JP2008057497A - 電磁クラッチ付回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁クラッチからの異音の発生を抑制することが可能な電磁クラッチ付回転装置を提供する。
【解決手段】電磁クラッチ付回転装置１は、ハウジング１０と駆動軸１６と斜板式圧縮機構２０と電磁クラッチ５０とを備える。電磁クラッチ５０は、ロータ５２と電磁コイル５６ａを内蔵したステータ５６とアーマチュア５１とハブ５３とを有する。電磁コイル５６ａへの非通電時には、アーマチュア側伝動摩擦面５１ａの軸芯Ｏを中心とする最外周縁の半径をＲとし、ロータ側伝動摩擦面５２ａとアーマチュア側伝動摩擦面５１ａとが軸方向で間隔Ｄだけ離反する場合、駆動軸１６に一体的に形成される第１規制面６１と、第１規制面６１と径方向で対面し、ボス部１２ａの内周側に一体的に形成される第２規制面６２との間には、ラジアル軸受８２から前方にＬ２だけ離れた位置で、ｄ＜Ｄ×Ｌ２／Ｒの関係を満たす間隙ｄの異音防止間隙６０が設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は電磁クラッチ付回転装置に関する。

特許文献１に従来の電磁クラッチ付回転装置が開示されている。この電磁クラッチ付回転装置は、ハウジングと、ハウジングに軸受を介して回転可能に支承されるとともに、軸受の前端側でハウジング内に設けられたシールによって封止され、外部駆動源によって駆動される駆動軸と、ハウジング内に設けられ、駆動軸の回転により作動する回転機構と、外部駆動源から駆動軸への駆動力の断続を制御可能な電磁クラッチとを備える。

より詳しくは、ハウジングの前端側には、駆動軸の軸芯を中心軸として前方に円筒状に突出するボス部が形成され、ボス部内には、シールより前方に突出する駆動軸の前端部の少なくとも一部が位置している。回転機構は、斜板式圧縮機構であり、ハウジングの内部にはシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室が形成されている。シリンダボア内には往復動可能にピストンが収容されており、シリンダボア内に圧縮室が区画されている。クランク室内では、駆動軸に対して傾斜しつつ駆動軸とともに回転する斜板が設けられ、斜板の前後の面には対をなすシューが当接し、各ピストンが各対のシューを保持している。こうして、駆動軸の回転運動がピストンの往復運動に変換されるようになっている。

電磁クラッチは、ボス部に回転可能に支承され、外部駆動源に連動連結されるロータと、ロータ内に収納固止され、電磁コイルを内蔵したステータと、ロータの前端側のロータ側伝動摩擦面に自己の後端側のアーマチュア側伝動摩擦面を対向配置させる円板状のアーマチュアと、アーマチュア及び駆動軸を連結するハブとを有する。

このような構成である従来の電磁クラッチ付回転装置では、電磁コイルへの通電時、ステータがアーマチュアを磁力により吸引し、ロータ側伝動摩擦面にアーマチュア側伝動摩擦面を当接させる。その結果、アーマチュア、ハブ及び駆動軸にロータから駆動力が伝達され、アーマチュア、ハブ及び駆動軸はロータと一体に回転することとなる。このようにして電磁クラッチが外部駆動源から駆動軸に駆動力を伝達するように制御すれば、駆動軸の回転により斜板式圧縮機構が作動する。具体的には、駆動軸とともに斜板が回転し、シューを介して各ピストンがシリンダボア内で往復動する。これにより、この電磁クラッチ付回転装置では、吸入室から圧縮室に冷媒を吸入し、圧縮室において冷媒を圧縮して吐出室に吐出する。

逆に、電磁コイルへの非通電時には、ステータがアーマチュアを磁力により吸引しなくなり、ロータ側伝動摩擦面からアーマチュア側伝動摩擦面が離反する。その結果、アーマチュア、ハブ及び駆動軸は、ロータとは一体に回転せず、外部駆動源から駆動軸に駆動力が伝達されなくなって停止することとなる。このようにして電磁クラッチが外部駆動源から駆動軸に駆動力を伝達しないように制御すれば、斜板式圧縮機構もその動作を停止する。

このような斜板式圧縮機構を備える電磁クラッチ付回転装置は、蒸発器、膨張弁、凝縮器及び配管からなる外部冷媒循環回路とともに用いられて車両用等の冷凍回路を構成する。そして、周囲の状況に応じて、電磁クラッチが外部駆動源から駆動軸への駆動力の断続を制御することにより、回転機構を作動させたり、停止させたりして、車室内等を好適に空調することができる。

特開２００５−８３３２５号公報

しかし、上記従来の電磁クラッチ付回転装置では、電磁クラッチが外部駆動源から駆動軸に駆動力を伝達しないように制御する場合に、下記の通り、電磁クラッチから異音が発生するという不具合が生じる場合があった。

すなわち、電磁クラッチが外部駆動源から駆動軸に駆動力を伝達しないように制御する場合、ロータは回転したままであるが、アーマチュア、ハブ及び駆動軸は停止した状態となる。そして、電磁クラッチ付回転装置が取り付けられる車両等からの振動や衝撃が電磁クラッチ付回転装置に伝わると、電磁クラッチ付回転装置を構成するアーマチュア、ハブ及び駆動軸も加振される。

ここで、ボス部内には、シールより前方に突出する駆動軸の前端部の少なくとも一部が位置している。このため、駆動軸は、軸受より前端側に片持ち梁のように突出した状態となっており、さらに駆動軸の前端側に取り付けられたアーマチュア及びハブが錘として作用する。しかも、駆動軸は軸受の前端側でシールによって封止されているため、軸受からアーマチュア及びハブまでの距離も長くなっている。このため、加振された駆動軸の前端側は軸芯に対して直角方向に揺動しやすく、アーマチュア及びハブもそれに伴って軸芯に対して傾斜しやすくなっている。

