JP2010526251A - 空調機用コンプレッサー - Google Patents

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Abstract

空調機用コンプレッサーは、筐体3と、軸5の周りを回転し得るシャフト4と、トルク伝達装置1とを備えており、前記トルク伝達装置1は、プーリー7と、前記プーリー7の内側に位置付けられた転がり軸受け8とを備え、前記転がり軸受け8は、インナーリング14と、アウターリング15と、少なくとも一列の転がり要素16と、トルク伝達部材9とを備え、前記トルク伝達部材9は、前記プーリー7に角度を付けて連結された外側部分と、前記シャフト4に固定された内側部分20と、前記外側部分及び前記内側部分を連結する少なくとも二つの腕部21とを備えている。間隙23は腕部21の間に形成され、前記インナーリング14のボア14bは、前記回転軸5から前記間隙23の内側端部23aの距離よりも大きな半径を有し、それによって、圧着工具の挿入が可能になる。前記筐体の局所的な塑性変形部部分が前記インナーリングの横断面14cに干渉し、前記局所的な塑性変形部部分は、前記トルク伝達部材9及び前記インナーリング14の間の少なくとも一つの相対的な角度位置において、前記間隙23と軸方向に位置合わせして配置されている。

Description

本発明は、自動車向けの空調機用コンプレッサーの分野に関する。
空調機用コンプレッサーの駆動装置においては電磁クラッチを使用することが可能である。別の事例においては、駆動ベルトによって駆動されるプーリーが、駆動プレートを介してコンプレッサーのシャフトを駆動する。機械的な”ヒューズ”を、プーリーと、駆動されるコンプレッサーのシャフトとの間に配置することができ、よって、例えばコンプレッサーの焼き付きに起因する過度な高トルクが生じた場合に、プーリーは回転し続けることができる。プーリーが故障した場合に、ベルトはプーリー上を滑り始め、すぐに破損してしまう。また、ベルトによって駆動される他の構成部品が、次いで駆動損失を被る。このタイプの装置は、特許文献1に明白に記載されている。
しかしながら、コンプレッサーのシャフトにプーリーを備えた転がり軸受けを取り付け、次いで転がり軸受けを軸方向に固定するサークリップをシャフトに機械加工された溝内に取り付け、次いで最後に駆動プレートを取り付ける必要がある。したがって、コンプレッサーの製造者の施設において実施される作業数は多い。さらに、これら作業の自動化は高い経費をもたらすので困難である。
米国特許第6332842号明細書
本発明は、上述の欠点を解決することを目的としている。
本発明は、空調機用コンプレッサーを組み立てるのに少ない作業しか必要としない空調機用コンプレッサーを提案しており、この空調機用コンプレッサーは、これら作業を自動化することが可能である。
空調機用コンプレッサーは、筐体、軸の周りに回転することができるシャフト、及びプーリーと、プーリーの内部に配置された転がり軸受けと、トルク伝達部材とを備えるトルク伝達装置を備えている。転がり軸受けは、インナーリングと、アウターリングと、少なくとも一列の転がり要素とを備えている。トルク伝達部材は、プーリーに角度を付けて接続された外側部分と、シャフトに固定された内側部分と、外側部分と内側部分とを接続している少なくとも二つのスポーク部或いは腕部とを備えている。間隙が、これら腕部の間に形成されている。インナーリングのボアは、回転軸と前記間隙の内側端部との間の距離よりも大きな半径を有し、それによって圧着工具の挿入を可能にする。筐体の局所的な塑性変形は、インナーリングの横断面に干渉する。局所的な塑性変形部は、トルク伝達部材とインナーリングとの間の少なくとも一つの相対的な角度位置における前記間隙と軸方向に位置合わせされた状態にある。
塑性変形部は低コストで得ることができる。塑性変形部は、互いから角度を付けて離間させることができる。
一つの実施形態において、腕部は閾値よりも高いトルクが掛かった場合に破断することを意図された小断面領域を有している。小断面領域は内側部分に極めて接近して位置付けることができ、腕部における他の部分の軸方向厚さよりも小さな軸方向厚さを有している。小断面領域は、半径方向部分の円状ローレット切りによって得ることができる。
