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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Kupplung, und insbesondere auf eine elektromagnetische Kupplung, die zum intermittierenden Übertragen einer Leistung von einer Kraftmaschine oder einem Motor eines Fahrzeugs zu einer fahrzeuginternen, angetriebenen Vorrichtung (zum Beispiel ein Verdichter in einer Klimaanlage zum Gebrauch in einem Fahrzeug) geeignet ist.
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STAND DER TECHNIK
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Als diese Art der elektromagnetischen Kupplung ist zum Beispiel eine elektromagnetische Kupplung bekannt, die in der Patentdruckschrift 1 offenbart ist. Die in der Patentdruckschrift 1 offenbarte elektromagnetische Kupplung hat eine Erregungsunterbrechungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, einen Schneiddraht zu schneiden, der einen Teil einer elektromagnetischen Spule bildet, um dadurch die elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule zwangsweise zu unterbrechen, falls eine Rotortemperatur eine vorbestimmte Temperatur aufgrund eines relativen Gleitens zwischen Reibflächen eines Rotors und eines Ankers überschreitet. Bei dieser Erregungsunterbrechungsvorrichtung ist eine thermisch betätigte Vorrichtung in dem Rotor vorgesehen, und der Schneiddraht ist in der elektromagnetischen Spuleneinheit vorgesehen. Wenn die Rotortemperatur über die vorbestimmte Temperatur hinaus ansteigt, wird das thermisch betätigte Element um einen vorbestimmten Abstand zu der elektromagnetischen Spuleneinheit versetzt und gelangt dann mit dem Schneiddraht in Eingriff, um den Schneiddraht zu schneiden.
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LISTE DES STANDES DER TECHNIK
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PATENTDRUCKSCHRIFT
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- Patentdruckschrift 1: JP H01 210626 A
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
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Bei der Erregungsunterbrechungsvorrichtung, die mit dem thermisch betätigten Element und dem Schneiddraht versehen ist, ist zu beachten, dass das thermisch betätigte Element und der Schneiddraht in einem engen Raum zwischen dem Rotor und der elektromagnetischen Spuleneinheit gegenüberliegend positioniert sein sollten. Falls eine genaue Steuerung eines relativen Abstands zwischen dem thermisch betätigten Element und dem Schneiddraht in der axialen Richtung der elektromagnetischen Kupplung oder in der Richtung, in der das thermisch betätigte Element versetzt wird, fehlerhaft ist, tritt somit das folgende Problem auf. Die Erregungsunterbrechungsvorrichtung verursacht nämlich einen Betriebsfehler eines unbeabsichtigten Schneidens des Schneiddrahts oder versagt beim Schneiden des Drahtes. Da das thermisch betätigte Element an dem Rotor befestigt ist, ist seine Position in der axialen Richtung der elektromagnetischen Kupplung durch den Designzustand gemäß den Größen des Rotors und Lager und der Größe eines Gehäuses einer angetriebenen Vorrichtung definiert, an der der Rotor positioniert und befestigt ist. Zusätzlich wird der Versetzungsbetrag des thermisch betätigten Elementes angesichts Designfaktoren wie zum Beispiel Materialien und Größen bestimmt. Bezüglich der Position des Schneiddrahts in der axialen Richtung der elektromagnetischen Kupplung ändert sich seine Positionsgenauigkeit in Abhängigkeit dessen, wie der Schneiddraht an einer Endfläche der elektromagnetischen Spuleneinheit an der Seite des Rotors angebracht wird. Falls der Schneiddraht nicht korrekt angebracht wird, ändert sich die Position des Schneiddrahts in der axialen Richtung der elektromagnetischen Kupplung stark. Infolgedessen tritt der vorstehend beschriebene Betriebsfehler auf, und die Zuverlässigkeit der Erregungsunterbrechungsvorrichtung ist verringert.
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Bezüglich der Erregungsunterbrechungsvorrichtung der in der Patentdruckschrift 1 offenbarten elektromagnetischen Kupplung bemerkt das Dokument nur, dass das Wicklungsende einer elektromagnetischen Spule mit einem Haken eines Spulenkörpers in Eingriff gelangt und als ein Schneiddraht verwendet wird. Es gibt keinerlei Beschreibung über die Art und Weise einer Steuerung der Position des Schneiddrahts in der axialen Richtung der elektromagnetischen Kupplung.