その結果、離反しているべきアーマチュア側伝動摩擦面とロータ側伝動摩擦面とが接触する事態が生じ得る。このような場合には、回転するロータと、停止しているアーマチュアとが大きな速度差を有しつつ接触することから、大きな異音が発生し易い。そして、このような異音は、電磁クラッチ付回転装置が搭載される車両等の搭乗者に不快感を与えてしまう。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、電磁クラッチからの異音の発生を抑制することが可能な電磁クラッチ付回転装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の電磁クラッチ付回転装置は、ハウジングと、該ハウジングに軸受を介して回転可能に支承されるとともに、該軸受の前端側で該ハウジング内に設けられたシールによって封止され、外部駆動源によって駆動される駆動軸と、該ハウジング内に設けられ、該駆動軸の回転により作動する回転機構と、該外部駆動源から該駆動軸への駆動力の断続を制御可能な電磁クラッチとを備え、

該ハウジングの前端側には、該駆動軸の軸芯を中心軸として前方に円筒状に突出するボス部が形成され、
該ボス部内には、該シールより前方に突出する該駆動軸の前端部の少なくとも一部が位置しており、
該電磁クラッチは、該ボス部に回転可能に支承され、該外部駆動源に連動連結されるロータと、該ロータ内に収納固止され、電磁コイルを内蔵したステータと、該ロータの前端側のロータ側伝動摩擦面に自己の後端側のアーマチュア側伝動摩擦面を対向配置させる円板状のアーマチュアと、該アーマチュア及び該駆動軸を連結するハブとを有するものである電磁クラッチ付回転装置において、

前記電磁コイルへの非通電時には、前記アーマチュア側伝動摩擦面の前記軸芯を中心とする最外周縁の半径をＲとし、前記ロータ側伝動摩擦面と該アーマチュア側伝動摩擦面とが軸方向で間隔Ｄだけ離反する場合、前記駆動軸又は前記ハブの外周側に一体的に形成される第１規制面と、該第１規制面と径方向で対面し、前記ボス部の内周側に一体的に形成される第２規制面との間には、前記軸受から前方にＬ２だけ離れた位置で、
ｄ＜Ｄ×Ｌ２／Ｒ
の関係を満たす間隙ｄの異音防止間隙が設けられていることを特徴とする。

このような構成である本発明の電磁クラッチ付回転装置は、電磁コイルへの通電時、アーマチュア、ハブ及び駆動軸にロータから駆動力が伝達され、アーマチュア、ハブ及び駆動軸はロータと一体に回転することとなる。このため、駆動軸の回転により回転機構が作動する。

逆に、電磁コイルへの非通電時には、ステータがアーマチュアを磁力により吸引しなくなり、ロータ側伝動摩擦面からアーマチュア側伝動摩擦面が離反する。その結果、アーマチュア、ハブ及び駆動軸は、ロータとは一体に回転せず、外部駆動源から駆動軸に駆動力が伝達されなくなって停止することとなる。このため、回転機構もその動作を停止する。

電磁クラッチが外部駆動源から駆動軸に駆動力を伝達しないように制御する場合、ロータは回転したままであるが、アーマチュア、ハブ及び駆動軸は停止した状態となる。そして、電磁クラッチ付回転装置が取り付けられる車両等からの振動や衝撃が電磁クラッチ付回転装置に伝わると、電磁クラッチ付回転装置を構成するアーマチュア、ハブ及び駆動軸も加振される。

ここで、この電磁クラッチ付回転装置では、電磁コイルへの非通電時において、ｄ＜Ｄ×Ｌ２／Ｒ…式（１）の関係を満たす間隙ｄの異音防止間隙が設けられている。式（１）は、詳細を後述する関係式の近似により、導出されたものである。

このため、加振された駆動軸の前端側が軸芯に対して直角方向に揺動した場合、まず、異音防止間隙が無くなって第１規制面と第２規制面とが接触することとなり、駆動軸がそれ以上揺動することはない。その結果、離反しているアーマチュア側伝動摩擦面とロータ側伝動摩擦面とが接触する事態を生じ難い。このため、回転するロータと、停止しているアーマチュアとが大きな速度差を有しつつ接触する事態を生じ難く、これによる大きな異音も生じない。

したがって、本発明の電磁クラッチ付回転装置は、電磁クラッチからの異音の発生を抑制することができる。その結果、このような電磁クラッチ付回転装置が搭載される車両等の搭乗者に異音による不快感を与えることを抑制できる。

式（１）は以下の関係式から導いたものであり、図１〜図３を用いて説明する。なお、図１〜図３において、左側が前端側であり、右側が後端側である。まず、図１に示すように、本発明の電磁クラッチ付回転装置において、駆動軸６の前端にアーマチュア３が固定されている。そして、アーマチュア側伝動摩擦面３ａの軸芯Ｏを中心とする最外周縁Ｐ１の半径をＲとし、ロータ側伝動摩擦面４とアーマチュア側伝動摩擦面３ａとが軸方向に離反する間隔をＤとする。また、アーマチュア側伝動摩擦面３ａは、軸受８の前端側の中心点Ｃから前方にＬ１だけ離れた位置に設けられている。ロータ側伝動摩擦面４は、軸受８の前端側の中心点Ｃから前方にＬ１’だけ離れた位置に設けられている。

第１規制面６ａ（例えば、駆動軸６の一部が大径化された大径部の外周面）と、第１規制面６ａと径方向で対面する第２規制面７（例えば、ボス部の内周面）との間には、間隙ｄの異音防止間隙５が設けられている。また、第１規制面６ａの前端側の軸芯Ｏを中心とする最外周縁Ｐ２は、軸受８の前端側の中心点Ｃから前方にＬ２だけ離れた位置に設けられている。軸芯Ｏを中心とする最外周縁Ｐ２の半径をｒとし、軸芯Ｏを中心とする第２規制面７の半径をｒ’とする。

