JP7430027B2 - 電磁クラッチ - Google Patents

Description

この発明は、エンジンやモータ等の回転動力源から車両用空調装置用の圧縮機に伝達される回転力を断続するために用いられる電磁クラッチに関し、特にフロント側がカバーで覆われたものに関する。

車両用空調装置用の圧縮機に用いられる一般的な電磁クラッチは、例えば特許文献１に示されるように、駆動軸を支持するハウジングの円筒部の外周にベアリングを介して回転自在に外嵌されると共に、エンジンやモータ等の回転動力源からの回転力を受けて回転するロータと、駆動軸に対して回転不能に連結され、駆動軸と共に回転するハブと、このハブに連結され、ロータの側端面に僅かなギャップを隔てて対向配置されたアーマチュアプレートと、ロータの環状空間内部に収容された励磁コイルとを備えている。

そして、車両の種類や目的によっては、コンプレッサの設置場所が、例えばバスのリア側エンジンルームのエンジンの脇でしかも電磁クラッチが車外側を向いているために水を被りやすい等、電磁クラッチに対し過酷な被水環境となる場合がある。このように、電磁クラッチが被水することで、ロータを円滑に回転させるためのベアリング内に水が浸入したりすることにより、ベアリング内が錆びるおそれがある。しかも、バスでは、リア側エンジンルーム内を高圧洗浄機により高圧水で洗浄することがあり、この場合には、電磁クラッチのベアリング内に水がより浸入しやすくなるので、ベアリング内の錆つききも進行しやすくなる。このため、特許文献１に示されるように、電磁クラッチのアーマチュアプレートのフロント側端面全体をカバーで覆うことで、電磁クラッチの防水を図ることがある。

一方で、電磁クラッチは、ロータとアーマチュアプレートとを摩擦係合させるために、ロータとアーマチュアプレートとの摩擦面から摩耗粉が生じてしまう。この摩耗粉が電磁クラッチ内に溜ってクラッチ作動に対する不具合が生ずるのを防止するため、電磁クラッチのアーマチュアプレートのフロント側端面全体をカバーで覆った場合には、摩耗粉を電磁クラッチ内から外部に排出させる構成を設ける必要がある。このため、特許文献１では、電磁クラッチのアーマチュアプレートのフロント側端面全体を覆うカバーに、電磁クラッチ内で発生した摩耗粉等の異物を外部に排出するための異物排出開口を設ける構成を示している。

特開２００９－２８１５７９号公報

しかしながら、特許文献１に示されるカバーの構成では、当該特許文献１の図３Ａ、図３Ｂ及び図４に示されるように、異物排出用開口よりも電磁クラッチの外周に向けて円板部の外縁部位が延びている。このため、上記のように例えばバスのエンジンルームを高圧洗浄機で洗浄する場合には、高圧水がカバーの円板部の異物排出用開口よりも外周の外縁部位の面に当たって、カバーの異物排出用開口から電磁クラッチ内に浸入するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、アーマチュアプレートのフロント側端面を覆うカバーを取り付けるにあたって、摩耗粉等の異物を外部に排出するための異物排出部をカバーに設けても、この異物排出部から水が電磁クラッチ内に浸入するのを防止することが可能な電磁クラッチを提供することを目的としている。

上記目的を達成すべく、請求項１に記載の電磁クラッチは、圧縮機のハウジングに回転自在に支持されて、回転動力源から回転力を受けて回転するロータと、前記圧縮機の駆動軸に対して相対回転不能に連結されると共に、前記駆動軸と共に回転するハブと、前記ハブに連結され、前記ロータの摩擦壁に対してギャップを隔てて対向配置されたリア側端面を有するアーマチュアプレートと、前記圧縮機のハウジングに支持されるとともに、前記ロータの内部に収容され、前記アーマチュアプレートと前記ロータとの間に電磁吸引力を発生させる励磁コイルと、を備えた電磁クラッチにおいて、前記ロータに取り付けられて、前記アーマチュアプレートのリア側端面とは反対側となるフロント側端面と対向配置された頂面部と前記頂面部から延びる筒状部とで前記アーマチュアプレートのフロント側端面を覆うカバーを有し、前記カバーの筒状部に、前記カバー内の異物を前記カバーの外側で且つ前記圧縮機のリア側に向けて排出する異物排出部を形成したことを特徴としている。回転動力源は、例えば自動車のエンジンやモータである。異物は、例えば、ロータとアーマチュアプレートとが摩擦係合することで生ずる摩耗粉である。