一つの実施形態においては、外側部分は複数の軸方向指状部を備えている。角度を有した細長い弾性スリーブは、少なくとも一つの指状部の周りに配置することができる。スリーブはプレートに対するプーリーの角度を有する動きの減衰を可能にする。スリーブは、プーリーの外側部分の開口部に取り付けることができる。スリーブは、指状部のためのハウジングを形成する孔部を備えることができる。この孔部はスリーブの両横方向縁部から異なる距離に設けることができ、よってトルクが伝達される方向における減衰を助長している。
空調機用コンプレッサーを組立てる一つの方法は、
−プーリーと、このプーリーに配置された転がり軸受け(8)とを備えるとともにインナーリングと、アウターリングと、少なくとも一列の転がり要素と、プーリーに角度を付けて連結された外側部分と、内側部分と、これら外側部分と内側部分とを連結する少なくとも二つの腕部を備えるトルク伝達部材とを備える組立品が、、コンプレッサーのシャフト(4)に取り付けられ、間隙が腕部の間に形成され、インナーリングのボアが、回転軸と間隙の内側端部との間の距離よりも大きな半径を有するステップと、
−インナーリングが、ルク伝達部材の腕部の間に圧着工具を挿入することによって、コンプレッサーの筐体上に圧着されるステップであって、この工具が幾つかの軸方向歯状部を備え、この歯状部が、前記腕部の間に形成された間隙に進入し、軸方向の動きの際にインナーリングの横断面に対して前記筐体の材料を据え込み加工するパンチを形成するステップと、
を備えることができる。
組み立て品は、第一の工場にて製造され、次いで例えばコンプレッサー等の駆動機器に組み立て品を取り付ける第二の工場に供給することができる。組み立て品は、コンプレッサーのシャフト及び筐体に対して、前記組み立て品の軸方向の動きを通じ、次いで例えば筐体のリムなどの非回転部分に衝突する圧着工具によって、転がり軸受けのインナーリングに取り付けられる。
一つの実施形態においては、組み立て品をコンプレッサーのシャフト上に取り付けるステップは、シャフトにインナーリングを嵌合するステップを備えている。この嵌合は、緊密嵌合でもよく、そうでなくてもよい。
一つの実施形態においては、インナーリングは工具を使用して嵌合され、この工具は、間隙を介して進入することによって、インナーリングの横断面を押圧するプッシュロッドとして作用する。
一つの実施形態においては、圧着工具及び嵌合工具は同軸である。
プーリー/軸受け/トルク伝達部材の組み立ては、部品の損失の危険が低い状態で扱うことができ、非常に容易に支持部に取り付けることができる。組立てられた状態において、組み立て品は、伝達されたトルクを制限し、振動を減衰し、これにより、プーリーが転がり軸受けによって支持されている場合に、万一過度なトルクが生じても、プーリー動作の連続性を保証している。機械的な”ヒューズ”として作用しているトルク伝達部材が壊れた後でも、プーリーは回転し続けることが可能である。プーリーと接触しているベルトによって駆動される他の構成要素は、普通に動作し続けることが可能である。転がり軸受けはプーリーを中心合わせして、プーリーが回転することを可能にしている。
本発明は、いくつかの実施形態の記載を読むことからより良く理解され、それら実施形態は、完全には限定しない目的で単に提供されており、それは添付図に図示されている。
本発明の第一実施形態による、組み立て品の後立面図である。 図1の組立て品を貫通する、軸方向断面図である。 図1の組立て品における、前立面図である。 図1の組立て品が組み立てられている工程における、部分的な軸方向断面図である。 図1の組立て品が組み立てられている工程における、部分的な軸方向断面図である。 図4及び図5において使用された組立て工具の、前立面図である。 図6の組立て工具における、側立面図である。 組み合わされた組立て工具の、前立面図である。 図8の組立て工具における、側立面図である。
図1〜5において、トルク伝達装置1は、非回転式の筐体3及び幾何学的な軸5の周りに回転することができるシャフト4を備えるコンプレッサー2に取り付けられている。シャフト4は、ネジ切り部分4bに終端するステップ状の端部4aを備えることができ、よって、シャフト4はナット6と共働することができる。
