JP2017137983A - エンジンの回転出力切換機構 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン側に設けた２つのコイル及びアーマチュアによって、エンジンの回転を受けた２つの回転出力を取り出すことができるエンジンの回転出力切換機構を提供すること。
【解決手段】回転出力切換機構２は、エンジン７側に設けられ、回転軸２０、第１回転体２１、第１コイル２３Ａ、第２回転体２２、第２コイル２３Ｂ、アーマチュアハブ２００、第１アーマチュア２４２Ａ、第２アーマチュア２４２Ｂ、第１回転止め部材２５Ａ及び第２回転止め部材２５Ｂを備える。回転出力切換機構２は、第２コイル２３Ｂが通電されない状態で第１コイル２３Ａが通電され、フライホイール７２の回転を受けて回転軸２０及び第１回転体２１が回転する第１回転状態と、第１コイル２３Ａが通電されない状態で第２コイル２３Ｂが通電され、フライホイール７２の回転を受けて回転軸２０及び第２回転体２２が回転する第２回転状態とに切換え可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの回転出力切換機構に関する。

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

実開平５−２７３６０号公報 特開平７−２６９９８２号公報

しかしながら、特許文献１、２等においては、圧縮機側に電磁クラッチを設ける工夫が記載されているのみであり、エンジン側に電磁クラッチを設ける工夫については何ら記載されていない。また、エンジン側においては、エンジンのクランク軸にはフライホイールが連結されており、このフライホイールが、電磁クラッチの励磁コイルを回転不能に固定する際の障害になる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、エンジン側に設けた２つのコイル及びアーマチュアによって、エンジンの回転を受けた２つの回転出力を取り出すことができるエンジンの回転出力切換機構を提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、エンジンのクランク軸に連結されたフライホイールの、上記クランク軸が連結された側とは反対側に連結される回転軸と、
該回転軸に軸受を介して同心状に取り付けられた第１回転体と、
該第１回転体の内側において該第１回転体又は上記回転軸に軸受を介して取り付けられた第１コイルと、
上記回転軸における、上記第１回転体と上記フライホイールとの間の部位に、軸受を介して上記回転軸に同心状に取り付けられた第２回転体と、
該第２回転体の内側において該第２回転体又は上記回転軸に軸受を介して取り付けられた第２コイルと、
上記回転軸における、上記第１回転体と上記第２回転体との間の部位に設けられ、該回転軸の径方向外方に突出するアーマチュアハブと、
該アーマチュアハブにおける、上記第１回転体と対向する側に取り付けられ、上記第１コイルが通電された際に上記第１回転体を上記回転軸に連結させる第１アーマチュアと、
上記アーマチュアハブにおける、上記第２回転体と対向する側に取り付けられ、上記第２コイルが通電された際に上記第２回転体を上記回転軸に連結させる第２アーマチュアと、
上記第１コイルと、上記エンジンの非回転部位又は該非回転部位が取り付けられる部位とを連結し、上記第１コイルが上記第１回転体又は上記回転軸と共に回転することを阻止する第１回転止め部材と、
上記第２回転体と上記フライホイールとの隙間を介して配置されて、上記第２コイルと、上記エンジンの非回転部位又は該非回転部位が取り付けられる部位とを連結し、上記第２コイルが上記第２回転体又は上記回転軸と共に回転することを阻止する第２回転止め部材と、を備え、
上記第２コイルが通電されない状態で上記第１コイルが通電され、上記フライホイールの回転を受けて上記回転軸及び上記第１回転体が回転する第１回転状態と、上記第１コイルが通電されない状態で上記第２コイルが通電され、上記フライホイールの回転を受けて上記回転軸及び上記第２回転体が回転する第２回転状態とに切換え可能である、エンジンの回転出力切換機構にある。

上記エンジンの回転出力切換機構の回転軸は、エンジンのクランク軸に連結されたフライホイールの、クランク軸が連結された側とは反対側に連結される。そして、回転出力切換機構は、エンジン側に配置され、第１コイル及び第１アーマチュアと、第２コイル及び第２アーマチュアとを有するものである。このようなエンジン側に２つのコイル及びアーマチュアを設ける回転出力切換機構は、従来の電磁クラッチにはない新たな機構を提供する。

