JP2013002588A

JP2013002588A - 動力伝達装置

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Publication number: JP2013002588A
Application number: JP2011136141A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kusada; 享草田; Tadashi Hotta; 忠資堀田; Motohiko Ueda; 元彦上田; Yuichiro Okuda; 悠一朗奥田; Yasuhiro Takeuchi; 康浩武内
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】回転トルク伝達において摩擦を一切利用しない、回転トルク伝達のオンオフ制御が実用的に実現された動力伝達装置を提供する。
【解決手段】直流電源２４を備え、駆動側磁石７は、コイル９が巻かれてスプライン軸１８に対して周方向に配置された複数の鉄心７により形成された電磁石であり、従動側磁石８は、駆動側磁石７に対面するようにスプライン軸１８に対して周方向に、駆動側磁石７と同じ個数が配置された永久磁石であり、駆動側回転体１の周方向には、駆動側磁石７と同じ個数のセグメントから構成された整流子１１が配置されており、スプライン軸１８の周方向には、整流子１１と接触し、かつ直流電源２４と電気的に接続する２つのブラシ１２が配置されており、コイル９の一端は、１つのセグメントと電気的に接続されており、コイル９の他端は、１つのセグメントの周方向に隣接した別のセグメントと電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に配置された駆動源（内燃機関や車両走行モータ等）から車載回転機器に動力を伝達する動力伝達装置に関する。

従来、駆動源からカーエアコン用圧縮機等の車載回転機器に動力を伝達する動力伝達装置は、オンオフ自在の摩擦板を介して回転トルク（回転駆動力）を伝達する。しかしながら、この摩擦板は経年劣化や（例えば圧縮機のロック時に）瞬間的に過度の回転トルクが掛かると焼き付きを生じる等の不具合がある。そこで、摩擦板を無くして永久磁石を配置した特許文献１のような動力伝達装置が提案されている。

しかしながら、特許文献１の動力伝達装置は、第１、第２実施形態では回転トルク伝達のオンオフ制御装置の記載が無く、第３、第４実施形態では回転トルク伝達のオンオフ制御装置は摩擦を利用したものであり、従来技術の課題を解決したものではない。

特開２００９−１２１６７６号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転トルク伝達において摩擦を一切利用しない動力伝達装置であって回転トルク伝達のオンオフ制御が実用的に実現された動力伝達装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の動力伝達装置を提供する。
請求項１に記載の発明によれば、本発明の動力伝達装置（１００）は、
直流電源（２４）を更に備え、
前記駆動側回転伝達磁石（７）は、コイル（９）が巻かれて前記スプライン軸（１８）に対して周方向に配置された複数の鉄心（７）により形成された電磁石であり、
前記従動側回転伝達磁石（８）は、前記駆動側回転伝達磁石（７）に対面するように前記スプライン軸（１８）に対して周方向に、前記駆動側回転伝達磁石（７）と同じ個数が配置された永久磁石であり、
前記駆動側回転体（１）の周方向には、前記駆動側回転伝達磁石（７）と同じ個数のセグメントから構成された整流子（１１）が配置されており、
前記スプライン軸（１８）の周方向には、前記整流子（１１）と接触し、かつ前記直流電源（２４）と電気的に接続する２つのブラシ（１２）が配置されており、
前記コイル（９）の一端は、１つの前記セグメントと電気的に接続されており、前記コイル（９）の他端は、前記１つのセグメントの周方向に隣接した別のセグメントと電気的に接続されていることを特徴とする。

永久磁石（８）と電磁石（７）と整流子（１１）の組み合わせにより、回転トルク伝達のオンオフ制御装置が構成される。この単純な構成により、摩擦を一切利用しない動力伝達装置を提供することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、本発明の動力伝達装置（１００）は、
１つの前記ブラシ（１２）の一端は、リング状の第１電極（１３ａ）を介して電源（２４）と電気的に接続されており、他の前記ブラシ（１２）の一端は、リング状の第２電極（１３ｂ）を介して電源（２４）と電気的に接続されていることを特徴とする。
この構成により、配線が切断されたり損傷を受けたりすることの無い、コンパクトで信頼性の高いブラシ（１２）と電源（２４）の電気的接続手段を提供することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、本発明の動力伝達装置（２００）は、
直流電源（２４）を更に備え、
前記駆動側回転伝達磁石（７）は、コイル（９）が巻かれて前記スプライン軸（１１８）に対して周方向に配置された複数の鉄心（７）により形成された電磁石であり、
前記従動側回転伝達磁石（８）は、前記駆動側回転伝達磁石（７）に対面するように前記スプライン軸（１１８）に対して周方向に、前記駆動側回転伝達磁石（７）と同じ個数が配置された永久磁石であり、
前記直流電源（２４）と前記コイル（９）に電気的に接続し、かつ前記駆動側回転体（１）の回転角度と前記従動側回転体（４）の回転角度に基づいて、前記コイル（９）へ供給する電流のオン・オフ及び電流の向きを制御するコイル電流制御手段（２５）と、を更に備えることを特徴とする。

