JP5621719B2 - 電動圧縮機の取付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、支持する機能と防振する機能を併せ持った電動圧縮機の取付け構造に関するものであって、特に、電動圧縮機本体の一端部を少なくとも回転自在に支持し、他端部をゴムブッシュ等の減衰器でダンピングさせた電動圧縮機の取付け構造に関する。

特許文献１に見られるように、従来、車両空調用ベルト駆動圧縮機はエンジン側面に取付けられ、ベルトを介し原動機より動力を得ているものが知られている。ベルト駆動圧縮機は、自重を支持するための剛性と、ベルト張力を受けるための剛性が必要なので、原動機に高い剛性を持って取付けをしなければならない。このため、圧縮機運転時において圧縮機の振動が原動機に伝達しやすく、エンジン及び補機などを振動させることで、放射音となり騒音が悪化する要因となっていた。

従来型の車両においては、車両用冷凍サイクル用の圧縮機は、エンジンから駆動力を得ていたが、ハイブリット車両では、車両の走行状態によってはエンジンが停止するので、エンジンのみから駆動力を得ていたのでは、圧縮機の停止とともに冷凍サイクルも停止してしまうという不具合が発生してしまう。そこで、ハイブリット車両等の冷凍サイクルでは、電動モータ部を内蔵した電動圧縮機が使用されている。

ハイブリッド車両の場合、エンジンルームにはエンジン及び走行用電動モータが搭載されるため、従来型の車両に比べてエンジンルームのスペースが少なくなっており、車体に直接圧縮機を搭載することができない。このため、従来のベルト駆動圧縮機と同様にエンジンの側面にしか電動圧縮機を搭載するスペースを設けることができない。エンジンに圧縮機を取付けた場合、圧縮機はエンジンからの振動を受けるため、その振動に耐えられる位の剛性で、圧縮機をエンジンに取付けなければならず、その剛性を満足するためには、特許文献２に見られるように、４箇所ともボルトを用いた剛性の高い固定を行っていた。

図１は、特許文献２の取付け構造を示す斜視図である。図２（ａ）は、特許文献２の取付け構造を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は、正面図である。
図１、２において、１０は車両用冷凍サイクル用の電動圧縮機１０であり、この電動圧縮機１０は、冷媒を吸入圧縮するスクロール型の圧縮機構１１と、この圧縮機構１１を駆動する電動モータ部１２とが一体になったものである。電動モータ部１２のハウジングには、電動圧縮機１０をエンジンＥの一部に固定するためのボルト穴１３が４個形成されており、電動圧縮機１０は、ボルト穴１３を貫通してボルト１４をエンジンＥのエンジンケースに形成された雌ねじ穴（図示せず）に挿入することにより固定されている。（Ｇ、Ｇ１は、それぞれ、エンジンＥの重心、電動モータ部１２の重心であり、Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ、電動モータ部１２の軸方向、エンジンＥのクランク軸方向である。）

特許文献２のように、エンジンＥに高い剛性を持った取付けが行われることから、圧縮機の振動がエンジンに伝達しやすく、エンジン及び補機などを振動させることで、放射音となり騒音が悪化する要因となる。また、ハイブリッド車両（エコラン車も同様）においてはエンジン停止時にも電動圧縮機は運転されるため、電動圧縮機の振動によるエンジン及び補機などへの放射音が目立ってしまい、やはり騒音の問題を有していた。

このような問題に対して、圧縮機の振動をエンジンに伝えない手段として、圧縮機とエンジンの間に防振ゴムを介在させたものが、特許文献３において開示されている。しかしながら、防振ゴムのみを用いた手段では、エンジンから受ける振動に防振ゴムが耐え切れず破断したりすることも考えられ、その場合には同様な騒音の問題を有していた。