また、エンジン側に電磁クラッチを設ける場合には、フライホイールが存在することにより、第１コイル及び第２コイルを、エンジンにおける非回転部位に固定することができない。この課題に対して、回転出力切換機構においては、第１回転止め部材及び第２回転止め部材を用いて第１コイル及び第２コイルの回転止めを行う。具体的には、第１回転止め部材によって、第１コイルと、エンジンの非回転部位又は非回転部位が取り付けられる部位とを連結し、第２回転止め部材によって、第２コイルと、エンジンの非回転部位又は非回転部位が取り付けられる部位とを連結する。特に、第２回転止め部材は、第２回転体とフライホイールとの隙間を利用して配置することができる。こうして、各回転止め部材を用いることによって、フライホイールが存在するエンジン側において、第１コイル及び第２コイルの回転止めを行うことができる。

回転出力切換機構は、第１コイル及び第２コイルへの通電の有無によって、第１回転状態と第２回転状態とに切換え可能である。
第２コイルが通電（励磁）されない状態で第１コイルが通電（励磁）される状態においては、第１回転状態が形成される。この第１回転状態においては、第２アーマチュアが第２コイルによる電磁吸引力を受けず、第２回転体が回転軸と分離された状態にあるとともに、第１アーマチュアが第１コイルによる電磁吸引力を受け、第１回転体が回転軸と連結された状態にある。これにより、フライホイールの回転を受けて回転軸及び第１回転体が回転する。そのため、第１回転状態においては、第１回転体の回転によって、エンジンの回転を受けた第１の回転出力を取り出すことができる。
なお、第１回転状態を形成するときにおいては、第１回転止め部材によって、回転軸及び第１回転体の回転を受けて第１コイルが回転することを阻止する。

一方、第１コイルが通電（励磁）されない状態で第２コイルが通電（励磁）される状態においては、第２回転状態が形成される。この第２回転状態においては、第１アーマチュアが第１コイルによる電磁吸引力を受けず、第１回転体が回転軸と分離された状態にあるとともに、第２アーマチュアが第２コイルによる電磁吸引力を受け、第２回転体が回転軸と連結された状態にある。これにより、フライホイールの回転を受けて回転軸及び第２回転体が回転する。そのため、第２回転状態においては、第２回転体の回転によって、エンジンの回転を受けた第２の回転出力を取り出すことができる。
なお、第２回転状態を形成するときにおいては、第２回転止め部材によって、回転軸及び第２回転体の回転を受けて第２コイルが回転することを阻止する。

このように、上記回転出力切換機構によれば、エンジン側に設けた２つのコイル及びアーマチュアによって、エンジンの回転を受けた２つの回転出力を取り出すことができる。

実施形態１にかかる、回転出力切換機構を用いた、第１回転状態にある回転変速システムを示す断面説明図。 実施形態１にかかる、回転出力切換機構を用いた、第２回転状態にある回転変速システムを示す断面説明図。 実施形態１にかかる、回転出力切換機構を示す断面説明図。 実施形態１にかかる、回転切換機構を示す断面説明図。 実施形態２にかかる、回転出力切換機構を示す断面説明図。

上述したエンジンの回転出力切換機構にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
回転出力切換機構２は、図３に示すように、回転軸２０、第１回転体２１、第１コイル２３Ａ、第２回転体２２、第２コイル２３Ｂ、アーマチュアハブ２００、第１アーマチュア２４２Ａ、第２アーマチュア２４２Ｂ、第１回転止め部材２５Ａ及び第２回転止め部材２５Ｂを備える。
回転軸２０は、エンジン７のクランク軸７１に連結されたフライホイール７２の、クランク軸７１が連結された側とは反対側に連結される。第１回転体２１は、軸受２１６を介して回転軸２０に同心状に取り付けられたプーリである。第１コイル２３Ａは、第１回転体２１の内側に軸受２３６Ａを介して取り付けられている。第２回転体２２は、回転軸２０における、第１回転体２１とフライホイール７２との間の部位に、軸受２２６を介して回転軸２０に同心状に取り付けられたプーリである。第２コイル２３Ｂは、第２回転体２２の内側に軸受２３６Ｂを介して取り付けられている。

