DE112013007491T5

DE112013007491T5 - Elektromagnetische Kupplung und Verdichter

Info

Publication number: DE112013007491T5
Application number: DE112013007491.5T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Miki; Tomonori Matsumura
Original assignee: Sanden Holdings Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2016-07-14
Also published as: WO2015052779A1; US20160245345A1; CN105612364A

Abstract

Es ist eine elektromagnetische Kupplung vorgesehen, die ein erneutes Anziehen eines Ankers zu einem Rotor verhindert, nachdem ein Brückendraht geschnitten wurde. Es ist eine elektromagnetische Kupplung (10) vorgesehen, die mit einer Leistungsunterbrechungsvorrichtung (50) versehen ist, die eine Leistungsübertragung zu einer elektromagnetischen Spule (42) zwangsweise unterbricht. Die Leistungsunterbrechungsvorrichtung (50) hat ein thermisch betätigtes Element (51), das an einem Rotor (21) angebracht und bei mehr als einer vorbestimmten Temperatur versetzt wird, und einen Brückendraht (52), der sich als ein Teil eines Massedrahts der elektromagnetischen Spule (42) erstreckt und über einen Bereich gedehnt wird, in dem sich das thermisch betätigte Element zusammen mit einer Drehung des Rotors (21) bewegt. Das thermisch betätigte Element (51) wird versetzt, um mit dem Brückendraht zu kollidieren und diesen zu schneiden. Der Brückendraht (52) hat einen Schneidbereich, der von einer Position beabstandet ist, an der das versetzte, thermisch betätigte Element (51) mit dem Brückendraht (52) kollidiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
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 geeignet ist (zum Beispiel ein Verdichter einer Klimaanlage zum Gebrauch bei einem Fahrzeug).
STAND DER TECHNIK
Als diese Art einer elektromagnetischen Kupplung ist zum Beispiel jene bekannt, die in der Patentdruckschrift 1 offenbart ist. Die in der Patentdruckschrift 1 offenbarte elektromagnetische Kupplung hat eine elektromagnetische Spuleneinheit einschließlich eines Rotors, der durch eine Leistung von einer Leistungsquelle angetrieben wird, eines Ankers, der gegenüber dem Rotor vorgesehen und mit einer Drehwelle einer angetriebenen Vorrichtung verbunden ist, und eines Spulenkörpers, um den eine elektromagnetische Spule gewickelt ist. Die elektromagnetische Spuleneinheit bewirkt eine magnetische Anziehung zwischen dem Rotor und dem Anker als Reaktion auf eine elektrische Stromzufuhr. Die elektromagnetische Kupplung ist des Weiteren mit einem thermisch betätigten Element versehen, das zu der elektromagnetischen Spule versetzt werden kann, indem die Temperatur erfasst wird. Das Element ist in einer elektromagnetischen Einheit des Rotors installiert. Falls Wärme aufgrund eines relativen Gleitens zwischen Reibflächen des Rotors und des Ankers erzeugt wird und die Temperatur ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, dient das thermisch betätigte Element, das an dem geerdeten Rotor angebracht ist, zum Schneiden eines Drahts, der sich als ein Teil der elektromagnetischen Spule mit einer Brückenform erstreckt und über einen Bereich gedehnt wird, wo sich das thermisch betätigte Element zusammen mit der Rotordrehung bewegt. Somit wird eine elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule zwangsweise unterbrochen.
LISTE DER DRUCKSCHRIFTEN
PATENTDRUCKSCHRIFT

Patentdruckschrift 1: JP H01 210626 A

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
Es ist zu beachten, dass der Brückendraht, der sich über jenen Bereich dehnt, in dem sich das thermisch betätigte Element zusammen mit der Rotordrehung bewegt, an der Masseseite der elektromagnetischen Spule ausgebildet ist. Falls das thermisch betätigte Element den Brückendraht schneidet, strömt dementsprechend kein übermäßiger Strom darin.
