereich eines Kreises IV in 2 anzeigt und einen gekoppelten Zustand einer Riemenscheibe und eines Ankers zeigt, in dem die Riemenscheibe und der Anker miteinander gekoppelt sind;
4B ein Schemadiagramm ähnlich 4A ist, das einen Entkopplungsvorgang zum Entkoppeln zwischen der Riemenscheibe und dem Anker, die in dem in 4A gezeigten gekoppelten Zustand gehalten wurden, zeigt;
4C ein Schemadiagramm ähnlich 4A ist, das einen entkoppelten Zustand der Riemenscheibe und des Ankers zeigt, in dem die Riemenscheibe und der Anker nach dem in 4B gezeigten Entkopplungsvorgang voneinander entkoppelt sind;
4D ein Schemadiagramm ähnlich 4A ist, das einen Kopplungsvorgang zum Koppeln zwischen der Riemenscheibe und dem Anker, die in dem in 4C gezeigten entkoppelten Zustand gehalten wurden, zeigt;
5A bis 5D Schemadiagramme sind, die jeweils verschiedene Betriebszustände eines Kupplungsmechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche jeweils 4A bis 4D entsprechen, zeigen;
6A ein Schemadiagramm ist, das einen gekoppelten Zustand einer Riemenscheibe und eines Ankers in einem Vergleichsbeispiel zeigt;
6B ein Schemadiagramm ist, das einen entkoppelten Zustand einer Riemenscheibe und eines Ankers in einem Vergleichsbeispiel zeigt;
7A bis 7F Schemadiagramme sind, die verschiedene Modifikationen der zweiten Ausführungsform zeigen;
8A bis 8D Schemadiagramme sind, die jeweils verschiedene Betriebszustände eines Kupplungsmechanismus gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche jeweils 4A bis 4D entsprechen, zeigen;
9A bis 9D Schemadiagramme sind, die jeweils verschiedene Betriebszustände eines Kupplungsmechanismus gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche jeweils 4A bis 4D entsprechen, zeigen;
10A bis 10D Schemadiagramme sind, die verschiedene Modifikationen der vierten Ausführungsform zeigen;
11A bis 11D Schemadiagramme sind, die verschiedene andere Modifikationen der vierten Ausführungsform zeigen;
12A bis 12F Schemadiagramme sind, die verschiedene andere Modifikationen der vierten Ausführungsform zeigen;
13 eine Querschnittansicht eines Kupplungsmechanismus gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die dem Bereich IV in 2 entspricht;
14 eine Querschnittansicht ist, die eine Modifikation der fünften Ausführungsform zeigt;
15 eine Querschnittansicht eines Kupplungsmechanismus gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die dem durch den Kreis IV in 2 angezeigten Kreis entspricht;
16 eine Querschnittansicht des Kupplungsmechanismus der sechsten Ausführungsform ist, die der entlang der Linie III-III in 2 genommenen Ansicht entspricht;
17 eine Querschnittansicht eines Kupplungsmechanismus einer Modifikation der sechsten Ausführungsform ist, die dem Bereich entspricht, der durch den Kreis IV in 2 angezeigt ist;
18 eine Querschnittansicht eines Kupplungsmechanismus einer Modifikation der sechsten Ausführungsform ist, die der entlang der Linie III-III in 2 genommenen Ansicht entspricht;
19A eine Querschnittansicht eines Kupplungsmechanismus gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die dem durch den Kreis IV in 2 angezeigten Bereich entspricht;
19B bis 19D Querschnittansichten eines Kupplungsmechanismus in verschiedenen Modifikationen der siebten Ausführungsform sind, die dem durch den Kreis IV in 2 angezeigten Bereich entsprechen;
20 eine Querschnittansicht eines Kupplungsmechanismus gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die dem durch den Kreis IV in 2 gezeigten Bereich entspricht;
21 eine perspektivische Explosionsansicht einer Statorplatte und erster und zweiter Spulenkörper des Kupplungsmechanismus der achten Ausführungsform ist;
22 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Modifikation des ersten Spulenkörpers der achten Ausführungsform zeigt;
23 eine Querschnittansicht des Kupplungsmechanismus der achten Ausführungsform ist, die dem durch den Kreis IV in 2 angezeigten Bereich entspricht;
24 eine Querschnittansicht eines Kupplungsmechanismus gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die der entlang der Linie III-III in 2 genommenen Ansicht entspricht;
25 eine entlang der Linie XXV-XXV in 24 genommene Querschnittansicht ist;
26 eine vergrößerte Querschnittansicht eines Kupplungsmechanismus gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
27 eine axiale Querschnittansicht eines Kupplungsmechanismus gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
28 eine entlang der Linie XXVIII-XXVIII in 27 genommene Querschnittansicht ist;
29A bis 29D Schemadiagramme sind, die jeweils verschiedene Betriebszustände des Kupplungsmechanismus der elften Ausführungsform zeigen, die einen Bereich XXIX von 27 anzeigen und jeweils 4A bis 4D entsprechen;
30 eine Querschnittansicht eines Kupplungsmechanismus gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die dem durch den Kreis XXIX-XXIX in 27 angezeigten Bereich entspricht;
31 eine Querschnittansicht eines Kupplungsmechanismus gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die dem durch den Kreis XXIX-XXIX in 27 angezeigten Bereich entspricht;
32A und 32B Diagramme sind, die eine Modifikation der dreizehnten Ausführungsform zeigen;
32C ein Diagramm ist, das eine weitere Modifikation der in 32A und 32B gezeigten Modifikation zeigt;
33A und 33B Diagramme sind, die eine andere Modifikation der dreizehnten Ausführungsform zeigen;
33C ein Diagramm ist, das eine weitere Modifikation der in 33A und 33B gezeigten Modifikation zeigt;
34A und 34B Diagramme sind, die eine andere Modifikation der dreizehnten Ausführungsform zeigen;
34C ein Diagramm ist, das eine weitere Modifikation der in 34A und 34B gezeigten Modifikation zeigt;
35A und 35B Diagramme sind, die eine andere Modifikation der dreizehnten Ausführungsform zeigen;
35C ein Diagramm ist, das eine weitere Modifikation der in 35A und 35B gezeigten Modifikation zeigt;
36A bis 36D Schemadiagramme sind, die jeweils verschiedene Betriebszustände eines Kupplungsmechanismus gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, die jeweils 29A bis 29D entsprechen.

(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 1 bis 4D beschrieben. 1 ist ein Schemadiagramm, das ein Kältekreislaufsystem 1 für ein Fahrzeugklimatisierungssystem zeigt, in dem ein Kupplungssystem mit einem Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird. Das Kältekreislaufsystem 1 umfasst einen Kompressor 2, einen Kühler 3, ein Expansionsventil 4 und einen Verdampfer 5, die hintereinander geschaltet sind, um Kältemittel hindurch zu zirkulieren. Der Kompressor 2 saugt das Kältemittel an und komprimiert das angesaugte Kältemittel. Der Kühler 3 empfängt das komprimierte Kältemittel, das von dem Kompressor 2 ausgestoßen wird, und kühlt das Kältemittel. Das Expansionsventil 4 setzt den Druck des von dem Kühler 3 abgegebenen Kältemittels herab und expandiert es. Der Verdampfer 5 verdampft das Kältemittel, dessen Druck an dem Expansionsventil 4 herabgesetzt wird, und nimmt dadurch Wärme aus dem Kältemittel auf.
Der Kompressor 2 nimmt eine Drehantriebskraft von einem Motor 10 auf, der eine Antriebsquelle ist, die eine Antriebskraft zum Antreiben des Fahrzeugt erzeugt und ausgibt, so dass ein Kompressionsmechanismus des Kompressors 2 gedreht wird, um das Kältemittel anzusaugen und zu komprimieren. Der Kompressionsmechanismus kann ein Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung oder ein Kompressionsmechanismus mit variabler Verdrängung sein. In dem Fall des Kompressormechanismus mit fester Verdrängung ist die Kältemittelverdrängung fest. In dem Fall des Kompressormechanismus mit variabler Verdrängung ist die Kältemittelverdrängung entsprechend einem Steuersignal, das von außerhalb des Kompressormechanismus mit variabler Verdrängung geliefert wird, variabel.
Die Drehantriebskraft des Motors 10 wird durch eine motorseitige Riemenscheibe 11, einen Kupplungsmechanismus 20 und einen V-Riemen 12 zu dem Kompressor 2 geleitet. Die motorseitige Riemenscheibe 11 ist mit einer Drehantriebswelle des Motors 10 verbunden. Der Kupplungsmechanismus 20 ist mit dem Kompressor 2 verbunden und hat eine darin integrierte Riemenscheibe. Der V-Riemen 12 ist um die motorseitige Riemenscheibe 11 und den Kupplungsmechanismus 20 (insbesondere eine nachstehend detailliert beschriebene Riemenscheibe 30) herum angeordnet.
Der Kupplungsmechanismus 20 umfasst die Riemenscheibe 30 und einen Anker 40. Die Riemenscheibe 30 dient als ein antriebsseitiger Rotator, der von der Drehantriebskraft, die von dem Motor 10 weitergeleitet wird, gedreht wird. Der Anker 40 dient als ein abtriebsseitiger Rotator, der mit einer drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 verbunden ist, um sich integral damit zu drehen. Wenn die Riemenscheibe 30 damit gekoppelt ist, d.h. mit dem Anker 40 verbunden ist, wird die Weiterleitung der Drehantriebskraft von dem Motor 10 des Kompressors 2 ermöglicht. Wenn die Riemenscheibe 30 im Gegensatz dazu davon entkoppelt ist, d.h. von dem Anker 40 getrennt ist, wird die Weiterleitung der Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 unterbunden.
Das heißt, wenn die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 in dem Kupplungsmechanismus 20 miteinander gekoppelt sind, wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet, um das Kältekreislaufsystem 1 anzutreiben. Wenn im Gegensatz dazu die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 in dem Kupplungsmechanismus 20 voneinander entkoppelt sind, wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 nicht zu dem Kompressor 2 geleitet, und dadurch wird das Kältekreislaufsystem 1 nicht betrieben. Der Betrieb des Kupplungsmechanismus 20 wird von einem Steuersignal gesteuert, das von einer Klimatisierungssteuerungseinheit 6 ausgegeben wird, das die verschiedenen Bestandteilvorrichtungen des Kältekreislaufsystems 1 steuert. Dadurch dient die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 auch als die Steuereinheit (Steuereinrichtung) des Kupplungssystems, um den Betrieb des Kupplungsmechanismus 20 zu steuern. Alternativ kann die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 in manchen Fällen einen Teil des Kupplungssystems 20 bilden.
Nun wird ein Detail der Struktur des Kupplungsmechanismus 20 unter Bezug auf 2 und 3 beschrieben. 2 zeigt eine Querschnittansicht des Kupplungsmechanismus 20, und 3 ist eine entlang der Linie III-III in 2 genommene Ansicht. In 2 sind die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt. Außerdem werden in den Zeichnungen der folgenden nachstehend beschriebenen Ausführungsformen Komponenten, die ähnlichen den in 2 gezeigten Komponenten sind, durch die gleichen Bezugsnummern angezeigt.
Wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst der Kupplungsmechanismus 20 die Riemenscheibe 30, den Anker 40 und einen Stator 50. Die Riemenscheibe 30 dient als der antriebseitige Rotator. Der Anker 40 dient als der abtriebsseitige Rotator. Der Stator 50 umfasst mehrere (in diesem Fall) zwei Permanentmagnete 51a, 51b, die eine anziehende Magnetkraft zum Koppeln zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 erzeugen.
Die Riemenscheibe 30 umfasst einen äußeren Zylinderabschnitt 31, einen inneren Zylinderabschnitt 32 und einen Endoberflächenabschnitt 33. Der äußere Zylinderabschnitt 31 ist koaxial mit der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2. Der innere Zylinderabschnitt 32 ist radial einwärts von dem äußeren Zylinderabschnitt 31 angeordnet und ist koaxial mit der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2. Der Endoberflächenabschnitt 33 erstreckt sich in eine axiale Richtung, die senkrecht zu der Drehachse ist, so dass der Endoberflächenabschnitt 33 einen Endteil des äußeren Zylinderabschnitts 31 und einen Endteil des inneren Zylinderabschnitts 32, die sich beide auf einer axialen Seite (linke Seite in 2) der Riemenscheibe 30 befinden, radial verbindet. Der Endoberflächenabschnitt 33 umfasst ein kreisförmiges Durchgangsloch, das eine Wand eines Mittelteils des Endoberflächenabschnitts 33 axial durchdringt.
Das heißt, die Riemenscheibe 30 ist derart aufgebaut, dass sie eine Doppelzylinderstruktur hat, welche die äußeren und inneren Zylinderabschnitte 31, 32 umfasst. Wie in 2 gezeigt, hat ein Längsquerschnitt (axialer Querschnitt) der Riemenscheibe 30 im Allgemeinen eine U-Form und ist um die Drehachse symmetrisch. Ein hoher Zylinderraum (ringförmiger Raum) ist durch eine Innenumfangsoberfläche des äußeren Zylinderabschnitts 31, eine äußere Umfangsoberfläche des inneren Zylinderabschnitts 32 und eine Innenoberfläche (rechte Endoberfläche in 2) des Endoberflächenabschnitts 33 definiert. Wie außerdem in 3, welche die entlang der Linie III-III in 2 genommene Ansicht ist, gezeigt, hat eine seitliche Querschnittoberfläche der Riemenscheibe 30 eine doppelte Kreisform.
Der äußere Zylinderabschnitt 31, der innere Zylinderabschnitt 32 und der Endoberflächenabschnitt 33 sind integral aus einem magnetischen Material (z.B. Eisen) ausgebildet und bilden einen Abschnitt eines anziehenden Magnetkreises MCa und einen Abschnitt eines nicht anziehenden Magnetkreises MCb. V-förmige Rillen (Poly-V-Rille) sind an einem äußeren Umfangsteil des äußeren Zylinderabschnitts 31 ausgebildet, um den V-Riemen 12 aufzunehmen. Ein Außenring eines Kugellagers 34 ist an einem inneren Umfangsteil des inneren Zylinderabschnitts 32 befestigt.
Das Kugellager 34 hält die Riemenscheibe 30 relativ zu einem Gehäuse, das eine Außenschale des Kompressors 2 bildet. Ein Innenring des Kugellagers 34 ist an einer Gehäusenabe 2b befestigt, die in dem Gehäuse des Kompressors 2 ausgebildet ist. Die Gehäusenabe 2b ist zu einer Zylinderform aufgebaut, welche koaxial mit der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 ist.
Mehrere bogenförmige Schlitzlöcher 33a und mehrere bogenförmige Schlitzlöcher 33b sind in dem Endoberflächenabschnitt 33 ausgebildet, so dass jedes der Schlitzlöcher 33a in einer in der Axialrichtung genommenen Ansicht (der Richtung der Drehachse) radial einwärts von einem entsprechenden der mehreren Schlitzlöcher 33b angeordnet ist. Die Schlitzlöcher 33a, 33b dringen axial durch die Wand des Endoberflächenabschnitts 33, d.h. erstrecken sich durch eine Oberfläche und eine entgegengesetzte Oberfläche des Endoberflächenabschnitts 33 in die Richtung der Drehachse. Eine äußere Oberfläche (linke Endoberfläche in 2) des Endoberflächenabschnitts 33 bildet eine Reibungsoberfläche, die den Anker 40 berührt, wenn die Riemenscheibe 30 mit dem Anker 40 gekoppelt ist.
Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Reibungselement 35, das einen Reibungskoeffizienten des Endoberflächenabschnitts 33 erhöht, auf einem Abschnitt der Oberfläche des Endoberflächenabschnitts 33 angeordnet. Das Reibungselement 35 ist aus einem nicht magnetischen Material gefertigt. Insbesondere kann dieses nicht magnetische Material in der vorliegenden Ausführungsform ein Material sein, das gebildet wird, indem Aluminiumoxid in Harz gemischt wird und dasselbe verfestigt wird. Alternativ kann das nicht magnetische Material ein gesintertes Material aus einem Metallpulver (z.B. Aluminiumpulver) sein.
Der Anker 40 ist ein magnetisches Material (z.B. Eisen) und bildet einen Teil des anziehenden Magnetkreises MCa. Insbesondere ist der Anker 40 ein kreisförmiges Plattenelement, das sich in die Radialrichtung erstreckt, das senkrecht zu der Drehachse ist und ein Durchgangsloch hat, das den Mittelteil des kreisförmigen Plattenelements axial durchdringt. Eine Drehmitte des Ankers 40 ist koaxial mit der Drehachse angeordnet.
Ähnlich dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 hat der Anker 40 mehrere bogenförmige Ankerschlitzlöcher 40a, von denen jedes in der in der Axialrichtung genommenen Ansicht bogenförmig ist. Jedes der Ankerschlitzlöcher 40a ist radial zwischen dem entsprechenden der radial innenseitigen Schlitzlöcher 33a und dem entsprechenden der radial außenseitigen Schlitzlöcher 33b angeordnet, die in dem Endoberflächenabschnitt 33 ausgebildet sind. Insbesondere sind die Ankerschlitzlöcher 40a an der radialen Stelle angeordnet, die auf der radial äußeren Seite der radial innenseitigen Schlitzlöcher 33a und auf der radial inneren Seite der radial außenseitigen Schlitzlöcher 33b ist.
Außerdem ist eine planare Oberfläche (rechte Endoberfläche in 2) des einen Endteils des Ankers 40 axial entgegengesetzt zu dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30. Diese sich radial erstreckende planare Oberfläche des Ankers 40 bilden eine Reibungsoberfläche, welche die Riemenscheibe 30 berührt, wenn die Riemenscheibe 30 mit dem Anker 40 gekoppelt ist. Außerdem ist eine äußere Nabe 42, die zu einer im Allgemeinen kreisförmigen Plattenform aufgebaut ist, durch Nieten 41 mit einer anderen sich radial erstreckenden planaren Oberfläche des Ankers 40 verbunden, die entgegengesetzt zu der Riemenscheibe 30 ist.
