電磁クラッチ及び電磁クラッチを備えた圧縮機
【課題】電磁クラッチの過負荷発生時における異音発生や部品の損傷を抑制する。
【解決手段】
車両空調装置の圧縮機等に備えられ、エンジン等からの動力を回転軸４に伝達する電磁クラッチにおいて、回転軸４に過負荷が加わり回転が規制されたときに、インナリング３６の筒状部とハブ４８の筒状部との間に固定したトルクリミッタ５２の外周端部と内周端部との間に所定以上の捩りトルクを生じ、トルクリミッタ５２の径方向中間位置に形成された低強度部が全周に亘って破断し、インナリング３６のフランジ部とハブ４８のフランジ部との間に圧縮状態で介装した皿バネ５４の弾性付勢力によって破断面５２ｂより外周側の部材を前方に押し出し、トルクリミッタ５２の破断面５２ｂより内周側部分に押し付けて保持するようにした。
【解決手段】
車両空調装置の圧縮機等に備えられ、エンジン等からの動力を回転軸４に伝達する電磁クラッチにおいて、回転軸４に過負荷が加わり回転が規制されたときに、インナリング３６の筒状部とハブ４８の筒状部との間に固定したトルクリミッタ５２の外周端部と内周端部との間に所定以上の捩りトルクを生じ、トルクリミッタ５２の径方向中間位置に形成された低強度部が全周に亘って破断し、インナリング３６のフランジ部とハブ４８のフランジ部との間に圧縮状態で介装した皿バネ５４の弾性付勢力によって破断面５２ｂより外周側の部材を前方に押し出し、トルクリミッタ５２の破断面５２ｂより内周側部分に押し付けて保持するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンやモータ等の動力を車両用空調装置に使用される圧縮機の回転軸などに伝達する電磁クラッチ、及び該電磁クラッチを備えた圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧縮機は例えばエンジンの動力を受けて駆動されるため、エンジンと圧縮機の回転軸との間は動力伝達経路を介して接続されている。この動力伝達経路は、エンジンの動力を駆動ベルトから駆動プーリに伝達し、この駆動プーリから電磁クラッチを介して圧縮機の回転軸に至る。
【０００３】
ここで、何らかの原因による圧縮機のロック発生、異物の噛み込み等、回転軸に過負荷が加わって回転が規制されると、駆動ベルト等の損傷に繋がる。このため、特許文献１には、回転軸に過負荷が加わったときには、動力伝達を遮断させるトルクリミッタを備えた電磁クラッチが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９８５７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、トルクリミッタを、回転軸に過負荷が加わったときに、回転を規制されたアーマチュアとロータとの間に生じる摩擦熱を伝達されて溶断する弾性部材で構成しているため、溶断に時間を要し、その間に駆動ベルト等を損傷させてしまうことがあった。
【０００６】
また、トルクリミッタにより回転軸との連結を遮断されたアーマチュア側部品の動きを所定の可動範囲内に規制する手段を設けているが、アーマチュア側部品を保持するものではないためアーマチュア側部品のがたつきが大きく、電磁クラッチのオン、オフ操作によってアーマチュアのロータへの吸引・離脱を繰り返すことなどにより、異音を生じたり、他部品を損傷させたりすることがある。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、回転軸に過負荷が加わったときに、トルクリミッタにより速やかに動力伝達を遮断すると共に、回転軸側部品との連結を断たれたアーマチュア側部品を、電磁クラッチのオフ後も安定して保持できる電磁クラッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため本発明に係る電磁クラッチは、従動側機器の回転軸の外周側に外部駆動源によって回転駆動されるロータが配置され、該ロータから前記回転軸への動力の伝達または遮断を、電磁ソレノイドの通電または非通電によって前記回転軸側に連結されたアーマチュアを前記ロータと接続または遮断することによって切り換える一方、前記アーマチュアと前記回転軸との間にトルクリミッタが連結され、前記回転軸に過負荷が加わったときに前記トルクリミッタが破断して前記アーマチュアと前記回転軸間の動力伝達を遮断するように構成された電磁クラッチであって、以下のように構成したことを特徴とする。