トルク伝達装置1は、プーリー7と、転がり軸受け8と、トルク伝達プレート9とを備えている。プーリー7は、環状周辺部10は、ベルト(図示せず)と共働することを意図された外側表面10aと、ボア10bと、二つの半径方向側面10c及び10dとを提供する環状周辺部10を備えている。外側表面10aは環状リブを備えることができ、例えば複数のV上部を有するタイプのベルトと共働する。プーリー7は、周辺部10と同軸の環状中央部11を備え、環状中央部11は、外側表面11aと、ボア11bと、二つの半径方向側面11c及び11dを備えている。ボア11bは、環状リブの形態を取ることができる。半径方向側面11c及び11dは、それぞれ、半径方向側面10c及び10dに対して後退させることができる。
また、プーリー7は、周辺部10と中央部11との間に位置付けられた連結部12を備えている。連結部12は、周辺部10の半径方向面10c及び10dに対して、ごく僅かに後退させることができる。周辺部10、中央部11、及び連結部12は、例えば一体として鋳造された一体物とすることができる。プーリー7は、例えばポリアミド樹脂、フェノール樹脂、又は代替的にポリウレタンなどの樹脂から形成することができる。
連結部12は、半径方向中央円板12aと、円板12aに垂直かつ中央部11から周辺部10へ軸方向に拡大しながら延在する複数の強化リブ12bとを備えることができる。さらに、複数の孔13が円板12aに形成されている。孔13は、二つのリブ12bの間に設けられ、周辺部10と中央部11との間において、円板12の高さ全体又は一部分に亘って半径方向に延在することができる。図示された実施形態には、二つの孔13の間に配置された三つのリブ12bがある。孔13は総計で6個とすることができる。リブ12bは、軸5に垂直な半径方向平面に対して対称とすることができる。
転がり軸受け8は、インナーリング14、アウターリング15、少なくとも一列の転がり要素16、及び転がり要素16と二つのシール材18、19との均等な円周方向間隙を維持するためのケージ17を備えている。インナーリング14は、軸対称な外側表面14aと、筐体3の軸方向表面3aに接触するボア14bと、二つの半径方向側面14c及び14dとを備え、側面14dは、筐体3の半径方向表面3b、例えば肩部に接触している。トロイダル形状の軌道14eは、外側表面14aから機械加工によって形成されている。外側表面14aは、シール材18、19と摩擦接触している。
アウターリング15は、外側表面15a、ボア15b、及び半径方向面14c及び14dにそれぞれ位置合わせされる二つの半径方向側面15c、15dを備えている。半径方向面15c、15dは、中央部11の半径方向面11c及び11dから後退させることができる。軌道15eは、ボア15bから機械加工によって形成されている。軌道15eはトロイダル形状である。
例えば球体である転がり要素16は、インナーリング14及びアウターリング15の軌道14e及び軌道15eの間に位置付けられている。環状の溝が、アウターリング15の外側表面15aから形成され、プーリー7の中央部11のボア11bのリブの形状を完成させている。すなわち、プーリー7の内側表面11b及び転がり軸受け8の外側表面15aは、嵌め合わせ形状を有している。プーリー7は、転がり軸受け8のアウターリング15上にオーバーモールドすることができる。これによって、これら2つの部品間の優れた結合がもたらされる。シール材18、19は、ボア15bから形成された溝内、及びアウターリング15の半径方向面15c及び15d近傍に圧力嵌めすることができる。
図1、2、及び4に図示された筐体3は、組立ての中間状態であり、この状態においては、転がり軸受け8のインナーリング14の前記筐体3への最終的な取り付けは、まだ完了していない。