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend beschriebenen Probleme geschaffen, und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromagnetischen Kupplung vorzusehen, die eine Positionssteuerung des Schneiddrahts erleichtert und eine Zuverlässigkeit der Erregungsunterbrechungsvorrichtung verbessert.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine elektromagnetische Kupplung vor, die Folgendes aufweist: eine Rotoreinheit, die mit einem Rotor versehen ist, der durch eine Leistung von einer Antriebsquelle gedreht wird und an einem Vorsprung drehbar gestützt ist, der an einer Endfläche eines Gehäuses einer angetriebenen Vorrichtung ausgebildet ist; eine Ankereinheit, die mit einem Anker versehen ist, der zu dem Rotor magnetisch angezogen wird, wenn der Rotor erregt wird, und der an einer Drehwelle der angetriebenen Vorrichtung befestigt ist, die durch den Vorsprung hindurchtritt; eine elektromagnetische Spuleneinheit mit: einem Spulenkörper, der an beiden Seiten eines zylindrischen Abschnitts einen ersten und einen zweiten Flansch hat, wobei eine elektromagnetische Spule um einen Außenumfang des zylindrischen Abschnitts gewickelt ist, der zwischen den Flanschen positioniert ist, wobei die Spule dazu dient, den Rotor als Reaktion auf eine elektrische Stromzufuhr zu erregen; und einer Ringeinfassung, die mit einem runden Spulenkörperbehälter versehen ist und in einer runden Ausnehmung untergebracht ist, die in dem Rotor ausgebildet ist, wobei die Ringeinfassung an der Endfläche des Gehäuses der angetriebenen Vorrichtung befestigt ist, wobei eine Öffnungskante des Spulenkörperbehälters dem Rotor zugewandt ist; und ein thermisch betätigtes Element, das an der Rotoreinheit angebracht ist und zu der elektromagnetischen Spuleneinheit bei mehr als einer vorbestimmten Temperatur versetzt wird, wobei das thermisch betätigte Element dazu dient, einen Schneiddrahtabschnitt zu schneiden, der einen Teil der elektromagnetischen Spule bildet, um eine elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule zwangsweise zu unterbrechen, wobei der Draht zu der elektromagnetischen Spuleneinheit über einen Bewegungsbereich des thermisch betätigten Elementes platziert wird. In der Kupplung weist der Spulenkörper Folgendes auf: einen ersten und einen zweiten Wandabschnitt, die sich von dem ersten Flansch, der an der Öffnungskante in dem Spulenkörperbehälter ausgebildet ist, zu einer Bodenwand in der runden Ausnehmung des Rotors einander gegenüberliegend erstrecken, wo das thermisch betätigte Element angebracht ist; einen inneren Anlageabschnitt, der sich von einem Erweiterungsende des ersten Wandabschnitts zu einer inneren Öffnungskante des Spulenkörperbehälters erstreckt; und einen äußeren Anlageabschnitt, der sich von einem Erweiterungsende des zweiten Wandabschnitts zu einer äußeren Öffnungskante des Spulenkörperbehälters erstreckt. Der Spulenkörper ist in dem Spulenkörperbehälter derart untergebracht, dass der innere Anlageabschnitt und der äußere Anlageabschnitt an einer inneren bzw. äußeren Öffnungskante des Spulenkörpers anliegen. Der Schneiddrahtabschnitt wird zwischen beiden Wandabschnitten in einem vorbestimmten Abstand von einer Endfläche des jeweiligen ersten und zweiten Wandabschnitts gedehnt.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Gemäß der elektromagnetischen Kupplung der vorliegenden Erfindung ist der Spulenkörper mit der darum gewickelten elektromagnetischen Spule in dem Spulenkörperbehälter positioniert und untergebracht, während der innere und der äußere Anlageabschnitt des Spulenkörpers mit einer Öffnungskante des Spulenkörperbehälters der Ringeinfassung im Eingriff sind. Somit ist es möglich, die Position des Spulenkörpers in dem Spulenkörperbehälter in der axialen Richtung der elektromagnetischen Kupplung zu definieren und außerdem den Schneiddrahtabschnitt in der axialen Richtung der elektromagnetischen Kupplung genau zu positionieren, der zwischen dem ersten Wandabschnitt und dem zweiten Wandabschnitt gedehnt wird. Die Zuverlässigkeit der Erregungsunterbrechungsvorrichtung kann außerdem verbessert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine Schnittansicht einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt eine Vorderansicht einer Rotoreinheit.
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3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-O-A der 2.
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4 zeigt eine Schnittansicht einer Ankereinheit.
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5 zeigt eine Schnittansicht einer elektromagnetischen Spuleneinheit.
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6 zeigt eine Schnittansicht eines Spulenkörpers in der elektromagnetischen Spuleneinheit.
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7 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Brückendrahts bei Betrachtung von dem Pfeil A der 5.
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8 zeigt eine Ansicht des Brückendrahts bei Betrachtung von dem Pfeil B der 7.
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9 zeigt eine Ansicht des Brückendrahts bei Betrachtung von dem Pfeil C der 7.
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10 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Brückendrahts entlang der Linie D-D der 7.
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11 zeigt eine erläuternde Betriebsansicht einer Erregungsunterbrechungsvorrichtung unter der Bedingung, dass ein Bimetall nicht versetzt ist.
