JPH0343855B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車内において電気エネルギ発生機
能と空調用冷媒ポンピング機能の両方を遂行する
組合わされた交流発電機・圧縮機に係るものであ
る。

自動車は普通原動機として内燃機関を含んでお
り、機関は自動車を推進するのに加えて多くの補
助装置を駆動する。通常は機関は直流発電機或は
交流発電機（以後単に発電機と略称する）及び空
調機ポンプ或は圧縮機を含む若干のポンプを駆動
する。これらの装置はベルト、滑車等によつて駆
動される。

典型的には、発電機及び冷媒圧縮機はそれぞれ
Ｖベルト及び滑車を介して機関のクランク軸によ
つて駆動される。発電機は、典型的には高速で回
転して比較的高い周波数の交流電圧が発生され
る。圧縮機は、典型的には電磁クラツチによつて
駆動される。殆んどの時間、電磁クラツチは付活
されず、摩擦損失を除けば機関の負荷にはなつて
いない。装置が冷媒をポンプするように圧縮機に
要求すると、クラツチが付活された圧縮機滑車が
圧縮機を駆動する。

上述の自動装置に伴なう問題の１つは、分離し
た発電機及び分離した圧縮機の使用によつて比較
的大きい占有空間及び重量要求がもたらされるこ
とである。これは、特にエネルギが比較的高価格
であるためにより小型の自動車を指向する傾向が
あつて、自動機の環境において占有空間及び重量
が問題となつている今日のエネルギ自覚社会にお
いては望ましくない。更に分離した発電機及び圧
縮機の使用は、多数の部品の使用を必要とするた
め、比較的高価である。

若干の従来装置では、発電機及び圧縮機が１つ
のユニツトに組合わされている。このような組合
せ型発電機・圧縮機ユニツトの例は米国特許
4095922号に記載されている。この特許に記載さ
れている構造は充分に動作するが、この構造の欠
点は比較的複雑なことである。また、発電機・圧
縮機が動作する回転速度が高いので、心合せが臨
界的であり先行技術構造では達成することが容易
ではなかつた。

更に自動機環境の厳しい占有空間及び重量要求
のために、組合わせ型圧縮機・発電機ユニツトを
できる限り小型軽量ならしめることが重要であ
る。最後に、クラツチ構造のための磁場を発生す
るのに小型のクラツチ励磁線輪を用いることがで
きるように、圧縮機クラツチ構造内の磁気損失を
最小に保つて効率を増すことが極めて重要であ
る。

以上のことから、小型で、極めて緻密で、軽量
で且つ構造が簡単な一体型発電機・圧縮機を提供
することが望ましい。

また、自動車内の利用可能な機関区画が小さい
ので、小さい軸方向寸法を有する一体型発電機・
圧縮機が非常に望まれている。

更に、先行技術構造では必要とされた多くの部
品を減少させ、構造を簡易化することができるよ
うに、それぞれが多くの機能を遂行する発電機・
圧縮機の部分が望まれている。

また更に、クラツチの心合せが比較的簡単で、
それを達成することが容易な、且つユニツトのク
ラツチ構造内の磁気損失が最小に保たれる発電
機・圧縮機を提供することも望ましい。

本発明は、圧縮機クランク軸及びハウジング、
発電機回転子、及び発電機回転子に駆動的に取付
けられ選択的に圧縮機クランク軸と係合する圧縮
機クラツチを含む改良された一体型発電機・圧縮
機を提供することによつて、上述の先行技術発電
機・圧縮機の欠点を解消する。

本発明は更に、圧縮機クランク軸、圧縮機ハウ
ジング、及び圧縮機ハウジングに取付けられた発
電機を含む一体型発電機・圧縮機組立体からなつ
ている。発電機は、基材、固定子、及び回転子か
らなり、回転子は発電機磁束担持部材及びハブを
含んでいる。発電機回転子を連続的に駆動するた
めに、及び圧縮機クランク軸を選択的に駆動する
ために、圧縮機クラツチ組立体が設けられてい
る。発電機のために単一の軸受が設けられてい
る。クラツチは、駆動滑車、及び複数の駆動ピン
によつて回転子に回転可能に取付けられているフ
ランジ部材を含んでいる。これらのピンは、軸受
の外側レースとも係合する錠止手段によつて所定
位置に保持される。

