DE112014001739T5

DE112014001739T5 - Kupplungsmechanismus

Info

Publication number: DE112014001739T5
Application number: DE112014001739.6T
Authority: DE
Inventors: Tooru Ookuma; Motohiko Ueda; Yuichiro Okuda; Yousuke Yamagami
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-12-17
Also published as: US20160053828A1; JP2014196805A; JP6020304B2; US9709105B2; WO2014156062A1

Abstract

Wenn ein Kupplungsrelais zwischen einer Steuervorrichtung (6) und einer elektrischen Fahrzeugleistungsquelle verbindet, beginnt eine Zeitschaltung ansprechend auf die Ausgabe eines Kupplungsaussignals von einer elektronischen Steuervorrichtung an das Kupplungsrelais einen Steuerbetrieb für die Energiespeisung von Spulenabschnitten (53a, 53b). Wenn eine vorgegebene Zeitspanne vergangen ist, entscheidet die Zeitschaltung, dass ein bewegliches Element (55) eine zweite Position erreicht hat, so dass die Energiespeisung einer elektromagnetischen Spule (53) beendet wird. Wenn das Kupplungsrelais ansprechend auf die Ausgabe des Kupplungseinsignals von der elektronischen Steuervorrichtung an das Relais zwischen der Steuervorrichtung (6) und der elektrischen Fahrzeugleistungsquelle verbindet, beginnt die Zeitschaltung einen Steuerbetrieb für die Energiespeisung der Spulenabschnitte (53a, 53b). Wenn eine vorgegebene Zeitspanne vergangen ist, bestimmt die Zeitschaltung, dass das bewegliche Element (55) eine erste Position auf einer Seite, wo ein Endoberflächenabschnitt (33) einer Riemenscheibe (30) angeordnet ist, erreicht hat, so dass die Energiespeisung der Spulenabschnitte (53a, 53b) beendet wird.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Offenbarung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-73056 , eingereicht am 29. März 2013, und hat diese hier per Referenz eingebunden.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Kupplungsmechanismus.
Hintergrundtechnik
Ein elektromagnetischer Kupplungsmechanismus, der die Leitung einer Drehantriebskraft von einem antriebsseitigen drehbaren Körper zu einem drehbaren Körper der angetriebenen Seite durch Speisung mit Energie oder Abschalten einer elektromagnetischen Spule ermöglicht oder unterbindet, ist bekannt. Wenn in dieser Art von Kupplungsmechanismus die elektromagnetische Kupplung ausgeschaltet wird, werden der antriebsseitige drehbare Körper und der drehbare Körper der angetriebenen Seite miteinander gekoppelt, um die Drehantriebskraft von dem antriebsseitigen drehbaren Körper auf den drehbaren Körper der angetriebenen Seite zu leiten. Wenn die elektromagnetische Spule ausgeschaltet wird, werden der antriebsseitige drehbare Körper und der drehbare Körper der angetriebenen Seite voneinander entkoppelt, um die Leitung der Drehantriebskraft von dem antriebsseitigen drehbaren Körper auf den drehbaren Körper der angetriebenen Seite zu unterbinden.
Jedoch muss bei dieser Art von elektromagnetischem Kupplungsmechanismus zur Zeit der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen drehbaren Körper und dem drehbaren Körper der angetriebenen Seite die elektromagnetische Spule über die Zeitspanne der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen drehbaren Körper und dem drehbaren Körper der angetriebenen Seite hinweg immer mit Energie gespeist werden, um die Drehantriebskraft zu leiten. Dadurch wird der elektrische Leistungsverbrauch (der Energieverbrauch) nachteiligerweise erhöht.
Angesichts des vorstehenden Nachteils schlägt die Patentliteratur I einen selbsthaltenden Kupplungsmechanismus vor, in dem ein Permanentmagnet verwendet wird, um eine Notwendigkeit zur Energiespeisung der elektromagnetischen Spule zu einer anderen Zeit als der Zeit der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen drehbaren Körper und dem drehbaren Körper der angetriebenen Seite zu beseitigen, um den elektrischen Leistungsverbrauch zu verringern.
Der selbsthaltende Kupplungsmechanismus umfasst eine elektromagnetische Spule, einen Permanentmagneten und ein bewegliches Element. Die elektromagnetische Spule umfasst erste und zweite Spulenabschnitte, die jeweils zu einer Ringform aufgebaut sind, die an einer Drehachse des Kompressors zentriert sind und in der Axialrichtung der Drehachse hintereinander angeordnet sind. Der Permanentmagnet ist zu einer hohlen zylindrischen Form aufgebaut und wird zwischen dem ersten Spulenabschnitt und dem zweiten Spulenabschnitt gehalten. Das bewegliche Element ist zu reiner Ringform aufgebaut, die an der Drehachse zentriert ist, und ist in der Axialrichtung beweglich.
In dem Kupplungsmechanismus ist das bewegliche Element auf einer Außenseite der ersten und zweiten Spulenabschnitte und des Permanentmagneten in einer Radialrichtung der Drehachse angeordnet. Der Permanentmagnet erzeugt einen anziehenden Magnetkreis und einen nicht anziehenden Magnetkreis. Der anziehende Magnetkreis erzeugt eine magnetische Anziehungskraft, die zwischen dem antriebsseitigen drehbaren Körper und dem drehbaren Körper der angetriebenen Seite koppelt. Der nicht anziehende Magnetkreis erzeugt die magnetische Anziehungskraft nicht. Ein elastisches Element ist bereitgestellt, um eine elastische Kraft auszuüben, die zwischen dem antriebsseitigen drehbaren Körper und dem drehbaren Körper der angetriebenen Seite entkoppelt.
Zum Beispiel wird ein elektrischer Strom in einer ersten Richtung durch die ersten und zweiten Spulen geleitet. Auf diese Weise wird eine Magnetkraft, die durch de von dem ersten Spulenabschnitt erzeugte elektromagnetische Kraft von dem anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, klein, und eine Magnetkraft die durch die von dem zweiten Spulenabschnitt erzeugte elektromagnetische Kraft von dem nicht anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, wird groß.
Ansprechend darauf wird die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die von dem anziehenden Magnetkreis erzeugt wird. Zu dieser Zeit wird das bewegliche Element durch die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, in Richtung einer Seite in der Axialrichtung bewegt. Dadurch wird die elastische Kraft des elastischen Elements größer als die magnetische Anziehungskraft, die von dem anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, so dass der antriebsseitige drehbare Körper und der drehbare Körper der angetriebenen Seite durch die elastische Kraft des elastischen Elements entkoppelt werden. Das heißt, der Kupplungsmechanismus wird in den Aus-Zustand versetzt.
Im Gegensatz dazu wird der elektrische Strom durch die erste und zweite Spule in eine zweite Richtung geleitet, die verschieden zu der ersten Richtung ist. Auf diese Weise wird eine Magnetkraft, die von dem anziehenden Magnetkreis durch die elektromagnetische Kraft, die von dem ersten Spulenabschnitt erzeugt wird, erzeugt wird, groß und eine elektromagnetische Kraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis durch die elektromagnetische Kraft, die von dem zweiten Spulenabschnitt erzeugt wird, erzeugt wird, wird klein.
Ansprechend darauf wird die Magnetkraft, die von dem anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, größer als die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis erzeugt wird. Zu dieser Zeit wird das bewegliche Element durch die Magnetkraft, die von dem anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, in Richtung der anderen Seite in der Axialrichtung bewegt. Auf diese Weise wird die die Magnetkraft, die von dem anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, größer als die elastische Kraft des elastischen Elements, so dass der antriebsseitige drehbare Körper und der drehbare Körper der angetriebenen Seite miteinander gekoppelt werden. Das heißt, der Kupplungsmechanismus wird in den Ein-Zustand versetzt.
Wie vorstehend diskutiert, wird das bewegliche Element zu der einen axialen Endseite oder der anderen axialen Endseite bewegt, indem der elektrische Strom in der ersten Richtung oder der zweiten Richtung durch die ersten und zweiten Spulenabschnitte geleitet wird, um den Kupplungsmechanismus ein- oder auszuschalten.
In dem vorstehend beschriebenen selbsthaltenden Kupplungsmechanismus, wird der drehbare Körper der angetriebenen Seite angezogen und wird zu der Zeit des Wechsels von dem Aus-Zustand auf den Ein-Zustand mit dem antriebsseitigen drehbaren Körper gekoppelt.
Der drehbare Körper der angetriebenen Seite wird von der elektromagnetischen Kraft der elektromagnetischen Spule und die Magnetkraft des Permanentmagneten magnetisch angezogen. Hier wird der drehbare Körper der angetriebenen Seite von der elektromagnetischen Kraft der elektromagnetischen Spule und der Magnetkraft des Permanentmagneten magnetisch angezogen. Wenn die elektromagnetische Spule daher beim Halten der Position des beweglichen Elements mit dem Permanentmagneten nach dem Abschluss der Kopplung des drehbaren Körpers der angetriebenen Seite mit Energie gespeist wird, können nachteiligerweise der übermäßige Energieverbrauch und die übermäßige Wärmeerzeugung der elektromagnetischen Spule auftreten.
Die übermäßige Wärmeerzeugung der elektromagnetischen Spule kann zu der Temperaturzunahme des Permanentmagneten führen, der benachbart zu der elektromagnetischen Spule angeordnet ist, um eine Verschlechterung der Leistung des Permanentmagneten zu bewirken und dadurch möglicherweise zu einer Verschlechterung der Drehmomentübertragungsleistung der Spule zu führen.
Wenn außerdem die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule vor dem Abschluss der Kopplung des drehbaren Körpers der angetriebenen Seite und der Bewegung des beweglichen Elements beendet wird, kann ein fehlerhafter Betriebszustand, wie etwa ein nicht erreichbarer Ein-Zustand in dem Kupplungsmechanismus auftreten, oder an den Kopplungsoberflächen zwischen dem drehbaren Körper der angetriebenen Seite und dem antriebsseitigen drehbaren Körper kann aufgrund des Mangels der magnetischen Anziehungskraft ein Rutschen auftreten, um eine Verschlechterung in einer NV-(Rausch- und Schwingungs-)Leistung zu bewirken.
Auch wenn die Beendigung der Energiespeisung vor dem Abschluss der elektromagnetischen Kopplung des drehbaren Körpers der angetriebenen Seite und der Bewegung des beweglichen Körpers wiederholt wird, können die Kopplungsoberflächen unnormal abgenutzt werden, was zur Kupplungs-Aus-Zeit eine Vergrößerung einer Größe eines Spalts zwischen dem drehbaren Körper der angetriebenen Seite und dem antriebsseitigen drehbaren Körper bewirkt, um eine Verschlechterung in der Kupplungsbetreibbarkeit zu bewirken, um dadurch zu dem unerreichbaren Ein-Zustand der Kupplung zu führen.
Wenn die elektromagnetische Kupplung zu der Zeit des Wechsels des Betriebszustands der Kupplung von dem Ein-Zustand auf den Aus-Zustand beim Halten der Position des beweglichen Elements mit dem Permanentmagneten nach dem Abschluss der Entkopplung des drehbaren Körpers der angetriebenen Seite von dem antriebsseitigen drehbaren Körper und der Bewegung des beweglichen Körpers mit Energie gespeist wird, treten der übermäßige elektrische Leistungsverbrauch und die übermäßige Wärmeerzeugung der elektromagnetischen Kupplung auf.
Angesichts der vorstehenden Angelegenheit versteht sich, dass eine passende Entscheidung für die Beendigung der Energiespeisung der elektromagnetischen Spule getroffen werden muss, um den Kupplungsmechanismus zuverlässig zu betätigen und die Kupplungsleistung über die erforderliche Produktlebensdauer hinweg zu implementieren.
Referenzliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP2011-80579A (entspricht US2011/0083935A1 )

Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung wird angesichts der vorstehenden Angelegenheit gemacht, und es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, einen Kupplungsmechanismus bereitzustellen, der einen zuverlässigen Kupplungsbetrieb mit relativ kleinem elektrischen Leistungsverbrauch erreichen kann, indem eine passende Entscheidung für die Beendigung der Energiespeisung einer elektromagnetischen Spule getroffen wird.
