JP2017137984A - 回転変速システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン側にワンウェイクラッチを設ける工夫によって、回転機器の回転速度を２段階に変速させることができる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、回転軸２０、回転体２１及びワンウェイクラッチ２２を備える駆動側回転機構２と、第１従動回転体３１、第２従動回転体３２、コイル３３及び従動側アーマチュア３４２を備える従動側回転機構３とを備える。第１回転状態Ｘ１においては、コイル３３が通電されて第１従動回転体３１が第２従動回転体３２に連結され、ワンウェイクラッチ２２のアウター回転部材２２１が空転するとともに、回転体２１によって従動回転軸８１が第１回転速度で回転する。第２回転状態Ｘ２においては、コイル３３が通電されず第１従動回転体３１が第２従動回転体３２から分離され、第１従動回転体３１が空転するとともに、アウター回転部材２２１によって従動回転軸８１が第２回転速度で回転する。
【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。また、特許文献３においては、電磁クラッチ及びワンウェイクラッチを用いて、エンジンによって駆動される機械式過給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 特開平５−５９９５９号公報

しかしながら、特許文献１〜３等においては、圧縮機側に電磁クラッチ又はワンウェイ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又はワンウェイ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。エンジン側においては、エンジンのクランク軸にフライホイールが連結されている。そのため、エンジン側に電磁クラッチを設けようとすると、電磁クラッチの励磁コイルを回転不能に固定するための特別な工夫が必要になる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、エンジン側にワンウェイクラッチを設ける工夫によって、回転機器の回転速度を２段階に変速させることができる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た回転軸と、
該回転軸に同心状に取り付けられた回転体と、
上記回転軸に同心状に取り付けられたインナー部材、該インナー部材の外周側に配置されたアウター回転部材、該アウター回転部材と上記インナー部材との間に配置され、該インナー部材に対する該アウター回転部材の一方向への相対回転を許容する分離状態と、該インナー部材に対する該アウター回転部材の他方向への相対回転を阻止する連結状態とを形成可能な連結部材を有するワンウェイクラッチと、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対して同心状に配置されるとともに、該回転機器の非回転部位に軸受を介して取り付けられ、上記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取り付けられ、上記アウター回転部材と共に回転する第２従動回転体と、
上記第１従動回転体の内側に配置され、上記回転機器の非回転部位に取り付けられたコイルと、
上記第２従動回転体及び上記従動回転軸の少なくとも一方に取り付けられ、上記コイルが通電された際に上記第１従動回転体を上記第２従動回転体及び上記従動回転軸に連結させる従動側アーマチュアと、を備えており、
上記回転体の外径Ａ１と上記第１従動回転体の外径Ｂ１との比Ａ１／Ｂ１は、上記アウター回転部材の外径Ａ２と上記第２従動回転体の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２よりも大きく、
上記コイルが通電されて上記第１従動回転体が上記第２従動回転体に連結され、上記分離状態にある上記ワンウェイクラッチの上記アウター回転部材が上記インナー部材に対して空転するとともに、上記回転体によって上記第１従動回転体及び上記第２従動回転体が従動回転して、上記従動回転軸が第１回転速度で回転する第１回転状態と、
上記コイルが通電されず上記第１従動回転体が上記第２従動回転体から分離され、上記回転体によって上記第１従動回転体が上記第２従動回転体に対して空転するとともに、上記連結状態にある上記ワンウェイクラッチの上記アウター回転部材によって上記第２従動回転体が従動回転して、上記従動回転軸が第２回転速度で回転する第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、フライホイールが設けられたエンジンの側において、ワンウェイクラッチが設けられ、回転機器の側において、コイル及び従動側アーマチュアによる電磁クラッチが設けられる。
エンジン側においては、フライホイールが障害物となるため、電磁クラッチを構成するコイルを、エンジンにおける非回転部位に固定することができない。この課題に対して、回転変速システムにおいては、コイルの固定及び配線が必要となる電磁クラッチをエンジン側に設けるのではなく、固定及び配線が不要なワンウェイクラッチをエンジン側に設ける。また、回転機器側においては、電磁クラッチを構成するコイルを、回転機器の非回転部位に取り付ける。