図３に示すように、アーマチュアハブ２００は、回転軸２０における、第１回転体２１と第２回転体２２との間の部位に設けられており、回転軸２０の径方向外方に突出している。第１アーマチュア２４２Ａは、アーマチュアハブ２００における、第１回転体２１と対向する側に取り付けられており、第１コイル２３Ａが通電された際に第１回転体２１を回転軸２０に連結させるものである。第２アーマチュア２４２Ｂは、アーマチュアハブ２００における、第２回転体２２と対向する側に取り付けられており、第２コイル２３Ｂが通電された際に第２回転体２２を回転軸２０に連結させるものである。

同図に示すように、第１回転止め部材２５Ａは、第１コイル２３Ａとエンジン７の非回転部位７０とに連結されており、第１コイル２３Ａが第１回転体２１と共に回転することを阻止するものである。第２回転止め部材２５Ｂは、第２回転体２２とフライホイール７２との隙間を介して配置されている。第２回転止め部材２５Ｂは、第２コイル２３Ｂとエンジン７の非回転部位７０とに連結されており、第２コイル２３Ｂが第２回転体２２と共に回転することを阻止するものである。

回転出力切換機構２は、図１に示すように、第２コイル２３Ｂが通電されない状態で第１コイル２３Ａが通電され、フライホイール７２の回転を受けて回転軸２０及び第１回転体２１が回転する第１回転状態Ｘ１と、図２に示すように、第１コイル２３Ａが通電されない状態で第２コイル２３Ｂが通電され、フライホイール７２の回転を受けて回転軸２０及び第２回転体２２が回転する第２回転状態Ｘ２とに切換え可能である。

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

フライホイール７２は、弾み車ともいい、円盤形状に形成されており、エンジン７の回転速度を安定化させる等の目的でクランク軸７１に設けられている。回転軸２０は、フライホイール７２の中心部において、フライホイール７２と同心状に連結されている。回転軸２０の基端部には、フランジ部２０１が設けられており、フランジ部２０１は、ボルトによってフライホイール７２に取り付けられている。

まず、回転出力切換機構２の各要素について説明する。
図３に示すように、第１回転体２１は、回転軸２０の外周に軸受２１６を介して同心状に取り付けられている。第１回転体２１は、円盤形状の円盤部２１１と、円盤部２１１の外周部分において、回転軸２０の軸線方向に平行に設けられた動力伝達部２１２と、円盤部２１１の内周部分において、軸受２１６に取り付けるために回転軸２０の軸線方向に平行に設けられた取付部２１３とを有している。取付部２１３と動力伝達部２１２との間には、第１コイル２３Ａを収容するための収容凹部２１５が形成されている。軸受２１６は、ベアリングを用いた転がり軸受である。

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

同図に示すように、第１コイル２３Ａは、第１回転体２１における、収容凹部２１５に収容されるフィールドコア２３２Ａ内に収容されている。第１コイル２３Ａが収容されたフィールドコア２３２Ａは、第１回転体２１の取付部２１３の外周において、取付部２１３との間に軸受２３６Ａを介して取り付けられている。軸受２３６Ａは、ベアリングを用いた転がり軸受である。第１コイル２３Ａの通電線２３１Ａは、フィールドコア２３２Ａに設けられた貫通孔を介してフィールドコア２３２Ａの外部に引き出されている。なお、第１コイル２３Ａが収容されたフィールドコア２３２Ａは、回転軸２０に対して軸受を介して取り付けることもできる。また、エンジン７の制御装置による制御を受けて、第１コイル２３Ａへの通電及び通電の遮断が行われる。