Um das vorstehende Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Kupplungsmechanismus bereitgestellt, der einen antriebsseitigen drehbaren Körper, einen drehbaren Körper der angetriebenen Seite, einen Permanentmagneten, ein bewegliches Element, eine elektromagnetische Spule, eine erste Energiespeisungssteueranordnung, eine zweite Energiespeisungssteueranordnung, eine Entscheidungsanordnung und eine Energiespeisungsbeendigungsanordnung umfasst. Der antriebsseitige drehbare Körper wird durch eine Drehantriebskraft gedreht, die von einer Antriebsquelle ausgegeben wird. Die Drehantriebskraft wird von dem antriebsseitigen drehbaren Körper durch die Kopplung des drehbaren Körpers der angetriebenen Seite mit dem antriebsseitigen drehbaren Körper auf den drehbaren Körper der angetriebenen Seite übertragen. Der Permanentmagnet erzeugt einen anziehenden Magnetkreis, der eine Magnetkraft zur Kopplung zwischen dem antriebsseitigen drehbaren Körper und dem drehbaren Körper der angetriebenen Seite erzeugt, und einen nicht anziehenden Magnetkreis, der verschieden zu dem anziehenden Magnetkreis ist. Das bewegliche Element ist aus einem magnetischen Material hergestellt und ist verschiebbar. Die elektromagnetische Spule erzeugt eine elektromagnetische Kraft zum Verschieben des beweglichen Elements. Wenn der antriebsseitige drehbare Körper und der drehbare Körper der angetriebenen Seite miteinander gekoppelt werden, wird das bewegliche Element in einer ersten Position angeordnet, in welcher ein magnetischer Widerstand des anziehenden Magnetkreises im Vergleich zu einem magnetischen Widerstand des anziehenden Magnetkreises zur Zeit der Entkopplung zwischen dem antriebsseitigen drehbaren Körper und dem drehbaren Körper der angetriebenen Seite verringert ist. Wenn der antriebsseitige drehbare Körper und der drehbare Körper der angetriebenen Seite voneinander entkoppelt werden, wird das bewegliche Element in einer zweiten Position angeordnet, in der ein magnetischer Widerstand des nicht anziehenden Magnetkreises im Vergleich zu einem magnetischen Widerstand des nicht anziehenden Magnetkreises zu einer Zeit der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen drehbaren Körper und dem drehbaren Körper der angetriebenen Seite verringert ist. Die erste Energiespeisungssteueranordnung führt die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule auf eine derartige Weise aus, dass eine Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, größer als die Magnetkraft wird, die von dem anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, und dadurch wird das bewegliche Element von der ersten Position zu der zweiten Position verschoben. Die zweite Energiespeisungssteuerungsanordnung führt die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule auf eine derartige Weise durch, dass die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, kleiner als die Magnetkraft wird, die von dem anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, und dadurch wird das bewegliche Element von der zweiten Position in die erste Position verschoben. Die Entscheidungsanordnung entscheidet, ob das bewegliche Element eine der ersten Position oder der zweiten Position erreicht hat. Die Energiespeisungsbeendigungsanordnung stoppt die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule, wenn die Entscheidungsanordnung entscheidet, dass das bewegliche Element die eine der ersten Position und der zweiten Position erreicht hat.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1(a) ist eine schematische Ansicht, die eine Gesamtstruktur eines Kältekreislaufsystems zeigt, in dem ein Kupplungsmechanismus einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet wird, und 1(b) ist ein Funktionsblockdiagramm, das Funktionen der jeweiligen Schaltungsanordnungen einer Steuervorrichtung von 1(a) zeigt.
2 ist eine Querschnittansicht, die einen Querschnitt des Kupplungsmechanismus der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine entlang der Linie III-III in 2 genommene Querschnittansicht.
4 ist eine Ansicht, die die Installation der Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine elektrische Struktur des Kupplungsmechanismus der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm der Steuervorrichtung von 5.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren einer Zeitschaltung von 6 zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein anderes Steuerverfahren der Zeitschaltung von 6 zeigt.
9(a) bis 9(d) sind Diagramme, die einen Betrieb des Kupplungsmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform zeigen.
10(a) ist eine Ansicht, die die Installation einer Steuervorrichtung eines Kupplungsmechanismus gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 10(b) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Bereichs XB in 10(a).
11 ist eine Teilquerschnittansicht eines Kupplungsmechanismus gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
12 ist ein elektrisches Schaltungsdiagramm eines Kupplungsmechanismus gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
13 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb einer Kantenabtastschaltung von 12 zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In jeder der folgenden Ausführungsformen sind die gleichen oder äquivalenten Abschnitte in der/den Zeichnung(en) der Vereinfachung der Beschreibung halber durch die gleichen Bezugszahlen angezeigt.
(Erste Ausführungsform)
1(a) ist eine schematische Ansicht, die eine Gesamtstruktur eines Kältekreislaufsystems 1 eines Fahrzeugklimatisierungssystems zeigt, in dem ein Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird.
1(b) ist ein Funktionsblockdiagramm, das Funktionen jeweiliger Schaltungsanordnungen einer Steuervorrichtung von 1(a) zeigt.
Das Kältekreislaufsystem 1 ist ein System, in dem ein Kompressor 2, ein Strahler 3, ein Expansionsventil 4 und ein Verdampfer 5 hintereinander geschaltet sind. Der Kompressor 2 saugt Kältemittel an und komprimiert es. Der Strahler 3 strahlt die Wärme von dem abgegebenen Kältemittel, das von dem Kompressor 2 abgegeben wird, ab. Das Expansionsventil 4 dekomprimiert und expandiert das von dem Strahler 3 ausgegebene Kältemittel. Der Verdampfer 5 verdampft das Kältemittel, dessen Druck durch das Expansionsventil 4 verringert wurde, so dass das Kältemittel die Wärme an dem Verdampfer 5 aufnimmt.
Der Kompressor 2 ist in einem Motorraum eines Fahrzeugs installiert. In dem Kompressor 2 wird ein Kompressionsmechanismus 2h durch eine Drehantriebskraft, die von einem Motor 10 (der als eine Fahrzeugantriebsquelle dient) durch den Kupplungsmechanismus 20 angewendet wird, angetrieben, so dass der Kompressionsmechanismus 2h das von dem Verdampfer 5 ausgegebene Kältemittel ansaugt und komprimiert.
Der Kompressionsmechanismus 2h kann ein Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung, in dem eine Pumpkapazität fest ist, oder ein Kompressionsmechanismus mit variabler Verdrängung, in dem eine Pumpkapazität basierend auf einem von außen empfangenen Steuersignal einstellbar ist, sein.
Der Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Kupplungsmechanismus, der eine Riemenscheibe darin integriert hat und ist mit dem Kompressor 2 verbunden. Der Kupplungsmechanismus 20 überträgt eine Drehantriebskraft des Motors 10, die auf den Kupplungsmechanismus 20 angewendet wird, von einer motorseitigen Riemenscheibe 11 durch einen V-Riemen 12 auf den Kompressor 2. Die motorseitige Riemenscheibe 11 ist mit einer Drehantriebswelle des Motors 10 verbunden.
Der Kupplungsmechanismus 20 umfasst eine Riemenscheibe 30 und einen Anker 40. Die Riemenscheibe 30 dient als ein antriebsseitiger drehbarer Körper, der von einer Drehantriebskraft gedreht wird, die von dem Motor 10 auf den antriebsseitigen drehbaren Körper 10 durch den V-Riemen 12 angewendet wird. Der Anker 40 dient als ein drehbarer Körper der angetriebenen Seite, der mit einer drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 verbunden ist. Der Kupplungsmechanismus 20 ermöglicht und deaktiviert die Leitung der Drehantriebskraft von dem Motor 10 an den Kompressor 2 durch Koppeln oder Entkoppeln zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40.
Das heißt, wenn die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 in dem Kupplungsmechanismus 20 miteinander gekoppelt werden, wird die Drehantriebskraft des Motors 10 zu dem Kompressor 2 geleitet, um das Kältekreislaufsystem 1 anzutreiben. Wenn im Gegensatz dazu die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 in dem Kupplungsmechanismus 20 voneinander entkoppelt werden, wird die Drehantriebskraft des Motors 10 nicht an den Kompressor 2 geleitet, und dadurch wird das Kältekreislaufsystem 1 nicht betrieben.
Als nächstes werden die Details der Struktur des Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 2, 3 und 4 beschrieben.
2 ist eine axiale Querschnittansicht des Kupplungsmechanismus 20. Diese axiale Querschnittansicht ist eine Querschnittansicht des Kupplungsmechanismus 20, der eine Achse der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 umfasst und ist entlang der Achse der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 genommen. 3 ist eine entlang der Linie III-III in 2 genommene Querschnittansicht. 2 zeigt einen Zustand, in dem die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt sind. 4 ist eine Querschnittansicht, die entlang der Linie IV-IV in 2 genommen ist.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der Kupplungsmechanismus 20 einen Stator 50 außer der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40.
Die Riemenscheibe 30 umfasst einen äußeren zylindrischen rohrförmigen Abschnitt 31, einen inneren zylindrischen Abschnitt 32 und einen Endoberflächenabschnitt 33.
Der äußere zylindrische rohrförmige Abschnitt 31 ist zu einer zylindrischen Rohrform ausgebildet, die eine Mittelachse hat, die mit der Achse (eine Punkt-Strichlinie in 2) der drehbaren Welle 2a zusammenfällt. V-förmige Nuten (insbesondere Poly-V-Riemen) sind an einem Außenumfangsteil des äußeren zylinderförmigen Abschnitts 31 ausgebildet, um den V-Riemen 12 aufzunehmen.
Ein Außenring eines Kugellagers 34 ist an einem Innenumfangsteil des inneren zylindrischen rohrförmigen Abschnitts 32 fixiert. Das Kugellager 34 fixiert die Riemenscheibe 30 drehbar relativ zu einem Gehäuse 2c, das eine Außenschale des Kompressors 2 bildet, so dass die Riemenscheibe 30 um die Achse der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2, die als die Mittelachse dient, drehbar ist. Daher ist ein Innenring des Kugellagers 34 durch ein Fixierelement, wie etwa einen Sicherungsring 100, an dem Gehäuse 2c des Kompressors 2, fixiert. Der Innenring des Kugellagers 34 ist auf einer radial äußeren Seite eines Gehäuseansatzabschnitts 2b angeordnet, der in dem Gehäuse 2c des Kompressors 2 ausgebildet ist. Der Gehäuseansatzabschnitt 2b ist zu einer zylindrischen Rohrform aufgebaut, die eine Mittelachse hat, die mit der Achse der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 zusammenfällt.
Der innere zylindrische rohrförmige Abschnitt 32 ist auf einer radial inneren Seite des äußeren zylindrischen rohrförmigen Abschnitts 31 angeordnet und ist zu einer zylindrischen Rohrform aufgebaut, die eine Achse hat, die mit der Achse der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 zusammenfällt.
Der äußere zylindrische rohrförmige Abschnitt 31 und der innere zylindrische rohrförmige Abschnitt 32 der vorliegenden Ausführungsform sind beide aus einem magnetischen Material (z. B. Eisen) hergestellt und bilden einen Teil eines anziehenden Magnetkreises MCa (siehe 9(a)–9(d)), der später beschrieben wird.
Der Endoberflächenabschnitt 33 erstreckt sich in eine Richtung (eine Radialrichtung), die senkrecht zu der Drehachse ist und zwischen einem axialen Ende des äußeren zylindrischen rohrförmigen Abschnitts 31 und einem axialen Ende des inneren zylindrischen rohrförmigen Abschnitts 32 verbindet. Außerdem ist ein kreisförmiges Durchgangsloch in einem Mittelteil des Endoberflächenabschnitts 33 ausgebildet, um sich zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite des Endoberflächenabschnitts 33 zu erstrecken.
Insbesondere umfasst der Endoberflächenabschnitt 33 Ringelemente 33c, 33d, 33e, die aus magnetischem Material (z. B. Eisen) hergestellt sind. Jedes der Ringelemente 33c, 33d, 33e ist zu einer Ringform aufgebaut, die an der Achse der drehbaren Welle 2a zentriert ist. Die Ringelemente 33c, 33d, 33e sind in der Radialrichtung gegeneinander versetzt. Das Ringelement 33c ist auf einer radial äußeren Seite des Ringelements 33d angeordnet. Das Ringelement 33d ist auf einer radial äußeren Seite des Ringelements 33de angeordnet.
Ein nicht magnetischer Abschnitt 33c ist zwischen dem Ringelement 33c und dem Ringelement 33d ausgebildet. Der nicht magnetische Abschnitt 33a ist aus nicht magnetischem Metallmaterial hergestellt und ist zu einer Ringform aufgebaut, die an der Achse der drehbaren Welle 2a zentriert ist.
Ein nicht magnetischer Abschnitt 33b ist zwischen dem Ringelement 33d und dem Ringelement 33e ausgebildet. Der nicht magnetische Abschnitt 33b ist aus nicht magnetischem Metallmaterial hergestellt und ist zu einer Ringform aufgebaut, die an der Achse der drehbaren Welle 2a zentriert ist.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der äußere zylindrische rohrförmige Abschnitt 31, der innere zylindrische rohrförmige Abschnitt 32 und der Endoberflächenabschnitt 33 integral ausgebildet. Daher ist das Ringelement 32 mit dem inneren zylindrischen rohrförmigen Abschnitt 32 verbunden. Das Ringelement 33c ist mit dem äußeren zylindrischen rohrförmigen Abschnitt 31 verbunden.
Die andere Endseitenoberfläche des Endoberflächenabschnitts 33 bildet eine Reibungsoberfläche, die zur Zeit der Kopplung zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 den Anker 40 berührt. Daher wird in der vorlegenden Ausführungsform ein Reibungselement 35, das einen Reibungskoeffizienten des Endoberflächenabschnitts 33 erhöht, an der anderen Endseite des Endoberflächenabschnitts 33 angeordnet. Das Reibungselement 35 ist aus einem nicht magnetischen Material hergestellt. Insbesondere kann das nicht magnetische Material des Reibungselements 35 ein Material sein, das durch Verfestigen von Aluminiumoxid mit Harz oder einem gesinterten Material aus Metallpulver (z. B. Aluminiumpulver) ausgebildet ist.
Der Anker 40 ist ein kreisförmiges Scheibenelement, das sich in die Richtung senkrecht zu der drehbaren Welle 2a erstreckt, und hat ein Durchgangsloch, das in einem Mittelteil des kreisförmigen Scheibenelements ausgebildet ist und sich zwischen einer Vorderseite und einer Rückseite des kreisförmigen Scheibenelements erstreckt. Der Anker 40 bildet, wie später beschrieben, einen Teil des anziehenden Magnetkreises MCa. Das Drehzentrum des Ankers 40 der vorliegenden Ausführungsform fällt mit der Mittelachse der drehbaren Welle 2a zusammen.