このようなエンジン側にワンウェイクラッチを設けるとともに回転機器側に電磁クラッチを設ける回転変速システムは、従来のシステムにはない新たな構造を提供する。そして、エンジンと回転機器との間で、エンジンの回転を受けて回転する回転機器の回転速度の切換えを行う構造を、少ない部品点数でコンパクトに形成することができる。

回転変速システムは、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。
コイルが通電（励磁）されたときには、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、従動側アーマチュアが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る。そして、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、第１回転体及びワンウェイクラッチのインナー部材が回転するとともに、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、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従動回転体の回転力がワンウェイクラッチのアウター回転部材に伝わる。このとき、ワンウェイクラッチにおいては、インナー部材が回転軸とともに回転している。そして、回転体の外径Ａ１と第１従動回転体の外径Ｂ１との比Ａ１／Ｂ１が、アウター回転部材の外径Ａ２と第２従動回転体の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２よりも大きい関係により、アウター回転部材とインナー部材との間に回転速度の差が生じ、アウター回転部材の回転速度がインナー部材の回転速度よりも速くなる。これにより、アウター回転部材がインナー部材に対して一方向へ相対回転し、ワンウェイクラッチの分離状態が形成され、アウター回転部材がインナー部材に対して空転する。そのため、第１従動回転体と共に第２従動回転体が回転することによる弊害は生じない。

一方、コイルが通電（励磁）されていないときには、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、従動側アーマチュアが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る。そして、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、回転体及びワンウェイクラッチのインナー部材が回転する。そして、回転体によって回転する第１従動回転体は、第２従動回転体及び従動回転軸に対して空転する。

また、コイルが通電されていないときに、ワンウェイクラッチにおいては、インナー部材が回転軸と共に回転する際に、アウター回転部材には、従動回転軸及び第２従動回転体を介して、従動回転軸における加速トルク、摩擦トルク等による負荷トルクが加わる。この負荷トルクによって、アウター回転部材には、インナー部材の回転方向とは逆の回転方向に負荷が加わる。これにより、連結部材を介してアウター回転部材とインナー部材とが連結され、インナー部材に対するアウター回転部材の他方向への相対回転が阻止される。そして、ワンウェイクラッチの連結状態が形成され、アウター回転部材がインナー部材と共に回転する。

その結果、アウター回転部材によって第２従動回転体が従動回転し、従動回転軸が第２回転速度で回転する。そして、回転機器の従動回転軸は、アウター回転部材の外径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。
このように、上記回転変速システムによれば、エンジン側にワンウェイクラッチを設ける工夫によって、回転機器の回転速度を２段階に変速させることができる。

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、従動側回転機構を示す断面説明図。 実施形態２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２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。

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１に示すように、回転軸２０、回転体２１及びワンウェイクラッチ２２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。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。ワンウェイクラッチ２２は、回転軸２０に同心状に取り付けられたインナー部材２２３と、インナー部材２２３の外周側に配置されたアウター回転部材２２１と、アウター回転部材２２１とインナー部材２２３との間に配置された連結部材２２４とを有する。連結部材２２４は、図１に示すように、インナー部材２２３に対するアウター回転部材２２１の一方向への相対回転を許容する分離状態Ｙ１と、図２に示すように、インナー部材２２３に対するアウター回転部材２２１の他方向への相対回転を阻止する連結状態Ｙ２とを形成可能である。