第２コイル２３Ｂは、第２回転体２２における、収容凹部２２５に収容されるフィールドコア２３２Ｂ内に収容されている。第２コイル２３Ｂが収容されたフィールドコア２３２Ｂは、第２回転体２２の取付部２２３の外周において、取付部２２３との間に軸受２３６Ｂを介して取り付けられている。軸受２３６Ｂは、ベアリングを用いた転がり軸受である。第２コイル２３Ｂの通電線２３１Ｂは、フィールドコア２３２Ｂに設けられた貫通孔を介してフィールドコア２３２Ｂの外部に引き出されている。なお、第２コイル２３Ｂが収容されたフィールドコア２３２Ｂは、回転軸２０に対して軸受を介して取り付けることもできる。また、エンジン７の制御装置による制御を受けて、第２コイル２３Ｂへの通電及び通電の遮断が行われる。

図３に示すように、アーマチュアハブ２００は、回転軸２０に取り付けられた円筒形状の取付部２０２と、取付部２０２から径方向外方に突出する円盤形状の円盤部２０３とを有している。アーマチュアハブ２００は、取付部２０２と回転軸２０との間に設けられたキー２０４によって回転軸２０と一体化されている。

回転出力切換機構２においては、第１コイル２３Ａ、第１クラッチ部２４Ａ、第２コイル２３Ｂ、第２クラッチ部２４Ｂ及びアーマチュアハブ２００によって電磁クラッチが形成されている。
第１クラッチ部２４Ａは、アーマチュアハブ２００に取り付けられた板ばね２４１Ａと、板ばね２４１Ａに連結されて第１回転体２１の円盤部２１１と対面して配置された第１アーマチュア２４２Ａとを有している。第１アーマチュア２４２Ａは、アーマチュアハブ２００の円盤部２０３における、第１回転体２１と対向する側に取り付けられている。

板ばね２４１Ａは、可撓性を有する板部材によって形成されている。第１アーマチュア２４２Ａは、第１回転体２１の円盤部２１１を間に挟んで、第１コイル２３Ａと対向する位置に配置されている。第１アーマチュア２４２Ａは、第１コイル２３Ａに通電が行われたときに、第１コイル２３Ａによる電磁吸引力を受けて第１回転体２１の円盤部２１１に吸着可能である。第１回転体２１の円盤部２１１及び第１アーマチュア２４２Ａは、第１コイル２３Ａによる磁界の影響を受けて磁化される軟磁性材料によって形成されている。

第１コイル２３Ａが励磁されていない状態においては、第１回転体２１の円盤部２１１と第１アーマチュア２４２Ａとの間に間隙が形成されている。これにより、第１回転体２１がアーマチュアハブ２００及び回転軸２０から切り離された状態が形成される。一方、通電によって第１コイル２３Ａが励磁されるときには、板ばね２４１Ａが撓みながら第１アーマチュア２４２Ａが第１回転体２１の円盤部２１１に吸着される。これにより、第１回転体２１がアーマチュアハブ２００及び回転軸２０に連結される。

図３に示すように、第２クラッチ部２４Ｂは、アーマチュアハブ２００に取り付けられた板ばね２４１Ｂと、板ばね２４１Ｂに連結されて第２回転体２２の円盤部２２１と対面して配置された第２アーマチュア２４２Ｂとを有している。第２アーマチュア２４２Ｂは、アーマチュアハブ２００の円盤部２０３における、第２回転体２２と対向する側に取り付けられている。

板ばね２４１Ｂは、可撓性を有する板部材によって形成されている。第２アーマチュア２４２Ｂは、第２回転体２２の円盤部２２１を間に挟んで、第２コイル２３Ｂと対向する位置に配置されている。第２アーマチュア２４２Ｂは、第２コイル２３Ｂに通電が行われたときに、第２コイル２３Ｂによる電磁吸引力を受けて第２回転体２２の円盤部２２１に吸着可能である。第２回転体２２の円盤部２２１及び第２アーマチュア２４２Ｂは、第２コイル２３Ｂによる磁界の影響を受けて磁化される軟磁性材料によって形成されている。