Die äußere Nabe 42 und eine später beschriebene innere Nabe 43 bilden ein Verbindungselement, das zwischen dem Anker 40 und der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 verbindet. Die äußere Nabe 42 umfasst einen Zylinderabschnitt 42a, der sich in der Axialrichtung erstreckt, und die innere Nabe 43 umfasst einen Zylinderabschnitt 43a, der sich in der Axialrichtung erstreckt. Ein Gummi (Gummielement) 45, der zu einer Zylinderform aufgebaut ist, ist durch Vulkanisierung an eine Innenumfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 42a der äußeren Nabe 42 und auch an eine Außenumfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 43a der inneren Nabe 43 geklebt. Dieser Gummi 45 kann zum Beispiel aus Ethylen-Propylen-Terpolymer (EPDM) gefertigt sein.
Außerdem ist die innere Nabe 43 durch einen Bolzen 44, der schraubend in das Gewindeschraubloch der drehbaren Welle 2a eingepasst ist, an einem Gewindeschraubloch der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 befestigt. Die Befestigung zwischen der inneren Nabe 43 und der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 kann alternativ unter Verwendung einer Befestigungseinrichtung, wie etwa einer Keilnut (Verzahnung) oder einer Federnut implementiert werden.
Wenn die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 auf diese Weise nach dem Verbinden des Ankers 40, der äußeren Nabe 42, des Gummis 45, der inneren Nabe 43 und der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 miteinander gekoppelt sind, werden der Anker 40, die äußere Nabe 42, der Gummi 45, die innere Nabe 43 und die drehbare Welle 2a des Kompressors 2 zusammen mit der Riemenscheibe 30 gedreht.
Außerdem übt der Gummi 45 eine elastische Kraft in eine Richtung weg von der Riemenscheibe 30 relativ zu der äußeren Nabe 42 aus. In dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 durch die elastische Kraft des Gummis 45 voneinander entkoppelt sind, wird ein Spalt δ mit einer vorgegebenen Größe (siehe 4B und 4C) zwischen der planaren Oberfläche des einen Endteils des Ankers 40, der mit der äußeren Nabe 42 verbunden ist, und der äußeren Oberfläche des Endoberflächenabschnitts 33 der Riemenscheibe 30 gebildet.
Der Stator 50 umfasst die Permanentmagnete 51a, 51b, ein bewegliches Element 52, erste und zweite Elektromagnete 53, 54 und eine Statorplatte 56. Die Permanentmagnete 51a, 51b erzeugen die anziehende Magnetkraft. Das bewegliche Element 52 ist verschiebbar, d.h. beweglich, um einen Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa, in welchem die Permanentmagnete 51a, 51b die anziehenden Magnetkräfte erzeugen, zu ändern, d.h. zu erhöhen oder zu verringern. Die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 dienen als eine Verschiebungseinrichtung für das bewegliche Element, um das bewegliche Element 52 zu verschieben. Die Statorplatte 56 dient als ein Befestigungselement, an dem die Permanentmagnete 51a, 51b und die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 befestigt sind.
In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Permanentmagnete den ersten Permanentmagneten 51a und den zweiten Permanentmagneten 51b. Jeder der ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b ist zu einem Zylinderkörper aufgebaut. Der zweite Permanentmagnet 51b ist koaxial mit der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 und ist radial einwärts von dem ersten Permanentmagnet 51a angeordnet. Mit anderen Worten sind die ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b jeweils als konzentrische Ringe angeordnet, die in Bezug auf die drehbare Welle 2a des Kompressors 2 (dadurch in Bezug auf die Drehachse) in einer konzentrischen Weise um die drehbare Welle 2a des Kompressors 2 herum angeordnet sind.
Außerdem sind die ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b in der Radialrichtung, die senkrecht zu der Drehachse ist, magnetisiert, so dass die Umfangsoberfläche des ersten Permanentmagneten 51a und die entgegengesetzte Umfangsoberfläche des zweiten Permanentmagneten 51b, die in der Radialrichtung entgegengesetzt zueinander sind, die gleiche Magnetpolarität haben. Wie insbesondere in 4A bis 4D angezeigt, hat die Außenumfangsoberfläche des ersten Permanentmagneten 51a den S-Pol, und die Innenumfangsoberfläche des ersten Permanentmagneten 51a hat den N-Pol. Außerdem hat die Außenumfangsoberfläche des zweiten Permanentmagneten 51b den N-Pol, und die Innenumfangsoberfläche des zweiten Permanentmagneten 51b hat den S-Pol. Diese N- und S-Pole werdend dadurch in die Richtung senkrecht zu der Drehachse gerichtet. Auch können die ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b zum Beispiel Neodym und Samarium-Kobalt sein.
Der erste Elektromagnet 53 ist in einen ersten Spulenabschnitt 53a und einen zweiten Spulenabschnitt 53b unterteilt, zwischen denen der erste Permanentmagnet 51a in der Axialrichtung des ersten Permanentmagneten 51a eingeklemmt ist. Der erste Spulenabschnitt 53a und der zweite Spulenabschnitt 53b sind ausgebildet, indem ein gemeinsamer Spulendraht geteilt wird, d.h. indem ein Teil der gemeinsamen Spule auf einer Axialseite angeordnet wird, um den ersten Spulenabschnitt 53a zu bilden, und ein anderer Teil der gemeinsamen Spule auf der anderen Axialseite angeordnet wird, um den zweiten Spulenabschnitt 53b zu bilden, während die elektrische Verbindung zwischen ihnen aufrechterhalten wird. Wenn daher einer der ersten und zweiten Spulenabschnitte 53a, 53b erregt wird, wird der andere der ersten und zweiten Spulenabschnitte 53a, 53b ebenfalls erregt.
Der erste Spulenabschnitt 53a ist auf einer axialen Seite des ersten Permanentmagneten 51a angeordnet, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet. Der zweite Spulenabschnitt 53b ist auf der anderen Axialseite des ersten Permanentmagneten 51a angeordnet, der entgegengesetzt zu dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 ist, d.h. auf der anderen Axialseite des ersten Permanentmagneten 51a, wo sich die Statorplatte 56 befindet. Daher ist der erste Elektromagnet 53 zu einem ringförmigen Körper (Ringkörper) aufgebaut, der sich um die drehbare Welle 2a des Kompressors 2 herum erstreckt.
Der erste Spulenabschnitt 53a, der erste Permanentmagnet 51a und der zweite Spulenabschnitt 53b sind zum Beispiel durch ein Haftmittel (Klebstoff) integral befestigt, um einen ersten Strukturkörper 55a zu bilden, der zu einem Zylinderkörper aufgebaut ist. Alternativ können der erste Spulenabschnitt 53a, der erste Permanentmagnet 51a und der zweite Spulenabschnitt 53b integral harzgeformt sein, um den ersten Strukturkörper 55a zu bilden. Hier sollte sich verstehen, dass auf die ersten und zweiten Spulenabschnitte 53a, 53b in manchen Fällen möglicherweise jeweils als erste und zweite Elektromagnete (oder erste und zweite Elektromagnetabschnitte) des ersten Strukturkörpers 55a Bezug genommen werden kann.
Die grundlegende Struktur des zweiten Elektromagneten 54 ist im Wesentlichen die gleiche wie die des ersten Elektromagneten 53. Daher ist der zweite Elektromagnet 54 in einen dritten Spulenabschnitt 54a und einen vierten Spulenabschnitt 54b unterteilt. Außerdem ist der zweite Permanentmagnet 51b in der Axialrichtung des zweiten Permanentmagneten 51b zwischen den dritten Spulenabschnitt 54a und den vierten Spulenabschnitt 54b geklemmt.
Insbesondere ist der dritte Spulenabschnitt 54a auf einer Axialseite des zweiten Permanentmagneten 51b angeordnet, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet. Außerdem ist der vierte Spulenabschnitt 54b auf der anderen Axialseite des zweiten Permanentmagneten 51b, die entgegengesetzt zu dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 ist, angeordnet. Ähnlich dem ersten Permanentmagneten 51a und dem ersten Elektromagneten 53 bilden der zweite Permanentmagnet 51b und der zweite Elektromagnet 54 einen zweiten Strukturkörper 55b, der zu einem zylindrischen Körper aufgebaut ist. Hier sollte sich verstehen, dass in manchen Fällen auf die dritten und vierten Spulenabschnitte 54a, 54b möglicherweise jeweils als erste und zweite Elektromagnete (oder erste und zweite Elektromagnetabschnitte oder erste und zweite Spulenabschnitte) des zweiten Strukturkörpers 55b Bezug genommen werden kann.
Das bewegliche Element 52 ist ein zylindrisches Element (Körper), d.h. ein aus einem magnetischen Material (z.B. Eisen) gefertigtes Ringelement und ist koaxial mit der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2. Das bewegliche Element 52 ist radial einwärts von dem ersten Strukturkörper 55a und radial auswärts von dem zweiten Strukturkörper 55b angeordnet. Das bewegliche Element 52 ist in der Axialrichtung verschiebbar, während es koaxial mit der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 angeordnet ist. Daher fällt die Verschiebungsrichtung des beweglichen Elements 52 mit der Richtung der Drehachse der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 zusammen.
Außerdem ist das bewegliche Element 52 in der in der Axialrichtung genommenen Ansicht zwischen dem radial innenseitigen Schlitzloch 33a und dem radial außenseitigen Schlitzloch 33b angeordnet. Eine Außenumfangsoberfläche (Außenrandoberfläche) und eine Innenumfangsoberfläche (Innenrandoberfläche) des beweglichen Elements 52 sind oberflächenbehandelt, um die Reibung, die durch die Verschiebung des beweglichen Elements 52 bewirkt wird, zu verringern, und den Gleitwiderstand zur Zeit des Verschiebens des beweglichen Elements 52 zu verringern. Diese Oberflächenbehandlung kann zum Beispiel eine Metallisierung (z.B. Verchromung, Galvanisierung) oder eine Chromatbehandlung sein.
Eine gesamte Axiallänge des beweglichen Elements 52 in der Axialrichtung der drehbaren Welle 2a ist kürzer als die gesamte Axiallänge des ersten Strukturkörpers 55a in der Axialrichtung der drehbaren Welle 2a und ist auch kürzer als die gesamte Axiallänge des zweiten Strukturkörpers 55b in der Axialrichtung der drehbaren Welle 2a. Wenn auf diese Weise das bewegliche Element 52 in Richtung der einen Axialseite bewegt wird, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, wird ein Luftspalt gebildet, um einen Magnetwiderstand des Magnetkreises, der zwischen den ersten und zweiten Permanentmagneten 51a, 51b auf der anderen Axialseite, die entgegengesetzt zu dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 ist, gebildet wird, zu erhöhen.
Wenn das bewegliche Element 52 im Gegensatz dazu in Richtung der anderen axialen Seite, die entgegengesetzt zu dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 ist, bewegt wird, wird ein Luftspalt gebildet, um einen Magnetwiderstand des Magnetkreises, der durch die ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b auf der einen axialen Seite gebildet wird, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, zu vergrößern.
Die Statorplatte 56 ist ein Befestigungselement, an dem der erste Strukturkörper 55a und der zweite Strukturkörper 55b durch eine Verbindungseinrichtung, wie etwa ein Haftmittel (Klebstoff) befestigt sind. Außerdem ist die Statorplatte 56 aus einem magnetischen Material (z.B. Eisen) gefertigt und bildet einen Teil des nicht anziehenden Magnetkreises MCb. Insbesondere ist die Statorplatte 56 ein kreisförmiges Plattenelement, das sich in der Radialrichtung erstreckt, das senkrecht zu der Drehachse ist und ein Durchgangsloch hat, welches den Mittelteil des kreisförmigen Plattenelements axial durchdringt.
Außerdem ist die Statorplatte 56 durch eine Befestigungseinrichtung, wie etwa einen Schnappring, an dem Gehäuse des Kompressors 2 befestigt. Wenn die Statorplatte 56 in der Axialrichtung betrachtet wird, hat die Statorplatte 56 eine kreisförmige Plattenform, die einen Außendurchmesser hat, der im Wesentlichen der gleiche wie ein Durchmesser der Öffnung (rechte Endöffnung in 2) des hohlen Zylinderraums der Riemenscheibe 30 ist, welcher durch die Innenumfangsoberfläche des äußeren Zylinderabschnitts 31, die Außenumfangsoberfläche des inneren Zylinderabschnitts 32 und die Innenoberfläche des Endoberflächenabschnitts 33 definiert ist.
Wenn die Statorplatte 56 nahe der Öffnung des hohlen Zylinderraums der Riemenscheibe 30 angeordnet ist, werden die ersten und zweiten Strukturkörper 55a, 55b und das bewegliche Element 52 in dem hohlen Zylinderraum der Riemenscheibe 30 angeordnet. Insbesondere werden die ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b, das bewegliche Element 52 und die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 auf der radialen Innenseite des äußeren Zylinderabschnitts 31 und auf der radialen Außenseite des inneren Zylinderabschnitts 32 angeordnet.
Zu dieser Zeit wird der radiale Spalt δ1 in der Radialrichtung zwischen der Außenumfangsoberfläche des ersten Strukturkörpers 55a und der Innenumfangsoberfläche des äußeren Zylinderabschnitts 31 ausgebildet. Außerdem wird der radiale Spalt δ2 in der Radialrichtung zwischen der Innenumfangsoberfläche des zweiten Strukturkörpers 55b und der Außenoberfläche des inneren Zylinderabschnitts 32 ausgebildet. Außerdem wird der axiale Spalt δ3 in der Axialrichtung zwischen den Endteilen der ersten und zweiten Strukturkörper 55a, 55b und dem Endoberflächenabschnitt 33 ausgebildet. Selbst wenn die Riemenscheibe 30 gedreht wird, ist es dadurch möglich, die Berührung der Riemenscheibe 30 mit den ersten und zweiten Strukturkörpern 55a, 55b zu begrenzen.
Wie außerdem in 2 und 3 gezeigt, sind mehrere (in dieser Ausführungsform drei) Stifte 57, von denen jeder zu einer im Allgemeinen zylindrischen Form aufgebaut ist, durch Befestigungsmittel, wie etwa Verpressen oder Gesenkschmieden, an der Statorplatte 56 befestigt. Jeder Stift 57 ist aus einem nicht magnetischen Material (z.B. Aluminium) gefertigt. Außerdem hat ein distaler Endteil (linker Endteil in 2) jedes Stifts 57, der auf der einen axialen Seite angeordnet ist, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, einen vergrößerten Durchmesserteil (großen Durchmesserteil) 57a, der einen Außendurchmesser hat, der größer als ein Außendurchmesser eines proximalen Endteils des Stifts 57 ist, welcher an der Statorplatte 56 befestigt ist.
Das bewegliche Element 52 hat mehrere Stiftaufnahmelöcher 52a, von denen jedes einen entsprechenden der Stifte 57 aufnimmt. Ein Eingreifloch 52b, das einen Innendurchmesser hat, der kleiner als der Außendurchmesser des vergrößerten Durchmesserteils 57a ist, ist an einem Endteil jedes Stiftaufnahmelochs 52a der Statorplatte 56 ausgebildet. Auf diese Weise greift der vergrößerte Durchmesserteil 57a, selbst wenn das bewegliche Element 52 in Richtung des Endoberflächenabschnitts 33 verschoben wird, in einen Umfangsrandteil der Öffnung des Eingreiflochs 52b ein, um die weitere Verschiebung des beweglichen Elements 52 zu begrenzen. Dadurch wird ein Verschiebungsbereich des beweglichen Elements 52 begrenzt.
Selbst wenn daher das bewegliche Element 52 in Richtung des Endoberflächenabschnitts 33 der Riemenscheibe 30 verschoben wird, bleibt ein axialer Spalt δ4 zwischen dem beweglichen Element 52 und dem Endoberflächenabschnitt 33. Dadurch ist es zu einer Zeit des Drehens der Riemenscheibe 30 möglich, die Berührung der Riemenscheibe 30 mit dem beweglichen Element 52 zu begrenzen. Als ein Ergebnis kann die Drehung des beweglichen Elements 52 um die Drehachse begrenzt werden. Das heißt, der vergrößerte Durchmesserteil 57a des Stifts 57 und das Eingreifloch 52b des Stiftaufnahmelochs 52a dienen als eine Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung, und der vergrößerte Durchmesserteil 57a des Stifts 57 dient als der Kontaktabschnitt.
Außerdem hat der vergrößerte Durchmesserteil 57a oder das Eingreifloch 52b ein Stoßdämpfungselement 57c, wie etwa ein elastisches Element oder einen Elastomer (z.B. Gummi) oder Harz, an der Kontaktstelle (Kontaktoberfläche), an welcher der vergrößerte Durchmesserteil 57a zu der Zeit des Verschiebens des beweglichen Elements 52 in Richtung des Endoberflächenabschnitts 33 der Riemenscheibe 30 das Eingreifloch 52b berührt. Auf diese Weise wird das Stoßdämpfungselement 57c zwischen dem vergrößerten Durchmesserteil 57a und dem Eingreifloch 52b angeordnet, um den Stoß oder das Stoßgeräusch (Betriebsgeräusch) zur Zeit der Berührung des vergrößerten Durchmesserteils 57a mit dem Eingreifloch 57b (insbesondere dem Umfangsbereich um die Öffnung des Eingreiflochs 57b) zu begrenzen oder zu verringern.
Als nächstes wird unter Bezug auf 4A bis 4D der Betrieb des Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 4A bis 4D sind Schemadiagramme, die einen Bereich von 2 anzeigen, der durch einen Kreis IV in 2 angezeigt ist. Insbesondere ist 4A ein Schemadiagramm zur Beschreibung eines gekoppelten Zustands der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt sind. 4B ist ein Schemadiagramm zur Beschreibung eines Entkopplungsvorgangs zum Entkoppeln zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in dem gekoppelten Zustand (d.h. dem Zustand von 4A) gehalten wurden. 4C ist ein Schemadiagramm, das einen entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 zeigt, in dem die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 durch den Entkopplungsvorgang von 4B voneinander entkoppelt sind. 4D ist ein Schemadiagramm zur Beschreibung eines Kopplungsvorgangs zum Koppeln zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in dem entkoppelten Zustand (d.h. dem Zustand von 4C) gehalten wurden. Außerdem sind in 4A bis 4D die Schraffuren der anderen Komponenten außer dem beweglichen Element 52 des leichteren Verständnisses halber weggelassen.