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12 zeigt eine Schnittansicht des Bimetalls der 11.
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13 zeigt eine erläuternde Betriebsansicht der Erregungsunterbrechungsvorrichtung unter der Bedingung, dass das Bimetall über einen vorbestimmten Abstand hinaus versetzt ist.
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14 zeigt eine Schnittansicht des Bimetalls der 13.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM DURCHFÜHREN DER ERFINDUNG
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die 1 zeigt die Struktur einer elektromagnetischen Kupplung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine elektromagnetische Kupplung 10 von diesem Ausführungsbeispiel ist zum Beispiel in einem Verdichter für eine fahrzeuginterne Klimaanlage eingebaut und dazu konfiguriert, intermittierend eine Leistung von einer Fahrzeugkraftmaschine oder einem Motor als eine Antriebsleistungsquelle zu dem Verdichter als eine angetriebene Vorrichtung zu übertragen. Anders gesagt überträgt/unterbricht die elektromagnetische Kupplung 10 intermittierend eine Leistung von der Kraftmaschine oder dem Motor zu dem Verdichter. Der Verdichter wird betrieben, wenn eine Leistung von der Kraftmaschine oder dem Motor übertragen wird, und er stoppt den Betrieb, wenn die Leistungsübertragung unterbrochen wird. Der Verdichter der vorliegenden Erfindung könnte zum Beispiel ein Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung sein. Hierbei ist es möglich, Verdichter mit variabler Verdrängung einer anderen Art oder Verdichter mit fester Verdrängung der Taumelscheibenbauart, der Flügelbauart, etc. zu verwenden.
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In der 1 hat die elektromagnetische Kupplung 10 eine Rotoreinheit 20, eine Ankereinheit 30 und eine elektromagnetische Spuleneinheit 40 sowie zusätzlich eine Erregungsunterbrechungsvorrichtung 50.
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Die Rotoreinheit 20 wird durch eine Leistung von einer Kraftmaschine oder einem Motor gedreht, und sie ist mit einem Rotor 21, einem Reibelement 22 und einem Lager 23 versehen.
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Der Rotor 21 hat eine runde Form. Sein Innenumfang ist an dem Außenumfang eines Vorsprungs 1a als eine Endfläche eines vorderen Gehäuses 1 des Verdichters mittels des Lagers 23 drehbar gestützt. An dem Außenumfang des Rotors 21 sind Nuten ausgebildet, in denen ein Riemen zum Übertragen einer Drehkraft von der Kraftmaschine oder dem Motor eingelegt ist. Wie dies insbesondere in den 2 und 3 gezeigt ist, ist der Rotor 21 einstückig aus einem äußeren zylindrischen Abschnitt 21a mit dem Außenumfang, in dem die Riemennuten ausgebildet sind, einem inneren zylindrischen Abschnitt 21b mit dem Innenumfang und einem Endflächenabschnitt 21c gebildet, der den äußeren zylindrischen Abschnitt 21a und den inneren zylindrischen Abschnitt 21b verbindet. Der äußere zylindrische Abschnitt 21a, der innere zylindrische Abschnitt 21b und der Endflächenabschnitt 21c sind aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet (spezifisches Beispiel: Eisenmaterial). Diese Elemente bilden eine runde Ausnehmung 21d, die eine elektromagnetische Spule 42 in der elektromagnetischen Spuleneinheit 40 aufnimmt, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Bogenförmige Schlitze 21e und 21f sind in dem Endflächenabschnitt 21c ausgebildet und werden dazu verwendet, einen magnetischen Fluss zu streuen, der in der elektromagnetischen Spule 42 erzeugt wird. Zusätzlich ist zwischen den bogenförmigen Schlitzen 21e und 21f an einem Bodenendflächenabschnitt 21c2 des Endflächenabschnitts 21c in der runden Ausnehmung 21d eine runde Nut 21g ausgebildet (siehe 2, 11 und 12), an der ein Bimetall 51 der Erregungsunterbrechungsvorrichtung 50 angebracht ist, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Eine Reibfläche 21c1 ist eine Endfläche des Endflächenabschnitts 21c gegenüber dem Bodenendflächenabschnitt 21c2 der runden Ausnehmung 21d. Das Reibelement 22 ist aus einem runden, nicht-magnetischen Material geschaffen, um einen Reibungskoeffizienten zu erhöhen, und es ist an der Reibfläche 21c1 angebracht. Hinsichtlich der Struktur des Lagers 23, wie sie in der 1 gezeigt ist, ist seine Seite an dem inneren Ring an dem Außenumfang des Vorsprungs 1a des vorderen Gehäuses 1 positioniert und daran durch einen Schnappring 4 befestigt. Das Lager stützt den Rotor 21 drehbar an dem Außenumfang des Vorsprungs 1a als einen Teil der Endfläche des vorderen Gehäuses 1.
