JP5708461B2 - 回転機械 - Google Patents

Description

本発明は、電磁クラッチ、発電機および圧縮機を備える回転機械に関する。

従来、この種の回転機械が特許文献１に記載されている。この従来技術では、発電機の機能を有するモータと冷凍サイクルの圧縮機とが一体化されており、エンジン（内燃機関）からモータおよび圧縮機への回転動力の伝達が電磁クラッチによって断続されるようになっている。

具体的には、モータの出力軸が圧縮機の駆動軸に直結されており、電磁クラッチのソレノイドが励磁されたときにモータの出力軸が電磁クラッチのプーリーと一体回転可能となっている。

電磁クラッチのプーリーは、モータのハウジングにベアリングを介して回転可能に支持され、その外周部にベルトが掛けられている。エンジンのクランク軸の回転動力は、ベルトを介して電磁クラッチのプーリーに伝達されるようになっている。

特開２００２−２０１９７５号公報

上記従来技術によると、エンジンのクランク軸の回転動力がベルトを介して電磁クラッチのプーリーに伝達されるようになっているので、ベルトの曲げや撓みによってプーリーの回転が変動することがある。プーリーの回転が変動すると、モータおよび圧縮機の回転も変動するので、ＮＶ（ノイズ、バイブレーション）や作動信頼性に影響を与える可能性がある。

特に、エンジンの排気量が小さい場合には、エンジン自体の回転変動が大きくなるので、電磁クラッチ、モータおよび圧縮機の回転変動も大きくなってＮＶや作動信頼性の問題が顕在化するおそれがある。

本発明は上記点に鑑みて、回転変動を抑制できる回転機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、入力側回転体（２８１）および出力側回転体（２８２）を有し、入力側回転体（２８１）から出力側回転体（２８２）への回転動力の伝達を電磁力で断続する電磁クラッチ（２８）と、
ロータ（２３２）およびステータ（２３３）を有する発電機（２３）と、
流体を圧縮する圧縮機構（３１３）、および圧縮機構（３１３）を回転駆動するための駆動軸（３１４）を有する圧縮機（３１）とを備え、
入力側回転体（２８１）、出力側回転体（２８２）、ロータ（２３２）および駆動軸（３１４）は互いに同軸上に配置され、
入力側回転体（２８１）の回転中心部には、内燃機関（２０）の出力軸（２０１）が同軸的に結合される結合部（２８１ａ）が形成されていることを特徴とする。

これによると、内燃機関（２０）の出力軸（２０１）が電磁クラッチ（２８）の入力側回転体（２８１）の回転中心部に同軸的に結合されるので、上記従来技術のように内燃機関から電磁クラッチへの回転動力の伝達をベルトを介して行う場合と比較して電磁クラッチの回転変動を抑制することができ、ひいては発電機（２３）および圧縮機（３１）の回転変動も抑制することができる。

さらに、請求項１に記載の発明では、発電機（２３）は、ロータ（２３２）に同軸的に固定されたロータ軸（２３１）を有し、
出力側回転体（２８２）の回転動力は、ロータ軸（２３１）を介して駆動軸（３１４）へ伝達されるようになっており、
ロータ軸（２３１）と駆動軸（３１４）との間の動力伝達経路には、回転変動を吸収する回転変動吸収部材（６０５）が配置されていることを特徴とする。

これにより、回転変動吸収部材（６０５、７０３）による回転変動吸収効果によって、圧縮機（３１）の回転変動を一層抑制することができる。

さらに、請求項１に記載の発明では、ロータ軸（２３１）およびロータ（２３２）は筒状になっており、
ロータ軸（２３１）はロータ（２３２）の内側に挿入されており、
回転変動吸収部材（６０５）はロータ軸（２３１）の内側に挿入されていることを特徴とする。

これによると、ロータ軸（２３１）が中空の筒状になっているので、ロータ軸（２３１）が中実の柱状になっている場合と比較してロータ軸（２３１）およびロータ（２３２）を大径化してロータ（２３２）の回転慣性力を大きくすることができる。このため、発電機（２３）の回転変動を一層抑制することができ、ひいては圧縮機（３１）の回転変動も一層抑制することができる。

また、ロータ軸（２３１）の内側に形成される空間に回転変動吸収部材（６０５）が配置されることとなるので、ロータ軸（２３１）の内側空間を有効利用して体格を小型化できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の回転機械において、ステータ（２３３）は筒状になっており、
ロータ（２３２）はステータ（２３３）の内側に挿入されており、
駆動軸（３１４）、回転変動吸収部材（６０５）、ロータ（２３２）およびステータ（２３３）は、ロータ軸（２３１）の内径側から外径側に向かってこの順番に、ロータ軸（２３１）と直交する同一断面上に配置されていることを特徴とする。