本発明の１つの長所は、先行技術発電機・圧縮
機組立体よりも少ない部品の使用、及び構造の簡
易さである。

本発明の別の長所は、発電機・圧縮機ユニツト
が極めて緻密であつて自動車の機関区画内の空間
及び重量を保存することである。

本発明の別の長所は、一体型発電機・圧縮機の
クラツチ構造が極めて効率的であり、且つ磁気損
失が極めて低いことである。

本発明の別の長所は、一体型発電機・圧縮機が
多くの機能を遂行するので先行技術構造の多くの
部品を排除できることである。

本発明の別の長所は、滑車及びクラツチの転送
空隙に精密な心合せを与えるように、且つ軸受の
内側及び外側の両レースに大きい締付け力を加え
て構造の一体性を改善するように、クラツチが軸
受及び発電機回転子組立体に取付けられているこ
とである。

本発明の別の目的は、発電機回転子を軸受上に
直接取付けて装置空隙の良好な制御を得て可動部
分と静止部分との間に干渉を生ずることなく装置
の高速動作を可能ならしめる単一の二重列軸受を
使用していることである。

本発明の別の長所は、回転する発電機回転子か
らクラツチ滑車へ制動トルクが伝達され例えばも
し機関が高速回転から急激に停止すれば、回転子
の制動を援助する。ピン式の構造はこの急激な減
速に対してベルトを滑らせるのに充分であろう。

本発明の更に別の長所は、クラツチ構造が若干
の強磁性成分間の界面に無視できる程の空隙継目
を含み、それによつてクラツチ磁束の効率的伝達
を可能ならしめたことである。

本発明は、その１形状において、クランク軸を
有する圧縮機、圧縮機に取付けられ静止基材及び
回転子を含む発電機を含む発電機・圧縮機組立体
を提供する。内側及び外側のレースを含む軸受が
設けられ、内側レースは発電機基材に取付けら
れ、回転子は外側レースに直接取付けられてい
る。駆動滑車及びクラツチ板組立体が回転子に取
付けられていて回転子を駆動する。静止クラツチ
線輪が滑車と回転子との間に配置され、クラツチ
用磁場を確立する。錠止手段がクラツチ板と組合
わされ、軸受の外側レースを所定位置に錠止す
る。

本発明は、その１形状において、クランク軸及
びクランク室を含む圧縮機、及びクランク室によ
つて支持され基材、固定子、回転子及び界磁磁石
組立体を含む発電機組立体からなる一体型発電
機・圧縮機組立体をも提供する。回転子は発電機
磁束担持部材及びハブを含んでいる。軸受手段は
基材上に保持され、内側及び外側レースを含み、
外側レースはハブを回転可能に保持する。滑車及
びクラツチ組立体、及びこの滑車及びクラツチ組
立体をハブに取付けるための手段が設けられてい
る。錠止手段が滑車及びクラツチ組立体に取付け
られ、外側レースを所定位置に保持する。

本発明は、その１形状において、クランク軸及
びハウジングを有する圧縮機、及びハウジングに
取付けられ基材、固定子及び回転子（この回転子
は発電機磁束担持部材及びハブを含む）からなる
発電機を含む一体型発電機・圧縮機組立体をも提
供する。発電機回転子を連続的に駆動するため
に、及びクランク軸を選択的に駆動するために、
クラツチ組立体が設けられている。クラツチ組立
体は回転子及びクラツチ滑車を回転可能に保持す
る軸受を備え、軸受は発電機基材に取付けられて
いる内側レースと回転子に固定されている外側レ
ースとを含んでいる。クラツチ板は、滑車に固定
されていてハブと同軸配列されている円筒形フラ
ンジ部材を有し、フランジ部材及びハブは心合せ
された開口を含んでいる。駆動ピンが開口内に設
けられ、回転子を滑車に駆動的に取付けている。
錠止手段がクラツチ板に固定され外側レースと係
合して駆動ピンを開口内に保持し、且つ軸受外側
レースを所定位置に保持する。

