(57)【要約】【課題】回転シャフトに加えられた回転慣性及び起動負荷を低減し、振動騒音及びモータ起動不良に起因する損傷を低減する遠心摩擦クラッチを提供する。【解決手段】遠心摩擦クラッチが提供され、遠心摩擦クラッチは、回転シャフト上に固定される第１の摩擦部材と、回転シャフト上に固定される支持部と、支持部上に配置された遠心デバイスと、第１の摩擦部材と支持部との間に配置された摩擦接続部材とを含む。遠心デバイスは、カム部と、カム部から延在する遠心アームとを含み、カム部は、遠心アームが移動した場合に支持部に対して回転する。支持部が回転シャフトと共に回転した場合、遠心アームの自由端は、遠心力の下で半径方向外向きに移動してカム部を回転駆動し、カム部は、回転した場合に摩擦接続部材を第１の摩擦部材に向かって付勢する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフト上に固定される第１の摩擦部材と、
前記回転シャフト上に固定される支持部と、
前記支持部上に配置された遠心デバイスと、
前記第１の摩擦部材と前記支持部との間に配置された摩擦接続部材と、
を備える遠心摩擦クラッチであって、
前記遠心デバイスは、カム部と、前記カム部から延びる遠心アームとを含み、前記カム部は、前記遠心アームが移動した場合に前記支持部に対して回転するようになっており、
前記支持部が前記回転シャフトと共に回転した場合、前記遠心アームの自由端は、遠心力の下で半径方向外向きに移動して前記カム部を回転駆動し、前記カム部は、回転した場合に前記摩擦接続部材を前記第１の摩擦部材に向かって付勢する、遠心摩擦クラッチ。
【請求項２】
前記摩擦接続部材は、これに接続された第２の摩擦部材を含み、前記第２の摩擦部材は、前記カム部に当接するように構成される、請求項１に記載の遠心摩擦クラッチ。
【請求項３】
前記遠心摩擦クラッチは、前記遠心アームに引張り力を加えて、前記遠心アームを前記支持部の中心軸に向かって移動させる弾性部材をさらに含む、請求項１又は２に記載の遠心摩擦クラッチ。
【請求項４】
前記支持部上に配置された複数の前記遠心デバイスがある、請求項３に記載の遠心摩擦クラッチ。
【請求項５】
前記弾性部材は、前記遠心アームの半径方向外側の周りに取り付けられた弾性リングである、請求項３又は４に記載の遠心摩擦クラッチ。
【請求項６】
前記遠心アームの前記半径方向外側は、収容スロットを形成し、前記弾性部材は、前記収容スロットに収容される、請求項５に記載の遠心摩擦クラッチ。
【請求項７】
前記遠心摩擦クラッチは、前記摩擦接続部材に対して固定的に接続された負荷接続部材をさらに含む、請求項１から６のいずれかに記載の遠心摩擦クラッチ。
【請求項８】
単相モータと、請求項１から７のいずれかに記載の遠心摩擦クラッチとを備えるモータ組立体。
【請求項９】
インペラと、請求項８に記載のモータ組立体とを備える流体駆動装置。
【請求項１０】
前記モータ組立体は、前記インペラの軸方向の移動を制限するために前記モータの前記回転シャフト上に配置された位置制限部材をさらに含み、前記位置制限部材は、前記モータの本体の反対側の前記遠心摩擦クラッチの片側に配置される、請求項９に記載の流体駆動装置。
【請求項１１】
前記流体駆動装置は、送風機である、請求項９又は１０に記載の流体駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体駆動装置の分野に関し、特に流体駆動装置のモータ組立体、及びモータ組立体の遠心摩擦クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
送風機器等の流体駆動装置において、モータは、インペラと結合して作動中にインペラを駆動して回転させる。単相モータの起動時には、モータの起動トルクは小さく、大きく変動する。しかしながら、インペラは、初期状態では静止しており、モータは、大きな回転慣性及び起動負荷トルクを有する必要がある。結果的に、モータの起動時に振動が発生し易くなる場合があり、さらに悪いことに、モータの起動不良が生じる可能性がある。
【０００３】
