JP4811217B2 - Compressor with torque limit function - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、車両の走行駆動源であるエンジンによって駆動される車両用空調装置の圧縮機に関するものであり、伝達トルクが所定のトルクを超えたときに動力伝達を遮断するトルクリミット機能を内蔵しているトルクリミット機能付圧縮機に関する。 The present invention relates to a compressor for a vehicle air conditioner that is driven by, for example, an engine that is a driving source of a vehicle, and has a torque limit function that interrupts power transmission when the transmission torque exceeds a predetermined torque. It relates to a compressor with a built-in torque limit function.
圧縮機に動力を伝達する従来の動力伝達装置では、圧縮機が焼き付きを起こした際に動力伝達のためのベルト切れ等の不具合を回避するためにトルクリミッタが設置されている。この場合、例えば特許文献1に示されるトルクリミッタでは、動力伝達部位の一部分を螺子嵌合させている。 In a conventional power transmission device that transmits power to a compressor, a torque limiter is installed to avoid problems such as belt breakage for power transmission when the compressor seizes. In this case, for example, in the torque limiter disclosed in Patent Document 1, a part of the power transmission portion is screw-fitted.
この特許文献1では、図5に示すように円筒状のリミッタ取付部B1が一体に突設されたアダプタBが圧縮機の回転軸Cに圧入固定されていて、このリミッタ取付部B1の内周面には雌螺子B2が刻設されている。一方、プーリDに固定されているトルクリミッタAは、円板状のフランジ部A1と円筒状の連結部A2とにより一体に構成されていて、連結部A2の外周面には雄螺子A3が刻設されている。こうして、トルクリミッタAとアダプタBとを螺子嵌合することによって、プーリDをトルクリミッタAを介して回転軸Cに作動連結している。
このような螺子嵌合を利用したトルクリミッタ方式は、圧縮機が焼き付いた際に発生する過大なトルクにより、螺子嵌合部分A3,B2に発生する過大な軸力を利用して、動力伝達経路の一部を破断することで、動力伝達経路を断つ方式である。
In Patent Document 1, a cylindrical limiter mounting portion B 1 as shown in FIG. 5 is being press-fitted into the rotation axis C of the adapter B extending integrally compressor, the limiter mounting portion B 1 A female screw B 2 is engraved on the inner peripheral surface. On the other hand, the torque limiter A fixed to the pulley D is integrally formed by a disc-shaped flange portion A 1 and a cylindrical connecting portion A 2, and a male screw is provided on the outer peripheral surface of the connecting portion A 2. A 3 is engraved. Thus, the pulley D is operatively connected to the rotating shaft C via the torque limiter A by screwing the torque limiter A and the adapter B together.
Such a torque limiter method using screw fitting uses an excessive axial force generated in the screw fitting portions A 3 and B 2 due to an excessive torque generated when the compressor is seized, and a power In this method, the power transmission path is cut off by breaking a part of the transmission path.
しかしながら、このトルクリミッタ方式は螺子締結であるが故、圧縮機が焼き付いた際に発生するトルクの大きさと、嵌合部分である螺子部A3,B2とトルクリミッタAとアダプタBとの当接面である座面の摩擦係数により、トルクリミッタの作動精度は影響を受ける。このように、この構成のトルクリミッタは材料疲労の影響を受けにくいなどの利点があるが、作動トルクのバラツキが大きいことが課題である。作動トルクを決定する要因は、螺子面の摩擦係数、破断予定部の寸法精度、破断予定部の材料強度である。特に破断予定部の材料強度は製造ロット、メーカーに左右され、バラツキが大きく、その結果、トルクリミッタの作動トルクの保証幅は例えば、50以上120Nmなどと広く設定することを余儀なくされている。 However, since this torque limiter system is screw fastening, the magnitude of the torque generated when the compressor is seized, and the screw parts A 3 and B 2 , which are fitting parts, the torque limiter A and the adapter B are matched. The operating accuracy of the torque limiter is affected by the friction coefficient of the seating surface that is the contact surface. As described above, the torque limiter having this configuration is advantageous in that it is not easily affected by material fatigue, but there is a problem that the variation in the operating torque is large. Factors that determine the operating torque are the friction coefficient of the screw surface, the dimensional accuracy of the planned fracture portion, and the material strength of the planned fracture portion. In particular, the material strength of the planned fracture portion depends on the production lot and the manufacturer and varies widely. As a result, the guaranteed range of the operating torque of the torque limiter must be set to a wide range of, for example, 50 to 120 Nm.