永久磁石（８）と電磁石（７）と駆動側回転角度検出手段（２７ａ）と従動側回転角度検出手段（２７ｂ）とコイル電流制御手段（２５）の組み合わせにより、回転トルク伝達のオンオフ制御装置が構成される。この単純な構成により、摩擦を一切利用しない動力伝達装置を提供することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、本発明の動力伝達装置（３００）は、
直流電源（２４）を更に備え、
前記駆動側回転伝達磁石（７）は、コイル（９）が巻かれて前記スプライン軸（１１８）に対して周方向に配置された複数の鉄心（７）により形成された電磁石であり、
前記従動側回転伝達磁石（８）は、前記駆動側回転伝達磁石（７）に対面するように前記スプライン軸（１１８）に対して周方向に、前記駆動側回転伝達磁石（７）と同じ個数が配置された永久磁石であり、
前記直流電源（２４）と前記コイル（９）に電気的に接続し、かつ１つの前記コイル（９）を用いて１つの前記コイル（９）に生じる前記駆動側回転伝達磁石（７）と前記従動側回転伝達磁石（８）との間の誘導起電力を計測することにより演算される前記駆動側回転体（１）と前記従動側回転体（４）との間の相対的回転角度に基づいて、他の前記コイル（９）へ供給する電流のオン・オフ及び電流の向きを制御するコイル電流制御手段（１２５）を更に備えることを特徴とする。

永久磁石（８）と電磁石（７）（１つの誘導起電力計測用電磁石を含む）とコイル電流制御手段の組み合わせにより、回転トルク伝達のオンオフ制御装置が構成される。このとき、コイル電流制御手段は、１つの前記コイル（９）を用いて１つの前記コイル（９）に生じる前記駆動側回転伝達磁石（７）と前記従動側回転伝達磁石（８）との間の誘導起電力を計測することにより演算される前記駆動側回転体（１）と前記従動側回転体（４）との間の相対的回転角度に基づいて、他の前記コイル（９）へ供給する電流のオン・オフ及び電流の向きを制御する。この単純な構成と制御方法により、摩擦を一切利用しない動力伝達装置を提供することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、本発明の動力伝達装置（１００、２００、３００）は、前記駆動側回転体（１）に配置された反発用駆動側永久磁石（５ｂ）と、前記従動側回転体（４）に前記反発用駆動側永久磁石（５ｂ）と反対の磁極で対面するように配置された反発用従動側永久磁石（５ａ）により形成されて、反発磁力によって前記従動側回転体（４）を前記駆動側回転体（１）から軸方向に離間させる回転体離間手段、を更に備えたことを特徴とする。
この構成により信頼性の高い単純な回転体離間手段を提供することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、本発明の動力伝達装置（２００、３００）は、
前記コイル（９）の一端は、リング状の第１電極（１３ａ）を介してコイル電流制御手段（２５、１２５）の一端と電気的に接続されており、前記コイル（９）の他の一端は、リング状の第２電極（１３ｂ）を介してコイル電流制御手段（２５、１２５）の他の一端と電気的に接続されていることを特徴とする。
この構成により、配線が切断されたり損傷を受けたりすることの無い、コンパクトで信頼性の高いコイル（９）と電源（２４）の電気的接続手段を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置の接続オフ状態の断面図である。本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置の接続オン状態の断面図である。第１実施形態における鉄心及びコイルとブラシ及び整流子の位置関係を表した図である。図１においてＸ方向から視た従動側回転伝達磁石の配列を表した図である。また、本図は第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態に共通するものである。第１実施形態におけるＤＣ電源からコイルまでの回路図である。本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置の接続オフ状態の断面図である。本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置の接続オン状態の断面図である。本発明の第３実施形態に係る動力伝達装置の接続オフ状態の断面図である。本発明の第３実施形態に係る動力伝達装置の接続オン状態の断面図である。

（第１実施形態）
まず、図１、図２を用いて第１実施形態の構成を説明する。図１は第１実施形態における動力伝達装置１００の接続オフ状態の断面図である。以下において図１、図２、図６〜９における紙面左側を動力伝達装置のフロント側、紙面右側を動力伝達装置のリア側と称する。本実施形態における動力伝達装置１００は、内燃機関や車両走行モータ等の車載駆動源（図示せず）から車両用空調装置の冷凍サイクルを構成する圧縮機２にベルト（図示せず）を介して駆動力を伝達するものである。

動力伝達装置１００は、車載駆動源とベルトによって機械的に連結されたプーリ１ａと、プーリ１ａに一体的に結合されたヨーク１ｂと、プーリ１ａと同軸に配置され、圧縮機２の駆動軸３に機械的に接続されたスプライン軸１８と、スプライン軸１８にボール１０ａ及びスプラインスリーブ１０を介して接続されたハブ４と、を備えている。スプラインスリーブ１０はハブ４に固定されている。一般にスプラインスリーブとボールとスプライン軸を組み合わせたものを「ボールスプライン」と呼ぶことがある。スプラインスリーブ１０の内周側に形成されたスプライン溝と、スプライン軸１８の外周側に形成されたスプライン溝との間には複数のボール１０ａが配置されており、このボールを介して回転力がスプラインスリーブ１０からスプライン軸１８へ伝達される。スプラインスリーブ１０とボール１０ａは、ハブ４を軸方向に変位可能としつつスプライン軸１８とハブ４を同期回転させる。

