JP2010032035A - 変速電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】より実用的な変速電磁クラッチを提供する。
【解決手段】変速電磁クラッチは、スクロール型圧縮機３のフロントハウジング５と駆動軸２５とに装着される。コイル５７に一方向で通電を行えば、固定磁石５９を除く固定コア５５の一部、可動コア６９及び第１アーマチュア８１で磁気回路が形成され、第１アーマチュア８１が固定コア５５に磁着する。また、コイル５７に逆方向で通電を行えば、可動磁石７１を除く可動コア６９の一部、第２アーマチュア８３及び固定コア５５で磁気回路が形成され、第２アーマチュア８３が可動コア６９に磁着する。こうして、プーリ７９と駆動軸２５との動力伝達を２種類の変速で行うことができるとともに、動力遮断も行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は変速電磁クラッチに関する。

特許文献１に従来の変速電磁クラッチが開示されている。この変速電磁クラッチは電動機に装着されることとされている。電動機は、ハウジングと、ハウジングから先端部が露出し、ハウジングに回転可能に設けられた駆動軸とを備えている。

この変速電磁クラッチでは、電動機のハウジングの前面に磁性材料からなる第１固定コアが固定される。第１固定コアはハウジングから駆動軸の軸方向に離反する一端側が開放されており、その内部には第１コイルが収納されている。また、第１固定コア及び第１コイルの前面には非磁性材料からなる遮磁部材が固定されており、遮磁部材の前面には磁性材料からなる第２固定コアが固定されている。第２固定コアも一端側が開放されており、その内部に第２コイルが収納されている。

駆動軸の先端部には太陽歯車が駆動軸の軸心と同心で回転可能に固定されている。太陽歯車は軸方向の後方に向かって突出するボス部を有しており、そのボス部にはアームが支持されている。ボス部とアームとの間には、アームを駆動軸の軸心と同心で回転可能に支承する軸受が設けられている。

また、駆動軸の先端部のより先端側にはボルトによってハブが固定されており、太陽歯車及びハブにはプーリが支持されている。プーリは磁性材料からなり、第１固定コアの外周まで延びている。太陽歯車及びハブとプーリとの間には、プーリを駆動軸の軸心と同心で回転可能に支承する軸受が設けられている。また、ハブには板ばねによってプーリと対面可能な第１アーマチュアが支持されている。

太陽歯車には第１遊星歯車が噛合している。また、プーリの内周面には内歯が形成されており、その内歯には第２遊星歯車が噛合している。第２遊星歯車は第１遊星歯車に噛合しており、第１遊星歯車は太陽歯車に噛合している。第１、２遊星歯車はアームに回転可能に支持されている。アームには板ばねによって第２固定コアと対面可能な第２アーマチュアが支持されている。

この変速電磁クラッチでは、第１コイルに通電を行い、第２コイルには通電を行わないことにより、第１固定コア、プーリ及び太陽歯車で磁気回路を形成することが可能である。このため、この状態では第１アーマチュアがプーリに磁着し、駆動軸の回転がボルト、ハブ及び第１アーマチュアを介してプーリに直接的に伝達される。

また、第２コイルに通電を行い、第１コイルには通電を行わないことにより、第２固定コア及び第２アーマチュアで磁気回路を形成することが可能である。このため、この状態では第２アーマチュアが第２固定コアに磁着し、アームがハウジングに固定される。このため、駆動軸の回転は、太陽歯車、第１遊星歯車及び第２遊星歯車を介してプーリに伝達される。

第１、２コイルに通電を行わなければ、第１、２アーマチュアは第１、２固定コアに磁着せず、駆動軸の動力はプーリに伝達されない。

こうして、この変速電磁クラッチは、駆動軸とプーリとの動力伝達を２種類の変速で行うことができるとともに、動力遮断も行うことができる。

また、特許文献２、３開示の変速電磁クラッチも知られている。これらの変速電磁クラッチは駆動軸に有効径の異なる２個のプーリが回転可能に設けられている。駆動軸と各プーリとの間には、各プーリを駆動軸の軸心と同心で回転可能に支承する軸受が設けられている。また、ハウジングには両プーリ間に位置するコイルが固定されており、コイル周りには磁性材料からなる固定コアが設けられている。コイルは通電される電流の正負が切替可能に構成されており、電流の正負を切り替えることにより２個のアーマチュアが選択的に固定コアに磁着するようになっている。各プーリは、各アーマチュアの選択的な磁着により、駆動軸と結合するようになっている。

この変速電磁クラッチにおいては、アーマチュアの磁着により有効径が大きいプーリで駆動軸を駆動させれば、駆動軸が高速で回転する。また、アーマチュアの磁着により有効径が小さいプーリで駆動軸を駆動させれば、駆動軸が低速で回転する。こうして、この変速クラッチにおいても、２種類の変速の下、プーリと駆動軸との動力伝達を２種類の変速で行うことができるとともに、動力遮断を行うことができる。

実開昭５７−１７４８２９号公報 実開昭５７−４６１３５号公報 実開昭５７−４４９３７号公報

しかし、上記特許文献１開示の変速電磁クラッチは遊星歯車を２種類採用しており、また上記特許文献２、３開示の変速電磁クラッチはプーリを２個採用しており、いずれも構造が複雑である。このため、より実用的な変速電磁クラッチが求められている。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、より実用的な変速電磁クラッチを提供することを解決すべき課題としている。