Zuallererst wird das bewegliche Element 52, wie in 4A gezeigt, in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 auf der Seite des Endoberflächenabschnitts 33 (d.h. auf der einen Axialseite) angeordnet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind zu dieser Zeit die Magnetwiderstände der durch die fetten durchgezogenen Linien in 4A angezeigten Magnetkreise aufgrund des Vorhandenseins der Schlitzlöcher 33a, 33b an dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 und der Ankerschlitzlöcher 40a des Ankers 40 verringert, und dadurch wird die Magnetkraft, die durch diese Magnetkreise erzeugt wird, vergrößert.
Insbesondere ist der Magnetwiderstand in dem Magnetkreis, der mit dem ersten Permanentmagneten 51a gebildet wird und den magnetischen Fluss in dieser Reihenfolge durch das bewegliche Element 52, den Endoberflächenabschnitt 33, den Anker 40 und den äußeren Zylinderabschnitt 31 leitet, im Vergleich zu dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo sich die Statorplatte 56 befindet, verkleinert. Der Magnetwiderstand wird auch in dem anderen Magnetkreis, der sich radial einwärts von dem vorstehenden Magnetkreis erstreckt und mit dem zweiten Permanentmagneten 51b gebildet ist und den magnetischen Fluss in dieser Reihenfolge durch das bewegliche Element 52, den Endoberflächenabschnitt 33, den Anker 40 und den inneren Zylinderabschnitt 32 leitet, verringert. Dadurch wird die Magnetkraft, die von diesem Magnetkreisen erzeugt wird, vergrößert.
Außerdem wirkt die Magnetkraft, die durch die Magnetkreise erzeugt wird, die durch die fetten durchgezogenen Linien in 4A angezeigt sind, als die anziehende Magnetkraft, die zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 koppelt. Daher dienen die Magnetkreise, die durch die fetten durchgezogenen Linien in 4A angezeigt sind, als die anziehenden Magnetkreise MCa der vorliegenden Ausführungsform. Wenn das bewegliche Element 52 zu der einen Axialseite, wo der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 sich befindet, verschoben ist, wird der Spalt zwischen dem beweglichen Element 52 und der Statorplatte 56 auf der anderen Axialseite erzeugt.
Dieser Spalt vergrößert den Magnetwiderstand in dem Magnetkreis, der durch die regelmäßig gestrichelte Linie in 4A angezeigt ist und der mit dem ersten Permanentmagnet 51a ausgebildet wird, um den magnetischen Fluss in dieser Reihenfolge durch das bewegliche Element 52, die Statorplatte 56 und den äußeren Zylinderabschnitt 31 zu leiten. Auch vergrößert dieser Spalt den Magnetwiderstand in dem Magnetkreis, der durch die regelmäßig gestrichelte Linie angezeigt ist und mit dem zweiten Permanentmagneten 51b gebildet wird, um den magnetischen Fluss in dieser Reihenfolge durch das bewegliche Element 52, die Statorplatte 56 und den inneren Zylinderabschnitt 32 zu leiten. Dadurch wird die Magnetkraft, die durch diese Magnetkreise erzeugt wird, verringert.
Außerdem wirkt die Magnetkraft, die von den Magnetkreisen erzeugt wird, die durch die regelmäßigen gestrichelten Linien in 4A angezeigt werden, nicht als die anziehende Magnetkraft, die zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 koppelt. Daher dienen die Magnetkreise, die durch die regelmäßigen gestrichelten Linien in 4A angezeigt sind, als die nicht anziehenden Magnetkreise MCb der vorliegenden Ausführungsform.
Wenn außerdem das bewegliche Element 52 auf der einen axialen Seite angeordnet ist, wo der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 sich befindet, wird die Menge des magnetischen Flusses, der an jedem der anziehenden Magnetkreise MCa erzeugt wird, erhöht. Daher wird die Stelle des beweglichen Elements 52 auf der einen Axialseite, wo der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 sich befindet, beibehalten.
Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform die elastische Kraft (abstoßende Kraft) des Gummis 45, die in die Trennungsrichtung zum Trennen der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 weg voneinander (insbesondere in die Richtung, in der der Anker 40 von der Riemenscheibe 30 weg in Richtung der linken Seite in 2 gezogen wird) ausgeübt wird, wie folgt festgelegt. Das heißt, die elastische Kraft (abstoßende Kraft) des Gummis 45 ist kleiner als die anziehende Magnetkraft, die in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 ausgeübt wird, in dem das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite angeordnet ist, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet. Obwohl die elektrische Leistung nicht an die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 geliefert wird, werden daher die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 in ihrem gekoppelten Zustand gehalten. Dadurch wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 zu der Zeit der Entkopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem gekoppelten Zustand gehalten wurden, die elektrische Leistung in einer in 4B gezeigten Weise an die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 (siehe die Fließrichtungen der elektrischen Ströme durch die Spulen der ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54). Insbesondere erzeugt jeder der ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 die elektromagnetische Kraft, welche die Menge des magnetischen Flusses durch den entsprechenden anziehenden Magnetkreis MCa geht, verringert und die Menge des magnetischen Flusses, der den nicht anziehenden Magnetkreis MCb durchläuft, erhöht.
Auf diese Weise wird die Magnetkraft, die von den nicht anziehenden Magnetkreisen MCb, die durch die fetten gestrichelten Linien in 4B angezeigt sind, erzeugt wird, größer als die anziehende Magnetkraft, die von den anziehenden Magnetkreisen MCa erzeugt wird, die durch die regelmäßigen durchgezogenen Linien in 4B angezeigt sind. Dadurch wird das bewegliche Element 52 in Richtung der anderen Axialseite, wo die Statorplatte 56 sich befindet, verschoben. Nach dieser Verschiebung des beweglichen Elements 52 wird der Magnetwiderstand des nicht anziehenden Magnetkreises MCb in diesem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 im Vergleich zu dem Magnetwiderstand des nicht anziehenden Magnetkreises MCb in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 verringert. Dadurch wird die Stelle des beweglichen Elements 52 auf der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, beibehalten.
Wenn außerdem das bewegliche Element 52 zu der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, verschoben wird, wird der Spalt (Luftspalt) zwischen dem beweglichen Element 52 und dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 gebildet. Aufgrund des Vorhandenseins dieses Spalts wird der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa in diesem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 im Vergleich zu dem Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 vergrößert. Folglich wird die abstoßende Kraft des Gummis 45 größer als die anziehende Magnetkraft, so dass die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 voneinander entkoppelt werden. Dadurch wird die Drehantriebskraft nicht länger von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes wird, wie in 4C gezeigt, in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo sich die Statorplatte 56 befindet, die Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb im Vergleich zu der Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, erhöht. Daher wird das bewegliche Element 52 weiterhin auf der anderen Axialseite gehalten, wo sich die Statorplatte 56 befindet.
Außerdem ist in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo sich die Statorplatte 56 befindet, die anziehende Magnetkraft kleiner als die abstoßende Kraft des Gummis 45. Selbst wenn die elektrische Leistung nicht an die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 geliefert wird, wird daher der entkoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 aufrecht erhalten. Das heißt, die Drehantriebskraft des Motors 10 wird nicht zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 zu der Zeit der Kopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem entkoppelten Zustand (dem Zustand von 4C) gehalten wurden, die elektrische Leistung in einer in 4D gezeigten Weise (siehe die Fließrichtungen der elektrischen Ströme durch die Spulen der ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54, die entgegengesetzt zu denen von 4B sind) an die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54. Insbesondere erzeugt jeder der ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 die elektromagnetische Kraft, welche die Menge des magnetischen Flusses, der den entsprechenden anziehenden Magnetkreis MCa durchläuft, vergrößert und die Menge des magnetischen Flusses, welcher den entsprechenden nicht anziehenden Magnetkreis MCb durchläuft, verringert.
Auf diese Weise wird die anziehende Magnetkraft, die von dem anziehenden Magnetkreisen MCa erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die von den nicht anziehenden Magnetkreisen MCb erzeugt wird. Dadurch wird das bewegliche Element 52 in Richtung der Axialseite verschoben, wo der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 sich befindet.
Nach dieser Verschiebung des beweglichen Elements 52 wird der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa im Vergleich zu dem Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 verringert. Dadurch wird die Menge des magnetischen Flusses des anziehenden Magnetkreises MCa weiter vergrößert. Folglich wird die anziehende Magnetkraft größer als die abstoßende Kraft des Gummis 45, so dass die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt werden. Als ein Ergebnis wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Der Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform wird in der oben beschriebenen Weise betätigt und stellt dadurch die folgenden Vorteile bereit.
Zuallererst erzeugen die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 zu der Zeit der Kopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 jeweils die elektromagnetische Kraft, welche die Erhöhung der Menge des magnetischen Flusses bewirkt, der jeden entsprechenden anziehenden Magnetkreis MCa durchläuft, und auch die Verringerung in der Menge des magnetischen Flusses bewirkt, der jeden entsprechenden nicht anziehenden Magnetkreis MCb durchläuft. Daher kann das bewegliche Element 52 leicht zu der Stelle verschoben werden, an welcher der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa verringert wird.
Auf diese Weise wird die Menge des magnetischen Flusses des anziehenden Magnetkreises MCa vergrößert, und dadurch wird die anziehende Magnetkraft größer als die elastische Kraft (abstoßende Kraft) des Gummis 45. Folglich können die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt werden. Wenn außerdem die Menge des magnetischen Flusses des anziehenden Magnetkreises MCa erhöht wird, kann das bewegliche Element 52 an der Stelle gehalten werden, an welcher der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa verringert wird.
Insbesondere wenn die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 die entsprechenden elektromagnetischen Kräfte ausüben, um das bewegliche Element 52 zu der Stelle zu verschieben, an welcher der Magnetwiderstand jedes anziehenden Magnetkreises MCa verringert ist, kann der gekoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, ohne eine Notwendigkeit, Energie (elektrische Leistung) zu verbrauchen, um die Stelle des beweglichen Elements 52 aufrecht zu erhalten, aufrecht erhalten werden.
Als nächstes erzeugen die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 jeweils zur Zeit der Entkopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 die entsprechende elektromagnetische Kraft, welche die Abnahme der Menge des magnetischen Flusses bewirkt, der jeden entsprechenden anziehenden Magnetkreis MCa durchläuft, und auch die Erhöhung der Menge des magnetischen Flusses bewirkt, der jeden entsprechenden nicht anziehenden Magnetkreis MCb durchläuft. Daher kann das bewegliche Element 52 leicht zu der Stelle verschoben werden, an welcher der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa vergrößert wird.
Auf diese Weise wird die Menge des magnetischen Flusses des anziehenden Magnetkreises MCa verringert, und dadurch wird die elastische Kraft (abstoßende Kraft) des Gummis 45 größer als die anziehende Magnetkraft. Folglich können die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 voneinander entkoppelt werden.
Außerdem üben die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 zu dieser Zeit die elektromagnetischen Kräfte aus, um das bewegliche Element 52 zu der Stelle zu verschieben, an welcher der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa erhöht wird und der Magnetwiderstand des nicht anziehenden Magnetkreises MCb verringert wird. Daher kann die Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb vergrößert werden. Als ein Ergebnis kann das bewegliche Element 52 an der Stelle gehalten werden, an welcher der Magnetwiderstand jedes nicht anziehenden Magnetkreises MCb verringert wird.
Insbesondere wenn die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 einmal die elektromagnetischen Kräfte ausüben, um das bewegliche Element 52 zu der Stelle zu verschieben, an welcher der Magnetwiderstand jedes nicht anziehenden Magnetkreises MCb verringert wird, kann der entkoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 ohne eine Notwendigkeit, Energie (elektrische Leistung) zu verbrauchen, um die Stelle des beweglichen Elements 52 aufrecht zu erhalten, aufrecht erhalten werden.
In dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 wird das bewegliche Element 52 an der Stelle gehalten, an welcher der Magnetwiderstand des nicht anziehenden Magnetkreises MCb verringert wird. Selbst wenn daher der relative Abstand zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 aufgrund der Anwendung einer äußeren Kraft (z.B. eine Schwingungskraft) verringert ist, wird der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa nur bis zu einem gewissen Maß verringert.
Daher wird die zwischen den ersten und zweiten Permanentmagneten 51a, 51b erzeugte anziehende Magnetkraft nicht auf einen Pegel erhöht, der größer als die elastische Kraft (abstoßende Kraft) des Gummis 45 ist, und bewirkt die Kopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40. Dadurch ist es möglich, den fehlerhaften Betrieb des Kupplungsmechanismus, der aufgebaut ist, um die Begrenzung des Energieverbrauchs zu der Zeit der Weiterleitung der Antriebskraft zu ermöglichen, zu begrenzen.
Außerdem sind die ersten und zweiten Strukturkörper 55a, 55b und das bewegliche Element 52 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in dem hohlen zylindrischen Raum der Riemenscheibe 30 angeordnet. Daher ist es möglich, die Gesamtgröße des Kupplungsmechanismus 20 zu verringern.
Aufgrund des Vorhandenseins der Schlitzlöcher 33a, 33b des Endoberflächenabschnitts 33 der Riemenscheibe 30 und der Ankerschlitzlöcher 40a des Ankers 40 ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch möglich, den Fluss des magnetischen Flusses, welcher den jeweiligen anziehenden Magnetkreis MCa durchläuft, zu umgehen. Daher werden der magnetische Fluss, der von der Seite der Riemenscheibe 30 zu der Seite des Ankers 40 läuft, und der magnetische Fluss, der von der Seite des Ankers 40 zu der Seite der Riemenscheibe 30 läuft, vergrößert, um die anziehende Magnetkraft zu vergrößern.
(Zweite Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform werden die zwei Elektromagnete, d.h. die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54, verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Elektromagnet 53 beseitigt, und Ringelemente 58, die jeweils zu der gleichen Form wie die der Spulenabschnitte 53a, 53b des ersten Elektromagneten 53 aufgebaut sind und aus einem nicht magnetischen Material (z.B. Aluminium) gefertigt sind, werden verwendet, um den ersten Strukturkörper 55a auszubilden. Der Rest des übrigen Aufbaus ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform.
Als nächstes wird der Betrieb des Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 5A bis 5D beschrieben. 5A bis 5D entsprechen jeweils 4A bis 4D der ersten Ausführungsform. Außerdem ist die Querschnittfläche jedes Ringelements 58 in 5A bis 5D des leichten Verständnisses halber durch eine Kreuzschraffur angezeigt.
Wie in 5A angezeigt, ist das bewegliche Element 52 in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 auf einer axialen Seite angeordnet, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet. Daher wird die Menge des magnetischen Flusses in jedem anziehenden Magnetkreis MCa in diesem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite angeordnet ist, wo der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 sich befindet, im Vergleich zu der Menge des magnetischen Flusses in dem anderen Zustand, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo die Statorplatte 56 sich befindet, vergrößert. Daher wird das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite gehalten, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet.
Zu dieser Zeit ist die anziehende Magnetkraft größer als die elastische Kraft (abstoßende Kraft) des Gummis 45. Selbst wenn daher die elektrische Leistung nicht an den zweiten Elektromagneten 54 zugeführt wird, wird der gekoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 aufrecht erhalten. Dadurch wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuereinheit 6 zu der Zeit der Entkopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem gekoppelten Zustand gehalten wurden, die elektrische Leistung in einer in 5B gezeigten Weise an den zweiten Elektromagneten 54. Auf diese Weise wird die anziehende Magnetkraft, die von den nicht anziehenden Magnetkreisen MCb erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die von den anziehenden Magnetkreisen MCa erzeugt wird. Dadurch wird das bewegliche Element 52 in Richtung der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, verschoben.
Ansprechend auf diese Verschiebung wird die Menge des magnetischen Flusses jedes nicht anziehenden Magnetkreises MCb im Vergleich zu dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 vergrößert. Daher wird das bewegliche Element 52 weiterhin auf der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, gehalten. Außerdem wird die anziehende Magnetkraft, die von den anziehenden Magnetkreisen MCa erzeugt wird, verringert, so dass die abstoßende Kraft des Gummis 45 größer als die anziehende Magnetkraft wird. Daher werden die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 voneinander entkoppelt. Dadurch wird die Drehantriebskraft nicht länger von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Wie in 5C gezeigt, wird in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo sich die Statorplatte 56 befindet, als nächstes die Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb im Vergleich zu der Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite angeordnet ist, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, vergrößert. Daher wird das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite gehalten, wo sich die Statorplatte 56 befindet.
Außerdem ist in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo sich die Statorplatte 56 befindet, die anziehende Magnetkraft kleiner als die abstoßende Kraft des Gummis 45. Selbst wenn daher die elektrische Leistung nicht an den zweiten Elektromagneten 54 geliefert wird, wird der entkoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 aufrecht erhalten. Das heißt, die Drehantriebskraft des Motors 10 wird nicht zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 zu der Zeit der Kopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem entkoppelten Zustand gehalten wurden, in einer in 5D gezeigten Weise wie in der ersten Ausführungsform elektrische Leistung an den zweiten Elektromagneten 54. Auf diese Weise wird die anziehende Magnetkraft, die von den anziehenden Magnetkreisen MCa erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die von den nicht anziehenden Magnetkreisen MCb erzeugt wird. Dadurch wird das bewegliche Element 52 in Richtung der einen Axialseite verschoben, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet.
Ansprechend auf diese Verschiebung wird die Menge des magnetischen Flusses jedes anziehenden Magnetkreises MCa im Vergleich zu dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 vergrößert. Dadurch wird die anziehende Magnetkraft größer als die abstoßende Kraft des Gummis 45, so dass die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt werden. Folglich wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Selbst wenn die Verschiebungseinrichtung für das bewegliche Element 52 wie in der vorliegenden Ausführungsform mit dem einzigen Elektromagneten (insbesondere dem zweiten Elektromagneten 54) hergestellt wird, kann die gleiche Wirkung wie die der ersten Ausführungsform implementiert werden. Dabei ist es wie in der ersten Ausführungsform möglich, den fehlerhaften Betrieb des Kupplungsmechanismus, der aufgebaut ist, um die Begrenzung des Energieverbrauchs zur Zeit der Weiterleitung der Antriebskraft zu ermöglichen, zu begrenzen. Alternativ kann der zweite Elektromagnet 54 der ersten Ausführungsform beseitigt werden, während der erste Elektromagnet 53 bereitgestellt wird, und die Ringelemente 58, die in der gleichen Form wie die der Spulenabschnitte 54a, 54b des zweiten Elektromagneten 54 aufgebaut sind und aus dem nicht magnetischen Material (z.B. Aluminium) gefertigt sind, können verwendet werden, um den zweiten Strukturkörper 55b auszubilden.
