KR20080012747A

KR20080012747A - 동력 전달 기구

Info

Publication number: KR20080012747A
Application number: KR1020070067206A
Authority: KR
Inventors: 노부아키 호시노; 마사키 오타; 샤오리앙 왕
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2008-02-12
Also published as: EP1887224B1; CN100538102C; JP4752664B2; US8371426B2; ATE512301T1; US20080041686A1; JP2008039029A; EP1887224A1; KR100835154B1; CN101140017A; BRPI0702224A2

Abstract

(과제)

제 1 회전체 및 제 2 회전체에 스프링 클러치의 압접면을 필요로 하는 타입과 비교하여 체격을 소형화할 수 있음과 함께, 신뢰성의 저하를 억제할 수 있는 동력 전달 기구를 제공한다.

(해결 수단)

전자 스프링 클러치 (60) 에 있어서, 허브 (65) 에는 스프링 클러치 (71) 의 일단 (71a) 이 연결됨과 함께, 로터 (61) 에 있어서의 허브 (65) 측에 대향 배치된 아머추어 (72) 에는 스프링 클러치 (71) 의 타단 (71b) 이 연결되고, 스프링 클러치 (71) 가 허브 (65) 의 외주에 감겨 있다. 로터 (61) 에는 전자 코일 (62) 이 수용되어 있음과 함께, 스프링 클러치 (71) 의 외주를 둘러싸도록 통형상의 연결부 (61d) 가 형성되어 있다. 전자 코일 (62) 로의 통전에 의해 로터 (61) 에 아머추어 (72) 가 흡착된 상태에서는 직경이 확대된 스프링 클러치 (71) 가 상기 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 에 압접함으로써 허브 (65) 와 로터 (61) 가 연결된다.

Description

동력 전달 기구{POWER TRANSMISSION MECHANISM}

본 발명은, 외부 구동원으로부터의 동력을 회전축에 전달 가능하게 하는 동력 전달 기구에 관한 것이다.

예를 들어, 차량 공조 장치의 냉매 압축기에 있어서는, 차량 엔진으로부터의 동력을 냉매 압축기의 회전축에 단속적으로 전달하기 위해, 도 4 에 나타내는 동력 전달 기구 (100) 를 구비한 것이 존재한다 (예를 들어 특허 문헌 1 참조). 즉, 냉매 압축기에 있어서 고정 프레임 (101) 의 외측에는, 차량 엔진 (도시 생략) 으로부터 동력이 입력되는 입력 허브 (102) 가 베어링 (103) 을 통하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 상기 입력 허브 (102) 내에는 여자 코일 (104) 이 수용되어 있다. 또, 입력 허브 (102) 의 선단부에는 입력 허브측 내주면 (102a) 이 형성되어 있다.

또, 냉매 압축기의 출력축 (106) 의 일단부에는 출력 허브 (105) 가 설치되어 있다. 이 출력 허브 (105) 는, 출력축 (106) 에 고착된 제 1 허브 부재 (107) 와, 그 제 1 허브 부재 (107) 에 고정된 제 2 허브 부재 (108) 와, 그 제 2 허브 부재 (108) 에 고정된 스프링 유지 드럼 (109) 으로 구성되어 있다. 상기 제 2 허브 부재 (108) 의 외주부의 내주면에는 출력 허브측 내주면 (108a) 이 형성되어 있다. 또, 상기 제 1 허브 부재 (107) 에는, 아머추어체 (110) 가 입력 허브 (102) 에 틈을 두고 대향 배치되어 있다. 상기 스프링 유지 드럼 (109) 의 외주면에는 코일 스프링 (111) 이 감기고, 그 코일 스프링 (111) 의 일단은 상기 출력 허브 (105) (스프링 유지 드럼 (109)) 에 걸려 고정되고, 타단은 상기 아머추어체 (110) 에 걸려 고정되어 있다.

그리고, 상기 동력 전달 기구 (100) 에 의해 냉매 압축기의 회전축에 차량 엔진으로부터의 동력을 전달하기 위해서는, 상기 여자 코일 (104) 에 통전시켜 여자 코일 (104) 을 여자시킨다. 그러면, 아머추어체 (110) 는 입력 허브 (102) 에 흡착되고, 압접된다. 그러면, 아머추어체 (110) 가 입력 허브 (102) 와 일체가 되어 회전하고, 코일 스프링 (111) 도 타단측이 회전한다. 이 때, 코일 스프링 (111) 은 되감기는 방향으로 회전력을 받기 때문에 직경이 확대되고, 직경이 확대된 코일 스프링 (111) 은 상기 입력 허브측 내주면 (102a) 및 출력 허브측 내주면 (108a) 에 압접된다. 따라서, 차량 엔진으로부터의 동력은, 코일 스프링 (111) 을 통하여 입력 허브 (102) 로부터 제 2 허브 부재 (108) 에 전달되고, 출력 허브 (105) 를 통하여 출력축 (106) 에 전달되게 되어 있다.

그런데, 상기 동력 전달 기구 (100) 에 있어서는, 직경이 확대된 코일 스프링 (111) 을, 입력 허브 (102) 의 입력 허브측 내주면 (102a) 과, 출력 허브 (105) 에 있어서의 제 2 허브 부재 (108) 의 출력 허브측 내주면 (108a) 에 압접시킴으로써 동력 전달을 가능하게 하고 있다. 그리고, 코일 스프링 (111) 의 압접에 의해 동력을 전달하기 위해서는, 코일 스프링 (111) 은 입력 허브측 내주면 (102a) 및 출력 허브측 내주면 (108a) 에 대해 요구되는 길이가 압접되어야 한다. 즉, 동력 전달 기구 (100) 는 입력 허브측 내주면 (102a) 및 출력 허브측 내주면 (108a) 을 축방향으로 요구되는 길이를 확보해야 해서 동력 전달 기구 (100) 의 체격이 대형화되고 있었다. 또, 직경이 확대된 코일 스프링 (111) 은, 입력 허브측 내주면 (102a) 및 출력 허브측 내주면 (108a) 에 압접되므로, 코일 스프링 (111) 과 내주면 (102a, 108a) 이 마모되어 동력 전달 기구 (100) 의 신뢰성이 저하된다.

