JP6757459B2 - 圧縮機 - Google Patents
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Description
ここで、往復式圧縮機には、駆動源の駆動力を、クランクを用いて複数のピストンに伝達するクランク式と、斜板が設けられた回転軸に伝達する斜板式と、ワッブルプレートを用いるワッブルプレート式とがあり、回転式圧縮機には、回転するロータリ軸およびベーンを用いるベーンロータリ式と、旋回スクロールおよび固定スクロールを用いるスクロール式とがある。
このような圧縮機は、通常、車両の車体に装着される。図1および図2には、従来の車両Vの車体に装着された圧縮機1の締結構造を示している。
図1および図2に示す通り、従来の圧縮機1は、主に地面Wに対して水平方向に車両Vの圧縮機装着部2にボルト5締結されて結合される。圧縮機装着部2には、3つのマウンティングホール2a、2b、2cが地面Wに対して水平方向に形成され、圧縮機のケーシング3には、対応する個数の締結部4も地面Wに対して水平方向に形成され、それぞれボルト5締結されて、圧縮機が車両Vの車体に装着される。
そして、圧縮機装着部2と圧縮機の締結部4との間の境界部上に位置するボルト5の特定部位には疲労応力Cが主に集中する。このような疲労応力Cも、圧縮機の支持点Aと圧縮機の重心Bとの間の離隔間隔D1、D2が大きいほど増加する。
このような振動、衝撃は、ボルト5に回転モーメントおよび疲労応力の増加を急激に生じて、長期的に持続する場合、疲労破壊の危険性を増加させる。極端な場合、ボルト5がすべて損傷して、圧縮機1が車両Vから離脱する事故を誘発しかねない。
上側は緩衝弾性体の下端に連結され、下側は密着パッドの上面に連結される緩衝ブロックとをさらに含むことを特徴とする。
特に、車両に圧縮機を装着する時、締結具の長手方向を基準として上下(または垂直)方向に装着することにより、車両の運行中に発生する衝撃、振動などが圧縮機に伝達されて回転モーメントや疲労応力が増加するのを緩和することができる。
また、車両に装着される時、圧縮機の支持点は、複数個形成され、3つ以上の締結部位が形成される場合、支持領域を形成し、この時、圧縮機の重心が支持領域内の中心と同一線上に位置するように圧縮機を装着することにより、圧縮機への回転モーメントおよび疲労応力の発生を緩和することができる。
さらに、車両の支持ブラケットと圧縮機の締結部に弾性材質の密着パッドを配置したり、緩衝部を構成することにより、車両の運行による振動や衝撃が圧縮機に伝達されるのを緩和することができる。
まず、図12を参照して、本発明が適用される電動圧縮機の構造について説明する。図12に示す電動圧縮機の構造は一形態に過ぎず、本発明は、他の形態の電動圧縮機にも適用可能である。もちろん、機械式圧縮機も締結構造によっては含まれてもよい。
ここで、機械式圧縮機は、作動するためにエンジンとベルトで連結されなければならず、装着位置が制限されていたが、電動圧縮機は、自体の駆動力で作動するので、車両内の装着位置の自由度が機械式圧縮機に比べて高いという特徴がある。
図12に示す通り、本発明が適用される電動圧縮機は、ケーシング110と、ケーシング110の内部で駆動力を発生させるモータ20と、モータ20によって回転する駆動シャフト30と、駆動シャフト30によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構40とを含む。
ケーシング110は、モータ20を収容する第1ハウジング11と、モータ20を制御するインバータ50を収容する第2ハウジング12と、圧縮機構40を収容する第3ハウジング13とを含む。
第2ハウジング12は、第1隔壁11b側に結合されてインバータ50の収容されるインバータ収容空間を形成する。
第3ハウジング13は、第2隔壁11c側に結合されて圧縮機構40の収容される圧縮空間を形成する。