特開２００９−２２０１号公報 特開２００８−１３８６８５号公報 特開２０００−１３０３３０号公報

本発明は、上記問題に鑑み、支持する機能と防振する機能を併せ持った電動圧縮機の取付け構造を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、内蔵電動モータにより駆動される電動圧縮機（１０）を、一方側の連結部と他方側の連結部において、エンジンケーシング（Ｅ’）に取付ける電動圧縮機（１０）の取付け構造において、前記一方側の連結部は、少なくとも回転自在に前記電動圧縮機と前記エンジンケーシングとの間を連結し、前記他方側の連結部は、振動吸収材（１６）を介在させて前記電動圧縮機（１０）と前記エンジンケーシング（Ｅ’）との間を連結させた電動圧縮機の取付け構造である。

これにより、エンジンの取付け壁面に対して電動圧縮機の振動が伝達するのを低減させることができるとともに、エンジンから受ける非常に強い振動に対して十分に耐えうる電動圧縮機の支持構造を実現することができる。ハイブリッド車両などの狭いエンジンルームにおいて、垂直に切り立った壁面に対しても、片持ちのような状態で防振取付けが可能となった。

請求項１の発明は、また、前記一方側の連結部の回転中心は、３自由度とも位置変位することなく、かつ、少なくとも１自由度以上の回転変位が可能であるように回転自在であることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記一方側の連結部は、球面ジョイント（１７）で連結されていることを特徴とする。これにより、球面ジョイントと電動圧縮機の重心Ｇ１を結んだ直線に対し、垂直な方向の振動をほぼ打ち消すことができ、エンジンＥに入力される振動を減らすことができる。

請求項３又は４の発明は、前記一方側の連結部は、１軸（１５）又は２軸で枢着されていることを特徴とする。これにより、一方側の連結部の回転中心と圧縮機の重心Ｇ１を結んだ直線に対し垂直な方向、及び、枢着軸に対し垂直な方向の振動をほぼ打ち消すことができる。

一方側の連結部は、所定角度に曲げられた低剛性板体（１８）で連結されているようにしても良い。これにより、圧縮機が振動すると低剛性板体は弾性体のように振る舞い、圧縮機を変位させることにより、振動吸収部材であらゆる方向の振動を吸収することができる。

低剛性板体は、制振材料にしても良い。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記振動吸収材は、防振ゴム又はバネであることを特徴とする。

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。

特許文献２の取付構造を示す斜視図である。 （ａ）は、特許文献２の取付構造を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は、正面図である。 （ａ）は、本発明の第１実施形態の側面図であり、（ｂ）は、正面図である。 振動吸収材の取付け手段の一例を示す説明図である。 （ａ）は、本発明の第１実施形態の変形例の平面図であり、（ｂ）は、正面図であり、（ｃ）は、側面図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態の側面図であり、（ｂ）は、正面図である。 （ａ）は、本発明の第２実施形態の変形例の側面図であり、（ｂ）は、正面図であり、（ｃ）は、他方側の連結部に防振ゴムを接着した振動吸収材の説明図である。 関連する一形態の側面図である。 関連する一形態の変形例の側面図である。

本発明は、電動圧縮機がベルト駆動形圧縮機と異なりベルト張力が掛からないため、エンジンケーシング側面のような垂直に切り立った壁面においても、必ずしも、剛性の高い取付けを行わなくても良いという点に着目し、支持する機能と防振する機能を併せ持つようにしたものである。すなわち、エンジン側面に取付ける電動圧縮機の防振取付け構造として、「圧縮機の振動をエンジンに伝えない」＋「エンジンからの強い振動に対しても十分に耐えうる支持」という要求に対して、一方側で圧縮機をしっかり支持し、他方側で防振するようにしたものである。