ここで作動トルクの保証幅の下限は、圧縮機の正常運転時の最大トルク以上である必要があり、その上限は駆動ベルト保護やエンジンストール防止の観点から、ベルトが滑るトルク(ベルトスリップトルク)とエンジンがストールするトルクよりも小さいことが必須である。
しかしながら、近年、圧縮機は低コスト化のため、ピストン本数を低減するなどの施策がとられ、作動トルクの変動は上昇傾向にある。また、駆動ベルトは燃費低減策のため張力低減を行っており、ベルトスリップトルクは下降傾向にある。
このように作動トルクの保証幅が小さくなければ車両として成立しなくなることから、バラツキの小さいトルクリミッタの実現が強く望まれている。
Here, the lower limit of the guaranteed operating torque range must be equal to or greater than the maximum torque during normal operation of the compressor, and the upper limit is the torque that the belt slips (belt slip torque) from the viewpoint of protecting the drive belt and preventing engine stall. It is essential that the torque is smaller than the torque at which the engine stalls.
However, recently, in order to reduce the cost of compressors, measures such as reducing the number of pistons have been taken, and fluctuations in operating torque have been increasing. Further, the drive belt has been reduced in tension to reduce fuel consumption, and the belt slip torque tends to decrease.
As described above, since the vehicle cannot be established unless the guaranteed range of the operating torque is small, it is strongly desired to realize a torque limiter with small variations.
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、作動トルクのバラツキの小さいトルクリミット機能を内蔵しているトルクリミット機能付圧縮機を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a compressor with a torque limit function that incorporates a torque limit function with small variations in operating torque.
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トルクリミット機能付圧縮機を提供する。
請求項1に記載のトルクリミット機能付圧縮機は、シャフト1、ラグプレート2、斜板3及び圧縮機構とを備えていて、ラグプレート2がシャフト1に圧入固定される外筒部21を介在させてシャフト1に固定されていると共に、外筒部21とシャフト1との圧入部1a,21aには、所定のトルクにて滑るように圧入代が設定されており、かつ、外筒部21の全面に摩擦係数を安定化するためにライナー層23を設けたものであり、これにより、圧縮機のロック等により過大なトルクが加わったときに、外筒部21とシャフト1との圧入部1a,21aが滑ることによってトルク伝達が遮断される。したがって、トルクリミッタを新らたに設ける必要がない。
また、シャフト1と外筒部21及びラグプレート2と外筒部21の摺動発熱によってこれら3者間で凝着することが防止できる。
The present invention provides a compressor with a torque limit function according to each of the claims as means for solving the above-mentioned problems.
The compressor with a torque limit function according to claim 1 includes a shaft 1, a
Further, it is possible to prevent the three members from adhering to each other due to the sliding heat generated by the shaft 1 and the
請求項2の該圧縮機は、ライナー層23が摺動発熱で溶融或いは軟化する樹脂のコーティングにより形成されているものであり、これにより、確実にトルク伝達が遮断できる。
In the compressor according to
請求項3の該圧縮機は、ライナー層23が通常運転時の圧縮機の内部温度以上で溶融、軟化するようにしたものであり、これにより、圧縮機がロックする等の異常時にのみ、トルク伝達が遮断されることになる。
The compressor according to
以下、図面に従って本発明の実施の形態のトルクリミット機能付圧縮機について説明する。なお、本発明においては、斜板タイプの圧縮機を用いて説明するが、例えばピストンタイプやスクロールタイプやベーンタイプ等の何れのタイプにも適用可能であり、また、吐出容量も固定或いは可変のいずれであってもよい。また、本発明のトルクリミット機能付圧縮機は、車両の走行駆動源であるエンジンからの動力により駆動される車両用空調装置の常時回転タイプ(電磁クラッチレス)の圧縮機に好適なものであるが、その他の用途の圧縮機にも適宜利用可能なものである。図1は、本発明の第1実施形態のトルクリミット機能付圧縮機の前半分の断面図である。 Hereinafter, a compressor with a torque limit function according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, a swash plate type compressor will be described. However, the present invention is applicable to any type such as a piston type, a scroll type, and a vane type, and the discharge capacity is fixed or variable. Either may be sufficient. Further, the compressor with a torque limit function of the present invention is suitable for a constantly rotating type (electromagnetic clutchless) compressor of a vehicle air conditioner driven by power from an engine that is a travel drive source of the vehicle. However, it can be appropriately used for a compressor for other purposes. FIG. 1 is a cross-sectional view of the front half of the compressor with a torque limit function according to the first embodiment of the present invention.