単相モータを負荷の下で起動する典型的な方法において、摩擦起動装置は、最初に、モータを駆動して回転させ、次に、インペラを徐々に駆動して回転させる。現在、摩擦起動装置は、アーチ形プレート及び環状ばねで構成される。複数のアーチ形プレートは、インペラ上に配置されて、同じ円上に位置する。環状ばねは、複数のアーチ形プレートの外側を取り囲む。モータの回転シャフトの末端部分は、複数のアーチ形プレートによって協働的に定められた穴に延びる。モータの回転シャフトが回転すると、環状ばねは、複数のアーチ形プレートに対して拘束力を付与するので、アーチ形プレートと回転シャフトとの間に摩擦力が発生する。しかしながら、本構成で発生した摩擦力は、回転速度が変化してもほとんど変化せず、このことは、異なる回転数で回転慣性及び起動負荷トルクの調節に不都合であり、モータ起動時の振動及び起動不良に効果的に対処できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、モータ起動時に回転シャフトに加えられた回転慣性及び起動負荷を低減して、振動騒音、及びモータ起動不良に起因する損傷を低減することが緊急に望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って、回転シャフトに加えられた回転慣性及び起動負荷を低減し、振動騒音及びモータ起動不良に起因する損傷を低減する遠心摩擦クラッチに対する要望がある。また、上記の遠心摩擦クラッチを使用するモータ組立体及び送風機に対する要望がある。
【０００６】
１つの態様において、遠心摩擦クラッチが提供され、遠心摩擦クラッチは、回転シャフト上に固定される第１の摩擦部材と、回転シャフト上に固定される支持部と、支持部上に配置された遠心デバイスと、第１の摩擦部材と支持部との間に配置された摩擦接続部材とを含む。遠心デバイスは、カム部と、カム部から延在する遠心アームとを含み、カム部は、遠心アームが移動した場合に支持部に対して回転する。支持部が回転シャフトと共に回転した場合、遠心アームの自由端は、遠心力の下で半径方向外向きに移動してカム部を回転駆動し、カム部は、回転した場合に摩擦接続部材を第１の摩擦部材に向かって付勢する。
【０００７】
好ましくは、遠心摩擦クラッチにおいて、摩擦接続部材は、それに接続された第２の摩擦部材を含み、第２の摩擦部材は、カム部に当接するように構成される。
【０００８】
好ましくは、遠心摩擦クラッチにおいて、遠心摩擦クラッチは、引張り力を遠心アームに加えて、遠心アームを支持部の中心軸に向かって移動させる弾性部材をさらに含む。
【０００９】
好ましくは、遠心摩擦クラッチにおいて、支持部上に配置された複数の遠心力装置がある。
【００１０】
好ましくは、遠心摩擦クラッチにおいて、弾性部材は、遠心アームの半径方向外側の周りに取り付けられた弾性リングである。
【００１１】
好ましくは、遠心摩擦クラッチにおいて、遠心アームの半径方向外側は、収容スロットを形成し、弾性部材は、収容スロットに収容される。
【００１２】
好ましくは、遠心摩擦クラッチにおいて、遠心摩擦クラッチは、摩擦接続部材に対して固定的に接続された負荷接続部材をさらに含む。
【００１３】
別の態様において、単相同期モータを含むモータ組立体が提供される。モータ組立体は、上記遠心摩擦クラッチのいずれかによる遠心摩擦クラッチをさらに含む。
【００１４】
別の態様において、インペラ及びモータ組立体を含む流体駆動装置が提供される。モータ組立体は、上記モータ組立体のいずれかによるモータ組立体である。好ましくは、流体駆動装置は、送風機である。
【００１５】
好ましくは、モータ組立体は、インペラの軸方向の移動を制限するためにモータの回転シャフト上に配置された位置制限部材をさらに含み、位置制限部材は、モータの反対側の遠心摩擦クラッチの片側に配置される。
【００１６】
従来技術又は本発明の実施形態における技術上の解決策をより明確に説明するために、従来技術又は実施形態の説明に使用される添付の図面を以下に簡単に説明する。明示的に、以下の図面は、単に本発明の一部の実施形態の例証であり、当業者であれば、これらの図面から創造的な取り組みを行うことなく他の図面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の１つの実施形態による、送風機の断面図である。
【図２】本発明の１つの実施形態の遠心摩擦クラッチの内部を示す。
【図３】本発明の１つの実施形態の支持部、遠心デバイス、及び弾性部材の組み立て図である。
【図４】本発明の実施形態の支持部、支持シャフト、及び遠心デバイスの分解図である。
【図５】本発明の１つの実施形態によるモータ組立体を示す。