本発明の目的は、極めて僅かな部品を含み構造
が簡単な一体型発電機・圧縮機を提供することで
ある。

本発明の別の目的は、小型で、緻密で、軽量な
一体型発電機・圧縮機を提供することである。

本発明の別の目的は、磁気損失が極めて小さい
一体型発電機・圧縮機を提供することである。

本発明の別の目的は、部分が複数の機能を遂行
する一体型発電機・圧縮機を提供することであ
る。

本発明の別の目的は、軸受の内側及び外側レー
スに大きい締付け力が加えられ、軸受及び発電機
回転子へのクラツチの取付けによつてクラツチ転
送空隙の精密な心合せを得ている一体型発電機・
圧縮機を提供することである。

本発明の別の目的は、クラツチ磁束の伝達が効
率的に遂行され、強磁性部品の界面に無視できる
程の空隙継目が存在する一体型発電機・圧縮機を
提供することができる。

本発明の更に別の目的は、発電機回転子を軸受
上に直接取付けて空隙の良好な制御を得て可動部
分と静止部分との間に干渉を生ずることなく装置
の高速動作を可能ならしめる二重列構造の単一軸
受を用いた一体型発電機・圧縮機を提供すること
である。

本発明の付加的な目的は、回転する回転子から
クラツチ滑車へ制動力の伝達が行われて回転子の
減速を援助する一体型発電機・圧縮機を提供する
ことである。

本発明の上述の、及び他の特色及び目的、並び
にそれらを達成する技法は、以下の添附図面を参
照しての本発明の実施例の説明から理解されよ
う。尚添附図面では対応する部品（部分）に対し
ては全て同一番号を附してある。

第１図に示す発電機・圧縮機は前側に位置して
いる発電機区分１２と後方に位置している圧縮機
区分１４を含んでいる。圧縮機区分は吐出し口１
６及び吸込み口２０を含み、これらは迅速接続継
手によつて車輛の空調装置の冷凍配管に接続され
ている。配管１８には過大冷媒圧を逃がすための
弁が設けられている。

圧縮機区分は、好ましくはアルミニウム製のク
ランク室２８、及び軸受玉３１を含む圧縮機軸受
３０をも含んでいる。軸受３０は圧縮機クランク
軸３２を承軸している。回転密封３４が設けら
れ、圧縮機クランク軸３２を圧縮機クランク室２
８に密封している。密封３２は止め輪３６によつ
て定位置に保たれている。

発電機区分１２は、発電機・圧縮機取付け用ブ
ラケツト５２を含む発電機ハウジング５０を備え
ている。複数のブラケツトがハウジング５０の周
囲に離間して設けられ、発電機・圧縮機ユニツト
を車輛の機関区画内に取付ける。

取付け用ブラケツトは貫通ボルト２５、ナツト
２７、及び止め座金２９によつて機関取付け用ブ
ラケツト２１及び２３に取付けられる。ハウジン
グ５０は好ましくは鋼のような強磁性材料で作
る。強磁性材料製の静止発電機基材５４が発電機
区分１２の回転部分を保持するように設けられて
いる。締付け具５５が基材５４をハウジング５０
に固定する。溶接ピン５６が基材５４に溶接され
基材５４を圧縮機ハウジング２２に固定する。

発電機固定子５８は、第５図にも示してあるよ
うに普通の円筒形固定子積層板からなつている。
固定子５２には図示のように固定子線輪６０が設
けられ、線輪６０は第５図に部分的に図示してあ
るように３つの線輪６２，６４及び６６からなつ
ている。線輪は固定子歯６１によつて形成される
固定子みぞ５９の中に重ね合わせて巻かれ、後述
するようにデルタ結線されている。発電機の回転
子６８は前半区分７０及び後半区分７２を含んで
いる。前半区分７０及び後半区分７２は、貫通孔
内に配置されていてこれら半区分を前から後に伸
びているボルト７３によつて互に固定されてい
る。回転子前半区分７０は回転子歯７４を含み、
回転子後半区分７２は回転子歯７６を含んでいる
（第２図、第３図及び第４図参照）。回転子の歯は
第１図に示されているように組立てられた回転子
の周縁に交互配列され、回転子が回転すると発電
機の磁束を中断して線輪６０内に電圧を発生させ
る。