Insbesondere umfasst der Anker 40 Ringelemente 40b, 40c, die aus einem magnetischen Material (z. B. Eisen) hergestellt sind. Jedes der Ringelemente 40b, 40c ist zu einer Ringform aufgebaut, die an der Achse der drehbaren Welle 2a zentriert ist. Das Ringelement 40b ist auf einer radial äußeren Seite des Ringelements 40c ausgebildet. Ein nicht magnetischer Abschnitt 40a ist zwischen dem Ringelement 40b und dem Ringelement 40c ausgebildet. Der nicht magnetische Abschnitt 40a ist aus einem nicht magnetischen Material hergestellt und ist zu einer Ringform aufgebaut, die an der Achse der drehbaren Welle 2a zentriert ist.
Der nicht magnetische Abschnitt 40a des Ankers 40 ist in der Radialrichtung gegenüber den nicht magnetischen Abschnitten 33a, 33b der Riemenscheibe 30 versetzt.
Außerdem ist eine planare Oberfläche des Ankers 40, die auf der einen Endseite des Ankers 40 angeordnet ist, entgegengesetzt zu dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 und bildet eine Reibungsoberfläche, die die Riemenscheibe 30 berührt, wenn die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt sind. Eine Nabe 42, die zu einer im Allgemeinen kreisförmigen Scheibenform aufgebaut ist, ist auf der anderen Endseite des Ankers 40 angeordnet.
Die Nabe 42 bildet ein Verbindungselement, das zwischen dem Anker 40 und der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 verbindet. Insbesondere umfasst die Nabe 42 einen zylindrischen rohrförmigen Abschnitt 42a, der sich in einer Richtung der Drehachse erstreckt, und einen Flanschabschnitt 42b, der sich von der anderen Endseite des zylindrischen rohrförmigen Abschnitts 42a in die Richtung senkrecht zu der Drehachse erstreckt.
Eine Blattfeder 45, die sich in die Richtung senkrecht zu der Drehachse erstreckt, ist zwischen der Nabe 42 und dem Anker 40 angeordnet. Die Blattfeder 45 ist mit Nieten an dem Flanschabschnitt 42b der Nabe 42 befestigt.
Die Blattfeder 45 ist mit den Nieten 41b an dem Anker 40 befestigt. Die Blattfeder 45 übt in eine Richtung, in der der Anker von der Riemenscheibe 30 weg bewegt wird, eine elastische Kraft auf die Nabe 42 aus. in einem Zustand, in dem die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 voneinander beabstandet sind, wird ein Spalt S3 mit einer vorbestimmten Größe (siehe 9(b) bis 9(c), die später beschrieben werden} zwischen dem Anker 40, der mit der Nabe 42 gekoppelt ist, und dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 gebildet.
Die Nabe 42 wird durch Festziehen und Befestigen des zylindrischen rohrförmigen Abschnitts 42a an der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 mit einem Bolzen 44 fixiert. Die Fixierung zwischen der Nabe 42 und der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 kann unter Verwendung einer Fixiereinrichtung, wie etwa eines Keils (einer Kerbverzahnung) oder einer Passfedernut implementiert werden.
Der Anker 40, die Nabe 42, die Blattfeder 45 und die drehbare Welle 2a des Kompressors 2 sind auf die vorstehend beschriebene Weise fixiert. Wenn die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt werden, werden die Riemenscheibe 30, der Anke 40, die Nabe 42, die Blattfeder 45 und die drehbare Welle 2a des Kompressors 2 um die Mittelachse, die mi der Mittelachse der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 zusammenfällt, gedreht.
Der Stator 50 ist eine Statoranordnung, die einen Permanentmagneten 51, eine elektromagnetische Spule 53, einen Anschlagabschnitt 54, ein bewegliches Element 55, ein Statorgehäuse 54 und ein Joch 57 umfasst.
Der Permanentmagnet 51 ist zu einer Ringform aufgebaut, die auf die Achse der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 zentriert ist. Eine radial äußere Seite des Permanentmagneten 51 bildet einen N-Pol, und eine radial innere Seite des Permanentmagneten 51 bildet einen S-Pol. Der Permanentmagnet 51 erzeugt, wie später beschrieben, den anziehenden Magnetkreis MCa und den nicht anziehenden Magnetkreis MCb.
Neodym oder Samariumkobalt können als der Permanentmagnet 51 der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden. Der Permanentmagnet 51, die elektromagnetische Spule 53, der Anschlagabschnitt 54, das Statorgehäuse 56 und das Joch 57 sind zum Beispiel durch Einpassen oder Festziehen aneinander fixiert, um eine Struktur 52 zu bilden, die zu einer Ringform aufgebaut ist.
Die elektromagnetische Spule 53 umfasst einen Spulenabschnitt 53a und einen Spulenabschnitt 53b. Der Spulenabschnitt 53a und der Spulenabschnitt 53b sind hintereinander geschaltet. Der Spulenabschnitt 53a ist zu einer Ringform aufgebaut, die an der Achse der drehbaren Welle 2a des Kompressors 2 zentriert ist. Der Spulenabschnitt 53b ist zu einer Ringform aufgebaut, die an der Achse der drehbaren Welle 2a zentriert ist.
Der Spulenabschnitt 53a ist in der Axialrichtung auf der anderen Endseite des Permanentmagneten 51 angeordnet. Der Spulenabschnitt 53b ist in der Axialrichtung auf der einen Endseite des Permanentmagneten 51 angeordnet. Das heißt, der Permanentmagnet 51 wird zwischen dem Spulenabschnitt 53a und dem Spulenabschnitt 53b gehalten.
Die Spulenabschnitte 53a, 53b der vorliegenden Ausführungsform sind durch Wickeln eines Spiraldrahts, der zum Beispiel aus Kupfer oder Aluminium hergestellt ist, zum Beispiel um eine Spule, die aus Harz hergestellt ist, ausgebildet, um mehrere Reihen und mehrere Schichten des Spulendrahts zu bilden.
Das bewegliche Element 55 ist in der Radialrichtung der drehbaren Welle 2a auf einer äußeren Seite des Permanentmagneten 51 und der elektromagnetischen Spule 53 angeordnet. Insbesondere ist das bewegliche Element 55 in der Radialrichtung der drehbaren Welle 2a auf der Außenseite des Jochs 57 angeordnet, während ein Spielraum zwischen dem beweglichen Element 55 und dem Joch 57 eingefügt ist.
Das bewegliche Element 55 ist zu einer zylindrischen rohrförmigen Form aufgebaut, die an der Achse der drehbaren Welle 2a zentriert ist. Das bewegliche Element 55 ist in der Radialrichtung der drehbaren Welle 2a auf einer Innenseite des äußeren zylindrischen rohrförmigen Abschnitts 31 angeordnet. Ein Spalt S2 ist zwischen dem beweglichen Element 55 und dem äußeren zylindrischen rohrförmigen Abschnitt 31 ausgebildet. Auf diese Weise ist das bewegliche Element 55 in der Axialrichtung (eine Axialdruckrichtung) der drehbaren Welle 2a relativ zu dem Joch 57 beweglich. Das bewegliche Element 55 der vorliegenden Ausführungsform ist aus einem magnetischen Material (z. B. Eisen) hergestellt.
Hier ist eine Gesamtlänge des beweglichen Elements 55, die in der Richtung der Drehachse gemessen wird, kürzer als eine Gesamtlänge der Struktur 52, die in der Richtung der Drehachse gemessen wird. Dadurch wird in einem Fall, in dem das bewegliche Element 55 an einer Position (auf die hier nachstehend als eine erste Position Bezug genommen wird), die in der Axialrichtung auf der anderen Seite ist, positioniert ist, ein Spalt (Luftspalt) auf der einen Endseite des beweglichen Elements 55 in der Axialrichtung ausgebildet. Der Spalt erhöht eine magnetischen Widerstand des nicht anziehenden Magnetkreises MCb, der durch den Permanentmagneten 51 auf der entgegengesetzten Seite der Riemenscheibe 30, die entgegengesetzt zu dem Endoberflächenabschnitt 33 ist, ausgebildet wird.
Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, in dem das bewegliche Element 55 an einer Position (auf die hier nachstehend als zweite Position Bezug genommen wird) angeordnet ist, die sich in der Axialrichtung auf der einen Endseite befindet, ein Spalt auf der anderen Endseite des beweglichen Elements 55 in der Axialrichtung ausgebildet. Der Spalt vergrößert einen magnetischen Widerstand MCa, der durch den Permanentmagneten 51 auf der Seite des Endoberflächenabschnitts 33 der Riemenscheibe 30 ausgebildet wird.
Wie später beschrieben wird, können der magnetische Widerstand des anziehenden Magnetkreises MCa und der magnetische Widerstand des nicht anziehenden Magnetkreises MCb durch die vorstehend diskutierte Bewegung des beweglichen Elements 55 in der Axialrichtung geändert werden.
Eine Wärmebehandlung (z. B. Abschrecken, Tempern) wird auf das bewegliche Element der vorliegenden Ausführungsform angewendet, um die Härte des beweglichen Elements 55 zu erhöhen und dadurch den Verschleiß des beweglichen Elements 55 selbst zu begrenzen.
Der Anschlagabschnitt 54 ist auf der anderen Endseite des beweglichen Elements 55 und des Spulenabschnitts 53a in der Axialrichtung angeordnet. Der Anschlagabschnitt 54 stoppt die andere Endseite des beweglichen Elements 55 in der Axialrichtung durch das Anliegen des beweglichen Elements 55 an dem Anschlagabschnitt 54.
Das Statorgehäuse 56 umfasst einen rohrförmigen Abschnitt 56a und einen Wandabschnitt 56b. Der rohrförmige Abschnitt 56a ist in der Radialrichtung der drehbaren Welle 2a auf einer Innenseite des Permanentmagneten 51 und der elektromagnetischen Spule 53 angeordnet. Der rohrförmige Abschnitt 56a ist zu einer zylindrischen Rohrform aufgebaut, die an der Mittlachse der drehbaren Welle 2a zentriert ist. Der Wandabschnitt 56b ist zu einer Ringform aufgebaut, die sich von einem Ende des rohrförmigen Abschnitts 56a in die Radialrichtung der drehbaren Welle 2a erstreckt. Der rohrförmige Abschnitt 56a und der Wandabschnitt 56b sind aus einem magnetischen Material (z. B. Eisen) integral ausgebildet.
Das Statorgehäuse 56 der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Fixiereinrichtung, wie etwa einem Sicherungsring 101, an dem Gehäuse 2c des Kompressors 2 fixiert. Auf diese Weise ist die Struktur 52 an dem Gehäuse 2c des Kompressors 2 fixiert. Ein Spalt S1 ist zwischen dem rohrförmigen Abschnitt 56a des Statorgehäuses 56 und dem inneren zylindrischen rohrförmigen Abschnitt 32 der Riemenscheibe 30 ausgebildet.
Das Joch 57 umfasst einen Führungsabschnitt 57a und einen magnetischen Zwischenabschnitt 57b. Der Führungsabschnitt 57a ist zu einer hohlen zylindrischen Form aufgebaut, die an der Mittelachse der drehbaren Welle 2a zentriert ist. Eine Außenumfangsoberfläche des Führungsabschnitts 57a ist nahtlos entlang der Axialrichtung der drehbaren Welle 2a ausgebildet.
Ein fester Schmierfilm wird durch ein Oberflächenbehandlungsverfahren in der Außenumfangsoberfläche (d. h. der Seitenoberfläche des beweglichen Elements 55) des Führungsabschnitts 57a ausgebildet. Das Oberflächenbehandlungsverfahren ist ein Verfahren, das den festen Schmierfilm ausbildet, der einen gut gleitfähigen Zustand zwischen dem beweglichen Element 55 und dem Führungsabschnitt 57a und eine Verringerung eines Reibungskoeffizienten μ und dadurch eine Verbesserung der Verschleißbeständigkeit zwischen dem beweglichen Element 55 und dem Führungsabschnitt 57a sicherstellt.
Der Führungsabschnitt 57a der vorliegenden Ausführungsform führt die Bewegung des beweglichen Elements 55, wie später beschrieben, in der Axialrichtung.
Der magnetische Zwischenabschnitt 57b wird zwischen dem Spulenabschnitt 53a und dem Spulenabschnitt 53b gehalten. Der Führungsabschnitt 57a und der magnetische Zwischenabschnitt 57b sind aus einem magnetischen Material (z. B. Eisen) integral ausgebildet und bilden jeweils den anziehenden Magnetkreis MCa und den nicht anziehenden Magnetkreis MCb.
Außerdem ist, wie in 4 gezeigt, eine Steuervorrichtung 6 auf der Gehäuseseite 2c des Wandabschnitts (der Statorplatte) 56b des Statorgehäuses 56 angeordnet. Die Steuervorrichtung 6 steuert die Spulenabschnitte 53a, 53b basierend auf einem Steuersignal, das von einer elektronischen Steuervorrichtung (einem ESG in 5) 70 des Klimatisierungssystems ausgegeben wird. Die elektronische Steuervorrichtung (das ESG in 5) 70 des Klimatisierungssystems ist im Inneren einer Fahrzeugkabine angeordnet. Hier nachstehend wird auf die elektronische Steuervorrichtung 70 des Klimatisierungssystems einfach als die elektronische Steuervorrichtung (oder eine elektronische Steuervorrichtung auf dem Fahrzeug) 70 Bezug genommen.