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Die Ankereinheit 30 überträgt eine Leistung von einer Kraftmaschine oder einem Motor zu einem Verdichter, wenn ein Anker 33 zu dem Rotor 21 als Reaktion auf die elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule 42 magnetisch angezogen wird. Wie dies in der 4 gezeigt ist, hat die Einheit eine Nabe 31, eine Gummieinheit 32 und den Anker 33.
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Die Nabe 31 ist mit einem Flanschabschnitt 31a versehen und an dem Spitzenende einer Drehwelle 2 des Verdichters mittels einer Mutter 5 befestigt (siehe 1). Die Gummieinheit 32 hat einen inneren Ring 32a, einen äußeren Ring 32b und ein rundes Gummi 32c, das zwischen dem inneren Ring 32a und dem äußeren Ring 32b durch Vulkanisation angeordnet ist. Der innere Ring 32a ist an dem Flanschabschnitt 31a der Nabe 31 durch eine Niete 34 befestigt. Der Anker 33 ist ein rundes Plattenelement mit einer Endfläche, die als eine Reibfläche 33a dient, die in einem vorbestimmten Intervall der Reibfläche 21c1 des Rotors 21 zugewandt ist. Der Anker ist an dem äußeren Ring 32b der Gummieinheit 32 durch eine Niete 35 befestigt und durch das runde Gummi 32c elastisch gestützt. Der Anker 33 ist aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet (spezifisches Beispiel: Eisenmaterial). Der Anker bildet zusammen mit dem Rotor 21 einen magnetischen Kreis. Als Reaktion auf eine elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule 42 wird der Anker zu dem Rotor 21 magnetisch angezogen. Wenn die magnetische Anziehungskraft aufgrund einer Unterbrechung der elektrischen Stromzufuhr verschwindet, bewegt sich der Anker währenddessen von dem Rotor 21 weg.
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Die elektromagnetische Spuleneinheit 40 erzeugt eine magnetische Anziehungskraft durch Magnetisieren des Rotors 21. Die Einheit hat einen Spulenkörper 41, die um den Spulenkörper gewickelte elektromagnetische Spule 42, eine Ringeinfassung 43, die eine runde Ausnehmung hat, welche als ein Spulenkörperbehälter zum Aufnehmen des Spulenkörpers 41 dient, ein ringförmiges, scheibenartiges Befestigungselement 44, das an der Ringeinfassung 43 befestigt und dazu konfiguriert ist, die andere Endfläche der elektromagnetischen Spuleneinheit 40 zu bilden, und einen Verbindungsabschnitt 45 zum Verbinden einer externen Stromzufuhr in dem Fahrzeug und der elektromagnetischen Spule 42.
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Wie dies in der 5 gezeigt ist, hat die Ringeinfassung 43 eine runde Ausnehmung, die einstückig durch einen äußeren zylindrischen Abschnitt 43a, einen inneren zylindrischen Abschnitt 43b und einen Endflächenabschnitt 43c gebildet ist, der den äußeren zylindrischen Abschnitt 43a und den inneren zylindrischen Abschnitt 43b verbindet. Die Ausnehmung nimmt den Spulenkörper 41 auf, um den die elektromagnetische Spule 42 gewickelt ist. Die Ausnehmung ist in einer runden Ausnehmung 21b des Rotors 21 relativ drehbar eingesetzt, wobei ihre Öffnung dem Rotor 21 zugewandt ist. Der äußere zylindrische Abschnitt 43a und der innere zylindrische Abschnitt 43b sind koaxial zu der Achse der Drehwelle 2 des Verdichters. Der Endflächenabschnitt 43c ist orthogonal zu der Achse der Drehwelle 2. Eine Endfläche 43a1 des äußeren zylindrischen Abschnitts 43a (Öffnungskante an der Außenumfangsseite) und eine Endfläche 43b1 des inneren zylindrischen Abschnitts 43b (eine Öffnungskante an der Innenumfangsseite) erstrecken sich bündig miteinander und orthogonal zu der Achse der Drehwelle 2.
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Der äußere zylindrische Abschnitt 43a, der innere zylindrische Abschnitt 43b und der Endflächenabschnitt 43c sind aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet (zum Beispiel Eisenmaterial), um einen magnetischen Kreis zu bilden.