回転子前半区分７０はフランジ部分７８を含
み、また回転子後半区分７２はフランジ部分８０
を含んでいる。フランジ７８と８０との間の空洞
には永久磁石環８２及び発電機界磁線輪８４が位
置している。永久磁石環８２は回転子６８に固定
され、回転子と共に回転する。発電機界磁線輪８
４は発電機基材５４に固定され従つて静止してお
り、そのため界磁線輪を付勢するための刷子の必
要を排除している。鋼製磁路成分８６及び強磁性
胴８８が界磁線輪８４に接して設けられ、発電機
磁束のための磁路を完成させている。

固定子５８、永久磁石環８２及び発電機界磁線
輪８４は同心構造を形成し、固定子５８がその最
も外側の要素となり、線輪８４が最も内側の要素
である。この同心構造は従来の構造に比して発電
機区分の軸方向寸法を大巾に減少させるため、発
電機・圧縮機ユニツトは極めて緻密な構造とな
る。回転子が回転子すると線輪及び永久磁石が発
生する磁束が固定子を横切り、回転子によつて周
期的に中断されて固定子線輪６０内にフアラデー
の法則に従がう電圧が発生する。

線輪６２〜６６内に発生した電圧は整流器９２
〜１０２からなる整流器スタツク９０において整
流される。電圧調整器１９２は発電機界磁線輪８
４に印加される電圧を制御するので発電機による
出力電圧の発生を制御することができる。

第７図に示すように、固定子線輪６２〜６６が
発生する電圧は整流器９２〜１０２によつて整流
され、装置の電池１０４に供給される。電圧調整
器回路１９２は電池１０４と並列に接続され、固
定子線輪６０が発生する電圧を検知して発電機界
磁線輪８４に供給される電圧を制御する。

フアン１０６がねじのような適当な手段によつ
て発電機回転子後半区分７２に固定されている。
フアン１０６を可能な限り最大の直径とすること
によつて、良好な遠心送風機作用が得られる。空
気は比較的開いた回転子磁極片及びハウジング５
０の前面に円周方向に配列されている適当な孔
（図示せず）を通して引込まれる。フアンの羽根
が固定子線輪６０を通つて運動すると、線輪は良
好に強制空冷される。

第１図及び第６図を参照する。圧縮機及び発電
機のためのクラツチ及び軸受構造は二重綱車滑車
１２０を含んでいる。二重綱車滑車を使用するこ
とによつて、滑車１２０の直径は単一の綱車滑車
を用いる場合よりも小さくすることが可能であ
る。これは、車輛の機関区画内の空間が重要視さ
れていることから、発電機・圧縮機ユニツトにと
つて有利である。

第６図に示すように、二重列玉軸受１２２は内
側レース１２４及び外側レース１２６を含んでい
る。玉１２８は図示のように２列に設けられてい
る。内側レース１２４は静止発電機基材５４上に
保持されている。回転する外側レース１２６は回
転子６８のハブ１３２を保持している。ハブ１３
２は回転子前半区分の前部７８の前方に伸びる円
筒形部分を形成している。回転子ハブ１３２は圧
縮機クランク軸３２と同心、同軸である。内ねじ
付きナツト１３０が内側レース１２４を発電機基
材５４上に堅固に締付けている。ナツト１３０は
基材５４とのねじ係合によつて基材５４上に受け
られている。

外ねじ付きナツト１３４は玉軸受１２２の外側
レース１２６を回転子前半区分の前部７８上に堅
固に締付けている。回転子ハブ１３２はピン１３
６によつてクラツチ板１３８のフランジ部分１４
０に固定されている。ピン１３６は回転子ハブ１
３２及びフランジ１４０内の心合せ用開口内に受
けられている。好ましくは複数のピン１３６を設
ける。ナツト１３０及び１３４によつて、軸受１
２２は回転する回転子６８と静止発電機基材５４
との間に堅固に締付けられる。これによつてクラ
ツチ構造がクラツチ滑車と精密に心合せされて取
付けられる。運動する部分の回転速度が高いので
この精密な心合せが肝要である。ナツト１３４
は、軸受１２２の外側レース１２６を錠止する機
能と、駆動ピン１３６を保持し引張る機能と、ク
ラツチ作用空隙１４１に対するグリース遮蔽を形
成する機能とを遂行する。以上のように、ナツト
１３４は複数機能を遂行し、従来のクラツチ構造
に用いられている若干の部品を排除する。