これにより、電磁クラッチのアーマチュアプレートのフロント側端面を覆うカバーは、異物排出部を、フロントからの水を被りやすい頂面部ではなく、筒状部に形成したので、電磁クラッチのフロント側からの水が異物排出部よりカバー内、ひいては電磁クラッチ内に浸入するのを防止することができる。

請求項２に記載の電磁クラッチにあっては、前記カバーの異物排出部は、前記筒状部から外側に突出形成され、前記アーマチュアプレートの側周面側に向いた第１の開口と、前記圧縮機のリア側に向いた第２の開口と、前記第１及び第２の開口部とそれぞれ連通する内部空間とを備えていることを特徴としている。

これにより、電磁クラッチのカバー内の異物は、異物排出部の内部空間に第１の開口から入った後、第２の開口から電磁クラッチ外に排出される一方で、このようにカバーの異物排出部の異物が出入りする２つの開口は、アーマチュアプレートの側周面側と圧縮機のリア側とにそれぞれ向いているので、電磁クラッチのアーマチュアプレートのフロント側端面側から水を被っても、水が異物排出部よりカバー内、ひいては電磁クラッチ内に浸入するのを防止することができる。

請求項３に記載の電磁クラッチにあっては、前記ロータは、リング状の複数の構成部材を有して構成され、前記複数の構成部材の隣り合う構成部材同士は、非磁性体で成るリング状の磁気遮断部を介して連接されていることを特徴としている。リング状の複数の構成部材は、例えばアーマチュアプレートの摩擦面と対峙する摩擦面を有する摩擦壁構成部材、この摩擦壁構成部材よりも外側に位置する外周壁構成部材、及び前記摩擦壁構成部材よりも内側に位置する内周壁構成部材である。これにより、ロータとアーマチュアプレートとの摩擦係合により生じた摩耗粉が、ロータとコイルケースの間に入り込むのを防止することができる。

以上に述べたように、本発明によれば、電磁クラッチのアーマチュアプレートのフロント側端面を覆うカバーの異物排出部は、筒状部の側周面に形成されている。更に、カバーの異物排出部の２つの開口部は、アーマチュアプレートの側周面側と圧縮機のリア側とにそれぞれ向いている。このため、電磁クラッチのフロント側から水を被っても、異物排出部をカバーの頂面部に形成する場合のように、水が異物排出部よりカバー内、ひいては電磁クラッチ内に浸入し、ベアリングを錆びつかせるのを防止することができる。

特に請求項３に記載の発明によれば、ロータとアーマチュアプレートとの摩擦係合により生じた摩耗粉が、ロータとコイルケースの間の空間に入り込むのを防止することができる。

本発明が適用される電磁クラッチが装着された圧縮機の一例について、電磁クラッチに本発明のカバーが取り付けられた構成の外観を示す側面図である。 電磁クラッチに本発明のカバーが取り付けられた構成を斜め前方から見た断面図である。 電磁クラッチに本発明のカバーが取り付けられた構成を側方から見た断面図である。 電磁クラッチに用いられる本発明のロータの構成の概略を示した説明図であり、（ａ）は、前記ロータの正面図、（ｂ）は、図４（ａ）のＩ－Ｉ線断面図である。 電磁クラッチに用いられるアーマチュアプレートの構成の概略を示した説明図であり、（ａ）は、前記アーマチュアプレートの正面図、（ｂ）は、図５（ａ）のＩＩ－ＩＩ線断面図である。 （ａ）は、本発明のカバーの正面図であり、（ｂ）は、本発明のカバーの背面図である。 （ａ）は、本発明のカバーを斜め前方から見たカバーの斜視図であり、（ｂ）は、本発明のカバーを斜め後方から見たカバーの斜視図である。

