JP2011047435A - 車両空調用コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】コンプレッサを駆動する方向とは逆方向のトルクが作用した場合でも、センターボルトがシャフトに対して緩んでしまうことを防止できる車両空調用コンプレッサの提供。
【解決手段】プーリーベルト（２）を介してエンジン（１）の動力の一部が伝達されるプーリー（３Ｃ）と、当該プーリー（３Ｃ）が通電されると当接して通電が解除されると離隔するクラッチ板（５）と、クラッチ板（５）に取り付けられたシャフト（４）と、クラッチ板（５）を挟み込む様にシャフト（４）に締結されるセンターボルト（７）を備え、コンプレッサ（１０１）を駆動するのとは反対方向のトルクが作用した際にセンターボルト（７）が緩むことを防止する緩み防止機構（Ｍ１）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両空調用コンプレッサ、詳細には車両空調用コンプレッサの電磁クラッチ固定構造に関する。

図３は、車両空調用コンプレッサの搭載位置と駆動方法を簡略に示しており、図４は、従来技術において、図３における駆動源であるエンジンからコンプレッサへの回転力伝達機構の要部を示している。
図３の例では、車両空調用コンプレッサ１００の回転は、エンジン１の回転が、エンジン側のプーリー３Ｅ、コンプレッサ１００側のプーリー３Ｃ及びＶベルト２によってコンプレッサ１００のシャフト４に伝達されることによって行われる。

図４において、コンプレッサ１００のシャフト４にはクラッチ部材５が係合している。
クラッチ部材５は、第１のクラッチ部材５１、第２のクラッチ部材５２、複数のリベット５３、磁性部材（クラッチ側磁性部材）５５を有している。磁性部材５５は、第１のクラッチ部材５１と第２のクラッチ部材５２との間に、隙間調整部材Ｓを介して挟持されている。
クラッチ部材５の部材５２は、円盤部５２１と円筒軸５２２とを有している。円筒軸５２２の内周側には、雌スプライン５２３が形成され、シャフト４先端（図４では左端）に形成された雄スプライン４１と噛み合っている。

クラッチ部材５の第１のクラッチ部材５１は円盤状で、その中心にはセンターボルト７を貫通する貫通孔５１１が形成されている。
シャフト４の先端（図４では左端）中央には盲孔４Ｈが形成され、盲孔４Ｈには雌ねじ４２が形成されている。
センターボルト７の雄ねじ７１は、盲孔４Ｈに形成された雌ねじ４２と螺合することによって、クラッチ部材５とシャフト４とを相対動きがないように一体化している。

コンプレッサ１００のハウジング先端部１０Ｈとプーリー３Ｃとの間には、転がり軸受６が介装されている。
転がり軸受６により、プーリー３Ｃは、ハウジング先端部１０Ｈに対して相対的に回転する。

隙間調整部材Ｓが設けられているので、クラッチ側磁性部材５５とプーリー側磁性部材３Ｃｅとの間には微小な隙間δが存在する。
係る微小な隙間δが存在するため、車両の空調運転を行なっていない場合には、プーリー３Ｃに回転が伝達されても、プーリー３Ｃの回転はクラッチ側磁性部材５５には伝達されず、プーリー３Ｃは「空回り」をし続ける。
プーリー３Ｃには、図示しない電磁コイルが内蔵されており、車両の空調運転を行う際には、当該電磁コイルに通電して、磁性部材（プーリー側磁性部材）３Ｃｅから磁力を発生して、クラッチ側磁性部材５５を吸引する。これにより、クラッチ側磁性部材５５とプーリー側磁性部材３Ｃｅとが接合し、プーリー３Ｃの回転は、円盤状の第１のクラッチ部材５１、センターボルト７を介して、シャフト４に伝達され、コンプレッサ１０１が作動する。

ここで、コンプレッサのシャフト４とクラッチ部材５との接続は、上述したように、スプライン（シャフト４側の雄スプライン４１、クラッチ部材５２側の雌スプライン５２３）の噛み合いによって行われる。或いは、コンプレッサシャフトのクラッチ部材への圧入という方法もある。
スプラインによる接続は、組み立ての際の工数が少なく生産性に優れている。しかし、センターボルト７の軸力のみで固定するので、図５及び図６を参照して説明する様に、コンプレッサ１００に回転変動が生じた場合に、スプラインの摩耗やセンターボルト７の緩みによるセンターボルト７、クラッチ部材５の脱落が懸念される。