これにより、ロータ（２３２）をステータ（２３３）の内側に位置させて、いわゆるインナーロータ型の発電機を構成することができるので、ロータ（２３２）がステータ（２３３）の外側に位置するアウターロータ型の発電機を構成する場合と比較して構造の簡素化および体格の小型化を図ることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の回転機械において、圧縮機（３１）は、圧縮機構（３１３）を収容するハウジング（３１１）と、ハウジング（３１１）から突出して駆動軸（３１４）に被さるボス部（３１５）とを有し、
ボス部（３１５）は、ロータ軸（２３１）の内側に挿入され、
ステータ（２３３）のコイルエンド部（２３３ａ）は、ハウジング（３１１）の外側に被せられていることを特徴とする。

これによると、ロータ軸（２３１）の内側にボス部（３１５）が挿入され且つステータ（２３３）のコイルエンド部（２３３ａ）が圧縮機（３１）のハウジング（３１１）の外側に被せられているので、ロータ軸（２３１）とボス部（３１５）とが軸方向に直列に配置され且つステータ（２３３）のコイルエンド部（２３３ａ）と圧縮機（３１）のハウジング（３１１）とが軸方向に直列に配置されている場合と比較して、軸方向の体格（軸長）を小型化できる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の回転機械において、入力側回転体（２８１）の外周部には、回転慣性質量を増加させるためのウエイト（２８５）が取り付けられていることを特徴とする。

これにより、電磁クラッチ（２８）の回転慣性力を大きくすることができるので、電磁クラッチ（２８）の回転変動を一層抑制することができ、ひいては発電機（２３）および圧縮機（３１）の回転変動も一層抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態における車両の要部を示す構成図である。 図１の回転機械を示す断面図である。 第２実施形態に係る回転機械を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の回転機械を説明する。本実施形態の回転機械は、シリーズ式ハイブリッド車両のエンジン補機として用いられるものである。図１は、シリーズ式ハイブリッド車両の要部を示す構成図である。

まず、シリーズ式ハイブリッド車両の基本構成について簡単に説明する。シリーズ式ハイブリッド車両に搭載される空調装置（車両用空調装置）は、ループ型ヒートパイプ１０（ヒートループ）を備えている。ループ型ヒートパイプ１０は、作動流体の蒸発・凝縮によって熱移動（熱輸送）を行うものであり、ループ型ヒートパイプ１０による輸送熱が暖房に利用されるようになっている。

ループ型ヒートパイプ１０は、蒸発部１１、凝縮部１２、蒸気管１３および液還流管１４を環状に接続してなる密閉容器を有し、その内部に作動流体が封入されている。本例では、作動流体として水が用いられている。

蒸発部１１では、作動流体の液が加熱されて蒸発して蒸気となる。蒸発部１１で蒸発した蒸気は、蒸気管１３内に形成された蒸気流路を通じて凝縮部１２に移動する。凝縮部１２では、蒸気が冷却されて凝縮して液となる。凝縮部１２で凝縮した液は、液還流管１４内に形成された液還流路を通じて蒸発部１１に還流する。蒸気流路と液還流路とが分離されており、蒸気流と液流との干渉が発生しないので、熱輸送限界が極めて高いものとなる。

本例では、ループ型ヒートパイプ１０は、サーモサイフォン式になっている。すなわち、凝縮部１２で凝縮した液は、重力により蒸発部１１に還流する。重力による液の還流を可能にするために、蒸発部１１は実際には凝縮部１２よりも下方に配置されている。

蒸発部１１は、作動流体の液が複数の熱源で加熱されるように構成されている。本例では、複数の熱源として、車両に搭載されたエンジン２０（内燃機関）の排熱、および電気が用いられるようになっている。

より具体的には、蒸発部１１は、エンジン２０の排気ガスと作動流体の液とを熱交換する排熱回収熱交換器１１１と、排熱回収熱交換器１１１内の液を加熱する電気ヒータ１１２とを有している。

排熱回収熱交換器１１１は、エンジン２０の排気経路に設けられている。図１の例では、排熱回収熱交換器１１１は、エンジン２０とマフラ２１との間に設けられている。エンジン２０の振動が排熱回収熱交換器１１１に伝わるのを抑制（振動吸収）するために、エンジン２０から排熱回収熱交換器１１１までの排気管２２を、蛇腹状の可撓管（ベローズ）にするのが好ましい。

