JP4569719B2 - 電磁クラッチ用カップリング - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部から入力される回転駆動力を回転軸に伝達すると共にトルク変動を吸収するカップリングに関し、例えば、自動車の車室空調装置におけるコンプレッサの電磁クラッチに設けられるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車室空調装置の冷凍サイクルにおいて、冷媒を圧縮するコンプレッサの電磁クラッチは、従来、例えば図４に示されるような構造を有する。
【０００３】
すなわち、上記電磁クラッチは、非回転の電磁コイル１０１と、これを包囲するように配置されると共にコンプレッサの軸孔ハウジング１０３の外周にベアリング１０４を介して回転自在に保持され外周にプーリ１０２ａが設けられたロータ１０２と、このロータ１０２の端面に近接対向されたアーマチュア１０６と、このアーマチュア１０６を前記軸孔ハウジング１０３に挿通された回転軸１０５に対して、アウターリング１０７ｂで軸方向移動自在に連結するカップリング１０７とを備える。
【０００４】
カップリング１０７は、回転軸１０５の先端部外周にボルト１０８を介して取り付けられたハブ１０７ａと、このハブ１０７ａの外周側に同心的に配置されアーマチュア１０６に円周方向複数のリベット１０９を介して連結されたアウターリング１０７ｂと、このアウターリング１０７ｂと前記ハブ１０７ａとの対向周面間に加硫接着された環状のゴム状弾性材料からなる弾性体１０７ｃとを備える。そしてこのカップリング１０７は、電磁コイル１０１を励磁することによって回転中のロータ１０２に吸着されたアーマチュア１０６から、回転軸１０５へトルクを伝達する機能と、電磁コイル１０１への励磁電流を遮断した時にアーマチュア１０６をロータ１０２の端面から軸方向距離Ｌだけ離すように付勢するばね機能と、電磁コイル１０１の励磁によるアーマチュア１０６のロータ１０２とのクラッチミート時の騒音や衝撃を低減する機能とを有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種のコンプレッサは、回転軸１０５に、カップリング１０７を慣性質量とする軸方向及びこじり方向の振動が発生し、この振動が、ベアリング１０４等を介してコンプレッサハウジングに伝播して、異音を発生する問題がある。しかしながら、従来のカップリング１０７は、先に述べたように、トルク伝達機能と、アーマチュア１０６に対する復帰ばね機能と、クラッチミート時の騒音や衝撃を低減する機能とを奏するものであって、上述のような振動を低減することはできなかった。また、振動を低減するために回転軸１０５やベアリング１０４等の剛性を高くする場合は、著しく製造コストの上昇を来すことになる。
【０００６】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その主な技術的課題とするところは、クラッチ作動時の良好な作動性や緩衝性を確保すると共に、回転軸の軸方向及びこじり方向の振動によるコンプレッサの振動や騒音を有効に低減可能とすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。
すなわち本発明に係る電磁クラッチ用カップリングは、ロータと対向配置され電磁コイルの励磁により前記ロータに吸着されるアーマチュアと、前記ロータと同心的に配置された回転軸との間に介在され、前記回転軸に取り付けられるハブと、このハブの外周側に同心的に配置され前記アーマチュア側に取り付けられるアウターリングと、前記ハブとアウターリングとを弾性的に連結する主弾性体とからなるカップリングにおいて、前記ハブに、環状のマス部材及びこのマス部材を前記ハブ側に弾性的に連結する副弾性体とからなる動的吸振部を備え、前記副弾性体が、前記主弾性体から連続して成形されたものである。
【０００８】
上記構成において、動的吸振部をハブに設けたのは、ハブ以外の、例えばアウターリング等に設けた場合、カップリングを慣性質量とする回転軸の振動において、前記慣性質量が増大するからである。また、動的吸振部の共振周波数は、前記回転軸の振動の振幅がピークとなる振動周波数域に設定することによって、動的吸振効果による有効な振動低減作用を奏することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る電磁クラッチ用カップリング１の第一の実施形態を、自動車用車室空調装置のコンプレッサにおける電磁クラッチの一部と共に示すものであり、図２は、本発明に係る電磁クラッチ用カップリング１の第一の実施形態を単体で示すものである。図１に示される電磁クラッチは、基本的には先に説明した図４のものと同様の構成を備えるものである。
【００１０】
すなわち図１における参照符号ａは非回転の電磁コイル、参照符号ｂはこの電磁コイルａを包囲するように配置され、外周にプーリｃが一体的に設けられた磁性体からなるロータである。ロータｂは、コンプレッサの軸孔ハウジングｄの外周にベアリングｅを介して回転自在に保持されている。また、前記軸孔ハウジングｄの内周には、コンプレッサ内の冷媒圧縮機構（図示省略）を動作させる回転軸ｆが挿通されている。