In der vorliegenden Erfindung werden die Ringelemente 58, die aus dem nicht magnetischen Material gefertigt sind, verwendet, um den ersten Strukturkörper 55a zu bilden. Hier ist es nicht wünschenswert, als das Ringelement 58 ein Ringelement zu verwenden, das aus einem magnetischen Material gefertigt ist. Der Grund ist wie folgt. Das heißt, wie in 6A und 6B gezeigt, tritt in einem Fall, in dem das magnetische Material jeweils auf der einen Axialseite und der anderen Axialseite des ersten Permanentmagneten 51a angeordnet ist, der Kurzschluss des Magnetkreises (magnetischen Flusses) auf.
Dieser Kurzschluss des Magnetkreises verringert die Menge des magnetischen Flusses, der durch den anziehenden Magnetkreis MCa geht und auch die Menge des magnetischen Flusses, der durch den nicht anziehenden Magnetkreis MCb geht. Daher wird die wirksame Verwendung des magnetischen Flusses des ersten Permanentmagneten 51a behindert. 6A und 6B entsprechen jeweils 5A und 5C und zeigen das Vergleichsbeispiel, in dem die aus dem magnetischen Material gefertigten Ringelemente als die Ringelemente 58 verwendet werden.
Daher ist es in dem Fall, in dem der erste Strukturkörper 55a nicht mit den aus dem nicht magnetischen Material gefertigten Ringelementen 58 ausgebildet werden kann, zur Zeit der Beseitigung des ersten Elektromagneten 53 wünschenswert, einen entsprechenden Raum als einen leeren Spalt zu lassen, in dem das Ringelement 58 angeordnet werden soll.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Elektromagnet 53, der in die ersten und zweiten Spulenabschnitte 53a, 53b unterteilt ist, beseitigt. Alternativ kann einer der ersten und zweiten Spulenabschnitte 53a, 53b beseitigt werden, und ein Ringelement, das aus einem nicht magnetischen Material gefertigt ist und ähnlich dem Ringelement 58 ist, kann verwendet werden.
Außerdem kann in dem Fall, in dem das Ringelement 58 nicht angeordnet werden kann, oder in dem Fall, in dem es möglich ist, den entsprechenden Raum, in dem das Ringelement 58 angeordnet werden soll, als leeren Spalt zu lassen, der entsprechende Raum, in dem das Ringelement 58 angeordnet werden soll, als der leere Spalt gelassen werden. Dies gilt auch für den Fall, in dem der zweite Elektromagnet 54 beseitigt wird, während der erste Elektromagnet 53 bereitgestellt wird.
Wie zum Beispiel in 7A gezeigt, kann der Spulenabschnitt 53a der ersten Ausführungsform beseitigt werden. Alternativ kann, wie in 7B gezeigt, der zweite Spulenabschnitt 53b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und das Ringelement 58 kann an der entsprechenden Stelle angeordnet werden, wo sich in der ersten Ausführungsform der zweite Spulenabschnitt 53b befindet. Weiter alternativ kann, wie in 7C gezeigt, der dritte Spulenabschnitt 54a der ersten Ausführungsform beseitigt werden. Wie in 7D gezeigt, kann weiter alternativ der vierte Spulenabschnitt 54b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und das Ringelement 58 kann an der entsprechenden Stelle angeordnet werden, wo sich in der ersten Ausführungsform der vierte Spulenabschnitt 54b befindet.
Wie weiter alternativ in 7E gezeigt, können die ersten und vierten Spulenabschnitte 53a, 54b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und das Ringelement 58 kann an der entsprechenden Stelle angeordnet werden, wo sich in der ersten Ausführungsform der vierte Spulenabschnitt 54b befindet. Wie ferner alternativ in 7F gezeigt, können die zweiten und dritten Spulenabschnitte 53b, 54a der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und das Ringelement 58 kann an der entsprechenden Stelle angeordnet werden, wo sich in der ersten Ausführungsform der zweite Spulenabschnitt 53b befindet.
Selbst mit den in 7A bis 7F gezeigten Modifikationen ist es wie in der ersten Ausführungsform möglich, den fehlerhaften Betrieb des Kupplungsmechanismus, der aufgebaut ist, um die Begrenzung des Energieverbrauchs zur Zeit der Weiterleitung der Antriebskraft zu ermöglichen, zu begrenzen. 7A bis 7F entsprechen 5A, während die anziehenden Magnetkreise MCa und die nicht anziehenden Magnetkreise MCb der Deutlichkeit halber beseitigt sind.
(Dritte Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform werden die zwei Permanentmagnete, d.h. die ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b verwendet, In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Permanentmagnet 51a der ersten Ausführungsform beseitigt, und ein Ringelement 59, das zu der gleichen Form wie die des ersten Permanentmagneten 51a aufgebaut ist und aus einem nicht magnetischen Material (z.B. Aluminium) gefertigt ist, wird verwendet, um den ersten Strukturkörper 55a aufzubauen. Der Rest des verbleibenden Aufbaus ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform.
Als nächstes wird der Betrieb des Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 8A bis 8D beschrieben. 8A bis 8D entsprechen jeweils 4A bis 4D der ersten Ausführungsform. Außerdem ist in 8A bis 8D die Querschnittfläche des Ringelements 59 zum leichteren Verständnis mit einer Kreuzschraffur angezeigt.
Wie in 8A gezeigt, ist das bewegliche Element 52 in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 wie in der ersten Ausführungsform auf der einen Axialseite angeordnet, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet. Daher wird die Menge des magnetischen Flusses des anziehenden Magnetkreises MCa, der nur den zweiten Permanentmagneten 51b umfasst, in diesem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 im Vergleich zu dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo sich die Statorplatte 56 befindet, vergrößert. Dabei wird das bewegliche Element 52 weiterhin auf der einen Axialseite gehalten, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet.
Zu dieser Zeit ist die anziehende Magnetkraft größer als die elastische Kraft (abstoßende Kraft) des Gummis 45. Selbst wenn daher die elektrische Leistung nicht an die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 geliefert wird, wird der gekoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 aufrecht erhalten. Dabei wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 zu der Zeit der Entkopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem gekoppelten Zustand gehalten wurden, die elektrische Leistung in einer in 8B gezeigten Weise an die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54. Auf diese Weise wird die anziehende Magnetkraft, die von nicht den anziehenden Magnetkreisen MCa erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die von den nicht anziehenden Magnetkreisen MCb erzeugt wird. Dadurch wird das bewegliche Element 52 in Richtung der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, verschoben.
Ansprechend auf diese Verschiebung wird die Menge des magnetischen Flusses jedes nicht anziehenden Magnetkreises MCb im Vergleich zu dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 erhöht. Daher wird das bewegliche Element 52 weiterhin auf der anderen Axialseite gehalten, wo sich die Statorplatte 56 befindet. Außerdem wird die anziehende Magnetkraft, die durch die anziehenden Magnetkreise MCa erzeugt wird, verringert, so dass die abstoßende Kraft des Gummis 45 größer als die anziehende Magnetkraft wird. Daher werden die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 voneinander entkoppelt. Dadurch wird die Drehantriebskraft nicht länger von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes wird, wie in 8C gezeigt, in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo sich die Statorplatte 56 befindet, die Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb, der nur den zweiten Permanentmagneten 51b umfasst, im Vergleich zu der Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite angeordnet ist, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, vergrößert. Daher wird das bewegliche Element 52 weiterhin auf der anderen Axialseite gehalten, wo sich die Statorplatte 56 befindet.
Außerdem ist die anziehende Magnetkraft in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo die Statorplatte 56 sich befindet, kleiner als die abstoßende Kraft des Gummis 45. Selbst wenn daher die elektrische Leistung nicht an die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 geliefert wird, wird der entkoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 aufrecht erhalten. Das heißt, die Drehantriebskraft des Motors 10 wird nicht zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 wie in der ersten Ausführungsform zu der Zeit der Kopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem entkoppelten Zustand gehalten wurden, die elektrische Leistung in einer in 8D gezeigten Weise an die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54. Auf diese Weise wird die anziehende Magnetkraft, die von den anziehenden Magnetkreisen MCa erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die von den nicht anziehenden Magnetkreisen MCb erzeugt wird. Dadurch wird das bewegliche Element 52 in Richtung der einen Axialseite verschoben, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet.
Ansprechend auf diese Verschiebung wird die Menge des magnetischen Flusses jedes anziehenden Magnetkreises MCa im Vergleich zu dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 vergrößert. Dadurch wird die anziehende Magnetkraft größer als die abstoßende Kraft des Gummis 45, so dass die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt werden. Folglich wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Selbst in dem Fall der vorliegenden Ausführungsform, dem der einzige Permanentmagnet (insbesondere der zweite Permanentmagnet 51b) verwendet wird, kann die ähnliche Wirkung wie die der ersten Ausführungsform implementiert werden. Dabei ist es wie in der ersten Ausführungsform möglich, den fehlerhaften Betrieb des Kupplungsmechanismus, der aufgebaut ist, um die Begrenzung des Energieverbrauchs zur Zeit der Weiterleitung der Antriebskraft zu ermöglichen, zu begrenzen. Alternativ kann der zweite Permanentmagnet 51b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, während der erste Permanentmagnet 51a bereitgestellt wird, und ein Ringelement (ähnlich dem vorstehend diskutierten Ringelement 59), das zu der gleichen Form wie die des zweiten Permanentmagneten 51b aufgebaut und aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, kann verwendet werden, um den zweiten Strukturkörper 55b auszubilden. Außerdem kann ein entsprechender Raum, in dem das Ringelement 59 angeordnet werden soll, als ein leerer Spalt bleiben.
(Vierte Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform sind der erste Strukturkörper 55a, der den ersten Permanentmagneten 51a und den ersten Elektromagneten 53 umfasst und der zweite Strukturkörper 55b, der den zweiten Permanentmagneten 51b und den zweiten Elektromagneten 54 umfasst, beschrieben. Im Gegensatz dazu ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der erste Strukturkörper 55a der ersten Ausführungsform vollkommen beseitigt. Der Rest des verbleibenden Aufbaus ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform.
Als nächstes wird der Betrieb des Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 9A bis 9D beschrieben. 9A bis 9D entsprechen jeweils 4A bis 4D der ersten Ausführungsform.
Wie in 9A gezeigt, ist das bewegliche Element 52 in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 wie in der ersten Ausführungsform auf der einen Axialseite angeordnet, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet. Daher wird die Menge des magnetischen Flusses des anziehenden Magnetkreises MCa, der nur den zweiten Permanentmagneten 51b umfasst, in diesem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 im Vergleich zu dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo sich die Statorplatte 56 befindet, vergrößert. Dabei wird das bewegliche Element 52 weiterhin auf der einen Axialseite gehalten, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet.
Zu dieser Zeit ist die anziehende Magnetkraft größer als die elastische Kraft (abstoßende Kraft) des Gummis 45. Selbst wenn daher die elektrische Leistung nicht an den zweiten Elektromagneten 54 geliefert wird, wird der gekoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 aufrecht erhalten. Dabei wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 zu der Zeit der Entkopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem gekoppelten Zustand gehalten wurden, die elektrische Leistung in einer in 9B gezeigten Weise an den zweiten Elektromagneten 54. Auf diese Weise wird die anziehende Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die von dem anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird. Dadurch wird das bewegliche Element 52 in Richtung der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, verschoben.
Ansprechend auf diese Verschiebung wird die Menge des magnetischen Flusses jedes nicht anziehenden Magnetkreises MCb im Vergleich zu dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 vergrößert. Daher wird das bewegliche Element 52 weiterhin auf der anderen Axialseite gehalten, wo sich die Statorplatte 56 befindet. Außerdem wird die anziehende Magnetkraft, die durch den anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, verringert, so dass die abstoßende Kraft des Gummis 45 größer als die anziehende Magnetkraft wird. Daher werden die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 voneinander entkoppelt. Dadurch wird die Drehantriebskraft nicht länger von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes wird, wie in 9C gezeigt, in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo sich die Statorplatte 56 befindet, die Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb, der nur den zweiten Permanentmagneten 51b umfasst, im Vergleich zu dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite angeordnet ist, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, vergrößert. Daher wird das bewegliche Element 52 weiterhin auf der anderen Axialseite gehalten, wo sich die Statorplatte 56 befindet.
Außerdem ist die anziehende Magnetkraft in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite angeordnet ist, wo die Statorplatte 56 sich befindet, kleiner als die abstoßende Kraft des Gummis 45. Selbst wenn daher die elektrische Leistung nicht an den zweiten Elektromagneten 54 geliefert wird, wird der entkoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 aufrecht erhalten. Das heißt, die Drehantriebskraft des Motors 10 wird nicht zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 wie in der ersten Ausführungsform zu der Zeit der Kopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem entkoppelten Zustand gehalten wurden, die elektrische Leistung in einer in 9D gezeigten Weise an den zweiten Elektromagneten 54. Auf diese Weise wird die anziehende Magnetkraft, die von den anziehenden Magnetkreisen MCa erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die von den nicht anziehenden Magnetkreisen MCb erzeugt wird. Dadurch wird das bewegliche Element 52 in Richtung der einen Axialseite verschoben, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet.
Ansprechend auf diese Verschiebung wird die Menge des magnetischen Flusses des anziehenden Magnetkreises MCa im Vergleich zu dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 vergrößert. Dadurch wird die anziehende Magnetkraft größer als die abstoßende Kraft des Gummis 45, so dass die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt werden. Folglich wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Selbst wenn der erste Strukturkörper 55a vollständig beseitigt wird, ist es möglich, die gleiche Wirkung wie die der ersten Ausführungsform zu implementieren. Außerdem kann das nicht magnetische Material in dem entsprechenden Raum angeordnet werden, wo in der ersten Ausführungsform der erste Strukturkörper 55a angeordnet werden soll. Auch sollte sich verstehen, dass anstelle des ersten Strukturkörpers 55a der zweite Strukturkörper 55a vollständig beseitigt werden kann, während der erste Strukturkörper 55a bereitgestellt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Strukturkörper 55a vollständig beseitigt. Wie jedoch in der ersten Ausführungsform diskutiert, umfasst der erste Strukturkörper 55a den ersten Permanentmagneten 51a und den ersten Elektromagneten 53 (die ersten und zweiten Spulenabschnitte 53a, 53b). Daher kann der erste Permanentmagnet 51a oder der erste Spulenabschnitt 53a oder der zweite Spulenabschnitt 53b aus dem ersten Strukturkörper 55a beseitigt werden. In einem derartigen Fall kann anstelle des beseitigten ersten Permanentmagneten 51a oder des ersten Spulenabschnitts 53a oder des zweiten Spulenabschnitts 53b ein Ringelement, das aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, angeordnet werden.
Wie zum Beispiel in 10A gezeigt, können der erste Permanentmagnet 51a und der erste Spulenabschnitt 53a der ersten Ausführungsform beseitigt werden. Alternativ können, wie in 10B gezeigt, der erste Permanentmagnet 51a und der zweite Spulenabschnitt 53b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und ein Ringelement 91, das aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, kann an der entsprechenden Stelle, wo sich in der ersten Ausführungsform der erste Permanentmagnet 51a und der zweite Spulenabschnitt 53b befinden, angeordnet werden. Alternativ können der erste Permanentmagnet 51a und der dritte Spulenabschnitt 54a der ersten Ausführungsform, wie in 10C gezeigt, beseitigt werden, und ein Ringelement 59, das aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, kann an der entsprechenden Stelle, wo sich in der ersten Ausführungsform der erste Permanentmagnet 51a befindet, angeordnet werden. Alternativ können, wie in 10D gezeigt, der erste Permanentmagnet 51a und der vierte Spulenabschnitt 54b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und zwei Ringelemente 59, 58, die aus dem nicht magnetischen Material gefertigt sind, können jeweils an den zwei Stellen, wo sich in der ersten Ausführungsform jeweils der erste Permanentmagnet 51a und der vierte Spulenabschnitt 54b befinden, angeordnet werden.
Ferner können alternativ, wie in 11A gezeigt, der zweite Permanentmagnet 51b und der erste Spulenabschnitt 53a der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und ein Ringelement 59, das aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, kann an der Stelle, wo sich in der ersten Ausführungsform der erste Permanentmagnet 51b befindet, angeordnet werden. Alternativ können, wie in 11B gezeigt, der zweite Permanentmagnet 51b und der zweite Spulenabschnitt 53b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und zwei Ringelemente 59, 58, die aus dem nicht magnetischen Material gefertigt sind, können jeweils an den zwei Stellen, wo sich in der ersten Ausführungsform der zweite Permanentmagnet 51b und der zweite Spulenabschnitt 53b befinden, angeordnet werden. Ferner alternativ können, wie in 11C gezeigt, der zweite Permanentmagnet 51b und der dritte Spulenabschnitt 54a der ersten Ausführungsform beseitigt werden. Ferner können alternativ, wie in 11D gezeigt, der zweite Permanentmagnet 51b und der vierte Spulenabschnitt 54b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und ein Ringelement 91, das aus einem nicht magnetischen Material gefertigt ist, kann an der Stelle, wo sich in der ersten Ausführungsform der zweite Permanentmagnet 51b und der vierte Spulenabschnitt der ersten Ausführungsform 54b befindet, angeordnet werden.
Ferner alternativ können, wie in 12A gezeigt, der erste Permanentmagnet 51a, der erste Spulenabschnitt 53a und der vierte Spulenabschnitt 54b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und ein Ringelement 58, das aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, kann an der entsprechenden Stelle, wo sich in der ersten Ausführungsform der vierte Spulenabschnitt 54b befindet, angeordnet werden. Ferner können alternativ, wie in 12B gezeigt, der erste Permanentmagnet 51a, der zweite Spulenabschnitt 53b und der dritte Spulenabschnitt 54a der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und ein Ringelement 91, das aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, kann jeweils an der Stelle, wo sich in der ersten Ausführungsform der erste Permanentmagnet 51a und der zweite Spulenabschnitt 53b befinden, angeordnet werden. Ferner alternativ können, wie in 12C gezeigt, der erste Permanentmagnet 51a, der dritte Spulenabschnitt 54a und der vierte Spulenabschnitt 54b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und zwei Ringelemente 59, 58, die aus einem nicht magnetischen Material gefertigt sind, können an den Stellen, wo sich in der ersten Ausführungsform jeweils der erste Permanentmagnet 51a und der vierte Spulenabschnitt 54b befinden, angeordnet werden.