ここで、第2隔壁11cは、モータ収容空間と圧縮空間とを区画し、圧縮機構40を支持するメインフレームの役割を果たし、その第2隔壁11cの中心側には、モータ20と圧縮機構40とを連動させる駆動シャフト30の貫通する軸受孔14aが形成される。
一方、圧縮機構40の固定スクロール41が第2隔壁11cに締結され、第3ハウジング13がその固定スクロール41に締結される。しかし、これに限定されるものではなく、第3ハウジング13が圧縮機構40を収容し、第2隔壁11cに締結されてもよい。
駆動シャフト30は、回転子22の中心部を貫通して、その駆動シャフト30の一端部が回転子22を基準として第1隔壁11b側に突出し、その駆動シャフト30の他端部が回転子22を基準として第2隔壁11c側に突出してもよい。
駆動シャフト30の一端部30aは、第1隔壁11bの中心側に備えられる第1ベアリング71に回転可能に支持される。
ここで、第1隔壁11bの中心側には、第1ベアリング71および駆動シャフト30の一端部が挿入される第1支持溝11dが形成され、第1ベアリング71は、第1支持溝11dと駆動シャフト30の一端部との間に介在してもよい。
駆動シャフト30の他端部30bは、第2隔壁11cの軸受孔14aを貫通して圧縮機構40に連結される。
そして、駆動シャフト30の他端部30bは、連結ピン90によって偏心ブッシュ80が連結される。偏心ブッシュ80は、圧縮機構40に備えられる第3ベアリング73に回転可能に支持される。本発明の偏心ブッシュ80については後述する。
そして、圧縮機構40の旋回スクロール42には、第3ベアリング73および偏心ブッシュ80が挿入されるボス部42aが形成され、第3ベアリング73は、ボス部42aと偏心ブッシュ80との間に介在してもよい。
圧縮機構40は、モータ20の反対側で第2隔壁11cに固定結合される固定スクロール41と、第2隔壁11cと固定スクロール41との間に備えられ、固定スクロール41に噛み合って2つの一対の圧縮室を形成し、駆動シャフト30によって旋回運動する旋回スクロール42とを含む。
固定スクロール41は、原板状の固定鏡板部41aと、固定鏡板部41aの圧縮面41bから突出して旋回スクロール42に噛み合う固定ラップ41cとを含む。
固定鏡板部41aの中心側には、その固定鏡板部41aを貫通して圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出ポート41dが形成される。ここで、吐出ポート41dは、固定スクロール41と第3ハウジング13との間に形成される吐出空間と連通可能である。
この過程で、駆動シャフト30は、第1ベアリング71および第2ベアリング72によって回転可能に支持され、旋回スクロール42は、第3ベアリング73によって駆動シャフト30に対して回転可能に支持されるが、第3ベアリング73は、その第3ベアリング73と旋回スクロール42との組立体(以下、旋回運動体)の重量および大きさを減少させるために、第1ベアリング71および第2ベアリング72とは異なるベアリング73で形成される。
反面、旋回スクロール42とともに旋回運動することによって旋回運動体の重量および大きさと比例関係にある第3ベアリング73は、ボールベアリングより重量および大きさが小さく、コストも安価なニードルローラベアリング(needle roller bearing)またはスライドブッシュ(slide bush)ベアリングで形成される。そして、第3ベアリング73は、ボス部42aに予め定められた圧入力で圧入締結される。
図3は、本発明の圧縮機100に関する斜視図であり、図4は、本発明の圧縮機100に関する正面図であり、図5は、本発明の圧縮機100に関する側面図であり、図6は、本発明の圧縮機100に関する平面図であり、図7は、本発明の圧縮機100に関する後面図である。図8は、本発明の圧縮機100が地面を基準として上下方向に車両の圧縮機装着部Vに装着されることによる、圧縮機100の支持点および圧縮機100の重心の配列状態を示す図である。