ここで、図５を参照して、コンプレッサ１００の回転変動について説明する。
図５において、コンプレッサ１００稼働中のシャフト４に発生するトルク変動とコンプレッサ１００の回転数の関係を示している。
発明者の研究の結果、図５で示すように、コンプレッサ１００の特定の回転数域では、コンプレッサを駆動する方向とは逆方向のトルク（本明細書では、「マイナス（−）のトルク」と記載する）が発生することが明らかとなった。係る「マイナスのトルク」が上述した回転変動である。
図５の例では、コンプレッサ回転数が３７５０ｒｐｍで、マイナスのトルクの値が最大の−１３．６Ｎｍとなり、コンプレッサに看過できない「ガタ（がたつき）」が発生している。
なお、図５の例では、マイナスのトルクの許容値は、−６Ｎｍである。マイナスのトルクが、−６Ｎｍ以上となるとセンターボルトが緩む可能性がある。

次に、図６を参照して、上記マイナスのトルクが作用した場合の不都合を説明する。
図６で示す雄スプラインの歯Ｔｍと雌スプライン(溝）Ｔｆとの係合において、コンプレッサを駆動する方向に作用するトルクを伝達している場合（トルクが正常に伝達されている場合）には、雄スプラインの歯Ｔｍと雌スプライン(溝）Ｔｆとは、溝Ｔｆの符号Ｔｆ−αで示す領域において当接する。
これに対して、上述したマイナスのトルクが作用する場合には、雄スプラインの歯Ｔｍと溝Ｔｆとは、符号Ｔｆ−βで示す領域において当接することになる。そして、マイナスのトルクが作用する初期の段階で、領域Ｔｆ−αで当接していた雄スプラインの歯Ｔｍと溝Ｔｆとは、歯幅方向の符号γで示す距離だけ移動して、溝Ｔｆの領域Ｔｆ−βで当接（衝突）することになり、係る衝突（歯幅方向に距離γだけ移動して当接すること）により、いわゆる「ガタ」が生じる。
発明者の研究によれば、この様な「ガタ」が発生すると、センターボルト７がシャフト４から脱落してしまう恐れがある。そして、スプライン構造の場合、センターボルト７をシャフトの軸方向に移動するのを規制していないため、センターボルト７が緩んでしまった場合に、シャフト４から脱落することを防止できない。

シャフトをクラッチ部材に圧入する方式では、係る「ガタ」及びセンターボルト７の脱落の問題は確認されてはいない。
しかし、クラッチ部材（部材５２に相当）をシャフト（シャフト４に相当）に圧入する際には、組み立ての際に、クラッチ部材５を押さえつける装置及び当該装置によって押さえつける工程が必要であり、生産性が劣る。
また、圧入する方式に変更するのであれば、車両空調用コンプレッサ１０の製造ラインそのものを変えなければならず、導入コストが多大になるという問題を有している。

その他の従来技術として、例えば、波型座金の着座面での早期摩耗を防止して、調速レバーを長期に亘って軽く操作出来る様に構成されたエンジン調速レバーの摩擦固定装置が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術（特許文献１）は、上述したマイナスのトルクに係る問題を解決するものではない。

実公平７−３０９２０号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、コンプレッサを駆動する方向とは逆方向のトルク（マイナスのトルク）が作用した場合でも、センターボルトがシャフトに対して緩んでしまうことを防止できる車両空調用コンプレッサの提供を目的とする。

本発明の車両空調用コンプレッサ（１０１或いは１０２）は、プーリーベルト（２）を介してエンジン（１）の動力の一部が伝達されるプーリー（３Ｃ）と、当該プーリー（３Ｃ）が通電されると当接して通電が解除されると離隔するクラッチ板（５）と、クラッチ板（５）に（相対回転しないように）取り付けられたシャフト（４）と、クラッチ板（５）を挟み込む様にシャフト（４）に締結されるセンターボルト（７）を備え、コンプレッサ（１０１）を駆動するのとは反対方向のトルク（マイナスのトルク）が作用した際にセンターボルト（７）が緩むことを防止する緩み防止機構を有することを特徴としている。