Ferner alternativ können, wie in 12D gezeigt, der zweite Permanentmagnet 51b, der erste Spulenabschnitt 53a und der vierte Spulenabschnitt 54b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und ein Ringelement 91, das aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, kann an der Stelle, wo sich in der ersten Ausführungsform der zweite Permanentmagnet 51b und der vierte Spulenabschnitt 54b befinden, angeordnet werden. Ferner können alternativ, wie in 12E gezeigt, der zweite Permanentmagnet 51b, der zweite Spulenabschnitt 53b und der dritte Spulenabschnitt 54a der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und ein Ringelement 58, das aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, kann an der Stelle, wo sich in der ersten Ausführungsform der zweite Spulenabschnitt 53b befindet, angeordnet werden. Ferner alternativ können, wie in 12F gezeigt, der zweite Permanentmagnet 51b, der erste Spulenabschnitt 53a und der zweite Spulenabschnitt 53b der ersten Ausführungsform beseitigt werden, und zwei Ringelemente 59, 58, die aus einem nicht magnetischen Material gefertigt sind, können an den Stellen angeordnet werden, wo sich in der ersten Ausführungsform jeweils der zweite Permanentmagnet 51b und der zweite Spulenabschnitt 53b befinden.
Das heißt, selbst in den Fällen von 10A bis 10D, 11A bis 11D und 12A bis 12D können die gleichen Wirkungen wie die der ersten Ausführungsform erreicht werden. Dadurch ist es wie in der ersten Ausführungsform möglich, den fehlerhaften Betrieb des Kupplungsmechanismus, der aufgebaut ist, um die Begrenzung des Energieverbrauchs zur Zeit der Weiterleitung der Antriebskraft zu ermöglichen, zu begrenzen.
10A bis 10D, 11A bis 11D und 12A bis 12F entsprechen 9A bis 9D. In diesen Zeichnungen sind der anziehende Magnetkreis MCa und der nicht anziehende Magnetkreis MCb der Deutlichkeit halber beseitigt, und die Querschnittfläche jedes entsprechenden Ringelements wird zum leichteren Verständnis mit der Kreuzschraffur angezeigt.
(Fünfte Ausführungsform)
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist das bewegliche Element 52 als das Zylinderelement (Ringelement) aufgebaut. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Querschnittform des beweglichen Elements 52, wie in 13 gezeigt, geändert. 13 ist ein Diagramm, das dem durch den Kreis IV in 2 angezeigten Bereich entspricht. Außerdem sind in 13 die Schraffuren der anderen Komponenten außer dem beweglichen Element 52 des leichten Verständnisses halber weggelassen.
Das heißt, in jeder der vorstehenden Ausführungsformen hat der axiale Querschnitt (Längsquerschnitt) des beweglichen Elements 52 die rechteckige Form. Im Gegensatz dazu ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 13 gezeigt, an jeder Ecke der rechteckigen Form ein konisch zulaufender Teil 52c bereitgestellt.
Die konisch zulaufenden Teile 52c sind derart festgelegt, dass eine Dicke des beweglichen Elements 52, die in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung des beweglichen Elements 52 gemessen wird, in Richtung jedes der zwei entgegengesetzten axialen Enden des beweglichen Elements 52 fortschreitend verkleinert ist. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform jeder konisch zulaufende Teil 52c aufgebaut, so dass er sich linear in dem axialen Querschnitt des beweglichen Elements 52 erstreckt.
Alternativ kann jeder konisch zulaufende Teil 52c, wie in 14 gezeigt, mit einer Krümmung, die in die radiale Auswärtsrichtung oder in die radiale Einwärtsrichtung konvex ist, aufgebaut sein, so dass der axiale Querschnitt des beweglichen Elements 52 zu einer Fassform geformt sein kann. Der Rest des verbleibenden Aufbaus ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform.
Auf diese Weise wird ein Kontaktoberflächenbereich zwischen dem beweglichen Element 52 und den ersten und zweiten Strukturkörpern 55a, 55b verkleinert, und dadurch wird ein Kontaktwiderstand zwischen dem beweglichen Element 52 und den ersten und zweiten Strukturkörpern 55a, 55b verringert. Daher wird ein Gleitwiderstand zur Zeit des Verschiebens des beweglichen Elements 52 verringert. Außerdem kann das Gewicht des beweglichen Elements 52 verringert werden. Daher ist es möglich, die an die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 zugeführte elektrische Leistung zur Zeit des Verschiebens des beweglichen Elements 52 zu verringern.
(Sechste Ausführungsform)
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen sind die Außen- und Innenumfangsoberflächen (Außen- und Innenrandflächen) des beweglichen Elements 52 oberflächenbehandelt, um die Reibung zwischen dem beweglichen Element 52 und den ersten und zweiten Permanentmagneten 51a, 51b zur Zeit der Verschiebung des beweglichen Elements 52 zu verringern. Alternativ wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Abnutzungsbegrenzungselement als ein getrenntes Element zu dem beweglichen Element 52 hinzugefügt.
Wenn die Reibungsabnutzung zwischen dem beweglichen Element 52 und den ersten und zweiten Permanentmagneten 51a, 51b fortschreitet, wird ein Spalt zwischen dem beweglichen Element 52 und den ersten und zweiten Permanentmagneten 51a, 51b übermäßig vergrößert. Dadurch können der anziehende Magnetkreis MCa und der nicht anziehende Magnetkreis MCb nicht angemessen ausgebildet werden. Daher können der gekoppelte Zustand oder der entkoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 in manchen Fällen nicht aufrecht erhalten werden.
Angesichts des vorstehenden Nachteils wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 15 und 16 gezeigt, ein erstes Abnutzungsbegrenzungselement 60a, das zu einer zylindrischen Rohrform aufgebaut ist, entlang der Innenumfangsoberfläche des ersten Permanentmagneten 51a angeordnet, und ein zweites Abnutzungsbegrenzungselement 60b, das zu einer zylindrischen Rohrform aufgebaut ist, wird entlang der Außenumfangsoberfläche des zweiten Permanentmagneten 51b angeordnet. 15 ist eine Querschnittansicht des Kupplungsmechanismus der vorliegenden Ausführungsform, die dem durch den Kreis IV in 2 angezeigten Bereich entspricht. 16 ist eine Querschnittansicht des Kupplungsmechanismus der vorliegenden Ausführungsform, die der entlang der Linie III-III in 2 genommenen Ansicht entspricht. Außerdem sind in 15 die Schraffuren der Komponenten außer dem beweglichen Element 52 zum leichten Verständnis weggelassen.
Die ersten und zweiten Abnutzungsbegrenzungselemente 60a, 60b sind jeweils durch eine Verbindungseinrichtung (z.B. Haftmittel) mit den ersten und zweiten Permanentmagneten 51a, 51b verbunden. Die ersten und zweiten Abnutzungsbegrenzungselemente 60a, 60b können aus einem magnetischen Material (z.B. Eisen) gefertigt sein, dessen Oberfläche zum Beispiel durch Abschrecken oder Galvanisieren gehärtet ist. Der Rest des verbleibenden Aufbaus ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform.
Auf diese Weise ist es möglich, die Reibungsabnutzung des beweglichen Elements 52 und der ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b, die durch das Verschieben des beweglichen Elements 52 verursacht wird, zu begrenzen. Außerdem dienen die ersten und zweiten Abnutzungsbegrenzungselemente 60a, 60b, die aus dem magnetischen Material gefertigt sind, jeweils als Jochelemente. Daher können die anziehenden Magnetkreise MCa und die nicht anziehenden Magnetkreise MCb wirksam ausgebildet werden. Außerdem kann die Menge (Volumen) der ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b verringert werden, und dadurch können die Herstellungskosten des Kupplungsmechanismus 20 verringert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der ersten und zweiten Abnutzungsbegrenzungselemente, 60a, 60b, die aus dem magnetischen Material gefertigt sind, zwischen dem beweglichen Element 52 und dem entsprechenden der ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b angeordnet. Alternativ können, wie in 17 gezeigt, dritte und vierte Abnutzungsbegrenzungselemente 60c, 60d, von denen jedes zu einer zylindrischen Rohrform aufgebaut ist, entlang der Innenumfangsoberfläche des ersten Elektromagneten 53 (insbesondere jeweils die Innenumfangsoberflächen der ersten und zweiten Spulenabschnitte 53a, 53b) angeordnet werden, und fünfte und sechste Abnutzungsbegrenzungselemente 60e, 60f, von denen jedes zu einer zylindrischen Rohrform aufgebaut ist, können entlang der Außenumfangsoberfläche des zweiten Elektromagneten 54 (insbesondere jeweils die Außenumfangsoberflächen der dritten und vierten Spulenabschnitte 54a, 54b) angeordnet werden.
In diesem Fall können die dritten bis sechsten Abnutzungsbegrenzungselemente 60c - 60f aus dem nicht magnetischen Material (z.B. Aluminium) gefertigt sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Abnutzung des beweglichen Elements 52 und der ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b, die durch die Verschiebung des beweglichen Elements 52 verursacht wird, zu begrenzen, und es ist auch möglich, das Kurzschließen der anziehenden Magnetkreise MCa und der nicht anziehenden Magnetkreise MCb zu begrenzen.
Außerdem ist es in diesem Fall wünschenswert, dass das bewegliche Element 52 sich in einer in der Richtung senkrecht zu der Drehachse genommenen Ansicht (z.B. Ansicht von 17) mit den dritten bis sechsten Abnutzungsbegrenzungselementen 60c - 60f überlappt, selbst wenn das bewegliche Element 52 zu einer beliebigen Stelle verschoben ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Anhaken (axiale Anliegen) des beweglichen Elements 52 an den dritten bis sechsten Abnutzungsbegrenzungselementen 60c - 60f zur Zeit des Verschiebens des beweglichen Elements 52 zu begrenzen.
Außerdem ist es nicht notwendig, jedes der ersten bis sechsten Abnutzungsbegrenzungselemente 60a - 60f zu der zylindrischen Rohrform auszubilden. Zum Beispiel kann jedes beliebige oder mehrere der ersten bis sechsten Abnutzungsbegrenzungselemente 60a - 60f in mehrere (in diesem Beispiel vier) bogenförmige Segmente unterteilt werden, die, wie in 18 gezeigt, hintereinander in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Auch können das erste Abnutzungsbegrenzungselement 60a und die fünften und sechsten Abnutzungsbegrenzungselemente 60e, 60f zusammen verwendet werden. Auch können das zweite Abnutzungsbegrenzungselement 60b und die dritten und vierten Abnutzungsbegrenzungselemente 60c, 60d zusammen verwendet werden.
(Siebte Ausführungsform)
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen dienen der vergrößerte Durchmesserteil 57a des Stifts 57 und das Eingreifloch 52b des entsprechenden Stiftaufnahmelochs 52a als die Begrenzungseinrichtung des Verschiebungsbereichs. Alternativ kann, wie in 19A gezeigt, die Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung ausgebildet werden, indem ein dicker Wandabschnitt(e) 52b in dem beweglichen Element 52 bereitgestellt wird/werden.
19A ist ein Diagramm, das dem durch den Kreis IV in 2 angezeigten Bereich entspricht. 19B bis 19D sind Diagramme, die Modifikationen der vorliegenden Ausführungsform zeigen. Außerdem sind in 19A bis 19D die Schraffuren anderer Komponenten als des beweglichen Elements 52 des einfachen Verständnisses halber weggelassen.
Insbesondere hat das bewegliche Element 52 der vorliegenden Ausführungsform jeweils zwei dicke Abschnitte 52d auf den entgegengesetzten axialen Enden des beweglichen Elements 52. Eine Dicke jedes dicken Abschnitts 52d, die in der Radialrichtung senkrecht zu der Drehachse gemessen ist, ist größer als eine Dicke des axialen Mittelabschnitts des beweglichen Elements 52. Das heißt, der axiale Querschnitt des beweglichen Elements 52 der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 19A gezeigt, derart aufgebaut, dass er eine H-Form hat. Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform der Innendurchmesser des ersten Permanentmagneten 51a kleiner festgelegt als der Innendurchmesser des ersten Elektromagneten 53, und der Außendurchmesser des zweiten Permanentmagneten 51b ist größer als der Außendurchmesser des zweiten Elektromagneten 54 festgelegt. Der Rest des verbleibenden Aufbaus ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform.
Auf diese Weise wird das bewegliche Element 52 verschoben, einer der dicken Abschnitte 52d des beweglichen Elements 52 berührt den entsprechenden der ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b. Dadurch wird der Verschiebungsbereich des beweglichen Elements 52 in der Axialrichtung der Drehachse begrenzt. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform dienen die dicken Abschnitte 52d der ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b als die Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung, und die ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b dienen als die Kontaktabschnitte.
Außerdem ist ein (nicht gezeigtes) Stoßdämpfungselement, wie etwa ein elastisches Element oder ein Elastomer (z.B. Gummi) oder Harz, zwischen einer Kontaktoberfläche jedes der dicken Abschnitte 52d des beweglichen Elements 52 und der entsprechenden Kontaktoberflächen der ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b, welche nach dem Verschieben des beweglichen Elements 52 die Kontaktoberfläche des dicken Abschnitts 52d berühren, angeordnet. Dadurch kann der Kollisionsaufprall zur Zeit des Berührens des dicken Abschnitts 52d des beweglichen Elements 52 mit den Kontaktoberflächen der ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b verringert oder abgemildert werden, und das mit der Bewegung des beweglichen Elements 52 verbundene Betriebsgeräusch kann verringert werden.
Außerdem kann als eine Modifikation der vorliegenden Ausführungsform anstelle der dicken Abschnitte 52d von 19A ein dicker Abschnitt 52e in dem axialen Mittelbereich des beweglichen Elements 52 ausgebildet werden, so dass eine Dicke des dicken Abschnitts 52e, die in der radialen Richtung senkrecht zu der Drehachse gemessen wird, wie in 19B gezeigt, größer als die jedes der entgegengesetzten Endteile des beweglichen Elements 52 ist. In einem derartigen Fall hat der axiale Querschnitt des beweglichen Elements 52 eine Kreuz- und Querform. Außerdem wird in einem derartigen Fall ein Innendurchmesser des ersten Permanentmagneten 51a größer festgelegt als ein Innendurchmesser des ersten Elektromagneten 53, und ein Außendurchmesser des zweiten Permanentmagneten 51b wird kleiner festgelegt als ein Außendurchmesser des zweiten Elektromagneten 54.
Auch ist ein (nicht gezeigtes) Stoßdämpferelement, wie ein elastisches Element oder ein Elastomer (z.B. Gummi) oder Harz, zwischen jeder der zwei entgegengesetzten Kontaktoberflächen des dicken Abschnitts 52e des beweglichen Elements 52 und den entsprechenden Kontaktoberflächen der ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 angeordnet. Auf diese Weise dienen der dicke Abschnitt 52e und die ersten und zweiten Permanentmagnete 51a, 51b als die Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung und die ersten und zweiten Elektromagnete 53, 54 dienen jeweils als die Kontaktabschnitte. Dadurch können die unter Bezug auf 19A diskutierten Vorteile erreicht werden.
Außerdem dienen in einer in 19C gezeigten anderen Modifikation der vorliegenden Ausführungsform das in 19A gezeigte bewegliche Element 52 der vorliegenden Ausführungsform mit der H-Form im Querschnitt und die ersten und zweiten Abnutzungsbegrenzungselemente 60a, 60b der sechsten Ausführungsform als das Verschiebungsbereichsbegrenzungselement und die Kontaktabschnitte. Auch ist ein (nicht gezeigtes) Stoßdämpfungselement, wie etwa ein elastisches Element oder ein Elastomer (z.B. Gummi), zwischen der Kontaktoberfläche jedes der dicken Abschnitte 52d des beweglichen Elements 52 und den entsprechenden Kontaktoberflächen der ersten und zweiten Abnutzungsbegrenzungselemente 60a, 60b angeordnet.
Außerdem dienen in einer in 19D gezeigten anderen Modifikation der vorliegenden Ausführungsform das bewegliche Element 52 der Modifikation 19B mit der Kreuz- und Querform in ihrem axialen Querschnitt und die dritten bis sechsten Abnutzungsbegrenzungselemente 60c - 60f der sechsten Ausführungsform als die Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung und die Kontaktabschnitte. Außerdem ist ein (nicht gezeigtes) Stoßdämpfungselement, wie etwa ein elastisches Element oder ein Elastomer (z.B. Gummi), zwischen jeden von zwei entgegengesetzten Kontaktoberflächen des dicken Abschnitts 52e des beweglichen Elements 52 und den entsprechenden Kontaktoberflächen der dritten bis sechsten Reibungsbegrenzungselemente 60c - 60f angeordnet.
Ferner alternativ kann der Verschiebungsbereich des beweglichen Elements 52 in der Axialrichtung durch Berührung des beweglichen Elements 52 mit der Statorplatte 56 begrenzt werden.
(Achte Ausführungsform)
In den vorstehenden Ausführungsformen sind der erste Spulenabschnitt 53a, der erste Permanentmagnet 51a und der zweite Spulenabschnitt 53b integral durch das Haftmittel (Klebstoff) befestigt, um den ersten Strukturkörper 55a zu bilden, und der dritte Spulenabschnitt 54a, der zweite Permanentmagnet 51b und der vierte Spulenabschnitt 54b sind durch das Haftmittel (Klebstoff) integral befestigt, um den zweiten Strukturkörper 55b zu bilden. Alternativ werden in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 20 und 21 gezeigt, erste und zweite Spulenkörper 61, 62 verwendet, um diese Komponenten zu befestigen, um die ersten und zweiten Strukturkörper 55a, 55b zu bilden.
20 ist ein Diagramm, das dem durch den Kreis IV in 2 angezeigten Bereich entspricht. 21 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Statorplatte 56 und der ersten und zweiten Spulenkörper 61, 62. Außerdem sind in 20 die Schraffuren der Komponenten außer der ersten und zweiten Spulenkörper 61, 62 des einfachen Verständnisses halber weggelassen.