以下、この発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

図１に示される圧縮機１００は、バスやトラック等の大型車両の空調装置用の冷媒圧縮機である。もっとも、この発明が適用される圧縮機の種類は、このような大型車両の空調装置用の冷媒圧縮機に限定されず、図示しないが、例えば乗用車の空調装置の冷凍サイクルを構成する圧縮機にもこの発明を適用することが可能である。なお、図１において、図の左側をフロント側（前側）とし、図の右側をリア側（後側）とする。

図１に示される圧縮機１００を、この発明が適用される電磁クラッチ１が装着される圧縮機の一例として説明すると、シリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１のフロント側にバルブプレートを介して組み付けられたフロントヘッド１０２と、シリンダブロック１０１のリア側にバルブプレートを介して組み付けられたリアヘッド１０３とを有して構成されている。これらのシリンダブロック１０１、フロントヘッド１０２、リアヘッド１０３を、締結ボルト１０４（頭部のみ図示）によりその軸方向に沿って締結することで、圧縮機１００のハウジング１０５が構成される。

ハウジング１０５のシリンダブロック１０１内には、複数のシリンダボアとクランク室（図示せず）が画成される。そして、クランク室を貫通する駆動軸１０６（図５に破線で図示。）をシリンダブロック１０１に回転自在に支承することで、駆動軸１０６の回転によりクランク室内に配された斜板（図示せず）を回転させて双頭ピストン（図示せず）をシリンダボア内で往復動させている。駆動軸１０６の一端には、図３ に示されるように電磁クラッチ１が取り付けられている。

図２及び図３に示される電磁クラッチ１は、エンジンやモータ等の回転動力源（図示せず）から前記圧縮機１００に伝達される回転力を断続するために用いられるものである。なお、図２、図３においても、図の左側をフロント側（前側）とし、図の右側をリア側（後側）とする。

電磁クラッチ１は、図２及び図３に示されるように、圧縮機１００の駆動軸１０６を中心としてフロントヘッド１０２の端部から突設した円筒部１０２ａ（図３に図示）に例えばボールベアリング等であるベアリング２を介して回転可能に支持されたロータ３と、圧縮機１００の駆動軸１０６に相対回転不能に連結され、駆動軸１０６と共に回転するハブ８と、前記ロータ３に対して軸方向で僅かなギャップを隔てて対向配置され、ハブ８に固定されたアーマチュアプレート４と、圧縮機１００の前記ハウジング１０５に支持されるとともに、前記ロータ３の内部に収容され、アーマチュアプレート４とロータ３間に電磁吸引力を発生させる励磁コイル７と、を有している。この実施形態では、励磁コイル７が通電していない時にアーマチュアプレート４とロータ３とが接触しないようにするための機構として、アーマチュアプレート４をロータ３から離隔する方向に付勢する板バネ機構１１がハブ８とアーマチュアプレート４との間に用いられている。

図４に単体で示されるロータ３は、下記する非磁性体３４、３５以外は磁性体であり、内周に前記ベアリング２が設けられ、このベアリング２を介して圧縮機１００のフロントヘッド１０２から駆動軸１０６を挿通させるように延設された円筒部１０２ａの外周に回転自在に外装されている。ロータ３は、圧縮機１００に対して反対側（フロント側）に摩擦壁３ａを有し、この摩擦壁３ａのフロント側端面は、ロータ３の軸心に対して略垂直となる平坦状に形成され、アーマチュアプレート４と対向する摩擦面を有する。