トルク伝達プレート9は一体型構成要素の形状であり、この一体型構成要素は合成材料から形成することができ、或いは代替的に軽金属から形成することもできる。プレート9は、シャフト4の端部4aに取り付けられるとともにシャフト4の残部よりも小さな直径を有する小径スリーブ20を備え、それによって、スリーブ20は肩部とワッシャーによって補完することができるナット6との間に固定することができる。プレート9は、ナット6に近接する小径スリーブ20の軸方向端部から外側方向に延在する複数の半径方向腕部21を備えている。プレート9は、腕部21の自由端から軸5に平行に延びる全体的に円筒形状の複数の指状部22を備えている。腕部21は、間に幅広の開口部23、或いは間隙を残している。この場合には、プレート9の周りに円周方向に均一に分配されている6つの間隙23がある。小径端部及び大径端部において、腕部21は、小径環状部分24及び大径環状部分25に接している。間隙23は、大径環状部分25と小径環状部分24との間に半径方向に延びている。小径環状部分24の外縁部に形成されているのは円形状の切り欠き部26であり、この切り欠き部は厚さの小さい部分27を残すことを可能にし、過度なトルクがプレート9によって伝達される場合に、この部分がすぐに破壊する。切り欠き部26は、スリーブ20及び指状部22に対向するプレート9の面から形成することができる。
トルク伝達装置1は、指状部22の周りの孔13中に配置された複数の減衰パッド28をさらに備えている。すなわち指状部22は、振動減衰器を形成するパッド28によって囲まれて、プーリー7とプレート9との間の振動を減衰することができる。パッド28は、例えば高分子弾性体をベースとする弾性材料から形成することができる。パッド28は、中央部11の外側表面11aとプーリー7の周辺部10のボア10bとの間に配置することができる。パッド28は、連結部12の二つのリブ12bの間に配置することができる。パッド28は、これらパッドの半径方向寸法を越える角度を有する寸法を有することができ、それによって、角度を有する方向における良好な減衰を提供する。孔29は、指状部22のためのパッド28中に形成されている。孔29は円筒状かつ軸5に平行にすることができる。
プーリー7、転がり軸受け8、プレート9、及びパッド28を備えるトルク伝達装置1は組み立て品を形成し、この組立品は、構成要素の損失の危険が非常に低い状態で取り扱うことができ、したがって、例えば空調機用コンプレッサーなどの駆動される構成要素に取り付けることができ、転がり軸受け8のインナーリング14が筐体の軸方向外側表面に接触する一方で、プレート9の小径スリーブ20のボアは、例えばシャフトなどの回転部分の軸方向外側表面に接触することができる。シャフトへの取り付けは、ナット6を使用して行うことができる。筐体3への取り付けは、図3及び5に示すように、複数の局所的な隆起部30を形成するように材料を据え込み加工することによって行うことができる。隆起部30は、筐体3の端部に生じた塑性変形部からもたらされ、前記筐体3の半径方向側面3cからの、軸方向外側表面3aの外側へ向かう膨張を生じさせる。外側表面3aの軸方向長さは、インナーリング14の軸方向長さよりも僅かに大きくすることができ、それによって、筐体3の側面3cは、インナーリング14の側面14cからずれており、隆起部30を形成するように変形するのに十分な材料を有することを可能にする。
隆起部30は、間隙23と幾何学的な軸5との間の最小距離よりも大きい、幾何学的な軸5から所定の半径方向の距離に配置されている。さらに、隆起部30は、間隙23の少なくとも幾つかの角度を有する配置と全く同じようにして、幾何学的な軸5の周りに角度を付けて分配することが好ましい。したがって、隆起部30は、間隙23を通じて図3に示すことができ、トルク伝達プレート9はプーリー7に取り付けられている。また、図3に示すように、インナーリング14のボア14bは、幾何学的な軸5と、トルク伝達プレート9の環状の半径方向部分に形成された間隙23の内側端部23aとの間の距離よりも大きい半径を有している。すなわち、各間隙23の内側端部23aは、インナーリング14のボア14bに対して、軸5に向かって半径方向内側にずれている。
より具体的には、筐体3の軸方向外側表面3aのボアは、幾何学的な軸5と間隙23の内側端部23aとの間の距離よりも大きい半径を有している。したがって、間隙23の内側端部23aは、筐体3の軸方向外側表面3aのボアに対して半径方向内側にずれている。したがって、間隙の内側縁部23aは、軸方向外側表面3aのボアの半径よりも小さい回転軸5からの所定の距離に配置されている。