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Wie dies in der 6 gezeigt ist, hat der Spulenkörper 41 den zylindrischen Abschnitt 41a sowie einen ersten Flansch 41b und einen zweiten Flansch 41c, die sich von einem jeweiligen Ende des zylindrischen Abschnitts 41a einander gegenüberliegend radial nach außen erstrecken. Die elektromagnetische Spule 42 ist um den Außenumfang des zylindrischen Abschnitts 41a gewickelt, der zwischen den Flanschen 41b und 41c ausgebildet ist. Der Spulenkörper 41 hat außerdem eine innere Wand 41d als einen ersten Wandabschnitt und eine äußere Wand 41e als einen zweiten Wandabschnitt, die einander zugewandt sind und sich von einem proximalen Ende bzw. einem Spitzenende des ersten Flansches 41b zu einer Bodenwand 21c2 der runden Ausnehmung 21d des Rotors 21 erstrecken. Die innere Wand 41d ist im Wesentlichen an dem gesamten Umfang des proximalen Endes des ersten Flansches 41b ausgebildet. In ähnlicher Weise ist im Wesentlichen an dessen gesamten Umfang ein innerer Anlageabschnitt 41f ausgebildet, der sich von seinem Spitzenende (ein Ende der Erstreckung) derart radial nach innen erstreckt, dass der Abschnitt an einer inneren Öffnungskante der runden Ausnehmung als der Spulenkörperbehälter anliegen kann. Des Weiteren ist eine äußere Wand 41e nur in der Nähe eines vorbestimmten Abschnitts des Spitzenendes des ersten Flansches 41b ausgebildet, wie dies in der 7 gezeigt ist (das Wicklungsende der elektromagnetischen Spule 42). Ein äußerer Anlageabschnitt 41g erstreckt sich von dem Spitzenende (ein Ende der Erstreckung) derart radial nach außen, dass der Abschnitt an der äußeren Öffnungskante der runden Ausnehmung als der Spulenkörperbehälter anliegen kann. Zusätzlich hat die äußere Wand 41e des Spulenkörpers 41 einen ersten Schlitz 41e1 in einem vorbestimmten Abstand von dem Spitzenende (obere Fläche des äußeren Anlageabschnitts 41g), wie dies durch den gestrichelten Kreis in der 8 angegeben ist, und zwar anders gesagt mit einer vorbestimmten Tiefe h2 (entsprechend der Dicke des äußeren Anlageabschnitts 41g). Wie dies durch den gestrichelten Kreis in der 9 angegeben ist, hat die innere Wand 41d des Spulenkörpers 41 außerdem einen zweiten Schlitz 41d1 in einem vorbestimmten Abstand von dem Spitzenende (obere Fläche des inneren Anlageabschnitts 41f), und zwar anders gesagt mit derselben Tiefe h2 wie der erste Schlitz 41e1 (entsprechend der Dicke des inneren Anlageabschnitts 41f), und einen dritten Schlitz 41d2, der sich von dem Spitzenende (obere Fläche des inneren Anlageabschnitt 41f) zu einer ersten Flanschfläche 41b1 nach unten erstreckt. Der Spulenkörper 41 hat den zylindrischen Abschnitt 41a, den ersten Flansch 41b, den zweiten Flansch 41c, die innere Wand 41d, die äußere Wand 41e, den inneren Anlageabschnitt 41f und den äußeren Anlageabschnitt 41g, die aus einem Kunststoffmaterial wie zum Beispiel einem Polyamidkunststoff einstückig ausgebildet sind.
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Die elektromagnetische Spuleneinheit 40 wird sicher isoliert, indem ein Kunststoff durch den Raum zwischen der Ringeinfassung 43 und dem Spulenkörper 41 gegossen wird, der in der runden Ausnehmung der Ringeinfassung 43 untergebracht ist. Wie dies in der 5 gezeigt ist, ist der Spulenkörper 41 in der Ringeinfassung 43 derart untergebracht, dass der äußere Anlageabschnitt 41g des Spulenkörpers 41 an der Endfläche 43a1 des äußeren zylindrischen Abschnitts 43a der Ringeinfassung 43 anliegt und dass der innere Anlageabschnitt 41f an der Endfläche 43b1 des inneren zylindrischen Abschnitts 43b der Ringeinfassung 43 anliegt. Auf diese Weise wird der Spulenkörper 41 in der runden Ausnehmung der Ringeinfassung 43 positioniert und so darin untergebracht und befestigt. Das Befestigungselement 44, das an der Endfläche des Endflächenabschnitts 43c gegenüber der Bodenwand der runden Ausnehmung befestigt ist, ist an der Endfläche des vorderen Gehäuses 1 positioniert und daran mit dem Schnappring 3 befestigt, wie dies in der 1 gezeigt ist, und somit ist die elektromagnetische Spuleneinheit 40 an der Endfläche des vorderen Gehäuses 1 befestigt.
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Wenn aufgrund des relativen Gleitens zwischen dem Rotor 21 und dem Anker 31 Wärme erzeugt wird, unterbricht die Erregungsunterbrechungsvorrichtung 50 die elektrische Stromzufuhr zwangsweise zu der elektromagnetischen Spule 42. Die Erregungsunterbrechungsvorrichtung 50 ist mit thermisch betätigten Elementen versehen, wie zum Beispiel das Bimetall 51 und der Brückendraht 52, der als ein Schneiddrahtabschnitt dient, der einen Teil der elektromagnetischen Spule 42 bildet.