そして、ロータ３は、この実施形態では、図２から図４（特に図４）に示されるように、前記摩擦壁３ａを備えたリング状の摩擦壁構成部材３１、摩擦壁構成部材３１よりも外周側に配置されて、リア側に向けて側方（駆動軸１０６の軸方向）に延出した外周壁３ｂを備えたリング状の外周壁構成部材３２、および、摩擦壁構成部材３１よりも内周側に配置されて、リア側に向けて側方（駆動軸１０６の軸方向）に延出した内周壁３ｃを備えたリング状の内周壁構成部材３３、摩擦壁構成部材３１と外周壁構成部材３２を連接させるリング状の外側非磁性体３４、および、摩擦壁構成部材３１と内周壁構成部材３３を連接させるリング状の外側非磁性体３５、とからなる。構成部材３１、３２、３３は、鉄系の磁性材料により構成されている。非磁性体３４、３５は、例えば銅等の非磁性金属により構成される。

非磁性体３４、３５は、非磁性体３４が外側、非磁性体３５が内側となるように、ロータ３の中心軸を中心として所定の間隔をあけて配置された同心円状に形成されている。外側非磁性体３４のフロント側には、薄板のリング状の摩擦材３６が配置されている。摩擦材３６のフロント側端面は、平坦状であり、摩擦壁３ａの摩擦面と同一平面上に位置している。内側非磁性体３５のフロント側端面は、摩擦壁３ａの摩擦面及び外周壁構成部材３２のフロント側端面よりも窪んだ位置とすることで、ロータ３の摩擦壁構成部材３１と外周壁構成部材３２との間に段差部が形成されている。

そして、ロータ３を構成する内周壁構成部材３３の内周壁３ｃの内周側に前記ベアリング２が固定されている。また、外周壁構成部材３２の外周壁３ｂと内周壁構成部材３３の内周壁３ｃとの間には、リア側が開口した環状空間５が形成されており、この環状空間５内には、励磁コイル７を収容したコイルケース１２が、所定のクリアランスを介して収容されている。これにより、ロータ３は、コイルケース１２と摺接することなく、励磁コイル７（コイルケース１２）に沿って回転可能となっている。更に、外周壁構成部材３２の外周壁３ｂの外周側には、回転動力源からの回転力を伝達するベルト（図示せず）を巻き掛けするための複数のＶ字状の溝からなるベルト溝９が形成されている。

図５に単体で示されるアーマチュアプレート４は、円盤状に形成されていると共に、前記板バネ機構１１と連結されており、ロータ３の摩擦壁３ａの摩擦面と僅かなギャップを隔てて対向配置されたリア側端面４ａを有している。リア側端面４ａは、ロータ３の軸心に対して略垂直となる平坦状に形成され、ロータ３の前記摩擦壁３ａの摩擦面などと対峙する摩擦面を構成している。そして、アーマチュアプレート４は、下記する励磁コイル７への通電によって発生する磁気を遮断するための磁気遮断部として、円弧状のスリット孔４１が複数形成されている。これらのスリット孔４１は、アーマチュアプレート４を駆動軸１０６の軸方向に貫通しているもので、アーマチュアプレート４の中心軸を中心とした円の円周に沿って配置されている。

励磁コイル７は、コイルケース１２に収容されている。コイルケース１２は、環状の鉄製容器によって構成されており、一端が開放された環状溝１２ａを備え、この環状溝１２ａ内に励磁コイル７を収容している。そして、環状溝１２ａ内にはエポキシ樹脂材１３が充填されて、励磁コイル７を固定している。コイルケース１２は、圧縮機１００のフロントヘッド１０２に取り付けられている。

ところで、本実施形態では、ロータ３は、電磁クラッチ１がフロント側から被水することによりベアリング２が錆びるのを防止するために、外周壁構成部材３２に、外周壁３ｂよりも更に外周側に突出したフランジ状の突出壁３ｄを設け、この突出壁３ｄのフロント側に主に防水用のカバー２０が取り付けられるようになっている。すなわち、ロータ３の突出壁３ｄには、下記する螺子等の固定具２３が挿通する螺子孔３７（図４に示す）が複数（この実施形態では６つ）形成されている。

