JP2017137981A - 回転変速システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン側及び回転機器側の両方に電磁クラッチが設けられた回転変速システムを提供すること。
【解決手段】回転変速システム１は、エンジン７の回転出力によって回転する駆動側回転機構２と、駆動側回転機構２によって従動回転して回転機器８を動作させる従動側回転機構３とを備える。駆動側回転機構２は、回転軸２０、第１回転体２１、第２回転体２２、駆動側コイル２３及び駆動側アーマチュア２４２を備える。従動側回転機構３は、第１従動回転体３１、第２従動回転体３２、従動側コイル３３及び従動側アーマチュア３４２を備える。回転変速システム１は、従動側コイル３３に通電して、回転機器８の従動回転軸８１を第１回転速度で回転させる一方、駆動側コイル２３に通電して、従動回転軸８１を第２回転速度で回転させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの回転出力を利用して、回転機器を２段階に変速させて回転させる回転変速システムに関する。

ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）等においては、エンジンの回転出力を利用して、空調機器における圧縮機を作動させることが行われている。一般的に、圧縮機は、エンジンの回転速度に比例する回転速度で作動させており、圧縮機の回転速度を変速することは行われていない。一方、特許文献１においては、圧縮機の入力回転軸に電磁クラッチを設け、エンジンの回転出力を、電磁クラッチを介して圧縮機に伝達することにより、回転動力の伝達とこの伝達の遮断とを切り替えることが記載されている。また、特許文献２においては、圧縮機の回転入力部に変速手段としての電磁クラッチを設け、この電磁クラッチによって、エンジンの回転速度に対する圧縮機の回転速度を変速することが記載されている。

実開平５−２７３６０号公報 特開平７−２６９９８２号公報

しかしながら、特許文献１、２等においては、圧縮機側に電磁クラッチを設ける工夫が記載されているのみであり、エンジン側に電磁クラッチを設ける工夫については何ら記載されていない。また、特許文献１においては、圧縮機側における電磁クラッチの構造が具体的に記載されているのみである。そして、エンジンの回転出力を圧縮機に伝達する際に、エンジン側における構造をどのようにするかについては何ら具体的に記載されていない。また、特許文献２においては、圧縮機の回転軸に対して外径が異なる２つのプーリが設けられており、各プーリを圧縮機の回転軸に連結するか否かを、各プーリに対向して設けられた各クラッチによって切り換えることしか記載されていない。
そのため、エンジン側及び回転機器側の両方に電磁クラッチが設けられた具体的な回転変速システムの構造は何ら知られていない。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、エンジン側及び回転機器側の両方に電磁クラッチが設けられた回転変速システムを提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、エンジンの回転出力によって回転する駆動側回転機構と、該駆動側回転機構によって従動回転する従動側回転機構とを備え、該従動側回転機構によって動作する回転機器を２段階に変速させる回転変速システムであって、
上記駆動側回転機構は、
上記エンジンのクランク軸に連結されたフライホイールの、上記クランク軸が連結された側とは反対側に連結される回転軸と、
該回転軸に同心状に取り付けられた第１回転体と、
上記回転軸に軸受を介して同心状に取り付けられた第２回転体と、
該第２回転体の内側において該第２回転体又は上記回転軸に軸受を介して取り付けられるとともに、該第２回転体又は該回転軸と共に回転することが阻止された駆動側コイルと、
上記第１回転体又は上記回転軸に取り付けられ、上記駆動側コイルが通電される際に上記第２回転体を上記第１回転体に連結させる駆動側アーマチュアと、を備えており、
上記従動側回転機構は、
上記回転機器の従動回転軸に同心状に配置され、上記第１回転体と共に回転する第１従動回転体と、
上記従動回転軸に同心状に配置され、上記第２回転体と共に回転する第２従動回転体と、
上記第１従動回転体の内側において上記回転機器の非回転部位に取り付けられ、又は上記第１従動回転体の内側において軸受を介して該第１従動回転体もしくは上記従動回転軸に取り付けられて該第１従動回転体もしくは該従動回転軸と共に回転することが阻止された従動側コイルと、
上記第２従動回転体又は上記従動回転軸に取り付けられ、上記従動側コイルが通電される際に上記第１従動回転体を上記第２従動回転体に連結させる従動側アーマチュアと、を備えており、
上記第１回転体の外径Ａ１と上記第１従動回転体の外径Ｂ１との比Ａ１／Ｂ１と、上記第２回転体の外径Ａ２と上記第２従動回転体の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２とは、互いに異なっており、
上記駆動側コイルが通電されない状態で上記従動側コイルが通電され、上記フライホイールの回転を受けて上記回転軸及び上記第１回転体が回転するとともに、該第１回転体の回転を受けて上記第１従動回転体及び上記第２従動回転体が従動回転して、上記従動回転軸を第１回転速度で回転させる第１回転状態と、
上記従動側コイルが通電されない状態で上記駆動側コイルが通電され、上記フライホイールの回転を受けて上記回転軸、上記第１回転体及び上記第２回転体が回転するとともに、該第２回転体の回転を受けて上記第２従動回転体が従動回転して、上記従動回転軸を第２回転速度で回転させる第２回転状態と、に切換え可能である、回転変速システムにある。