最外周縁Ｐ１上の任意の点と軸受８の前端側の中心点Ｃとを結ぶ直線Ｃ−Ｐ１は、軸芯Ｏに対して角度θ１で傾斜している。また、最外周縁Ｐ２上の任意の点と軸受８の前端側の中心点Ｃとを結ぶ直線Ｃ−Ｐ２は、軸芯Ｏに対して角度θ２で傾斜している。

そして、図２及び図３に示すように、駆動軸６の前端側が軸受８に片持ち支持された状態で、揺動して変位する場合を考える。この際、駆動軸６の前端側は、厳密にはカーブを描く。しかし、駆動軸６の変位が微小であることから簡略化して、駆動軸６の前端側が軸受８の前端側の中心点Ｃを屈曲点として、軸芯Ｏに対して屈曲するように傾斜すると想定する。

ここで、図２に示すように、アーマチュア側伝動摩擦面３ａの最外周縁Ｐ１がロータ側伝動摩擦面４に接触する場合において、駆動軸６の前端側の軸芯Ｏに対する傾斜角α１、ロータ側伝動摩擦面４とアーマチュア側伝動摩擦面３ａとが軸方向に離反する間隔Ｄ、及び最外周縁Ｐ１の半径Ｒの関係式を求める。なお、傾斜角α１が微小であることから、式２−５の近似式を適用する。

上記により、傾斜角α１、間隔Ｄ及び半径Ｒの間で、式２−９の関係が導かれる。

また、図３に示すように、第１規制面６ａの前端側の最外周縁Ｐ２が第２規制面７に接触する場合において、駆動軸６の前端側の軸芯Ｏに対する傾斜角α２、異音防止間隙５の間隙ｄ、及び第１規制面６ａの最外周縁Ｐ２と軸受８の前端側の中心点Ｃとの間の距離Ｌ２の関係式を求める。なお、傾斜角α２が微小であることから、式３−５の近似式を適用する。

上記により、傾斜角α２、間隙ｄ及び距離Ｌ２との間で、式３−９の関係が導かれる。

そして、アーマチュア側伝動摩擦面３ａの最外周縁Ｐ１がロータ側伝動摩擦面４に接触するよりも先に、第１規制面６ａの前端側の最外周縁Ｐ２が第２規制面７に接触する必要があることから、傾斜角α１及び傾斜角α２は、式４−１の関係を有しなければならない。そして、式４−１に式２−９及び式３−９を代入することにより、ｄ＜Ｄ×Ｌ２／Ｒ…式（１）が導出される。

本発明の電磁クラッチ付回転装置において、第１規制面は、駆動軸に固定される大径部材の外周面であり得る。この場合、駆動軸の一部を大径化して、駆動軸と一体に大径部材を形成したり、駆動軸と別体の大径部材を駆動軸に装着固定することにより、容易に本発明の構成を実現できるので、製造コストの低廉化を図ることができる。

本発明の電磁クラッチ付回転装置において、シールがメカニカルシールである場合、大径部材はこのメカニカルシールの可動環であり得る。この場合、メカニカルシールの可動環を大径部材としても利用することにより、大径部材を別途用意することなく、容易に本発明の構成を実現できるので、製造コストの低廉化を図ることができる。

本発明の電磁クラッチ付回転装置において、第１規制面は、ハブの外周面であり得る。この場合、ハブの外周面の一部を大径化して、ハブと一体に大径部材を形成することにより、容易に本発明の構成を実現できるので、製造コストの低廉化を図ることができる。

本発明の電磁クラッチ付回転装置において、第２規制面は、ボス部に固定される小径部材の内周面であり得る。この場合、ボス部の一部を小径化して、ボス部と一体に小径部材を形成したり、ボス部と別体の小径部材をボス部に装着固定することにより、容易に本発明の構成を実現できるので、製造コストの低廉化を図ることができる。

本発明の電磁クラッチ付回転装置において、シールがメカニカルシールである場合、小径部材はメカニカルシールの固定環であり得る。この場合、メカニカルシールの固定環を小径部材としても利用することにより、小径部材を別途用意することなく、容易に本発明の構成を実現できるので、製造コストの低廉化を図ることができる。

本発明の電磁クラッチ付回転装置において、回転機構は、冷媒としてのＣＯ₂を吸入した後、圧縮して吐出する圧縮機構であり得る。ＣＯ₂が冷媒である場合には、圧縮時の圧力が１５ＭＰａ程度の非常に高い圧力となるため、圧縮機構を駆動する駆動軸とハウジングとの間のシールにも高い封止性能が要求される。そして、駆動軸のシールされる部分を小径化した方がハウジングと駆動軸との間の封止性能を容易に高くすることができることから、駆動軸のシールされる部分から前端までが小径化される傾向にある。このような場合、駆動軸の剛性が低下し、駆動軸の前端側が一層揺動し易くなることから、本発明の効果をより顕著に享受することができる。

本発明の電磁クラッチ付回転装置において、第１規制面及び第２規制面の少なくとも一方には、両者の衝突を緩和する緩衝層が設けられていることが好ましい。この場合、第１規制面と第２規制面とが速度差を有さずに接触する際の小さな異音の発生をも抑制することができるので、本発明の効果をより確実に実現できる。

緩衝層は、ゴム、エラストマー、軟質樹脂、硬質樹脂、金属その他の一般的な緩衝材料を貼設したり、コーティングしたりすることにより形成され得る。

以下、本発明を具体化した実施例１〜５を図面を参照しつつ説明する。なお、図４〜図９において、左側が前端側であり、右側が後端側である。

図４及び図５に示すように、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１は、ＣＯ₂を冷媒とする容量可変型の斜板式圧縮機であり、ハウジング１０と、駆動軸１６と、回転機構としての斜板式圧縮機構２０と、電磁クラッチ５０とを備えている。