エンジン２０には回転機械６０が連結されている。回転機械６０は、発電機２３（モータジェネレータ）、冷凍サイクル３０の圧縮機３１および電磁クラッチ２８を有している。

発電機２３および圧縮機３１は、エンジン２０が発生する回転力によって駆動される。電磁クラッチ２８は、エンジン２０から発電機２３および圧縮機３１への駆動力の伝達を断続する。

エンジン２０から発電機２３および圧縮機３１への駆動力の伝達が遮断された場合、発電機２３は、モータとして圧縮機３１を駆動することができるようになっている。また、エンジン２０の停止時に発電機２３をエンジンスタータとして使うことも可能になっている。

発電機２３は、発電機用インバータ２４とともに、冷却水によって冷却されるようになっている。発電機２３および発電機用インバータ２４を冷却する冷却水が流れる冷却水回路は、ウォータポンプ２５、ラジエータ２６等によって構成されている。

ウォータポンプ２５は、冷却水回路に冷却水を循環させる。ラジエータ２６は、発電機２３および発電機用インバータ２４から奪った熱を外気に放熱させる放熱用熱交換器である。本例では、冷却ファン２７によってラジエータ２６に外気を送風できるようになっている。

本例では、走行モータ４０（モータジェネレータ）および走行モータ用インバータ４１も、冷却水回路を循環する冷却水によって冷却されるようになっている。走行モータ４０の出力軸は、車両のトランスアクスル４２に連結されている。なお、エンジン２０の一部も、冷却水回路を循環する冷却水によって冷却されるようになっていてもよい。

電気ヒータ１１２は、車両に搭載されたバッテリ１５（蓄電池）から電気の供給を受けるようになっている。本例では、電気ヒータ１１２として、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）特性を有するＰＴＣヒータが用いられている。また、本例では、電気ヒータ１１２への流入電流をコントローラ１６によって抑制することができるようになっている。バッテリ１５としては、走行用の高圧バッテリや補機用の鉛蓄電池等を用いることができる。

圧縮機３１は、冷凍サイクル３０の冷媒を吸入して吐出する。冷凍サイクル３０は、ループ型ヒートパイプ１０とともに車両用空調装置を構成するものであり、圧縮機３１、放熱器３２、膨張弁３３および蒸発器３４等を有している。本例では、圧縮機３１として可変容量コンプレッサが用いられている。

放熱器３２は、圧縮機３１から吐出された高温高圧冷媒の有する熱を外気（車室外空気）に放熱させる放熱用熱交換器である。本例では、冷却ファン２７によって放熱器３２に外気を送風できるようになっている。

膨張弁３３は、放熱器３２から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。蒸発器３４は、膨張弁３３から流出した低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることで、室内送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。蒸発器３４から流出した冷媒は、圧縮機３１に吸入される。

蒸発器３４は、室内空調ユニット５０のケース５１に収容されている。ケース５１内には空気通路が形成されており、ケース５１内において蒸発器３４の空気流れ上流側には、蒸発器３４に空気を送風する空調用ファン５２が配置されている。

図示を省略しているが、ケース５１の空気流れ最上流部には、内気（車室内空気）および外気（車室外空気）を切替導入するための内外気切替箱が設けられている。ケース５１の空気流れ最下流部には、ケース５１内の空気通路で温度調整された空調風を車室内に吹き出すための吹出開口部が形成され、吹出開口部には図示しない空調ダクトが接続されている。

ケース５１内において、蒸発器３４よりも空気流れ下流側には、ループ型ヒートパイプ１０の凝縮部１２が配置されている。凝縮部１２は、空調用ファン５２から送風された空気をループ型ヒートパイプ１０の作動流体の蒸気と熱交換して加熱する加熱用熱交換器で構成されている。

空調用ファン５２の作動により、内気または外気が蒸発器３４および凝縮部１２に送風され、蒸発器３４および凝縮部１２を通過した送風空気は、ケース５１の吹出開口部およびケース５１に接続された空調ダクト（図示せず）を通じて車室内に吹き出される。これにより、導入空気を蒸発器３４で除湿した後に凝縮部１２で再加熱して温度を調整し、車室内へ送風することができる。