第１発明の変速電磁クラッチは、ハウジングと、該ハウジングから先端部が露出し、該ハウジングに回転可能に設けられた駆動軸とに装着される変速電磁クラッチであって、
前記ハウジングに固定され、通電される電流の正負が切替可能なコイルと、
該ハウジングから前記駆動軸の軸方向に離反する一端側を除いて該コイルを囲包する磁性材料からなる固定コアと、
該コイルに他端側で対面するように該固定コアに固定され、該コイルへの一方向の通電時に生じる該固定コア内の磁束と対向する磁束を有する永久磁石からなる固定磁石と、
該駆動軸の軸心と同心で回転可能に該ハウジングに設けられたロータと、
該コイルの該一端側で該ロータに固定された磁性材料からなる可動コアと、
該コイルに該一端側で対面するように該可動コアに固定され、該コイルへの逆方向の通電時に生じる該固定コア内の磁束と対向する磁束を有する永久磁石からなる可動磁石と、
該駆動軸の前記先端部に該駆動軸の軸心と同心で回転可能に設けられた太陽歯車と、
該ロータに固定された内歯歯車と、
該太陽歯車及び該内歯歯車と噛合する遊星歯車と、
該遊星歯車を該ハウジングに対して該駆動軸の軸心と同心で回転可能に支承するアームと、
該遊星歯車及び該アームとともに該ハウジングに対して該駆動軸の軸心と同心で回転可能なプーリと、
該ロータに弾性的に設けられ、該固定磁石を介して該固定コアと磁着可能な第１アーマチュアと、
該プーリに弾性的に設けられ、該可動磁石を介して該可動コアと磁着可能な第２アーマチュアとを備えていることを特徴とする（請求項１）。

第１発明の変速電磁クラッチでは、コイルに一方向で通電を行えば、コイルは固定コア及び可動コアで磁気回路を形成しようとする。このとき、固定磁石の磁束が磁気回路の磁束と対向するため、磁束が第１アーマチュアを通る。なお、可動磁石の磁束は、磁気回路の磁束と一致するため、磁束は可動磁石を通る。第２アーマチュアの磁束は互いに打ち消し合う。このため、固定磁石を除く固定コアの一部、可動コア及び第１アーマチュアで磁気回路が形成され、第１アーマチュアが固定コアに磁着する。第２アーマチュアは可動コアに磁着しない。このため、この状態では、ロータがハウジングに固定されるため、プーリの回転は遊星歯車及び太陽歯車を介して駆動軸に増速で伝達される。

また、コイルに逆方向で通電を行えば、コイルは固定コア及び可動コアで磁気回路を形成しようとする。このとき、可動磁石の磁束が磁気回路の磁束と対向するため、磁束が第２アーマチュアを通る。なお、固定磁石の磁束は、磁気回路の磁束と一致するため、磁束は固定磁石を通り、第１アーマチュアを通らない。このため、可動磁石を除く可動コアの一部、第２アーマチュア及び固定コアで磁気回路が形成され、第２アーマチュアが可動コアに磁着する。第１アーマチュアは固定コアに磁着しない。このため、この状態では、ロータがプーリに固定されるため、プーリの回転はロータ、内歯歯車、遊星歯車及び太陽歯車を介して駆動軸に等速で伝達される。

コイルに通電を行わなければ、第１、２アーマチュアは固定コア及び可動コアに磁着せず、プーリの動力は駆動軸に伝達されない。

こうして、第１発明の変速電磁クラッチは、プーリと駆動軸との動力伝達を２種類の変速で行うことができるとともに、動力遮断も行うことができる。また、第１発明の変速電磁クラッチは、遊星歯車を１種類採用しているだけであり、またプーリも１個採用しているだけであり、これを駆動するベルトも１本で済むため、構造が比較的簡易である。

したがって、第１発明の変速電磁クラッチはより実用的なものとされている。

アームは、遊星歯車を回転可能に保持するとともに、プーリと一体に回転可能であり得る。そして、アームとハウジングとの間に第１軸受が設けられ、ロータとアーム又はハウジングとの間に第２軸受が設けられ得る（請求項２）。この場合、アームが遊星歯車及びプーリを保持するため、部品点数を少なくすることができる。

また、アームは、遊星歯車を回転可能に保持するピンと、ピンとは別体とされ、プーリと一体に回転可能なアーム本体とからなり得る。そして、アーム本体とハウジングとの間に第１軸受が設けられ、ロータとアーム本体又はハウジングとの間に第２軸受が設けられ得る（請求項３）。この場合、プーリに作用する荷重がアーム本体に伝わり、アーム本体から第１軸受を介してハウジングに伝わる。このため、プーリに作用する荷重がピンを介して遊星歯車に伝わり難く、遊星歯車が好適に回転する。また、このためにピンや遊星歯車を大型化する必要がなく、小型化を実現できる。

第１発明の変速電磁クラッチにおいて、第２軸受は第１軸受上に配設され得る（請求項４）。つまり、第１軸受と第２軸受とは径方向に沿って配設され得る。この場合、変速電磁クラッチの軸長が短くなり、車両等への搭載性が向上する。

また、第１発明の変速電磁クラッチにおいて、第１軸受と第２軸受とはそれぞれ駆動軸の軸方向に沿うように配設され得る（請求項５）。この場合、変速電磁クラッチの外径が小さくなり、車両等への搭載性が向上する。

第１発明の変速電磁クラッチにおいて、ロータは非磁性材料からなることが好ましい（請求項６）。この場合、ロータに磁束が漏れなくなり、本発明の作用が顕著になる。

また、第１発明の変速電磁クラッチにおいて、コイルは非磁性材料からなるブラケットによりハウジングに固定されていることが好ましい（請求項７）。この場合、コイルを容易にハウジングに固定できるとともに、ブラケットに磁束が漏れなくなり、本発明の作用が顕著になる。