본 발명은, 제 1 회전체 및 제 2 회전체에 스프링 클러치의 압접면을 필요로 하는 타입과 비교하여 체격을 소형화할 수 있음과 함께, 신뢰성의 저하를 억제할 수 있는 동력 전달 기구를 제공하는 것에 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 청구항 1 에 기재된 발명은, 회전 기계의 회전축과 일체 회전하는 제 1 회전체와, 회전 기계의 하우징에 회전 가능하게 지지됨과 함께 상기 제 1 회전체의 동축 위치에 대향 배치되고, 외부 구동원으로부터의 동력이 입력되는 제 2 회전체를 연결하여, 상기 외부 구동원으로부터의 동력을 회전축에 전달 가능하게 하는 동력 전달 기구로서, 상기 제 1 회전체에는 스프링 클러치의 일단이 연결됨과 함께, 상기 제 2 회전체의 제 1 회전체측에 대향 배치된 아머추어에는 스프링 클러치의 타단이 연결되어 스프링 클러치가 제 1 회전체의 외주에 감겨 있고, 상기 제 2 회전체에는 전자기 코일이 수용되어 있음과 함께, 상기 스프링 클러치의 외주를 둘러싸는 통형상의 연결부가 형성되어 있고, 상기 전자기 코일로의 통전에 의해 제 2 회전체에 아머추어가 흡착되고, 회전에 수반하여 직경이 확대된 스프링 클러치가 상기 연결부의 내주면에 압접하여 제 1 회전체와 제 2 회전체가 연결되는 것을 요지로 한다.

이 구성에 의하면, 스프링 클러치가 직경이 확대되면, 그 스프링 클러치는 제 1 회전체에 압접되지 않고, 제 2 회전체의 연결부의 내주면에만 압접되고, 스프링 클러치를 개재시켜 제 1 회전체와 제 2 회전체가 연결된다. 이 때문에, 동력 전달 기구에 있어서는, 제 1 회전체에 스프링 클러치의 압접면을 형성할 필요가 없고, 회전축의 축방향으로 연속되도록 제 1 회전체와 제 2 회전체에 스프링 클러치의 압접면을 형성한 타입과 비교하여 축방향을 따른 길이를 짧게 할 수 있어 동력 전달 기구의 체격을 소형화할 수 있다. 또, 스프링 클러치는, 제 2 회전체의 연결부의 내주면에만 압접된다. 따라서, 동력 전달 기구에 있어서는, 스프링 클러치의 압접면이 제 1 회전체와 제 2 회전체의 2 지점에 형성된 타입과 비교하여 스프링 클러치와의 압접에 의해 마모되는 지점을 줄여 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다.

또, 상기 연결부는, 상기 회전축의 축방향을 따라 제 2 회전체측으로부터 제 1 회전체를 향하여 연장 형성되고, 연결부의 제 1 회전체측의 끝면은 그 제 1 회전체를 초과하지 않는 위치까지 연장 형성되어 있어도 된다. 이 구성에 의하면, 제 2 회전체로부터 연결부를 연장 형성한 구성이어도, 동력 전달 기구의 소형화에 기여할 수 있다.

본 발명에 의하면, 제 1 회전체 및 제 2 회전체에 스프링 클러치의 압접면을 필요로 하는 타입과 비교하여 체격을 소형화할 수 있음과 함께, 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다.

이하, 본 발명의 동력 전달 기구를, 차량 공조 장치의 냉매 압축기에 사용되는 전자기 스프링 클러치로 구체화한 일 실시형태를 도 1∼도 3 에 따라 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 냉매 압축기 (10) 의 「전」「후」 는 도 1 에 나타내는 화살표 Y 의 방향을 전후 방향으로 한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 회전 기계로서의 냉매 압축기 (10) 의 하우징은, 실린더 블록 (11) 과, 그 전단 (일단) 에 접합 고정된 전방 하우징 (12) 과, 실린더 블록 (11) 의 후단 (타단) 에 접합 고정된 후방 하우징 (14) 으로 구성되어 있다. 또, 상기 실린더 블록 (11) 과 후방 하우징 (14) 사이에는, 실린더 블록 (11) 측으로부터 후방 하우징 (14) 측을 향하여, 흡입 밸브 형성 플레이트 (36), 밸브 플레이트 (13), 토출 밸브 형성 플레이트 (28) 및 리테이너 (33) 가 개재되어 있다.

실린더 블록 (11) 과 전방 하우징 (12) 사이에는, 제어압실 (15) 이 구획 형성되어 있음과 함께, 실린더 블록 (11) 과 전방 하우징 (12) 에는 상기 제어압실 (15) 을 관통하도록 회전축 (16) 이 회전 가능하게 지지되어 있다. 상기 전방 하우징 (12) 의 전단부에는, 회전축 (16) 의 앞측을 둘러싸도록 하여 지지 통부 (12a) 가 형성되어 있다. 회전축 (16) 의 전단부 (일단부) 는, 동력 전달 기구로서의 전자기 스프링 클러치 (60) 를 개재시켜 외부 구동원으로서의 차량의 엔진 (E) 에 작동 연결되어 있다.