Jedoch gibt es bei der elektromagnetischen Kupplung eine Wahrscheinlichkeit, dass, nachdem der Brückendraht geschnitten wurde, das Spitzenende des Drahts, das an der Seite (positive Seite) gegenüber der Masseseite verbleibt, mit dem sich drehenden thermisch betätigten Element oder dem Rotor in Kontakt gelangen könnte und dadurch geerdet wird. Infolgedessen strömt ein Strom in der elektromagnetischen Spule, und der Anker wird erneut zu dem Rotor angezogen, auch wenn der Brückendraht geschnitten ist.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend geschilderten Umstände geschaffen, und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromagnetische Kupplung vorzusehen, die ein erneutes Anziehen eines Ankers zu einem Rotor verhindern kann, nachdem ein Brückendraht geschnitten wurde.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine elektromagnetische Kupplung vor, die Folgendes aufweist: einen Rotor, der durch eine Leistung einer Antriebsquelle gedreht wird; einen Anker, der gegenüber dem Rotor vorgesehen und mit einer Drehwelle einer angetriebenen Vorrichtung verbunden ist; eine elektromagnetische Spuleneinheit, die eine elektromagnetische Spule aufweist und eine magnetische Anziehung zwischen dem Rotor und dem Anker bei einer elektrischen Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule bewirkt; und eine Leistungsunterbrechungsvorrichtung, die eine elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule zwangsweise unterbricht. Bei der elektromagnetischen Kupplung weist die Leistungsunterbrechungsvorrichtung Folgendes auf: ein thermisch betätigtes Element, das an dem Rotor angebracht und bei mehr als einer vorbestimmten Temperatur versetzt wird; und einen Brückendraht, der über einen Bereich gedehnt wird, in dem sich das thermisch betätigte Element zusammen mit der Drehung des Rotors bewegt, und der sich als ein Teil eines Massedrahts der elektromagnetischen Spule erstreckt. Die Leistungsunterbrechungsvorrichtung schneidet den Brückendraht derart, dass das thermisch betätigte Element versetzt wird, um mit dem Brückendraht zu kollidieren, und der Brückendraht hat einen Schneidbereich, der von einer Position beabstandet ist, an der das versetzte, thermisch betätigte Element mit dem Brückendraht kollidiert.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Bei der vorstehend beschriebenen elektromagnetischen Kupplung wird der Brückendraht, der sich als ein Teil eines Massedrahts der elektromagnetischen Spule erstreckt, an dem Schneidbereich geschnitten, der von einer Position beabstandet ist, an der das versetzte, thermisch betätigte Element mit dem Brückendraht kollidiert. Aufgrund dieser Struktur kann das Spitzenende des Drahts, das an der Seite (positive Seite) gegenüber der Masseseite bleibt, von einem Kontakt mit dem Rotor oder dem thermisch betätigten Element abgehalten werden, die im Allgemeinen geerdet sind, nachdem der Brückendraht geschnitten wurde. Dies ermöglicht es, einen Strom in der elektromagnetischen Spule zu verhindern, nachdem der Brückendraht geschnitten wurde, und somit eine erneute Anziehung des Ankers zu dem Rotor nach dem Schneiden des Brückendrahts zu verhindern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Schnittansicht einer elektromagnetischen Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Vorderansicht einer Rotoreinheit.
3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-O-A der 2.
4 zeigt eine Schnittansicht einer Ankereinheit.
5 zeigt eine Schnittansicht einer elektromagnetischen Spuleneinheit.
6 zeigt eine Schnittansicht eines Spulenkörpers in der elektromagnetischen Spuleneinheit.
7 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Brückendrahts bei Betrachtung von dem Pfeil A in der 5.
8 zeigt eine Ansicht des Brückendrahts bei Betrachtung von dem Pfeil B in der 7.
9 zeigt eine Ansicht des Brückendrahts bei Betrachtung von dem Pfeil C in der 7.
10 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie D-D der 7.
11 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts E der 7.
12 zeigt eine erläuternde Betriebsansicht einer Leistungsunterbrechungsvorrichtung unter der Bedingung, dass ein Bimetall nicht versetzt wird.
13 zeigt eine erläuternde Betriebsansicht einer Leistungsunterbrechungsvorrichtung unter der Bedingung, dass ein Bimetall über einen vorbestimmten Abstand hinaus versetzt wird.
14 zeigt eine Schnittansicht des Bimetalls der 12.
15 zeigt eine Schnittansicht des Bimetalls des 13.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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 in einem Verdichter eingebaut, der eine fahrzeuginterne Klimaanlage bildet und dazu konfiguriert ist, eine Leistung von einer Fahrzeugkraftmaschine oder einem Motor als eine Antriebsleistungsquelle zu dem Verdichter als eine angetriebene Vorrichtung zu übertragen/zu unterbrechen. Anders gesagt, überträgt/unterbricht die elektromagnetische Kupplung 10 schaltbar eine Leistung von der Kraftmaschine oder dem Motor zu dem Verdichter. Der Verdichter der vorliegenden Erfindung ist mit der elektromagnetischen Kupplung versehen. Ein Ausführungsbeispiel der Kupplung wird später beschrieben. Während der Verdichter als Reaktion auf eine Leistungsübertragung von der Kraftmaschine oder dem Motor betrieben wird, stoppt der Verdichter einen Betrieb als Reaktion auf eine Unterbrechung der Leistung. Der Verdichter der vorliegenden Erfindung könnte zum Beispiel ein Taumelscheibenverdichter mit variabler Verdrängung sein. Es ist zu beachten, dass es möglich ist, Verdichter mit variabler Verdrängung einer anderen Bauart oder Verdichter mit fester Verdrängung einer Schneckenbauart, einer Flügelbauart, etc. zu verwenden.
In der 1 hat die elektromagnetische Kupplung 10 eine Rotoreinheit 20, eine Ankereinheit 30, eine elektromagnetische Spuleneinheit 40 und eine Leistungsunterbrechungsvorrichtung 50.
Die Rotoreinheit 20 ist mit einem Rotor 21 versehen, der durch eine Leistung von einer Kraftmaschine oder einem Motor gedreht wird, und der an einer Endfläche des Verdichters drehbar gestützt ist. Die Rotoreinheit besteht aus dem Rotor 21, einem Reibelement 22 und einem Lager 23.
Der Rotor 21 hat eine runde Form. Der Innenumfang des Rotors 21 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 gespannt ist. Insbesondere ist der Rotor 21 einstückig durch einen äußeren zylindrischen Abschnitt 21a, der den Außenumfang hat, einen inneren zylindrischen Abschnitt 21b, der den Innenumfang hat, und einen Endflächenabschnitt 21c gebildet, der den äußeren zylindrischen Abschnitt 21a und den inneren zylindrischen Abschnitt 21b verbindet, wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist. 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 unterbringt. Bogenförmige Schlitze 21e und 21f sind an dem Endflächenabschnitt 21c so ausgebildet, dass ein magnetischer Fluss gestreut wird, der in der elektromagnetischen Spule 42 erzeugt wird. Zusätzlich ist zwischen den bogenförmigen Schlitzen 21e und 21f in einem Bodenendflächenabschnitt 21c2 des Endflächenabschnitts 21c in der runden Ausnehmung 21d eine runde Nut 21g ausgebildet (siehe 2, 12 und 13), wo ein Bimetall 51 der Leistungsunterbrechungsvorrichtung 50 angebracht ist, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Eine Reibfläche 21c1 ist als eine Endfläche des Endflächenabschnitts 21c gegenüber der Bodenwand der runden Ausnehmung 21d definiert. Der Rotor 21 ist geerdet, auch wenn dies nicht gezeigt ist.