Eine elektrische Schaltungsstruktur der Steuervorrichtung 6 der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezug auf 5 und 6 beschrieben.
Die Steuervorrichtung 6 von 5 ist mit einer elektrischen Leistungsversorgung Ba auf dem Fahrzeug durch ein Kupplungsrelais 71 verbunden. Das Kupplungsrelais 71 wird von der elektronischen Steuervorrichtung 70 gesteuert, um zwischen der Steuervorrichtung 6 und der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug zu öffnen oder zu verbinden.
Die Steuervorrichtung 6 bildet eine Steuerschaltung der vorliegenden Offenbarung und umfasst, wie in 6 gezeigt, Schalter 60, 61 und eine Zeitschaltung 62. Die Steuervorrichtung 6 der vorliegenden Ausführungsform ist durch eine integrierte Schaltung ausgebildet.
Der Schalter 60 umfasst ortsfeste Anschlüsse 60a, 60b und einen beweglichen Anschluss 60c. Der Schalter 61 umfasst ortsfeste Anschlüsse 61a, 61b und einen beweglichen Anschluss 61c. Der ortsfeste Anschluss 60a des Schalters 60 und der ortsfeste Anschluss 61a des Schalters 61 sind mit Masse verbunden. Der ortsfeste Anschluss 60b des Schalters 60 und der ortsfeste Anschluss 61b des Schalters 61 sind durch das Kupplungsrelais 71 mit der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug verbunden.
Die Spulenabschnitte 53a, 53b sind in Reihe zwischen den beweglichen Anschluss 60c des Schalters 60 und den beweglichen Anschluss 61c des Schalters 61 geschaltet. Die Zeitschaltung 62 ist zum Beispiel durch einen Mikrocomputer ausgebildet und führt ein Computerprogramm gemäß Flussdiagrammen von 7 und 8 aus. 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Kupplungsaussteuerverfahren zeigt. 8 ist ein Flussdiagramm, das ein Kupplungseinsteuerverfahren zeigt. Die Zeitschaltung 62 führt ein Kupplungsein-/aussteuerverfahren aus um die beweglichen Anschlüsse 60c, 61 der Schalter 60, 61 zu steuern.
Als nächstes wird der Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 7, 8 und 9(a) bis 9(d) beschrieben. 9(a) bis 9(d) sind beschreibende Diagramme, die eine Querschnittansicht eines Bereichs IX von 2 verwenden. In 9(a) bis 9(d) sind Schraffuren der deutlichen Anzeige der Zeichnungen halber weggelassen.
Zuallererst öffnet das Kupplungsrelais 71 zwischen der Steuervorrichtung 6 und der elektrischen Leistungsversorgungsquelle Ba auf dem Fahrzeug. Folglich wird der elektrische Strom nicht durch die Spulenabschnitte 53a, 53b geleitet. Dann wird, wie in 9(a) gezeigt, das bewegliche Element 55 in einem Zustand, in dem die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt sind, in der ersten Position angeordnet, die sich auf der Seite befindet, wo der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 angeordnet ist.
Zu dieser Zeit wird der magnetische Widerstand des anziehenden Magnetkreises MCa, der durch den Permanentmagneten 51 ausgebildet wird, im Vergleich zu dem Fall, in dem das bewegliche Element 55 in der zweiten Position angeordnet ist, die auf der einen Endseite in der Axialrichtung angeordnet ist, verringert, so dass die Magnetkraft, die von dem anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, vergrößert wird.
Außerdem wirkt die Magnetkraft, die durch den anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, der durch die durchgezogene fette Linie in 9(a) angezeigt ist, als eine magnetisch anziehende Kraft, die zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 koppelt.
Der anziehende Magnetkreis MCa ist ein Magnetkreis, in dem der Magnetfluss, wie durch die durchgezogene fette Linie in 9(a) angezeigt, in dieser Reihenfolge durch das Joch 57, das bewegliche Element 55, den äußeren zylindrischen rohrförmigen Abschnitt 31 der Riemenscheibe 30, den Anker 40, den Endoberflächenabschnitt 33, den Anker 40, den inneren zylindrischen rohrförmigen Abschnitt 32, den rohrförmigen Abschnitt 56a des Statorgehäuses 56 und den Magneten 51 geht.
Der Magnetfluss geht durch den anziehenden Magnetkreis MCa der vorliegenden Ausführungsform, während er den nicht magnetischen Abschnitt 40a des Ankers 40 und die nicht magnetischen Abschnitte 33a, 33b der Riemenscheibe 30 umgeht. Daher geht der Magnetfluss viermal durch die Grenze zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40. Dadurch kann die Kraft, die größer als die vorstehend beschriebene anziehende Magnetkraft ist, zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 ausgeübt werden.
Außerdem wird in dem Fall, in dem das bewegliche Element 55 in der ersten Position auf der anderen Endseite in der Axialrichtung angeordnet wird, der Spalt zwischen dem beweglichen Element 55 und dem Wandabschnitt 56b des Statorgehäuses 56 angeordnet. Dieser Spalt vergrößert den magnetischen Widerstand des nicht anziehenden Magnetkreises MCb und verringert die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird. Der nicht anziehende Magnetkreis MCb ist ein Magnetkreis, der durch den Permanentmagneten 51 ausgebildet wird, und unterscheidet sich von dem anziehenden Magnetkreis MCa.
Der nicht anziehende Magnetkreis MCb ist ein Magnetkreis, durch den der Magnetfluss, wie durch eine dünne gestrichelte Linie in 9(a) angezeigt, in dieser Reihenfolge durch das bewegliche Element 55, das Statorgehäuse 56, den Permanentmagneten 51 und das Joch 57 geht. Die Magnetkraft, die durch den nicht anziehenden Magnetkreis MCb ausgebildet wird, wirkt nicht als die Anziehungskraft, die zwischen der Riemenscheibe 30 und dem Anker 40 koppelt.
Außerdem wird in dem Fell, in dem das bewegliche Element 55 in der ersten Position angeordnet ist, die Größe des Magnetflusses des anziehenden Magnetkreises MCa im Vergleich zu dem Fall, in dem das bewegliche Element 55 in der zweiten Position an der einen Endseite in der Axialrichtung angeordnet ist, vergrößert, so dass das bewegliche Element 55 in der ersten Position auf der anderen Endseite in der Axialrichtung gehalten wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die elastische Kraft der Blattfeder 45 kleiner als die magnetische Anziehungskraft, die in dem anziehenden Magnetkreis MCa in dem Fall erzeugt wird, in dem das bewegliche Element 55 in der ersten Position auf der anderen Endseite in der Axialrichtung angeordnet ist, festgelegt. Daher werden die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 in dem Zustand gehalten, in dem die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt sind, auch wenn die elektrische Leistung nicht an die elektromagnetische Spule 53 geliefert wird. Das heißt, die Drehantriebskraft wird von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 geleitet.
Als nächstes gibt die elektronische Steuervorrichtung 70 ein Kupplungsaussignal an das Kupplungsrelais 71 aus. Dann verbindet das Kupplungsrelais 71 zwischen der Steuervorrichtung 6 und der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug. Ansprechend darauf empfängt die Zeitschaltung 62 die elektrische Leistung von der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug und beginnt den Steuerbetrieb für die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b (Schritt S100 in 7).
Zu dieser Zeit berührt der bewegliche Anschluss 60c des Schalters 60 den ortsfesten Anschluss 60b und der bewegliche Anschluss 61c des Schalters 61 berührt den ortsfesten Anschluss 61a. Daher fließt der elektrische Strom von der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug in einer Richtung A zu den Spulenabschnitten 53a, 53b.
Zu dieser Zeit fließt der elektrische Strom in dem Spulenabschnitt 53a, wie in 9(b) gezeigt, von einer Rückseite zu einer Vorderseite der Ebene von 9(b) und der elektrische Strom in dem Spulenabschnitt 53b fließt von der Rückseite zu der Vorderseite der Ebene von 9(b). Folglich verringern die Spulenabschnitte 53a, 53b die Größe des Magnetflusses, der durch den anziehenden Magnetkreis MCa geht, und erhöhen die Größe des Magnetflusses, der durch den nicht anziehenden Magnetkreis MCb geht.
Auf diese Weise wird die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird, der mit einer fetten gestrichelten Linie in 9(b) angezeigt wird, größer als die magnetische Anziehungskraft, die von dem anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, der mit einer dünnen durchgezogenen Linie in 9(b) angezeigt wird.
Ansprechend darauf wird eine Antriebskraft, die durch die Magnetkraft des nicht anziehenden Magnetkreises MCb erzeugt wird und die das bewegliche Element 55 in Richtung der einen Endseite in der Axialrichtung antreibt, auf das bewegliche Element 55 ausgeübt. Folglich wird das bewegliche Element 55 von dem Führungsabschnitt 57a des Jochs 57 geleitet und wird von der ersten Position auf der anderen Endseite in der Axialrichtung in Richtung der zweiten Position auf der einen Endseite in der Axialrichtung geführt.
Wenn dann eine Energiespeisungszeitspanne von TB Sekunden (auf die hier nachstehend als eine zweite Zeitspanne oder eine zweite vorgegebene Zeit Bezug genommen wird) seit der Zeit des Beginns der Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b vergangen ist (Ja bei Schritt S110), wird entschieden, dass das bewegliche Element 55 die zweite Position erreicht hat, die auf der Seite angeordnet ist, wo der Wandabschnitt 56b angeordnet ist. Dann führt die Zeitschaltung 62 einen Steuerbetrieb zum Beenden der Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b durch Steuern der Schalter 60, 61 aus (Schritt S120). Zu dieser Zeit berührt der bewegliche Anschluss 60c des Schalters 60 den ortsfesten Anschluss 60a anstelle des ortsfesten Anschlusses 60b. Daher wird die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b von der elektrischen Fahrzeugleistungsquelle Ba beendet.
Wie in 9(c) gezeigt, wird ansprechend auf die vorstehend beschriebene Bewegung des beweglichen Elements 55 der Schlitz zwischen dem beweglichen Element 55 und dem Wandabschnitt 56b beseitigt. Folglich wird im Vergleich zu der Zeit, wenn die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt sind, der magnetische Widerstand des nicht anziehenden Magnetkreises MCb verringert, und die Größe des Magnetflusses, der durch den nicht anziehenden Magnetkreis MCb geht, wird vergrößert. Dadurch wird das bewegliche Element 55 in der zweiten Position gehalten, die sich auf der einen Endseite in der Axialrichtung befindet.
Danach stoppt die elektronische Steuervorrichtung 70 die Ausgabe des Kupplungsaussignals an das Kupplungsrelais 71. Dann öffnet das Kupplungsrelais 71 zwischen der Steuervorrichtung 6 und der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug.
Wenn hier, wie in 9(c) gezeigt, das bewegliche Element 55 in der zweiten Position angeordnet wird, wird der Spalt zwischen dem beweglichen Element 55 und dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 gebildet. Aufgrund des Vorhandenseins dieses Spalts wird der magnetische Widerstand des anziehenden Magnetkreises MCa im Vergleich zu der Zeit, wenn die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt sind, vergrößert, so dass die magnetische Anziehungskraft, die von dem anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, verringert wird. Als ein Ergebnis wird die Abstoßungskraft, die von der Blattfeder 45 erzeugt wird, größer als die magnetische Anziehungskraft, die von dem anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird. Dadurch werden die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 voneinander beabstandet. Das heißt, die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 werden voneinander entkoppelt, so dass die Drehantriebskraft, die von dem Motor 10 ausgegeben wird, nicht zu dem Kompressor 2 geleitet wird.
Als nächstes gibt die elektronische Steuervorrichtung 70 ein Kupplungseinsignal an das Kupplungsrelais 71 aus. Dann verbindet das Kupplungsrelais 71 zwischen der Steuervorrichtung 6 und der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug. Ansprechend darauf empfängt die Zeitschaltung 62 die elektrische Leistung von der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug und beginnt den Steuerbetrieb zur Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b (Schritt S200 in 8).
Zu dieser Zeit berührt der bewegliche Anschluss 60c des Schalters 60 den ortsfesten Anschluss 60a und der bewegliche Anschluss 61c des Schalters 61 berührt den ortsfesten Anschluss 61b. Daher fließt der elektrische Strom von der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug in einer Richtung B zu den Spulenabschnitten 53a, 53b. Die Richtung B ist eine entgegengesetzte Richtung, die zu der Richtung A entgegengesetzt ist. Zu dieser Zeit fließt der elektrische Strom in dem Spulenabschnitt 53a, wie in 9(d) gezeigt, von der Vorderseite zu der Rückseite der Ebene von 9(d), und der elektrische Strom fließt in dem Spufenabschnitt 53b von der Vorderseite zu der Rückseite der Ebene von 9(d). Folglich erzeugen die Spulenabschnitte 53a, 53b eine elektromagnetische Kraft, die eine Zunahme der Größe des Magnetflusses, der durch den anziehenden Magnetkreis MCa geht, und eine Verringerung der Größe des Magnetflusses, der durch den nicht anziehenden Magnetkreis MCb geht, bewirkt. Auf diese Weise wird die magnetische Anziehungskraft, die von den anziehenden Magnetkreisen MCa erzeugt wird, größer als die magnetische Anziehungskraft, die von den nicht anziehenden Magnetkreisen MCb erzeugt wird.