本発明において、前記緩み防止機構は、センターボルト（７）がシャフト（４）から緩むことを防止する緩み止め材（Ｍ１）を有するのが好ましい。
係る緩み止め材は接着剤（例えば、日本ナイロック株式会社製の商品名「ロックコート」）で構成されており、センターボルト（７）の雄ねじ（７１）とシャフト（４）の盲孔（４Ｈ）における雌ねじ（４２）との螺合する領域に塗付或いは充填されることが好ましい。

そして本発明において、センターボルト（７）の座面（７ｆ）とクラッチ板（５１）との間を潤滑するのが好ましい。
係る潤滑の手段としては、例えば、センターボルト（７）の座面（７ｆ）とクラッチ板（５１）との間に油脂（Ｍ２）を塗付するのが好ましい。

また本発明において、前記緩み防止機構を、センターボルト（７）がシャフト（４）に対して緩んでしまうのを防止する緩み止め材（Ｍ１）で構成すると共に、センターボルト（７）の座面（７ｆ）とクラッチ板（５１）との間を潤滑（油脂Ｍ２を塗付）して構成するのが好ましい。
この場合も、前記緩み止め材（Ｍ１）を接着剤（例えば、日本ナイロック株式会社製の商品名「ロックコート」）で構成し、当該緩み止め材（Ｍ１）をセンターボルト（７）の雄ねじ（７１）とシャフト（４）の盲孔（４Ｈ）における雌ねじ（４２）との螺合する領域に塗付或いは充填すると共に、センターボルト（７）の座面（７ｆ）とクラッチ板（５１）との間に油脂（Ｍ２）を塗付するのが好ましい。

上述する構成を具備する本発明によれば、上述したような緩み防止機構（Ｍ１、Ｍ２）を設けているので、コンプレッサ（１０１）を駆動するのとは反対方向のトルク（マイナスのトルク）が作用した際に、センターボルト（７）が緩むことが防止される。そして、センターボルト（７）が脱落したり、その結果として、クラッチ板（５）が脱落したりしてしまうことが防止される。

本発明において、前記緩み防止機構として、センターボルト（７）をシャフト（４）へ固定するための緩み止め材を接着剤（例えば、日本ナイロック株式会社製の商品名「ロックコート」：Ｍ１）で構成し、当該接着剤（Ｍ１）を、センターボルト（７）の雄ねじ（７１）とシャフト（４）の盲孔（４Ｈ）における雌ねじ（４２）との螺合する領域に塗付或いは充填すれば、上述の反対方向のトルク（マイナスのトルク）が作用しても、センターボルト（７）がシャフト（４）から緩んでしまうことはない。

及び／又は、前記緩み防止機構において、センターボルト（７）の座面（７ｆ）とクラッチ板（５１）との間を潤滑すれば（例えば、センターボルト７の座面７ｆとクラッチ板５１との間に油脂Ｍ２を塗付すれば）、クラッチ板（５１）とセンターボルト（７）の間における潤滑剤（Ｍ２）の作用により、クラッチ板（５１）とセンターボルト（７）の相対回転を許容する。
従って、上述の反対方向のトルク（マイナスのトルク）が作用して、クラッチ板（５）がエアコンプレッサ（１０２）を駆動するのとは反対方向に回動しても、センターボルト（７）はコンプレッサ（１０２）を駆動するのとは反対方向には回動せず、そのため、センターボルト（７）がシャフト（４）から緩んでしまうこともない。

本発明の第１実施形態に係るコンプレッサの要部断面図である。 本発明の第２実施形態に係るコンプレッサの要部断面図である。 車両空調用コンプレッサのエンジンへの搭載位置を示すエンジン側面図である。 従来技術のコンプレッサの要部断面図である。 コンプレッサの回転数とコンプレッサのトルクとの関係を示すコンプレッサのトルク特性図である。 コンプレッサのシャフトとクラッチ部材の係合部であるスプラインの断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、従来技術と同じ部位、同様部材に対しては同様の符号を付している。
先ず、図１及び図３を参照して、第１実施形態の車両空調用コンプレッサ１０１を説明する。