ロータ３に取り付けられるカバー２０は、図１から図３、図６、図７に示されるように、内周面がアーマチュアプレート４及びハブ８の側端面と対峙する頂面部２０ａと、この頂面部２０ａの周縁からリア側に向けて延出した筒状部２０ｂと、筒状部２０ｂの延出方向端から外側に向けて突出したフランジ２０ｃとで基本的に構成されて、アーマチュアプレート４のフロント側端面４ｂ全体と側周面とを覆うようになっている。

カバー２０の頂面部２０ａの内側面とアーマチュアプレート４及びハブ８の側端面との間、及び、カバー２０の筒状部２０ｂの内周面とアーマチュアプレート４の外周面との間には、カバー２０がロータ３と同期して回転する際に、アーマチュアプレート４やハブ８と接触しないように、所定の幅の間隔が形成されている。

カバー２０の頂面部２０ａには、当該頂面２０ａの端面からフロント側に向けて略長円状に膨出した複数（この実施形態では５つ）の膨出部２１が形成されている。膨出部２１は、カバー２０の頂面部２０ａの中心から外周に向けて放射状に延びており、各膨出部２１間の間隔は均等になっている。このように、カバー２０の頂面部２０ａに膨出部２１を形成することで、頂面部２０ａの剛性を向上させて、頂面部２０ａから異音が発生するのを防止している。フランジ２０ｃには、前記固定具２３が挿通する複数（この実施形態では６つ）の通孔２２がロータ３の螺子孔３７と同軸線上となる位置で且つ膨出部２１の延出方向となる位置に形成されている。

そして、本発明に係る電磁クラッチにおいては、アーマチュアプレート４とロータ３との摩擦結合により生ずる摩耗粉を電磁クラッチ１の外部に排出する構成として、カバー２０に複数(この実施形態では６つ)の異物排出部２５が形成されている。異物排出部２５は、カバー２０の形成の容易化等の観点から、この実施例では、隣接する膨出部２１間に形成されている。

カバー２０の筒状部２０ｂに形成された異物排出部２５の配置及び数は、この実施形態では、図６（ａ）に示されるように、６つ等間隔に配置されているが、必ずしもこの数に限定されない。これらの異物排出部２５は、カバー２０がロータ３と共に回転するときのバランスを考慮して、３つ以上等間隔に配置されることが好ましい。

それぞれの異物排出部２５は、カバー２０の筒状部２０ｂから外側に突出形成されており、アーマチュアプレート４の側端面よりもフロント側にてアーマチュアプレート４側に開口する開口２５ａと、リア側に向いた開口２５ｂと、開口２５ａと開口２５ｂとの双方に連通する内部空間２５ｃとを有して構成されている。異物排出部２５の開口２５ｂとカバー２０のフランジ２０ｃとの間は、摩耗粉が開口２５ｂから円滑に排出可能なように十分な間隔が取られている。このように開口２５ａ、２５ｂを有する内部空間２５ｃを形成するために、この実施形態では、薄肉の壁部を、筒状部２０ｂに形成された開口２５ａの周縁からフロント側を塞ぐと共にリア側を開放するＵ字状に立設した後、リア側に向けて開口２５ａを覆うかたちで延ばして、ひさしとしての機能を与えている。すなわち、異物排出部２５の外形状は、内部が空洞の略１／４球形状となっている。

ロータ３に当接した状態のカバー２０の通孔２２に、固定具２３をフロント側から挿入する際に、異物排出部２５が障害となるのを防止するため、図６（ａ）に示されるように、異物排出部２５と通孔２２とはカバー２０の周方向にずれて配置されている。

このような異物排出部２５をカバー２０の筒状部２０ｂに形成したことにより、摩耗粉を異物排出部２５の開口２５ａから内部空間２５ｃ内に取り込んで開口２５ｂから排出することができる。