【０００９】
前記回転軸と前記アーマチュアとの間に介装されて、前記アーマチュアを前記ロータから離す方向に付勢する弾性部材を配設し、
前記トルクリミッタが破断されたとき、前記弾性部材の付勢力によって前記アーマチュア及び該アーマチュアに連結された部分のトルクリミッタを、前記ロータから離れる方向に押し出す一方、前記押し出されたアーマチュア及び該アーマチュアに連結された部分のトルクリミッタを、前記回転軸側に連結された部材に押し付けて保持し、かつ、前記電磁ソレノイドの通電時にも前記保持状態が維持される構成とする。
【００１０】
また、本発明に係る圧縮機は、上記構成の電磁クラッチを備えて構成される。
【発明の効果】
【００１１】
回転軸に過負荷を生じて回転が規制されると、電磁ソレノイドの通電時に、トルクリミッタには、駆動力を受けるアーマチュア側と、回転を規制された回転軸側との間に過大な捩りトルクを生じて、トルクリミッタが破断され、動力伝達が遮断される。
【００１２】
トルクリミッタの破断後、該トルクリミッタの一方の破断部分と一体に連結されるアーマチュア側部材は、電磁ソレノイドの非通電時に弾性部材の付勢力によって押し出され、回転軸側に連結された部材、例えば、トルクリミッタの他方の破断部分に押し付けられて保持される。また、アーマチュアの弾性部材によるロータからの押出量を所定以上に設定することにより、電磁ソレノイドが通電されてもその吸引力が弾性部材の付勢力を超えることなく、安定して保持し続けることができる。
【００１３】
また、弾性部材は、常時回転軸とアーマチュアとの間に圧縮して保持された状態のため、電磁ソレノイドの通電、非通電によらず保持され、電磁ソレノイドの吸引力（クラッチ作動力）を増大させることもなく、消費電力及び大形化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る電磁クラッチを備えた圧縮機を用いた車両用空調装置の概略図である。
【図２】同上電磁クラッチを示した断面図である。
【図３】同上電磁クラッチオン時における圧縮機の正常動作状態を示した断面図である。
【図４】同上電磁クラッチオン時にトルクリミッタが破断した状態を示した断面図である。
【図５】同上トルクリミッタが破断した状態で同上電磁クラッチがオフされたときの状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
図１は車両の前部を概略的に示し、この前部にエンジンルーム１０２が設けられている。
【００１６】
エンジンルーム１０２内にはエンジン１０４が横置きにして配置され、このエンジン１０４とエンジンルーム１０２のフロントグリル１０６との間にラジエータ１０８及び電動ファン１１０がそれぞれ配置されている。そして、電動ファン１１０が駆動されると、フロントグリル１０６を通じてラジエータ１０８内に外気が導かれ、ラジエータ１０８内での熱交換によりエンジン１０４の冷却水が冷却される。
【００１７】
当該車両は空調装置を備え、この空調装置は冷凍回路１１２を含んでいる。この冷凍回路１１２は自然系冷媒であるＣＯ2冷媒や代替冷媒ＨＦＣ−１５２ａ（以下、単に冷媒と称す）の経路を有し、冷媒はこの経路を通じて循環可能であり、車室１１４内の温度を所望の設定温度に調整する。
【００１８】