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Das Bimetall 51 ist mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet und in der runden Nut 21g untergebracht, die in der Bodenwand 21c2 der runden Ausnehmung 21d in dem Rotor 21 ausgebildet ist. Eines seiner Enden ist mit einer Niete 53 befestigt, und das andere Ende ist in die Drehrichtung des Rotors 21 gerichtet. Es ist zu beachten, dass das Bimetall 51 durch irgendein anderes Befestigungselement befestigt werden könnte, wie zum Beispiel eine Schraube. Da das Bimetall 51 in der runden Nut 21g untergebracht und positioniert ist, kann eine Neigung des Bimetalls 51 nach links oder rechts relativ zu der Drehrichtung des Rotors 21 als Reaktion auf die Reaktionskraft des Brückendrahts 52 verhindert werden, wenn es mit dem Brückendraht 52 im Eingriff ist. Falls eine Temperatur erfasst wird, die größer ist als ein vorbestimmtes Niveau, wird das Bimetall 51 über einen vorbestimmten Abstand hinaus zu der elektromagnetischen Spuleneinheit 40 versetzt. Das Bimetall 51 ist vorzugsweise als eine Bauart mit Schnappwirkung ausgebildet, das eine Umkehrbewegung bei einer vorbestimmten Temperatur beginnt. Das Bimetall mit der Schnappwirkung wird bei einer Temperatur kaum versetzt, die kleiner ist als eine Umkehrbewegungstemperatur (eine Temperatur, die eine Umkehrbewegung verursacht), aber es wird über der Umkehrbewegungstemperatur stark versetzt. Unter Verwendung der Umkehrbewegung wird der Brückendraht 52 geschnitten. Im Allgemeinen könnte bei einem Verdichter für eine fahrzeuginterne Klimaanlage die elektromagnetische Kupplung 10 die Temperatur bis auf 150°C erhöhen. Unter Berücksichtigung dieser Temperatur zum Festlegen der Umkehrbewegungstemperatur zum Unterbrechen der elektrischen Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule 42 wird die Temperatur in angemessener Weise auf 180°C bis 190°C festgelegt.
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Der Brückendraht 52 wird aus dem Wicklungsende (die Masseseite der elektromagnetischen Spule 42) der elektromagnetischen Spule 42 erhalten, die um den Spulenkörper 41 gewickelt ist. Der Draht wird an einer Endfläche der elektromagnetischen Spuleneinheit 40 gegenüber der Bodenwand 21c2 in der runden Ausnehmung 21d des Rotors 21 so gedehnt, dass der Draht in einem Bereich verläuft, in dem sich das Bimetall 51 zusammen mit der Drehung des Rotors 21 bewegt (ein Bewegungsbereich des Bimetalls 51) und außerdem mit dem Bimetall 51 in Eingriff gelangt, das über einen vorbestimmten Abstand hinaus versetzt wird. Wie dies insbesondere in den 7 bis 10 gezeigt ist, wird das Wicklungsende der elektromagnetischen Spule 42, die um den Spulenkörper 41 gewickelt ist, in den ersten Schlitz 41e1 von einer Seite (ein radial äußerer Abschnitt des Spulenkörpers 41) der äußeren Wand 41e eingefügt, wobei die andere Seite der inneren Wand 41d zugewandt ist. Der eingesetzte Draht verläuft in einem Raum, der von der äußeren Wand 41e, der inneren Wand 41d und dem ersten Flansch 41b umgeben ist. Dann wird der Draht in den zweiten Schlitz 41d1 eingesetzt, so dass er zwischen den Schlitzen gedehnt wird. Der Draht wird somit an den Endflächen von beiden Schlitzen 41e1 und 41d1 positioniert und gestützt. Der gedehnte Draht dient als der Brückendraht 52. Nachfolgend wird der Draht in den dritten Schlitz 41d2 der inneren Wand 21d von einer Seite (radial innerer Abschnitt des Spulenkörpers 41) der inneren Wand 21d eingesetzt, wobei die andere Seite der äußeren Wand 41e zugewandt ist. Der eingesetzte Draht wird entlang einer Führungswand 41b2 (siehe 10) geführt, die an der ersten Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b ausgebildet ist, und zwar zu der äußeren Wand 41e über die erste Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b. Der Draht wird in der radialen Richtung des Spulenkörpers 41 nach außen geleitet. Somit wird der Draht zwischen der äußeren Wand 41e und der inneren Wand 41d über den ersten Flansch 41b gedehnt. Der so ausgebildete Draht dient als der Brückendraht 52. Der innere Anlageabschnitt 41f und der äußere Anlageabschnitt 41g sind in derselben Höhe von der ersten Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b ausgebildet. Der erste Schlitz 41e1 und der zweite Schlitz 41d1 sind mit derselben Tiefe h2 ausgebildet. Somit wird der Brückendraht 52 parallel zu der ersten Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b mit einer vorbestimmten Höhe gedehnt.