次に、回転機械６０について説明する。図２は、回転機械６０を示す断面図である。

回転機械６０は、発電機２３、圧縮機３１および電磁クラッチ２８を一体化した構成になっており、エンジン２０のクランク軸２０１（出力軸）に連結されている。

発電機２３、圧縮機３１および電磁クラッチ２８は、各々の回転中心軸がエンジン２０のクランク軸２０１と同軸上に位置し、エンジン２０側（図２の左方側）からエンジン２０の反対側（図２の右方側）に向かって電磁クラッチ２８、発電機２３、圧縮機３１の順番に並ぶように配置されている。

発電機２３および電磁クラッチ２８は、ケース６０１に収容されており、ケース６０１は、取り付けフランジ６０２を介してエンジン２０の外面（図示せず）に取り付けられるようになっている。

取り付けフランジ６０２には、エンジン２０のクランク軸２０１が貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔の内周面とクランク軸２０１の外周面との間にはオイルシール６０３が設けられている。

ケース６０１内において、取り付けフランジ６０２側（図２の左方側）に電磁クラッチ２８が配置され、取り付けフランジ６０２の反対側（図２の右方側）に発電機２３が配置されている。

電磁クラッチ２８は、クラッチロータ２８１（入力側回転体）、クラッチアーマチャ２８２（出力側回転体）、板バネハブ２８３（弾性力発生手段）、およびクラッチステータ２８４（電磁力発生手段）等を有している。

クラッチロータ２８１は、クランク軸２０１と同軸上に配置され、クランク軸２０１に締結固定されている。より具体的には、クラッチロータ２８１の回転中心部に形成された結合部２８１ａに、クランク軸２０１が同軸的に締結にて結合されている。したがって、クラッチロータ２８１は、クランク軸２０１と一体的かつ同軸的に回転する。

クラッチロータ２８１には、クラッチアーマチャ２８２と接触する摩擦面が発電機２３側（図２の右方側）を向いて形成されている。

クラッチアーマチャ２８２は、環板状に形成され、クラッチロータ２８１の摩擦面に対向して配置されている。板バネハブ２８３は、クラッチアーマチャ２８２をクラッチロータ２８１から引き離す方向に付勢する弾性部材である。

クラッチステータ２８４は、コイル（電磁石）を内蔵し、通電により電磁力を発生する。本例では、クラッチステータ２８４は取り付けフランジ６０２に固定されている。クラッチステータ２８４の電磁力により、クラッチアーマチャ２８２を板バネハブ２８３の弾性力に抗してクラッチロータ２８１側に吸引することができる。

クラッチロータ２８１の外周部には、ウエイト２８５（回転慣性質量増加手段）が固定されている。ウエイト２８５は、電磁クラッチ２８の回転慣性質量（換言すれば慣性モーメント）を増加させるための部材である。

発電機２３は、発電機ロータ軸２３１（ロータ軸）、発電機ロータ２３２（ロータ）および発電機ステータ２３３（ステータ）等を有している。

発電機ロータ軸２３１は、円筒状（中空状）に形成され、クラッチロータ２８１と同軸上に配置されている。本例では、発電機ロータ軸２３１は、径方向に２つの円筒状部材２３１ａ、２３１ｂに分割されて形成されている。

発電機ロータ軸２３１の軸方向端面（図２の左端面）には、電磁クラッチ２８の板バネハブ２８３が固定されている。発電機ロータ軸２３１の外周部には、円筒状の発電機ロータ２３２が同軸的に固定されている。したがって、クラッチアーマチャ２８２がクラッチロータ２８１に接触すると、クラッチアーマチャ２８２、板バネハブ２８３、発電機ロータ軸２３１および発電機ロータ２３２がクラッチロータ２８１と一体的かつ同軸的に回転する。

発電機ステータ２３３は、コイルを有し、発電機ロータ２３２の外径側（径方向外側）に配置され、ケース６０１の内面に固定されている。本例では、発電機ステータ２３３のコイルエンド部２３３ａは、圧縮機３１の外側（径方向外側）に被さるように配置されている。より具体的には、ケース６０１のうち取り付けフランジ６０２の反対側の端面（図２の右端面）であってコイルエンド部２３３ａよりも内径側（径方向内側）の部位に、圧縮機３１のハウジング３１１が嵌り込む窪みが形成されている。

圧縮機３１のハウジング３１１は、コンプレッサブラケット３１２を介してケース６０１に固定されている。具体的には、ハウジング３１１およびコンプレッサブラケット３１２に形成されたボルト孔３１１ａ、３１２ａを用いてハウジング３１１がコンプレッサブラケット３１２に締結固定され、コンプレッサブラケット３１２およびケース６０１に形成されたボルト孔（図示せず）を用いてコンプレッサブラケット３１２がケース６０１に締結固定されている。

