JP2013245573A

JP2013245573A - 気体圧縮機及びこれに用いる電磁クラッチ

Info

Publication number: JP2013245573A
Application number: JP2012118322A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kawamura; 誠川村; Toshikatsu Miyaji; 俊勝宮地; Yasuhisa Ishibashi; 泰央石橋
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2013-12-09

Abstract

【課題】大きなトルク変動によっても破損することを防止でき、耐久性を向上させることが可能な電磁クラッチを提供する。
【解決手段】アウタープレート１５とインナーハブ１６の両壁面間に配置されアウタープレート側の保持面１５ｃとインナーハブ側の保持面１６ｃとで保持されてアウタープレート１５とインナーハブ１６とを結合してアウタープレート１５の回転駆動力をインナーハブ１６に伝達する環状ゴム部材３１を設ける。環状ゴム部材３１が多角形状に形成され、少なくとも角部３２間の辺部３３に弧状の凹み部３４が形成されており、アウタープレート１５側の保持面１５ｃ及びインナーハブ１６側の保持面１６ｃが環状ゴム部材３１の外周面と内周面に倣って形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車用エアコン等に用いられる気体圧縮機及びこの気体圧縮機に用いられて動力伝達を断続する電磁クラッチに関する。

自動車用エアコン等に用いられる気体圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構と、圧縮機構による冷媒の圧縮動作を可能とするため、圧縮機構を駆動する電磁クラッチとを有している。電磁クラッチはエンジンからの回転駆動力を断続して圧縮機構に伝達するように機能する。

特許文献１には、自動車用エアコンに用いられる電磁クラッチが開示されている。この電磁クラッチは、エンジンからの駆動力を受けて回転するロータと、ロータに接離可能となるようにロータに対向して設けられたアーマチャと、アーマチャをロータに吸引するための磁気吸引力を発生する励磁コイルと、圧縮機構に回転駆動力を伝達するインナーハブと、アーマチャに連結された状態でインナーハブの外周側に設けられるアウタープレートと、インナーハブの外周壁とアウタープレートの内周壁との間に設けられてこれらを結合するクッションゴム部材とによって形成されている。

クッションゴム部材は、アウタープレートに伝達されるエンジンからの回転駆動力をインナーハブに伝達する部材であり、円環形状に形成されている。また、クッションゴム部材は回転駆動力のトルク変動を吸収するように作用する。

特開平５−１３３４２６号公報

従来の電磁クラッチでは、円環形状のクッションゴム部材がアウタープレートとインナーハブとの間のねじれ変動トルクを引っ張りによって吸収するが、気筒数が少ないエンジンやエンジンの低回転時では、トルクが大きく変動し易く、大きなトルク変動によりクッションゴム部材に作用する負荷が大きくなる。このような大きな負荷が作用することにより、クッションゴム部材が破損するため、電磁クラッチや電磁クラッチを用いた気体圧縮機の耐久性に乏しい問題がある。