弾性スリーブ28の孔29は、自由な状態において所定の直径を有することができ、この直径は、トルク伝達プレート9の指状部22の直径よりも僅かに小さく、よって、前記指状部22は、孔29内に強制的に取り付けられ、従って、スリーブ28及びプーリー7に対するトルク伝達プレート9の相互軸方向保持力を確実にしている。したがって、このことが例えば空調機用コンプレッサーなど構成要素に組み立て品を取り付ける目的で、部品の損失危険性が非常に低胃状態で扱うことができる組立てをもたらす。
取り付けは、以下のように実施することができる。プーリー7、転がり軸受け8、及びトルク伝達プレート9を備える組立て品は、筐体3と駆動部品のシャフト4とに向かう軸方向の動きを通じて運ばれる。転がり軸受け8のインナーリング14は、この目的のために設けられた環状の半径方向軸受け表面3bに当接するようになるまで、筐体3の外側表面3a上にはめ込まれる。同時に、トルク伝達プレート9のスリーブ20は、シャフト4の端部4aの周辺に取り付けられる。次いで、ナット6がシャフト4のネジ切りされた部分4b上に螺合され、よって、トルク伝達プレート9を固定する。このように得られた状態は、図2に図示されている。
次いで、図4及び図5を参照すると、隆起部30は、筐体3の自由端を変形させることによって、特に、幾つかの材料を据え込み加工することによって形成され、この材料は外側表面3aに極めて接近した前記筐体3の半径方向端部表面3cを形成し、よって材料を、インナーリング14の側面14cに向かって、且つ僅かに半径方向外側に流れさせ、したがって、隆起部30は、インナーリング14が筐体3に対して軸方向に動くことを妨げる形の干渉を生じさせている。
圧着ステップは、図6及び図7に図示された圧着工具31を使用して行うことができ、この圧着工具31は、複数の軸方向歯状部33を支持している環状体32、或いは環状体32の一つの同じ側に延在する複数のパンチを備えている。歯状部33は、半径方向の自由端33aを有することができる。歯状部33は、幾何学的な軸5から所定の距離に配置することができ、よって、端部表面33aは筐体3の端部表面3cに干渉する。図4に示すように、歯状部33はトルク伝達プレート9に形成された間隙23に進入し、次いで、図5に示すように、筐体3の自由端に接触するようになり、材料を外側へ流し、よって、隆起部30を形成する。
図8及び図9に図示した実施形態においては、嵌合と圧着とを組み合わせた工具が提供されており、この組み合わせ工具は、前述の実施形態の圧着工具と同一の圧着工具31の形状をした内側部分と、環状体35及び複数の軸方向歯状部36又は歯状部33を僅かに越える長さのプッシュロッドを備えた外側工具34とを備え、これら複数の軸方向歯状部36又はプッシュロッドは、前記歯状部33の外側表面に配置されている。歯状部36は、転がり軸受け8のインナーリング14の半径方向表面14cを押圧するように設計された半径方向端部表面を有しており、よって、前記インナーリング14を、筐体3の外側表面3aに嵌合している。したがって、外側の工具34は、最初に押し込み式に作動させることができ、次いで内側の工具31が順次作動され、軸方向に動かされて、転がり軸受けのインナーリング14を筐体3に圧着している。
本発明によって、転がり軸受けの軸方向保持力のためにサークリップを使用する必要、又は筐体にサークリップ溝を機械加工する必要はもはやない。駆動される構成要素に組み立て品を取り付ける製造会社内にて実施される工程は、このように非常に簡単になり、容易に自動化することができる。すなわち、軸方向並進移動において、軸方向指状部を有する二つの工具を操作するということである。したがって、これは、駆動される構成要素、特に自動車における空調機用コンプレッサーの取り付けのコストの大幅な低減をもたらす。
1 トルク伝達装置
3 筐体
4 シャフト
5 軸
7 プーリー
8 転がり軸受け
9 トルク伝達部材
13 開口部
14 インナーリング
14b ボア
14c 横断面
15 アウターリング
16 転がり要素
20 内側部分
21 腕部
22 軸方向指状部
23 間隙
23a 内側端部
27 小断面領域
28 弾性スリーブ
30 塑性変形部

Claims (8)