Ansprechend darauf empfängt das bewegliche Element eine Antriebskraft, die durch die Magnetkraft des anziehenden Magnetkreises MCa erzeugt wird und die das bewegliche Element 55 in Richtung der anderen Endseite in der Axialrichtung antreibt. Dabei wird das bewegliche Element 55 von dem Führungsabschnitt 57a des Jochs 57 geführt und von der zweiten Position, die sich auf der einen Endseite in der Axialrichtung befindet, in Richtung der ersten Position, die sich auf der anderen Endseite in der Axialrichtung befindet, bewegt.
Wenn dann eine Zeitspanne von TA Sekunden (auf die als eine erste Zeitspanne oder eine erste vorgegebene Zeitspanne Bezug genommen wird) seit der Zeit des Beginns der Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b vergangen ist (Ja bei Schritt S210), wird entschieden, dass das bewegliche Element 55 die erste Position erreicht hat, die sich auf der Seite befindet, wo der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 angeordnet ist. Dann beendet die Zeitschaltung 62 die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b durch Steuern der Schalter 60, 61 (Schritt S220). Zu dieser Zeit berührt der bewegliche Anschluss 61c des Schalters 61 den ortsfesten Anschluss 61a anstelle des ortsfesten Anschlusses 61b. Daher wird die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53 von der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug beendet.
Der Spalt zwischen dem beweglichen Element 55 und dem Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 wird durch die vorstehend diskutierte Bewegung des beweglichen Elements 55 beseitigt, so dass der in 9(a) gezeigte Zustand erreicht wird. Folglich wird der magnetische Widerstand des anziehenden Magnetkreises MCa im Vergleich zu der Zeit, wenn die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 voneinander entkoppelt sind, verringert, und die Größe des Magnetflusses des anziehenden Magnetkreises wird vergrößert. Dadurch wird die magnetische Anziehungskraft großer als die Abstoßungskraft der Blattfeder 45, so dass die Riemenscheibe 30 und der Anker 40 miteinander gekoppelt werden. Das heißt, die Leitung der Drehantriebskraft von dem Motor 10 zu dem Kompressor 2 wird begonnen.
Danach stoppt die elektronische Steuervorrichtung 70 die Ausgabe des Kupplungseinsignals an das Kupplungsrelais 71. Dann öffnet das Kupplungsrelais 71 zwischen der Steuervorrichtung 6 und der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug.
Wenn das Kupplungsrelais gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zwischen der Steuervorrichtung 6 und der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug verbindet, beginnt die Zeitschaltung 62 nach der Ausgabe des Kupplungsaussignals von der elektronischen Steuervorrichtung 70 an das Kupplungsrelais 71 den Steuerbetrieb zur Energiespeisung der Kupplungsabschnitte 53a, 53b. Wenn dann die Zeitspanne von TB Sekunden seit der Zeit des Beginns der Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b vergangen ist, wird entschieden, dass das bewegliche Element 55 die zweite Position erreicht hat, die sich auf der Seite befindet, wo der Wandabschnitt 56b angeordnet ist. Folglich beendet die Zeitschaltung 62 die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b durch Steuern der Schalter 60, 61. Daher kann die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b beendet werden, wenn das bewegliche Element 55 die zweite Position erreicht, die sich auf der Seite befindet, wo der Wandabschnitt 56b angeordnet ist.
Wenn das Kupplungsrelais 71 im Gegensatz dazu nach dem Ausgeben des Ein-Signals von der elektronischen Steuervorrichtung 70 an das Kupplungsrelais 71 zwischen der Steuervorrichtung 6 und der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug verbindet, empfängt die Zeitschaltung die elektrische Leistung von der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug und beginnt den Steuerbetrieb für die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b. Wenn dann die Zeitspanne von TA Sekunden (die erste Zeitspanne) seit der Zeit des Beginns der Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b vergangen ist, bestimmt die Zeitschaltung 62, dass das bewegliche Element 55 die erste Position erreicht hat, die sich auf der Seite befindet, wo der Endabschnitt der Riemenscheibe 30 angeordnet ist. Folglich beendet die Zeitschaltung 62 die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b durch Steuern der Schalter 60, 61. Daher kann die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b beendet werden, wenn das bewegliche Element 55 die zweite Position erreicht, die sich auf der Seite befindet, wo der Wandabschnitt 56b angeordnet ist.
Wie vorstehend diskutiert, werden die Schritte der Flussdiagramme von 7 und 8 durch die Steuervorrichtung 6 ausgeführt. 1(b) ist ein Funktionsblockdiagramm, das Funktionen jeweiliger Schaltungsanordnungen der Steuervorrichtung 6 zeigt, die diese Schritte ausführen. Eine erste Energiespeisungssteueranordnung (eine erste Energiespeisungssteuereinrichtung) 310 führt den Schritt S100 von 7 aus, um die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule 53 auf eine derartige Weise auszuführen, dass die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird, größer als die Magnetkraft wird, die von dem anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, und dadurch wird das bewegliche Element 55 von der ersten Position in die zweite Position verschoben. Eine zweite Energiespeisungssteueranordnung (eine zweite Energiespeisungssteuereinrichtung) 320 führt den Schritt S200 von 8 aus, um die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule 53 in einer derartigen Weise auszuführen, dass die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird, kleiner als die Magnetkraft wird, die von dem anziehenden Magnetkreis MCa erzeugt wird, und dadurch wird das bewegliche Element 55 von der zweiten in die erste Position verschoben. Eine Entscheidungsanordnung (eine Entscheidungseinrichtung) 330 führt den Schritt S110 von 7 und den Schritt S210 von 8 aus und entscheidet, ob das bewegliche Element 55 eine der ersten Position und der zweiten Position erreicht hat. Insbesondere umfasst die erste Entscheidungsanordnung 330 eine erste Entscheidungsanordnung (eine erste Entscheidungseinrichtung) 330a und eine zweite Entscheidungsanordnung (eine zweite Entscheidungseinrichtung) 330b. Die erste Entscheidungsanordnung 330a führt den Schritt S110 von 7 aus und entscheidet, ob das bewegliche Element 55 die zweite Position erreicht hat. Die zweite Entscheidungsanordnung 330b führt den Schritt S210 von 8 aus und entscheidet, ob das bewegliche Element 55 die erste Position erreicht hat. Eine Energiespeisungsbeendigungsanordnung (eine Energiespeisungsbeendigungseinrichtung) 340 stoppt die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule 53, wenn die Entscheidungsanordnung 330 entscheidet, dass das bewegliche Element 55 die eine der ersten Position und der zweiten Position erreicht hat. Insbesondere umfasst die Energiespeisungsbeendigungsanordnung 340 eine erste Energiespeisungsbeendigungsanordnung (eine erste Energiespeisungsbeendigungseinrichtung) 340a und eine zweite Energiespeisungsbeendigungsanordnung (Energiespeisungsbeendigungseinrichtung) 340b. Die erste Energiespeisungsbeendigungsanordnung 340a führt den Schritt S120 von 7 aus und beendet die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule 53, wenn die Entscheidungsanordnung 330 entscheidet, dass das bewegliche Element 55 die zweite Position erreicht hat. Die zweite Energiespeisungsbeendigungsanordnung 340b führt den Schritt S220 von 8 aus und beendet die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule 53, wenn die Entscheidungsanordnung 330 entscheidet, dass das bewegliche Element 55 die erste Position erreicht hat.
Das Abtasten des Abschlusses der Bewegung des beweglichen Elements 55 ist ein Wendpunkt der vorliegenden Offenbarung relativ zu der Technik des bisherigen Stands der Technik in der selbsthaltenden Kupplung, zum Beispiel dem Patentdokument 1. Das Abtasten des Abschlusses des beweglichen Elements 55 lässt vorteilhafterweise die Begrenzung des elektrischen Leistungsverbrauchs zur Kupplungs-Ein-Auszeit und die Ausführung des zuverlässigen Kupplungsbetriebs zu.
Außerdem wird das bewegliche Element 55 nach dem Abschluss der Bewegung des beweglichen Elements 55 von dem Permanentmagneten 51 fest gehalten. Daher wird die Zuführung der elektrischen Leistung nach dem Abschluss der Bewegung des beweglichen Elements 55 zu dem verschwenderischen Verbrauch der elektrischen Leistungsquelle und der Verschlechterung des Fahrzeugkraftstoffverbrauchs führen.
Wenn außerdem die Energiespeisungszeitspanne der Spulenabschnitte 53a, 53b verlängert wird, wird die Wärmeerzeugung von den Spulenabschnitten 53a, 53b erhöht. Zu dieser Zeit wird der Permanentmagnet 51 zwischen den Spulenabschnitten 53a, 53b gehalten. Daher bewirkt die Wärmeerzeugung an den Spulenabschnitten 53a, 53b direkt eine Temperaturzunahme des Permanentmagneten 51 und ein Entmagnetisierungsphänomen des Permanentmagneten 51, das durch die Temperaturerhöhung bewirkt wird, führt zu einer Verringerung der Haltekraft des Permanentmagneten 51, d. h. eine Verringerung einer Kupplungsübertragungsleistung. Daher ist es wünschenswert, dass die Zuführung der elektrischen Leistung zur Ein-Aus-Zeit unmittelbar nach dem Abschluss der Bewegung des beweglichen Elements beendet wird.
Der Kompressor 2 und der Kupplungsmechanismus 20 sind in dem Motorraum des Fahrzeugs angeordnet. Daher werden die Spulenabschnitte 53a, 53b und der Permanentmagnet 51 selbst in der stationären Betriebszeit, in der die elektrische Leistung nicht verwendet wird, in der Temperaturumgebung angeordnet, die äquivalent zu der Umgebungstemperatur ist, und die Temperaturzunahme, die durch die Wärmeerzeugung von den Spulenabschnitten 53a, 53b bewirkt wird, geht damit einher. Daher ist der Umstand für den Permanentmagneten nachteilig. Folglich wird bevorzugt, dass die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b so weit wie möglich verringert wird.
In Gegensatz dazu kann in einem Fall, in dem die Zeitspanne zum Liefern der elektrischen Leistung an die Spulenabschnitte 53a, 53b zu kurz ist, die zuverlässige Bewegung des beweglichen Elements 55 nicht sichergestellt werden, wodurch möglicherweise ein fehlerhafter Betrieb des Kupplungsmechanismus 20 bewirkt wird. Wenn außerdem die Lieferung der elektrischen Leistung während der Mitte der Bewegung des beweglichen Elements 55 gestoppt wird, kann das bewegliche Element 55 mitten in seiner Bewegung möglicherweise gestoppt werden. Dann wird die magnetische Schaltung, die den Anker 40 magnetisch anzieht, geschwächt, und dadurch wird das Übertragungsdrehmoment verringert. Dadurch kann ein Rutschen zwischen dem Anker 40 und der Riemenscheibe (dem Rotor) 30 an deren Kupplungsoberflächen auftreten und dies kann möglicherweise einen unnormalen Verschleiß der Kupplungsoberflächen bewirken, was möglicherweise zu einer Vergrößerung der Größe des Spalts zwischen dem Anker 40 und der Riemenscheibe 30 zur Zeit des Kupplungsaus führt, um dadurch möglicherweise die Verschlechterung der Kupplungsbetriebsleistung (z. B. ein Auftreten eines Zustands, in dem die Kupplung nicht in den Einzustand versetzt werden kann) zu bewirken. Außerdem wird es ein Probleme) einer Fehlfunktion/Unregelmäßigkeit geben. Zum Beispiel kann die Wärmeerzeugung, die durch das Rutschen zwischen dem Anker 40 und der Riemenscheibe (dem Rotor) 30 bewirkt wird, möglicherweise das Schmelzen eines schmelzbaren Elements bewirken, das im Inneren des Spulenabschnitts 53a, 53b angeordnet ist und mit dem Spulenabschnitt 53a, 53b verbunden ist. Das Schmelzen des schmelzbaren Elements schneidet die Zuführung des elektrischen Stroms an die Spulenabschnitte 53a, 53b gewaltsam ab, und dadurch kann die Kupplung danach nicht betrieben werden.
Das schmelzbare Element ist eine Thermosicherung, die eine ausfallsichere Funktion zum Abschneiden der elektrischen Leistung beim Schmelzen der Thermosicherung mit der Wärme implementiert, die durch das Rutschen der Reibungsoberflächen zum Beispiel zur Zeit das Auftretens Blockierens des Kompressors 2 erzeugt wird. Daher kann die Fehlfunktion der ausfallsicheren Funktion auftreten.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Abschluss der Bewegung des beweglichen Elements 55 auf die vorstehend beschriebene Weise abgetastet, so dass verschiedene Vorteile, wie etwa die Einsparung elektrischer Leistung und die Implementierung der Zuverlässigkeit des Kupplungsmechanismus 20, erreicht werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Abschluss der Bewegung des beweglichen Elements 55 basierend auf der Zeitspanne (der Zeitspanne von TA Sekunden oder der Zeitspanne von TB Sekunden) abgetastet. Daher ist die vorliegende Ausführungsform ohne Weiteres zu niedrigen Kosten verfügbar, indem die Zeitschaltung 62 ohne die Notwendigkeit einer Abtasttechnik, die zum Beispiel einen teuren Sensor verwendet, zu der Steuervorrichtung des Kupplungsmechanismus 20 hinzugefügt wird.