第１実施形態の車両空調用コンプレッサ（以下、コンプレッサと言う）は、全体を符号１０１で示している（図３参照）。
図４を参照して説明した従来技術と同様に、コンプレッサ１０１は、プーリー３Ｃと、シャフト４と、クラッチ部材５とを備えている。プーリー３Ｃには、Ｖベルト２を介して、エンジン１のプーリー３Ｅから回転が伝達される。

図１において、クラッチ部材５は、第１のクラッチ部材５１、第２のクラッチ部材５２、複数のリベット５３、磁性部材（クラッチ側磁性部材）５５を有している。なお符号Ｓは隙間調整部材である。
第１のクラッチ部材５１は円盤状で、その中心にはセンターボルト７を貫通する貫通孔５１１が形成されている。
第２のクラッチ部材５２は、円盤部５２１と円筒軸５２２とを有している。円筒軸５２２の内周側には雌スプライン５２３が形成されており、雌スプライン５２３はシャフト４先端に形成された雄スプライン４１と噛み合っている。
クラッチ側磁性部材５５は、第１のクラッチ部材５１と第２のクラッチ部材５２の円盤部５２１との間に、隙間調整部材Ｓを介して挟持されている。

シャフト４の先端中央には盲孔４Ｈが形成され、当該盲孔４Ｈには雌ねじ４２が形成されている。
センターボルト７の雄ねじ７１は、盲孔４Ｈに形成されている雌ねじ４２と螺合している。センターボルト７がシャフト４に螺合することにより、円盤状の第１のクラッチ部材５１とシャフト４とは、相対的に移動しないように一体化され固定されている。

ここで、センターボルト７の雄ねじ７１と、盲孔４Ｈの雌ねじ４２との噛み合い部には、緩み止め機構として、緩み止め材Ｍ１が塗付（或いは充填）されている。
緩み止め材Ｍ１は、雄ねじ７１と雌ねじ４２の一方に、或いは、双方に塗付（或いは充填）されている。
緩み止め材Ｍ１は、接着剤（例えば、日本ナイロック株式会社製の商品名「ロックコート」）で構成されている。そして、緩み止め材Ｍ１は、雄ねじ７１と雌ねじ４２とが螺合される前に、或いは、雄ねじ７１と雌ねじ４２とが螺合された後に、双方の歯の隙間に塗付（或いは充填）される。
図１において、緩み止め材Ｍ１が塗付（或いは充填）される領域、或いは、雄ねじ７１と雌ねじ４２とが螺合している領域は、ハッチングで示されている。

コンプレッサ１０１のハウジング先端部１０Ｈとプーリー３Ｃとの間には、転がり軸受６が介装されている。
エンジン１のプーリー３ＥからＶベルト２を介してプーリー３Ｃに回転が伝達されると、転がり軸受６により、プーリー３Ｃはハウジング先端部１０Ｈに対して相対的に回転する。

隙間調整部材Ｓが設けられているので、クラッチ側磁性部材５５とプーリー側磁性部材３Ｃｅとの間には微小な隙間δ（例えば０．５ｍｍ）が存在する。
係る微小な隙間δが存在するため、車両の空調運転を行なっていない場合には、エンジン１のプーリー３Ｅからプーリー３Ｃに回転が伝達されても、プーリー３Ｃの回転は、クラッチ側磁性部材５５には伝達されない。換言すれば、プーリー３Ｃは転がり軸受６により、いわゆる「空回り」をし続ける。

ここで、プーリー３Ｃには、図示しない電磁コイルが内蔵され、車両の空調運転を行う際には、コンプレッサ１０１を作動するべく、当該図示しない電磁コイルに通電する。
当該電磁コイルに通電すると、プーリー３Ｃの前端部に取り付けられた磁性部材（プーリー側磁性部材）３Ｃｅに磁力が発生し、クラッチ側磁性部材５５を吸引する。これにより、クラッチ側磁性部材５５とプーリー側磁性部材３Ｃｅとが、前記間隔δ以上に近接して接合する。その結果、プーリー３Ｃの回転は、円盤状の第１のクラッチ部材５１、センターボルト７を介して、シャフト４に伝達される。
そしてプーリー３Ｃの回転がシャフト４に伝達されることにより、コンプレッサ１０１が作動して、自動車の空調運転が実行される。