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Wie dies in der 10 gezeigt ist, ist eine geneigte Fläche 41b3 über der ersten Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b des Spulenkörpers 41 so ausgebildet, dass die geneigte Fläche zu der Drehrichtung des Bimetalls 51 nach oben geneigt ist. Das Anschlussende der geneigten Fläche 41b3 und die erste Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b bilden einen Absatz aus, der als die Führungswand 41b2 dient. Ein elektromagnetischer Spulenabschnitt 47 wird entlang des Absatzes geführt, um über die erste Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b von dem radial inneren Abschnitt zu dem radial äußeren Abschnitt des Spulenkörpers 41 zu verlaufen. Die Absatzhöhe, d. h. die Höhe der inneren Wand 41b2 von der ersten Flanschfläche 41b1, ist gleich oder etwas größer festgelegt als der Außendurchmesser des elektromagnetischen Spulenabschnitts 47.
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Nun wird eine kurze Beschreibung des allgemeinen Betriebs zum intermittierenden Übertragen einer Leistung zu dem Verdichter mittels der elektromagnetischen Kupplung 10 und des Betriebs der Erregungsunterbrechungsvorrichtung 50 vorgesehen. Falls eine elektrische Leistung zu der elektromagnetischen Spule 42 der elektromagnetischen Spuleneinheit 40 unter der Bedingung zugeführt wird, dass der Rotor 21 mit einer Drehkraft von der Kraftmaschine gedreht wird, wird der Rotor 21 erregt, und die erzeugte elektromagnetische Kraft veranlasst, dass der Anker 33 zu dem Rotor 21 magnetisch angezogen wird. Dann wird der Anker 33 synchron mit dem Rotor 21 gedreht. Die Drehkraft des Ankers 22 wird zu der Drehwelle 2 des Verdichters mittels der Gummieinheit 32 und der Nabe 31 übertragen, um dadurch den Verdichter zu betreiben. Falls die elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule 42 der elektromagnetischen Spuleneinheit 40 in diesem Zustand unterbrochen wird, wird der Rotor 21 demagnetisiert, und der Anker 33 wird von dem Rotor 21 aufgrund einer Rückstellkraft des Gummis 32c zurückgezogen. Zu dem Anker 33 wird keine Drehkraft des Rotors 21 übertragen. Infolgedessen stoppt die Drehung der Drehwelle 2, und der Betrieb des Verdichters stoppt. In dem normalen Zustand erreicht die Temperatur des Endflächenabschnitts 21c des Rotors 21 die vorbestimmte Temperatur nicht, bei der das Bimetall 51 über den vorbestimmten Abstand versetzt wird. Wie dies in den 11 und 12 gezeigt ist, wird das Bimetall 51 einstückig mit dem Rotor 21 gedreht, ohne dass es mit dem Brückendraht 52 in Kontakt gelangt.
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Falls andererseits ein übermäßig größeres Drehmoment als üblich auf die Drehwelle 2 zum Beispiel aufgrund einer Beschädigung von inneren Teilen des Verdichters wirkt, gleiten die Kontaktflächen des Rotors 21 und des Ankers 33 aneinander, um die Reibungswärme zu erzeugen, was zu einem schnellen Temperaturanstieg an dem Endflächenabschnitt 21c des Rotors 21 führt. Wenn die Temperatur des Endflächenabschnitts 21c schnell ansteigt, wie dies in den 13 und 14 gezeigt ist, wird das freie Ende des Bimetalls 51 zu der elektromagnetischen Spuleneinheit 40 versetzt. Falls die Temperatur die vorbestimmte Temperatur überschreitet, wird das freie Ende des Bimetalls 51 über den vorbestimmten Abstand hinaus versetzt und gelangt mit dem Brückendraht 52 in Eingriff, um den Brückendraht 52 zu schneiden. Infolgedessen wird die elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule 42 zwangsweise unterbrochen, und der Anker 33 wird von dem Rotor 31 zurückgezogen. Dies ermöglicht es, die Kraftmaschine vor einer übermäßigen Last zu bewahren, den Riemen vor irgendeiner Beschädigung zu schützen und eine Fahrsicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten.