Außerdem kann in dem Fall, in dem die Bewegung des beweglichen Elements 55 zum Beispiel mit dem Sensor abgetastet wird, wenn zufällig eine Fehlfunktion des Sensors auftritt, die Energiespeisung selbst nach dem Abschluss der Bewegung des beweglichen Elements 55 beendet werden. Daher wird in einem derartigen Fall die elektrische Leistung immer an den Kupplungsmechanismus 20 geliefert, um möglicherweise eine Erhöhung des elektrischen Leistungsverbrauchs, eine Erhöhung in dem Widerstand der Wicklung aufgrund der Temperaturzunahme der Spulentemperatur und ein Entmagnetisierungsphänomen des Permanentmagneten aufgrund der Temperaturerhöhung des Magneten zu bewirken. Daher ist es angesichts der Sicherstellung der Zuverlässigkeit vorteilhaft, die Zeit als die Abtasteinrichtung zu verwenden.
Die Zeitspanne von TA Sekunden und die Zeitspanne von TB Sekunden, die die Energiespeisungszeitspanen sind, die in dem Kupplungs-Ein-/Aussteuerverfahren der vorliegenden Ausführungsform festgelegt sind, können eine identische Zeitspanne sein oder können verschiedenen Zeitspannen sein, die voneinander verschieden sind. Durch die Magnetkreiskonstruktion des beweglichen Elements 55 und die Konstruktion der elektromagnetischen Spule kann der beste Wert für jede der Zeitspanne von TA Sekunden und der Zeitspanne von TB Sekunden konzipiert werden.
Im Grunde kann die Zeit, die benötigt wird, um die Bewegung des beweglichen Elements 55 abzuschließen, basierend auf der Zwangskraft (die elektromagnetische Kraft und die Kraft des Permanentmagneten), der Reibungskraft und des Bewegungshubs des beweglichen Elements, die zur Zeit der Bewegung des beweglichen Elements 55 ausgeübt werden, berechnet werden oder kann durch Experimente geprüft werden. Jedoch wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Zeitfestlegungsverfahren, das wirksam ist, um dem charakteristischen Widerspruchsthema des Kupplungsmechanismus 20 mit der vorstehend beschriebenen Struktur, entgegenzuwirken, beschrieben.
In dem Kupplungsmechanismus, der die Struktur der vorliegenden Ausführungsform hat, empfängt der Anker 40 zur Zeit des Wechsels von dem Kupplungsauszustand auf den Kupplungseinzustand neben der Magnetkraft des Permanentmagneten 51 die magnetische Anziehungskraft der Spulenabschnitte 53a, 53. Im Gegensatz dazu wird der Anker 40 in dem Kupplungsmechanismus des bisherigen Stands der Technik, der den Permanentmagneten nicht hat, nur mit der elektromagnetischen Kraft der elektromagnetischen Spule magnetisch angezogen.
Folglich wird der Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform mit der größeren Kraft magnetisch angezogen, so dass der Kupplungsmechanismus 20 mit einer größeren Aufprallkraft gegen die Riemenscheibe (den Rotor) 30 stößt und damit verbunden wird. Das heißt, die Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers 40 wird zu der Zeit der Kopplung des Ankers 40 erhöht. Folglich hat der Anker 40 im Vergleich zu dem Typ des bisherigen Stands der Technik eine größere kinetische Energie, und diese höhere kinetische Energie wird durch das Rutschen zur Zeit des Koppelns des Ankers 40 im Vergleich zu dem bisherigen Stand der Technik in die Wärme umgewandelt.
Daher werden der unnormale Verschleiß und die unnormale Wärmeerzeugung an den Kupplungskopplungsoberflächen erzeugt, um die Verringerung der Kupplungsübertragung (die Entmagnetisierung des Magneten) und die Betriebsverschlechterung (die Zunahme der Größe des Luftspalts) zu bewirken. Daher kann die optimale Festlegung der Energiespeisungszeitspanne der Spulenabschnitte 53a, 53b die Höhe der Wärmeerzeugung und die Hohe des Verschleißes begrenzen und ist dabei wirksam. Das heißt, in einem Fall, in dem die Energiespeisungszeitspanne nach dem Abschluss der Kopplung des Ankers 40 mit der Riemenscheibe (dem Rotor) 30 verlängert wird, wird eine Last, die in eine Richtung senkrecht zu der Rutschrichtung des Ankers 40 angewendet wird die vorstehend beschriebene elektromagnetische Kraft + die Magnetkraft, die von dem Permanentmagneten ausgeübt wird), vergrößert. Dadurch wird die Reibungskraft, die zu der Zeit des Rutschens des Ankers 40 angewendet wird, wie durch F = μN angezeigt, vergrößert. Folglich ist dies nicht wünschenswert. Die beste Zeitfestlegung kann derart sein, dass die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b zur Zeit der Kopplung des Ankers 40 mit der Riemenscheibe 30 gestoppt wird, um die Erzeugung der Reibungskraft nur durch die Kraft des Permanentmagneten 51 zu bewirken, oder alternativ wird die Energiespeisungszeitspanne nach dem Abschluss der Kopplung minimiert. Diese beste Zeit kann durch die Experimente gewonnen werden oder kann theoretisch basierend auf der Bewegungsgleichung(en) des Ankers 40 gewonnen werden.
Somit ist die Verwaltung der Energiespeisungszeitspanne der Spulenabschnitte 53a, 53b als eine Betriebsabschlussabtasteinrichtung des Ein-Aus des Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform sehr wirksam im Hinblick auf die Kosten und die Sicherstellung der Zuverlässigkeit.
Außerdem wird die Steuervorrichtung 6 in der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend diskutiert, an dem Wandabschnitt 56b des Statorgehäuses 56 angeordnet. Daher kann die Steuervorrichtung 6 angeordnet werden, ohne eine Änderung der Fahrzeugseite vorzunehmen. Folglich wird zur Zeit des Installierens des Kupplungsmechanismus an dem Fahrzeug die Kompatibilität zwischen dem Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform und eines/von Kupplungsmechanismus/mechanismen 20 einer anderen Firma sichergestellt.
(Zweite Ausführungsform)
In der vorstehend diskutierten Ausführungsform wird das Beispiel diskutiert, in dem die Steuervorrichtung 6 an dem Statorgehäuse 56 des Stators 50 installiert ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein anderes Beispiel beschrieben, in dem die Steuervorrichtung 6 an dem Kompressor 2 installiert ist.
10(a) ist eine Ansicht, die die Installation der Steuervorrichtung 6 der vorliegenden Ausführungsform anzeigt. 10(b) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Bereichs XB in 10(a). Die Steuervorrichtung 6 der vorliegenden Ausführungsform ist an dem Gehäuse 2c des Kompressors 2 installiert, das zum Beispiel aus Aluminium ausgebildet ist. Die Steuervorrichtung 6 umfasst eine elektrische Leiterplatte 6a, auf der verschiedene elektronische Komponenten installiert sind. Die elektrische Leiterplatte 6a ist in einer Aussparung 2d einer Außenwand des Gehäuses 2c des Kompressors 2 angeordnet. Die elektrische Leiterplatte 6a ist zum Beispiel mit Schrauben an einer Bodenwand der Aussparung 2d fixiert.
Eine Kältemitteleinlasskammer 2f, in die das von der Seite des Verdampfers 5 gesaugte Kältemittel zugeführt wird, ist im Inneren des Gehäuses 2c ausgebildet, das sich auf der Innenseite der Aussparung 2d befindet. Ein Deckel 2e ist an die Aussparung 2d des Gehäuses 2c angepasst. Der Deckel 2e ist ausgebildet, um die elektrische Leiterplatte 6a der Aussparung zu bedecken.
Hier sollte bemerkt werden, dass ein Verbinder, mit dem ein elektrischer Leistungsversorgungskabelbaum der Fahrzeugseite verbunden ist, direkt mit der elektrischen Leiterplatte 6a verbunden sein kann, um den elektrischen Leistungsversorgungskabelbaum der Fahrzeugseite mit der elektrischen Leiterplatte 6a zu verbinden. Alternativ kann ein Kabelbaum, der mit der elektrischen Leiterplatte 6a verbunden ist, mit einem elektrischen Leistungsversorgungskabelbaum der Fahrzeugseite verbunden werden.
Normalerweise sind der Kompressor 2 und der Kupplungsmechanismus 20 in dem Motorraum des Fahrzeugs installiert. In einem derartigen Fall ist eine elektrische Schaltung, die an dem Kompressor 2 installiert ist, ebenfalls der Hochtemperaturumgebung ausgesetzt. Folglich müssen die elektronischen Komponenten die hohe Wärmebeständigkeit haben. Im Gegensatz dazu ist die elektrische Leiterplatte 6a, wie in 10(b) gezeigt, auf der äußeren Wandseite des Gehäuses 2c des Kompressors 2 angeordnet, während ein Wandabschnitt 2g des Gehäuses 2c zwischen der Kältemitteleeinlasskammer 2f und der elektrischen Leiterplatte 6a eingefügt ist. Folglich wird die elektrische Leiterplatte 6a abhängig von dem Klimatisierungsbetriebszustand mit dem Einlasskühlmittel gekühlt, das im Allgemeinen in einem Temperaturbereich von –5 Grad Celsius bis 5 Grad Celsius ist, so dass die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtungen der elektrischen Leiterplatte 6a vorteilhafterweise sichergestellt werden kann.
Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Pastenmaterial 81, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, zwischen der Bodenwand des Gehäuses 2c des Kompressors 2 und der elektrischen Leiterplatte 6a angeordnet. Des heißt, wenn ein Spalt zwischen dem Gehäuse 2c und der elektrischen Leiterplatte 6a mit dem Pastenmaterial 81 gefüllt wird, kann der Wärmewiderstand wischen dem Gehäuse 2c und der elektrischen Leiterplatte 6a verringert werden. Dadurch kann ferner die Kühlwirkung der elektrischen Leiterplatte 6a erwartet werden. Außerdem kann in 10(b), wenngleich in der Zeichnung nicht abgebildet, eine wasserdichte Struktur, zum Beispiel eine O-Ringdichtung oder eine aus Harz hergestellte Formstruktur zu der Aussparung, die die elektrische Leiterplatte 6a aufnimmt, hinzugefügt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuervorrichtung 6 an dem Gehäuse 2c des Kompressors 2 installiert. Daher besteht zur Zeit des Installierens des Kompressors 2 und des Kupplungsmechanismus 20 an dem Fahrzeug keine Notwendigkeit, eine Änderung auf der Fahrzeugseite vorzunehmen, und es ist lediglich erforderlich, dass ein elektrischer Leistungsversorgungskabelbaum von dem Fahrzeug mit der elektrischen Leiterplatte 6a verbunden wird, die, wie der Kupplungsmechanismus des bisherigen Stands der Technik auf dem Hauptkörper des Kompressors 2 installiert ist. Folglich kann die Kompatibilität zwischen dem Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform und der anderen Art von Kupplungsmechanismus zur Zeit der Installation an dem Fahrzeug sichergestellt werden.
In der zweiten Ausführungsform wird das Beispiel beschrieben, in dem die elektrische Leiterplatte 6a in der Aussparung 2d des Gehäuses 2c des Kompressors 2 installiert wird. Alternativ kann die elektrische Leiterplatte 6a in einem aus Harz hergestellten Schaltungsgehäuse aufgenommen sein, und dieses Schaltungsgehäuse kann an dem Gehäuse 2c des Kompressors 2 installiert werden.
In einem derartigen Fall kann die elektrische Leiterplatte 6a mit Schrauben 80 durch Installationslöcher des Schaltungsgehäuses an dem Gehäuse 2c installiert werden. Alternativ kann eine Metallhalterung, die verwendet wird, um das Schaltungsgehäuse zu montieren, an der Außenwand des Gehäuses 2c installiert werden, und das Schaltungsgehäuse kann an dieser Metallhalterung fixiert werden. Jedoch sollte das Montageverfahren nicht auf diese beschränkt werden.
(Dritte Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform wird das Beispiel beschrieben, in dem basierend auf der vorher festgelegten Zeitspanne (der Zeitspanne von TA Sekunden oder der Zeitspanne von TB Sekunden) entschieden wird, ob das bewegliche Element 55 die erste Position, die sich auf der Seite befindet, wo der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 angeordnet ist, oder die zweite Position, die sich auf der Seite befeindet, wo der Wandabschnitt 56b des Statorgehäuses 56 angeordnet ist, erreicht hat. Alternativ kann ein Sensor verwendet werden, um zu entscheiden, ob das bewegliche Element 55 die erste Position oder die zweite Position erreicht hat.
11 zeigt das bewegliche Element 55 und eine Umfangsstruktur um das bewegliche Element 55 herum in dem Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform.
In dem Kupplungsmechanismus 20 der vorliegenden Ausführungsform ist der Sensor 90 an dem Anschlagabschnitt 54 angeordnet. Der Sensor 90 ist ein Sensor, der das Erreichen der ersten Position, die sich auf der Seite befindet, wo der Endoberflächenabschnitt 33 der Riemenscheibe 30 angeordnet ist, des beweglichen Elements 55 abtastet. Ein Sensor 91 ist an dem Wandabschnitt 56b des Statorgehäuses 56 angeordnet. Der Sensor 91 ist ein Sensor, der das Erreichen der zweiten Position, die sich auf der Seite befindet, wo der Wandabschnitt 56b des Statorgehäuses 56 angeordnet ist, des beweglichen Elements 55 abtastet. Jeder der Sensoren 90, 91 ist der Sensor, der den Kontakt des beweglichen Elements 55 mit dem Sensor 90, 91 abtastet.