具体的には、電動圧縮機本体の一端部を回転自在に支持し、他端部をゴムブッシュ等の減衰器でダンピングさせた電動圧縮機の取付け構造とすることによって、従来技術の「剛」の取付け構造に対して、「柔」の取付けを加味して、２つの要求を満足させたものである。そして、電動圧縮機を少なくとも１自由度以上の自由度とその自由度による振動を減衰する機構を併せ持って、垂直に切り立った壁面においても取付けを行い、取付け壁面に対して電動圧縮機の振動が伝達するのを低減させることを可能としたものである。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態は次のようなものである。第１実施形態は、一方側の連結部を球面ジョイントで連結させたものである。
図３（ａ）は、本発明の第１実施形態の側面図であり、（ｂ）は、正面図である。なお、図３（ｂ）は、エンジンＥのクランク軸方向Ｌ２に垂直で、かつ水平方向（以下、エンジンＥの側面方向という）から見た図である。電動圧縮機１０の一方側の連結部を球面ジョイント１７でエンジンＥに連結している。球面ジョイント１７は、位置変位はないものの、回転変位は、あらゆる方向（３回転軸）に回転自在である。一方、他方側の連結部は、振動吸収材１６を介在させて電動圧縮機１０とエンジンケーシングＥ’との間が連結されている。

図４は、振動吸収材１６の取付け手段の一例を示す説明図である。エンジンケーシングＥ’に設けたねじ孔に、オネジ２２とナット２１で固定して、電動圧縮機１０の他方側の連結部を構成している。この際、２枚のワッシャ間に防振ゴムを接着して振動吸収材１６として、電動圧縮機１０とエンジンケーシングＥ’との間に介在させている。振動吸収材１６やワッシャは、やや大きめの孔として、オネジ２２を拘束しないように貫通させている。その他、オネジ２２とナット２１を用いず、電動圧縮機１０とエンジンケーシングＥ’との間に防振ゴムを接着しても良い。振動吸収材１６として防振ゴム、バネ等を用いる。

図５（ａ）は、本発明の第１実施形態の変形例の平面図であり、（ｂ）は、正面図であり、（ｃ）は、側面図である。この場合には、電動圧縮機１０の軸方向Ｌ１と、エンジンＥのクランク軸方向Ｌ２とが平行に取付けられている。
本発明の第１実施形態、及び、その変形例では、電動圧縮機１０は球面ジョイント１７で位置変位が拘束されている。球面ジョイント１７と電動圧縮機１０の重心Ｇ１を結んだ直線に対し、垂直な方向の振動をほぼ打ち消すことができ、エンジンＥに入力される振動を減らすことができる。電動圧縮機とエンジンケーシングとの２箇所の連結部において、一方側の連結部の自由度がある程度制限されて取付けられており、自由度のある方向に電動圧縮機が振動した時、電動圧縮機の変位が振動吸収材で吸収されて、電動圧縮機の振動がエンジンに伝わる振動を低減することができる。

（第２実施形態）
図６（ａ）は、本発明の第２実施形態の側面図であり、（ｂ）は、正面図である。図７（ａ）は、本発明の第２実施形態の変形例の側面図であり、（ｂ）は、正面図であり、（ｃ）は、他方側の連結部に防振ゴムを接着した振動吸収材の説明図である。
第２実施形態では、第１実施形態の球面ジョイント１７の代わりに、枢着軸１５が使われている。図６では、枢着軸１５の方向は、エンジンＥのクランク軸方向Ｌ２に平行な方向であり、図７では、枢着軸１５の方向は、エンジンＥのクランク軸方向Ｌ２に垂直な側面方向である。この場合は、１軸の回転軸（枢着軸１５）を用いることで電動圧縮機を、１自由度の回転変位ができるように支持したものである。第１実施形態の球面ジョイント１７の場合に比べて、さらに、電動圧縮機１０の一方側の連結部の回転自由度が制限されている。１軸の回転軸（枢着軸１５）の回転軸方向の位置変位は、図６（ｂ）に示すように、規制されていないが、これを規制したり、振動吸収材で制限しても良い。

本発明の第２実施形態においては、枢着軸１５の回転中心と圧縮機の重心Ｇ１を結んだ直線に対し垂直な方向、及び、枢着軸１５に対し垂直な方向の振動を、ほぼ打ち消すことができる。以上の実施形態においては、一方側の連結部が、１軸の枢着軸で枢着されている場合を説明したが、これが、ユニバーサルジョイントのように２軸の枢着軸であっても良い。

