JP2021042740A - 電動コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を少なくすることができる電動コンプレッサを提供する。【解決手段】電動コンプレッサ１は、電動機１０に接続されるシャフト３０と、シャフト３０の一端の端面３１に設けられた有底孔３２に圧入固定され、旋回スクロール２１に接続されるピン３５と、を備え、有底孔３２は、シャフト３０の回転中心からずれた位置に設けられ、有底孔３２の内周面３２ａとシャフト３０の外周面との間の厚みが最も薄い最薄部分３０ａ、および、ピン３５の間には空間Ｓ１が形成されている。【選択図】図４

Description

本開示は、電動コンプレッサに関する。

特許文献１には、スクロール圧縮機について開示されている。このスクロール圧縮機の電動モータの回転軸であるクランクシャフトには、スクロールを旋回させるためのピンが、クランクシャフトの回転中心から偏心させて設けられている。

特開２０１９−７８２１１号公報

特許文献１のような電動コンプレッサにおいて、ピンは、圧入固定によりクランクシャフトに設けられる場合があり、この場合の電動コンプレッサでは、製造工程が多くなるという課題がある。このため、製造工程を少なくすることができる構成の電動コンプレッサが求められている。

そこで、本開示は、製造工程を少なくすることができる電動コンプレッサを提供する。

本開示の一態様に係る電動コンプレッサは、電動機に接続されるシャフトと、前記シャフトの一端の端面に設けられた有底孔に圧入固定され、旋回スクロールに接続されるピンと、を備え、前記有底孔は、前記シャフトの回転中心からずれた位置に設けられ、前記有底孔の内周面と前記シャフトの外周面との間の厚みが最も薄い最薄部分、および、前記ピンの間には空間が形成されている。

本開示の電動コンプレッサは、製造工程を少なくすることができる。

図１は、実施の形態に係る電動コンプレッサ１の概略構成を示す断面図である。 図２は、シャフトおよびピンの組立体の外観を示す斜視図である。 図３は、シャフトおよびピンの分解斜視図である。 図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。 図５は、シャフトを、その軸方向に沿って圧縮部側の端面から見た場合の平面図である。 図６は、変形例（２）に係るシャフトおよびピンの分解斜視図である。 図７は、変形例（２）に係るシャフトを、その軸方向に沿って圧縮部側の端面から見た場合の平面図である。

（本開示の基礎となった知見）
特許文献１のような電動コンプレッサにおいて、ピンが圧入固定によりクランクシャフトに設けられる場合、ピンに圧入されることによりクランクシャフトの外形が外側に膨らむことがある。クランクシャフトの外形が膨らんでしまうと、クランクシャフトは、ベアリングで軸受けされるため、ベアリングに挿入することが難しくなる。このため、ピンを圧入後のクランクシャフトの外形をベアリングに挿入しやすくするために、切削加工などのようなクランクシャフトの外形を調整する工程を別途する必要がある。

このような課題を解決するために、本開示の一態様に係る電動コンプレッサは、電動機に接続されるシャフトと、前記シャフトの一端の端面に設けられた有底孔に圧入固定され、旋回スクロールに接続されるピンと、を備え、前記有底孔は、前記シャフトの回転中心からずれた位置に設けられ、前記有底孔の内周面と前記シャフトの外周面との間の厚みが最も薄い最薄部分、および、前記ピンの間には空間が形成されている。

これによれば、シャフトの最薄部分、および、ピンの間には空間が形成されているため、ピンがシャフトの有底孔に圧入固定された際に、ピンによって最薄部分が外側に押し出されることを抑制することができる。このため、シャフトの外形が膨らむことを抑制することができる。よって、切削加工をしなくても、ピンが圧入固定された後のシャフトをベアリングに容易に挿入することができるため、切削加工などのようなシャフトの外形を調整するための工程を削減することができる。