第２発明の変速電磁クラッチは、ハウジングと、該ハウジングから先端部が露出し、該ハウジングに回転可能に設けられた駆動軸とに装着される変速電磁クラッチであって、
前記ハウジングに固定された第１コイルと、
該第１コイルを囲包する磁性材料からなる第１固定コアと、
該第１コイルよりも該ハウジングから軸方向に離反する一端側で該ハウジングに固定された第２コイルと、
該ハウジングから軸方向に離反する該一端側を除いて該第２コイルを囲包する磁性材料からなる第２固定コアと、
該駆動軸の軸心と同心で回転可能に該ハウジングに設けられたロータと、
該駆動軸の前記先端部に該駆動軸の軸心と同心で回転可能に設けられた太陽歯車と、
該ロータに固定された内歯歯車と、
該太陽歯車及び該内歯歯車と噛合する遊星歯車と、
該遊星歯車を該ハウジングに対して該駆動軸の軸心と同心で回転可能に支承するアームと、
該遊星歯車及び該アームとともに該ハウジングに対して該駆動軸の軸心と同心で回転可能なプーリと、
該ロータに弾性的に設けられ、該第１固定コアと磁着可能な第１アーマチュアと、
該第２コイルの該一端側で該ロータに固定され、該第２固定コアとともに磁気回路を形成可能な可動コアと、
該プーリに弾性的に設けられ、該可動コアに磁着可能な第２アーマチュアとを備えていることを特徴とする（請求項８）。

第２発明の変速電磁クラッチでは、第１コイルに通電を行い、第２コイルに通電を行わないことにより、第１アーマチュアが第１固定コアに磁着し、第１固定コア及び第１アーマチュアで磁気回路が形成される。このため、この状態ではロータがハウジングに固定されるため、プーリの回転は遊星歯車及び太陽歯車を介して駆動軸に増速で伝達される。

また、第２コイルに通電を行い、第１コイルに通電を行わないことにより、第２固定コア及び可動コアで磁気回路が形成される。このため、第２アーマチュアが可動コアに磁着する。このため、この状態ではロータがプーリに固定される。このため、プーリの回転は、ロータ、内歯歯車、遊星歯車及び太陽歯車を介して駆動軸に等速で伝達される。

第１、２コイルに通電を行わなければ、第１、２アーマチュアは第１固定コア及び可動コアに磁着せず、プーリの動力は駆動軸に伝達されない。

こうして、第２発明の変速電磁クラッチにおいても、実用的なものとされている。

第２発明の変速電磁クラッチにおいて、アームとハウジングとの間に第１軸受が設けられ、ロータとアーム又はハウジングとの間に第２軸受が設けられ得る。

第２発明の変速電磁クラッチにおいて、第２軸受は第１軸受上に配設され得る（請求項９）。この場合、変速電磁クラッチの軸長が短くなり、車両等への搭載性が向上する。

また、第２発明の変速電磁クラッチにおいて、第１軸受と第２軸受とはそれぞれ駆動軸の軸方向に沿って配設され得る。この場合、変速電磁クラッチの外径が短くなり、車両等への搭載性が向上する。

第２発明の変速電磁クラッチにおいて、ロータは非磁性材料からなることが好ましい（請求項１０）。この場合、ロータに磁束が漏れなくなり、本発明の作用が顕著になる。

また、第２発明の変速電磁クラッチにおいて、コイルは非磁性材料からなるブラケットによりハウジングに固定されていることが好ましい。この場合、コイルを容易にハウジングに固定できるとともに、ブラケットに磁束が漏れなくなり、本発明の作用が顕著になる。

実施例１の変速電磁クラッチ等の断面図である。 実施例１に係り、変速電磁クラッチの要部拡大断面図である。 実施例１に係り、変速電磁クラッチの分解断面図である。 実施例１に係り、非通電時の変速電磁クラッチの要部を示す模式図である。 実施例１に係り、ある通電時の変速電磁クラッチの要部を示す模式図である。 実施例１に係り、他の通電時の変速電磁クラッチの要部を示す模式図である。 実施例２に係り、変速電磁クラッチの要部拡大断面図である。 実施例３に係り、変速電磁クラッチの断面図である。 実施例３に係り、変速電磁クラッチの軸直角断面図である。 実施例４に係り、変速電磁クラッチの断面図である。 実施例５に係り、変速電磁クラッチの要部拡大断面図である。 実施例５に係り、変速電磁クラッチの分解断面図である。

以下、第１発明を具体化した実施例１〜４と、第２発明を具体化した実施例５とを図面を参照しつつ説明する。

（実施例１）
図１に示すように、実施例１の変速電磁クラッチはスクロール型圧縮機３に装着されている。

スクロール型圧縮機３では、ハウジングがフロントハウジング５とリヤハウジング７とから構成されており、フロントハウジング５とリヤハウジング７とが複数本のボルト９により接合されている。フロントハウジング５内には固定スクロール１１が固定されており、固定スクロール１１には可動スクロール１３が噛合している。固定スクロール１１は、円板状の基板１１ａと、この基板１１ａから前方（図中、左方向）に一体に突出する渦巻体１１ｂとからなる。可動スクロール１３は、円板状の基板１３ａと、この基板１３ａから後方に一体に突出する渦巻体１３ｂとからなる。固定スクロール１１及び可動スクロール１３は、互いに噛み合うことにより、外周側から中心に向かって容積が小さくなる圧縮室を形成している。

また、フロントハウジング５内には隔壁１５が固定されており、フロントハウジング５には前方から軸封装置１７及び軸受１９が設けられ、隔壁１５には前方から軸受２１及び軸封装置２３が設けられている。これら軸封装置１７、２３及び軸受１９、２１により駆動軸２５が回転可能に設けられている。駆動軸２５の先端部２５ａは、フロントハウジング５のボス部５ｂから突出することによって露出している。隔壁１５と可動スクロール１３との間には背圧室１５ａが形成されている。背圧室１５ａは後述する吐出室７ａと連通している。