第２コイル２３Ｂが励磁されていない状態においては、第２回転体２２の円盤部２２１と第２アーマチュア２４２Ｂとの間に間隙が形成されている。これにより、第２回転体２２がアーマチュアハブ２００及び回転軸２０から切り離された状態が形成される。一方、通電によって第２コイル２３Ｂが励磁されるときには、板ばね２４１Ｂが撓みながら第２アーマチュア２４２Ｂが第２回転体２２の円盤部２２１に吸着される。これにより、第２回転体２２がアーマチュアハブ２００及び回転軸２０に連結される。

図３に示すように、第１回転止め部材２５Ａは、必要に応じて屈曲された棒形状の部材によって形成されている。第１回転止め部材２５Ａは、第１回転体２１に対する第１コイル２３Ａの共回りを阻止できる部材であればよく、大きな剛性は必要とされない。第１回転止め部材２５Ａの一端は、第１コイル２３Ａが収容されたフィールドコア２３２Ａに取り付けられており、第１回転止め部材２５Ａの他端は、エンジン７の非回転部位７０としてのエンジンブロック、シリンダヘッド又はシリンダヘッドカバーに取り付けられている。第１回転止め部材２５Ａの他端は、エンジン７が設置される架台等に取り付けることもできる。

第２回転止め部材２５Ｂは、第２回転体２２とフライホイール７２との隙間を介して配置されている。第２回転止め部材２５Ｂは、必要に応じて屈曲された棒形状の部材によって形成されている。第２回転止め部材２５Ｂは、第２回転体２２に対する第２コイル２３Ｂの共回りを阻止できる部材であればよく、大きな剛性は必要とされない。第２回転止め部材２５Ｂの一端は、第２コイル２３Ｂが収容されたフィールドコア２３２Ｂに取り付けられており、第２回転止め部材２５Ｂの他端は、エンジン７の非回転部位７０としてのエンジンブロック、シリンダヘッド又はシリンダヘッドカバーに取り付けられている。第２回転止め部材２５Ｂの他端は、エンジン７が設置される架台等に取り付けることもできる。

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

次に、回転機器８に設けられた回転構造体３の各要素について説明する。
図４に示すように、回転機器８の回転構造体３は、第１従動回転体３１及び第２従動回転体３２を備える。本形態の第１従動回転体３１及び第２従動回転体３２は、連結部３３によって連結されて一体化されており、回転構造体３を構成している。また、回転機器８の非回転部位８０としてのハウジングには、回転機器８の従動回転軸８１の外周側に同心状に配置された円筒状のハウジングノーズ３６が取り付けられている。回転構造体３は、複数の軸受３１６を介してハウジングノーズ３６の外周に取り付けられている。軸受３１６は、ベアリングを用いた転がり軸受である。

第１従動回転体３１及び第２従動回転体３２の外周部には、動力伝達部３１２、３２２が形成されている。回転機器８の従動回転軸８１と回転構造体３とは、従動回転軸８１の先端部と第２従動回転体３２とを連結する連結部材３２７によって連結されている。回転構造体３は、第１回転体２１及び第２回転体２２のいずれによっても従動回転する。
第１従動回転体３１及び第２従動回転体３２は、外周にベルトが掛け渡されるプーリとして形成されている。

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

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

次に、エンジン７の回転出力切換機構２と回転機器８の回転構造体３とによって形成された回転変速システム１の制御動作について説明する。
回転変速システム１は、エンジン７の制御装置による制御を受け、第１コイル２３Ａ及び第２コイル２３Ｂへの通電の有無によって、第１回転状態Ｘ１と第２回転状態Ｘ２とに切換え可能である。
図１に示すように、第２コイル２３Ｂが通電されない状態で第１コイル２３Ａが通電されるときには、第１回転状態Ｘ１が形成される。この第１回転状態Ｘ１においては、第２アーマチュア２４２Ｂが第２コイル２３Ｂによる電磁吸引力を受けず、第２回転体２２が回転軸２０と分離された状態にあるとともに、第１アーマチュア２４２Ａが第１コイル２３Ａによる電磁吸引力を受け、第１回転体２１が回転軸２０と連結された状態にある。