図3〜図7に示す通り、本発明の圧縮機100の全般的な形態を確認することができる。本発明の圧縮機100は、車両に締結される構造に関し、図3〜図7に示す形態に本発明の圧縮機100の形態が限定されるものではない。
そして、図8には、車両の圧縮機装着部Vに形成された支持ブラケット120を示しており、支持ブラケット120に本発明の圧縮機100が装着可能である。ここで、車両の圧縮機装着部Vは、車両の車体であってもよい。
ケーシング110の内部には、冷媒を圧縮する圧縮部が形成され、ケーシング110上には、圧縮機の作動に必要な各種電子、機械的部品が配置される。
締結部130は、中央部にホールが形成されて提供され、ケーシング110上における支持ブラケット120に対応する部位に配置される。図9に示す通り、締結部130のホールの内部には、第1ねじ山部131が形成される。
そして、締結具140は、支持ブラケット120と締結部130とを連結するように提供され、図9に示す通り、締結具140の外周面には、第1ねじ山部131と噛み合う第2ねじ山部141が形成される。
さらに図8に示す通り、車両の圧縮機装着部V上に、支持ブラケット120は地面Wに対して上下方向に配置される。締結部130も、支持ブラケット120に対応するように地面Wに対して上下方向に配置され、締結具140も、支持ブラケット120と締結部130とを連結するので、地面Wに対して上下方向に締結される。
好ましくは、支持ブラケット120は、地面Wに対して重力K方向または垂直方向に配置され、これによって、締結部130および締結具140も、重力方向または垂直方向に配置される。しかし、これに限定されるものではない。
ここで、支持ブラケット120、締結部130および締結具140は、それぞれ3つ以上であってもよい。3つ以上の場合、3つ以上の締結具140によって、圧縮機の支持点Aは、複数個形成される。
図6に示す通り、本発明では、ケーシング110上の3箇所に配置され、この場合、3つの締結具140によって支持される圧縮機の支持点Aと重力による自重である圧縮機の重心Bは、図6および図8に示すように、締結具140の長手方向に同一線G上に配置される。
つまり、圧縮機の支持点Aと圧縮機の重心Bは、締結具140の長手方向または地面を基準として上下方向に配置される。この時、地面は比較的水平であると仮定する。
そして、図8のように、圧縮機の重心Bは、圧縮機の支持点Aより締結具140の長手方向または地面Wを基準として低い位置に形成される。これは、通常、物体の重心が物体の支持点より地面Wを基準として低く位置する時、物体の揺れが緩和される位置安定性が高くなることを考慮したものである。
本発明では、3つの締結部位が配置されることにより、圧縮機100のケーシング110上で3つの圧縮機の支持点Aが形成される。このような圧縮機の支持点Aは、図6および図8のように、圧縮機100に対する同一平面上の支持領域Pを形成する。地面Wが比較的水平であるという仮定の下で、支持領域Pは地面と比較的平行に形成される。
複数の圧縮機の支持点Aは、圧縮機100のケーシング110上の複数箇所に形成され、個数が増加するほど圧縮機100の締結をより強固にすることができる。
この時、支持領域Pが同一平面上に形成されるというのは、圧縮機の支持点Aが圧縮機100のケーシング110上に地面Wを基準として同じ高さに形成されることを意味する。つまり、複数の支持ブラケット120と締結部130が同一平面上に位置するのである。
このような同一平面の支持領域Pが地面と比較的平行であれば、すべての圧縮機の支持点Aが地面Wと平行に配置され、これは、重力によってそれぞれの支持ブラケット120と締結部130とを互いに連結する締結具140に印加される圧縮機の自重による疲労応力Sが均一に分散することを意味する。
したがって、好ましくは、本発明の圧縮機の支持点Aは、同一平面の支持領域Pを形成し、このような支持領域Pが地面Wに対して比較的平行に形成されるのである。これは、圧縮機に対する締結力はより向上させる効果を発揮する。