プーリ１ａは、外周に複数のＶ字溝が設けられ、ラジアルベアリング２０を介して圧縮機２のハウジングのボス部２ａに軸支されるステータ１９により支持されている。つまり、プーリ１ａは、圧縮機２のハウジングの軸方向端部からフロント側に立設したステータ１９に、単列の転がり型のラジアルベアリング２０を介して回転可能に支持されている。

プーリ１ａとヨーク１ｂは一体で回転する駆動側回転体１を形成し、ハブ４は従動側回転体を形成する。そして、動力伝達装置１００は、ヨーク１ｂに配置された駆動側回転伝達磁石７とハブ４に配置された従動側回転伝達磁石８により形成されて、ヨーク１ｂとハブ４との間に所定間隙を保った状態で磁力によって駆動側回転体から従動側回転体に回転駆動力を伝える磁気継ぎ手を備えている。

図３に示すように、駆動側回転伝達磁石７は、コイル９が巻かれて、スプライン軸１８に対して周方向に配置された偶数個（例えば８個）の鉄心により形成された電磁石である。従動側回転伝達磁石８は、図１、図４に示すように、永久磁石から形成されており、駆動側回転伝達磁石７に対面するようにスプライン軸１８に対して周方向に等間隔で偶数個が同心円状に配列されている。周方向に隣り合った永久磁石８は、Ｎ極とＳ極が交互に並んで、対面する駆動側回転伝達磁石７と向かい合うように配置されている。駆動側回転伝達磁石７と従動側回転伝達磁石８は、共に円弧状をなしており、その各々の形状及び個数は同一である。

ここで、従動側永久磁石８は、温度変化に対する磁気力変化が少なく、１５０℃以上でも消磁しないものが望ましい。これは動力伝達装置が配置される車両のエンジンルーム内が１５０℃以上の高温に達する可能性があるからである。本実施形態では、従動側永久磁石８としてネオジム磁石又はサマリウム−コバルト磁石を用いている。

本実施形態では、従動側永久磁石８及び駆動側磁石７は、それぞれ８個配置されている。また、向かい合う従動側永久磁石８及び駆動側磁石（鉄心）７の軸方向隙間は０．２ｍｍ〜１．５ｍｍ（接続オン時）である。また、周方向に隣り合う従動側永久磁石８（又は駆動側磁石７）の間隔は約４ｍｍである。なお、本実施形態におけるプーリ１ａの有効直径は約１００ｍｍである。

ヨーク１ｂとハブ４には各々、反発用永久磁石５が各１個設置されている。反発用永久磁石５は回転伝達磁石７、８の内周側に配置されている。反発用駆動側永久磁石５ｂはヨーク１ｂに配置され、反発用従動側永久磁石５ａは反発用駆動側永久磁石５ｂと同じ磁極で対面するようにハブ４に配置されている。この反発用永久磁石５は、同じ磁極同士の反発磁力によって従動側回転体を駆動側回転体から軸方向に離間させる回転体離間手段となる。

次に、コイル９からＤＣ（直流）電源２４までの回路を、図１、図５を用いて説明する。プーリ１ａに一体的に結合されたヨーク１ｂには更に円筒状のステー１ｃが一体的に結合されている。ステー１ｃの外周面の周方向には、駆動側回転伝達磁石７と同じ個数（例えば８個）のセグメント１１ａ〜１１ｇから構成された整流子１１が配置されている。スプライン軸１８にはブラシケース１５を保持するリテーナ２３が一体的に結合されている。リテーナ２３は小径円筒部と大径円筒部を備え、ブラシケース１５内には２つの整流子ブラシ１２が収容されて保持されている。すなわち、２つの整流子ブラシ１２ａ、１２ｂは、スプライン軸１８から視るとスプライン軸１８の周方向に配置されて、リング状電極１３ａ、１３ｂとリング状電極ブラシ１４ａ、１４ｂを介して直流電源２４と電気的に接続されている。リング状電極ブラシ１４ａ、１４ｂは、リング状電極１３ａ、１３ｂと接触しながら回転摺動する。

図５に示すように、１つのコイル９の一端９ａは、１つのセグメント１１ａと電気的に接続されており、コイル９の他端９ｂは、１つのセグメント１１ａの周方向に隣接した別のセグメント１１ｂと電気的に接続されている。セグメント１１ａは、周方向に隣接した別のセグメント１１ｂの周方向に隣接した更に別のセグメント１１ｃと、同様にセグメント１１ｅと、セグメント１１ｇとに電気的に接続されている。そして同様に、セグメント１１ｂは、セグメント１１ｄと、セグメント１１ｆと、セグメント１１ｈとに電気的に接続されている。すなわち、各セグメントは、周方向に１つのセグメント置きに飛び越えた別のセグメントに相互に電気的に接続されている。