そこで本発明は、大きなトルク変動によっても破損することを防止でき、耐久性を向上させることが可能な電磁クラッチ及びこの電磁クラッチを用いた気体圧縮機を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の気体圧縮機は、冷媒が吸入されるハウジングと、このハウジング内に配置されて吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構と、該圧縮機構に対し駆動源からの回転駆動力を断続する電磁クラッチとを備え、前記電磁クラッチが、駆動源からの回転駆動力を受けるプーリと、このプーリに設けられて該プーリと一体回転するロータと、前記ロータに対して軸方向に接離自在に設けられたアーマチャと、このアーマチャを磁力による吸引力でロータ側へ吸引し前記ロータの回転駆動力を前記アーマチャに伝達させる励磁コイルと、前記アーマチャに設けられて該アーマチャに伝達された回転駆動力でアーマチャと一体回転するアウタープレートと、前記圧縮機構に連結されたインナーハブと、径方向に対向する前記アウタープレートと前記インナーハブの両壁面間に配置され前記アウタープレート側の保持面とインナーハブ側の保持面とによって保持されて前記アウタープレートと前記インナーハブとを結合して前記アウタープレートの回転駆動力をインナーハブに伝達する環状ゴム部材とで形成された気体圧縮機であって、前記環状ゴム部材が多角形状に形成され、少なくとも角部間の辺部に弧状の凹み部が形成されており、前記アウタープレート側の保持面及び前記インナーハブ側の保持面が前記環状ゴム部材の外周面と内周面に倣って形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の気体圧縮機であって、前記環状ゴム部材の前記角部には弧状の外周面が形成され、前記弧状の凹み部と前記弧状の外周面とが曲線でなだらかに連結されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明の電磁クラッチは、駆動源からの回転駆動力を受けるプーリと、このプーリに設けられて該プーリと一体回転するロータと、前記ロータに対して軸方向に接離自在に設けられたアーマチャと、このアーマチャを磁力による吸引力でロータ側へ吸引し前記ロータの回転駆動力を前記アーマチャに伝達させる励磁コイルと、前記アーマチャに設けられて該アーマチャに伝達された回転駆動力でアーマチャと一体回転するアウタープレートと、前記アウタープレートに対向して配置されたインナーハブと、径方向に対向する前記アウタープレートと前記インナーハブの両壁面間に配置され前記アウタープレート側の保持面とインナーハブ側の保持面とで保持されて前記アウタープレートと前記インナーハブとを結合して前記アウタープレートの回転駆動力をインナーハブに伝達する環状ゴム部材とで形成された電磁クラッチであって、前記環状ゴム部材が多角形状に形成され、少なくとも角部間の辺部に弧状の凹み部が形成されており、前記アウタープレート側の保持面及び前記インナーハブ側の保持面が前記環状ゴム部材の外周面と内周面に倣って形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の電磁クラッチであって、前記環状ゴム部材の前記角部には弧状の外周面が形成され、前記弧状の凹み部と前記弧状の外周面とが曲線でなだらかに連結されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、電磁クラッチの環状ゴム部材を多角形とし、角部間の辺部に弧状の凹み部を形成し、環状ゴム部材を挟むアウタープレート側の保持面及びインナーハブ側の保持面を環状ゴム部材の外周面と内周面とに倣って形成しているため、環状ゴム部材には剪断力だけでなく、圧縮力や引っ張り力が加わり、トルクの負荷形態を分散させることができる。このトルクの負荷形態の分散によって変動トルクを減衰することができ、環状ゴム部材の強度が向上し、破損することがないため耐久性が向上する。従って電磁クラッチの耐久性が向上し、気体圧縮機の耐久性も向上する。

請求項２記載の発明によれば、環状ゴム部材の角部に弧状の外周面を形成し、この弧状の外周面と弧状の凹み部とをなだらかな曲線で連結しているため、剪断力、圧縮力、引っ張り力をさらに広範囲に分散させることができる。このため環状ゴム部材の強度が向上して耐久性が向上し、電磁クラッチの耐久性が向上し、気体圧縮機の耐久性も向上する。

請求項３記載の発明によれば、環状ゴム部材を多角形とし、角部間の辺部に弧状の凹み部を形成し、環状ゴム部材を挟むアウタープレート側の保持面及びインナーハブ側の保持面を環状ゴム部材の外周面と内周面とに倣って形成しているため、環状ゴム部材には剪断力だけでなく、圧縮力や引っ張り力が加わり、トルクの負荷形態を分散させることができる。このようなトルクの負荷形態の分散によって変動トルクを減衰することができるため、環状ゴム部材の強度が向上し、破損することがなく、耐久性が向上する。これにより電磁クラッチの耐久性が向上する。

請求項４記載の発明によれば、環状ゴム部材の角部に弧状の外周面を形成し、この弧状の外周面と弧状の凹み部とをなだらかな曲線で連結しているため、剪断力、圧縮力、引っ張り力をさらに広範囲に分散させることができる。このため環状ゴム部材の強度が向上して耐久性が向上し、電磁クラッチの耐久性が向上する。

本発明の一実施形態の気体圧縮機の全体斜視図である。気体圧縮機の内部構造を示す断面図である。環状ゴム部材の形状を示す図１における左側面図である。環状ゴム部材の別の実施形態の形状を示す側面図である。環状ゴム部材のさらに別の実施形態の形状を示す側面図である。

以下、本発明を図示する実施形態により具体的に説明する。図１〜図３は本発明の一実施形態の気体圧縮機１であり、図１は全体斜視図、図２は電磁クラッチ５を示す断面図、図３は図２の左側面図である。

図１及び図２に示すように、気体圧縮機１はハウジング２と、ハウジング２内に配置された圧縮機構３及び電磁クラッチ５とを備えている。

ハウジング２はフロントハウジング２ａ、ミドルハウジング２ｂと、リヤハウジング２ｃとからなり、全体がアルミニウムにより円筒状に形成されている。これらのハウジング２ａ、２ｂ、２ｃがボルトにより相互に連結されることによりハウジング２の全体が空洞状となっており、圧縮機構３及び電磁クラッチ５を収容している。