駆動軸２５の後端には、駆動軸２５の軸芯から偏心して後方に突出する駆動ピン２５ａが一体に形成されている。駆動ピン２５ａにはブッシュ２７が回動可能に設けられている。ブッシュ２７はバランスウェイト２７ａを一体に有している。可動スクロール１３の基板１３ａには前方に突出するボス部１３ｃが形成されており、ボス部１３ｃとブッシュ２７との間には軸受３１が設けられている。また、隔壁１５と可動スクロール１３の基板１３ａとの間には、可動スクロール１３の公転を許容し、自転を防止する自転防止機構３３が設けられている。

フロントハウジング５及び隔壁１５によって吸入室５ａが形成されている。吸入室５ａは図示しない吸入口に接続された配管によって蒸発器に接続されている。外周側の圧縮室は、可動スクロール１３の公転角度に応じ、隔壁１５に形成された図示しない吸入通路により吸入室５ａに連通するようになっている。

また、固定スクロール１１の基板１１ａの中央には中央の圧縮室と連通する吐出ポート１１ｃが形成されている。リヤハウジング７内は吐出ポート１１ｃと連通する吐出室７ａとされている。基板１１ａには、吐出ポート１１ｃと当接する吐出弁３５と、この吐出弁３５のリフト量を規制するリテーナ３７とが固定されている。吐出室７ａは吐出口７ｂに接続された配管によって図示しない凝縮器に接続されている。

変速電磁クラッチでは、図２にも示すように、非磁性材料からなるブラケット５１がフロントハウジング５の前面に複数本のボルト５３によって固定されている。ブラケット５１は前方に延出されており、その先端には磁性材料からなる固定コア５５が固定されている。固定コア５５はフロントハウジング５から駆動軸２５の軸方向に離反する前端側が開放されており、その内部にはコイル５７が収納された状態で固定されている。

固定コア５５には、コイル５７に後端側で対面するように永久磁石からなる複数個の固定磁石５９が固定されている。各固定磁石５９は、図４に示すように、駆動軸２５の軸芯側がＮ極、外周側がＳ極とされている。

また、図２に示すように、フロントハウジング５のボス部５ｂの外周側には第１軸受６１がサークリップ５ｃによって固定されており、第１軸受６１の外周側には筒状をなすアーム６３が設けられている。これにより、アーム６３は駆動軸２５の軸心と同心で回転できるようになっている。

アーム６３の外周側には第２軸受６５が設けられており、第２軸受６５の外周側には筒状をなすロータ６７が設けられている。ロータ６７は非磁性材料からなる。第２軸受６５はサークリップ６７ｂによってロータ６７に固定されている。これにより、ロータ６７も駆動軸２５の軸心と同心で回転できるようになっている。第２軸受６５が第１軸受６１上に配設されている。

ロータ６７には磁性材料からなる可動コア６９が固定されている。可動コア６９は、コイル５７の前端側に位置し、後端側が開放されている。可動コア６９の内部には固定コア５５及びコイル５７の前部が収納されている。

可動コア６９には、コイル５７に前端側で対面するように永久磁石からなる複数個の可動磁石７１が固定されている。可動磁石７１は、図４に示すように、駆動軸２５の軸芯側がＮ極、外周側がＳ極とされている。

さらに、図２に示すように、駆動軸２５の先端部２５ａには太陽歯車７３が固定されており、太陽歯車７３は駆動軸２５の軸心と同心で回転可能になっている。また、ロータ６７の内周面には内歯歯車７５が固定されている。そして、太陽歯車７３及び内歯歯車７５には複数個の遊星歯車７７が噛合されている。

各遊星歯車７７の軸芯にはピン７７ａが回動可能に挿通されており、各ピン７７ａの後端はアーム６３に固定されている。このため、各遊星歯車７７は、太陽歯車７３及び内歯歯車７５と噛合しながら、ピン７７ａ回りに回動可能であるとともに、フロントハウジング５に対して駆動軸２５の軸心と同心で回転可能になっている。

各ピン７７ａの先端にはスペーサ７７ｂ及びサークリップ７７ｃによってプーリ７９が固定されており、プーリ７９は各遊星歯車７７及びアーム６３とともにフロントハウジング５に対して駆動軸２５の軸心と同心で回転可能になっている。

ロータ６７の外周側後端には径方向外側に突出するフランジ部６７ａが形成されており、フランジ部６７ａの前面には板ばね８１ａを介して第１アーマチュア８１が固定されている。第１アーマチュア８１は、図４に示すように、固定コア５５の後端面との間に第１エアギャップ８１ｂを有している。第１アーマチュア８１は、板ばね８１ａの弾性変形に抗して第１エアギャップ８１ｂを動き、固定コア５５と当接できるようになっている。

また、図２に示すように、プーリ７９のフランジ部７９ａの後面には板ばね８３ａを介して第２アーマチュア８３が固定されている。第２アーマチュア８３は、図４に示すように、可動コア６９の前端面との間に第２エアギャップ８３ｂを有している。第２アーマチュア８３は、板ばね８３ａの弾性変形に抗して第２エアギャップ８３ｂを動き、可動コア６９と当接できるようになっている。

この変速電磁クラッチは以下のように組み付けられる。まず、図３に示すように、スクロール型圧縮機３を組み付け、その駆動軸２５の先端部２５ａに太陽歯車７３を固定する。また、フロントハウジング５に複数本のボルト５３によってブラケット５１を固定する。