上述のような結線構成により、整流子１１とブラシ１２との間の相対的回転によりブラシ１２ａ（又は１２ｂ）と接触するセグメント１１が周方向に隣接した別のセグメント１１に切り替わると、コイル９に流れる電流の向きが逆になり、これによりコイル９が巻かれている駆動側磁石（鉄心）７の磁極（Ｎ極、Ｓ極）が反転する。動力伝達装置１００が接続オン状態（図２）のときには、駆動側回転体１の回転による連続した磁極の交番反転により、従動側永久磁石８が相手側の駆動側磁石７に周方向に吸引されて従動側永久磁石８が固定されたハブ４が従動回転することとなる。これは、既知の直流モーターの原理と共通する。そして、ハブ４の従動回転は、スプラインスリーブ１０、ボール１０ａ、スプライン軸１８を介して圧縮機２の駆動軸３に伝達される。

以上述べたように、プーリ１ａとヨーク１ｂとステー１ｃとは一体となっており、一体に回転する駆動側回転体１を形成する。そして、ハブ４とスプライン軸１８と圧縮機２の駆動軸３は、その回転に関しては一体品のように回転する。但し、ハブ４はスプライン軸１８に対してスプラインスリーブ１０及びボール１０ａを介して接続されているので、ハブ４はスプライン軸１８上を軸方向に左右に摺動自在に移動することができる。そして、位置決め輪２１はボールスプライン１０のフロント方向への移動を制限する。

（第１実施形態の作動）
次に、図１、２を用いて第１実施形態の作動を説明する。動力伝達装置１００の作動は、（ｉ）オフ状態、（ii）オフ状態からオン状態への切り替え（過渡状態）、（iii）オン状態、（iv）オン状態からオフ状態への切り替え（過渡状態）、の４つの状態がある。

（ｉ）オフ状態
車載駆動源（図示せず）の動力がベルトを介してプーリ１ａへ伝達され、プーリ１ａ、ヨーク１ｂ、鉄心７、コイル９、および整流子１１は一体で回転する。ハブ４はヨーク１ｂと一定の距離を保ち静止している。鉄心７と磁石８との間で生じる吸引力よりも磁石５ａと磁石５ｂとの間で生じる反発力が大きくなるようにハブ４とヨーク１ｂとの距離を設定している。コイル９への給電は必要が無く、無給電でオフ状態を保持することができる。

（ii）オフ状態からオン状態への切り替え
ＤＣ電源２４よりコイル９へ給電し、鉄心７と磁石８との間に吸引力を発生させ、ハブ４をプーリ１ａ側へ軸方向に引き寄せる。ハブ４はスプライン軸１８の段部１８ａに当たるまでプーリ１ａに接近する。磁石８は大きな回転トルク伝達を可能にするためにハブ４の周方向にＮ極とＳ極が交互に並ぶように配置される。磁石８と対向する鉄心７はプーリ１ａと一体で回転するため、コイル９への電流を常に一方向に流すと鉄心７と磁石８との間に吸引力と反発力が交互に発生し、ハブ４をプーリ１ａ側に引き寄せることができない。そのため、Ｎ極の磁石８に対しては鉄心７がＳ極になる向きにコイル９に電流を流し、Ｓ極の磁石に対しては鉄心７がＮ極になる向きにコイル９に電流を流す。

電流の向きの切り替えについては、図３、４、５を用いて説明する。整流子１１はセグメント１１ａ〜ｇが周方向に等間隔で並んだ構成になっており、整流子１１のセグメントと鉄心７は同じ個数で同じ周方向位置に配置される。図４に示すように、磁石８は鉄心７と同じ個数から構成されＮ極とＳ極が周方向に交互に等間隔に配置される。図５より、２つの整流子用ブラシ１２は整流子１１の２つのセグメントにそれぞれ摺動接触するように配置され、コイル９へ給電する電流の向きの切替えが可能になっている。つまり、整流子用ブラシ１２が整流子１１に対して相対的に回転している時は４５°回転するごとに電流の向きが切り替わり常に吸引力または反発力を発生することができる。

（iii）オン状態
ハブ４に結合されたスプラインスリーブ１０がスプライン軸１８の段部１８ａに当たるまでプーリ１ａ側に移動すると、コイル９への給電を止め、鉄心７と磁石８との吸引力のみで回転トルクを伝達する。コイル９への給電は必要が無く、無給電でオン状態を保持することができる。回転トルクの伝達は非接触で行うため、圧縮機２がロックした場合においても動力伝達装置が損傷を受けることが無い。また圧縮機２で発生した振動を車載駆動源（図示せず）へ伝達することが無く、静粛性に優れた動力伝達装置となる。

（iv）オンからオフの切り替え
ＤＣ電源２４よりコイル９へ給電し、鉄心７と磁石８との間に反発力を発生させ、ハブ４をプーリ１ａと反対側へ軸方向に移動させる。ハブ４は位置決め輪２１に当たるまで移動する。鉄心７はプーリ１ａと一体で回転するため、磁石８との間で常に反発力を発生させるためにはコイル９に給電する電流を（ii）と逆向きに切替える。