圧縮機３１のハウジング３１１内には、冷媒を圧縮する圧縮機構３１３が収容されている。圧縮機構３１３を駆動するためのシャフト３１４（駆動軸）は、発電機ロータ軸２３１と同軸上に位置している。

本例では、シャフト３１４は、根元側（図２の右方側）のシャフト本体部３１４ａと、先端側（図２の左方側）のシャフトアダプタ３１４ｂとに分割されて形成されており、シャフト本体部３１４ａの先端にシャフトアダプタ３１４ｂが締結固定されている。

ハウジング３１１には、シャフト本体部３１４ａに被さるボス部３１５が設けられている。ボス部３１５は、ハウジング３１１のうち発電機２３側の端部から突出するように設けられており、ケース６０１に形成された孔を通じて発電機ロータ軸２３１の内側に挿入されている。

ボス部３１５の外周面と発電機ロータ軸２３１の内周面との間には軸受け６０４が配置されている。本例では、軸受け６０４としてボールベアリングが用いられている。ボス部３１５には、発電機ステータ２３３と同軸を出すためのインロー３１６が設けられている。

シャフトアダプタ３１４ｂは、ボス部３１５の外部に突出しており、ダンパ６０５（回転変動吸収部材）を介して発電機ロータ軸２３１に固定されている。本例では、ダンパ６０５は、ゴム（弾性材料）で形成された弾性部材であり、シャフトアダプタ３１４ｂの外周面および発電機ロータ軸２３１の内周面に焼き付け接着されている。

ダンパ６０５は、発電機ロータ軸２３１とシャフト３１４との間の動力伝達経路に配置されているので、発電機ロータ軸２３１の回転動力は、ダンパ６０５を介してシャフトアダプタ３１４ｂへ伝達されることとなる。発電機ロータ軸２３１からシャフト３１４へ回転動力が伝達される際にダンパ６０５が弾性変形することで回転変動が吸収されることとなる。

本例では、圧縮機３１のシャフト３１４、ダンパ６０５、発電機ロータ２３２および発電機ステータ２３３は、発電機ロータ軸２３１の内径側から外径側に向かってこの順番に、ロータ軸３１と直交する同一断面上に配置されている。換言すれば、発電機ロータ２３２を発電機ステータ２３３の内側に位置させて、インナーロータ型の発電機を構成している。

次に、上記構成における作動を説明する。まず車両用空調装置の作動を簡単に説明する。エンジン２０が作動して排気ガスの温度（排ガス温度）が上昇すると、排熱回収熱交換器１１１内の液１７が沸騰して蒸気となり、蒸気は蒸気管１３内の蒸気流路を通り、凝縮部１２内で凝縮して液１７となる。このとき、凝縮部１２では、空調用ファン５２によって送風された空気が加熱されるので、温風が車室内へ送風される。

凝縮部１２内で凝縮した液１７は、重力により液還流管１４内の液還流路１４１を流下して蒸発部１１に還流する。

電気ヒータ１１２が通電されて電気ヒータ１１２の温度（ヒータ温度）が上がった場合も排熱回収熱交換器１１１内の液１７が沸騰して蒸気となる。このため、空調用ファン５２によって送風された空気が凝縮部１２で加熱され、温風が車室内へ送風される。

排ガス温度の上昇に伴って蒸気圧も上昇する。蒸気圧が上昇すると内圧調整弁１８が液還流路１４１の閉塞方向に機械的に作動するので、蒸気圧の過度な上昇が抑制される。このため、ループ型ヒートパイプ１０の内圧が自律的に調整される。

本例では、電気ヒータ１１２としてＰＴＣヒータが用いられているので、電気ヒータ１１２の温度が上昇すると電気ヒータ１１２の電気抵抗値が増加して電気ヒータ１１２の出力が抑制される。このため、電気ヒータ１１２の出力が自律的に調整される。

次に、回転機械６０の作動を説明する。エンジン２０が作動してクランク軸２０１が回転すると、クラッチロータ２８１がクランク軸２０１と一体的に回転する。

ここで、クラッチステータ２８４が通電されていない場合、クラッチステータ２８４が電磁力を発生しないので、クラッチアーマチャ２８２がクラッチロータ２８１側に吸引されず、板バネハブ２８３の弾性力によってクラッチロータ２８１から離れた状態となる。このため、クラッチアーマチャ２８２が回転しないので、クランク軸２０１から発電機２３および圧縮機３１への回転動力の伝達が電磁クラッチ２８によって遮断される。