一方、複数本のピン７７ａを固定したアーム６３を用意し、このアーム６３に第１軸受６１を固定する。また、内歯歯車７５を固定したロータ６７を用意する。そして、アーム６３に第２軸受６５を固定し、第２軸受６５にロータ６７を嵌め、サークリップ６７ｂで抜け止めを行う。ロータ６７のフランジ部６７ａには図示しないリベットによって板ばね８１ａの一端を固定し、板ばね８１ａの他端にはリベットによって第１アーマチュア８１を固定する。こうしてサブアッシーを組み付け、サブアッシーの第１軸受６１をフロントハウジング５のボス部５ｂに嵌め、サークリップ５ｃで抜け止めする。

固定磁石５９を固定した固定コア５５を用意し、これにコイル５７を一体に設け、これをブラケット５１に固定する。次いで、可動磁石７１を固定した可動コア６９を用意し、これを固定コア５５及びコイル５７に被せながらロータ６７に固定する。

また、プーリ７９のフランジ部７９ａに図示しないリベットによって板ばね８３ａの一端を固定し、板ばね８３ａの他端にはリベットによって第２アーマチュア８３を固定する。そして、各ピン７７ａに遊星歯車７７を挿通し、さらに各ピン７７ａにプーリ７９を嵌め、スペーサ７７ｂ及びサークリップ７７ｃで抜け止めを行う。こうして、変速電磁クラッチがスクロール型圧縮機３に固定される。

車両において、スクロール型圧縮機３は、蒸発器、凝縮器、膨張弁等とともに車両の空調装置を構成する。そして、プーリ７９にはベルト８５が巻きかけられ、ベルト８５には車両のエンジンから動力が伝達される。コイル５７は図示しないバッテリに接続されており、コイル５７に通電される電流の正負は図示しないコントローラによって切替可能になっている。

以上のように構成された変速電磁クラッチでは、コイル５７に一方向で通電を行えば、図５に示すように、コイル５７が固定コア５５及び可動コア６９で磁気回路Ａを形成しようとする。このとき、固定磁石５９の磁束は、磁気回路Ａの磁束と対向するため、磁束が第１アーマチュア８１を通る。なお、可動磁石７１の磁束は、磁気回路Ａの磁束と一致するため、磁束は可動磁石７１を通る。第２アーマチュア８３の磁束は互いに打ち消し合う。この際、図１及び図２に示すブラケット５１及びロータ６７が非磁性材料からなるため、ブラケット５１やロータ６７に磁束が漏れることはない。

このため、図５に示すように、固定磁石５９を除く固定コア５５の一部、可動コア６９及び第１アーマチュア８１で磁気回路Ａが形成され、第１アーマチュア８１が固定コア５５に磁着する。第２アーマチュア８３は、可動コア６９との間に第２エアギャップ８３ｂを残し、可動コア６９に磁着しない。この現象は磁場解析によって確認されている。

このため、この状態では、図１及び図２に示すロータ６７がフロントハウジング５に固定されるため、プーリ７９の回転は各遊星歯車７７及び太陽歯車７３を介して駆動軸２５に増速で伝達される。このため、この場合には、スクロール型圧縮機３が高い回転数で駆動され、効果的な冷房が行われることとなる。

また、コイル５７に逆方向で通電を行えば、図６に示すように、コイル５７は固定コア５５及び可動コア６９で磁気回路Ｂを形成しようとする。このとき、可動磁石７１の磁束は、磁気回路Ｂの磁束と対向するため、磁束が第２アーマチュア８３を通る。なお、固定磁石５９の磁束は、磁気回路Ｂの磁束と一致するため、磁束は固定磁石５９を通る。第１アーマチュア８１の磁束は互いに打ち消し合う。このときもブラケット５１やロータ６７に磁束が漏れることはない。

このため、可動磁石７１を除く可動コア６９の一部、第２アーマチュア８３及び固定コア５５で磁気回路が形成され、第２アーマチュア８３が可動コア６９に磁着する。第１アーマチュア８１は、固定コア５５との間に第１エアギャップ８１ｂを残し、固定コア５５に磁着しない。この現象も磁場解析によって確認されている。

このため、この状態では、図１及び図２に示すロータ６７がプーリ７９に固定されるため、プーリ７９の回転はロータ６７、内歯歯車７５、遊星歯車７７及び太陽歯車７３を介して駆動軸２５に等速で伝達される。このため、この場合には、スクロール型圧縮機３は低い回転数で駆動され、抑制的な冷房が行われることとなる。

図４に示すように、コイル５７に通電を行わなければ、第１、２アーマチュア８１、８３は固定コア５５及び可動コア６９に磁着せず、図１及び図２に示すプーリ７９の動力は駆動軸２５に伝達されない。この場合には、冷房が行われない。

こうして、この変速電磁クラッチは、プーリ７９と駆動軸２５との動力伝達を２種類の変速で行うことができるとともに、動力遮断も行うことができる。また、この変速電磁クラッチは、１種類の遊星歯車７７を採用しているだけであり、またプーリ７９も１個採用しているだけであり、これを駆動するベルト８５も１本で済むため、構造が比較的簡易である。

したがって、この変速電磁クラッチはより実用的なものとされている。

また、この変速電磁クラッチは、アーム６３が遊星歯車７７を回転可能に保持するとともに、プーリ７９と一体に回転可能である。そして、アーム６３とフロントハウジング５との間に第１軸受６１が設けられ、ロータ６７とアーム６３との間に第２軸受６５が設けられている。このため、アーム６３が遊星歯車７７及びプーリ７９を保持するため、部品点数を少なくすることができる。