Der erste Spulenkörper 61 ist ein zylindrisches rohrförmiges Element (Körper), das aus einem nicht magnetischen Material (z.B. Aluminium) aufgebaut ist. Der erste Permanentmagnet 51a ist in die Außenumfangsoberfläche des ersten Spulenkörpers 61 eingepasst, und der Spulendraht der ersten und zweiten Spulenabschnitte 53a, 53b ist um die Außenumfangsoberfläche des ersten Spulenkörpers 61 gewickelt. Dadurch wird der erste Strukturkörper 55a ausgebildet. Auch sollte sich verstehen, dass der erste Spulenkörper 61 aus einem Harzmaterial gefertigt sein kann.
Eine grundlegende Struktur des zweiten Spulenkörpers 62 ist die gleiche wie die des ersten Spulenkörpers 61. Der zweite Spulenkörper 62 ist radial einwärts von dem ersten Spulenkörper 61 angeordnet. Der zweite Permanentmagnet 51b ist an eine Außenumfangsoberfläche des zweiten Spulenkörpers 62 angepasst, und der Spulendraht der dritten und vierten Spulenabschnitte 54a, 54b ist um die Außenumfangsoberfläche des zweiten Spulenkörpers 62 gewickelt.
Außerdem ist der Endteil jedes der ersten und zweiten Spulenkörper 61, 62, der sich auf der anderen Axialseite befindet, wo die Statorplatte 56 angeordnet ist, durch das Verbindungsmittel, z.B. Kleben, Reibschweißen, Schweißen oder Verpressen, in eine entsprechende Vertiefung (Rille) der Statorplatte 56 eingepasst. Der Rest des verbleibenden Aufbaus ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die Spulendrähte der ersten bis vierten Spulenabschnitte 53a - 54b direkt und leicht um die ersten und zweiten Spulenkörper 61, 62 gewickelt werden. Daher kann die Arbeitsproduktivität in der Herstellung des Stators 50 verbessert werden.
Außerdem sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform die ersten und zweiten Spulenkörper 61, 62 durch Verbinden der ersten und zweiten Spulenkörper 61, 62 mit der Statorplatte 56 an der Statorplatte 56 befestigt. Alternativ können die ersten und zweiten Spulenkörper 61, 62 an der Statorplatte 56 befestigt sein, indem die ersten und zweiten Spulenkörper 61, 62 mechanisch mit der Statorplatte 56 eingreifen.
Wie zum Beispiel in 22 angezeigt, die eine Perspektivansicht des ersten Spulenkörpers 61 zeigt, können an dem Endteil des ersten Spulenkörpers 61, der sich auf der anderen Axialseite befindet, wo sich die Statorplatte 56 befindet, Eingreifklauen 61a ausgebildet sein. Unter Bezug auf 23 können die Eingreifklauen 61a durch Eingreiflöcher 56b der Statorplatte 56 eingesetzt werden, und distale Endteile der Eingreifklauen 61a, die von den Eingreiflöchern 56b vorstehen, können gebogen sein, um die Eingreifklauen 61a an den Eingreiflöchern 56b zu befestigen, wodurch der erste Spulenkörper 61 an der Statorplatte 56 befestigt wird. Der zweite Spulenkörper 62 kann in einer ähnlichen Weise wie die des ersten Spulenkörpers 61 an der Statorplatte 56 befestigt werden.
Wenn die ersten und zweiten Spulenkörper 61, 62 der vorliegenden Ausführungsform auf eine oder mehrere der zweiten bis fünften Ausführungsformen angewendet werden, ist es möglich, einen oder mehrere der Permanentmagnete und der Spulen zu beseitigen. Auch kann die Anordnung des/der Ringelements/e, die aus dem nicht magnetischen Material gefertigt sind, vereinfacht werden, und die Funktion des Spalts kann vereinfacht werden.
(Neunte Ausführungsform)
In den vorstehenden Ausführungsformen arbeiten die Stifte 57, die an der Statorplatte 56 befestigt sind, und die Stiftaufnahmelöcher 52a, die in dem beweglichen Element 52 ausgebildet sind, zusammen, um die Drehung des beweglichen Elements 52 um die Drehachse relativ zu der Statorplatte 56 zu begrenzen. Alternativ wird die Drehung des beweglichen Elements 52 in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 24 und 25 gezeigt, durch einen Vorsprung 51c, der in dem zweiten Permanentmagneten 51b ausgebildet ist, und ein Vorsprungaufnahmeloch (Vertiefung oder Rille) 52, die in dem beweglichen Element 52 ausgebildet ist, begrenzt.
24 ist eine Querschnittansicht ähnlich der entlang der Linie III-III in 2 genommenen. 25 ist eine entlang der Linie XXV-XXV in 24 genommene Querschnittansicht. Insbesondere ist der Vorsprung 51c ausgebildet, um an dem einen Endteil des zweiten Permanentmagneten 51b, der sich auf der Seite des Ankers 40 befindet, radial auswärts in Richtung des beweglichen Elements 52 vorzustehen. Das Vorsprungaufnahmeloch 52f ist auf der Innenumfangsseite des beweglichen Elements 52 radial ausgebildet, um den Vorsprung 51c aufzunehmen.
Das Vorsprungaufnahmeloch 52f erstreckt sich von dem einen Endteil des beweglichen Elements 52, der sich auf der Seite des Ankers 40 befindet, in Richtung des anderen Endteils des beweglichen Elements 52, der sich auf der Seite der Statorplatte 56 befindet, den ganzen Weg zu einer axialen Zwischenstelle zwischen dem einen Endteil und dem anderen Endteil des beweglichen Elements 52 in die Axialrichtung. Der Rest des verbleibenden Aufbaus ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform. Wenn daher das bewegliche Element 52 verschoben wird, berührt eine axiale Endoberfläche (rechte Endoberfläche in 25) des Vorsprungaufnahmelochs 52f, die sich auf der Seite der Statorplatte 56 befindet, den Vorsprung 51c, um den verschiebbaren Bereich des beweglichen Elements 52 zu begrenzen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Stifte 57 beseitigt, und der Vorsprung 51c des zweiten Permanentmagneten 51b und das Vorsprungaufnahmeloch 52f des beweglichen Elements 52 arbeiten zusammen, um die Drehung des beweglichen Elements 52 zu begrenzen und den Verschiebungsbereich des beweglichen Elements 52 zu begrenzen, um als die Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung mit der einfachen Struktur zu dienen.
(Zehnte Ausführungsform)
Wie unter Bezug auf 2 der ersten Ausführungsform diskutiert, sind die ersten Spalte δ1, δ2 zwischen dem hohlen Zylinderraum der Riemenscheibe 30 und dem Stator 50 ausgebildet. Daher kann möglicherweise das Eindringen von Fremdobjekten (z.B. Staub, Bruchstücken oder ähnlichem) in die Spalte δ1, δ2 auftreten. Das Eindringen der Fremdobjekte in die Spalte δ1, δ2 kann möglicherweise die Verschiebung des beweglichen Elements 52 stören, wodurch sich möglicherweise die Fehlfunktion des Kupplungsmechanismus ergibt.
Daher sind gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 26 gezeigt, mehrere Flügel 31a in der Innenumfangsoberfläche (Innenumfangsteil) des äußeren Zylinderabschnitts 31 der Riemenscheibe 30 ausgebildet, um eine Strömung der Luft von dem hohlen Zylinderraum in Richtung der Seite der Statorplatte 56 zu erzeugen. Mit anderen Worten sind die Flügel 31a ausgebildet, um die Strömung der Luft von der Innenseite in Richtung der Außenseite des äußeren Zylinderabschnitts 31 zu erzeugen.
26 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht der Riemenscheibe 30 der vorliegenden Ausführungsform. Die Flügel 31a können integral mit der Riemenscheibe 30 ausgebildet sein. Alternativ können die Flügel 31a aus einem Harzmaterial getrennt von der Riemenscheibe 30 ausgebildet werden und dann durch ein Verbindungsmittel (z.B. Haftmittel oder Klebstoff) mit der Innenumfangsoberfläche des äußeren Zylinderabschnitts 31 der Riemenscheibe 30 verbunden werden. Der Rest des verbleibenden Aufbaus ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Strömung der Luft von dem Inneren des hohlen Zylinderraums in Richtung der Seite der Statorplatte 56 durch die Drehung der Riemenscheibe 30 erzeugt, so dass es möglich ist, das Eindringen der Fremdobjekte in den hohlen Zylinderraum durch die Spalte δ1, δ2 zu begrenzen. Alternativ können die ersten und zweiten Strukturkörper 55a, 55b des Stators 50 und das bewegliche Element 52 in einem Kasten (Gehäuse) aufgenommen werden, um die Verschiebungsfehlfunktion des beweglichen Elements 52, die durch Festfressen des Fremdobjekts verursacht wird, zu begrenzen.
(Elfte Ausführungsform)
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Strukturen der Riemenscheibe 30 und des Stators 50 der ersten Ausführungsform, wie in 27 gezeigt, geändert. 27 zeigt eine Querschnittansicht des Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform, und 28 ist eine entlang der Linie XXVIII-XXVIII in 27 genommene Ansicht.
Insbesondere ist der äußere Zylinderabschnitt 31 der Riemenscheibe 30 aus einem nicht magnetischen Material (z.B. rostfreiem Stahl) gefertigt. Außerdem ist der äußere Zylinderabschnitt 31 durch Kleben, Verpressen oder ähnliches mit dem inneren Zylinderabschnitt 32 und dem Endoberflächenabschnitt 33 verbunden, die wie in der ersten Ausführungsform integral aus dem magnetischen Material gefertigt sind.
Daher hat die Riemenscheibe 30 der vorliegenden Ausführungsform die Doppelzylinderstruktur wie in der ersten Ausführungsform. Jedoch ist der äußere Zylinderabschnitt 31 der vorliegenden Ausführungsform aus dem nicht magnetischen Material gefertigt. Folglich ist der äußere Zylinderabschnitt 31 im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform nicht Teil des anziehenden Magnetkreises MCa und des nicht anziehenden Magnetkreises MCb.
Als nächstes umfasst der Stator 50 der vorliegenden Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform den Permanentmagneten 51b, das bewegliche Element 52, den Elektromagneten (der als die Verschiebungseinrichtung für das bewegliche Element 52 dient) 54 und die Statorplatte 56.
Der Permanentmagnet 51b und der Elektromagnet 54 sind radial einwärts von dem beweglichen Element 52 angeordnet und entsprechen dadurch jeweils dem zweiten Permanentmagneten 51b und dem zweiten Elektromagneten 54 der ersten Ausführungsform. Folglich wird in der vorliegenden Ausführungsform der Begriff „zweiter“ beseitigt, und die Begriffe des Permanentmagneten 51b und des Elektromagneten 54 werden verwendet, während die Bezugsnummern 51b, 54, verwendet werden, welche die gleichen wie die Bezugsnummern des zweiten Permanentmagneten 51b und des zweiten Elektromagneten 54 der ersten Ausführungsform sind.
Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform der einzige Permanentmagnet 51b verwendet, so dass die radiale Dicke des Permanentmagneten 51b der vorliegenden Ausführungsform größer als die des zweiten Permanentmagneten 51b der ersten Ausführungsform gemacht wird. Dies gilt auch für den Elektromagneten 54. Der dritte Spulenabschnitt 54a des Elektromagneten 54, der Permanentmagnet 51b und der vierte Spulenabschnitt 54b sind integral befestigt, um den Zylinderstrukturkörper 55b wie in der ersten Ausführungsform auszubilden.
Die grundlegende Struktur des beweglichen Elements 52 ist ähnlich der der ersten Ausführungsform. In der ersten Ausführungsform ist das bewegliche Element 52 zwischen den radial innenseitigen Schlitzlöchern 33a und den radial außenseitigen Schlitzlöchern 33b des Endoberflächenabschnitts 33 der Riemenscheibe 30 angeordnet. Alternativ wird das bewegliche Element 52 in der vorliegenden Ausführungsform sowohl radial auswärts von den radial innenseitigen Schlitzlöchern 33a als auch den radial außenseitigen Schlitzlöchern 33b des Endoberflächenabschnitts 33 angeordnet.
Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 27 gezeigt, der Strukturkörper 55b, der den Permanentmagneten 51b und den Elektromagnet 54 enthält, radial auswärts von dem inneren Zylinderabschnitt 32 angeordnet, und das bewegliche Element 52 ist radial auswärts von dem Strukturkörper 55b angeordnet. Außerdem ist der äußere Zylinderabschnitt 31, der aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, radial auswärts von dem beweglichen Element 52 angeordnet.
Außerdem hat der andere Endteil des beweglichen Elements 52, der sich auf der Seite der Statorplatte 56 befindet, einen Flansch 52g, der sich radial auswärts erstreckt und zu einer kreisförmigen Plattenform (Ringform) aufgebaut ist. Der Flansch 52g umfasst mehrere Eingreiflöcher 52b, von denen jedes einen Innendurchmesser hat, der kleiner als ein Außendurchmesser des vergrößerten Durchmesserteils 57a des Stifts 57 ist. Auf diese Weise greift der vergrößerte Durchmesserteil 57a, selbst wenn das bewegliche Element 52 in Richtung des Endoberflächenabschnitts 33 verschoben wird, in einen Umfangsrandteil der Öffnung des Eingreiflochs 52b ein, um die weitere Verschiebung des beweglichen Elements 52 zu begrenzen. Daher wird ein Verschiebungsbereich des beweglichen Elements 52 begrenzt.
Daher wird, selbst wenn das bewegliche Element 52 in Richtung des Endoberflächenabschnitts 33 der Riemenscheibe 30 verschoben wird, ein axialer Spalt δ4 zwischen dem beweglichen Element 52 und dem Endoberflächenabschnitt 33 übrig gelassen. Daher ist es zur Zeit des Drehens der Riemenscheibe 30 möglich, die Berührung der Riemenscheibe 30 mit dem beweglichen Element 52 zu begrenzen. Als ein Ergebnis kann die Drehung des beweglichen Elements 52 um die Drehachse begrenzt werden. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform dienen der vergrößerte Durchmesserteil 57a des Stifts 57 und das Eingreifloch 52b des Flansches 52g als die Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung, und der vergrößerte Durchmesserteil 57a des Stifts 57 dient als der Kontaktabschnitt.
Außerdem ist ähnlich der ersten Ausführungsform ein (nicht gezeigtes) Stoßdämpferelement, wie etwa ein elastisches Element oder ein Elastomer (z.B. Gummi) oder Harz, zwischen dem vergrößerten Teil 57a und dem Eingreifloch 52b an der Kontaktstelle (Kontaktoberfläche) angeordnet, an der der vergrößerte Durchmesserteil 57a zur Zeit des Verschiebens des beweglichen Elements 52 in Richtung des Endoberflächenabschnitts 33 der Riemenscheibe 30 das Eingreifloch 52b berührt.
Als nächstes wird unter Bezug auf 29A bis 29D der Betrieb des Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 29A bis 29D sind Diagramme, die einen Bereich von 27 anzeigen, der durch einen Kreis XXIX angezeigt wird. 29A bis 29D sind Diagramme, die jeweils 4A bis 4D der ersten Ausführungsform entsprechen. Außerdem sind in 29A bis 29D die Schraffuren der Komponenten außer dem beweglichen Element 52 des einfachen Verständnisses halber weggelassen.
Wie in 29A gezeigt, ist das bewegliche Element 52 in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 auf der einen Axialseite angeordnet, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird zu dieser Zeit, wie vorstehend diskutiert, aufgrund des Vorhandenseins des beweglichen Elements 52 an der Stelle radial auswärts von den Schlitzlöchern 33a, 33b des Endoberflächenabschnitts 33 der Riemenscheibe 30 der Magnetwiderstand des durch die durchgezogene Linie in 29A angezeigten Magnetkreises verringert, und dadurch wird die Magnetkraft, die an diesem Magnetkreis erzeugt wird, vergrößert.
Das heißt, im Vergleich zu dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, angeordnet ist, wird der Magnetwiderstand in dem Magnetkreis, der mit dem Permanentmagnet 51b ausgebildet ist und den magnetischen Fluss in dieser Reihenfolge durch das bewegliche Element 52, den Endoberflächenabschnitt 33, den Anker 40 und den inneren Zylinderabschnitt 32 leitet, verringert. Daher wird die Magnetkraft, die durch diesen Magnetkreis erzeugt wird, vergrößert.
Außerdem wirkt die Magnetkraft, die durch den Magnetkreis erzeugt wird, der durch die fette durchgezogene Linie in 29A angezeigt wird, als die anziehende Magnetkraft, die zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 koppelt. Daher dient der Magnetkreis, der durch die fette durchgezogene Linie in 29A angezeigt ist, als der anziehende Magnetkreis MCa der vorliegenden Ausführungsform. Wenn das bewegliche Element 52 zu der einen Axialseite, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, verschoben wird, wird der Luftspalt zwischen dem beweglichen Element 52 und der Statorplatte 56 gebildet.
Dieser Spalt vergrößert den Magnetwiderstand in dem Magnetkreis, der durch die regelmäßig gestrichelte Linie in 29A angezeigt ist und mit dem Permanentmagneten 51b ausgebildet ist, um den magnetischen Fluss in dieser Reihenfolge durch das bewegliche Element 52, die Statorplatte 56 und den inneren Zylinderabschnitt 32 zu leiten. Dadurch wird die Magnetkraft, die an diesem Magnetkreis erzeugt wird, verringert.
Außerdem wirkt die Magnetkraft, die von dem durch die regelmäßig gestrichelte Linie in 29A angezeigten Magnetkreis erzeugt wird, nicht als die anziehende Magnetkraft, die zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 koppelt. Daher dient der Magnetkreis, der durch die regelmäßig gestrichelte Linie in 29A angezeigt ist, als der nicht anziehende Magnetkreis MCb der vorliegenden Ausführungsform.
Wenn außerdem das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite angeordnet wird, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, wird die Menge des magnetischen Flusses, der an dem anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, vergrößert. Daher wird die Stelle des beweglichen Elements 52 auf der einen Axialseite gehalten, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet.
Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform die elastische Kraft (abstoßende Kraft) des Gummis 45, die in der Trennungsrichtung (Entkopplungsrichtung) zum Trennen der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 voneinander ausgeübt wird, kleiner festgelegt als die anziehende Magnetkraft, die in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, angeordnet ist, ausgeübt wird. Selbst wenn daher keine elektrische Leistung an den Elektromagneten 54 zugeführt wird, werden die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 gehalten. Dadurch wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 zur Zeit der Entkopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem in 29A gezeigten gekoppelten Zustand gehalten wurden, die elektrische Leistung in einer in 29B gezeigten Weise an den Elektromagneten 54. Insbesondere erzeugt der Elektromagnet 54 die elektromagnetische Kraft, welche die Menge des magnetischen Flusses, der durch den anziehenden Magnetkreis MCa geht, verringert und die Menge des magnetischen Flusses, der durch den nicht anziehenden Magnetkreis MCb geht, vergrößert.
Auf diese Weise wird die Magnetkraft, die von dem durch die fette gestrichelte Linie in 29B angezeigten nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird, größer als die anziehende Magnetkraft, die von der dem durch die regelmäßige durchgezogene Linie in 29B angezeigten anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird. Dadurch wird das bewegliche Element 52 in Richtung der anderen Axialseite verschoben, wo sich die Statorplatte 56 befindet. Nach dieser Verschiebung des beweglichen Elements 52 wird der Magnetwiderstand des nicht anziehenden Magnetkreises MCb in diesem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 im Vergleich zu dem Magnetwiderstand des nicht anziehenden Magnetkreises MCb in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 verringert. Dadurch wird die Position des beweglichen Elements 52 auf der Seite der Statorplatte 56 beibehalten.
Wenn außerdem das bewegliche Element 52 zu der anderen Axialseite verschoben wird, wo sich die Statorplatte 56 befindet, wird der Spalt (Luftspalt) zwischen dem beweglichen Element 52 und dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 ausgebildet. Aufgrund des Vorhandenseins dieses Spalts ist der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa in diesem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 im Vergleich zu dem Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 vergrößert. Folglich wird die abstoßende Kraft des Gummis 45 größer als die anziehende Magnetkraft, so dass die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 voneinander entkoppelt werden. Dadurch wird die Drehantriebskraft nicht länger von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes wird die Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 nach dem Entkopplungsvorgang von 29B auf der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, angeordnet ist, im Vergleich zu der Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, angeordnet ist, vergrößert. Daher wird das bewegliche Element 52 weiterhin auf der anderen Axialseite gehalten, wo sich die Statorplatte 56 befindet.
Außerdem ist in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, angeordnet ist, die anziehende Magnetkraft kleiner als die abstoßende Kraft des Gummis 45. Obwohl die elektrische Leistung nicht an den Elektromagneten 54 geliefert wird, wird daher der entkoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 aufrecht erhalten. Das heißt, die Drehantriebskraft des Motors 10 wird nicht an den Kompressor 2 weitergeleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 zur Zeit der Kopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem in 29C gezeigten entkoppelten Zustand gehalten wurden, die elektrische Leistung in einer in 29D gezeigten Weise an den Elektromagneten 54. Insbesondere erzeugt der Elektromagnet 54 die elektromagnetische Kraft, welche die Menge des magnetischen Flusses, der den anziehenden Magnetkreis MCa durchläuft, vergrößert, und die Menge des magnetischen Flusses, der den nicht anziehenden Magnetkreis MCb durchläuft, verringert.
Auf diese Weise wird die anziehende Magnetkraft, die von dem anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird. Dabei wird das bewegliche Element 52 in Richtung der einen Axialseite, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, verschoben.
Nach dieser Verschiebung des beweglichen Elements 52 wird der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa im Vergleich zu dem Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises MCa in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 verringert. Dabei wird die Menge des magnetischen Flusses des anziehenden Magnetkreises MCa weiter vergrößert. Daher wird die anziehende Magnetkraft größer als die abstoßende Kraft des Gummis 45, so dass die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt werden. Folglich wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Der Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform wird in der vorstehend beschriebenen Weise betrieben. Daher ist es ähnlich der ersten Ausführungsform möglich, den fehlerhaften Betrieb des Kupplungsmechanismus, der aufgebaut ist, um die Begrenzung des Energieverbrauchs zur Zeit der Weiterleitung der Antriebskraft zu ermöglichen, zu begrenzen.
Außerdem ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufgrund des Vorhandenseins des beweglichen Elements 52 an der Stelle radial auswärts von den Schlitzlöchern 33a, 33b des Endoberflächenabschnitts 33 der Riemenscheibe 30 möglich, den Fluss des magnetischen Flusses, der den anziehenden Magnetkreis MCa durchläuft, zu umgehen. Daher werden der magnetische Fluss, der von der Seite der Riemenscheibe 30 zu der Seite des Ankers 40 läuft, und der magnetische Fluss, der von der Seite des Ankers 40 zu der Seite der Riemenscheibe 30 läuft, vergrößert, um die anziehende Magnetkraft zu vergrößern. Außerdem können die Aufbauten der fünften bis neunten Ausführungsformen auf den Kupplungsmechanismus der vorliegenden Ausführungsform angewendet werden.
(Zwölfte Ausführungsform)
In der elften Ausführungsform dienen der vergrößerte Durchmesserteil 57a des Stifts 57 und das Eingreifloch 52b des Flansches 52g als die Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung. In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 30 gezeigt, ein Anschlag 56a in der Statorplatte 56 bereitgestellt, um als die Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung zu dienen.
30 ist ein Diagramm, das der Querschnittansicht des durch den Kreis XXIX in 27 angezeigten Bereichs entspricht. Außerdem sind in 30 die Schraffuren der Komponenten außer dem beweglichen Element 52 und dem Anschlag 56a des leichteren Verständnisses halber weggelassen.
Insbesondere ist der Anschlag 56a ein zylindrisches rohrförmiges Element, das aus dem nicht magnetischen Material (z.B. nicht rostendem Stahl) gefertigt ist und durch ein Verbindungsmittel (z.B. Kleben oder Verpressen) mit der Außenumfangsoberfläche der Statorplatte 56 verbunden ist. Außerdem hat der Anschlag 56a einen abgestuften Teil 56c, der sich entlang des gesamten Umfangs des Anschlags 56a erstreckt und radial einwärts vorsteht. Der Rest des verbleibenden Aufbaus ist der gleiche wie der der elften Ausführungsform.
Wenn auf diese Weise das bewegliche Element 52 verschoben wird, berührt der Flansch 52g des beweglichen Elements 52 den abgestuften Teil 56c, um den Verschiebungsbereich des beweglichen Elements 52 zu begrenzen. Das heißt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform dienen der Flansch 52g und der abgestufte Teil 56c als die Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung, und der abgestufte Teil 56c dient als der Kontaktabschnitt. Selbst wenn daher die Riemenscheibe 30 gedreht wird, wird die Berührung der Riemenscheibe 30 mit dem beweglichen Element 52 begrenzt.
Außerdem ist ein (nicht gezeigtes) Stoßdämpfungselement, wie etwa ein elastisches Element oder ein Elastomer (z.B. Gummi) oder Harz, an der Kontaktstelle (Kontaktoberfläche), an welcher der Flansch 52g zur Zeit der Verschiebung des beweglichen Elements 52 den abgestuften Teil 56c berührt, bereitgestellt. Dadurch kann der Kollisionsaufprall zur Zeit der Berührung des Flansches 52g mit dem abgestuften Teil 56c verringert oder abgemildert werden, und das damit verbundene Betriebsgeräusch kann verringert werden.
(Dreizehnte Ausführungsform)
In der elften Ausführungsform ist die radiale Dicke des Permanentmagneten 51b im Vergleich zu der radialen Dicke des zweiten Permanentmagneten 51b der ersten Ausführungsform vergrößert. Daher kann das Volumen des Permanentmagneten 51b möglicherweise größer als das erforderliche Volumen sein, das benötigt wird, um die erforderliche anziehende Magnetkraft zum Koppeln zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 zu erzeugen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 31 gezeigt, die radiale Dicke des Permanentmagneten 51b verringert, und dadurch wird das Volumen des Permanentmagneten 51b auf ein angemessenes Volumen verkleinert, das angemessen ist, um die benötigte anziehende Magnetkraft zu erzeugen, die erforderlich ist, um zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 zu koppeln. Außerdem ist ein Jochelement 63, das zu einer zylindrischen Rohrform aufgebaut ist und aus einem magnetischen Material (z.B. Eisen) gefertigt ist, an einem verkleinerten Teil angeordnet, der nach der Volumenverringerung des Permanentmagneten 51b übrig ist.
Der Rest des verbleibenden Aufbaus ist der gleiche wie der der elften Ausführungsform. Auf diese Weise kann die Menge (Volumen) des Permanentmagneten 51b verringert werden, und dadurch können die Herstellungskosten des Kupplungsmechanismus 20 gesenkt werden. Außerdem wird der effektive Magnetkreis ausgebildet, ohne den Magnetwiderstand an dem verkleinerten Teil zu erzeugen, der nach der Volumenverringerung des Permanentmagneten 51b übrig bleibt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Jochelement 63 radial auswärts von dem Permanentmagneten 51b angeordnet. Alternativ kann das Jochelement 63 radial einwärts von dem Permanentmagneten 51b angeordnet sein. Außerdem sind der Permanentmagnet 51b und das Jochelement 63 in der vorliegenden Ausführungsform durch die Verbindungsmittel (z.B. das Kleben) aneinander befestigt, so dass die Positionsabweichung zwischen dem Permanentmagneten 51b und dem Jochelement 63 begrenzt ist. Jedoch ist die Befestigung zwischen dem Permanentmagneten 51b und dem Jochelement 63 nicht auf dieses beschränkt.
Zum Beispiel kann, wie in 32A und 32B gezeigt, ein Senkbohrungsloch 63a, das sich sowohl in die Axialrichtung des Permanentmagneten 51b als auch des Jochelements 63 erstreckt, ausgebildet werden, und ein Stift 63b kann in das Senkbohrungsloch 63a eingepasst werden. 32A ist eine in der Axialrichtung genommene Endansicht des Permanentmagneten 51b und des Jochelements 63. 32B ist eine entlang der Linie XXXIIB-XXXIIB in 32A genommene Querschnittansicht. Außerdem können, wie in 32C gezeigt, in dem Fall, in dem der Permanentmagnet 51b in mehrere Segmente unterteilt ist, die in der Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, jeder segmentierte Permanentmagnet 51b und das Jochelement 63 durch den entsprechenden Stift 63b in einer ähnlichen Weise wie der von 32A und 32B aneinander befestigt werden.
Alternativ kann, wie in 33A gezeigt, ein Stiftloch 63c, das sich in der Radialrichtung erstreckt, ausgebildet werden, um sich sowohl durch den Permanentmagneten 51b als auch das Jochelement 63 zu erstrecken. Dann kann ein Stift 63d in das Stiftloch 63c eingepasst werden, um zwischen dem Permanentmagneten 51b und dem Jochelement 63 zu befestigen. 33A bis 33C entsprechen 32A bis 32C. Auch ist 33B eine entlang der Linie XXXIIIB-XXXIIIB in 33A genommene Ansicht. Wie außerdem in 33C gezeigt ist, können in dem Fall, in dem der Permanentmagnet 51b in mehrere Segmente unterteilt ist, die in der Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, jeder segmentierte Permanentmagnet 51b und das Jochelement 63 durch den entsprechenden Stift 63b in einer ähnlichen Weise wie der von 33A und 33B aneinander befestigt werden.
Ferner kann alternativ, wie in 34A und 34B gezeigt, ein Vorsprung 63e, der radial auswärts vorsteht, in dem Permanentmagneten 51b ausgebildet sein. Ein Aufnahmeloch 63f, in das der Vorsprung 63e eingepasst ist, kann zur Befestigung zwischen dem Permanentmagneten 51b und dem Jochelement 63 in dem Jochelement 63 ausgebildet sein. 34A bis 34C entsprechen 32A bis 32C. Auch ist 34B eine entlang der Linie XXXIVB-XXXIVB in 34A genommene Ansicht. Wie in 34C gezeigt, können in dem Fall, in dem der Permanentmagnet 51b in mehrere Segmente unterteilt ist, die in der Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, jeder segmentierte Permanentmagnet 51b und das Jochelement 63 in einer ähnlichen Weise wie der von 34A und 34B durch den Vorsprung 63e und das Aufnahmeloch 63 befestigt werden.
Außerdem kann, wie in 35A und 35B gezeigt, eine Keilnut 63g in dem Permanentmagneten 51b ausgebildet sein, um sich in der Radialrichtung zu erstrecken, und eine Keilnut 63h kann in dem Jochelement 63 ausgebildet sein, um sich mit der Keilnut 63g ausgerichtet in der Radialrichtung zu erstrecken. Dann kann ein Keil 63i in diese Keilnuten 63g, 63h eingepasst werden, um den Permanentmagneten 51b und das Jochelement 63 aneinander zu befestigen. 35A bis 35C entsprechen 32A bis 32C. Auch ist 35B eine entlang der Linie XXXVB-XXXVB in 35A genommene Ansicht. Wie in 35C gezeigt, können in dem Fall, in dem der Permanentmagnet 51b in mehrere Segmente unterteilt ist, die in der Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, jeder segmentierte Permanentmagnet 51b und das Jochelement 63 in einer ähnlichen Weise wie der von 35A und 35B durch die Keilnuten 63g, 63h und den Keil 63i aneinander befestigt werden.
(Vierzehnte Ausführungsform)
In der elften Ausführungsform wird der Elektromagnet 54, der die dritten und vierten Spulenabschnitte 54a, 54b umfasst, als die Verschiebungseinrichtung für das bewegliche Element 52 verwendet. Alternativ ist in der vorliegenden Ausführungsform der dritte Spulenabschnitt 54a der elften Ausführungsform aus dem Elektromagneten 54 beseitigt, und der Raum, aus dem der dritte Spulenabschnitt 54a beseitigt ist, bleibt als ein leerer Spalt übrig. Der Rest des verbleibenden Aufbaus ist der gleiche wie der der elften Ausführungsform.
Als nächstes wird der Betrieb des Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 36A bis 36D beschrieben. 36A bis 36D entsprechen jeweils 29A bis 29D der elften Ausführungsform.
Wie in 36A gezeigt, ist das bewegliche Element 52 in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 wie in der elften Ausführungsform auf der einen Axialseite, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, angeordnet. Daher wird die Menge des magnetischen Flusses in dem anziehenden Magnetkreis MCa in diesem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, angeordnet ist, im Vergleich zu der Menge des magnetischen Flusses in dem anderen Zustand, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, angeordnet ist, vergrößert. Daher wird das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, gehalten.
Zu dieser Zeit ist die anziehende Magnetkraft größer als die elastische Kraft (abstoßende Kraft) des Gummis 45. Selbst wenn keine elektrische Leistung an den Elektromagneten 54 zugeführt wird, wird daher der gekoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 aufrecht erhalten. Folglich wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 zur Zeit der Entkopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem gekoppelten Zustand gehalten wurden, in einer in 36B gezeigten Weise die elektrische Leistung an den Elektromagneten 54. Auf diese Weise wird die anziehende Magnetkraft, die von dem anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird. Dadurch wird das bewegliche Element 52 in Richtung der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, verschoben.
Ansprechend auf diese Verschiebung wird die Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb im Vergleich zu dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 vergrößert. Daher wird das bewegliche Element 52 weiterhin auf der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, gehalten. Außerdem wird die anziehende Magnetkraft, die durch den anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, verringert, so dass die abstoßende Kraft des Gummis 45 größer als die anziehende Magnetkraft wird. Daher werden die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 voneinander entkoppelt. Daher wird die Drehantriebskraft nicht länger von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes wird, wie in 36C gezeigt, in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, angeordnet ist, die Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb im Vergleich zu der Menge des magnetischen Flusses des nicht anziehenden Magnetkreises MCb in dem gekoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der einen Axialseite, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, angeordnet ist, vergrößert. Daher wird das bewegliche Element 52 weiterhin auf der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, gehalten.
Außerdem ist die anziehende Magnetkraft in dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40, in dem das bewegliche Element 52 auf der anderen Axialseite, wo sich die Statorplatte 56 befindet, angeordnet ist, kleiner als die abstoßende Kraft des Gummis 45. Selbst wenn die elektrische Leistung nicht an den Elektromagneten 54 zugeführt wird, wird daher der entkoppelte Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 aufrecht erhalten. Das heißt, die Drehantriebskraft von dem Motor 10 wird nicht zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes liefert die Klimatisierungssteuerungseinheit 6 zur Zeit der Kopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40, die in ihrem entkoppelten Zustand gehalten wurden, wie in der elften Ausführungsform in einer in 36D gezeigten Weise die elektrische Leistung an den Elektromagneten 54. Auf diese Weise wirkt der magnetische Fluss, der mit dem Permanentmagneten 51b erzeugt wird und durch den nicht anziehenden Magnetkreis MCb fließt, dem magnetischen Fluss entgegen, der mit dem Elektromagneten 54 erzeugt wird und in der entgegengesetzten Richtung, die zu dem magnetischen Fluss, der mit dem Permanentmagneten 51b erzeugt wird, entgegengesetzt ist, durch den nicht anziehenden Magnetkreis MCb fließt. Daher verschwindet die Magnetkraft, die in dem nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird, im Wesentlichen.
Obwohl in diesem Zustand keine Magnetkraft von dem nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird, ist der magnetische Fluss, der den nicht anziehenden Magnetkreis durchläuft, magnetisch gesättigt. Daher wird die anziehende Magnetkraft, die in dem anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die in dem nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird. Daher wird das bewegliche Element 52 zu der einen Axialseite, wo sich der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 befindet, verschoben.
Ansprechend auf diese Verschiebung wird die Menge des magnetischen Flusses des anziehenden Magnetkreises MCa im Vergleich zu dem entkoppelten Zustand der Riemenscheibe 30 und des Ankers 40 vergrößert. Dadurch wird die anziehende Magnetkraft größer als die abstoßende Kraft des Gummis 45, und dadurch werden die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt. Folglich wird die Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Obwohl die Verschiebungseinrichtung für das bewegliche Element 52 wie in der vorliegenden Ausführungsform aus dem einzelnen Spulenabschnitt 54b gefertigt wird, kann die ähnliche Wirkung wie die der elften Ausführungsform erzielt werden. Dadurch ist es möglich, den fehlerhaften Betrieb des Kupplungsmechanismus, der aufgebaut ist, um die Begrenzung des Energieverbrauchs zur Zeit der Weiterleitung der Antriebskraft zu ermöglichen, zu begrenzen. Alternativ kann anstelle des dritten Spulenabschnitts 54a der vierte Spulenabschnitt 54b der elften Ausführungsform beseitigt werden, während der dritte Spulenabschnitt 54a bereitgestellt wird. Auch in der vorliegenden Ausführungsform kann ein Ringelement, das aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, in dem Raum angeordnet werden, aus dem der dritte Spulenabschnitt 54a beseitigt ist.