一方、クラッチステータ２８４が通電されている場合、クラッチステータ２８４が電磁力を発生するので、クラッチアーマチャ２８２が板バネハブ２８３の弾性力に抗してクラッチロータ２８１側に吸引されてクラッチロータ２８１に密着した状態となる。

このため、クランク軸２０１から発電機２３および圧縮機３１へ回転動力が伝達される。具体的には、クラッチアーマチャ２８２がクラッチロータ２８１と一体的に回転し、発電機ロータ軸２３１および発電機ロータ２３２もクラッチロータ２８１と一体的に回転する。発電機ロータ２３２が回転することによって、発電機ロータ２３２および発電機ステータ２３３で発電が行われる。

発電機ロータ軸２３１の回転動力は、ダンパ６０５を介してシャフト３１４（より具体的にはシャフトアダプタ３１４ｂ）に伝達される。これにより、圧縮機３１の圧縮機構３１３が駆動されて冷媒の圧縮が行われる。

本実施形態によると、エンジン２０のクランク軸２０１が電磁クラッチ２８のクラッチロータ２８１の回転中心部に同軸的に結合されているので、上記従来技術のようにエンジンから電磁クラッチへの回転動力の伝達をベルトを介して行う場合と比較して電磁クラッチ２８の回転変動を抑制することができ、ひいては発電機２３および圧縮機３１の回転変動も抑制することができる。このため、ＮＶ（ノイズ、バイブレーション）の低減および作動信頼性の向上を図ることができる。

特に、エンジン２０の排気量が小さい場合には、エンジン自体の回転変動が大きくなるので、本実施形態による回転変動抑制効果が非常に有効となる。

また、クラッチロータ２８１、クラッチアーマチャ２８２、発電機ロータ２３２および圧縮機３１のシャフト３１４といった各回転体が互いに同軸上に配置されているので、電磁クラッチ２８から発電機２３および圧縮機３１へ回転動力を効率良く伝達することができ、ひいては回転変動を一層抑制することができる。

また、発電機ロータ軸２３１と圧縮機３１のシャフト３１４との間の動力伝達経路にダンパ６０５が配置されているので、ダンパ６０５による回転変動吸収効果によって圧縮機３１の回転変動を一層抑制することができる。

また、発電機ロータ軸２３１が中空の筒状になっているので、発電機ロータ軸２３１が中実の柱状になっている場合と比較して、発電機ロータ軸２３１および発電機ロータ２３２が大径化されることとなる。このため、発電機ロータ２３２の回転慣性力を大きくすることができるので、発電機２３の回転変動を一層抑制することができ、ひいては圧縮機３１の回転変動も一層抑制することができる。

また、ダンパ６０５が筒状の発電機ロータ軸２３１の内側に挿入されているので、発電機ロータ軸２３１の内側空間をダンパ６０５用のスペースとして有効利用して体格を小型化できる。

また、圧縮機３１のシャフト３１４、ダンパ６０５、発電機ロータ２３２および発電機ステータ２３３は、発電機ロータ軸２３１の内径側から外径側に向かってこの順番に、ロータ軸３１と直交する同一断面上に配置されているので、発電機ロータ２３２を発電機ステータ２３３の内側に位置させて、インナーロータ型の発電機を構成することができる。このため、発電機ロータ２３２が発電機ステータ２３３の外側に位置するアウターロータ型の発電機を構成する場合と比較して構造の簡素化および体格の小型化を図ることができる。

また、発電機ロータ軸２３１の内側に圧縮機３１のボス部３１５が挿入され且つ発電機ステータ２３３のコイルエンド部２３３ａが圧縮機３１のハウジング３１１の外側（径方向外側）に被せられているので、発電機ロータ軸２３１とボス部３１５とが軸方向に直列に配置され且つ発電機ステータ２３３のコイルエンド部２３３ａとハウジング３１１とが軸方向に直列に配置されている場合と比較して、軸方向の体格（軸長）を小型化できる。

また、クラッチロータ２８１の外周部にウエイト２８５が取り付けられているので、ウエイト２８５によって電磁クラッチ２８の回転慣性力を大きくすることができる。このため、電磁クラッチ２８の回転変動を一層抑制することができ、ひいては発電機２３および圧縮機３１の回転変動も一層抑制することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図３は第２実施形態に係る回転機械６０を示す断面図である。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図３に示すように、クラッチロータ２８１の回転中心部には結合部２８１ａである貫通孔が形成されており、この結合部２８１ａにクランク軸２０１が挿入され、キー２０２を介してクランク軸２０１からクラッチロータ２８１に回転動力が伝達されるようになっている。