ここで、図１で示す第１実施形態に係る車両空調用コンプレッサ１０１では、センターボルト７の雄ねじ７１及び／又は盲孔４Ｈの雌ねじ４２には、緩み止め機構として、緩み止め材Ｍ１が塗付（或いは充填）されている。
係る緩み止め材Ｍ１により、コンプレッサ１０１が駆動する方向とは反対方向のトルク（マイナスのトルク）が作用した場合であっても、センターボルト７の雄ねじ７１が盲孔４Ｈの雌ねじ４２との螺合が緩んでしまうことが防止される。したがって、センターボルト７がシャフト４から外れてしまい、その結果として、クラッチ部材５が脱落することが防止できる。

次に、図２を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係る空調用コンプレッサは、図２において、符号１０２で示されている。
図２の空調用コンプレッサ１０２は、その緩み止め機構が、図１の第１実施形態とは異なっている。
以下、図２の空調用コンプレッサ１０２における緩み止め機構について、主に説明する。

図２において、第２実施形態のコンプレッサ１０２は、緩み防止機構として、センターボルト７の座面７ｆ、或いはセンターボルト７の座面７ｆと接触する第１のクラッチ部材５１に、潤滑剤として、油脂Ｍ２を塗付している。

センターボルト７の座面７ｆ、或いは、第１のクラッチ部材５１におけるセンターボルト７の座面７ｆと当接する部分に、潤滑剤である油脂Ｍ２を塗付することにより、図２の第２実施形態では、油脂Ｍ２の潤滑作用によって、第１のクラッチ部材５１とセンターボルト７の相対回転が許容される。
従って、上述した反対方向のトルク（マイナスのトルク）が作用して、クラッチ部材５がコンプレッサ１０２を駆動するのとは反対方向に回動しても、センターボルト７はコンプレッサ１０２を駆動するのとは反対方向には回動せず、そのため、センターボルト７がシャフト４から緩んでしまうことが防止される。

図示は省略するが、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて実施することも可能である。
すなわち、センターボルト７の雄ねじ７１と盲孔４Ｈの雌ねじ４２との噛み合い部に、緩み止め材Ｍ１が塗付（或いは充填）すると共に、センターボルト７の座面７ｆ、或いは、第１のクラッチ部材５１におけるセンターボルト７の座面７ｆと当接する部分に、潤滑剤である油脂Ｍ２を塗付することが可能である。
その場合は、さらに確実に、センターボルト７がシャフト４に対して緩んでしまうことが防止できる。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。

１・・・エンジン
２・・・Ｖベルト
３Ｃ・・・コンプレッサ側のプーリー
４・・・シャフト
４Ｈ・・・盲孔
５・・・クラッチ部材
６・・・転がり軸受
７・・・センターボルト
４１・・・雄スプライン
４２・・・盲孔の雌ねじ
５１・・・第１のクラッチ部材
５２・・・第２のクラッチ部材
７１・・・センターボルトの雄ねじ
Ｍ１・・・緩み止め材
Ｍ２・・・油脂

Claims (7)

1. プーリーベルトを介してエンジンの動力の一部が伝達されるプーリーと、当該プーリーが通電されると当接して通電が解除されると離隔するクラッチ板と、クラッチ板に取り付けられたシャフトと、クラッチ板を挟み込む様にシャフトに締結されるセンターボルトを備え、コンプレッサを駆動するのとは反対方向のトルクが作用した際にセンターボルトが緩むことを防止する緩み防止機構を有することを特徴とする車両空調用コンプレッサ。
2. 前記緩み防止機構は、センターボルトをシャフトから緩むことを防止する緩み止め材である請求項１の車両空調用コンプレッサ。
3. 前記緩み止め材は接着剤で構成され、センターボルトの雄ねじとシャフトの雌ねじとの螺合する領域に塗付或いは充填される請求項２の車両空調用コンプレッサ。
4. センターボルトの座面とクラッチ板との間を潤滑する請求項２、３の何れか１項の車両空調用コンプレッサ。
5. センターボルトの座面とクラッチ板との間に油脂を塗付する請求項４の車両空調用コンプレッサ。
6. 前記緩み防止機構は、センターボルトの座面とクラッチ板との間を潤滑して構成されている請求項１の車両空調用コンプレッサ。
7. センターボルトの座面とクラッチ板との間に油脂を塗付する請求項６の車両空調用コンプレッサ。

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