また、この変速電磁クラッチは、第２軸受６５が第１軸受６１上に配設されているため、軸長が短い。特に、この変速電磁クラッチは、軸長が短く、その分外径が大きくなるが、スクロール型圧縮機３が比較的外径が大きく、軸長が短いものであることから、全体として大型化しない。このため、変速電磁クラッチを備えたスクロール型圧縮機３として、車両への優れた搭載性を発揮することができる。

（実施例２）
実施例２の変速電磁クラッチは、図７に示すように、ロータ本体８７と、ロータ本体８７の後端に固定されたフランジ部材８９とによりロータが構成されている。フランジ部材８９の前面に板ばね８１ａを介して第１アーマチュア８１が固定されている。また、フロントハウジング５のボス部５ｂとアーム６３との間に第１軸受６１が設けられ、ボス部５ｂとロータ本体８７との間に第２軸受６５が設けられている。第２軸受６５は第１軸受６１の後方に位置しており、第１軸受６１と第２軸受６５とは駆動軸２５の軸方向に沿うようにフロントハウジング５上に配設されている。他の構成は実施例１の変速電磁クラッチと同様であり、同様の構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

この変速電磁クラッチは、第１軸受６１と第２軸受６５とが駆動軸２５の軸方向に沿うようにフロントハウジング５上に配設されているため、外径が短くなり、車両への搭載性が向上している。他の作用効果は実施例１と同一である。

（実施例３）
実施例３の変速電磁クラッチでは、図８に示すように、ブラケット２がフロントハウジング４の前面に固定されている。ブラケット２は前方に延出されており、その先端に固定コア６が固定されている。固定コア６はフロントハウジング４から駆動軸８の軸方向に離反する前端側が開放されており、その内部にはコイル１０が収納された状態で固定されている。

固定コア６には、コイル１０に後端側で対面するように複数個の固定磁石１２が固定されている。また、フロントハウジング４のボス部４ｂの外周側には第１軸受１４がサークリップ４ｃによって固定されており、第１軸受１４の外周側には筒状をなすアーム本体１６が設けられている。アーム本体１６は、図９に示すように、３個の切欠き１６ａを有している。アーム１６の各切欠き１６ａ間は、図８に示すように、軸方向に延びてプーリ３９とリベット３４によって固定されている。

ボス部４ｂの外周側にはロータ１８が設けられている。ロータ１８は、筒状をなすロータ本体１８ａと、ロータ本体１８ａの後端に固定されたフランジ部材１８ｂとからなる。ボス部４ｂとフランジ部材１８ｂとの間に第２軸受２０が設けられている。第２軸受２０はサークリップ１８ｃによってフランジ部材１８ｂに固定されている。第２軸受２０は第１軸受１４の後方に位置しており、第１軸受１４と第２軸受２０とは駆動軸８の軸方向に沿うようにフロントハウジング４上に配設されている。

ロータ本体１８ａは可動コア２２を一体に有している。可動コア２２は、コイル１０の前端側に位置し、後端側が開放されている。可動コア２２の内部には固定コア６及びコイル１０の前部が収納されている。可動コア２２には、コイル１０に前端側で対面するように複数個の可動磁石２４が固定されている。

さらに、駆動軸８の先端部８ａには太陽歯車２６が固定されている。また、ロータ本体１８ａの内周面には内歯歯車２８が固定されている。そして、太陽歯車２６及び内歯歯車２８には３個の遊星歯車３０が噛合されている。各遊星歯車３０はアーム本体１６の切欠き１６ａ間に位置している。

各遊星歯車３０の軸芯にはピン３２が回動可能に挿通されている。各ピン３２の先端はプーリ３９に固定されており、各ピン３２の後端にはナット３６が設けられている。アーム本体１６と各ピン３２とでアームが構成されている。

フランジ部材１８ｂの前面には板ばね３８ａを介して第１アーマチュア３８が固定されている。第１アーマチュア３８は、板ばね３８ａの弾性変形に抗して固定コア６と当接できるようになっている。

また、プーリ３９の後面には板ばね４０ａを介して第２アーマチュア４０が固定されている。第２アーマチュア４０は、板ばね４０ａの弾性変形に抗して可動コア２２と当接できるようになっている。他の構成は実施例１、２の変速電磁クラッチと同様である。

この変速電磁クラッチでは、プーリ３９に作用する荷重がアーム本体１６に伝わり、アーム本体１６から第１軸受１４を介してフロントハウジング４に伝わる。このため、プーリ３９に作用する荷重が各ピン３２を介して各遊星歯車３０に伝わり難く、各遊星歯車３０が好適に回転する。また、このために各ピン３２及び各遊星歯車３０を大型化する必要がなく、小型化を実現できる。他の作用効果は実施例１、２と同一である。

（実施例４）
実施例４の変速電磁クラッチでは、図１０に示すように、フロントハウジング４のボス部４ｂの外周側に第１軸受１４ａが固定されており、第１軸受１４ａの外周側にアーム本体１６が設けられている。アーム本体１６の外周側に第２軸受２０ａが設けられており、第２軸受２０ａの外周側にフランジ部材１８ｂが設けられている。第２軸受２０ａが第１軸受１４ａ上に配設されている。他の構成は実施例３の変速電磁クラッチと同様であり、同様の構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

この変速電磁クラッチは、第１軸受１４ａと第２軸受２０ａとが径方向に沿って配設されているため、軸長が短くなり、車両等への搭載性が向上する。他の作用効果は実施例３と同一である。

（実施例５）
実施例５の変速電磁クラッチは、図１１に示すように、非磁性材料からなる第１ブラケット９１ａがフロントハウジング５の前面に複数本のボルト５３によって固定されている。第１ブラケット９１ａは円環状に形成されており、その前面に磁性材料からなる第１固定コア本体９３ａが固定されている。第１固定コア本体９３ａは前端側が開放されており、その内部には第１コイル９５ａが収納された状態で固定されている。第１固定コア本体９３ａの前端側は蓋部材９７によって閉鎖されている。第１固定コア本体９３ａ及び蓋部材９７が第１固定コアに相当する。