そして、図6に示す通り、支持領域Pが形成されることにより、圧縮機の重心Bは、支持領域Pの内部に形成される。
支持領域Pの内部に圧縮機の重心Bが形成されることにより、圧縮機の自重(重量)が支持領域Pを形成する複数の圧縮機の支持点Aそれぞれにおいて比較的均等に分散する。これは、複数の締結具140による圧縮機の安定した支持を可能にする。
また、図8に示す通り、圧縮機の重心Bと支持領域Pの内部に形成される圧縮機の支持点Aの中心点A0は、締結具140の長手方向または地面Wを基準として同一線G上に配置される。
圧縮機の支持点Aの中心点A0と圧縮機の重心Bが締結具140の長手方向または地面Wを基準として上下方向に同一線G上に配置されると、圧縮機の支持点Aの中心点A0と圧縮機の重心Bとの間に水平方向の離隔間隔が発生せず、回転モーメントは発生しない。
疲労応力Sも、締結具140の長手方向に沿って分散するので、従来の圧縮機の締結構造に比べて損傷の懸念も緩和される。
ここで、図1および図2に示す従来の圧縮機の締結構造では、圧縮機が車両に水平方向に装着されることにより、離隔間隔D1、D2の差によって回転モーメントが発生していたが、本発明の圧縮機100は、水平方向の離隔間隔がなくて、回転モーメントは発生しないので、車両の運行中に発生する振動または衝撃によって締結具140に発生する疲労応力Sの増加を緩和することができる。
そして、本発明は、圧縮機100の自重によって締結具140に印加される疲労応力Sが締結具140の長手方向または地面に対して上下方向に発生するので、従来の締結構造では、締結ボルトのC部位(図2参照)に疲労応力が集中していたが、本発明は、重力Kによって発生する疲労応力Sが締結具140の長手方向に沿って均一に分散し分布するようになり、締結具140の疲労破壊に対する抵抗剛性が従来より相対的に高くなる。
これによって、疲労応力は、ヘッド部142と第1、第2ねじ山部131、141での噛み合いによって分散して、締結具140の長手方向に沿って分布する。
これは、図1および図2に示す従来の地面に対して水平方向に締結されるボルトに比べて疲労応力Sが特定部位に集中せず、締結具140の長手方向に沿って分散分布させることにより、締結具140の使用寿命を延ばすようになる。
また、締結具140における疲労応力Sの分散分布は、車両の運行中に振動、衝撃が発生しても、このような振動、衝撃を支持ブラケット120から締結部130を介して圧縮機100に伝達される過程で、締結具140で十分に吸収されて緩衝作用の効果を発揮させることができる。
一方、本発明は、支持ブラケット120から締結部130を介して圧縮機100に伝達される振動、衝撃が緩衝されるようにするために、図9〜図11に示す形態の緩衝構造を追加的に構成する。以下、本発明の緩衝構造について説明する。
図9に示す通り、緩衝部150の第1形態は、車両の圧縮機装着部Vから圧縮機100に伝達される振動、衝撃が緩和されるように、支持ブラケット120と締結部130との間に配置される密着パッド151であってもよい。密着パッド151は、耐熱性かつ弾性力のある材質で実現できる。例えば、耐熱性が備えられたプラスチック、ゴム、シリコーン、樹脂繊維などの材質であってもよい。
緩衝部150の第1形態では、のような構造により、スピードバンプ、非舗装道路などのような起動環境における車両の運行時、圧縮機装着部Vを介して圧縮機100に伝達される振動、衝撃を吸収して圧縮機100の締結状態の損傷を緩和することができる。
図10は、本発明における緩衝部150の第2形態を示す図である。
図10に示す通り、緩衝部150の第2形態は、密着パッド151と、緩衝弾性体152と、緩衝ブロック153とを含んで構成される。
そして、緩衝弾性体152は、支持ブラケット120の下端部に形成されたブラケット溝121に配置され、弾性力を有する材質で実現可能である。例えば、コイルスプリング、板スプリングなどであってもよい。