상기 회전축 (16) 은, 앞측이 레이디얼 베어링 (18) 에 의해 전방 하우징 (12) 에 회전 가능하게 지지되어 있다. 전방 하우징 (12) 에 있어서, 회전축 (16) 의 앞측의 둘레면과, 그 둘레면에 대향하는 전방 하우징 (12) 의 내주면 사이에는 축 시일실 (20) 이 형성되어 있다. 그리고, 축 시일실 (20) 내에는, 상기 회전축 (16) 의 둘레면과 축 시일실 (20) 의 둘레면 사이를 시일하는 축 시일 부재 (21) 가 설치되어 있다. 회전축 (16) 의 후측은, 실린더 블록 (11) 에 형성된 축 구멍 (11b) 내에 삽입 통과되어 있음과 함께, 레이디얼 베어링 (19) 에 의해 축 구멍 (11b) 에 회전 가능하게 지지되어 있다.

상기 제어압실 (15) 내에 있어서, 회전축 (16) 에는 회전 지지체 (22) 가 고착되어 있고, 회전 지지체 (22) 는 회전축 (16) 과 일체 회전 가능하게 고정되어 있다. 이 회전 지지체 (22) 와 전방 하우징 (12) 의 내벽면 사이에는 스러스트 베어링 (23) 이 설치되어 있다. 또, 제어압실 (15) 내에는 사판 (24) 이 수용되어 있다. 사판 (24) 의 중앙에는, 삽입 통과 구멍 (24a) 이 뚫려 형성되어 있고, 그 삽입 통과 구멍 (24a) 에 회전축 (16) 이 삽입 통과되어 있다. 회전 지지체 (22) 와 사판 (24) 사이에는, 힌지 기구 (25) 가 개재되어 있다. 사판 (24) 은, 힌지 기구 (25) 를 통한 회전 지지체 (22) 와의 사이에서의 힌지 연결, 및 삽입 통과 구멍 (24a) 을 통한 회전축 (16) 의 지지에 의해, 회전축 (16) 및 회전 지지체 (22) 와 동기 회전 가능함과 함께, 회전축 (16) 의 중심축 (L) 을 따른 축방향으로의 슬라이딩 이동을 수반하면서 회전축 (16) 에 대해서 경사각을 변경할 수 있도록 되어 있다.

실린더 블록 (11) 에는, 회전축 (16) 의 주위에 복수의 실린더 보어 (26) (도 1 에서는 1 개의 실린더 보어 (26) 만 도시) 가 등각도 간격으로 전후 방향으로 관통 형성되어 있다. 실린더 보어 (26) 에는, 편두형 피스톤 (27) 이 전후 방향으로 이동 가능하게 수용되어 있다. 실린더 보어 (26) 의 전후 개구는, 밸브 플레이트 (13) 및 피스톤 (27) 에 의해 폐색되어 있고, 이 실린더 보어 (26) 내에는 피스톤 (27) 의 전후 방향으로의 이동에 따라 용적이 변하는 압축실 (37) 이 구획되어 있다. 피스톤 (27) 은, 한 쌍의 슈 (29) 를 통하여 사판 (24) 의 외주부에 계류되어 있다.

후방 하우징 (14) 에는, 상기 밸브 플레이트 (13) 를 향하여 흡입실 (30) 과 토출실 (31) 이 구획 형성되어 있다. 상세하게는, 후방 하우징 (14) 의 중앙부에는, 상기 흡입실 (30) 이 형성되고, 그 흡입실 (30) 의 외주측에는 상기 토출실 (31) 이 형성되어 있다. 상기 밸브 플레이트 (13) 에는, 각 실린더 보어 (26) 와 대향하는 위치에 있어서, 밸브 플레이트 (13) 의 직경 방향 내측 가까이에 흡입 포트 (32) 가 형성되고, 밸브 플레이트 (13) 의 직경 방향 외측 가까이에는 토출 포트 (34) 가 각각 형성되어 있다.

상기 흡입 밸브 형성 플레이트 (36) 에는 상기 흡입 포트 (32) 와 대응하는 위치에 그 흡입 포트 (32) 를 개폐하는 흡입 밸브 (36a) 가 형성되어 있다. 또, 상기 흡입 밸브 형성 플레이트 (36) 에는, 상기 토출 포트 (34) 에 대응하는 위치에 토출 구멍 (36b) 이 형성되어 있다. 상기 토출 밸브 형성 플레이트 (28) 에는 토출 포트 (34) 와 대응하는 위치에 그 토출 포트 (34) 를 개폐하는 토출 밸브 (28a) 가 형성되어 있다. 또, 상기 토출 밸브 형성 플레이트 (28) 에는, 상기 흡입 포트 (32) 에 대응하는 위치에 흡입 구멍 (28b) 이 형성되어 있다. 토출 밸브 (28a) 는 리테이너 (33) 에 의해 개방 위치가 규제되도록 되어 있다. 후방 하우징 (14) 에는, 전자기 밸브로 이루어지는 용량 제어 밸브 (52) 가 장착되어 있다.

그리고, 피스톤 (27) 의 이동에 수반하여 흡입 구멍 (28b) 및 흡입 포트 (32) 를 통과하고, 흡입 밸브 (36a) 를 밀어 젖혀 흡입실 (30) 로부터 상기 압축실 (37) 에 흡입된 냉매 가스는 피스톤 (27) 의 이동에 의해 압축실 (37) 에서 압축된다. 압축실 (37) 로부터 토출 구멍 (36b) 및 토출 포트 (34) 를 통과하고, 토출 밸브 (28a) 를 밀어 젖혀 토출실 (31) 에 토출된 고압의 냉매 가스는 외부 냉매 회로 (도시 생략) 로 도출된다. 그 외부 냉매 회로로부터의 복귀 가스는 흡입실 (30) 에 흡입되게 되어 있고, 본 실시형태의 냉매 압축기 (10) 는 외부 냉매 회로로 냉매 순환 회로를 구성하고 있다. 그리고, 실린더 블록 (11) (실린더 보어 (26)), 회전축 (16), 회전 지지체 (22), 사판 (24), 힌지 기구 (25), 피스톤 (27) 및 슈 (29) 에 의해, 냉매 압축기 (10) 에 있어서의 압축 기구가 구성되고, 그 압축 기구는 회전축 (16) 의 회전에 기초하여 구동된다.