上記回転変速システムにおいては、エンジン側に位置する駆動側回転機構と、回転機器側に位置する従動側回転機構との両方に、電磁クラッチを構成するコイル及びクラッチが配置されている。このようなエンジン側及び回転機器側の両方に電磁クラッチが設けられた構造は、従来にはない新たな構造である。そして、回転変速システムにおいては、回転機器を２段階に変速させる具体的な構造を示す。

回転変速システムは、駆動側コイル及び従動側コイルへの通電の有無によって、第１回転状態と第２回転状態とに切換え可能である。
駆動側コイルが通電（励磁）されない状態で従動側コイルが通電（励磁）されるときには、第１回転状態が形成される。この第１回転状態においては、駆動側アーマチュアが駆動側コイルによる電磁吸引力を受けず、第２回転体が第１回転体と分離された状態にある。また、第１回転状態においては、従動側アーマチュアが従動側コイルによる電磁吸引力を受け、第１従動回転体が第２従動回転体と連結された状態にある。

これにより、第１回転状態においては、フライホイールの回転を受けて回転軸及び第１回転体が回転するとともに、第１回転体の回転を受けて、第１従動回転体、第２従動回転体及び従動回転軸が従動回転する。そして、回転機器の従動回転軸は、第１回転体の外径Ａ１と第１従動回転体の外径Ｂ１との比Ａ１／Ｂ１によって定まる第１回転速度で回転することになる。

ところで、第２従動回転体が回転するときには、第２従動回転体と共に第２回転体も回転することになる。このとき、第２回転体は、第１回転体と分離されており、第１回転体及び回転軸に対して空転することになる。そのため、第２回転体が回転することによる弊害は生じない。

一方、従動側コイルが通電（励磁）されない状態で駆動側コイルが通電（励磁）されるときには、第２回転状態が形成される。この第２回転状態においては、駆動側アーマチュアが駆動側コイルによる電磁吸引力を受け、第２回転体が第１回転体と連結された状態にある。また、第２回転状態においては、従動側アーマチュアが従動側コイルによる電磁吸引力を受けず、第１従動回転体が第２従動回転体と分離された状態にある。

これにより、第２回転状態においては、フライホイールの回転を受けて回転軸、第１回転体及び第２回転体が回転するとともに、第２回転体の回転を受けて第２従動回転体及び従動回転軸が従動回転する。そして、回転機器の従動回転軸は、第２回転体の外径Ａ２と第２従動回転体の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２によって定まる第２回転速度で回転することになる。

ところで、第１回転体が回転するときには、第１回転体と共に第１従動回転体も回転することになる。このとき、第１従動回転体は、第２従動回転体と分離されており、第２従動回転体及び従動回転軸に対して空転することになる。そのため、第１従動回転体が回転することによる弊害は生じない。

このように、エンジン側及び回転機器側の両方に、コイル及びクラッチによる電磁クラッチが設けられた回転変速システムは、従動回転軸を従動回転させるときに不要になる回転体は空転させるといった工夫により、従来にはない新たな構造を提供することができる。そして、回転変速システムによれば、エンジン側及び回転機器側の両方に電磁クラッチが設けられた具体的な回転変速システムを形成することができる。

実施形態１にかかる、第１回転状態にある回転変速システムを示す断面説明図。 実施形態１にかかる、第２回転状態にある回転変速システムを示す断面説明図。 実施形態１にかかる、駆動側回転機構を示す断面説明図。 実施形態１にかかる、従動側回転機構を示す断面説明図。 実施形態２にかかる、回転変速システムを模式的に示す断面説明図。 実施形態２にかかる、他の回転変速システムを模式的に示す断面説明図。 実施形態２にかかる、他の回転変速システムを模式的に示す断面説明図。

上述した回転変速システムにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
回転変速システム１は、図１、図２に示すように、エンジン７の回転出力によって回転する駆動側回転機構２と、駆動側回転機構２によって従動回転する従動側回転機構３とを備え、従動側回転機構３によって動作する回転機器８を２段階に変速させるものである。

駆動側回転機構２は、図３に示すように、回転軸２０、第１回転体２１、第２回転体２２、駆動側コイル２３及び駆動側アーマチュア２４２を備える。
回転軸２０は、エンジン７のクランク軸７１に連結されたフライホイール７２の、クランク軸７１が連結された側とは反対側に連結される。第１回転体２１は、回転軸２０に同心状に取り付けられたプーリである。第２回転体２２は、回転軸２０に軸受２２６を介して同心状に取り付けられたプーリである。駆動側コイル２３は、第２回転体２２の内側において回転軸２０に軸受２３６を介して取り付けられるとともに、回転軸２０と共に回転することが阻止されている。駆動側アーマチュア２４２は、第１回転体２１及び回転軸２０に取り付けられており、駆動側コイル２３が通電される際に第２回転体２２を第１回転体２１及び回転軸２０に連結させるものである。