これにより、第１回転状態Ｘ１においては、フライホイール７２の回転を受けて回転軸２０及び第１回転体２１が回転するとともに、第１ベルト４１を介して第１回転体２１と連結された第１従動回転体３１によって、回転構造体３及び従動回転軸８１が回転する。そして、回転機器８の従動回転軸８１は、第１回転体２１の動力伝達部２１２の外径Ａ１と第１従動回転体３１の動力伝達部３１２の外径Ｂ１との比Ａ１／Ｂ１によって定まる第１回転速度で回転することになる。
なお、第１回転状態Ｘ１を形成するときにおいては、第１回転止め部材２５Ａによって、第１回転体２１の回転を受けて第１コイル２３Ａが回転することを阻止する。

ところで、回転構造体３が回転するときには、第２ベルト４２を介して第２従動回転体３２と連結された第２回転体２２も回転することになる。このとき、第２回転体２２は、第２アーマチュア２４２Ｂによってアーマチュアハブ２００及び回転軸２０と分離されている。これにより、第２回転体２２は、第１回転体２１及び回転軸２０に対して、外径の比Ａ１／Ｂ１と外径の比Ａ２／Ｂ２との大きさの差に応じた回転速度で、空転することになる。そのため、第２回転体２２が回転することによる弊害は生じない。

一方、図２に示すように、第１コイル２３Ａが通電されない状態で第２コイル２３Ｂが通電される状態においては、第２回転状態Ｘ２が形成される。この第２回転状態Ｘ２においては、第１アーマチュア２４２Ａが第１コイル２３Ａによる電磁吸引力を受けず、第１回転体２１が回転軸２０と分離された状態にあるとともに、第２アーマチュア２４２Ｂが第２コイル２３Ｂによる電磁吸引力を受け、第２回転体２２が回転軸２０と連結された状態にある。

これにより、第２回転状態Ｘ２においては、フライホイール７２の回転を受けて回転軸２０及び第２回転体２２が回転するとともに、第２ベルト４２を介して第２回転体２２と連結された第２従動回転体３２によって、回転構造体３及び従動回転軸８１が回転する。そして、回転機器８の従動回転軸８１は、第２回転体２２の動力伝達部２２２の外径Ａ２と第２従動回転体３２の動力伝達部３２２の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２によって定まる第２回転速度で回転することになる。
なお、第２回転状態Ｘ２を形成するときにおいては、第２回転止め部材２５Ｂによって、第２回転体２２の回転を受けて第２コイル２３Ｂが回転することを阻止する。

ところで、回転構造体３が回転するときには、第１ベルト４１を介して第１従動回転体３１と連結された第１回転体２１も回転することになる。このとき、第１回転体２１は、第１アーマチュア２４２Ａによってアーマチュアハブ２００及び回転軸２０と分離されている。これにより、第１回転体２１は、第２回転体２２及び回転軸２０に対して、外径の比Ａ１／Ｂ１と外径の比Ａ２／Ｂ２との大きさの差に応じた回転速度で、空転することになる。そのため、第１回転体２１が回転することによる弊害は生じない。

本形態のエンジン７の回転出力切換機構２は、回転機器８の回転構造体３とともに回転変速システム１を形成している。そして、エンジン７側においては、第１コイル２３Ａ及び第１アーマチュア２４２Ａと、第２コイル２３Ｂ及び第２アーマチュア２４２Ｂとが形成されている。このように、エンジン７側に２つのコイル２３Ａ、２３Ｂ及びアーマチュア２４２Ａ、２４２Ｂが設けられた回転変速システム１は、従来の電磁クラッチにはない新たなシステムを提供するものである。