クラツチ励磁コイル１４２は、発電機ハウジン
グ５０のフランジ部分１４８に固定されている内
側磁極片１４４と外側磁極片１４６との間に受入
れられる。クラツチ接極子１６０はクラツチ作用
空隙１４１によつてクラツチ板１３８から離間し
ている。クラツチ接極子１６０は、３枚設けるこ
とが好ましいクラツチばね１６２によつてクラツ
チトルク板１６４に回転するように取付けられて
いる。クラツチトルク板１６４は溶接による等で
クラツチハブ１６６に固定されている。クラツチ
ハブ１６６は、クランク軸３２のねじ付き前側部
分と係合している内ねじ付きナツト１７０によつ
てクランク軸３２に固定されている。止め座金１
７２がハブ１６６とナツト１７０との間に設けら
れナツト１７０のゆるみを防いでいる。クラツチ
座金積重ね１７４によつてクランク軸３２に対し
てハブ１６６を軸方向に調整するのでクラツチ作
用空隙１４１は容易に調整可能である。

動作を説明する。クラツチ励磁コイル１４２が
付勢されると線輪１４２によつて発生された磁束
は内側磁極片１４４、外側磁極片１４６、発電機
ハウジングフランジ１４８、滑車１２０、クラツ
チ板１３８、クラツチ板フランジ１４０、ナツト
１３４、駆動ピン１３６及び回転子ハブ１３２を
横切る。クラツチ磁束は、クラツチ磁束線１８０
で示すようにクラツチ板１３８と接極子１６０と
の間を前後に走る。

クラツチ板１３８はフランジ部分１４０を有
し、この部分は発電機回転子のフランジ部分１３
３に重ねられている。これらのフランジ１４０及
び１３３は圧縮機クランク軸の軸、及び軸受１２
６の軸に対して滑車１２０の同心性を良好に確保
するために精密な滑りはめ合い直径に加工されて
いる。この精密な半径方向心合せは、フランジ１
４８と滑車部分１１９とがこすり合つて或は過大
な空隙で動作しないように、これらの部材間の磁
束転送間隙の良好な制御を維持する上でも重要で
ある。前述の部分１４０とフランジ１３３との間
の重ね継目は、滑りはめ合い重ねの空隙が極めて
小さく、重なり面積が比較的大きいことから、主
たる磁束導通路をも形成する。

ナツト１３４とフランジ１４０との確固たる係
合と、それによつて生ずる大きい締付け力とによ
つて、及びフランジ１４０と１３３との重ね合わ
せによつて得られる心合せによつて構造内の空隙
は極めて小さくなるので効率的な磁気構造が得ら
れ、また磁気損失が減少する。接極子１６０と板
１３８との摩擦係合は、接極子１６０とトルク板
１６４とを滑車１２０と一体に回転させ、それに
よつて圧縮機クランク軸３２を回転させ、そして
車輛冷凍装置へ冷媒をポンプさせる。装置が圧縮
された冷媒を要求すると適当な回路（図示せず）
が選択的に線輪１４２を付勢する。

回転子６８は連続的に回転し、従つて発電機１
２に連続的に電気エネルギを発生させることは明
白である。発電機１２の出力電圧レベルは、前述
のように発電機界磁線輪の付勢に依存する。殆ん
どの時間圧縮機は作動せずクラツチは空転してい
て圧縮機による機関への不要負荷を防ぎ、エネル
ギを節約する。更に、交流発電機は車輛の装置が
要求する電圧の量だけを発生するのでエネルギの
浪費が避けられる。