Das Reibelement 22 besteht aus einem runden, nicht-magnetischen Material, um einen Reibungskoeffizienten zu erhöhen, und es ist an der Reibfläche 21c1 des Rotors 21 angebracht.
Hinsichtlich der Struktur des Lagers 23 ist sein innerer Ring an dem Außenumfang des Vorsprungs 1a des vorderen Gehäuses 1 positioniert und durch einen Schnappring 4 daran befestigt. Das Lager stützt den Rotor 21 drehbar an dem Außenumfang des Vorsprungs 1a als die Endfläche des vorderen Gehäuses 1.
Die Ankereinheit 30 überträgt/unterbricht eine Leistung von einer Kraftmaschine oder einem Motor zu einem Verdichter gemäß der Bewegung des Ankers 33, der als Reaktion auf eine Zufuhr/Unterbrechung einer elektrischen Leistung hinsichtlich der elektromagnetischen Spule 42 mit dem Rotor 21 kollidiert oder sich von diesem zurückzieht. Wie dies in der 4 gezeigt ist, hat die Ankereinheit eine Nabe 31, eine Gummieinheit 32 und den Anker 33.
Die Nabe 31 ist mit einem Flanschabschnitt 31a versehen und an dem Spitzenende einer Drehwelle 2 des Verdichters mittels einer Mutter 5 befestigt.
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 angeordnet und an dem inneren Ring 32a und dem äußeren Ring 32b mittels Vulkanisation befestigt ist. Der innere Ring 32a ist an dem Flanschabschnitt 31a der Nabe 31 durch eine Niete 34 befestigt.
Der Anker 33 ist gegenüber dem Rotor 21 vorgesehen und mit der Drehwelle 2 des Verdichters verbunden. Insbesondere ist der Anker 33 ein rundes Plattenelement mit einer Endfläche, die eine Reibfläche 33a bildet, die der Reibfläche 21c1 des Rotors 21 in einem vorbestimmten Intervall zugewandt ist. Der Anker 33 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 33 bildet zusammen mit dem Rotor 21 einen magnetischen Kreis. Wenn die elektrische Leistung zu der elektromagnetischen Spule 42 zugeführt wird, wird der Anker zu dem Rotor 21 magnetisch angezogen. Wenn die magnetische Anziehungskraft aufgrund einer Unterbrechung der Leistung verschwindet, bewegt sich der Anker währenddessen von dem Rotor 21 weg.
Die elektromagnetische Spuleneinheit 40 hat die elektromagnetische Spule 42 und erzeugt ein magnetisches Feld als Reaktion auf eine elektrische Stromzufuhr zu der Spule, um dadurch eine magnetische Anziehung zwischen dem Anker 33 und dem Rotor 21 zu bewirken. Die Einheit hat einen Spulenkörper 41, die elektromagnetische Spule 42, die um den Spulenkörper gewickelt ist, eine Ringeinfassung 43 mit einer runden Ausnehmung zum Unterbringen des Spulenkörpers 41, ein ringförmiges, scheibenartiges Befestigungselement 44, das die andere Endfläche der elektromagnetischen Spuleneinheit 40 bildet, und einen Verbindungsabschnitt 45 zum Verbinden einer externen Leistungsquelle in dem Fahrzeug und der elektromagnetischen Spule 42.
Wie dies in der 5 gezeigt ist, hat die Ringeinfassung 43 eine runde Ausnehmung, die durch einen äußeren zylindrischen Abschnitt 43a, einen inneren zylindrischen Abschnitt 43b und einen Endflächenabschnitt 43c einstückig ausgebildet 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. Der äußere zylindrische Abschnitt 43a und der innere zylindrische Abschnitt 43b sind koaxial zu einer 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 und eine Endfläche 43b1 des inneren zylindrischen Abschnitts 43b erstrecken sich bündig zueinander und orthogonal zu der Achse der Drehwelle 2. Der äußere zylindrische Abschnitt 43a, der innere zylindrische Abschnitt 43b und der Endflächenabschnitt 43c sind aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet (zum Beispiel ein Eisenmaterial), um einen magnetischen Kreis zu bilden.