また、前記ピンの、前記有底孔に圧入される圧入部分は、前記圧入部分の先端の第１部分と、前記シャフトの軸方向における位置が前記第１部分とは異なる第２部分とを有し、前記第１部分と前記最薄部分との間には、前記空間が形成され、前記第２部分は、前記最薄部分と接していてもよい。

これによれば、第２部分が最薄部分と接しているため、圧入固定の強度を所定の強度とすることが容易にできる。

また、前記軸方向において前記第１部分に対応する第１の位置における前記シャフトの第１の外径は、前記軸方向において前記第２部分に対応する第２の位置における前記シャフトの第２の外径よりも大きくてもよい。

これによれば、第２の外形は第１の外形よりも小さいため、第２部分が有底孔に圧入された際に、第２部分によって最薄部分が外側に押し出されたとしても、第２の位置における外径がベアリングの内径より大きくなることを抑制することができる。よって、ピンが圧入固定された後のシャフトをベアリングに容易に挿入することができる。

また、さらに、前記シャフトの前記第１の位置で固定されているベアリングを備えてもよい。

また、前記有底孔は、円柱形状の空間であり、前記ピンは、前記第１部分において切り欠かれている円柱形状を有し、前記空間は、前記ピンの切り欠かれている部分と、前記最薄部分との間に形成されていてもよい。

このため、有底孔およびピン形状を、有底孔およびピンの間に空間が形成される形状とすることが容易できる。

また、前記有底孔は、前記シャフトの軸方向に沿って延びる溝を有し、前記ピンは、前記溝に対応する形状の突起部を有してもよい。

このため、ピンをシャフトに圧入固定する際に、ピンがシャフトに対して回転することを抑制することができ、切り欠かれている部分が最薄部分に対向する向きで配置することが容易にできる。

また、前記ピンは、前記シャフトの軸方向に沿って延びる溝を有し、前記有底孔は、前記溝に対応する形状の突起部を有してもよい。

このため、ピンをシャフトに圧入固定する際に、ピンがシャフトに対して回転することを抑制することができ、切り欠かれている部分が最薄部分に対向する向きで配置することが容易にできる。

以下、本開示の一態様に係る電動コンプレッサについて、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
［１．構成］
図１は、実施の形態に係る電動コンプレッサ１の概略構成を示す断面図である。

電動コンプレッサ１は、電動機１０と、圧縮部２０と、電動機１０の動力を圧縮部２０に伝達するシャフト３０と、電動機１０、圧縮部２０およびシャフト３０を内部に収容する筐体４０とを備える。電動コンプレッサ１は、例えば、車両に搭載され、車両の空調システムに用いられる。

電動機１０は、圧縮部２０を駆動する。電動機１０は、ステータ１１と、ロータ１２とを有する。ロータ１２は、複数枚積層された円板状の磁性体により構成され、円板の中心がシャフト３０に貫通され、シャフト３０に固定されている。ステータ１１は、シャフト３０の軸方向に見た場合に、ロータ１２を取り囲むように円環状に並んで配置される複数のコイルにより構成される。ステータ１１は、筐体４０の内壁に固定されている。ステータ１１は、図示しない回路基板から電力を供給されることで磁界を発生し、ロータ１２に磁気作用を与える。これにより、ステータ１１は、ロータ１２を回転させる。

圧縮部２０は、例えば、スクロール式の圧縮部である。圧縮部２０は、シャフト３０を介して電動機１０により旋回される旋回スクロール２１と、筐体４０に固定されている固定スクロール２２とを有する。旋回スクロール２１および固定スクロール２２は、それぞれ、互いに噛み合うように配置されている渦巻き状の壁部を有する。

旋回スクロール２１は、シャフト３０に偏心した位置に配置されたピン３５と、ピン３５に対して回転可能な状態で接続されている。具体的には、旋回スクロール２１は、シャフト３０のピン３５と、ベアリング５３およびブッシュ５４を介して接続されている。この構成により、旋回スクロール２１は、電動機１０の回転によりシャフト３０が回転することで、自転しないように、固定スクロール２２に対して相対的に旋回する。これにより、旋回スクロール２１の壁部と、固定スクロール２２の壁部とにより囲まれた空間（圧縮室）の容積が小さくなり、圧縮室内の冷媒が圧縮される。このように、圧縮部２０は、吸入された冷媒を圧縮し、圧縮された冷媒を吐出する。