電磁クラッチ付回転装置１のハウジング１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の前端に接合固定されたフロントハウジング１２と、シリンダブロック１１の後端に弁・ポート形成体１３を介して接合固定されたリヤハウジング１４とを有している。

ハウジング１０内において、シリンダブロック１１とフロントハウジング１２との間には、クランク室１５が区画形成されている。シリンダブロック１１とフロントハウジング１２との間には、駆動軸１６がクランク室１５を通過するように配設されている。そして、駆動軸１６は、シリンダブロック１１側のラジアル軸受８１とフロントハウジング１２側のラジアル軸受８２とにより回転可能に支承されている。また、駆動軸１６は、ラジアル軸受８２の前端側でフロントハウジング１２内に設けられたシール９０によって封止されている。

フロントハウジング１２の前端側には、駆動軸１６の軸芯Ｏを中心軸として前方に円筒状に突出するボス部１２ａが形成されている。そして、ボス部１２ａ内には、シール９０より前方に突出する駆動軸１６の前端部１６ａが位置している。シール９０は、金属製環状体とゴム製リップとが一体化されたオイルシール等の一般的なものが採用されている。このため、駆動軸１６は、フロントハウジング１２側のラジアル軸受８２より前端側がラジアル軸受８２により片持ち支持された状態となっている。そして、シール９０は、駆動軸１６の前端側が軸芯Ｏに対して揺動したとしても、拘束力を殆ど発揮しないことから、駆動軸１６は、ラジアル軸受８２の前端側の中心点Ｃより前端側で軸芯Ｏに対して直角方向に揺動し得る状態となっている。特に、この電磁クラッチ付回転装置１がＣＯ₂を冷媒とする容量可変型の斜板式圧縮機であることから、ＣＯ₂を冷媒としないものと比較して、駆動軸１６が小径化される傾向にあり、駆動軸１６の剛性が低下して、一層揺動し易くなっている。

駆動軸１６には、車両の走行駆動源でもある外部駆動源としてのエンジンＥが電磁クラッチ５０を介して作動連結されている。

電磁クラッチ５０は、ロータ５２と、ステータ５６と、アーマチュア５１と、アーマチュア５１及び駆動軸１６を連結するハブ５３とを有している。

ロータ５２は、ハウジング１０の外側前方に位置し、ボス部１２ａの外周側に配設された軸受８４を介して、ボス部１２ａに回転可能に支承されている。また、ロータ５２は、ベルト５９を介して、エンジンＥに連動連結されている。ロータ５２の前端側には、後述するアーマチュア側伝動摩擦面５１ａと対向配置されるロータ側伝動摩擦面５２ａが形成されている。ステータ５６は、ロータ５２内に収納されつつ、フロントハウジング１２の前端側に固止されており、電磁コイル５６ａを内蔵するものである。アーマチュア５１は、中央に開口を有する円盤状のものである。アーマチュア５１の後端側には、ロータ５２の前端側のロータ側伝動摩擦面５２ａに対向配置されるアーマチュア側伝動摩擦面５１ａが形成されている。ハブ５３は、中央に駆動軸１６の前端部１６ａに噛合する噛合穴部５３ａを有している。また、ハブ５３は、一方がハブ５３の外周側に接合され、他方がアーマチュア５１に接合される弾性部材５４を有している。

このような構成である電磁クラッチ５０は、電磁コイル５６ａへの通電時、ステータ５６がアーマチュア５１を磁力により吸引することにより、ア−マチュア５１が弾性部材５４の弾性力に抗して移動し、ロータ側伝動摩擦面５２ａがアーマチュア側伝動摩擦面５１ａに当接する。その結果、アーマチュア５１、ハブ５３及び駆動軸１６にロータ５２から駆動力が伝達され、アーマチュア５１、ハブ５３及び駆動軸１６はロータ５２と一体に回転することとなる。

逆に、電磁コイル５６ａへの非通電時には、ステータ５６がアーマチュア５１を磁力により吸引しなくなることにより、ア−マチュア５１が弾性部材５４の弾性力に従って元の位置に復帰し、ロータ側伝動摩擦面５２ａからアーマチュア側伝動摩擦面５１ａが離反する。その結果、アーマチュア５１、ハブ５３及び駆動軸１６は、ロータ５２とは一体に回転せず、エンジンＥから駆動軸１６に駆動力が伝達されなくなって停止することとなる。

このため、エンジンＥの稼動時においては、状況に応じて電磁クラッチ５０がエンジンＥから駆動軸１６への駆動力の断続を制御することにより、駆動軸１６を適宜回転駆動することが可能となっている。

ボス部１２ａ内に位置する駆動軸１６の前端部１６ａには、別部材である円環状の大径部材７１が嵌合固定されている。大径部材７１を構成する材料としては、鉄、アルミ等の金属材料、ＰＰＳ等の硬質樹脂、複合材料、その他の一般的なものを採用することができる。そして、大径部材７１の外周面が駆動軸１６の外周側に一体的に形成される第１規制面６１とされている。また、ボス部１２ａの内周面が第１規制面６１と径方向で対面する第２規制面６２とされている。

図５に拡大して示すように、電磁コイル５６ａへの非通電時、アーマチュア側伝動摩擦面５１ａの軸芯Ｏを中心とする最外周縁の半径をＲとし、ロータ側伝動摩擦面５２ａとアーマチュア側伝動摩擦面５１ａとが軸方向で離反する間隔をＤとする。一般的に、半径Ｒは、４０〜６０ｍｍ程度であり、間隔Ｄは、０．１〜０．３ｍｍ程度である。