圧縮機構３はハウジング２に吸入された冷媒を圧縮するものであり、図示を省略するが、楕円形状の内壁面を有したシリンダ室内にロータ部材が回転可能に収容され、このロータ部材に複数のベーンが出没自在に設けられた周知の構造を用いることができる。このような構造では、ロータ部材の回転によってベーンがシリンダ室の内壁面に当接することによりシリンダ室が複数の圧縮室に仕切られ、ロータ部材の回転に伴う圧縮室の容積変化によって冷媒の吸引、圧縮及び吐出が行われる。

圧縮機構３への冷媒の吸引はハウジング２に形成された吸入ポート７から行われ、冷媒の吐出はハウジング２に形成された吐出ポート８から行われる（図１参照）。図２において、符号６はロータ部材が取り付けられることによりロータ部材を回転させる回転駆動軸であり、電磁クラッチ５から伝達される回転駆動力により回転する。

図２に示すように、電磁クラッチ５はプーリ１１と、ロータ１２と、アーマチャ１３と、励磁コイル１４と、アウタープレート１５と、インナーハブ１６とを有している。

プーリ１１はハウジング２（フロントハウジング２ａ）の外側に設けられている。外径部にＶ字状のプーリ溝１１ａが複数形成されており、駆動源（エンジン）との間に掛け渡されたＶベルトを介して駆動源の回転駆動力を受けて回転する。

ロータ１２はプーリ１１の内径側に一体形成されており、ハウジング２（フロントハウジング２ａ）に軸受１７を介して回転可能に支持されている。ロータ１２はプーリ１１側の本体部１２ａと、軸受１７に支持される支持部１２ｂと、これらの本体部１２ａ及び支持部１２ｂを連結する連結部１２ｃとが一体に形成された断面コ字形のリング状となっており、全体が磁性材料によって形成されている。ここで連結部１２ｃは径方向に延びた状態で、すなわち回転駆動軸６と直交する方向に延びた状態で本体部１２ａ及び支持部１２ｂの一側端部を連結しており、連結部１２ｃの外側の端面は摩擦面１２ｄとなっている。

アーマチャ１３はロータ１２の摩擦面１２ｄと対向するように配置されている。アーマチャ１３は磁性材料によってリング状に形成されており、ロータ１２の摩擦面１２ｄと対向する面が摩擦面１３ｄとなっている。この摩擦面１３ｄが磁気吸引力によってロータ１２の摩擦面１２ｄに吸引されることにより、アーマチャ１３はロータ１２と一体回転する。

ロータ１２において、本体部１２ａ、支持部１２ｂ及び連結部１２ｃで囲まれた空間内にはステータ１８が配置されており、励磁コイル１４はこのステータ１８の内部に設けられている。これにより励磁コイル１４はロータ１２と接触しない状態でステータ１８に保持されている。励磁コイル１４は電圧が印加されることにより磁気吸引力を発生し、摩擦面１３ｄ及び１２ｄが相互に密着するようにアーマチャ１３をロータ１２側へ吸引する。吸引されたアーマチャ１３はロータ１２と一体回転し、ロータ１２の回転駆動力がアーマチャ１３に伝達される。

アウタープレート１５はアーマチャ１３の外側に設けられている。アウタープレート１５はアーマチャ１３の摩擦面１３ｄの反対側の面に臨むように配置されており、この配置状態でリベット１９を介してアーマチャ１３に取り付けられる。図３に示すように、リベット１９は円周上の３箇所でアウタープレート１５をアーマチャ１３に固定している。このようなアウタープレート１５はアーマチャ１３が回転することによりアーマチャ１３と一体回転する。

インナーハブ１６はアウタープレート１５の内径側に設けられている。インナーハブ１６は回転駆動軸６の端部に取り付けられているハブ２１にリベット２２を介して連結されている。図３に示すように、リベット２２は円周上の３箇所でインナーハブ１６をハブ２１に固定されている。

このようなインナーハブ１６が回転することにより回転駆動軸６が回転駆動され、これにより圧縮機構３による冷媒の吸入、圧縮、吐出が行われる。インナーハブ１６の回転はアウタープレート１５との間に設けられた環状ゴム部材３１を介して伝達されるアウタープレート１５の回転駆動力によって行われる。

この実施形態において、アウタープレート１５は径方向に延びてリベット１９によってアーマチャ１３に取り付けられる取付壁部１５ａと、取付壁部１５ａの内径端から軸方向に沿うように直角状に屈曲された保持壁部１５ｂとによって形成されている。一方、インナーハブ１６は径方向に延びてリベット２２によってハブ２１と取り付けられる取付壁部１６ａと、取付壁部１６ａの外径端から軸方向に沿うように直角状に屈曲された保持壁部１５ｂとによって形成されている。そしてアウタープレート１５の保持壁部１５ｂと、インナーハブ１６の保持壁部１６ｂとが対向しており、これらの保持壁部１５ｂ、１６ｂの対向面は環状ゴム部材３１を保持する保持面１５ｃ、１６ｃとなっている。