（第２実施形態）
次に、図６、図７を用いて第２実施形態の構成を説明する。第２実施形態は第１実施形態と類似しているので、その相違点を最初に説明する。
第２実施形態の動力伝達装置２００は、第１実施形態の整流子１１は具備しておらず、直流電源２４とコイル９に電気的に接続し、かつ駆動側回転体１の回転角度と従動側回転体４の回転角度に基づいて、コイル９へ供給する電流のオン・オフ及び電流の向きを制御するコイル電流制御手段（制御器）２５と、を備えている。また、動力伝達装置２００は、駆動側回転体１の回転角度と従動側回転体４の回転角度を検出するために、プーリ１ａとヨーク１ｂおよび鉄心７と一体で回転する回転角度検出用プレート２６ａ、プレート２６ａの回転角度を検出する回転角度検出器２７ａ、ハブ４と磁石８と一体で回転する回転角度検出用プレート２６ｂ、プレート２６ｂの回転角度を検出する回転角度検出器２７ｂを備えている。

電磁石７を構成するコイル９は、リング状電極１３ａ、１３ｂとリング状電極ブラシ１４ａ、１４ｂを介してコイル電流制御手段２５と電気的に接続されている。リング状電極ブラシ１４ａ、１４ｂは、リング状電極１３ａ、１３ｂと接触しながら回転摺動する。そして、コイル９の一端は、リング状の第１電極１３ａを介してコイル電流制御手段２５の一端と電気的に接続されており、コイル９の他の一端は、リング状の第２電極１３ｂを介してコイル電流制御手段２５の他の一端と電気的に接続されている。

以下の説明は、第１実施形態とほぼ同じである。
動力伝達装置２００は、車載駆動源とベルトによって機械的に連結されたプーリ１ａと、プーリ１ａに一体的に結合されたヨーク１ｂと、プーリ１ａと同軸に配置され、圧縮機２の駆動軸３に機械的に接続されたスプライン軸１１８と、スプライン軸１１８にボール１０ａ及びスプラインスリーブ１０を介して接続されたハブ４と、を備えている。スプラインスリーブ１０はハブ４に固定されている。一般にスプラインスリーブとボールとスプライン軸を組み合わせたものを「ボールスプライン」と呼ぶことがある。スプラインスリーブ１０の内周側に形成されたスプライン溝と、スプライン軸１１８の外周側に形成されたスプライン溝との間には複数のボール１０ａが配置されており、このボールを介して回転力がスプラインスリーブ１０からスプライン軸１１８へ伝達される。スプラインスリーブ１０とボール１０ａは、ハブ４を軸方向に変位可能としつつスプライン軸１１８とハブ４を同期回転させる。

プーリ１ａとヨーク１ｂは一体で回転する駆動側回転体１を形成し、ハブ４は従動側回転体を形成する。そして、動力伝達装置２００は、ヨーク１ｂに配置された駆動側回転伝達磁石７とハブ４に配置された従動側回転伝達磁石８により形成されて、ヨーク１ｂとハブ４との間に所定間隙を保った状態で磁力によって駆動側回転体から従動側回転体に回転駆動力を伝える磁気継ぎ手を備えている。

図３に示すように、駆動側回転伝達磁石７は、コイル９が巻かれて、スプライン軸１１８に対して周方向に配置された偶数個（例えば８個）の鉄心により形成された電磁石である。従動側回転伝達磁石８は、図１、図４に示すように、永久磁石から形成されており、駆動側回転伝達磁石７に対面するようにスプライン軸１１８に対して周方向に等間隔で偶数個が同心円状に配列されている。周方向に隣り合った永久磁石８は、Ｎ極とＳ極が交互に並んで、対面する駆動側回転伝達磁石７と向かい合うように配置されている。駆動側回転伝達磁石７と従動側回転伝達磁石８は、共に円弧状をなしており、その各々の形状及び個数は同一である。

（第２実施形態の作動）
次に、図６、７を用いて第２実施形態の作動を説明する。動力伝達装置の作動は、（ｉ）オフ状態、（ii）オフ状態からオン状態への切り替え（過渡状態）、（iii）オン状態、（iv）オン状態からオフ状態への切り替え（過渡状態）、の４つの状態がある。

（ｉ）オフ状態
車載駆動源（図示せず）の動力がベルトを介してプーリ１ａへ伝達され、プーリ１ａ、ヨーク１ｂ、鉄心７、コイル９、磁石５ｂおよび回転角度検出用プレート２６ａは一体で回転する。ハブ４はヨーク１ｂと一定の距離を保ち静止している。鉄心７と磁石８との間で生じる吸引力よりも磁石５ａと磁石５ｂとの間で生じる反発力が大きくなるようにハブ４とヨーク１ｂとの距離を設定している。コイル９への給電は必要が無く、無給電でオフ状態を保持することができる。