Wie dies in der 6 gezeigt ist, hat der Spulenkörper 41 den zylindrischen Abschnitt 41a und einen ersten Flansch 41b sowie einen zweiten Flansch 41c, die sich von einem jeweiligen Ende des zylindrischen Abschnitts 41a radial nach außen erstrecken. Die elektromagnetische Spule 42 ist um einen Bereich gewickelt, der durch die Flansche 41b und 41c umgeben ist. Der Spulenkörper 41 hat außerdem eine innere Wand 41d und eine äußere Wand 41e, die 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 annähernd in dem gesamten Umfang des proximalen Endes des ersten Flansches 41b ausgebildet. In ähnlicher Weise ist ein innerer Flansch 41f nahezu in dem gesamten Umfang davon ausgebildet, der sich von dem Spitzenende davon radial nach innen erstreckt. Des Weiteren ist die äußere Wand 41e nur in der Nähe eines vorbestimmten Abschnitts des Spitzenendes des ersten Flansches 41b ausgebildet (das Wicklungsende der elektromagnetischen Spule 42). Ein äußerer Flansch 41g erstreckt sich von dem Spitzenende davon radial nach außen. Unter Bezugnahme auf die 8, die die Struktur bei Betrachtung von dem Pfeil B in der 7 darstellt, hat die äußere Wand 41e des Spulenkörpers 41 einen ersten Schlitz 41e1 mit einem vorbestimmten Abstand h2 (entsprechend der Dicke des äußeren Flansches 41g) von dem Spitzenende (obere Fläche des äußeren Flansches 41g). Wie dies außerdem in der 9 gezeigt ist, die die Struktur bei Betrachtung von dem Pfeil C in der 7 darstellt, hat die innere Wand 41d des Spulenkörpers 41 einen zweiten Schlitz 41d1 mit der Tiefe h2 (entsprechend der Dicke des inneren Flansches 41f), die gleich ist wie jene des ersten Schlitzes 41e1, und zwar von dem Spitzenende (obere Fläche des inneren Flansches 41f), und einen dritten Schlitz 41d2, der sich von dem Spitzenende (obere Fläche des inneren Flansches 41f) herunter zu einer ersten Flanschfläche 41b1 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 Flansch 41f und den äußeren Flansch 41g, die einstückig aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet sind, zum Beispiel aus einem Polyamidkunststoff. Aufgrund dieser Struktur, wie sie nachfolgend beschrieben wird, kann ein Brückendraht 52 in einfacher Weise unter Verwendung des Wicklungsendes der elektromagnetischen Spule 42 erhalten werden, die um den Spulenkörper 41 gewickelt ist.
Die elektromagnetische Spuleneinheit 40 ist sicher isoliert, indem ein Kunststoff durch den Raum zwischen der Ringeinfassung 43 und dem Spulenkörper 41 gegossen ist, der in der runden Ausnehmung der Ringeinfassung 43 untergebracht ist. Wie dies in der 5 gezeigt ist, ist der Spulenkörper 41 in der runden Ausnehmung der Ringeinfassung 43 derart positioniert und befestigt, dass der äußere Flansch 41g des Spulenkörpers 41 an der Endfläche 43a1 des äußeren zylindrischen Abschnitts 43a der Ringeinfassung 43 positioniert ist und der innere Flansch 41f an der Endfläche 43b1 des inneren zylindrischen Abschnitts 43b der Ringeinfassung 43 positioniert ist. Die elektromagnetische Spuleneinheit 40 ist an der Endfläche des vorderen Gehäuses 1 derart befestigt, dass das Befestigungselement 44, das an der Endfläche des Endflächenabschnitts 43c befestigt ist, der der Bodenwand der runden Ausnehmung gegenüber liegt, an der Endfläche des vorderen Gehäuses 1 positioniert und durch den Schnappring 3 daran befestigt ist, wie dies in der 1 gezeigt ist.
Wenn aufgrund eines relativen Gleitens zwischen dem Rotor 21 und dem Anker 31 Wärme erzeugt wird, unterbricht die Leistungsunterbrechungsvorrichtung 50 die elektrische Stromzufuhr zwangsweise zu der elektromagnetischen Spule 42. Die Vorrichtung ist mit thermisch betätigten Elementen wie zum Beispiel dem Bimetall 51 und dem Brückendraht 52 versehen.
Das Bimetall 51 ist an dem Rotor versehen und wird zu der elektromagnetischen Spuleneinheit 40 versetzt, falls jene Temperatur erfasst wird, die höher ist als ein vorbestimmtes Niveau. Insbesondere ist das Bimetall 51 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet und in der runden Nut 21g untergebracht, die in der Bodenwand 21c2 der runden Ausnehmung 21d des Rotors 21 ausgebildet ist. Eines seiner Enden ist durch eine Niete 53 befestigt, und das andere Ende ist in die Drehrichtung des Rotors 21 gerichtet. Da das Bimetall 51 in der runden Nut 21g untergebracht und positioniert ist, kann eine Neigung des Bimetalls nach links oder nach rechts relativ zu der Drehrichtung des Rotors 21 als Reaktion auf die Reaktionskraft des Brückendrahts 52 verhindert werden, falls das Bimetall 51 mit dem Brückendraht 52 kollidiert (damit in Eingriff gelangt) und denselben schneidet. Das Bimetall 51 ist vorzugsweise in einer Bauart mit Schnappwirkung ausgeführt, die 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 bewirkt), aber es wird bei der Umkehrbewegungstemperatur oder mehr stark versetzt. Unter Verwendung der Umkehrbewegung wird der Brückendraht 23 geschnitten. Im Allgemeinen kann die elektromagnetische Kupplung 10 in einem Verdichter für eine fahrzeuginterne Klimaanlage die Temperatur bis auf 150°C erhöhen. Unter Berücksichtigung der Temperatur wird die Umkehrbewegungstemperatur zum Unterbrechen der elektrischen Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule 42 auf 180°C bis 190°C festgelegt. Hierbei ist das Bimetall 51 durch die Niete 53 befestigt, aber irgendein anderes Befestigungselement wie zum Beispiel eine Schraube ist anwendbar.