この場合に、第１規制面６１と第２規制面６２との間には、異音防止間隙６０が設けられている。そして、異音防止間隙６０は、ラジアル軸受８２の前端側の中心点Ｃから前方にＬ２だけ離れた位置で、ｄ＜Ｄ×Ｌ２／Ｒ…式（１）の関係を満たす間隙ｄを有している。実施例１の電磁クラッチ付回転装置１において、具体例としては、半径Ｒが６０ｍｍであり、間隔Ｄが０．３５ｍｍであり、距離Ｌ２が４０ｍｍであるとき、隙間ｄ＜０．２ｍｍである。

なお、大径部材７１の前端面７１ａは、ハブ５３の噛合穴部５３ａの後端が当止めされるようになっている、これにより、駆動軸１６が細く、駆動軸１６にハブ５３を当て止めるための段差を設けにくい場合でも、大径部材７１は、ハブ５３を駆動軸１６の前端部１６ａに装着する際の挿入深さを決める機能も発揮している。

図４に示すように、クランク室１５内において、駆動軸１６の前方にはラグプレート１７が一体回転可能に固定されている。そして、ラグプレート１７とフロントハウジング１２との間には、スラスト軸受８３が配設されている。さらに、クランク室１５内には、実質的に円盤状をなす斜板１８が収容されている。斜板１８は、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）、軸受鋼（ＳＵＪ２）等の鉄系材料により基材が構成されており、斜板１８の前面及び後面の表層には、例えば、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ系合金やＡｌ−Ｓｉ系合金等が溶射されることにより摺動層が形成されている。

斜板１８の中央部には、駆動軸１６を挿通させる挿通孔１８ａが貫通形成されている。そして、斜板１８は、挿通孔１８ａを介して駆動軸１６にスライド移動可能でかつ傾動可能に支持されている。ラグプレート１７と斜板１８との間にはヒンジ機構１９が配設されている。

ヒンジ機構１９は、ラグプレート１７の後面に突設された二つ（紙面手前側の一方は図示されていない）のラグプレート側突起４１と、斜板１８の前面においてラグプレート１７側に向かって突設された斜板側突起４２とからなっている。斜板側突起４２は、先端側が二つのラグプレート側突起４１間に入り込んでいる。従って、ラグプレート１７の回転力は、ラグプレート側突起４１及び斜板側突起４２を介して斜板１８に伝達される。

ラグプレート側突起４１の基部にはカム部４３が形成されている。カム部４３において斜板１８を臨む後端面にはカム面４３ａが形成されている。斜板側突起４２の先端は、カム部４３のカム面４３ａに対して摺動可能に当接されている。従って、ヒンジ機構１９は、斜板側突起４２の先端がカム部４３のカム面４３ａ上を駆動軸１６に対する接離方向へ移動することで、斜板１８の傾動を案内する。

シリンダブロック１１において駆動軸１６の軸芯Ｏ周りには、複数のシリンダボア２２が等角度間隔で前後方向（紙面左右方向）に貫通形成されている。片頭型のピストン２３は、各シリンダボア２２内に前後方向へ移動可能に収容されている。シリンダボア２２の前後開口は、弁・ポート形成体１３の前端面及びピストン２３によって閉塞されており、このシリンダボア２２内にはピストン２３の前後方向への移動に応じて容積変化する圧縮室２４が区画されている。

ピストン２３は、シリンダボア２２に挿入される円柱状の頭部３７と、シリンダボア２２の外方でクランク室１５に位置する首部３８とが前後方向に連接されてなる。頭部３７及び首部３８は、アルミニウム系の金属材料（純アルミニウム又はアルミニウム合金のことを指す）より構成されている。首部３８の内側には、一対のシュー座３８ａが凹設されている。首部３８内には、半球状をなす第１シュー２５Ａ及び第２シュー２５Ｂからなるシュー２５が内装されている。第１シュー２５Ａ及び第２シュー２５Ｂを構成する材料としては、ＳＵＪ２等の鉄系材料やアルミ合金、アルジル合金等のアルミ系材料が採用されている。また、第１シュー２５Ａ及び第２シュー２５Ｂの表面にＮｉメッキ等の表面処理が施される場合もある。なお、本明細書において「半球」とは、球体を二等分したもののみを意味するものではなく、球体の球面の一部を備えたもののことを指す。

第１シュー２５Ａ及び第２シュー２５Ｂは、それぞれ半球面２５ａを以て対応するシュー座３８ａによって球面受けされている。第１シュー２５Ａの半球面２５ａと第２シュー２５Ｂの半球面２５ａとは、同一球面上に存在している。各ピストン２３は、第１シュー２５Ａ及び第２シュー２５Ｂを介して斜板１８の外周部に係留されている。圧縮室２４と反対側に位置する第１シュー２５Ａは、半球面２５ａと反対側の平面形状の摺接面２５ｂを以て斜板１８の前面に当接され、圧縮室２４側、つまり圧縮反力を受ける側の第２シュー２５Ｂは、半球面２５ａと反対側の摺接面２５ｂを以て、斜板１８の後面に当接されている。このような構成により、駆動軸１６の回転によって斜板１８が回転すると、ピストン２３が前後方向に往復直線運動することが可能となっている。

電磁クラッチ付回転装置１のハウジング１０内において、弁・ポート形成体１３とリヤハウジング１４との間には、吸入室２６及び吐出室２７がそれぞれ区画形成されている。弁・ポート形成体１３には、圧縮室２４と吸入室２６との間に位置するようにして、吸入ポート２８及び吸入弁２９がそれぞれ形成されている。弁・ポート形成体１３には、圧縮室２４と吐出室２７との間に位置するようにして、吐出ポート３０及び吐出弁３１がそれぞれ形成されている。

ラグプレート１７、斜板１８、ヒンジ機構１９、ピストン２３、シュー２５、シリンダボア２２、吸入ポート２８、吸入弁２９、吐出ポート３０及び吐出弁３１等により、冷媒を吸入した後、圧縮して吐出する斜板式圧縮機構２０が構成されている。