従動側回転機構３は、図４に示すように、第１従動回転体３１、第２従動回転体３２、従動側コイル３３及び従動側アーマチュア３４２を備える。
第１従動回転体３１は、回転機器８の従動回転軸８１に同心状に配置されており、第１回転体２１と共に回転するプーリである。第２従動回転体３２は、従動回転軸８１に同心状に配置されており、第２回転体２２と共に回転するプーリである。従動側コイル３３は、第１従動回転体３１の内側において、回転機器８の非回転部位８０に取り付けられており、第１従動回転体３１と共に回転することが阻止されている。従動側アーマチュア３４２は、第２従動回転体３２に取り付けられており、従動側コイル３３が通電される際に第１従動回転体３１を第２従動回転体３２に連結させるものである。

図１に示すように、第１回転体２１の外径Ａ１と第１従動回転体３１の外径Ｂ１との比Ａ１／Ｂ１と、第２回転体２２の外径Ａ２と第２従動回転体３２の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２とは、互いに異なっている。回転変速システム１は、図１に示すように、回転機器８の従動回転軸８１を第１回転速度で回転させる第１回転状態Ｘ１と、図２に示すように、回転機器８の従動回転軸８１を第２回転速度で回転させる第２回転状態Ｘ２とに切換え可能である。

第１回転状態Ｘ１においては、図１に示すように、駆動側コイル２３が通電されない状態で従動側コイル３３が通電され、フライホイール７２の回転を受けて回転軸２０及び第１回転体２１が回転するとともに、第１回転体２１の回転を受けて第１従動回転体３１、第２従動回転体３２及び従動回転軸８１が第１回転速度で従動回転する。第２回転状態Ｘ２においては、図２に示すように、従動側コイル３３が通電されない状態で駆動側コイル２３が通電され、フライホイール７２の回転を受けて回転軸２０、第１回転体２１及び第２回転体２２が回転するとともに、第２回転体２２の回転を受けて第２従動回転体３２及び従動回転軸８１が第２回転速度で従動回転する。

以下に、本形態の回転変速システム１についてさらに詳説する。
図１、図２に示すように、駆動側回転機構２を設けるエンジン７は、ガスを燃料として動作するガスエンジンである。回転変速システム１は、ガスエンジンによって冷暖房の空調を行うＧＨＰ（ガスヒートポンプ）において使用される。駆動側回転機構２は、エンジン７側に設けられており、従動側回転機構３は、回転機器８側に設けられている。駆動側回転機構２と従動側回転機構３とによる回転変速システム１は、エンジン７の回転出力（フライホイール７２の回転）を利用して、回転機器８としての、ヒートポンプ（空調機器）における圧縮機を作動させるものである。

フライホイール７２は、弾み車ともいい、円盤形状に形成されており、エンジン７の回転速度を安定化させる等の目的でクランク軸７１に設けられている。また、フライホールは歯車として形成されており、その外周の歯面には、エンジン７のスタータの回転軸２０に設けられた歯車の歯面が噛み合うことが可能である。回転軸２０は、フライホイール７２の中心部において、フライホイール７２と同心状に連結されている。回転軸２０の基端部には、フランジ部２０１が設けられており、フランジ部２０１は、ボルトによってフライホイール７２に取り付けられている。

まず、駆動側回転機構２の各要素について説明する。
図３に示すように、第１回転体２１は、ボルトによって、回転軸２０の先端部に直接連結されている。第１回転体２１は、円盤形状の円盤部２１１と、円盤部２１１の外周部分において、回転軸２０の軸線方向に平行に設けられた動力伝達部２１２とを有している。回転軸２０の先端部には、最も縮径した中心軸部２０２が形成されており、中心軸部２０２は、第１回転体２１の円盤部２１１の中心に形成された中心穴２１３に挿入されている。これにより、回転軸２０と第１回転体２１との芯出しが行われている。

第２回転体２２は、回転軸２０における、第１回転体２１とフライホイール７２との間の部位に取り付けられている。第２回転体２２は、回転軸２０の外周において、回転軸２０との間に軸受２２６を介して取り付けられている。軸受２２６は、ベアリングを用いた転がり軸受である。第２回転体２２は、円盤形状の円盤部２２１と、円盤部２２１の外周部分において、回転軸２０の軸線方向に平行に設けられた動力伝達部２２２と、円盤部２２１の内周部分において、軸受２２６に取り付けるために軸線方向に平行に設けられた取付部２２３とを有している。また、円盤部２２１における、取付部２２３の外周側の位置には、軸線方向に平行な突起部２２４が設けられている。取付部２２３と突起部２２４との間には、駆動側コイル２３を収容するための収容凹部２２５が形成されている。
第１回転体２１及び第２回転体２２は、外周にベルトが掛け渡されるプーリとして形成されている。