環状ゴム部材３１はアウタープレート１５の保持壁部１５ｂと、インナーハブ１６の保持壁部１６ｂとに挟まれることにより、これらの保持面１５ｃ、１６ｃに保持されている。環状ゴム部材３１はアウタープレート１５とインナーハブ１６とを結合することにより、プーリ１１、ロータ１２及びアーマチャ１３を介してアウタープレート１５に伝達された駆動源（エンジン）の回転駆動力をインナーハブ１６に伝達するものであり、これにより回転駆動軸６が回転駆動される。

次に、環状ゴム部材３１の形状を図１及び図３により説明する。

環状ゴム部材３１は全体が略同じ厚みとなっており、角部３２を３箇所に有した略三角形のリング状に形成されている。また、３箇所の角部３２の間の３つの辺部３３には、内径側に向かって凹む弧状の凹み部３４が形成されている。さらに３箇所の角部３２には、弧状の外周面３５が形成されており、この弧状の外周面３５及び外周面３５と隣接した弧状の凹み部３４が曲線によってなだらかに連結されている。

この環状ゴム部材３１を挟んだ状態で保持するアウタープレート１５の保持面１５ｃ（保持壁部１５ｂ）は環状ゴム部材３１の外周面に倣った曲線に形成されると共に、インナーハブ１６の保持面１６ｃ（保持壁部１６ｂ）は環状ゴム部材３１の内周面に倣った曲線に形成されている。

環状ゴム部材３１の全体をこのような曲線状の三角形状とすると共に、環状ゴム部材３１を保持するアウタープレート１５の保持面１５ｃ及びインナーハブ１６の保持面１６ｃを環状ゴム部材３１の外周面及び内周面に倣った曲線形状とした構造では、剪断力だけでなく圧縮力や引っ張り力が環状ゴム部材３１に加わるため、トルクの負荷形態を分散させることが可能となる。

すなわち図３において、矢印Ｆ１は圧縮力、矢印Ｆ２は引っ張り力、矢印Ｆ３はずれ力（剪断力）であり、これらが変動トルクに起因して環状ゴム部材３１に作用するが、これらの力が環状ゴム部材３１の全体で分散するため、変動トルクを減衰することができる。これにより環状ゴム部材３１の強度を向上させることができ、環状ゴム部材３１の耐久性を向上させることができる。従って、電磁クラッチ５の耐久性及び電気クラッチ５を用いた気体圧縮機１の耐久性が向上する。

また、圧縮力Ｆ１で高周波領域のトルクを減衰させることができ、引っ張り力Ｆ２及びずれ力Ｆ３で低周波領域のトルクを減衰させることができる。このため減衰可能な周波数範囲を広くすることが可能となる。

図４及び図５は、環状ゴム部材３１の別の実施形態をそれぞれ示す。

図４の環状ゴム部材３１は全体が略同じ厚みとなっており、角部３２を４箇所に有した略正方形のリング状に形成されている。そして４箇所の角部３２の間の辺部３３には、内径側に向かって凹む凹み部３４が形成されている。さらに、４箇所の角部３２には、弧状の外周面３５が形成され、この弧状の外周面３５及び外周面３５と隣接した弧状の凹み部３４が曲線によってなだらかに連結されることにより、環状ゴム部材３１の全体が曲線状の正方形に形成されている。

また図３で示すと同様に、環状ゴム部材３１を挟んだ状態で保持するアウタープレート１５の保持面１５ｃ（保持壁部１５ｂ）は環状ゴム部材３１の外周面に倣った曲線に形成されると共に、インナーハブ１６の保持面１６ｃ（保持壁部１６ｂ）は環状ゴム部材３１の内周面に倣った曲線に形成されている。

このような構造とすることにより、図３の環状ゴム部材３１と同様に、剪断力だけでなく圧縮力や引っ張り力が環状ゴム部材３１に加わるため、トルクの負荷形態を分散させることが可能となり、耐久性が向上し、電磁クラッチ５及び気体圧縮機１の耐久性が向上する。また、図３の環状ゴム部材３１と同様に減衰可能な周波数範囲を広くすることができる。