In der vorliegenden Ausführungsform kann ein Schalter, der bei der Berührung des beweglichen Elements 55 mit dem Schalter eingeschaltet wird, und bei Verlassen des beweglichen Elements 55 weg von dem Schalter ausgeschaltet wird, als der Sensor 90, 91 verwendet werden.
Dabei kann die Steuervorrichtung 6 (insbesondere die zweite Entscheidungsanordnung 330b der Entscheidungsanordnung 330) basierend auf einem Ausgangssignal des Sensors 90 entscheiden, ob das bewegliche Element 55 die erste Position erreicht hat. Die Steuervorrichtung 6 (insbesondere die erste Entscheidungsanordnung 330a der Entscheidungsanordnung 330) kann basierend auf dem Ausgangssignal des Sensors 91 entscheiden, ob das bewegliche Element 55 die zweite Position erreicht hat. Die erste Energiespeisungssteueranordnung 310, die zweite Energiespeisungssteueranordnung 320, die erste Energiespeisungsbeendigungsanordnung 340a und die zweite Energiespeisungsbeendigungsanordnung 340b der vorliegenden Ausführungsform wirken in einer Weise ähnlich der der ersten Energiespeisungssteueranordnung 310, der zweiten Energiespeisungssteueranordnung 320, der ersten Energiespeisungsbeendigungsanordnung 340a und der zweiten Energiespeisungsbeendigungsanordnung 340b der ersten Ausführungsform.
(Vierte Ausführungsform)
In den ersten und zweiten Ausführungsformen werden die Beispiele beschrieben, in denen die Energiespeisungszeitspanne von TA Sekunden und die Energiespeisungszeitspanne von TB Sekunden durch eine Software festgelegt werden. Alternativ wird in einer vierten Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, in dem die Energiespeisungszeitspanne von TA Sekunden und die Energiespeisungszeitspanne von TB Sekunden durch eine Zeitkonstante festgelegt werden, die basierend auf einer Kapazität eines Kondensators oder einem Widerstandswert eines Widerstands festgelegt werden.
12 zeigt eine elektrische Schaltungsstruktur der Steuervorrichtung 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform an. Die Steuervorrichtung 6 umfasst eine H-Brückenschaltung 110, eine H-Brückensteuerschaltung 120, eine Kantenabtastschaltung 130, einen Kondensator 140 und einen Widerstand 141.
Die H-Brückenschaltung 110 umfasst Transistoren Tr1, Tr2, Tr3, Tr4.
Die Transistoren Tr1, Tr2 sind zwischen eine Kathode und eine Anode der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug in Reihe hintereinander geschaltet. Die Transistoren Tr3, Tr4 sind zwischen die Kathode und die Anode der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug in Reihe geschaltet.
Die Spulenabschnitte 53a, 53b sind zwischen einen gemeinsamen Verbindungsanschluss 110a, der zwischen den Transistoren Tr1, Tr2 angeordnet ist, und einen gemeinsamen Verbindungsanschluss 110b, der zwischen den Transistoren Tr3, Tr4 angeordnet ist, in Reihe hintereinander geschaltet.
Die elektrische Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug ist eine elektrische Leistungsquelle, die die elektrische Leistung an die Spulenabschnitte 53a, 53b liefert. Eine Diode Da ist zwischen die Kathode und die Anode der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug geschaltet, Die H-Brückensteuerschaltung 120 steuert die Transistoren Tr1, Tr2, Tr3, Tr4 basierend auf einem Ein-Impulssignal und einem Aus-Impulssignal, die von der Kantenabtastschaltung 130 ausgegeben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine bekannte integrierte Schaltung als die H-Brückensteuerschaltung 120 verwendet. Zum Beispiel wird eine integrierte Schaltung (Teilenummer R2J25953), hergestellt von der Renesas Electronics Corporation, als die H-Brückensteuerschaltung 120 verwendet. Die Kantenabtastschaltung 130 umfasst eine Eingangsschaltung 131 und eine Steuerschaltung 132.
Die Eingangsschaltung 131 umfasst ein UND-Gatter, das Eingangsanschlüsse 131a, 131b hat. Steuersignale der elektronischen Steuervorrichtung 70 werden in die Eingangsanschlüsse 131a, 131b eingespeist.
Die Steuerschaltung 132 gibt basierend auf den Ausgangssignalen der Eingangsschaltung 131 und einer Ausgangsspannung eines gemeinsamen Verbindungsanschlusses 142 des Ein-Impulssignal oder das Aus-Impulssignal an die H-Brückensteuerschaltung aus.
Der gemeinsame Verbindungsanschluss 142 ist ein gemeinsamer Verbindungsanschluss zwischen dem Kondensator 140 und dem Widerstand 141. Der gemeinsame Verbindungsanschluss 142 ist mit einem Steuereingangsanschluss 133 der Steuerschaltung 132 verbunden.
Der Kondensator 140 ist zwischen eine Kathode und eine Anode einer elektrischen Leistungsquelle Vcc auf dem Fahrzeug angeschlossen. Der Widerstand 141 ist zwischen die Kathode und den Kondensator 140 der elektrischen Leistungsquelle Vcc auf dem Fahrzeug geschaltet. Die elektrische Leistungsquelle Vcc auf dem Fahrzeug ist eine elektrische Leistungsquelle, die eine elektrische Leistung an die elektrische Schaltung liefert.
Eine integrierte Schaltung (eine Teilenummer TC74HC221AF), hergestellt von der Toshiba Corporation, wird als die Kantenabtastschaltung 130 der vorliegenden Ausführungsform verwendet.
Als nächstes wird ein Betrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 13 beschrieben.
Zuallererst gibt die elektronische Steuervorrichtung 70 ein Hochpegelsignal als das Kupplungseinsignal an die Eingangsanschlüsse 131a, 131b der Eingangsschaltung 131 aus.
Zu dieser Zeit wird der Pegel des Eingangssignals, der von der Eingangsschaltung 131 an die Steuerschaltung 132 ausgegeben wird, von dem niedrigen Pegel auf den hohen Pegel geändert (siehe des Eingangssignal zu der Zeit ta1 in 13).
Ansprechend darauf gibt die Steuerschaltung 132 das Ein-Impulssignal (siehe das Ein-Impulssignal in 13) gemäß der Spannung, die von dem gemeinsamen Verbindungsanschluss 142 an den Steuereingangsanschluss 133 angelegt wird, an die H-Brückensteuerschaltung 120 aus. Das Ein-Impulssignal ist ein Impulssignal, des über die Zeitspanne TA hinweg der hohe Pegel wird. Die Steuerschaltung 132 legt die Zeitspanne TA gemäß einer Zeitkonstante fest, die durch eine Kapazität des Kondensators 140 und einen Widerstandswert des Widerstands 141 definiert wird
Wenn das Ein-Signal in die H-Brückensteuerschaltung 120 eingespeist wird, schaltet die H-Brückensteuerschaltung 120 die Transistoren Tr1, Tr4 ein und schaltet die Transistoren Tr2, Tr3 aus und hält diesen Zustand während der Zeitspanne TA aufrecht.
Das heißt, die H-Brückensteuerschaltung 120 hält den Zustand, in dem die H-Brückensteuerschaltung 120 die Transistoren Tr1, Tr2 einschaltet und die Transistoren Tr2, Tr4 ausschaltet, über die Zeitspanne TA hinweg, über die das Ein-Impulssignal in die H-Brückensteuerschaltung 120 eingespeist wird, aufrecht. Folglich fließt der elektrische Strom von der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug durch die Transistoren Tr1, Tr2 in die Richtung B zu den Spulenabschnitten 53a, 53b. Die Richtung B ist eine entgegengesetzte Richtung, die zu der Richtung A entgegengesetzt ist.
Zu dieser Zeit fließt der elektrische Strom, wie in 9(d) gezeigt, in dem Spulenabschnitt 53a von der Vorderseite zu der Rückseite der Ebene von 9(d), und der elektrische Strom fließt in dem Spulenabschnitt 53b von der Vorderseite zu der Rückseite der Ebene von 9(d). Folglich erzeugen die Spulenabschnitte 53a, 53b eine elektromagnetische Kraft, die eine Zunahme der Größe des Magnetflusses, der durch den anziehenden Magnetkreis MCa geht, und eine Verringerung der Größe des Magnetflusses, der durch den nicht anziehenden Magnetkreis MCb geht, bewirkt. Auf diese Weise wird die magnetische Anziehungskraft, die durch die anziehenden Magnetkreise MCa erzeugt wird, größer als die magnetische Anziehungskraft, die durch die nicht anziehenden Magnetkreise erzeugt wird.
Ansprechend darauf empfängt das bewegliche Element 55 eine Antriebskraft, die durch die Magnetkraft des anziehenden Magnetkreises MCa erzeugt wird und das bewegliche Element 55 in Richtung der anderen Endseite in der Axialrichtung antreibt. Dabei wird das bewegliche Element 55 von dem Führungsabschnitt 57a des Jochs 57 geführt und wird von der zweiten Position, die sich an der einen Endseite in der Axialrichtung befindet, in Richtung der ersten Position, die sich auf der anderen Endseite in der Axialrichtung befindet, bewegt.
Wenn danach die Zeitspanne von TA Sekunden (die erste Zeitspanne) seit dem Beginn der Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b vergangen ist, entscheidet die Steuerschaltung 132, dass das bewegliche Element 55 die erste Position erreicht hat und stoppt dabei die Ausgabe des Ein-Impulssignals an die H-Brückensteuerschaltung 120. Folglich schaltet die H-Brückensteuerschaltung 120 jeden der Transistoren Tr1, Tr2, Tr3, Tr4 aus. Dadurch wird die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b beendet. Als ein Ergebnis stoppt das bewegliche Element 55 in der ersten Position.
Als nächstes gibt die elektronische Steuervorrichtung 70 ein Niederpegelsignal als das Kupplungsaussignal an die Eingangsanschlüsse 131a, 131b der Eingangsschaltung 131 aus.
Zu dieser Zeit wird der Pegel des Eingangssignals, das von der Eingangsschaltung 131 an die Steuerschaltung 132 ausgegeben wird, von dem hohen Pegel auf den niedrigen Pegel geändert (siehe das Eingangssignal zu der Zeit tb1 in 13). Ansprechend darauf gibt die Steuerschaltung 132 das Aus-Impulssignal (siehe Aus-Impulssignal in 13) gemäß der Spannung, die von dem gemeinsamen Verbindungsanschluss 142 an den Steuereingangsanschluss 133 angelegt wird, an die H-Brückensteuerschaltung 120 aus. Das Aus-Impulssignal ist ein Impulssignal, das über die Zeitspanne TB hinweg der hohe Pegel wird. Die Steuerschaltung 132 legt die Zeitspanne TB gemäß der Zeitkonstante, die durch die Kapazität des Kondensators 140 und den Widerstandswert des Widerstands 141 definiert ist, fest. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Zeitspanne TB und die Zeitspanne TA auf eine identische Zeitspanne festgelegt. Es sollte bemerkt werden, dass die Zeitspanne TB und die Zeitspanne TA jeweils auf verschiedene Zeitspannen festgelegt werden können, die zueinander unterschiedlich sind.
Wenn das Aus-Signal in die H-Brückensteuerschaltung 120 eingespeist wird, schaltet die H-Brückensteuerschaltung 120 die Transistoren Tr1, Tr4 aus und schaltet die Transistoren Tr2, Tr3 ein und hält diesen Zustand über die Zeitspanne TB hinweg aufrecht.
Das heißt, die H-Brückensteuerschaltung 120 hält den Zustand, in dem die H-Brückensteuerschaltung 120 die Transistoren Tr1, Tr4 ausschaltet und die Transistoren Tr2, Tr3 einschaltet, über die Zeitspanne TA hinweg aufrecht, über welche das Aus-Impulssignal in die H-Brückensteuerschaltung 120 eingespeist wird. Somit fließt der elektrische Strom von der elektrischen Leistungsquelle Ba auf dem Fahrzeug durch die Transistoren Tr2, Tr3 in die Richtung A zu den Spulenabschnitten 53a, 53b.
Zu dieser Zeit fließt der elektrische Storm ähnlich der ersten Ausführungsform von der Rückseite zu der Vorderseite der Ebene von 9(b) in den Spulenabschnitt 53a, und der elektrische Strom fließt von der Rückseite zu der Vorderseite der Ebene von 9(b) in den Spulenabschnitt 53b. Folglich verringern die Spulenabschnitte 53a, 53b die Größe des Magnetflusses, der durch den anziehenden Magnetkreis MCa geht, und erhöhen die Größe des Magnetflusses, der durch den nicht anziehenden Magnetkreis MCb geht.
Auf diese Weise wird die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis MCb erzeugt wird, der in 9(b) mit der fetten gestrichelten Linie angezeigt wird, größer als die magnetische Anziehungskraft, die durch den anziehenden Magnetkreis erzeugt wird, der mit der dünnen durchgezogenen Linie in 9(b) angezeigt wird.
Ansprechend darauf wird eine Antriebskraft, die von der Magnetkraft des nicht anziehenden Magnetkreises MCb erzeugt wird und das bewegliche Element 55 in Richtung der einen Endseite in der Axialrichtung antreibt, auf das bewegliche Element 55 ausgeübt. Folglich wird das bewegliche Element 55 von dem Führungsabschnitt 57a des Jochs 57 geführt und wird von der ersten Position auf der anderen Endseite in der Axialrichtung in Richtung der zweiten Position auf der anderen Endseite in der Axialrichtung bewegt.