同図に示すように、駆動側コイル２３は、第２回転体２２における、収容凹部２２５に収容されるフィールドコア２３２内に収容されている。駆動側コイル２３が収容されたフィールドコア２３２は、回転軸２０の外周において、回転軸２０との間に軸受２３６を介して取り付けられている。軸受２３６は、ベアリングを用いた転がり軸受である。駆動側コイル２３の通電線２３１は、フィールドコア２３２に設けられた貫通孔を介してフィールドコア２３２の外部に引き出されている。なお、駆動側コイル２３が収容されたフィールドコア２３２は、第２回転体２２に対して軸受を介して取り付けることもできる。また、エンジン７の制御装置による制御を受けて、駆動側コイル２３への通電及び通電の遮断が行われる。

駆動側回転機構２においては、駆動側コイル２３とクラッチ部２４とによって電磁クラッチが形成されている。クラッチ部２４は、回転軸２０及び第１回転体２１の少なくとも一方に取り付けられたアーマチュアハブ２４３と、アーマチュアハブ２４３に取り付けられた板ばね２４１と、板ばね２４１に連結されて第２回転体２２の円盤部２２１と対面して配置された駆動側アーマチュア２４２とを有している。

アーマチュアハブ２４３は、回転軸２０の先端部と第１回転体２１の円盤部２１１との間に挟持されて、回転軸２０及び第１回転体２１に取り付けられている。板ばね２４１は、可撓性を有する板部材によって形成されている。駆動側アーマチュア２４２は、第２回転体２２の円盤部２２１を間に挟んで、駆動側コイル２３と対向する位置に配置されている。駆動側アーマチュア２４２は、駆動側コイル２３に通電が行われたときに、駆動側コイル２３による電磁吸引力を受けて第２回転体２２の円盤部２２１に吸着可能である。第２回転体２２の円盤部２２１及び駆動側アーマチュア２４２は、駆動側コイル２３による磁界の影響を受けて磁化される軟磁性材料によって形成されている。

駆動側コイル２３が励磁されていない状態においては、第２回転体２２の円盤部２２１と駆動側アーマチュア２４２との間に間隙が形成されている。これにより、第１回転体２１と第２回転体２２とが切り離された状態が形成される。一方、通電によって駆動側コイル２３が励磁されるときには、板ばね２４１が撓みながら駆動側アーマチュア２４２が第２回転体２２の円盤部２２１に吸着される。これにより、第１回転体２１と第２回転体２２とが連結される。

図３に示すように、駆動側コイル２３は、第２回転体２２と共に回転することが、駆動側回転止め部材２５によって阻止されている。駆動側回転止め部材２５は、第２回転体２２とフライホイール７２との隙間を介して配置されている。駆動側回転止め部材２５は、駆動側コイル２３のフィールドコア２３２と、エンジン７の非回転部位７０とを連結する。

駆動側回転止め部材２５は、必要に応じて屈曲された棒形状の部材によって形成されている。駆動側回転止め部材２５は、第２回転体２２に対する駆動側コイル２３の共回りを阻止できる部材であればよく、大きな剛性は必要とされない。駆動側回転止め部材２５の一端は、駆動側コイル２３が収容されたフィールドコア２３２に取り付けられており、駆動側回転止め部材２５の他端は、エンジン７の非回転部位７０としてのエンジンブロック、シリンダヘッド又はシリンダヘッドカバーに取り付けられている。駆動側回転止め部材２５の他端は、エンジン７が設置される架台等に取り付けることもできる。

同図に示すように、駆動側コイル２３の通電線２３１における、第２回転体２２とフライホイール７２との間に配置される部分は、駆動側回転止め部材２５に沿って配線されている。駆動側回転止め部材２５は、駆動側コイル２３の回転止めをする機能の他に、駆動側コイル２３の通電線２３１を配線するためのガイドをする機能も有している。そして、駆動側回転止め部材２５によって、フライホイール７２と第２回転体２２との間における、駆動側コイル２３の通電線２３１を保持することができる。

次に、従動側回転機構３の各要素について説明する。
本形態の回転変速システム１においては、図１、図２に示すように、エンジン７から回転軸２０が突出する方向（フライホイール７２に対して回転軸２０が突出する方向）と、回転機器８から従動回転軸８１が突出する方向とが互いに逆になっている。
図４に示すように、従動側回転機構３は、回転機器８の従動回転軸８１の外周側に同心状に配置された円筒状のハウジングノーズ３６を有している。ハウジングノーズ３６は、回転機器８の非回転部位８０としてのハウジングに取り付けられている。