냉매 압축기 (10) 에는, 토출압 영역으로서의 토출실 (31) 과, 상기 제어압실 (15) 을 연통시키고, 토출실 (31) 의 냉매 가스를 제어 가스로서 제어압실 (15) 에 공급하기 위한 공급 통로 (54) 가 형성되어 있다. 이 공급 통로 (54) 상에는 상기 용량 제어 밸브 (52) 가 설치되어 있다. 또, 냉매 압축기 (10) 에는, 제어압실 (15) 과 흡입압 영역으로서의 흡입실 (30) 을 연통시키고, 제어압실 (15) 의 냉매 가스를 제어 가스로서 흡입실 (30) 에 배출시키는 배출 통로 (53) 가 형성되어 있다. 그리고, 토출실 (31) 에 토출된 냉매 가스는, 상기 공급 통로 (54) 를 통과하여 제어압실 (15) 로 공급되게 되어 있다. 또, 상기 용량 제어 밸브 (52) 에 의해 공급 통로 (54) 를 통과하여 제어압실 (15) 에 공급되는 냉매 가스량이 조절되게 되어 있다.

또, 제어압실 (15) 내의 냉매 가스는, 배출 통로 (53) 를 통하여 흡입실 (30) 에 배출된다. 그리고, 공급 통로 (54) 를 통한 제어압실 (15) 로의 냉매 가스 공급량과 배출 통로 (53) 를 통한 제어압실 (15) 로부터의 냉매 가스 배출량의 밸런스가 제어되어 제어압실 (15) 의 압력이 결정된다 (제어압실 (15) 이 조압(調壓)된다). 제어압실 (15) 의 압력이 변경되면, 피스톤 (27) 을 통한 제어압실 (15) 내와 실린더 보어 (26) 내의 차압이 변경되어 사판 (24) 의 경사각이 변화된다. 이 결과, 피스톤 (27) 의 스트로크 (냉매 압축기 (10) 의 토출 용량) 가 조절된다.

다음으로, 상기 전자기 스프링 클러치 (60) 에 대해 상세하게 설명한다. 도 1∼도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 전방 하우징 (12) 에 있어서의 지지 통부 (12a) 의 외주측에는, 레이디얼 베어링 (70) 을 통하여 제 2 회전체로서의 로터 (61) 가 회전 가능하게 지지되어 있다. 로터 (61) 는 자성재로 통형상으로 형성되고, 엔진 (E) 의 출력축으로부터의 벨트 (도시 생략) 가 걸리는 통형상의 벨트 걸림부 (61a) 와, 그 벨트 걸림부 (61a) 의 내측에 형성된 통형상의 지지부 (61b) 를 일체로 갖고 있다. 그리고, 로터 (61) 는, 상기 지지부 (61b) 에 의해 전방 하우징 (12) (지지 통부 (12a)) 에 래디얼 베어링 (70) 를 통하여 회전 가능하게 지지되어 있다.

로터 (61) 에 있어서, 상기 벨트 걸림부 (61a) 의 내주면과, 지지부 (61b) 의 외주면 사이에는, 환상의 수용 오목부 (61c) 가 형성되어 있다. 그리고, 수용 오목부 (61c) 내에는, 자성재로 이루어지는 수용 통체 (63) 에 수용된 전자기 코일 (62) 이 수용되고, 그 전자기 코일 (62) 은, 정역 (正逆) 양방향으로 통전의 전환이 가능하게 구성되어 있다. 또, 상기 전자기 코일 (62) 을 수용한 수용 통체 (63) 는, 전방 하우징 (12) 에 있어서의 지지 통부 (12a) 의 외주에 지지된 환상의 지지부 (64) 에 의해 지지되어 있다.

그리고, 지지부 (64) 에 의한 수용 통체 (63) 의 지지 상태에서는, 수용 오목부 (61c) 의 둘레면 (벨트 걸림부 (61a) 의 내주면 및 지지부 (61b) 의 외주면) 과, 그 둘레면에 대향하는 수용 통체 (63) 의 둘레면 사이에 약간의 틈새가 형성되어 있다. 이 때문에, 수용 통체 (63), 즉 전자기 코일 (62) 은, 로터 (61) 내 (수용 오목부 (61c) 내) 에 느슨하게 끼워진 상태로 수용되고, 전자기 코일 (62) 은 로터 (61) 와 일체로 회전하지 않게 되어 있다.

또, 로터 (61) 내에는 영구 자석 (73) 이 끼워 넣어져 있다. 영구 자석 (73) 은, 상기 전자기 코일 (62) 에 정방향으로 통전되면 정방향으로의 자속의 흐름을 일으키고, 역방향으로 통전되면 역방향으로의 자속의 흐름을 일으킨다. 로터 (61) 의 외주부에는, 상기 벨트 걸림부 (61a) 로부터 전방 하우징 (12) 에서 멀어지는 측 (앞측) 으로 돌출된 연결부 (61d) 가 형성되어 있다. 이 연결부 (61d) 는, 로터 (61) 의 축방향, 즉 회전축 (16) 의 축방향을 따라 연장되는 원통형상으로 형성되어 있다.