【図６】本発明の１つの実施形態による送風機を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、回転シャフトに加えられた回転慣性及び起動負荷を低減し、振動騒音を低減し、さらにモータ起動不良に起因する損傷を回避する遠心摩擦クラッチを開示する。本発明は、上記の遠心摩擦クラッチを使用するモータ組立体及び送風機をさらに開示する。
【００１９】
本発明の実施形態の技術的解決策は、以下に添付図面を参照して明確かつ完全に説明する。明らかに、以下に説明する実施形態は、本発明の実施形態の単なる一部であり全てではない。本開示の実施形態に基づいて、当業者が独創的な取り組みを行うことなく得ることができる全ての他の実施形態は、本発明の保護範囲に含まれものとする。
【００２０】
図１は、本発明の１つの実施形態による送風機の断面図である。図２は、本発明の１つの実施形態の遠心摩擦クラッチの内部を示す。
【００２１】
本発明の実施形態による遠心摩擦クラッチは、第１の摩擦部材２１、摩擦接続部材２２、支持部２３、遠心デバイス２４、及び、支持シャフト２５を含む。
【００２２】
第１の摩擦部材２１及び支持部２３は、モータ１の回転シャフト１１上に固定される。遠心デバイス２４は、カム部２４１及び該カム部２４１に固定接続された遠心アーム２４２を含む。カム部２４１は、支持シャフト２５を介して支持部２３にヒンジ留めされ、カム部２４１は、支持シャフト２５の軸線周りに回転することができる。カム部２４１の最高点は、カム部の回転軸から最大距離で離間するカム部２４１の外面の位置に対応する。初期状態において、カム部２４１の最高点は、支持部２３の中心部から離れた支持シャフト２５の軸線の片側に位置する。摩擦接続部材２２は、第１の摩擦部材２１と支持部２３との間に配置される。この構成により、支持部２３が回転シャフトと共に回転する場合、遠心デバイス２４の遠心アーム２４２の自由端は、遠心力の下で半径方向外向きに移動し、同時に、カム部２４１を回転駆動する。回転時、カム部２４１は、摩擦接続部材２２を第１の摩擦部材に向かって付勢する。摩擦接続部材２２は、直接的又は間接的にインペラ３と固定接続される接続部材である。代替的に、摩擦接続部材２２及びインペラ３は、一体構造体として形成される、又は摩擦接続部材２２は、直接インペラ３として機能し、その場合、摩擦接続部材２２とインペラ３との間の円周方向の位置決めだけが必要になる。
【００２３】
本発明の実施形態の遠心摩擦クラッチにおいて、モータ１の起動時、第１の摩擦部材２１及び支持部２３は、回転シャフト１１と共に回転する。回転シャフト１１の回転速度が低い場合、遠心デバイス２４の遠心アーム２４２の自由端は、小さな遠心力を受けるので、半径方向外向きの小さな変位を生じることになり、カム部２４１は、支持部２３に対して小さな角度で回転する。従って、摩擦接続部材２２に加えられたカム部２４１の付勢力は小さく、結果的に、摩擦接続部材２２と及び第１の摩擦部材２１との間の加圧力が小さく、摩擦接続部材２２と第１の摩擦部材２１との間に小さい摩擦力が発生する。加えて、インペラ３及び摩擦接続部材２２は、互いに結合されて円周方向に位置決めされるので、摩擦接続部材２２は、第１の摩擦部材２１（及び回転シャフト１１）に対して摺動する。回転シャフト１１の回転速度が大きくなると、遠心デバイス２４の遠心プレート２４２に加えられる遠心力が非常に大きくなり、遠心力の下で遠心アーム２４２の半径方向外向きの変位が大きくなり、それと同時に、カム部２４１は、支持シャフト２５の周りで回転駆動される。カム部２４１の最高点は、支持部２３の中心部から離れた支持シャフト２５の軸線の片側に位置するので、カム部２４１の回転に起因して、カム部２４１の最高点は、摩擦接続部材２２に向かって移動し、その結果、摩擦接続部材２２への付勢が漸増し、従って、摩擦接続部材２２に加えられるカム部２４１の加圧力が大きくなる。加えて、加圧力は摩擦接続部材２２から第１の摩擦部材２１に伝達されるので、摩擦接続部材２２と第１の摩擦部材２１との間の摩擦力が有効に増大する。モータ１の回転速度が高くなるにつれて、カム部２４１が摩擦接続部材２２に加えられる加圧力は漸増し、摩擦接続部材２２と第１の摩擦部材２１との間の摩擦力も漸増する。摩擦力が、摩擦接続部材２２が第１の摩擦部材２１と同期して回転駆動されるように十分に大きくなった場合、即ち、インペラ３及び第１の摩擦部材２１が相互に固定される場合、回転シャフト１１は、負荷ホイール２６を同じ速度で回転駆動する。