第１従動回転体３１は、ハウジングノーズ３６の外周に軸受３１６を介して同心状に取り付けられている。第１従動回転体３１は、軸受３１６を取り付けるために従動回転軸８１の軸線方向に平行に設けられた取付部３１３と、取付部３１３における先端側の端部から軸線方向に垂直に設けられた円盤形状の円盤部３１１と、円盤部３１１の外周部分において、取付部３１３と対向して回転軸２０の軸線方向に平行に設けられた動力伝達部３１２とを有している。取付部３１３と動力伝達部３１２との間には、従動側コイル３３を収容するための収容凹部３１５が形成されている。軸受３１６は、ベアリングを用いた転がり軸受である。

同図に示すように、第２従動回転体３２は、ハウジングノーズ３６の外周に軸受３２６を介して同心状に取り付けられている。第２従動回転体３２は、軸受３２６を取り付けるために従動回転軸８１の軸線方向に平行に設けられた取付部３２３と、取付部３２３から軸線方向に垂直に設けられた円盤形状の円盤部３２１と、円盤部３２１の外周部分において、回転軸２０の軸線方向に平行に設けられた動力伝達部３２２とを有している。第２従動回転体３２は、ボルトによって、連結部材３２７を介して従動回転軸８１の先端部に直接連結されている。軸受３２６は、ベアリングを用いた転がり軸受である。
第１従動回転体３１及び第２従動回転体３２は、外周にベルトが掛け渡されるプーリとして形成されている。

従動側コイル３３は、第１従動回転体３１における、収容凹部３１５に収容されるフィールドコア３３２内に収容されている。従動側コイル３３が収容されたフィールドコア３３２は、回転機器８の非回転部位８０としてのハウジングに取り付けられている。従動側コイル３３の通電線３３１は、フィールドコア３３２に設けられた貫通孔を介してフィールドコア３３２の外部に引き出されている。また、エンジン７の制御装置による制御を受けて、従動側コイル３３への通電及び通電の遮断が行われる。

図４に示すように、従動側回転機構３においては、従動側コイル３３とクラッチ部３４とによって電磁クラッチが形成されている。クラッチ部３４は、第２従動回転体３２の円盤部３２１に取り付けられた板ばね３４１と、板ばね３４１に連結されて第１従動回転体３１の円盤部３１１と対面して配置された従動側アーマチュア３４２とを有している。板ばね３４１は、可撓性を有する板部材によって形成されている。従動側アーマチュア３４２は、第１従動回転体３１の円盤部３１１を間に挟んで、従動側コイル３３と対向する位置に配置されている。
従動側アーマチュア３４２は、従動側コイル３３に通電が行われたときに、従動側コイル３３による電磁吸引力を受けて第１従動回転体３１の円盤部３１１に吸着可能である。第１従動回転体３１の円盤部３１１及び従動側アーマチュア３４２は、従動側コイル３３による磁界の影響を受けて磁化される軟磁性材料によって形成されている。

従動側コイル３３が励磁されていない状態においては、第１従動回転体３１の円盤部３１１と従動側アーマチュア３４２との間に間隙が形成されている。これにより、第１従動回転体３１と第２従動回転体３２とが切り離された状態が形成される。一方、通電によって従動側コイル３３が励磁されるときには、板ばね３４１が撓みながら従動側アーマチュア３４２が第１従動回転体３１の円盤部３１１に吸着される。これにより、第１従動回転体３１と第２従動回転体３２とが連結される。

図１、図２に示すように、第１回転体２１の動力伝達部２１２の外周と第１従動回転体３１の動力伝達部３１２の外周とには、第１ベルト４１が掛け渡されている。そして、第１回転体２１と第１従動回転体３１とは一体的に回転する。また、第２回転体２２の動力伝達部２２２の外周と第２従動回転体３２の動力伝達部３２２の外周とには、第２ベルト４２が掛け渡されている。そして、第２回転体２２と第２従動回転体３２とは一体的に回転する。
なお、第１回転体２１、第１従動回転体３１、第２回転体２２及び第２従動回転体３２は、プーリ以外にも、例えば、スプロケットとして形成することも可能である。この場合には、各ベルト４１、４２に代えて、チェーンが用いられる。

本形態においては、図１に示すように、第１回転体２１の動力伝達部２１１の外径Ａ１を第２回転体２２の動力伝達部２２２の外径Ａ２よりも小さくしている。また、第１従動回転体３１の動力伝達部３１２の外径Ｂ１と第２従動回転体３２の動力伝達部３２２の外径Ｂ２とはほぼ同じにしている。そして、第１回転体２１の動力伝達部２１２の外径Ａ１と第１従動回転体３１の動力伝達部３１２の外径Ｂ１との比Ａ１／Ｂ１は、第２回転体２２の動力伝達部２２２の外径Ａ２と第２従動回転体３２の動力伝達部３２２の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２よりも小さい。そして、回転機器８の従動回転軸８１の第１回転速度は、従動回転軸８１の第２回転速度よりも遅くなる。なお、外径Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の大きさは、必要に応じて任意に変更することができる。そして、従動回転軸８１の第１回転速度は、従動回転軸８１の第２回転速度よりも速くすることもできる。