  1. 筐体(3)と、軸(5)の周りに回転可能なシャフト(4)と、トルク伝達装置(1)とを備えた空調機用コンプレッサーであって、
    前記トルク伝達装置(1)は、プーリー(7)と、前記プーリー(7)の内側に位置付けられるとともに、インナーリング(14)と、アウターリング(15)と、少なくとも一列の転がり要素(16)と、トルク伝達部材(9)とを備える転がり軸受け(8)とを備え、
    前記トルク伝達部材(9)は、前記プーリー(7)に角度を付けて連結された外側部分と、前記シャフト(4)に固定された内側部分(20)と、前記外側部分と前記内側部分とを連結する少なくとも二つの腕部(21)とを備えた空調機用コンプレッサーにおいて、
    間隙(23)が、前記腕部(21)の間に形成され、
    前記インナーリング(14)のボア(14b)が、前記回転軸(5)と前記間隙(23)の内側端部(23a)との間の距離よりも大きな半径を有して、圧着工具の挿入を可能とし、
    前記筐体の局所的な塑性変形部(30)が、前記インナーリング(14)の横断面(14c)と干渉し、
    前記局所的な塑性変形部(30)は、前記トルク伝達部材(9)と前記インナーリング(14)との間の少なくとも一つの相対的な角度位置において、前記間隙(23)と軸方向に位置合わせして配置されていることを特徴とする空調機用コンプレッサー。
  2. 前記腕部(21)は、閾値よりも高いトルクが掛かった場合に破断することを意図された小断面領域(27)を有することを特徴とする請求項1に記載のコンプレッサー。
  3. 前記小断面領域(27)は、前記内側部分(20)に極めて接近して配置され、前記腕部(21)の残部の軸方向厚さよりも小さな軸方向厚さを有していることを特徴とする請求項2に記載のコンプレッサー。
  4. 前記外側部分は、複数の軸方向指状部(22)を備え、
    角度を付けて延伸している弾性スリーブ(28)が、少なくとも一つの前記指状部(22)の周辺に配置され、
    前記スリーブ(28)は、前記プーリー(7)の前記外側部分の開口部(13)に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のコンプレッサー。
  5. 空調機用コンプレッサーを組立てる方法であって、
    −組立て品は、プーリー(7)と、前記プーリーに位置付けられるとともに、インナーリング(14)、アウターリング(15)、及び少なくとも一列の転がり要素(16)を備える転がり軸受け(8)と、トルク伝達部材(9)とを備え、前記トルク伝達部材(9)は、前記プーリー(7)に角度を付けて連結された外側部分、内側部分、及び前記外側部分と前記内側部分とを連結する少なくとも二つの腕部(21)を備えるとともに、コンプレッサーのシャフト(4)に取り付けられ、間隙(23)が前記腕部の間に形成され、前記インナーリング(14)のボア(14b)が、回転軸(5)と前記間隙(23)における内側端部(23a)との間の距離よりも大きい半径を有するステップと、
    −前記インナーリング(14)が、前記トルク伝達部材(9)の前記腕部の間に圧着工具を挿入することによってコンプレッサーの筐体(3)に圧着され、前記工具は幾つかの軸方向歯状部を備え、該歯状部は、前記腕部の間に形成され、前記間隙(23)に進入し、軸方向の動きにおいて、前記インナーリングの横断面に対して前記筐体の材料を据え込み加工するパンチを形成する、ステップと、
    を有することを特徴とする空調機用コンプレッサーを組立てる方法。
  6. コンプレッサーのシャフトに前記組み立て品を取り付けるステップは、前記インナーリング(14)を前記シャフト(4)に嵌合するステップであることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 前記インナーリングは、前記間隙を通じて進入することによって、前記インナーリングの横断面を押圧する工具を使用して嵌合されていることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記圧着工具及び前記嵌合工具は同軸であることを特徴とする請求項6に記載の方法。
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