シャフト３０は、電動機１０に接続され、筐体４０に対して回転可能に支持されている。具体的には、シャフト３０は、電動機１０に対して圧縮部２０とは反対側の一部がベアリング５１を介して回転可能に筐体４０に対して支持されており、電動機１０に対して圧縮部２０側の一部がベアリング５２を介して回転可能に筐体４０に対して支持されている。ベアリング５１、５２は、同一の回転軸でシャフト３０を支持している。

筐体４０は、電動機１０、圧縮部２０およびシャフト３０を収容し、電動機１０側に配置されている吸入口４１から冷媒を吸入し、圧縮部２０により圧縮された冷媒を、圧縮部２０側に配置されている吐出口４２から吐出する。

次に、シャフト３０およびピン３５の具体的な構成について、図２を用いて説明する。図２は、シャフトおよびピンの組立体の外観を示す斜視図である。図３は、シャフトおよびピンの分解斜視図である。図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。図５は、シャフトを、その軸方向ＡＸ１に沿って圧縮部側の端面から見た場合の平面図である。

シャフト３０は、シャフト３０の圧縮部２０側の端面３１に有底孔３２を有する。有底孔３２は、例えば円柱形状の空間であり、シャフト３０の回転中心からずれた位置に設けられる。具体的には、有底孔３２の円柱形状の軸は、シャフト３０の回転軸に平行な方向に延びており、かつ、シャフト３０の回転軸から離れた位置に配置されている。

また、シャフト３０は、第１の外径Ｄ１を有する第１外径部分３３と、第２の外径Ｄ２を有する第２外径部分３４とを有する。第１外径部分３３は、シャフト３０の軸方向ＡＸ１において第１の位置Ｐ１に位置する。第２外径部分３４は、軸方向ＡＸ１において第１の位置Ｐ１とは異なる第２の位置に位置する。第２外径部分３４は、シャフト３０の端面３１を有する部分であり、第１外径部分３３は、第２外径部分３４に対して端面３１とは反対側に隣接して配置されている部分である。第１の外径Ｄ１は、第２の外径Ｄ２よりも大きい。シャフト３０の第１外径部分３３には、ベアリング５２が圧入固定される。つまり、ベアリング５２の内径は、第１の外径Ｄ１よりも小さく、かつ、第２の外径Ｄ２よりも大きい。

このため、ベアリング５２に対してシャフト３０を圧入固定する際に、ベアリング５２は、シャフト３０の第２外径部分３４まで容易に嵌まる。これにより、ベアリング５２の向きは、第２外径部分３４によりベアリング５２の軸とシャフト３０の軸とが一致するように規制される。向きが規制された状態でベアリング５２を第１外径部分３３まで移動させることができるため、シャフト３０の第１外径部分３３をベアリング５２に容易に圧入することができる。

ピン３５は、有底孔３２に圧入固定されており、旋回スクロール２１に接続される部材である。ピン３５は、有底孔３２に圧入される圧入部分３６と、有底孔３２から露出している露出部分３７とを有する。圧入部分３６は、圧入部分３６の先端の第１部分３８と、シャフト３０の軸方向ＡＸ１における位置が第１部分３８とは異なる第２部分３９とを有する。

第１部分３８は、ピン３５の軸方向ＡＸ２の全体に亘って、円柱形状の側面の一部が切り欠かれている切り欠き部３８ａを有する。切り欠き部３８ａの表面は、例えば、ピン３５の軸方向ＡＸ２に平行な平面である。このように、第１部分３８は、切り欠き部３８ａを有するため、切り欠き部３８ａにおいて、有底孔３２の内周面３２ａと接しない。また、第１部分３８は、シャフト３０の第１外径部分３３に対向する位置に配置される。第１部分３８は、その一部がシャフト３０の第２外径部分３４に対向する位置に配置されてもよい。