次に、回転変速システム１の制御動作について説明する。
回転変速システム１は、エンジン７の制御装置による制御を受け、駆動側コイル２３及び従動側コイル３３への通電の有無によって、第１回転状態Ｘ１と第２回転状態Ｘ２とに切換え可能である。
図１に示すように、駆動側コイル２３が通電されない状態で従動側コイル３３が通電されるときには、第１回転状態Ｘ１が形成される。この第１回転状態Ｘ１においては、駆動側アーマチュア２４２が駆動側コイル２３による電磁吸引力を受けず、第２回転体２２が第１回転体２１と分離された状態にある。また、第１回転状態Ｘ１においては、従動側アーマチュア３４２が従動側コイル３３による電磁吸引力を受け、第１従動回転体３１が第２従動回転体３２と連結された状態にある。

これにより、第１回転状態Ｘ１においては、フライホイール７２の回転を受けて回転軸２０及び第１回転体２１が回転するとともに、第１ベルト４１を介して第１回転体２１と連結された第１従動回転体３１が回転する。また、第１従動回転体３１に従動側アーマチュア３４２によって連結された第２従動回転体３２が回転し、第２従動回転体３２が取り付けられた従動回転軸８１が回転する。そして、回転機器８の従動回転軸８１は、第１回転体２１の動力伝達部２１２の外径Ａ１と第１従動回転体３１の動力伝達部３１２の外径Ｂ１との比Ａ１／Ｂ１によって定まる第１回転速度で回転することになる。

ところで、第２従動回転体３２が回転するときには、第２ベルト４２を介して第２従動回転体３２と連結された第２回転体２２も回転することになる。このとき、第２回転体２２は、駆動側アーマチュア２４２によって第１回転体２１と分離されている。これにより、第２回転体２２は、第１回転体２１及び回転軸２０に対して、外径の比Ａ１／Ｂ１と外径の比Ａ２／Ｂ２との大きさの差に応じた回転速度で、空転することになる。そのため、第２回転体２２が回転することによる弊害は生じない。

一方、図２に示すように、従動側コイル３３が通電されない状態で駆動側コイル２３が通電される状態においては、第２回転状態Ｘ２が形成される。この第２回転状態Ｘ２においては、駆動側アーマチュア２４２が駆動側コイル２３による電磁吸引力を受け、第２回転体２２が第１回転体２１と連結された状態にある。また、第２回転状態Ｘ２においては、従動側アーマチュア３４２が従動側コイル３３による電磁吸引力を受けず、第１従動回転体３１が第２従動回転体３２と分離された状態にある。

これにより、第２回転状態Ｘ２においては、フライホイール７２の回転を受けて回転軸２０及び第１回転体２１が回転するとともに、第１回転体２１に駆動側アーマチュア２４２によって連結された第２回転体２２が回転する。また、第２回転体２２の回転を受けて、第２ベルト４２を介して第２回転体２２に連結された第２従動回転体３２が回転し、第２従動回転体３２が取り付けられた従動回転軸８１が回転する。そして、回転機器８の従動回転軸８１は、第２回転体２２の動力伝達部２２２の外径Ａ２と第２従動回転体３２の動力伝達部３２２の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２によって定まる第２回転速度で回転することになる。

ところで、第１回転体２１が回転するときには、第１ベルト４１を介して第１回転体２１と連結された第１従動回転体３１も回転することになる。このとき、第１従動回転体３１は、従動側アーマチュア３４２によって第２従動回転体３２と分離されている。これにより、第１従動回転体３１は、第２従動回転体３２及び従動回転軸８１に対して、外径の比Ａ１／Ｂ１と外径の比Ａ２／Ｂ２との大きさの差に応じた回転速度で、空転することになる。そのため、第１従動回転体３１が回転することによる弊害は生じない。

このように、エンジン７側においては、駆動側コイル２３及び駆動側アーマチュア２４２による電磁クラッチが形成されており、回転機器８側においては、従動側コイル３３及び従動側アーマチュア３４２による電磁クラッチが形成されている。そして、エンジン７側及び回転機器８側の両方に電磁クラッチが設けられた回転変速システム１は、従動回転軸８１を従動回転させるときに不要になる回転体は空転させるといった工夫により、従来にはない新たな構造を提供することができる。そして、回転変速システム１によれば、エンジン７側及び回転機器８側の両方に電磁クラッチが設けられた具体的な回転変速システム１を形成することができる。