（ii）オフからオンへの切り替え
ＤＣ電源２４よりコイル９へ給電することで鉄心７を電磁石にして磁石８との間に吸引力を発生させ、ハブ４をプーリ１ａ側へ軸方向に引き寄せる。磁石８はハブ４の周方向にＮ極とＳ極が交互に並ぶように配置されている。鉄心７に巻いたコイル９に流す電流の向きを変えることで電磁石の磁極が反対磁極に（Ｎ極とＳ極の間で）切り替わる（電磁誘導の法則）。静止している磁石８と回転する鉄心７との間で常に吸引力を発生させるためには、鉄心７に巻いたコイル９に流す電流の向きを磁石８の磁極に合わせて切り替えて常にＳ極とＮ極が対向し吸引力が働くように電流を流す。制御器（演算回路）２５はその電流を切り替え制御するものであり、回転角度検出器２７ａと回転角度検出器２７ｂの回転位置情報からコイルに流す電流の向きを適切に切り替える。以上の操作によりハブ４は、ハブ４に結合されたスプラインスリーブ１０がスプライン軸１１８の段部１１８ａに当たるまでプーリ１ａ側に移動する。

（iii）オン状態
ハブ４に結合されたスプラインスリーブ１０がスプライン軸１１８の段部１１８ａに当たるまでプーリ１ａに接近すると、コイル９への給電を止め、鉄心７と磁石８との吸引力のみで回転トルク（回転駆動力）を伝達する。コイル９への給電は必要が無く、無給電でオン状態を保持することができる。回転トルクの伝達は非接触で行われる。

（iv）オンからオフへの切り替え
ＤＣ電源２４よりコイル９へ給電し、鉄心７と磁石８との間に反発力を発生させ、ハブ４をプーリ１ａと反対側へ（左へ）軸方向に移動させる。ハブ４は、ハブ４に結合されたスプラインスリーブ１０が位置決め輪２１に当たるまで軸方向に左へ移動する。鉄心７はプーリ１ａと一体で回転するため、磁石８との間で常に反発力を発生させるためにはコイル９に給電する電流を（ii）と逆向きに切替える。

（第３実施形態）
次に、図８、図９を用いて第３実施形態の構成を説明する。第３実施形態は第２実施形態と類似しているので、その相違点を最初に説明する。
第３実施形態の動力伝達装置３００は、第２実施形態の駆動側回転角度検出手段２７ａ、従動側回転角度検出手段２７ｂは具備していない。この代替え手段として、直流電源２４とコイル９に電気的に接続し、かつ１つのコイル９を用いて１つのコイル９に生じる駆動側回転伝達磁石７と従動側回転伝達磁石８との間の誘導起電力を計測することにより演算される駆動側回転体１と従動側回転体４との間の相対的回転角度に基づいて、他のコイル９へ供給する電流のオン・オフ及び電流の向きを制御するコイル電流制御手段１２５を備えている。

以下の説明は、第２実施形態と同じである。
電磁石７を構成するコイル９は、リング状電極１３ａ、１３ｂとリング状電極ブラシ１４ａ、１４ｂを介してコイル電流制御手段１２５と電気的に接続されている。リング状電極ブラシ１４ａ、１４ｂは、リング状電極１３ａ、１３ｂと接触しながら回転摺動する。そして、コイル９の一端は、リング状の第１電極１３ａを介してコイル電流制御手段１２５の一端と電気的に接続されており、コイル９の他の一端は、リング状の第２電極１３ｂを介してコイル電流制御手段１２５の他の一端と電気的に接続されている。

以下の説明は、第１実施形態、第２実施形態とほぼ同じである。
動力伝達装置３００は、車載駆動源とベルトによって機械的に連結されたプーリ１ａと、プーリ１ａに一体的に結合されたヨーク１ｂと、プーリ１ａと同軸に配置され、圧縮機２の駆動軸３に機械的に接続されたスプライン軸１１８と、スプライン軸１１８にボール１０ａ及びスプラインスリーブ１０を介して接続されたハブ４と、を備えている。スプラインスリーブ１０はハブ４に固定されている。一般にスプラインスリーブとボールとスプライン軸を組み合わせたものを「ボールスプライン」と呼ぶことがある。スプラインスリーブ１０の内周側に形成されたスプライン溝と、スプライン軸１１８の外周側に形成されたスプライン溝との間には複数のボール１０ａが配置されており、このボールを介して回転力がスプラインスリーブ１０からスプライン軸１１８へ伝達される。スプラインスリーブ１０とボール１０ａは、ハブ４を軸方向に変位可能としつつスプライン軸１１８とハブ４を同期回転させる。

プーリ１ａとヨーク１ｂは一体で回転する駆動側回転体１を形成し、ハブ４は従動側回転体を形成する。そして、動力伝達装置３００は、ヨーク１ｂに配置された駆動側回転伝達磁石７とハブ４に配置された従動側回転伝達磁石８により形成されて、ヨーク１ｂとハブ４との間に所定間隙を保った状態で磁力によって駆動側回転体から従動側回転体に回転駆動力を伝える磁気継ぎ手を備えている。

（第３実施形態の作動）
次に、図８、図９を用いて第３実施形態の作動を説明する。動力伝達装置の作動は、（ｉ）オフ状態、（ii）オフからオンへの切り替え（過渡状態）、（iii）オン状態、（iv）オンからオフへの切り替え（過渡状態）、の４つの状態がある。