ピン３５は、切り欠き部３８ａが、有底孔３２の内周面３２ａとシャフト３０の外周面との間の厚みが最も薄い最薄部分３０ａと対向する向きで、有底孔３２に圧入されている。このため、最薄部分３０ａおよび切り欠き部３８ａの間には空間Ｓ１が形成されている。つまり、最薄部分３０ａおよび切り欠き部３８ａは、離れた位置にあり、互いに接していない。

第２部分３９は、圧入部分３６のうちで第１部分３８を除く部分であり、円柱形状を有する。このように、第２部分３９は、第１部分３８とは異なり切り欠かれていないため、有底孔３２の内周面３２ａと、全周に亘って接する。つまり、第２部分３９は、最薄部分３０ａと接している。また、第２部分３９は、シャフト３０の第２外径部分３４のみに対向する位置に配置される。つまり、第２部分３９は、シャフト３０の第１外径部分３３に対向しない位置に配置される。

露出部分３７は、第２部分３９と略同一の円柱形状を有し、第２部分３９と一体であり、かつ、連続している。

［２．効果など］
本実施の形態に係る電動コンプレッサ１によれば、シャフト３０の最薄部分３０ａ、および、ピン３５の間には空間Ｓ１が形成されているため、ピン３５がシャフト３０の有底孔３２に圧入固定された際に、ピン３５によって最薄部分３０ａが外側に押し出されることを抑制することができる。このため、シャフト３０の外形が膨らむことを抑制することができる。よって、切削加工をしなくても、ピン３５が圧入固定された後のシャフト３０をベアリング５２に容易に挿入することができるため、切削加工を削減することができる。

また、本実施の形態に係る電動コンプレッサ１において、ピン３５の、有底孔３２に圧入される圧入部分３６は、第１部分３８と、第２部分３９とを有する。第１部分３８は、圧入部分３６の先端の部分である。第２部分３９は、シャフト３０の軸方向ＡＸ１における位置が第１部分３８とは異なる部分である。第１部分３８と最薄部分３０ａとの間には、空間Ｓ１が形成される。第２部分３９は、最薄部分３０ａと接している。このため、圧入固定の強度を所定の強度とすることが容易にできる。

また、本実施の形態に係る電動コンプレッサ１において、シャフト３０の軸方向ＡＸ１において第１部分３８に対応する第１の位置におけるシャフト３０の第１の外径Ｄ１は、軸方向ＡＸ１において第２部分３９に対応する第２の位置におけるシャフト３０の第２の外径Ｄ２よりも大きい。

これによれば、第２の外径Ｄ２は、第１の外径Ｄ１よりも小さいため、第２部分３９が有底孔３２に圧入された際に、第２部分３９によって最薄部分３０ａが外側に押し出されたとしても、第２外径部分３４の外径がベアリング５２の内径より大きくなることを抑制することができる。よって、ピン３５が圧入固定された後のシャフト３０を、ベアリング５２に容易に挿入することができる。

また、本実施の形態に係る電動コンプレッサ１において、有底孔３２は、円柱形状の空間である。ピン３５は、第１部分３８において切り欠かれている円柱形状を有する。空間Ｓ１は、ピン３５の切り欠かれている部分である切り欠き部３８ａと、最薄部分３０ａとの間に形成されている。このため、有底孔３２およびピン３５の形状を、有底孔３２およびピン３５の間に空間Ｓ１が形成される形状とすることが容易にできる。

［３．変形例］
（１）
上記実施の形態に係る電動コンプレッサ１では、ピン３５は、その一部である第１部分３８のみが切り欠かれている構成としたがこれに限らずに、ピンは、ピンの軸方向ＡＸ２の全体に亘って切り欠かれている構成としてもよい。この場合であっても、シャフト３０の最薄部分３０ａ、および、ピンの間に空間を形成することができるため、実施の形態１の電動コンプレッサ１と同様の効果が奏される。