（実施形態２）
回転変速システム１は、エンジン７から回転軸２０が突出する方向と、回転機器８から従動回転軸８１が突出する方向との関係、並びにフライホイール７２に対する第１回転体２１及び第２回転体２２（駆動側コイル２３が内側に配置された回転体）の配置位置によって、４つの態様に形成することができる。
実施形態１においては、エンジン７から回転軸２０が突出する方向と、回転機器８から従動回転軸８１が突出する方向とが互いに逆であり、フライホイール７２と第１回転体２１との間に第２回転体２２が配置された第１の態様の回転変速システム１について示した。

本形態においては、実施形態１に示した第１の態様の回転変速システム１以外の３つの態様を示す。
図５に示すように、第２の態様の回転変速システム１においては、エンジン７から回転軸２０が突出する方向と、回転機器８から従動回転軸８１が突出する方向とが互いに逆であり、フライホイール７２と第２回転体２２との間に第１回転体２１が配置されている。
駆動側コイル２３は、第２回転体２２の内側において軸受２３７を介して第２回転体２２に取り付けられている。従動側コイル３３は、第１従動回転体３１の内側において軸受３３７を介して第１従動回転体３１に取り付けられている。

また、回転機器８側においては、従動側コイル３３の回転止めを行うための従動側回転止め部材３５が設けられている。従動側回転止め部材３５によって、従動側コイル３３は、回転機器８の非回転部位８０、エンジン７の非回転部位７０、架台等に連結されている。
第２の態様の回転変速システム１におけるその他の構成は、実施形態１の場合と同様であり、実施形態１において用いた符号と同じ符号で示す。

また、第２の態様においても、駆動側コイル２３が通電されない状態で従動側コイル３３が通電されて第１回転状態Ｘ１が形成され、従動側コイル３３が通電されない状態で駆動側コイル２３が通電されて第２回転状態Ｘ２が形成されること等の機能は、第１の態様の場合と同様である。
また、第２の態様においては、回転機器８側において、従動側回転止め部材３５を用いる必要があることが第１の態様の場合に比べて不利である。また、エンジン７の非回転部位７０への駆動側回転止め部材２５の取付が、第１の態様の場合に比べて難しくなる。その他の作用効果については、第２の態様の回転変速システム１においても、第１の態様の回転変速システム１と同様に得られる。

図６に示すように、第３の態様の回転変速システム１においては、エンジン７から回転軸２０が突出する方向と、回転機器８から従動回転軸８１が突出する方向とが同じであり、フライホイール７２と第１回転体２１との間に第２回転体２２が配置されている。
回転機器８側においては、従動側コイル３３の回転止めを行うための従動側回転止め部材３５が設けられている。従動側コイル３３の構成及び従動側回転止め部材３５の構成は、第２の態様の場合と同様である。
第３の態様の回転変速システム１におけるその他の構成は、実施形態１の場合と同様であり、実施形態１において用いた符号と同じ符号で示す。

また、第３の態様においても、駆動側コイル２３が通電されない状態で従動側コイル３３が通電されて第１回転状態Ｘ１が形成され、従動側コイル３３が通電されない状態で駆動側コイル２３が通電されて第２回転状態Ｘ２が形成されること等の機能は、第１の態様の場合と同様である。
また、第３の態様においては、回転機器８側において、従動側回転止め部材３５を用いる必要があることが第１の態様の場合に比べて不利である。その他の作用効果については、第３の態様の回転変速システム１においても、第１の態様の回転変速システム１と同様に得られる。

図７に示すように、第４の態様の回転変速システム１においては、エンジン７から回転軸２０が突出する方向と、回転機器８から従動回転軸８１が突出する方向とが同じであり、フライホイール７２と第２回転体２２との間に第１回転体２１が配置されている。
駆動側回転止め部材２５は、フライホイール７２とは反対側に位置する回転軸２０の先端側に配置されている。
第４の態様の回転変速システム１におけるその他の構成は、実施形態１の場合と同様であり、実施形態１において用いた符号と同じ符号で示す。

また、第４の態様においても、駆動側コイル２３が通電されない状態で従動側コイル３３が通電されて第１回転状態Ｘ１が形成され、従動側コイル３３が通電されない状態で駆動側コイル２３が通電されて第２回転状態Ｘ２が形成されること等の機能は、第１の態様の場合と同様である。
また、第４の態様においては、エンジン７の非回転部位７０への駆動側回転止め部材２５の取付が、第１の態様の場合に比べて難しくなる。その他の作用効果については、第４の態様の回転変速システム１においても、第１の態様の回転変速システム１と同様に得られる。

本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。
例えば、回転機器８は、圧縮機とする以外にも、回転入力を受けて動作する発電機、冷却水ポンプ、油圧ポンプ等の種々の機器とすることもできる。そして、回転出力切換機構２及び回転変速システム１は、ＧＨＰ以外の用途、例えば自動車、あるいはボール盤、旋盤、フライス盤、研磨盤等の工作機械に用いることもできる。