また、異物排出部２５の内部空間２５ｃを囲む壁部が内部空間２５ｃのフロント側を塞ぐ（開口２５ｂのフロント側を囲む）ひさしとして機能するので、フロント側から水を被っても、水が異物排出部２５からカバー２０内、ひいては電磁クラッチ１内に浸入するのを防止することができる。

さらに、ロータ３の磁気遮断部をリング状の非磁性体で構成したので、磨耗紛等の異物が、ロータ３とコイルケース１２の間の空間に浸入することを防ぐことができる。ロータ３とカバー２０の間の空間が囲まれることとなるが、カバー２０に異物排出部２５が形成されているので、カバー２０の内部に異物が滞留する恐れがない。

加えて、ロータ３の磁気遮断部をリング状に形成することができるので、ロータ３の磁気遮断部を貫通孔状のスリット孔によって形成した場合と比較して、そのスリット孔間に配置されたブリッジによる磁気漏れが生ずるという不具合をなくすことも可能である。

なお、図４に単体として示されるロータ３の磁気遮断部が非磁性体３４、３５により形成されるとして説明してきたが、この構成に限定されない。アーマチュアプレート４の磁気遮断部のように、ロータ３の磁気遮断部がスリット孔（図示せず）により形成された場合でも、カバー２０がアーマチュアプレート４のフロント側端面４ｂを覆う構造であれば、この発明の異物排出部２５をカバー２０に適用することで、異物排出部２５から水が電磁クラッチ１内に浸入するのを防止しつつ、摩擦粉をカバー２０の異物排出部２５から排出し、摩耗粉がカバーの内側に滞留するのを防止することができる。

１ 電磁クラッチ
３ ロータ
３ａ 摩擦壁
３１ 摩擦壁構成部材（構成部材）
３２ 外周壁構成部材（構成部材）
３３ 内周壁構成部材（構成部材）
３４ 外側非磁性体（非磁性体）
３５ 内側非磁性体（非磁性体）
４ アーマチュアプレート
４ａ リア側端面
４ｂ フロント側端面
７ 励磁コイル
８ ハブ
２０ カバー
２０ａ 頂面部
２０ｂ 筒状部
２５ 異物排除部
２５ａ 開口（第１の開口）
２５ｂ 開口（第２の開口）
２５ｃ 内部空間
１００ 圧縮機
１０５ ハウジング
１０６ 駆動軸

Claims (3)

1. 圧縮機のハウジングに回転自在に支持されて、回転動力源から回転力を受けて回転するロータと、前記圧縮機の駆動軸に対して相対回転不能に連結されると共に、前記駆動軸と共に回転するハブと、前記ハブに連結され、前記ロータの摩擦壁に対してギャップを隔てて対向配置されたリア側端面を有するアーマチュアプレートと、前記圧縮機のハウジングに支持されるとともに、前記ロータの内部に収容され、前記アーマチュアプレートと前記ロータとの間に電磁吸引力を発生させる励磁コイルと、を備えた電磁クラッチにおいて、
   前記ロータに取り付けられて、前記アーマチュアプレートのリア側端面とは反対側となるフロント側端面と対向配置された頂面部と前記頂面部から延びる筒状部とで前記アーマチュアプレートのフロント側端面を覆うカバーを有し、
   前記カバーの筒状部に、前記カバー内の異物を前記カバーの外側で且つ前記圧縮機のリア側に向けて排出する異物排出部を形成したことを特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記カバーの異物排出部は、前記筒状部から外側に突出形成され、前記アーマチュアプレートの側周面側に向いた第１の開口と、前記圧縮機のリア側に向いた第２の開口と、前記第１及び第２の開口部とそれぞれ連通する内部空間とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記ロータは、リング状の複数の構成部材を有して構成され、前記複数の構成部材の隣り合う構成部材同士は、非磁性体で成るリング状の磁気遮断部を介して連接されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁クラッチ。

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