具体的には、当該経路には、上流側からコンプレッサ（圧縮機）１２０、コンデンサ（凝縮器）１２２、レシーバ（受液器）１２４、膨張弁１２６及びエバポレータ（蒸発器）１２８が順次介挿されている。また、これら圧縮機１２０、凝縮器１２２、受液器１２４及び膨張弁１２６はエンジンルーム１０２内に配置され、この蒸発器１２８は助手席の前側に位置したインストルメントパネル１１８内に配置されている。このインストルメントパネル１１８とエンジンルーム１０２との間は隔壁（ダッシュパネル）１１６により区画される。
【００１９】
後述する電磁クラッチを備えた圧縮機１２０は動力伝達経路１３０を介してエンジン１０４に接続され、このエンジン１０４からの動力を受けて作動される。詳しくは、動力伝達経路１３０は、エンジン１０４側に取付けられた出力プーリ１３２と圧縮機１２０側に取付けられた駆動プーリ２０と、これら各プーリ１３２、２０間に掛け回されたＶベルト（駆動ベルト）１４０とからなる。
【００２０】
車両のインストルメントパネル１１８内に配置された電子コントロールユニット（ＥＣＵ）１９８は、温度センサ１００によって検出された車室１１４内の温度に応じて、前記圧縮機１２０の電磁クラッチをオン、オフ制御して、圧縮機１２０の駆動と非駆動とを切換制御する。これにより、上述したように、車室１１４内の温度が所望の設定温度に調整される。
【００２１】
図２は、上記空調装置に組込まれた圧縮機１２０の一部を示し、以下、圧縮機１２０に備えられた本実施形態に係る電磁クラッチ１について説明する。
【００２２】
図２は、車両用空調装置に組込まれる圧縮機の一部を示す。
従動機器である圧縮機１２０はハウジング２を備え、該ハウジング２内には回転軸４が配置されている。回転軸４は図示しない軸受を介してハウジング２内に回転自在に支持されており、また、この回転軸４はハウジング２からメカニカルシール（軸封止ユニット）６を介して突出した一端部（前端部）１０を有している。
【００２３】
一方、回転軸４の図示しない他端は圧縮ユニット１２に接続されており、この圧縮ユニット１２は、例えばピストン往復動型又はスクロール型のいずれのタイプであっても、回転軸４の回転により駆動され、空調装置のためのＣＯ２冷媒の吸入、圧縮及び吐出プロセスを実行する。
【００２４】
回転軸４の一端部１０にはハブ４８がスプラインにより回り止め結合され、該ハブ４８の外側周囲に電磁クラッチ１が配置されている。電磁クラッチ１はロータ１６を備え、このロータ１６は軸受１８を介してハウジング２外に回転自在に支持されている。また、ロータ１６の外周側には駆動プーリ２０が配置されている。該駆動プーリ２０は上述の駆動ベルト１４０を介して外部駆動源としての車両のエンジン１０４側（或いはモータ側）の出力プーリ１３２に接続され、この動力を受けて回転される。
【００２５】
ロータ１６内には電磁ソレノイド２２が備えられ、この電磁ソレノイド２２は環状のブラケット２１を介してハウジング２に固定されている。一方、ロータ１６の前方にはアーマチュア２４が対向して配設されている。
【００２６】
具体的には、アーマチュア２４は、電磁ソレノイド２２の非通電時に所定のギャップ量Ｌ１を開けてロータ１６に対峙された円板状磁性体製のクラッチプレート２６、このクラッチプレート２６に結合される環状のゴム部材３２を含み、更に、ゴム部材３２の外周側及び内周側にそれぞれ接着固定された金属製のアウタリング３０、リベット３４及びインナリング３６を含んで構成されている。
【００２７】
アウタリング３０は、その後端部から外周側に延設されたフランジ部がクラッチプレート２６にリベット３４で結合され、これにより、クラッチプレート２６がアーマチュア２４に一体化されている。
【００２８】
ゴム部材３２は、捩り方向及び軸方向の振動を抑制する制振機能を有し、また、電磁ソレノイド２２のオン時に軸方向に弾性変形してクラッチプレート２６のロータ１６への吸引を許容すると共に、電磁ソレノイド２２のオフ時に弾性復帰してクラッチプレート２６をロータ１６から引き離すように作用する。
【００２９】
ハブ４８は、回転軸４の前端突出部分の外側周囲を覆う筒状部４８ａと、該筒状部４８ａの後端部から外周側に延設されたフランジ部４８ｂとを有して形成される。
【００３０】