また、エンジン７側に２つのコイル２３Ａ、２３Ｂ及びアーマチュア２４２Ａ、２４２Ｂを設ける場合には、フライホイール７２が存在することにより、第１コイル２３Ａ及び第２コイル２３Ｂを、エンジン７における非回転部位７０に固定することができない。この課題に対して、回転出力切換機構２においては、第１回転止め部材２５Ａ及び第２回転止め部材２５Ｂを用いて第１コイル２３Ａ及び第２コイル２３Ｂの回転止めを行う。具体的には、第１回転止め部材２５Ａによって、第１コイル２３Ａと、エンジン７の非回転部位７０とを連結し、第２回転止め部材２５Ｂによって、第２コイル２３Ｂと、エンジン７の非回転部位７０とを連結する。特に、第２回転止め部材２５Ｂは、第２回転体２２とフライホイール７２との隙間を利用して配置することができる。こうして、各回転止め部材２５Ａ、２５Ｂを用いることによって、フライホイール７２が存在するエンジン７側において、第１コイル２３Ａ及び第２コイル２３Ｂの回転止めを行うことができる。

本形態の回転出力切換機構２によれば、エンジン７側に設けた２つのコイル２３Ａ、２３Ｂ及びアーマチュア２４２Ａ、２４２Ｂによって、エンジン７の回転を受けた２つの回転出力を取り出すことができる。そして、エンジン７側に２つのコイル２３Ａ、２３Ｂ及びアーマチュア２４２Ａ、２４２Ｂが設けられた具体的な回転変速システム１を形成することができる。

（実施形態２）
本形態においては、回転出力切換機構２の軸線方向の幅を小さくした工夫を示す。
図５に示すように、本形態の第１回転体２１においては、円盤部２１１の側面が動力伝達部２１２の側面に対して、回転軸２０の軸線方向の内方に陥没している。言い換えれば、動力伝達部２１２の側面が円盤部２１１の側面よりも、アーマチュアハブ２００に向けた軸線方向の内方に突出している。そして、第１回転体２１における、第１アーマチュア２４２Ａと対向する側には、第１アーマチュア２４２Ａの少なくとも一部が配置される凹部２１７が形成されている。

また、本形態の第２回転体２２においては、円盤部２２１の側面が動力伝達部２２２の側面に対して、回転軸２０の軸線方向の内方に陥没している。言い換えれば、動力伝達部２２２の側面が円盤部２２１の側面よりも、アーマチュアハブ２００に向けた軸線方向の内方に突出している。そして、第２回転体２２における、第２アーマチュア２４２Ｂと対向する側には、第２アーマチュア２４２Ｂの少なくとも一部が配置される凹部２２７が形成されている。

本形態においては、第１アーマチュア２４２Ａの少なくとも一部及び第２アーマチュア２４２Ｂの少なくとも一部がそれぞれ凹部２１７、２２７内に配置されることにより、第１回転体２１の動力伝達部２１２と第２回転体２２の動力伝達部２２２との軸線方向における間隔を小さくしている。これにより、回転出力切換機構２３の軸線方向におけるサイズを小さくすることができる。
本形態においても、回転出力切換機構２のその他の構成は、実施形態１の場合と同様である。また、本形態においても、その他の作用効果については、実施形態１の場合と同様に得ることができる。

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

１ 回転変速システム
２ 回転出力切換機構
２０ 回転軸
２００ アーマチュアハブ
２１ 第１回転体
２２ 第２回転体
２３Ａ 第１コイル
２３Ｂ 第２コイル
２４２Ａ 第１アーマチュア
２４２Ｂ 第２アーマチュア
２５Ａ 第１回転止め部材
２５Ｂ 第２回転止め部材
３ 回転構造体
３１ 第１従動回転体
３２ 第２従動回転体
４１ 第１ベルト
４２ 第２ベルト
７ エンジン
７１ クランク軸
７２ フライホイール
８ 回転機器
８１ 従動回転軸
Ｘ１ 第１回転状態
Ｘ２ 第２回転状態

Claims (7)