Der Brückendraht 52 ist ein Teil eines Erdungsdrahts der elektromagnetischen Spule 42. Der Brückendraht wird zum Beispiel unter Verwendung des Wicklungsendes der elektromagnetischen Spule 42 erhalten, die um den Spulenkörper 41 gewickelt ist. Der Brückendraht 52 wird in die runde Ausnehmung 21d des Rotors 21 eingesetzt und über eine Endfläche der Rotoreinheit 20 gegenüber dessen Bodenwand 21c2 gedehnt, um in einem Bereich zu verlaufen, in dem sich das Bimetall 51 zusammen mit der Drehung des Rotors 21 bewegt (ein Bewegungsbereich des Bimetalls 51) und um außerdem mit dem Bimetall 51 zu kollidieren (damit in Eingriff zu gelangen), das über einen vorbestimmten Abstand hinaus versetzt wird. Wie dies in den 7 bis 11 gezeigt ist, wird insbesondere das Wicklungsende der elektromagnetischen Spule 42, die um den Spulenkörper 41 gewickelt ist, in den ersten Schlitz 41e1 von einer Seite (radial äußerer Abschnitt des Spulenkörpers 41) der äußeren Wand 41e eingesetzt, wobei die andere Seite davon der inneren Wand 41d zugewandt ist. Der eingesetzte Draht verläuft in einem Raum, der durch die äußere Wand 41e, die innere Wand 41d und den ersten Flansch 41b umgeben ist. Dann wird der Draht in den zweiten Schlitz 41d1 eingesetzt und an den Endflächen von beiden Schlitzen 41e1 und 41d1 positioniert und gestützt. 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 Fläche 41b1 des ersten Flansches 41b ausgebildet ist, und zwar zu der äußeren Wand 41e über die Fläche 41b1 des ersten Flansches 41b. Dann wird der Draht in der radialen Richtung des Spulenkörpers 41 nach außen geleitet. Auf diese Weise erstreckt sich der Brückendraht 52 über den ersten Flansch 41b und wird zwischen der äußeren Wand 41e und der inneren Wand 41d gedehnt.
Der innere Flansch 41f und der äußere Flansch 41g sind mit derselben Höhe von der Fläche 41b1 des ersten Flansches 41b ausgebildet. Der erste Schlitz 41e1 und der zweite Schlitz 41d1 sind mit derselben Tiefe ausgebildet, d. h. einer Tiefe h2. Somit wird der Brückendraht 52 parallel zu der Fläche 41b1 des ersten Flansches 41b an einer vorbestimmten Höhe gedehnt. Durch Steuern des Folgenden: der Höhe h1 von der Endfläche (Referenzfläche) des Befestigungselements 44 nahe dem vorderen Gehäuse 1 zu den Endflächen 43a1 und 43b1 des äußeren zylindrischen Abschnitts bzw. des inneren zylindrischen Abschnitts der Ringeinfassung 43; der Tiefe h2 von den Endflächen der äußeren Wand 41e und der inneren Wand 41d zu den Endflächen des ersten Schlitzes 41e1 bzw. des zweiten Schlitzes 41d1; und der Dicke jeweils des inneren Flansches 41f und des äußeren Flansches 41g, kann der Brückendraht 52 in der axialen Richtung der elektromagnetischen Kupplung genau positioniert werden. In ähnlicher Weise kann die Fläche 41b1 des ersten Flansches genau positioniert werden.
Wie dies in den 12 und 13 gezeigt ist, ist ein Schneidbereich 54 des Brückendrahts 52 über einen vorbestimmten Abstand L von jener Position beabstandet definiert, an der das versetzte Bimetall 51 mit dem Brückendraht 52 kollidiert, und er ist außerdem an der Seite (positive Seite/Spulenseite) des Brückendrahts 52 gegenüber der Masseseite (d. h. die negative Seite) definiert. In diesem Ausführungsbeispiel, wie es in der 11 gezeigt ist, ist eine Fläche des Schneidbereichs 54 des Brückendrahts 52 in jenem Bereich kleiner festgelegt als die anderen Flächen des Brückendrahts 52. Der Abstand L beträgt zum Beispiel vorzugsweise 1 mm oder mehr.
Falls der Brückendraht 52 so gedehnt wird, dass der Draht mit dem Bimetall 51 frontal kollidieren würde, ist hierbei die folgende Situation denkbar. Der Brückendraht 52 kollidiert nämlich zu einem Zeitpunkt mit dem ganzen Bimetall 51, und das Bimetall 51 wird stark versetzt und versagt beim Schneiden des Brückendrahts 52. Um eine derartige Situation zu verhindern, ist der Brückendraht 52 bei diesem Ausführungsbeispiel so geneigt, dass der Schneidbereich mit dem Bimetall 51 vor der Masseseite kollidieren würde. Wie dies insbesondere in der 7 gezeigt ist, hat der Brückendraht 52 einen Winkel θ relativ zu einer Linie K, die die Mitte in der radialen Richtung des Spulenkörpers 41 und den ersten Schlitz 41e1 durchläuft, so dass der Schneidbereich (die Seite des ersten Schlitzes 41e1) näher zu dem Bimetall 51 gelangen kann. Der Winkel θ ist zum Beispiel auf 20° bis 60° festgelegt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Stützabschnitt 55 (siehe 11) unter Verwendung der Endfläche des ersten Schlitzes 41e1 ausgebildet. Der Stützabschnitt stützt den Schneidbereich 54 des Brückendrahts 52 und dessen Umgebung entgegen der Drehrichtung des Bimetalls, wenn das Bimetall 51 mit dem Brückendraht 52 kollidiert. Der erste Schlitz 41e1 ist geringfügig breiter als der Außendurchmesser des Drahts, wie dies in der 11 gezeigt ist. Falls das versetzte Bimetall 51 mit dem Brückendraht 52 kollidiert, wird somit der Schneidbereich 54 entlang der Drehrichtung des Bimetalls 51 verschoben. Dabei gelangt der Schneiddraht 54 näher zu dem radial inneren Abschnitt des Spulenkörpers 41 als der erste Schlitz 41e, d. h. näher zu dem Bimetall 51 als der Stützabschnitt 55.