회전축 (16) 의 전단부에는, 제 1 회전체로서의 허브 (65) 가 고정되어 있다. 허브 (65) 는, 회전축 (16) 의 외주에 장착 가능하게 하는 통형상부 (66) 와, 그 통형상부 (66) 의 전단으로부터 통형상부 (66) 의 축방향에 직교하는 방향으로 연장되는 허브부 (67) 를 일체로 갖고 있다. 통형상부 (66) 의 내측에는 회전축 (16) 의 전단부가 삽입되고, 통형상부 (66) 의 내주면과 회전축 (16) 의 전단부 둘레면은 스플라인 끼워 맞춤되어 있다. 또한, 볼트 (76) 를 허브 (65) 를 관통시켜 회전축 (16) 의 전단에 나사 결합함으로써, 허브 (65) 는 회전축 (16) 과 일체 회전 가능하게 되어 있음과 함께, 스플라인 끼워 맞춤에 의해, 허브 (65) 의 회전 동력이 회전축 (16) 에 전달되게 되어 있다. 허브부 (67) 는, 원환형상을 이루는 탄성체로 이루어지는 댐퍼 (D) 를 일체로 가지며, 그 댐퍼 (D) 에 의해 로터 (61) 와 허브 (65) 의 연결시의 충격이 흡수되게 되어 있다.

허브 (65) 는, 로터 (61) 의 내측, 구체적으로는 상기 연결부 (61d) 의 내측 에 수용되도록 회전축 (16) 에 고정되어 있다. 따라서, 상기 연결부 (61d) 는, 회전축 (16) 의 축방향을 따라 로터 (61) 측으로부터 허브 (65) 를 향하여 연장 형성되어 있다. 허브 (65) (허브부 (67)) 에 있어서, 그 축방향 (회전축 (16) 의 축방향) 에 있어서의 전단면 (일단면) (67g) 은, 상기 연결부 (61d) 에 있어서의 허브 (65) 측의 끝면 (61g) (전단면) 과 동일 평면 상에 위치하고 있다. 즉, 상기 연결부 (61d) 의 끝면 (61g) 은, 허브부 (67) 의 전단면 (67g) 보다 앞측으로 초과하지 않는 위치에 배치되어 있다. 또, 허브부 (67) 에 있어서의 전방 하우징 (12) 측의 끝면 (후단면) 과, 로터 (61) 에 있어서 허브 (65) 측의 끝면 (전 단면) 사이에는 공극 (K) 이 형성되어 있다.

허브부 (67) 의 외주면 (67s) 과 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 은, 일정한 간격을 두고 서로 대향하도록 위치하고, 양 둘레면 (67s, 61s) 사이에는 원환형상의 수용 공간 (S) 이 형성되어 있다. 이 수용 공간 (S) 에는, 코일 스프링으로 이루어지는 스프링 클러치 (71) 가 수용되고, 허브부 (67) (허브 (65)) 의 외주에 스프링 클러치 (71) 가 감겨 있다. 또한, 스프링 클러치 (71) 는, 회전축 (16) 의 회전 방향으로 감겨 이루어지는 코일 스프링이다.

허브부 (67) 의 외주면 (67s) 에는, 걸림 오목부 (67h) 가 허브 (65) 의 축방향으로 연장됨과 함께, 허브부 (67) 의 직경 방향으로 연장되도록 오목하게 형성되어 있다. 그리고, 이 걸림 오목부 (67h) 에는 스프링 클러치 (71) 의 일단 (71a) 이 걸려 고정되고, 허브부 (67) 에 스프링 클러치 (71) 의 일단 (71a) 이 연결되어 있다. 도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 스프링 클러치 (71) 의 일단 (71a) 은, 그 스프링 클러치 (71) 가 연장되는 방향에 거의 직교하도록, 스프링 클러치 (71) 의 내측 중심을 향하여 절곡되어 있다.

한편, 도 2(a) 및 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 스프링 클러치 (71) 의 타단 (71b) 은, 상기 공극 (K) 에 배치된 자성재로 이루어지는 원환형상의 아머추어 (72; armature) 에 연결되어 있다. 스프링 클러치 (71) 의 타단 (71b) 은, 그 스프링 클러치 (71) 가 연장되는 방향에 거의 직교하도록, 스프링 클러치 (71) 의 내측 중심을 향하여 절곡되어 있다. 또, 상기 아머추어 (72) 의 둘레면에는 걸림 오목부 (72a) 가 오목하게 형성되어 있다. 그리고, 이 걸림 오목부 (72a) 에 스프링 클러치 (71) 의 타단 (71b) 이 걸려 고정되어 있다. 따라서, 스프링 클러치 (71) 에 아머추어 (72) 가 연결되고, 그 아머추어 (72) 는 스프링 클러치 (71) 에 의해 허브 (65) (허브부 (67)) 에 지지되어 있다.

그리고, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 허브부 (67) 의 외주에 스프링 클러치 (71) 가 감긴 상태에서는, 허브부 (67) 는 스프링 클러치 (71) 에 의해 둘러 싸여 있음과 함께, 스프링 클러치 (71) 의 외주면은 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 에 서로 대향하는 위치에 배치되어 있다. 또, 아머추어 (72) 가 스프링 클러치 (71) 에 의해 지지된 상태에서는, 아머추어 (72) 는 로터 (61) 에 있어서의 허브 (65) 측의 끝면 (전단면) 에 대향 배치되어 있다. 그리고, 아머추어 (72) 에 있어서, 로터 (61) 에 대향하는 면에 의해 아머추어측 마찰면 (72f) 이 형성되고, 로터 (61) 에 있어서 상기 아머추어측 마찰면 (72f) 에 대향하는 면에 로터측 마찰면 (61f) 이 형성되어 있다. 이 아머추어측 마찰면 (72f) 과 로터측 마찰면 (61f) 사이에는 일정한 공극이 형성되어 있다.