なお、軸方向ＡＸ２の全体に亘って切り欠かれている構成のピンが採用される場合、第１の位置Ｐ１における第１の外径と、第２の位置Ｐ２における第２の外径とが等しいシャフトが採用されてもよい。これは、ピンが、ピンの軸方向ＡＸ２の全体に亘って切り欠かれており、最薄部分３０ａは、どの位置においてもピンとの間に空間が形成されるため、ピンがシャフトの有底孔３２に圧入固定された際に、ピンによって最薄部分が外側に押し出されることを抑制することができるからである。なお、ピンは、軸方向ＡＸ２の全体に亘って切り欠かれていなくてもよく、有底孔３２に圧入される圧入部分において軸方向ＡＸ２の全体に亘って切り欠かれていてもよい。

（２）
次に、変形例（２）について図６および図７を用いて説明する。

図６は、変形例（２）に係るシャフトおよびピンの分解斜視図である。図７は、変形例（２）に係るシャフトを、その軸方向に沿って圧縮部側の端面から見た場合の平面図である。

変形例（２）では、シャフト３０Ａの有底孔３２Ａは、シャフト３０Ａの軸方向ＡＸ１に沿って延びる溝３２Ａｂを有する。溝３２Ａｂは、有底孔３２Ａの内周面３２Ａａの最薄部分３０ａの反対側の、最薄部分３０ａに対向する位置に、有底孔３２Ａの深さ全体に亘って形成されている。

ピン３５Ａは、ピン３５Ａの軸方向ＡＸ２の全体に亘って切り欠かれている切り欠き部３８Ａａと、切り欠き部３８Ａの反対側に、ピン３５Ａの軸方向ＡＸ２の全体に亘って突条に延び、溝３２Ａｂに対応する形状の突起部３５Ａａを有する。

なお、溝３２Ａｂは、有底孔３２Ａの全体に亘って形成されていなくてもよく、シャフト３０Ａの端面３１から有底孔３２Ａの深さよりも短い長さに亘って形成されていてもよい。この場合、ピン３５Ａに形成される突起部３５Ａａは、有底孔３２Ａのうち溝３２Ａｂが形成されていない部分にもピン３５Ａが挿入されるように、ピン３５Ａの圧入される先端から、有底孔３２Ａのうち溝３２Ａｂが形成されていない部分の長さの位置までの間に、ピン３５Ａに形成されていない構成とする必要がある。

また、溝３２Ａｂが有底孔３２Ａの深さ全体に亘って形成されている場合であっても、ピン３５Ａの突起部３５Ａａは、ピン３５Ａの軸方向ＡＸ２の全体に亘って形成されていなくてもよく、一部に形成されていればよい。

また、ピン３５Ａの切り欠き部３８Ａａは、ピン３５Ａの軸方向ＡＸ２の全体に亘って切り欠かれているとしたが、これに限らずに、実施の形態のピン３５に形成されている切り欠き部３８ａと同様の形状で切り欠かれていてもよい。

また、溝３２Ａｂは、有底孔３２Ａの内周面３２Ａａの最薄部分３０ａの反対側の位置に形成されるとしたが、これに限らずに、有底孔３２Ａの内周面３２Ａａの最薄部分３０ａとは異なる位置に形成されていればよい。同様に、ピン３５Ａの突起部３５Ａａは、切り欠き部３８Ａａの反対側の位置に形成されていなくてもよく、切り欠き部３８Ａａとは異なる位置であり、かつ、溝３２Ａｂと嵌まり合った場合に、切り欠き部３８Ａａと最薄部分３０ａとが対向する位置に形成されていればよい。