インナリング３６は、ゴム部材３２の内周面と接着固定される筒状部３６ａと、該筒状部３６ａの後端部から内周側に延設されたフランジ部３６ｂと、を有して形成されている。インナリング３６の筒状部３６ａは、前記ハブ４８の筒状部４８ａの外周側に対向し、インナリング３６のフランジ部３６ｂは、ハブ４８のフランジ部４８ｂの前方に対向して配設される。
【００３１】
そして、アーマチュア２４とハブ４８との間にトルクリミッタ５２が連結され、該トルクリミッタ５２を介してアーマチュア２４とハブ４８間の動力伝達が行われる。
詳細には、トルクリミッタ５２は、金属材や樹脂材等で円板状に形成され、その外周端部及び内周端部がそれぞれインナリング３６の筒状部３６ａ及びハブ４８の筒状部４８ａにかしめ処理等によって固定される。
【００３２】
また、トルクリミッタ５２は、径方向の中間位置に、例えばスリットを形成して板厚を薄くするなど、他の部位に比較して強度を小さくした低強度部５２ａを配設してある。これにより、インナリング３６の筒状部３６ａに固定された外周端部とハブ４８の筒状部４８ａに固定された内周端部との間に所定以上の捩りトルクを生じると、低強度部５２ａから全周にわたって破断して外周側と内周側とに分断されるように形成されている。
【００３３】
また、トルクリミッタ５２の低強度部５２ａより外周側には、インナリング３６のフランジ部３６ｂに向かって突き当たる突起５２ｂが形成され、これにより、該突起５２ｂより内周側でトルクリミッタ５２とフランジ部３６ｂとの間に所定量の隙間Ｌ２が形成されている。この隙間Ｌ２は、クラッチプレート２６がロータ１６から隙間Ｌ２だけ離された場合には、電磁ソレノイド２２を再度通電としてもクラッチプレート２６をロータ１６に吸引できない（吸引力が作用しない）大きさに設定されている。
【００３４】
一方、インナリング３６のフランジ部３６ｂとこれに対向するハブ４８のフランジ部４８ｂとの間に、皿バネ５４が軸方向に前記隙間Ｌ２より大きい所定量圧縮された状態で介装されている。
【００３５】
次に、上記の構成を有した動力伝達装置の作用を説明する。
空調装置の温度制御に応じて、圧縮機１２０を駆動するときは、電磁ソレノイド２２を通電して電磁クラッチ１がオン作動され、図３に示すように、クラッチプレート２６がロータ１６に吸引されて摩擦係合する。これにより、ロータ１６の回転がクラッチプレート２６、アウタリング３０、ゴム部材３２、インナリング３６からなるアーマチュア２４を介してトルクリミッタ５２に伝達され、さらにトルクリミッタ５２からハブ４８を介して回転軸４を回転させる。すなわち、アーマチュア２４は外部からの動力を受け、ハブ４８を介して回転軸４を回転させる。
【００３６】
圧縮機１の駆動を停止するときは、電磁ソレノイド２２への通電を解除して電磁クラッチ１がオフ作動され、図２に示したように、クラッチプレート２６がロータ１６からギャップＬ１だけ離間し、回転軸４の回転が停止される。
【００３７】
一方、回転軸４に異物の噛み込み等によって過負荷が加わり回転が規制されると、電磁ソレノイド２２が通電されて電磁クラッチ１がオン作動されている時には、ロータ１６から駆動トルクを受けるアーマチュア２４と、回転が規制される回転軸４との間に所定以上の捩りトルクを生じる。
【００３８】
これにより、図４に示すように、アーマチュア２４側のインナリング３６と回転軸４側のハブ４８との間に配設されたトルクリミッタ５２は、上記捩りトルクを受けて低強度部５２ａから全周にわたって破損して外周側と内周側とに分断される。
【００３９】
この結果、駆動側から従動側への動力の伝達が遮断される。即ち、トルクリミッタ５２の破断面５２ｂより外周側の部材（トルクリミッタ５２の一部及びアーマチュア２４）は、回転を規制されることなく空転するため、駆動プーリ２０に掛けられるＶベルト１４０やベアリング１８等の部品に過大な負荷が加わることなく、これら部品の損傷を回避できる。なお、トルクリミッタ５２は、回転軸４に過負荷が加わり回転を規制された直後に前記所定以上の捩りトルクを生じるため、速やかに破断して動力伝達を遮断することができ、溶断式トルクリミッタのような遮断遅れによる部品の損傷も回避できる。