冷凍回路の冷媒としてはＣＯ₂が用いられている。図示しない外部回路から吸入室２６に導入された冷媒ガスは、各ピストン２３の上死点位置から下死点位置側への移動により、吸入ポート２８及び吸入弁２９を介して圧縮室２４に吸入される。圧縮室２４に吸入された冷媒ガスは、ピストン２３の下死点位置から上死点位置側への移動により所定の圧力にまで圧縮され、吐出ポート３０及び吐出弁３１を介して吐出室２７に吐出される。吐出室２７の冷媒ガスは外部回路へと導出される。

電磁クラッチ付回転装置１のハウジング１０内には、抽気通路３２及び給気通路３３並びに制御弁３４が設けられている。抽気通路３２は、クランク室１５と吸入室２６とを接続する。給気通路３３は、吐出室２７とクランク室１５とを接続する。給気通路３３の途中には、電磁弁よりなる周知の制御弁３４（図４中、模式的に示す。）が配設されている。

制御弁３４の開度を外部からの給電制御によって調節することで、給気通路３３を介したクランク室１５への高圧な吐出ガスの導入量と、抽気通路３２を介したクランク室１５からのガス導出量とのバランスが制御され、クランク室１５の内圧が決定される。クランク室１５の内圧の変更に応じてクランク室１５の内圧と圧縮室２４の内圧との差が変更され、斜板１８の傾斜角度が変更される結果、ピストン２３のストローク即ち斜板式圧縮機構２０の吐出容量が調節される。

例えば、制御弁３４の弁開度が減少すると、クランク室１５の内圧が低下する。このため、斜板１８の傾斜角度が増大してピストン２３のストロークが増大し、斜板式圧縮機構２０の吐出容量が増大する。逆に、制御弁３４の弁開度が増大すると、クランク室１５の内圧が上昇する。このため、斜板１８の傾斜角度が減少してピストン２３のストロークが減少し、斜板式圧縮機構２０の吐出容量が減少する。

こうして、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１は、図示しない外部回路とともに車両用等の冷凍回路を構成し、車室内等を空調することが可能となっている。

ここで、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１において、電磁クラッチ５０がエンジンＥから駆動軸１６に駆動力を伝達しないように制御する場合、ロータ５２は回転したままであるが、アーマチュア５１、ハブ５３及び駆動軸１６は停止した状態となる。そして、電磁クラッチ付回転装置１が取り付けられる車両等からの振動や衝撃が電磁クラッチ付回転装置１に伝わると、電磁クラッチ付回転装置１を構成するアーマチュア５１、ハブ５３及び駆動軸１６も加振される。

ここで、この電磁クラッチ付回転装置１では、電磁コイル５６ａへの非通電時において、ｄ＜Ｄ×Ｌ２／Ｒ…式（１）の関係を満たす間隙ｄの異音防止間隙６０が設けられている。

このため、加振された駆動軸１６の前端側が軸芯Ｏに対して直角方向に揺動した場合、まず、異音防止間隙６０が無くなって第１規制面６１と第２規制面６２とが接触することとなり、駆動軸１６がそれ以上揺動することはない。その結果、離反しているアーマチュア側伝動摩擦面５１ａとロータ側伝動摩擦面５２ａとが接触する事態を生じ難くなっている。このため、回転するロータ５２と、停止しているアーマチュア５１とが大きな速度差を有しつつ接触する事態を生じ難くなっており、これによる大きな異音も生じない。

したがって、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１は、電磁クラッチ５０からの異音の発生を抑制することができている。その結果、このような電磁クラッチ付回転装置１が搭載される車両等の搭乗者に異音による不快感を与えることを抑制できている。

また、この電磁クラッチ付回転装置１において、第１規制面６１は、駆動軸１６に装着固定される別体の大径部材７１の外周面であることから、容易に本発明の構成を実現できており、製造コストの低廉化を図ることができている。

さらに、この電磁クラッチ付回転装置１において、回転機構は、冷媒としてのＣＯ₂を吸入した後、圧縮して吐出する斜板式圧縮機構２０である。そして、ＣＯ₂が冷媒である場合には、上述の通り、駆動軸１６のシールされる部分から前端までが小径化される傾向にあり、駆動軸１６の剛性が低下して駆動軸１６の前端側が一層揺動し易くなることから、本発明の効果をより顕著に享受することができている。

実施例２の電磁クラッチ付回転装置は、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１における大径部材７１の代わりに、図６に示すように、ハブ５３に形成された大径部７２を採用し、さらに、ボス部１２ａ内に緩衝部材１２ｂが配設されている。その他の構成は、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１と同様であるので、説明は省く。

大径部７２は、ボス部１２ａ内にある金属製のハブ５３の外周側に一体に形成された外フランジである。そして、大径部７２の外周面が駆動軸１６の外周側に一体的に形成される第１規制面６１ｂとされている。

緩衝部材１２ｂは、ＰＰＳ樹脂からなる円筒状のものであり、ボス部１２ａの内周面に嵌合固定されている。そして、ボス部１２ａ内の緩衝部材１２ｂの内周面が第１規制面６１ｂと径方向で対面する第２規制面６２ｂとされている。緩衝部材１２ｂは、第１規制面６１ｂと第２規制面６２ｂとの衝突を緩和する緩衝層としても機能する。

第１規制面６１ｂと第２規制面６２ｂとの間には、異音防止間隙６０ｂが設けられている。そして、異音防止間隙６０ｂは、ラジアル軸受８２の前端側の中心点Ｃから前方にＬ２だけ離れた位置で、ｄ＜Ｄ×Ｌ２／Ｒ…式（１）の関係を満たす間隙ｄを有している。

このような構成である実施例２の電磁クラッチ付回転装置も、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１と同様の理由により、本発明の作用効果を奏することができている。

また、この電磁クラッチ付回転装置において、第１規制面６１ｂは、ハブ５３に形成された大径部７２の外周面であることから、容易に本発明の構成を実現できているので、製造コストの低廉化を図ることができている。