【００１１】
参照符号ｇは磁性体からなる円盤状のアーマチュアで、ロータｂの端面と近接対向した状態に配置されており、軸孔ハウジングｄの外端開口部から突出した回転軸ｆの先端部外周側に、本発明のカップリング１を介して、軸方向変位可能な状態で取り付けられている。
【００１２】
カップリング１は、コンプレッサの回転軸ｆの先端部にボルトｈを介して取り付けられるハブ１１と、電磁クラッチのアーマチュアｇに取り付けられるアウターリング１２と、前記ハブ１１とアウターリング１２とを弾性的に連結する主弾性体１３と、前記ハブ１１に取り付けられた動的吸振部１４とを備える。
【００１３】
ハブ１１は、回転軸ｆに固定される内周のボス部１１ａと、そこから外周側へ展開する円盤部１１ｂと、その外周端から軸方向外側へ突出したリム部１１ｃとを有する。一方、アウターリング１２は、リベットｉを介してアーマチュアｇの外周部に固定される円周方向複数のフランジ部１２ａと、このフランジ部１２ａの内周端からハブ１１のリム部１１ｃの外周側を軸方向外側に向けて延びる筒状本体部１２ｂとを有する。主弾性体１３はゴム状弾性材料からなるものであって、ハブ１１のリム部１１ｃの外周面と、これに半径方向に対向するアウターリング１２の筒状本体部１２ｂの内周面に加硫接着されている。
【００１４】
主弾性体１３の内周部には、アーマチュアｇ側へ向けて突出した円弧状に延びる弾性突条１３ａが円周方向断続的に形成されており、この弾性突条１３ａは、アーマチュアｇが主弾性体１３の弾性によってロータｂの端面から軸方向距離Ｌだけ離間した位置に保持されている時に、このアーマチュアｇにおけるロータｂと反対側の端面に圧縮状態で当接するようになっている。
【００１５】
動的吸振部１４は、図２に示されるように、ハブ１１における円盤部１１ｂの背面（電磁クラッチ側の面）に設けられ、詳しくは、前記円盤部１１ｂと、その背面側に同心的に配置された環状のマス部材１４２との間に、ゴム状弾性材料からなる副弾性体１４３を加硫接着することによって設けられたものである。この動的吸振部１４の共振周波数は、回転軸ｆをばねとし、当該カップリング１を慣性質量とする振動系の固有振動数に合わせて設定される。
【００１６】
次に、以上のように構成された本実施形態のカップリング１の作用を、電磁クラッチの動作と共に説明する。
【００１７】
まず、ロータｂは、その外周のプーリｃに巻き掛けられたベルト（図示省略）を介して、エンジンのクランクプーリ等からの駆動力を与えられて回転する。そして図１に示された状態から電磁コイルａに励磁電流が供給されると、その磁力により、アーマチュアｇが主弾性体１３の有する軸方向剪断弾性に抗してロータｂ側へ軸方向変位し、その端面に吸着され、クラッチミート状態となる。そしてその時点で、ロータｂの回転トルクがアーマチュアｇからカップリング１のアウターリング１２、主弾性体１３及びハブ１１を介して回転軸ｆへ伝達され、コンプレッサ（ひいては空調装置）が運転状態となる。
【００１８】
アーマチュアｇがロータｂの端面に吸着される時のクラッチミート音や、この時にロータｂの回転トルクがアーマチュアｇへ急激に入力されることによる衝撃は、低ばね定数である主弾性体１３の捩り方向剪断変形動作によって、有効に緩和される。
【００１９】
また、ロータｂにアーマチュアｇが吸着されたクラッチミート状態から、電磁コイルａへの励磁電流の供給が遮断されると、主弾性体１３の弾性的な復元力によって、アーマチュアｇはロータｂの端面から離れ、図１に示す状態に復帰動作される。このため、ロータｂからアーマチュアｇ及びカップリング１を介しての回転トルクの伝達が遮断され、回転軸ｆの回転が停止される。
【００２０】
先に説明したように、コンプレッサの運転状態においては、回転軸ｆには、カップリング１を慣性質量として軸方向及びこじり方向への振動を発生する。そしてこの振動は、比較的高い周波数帯域に振幅のピークを有する。しかし、この周波数領域では、副弾性体１４３をばねとし、マス部材１４２を慣性質量とする動的吸振部１４が、前記回転軸ｆから入力される振動と逆位相で共振して動的吸振効果を発揮する。このため、コンプレッサの振動及び騒音が低減される。
【００２１】
すなわち、上記カップリング１は、電磁コイルａを励磁することによって回転中のロータｂに吸着されたアーマチュアｇから、回転軸ｆへトルクを伝達する機能と、電磁コイルａへの励磁電流を遮断した時にアーマチュアｇをロータｂの端面から離間させるように付勢するばね機能と、電磁コイルａの励磁によるアーマチュアｇとロータｂとのクラッチミート時の騒音や衝撃を低減する機能のほか、回転軸ｆの軸方向及びこじり方向への振動を低減する機能を有するものである。したがって、振動を低減するために回転軸ｆやベアリングｅ等の剛性を高くする必要はなく、製造コストの上昇を防止することができる。
【００２２】
【００２３】
また、動的吸振部１４におけるマス部材１４２が小径であるため、カップリング１全体の慣性質量が大きくなるのを抑えられ、その結果、カップリング１の慣性質量による回転軸の振幅増大を抑えることができる。
【００２４】