従動側回転機構３は、図３に示すように、第１従動回転体３１、第２従動回転体３２、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に対して同心状に配置されたプーリである。第１従動回転体３１は、回転機器８の非回転部位８０に軸受３１６を介して取り付けられており、回転体２１と共に回転する。第２従動回転体３２は、従動回転軸８１に同心状に取り付けられたプーリであり、アウター回転部材２２１と共に回転する。コイル３３は、第１従動回転体３１の内側に配置されており、回転機器８の非回転部位８０に取り付けられている。従動側アーマチュア３４２は、第２従動回転体３２及び従動回転軸８１に取り付けられており、コイル３３が通電された際に第１従動回転体３１を第２従動回転体３２及び従動回転軸８１に連結させるものである。

図１に示すように、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は、アウター回転部材２２１の外径Ａ２と第２従動回転体３２の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２よりも大きい。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、コイル３３が通電されて第１従動回転体３１が第２従動回転体３２に連結され、分離状態Ｙ１にあるワンウェイクラッチ２２のアウター回転部材２２１がインナー部材２２３に対して空転するとともに、回転体２１によって第１従動回転体３１及び第２従動回転体３２が従動回転して、従動回転軸８１が第１回転速度で回転する。第２回転状態Ｘ２においては、図２に示すように、コイル３３が通電されず第１従動回転体３１が第２従動回転体３２から分離され、回転体２１によって第１従動回転体３１が第２従動回転体３２に対して空転するとともに、連結状態Ｙ２にあるワンウェイクラッチ２２のアウター回転部材２２１によって第２従動回転体３２が従動回転して、従動回転軸８１が第２回転速度で回転する。

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１に示すように、回転体２１は、回転軸２０の先端部に直接連結されている。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に対する回転体２１の取付は、種々の方法で行うことができる。また、回転軸２０と回転体２１とは、一体品とすることもできる。

ワンウェイクラッチ２２は、回転軸２０における、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。
本形態のワンウェイクラッチ２２は、スプラグ式のものであり、インナー部材（インナーレース）２２３とアウター回転部材（アウターレース）２２１との間に複数の連結部材２２４としてのスプラグが配置されたものである。そして、図１に示すように、インナー部材２２３に対してアウター回転部材２２１が一方向に回転すると、インナー部材２２３とアウター回転部材２２１との間において複数の連結部材２２４が滑り、インナー部材２２３とアウター回転部材２２１とが分離される。また、図２に示すように、インナー部材２２３に対してアウター回転部材２２１が他方向に回転すると、インナー部材２２３とアウター回転部材２２１との間に複数の連結部材２２４が噛み合い、インナー部材２２３とアウター回転部材２２１とが連結される。

なお、ワンウェイクラッチ２２は、インナー部材２２３に設けられたカムに対して、スプリングを介して連結部材２２４としてのローラーが当接するカム式のものとすることもできる。また、ワンウェイクラッチ２２は、その他、種々の構造を有するものとすることができる。
インナー部材２２３は、インナー部材２２３と回転軸２０との間に設けられたキー２２５によって回転軸２０と一体化されている。また、回転体２１及びワンウェイクラッチ２２のアウター回転部材２２１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。

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。第１従動回転体３１は、従動回転軸８１における、第２従動回転体３２と回転機器８のハウジングとの間の部位に取り付けられている。
図３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、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、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。

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。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又はハウジングノーズ３６に取り付けられている。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、コイル３３への通電及び通電の遮断が行われる。

図３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。

図２に示すように、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、図１に示すように、通電によってコイル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、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、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、アウター回転部材２２１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、アウター回転部材２２１と第２従動回転体３２とは一体的に回転する。
なお、回転体２１、第１従動回転体３１、アウター回転部材２２１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、回転体２１の動力伝達部２１２の外径Ａ１をアウター回転部材２２１の動力伝達部２２２の外径Ａ２よりも大きくしている。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、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、アウター回転部材２２１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よりも大きい。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なる。

なお、外径Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の大きさは、比Ａ１／Ｂ１が比Ａ２／Ｂ２よりも大きくなる範囲内において、必要に応じて任意に変更することができる。例えば、回転体２１の動力伝達部２１２の外径Ａ１をアウター回転部材２２１の動力伝達部２２２の外径Ａ２とほぼ同じにするとともに、第１従動回転体３１の動力伝達部３１２の外径Ｂ１を第２従動回転体３２の動力伝達部３２２の外径Ｂ２よりも小さくすることができる。これによって、比Ａ１／Ｂ１が比Ａ２／Ｂ２よりも大きい状態を形成することができる。