（ｉ）オフ状態
車載駆動源（図示せず）の動力がベルトを介してプーリ１ａへ伝達され、プーリ１ａ、ヨーク１ｂ、鉄心７、コイル９、磁石５ｂは一体で回転する。ハブ４はヨーク１ｂと一定の距離を保ち静止している。鉄心７と磁石８との間で生じる吸引力よりも磁石５ａと磁石５ｂとの間で生じる反発力が大きくなるようにハブ４とヨーク１ｂとの距離を設定している。コイル９への給電は必要が無く、無給電でオフ状態を保持することができる。

（ii）オフ状態からオン状態への切り替え
ＤＣ電源２４よりコイル９へ給電することで鉄心７を電磁石にして磁石８との間に吸引力を発生させ、ハブ４をプーリ１ａ側へ軸方向に引き寄せる。磁石８はハブ４の周方向にＮ極とＳ極が交互に並ぶように配置されている。鉄心７に巻いたコイル９に流す電流の向きを変えることで電磁石の磁極がＮ極とＳ極で切り替わる。静止している磁石８と回転する鉄心７との間で常に吸引力を発生させるためには、鉄心７に巻いたコイル９に流す電流の向きを磁石８の磁極に合わせて切り替えて常にＳ極とＮ極が対向し吸引力が働くように電流を流す。電流の切り替えには磁石８と鉄心７の回転位置情報が必要であり、回転位置の検出をコイル９が巻かれた鉄心７の１つを用いて行う。この検出原理はコイル９の巻かれた鉄心７と磁石８間で働く誘導起電力（電磁誘導の法則）を用いたもので、鉄心７と磁石８の距離が近づいたり離れたりすることでコイル９に生じる誘導起電力が変化し、その電力を計測することで回転位置検出を行う。制御器（演算回路）１２５は電流を切り替える制御をするものであり、誘導起電力から回転位置情報を割り出しコイル９に流す電流の向きを適切に切り替える。ハブ４は、ハブ４に結合されたスプラインスリーブ１０がスプライン軸１１８の段部１１８ａに当たるまで軸方向にプーリ１ａ側へ移動する。

（iii）オン状態
ハブ４に結合されたスプラインスリーブ１０がスプライン軸１１８の段部１１８ａに当たるまでプーリ１ａ側に移動すると、コイル９への給電を止め、鉄心７と磁石８との吸引力のみで回転トルクを伝達する。コイル９への給電は必要が無く、無給電でオン状態を保持することができる。回転トルクの伝達は非接触で行われる。

（iv）オン状態からオフ状態への切り替え
ＤＣ電源２４よりコイル９へ給電し、鉄心７と磁石８との間に反発力を発生させ、ハブ４をプーリ１ａと反対側へ軸方向に移動させる。ハブ４は位置決め輪２１に当たるまで移動する。鉄心７はプーリ１ａと一体で回転するため、磁石８との間で常に反発力を発生させるためにはコイル９に給電する電流を（ii）と逆向きに切替える。

以上のように、回転トルク伝達において摩擦を一切利用しない動力伝達装置であって回転トルク伝達のオンオフ制御が実用的に実現された動力伝達装置を提供することが可能となる。

１００第１実施形態の動力伝達装置
２００第２実施形態の動力伝達装置
３００第３実施形態の動力伝達装置
１駆動側回転体
２圧縮機
３圧縮機の駆動軸
４従動側回転体
５反発用永久磁石
７電磁石
８永久磁石