本発明を好ましい設計に関して説明したが更に
変更が可能であることは理解されるであろう。従
つて本出願は本発明の一般的原理に従う如何なる
変化、使用、或は応用をも包含するものであり、
上記説明からのかかる逸脱は全て本発明の範囲内
に含まれることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は発電機・圧縮機の部分断面側面図であ
り、第２図は発電機回転子の右半分の正面図であ
り、第３図は第２図の３−３矢視断面図であり、
第４図は第２図の発電機回転子半分の側面図であ
り、第５図は固定子積層板の正面図であり、第６
図は第１図の発電機・圧縮機のクラツチ構造の部
分拡大側面図であり、そして第７図は発電機の電
気回路の一部をブロツク図で示す回路図である。 １０……発電機・圧縮機組立体、１２……発電
機区分、１４……圧縮機区分、２２……圧縮機ハ
ウジング、２８……クランク室、３０……圧縮機
軸受、３２……クランク軸、５０……発電機ハウ
ジング、５４……発電機基材、５８……固定子、
６０……固定子線輪、６８……回転子、７０……
回転子前半区分、７２……回転子後半区分、８２
……永久磁石環、８４……界磁線輪、９０……整
流器スタツク、１０４……電池、１０６……フア
ン、１２０……二重綱車滑車、１２２……二重列
玉軸受、１２４……内側レース、１２６……外側
レース、１３０，１３４……ナツト、１３２……
ハブ、１３６……駆動ピン、１３８……クラツチ
板、１４１……クラツチ作用空隙、１４２……ク
ラツチ励磁線輪、１４４，１４６……磁極片、１
４８……発電機ハウジングフランジ、１６０……
クラツチ接極子、１６４……クラツチトルク板、
１６６……クラツチハブ、１７４……クラツチ座
金積重ね、１９２……電圧調整器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 以下の構成要素を具備することを特徴とする
   交流発電機・圧縮機組立体： ●ハウジング２２と該ハウジングに対し回転可能
   なクランク軸３２とを含む圧縮機１４； ●静止基材５４及び回転子６８を含む交流発電機
   １２； ［ここで、前記静止基材５４は前記圧縮機ハウ
   ジング２２に固定されており、前記回転子６８
   は該回転子と同軸配列されたハブ部材１３２を
   含んでいる］ ●内側レース１２４及び外側レース１２６を含み
   前記クランク軸３２と同軸配列されている軸受
   １２２； ［ここで、前記内側レース１２４は前記静止基
   材５４上に取付けられ、前記回転子６８は前記
   外側レース１２６上に取付けられている］ ●前記軸受１２２と同軸配列されている“駆動滑
   車１２０及びクラツチ板１３８組立体”； ●前記駆動滑車１２０と前記回転子６８との間に
   配列されクラツチ磁束を確立する静止クラツチ
   線輪手段１４２； ●前記クラツチ板１３８に接続され前記軸受外側
   レース１２６を所定位置に錠止する錠止手段１
   ３４； ●前記ハブ部材１３２を前記“駆動滑車１２０及
   びクラツチ板１３８組立体”に駆動的に取付け
   ている駆動ピン手段１３６； ［ここで、前記“駆動滑車１２０及びクラツチ
   板１３８組立体”ならびに前記ハブ部材１３２
   は前記駆動ピン手段１３６を受け入れる心合わ
   せされた開口を含み、前記錠止手段１３４は前
   記駆動ピン手段１３６を前記開口内にて保持し
   ている］ ●前記クラツチ板１３８から離間し前記クランク
   軸３２を回転駆動すべく該クランク軸３２に取
   付けられているクラツチトルク手段１６４及び
   クラツチ接極子手段１６０。 ２ 前記錠止手段が前記クラツチ板１３８とネジ
   係合せるナツト１３４からなり、該ナツトの外周
   円周面が前記駆動ピン手段１３６と係合し該手段
   の径方向内側への移動を阻止している、特許請求
   の範囲第１項に記載の交流発電機・圧縮機組立
   体。 ３ 前記クラツチ板１３８と前記クラツチ接極子
   手段１６０との間の間隔を調整する手段をも含ん
   でいることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   に記載の交流発電機・圧縮機組立体。 ４ 前記駆動ピン手段１３６が磁性体からなり、
   前記クラツチのための磁束通路が前記ハブ部材１
   ３２、前記錠止手段１３４、前記駆動ピン手段１
   ３６、及び前記“駆動滑車１２０及びクラツチ板
   １３８組立体”を含んでなることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項に記載の交流発電機・圧縮
   機組立体。