図５の環状ゴム部材３１においては、角部３２を８箇所に有した全体が略同じ厚みの正八角形のリング状に形成されている。そして８箇所の角部３２の間の辺部３３には、内径側に向かって凹む凹み部３４が形成されている。さらに、８箇所の角部３２には、弧状の外周面３５が形成され、この弧状の外周面３５及び外周面３５と隣接した弧状の凹み部３４が曲線によってなだらかに連結されることにより、環状ゴム部材３１の全体が波形状に形成されている。

また、図３及び図４に示すと同様に、環状ゴム部材３１を挟んだ状態で保持するアウタープレート１５の保持面１５ｃ（保持壁部１５ｂ）は環状ゴム部材３１の外周面に倣った曲線に形成されると共に、インナーハブ１６の保持面１６ｃ（保持壁部１６ｂ）は環状ゴム部材３１の内周面に倣った曲線に形成されている。

本発明は以上の実施形態に限定されることなく種々変形が可能である。例えば、多角形の環状ゴム部材は、角部３２間の辺部３３に弧状の凹み部３４を形成したものであれば、角部３２の外周面を弧状の外周面３５とする必要がなく、この場合においても、トルク変動による負荷を分散させることができ、耐久性を向上させることができる。また、環状ゴム部材３１の形状は、正六角形、その他の形状とすることが可能である。

１気体圧縮機
２ハウジング
３圧縮機構
５電磁クラッチ
１１プーリ
１２ロータ
１３アーマチャ
１４励磁コイル
１５アウタープレート
１５ｂ保持壁部
１５ｃ保持面
１６インナーハブ
１６ｂ保持壁部
１６ｃ保持面
３１環状ゴム部材
３２角部
３３辺部
３４弧状の凹み部
３５弧状の外周面

Claims

冷媒が吸入されるハウジングと、このハウジング内に配置されて吸入された冷媒を圧縮する圧縮機構と、該圧縮機構に対し駆動源からの回転駆動力を断続する電磁クラッチとを備え、
前記電磁クラッチが、駆動源からの回転駆動力を受けるプーリと、このプーリに設けられて該プーリと一体回転するロータと、前記ロータに対して軸方向に接離自在に設けられたアーマチャと、このアーマチャを磁力による吸引力でロータ側へ吸引し前記ロータの回転駆動力を前記アーマチャに伝達させる励磁コイルと、前記アーマチャに設けられて該アーマチャに伝達された回転駆動力でアーマチャと一体回転するアウタープレートと、前記圧縮機構に連結されたインナーハブと、径方向に対向する前記アウタープレートと前記インナーハブの両壁面間に配置され前記アウタープレート側の保持面とインナーハブ側の保持面とによって保持されて前記アウタープレートと前記インナーハブとを結合して前記アウタープレートの回転駆動力をインナーハブに伝達する環状ゴム部材とで形成された気体圧縮機であって、
前記環状ゴム部材が多角形状に形成され、少なくとも角部間の辺部に弧状の凹み部が形成されており、
前記アウタープレート側の保持面及び前記インナーハブ側の保持面が前記環状ゴム部材の外周面と内周面に倣って形成されていることを特徴とする気体圧縮機。
請求項１記載の気体圧縮機であって、
前記環状ゴム部材の前記角部には弧状の外周面が形成され、前記弧状の凹み部と前記弧状の外周面とが曲線でなだらかに連結されていることを特徴とする気体圧縮機。
駆動源からの回転駆動力を受けるプーリと、このプーリに設けられて該プーリと一体回転するロータと、前記ロータに対して軸方向に接離自在に設けられたアーマチャと、このアーマチャを磁力による吸引力でロータ側へ吸引し前記ロータの回転駆動力を前記アーマチャに伝達させる励磁コイルと、前記アーマチャに設けられて該アーマチャに伝達された回転駆動力でアーマチャと一体回転するアウタープレートと、前記アウタープレートに対向して配置されたインナーハブと、径方向に対向する前記アウタープレートと前記インナーハブの両壁面間に配置され前記アウタープレート側の保持面とインナーハブ側の保持面とで保持されて前記アウタープレートと前記インナーハブとを結合して前記アウタープレートの回転駆動力をインナーハブに伝達する環状ゴム部材とで形成された電磁クラッチであって、
前記環状ゴム部材が多角形状に形成され、少なくとも角部間の辺部に弧状の凹み部が形成されており、
前記アウタープレート側の保持面及び前記インナーハブ側の保持面が前記環状ゴム部材の外周面と内周面に倣って形成されていることを特徴とする電磁クラッチ。
請求項３記載の電磁クラッチであって、
前記環状ゴム部材の前記角部には弧状の外周面が形成され、前記弧状の凹み部と前記弧状の外周面とが曲線でなだらかに連結されていることを特徴とする電磁クラッチ。