図８は、関連する一形態の側面図である。図９は、関連する一形態の変形例の側面図である。本形態は、一方側の連結部を、Ｕ字状やＬ字状の所定角度に曲げられた低剛性板体１８で連結したものである。低剛性板体１８には、制振合金を用いると振動減衰効果を持たせることができる。低剛性板体１８は、図８、９に示すように、Ｕ字状やＬ字状の所定角度に曲げられたもので、電動圧縮機が振動した時に電動圧縮機の変位が生じるように使用される。他方側の連結部は、振動吸収材１６を介在させて電動圧縮機１０とエンジンケーシングＥ’との間を連結している。なお、振動吸収部材は、バネ要素を持つことで、振動エネルギーを絶縁し、圧縮機の振動エネルギーをエンジンケーシングに伝えない部材である。制振材料は、自身が振動することで、振動エネルギーを熱エネルギーに変換し、振動エネルギーを消散させる部材である。制振材料の一例としては、制振合金あるいは制振鋼板である。

低剛性板体１８を用いることで電動圧縮機が変位するよう自由度をもたせて支持させることができるので、自由度方向に電動圧縮機が振動した時、電動圧縮機は変位し、その変位を振動吸収材１６で吸収することにより、エンジンＥに伝わる電動圧縮機１０の振動を低減することができる。圧縮機が振動すると板体は弾性体のように振る舞い、一方側の連結部では回転変位を含む変位自由度を有して、圧縮機を変位させることにより、振動吸収部材であらゆる方向の振動を吸収することができる。

本発明の上記各実施形態においては、減らせる振動の方向の指向性がある。エンジンＥと電動圧縮機１０の振動の方向性などを勘案して、適宜各実施形態採用するとともに、設置の方向性を選択すれば、振動軽減効果を著しく高めることができる。例えば、もし圧縮機を取付けているエンジンＥの側面が、スピーカーのように振動して放射音が発生している場合ならば、本発明の上記各実施形態を、そのスピーカーとなっているエンジンの側面に対し垂直な方向の振動を減らせるように設置して、騒音の低減を図ることができる。

重心Ｇ１を通る面に対して同じ側に、回転自在な一方側の連結と、他方側の振動吸収材を介在した連結を行う実施形態も本発明に含まれる。

１０ 電動圧縮機
１６ 振動吸収材
１７ 球面ジョイント
１８ 低剛性板体

Claims (5)

1. 内蔵電動モータにより駆動される電動圧縮機（１０）を、一方側の連結部と他方側の連結部において、エンジンケーシング（Ｅ’）に取付ける電動圧縮機（１０）の取付け構造において、
   前記一方側の連結部は、少なくとも回転自在に前記電動圧縮機と前記エンジンケーシングとの間を連結し、
   前記他方側の連結部は、振動吸収材（１６）を介在させて前記電動圧縮機（１０）と前記エンジンケーシング（Ｅ’）との間を連結させ、
   前記一方側の連結部の回転中心は、３自由度とも位置変位することなく、かつ、少なくとも１自由度以上の回転変位が可能であるように回転自在であることを特徴とする電動圧縮機の取付け構造。
2. 前記一方側の連結部は、球面ジョイント（１７）で連結されていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機の取付け構造。
3. 前記一方側の連結部は、２軸で枢着されていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機の取付け構造。
4. 内蔵電動モータにより駆動される電動圧縮機（１０）を、一方側の連結部と他方側の連結部において、エンジンケーシング（Ｅ’）に取付ける電動圧縮機（１０）の取付け構造において、
   前記一方側の連結部は、少なくとも回転自在に前記電動圧縮機と前記エンジンケーシングとの間を連結し、
   前記他方側の連結部は、振動吸収材（１６）を介在させて前記電動圧縮機（１０）と前記エンジンケーシング（Ｅ’）との間を連結させ、
   前記一方側の連結部は、１軸（１５）で枢着されていることを特徴とする電動圧縮機の取付け構造。
5. 前記振動吸収材は、防振ゴム又はバネであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動圧縮機の取付け構造。

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