しかも、動的吸振部１４は、電磁クラッチへの組み込み状態において、図１におけるアーマチュアｇの内周空間Ｓに位置するように設けられるため、軸方向外側（図における左側）及び外径方向に対するカップリング１の取付スペースの増大を来さない。
【００２５】
また、副弾性体１４３は、ハブ１１におけるリム部１１ｃとアウターリング１２における筒状本体部１２ｂとの間に加硫接着された主弾性体１３と連続して加硫成形（加硫接着）されたものである。したがって、この実施形態によるカップリング１は、一度の加硫工程で製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００２６】
次に図３は、本発明に係る電磁クラッチ用カップリング１の第二の実施形態を単体で示すものである。この実施形態によるカップリング１は、動的吸振部１４が、ハブ１１におけるリム部１１ｃの内周側に設けられ、詳しくは、前記リム部１１ｃ及び円盤部１１ｂと、前記リム部１１ｃの内周側に同心的に配置された環状のマス部材１４２との間に、ゴム状弾性材料からなる副弾性体１４３を加硫接着することによって設けられたものである点で、第一の実施形態と相違する。
【００２７】
この実施形態も、基本的には図１に示される第一の実施形態と同様の作用・効果を奏するものである。そして、動的吸振部１４におけるマス部材１４２がハブ１１のリム部１１ｃの内周側に配置されるものであるため小径に形成され、したがって、カップリング１全体の慣性質量が大きくなるのを抑えられ、その結果、カップリング１の慣性質量によるコンプレッサの回転軸の振幅増大を抑えることができる。また、前記動的吸振部１４は、前記リム部１１の内周空間に位置するものであるため、軸方向外側（図における左側）及び外径方向に対するカップリング１の取付スペースの増大を来さない。
【００２８】
また、動的吸振部１４における副弾性体１４３は、ハブ１における円盤部１１ｂに予め開設された所要数の通孔１１ｄを介して、主弾性体１３と連続して加硫成形（加硫接着）されたものである。したがって、この実施形態によるカップリング１の場合も、一度の加硫工程で製造することができ、製造コストを低減することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る電磁クラッチ用カップリングによると、主弾性体によって、アーマチュアの磁気吸着による良好なクラッチ作動性と、クラッチミート時の衝撃や騒音に対する低減機能を奏するのに加えて、動的吸振部によって、回転軸の軸方向及びこじり方向の振動に対する低減機能を有するため、コンプレッサの振動及び騒音を低減することができる。またこのため、回転軸やベアリングの剛性を高くする必要がなく、コスト低減が可能になる。しかも、動的吸振部の副弾性体は、主弾性体と連続して成形されたものであるため、一度の成形工程で製造することができ、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る電磁クラッチ用カップリングの第一の実施形態を、電磁クラッチの一部と共に、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図２】 本発明に係る電磁クラッチ用カップリングの第一の実施形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図３】 本発明に係る電磁クラッチ用カップリングの第二の実施形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図４】 従来技術に係る電磁クラッチ用カップリングを、電磁クラッチの一部と共に、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【符号の説明】
ａ 電磁コイル
ｂ ロータ
ｃ プーリ
ｄ 軸孔ハウジング
ｅ ベアリング
ｆ 回転軸
ｇ アーマチュア
ｈ ボルト
ｉ リベット
１ カップリング
１１ ハブ
１１ａ ボス部
１１ｂ 円盤部
１１ｃ リム部
１１ｄ 通孔
１２ アウターリング
１２ａ フランジ部
１２ｂ 筒状本体部
１３ 主弾性体
１３ａ 弾性突条
１４ 動的吸振部
１４２ マス部材
１４３ 副弾性体

Claims (1)

1. ロータ（ｂ）と対向配置され電磁コイル（ａ）の励磁により前記ロータ（ｂ）に吸着されるアーマチュア（ｇ）と、前記ロータ（ｂ）と同心的に配置された回転軸（ｆ）との間に介在され、前記回転軸（ｆ）に取り付けられるハブ（１１）と、このハブ（１１）の外周側に同心的に配置され前記アーマチュア（ｇ）側に取り付けられるアウターリング（１２）と、前記ハブ（１１）とアウターリング（１２）とを弾性的に連結する主弾性体（１３）とからなるカップリング（１）において、
   前記ハブ（１１）に、環状のマス部材（１４２）及びこのマス部材（１４２）を前記ハブ（１１）側に弾性的に連結する副弾性体（１４３）とからなる動的吸振部（１４）を備え、前記副弾性体（１４３）が、前記主弾性体（１３）から連続して成形されたものであることを特徴とする電磁クラッチ用カップリング。

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