次に、緩衝ブロック153は、上側が緩衝弾性体152の下端に連結され、下側が密着パッド151の上面に連結され、弾性材質の密着パッド151が緩衝弾性体152の作動によって円滑に上下運動するように備えられる。このような緩衝ブロック153は、耐熱性金属、プラスチックなどの材質であってもよい。
緩衝部150の第2形態では、このような構造により、不規則な道路の起動環境における車両の運行時、圧縮機装着部Vから圧縮機100に伝達される振動、衝撃を密着パッド151で一次的に吸収し、緩衝弾性体152で二次的に吸収して圧縮機100の締結構造の損傷を緩和することができる。このような構造は、車両の運行中に主に発生する上下方向の振動、衝撃の吸収に効果的である。
図11に示す通り、まず、締結具140は、ヘッド部142と、第1ステム部144と、第2ステム部145と、ステム緩衝部149とを含んで構成される。
ヘッド部142は、支持ブラケット120の内部に載置され、締結具140の上部を構成する。
第1ステム部144は、ヘッド部142の下側に配置され、第2ねじ山部141が外周面に沿って形成される。そして、第2ステム部145は、第1ステム部144の下側に配置される。
また、ステム緩衝部149は、締結具140を介して圧縮機装着部Vから圧縮機100に伝達される振動、衝撃が緩和されるように、第1ステム部144と第2ステム部145との間に配置される。
このようなステム緩衝部149は、ステム溝144aと、ガイドブロック148と、連結突起145aと、ステム弾性体146とを含んで構成される。
そして、連結突起145aは、第2ステム部145の上端に形成され、ガイドブロック148によって離脱しないように支持され、ステム溝144aの内部に挿入配置される。
ステム弾性体146は、ステム溝144aの内部と連結突起145aとの間に配置される。
ここで、第1ステム部144の下端と第2ステム部145の上端とは一定間隔が離隔しており、この間隙は、車両の起動時に上下方向に伝達される衝撃を緩衝する空間とされてもよい。そして、ステム弾性体146が復元力を提供して、緩衝作用後に第2ステム部145を再び下方向に押して元の位置に戻す。
そして、連結突起145aの下端には、ガイド溝147が加工配置されている。この時、ガイドブロック148は、連結突起145a方向に突出していて、ガイド溝147がガイドブロック148に沿って移動することにより、第2ステム部145の上下方向の移動を案内する。
11a 環状壁
11b 第1隔壁
11c 第2隔壁
11d 第1支持溝
12 第2ハウジング
13 第3ハウジング
14a 軸受孔
14b 第2支持溝
20 モータ
21 固定子
22 回転子
30 駆動シャフト
30a 一端部
30b 他端部
40 圧縮機構
41 固定スクロール
41a 固定鏡板部
41b 圧縮面
41c 固定ラップ
41d 吐出ポート41d
42 旋回スクロール
42a ボス部
50 インバータ
71 第1ベアリング71
72 第2ベアリング
73 第3ベアリング
80 偏心ブッシュ
90 連結ピン
100 圧縮機
110 ケーシング
120 支持ブラケット
121 ブラケット溝
130 締結部
131 第1ねじ山部
140 締結具
141 第2ねじ山部
142 ヘッド部
144 第1ステム部
144a ステム溝
145 第2ステム部
145a 連結突起
146 ステム弾性体
147 ガイド溝
148 ガイドブロック
149 ステム緩衝部
150 緩衝部
151 密着パッド
152 緩衝弾性体
153 緩衝ブロック
A 支持点
AO 中心点
B 重心
D1、D2、D3 離隔間隔
G 同一線
K 重力
P 支持領域
S 疲労応力
V 圧縮機装着部
W 地面
Claims (9)
- 車両の圧縮機装着部に支持ブラケットが配置され、前記支持ブラケットに装着される圧縮機において、
ケーシングと、
前記ケーシング上における前記支持ブラケットに対応する部位に配置される締結部と、
前記支持ブラケットと前記締結部とを連結する締結具と
を含み、
前記締結具によって支持される圧縮機の支持点と圧縮機の重心は、前記締結具の長手方向に配置され、