１ 回転変速システム
２ 駆動側回転機構
２０ 回転軸
２１ 第１回転体
２２ 第２回転体
２３ 駆動側コイル
２４２ 駆動側アーマチュア
２５ 回転止め部材
３ 従動側回転機構
３１ 第１従動回転体
３２ 第２従動回転体
３３ 従動側コイル
３４２ 従動側アーマチュア
３６ ハウジングノーズ
４１ 第１ベルト
４２ 第２ベルト
７ エンジン
７１ クランク軸
７２ フライホイール
８ 回転機器
８１ 従動回転軸
Ｘ１ 第１回転状態
Ｘ２ 第２回転状態

Claims (5)

1. エンジンの回転出力によって回転する駆動側回転機構と、該駆動側回転機構によって従動回転する従動側回転機構とを備え、該従動側回転機構によって動作する回転機器を２段階に変速させる回転変速システムであって、
   上記駆動側回転機構は、
   上記エンジンのクランク軸に連結されたフライホイールの、上記クランク軸が連結された側とは反対側に連結される回転軸と、
   該回転軸に同心状に取り付けられた第１回転体と、
   上記回転軸に軸受を介して同心状に取り付けられた第２回転体と、
   該第２回転体の内側において該第２回転体又は上記回転軸に軸受を介して取り付けられるとともに、該第２回転体又は該回転軸と共に回転することが阻止された駆動側コイルと、
   上記第１回転体又は上記回転軸に取り付けられ、上記駆動側コイルが通電される際に上記第２回転体を上記第１回転体に連結させる駆動側アーマチュアと、を備えており、
   上記従動側回転機構は、
   上記回転機器の従動回転軸に同心状に配置され、上記第１回転体と共に回転する第１従動回転体と、
   上記従動回転軸に同心状に配置され、上記第２回転体と共に回転する第２従動回転体と、
   上記第１従動回転体の内側において上記回転機器の非回転部位に取り付けられ、又は上記第１従動回転体の内側において軸受を介して該第１従動回転体もしくは上記従動回転軸に取り付けられて該第１従動回転体もしくは該従動回転軸と共に回転することが阻止された従動側コイルと、
   上記第２従動回転体又は上記従動回転軸に取り付けられ、上記従動側コイルが通電される際に上記第１従動回転体を上記第２従動回転体に連結させる従動側アーマチュアと、を備えており、
   上記第１回転体の外径Ａ１と上記第１従動回転体の外径Ｂ１との比Ａ１／Ｂ１と、上記第２回転体の外径Ａ２と上記第２従動回転体の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２とは、互いに異なっており、
   上記駆動側コイルが通電されない状態で上記従動側コイルが通電され、上記フライホイールの回転を受けて上記回転軸及び上記第１回転体が回転するとともに、該第１回転体の回転を受けて上記第１従動回転体及び上記第２従動回転体が従動回転して、上記従動回転軸を第１回転速度で回転させる第１回転状態と、
   上記従動側コイルが通電されない状態で上記駆動側コイルが通電され、上記フライホイールの回転を受けて上記回転軸、上記第１回転体及び上記第２回転体が回転するとともに、該第２回転体の回転を受けて上記第２従動回転体が従動回転して、上記従動回転軸を第２回転速度で回転させる第２回転状態と、に切換え可能である、回転変速システム。
2. 上記第２回転体は、上記回転軸における、上記第１回転体と上記フライホイールとの間の部位に取り付けられており、
   上記駆動側コイルは、上記第２回転体又は上記回転軸と共に回転することが、駆動側回転止め部材によって阻止されており、
   該駆動側回転止め部材は、上記第２回転体と上記フライホイールとの隙間を介して配置されており、かつ、上記駆動側コイルと、上記エンジンの非回転部位又は該非回転部位が取り付けられる部位とを連結している、請求項１に記載の回転変速システム。
3. 上記フライホイールに対して上記回転軸が突出する方向と、上記回転機器から上記従動回転軸が突出する方向とは、互いに逆であり、
   上記従動側回転機構は、上記回転機器の従動回転軸の外周側に同心状に配置されるとともに該回転機器のハウジングに取り付けられた円筒状のハウジングノーズをさらに備えており、
   上記第１従動回転体は、上記第２従動回転体と上記回転機器との間において、上記ハウジングノーズの外周に軸受を介して同心状に取り付けられており、
   上記従動側コイルは、上記ハウジングに取り付けられている、請求項１又は２に記載の回転変速システム。
4. 上記第１回転体及び上記第１従動回転体は、それらの外周に第１ベルトが掛け渡されたプーリであり、
   上記第２回転体及び上記第２従動回転体は、それらの外周に第２ベルトが掛け渡されたプーリである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転変速システム。
5. 上記回転機器は、ヒートポンプに用いられる圧縮機である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転変速システム。

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