Als nächstes wird eine kurze Beschreibung vorgesehen, wie die so konfigurierte elektromagnetische Kupplung 10 eine Leistung zu dem Verdichter überträgt/unterbricht.
Zunächst wird ein Betrieb zum Übertragen/Unterbrechen einer Leistung unter einem Normalzustand beschrieben, in dem die Leistungsunterbrechungsvorrichtung nicht betrieben wird. In diesem Zustand veranlasst eine Klimaanlagensteuervorrichtung in dem Fahrzeug eine Steuerung zum Zuführen/Unterbrechen einer elektrischen Leistung zu der elektromagnetischen Spuleneinheit 40.
Zunächst dreht eine Drehkraft von der Kraftmaschine den Rotor 21. Falls eine elektrische Leistung zu der elektromagnetischen Spule 42 in diesem Zustand zugeführt wird, magnetisiert die elektromagnetische Spuleneinheit 40 den Rotor 21. Die erzeugte Magnetkraft veranlasst, dass die Reibfläche 33a des Ankers 33 zu der Reibfläche 21c des Rotors 21 angezogen wird. Die dazwischen erzeugte Reibkraft dreht den Anker 33 synchron mit dem Rotor 21. Die Drehkraft des Ankers 33 wird zu der Drehwelle 2 mittels der Gummieinheit 32 und der Nabe 31 übertragen. Der Verdichter beginnt einen Betrieb zusammen mit der Drehung des Rotors 21. Falls im Gegensatz dazu die Klimaanlagensteuervorrichtung in dem Fahrzeug die elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule 42 der Spuleneinheit 40 unterbricht, wird der Rotor 21 entmagnetisiert, und die Rückstellkraft des Gummis 32 veranlasst, dass sich die Reibfläche 33a des Ankers 33 von der Reibfläche 21c1 des Rotors 21 zurückzieht. Zu dem Anker 33 wird keine Drehkraft des Rotors 21 übertragen, und die Drehwelle 2 stoppt die Drehung, um den Betrieb des Verdichters zu beenden. In einem derartigen Zustand, in dem die elektrische Leistung zu der elektromagnetischen Spule 42 zugeführt wird, wird der Rotor 21 erregt, die magnetische Kraft veranlasst, dass die Reibfläche 33a des Ankers 33 zu der Reibfläche 21c1 des Rotors 21 angezogen wird, und der Anker 33 wird synchron mit dem Rotor 21 gedreht, wobei die Temperatur des Endflächenabschnitts 21c des Rotors 21 die Umkehrbewegungstemperatur des Bimetalls 51 nicht erreicht. Wie dies in den 12 und 14 gezeigt ist, tritt das Bimetall 51 über den Brückendraht 52, ohne dass es mit dem Brückendraht 52 kollidiert.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, bei dem die Leistungsunterbrechungsvorrichtung betrieben wird, falls ein übermäßiges Drehmoment, das sehr viel größer ist als ein normaler Wert, auf die Drehwelle 2 zum Beispiel aufgrund von beschädigten inneren Teilen des Verdichters in dem Zustand wirkt, der in den 12 und 14 gezeigt ist, wobei ein relatives Gleiten zwischen der Reibfläche 21c1 des Rotors 21 und der Reibfläche 33a des Ankers 33 auftritt. Die Temperatur des Endflächenabschnitts 21c des Rotors 21 steigt aufgrund einer zwischen den Reibflächen erzeugten Wärme plötzlich an.
Infolge des plötzlichen Temperaturanstiegs in dem Endflächenabschnitt 21c wird das andere Ende des Bimetalls (die Seite gegenüber einem Ende, das durch die Niete 53 befestigt ist) allmählich zu der elektromagnetischen Spuleneinheit 40 versetzt. Falls die Temperatur die Umkehrbewegungstemperatur überschreitet, wie dies in den 13 und 15 gezeigt ist, wird das andere Ende des Bimetalls 51 über einen vorbestimmten Abstand hinaus stark versetzt und kollidiert dann mit dem Brückendraht 52 (gelangt damit in Eingriff). Eine übermäßige Spannung wirkt auf den Schneidbereich 54, der an der Seite des ersten Schlitzes 41e1 ausgebildet ist, um dadurch den Brückendraht 52 in dem Schneidbereich 54 zu schneiden. Folglich ist es möglich, die elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule 42 zwangsweise zu unterbrechen, die Reibfläche 33a des Ankers 33 von der Reibfläche 21c1 des Rotors 21 wegzuziehen, die Kraftmaschine vor der Aufnahme einer übermäßigen Last zu bewahren, den Riemen zu schützen und eine Fahrsicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten.
Bei der so strukturierten elektromagnetischen Kupplung 10 ist der Schneidbereich 54 über einen vorbestimmten Abstand L von einer Position beabstandet definiert, an der das versetzte Bimetall 51 mit dem Brückendraht 52 kollidiert, und er ist außerdem an der Seite gegenüber der Masseseite des Brückendrahts 52 definiert. Dementsprechend gelangt das Spitzenende des Drahts (des Stücks), das an der Seite gegenüber der Masseseite bleibt, nie mit dem geerdeten Rotor 21 oder dem Bimetall 51 in Kontakt. Anders gesagt fließt kein Strom in der elektromagnetische Spule, nachdem der Brückendraht geschnitten wurde. Somit wird der Anker nie zu dem Rotor erneut angezogen, nachdem der Brückendraht geschnitten wurde.