さらに、この電磁クラッチ付回転装置において、第２規制面６２ｂには、第１規制面６１ｂよ第２規制面６２ｂとの衝突を緩和する緩衝層としての緩衝部材１２ｂが設けられている。このため、この電磁クラッチ付回転装置は、第１規制面６１ｂと第２規制面６２ｂとが速度差を有さずに接触する際の小さな異音の発生をも抑制することができているので、本発明の効果をより確実に実現できている。

実施例３の電磁クラッチ付回転装置は、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１における大径部材７１の代わりに、図７に示すように、ボス部１２ａに固定される小径部材７３を採用している。その他の構成は、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１と同様であるので、説明は省く。

実施例３の電磁クラッチ付回転装置では、駆動軸１６の外周面自体が第１規制面６１ｃとされている。

ボス部１２ａの内周面には、別部材である円環状の小径部材７３が嵌合固定されている。小径部材７３を構成する材料としては、大径部材７１と同様のものを採用することができる。そして、小径部材７３の内周面が第１規制面６１ｃと径方向で対面する第２規制面６２ｃとされている。

第１規制面６１ｃと第２規制面６２ｃとの間には、異音防止間隙６０ｃが設けられている。そして、異音防止間隙６０ｃは、ラジアル軸受８２の前端側の中心点Ｃから前方にＬ２だけ離れた位置で、ｄ＜Ｄ×Ｌ２／Ｒ…式（１）の関係を満たす間隙ｄを有している。

このような構成である実施例３の電磁クラッチ付回転装置も、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１と同様の理由により、本発明の作用効果を奏することができている。

また、この電磁クラッチ付回転装置において、第２規制面６１ｂは、ボス部１２ａに固定される小径部材７３の内周面であることから、容易に本発明の構成を実現できているので、製造コストの低廉化を図ることができている。

実施例４の電磁クラッチ付回転装置は、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１におけるシール９０の代わりに、図８に示すように、メカニカルシール９１を採用している。そして、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１における大径部材７１の代わりに、メカニカルシール９１の固定環９２がボス部１２ａに固定される小径部材としても機能する。その他の構成は、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１と同様であるので、説明は省く。

実施例４の電磁クラッチ付回転装置は、メカニカルシール９１を駆動軸１６に装着可能にするため、ラジアル軸受８２ａが実施例１の電磁クラッチ付回転装置１のラジアル軸受８２よりも大幅に大径化されている。そして、ラグプレート１７の前端側にも、駆動軸１６を覆うように突出する円筒部１７ａが形成されている。このため、駆動軸１６は、ラグプレート１７の円筒部１７ａとともに、ラジアル軸受８２ａを介してハウジング１０に回転可能に支承されている。

メカニカルシール９１は、フロントハウジング１２の軸孔１２ｃに固定され、自己の後端側に固定側シール端面９２ａをもつ固定環９２と、ハウジング１０内に位置する駆動軸１６に固定され、自己の前端側に、固定側シール端面９２ａと摺接する回転側シール端面９３ａをもつ回転環９３と、駆動軸１６に固定され、回転環９３における回転側シール端面９３ａの背面に位置し、環状をなして駆動軸１６を封止するパッキン９４と、駆動軸１６に固定され、回転環９３を駆動軸１６の前端側に押圧するばね９５とを有している。

このような構成であるメカニカルシール９１は、固定側シール端面９２ａと回転側シール端面９３ａとがばね９５により押圧されつつ摺接するともに、パッキン９４が駆動軸１６と回転環９３との隙間を封止する。このため、このメカニカルシール９１は、ＣＯ₂等の高圧の冷媒を使用する場合であっても、軸孔１２ｃと駆動軸１６との隙間から冷媒が外部に漏洩しないよう確実にシールすることが可能となっている。

実施例４の電磁クラッチ付回転装置では、駆動軸１６の外周面自体が第１規制面６１ｄとされている。

そして、固定環９２の内周面が第１規制面６１ｄと径方向で対面する第２規制面６２ｄとされている。

第１規制面６１ｄと第２規制面６２ｄとの間には、異音防止間隙６０ｄが設けられている。そして、異音防止間隙６０ｄは、ラジアル軸受８２ａの前端側の中心点Ｃから前方にＬ２だけ離れた位置で、ｄ＜Ｄ×Ｌ２／Ｒ…式（１）の関係を満たす間隙ｄを有している。なお、軸孔１２ｃの内周面と、可動環９３の外周面又はばね９５との間隔は、間隙ｄより大きくされている。

このような構成である実施例４の電磁クラッチ付回転装置も、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１と同様の理由により、本発明の作用効果を奏することができている。

また、この電磁クラッチ付回転装置は、メカニカルシール９１を採用し、メカニカルシール９１の固定環９２を小径部材としても利用している。このため、この電磁クラッチ付回転装置は、小径部材を別途用意する必要がなくなっており、製造コストの低廉化を図ることが可能となっている。

図９に示すように、実施例５の電磁クラッチ付回転装置は、実施例４の電磁クラッチ付回転装置と同様に、メカニカルシール９１を採用している。そして、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１における大径部材７１の代わりに、メカニカルシール９１の可動環９３が駆動軸１６に固定される大径部材としても機能する。その他の構成は、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１及び実施例４の電磁クラッチ付回転装置と同様であるので、説明は省く。

実施例５の電磁クラッチ付回転装置において、第１規制面６１ｅは、可動環９３の外周面のうち前端側の面に形成されている。また、第２規制面６２ｅは、軸孔１２ｃの内周面のうち前端側の面であって、第１規制面６１ｅと径方向で対面する範囲に形成されている。