このように、図６および図７で説明したシャフト３０Ａおよびピン３５Ａの構成では、有底孔３２Ａおよび突起部３５Ａａは、互いに嵌合する形状である。このため、ピン３５Ａをシャフト３０Ａに圧入固定する際に、ピン３５Ａがシャフト３０Ａに対して回転することを抑制することができ、切り欠き部３８Ａａが最薄部分３０ａに対向する向きで配置することが容易にできる。

（３）
変形例（２）では、シャフト３０Ａの有底孔３２Ａに溝３２Ａｂが形成され、ピン３５Ａに溝３２Ａｂに対応する形状の突起部３５Ａａが形成される構成としたが、この反対に、ピンに軸方向に沿って延びる溝が形成され、シャフトの有底孔にピンの溝に対応する形状の突起部が形成される構成としてもよい。この場合であっても、変形例（２）と同様の効果が奏される。

（４）
上記実施の形態では、有底孔３２は円柱形状であるとしたが、円柱形状でなくてもよく柱状の形状の空間であれば角柱形状であってもよい。この場合、ピンは、圧入部分が有底孔の形状に対応する形状であり、露出部分が円柱形状であるとよい。

以上、本発明の一態様に係る電動コンプレッサについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本開示は、製造工程を少なくすることができる電動コンプレッサなどとして有用である。

１ 電動コンプレッサ
１０ 電動機
１１ ステータ
１２ ロータ
２０ 圧縮部
２１ 旋回スクロール
２２ 固定スクロール
３０、３０Ａ シャフト
３０ａ 最薄部分
３１ 端面
３２、３２Ａ 有底孔
３２ａ、３２Ａａ 内周面
３２Ａｂ 溝
３３ 第１外径部分
３４ 第２外径部分
３５、３５Ａ ピン
３５Ａａ 突起部
３６ 圧入部分
３７ 露出部分
３８ 第１部分
３９ 第２部分
３８ａ、３８Ａａ 切り欠き部
４０ 筐体
５１〜５３ ベアリング
５４ ブッシュ
Ｄ１ 第１の外径
Ｄ２ 第２の外径
Ｐ１ 第１の位置
Ｐ２ 第２の位置
Ｓ１ 空間

Claims (7)

1. 電動機に接続されるシャフトと、
   前記シャフトの一端の端面に設けられた有底孔に圧入固定され、旋回スクロールに接続されるピンと、を備え、
   前記有底孔は、前記シャフトの回転中心からずれた位置に設けられ、
   前記有底孔の内周面と前記シャフトの外周面との間の厚みが最も薄い最薄部分、および、前記ピンの間には空間が形成されている
   電動コンプレッサ。
2. 前記ピンの、前記有底孔に圧入される圧入部分は、前記圧入部分の先端の第１部分と、前記シャフトの軸方向における位置が前記第１部分とは異なる第２部分とを有し、
   前記第１部分と前記最薄部分との間には、前記空間が形成され、
   前記第２部分は、前記最薄部分と接している
   請求項１に記載の電動コンプレッサ。
3. 前記軸方向において前記第１部分に対応する第１の位置における前記シャフトの第１の外径は、前記軸方向において前記第２部分に対応する第２の位置における前記シャフトの第２の外径よりも大きい
   請求項２に記載の電動コンプレッサ。
4. さらに、
   前記シャフトの前記第１の位置で固定されているベアリングを備える
   請求項３に記載の電動コンプレッサ。
5. 前記有底孔は、円柱形状の空間であり、
   前記ピンは、前記第１部分において切り欠かれている円柱形状を有し、
   前記空間は、前記ピンの切り欠かれている部分と、前記最薄部分との間に形成されている
   請求項２から４のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ。
6. 前記有底孔は、前記シャフトの軸方向に沿って延びる溝を有し、
   前記ピンは、前記溝に対応する形状の突起部を有する
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ。
7. 前記ピンは、前記シャフトの軸方向に沿って延びる溝を有し、
   前記有底孔は、前記溝に対応する形状の突起部を有する
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電動コンプレッサ。

Images