Da der Schneidbereich 54 nahe dem ersten Schlitz 41e1 ausgebildet ist, bewegt sich das Spitzenende des Stücks des Brückendrahts 52 kaum gegenüber der Masseseite. Des Weiteren gewährleistet die aus Kunststoff geschaffene äußere Wand 41e, die den ersten Schlitz 41e1 hat, eine Isolierung gegenüber dem Spitzenende des Stücks des Brückendrahts 52 an der Seite gegenüber der Masseseite.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schneidbereich 54 des Brückendrahts 52 im Schnitt kleiner festgelegt als die anderen Bereiche. Wenn der Brückendraht 52 bei einer Kollision mit dem Bimetall 51 gezogen wird, wird der Brückendraht 52 in einfacher Weise an dem Schneidbereich 54 geschnitten, um dadurch ein zuverlässiges Schneiden zu verwirklichen. Dies ermöglicht es, eine starke Versetzung des Bimetalls 51 bei einer Kollision mit dem Brückendraht 52 zu hemmen und dementsprechend irgendeine Beschädigung des Bimetalls 51 zu vermeiden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Brückendraht 52 des Weiteren in einem derartigen Winkel platziert, dass der Schneidbereich 54 (Seite des ersten Schlitzes 41e1) zum Kollidieren gegen das Bimetall 51 vor der Masseseite veranlasst wird. Infolgedessen kollidiert die Kante des Bimetalls 51 an der Seite des Schneidbereichs 54 mit dem Brückendraht 52, und somit wird das Bimetall 51 als solches weniger versetzt, und sein Spitzenende gleitet in einfacher Weise unter den Brückendraht 52. Zusätzlich kann die Spannung sicher auf den Schneidbereich 54 an der Seite (positive Seite) gegenüber der Masseseite wirken.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Stützabschnitt 55 zum Stützen des Schneidbereichs 54 und seiner Umgebung des Brückendrahts 52 entgegen der Drehrichtung bei einer Kollision des Bimetalls 51 gegen den Brückendraht 52 ausgebildet. Die Spannung wirkt sicher auf den Schneidbereich 54 an dem Stützabschnitt 55 als ein Hebelpunkt, und somit kann der Draht an dem Schneidbereich 54 noch zuverlässiger geschnitten werden. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt ein Beispiel des Schneidbereichs 54, der näher an dem Bimetall 51 als der Stützabschnitt 55 definiert ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Schneidbereich 54 kann mit dem Stützabschnitt 55 kollidieren.
Während bei diesem Ausführungsbeispiel das Bimetall als das thermisch betätigte Element verwendet wird, sind andere thermisch betätigte Elemente wie zum Beispiel eine Formgedächtnislegierung anwendbar. Auch wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Brückendraht 52 unter Verwendung des Wicklungsendes der Spule ausgebildet ist, die um den Spulenkörper 41 gewickelt ist, sind andere Drahtarten ohne Einschränkung anstelle der Spule anwendbar, die um den Spulenkörper 41 gewickelt ist.
Des Weiteren zeigt das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ein Beispiel, bei dem die elektromagnetische Kupplung an dem Verdichter angebracht ist, der für die fahrzeuginterne Klimaanlage verwendet wird, aber die elektromagnetische Kupplung der vorliegenden Erfindung kann für andere Zwecke verwendet werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schneidbereich 54 außerdem von jener Position beabstandet ausgebildet, an der das versetzte Bimetall 51 mit dem Brückendraht 52 kollidiert, und zwar an der Seite gegenüber der Masseseite des Brückendrahts 52. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Schneidbereich 54 muss nur von einer Position beabstandet sein, an der das versetzte Bimetall 51 mit dem Brückendraht 52 kollidiert. Auch wenn der Schneidbereich 54 an der Seite gegenüber der Masseseite des Brückendrahts 52 ausgebildet ist, kann dementsprechend ein Kontakt des Spitzenendes des Drahts (Stücks), das an der Seite (positive Seite) gegenüber der Masseseite von dem geschnittenen Brückendraht 52 verbleibt, mit dem geerdeten Rotor 21 oder dem thermisch betätigten Element 51 verhindert werden, nachdem der Brückendraht 52 geschnitten wurde. Diese Struktur hemmt das erneute Anziehen des Ankers zu dem Rotor, nachdem der Brückendraht geschnitten wurde. In diesem Fall kann der Brückendraht 52 mit einem Isoliermaterial beschichtet werden, um eine Isolierung gegenüber dem thermisch betätigten Element 51 zu erreichen, auch wenn Abschnitte außer dem Spitzenende des Drahts (Stücks), das an der Seite gegenüber der Masseseite bleibt, mit dem Element in Kontakt gelangen.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, und vielfältige Abwandlungen und Änderungen sind innerhalb des technischen Umfangs der vorliegenden Erfindung anwendbar.