Außerdem können die Aufbauten der fünften bis neunten und zwölften bis dreizehnten Ausführungsformen auf den Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und die vorstehenden Ausführungsformen können wie folgt modifiziert werden, ohne vom Bereich und Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist die Verschiebungseinrichtung für das bewegliche Element 52 aus dem/den Elektromagnet/en 53, 54 gefertigt. Jedoch ist die Verschiebungseinrichtung für das bewegliche Element nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Aktuator, der das bewegliche Element 52 gewaltsam in die Richtung der Drehasche verschiebt, verwendet werden und kann in dem Gehäuse des Kompressors 2 oder der Statorplatte 56 installiert werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen ist der Spulendraht in zwei Abschnitte unterteilt, um den ersten Elektromagneten 53, der in den ersten Spulenabschnitt 53a und den zweiten Spulenabschnitt 53b unterteilt ist, zu bilden. Alternativ können der erste Spulenabschnitt 53a und der zweite Spulenabschnitt 53b als getrennte Elektromagnete ausgebildet werden. Dies gilt auch für den zweiten Elektromagneten 54.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen werden Neodym und Samarium-Kobalt als das Material des/der Permanentmagnets/e 51a, 51b verwendet. Jedoch ist das Material des/der Permanentmagnets/e 51a, 51b nicht auf einen derartigen Seltene-Erden-Magnet beschränkt. Zum Beispiel kann ein Ferrit oder AlNiCo als das Material des/der Permanentmagnets/e 51a, 51b verwendet werden.
Wenn die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 in jeder der vorstehenden Ausführungsformen voneinander entkoppelt werden, wird aufgrund der elastischen Kraft des Gummis 45 der Spalt δ mit der vorgegebenen Größe zwischen der planaren Oberfläche des einen Endteils des Ankers 40, der mit der äußere Nabe 42 verbunden ist, und der Außenoberfläche des Endoberflächenabschnitts 33 der Riemenscheibe 30 gebildet. Alternativ kann der Spalt δ mit der vorgegebenen Größe unter Verwendung einer elastischen Kraft einer Blattfeder anstelle der elastischen Kraft des Gummis 45 ausgebildet werden.
In jeder der vorstehenden Ausführungsformen wird der Kupplungsmechanismus 20 angewendet, um die Weiterleitung der Antriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 zu ermöglichen oder zu unterbinden. Jedoch ist das Anwendungsgebiet des Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Systemen angewendet werden, welche die Weiterleitung einer Antriebskraft zwischen der Antriebsquelle (dem Verbrennungsmotor oder dem Elektromotor) und dem Stromgenerator, der durch die Drehantriebskraft angetrieben wird, ermöglichen oder unterbinden.
Außerdem ist in den elften bis vierzehnten Ausführungsformen der Strukturkörper 55b, der den Permanentmagneten 51b und den Elektromagneten 54 umfasst, radial auswärts von dem inneren Zylinderabschnitt 32, der aus dem magnetischen Material gefertigt ist, angeordnet, und das bewegliche Element 52 ist radial auswärts von dem Strukturkörper 55b angeordnet. Außerdem ist der äußere Zylinderabschnitt 31, der aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, radial auswärts von dem beweglichen Element 52 angeordnet. Alternativ kann der innere Zylinderabschnitt 32 aus dem nicht magnetischen Material gefertigt sein, und der äußere Zylinderabschnitt 31 und der Endoberflächenabschnitt 33 können aus dem magnetischen Material gefertigt sein.
Insbesondere ist in einem derartigen Fall, obwohl die Riemenscheibe 30 die Doppelzylinderstruktur wie in der ersten Ausführungsform hat, der innere Zylinderabschnitt 32 aus dem nicht magnetischen Material gefertigt. Dadurch bildet der innere Zylinderabschnitt 32 im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform nicht den anziehenden Magnetkreis MCa und den nicht anziehenden Magnetkreis MCb. Außerdem kann das bewegliche Element 52 in der Axialansicht radial einwärts von den innenseitigen Schlitzlöchern 33a und den radial außenseitigen Schlitzlöchern 33b des Endoberflächenabschnitts 33 angeordnet sein.
Das heißt, das bewegliche Element 52 kann radial auswärts von dem inneren Zylinderabschnitt 32, der aus dem nicht magnetischen Material gefertigt ist, angeordnet werden. Auch der Strukturkörper 55b, der den Permanentmagneten 51b und den Elektromagneten 54 umfasst, kann radial auswärts von dem beweglichen Element 52 angeordnet werden. Außerdem kann der äußere Zylinderabschnitt 31, der aus dem magnetischen Material gefertigt ist, radial auswärts von dem Strukturkörper 55b angeordnet sein.
Mit anderen Worten kann die Riemenscheibe (d.h. der antriebsseitige Rotator) 30 den äußeren Zylinderabschnitt 31 haben, der aus dem magnetischen Material gefertigt ist und sich in die Richtung der Drehachse erstreckt. Der anziehende Magnetkreis MCa kann wenigstens einen Abschnitt des äußeren Zylinderabschnitts 31 aufweisen. Der Permanentmagnet 51b und der Elektromagnet (d.h. die Verschiebungseinrichtung für das bewegliche Element) 54 können radial einwärts von dem äußeren Zylinderabschnitt 31 angeordnet sein. Außerdem kann das bewegliche Element 52 radial einwärts von dem Permanentmagneten 51b und dem Elektromagneten (d.h. der Verschiebungseinrichtung für das bewegliche Element) 54 angeordnet sein.
Auch kann die Riemenscheibe (d.h. der antriebsseitige Rotator) 30 den inneren Zylinderabschnitt 32 aufweisen, der sich in der Richtung der Drehachse erstreckt, und der innere Zylinderabschnitt 32 kann aus dem nicht magnetischen Material gefertigt sein und kann radial einwärts von dem beweglichen Element 52 angeordnet sein.
Außerdem kann die Riemenscheibe (d.h. der antriebsseitige Rotator 30) den Endoberflächenabschnitt 33 haben, der zwischen dem einen Endteil des inneren Zylinderabschnitts 32 und dem einen Endteil des äußeren Zylinderabschnitts 31 verbindet. Der Endoberflächenabschnitt 33 kann die Schlitzlöcher 33a, 33b haben, welche die Wand des Endoberflächenabschnitts 33 durchdringen. Das bewegliche Element 52 kann radial einwärts von den Schlitzlöchern 33a, 33b angeordnet sein.

Claims

Kupplungsmechanismus, der umfasst: einen antriebsseitigen Rotator (30), der geeignet ist, durch eine Drehantriebskraft, die von einer Antriebsquelle (10) weitergeleitet wird, um seine Drehachse gedreht zu werden; einen abtriebsseitigen Rotator (40), der mit dem antriebsseitigen Rotator (30) koppelbar ist, um die Drehantriebskraft von dem antriebsseitigen Rotator (30) aufzunehmen; und einen feststehenden Stator (50), der umfasst: einen Permanentmagneten (51a, 51b), der geeignet ist, eine anziehende Magnetkraft zu erzeugen, um zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) zu koppeln; ein bewegliches Element (52), das aus einem magnetischen Material gefertigt ist und verschiebbar ist, um einen Magnetwiderstand eines anziehenden Magnetkreises (MCa), der geeignet ist, die anziehende Magnetkraft zu erzeugen, durch den Permanentmagneten (51a, 51b), zu vergrößern oder zu verkleinern; eine Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element zum Verschieben des beweglichen Elements (52), wobei: der anziehende Magnetkreis (MCa) sowohl wenigstens einen Teil des antriebsseitigen Rotators (30) als auch wenigstens einen Teil des abtriebsseitigen Rotators (40) als auch wenigstens einen Teil des feststehenden Stators (50) umfasst; die Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element das bewegliche Element (52) zum Zeitpunkt der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) zu einer Stelle verschiebt, an welcher der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises (MCa) im Vergleich zu dem entkoppelten Zustand des antriebsseitigen Rotators (30) und des abtriebsseitigen Rotators (40) voneinander verringert wird; und die Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element das bewegliche Element (52) zum Zeitpunkt der Entkopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) zu einer Stelle verschiebt, an welcher der Magnetwiderstand des anziehenden Magnetkreises (MCa) im Vergleich zu dem gekoppelten Zustand des antriebsseitigen Rotators (30) und des abtriebsseitigen Rotators (40) vergrößert wird und ein Magnetwiderstand eines nicht anziehenden Magnetkreises (MCb) der sich von dem anziehenden Magnetkreis (MCa) unterscheidet, im Vergleich zu dem gekoppelten Zustand des antriebsseitigen Rotators (30) und des abtriebsseitigen Rotators (40) verringert ist.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei: die Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element einen Elektromagneten (53, 54) umfasst, der bei der Aufnahme einer elektrischen Leistung eine elektromagnetische Kraft erzeugt; der Elektromagnet (53, 54) zum Zeitpunkt der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) die elektromagnetische Kraft erzeugt, um die anziehende Magnetkraft zu erhöhen; und der Elektromagnet (53, 54) zum Zeitpunkt der Entkopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) die elektromagnetische Kraft erzeugt, um die anziehende Magnetkraft zu verringern.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: der antriebsseitige Rotator (30) einen inneren Zylinderabschnitt (32) umfasst, der aus einem magnetischen Material gefertigt ist und sich in eine Richtung der Drehachse des antriebsseitigen Rotators (30) erstreckt; der anziehende Magnetkreis (MCa) wenigstes einen Abschnitt des inneren Zylinderabschnitts (32) umfasst; der Permanentmagnet (51b) und die Verschiebungseinrichtung (54) für das bewegliche Element radial auswärts von dem inneren Zylinderabschnitt (32) angeordnet sind; und das bewegliche Element (52) radial auswärts von dem Permanentmagneten (51b) und der Verschiebungseinrichtung (54) für das bewegliche Element angeordnet ist.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 3, wobei: ein antriebsseitiger Rotator (30) einen äußeren Zylinderabschnitt (31) umfasst, der sich in die Richtung der Drehachse des antriebsseitigen Rotator (30) erstreckt; und der äußere Zylinderabschnitt (31) aus einem nicht magnetischen Material gefertigt ist und radial auswärts von dem beweglichen Element (52) angeordnet ist.
Kupplungselement gemäß Anspruch 4, wobei: der antriebsseitige Rotator (30) einen Endoberflächenabschnitt (33) umfasst, der zwischen einem axialen Endteil des inneren Zylinderabschnitts (32) und einem axialen Endteil des äußeren Zylinderabschnitts (31) verbindet; der Endoberflächenabschnitt (33) ein Schlitzloch (33a, 33b) umfasst, das sich zwischen einer Oberfläche und einer entgegengesetzten Oberfläche des Endoberflächenabschnitts (33) in der Richtung der Drehachse hindurch erstreckt; und das bewegliche Element (52) radial auswärts von dem Schlitzloch (33a, 33b) angeordnet ist.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: der antriebsseitige Rotator (30) umfasst: einen äußeren Zylinderabschnitt (31), der aus einem magnetischen Material gefertigt ist und sich in die Richtung der Drehachse erstreckt; einen inneren Zylinderabschnitt (32), der aus einem magnetischen Material gefertigt ist, und sich in die Richtung der Drehachse erstreckt; der anziehende Magnetkreis (MCa) wenigstens einen Abschnitt des äußeren Zylinderabschnitts (31) und einen Abschnitt des inneren Zylinderabschnitts (32) umfasst; und der Permanentmagnet (51a, 51b), das bewegliche Element (52) und die Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element radial einwärts von dem äußeren Zylinderabschnitt (31) und radial auswärts von dem inneren Zylinderabschnitt (32) angeordnet sind.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 6, wobei: der abtriebsseitige Rotator (40) auf einer Axialseite des inneren Zylinderabschnitts (32) angeordnet ist; ein Magnetpol des Permanentmagneten (51a, 51b) in eine Richtung senkrecht zu der Drehachse ausgerichtet ist; die Verschiebungsrichtung des beweglichen Elements (52) mit der Richtung der Drehachse zusammenfällt; die Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element das bewegliche Element (52) zum Zeitpunkt der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) in Richtung der einen Axialseite verschiebt; die Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element das bewegliche Element (52) zum Zeitpunkt der Entkopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) in Richtung der anderen Axialseite, die entgegengesetzt zu der einen Axialseite ist, verschiebt.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das bewegliche Element (52) zu einem zylindrischen Körper ausgebildet ist, der sich in die Richtung der Drehachse erstreckt.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 8, wobei der Elektromagnet (53, 54) ein ringförmiger Körper ist, der um die Drehachse herum angeordnet ist.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 9, wobei der Permanentmagnet (51a, 51b) ein ringförmiger Körper ist, der um die Drehachse herum angeordnet ist.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 10, wobei das bewegliche Element (52) zwei konisch zulaufende Teile (52c) hat, und jeder konisch zulaufende Teil (52c) eine Dicke des beweglichen Elements (52), die in einer Richtung senkrecht zu der Drehachse gemessen wird, fortschreitend in Richtung eines entsprechenden von entgegengesetzten zwei Enden des beweglichen Elements (52) verringert.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das bewegliche Element (52) oberflächenbehandelt ist, um einen Gleitwiderstand einer Oberfläche des beweglichen Elements (52) zur Zeit der Verschiebung des beweglichen Elements (52) zu verringern.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, der ferner ein Abnutzungsbegrenzungselement (60a - 60f) umfasst, das eine Reibungsabnutzung des beweglichen Elements (52), die zum Zeitpunkt der Verschiebung des beweglichen Elements (52) erzeugt wird, begrenzt.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, der ferner eine Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung (52b, 57a) umfasst, um einen Verschiebungsbereich des beweglichen Elements (52) zu begrenzen.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 14, wobei: die Verschiebungsbereichsbegrenzungseinrichtung (52b, 57a) einen Kontaktabschnitt (57a) umfasst, der das bewegliche Element (52) zum Zeitpunkt der Verschiebung des beweglichen Elements (52) berührt; und ein Stoßdämpfungselement (57c) zwischen dem beweglichen Element (52) und dem Kontaktabschnitt (57a) angeordnet ist, um eine Stoß zur Zeit der Berührung des beweglichen Elements (52) mit dem Kontaktabschnitt (57a) abzumildern.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element mehrere Elektromagnete (53, 54) umfasst, die bei Aufnahme einer elektrischen Leistung eine elektromagnetische Kraft erzeugen.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 2 oder 16, wobei der Elektromagnet (53, 54) durch Wickeln eines Spulendrahts um einen Spulenkörper (61, 62), der aus einem nicht magnetischen Material gefertigt ist und zu einem zylindrischen rohrförmigen Körper aufgebaut ist, ausgebildet wird.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, der ferner ein Jochelement (63) umfasst, das aus einem magnetischen Material gefertigt ist und den Permanentmagneten (51a, 51b) berührt.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 18, wobei das Jochelement (63) an dem Permanentmagneten (51a, 51b) befestigt ist.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 19, wobei der Permanentmagnet (51a, 51b) einer von mehreren Permanentmagneten (51a, 51b) ist.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein Flügel (31a), der geeignet ist, eine Strömung von Luft von einer Innenseite in Richtung einer Außenseite des äußeren Zylinderabschnitts (31) zu erzeugen, in einem Innenumfangsteil des äußeren Zylinderabschnitts (31) bereitgestellt ist.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei: die Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element einen Elektromagneten (53, 54) umfasst; ein Spulendraht von einem Spulenabschnitt (53a, 53b, 54a, 54b) des Elektromagneten (53, 54) geeignet ist, um zum Zeitpunkt der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) einen elektrischen Strom in eine Fließrichtung zu leiten, um das bewegliche Element (52) zu verschieben; und der Spulendraht des Spulenabschnitts (53a, 53b, 54a, 54b) des Elektromagneten (53, 54) geeignet ist, um zum Zeitpunkt der Entkopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) den elektrischen Strom in eine entgegengesetzte Fließrichtung, die entgegengesetzt zu der einen Fließrichtung ist, zu leiten, um das bewegliche Element (52) zu verschieben.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei die Verschiebungseinrichtung (53, 54) für das bewegliche Element einen Elektromagnet (53, 54) umfasst, mit: einem ersten Spulenabschnitt (53a, 54a), der bei Aufnahme einer elektrischen Leistung eine elektromagnetische Kraft erzeugt; und einem zweiten Spulenabschnitt (53b, 54b) der sich auf einer Axialseite des ersten Spulenabschnitts (53a, 54a) befindet, die in der Richtung der Drehachse entgegengesetzt zu dem abtriebsseitigen Rotator (40) ist, wobei der zweite Spulenabschnitt (53b, 54b) bei Aufnahme einer elektrischen Leistung eine elektromagnetische Kraft erzeugt.
Kupplungssystem, das umfasst: den Kupplungsmechanismus von Anspruch 23; und eine Steuereinrichtung (6) zum Steuern eines elektrischen Stroms, der an den ersten Spulenabschnitt (53a, 54a) und den zweiten Spulenabschnitt (53b, 54b) zugeführt wird, wobei die Steuereinrichtung den elektrischen Strom zum Zeitpunkt der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) in einer vorgegebenen Fließrichtung an den ersten Spulenabschnitt (53a, 54a) und den zweiten Spulenabschnitt (53b, 54b) zuführt, und die Steuereinrichtung (6) zum Zeitpunkt der Entkopplung zwischen dem antriebsseitigen Rotator (30) und dem abtriebsseitigen Rotator (40) den elektrischen Strom in einer entgegengesetzten Fließrichtung, die zu der vorgegebenen Fließrichtung entgegengesetzt ist, an den ersten Spulenabschnitt (53a, 54a) und den zweiten Spulenabschnitt (53b, 54b) zuführt.