斜板型のトルクリミット機能付圧縮機は、シリンダブロック7の前端にフロントハウジング6が接合され、シリンダブロック7の後端にバルブプレート、弁形成プレート等の板材(図示せず)を介してリアハウジング(図示せず)を接合することで、ハウジングを形成している。クランク室8を形成するフロントハウジング6とシリンダブロック7としては、シャフト1がベアリング等により回転自在に支持されている。外部駆動源、例えば車両エンジン、からベルト等を介してプーリ(図4を参照)に伝達された動力が、このシャフト1に伝達される。
In the swash plate type compressor with torque limit function, the
シャフト1には、ラグプレート2が圧入等で一体化されていると共に、斜板3がシャフト1に軸方向にスライド可能かつ傾動可能に支持されている。斜板3には連結片3aが固着されており、一方、ラグプレート2には、ガイド部2aが設けられていて、連結片3aとガイド部2aとがスライド可能に連結している。したがって、斜板3は、連結片3aとガイド部2aとの連係により、シャフト1の軸方向に傾動可能かつシャフト1と一体的に回転する。
A
斜板3の中心部がラグプレート2側へ移動すると、斜板3の傾角が増大し、斜板3の最大傾角は、ラグプレート2と斜板3との当接によって規制されるようになっている。斜板3の中心部がシリンダブロック7側へ移動すると、斜板の傾角が減少し、斜板3の最小傾角は、斜板3とシャフト1上に設けられたサークリップとの当接によって規制される。
When the center portion of the
シリンダブロック7に穿設された複数のシリンダボア7a内には、ピストン4が収容されている。ピストン4の後部には、一対のシュー5が配置され、シュー5が斜板3の周端部を摺動可能に挟持している。このようにして、斜板3の回転運動はシュー5を介してピストン4の前後往復運動に変換され、ピストン4がシリンダボア7a内を前後にスライドする。即ち、斜板3は圧縮機構に連結している。
Pistons 4 are accommodated in a plurality of
図示されないリアハウジング内には、吸入室と吐出室とが区画形成されている。シリンダブロック7とリアハウジングとの間に介在しているバルブプレート、弁形成プレート等の板材には、吸入弁及び吐出弁が形成されている。従って、吸入室内の冷媒ガスはピストン4の復動動作により吸入弁を押し退けてシリンダボア7a内に流入する。この流入した冷媒ガスはピストン4の往動動作により吐出弁を押し退けて吐出室に吐出される。
A suction chamber and a discharge chamber are defined in a rear housing (not shown). A suction valve and a discharge valve are formed on plate members such as a valve plate and a valve forming plate that are interposed between the
上記で説明した構成は、斜板型の圧縮機の公知の一般的な構成である。
次に本第1実施形態のトルクリミット機能付圧縮機の特徴となる構成について説明する。ラグプレート2の中心部には、シャフト1を挿着するための挿入孔2bが形成されている。シャフト1とラグプレート2とは、スリーブである円筒状の外筒部21を挿入孔2bとシャフト1との間に圧入することによって固定されている。外筒部21の外周面には溶融部材22が固着されている。したがって、図1に示されるようにシャフト1の外周面が、シャフト側圧入部1aに、外筒部21の内周面が、ラグプレート側圧入部21aとなっている。これら圧入部1a,21aは、所定のトルクにて滑るように圧入代(2δ)が設定されている。この圧入代は、伝達トルクが30Nmから200Nmの間で滑るように設定されている。また、溶融部材22は、通常運転時の圧縮機の内部温度以上又は200〜400℃の範囲で溶融、軟化する材料によって形成されている。
The configuration described above is a known general configuration of a swash plate type compressor.
Next, the structure which becomes the characteristic of the compressor with a torque limit function of the first embodiment will be described. An
一般に内筒Aと外筒Bとの伝達可能トルクTは、以下の式で与えられる。
図2は、式中の各符号を説明する図である。
Generally, the transmittable torque T between the inner cylinder A and the outer cylinder B is given by the following equation.