상기 스프링 클러치 (71) 는, 아머추어 (72) 가 로터 (61) 에 흡인되어 있지 않은 상태에서는, 허브부 (67) 의 외주면 (67s) 의 외경보다 큰 직경을 이룸과 함께 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 의 내경보다 작은 직경을 이루고, 스프링 클러치 (71) 는 양 둘레면 (61s, 67s) 으로부터 이간되어 있다. 한편, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 스프링 클러치 (71) 는, 아머추어 (72) 가 로터 (61) 에 흡착되고, 아머추어 (72) 와 함께 회전한 상태에서는, 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 의 내경보다 큰 직경이 되고, 스프링 클러치 (71) 의 외주면은 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 에 압접하게 되어 있다.

다음으로, 상기 구성의 전자기 스프링 클러치 (60) 의 동작에 대해 설명한다. 도 2(a) 및 도 3(a) 에 나타내는 상태에 있어서, 전자기 코일 (62) 이 정방향으로의 통전에 의해 여자되면, 그 전자기력에 기초하는 흡인력이 아머추어 (72) 에 작용된다. 그러면, 아머추어 (72) 는 회전축 (16) 의 축방향을 따라 로터 (61) 측으로 이동한다. 그리고, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 아머추어측 마찰면 (72f) 이 로터측 마찰면 (61f) 에 흡인되고, 아머추어측 마찰면 (72f) 이 로터측 마찰면 (61f) 에 흡착된다. 그러면, 로터 (61) 와 아머추어 (72) 가 흡착 (연결) 되고, 아머추어 (72) 는 로터 (61) 의 회전 방향으로 회전된다.

여기에서, 스프링 클러치 (71) 의 타단 (71b) 은 아머추어 (72) 에 연결되어 있다. 이 때문에, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 아머추어 (72) 의 회전에 수반하여, 스프링 클러치 (71) 의 타단 (71b) 은 아머추어 (72) 에 의해 그 회전 방향으로 눌리고, 스프링 클러치 (71) 는 되감긴다. 그러면, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 스프링 클러치 (71) 가 직경이 확대되고, 스프링 클러치 (71) 의 외주면이 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 에 압접된다. 그 결과, 스프링 클러치 (71) 를 통하여 허브 (65) 와 로터 (61) 가 연결되고, 로터 (61) 와 허브 (65) 는, 전자기 코일 (62) 의 전자기력에 기초하는 흡인력과, 스프링 클러치 (71) 에 의한 압접에 의해 강고하게 연결된다. 그리고, 엔진 (E) 으로부터 로터 (61) 에 전달된 동력은, 로터 (61) 의 연결부 (61d) 로부터 그 연결부 (61d) 내측의 스프링 클러치 (71) 에 전달되고, 또한 스프링 클러치 (71) 내측의 허브부 (67) 에 전달된다.

또, 로터 (61) 와 아머추어 (72) 의 연결 상태에서는, 그 로터 (61) 와 아머추어 (72) 사이에는, 영구 자석 (73) 으로부터 정방향으로 흐르는 자속로가 생기고, 그 자속로에 의해 아머추어 (72) 가 로터 (61) 에 흡착되고, 로터측 마찰면 (61f) 과 아머추어측 마찰면 (72f) 사이의 마찰력에 의해 로터 (61) 와 아머추어 (72) 의 흡착 상태가 유지된다. 그리고, 이 흡착 상태가 유지됨으로써, 스프링 클러치 (71) 가 직경이 확대된 상태, 즉, 스프링 클러치 (71) 의 외주면이 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 에 압접된 상태가 유지된다. 그리고, 전자기 코일 (62) 의 정방향으로의 통전을 차단한 후에는, 영구 자석 (73) 에 의한 흡인과, 연결부 (61d) 에 대한 스프링 클러치 (71) 의 압접에 의해 전자기 스프링 클러치 (60) 의 연결 상태가 유지되고, 전자기 스프링 클러치 (60) 에 의해 엔진 (E) 으로부터 회전축 (16) 으로의 동력 전달이 가능해진다.

한편, 전자기 코일 (62) 이 역방향으로의 통전에 의해 여자되면, 상기 정방향으로 통전된 경우와는 역방향으로의 자속이 발생하여 상기 정방향으로의 자속이 제거되고, 아머추어 (72) 는 회전축 (16) 의 축방향을 따라 로터 (61) 의 로터측 마찰면 (61f) 으로부터 떨어지는 방향으로 이동한다. 이 때, 스프링 클러치 (71) 는 직경 확대 상태에서 직경이 축소되도록 감긴다. 그 결과, 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 에 대한 스프링 클러치 (71) 의 압접 상태가 해제되어, 허브 (65) 와 로터 (61) 가 비연결 상태가 된다. 따라서, 로터 (61) 및 아머추어 (72) 간의 연결, 즉 로터 (61) 와 허브 (65) 의 연결이 해제되고, 엔진 (E) 으로부터 회전축 (16) 으로의 동력 전달은 불가능하게 된다.