第１ブラケット９１ａの外周縁には非磁性材料からなる筒状の第２ブラケット９１ｂが固定されている。第１、２ブラケット９１ａ、９１ｂがブラケットである。第２ブラケット９１ｂの先端には磁性材料からなる第２固定コア９３ｂが固定されている。第２固定コア９３ｂは前端側が開放されており、その内部には第２コイル９５ｂが収納された状態で固定されている。

ロータ６７の外周側中央には径方向外側に突出するフランジ部６７ｃが形成されており、フランジ部６７ｃの後面には板ばね９８ａを介して第１アーマチュア９９ａが固定されている。第１アーマチュア９９ａは、蓋部材９７の前端面との間に実施例１と同様の第１エアギャップを有している。第１アーマチュア９９ａは、板ばね９８ａの弾性変形によって第１エアギャップを動き、蓋部材９７と当接できるようになっている。

また、ロータ６７には磁性材料からなる可動コア９６が固定されている。可動コア９６は、第２コイル９５ｂの前端側に位置し、後端側が開放されている。可動コア９６の内部には第２固定コア９３ｂ及び第２コイル９５ｂの前部が収納されている。

そして、プーリ７９のフランジ部７９ａの後面には板ばね９８ｂを介して第２アーマチュア９９ｂが固定されている。第２アーマチュア９９ｂは、可動コア９６の前端面との間に実施例１と同様の第２エアギャップを有している。第２アーマチュア９９ｂは、板ばね９８ｂの弾性変形によって第２エアギャップを動き、可動コア９６と当接できるようになっている。

この変速電磁クラッチは以下のように組み付けられる。まず、図１２に示すように、実施例１と同様、スクロール型圧縮機３の駆動軸２５の先端部２５ａに太陽歯車７３を固定する。また、第１固定コア本体９３ａに第１コイル９５ａを一体に設け、蓋部材９７によって第１固定コア本体９３ａの前端側を閉鎖する。そして、これを第１ブラケット９１ａに固定する。この後、フロントハウジング５に複数本のボルト５３によって第１ブラケット９１ａを固定する。

一方、ロータ６７のフランジ部６７ｃに図示しないリベットによって板ばね９８ａの一端を固定し、板ばね９８ａの他端にはリベットによって第１アーマチュア９９ａを固定する。そして、実施例１と同様にサブアッシーを組み付け、サブアッシーの第１軸受６１をフロントハウジング５のボス部５ｂに嵌め、サークリップ５ｃで抜け止めする。

第２固定コア９３ｂに第２コイル９５ｂを一体に設け、これを第２ブラケット９１ｂに固定する。そして、第２ブラケット９１ｂを第１ブラケット９１ａに固定する。次いで、可動コア９６を第２固定コア９３ｂ及び第２コイル９５ｂに被せながらロータ６７に固定する。

また、実施例１と同様、プーリ７９のフランジ部７９ａに板ばね９８ｂ及び第２アーマチュア９９ｂを固定する。そして、各ピン７７ａに各遊星歯車７７及びプーリ７９を嵌める。こうして、変速電磁クラッチがスクロール型圧縮機３に固定される。

第１、２コイル９５ａ、９５ｂは図示しないバッテリにそれぞれ接続されており、第１、２コイル９５ａ、９５ｂは図示しないコントローラによっていずれかが選択的に通電されるようになっている。他の構成は実施例１の変速電磁クラッチと同様であり、同様の構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

以上のように構成された変速電磁クラッチでは、第１コイル９５ａに通電を行い、第２コイル９５ｂに通電を行わないことにより、第１アーマチュア９９ａが蓋部材９７に磁着し、第１固定コア本体９３ａ、蓋部材９７及び第１アーマチュア９９ａで磁気回路が形成される。

このため、この状態ではロータ６７がフロントハウジング５に固定されるため、プーリ７９の回転は各遊星歯車７７及び太陽歯車７３を介して駆動軸２５に増速で伝達される。

また、第２コイル９５ｂに通電を行い、第１コイル９５ａに通電を行わないことにより、第２固定コア９３ｂ及び可動コア９６で磁気回路が形成される。このため、第２アーマチュア９９ｂが可動コア９６に磁着する。このため、この状態ではロータ６７がプーリ７９に固定される。このため、プーリ７９の回転は、ロータ６７、内歯歯車７５、各遊星歯車７７及び太陽歯車７３を介して駆動軸２５に等速で伝達される。

第１、２コイル９５ａ、９５ｂに通電を行わなければ、第１、２アーマチュア９９ａ、９９ｂは蓋部材９７及び可動コア９６に磁着せず、プーリ７９の動力は駆動軸２５に伝達されない。

こうして、この変速電磁クラッチも実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

以上において、本発明を実施例１〜５に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜５に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、本発明の変速電磁クラッチは、圧縮機に装着され得るだけでなく、電動機、ポンプ等にも装着され得る。また、圧縮機はスクロール型のものに限られず、斜板式、ベーン式等、種々のものであってもよい。