FIG. 2 is a diagram for explaining each symbol in the equation.
上記の式において、
T:伝達可能トルク pm:圧入後の接触圧
pa:内筒Aの内圧 pb:外筒Bの外圧
ra:内筒Aの内径 rb:外筒Bの外径
rc:内筒Aの外径(外径Bの内径)
E1:内筒Aのヤング率 ν1:内筒Aのポアソン比
E2:外筒Bのヤング率 ν2:外筒Bのポアソン比
2δ:圧入代 L:圧入長さ
μ:摩擦係数
をそれぞれ示している。この式から圧入代(2δ)が求められる。
本実施形態においては、内筒Aがシャフト1に対応し、外筒Bが外筒部21に対応している。従って、pa=0,ra=0である。これによって求められた圧入代が圧入部1a,21aに設定されている。
In the above formula,
T: transmittable torque p m: contact pressure was injected p a: the inner pressure of the inner cylinder A p b: external pressure r a of the outer tube B: the inside diameter of the inner cylinder A r b: outer diameter of the outer tube B r c: the Outer diameter of cylinder A (inner diameter of outer diameter B)
E 1 : Young's modulus of inner cylinder A ν 1 : Poisson's ratio of inner cylinder A E 2 : Young's modulus of outer cylinder B ν 2 : Poisson's ratio of outer cylinder B 2δ: Press-fit allowance L: Press-in length μ: Friction coefficient Each is shown. The press fitting allowance (2δ) is obtained from this equation.
In the present embodiment, the inner cylinder A corresponds to the shaft 1, and the outer cylinder B corresponds to the
なお、図1においても、図示はされていないが、図4に示されるようにフロントハウジング6のボス部6aには、ベアリングを介して動力伝達装置の駆動側回転部材であるプーリが固定されており、プーリとシャフト1との間には被駆動側回転部材であるハブが介在していてトルクが伝達されるようになっているものである。本発明のトルクリミット機能付圧縮機では、プーリとシャフト1間にはトルクリミッタ(動力遮断部材)が設けられていない。従って、エンジンの回転動力がベルトを介してプーリを回転し、これがシャフト1に伝達されるようになっている。
Although not shown in FIG. 1, as shown in FIG. 4, a pulley, which is a drive side rotation member of the power transmission device, is fixed to the
上記構成よりなる本実施形態のトルクリミット機能付圧縮機の作動について説明する。圧縮機がロックすると、斜板3及びラグプレート2は回転を停止する。一方、図示しないプーリは、図示しないベルトを介してエンジンから回転駆動力を受け続け、この回転駆動力がシャフト1に伝達される。この際に、ラグプレート2(外筒部21)とシャフト1の圧入部1a,21aが所定のトルクを受けて滑る。これにより、シャフト1からラグプレート2へのトルク伝達が遮断されることになる。更に、シャフト1とラグプレート2(外筒部21)のこの摺動部の発熱を受けて、溶融部材23が溶融もしくは軟化し、シャフト1からラグプレート2へのトルク伝達を確実に遮断することができる。
The operation of the compressor with a torque limit function of the present embodiment having the above-described configuration will be described. When the compressor is locked, the
図3は、本発明の第2実施形態のトルクリミット機能付圧縮機の前半分の断面図及び部分拡大図を示している。この第2実施形態では、第1実施形態の溶融部材23に代えて、外筒部21の全周に摩擦係数の安定化を狙ってライナー層23を設けている。ライナー層23は、例えば、摺動発熱で溶融或いは軟化する樹脂がコーティングされることによって形成されている。ライナー層23が、溶融、軟化する温度としては、通常運転時の圧縮機の内部温度以上もしくは200℃以上500℃以下が好ましい。その他の構成は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
FIG. 3: has shown sectional drawing and the partial enlarged view of the front half of the compressor with a torque limit function of 2nd Embodiment of this invention. In the second embodiment, instead of the melting
図4は、動力伝達装置を有する圧縮機の比較例を示すものであり、基本的に図5の従来技術と同様のものである。動力伝達装置9は、駆動側回転部材であるプーリ91と、圧縮機のシャフト1にトルクリミッタ(動力遮断部材)93を介して固定された被駆動側回転部材であるハブ92との間で動力を伝達している。即ち、フロントハウジング6のボス部6aには、プーリ91がベアリング94を介して回転自在に装着されている。プーリ91の外周面にはベルト(図示せず)が巻き掛けられ、エンジン等の外部からの動力によって回転する。
FIG. 4 shows a comparative example of a compressor having a power transmission device, which is basically the same as the prior art of FIG. The power transmission device 9 has power between a