前記支持ブラケットは、前記圧縮機装着部に複数個が配置され、前記締結部は、前記ケーシングに前記支持ブラケットに対応する個数で配置され、
前記締結具は、前記支持ブラケットと前記締結部に複数個が締結され、
前記複数の締結具によって、前記圧縮機の支持点は、複数個形成され、
前記複数個の支持点は、3つが形成され、
前記ケーシングはモーターを収容する第1ハウジング、モーターを制御するインバーターを収容する第2ハウジング、圧縮機構を収容する第3ハウジングを含み、
前記締結部及び前記締結具は前記第1ハウジングに2つと前記第3ハウジングに1つが形成されることを特徴とする圧縮機。 - 前記3つ以上の前記圧縮機の支持点は、同一平面上の支持領域を形成することを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。
- 前記圧縮機の重心は、前記支持領域の内部に形成されることを特徴とする請求項2に記載の圧縮機。
- 前記圧縮機の重心と前記支持領域の内部に形成された前記圧縮機の支持点の中心は、前記締結具の長手方向を基準として同一線上に配置されることを特徴とする請求項3に記載の圧縮機。
- 車両の圧縮機装着部に支持ブラケットが配置され、前記支持ブラケットに装着される圧縮機において、
ケーシングと、
前記ケーシング上における前記支持ブラケットに対応する部位に配置される締結部と、
前記支持ブラケットと前記締結部とを連結する締結具と
を含み、
前記締結具によって支持される圧縮機の支持点と圧縮機の重心は、前記締結具の長手方向に配置され、
前記圧縮機装着部から圧縮機に伝達される振動、衝撃が緩和されるように、前記支持ブラケットと前記締結部との間に配置される緩衝部をさらに含み、
前記緩衝部は、
前記支持ブラケットと前記締結部との間に配置され、弾性材質で形成される密着パッド、
前記支持ブラケットの下端部に形成されたブラケット溝に配置される緩衝弾性体、及び
上側は前記緩衝弾性体の下端に連結され、下側は前記密着パッドの上面に連結される緩衝ブロック、を含むことを特徴とする圧縮機。 - 車両の圧縮機装着部に支持ブラケットが配置され、前記支持ブラケットに装着される圧縮機において、
ケーシングと、
前記ケーシング上における前記支持ブラケットに対応する部位に配置される締結部と、
前記支持ブラケットと前記締結部とを連結する締結具と
を含み、前記締結具によって支持される圧縮機の支持点と圧縮機の重心は、前記締結具の長手方向に配置され、
前記締結部の内部には、第1ねじ山部が形成され、前記締結具の外周面には、前記第1ねじ山部に噛み合う第2ねじ山部が形成され、
前記締結具は、
前記支持ブラケットの内部に載置されるヘッド部と、
前記ヘッド部の下側に配置され、前記第2ねじ山部が外周面に沿って形成された第1ステム部と、
前記第1ステム部の下側に配置される第2ステム部と、
前記締結具を介して前記圧縮機装着部から圧縮機に伝達される振動、衝撃が緩和されるように、前記第1ステム部と前記第2ステム部との間に配置されるステム緩衝部と
を含むことを特徴とする圧縮機。 - 前記ステム緩衝部は、
前記第1ステム部の下端に形成されたステム溝と、
前記第2ステム部の上端に形成され、前記ステム溝の内部に挿入配置される連結突起とを含むことを特徴とする請求項6に記載の圧縮機。 - 前記ステム緩衝部は、
前記第1ステム部の下端で前記ステム溝の周りに沿って配置され、前記ステム溝の内側に突起した形状で提供されるガイドブロックをさらに含み、前記連結突起は、前記ガイドブロックによって離脱しないように支持されることを特徴とする請求項7に記載の圧縮機。 - 前記ステム緩衝部は、
前記ステム溝の内部と前記連結突起との間に配置されるステム弾性体をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の圧縮機。
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