本発明は、車両用圧縮機、より具体的には車両用空調装置に利用可能である。

４、５、６…ハウジング（４、５…フロントハウジング、６…リヤハウジング）
８ａ、２５ａ…先端部
８、２５…駆動軸
１０、５７、９５ａ、９５ｂ…コイル
６、５５…固定コア
１２、５９…固定磁石
１８、６７…ロータ
２２、６９、９６…可動コア
２４、７１…可動磁石
２６、７３…太陽歯車
２８、７５…内歯歯車
３０、７７…遊星歯車
６３…アーム
３９、７９…プーリ
３８、８１、９９ａ…第１アーマチュア
４０、８３、９９ｂ…第２アーマチュア
１４、１４ａ、６１…第１軸受
２０、２０ａ、６５…第２軸受
３２、７７ａ…ピン
１６…アーム本体
２、５１、９１ａ、９１ｂ…ブラケット（９１ａ…第１ブラケット、９１ｂ…第２ブラケット）
９５ａ…第１コイル
９３ａ…第１固定コア
９５ｂ…第２コイル
９３ｂ…第２固定コア

Claims (11)

1. ハウジングと、該ハウジングから先端部が露出し、該ハウジングに回転可能に設けられた駆動軸とに装着される変速電磁クラッチであって、
   前記ハウジングに固定され、通電される電流の正負が切替可能なコイルと、
   該ハウジングから前記駆動軸の軸方向に離反する一端側を除いて該コイルを囲包する磁性材料からなる固定コアと、
   該コイルに他端側で対面するように該固定コアに固定され、該コイルへの一方向の通電時に生じる該固定コア内の磁束と対向する磁束を有する永久磁石からなる固定磁石と、
   該駆動軸の軸心と同心で回転可能に該ハウジングに設けられたロータと、
   該コイルの該一端側で該ロータに固定された磁性材料からなる可動コアと、
   該コイルに該一端側で対面するように該可動コアに固定され、該コイルへの逆方向の通電時に生じる該固定コア内の磁束と対向する磁束を有する永久磁石からなる可動磁石と、
   該駆動軸の前記先端部に該駆動軸の軸心と同心で回転可能に設けられた太陽歯車と、
   該ロータに固定された内歯歯車と、
   該太陽歯車及び該内歯歯車と噛合する遊星歯車と、
   該遊星歯車を該ハウジングに対して該駆動軸の軸心と同心で回転可能に支承するアームと、
   該遊星歯車及び該アームとともに該ハウジングに対して該駆動軸の軸心と同心で回転可能なプーリと、
   該ロータに弾性的に設けられ、該固定磁石を介して該固定コアと磁着可能な第１アーマチュアと、
   該プーリに弾性的に設けられ、該可動磁石を介して該可動コアと磁着可能な第２アーマチュアとを備えていることを特徴とする変速電磁クラッチ。
2. 前記アームは、前記遊星歯車を回転可能に保持するとともに、該プーリと一体に回転可能であり、
   前記アームと前記ハウジングとの間に第１軸受が設けられ、前記ロータと該アーム又は前記ハウジングとの間に第２軸受が設けられている請求項１記載の変速電磁クラッチ。
3. 前記アームは、前記遊星歯車を回転可能に保持するピンと、該ピンとは別体とされ、該プーリと一体に回転可能なアーム本体とからなり、
   前記アーム本体と前記ハウジングとの間に第１軸受が設けられ、前記ロータと該アーム本体又は前記ハウジングとの間に第２軸受が設けられている請求項１記載の変速電磁クラッチ。
4. 前記第２軸受は前記第１軸受上に配設されている請求項２又は３記載の変速電磁クラッチ。
5. 前記第１軸受と前記第２軸受とはそれぞれ前記駆動軸の軸方向に沿うように配設されている請求項２又は３記載の変速電磁クラッチ。
6. 前記ロータは非磁性材料からなる請求項１乃至５のいずれか１項記載の変速電磁クラッチ。
7. 前記コイルは非磁性材料からなるブラケットにより前記ハウジングに固定されている請求項１乃至６のいずれか１項記載の変速電磁クラッチ。
8. ハウジングと、該ハウジングから先端部が露出し、該ハウジングに回転可能に設けられた駆動軸とに装着される変速電磁クラッチであって、
   前記ハウジングに固定された第１コイルと、
   該第１コイルを囲包する磁性材料からなる第１固定コアと、
   該第１コイルよりも該ハウジングから軸方向に離反する一端側で該ハウジングに固定された第２コイルと、
   該ハウジングから軸方向に離反する該一端側を除いて該第２コイルを囲包する磁性材料からなる第２固定コアと、
   該駆動軸の軸心と同心で回転可能に該ハウジングに設けられたロータと、
   該駆動軸の前記先端部に該駆動軸の軸心と同心で回転可能に設けられた太陽歯車と、
   該ロータに固定された内歯歯車と、
   該太陽歯車及び該内歯歯車と噛合する遊星歯車と、
   該遊星歯車を該ハウジングに対して該駆動軸の軸心と同心で回転可能に支承するアームと、
   該遊星歯車及び該アームとともに該ハウジングに対して該駆動軸の軸心と同心で回転可能なプーリと、
   該ロータに弾性的に設けられ、該第１固定コアと磁着可能な第１アーマチュアと、
   該第２コイルの該一端側で該ロータに固定され、該第２固定コアとともに磁気回路を形成可能な可動コアと、
   該プーリに弾性的に設けられ、該可動コアに磁着可能な第２アーマチュアとを備えていることを特徴とする変速電磁クラッチ。
9. 前記アームと前記ハウジングとの間に第１軸受が設けられ、前記ロータと該アーム又は前記ハウジングとの間に第２軸受が設けられ、該第２軸受は該第１軸受上に配設されている請求項８記載の変速電磁クラッチ。
10. 前記ロータは非磁性材料からなる請求項８又は９記載の変速電磁クラッチ。
11. 前記コイルは非磁性材料からなるブラケットにより前記ハウジングに固定されている請求項８乃至１０のいずれか１項記載の変速電磁クラッチ。

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