상기 실시형태에 의하면, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 전자기 스프링 클러치 (60) 에 있어서, 허브 (65) (허브부 (67)) 의 외주에 스프링 클러치 (71) 를 감음과 함께, 스프링 클러치 (71) 의 외주를 둘러싸도록 로터 (61) 의 연결부 (61d) 를 연장 형성하였다. 그리고, 아머추어 (72) 가 로터 (61) 에 흡착된 상태에서는, 스프링 클러치 (71) 가 직경을 확대하여 로터 (61) 의 연결부 (61d) (내주면 (61s)) 에 압접되고, 로터 (61) 와 허브 (65) 가 동력 전달 가능하게 연결된다. 이 때문에, 배경 기술과 같이 직경이 확대된 코일 스프링 (111) 을 입력 허브측 내주면 (102a) 과 출력 허브측 내주면 (108a) 의 2 개의 둘레면에 압접시키는 타입과는 달리, 본 실시형태의 전자기 스프링 클러치 (60) 는, 스프링 클러치 (71) 의 압접면을 허브 (65) 에 형성할 필요가 없다. 따라서, 직경이 확대된 스프링 클러치 (71) 의 압접면을 로터 (61) 와 허브 (65) 각각에 형성하는 동력 전달 기구와 비교하여, 회전축 (16) 의 축방향을 따른 전자기 스프링 클러치 (60) 의 길이를 짧게 할 수 있어 체격을 소형화할 수 있다.

(2) 전자기 스프링 클러치 (60) 에 있어서는, 스프링 클러치 (71) 의 압접 지점은 로터 (61) 의 연결부 (61d) 뿐이다. 이 때문에, 배경 기술과 같이 직경이 확대된 코일 스프링 (111) 을 입력 허브측 내주면 (102a) 과, 출력 허브측 내주면 (108a) 에 압접시키는 타입과는 달리, 스프링 클러치 (71) 와의 마모가 발생하는 지점은 1 지점만으로 끝난다. 따라서, 2 지점에 마모가 발생하는 배경 기술과 비교하여 전자기 스프링 클러치 (60) 의 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다.

(3) 로터 (61) 에 있어서, 연결부 (61d) 의 허브 (65) 측의 끝면 (61g) 은, 허브 (65) (허브부 (67)) 의 전단면 (67g) 보다 앞측으로 초과하지 않는 위치에 배치되고, 동일 평면 상에 위치하고 있다. 이 때문에, 로터 (61) 로부터 연결부 (61d) 를 연장 형성한 구성이어도, 전자기 스프링 클러치 (60) 의 소형화에 기여할 수 있다.

(4) 전자기 스프링 클러치 (60) 는, 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 에만 스프링 클러치 (71) 의 외주면을 압접시켜 동력 전달 가능하게 하고, 스프링 클러치 (71) 의 외주면 전체를 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 에 압접시키고 있다. 이 때문에, 배경 기술의 코일 스프링 (111) 과 본 실시형태의 스프링 클러치 (71) 의 권취수를 동일하게 한 경우, 배경 기술의 코일 스프링 (111) 은 입력 허브측 내주면 (102a) 과 출력 허브측 내주면 (108a) 에 압접되므로, 본 실시형태의 스프링 클러치 (71) 가 연결부 (61d) 의 내주면 (61s) 에 압접되는 권취수 (면적) 는 커진 다. 따라서, 배경 기술과 비교하여 로터 (61) 로부터 스프링 클러치 (71) 로의 동력 전달량을 크게 할 수 있다.

(5) 전자기 스프링 클러치 (60) 는 로터 (61) 에 형성된 연결부 (61d) 의 내측에 허브 (65) 가 수용되어 있다. 이것에 대해, 배경 기술은, 직경이 확대된 코일 스프링 (111) 을 제 2 허브 부재 (108) 의 출력 허브측 내주면 (108a) 에 압접시키기 위해, 그 출력 허브측 내주면 (108a) 을 코일 스프링 (111) 의 외주측에 형성하고, 또한 입력 허브측 내주면 (102a) 에 연속되도록 형성하고 있다. 이 때문에, 본 실시형태의 전자기 스프링 클러치 (60) 는, 허브 (65) 를 스프링 클러치 (71) 의 외주측에 설치하고, 또한 연결부 (61d) 에 연속시킬 필요가 없기 때문에, 전자기 스프링 클러치 (60) 를 그 축방향 및 직경 방향의 양방향으로 소형화할 수 있다.

(6) 전자기 스프링 클러치 (60) 는, 스프링 클러치 (71) 의 직경을 확대시켜 로터 (61) 의 연결부 (61d) 에 압접시킴으로써 로터 (61) 와 허브 (65) 를 연결 가능하게 구성되어 있다. 이 때문에, 허브 (65) 에 있어서는, 스프링 클러치 (71) 를 감아 로터 (61) 와 허브 (65) 를 연결하는 경우와 비교하여 허브부 (67) 를 직경 방향으로 길게 할 수 있다. 따라서, 허브부 (67) 에 설치되는 댐퍼 (D) 를 직경 방향으로 크게 할 수 있어, 로터 (61) 와 허브 (65) 의 연결시의 충격 흡수 작용을 충분히 발휘할 수 있다.

또한, 상기 실시형태는 이하와 같이 변경해도 된다.

○ 스프링 클러치 (71) 의 일단 (71a) 및 타단 (71b) 을 절곡하지 않고, 그 일단 (71a) 을 허브부 (67) 의 외주면 (67s) 에 설치된 핀에, 타단 (71b) 을 아머추어 (72) 의 외주면에 설치된 핀에 맞닿게 하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 아머추어 (72) 가 로터 (61) 에 흡착되고, 아머추어 (72) 가 회전하면, 핀이 스프링 클러치 (71) 의 타단 (71b) 을 가압하고, 그 가압에 의해 스프링 클러치 (71) 의 직경이 확대된다.