上記の構成によって、摩擦接続部材２２と第１の摩擦部材２１との間の摩擦力は、モータ１の起動時には小さい（回転シャフト１１の回転速度が低い）。インペラ３はモータ１の起動時に静止しているので、第１の摩擦部材２１及び摩擦接続部材２２は、滑り摩擦ペアを形成する。インペラ３及び摩擦接続部材２２は、相互に結合されて円周方向で位置決めされるので、相対的な滑り運動が、第１の摩擦部材２１とインペラ３との間で発生する。モータ１の回転シャフト１１の回転速度が増大するにつれて、カム部２４１の最高点は、摩擦接続部材２２に向かう方向に移動するので、摩擦接続部材２２と第１の摩擦部材２１との間の摩擦力が漸増する。第１の摩擦部材２１とインペラ３との間の相対的な滑り運動量は、第１の摩擦部材２１及びインペラ３が相互に固定されるまで減少し、結果的に、インペラ３の回転速度の漸増が達成される。本発明の実施形態の遠心摩擦クラッチにおいて、遠心デバイス２４のカム部分２４１は、摩擦接続部材２２に加圧力を加え、この加圧力は、遠心アーム２４２の遠心力に比例する。従って、摩擦接続部材２２と第１の摩擦部材２１との間の摩擦力は、回転シャフト１１の回転速度の二乗に比例する。低速時（モータ１の起動時）、摩擦接続部材２２及び第１の摩擦部材２１は、互いに相対的に摺動し、インペラ３及び第１の摩擦部材２１は、互いに相対的に摺動するので、回転シャフト１１に加えられた回転慣性及び起動負荷トルクが減少して、モータ１の起動時の振動騒音が低下してモータ１の起動不良が回避される。
【００２４】
摩擦接続部材２２に加えられる摩擦力を大きくするために、本発明の実施形態の遠心摩擦クラッチの摩擦接続部材２２は、これに固定された第２の摩擦部材２８を含む。カム部２４１及び第２の摩擦部材２８は、互いに直接接触する。カム部２４１が回転するにつれて、第２の摩擦部材２８と摩擦接続部材２２との間の摩擦力は着実に増大するので、摩擦接続部材２２に加えられる摩擦力が大きくなる。
【００２５】
図２、図３、及び図４に示すように、遠心摩擦クラッチは、遠心アーム２４２に引張り力を加えて、遠心アーム２４２を支持部２３の中心軸に向かって移動させる弾性部材２７をさらに含む。弾性部材２７によって、回転シャフト１１が回転停止した際に、遠心デバイスは、元の位置に戻ることができる。
【００２６】
この実施形態において、支持部２３上に均一に配置された複数の遠心デバイス２４がある。上記の構成によって、複数の遠心デバイス２４は、加圧力を摩擦接続部材２２に均一に加えるので、摩擦接続部材２２及び第１の摩擦部材２１に加えられた力の分布の均一性が高くなる。この実施形態において、遠心デバイス２４の数は４であり、２つの隣接遠心デバイス２４は９０°の角度で円周方向に離間される。もしくは、遠心デバイス２４の数は３、２、又は５以上といった別の数値とすることができ、遠心デバイスは、本明細書では個別に説明しない。
【００２７】
別の実施形態において、複数の弾性部材２７は、複数の遠心アーム２４２と一対一の対応で配置することができる。弾性部材２７がばねである場合、ばねの一端は、支持部２３に接続され、他端は、１つの対応する遠心アーム２４２に接続される。この実施形態において、構造を簡素化するために１つの弾性部材２７だけが存在する。図３に示すように、弾性部材２７は、複数の遠心アーム２４２の外側の周りに取り付けられた弾性リングである。遠心力の下で、複数の遠心アーム２４２は、弾性リングを外向きに伸張する。弾性リングは、高い弾性を有する金属ばねリング、ゴムリング、又はプラスチックリングとすることができ、弾性リングは、本明細書では個別に説明しない。
【００２８】
収容スロット２４２１は、遠心アーム２４２の外側に形成され、弾性部材２７は、収容スロット２４２１に収容される。収容スロット２４２１が存在するので、弾性部材２７と遠心アーム２４２との間の結合の安定性を効果的に高くなる、弾性部材２７の落下が防止される。
【００２９】
本発明の実施形態の遠心摩擦クラッチは、摩擦接続部材２２と固定的に接続された負荷ホイール２６をさらに含む。すなわち、この実施形態において、摩擦接続部材２２及びインペラ３は、負荷ホイール２６を介して間接的に固定される。
【００３０】
摩擦接続部材２２及び負荷ホイール２６は、ボルトで接続できることが理解できる。カム部２４１が摩擦接続部材２２に加圧力を付与した場合、摩擦接続部材２２は、負荷ホイール２６から離れる方向に移動する。代替的に、摩擦接続部材２２は、摩擦接続部材２２と第１の摩擦部材２１との間の摩擦力を増大させるように可撓性プレートで作ることができる。