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Gemäß der elektromagnetischen Kupplung 1 von diesem Ausführungsbeispiel liegen der äußere Anlageabschnitt 41g und der innere Anlageabschnitt 41 des Spulenkörpers 41 an der Endfläche 43a1 des äußeren zylindrischen Abschnitts 43a der Ringeinfassung 43 und der Endfläche 43b1 des inneren zylindrischen Abschnitts 43b an, durch die der Spulenkörper 41 in der runden Ausnehmung der Ringeinfassung 43 positioniert und untergebracht wird. Der innere Anlageabschnitt 41f und der äußere Anlageabschnitt 41g haben dieselbe Höhe von der ersten Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b, und außerdem ist die Tiefe von der Endfläche der äußeren Wand 41e zu dem Boden des ersten Schlitzes 41e1 (Tiefe h2) gleich jener von der Endfläche der inneren Wand 41d zu dem Boden des zweiten Schlitzes 41d1. Somit wird der Brückendraht 52 parallel zu der ersten Flanschfläche 41b1 mit einer vorbestimmten Höhe von der ersten Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b gedehnt. Durch genaues Steuern der Höhe h1 (siehe 5) von der Endfläche (Referenzfläche), an der das Befestigungselement 44 an der Seite des vorderen Gehäuses 1 angebracht ist, bis zu den Endflächen 43a1 und 43b1 des äußeren zylindrischen Abschnitts 43a und des inneren zylindrischen Abschnitts 43b der Ringeinfassung 43 ist es möglich, den Brückendraht 52 in der axialen Richtung der elektromagnetischen Kupplung genau zu positionieren. In ähnlicher Weise kann die erste Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b des Spulenkörpers 41 in der runden Ausnehmung der Ringeinfassung 43 als der Spulenkörperbehälter genau positioniert werden. Die vorstehend beschriebene Struktur ermöglicht eine genaue Steuerung eines relativen Abstands zwischen dem Bimetall 51 und des Brückendrahtes 52, deren Positionen in der axialen Richtung der elektromagnetischen Kupplung in der Designphase bestimmt werden können.
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Unter Berücksichtigung der Möglichkeit, dass, falls das Bimetall 51 stark versetzt wird, der versetzte Endabschnitt des Bimetalls 51 an dem elektromagnetischen Spulenabschnitt 47 anliegt, der über die erste Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b des Spulenkörpers 41 verläuft, wird das Bimetall 51 dadurch beschädigt. Da bei diesem Ausführungsbeispiel die erste Flanschfläche 41b1 des ersten Flansches 41b die geneigte Fläche 41b3 hat, wird der versetzte Endabschnitt entlang der geneigten Fläche 41b3 geführt und wandert somit über den elektromagnetischen Spulenabschnitt 47. Daher gelangt der versetzte Endabschnitt des Bimetalls 51 niemals mit dem elektromagnetischen Spulenabschnitt 47 in Eingriff, und das Bimetall kann geschützt werden. Dies verwirklicht eine genaue Steuerung eines relativen Abstands zwischen dem Bimetall 51 und dem Brückendraht 52 in der axialen Richtung der elektromagnetischen Kupplung, wodurch es möglich ist, das Bimetall 51 auch dann zu schützen, wenn das Bimetall 51 stark versetzt wird, und außerdem die Zuverlässigkeit der Erregungsunterbrechungsvorrichtung beträchtlich zu verbessern.
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Die innere Wand 41d, die äußere Wand 41e, der innere Anlageabschnitt 41f und der äußere Anlageabschnitt 41g bilden einstückig den Spulenkörper 41. Somit kann der Brückendraht 52 in einfacher Weise bei dem Prozess zum Wickeln der elektromagnetischen Spule 42 um den Spulenkörper 41 erhalten werden. Dies verwirklicht eine Kostenreduzierung der elektromagnetischen Kupplung 1, auch wenn die Erregungsunterbrechungsvorrichtung vorgesehen ist.
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Während das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ein Beispiel zeigt, bei dem das Bimetall als ein thermisch betätigtes Element verwendet wird, sind andere thermisch betätigte Elemente wie zum Beispiel eine Formgedächtnislegierung anwendbar. Obwohl das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ein Beispiel zeigt, bei dem die elektromagnetische Kupplung an dem Verdichter angebracht ist, der bei der fahrzeuginternen Klimaanlage verwendet wird, kann die elektromagnetische Kupplung des Weiteren ohne irgendeine Beschränkung für andere Zwecke verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Drehwelle
- 10
- elektromagnetische Kupplung
- 20
- Rotoreinheit
- 21
- Rotor
- 21d
- runde Ausnehmung
- 30
- Ankereinheit
- 33
- Anker
- 40
- elektromagnetische Spuleneinheit
- 41
- Spulenkörper
- 42
- elektromagnetische Spule
- 41a
- zylindrischer Abschnitt
- 41b
- erster Flansch
- 41c
- zweiter Flansch
- 41d
- innere Wand
- 41e
- äußere Wand
- 41f
- innere Anlageabschnitt
- 41g
- äußerer Anlageabschnitt
- 41b2
- Führungswand
- 41b3
- geneigte Fläche
- 41d1
- zweiter Schlitz
- 41e1
- erster Schlitz
- 50
- Erregungsunterbrechungsvorrichtung
- 51
- Bimetall
- 52
- Brückendraht (Schneiddrahtabschnitt)