○ 로터 (61) 에 있어서, 연결부 (61d) 의 허브 (65) 측의 끝면 (61g) 은, 허브 (65) (허브부 (67)) 의 전단면 (67g) 보다 앞측으로 초과하지 않는 위치이고, 연결부 (61d) 가 스프링 클러치 (71) 의 외주를 둘러싸는 위치이면, 끝면 (61g) 이 전단면 (67g) 보다 후퇴한 위치에 있어도 된다.

○ 전자기 스프링 클러치 (60) 에 있어서, 로터 (61) 내의 영구 자석 (73) 을 생략해도 된다.

○ 영구 자석 (73) 에 있어서, 자속의 흐름을 일으키는 방향을 반전시키고, 전자기 코일 (62) 로의 역방향으로의 통전에 의해 아머추어 (72) 를 로터 (61) 에 흡인시켜 전자기 스프링 클러치 (60) 를 연결 상태로 하고, 정방향으로의 통전에 의해 아머추어 (72) 를 로터 (61) 로부터 이간시켜 전자기 스프링 클러치 (60) 를 비연결 상태로 하는 구성으로 해도 된다.

○ 냉매 압축기 (10) 를, 편두형 피스톤 (27) 에 압축 동작을 실시시키는 편측식 압축기가 아니고, 제어압실 (15) 을 사이에 두고 전후 양측에 설치된 실린더 보어 (26) 에 있어서 양두형 피스톤에 압축 동작을 실시시키는 양측식 압축기로 해도 된다.

○ 냉매 압축기 (10) 를, 사판 (24) 이 회전축 (16) 과 일체 회전하는 구성 대신에, 회전 지지체 (22) 가 회전축 (16) 에 대해서 상대 회전 가능하게 지지되어 요동하는 타입, 예를 들어 요동 (워블) 식 압축기로 해도 된다.

○ 냉매 압축기 (10) 는, 피스톤 (27) 의 스트로크를 변경 불가능한 고정 용량 타입이어도 된다.

○ 회전 기계로서, 피스톤 (27) 이 왕복동을 실시하는 피스톤식 냉매 압축기 (10) 로 구체화했지만, 전자기 스프링 클러치 (60) 에 의해 외부 구동원으로부터 동력이 전달되는 회전 기계이면, 어떠한 것에 적용해도 된다.

○ 제 2 회전체로서, 로터 (61) 이외에도, 스프로켓이나 기어 등을 적용해도 된다.

다음으로, 상기 실시형태 및 다른 예로부터 파악할 수 있는 기술적 사상에 대해 이하에 추기한다.

(1) 회전축을 가짐과 함께 그 회전축에 외부 구동원으로부터 동력을 전달하기 위한 동력 전달 기구를 구비한 회전 기계에 있어서, 상기 동력 전달 기구로서, 청구항 1 또는 청구항 2 에 기재된 동력 전달 기구를 설치한 회전 기계.

(2) 상기 회전축의 회전에 기초하여 구동되는 압축 기구를 갖는 기술적 사상 (1) 에 기재된 회전 기계.

도 1 은 실시형태의 냉매 압축기를 나타내는 종단면도.

도 2(a) 는 실시형태의 전자기 스프링 클러치를 나타내는 반단면도, 2(b) 는 연결 상태의 전자기 스프링 클러치를 나타내는 반단면도.

도 3(a) 는 실시형태의 전자기 스프링 클러치를 나타내는 정면도, 3(b) 는 연결 상태의 전자기 스프링 클러치를 나타내는 정면도.

도 4 는 배경 기술의 동력 전달 기구를 나타내는 부분 확대 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

E : 외부 구동원으로서의 엔진

10 : 회전 기계로서의 냉매 압축기

11 : 하우징을 구성하는 실린더 블록

12 : 하우징을 구성하는 전방 하우징

14 : 하우징을 구성하는 후방 하우징

16 : 회전축

60 : 동력 전달 기구로서의 전자기 스프링 클러치

61 : 제 2 회전체로서의 로터

61d : 연결부

61g : 연결부의 제 1 회전체측의 끝면

61s : 내주면

62 : 전자기 코일

65 : 제 1 회전체로서의 허브

71 : 스프링 클러치

71a : 스프링 클러치의 일단

71b : 스프링 클러치의 타단

72 : 아머추어(armature)

Claims

회전 기계의 회전축과 일체 회전하는 제 1 회전체와, 회전 기계의 하우징에 회전 가능하게 지지됨과 함께 상기 제 1 회전체의 동축 위치에 대향 배치되고, 외부 구동원으로부터의 동력이 입력되는 제 2 회전체를 연결하여, 상기 외부 구동원으로부터의 동력을 회전축에 전달 가능하게 하는 동력 전달 기구로서,

상기 제 1 회전체에는 스프링 클러치의 일단이 연결됨과 함께, 상기 제 2 회전체의 제 1 회전체측에 대향 배치된 아머추어(armature)에는 스프링 클러치의 타단이 연결되어 스프링 클러치가 제 1 회전체의 외주에 감겨 있고, 상기 제 2 회전체에는 전자기 코일이 수용되어 있음과 함께, 상기 스프링 클러치의 외주를 둘러싸는 통형상의 연결부가 형성되어 있고, 상기 전자기 코일로의 통전에 의해 제 2 회전체에 아머추어가 흡착되고, 회전에 수반하여 직경이 확대된 스프링 클러치가 상기 연결부의 내주면에 압접하여 제 1 회전체와 제 2 회전체가 연결되는 동력 전달 기구.
제 1 항에 있어서,

상기 연결부는, 상기 회전축의 축방향을 따라 제 2 회전체측으로부터 제 1 회전체를 향하여 연장 형성되고, 연결부의 제 1 회전체측의 끝면은 그 제 1 회전체를 초과하지 않는 위치까지 연장 형성되어 있는 동력 전달 기구.