Es ist zu beachten, dass die Basiskonfiguration der elektromagnetischen Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung folgendermaßen ist. Die elektromagnetische Kupplung weist nämlich Folgendes auf: einen Rotor, der durch eine Leistung einer Antriebsquelle gedreht wird; einen Anker, der gegenüber dem Rotor vorgesehen und mit einer Drehwelle der angetriebenen Vorrichtung verbunden ist; eine elektromagnetische Spuleneinheit, die eine elektromagnetische Spule aufweist und eine magnetische Anziehung zwischen dem Rotor und dem Anker bei einer elektrischen Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule bewirkt; und eine Leistungsunterbrechungsvorrichtung, die eine elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule zwangsweise unterbricht. Bei der Kupplung weist die Leistungsunterbrechungsvorrichtung Folgendes auf: ein thermisch betätigtes Element, das an dem Rotor angebracht ist und bei mehr als einer vorbestimmten Temperatur versetzt wird; und einen Brückendraht, der über einen Bereich gedehnt wird, in dem sich das thermisch betätigte Element zusammen mit der Drehung des Rotors bewegt, und der sich als ein Teil eines Massedrahts der elektromagnetischen Spule erstreckt. Die Vorrichtung schneidet den Brückendraht derart, dass das thermisch betätigte Element versetzt wird, um mit dem Brückendraht zu kollidieren. Der Brückendraht hat einen Schneidbereich, der von einer Position beabstandet ist, an der das versetzte, thermisch betätigte Element mit dem Brückendraht kollidiert, und außerdem an der Seite gegenüber der Masseseite des Brückendrahts. Die elektromagnetische Kupplung mit der vorstehend beschriebenen Basiskonfiguration kann folgendermaßen beschrieben werden. Die elektromagnetische Kupplung weist nämlich Folgendes auf: einen Rotor, der durch eine Leistung einer Antriebsquelle gedreht wird; einen Anker, der gegenüber dem Rotor vorgesehen und mit einer Drehwelle der angetriebenen Vorrichtung verbunden ist; eine elektromagnetische Spuleneinheit, die eine elektromagnetische Spule aufweist und eine magnetische Anziehung zwischen dem Rotor und dem Anker bei einer elektrischen Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule bewirkt; und eine Leistungsunterbrechungsvorrichtung, die eine elektrische Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule zwangsweise unterbricht. Bei der Kupplung ist ein thermisch betätigtes Element, das bei mehr als einer vorbestimmten Temperatur versetzt wird, an dem Rotor angebracht, und ein Massedraht der elektromagnetischen Spule dient als ein Brückendraht, der über einen Bereich gedehnt wird, in dem sich das thermisch betätigte Element zusammen mit der Drehung des Rotors bewegt. Das versetzte, thermisch betätigte Element kollidiert mit dem Brückendraht und schneidet dadurch den Brückendraht. Der Brückendraht wird an einer Position geschnitten, die näher an der Seite gegenüber der Masseseite relativ zu einer Position ist, an der das versetzte, thermisch betätigte Element mit dem Brückendraht kollidiert.
Bezugszeichenliste

10: elektromagnetische Kupplung
21: Rotor
33: Anker
40: elektromagnetische Spuleneinheit
42: elektromagnetische Spule
50: Leistungsunterbrechungsvorrichtung
51: Bimetall (thermisch betätigtes Element)
52: Brückendraht
54: Schneidbereich
55: Stützabschnitt
2: Drehwelle einer angetriebenen Vorrichtung (Verdichter)

Claims

Elektromagnetische Kupplung mit: einem Rotor, der durch eine Leistung von einer Antriebsquelle gedreht wird; einem Anker, der gegenüber dem Rotor vorgesehen und mit einer Drehwelle einer angetriebenen Vorrichtung verbunden ist; einer elektromagnetischen Spuleneinheit, die eine elektromagnetische Spule aufweist und eine magnetische Anziehung zwischen dem Rotor und dem Anker bei einer elektrischen Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule bewirkt; und einer Leistungsunterbrechungsvorrichtung, die eine Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule zwangsweise unterbricht, wobei die Leistungsunterbrechungsvorrichtung Folgendes aufweist: ein thermisch betätigtes Element, das an dem Rotor angebracht ist und bei mehr als einer vorbestimmten Temperatur versetzt wird; und einen Brückendraht, der über einen Bereich gedehnt wird, in dem sich das thermisch betätigte Element zusammen mit einer Drehung des Rotors bewegt, und der sich als ein Teil eines Massedrahts der elektromagnetischen Spule erstreckt, wobei das versetzte, thermisch betätigte Element mit dem Brückendraht kollidiert, um den Brückendraht zu schneiden, und wobei der Brückendraht einen Schneidbereich hat, der von einer Position beabstandet ist, an der das versetzte, thermisch betätigte Element mit dem Brückendraht kollidiert.
Elektromagnetische Kupplung gemäß Anspruch 1, wobei eine Position, die von jener Position beabstandet ist, an der das versetzte, thermisch betätigte Element mit dem Brückendraht kollidiert, an einer Seite gegenüber einer Masseseite des Brückendrahts ist.
Elektromagnetische Kupplung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Schneidbereich des Brückendrahts im Schnitt kleiner festgelegt ist als die anderen Bereiche des Brückendrahts.
Elektromagnetische Kupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Brückendraht in einem derartigen Winkel platziert ist, dass die Schneidbereiche zum Kollidieren mit dem thermisch betätigten Element vor der Masseseite veranlasst werden.
Elektromagnetische Kupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, des Weiteren mit einem Stützabschnitt, der den Schneidbereich und Umgebungen des Brückendrahts entgegen einer Drehrichtung stützt, wenn das thermisch betätigte Element mit dem Brückendraht kollidiert.
Verdichter, der mit einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 versehen ist.