Wenn danach die Zeitspanne von TB Sekunden (die zweite Zeitspanne) seit der Zeit des Beginns der Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b vergangen ist, entscheidet die Steuerschaltung 132, dass das bewegliche Element 55 die zweite Position erreicht hat und stoppt dabei die Ausgabe des Aus-Impulssignals an die H-Brückensteuerschaltung 120. Folglich schaltet die H-Brückensteuerschaltung 120 jeden der Transistoren Tr1, Tr2, Tr3, Tr4 aus. Dadurch wird die Energiespeisung der Spulenabschnitte 53a, 53b beendet. Als ein Ergebnis stoppt das bewegliche Element 55 an der zweiten Position.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Abschluss der Bewegung des beweglichen Elements 55 ähnlich der ersten Ausführungsform basierend auf der Zeitspanne (der Zeitspanne von TA Sekunden oder der Zeitspanne von TB Sekunden) abgetastet. Daher ist die vorliegende Ausführungsform ohne Weiteres zu niedrigen Kosten verfügbar, indem die Kantenabtastschaltung 130 zu der Steuervorrichtung des Kupplungsmechanismus 20 hinzugefügt wird, ohne die Notwendigkeit einer Abtasttechnik, die zum Beispiel einen teuren Sensor verwendet.
In der vorliegenden Ausführungsform legt die Kantenabtastschaltung 130 die Energiespeisungszeitspanne von TA Sekunden und die Energiespeisungszeitspanne von TB Sekunden basierend auf der Zeitkonstanten fest, die durch die Kapazität des Kondensators 140 und den Widerstandswert des Widerstands 141 definiert ist. Folglich kann die Festlegung der Energiespeisungszeitspanne mit der einfachen Schaltungsstruktur, wie etwa der Kantenabtastschaltung 130, implementiert werden. Dadurch kann das Festlegen der Energiespeisungszeitspanne zu niedrigen Kosten implementiert werden.
(Andere Ausführungsformen)
In den ersten bis vierten Ausführungsformen werden die Beispiele beschrieben, in denen der Führungsabschnitt 57a in dem Joch 57 ausgebildet ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Zum Beispiel kann der Kupplungsmechanismus 20 aufgebaut werden, indem der Führungsabschnitt 57a von dem Joch 57 eliminiert wird.
In der vierten Ausführungsform wird das Beispiel beschrieben, in dem die Energiespeisungszeitspanne von TA Sekunden und die Energiespeisungszeitspanne von TB Sekunden als die identische Zeitspanne festgelegt sind. Alternativ können die Energiespeisungszeitspanne von TA Sekunden und die Energiespeisungszeitspanne von TB Sekunden jeweils auf verschiedene Zeitspannen festgelegt werden, die zueinander unterschiedlich sind.
In den ersten bis vierten Ausführungsformen werden die Beispiele beschrieben, in denen die Spulenabschnitte 53a, 53b in Reihe geschaltet sind. Alternativ können die Spulenabschnitte 53a, 53b parallel geschaltet werden.
In den ersten bis vierten Ausführungsformen werden die Beispiele beschrieben, in denen die Steuervorrichtung 6, die die Energiespeisungsbeendigungsanordnung 340 bildet, die erste Energiespeisungssteueranordnung 310, die zweite Energiespeisungssteueranordnung 320 und die Entscheidungsschaltung 330 getrennt von der elektronischen Steuervorrichtung 70 ausgebildet sind. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Zum Beispiel können die Energiespeisungsbeendigungsanordnung 340, die erste Energiespeisungssteueranordnung 310, die zweite Energiespeisungssteueranordnung 320 und die Entscheidungsschaltung 330, wie durch die Bezugszahl 70 in 1(b) angezeigt, durch die elektronische Steuervorrichtung 70 des Klimatisierungssystems ausgebildet werden.
Hier wird die elektronische Steuervorrichtung 70 des Klimatisierungssystems, wie vorstehend diskutiert, in der Fahrzeugkabine angeordnet. Daher kann die Umgebung, wie etwa die Umgebungstemperatur um die elektronische Steuervorrichtung 70 herum, als eine gute Umgebung beibehalten werden. Folglich kann das Kühlen der elektronischen Steuervorrichtung 70 geeignet durchgeführt werden.
Außerdem können die Energiespeisungsbeendigungsanordnung 340, die erste Energiespeisungssteueranordnung 310, die zweite Energiespeisungssteueranordnung 320 und die Entscheidungsanordnung 330 durch eine andere elektronische Steuervorrichtung (eine elektronische Steuervorrichtung auf dem Fahrzeug) ausgebildet werden, die eine andere als die elektronische Steuervorrichtung 70 des Klimatisierungssystems ist.
In einem derartigen Fall ist es wünschenswert, dass die Energiespeisungsbeendigungsanordnung 340, die erste Energiespeisungssteueranordnung 310, die zweite Energiespeisungssteueranordnung 320 und die Entscheidungsanordnung 330 durch eine elektronische Steuervorrichtung ausgebildet werden, die in der Fahrzeugkabine installiert ist.
In den ersten bis vierten Ausführungsformen werden die erste Entscheidungsanordnung 330a, die entscheidet, ob die Zeitspanne TB zur Zeit des Ausschaltens des Kupplungsmechanismus 20 vergangen ist, und die zweite Entscheidungsanordnung 330b, die entscheidet, ob die Zeitspanne TA zur Zeit des Einschaltens des Kupplungsmechanismus 20 vergangen ist, bereitgestellt. Alternativ kann nur eine der ersten Entscheidungsanordnung 330a und der zweiten Entscheidungsanordnung 330b bereitgestellt werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und die vorstehenden Ausführungsformen können auf vielfältige Weisen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung, die in den Ansprüchen vorgetragen wird, modifiziert werden. Die vorstehend beschriebenen Merkmale der ersten bis vierten Ausführungsformen können auf vielfältige Weisen kombiniert werden, es sei denn, eine Kombination ist offensichtlich unmöglich. Außerdem sollte es sich in den ersten bis vierten Ausführungsformen verstehen, dass die Merkmale der Ausführungsformen nicht notwendigerweise unverzichtbar sind, abgesehen von einem Fall, in dem die Merkmal ausdrücklich als unverzichtbar dargelegt werden, und einem Fall, in dem die Merkmal angesichts des Prinzips als unverzichtbar betrachtet werden.

Claims

Kupplungsmechanismus, der aufweist: einen antriebsseitigen drehbaren Körper (30), der durch eine Drehantriebskraft gedreht wird, die von einer Antriebsquelle (10) ausgegeben wird; einen drehbaren Körper (40) der angetriebenen Seite, auf den die Drehkraft von dem antriebsseitigen drehbaren Körper (30) durch die Kopplung des drehbaren Körpers (40) der angetriebenen Seite mit dem antriebsseitigen drehbaren Körper (30) übertragen wird; einen Permanentmagneten (51), der einen anziehenden Magnetkreis (MCa) erzeugt, der eine Magnetkraft zur Kopplung zwischen dem antriebsseitigen drehbaren Körper (30) und dem drehbaren Körper (40) der angetriebenen Seite erzeugt, und einen nicht anziehenden Magnetkreis (MCb), der verschieden zu dem anziehenden Magnetkreis (MCa) ist; ein bewegliches Element (55), das aus einem magnetischen Material hergestellt ist und verschiebbar ist; und eine elektromagnetische Spule (53), die eine elektromagnetische Kraft zum Verschieben des beweglichen Elements (55) erzeugt, wobei: wenn der antriebsseitige drehbare Körper (3) und der drehbare Körper (40) der angetriebenen Seite miteinander gekoppelt werden, das bewegliche Element (55) in einer ersten Position angeordnet wird, in welcher ein magnetischer Widerstand des anziehenden Magnetkreises (MCa) im Vergleich zu einem magnetischen Widerstand des anziehenden Magnetkreises (MCa) zur Zeit der Entkopplung zwischen dem antriebsseitigen drehbaren Körper (30) und dem drehbaren Körper (40) der angetriebenen Seite verringert ist; und wenn der antriebsseitige drehbare Körper (30) und der drehbare Körper (40) der angetriebenen Seite voneinander entkoppelt werden, das bewegliche Element (55) in einer zweiten Position angeordnet wird, in der ein magnetischer Widerstand des nicht anziehenden Magnetkreises (MCb) im Vergleich zu einem magnetischen Widerstand des nicht anziehenden Magnetkreises (MCb) zu einer Zeit der Kopplung zwischen dem antriebsseitigen drehbaren Körper (30) und dem drehbaren Körper (40) der angetriebenen Seite verringert ist; eine erste Energiespeisungssteueranordnung (310), die die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule (53) auf eine derartige Weise ausführt, dass eine Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis (MCb) erzeugt wird, größer als die Magnetkraft wird, die von dem anziehenden Magnetkreis (MCa) erzeugt wird, und dadurch das bewegliche Element (55) von der ersten Position zu der zweiten Position verschoben wird; eine zweite Energiespeisungssteuerungsanordnung (320), die die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule (53) auf eine derartige Weise durchführt, dass die Magnetkraft, die von dem nicht anziehenden Magnetkreis (MCb) erzeugt wird, kleiner als die Magnetkraft wird, die von dem anziehenden Magnetkreis (MCa) erzeugt wird, und dadurch das bewegliche Element (55) von der zweiten Position in die erste Position verschoben wird; eine Entscheidungsanordnung (330), die entscheidet, ob das bewegliche Element (55) eine der ersten Position oder der zweiten Position erreicht hat; und eine Energiespeisungsbeendigungsanordnung (340), die die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule (53) stoppt, wenn die Entscheidungsanordnung (330) entscheidet, dass das bewegliche Element (55) die eine der ersten Position und der zweiten Position erreicht hat.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei: die Energiespeisungsbeendigungsanordnung (340) umfasst: eine erste Energiespeisungsbeendigungsanordnung (340a), die die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule (53) beendet, wenn die Entscheidungsanordnung (330) entscheidet, dass das bewegliche Element (55) die zweite Position erreicht hat; und eine zweite Energiespeisungsbeendigungsanordnung (340b), die die Energiespeisung der elektromagnetischen Spule (53) beendet, wenn die Entscheidungsanordnung (330) entscheidet, dass das bewegliche Element (55) die erste Position erreicht hat.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 2, wobei: die Entscheidungsanordnung (330), wenn eine erste Zeitspanne seit einer Zeit des Beginns der Energiespeisung der elektromagnetischen Spule (53) durch die erste Energiespeisungssteueranordnung (310) vergangen ist, entscheidet, dass das bewegliche Element (55) die zweite Position erreicht hat; und die Entscheidungsanordnung (330), wenn eine zweite Zeitspanne seit einer Zeit des Beginns der Energiespeisung der elektromagnetischen Spule (53) durch die zweite Energiespeisungssteueranordnung (320) vergangen ist, entscheidet, dass das bewegliche Element (55) die zweite Position erreicht hat.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 3, der umfasst: einen Kondensator (140), der zwischen eine elektrische Leistungsquelle und Masse geschaltet ist; und ein Widerstandselement (141), das zwischen die elektrische Leistungsquelle und den Kondensator (140) geschaltet ist, wobei die erste Zeitspanne und die zweite Zeitspanne durch eine Zeitkonstante festgelegt werden, die durch eine Kapazität des Kondensators (140) und einen Widerstandswert des Widerstandelements (141) bestimmt ist.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Energiespeisungsbeendigungsanordnung (340), die erste Energiespeisungssteueranordnung (310), die zweite Energiespeisungssteueranordnung (320) und die Entscheidungsanordnung (330) durch eine Steuervorrichtung (6) ausgebildet sind; der Kupplungsmechanismus einen Stator (56) umfasst, der an einem Gehäuse (2c) fixiert ist, das den antriebsseitigen drehbaren Körper (40) drehbar hält, wobei der anziehende Magnetkreis (MCa) und der nicht anziehende Magnetkreis (MCb) durch den Stator (56) ausgebildet sind; und die Steuervorrichtung (6) an dem Stator (56) angeordnet ist.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Energiespeisungsbeendigungsanordnung (340), die erste Energiespeisungssteueranordnung (310), die zweite Energiespeisungssteueranordnung (320) und die Entscheidungsanordnung (330) durch eine Steuervorrichtung (6) ausgebildet sind; ein Gehäuse (2c), das den drehbaren Körper (40) der angetriebenen Seite drehbar hält, einen Kompressionsmechanismus (2h) aufnimmt, der Kältemittel mit einer Drehkraft des drehbaren Körpers (40) der angetriebenen Seite ansaugt, komprimiert und abgibt, um einen Kompressor (2) auszubilden; und die Steuervorrichtung (6) an dem Kompressor (2) angeordnet ist.
Kupplungsmechanismus gemäß Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung (6) auf einer Außenwand des Gehäuses (2c) angeordnet ist und von dem Kältemittel gekühlt wird, das durch den Betrieb des Kompressionsmechanismus (2h) in das Gehäuse (2c) gesaugt wird.
Kupplungsmechanismus gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Energiespeisungsbeendigungsanordnung (340), die erste Energiespeisungssteueranordnung (310), die zweite Energiespeisungssteueranordnung (320) und die Entscheidungsanordnung (330) eine elektronische Steuervorrichtung (70) auf dem Fahrzeug bilden, die in einer Fahrzeugkabine installiert ist.