【００３１】
負荷ホイール２６とインペラ３との間の円周方向の位置決めを確実にするために、負荷ホイール２６には、インペラ３を留めるラッチ溝２７が形成される。もしくは、負荷ホイール２６とインペラ３との間の円周方向の位置決めは、ボルト、ピン、リベット、又は接着剤を使用することで実現することもできる。
【００３２】
図１及び図２に示すように、１つの実施形態において、負荷ホイール２６には、固定穴２９を形成することができ、インペラ３は、固定穴２９に挿入される突出構造体３１を含む。固定穴２９の内壁には、ラッチ溝２９１が形成され、突出構造体３１の外面には、ラッチ溝２９１と係合する突出部が形成される。
【００３３】
図５に示すように、別の実施形態において、ラッチ溝２９１は、負荷ホイール２６の外面に形成される。インペラ３は、負荷ホイール２６のラッチ溝２９１と係合するための固定穴（図示せず）を含み、固定穴の内壁には、ラッチ溝２９１と係合する突出部が形成される。
もしくは、負荷ホイール２６及びインペラ３は一体形成することもできる。
【００３４】
本発明の１つの実施形態は、単相モータ１及び遠心摩擦クラッチ２を含むモータ組立体をさらに提供する。遠心摩擦クラッチ２は、前述の遠心摩擦クラッチのうちのいずれかである。前述の遠心摩擦クラッチは、前述の技術的結果をもたらすので、前述の遠心摩擦クラッチを使用するモータ組立体は、同じ技術的結果をもたらすことができるが、本明細書ではこれらの結果を個別に説明しない。
【００３５】
インペラ３の軸方向の位置決めを容易にするために、本発明の実施形態によるモータ組立体は、モータ１の回転シャフト１１上に配置された位置制限部材１２をさらに含み、インペラ３の軸方向の移動を制限するようになっている。位置制限部材１２は、モータ１の本体の反対側の遠心摩擦クラッチ２の片側に配置される。
【００３６】
図５に示すように、位置制限部材１２は、止めねじ１３で回転シャフト１１上に位置決めされる。別の実施形態において、位置制限部材１２は、ナットで構成することができ、回転シャフト１１の末端部分は、ナットと係合するねじを備える。さらに別の実施形態において、位置制限部材１２は、クリップばねで構成することができ、回転シャフト１１の末端部分は、クリップねじと係合するラッチ溝を備える。これらの実施形態は、全て本発明の範囲にあり、これらの実施形態は、本明細書では個別に説明しない。
【００３７】
図６に示すように、本発明の１つの実施形態は、インペラ３及びモータ組立体を含む送風機をさらに提供する。モータ組立体は、前述のモータ組立体のうちのいずれかである。前述のモータ組立体は、前述の技術的結果をもたらすので、前述のモータ組立体を使用する送風機は同じ技術的結果をもたらすことができるが、本明細書ではこれらの結果を個別に説明しない。
【００３８】
本明細書の全ての実施形態は、進歩的方法で説明されており、各実施形態は、主として他の実施形態との違いを説明し、各実施形態の間の同じ及び類似の部分は相互参照することができる。
【００３９】
本発明は、１又は２以上の実施形態を参照して説明されるが、上記の実施形態の説明は、当業者が本発明を実行又は利用するのを可能にするためだけに使用される。当業者であれば、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく様々な修正例が可能であることを理解できるはずである。本明細書で例示する実施形態は、本発明を限定すると解釈されるべきでなく、本発明の範囲は、以下の特許請求項の範囲を参照して決定される。
【符号の説明】
【００４０】
１１  回転シャフト
２１  第１の摩擦部材
２２  摩擦接続部材
２３  支持部
２４  遠心デバイス
２５  支持シャフト
２６  負荷ホイール
２７  弾性部材
２８  第２の摩擦部材
２９  固定穴
２４１  カム部
２４２  遠心アーム
２９１  ラッチ溝
【図１】
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【図２】
2017101821.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017101821.tif 000008
【外国語明細書】
2017101821000001.pdf