ケース６０１は、電磁クラッチ２８が収容される第１ケース６０１ａと、発電機２３および継ぎ手７０（詳細後述）が収容される第２ケース６０１ｂと、第１ケース６０１ａ内の空間と第２ケース６０１ｂ内の空間とを隔てるプレート６０１ｃと、第２ケース６０１ｂにおける反プレート側の端部を覆うブッシュ６０１ｄとに分割されている。

第１ケース６０１ａは、取り付けフランジ６０２を介してエンジン２０の外面（図示せず）に取り付けられるようになっている。第１ケース６０１ａと第２ケース６０１ｂは、プレート６０１ｃを挟持して結合されている。ブッシュ６０１ｄは、第２ケース６０１ｂに圧入されている。

第２ケース６０１ｂ内の空間は、第２ケース６０１ｂに一体に形成された隔壁部６０１ｅによって２つに分割されている。より詳細には、第２ケース６０１ｂとプレート６０１ｃとによって、発電機２３が収容される空間が形成されており、第２ケース６０１ｂとブッシュ６０１ｄとによって、継ぎ手７０が収容される空間が形成されている。

第２ケース６０１ｂの隔壁部６０１ｅおよびプレート６０１ｃには、発電機ロータ軸２３１が貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔の内周面と発電機ロータ軸２３１の外周面との間には、発電機ロータ軸２３１を回転自在に保持する軸受け６０６、６０７が配置されている。

発電機ロータ軸２３１は、１つの円柱状の部材で構成されており、発電機ロータ軸２３１の中間部は第２ケース６０１ｂ内における発電機２３が収容される空間に位置し、発電機ロータ軸２３１の一端は軸受け６０６内を通って第１ケース６０１ａ内に突出し、発電機ロータ軸２３１の他端は軸受け６０７内を通って継ぎ手７０が収容される空間に突出している。

そして、発電機ロータ軸２３１における中間部の外周部に、発電機ロータ２３２が同軸的に固定されている。この発電機ロータ軸２３１と発電機ロータ２３２は、キーまたは焼ばめにて結合されている。

圧縮機３１のシャフト３１４は、１つの円柱状の部材で構成され、その先端は継ぎ手７０が収容される空間に突出している。

圧縮機３１のボス部３１５は、ブッシュ６０１ｄに形成された貫通孔に挿入されている。より詳細には、圧縮機３１のシャフト３１４と発電機ロータ軸２３１が同軸になるように、ボス部３１５はブッシュ６０１ｄにて位置決めされている。

また、圧縮機３１のボス部３１５を発電機ロータ軸２３１の内側に挿入せず、ボス部３１５と発電機ロータ軸２３１を軸方向に直列に配置している。換言すると、ボス部３１５と発電機ロータ軸２３１は径方向に重ならない位置関係になっている。

このように、圧縮機３１のボス部３１５と発電機ロータ軸２３１が径方向に重ならないようにした場合、圧縮機３１のボス部３１５と発電機ロータ軸２３１が径方向に重なる場合と比較して、設計・製造が容易である。

さらに、圧縮機３１のハウジング３１１と発電機ステータ２３３のコイルエンド部２３３ａは軸方向に直列に配置されており、ハウジング３１１とコイルエンド部２３３ａは径方向に重ならない位置関係になっている。

発電機ロータ軸２３１の回転動力は、継ぎ手７０を介して圧縮機３１のシャフト３１４へ伝達されるようになっている。そして、電磁クラッチ２８、発電機２３、継ぎ手７０、および圧縮機３１は、同軸状に直線的に配置されている。

継ぎ手７０は、発電機ロータ軸２３１に結合された駆動爪７０１、圧縮機３１のシャフト３１４に結合された従動爪７０２、および駆動爪７０１と従動爪７０２とを連結するダンパ７０３（回転変動吸収部材）とを備えている。

ダンパ７０３は、ゴム（弾性材料）で形成された弾性部材であり、駆動爪７０１の外周部に形成された円筒部７０１ａと従動爪７０２の外周部に形成された円筒部７０２ａとの間に配置されて、それらの円筒部７０１ａ、７０２ａに焼き付け接着されている。