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、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、コイル３３が通電（励磁）されたときには、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、従動側アーマチュア３４２がコイル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と連結される。そして、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、回転体２１及びワンウェイクラッチ２２のインナー部材２２３が回転するとともに、第１ベルト４１を介して回転体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、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の回転力がワンウェイクラッチ２２のアウター回転部材２２１に伝わる。このとき、ワンウェイクラッチ２２においては、インナー部材２２３が回転軸２０とともに回転している。そして、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が、アウター回転部材２２１の外径Ａ２と第２従動回転体３２の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２よりも大きい関係により、アウター回転部材２２１とインナー部材２２３との間に回転速度の差が生じ、アウター回転部材２２１の回転速度がインナー部材２２３の回転速度よりも速くなる。これにより、アウター回転部材２２１がインナー部材２２３に対して一方向へ相対回転し、ワンウェイクラッチ２２の分離状態Ｙ１が形成され、アウター回転部材２２１がインナー部材２２３に対して空転する。そのため、第１従動回転体３１と共に第２従動回転体３２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、コイル３３が通電（励磁）されていないときには、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、従動側アーマチュア３４２がコイル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と分離される。そして、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、回転体２１及びワンウェイクラッチ２２のインナー部材２２３が回転する。そして、第１ベルト４１を介して回転体２１と連結された第１従動回転体３１が回転し、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に対して空転する。

また、コイル３３が通電されていないときに、ワンウェイクラッチ２２においては、インナー部材２２３が回転軸２０と共に回転する際に、アウター回転部材２２１には、従動回転軸８１、第２従動回転体３２及び第２ベルト４２を介して、従動回転軸８１における加速トルク、摩擦トルク等による負荷トルクが加わる。この負荷トルクによって、アウター回転部材２２１には、インナー部材２２３の回転方向とは逆の回転方向に負荷が加わる。これにより、連結部材２２４を介してアウター回転部材２２１とインナー部材２２３とが噛み合い、インナー部材２２３に対するアウター回転部材２２１の他方向への相対回転が阻止される。そして、ワンウェイクラッチ２２の連結状態Ｙ２が形成され、アウター回転部材２２１がインナー部材２２３と共に回転する。

その結果、第２ベルト４２を介してアウター回転部材２２１と連結された第２従動回転体３２が従動回転し、第２従動回転体３２と共に従動回転軸８１が第２回転速度で回転する。そして、回転機器８の従動回転軸８１は、アウター回転部材２２１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。
このように、本形態の回転変速システム１によれば、エンジン７側にワンウェイクラッチ２２を設ける工夫によって、回転機器８の回転速度を２段階に変速させることができる。

本形態の回転変速システム１においては、フライホイール７２が設けられたエンジン７の側において、ワンウェイクラッチ２２が設けられ、回転機器８の側において、コイル３３及び従動側アーマチュア３４２を有する電磁クラッチが設けられる。エンジン７側においては、フライホイール７２が障害物となるため、電磁クラッチを構成するコイル３３を、エンジン７における非回転部位７０に固定することができない。この課題に対して、回転変速システム１においては、コイル３３の固定及び配線が必要となる電磁クラッチをエンジン７側に設けるのではなく、固定及び配線が不要な機械式構造を有するワンウェイクラッチ２２をエンジン７側に設ける。また、回転機器８側においては、電磁クラッチを構成するコイル３３を、回転機器８の非回転部位８０に取り付ける。

このようなエンジン７側にワンウェイクラッチ２２を設けるとともに回転機器８側に電磁クラッチを設ける回転変速システム１は、従来のシステムにはない新たな構造を提供する。そして、エンジン７と回転機器８との間で、エンジン７の回転を受けて回転する回転機器８の回転速度の切換えを行う構造を、少ない部品点数でコンパクトに形成することができる。