1. エンジンのクランク軸に連結されたフライホイールの、上記クランク軸が連結された側とは反対側に連結される回転軸と、
   該回転軸に軸受を介して同心状に取り付けられた第１回転体と、
   該第１回転体の内側において該第１回転体又は上記回転軸に軸受を介して取り付けられた第１コイルと、
   上記回転軸における、上記第１回転体と上記フライホイールとの間の部位に、軸受を介して上記回転軸に同心状に取り付けられた第２回転体と、
   該第２回転体の内側において該第２回転体又は上記回転軸に軸受を介して取り付けられた第２コイルと、
   上記回転軸における、上記第１回転体と上記第２回転体との間の部位に設けられ、該回転軸の径方向外方に突出するアーマチュアハブと、
   該アーマチュアハブにおける、上記第１回転体と対向する側に取り付けられ、上記第１コイルが通電された際に上記第１回転体を上記回転軸に連結させる第１アーマチュアと、
   上記アーマチュアハブにおける、上記第２回転体と対向する側に取り付けられ、上記第２コイルが通電された際に上記第２回転体を上記回転軸に連結させる第２アーマチュアと、
   上記第１コイルと、上記エンジンの非回転部位又は該非回転部位が取り付けられる部位とを連結し、上記第１コイルが上記第１回転体又は上記回転軸と共に回転することを阻止する第１回転止め部材と、
   上記第２回転体と上記フライホイールとの隙間を介して配置されて、上記第２コイルと、上記エンジンの非回転部位又は該非回転部位が取り付けられる部位とを連結し、上記第２コイルが上記第２回転体又は上記回転軸と共に回転することを阻止する第２回転止め部材と、を備え、
   上記第２コイルが通電されない状態で上記第１コイルが通電され、上記フライホイールの回転を受けて上記回転軸及び上記第１回転体が回転する第１回転状態と、上記第１コイルが通電されない状態で上記第２コイルが通電され、上記フライホイールの回転を受けて上記回転軸及び上記第２回転体が回転する第２回転状態とに切換え可能である、エンジンの回転出力切換機構。
2. 上記第１回転体の外周及び上記第２回転体の外周には、動力伝達部が形成されており、
   上記第１回転体の側面における、上記第１アーマチュアと対向する部位、及び上記第２回転体の側面における、上記第２アーマチュアと対向する部位の少なくとも一方には、上記動力伝達部の側面よりも軸方向内方に陥没して、上記第１アーマチュアの少なくとも一部又は上記第２アーマチュアの少なくとも一部を配置するための凹部が形成されている、請求項１に記載のエンジンの回転出力切換機構。
3. 上記第１コイルの通電線の少なくとも一部は、上記第１回転止め部材に沿って配線されており、
   上記第２コイルの通電線における、上記第２回転体と上記フライホイールとの間に配置される部分は、上記第２回転止め部材に沿って配線されている、請求項１又は２に記載のエンジンの回転出力切換機構。
4. 上記第１回転体は、上記エンジンの回転出力を受けて動作する回転機器の従動回転軸に同心状に配置された第１従動回転体を従動回転させるものであり、
   上記第２回転体は、上記回転機器の従動回転軸に同心状に配置された第２従動回転体を従動回転させるものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンの回転出力切換機構。
5. 上記第１回転体の外径Ａ１と上記第１従動回転体の外径Ｂ１との比Ａ１／Ｂ１と、上記第２回転体の外径Ａ２と上記第２従動回転体の外径Ｂ２との比Ａ２／Ｂ２とは、互いに異なっており、
   上記第１回転状態においては、上記第１回転体の回転を受けて上記第１従動回転体が従動回転して、上記従動回転軸を第１回転速度で回転させ、上記第２回転状態においては、上記第２回転体の回転を受けて上記第２従動回転体が従動回転して、上記従動回転軸を第２回転速度で回転させる、請求項４に記載のエンジンの回転出力切換機構。
6. 上記第１回転体及び上記第１従動回転体は、それらの外周に第１ベルトが掛け渡されたプーリであり、
   上記第２回転体及び上記第２従動回転体は、それらの外周に第２ベルトが掛け渡されたプーリである、請求項４又は５に記載のエンジンの回転出力切換機構。
7. 上記回転機器は、ヒートポンプに用いられる圧縮機である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンジンの回転出力切換機構。

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