一方、シャフト1の先端部には、トルクリミッタ93が螺合によって装着されており、このトルクリミッタ93にハブ92が嵌合により固定されている。ハブ92は、インナーハブ部92a、弾性円筒部92b及びアウターハブ部92cより構成されていて、アウターハブ部92cがプーリ91に嵌合固定されることによって、プーリ91とハブ92とが連結している。従って、外部からの動力は、プーリ91、ハブ92及びトルクリミッタ93の動力伝達経路を経て、シャフト1に動力が伝達されるようになっている。
On the other hand, a
トルクリミッタ93には、切り欠かれた径の狭い破断予定部93aが設けられていて、圧縮機がロックした時のようにシャフト1に過大なトルクが加わった場合に、この破断予定部93aが破断されることによって、動力伝達経路を遮断してトルクが伝達されないようにしている。
The
また、比較例の圧縮機では、ラグプレート2は、本発明のように外筒部21や溶融部材22又はライナー層23を介することなく、直接シャフト1に圧入等によって固定されている。
Further, in the compressor of the comparative example, the
以上説明したように、比較例及び従来技術においては、部材を破断、破損させるトルクリミッタを使用することで、トルク伝達の遮断を行っているのに対し、本発明では、ラグプレートとシャフトとの固定個所に、所定のトルクにて滑るように圧力代を設定したり、所定の温度で溶融、軟化する溶融部材又はライナー層を設けることで、トルク伝達の遮断を行っている。従って、本発明では、破断するトルクリミッタを必要とすることがないので、作動トルクを決定する材料強度のバラツキをキャンセルすることができ、従来の部材を破断するトルクリミッタに比べ、作動トルクの保証幅を小さくすることができる。 As described above, in the comparative example and the prior art, torque transmission is interrupted by using a torque limiter that breaks and breaks the member, whereas in the present invention, between the lug plate and the shaft. Torque transmission is interrupted by setting a pressure margin so as to slide at a predetermined torque at a fixed location, or by providing a melting member or liner layer that melts and softens at a predetermined temperature. Accordingly, the present invention does not require a torque limiter that breaks, so that the variation in material strength that determines the working torque can be canceled, and the guarantee of the working torque is guaranteed compared to a torque limiter that breaks a conventional member. The width can be reduced.
1 シャフト
1a シャフト側圧入部
2 ラグプレート
21 外筒部
21a ラグプレート側圧入部
22 溶融部材
23 ライナー層
3 斜板
5 ピストン
6 フロントハウジング
7 シリンダブロック
8 クランク室
9 動力伝達装置
91 プーリ
92 ハブ
93 トルクリミッタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記シャフトと一体に回転するラグプレート(2)と、
前記ラグプレートに連結し、前記シャフトと一体に回転すると共に、前記シャフトに対して傾斜することができる斜板(3)と、
前記斜板に連結されている圧縮機構と、
を備えているトルクリミット機能付圧縮機において、
前記ラグプレート(2)が、前記シャフト(1)に圧入固定される外筒部(21)を介在させて前記シャフト(1)に固定されていると共に、前記外筒部(21)と前記シャフト(1)との圧入部(1a,21a)には所定のトルクにて滑るように圧入代が設定されており、また
前記外筒部(21)の全面に摩擦係数を安定化するためにライナー層(23)が設けられていることを特徴とするトルクリミット機能付圧縮機。 A shaft (1) that is supported by a housing via a bearing and that rotates by receiving power from an external power source;
A lug plate (2) that rotates integrally with the shaft;
A swash plate (3) connected to the lug plate, rotating integrally with the shaft, and tiltable with respect to the shaft;
A compression mechanism coupled to the swash plate;
In the compressor with torque limit function equipped with
The lug plate (2) is fixed to the shaft (1) with an outer cylinder part (21) press-fitted and fixed to the shaft (1), and the outer cylinder part (21) and the shaft (1) press-fitting portion of the (1a, 21a) to have been set press-fitting margin to slide at a predetermined torque, also the liner in order to stabilize the coefficient of friction on the entire surface of the outer cylindrical portion (21) A compressor with a torque limit function, wherein a layer (23) is provided.
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