（実施形態２）
本形態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（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に対して従動回転軸８１が突出する方向とが、互いに同じである。また、駆動側回転機構２においては、回転体２１は、回転軸２０における、ワンウェイクラッチ２２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。また、従動側回転機構３においては、第１従動回転体３１は、従動回転軸８１における、第２従動回転体３２と回転機器８の非回転部位８０としてのハウジングとの間の部位に取り付けられており、コイル３３は、回転機器８のハウジング又はハウジングノーズ３６に取り付けられている。

本形態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、本形態の回転変速システム１においても、実施形態１の回転変速システム１と同様の作用効果を得ることができる。

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 回転体
２２ ワンウェイクラッチ
２２１ アウター回転部材
２２３ インナー部材
２２４ 連結部材
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 コイル
３４２ 従動側アーマチュア
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
Ｙ１ 分離状態
Ｙ２ 連結状態

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た回転軸と、
   該回転軸に同心状に取り付けられた回転体と、
   上記回転軸に同心状に取り付けられたインナー部材、該インナー部材の外周側に配置されたアウター回転部材、該アウター回転部材と上記インナー部材との間に配置され、該インナー部材に対する該アウター回転部材の一方向への相対回転を許容する分離状態と、該インナー部材に対する該アウター回転部材の他方向への相対回転を阻止する連結状態とを形成可能な連結部材を有するワンウェイクラッチと、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対して同心状に配置されるとともに、該回転機器の非回転部位に軸受を介して取り付けられ、上記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取り付けられ、上記アウター回転部材と共に回転する第２従動回転体と、
   上記第１従動回転体の内側に配置され、上記回転機器の非回転部位に取り付けられたコイルと、
   上記第２従動回転体及び上記従動回転軸の少なくとも一方に取り付けられ、上記コイルが通電された際に上記第１従動回転体を上記第２従動回転体及び上記従動回転軸に連結させる従動側アーマチュアと、を備えており、
   上記回転体の外径Ａ１と上記第１従動回転体の外径Ｂ１との比Ａ１／Ｂ１は、上記アウター回転部材の外径Ａ２と上記第２従動回転体の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２よりも大きく、
   上記コイルが通電されて上記第１従動回転体が上記第２従動回転体に連結され、上記分離状態にある上記ワンウェイクラッチの上記アウター回転部材が上記インナー部材に対して空転するとともに、上記回転体によって上記第１従動回転体及び上記第２従動回転体が従動回転して、上記従動回転軸が第１回転速度で回転する第１回転状態と、
   上記コイルが通電されず上記第１従動回転体が上記第２従動回転体から分離され、上記回転体によって上記第１従動回転体が上記第２従動回転体に対して空転するとともに、上記連結状態にある上記ワンウェイクラッチの上記アウター回転部材によって上記第２従動回転体が従動回転して、上記従動回転軸が第２回転速度で回転する第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、上記回転機器に対して上記従動回転軸が突出する方向とは、互いに逆であり、
   上記ワンウェイクラッチは、上記回転軸における、上記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、
   上記第１従動回転体は、上記従動回転軸における、上記第２従動回転体と上記回転機器のハウジングとの間の部位に取り付けられており、
   上記コイルは、上記回転機器の非回転部位に取り付けられている、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、上記回転機器に対して上記従動回転軸が突出する方向とは、互いに同じであり、
   上記回転体は、上記回転軸における、上記ワンウェイクラッチ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、
   上記第１従動回転体は、上記従動回転軸における、上記第２従動回転体と上記回転機器のハウジングとの間の部位に取り付けられており、
   上記コイルは、上記回転機器の非回転部位に取り付けられている、請求項１に記載の回転変速システム。
4. 上記回転体及び上記第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、
   上記ワンウェイクラッチの上記アウター回転部材及び上記第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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