Claims

車載駆動源から車両用空調装置用圧縮機（２）に駆動力を伝達する動力伝達装置（１００）であり、
前記車載駆動源と接続された駆動側回転体（１）と、
前記駆動側回転体（１）と同軸に配置され、前記圧縮機（２）の駆動軸（３）に結合されたスプライン軸（１８）に、ボール（１０ａ）及びスプラインスリーブ（１０）を介して接続された従動側回転体（４）と、
前記駆動側回転体（１）に配置された駆動側回転伝達磁石（７）と前記従動側回転体（４）に配置された従動側回転伝達磁石（８）により形成されて、前記駆動側回転体（１）と前記従動側回転体（４）との間に所定間隙を保った状態で磁力によって前記駆動側回転体（１）から前記従動側回転体（４）に回転駆動力を伝える磁気継ぎ手と、を備えた動力伝達装置（１００）において、
該動力伝達装置（１００）は直流電源（２４）を更に備え、
前記駆動側回転伝達磁石（７）は、コイル（９）が巻かれて前記スプライン軸（１８）に対して周方向に配置された複数の鉄心（７）により形成された電磁石であり、
前記従動側回転伝達磁石（８）は、前記駆動側回転伝達磁石（７）に対面するように前記スプライン軸（１８）に対して周方向に、前記駆動側回転伝達磁石（７）と同じ個数が配置された永久磁石であり、
前記駆動側回転体（１）の周方向には、前記駆動側回転伝達磁石（７）と同じ個数のセグメントから構成された整流子（１１）が配置されており、
前記スプライン軸（１８）の周方向には、前記整流子（１１）と接触し、かつ前記直流電源（２４）と電気的に接続する２つのブラシ（１２）が配置されており、
前記コイル（９）の一端は、１つの前記セグメントと電気的に接続されており、前記コイル（９）の他端は、前記１つのセグメントの周方向に隣接した別のセグメントと電気的に接続されていることを特徴とする動力伝達装置（１００）。
１つの前記ブラシ（１２）の一端は、リング状の第１電極（１３ａ）を介して前記直流電源（２４）と電気的に接続されており、他の前記ブラシ（１２）の一端は、リング状の第２電極（１３ｂ）を介して前記直流電源（２４）と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置（１００）。
車載駆動源から車両用空調装置用圧縮機（２）に駆動力を伝達する動力伝達装置（２００）であり、
前記車載駆動源と接続された駆動側回転体（１）と、
前記駆動側回転体（１）と同軸に配置され、前記圧縮機（２）の駆動軸（３）に結合されたスプライン軸（１１８）に、ボール（１０ａ）及びスプラインスリーブ（１０）を介して接続された従動側回転体（４）と、
前記駆動側回転体（１）に配置された駆動側回転伝達磁石（７）と前記従動側回転体（４）に配置された従動側回転伝達磁石（８）により形成されて、前記駆動側回転体（１）と前記従動側回転体（４）との間に所定間隙を保った状態で磁力によって前記駆動側回転体（１）から前記従動側回転体（４）に回転駆動力を伝える磁気継ぎ手と、を備えた動力伝達装置（２００）において、
該動力伝達装置（２００）は直流電源（２４）を更に備え、
前記駆動側回転伝達磁石（７）は、コイル（９）が巻かれて前記スプライン軸（１１８）に対して周方向に配置された複数の鉄心（７）により形成された電磁石であり、
前記従動側回転伝達磁石（８）は、前記駆動側回転伝達磁石（７）に対面するように前記スプライン軸（１１８）に対して周方向に、前記駆動側回転伝達磁石（７）と同じ個数が配置された永久磁石であり、
前記直流電源（２４）と前記コイル（９）に電気的に接続し、かつ前記駆動側回転体（１）の回転角度と前記従動側回転体（４）の回転角度に基づいて、前記コイル（９）へ供給する電流のオン・オフ及び電流の向きを制御するコイル電流制御手段（２５）と、を更に備えることを特徴とする動力伝達装置（２００）。
車載駆動源から車両用空調装置用圧縮機（２）に駆動力を伝達する動力伝達装置（３００）であり、
前記車載駆動源と接続された駆動側回転体（１）と、
前記駆動側回転体（１）と同軸に配置され、前記圧縮機（２）の駆動軸（３）に結合されたスプライン軸（１１８）に、ボール（１０ａ）及びスプラインスリーブ（１０）を介して接続された従動側回転体（４）と、
前記駆動側回転体（１）に配置された駆動側回転伝達磁石（７）と前記従動側回転体（４）に配置された従動側回転伝達磁石（８）により形成されて、前記駆動側回転体（１）と前記従動側回転体（４）との間に所定間隙を保った状態で磁力によって前記駆動側回転体（１）から前記従動側回転体（４）に回転駆動力を伝える磁気継ぎ手と、を備えた動力伝達装置（３００）において、
該動力伝達装置（３００）は直流電源（２４）を更に備え、
前記駆動側回転伝達磁石（７）は、コイル（９）が巻かれて前記スプライン軸（１１８）に対して周方向に配置された複数の鉄心（７）により形成された電磁石であり、
前記従動側回転伝達磁石（８）は、前記駆動側回転伝達磁石（７）に対面するように前記スプライン軸（１１８）に対して周方向に、前記駆動側回転伝達磁石（７）と同じ個数が配置された永久磁石であり、
前記直流電源（２４）と前記コイル（９）に電気的に接続し、かつ１つの前記コイル（９）を用いて１つの前記コイル（９）に生じる前記駆動側回転伝達磁石（７）と前記従動側回転伝達磁石（８）との間の誘導起電力を計測することにより演算される前記駆動側回転体（１）と前記従動側回転体（４）との間の相対的回転角度に基づいて、他の前記コイル（９）へ供給する電流のオン・オフ及び電流の向きを制御するコイル電流制御手段（１２５）を更に備えることを特徴とする動力伝達装置（３００）。
前記駆動側回転体（１）に配置された反発用駆動側永久磁石（５ｂ）と、前記従動側回転体（４）に前記反発用駆動側永久磁石（５ｂ）と反対の磁極で対面するように配置された反発用従動側永久磁石（５ａ）により形成されて、反発磁力によって前記従動側回転体（４）を前記駆動側回転体（１）から軸方向に離間させる回転体離間手段（５）、を更に備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の動力伝達装置（１００、２００、３００）。
前記コイル（９）の一端は、リング状の第１電極（１３ａ）を介してコイル電流制御手段（２５、１２５）の一端と電気的に接続されており、前記コイル（９）の他の一端は、リング状の第２電極（１３ｂ）を介してコイル電流制御手段（２５、１２５）の他の一端と電気的に接続されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の動力伝達装置（２００、３００）。