第１規制面６１ｅと第２規制面６２ｅとの間には、異音防止間隙６０ｅが設けられている。そして、異音防止間隙６０ｅは、ラジアル軸受８２ａの前端側の中心点Ｃから前方にＬ２だけ離れた位置で、ｄ＜Ｄ×Ｌ２／Ｒ…式（１）の関係を満たす間隙ｄを有している。なお、駆動軸１６の外周面と、固定環９２の内周面との間隔は、間隙ｄより大きくされている。

このような構成である実施例５の電磁クラッチ付回転装置も、実施例１の電磁クラッチ付回転装置１及び実施例４の電磁クラッチ付回転装置と同様の理由により、本発明の作用効果を奏することができている。

また、この電磁クラッチ付回転装置は、メカニカルシール９１を採用し、メカニカルシール９１の可動環９３を大径部材としても利用している。このため、この電磁クラッチ付回転装置は、大径部材を別途用意する必要がなくなっており、製造コストの低廉化を図ることが可能となっている。

以上において、本発明を実施例１〜５に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜５に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

本発明は電磁クラッチ付回転装置に利用可能である。

本発明の電磁クラッチ付回転装置に係り、式（１）を導出するための模式図である。 本発明の電磁クラッチ付回転装置に係り、式（１）を導出するための模式図である。 本発明の電磁クラッチ付回転装置に係り、式（１）を導出するための模式図である。 実施例１の電磁クラッチ付回転装置の縦断面図である。 実施例１の電磁クラッチ付回転装置の要部拡大縦断面図である。 実施例２の電磁クラッチ付回転装置の要部拡大縦断面図である。 実施例３の電磁クラッチ付回転装置の要部拡大縦断面図である。 実施例４の電磁クラッチ付回転装置の要部拡大縦断面図である。 実施例５の電磁クラッチ付回転装置の要部拡大縦断面図である。

符号の説明

１…電磁クラッチ付回転装置
６、１６…駆動軸
１６ａ…駆動軸の前端部
８、８１、８２、８２ａ…軸受（ラジアル軸受）
１０…ハウジング（１２…フロントハウジング、１１…シリンダブロック、１４…リヤハウジング）
１２ａ…ボス部
１２ｃ…緩衝部材
２０…回転機構（斜板式圧縮機構）
５０…電磁クラッチ
３、５１…アーマチュア
３ａ、５１ａ…アーマチュア側伝動摩擦面
５２…ロータ
４、５２ａ…ロータ側伝動摩擦面
５３…ハブ
５６…ステータ
５６ａ…電磁コイル
５、６０、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ…異音防止間隙
６ａ、６１、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ…第１規制面
７、６２、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ…第２規制面
７１…大径部材
７３…小径部材
９０、９１…シール（９１…メカニカルシール）
９２…固定環
９３…可動環
ｄ…異音防止間隙の隙間
Ｒ…アーマチュア側伝動摩擦面の軸芯を中心とする最外周縁の半径
Ｄ…ロータ側伝動摩擦面とアーマチュア側伝動摩擦面とが軸方向で離反する間隔
Ｌ２…軸受から異音防止間隙までの距離
Ｅ…外部駆動源（エンジン）
Ｏ…軸芯

Claims (8)

1. ハウジングと、該ハウジングに軸受を介して回転可能に支承されるとともに、該軸受の前端側で該ハウジング内に設けられたシールによって封止され、外部駆動源によって駆動される駆動軸と、該ハウジング内に設けられ、該駆動軸の回転により作動する回転機構と、該外部駆動源から該駆動軸への駆動力の断続を制御可能な電磁クラッチとを備え、
   該ハウジングの前端側には、該駆動軸の軸芯を中心軸として前方に円筒状に突出するボス部が形成され、
   該ボス部内には、該シールより前方に突出する該駆動軸の前端部の少なくとも一部が位置しており、
   該電磁クラッチは、該ボス部に回転可能に支承され、該外部駆動源に連動連結されるロータと、該ロータ内に収納固止され、電磁コイルを内蔵したステータと、該ロータの前端側のロータ側伝動摩擦面に自己の後端側のアーマチュア側伝動摩擦面を対向配置させる円板状のアーマチュアと、該アーマチュア及び該駆動軸を連結するハブとを有するものである電磁クラッチ付回転装置において、
   前記電磁コイルへの非通電時には、前記アーマチュア側伝動摩擦面の前記軸芯を中心とする最外周縁の半径をＲとし、前記ロータ側伝動摩擦面と該アーマチュア側伝動摩擦面とが軸方向で間隔Ｄだけ離反する場合、前記駆動軸又は前記ハブの外周側に一体的に形成される第１規制面と、該第１規制面と径方向で対面し、前記ボス部の内周側に一体的に形成される第２規制面との間には、前記軸受から前方にＬ２だけ離れた位置で、
   ｄ＜Ｄ×Ｌ２／Ｒ
   の関係を満たす間隙ｄの異音防止間隙が設けられていることを特徴とする電磁クラッチ付回転装置。
2. 前記第１規制面は、前記駆動軸に固定される大径部材の外周面である請求項１記載の電磁クラッチ付回転装置。
3. 前記シールはメカニカルシールであり、前記大径部材は該メカニカルシールの可動環である請求項２記載の電磁クラッチ付回転装置。
4. 前記第１規制面は、前記ハブの外周面である請求項１記載の電磁クラッチ付回転装置。
5. 前記第２規制面は、前記ボス部に固定される小径部材の内周面である請求項１記載の電磁クラッチ付回転装置。
6. 前記シールはメカニカルシールであり、前記小径部材はメカニカルシールの固定環である請求項５記載の電磁クラッチ付回転装置。
7. 前記回転機構は、冷媒としてのＣＯ₂を吸入した後、圧縮して吐出する圧縮機構である請求項１乃至６のいずれか１項記載の電磁クラッチ付回転装置。
8. 前記第１規制面及び前記第２規制面の少なくとも一方には、両者の衝突を緩和する緩衝層が設けられている請求項７記載の電磁クラッチ付回転装置。

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