ダンパ７０３は、発電機ロータ軸２３１とシャフト３１４との間の動力伝達経路に配置されているので、発電機ロータ軸２３１からシャフト３１４へ回転動力が伝達される際にダンパ７０３が弾性変形することで回転変動が吸収される。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、本発明の回転機械をシリーズ式ハイブリッド車両の補機として用いた例を示したが、エンジン（内燃機関）を備える種々の車両の補機として本発明の回転機械を用いることが可能である。また、エンジン（内燃機関）のみならず、種々の回転駆動力発生装置によって本発明の回転機械を駆動可能である。

また、上記各実施形態では、発電機ロータ２３２を発電機ステータ２３３の内側に位置させてインナーロータ型の発電機にしているが、発電機ロータ２３２を発電機ステータ２３３の外側に位置させてアウターロータ型の発電機にしてもよい。

また、上記各実施形態では、電磁クラッチ２８のハブ２８３に板バネを利用し、発電機ロータ２３２の慣性を利用して回転変動を低減しているが、電磁クラッチ２８にゴムハブを使うことで回転変動を吸収してもよい。

また、上記各実施形態では、発電機ロータ軸２３１と圧縮機３１のシャフト３１４との間の動力伝達経路にダンパ６０５、７０３を配置しているが、これに限定されるものではなく、例えば電磁クラッチ２８と発電機２３との間の動力伝達経路にダンパを配置してもよい。

２３ 発電機
２３１ 発電機ロータ軸（ロータ軸）
２３２ 発電機ロータ（ロータ）
２３３ 発電機ステータ（ステータ）
２３３ａ コイルエンド部
２８ 電磁クラッチ
２８１ クラッチロータ（入力側回転体）
２８１ａ 結合部
２８２ クラッチアーマチャ（出力側回転体）
２８５ ウエイト
３１ 圧縮機
３１１ ハウジング
３１３ 圧縮機構
３１４ シャフト（駆動軸）
３１５ ボス部
６０５ ダンパ（回転変動吸収部材）
７０３ ダンパ（回転変動吸収部材）

Claims (4)

1. 入力側回転体（２８１）および出力側回転体（２８２）を有し、前記入力側回転体（２８１）から前記出力側回転体（２８２）への回転動力の伝達を電磁力で断続する電磁クラッチ（２８）と、
   ロータ（２３２）およびステータ（２３３）を有する発電機（２３）と、
   流体を圧縮する圧縮機構（３１３）、および前記圧縮機構（３１３）を回転駆動するための駆動軸（３１４）を有する圧縮機（３１）とを備え、
   前記入力側回転体（２８１）、前記出力側回転体（２８２）、前記ロータ（２３２）および前記駆動軸（３１４）は互いに同軸上に配置され、
   前記入力側回転体（２８１）の回転中心部には、内燃機関（２０）の出力軸（２０１）が同軸的に結合される結合部（２８１ａ）が形成されており、
   前記発電機（２３）は、前記ロータ（２３２）に同軸的に固定されたロータ軸（２３１）を有し、
   前記出力側回転体（２８２）の回転動力は、前記ロータ軸（２３１）を介して前記駆動軸（３１４）へ伝達されるようになっており、
   前記ロータ軸（２３１）と前記駆動軸（３１４）との間の動力伝達経路には、回転変動を吸収する回転変動吸収部材（６０５）が配置されており、
   前記ロータ軸（２３１）および前記ロータ（２３２）は筒状になっており、
   前記ロータ軸（２３１）は前記ロータ（２３２）の内側に挿入されており、
   前記回転変動吸収部材（６０５）は前記ロータ軸（２３１）の内側に挿入されていることを特徴とする回転機械。
2. 前記ステータ（２３３）は筒状になっており、
   前記ロータ（２３２）は前記ステータ（２３３）の内側に挿入されており、
   前記駆動軸（３１４）、前記回転変動吸収部材（６０５）、前記ロータ（２３２）および前記ステータ（２３３）は、前記ロータ軸（２３１）の内径側から外径側に向かってこの順番に、前記ロータ軸（２３１）と直交する同一断面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転機械。
3. 前記圧縮機（３１）は、前記圧縮機構（３１３）を収容するハウジング（３１１）と、前記ハウジング（３１１）から突出して前記駆動軸（３１４）に被さるボス部（３１５）とを有し、
   前記ボス部（３１５）は、前記ロータ軸（２３１）の内側に挿入され、
   前記ステータ（２３３）のコイルエンド部（２３３ａ）は、前記ハウジング（３１１）の外側に被せられていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機械。
4. 前記入力側回転体（２８１）の外周部には、回転慣性質量を増加させるためのウエイト（２８５）が取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の回転機械。

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