【００４０】
ここで、電磁クラッチ１がオン状態である間は、皿バネ５４は、軸方向の圧縮量に変化はないが、インナリング３６のフランジ部３６ｂまたはハブ４８のフランジ部４８ｂとの間に接触部の回転方向の滑りを生じる。同様に、トルクリミッタ５２の破断された外周側と内周側との破断面５２ｂ相互にも回転方向の滑りを生じる。そして、これら回転方向の滑りによって、上記破断面５２ｂより外周側の部材の空転が許容されるが、これら回転方向の滑り摩擦抵抗を小さく設定しておくことが好ましい。
【００４１】
なお、トルクリミッタ５２の破断後、破断面５２ｂより外周側の部材に遠心力等によって径方向に移動する力が作用した場合でも、クラッチプレート２６の内周端面とハブ４８のフランジ部４８ｂの外周端面との間、あるいは、インナリング３６のフランジ部３６ｂ内周端面と対向するハブ４８の外周端面との間を微小な隙間で対向させるように設定することにより、径方向の移動をこれら隙間量の範囲内に規制することができる。なお、トルクリミッタ５２の外周側及び内周側の破断面５２ｂ相互間によっても径方向の移動が規制される。
【００４２】
上記のようにトルクリミッタ５２が破断して動力伝達が遮断された後に電磁ソレノイド２２の通電が断たれて電磁クラッチ１がオフ操作されると、図５に示すように、クラッチプレート２６がロータ１６から離れると同時に、皿バネ５４の付勢力によって、トルクリミッタ５２の破断面５２ｂより外周側の部材が前方に押し出される。
【００４３】
これにより、図５に示すように、前方に押し出されたインナリング３６のフランジ部３６ｂの内周側部分の前面が、トルクリミッタ５２の破断面５２ｂより内周側部分の後面に圧接され、フランジ部３６ｂの内周側部分が、トルクリミッタ５２の内周側部分と皿バネ５４との間に挟持される。
【００４４】
なお、破断面５２ｂより外周側の部材は、電磁クラッチ１がオフされた直後は慣性によって回転するが、該部材を挟持している両側の部材、つまりハブ４８に固定されて回転を規制されているトルクリミッタ５２の破断面５２ｂより内周側の後面及び皿バネ５４前端との接触摩擦抵抗によって回転を規制される。
【００４５】
また、破断面５２ｂより外周側の部材は、トルクリミッタ５２とフランジ部３６ｂの隙間量Ｌ２だけ前方に移動するが、インナリング３６のフランジ部３６ｂ内周端面と、これに対向するハブ４８の外周端面との間で径方向の移動を規制することができる。あるいは、前方へＬ２だけ移動してもクラッチプレート２６の内周端面とハブ４８のフランジ部４８ｂの外周端面相互が軸方向にオーバーラップするように設定しておけば、この間で径方向の移動の規制を維持することもできる。なお、トルクリミッタ５２の外周側及び内周側の破断面５２ｂ相互間によっても径方向の移動が規制される。
【００４６】
また、回転軸４に過負荷が加えられて回転が規制された時点で、電磁クラッチ１がオフされている場合は、トルクリミッタ５２及びアーマチュア２４も一体に回転を規制され、この段階ではトルクリミッタ５２に捩りトルクは生じないが、電磁クラッチ１がオンされてクラッチプレート２６がロータ１６に吸引されたときに、トルクリミッタ５２に捩りトルクを生じる。したがって、それ以降は、上述したのと同様の経過を辿り、トルクリミッタ５２が破断し、破断面５２ｂより外周側の部材が皿バネ５４とトルクリミッタ５２の破断面５２ｂより内周側部分との間に保持される。
【００４７】
このように、トルクリミッタ５２の破断後に破断面５２ｂ外周側の部材を安定状態に保持でき、該破断面５２ｂ外周側の部材の脱落による他の部材の損傷及び異音の発生を抑制できる。
また、トルクリミッタ５２の構造を変更し、皿バネ５４を追加するだけの簡易な構成で低コストに実施できる。
【００４８】
また、皿バネ５４のインナリング３６への付勢力は、正常時には特に機能することはなく、クラッチ駆動力を増大させるようなこともない。したがって、電磁クラッチ１（電磁ソレノイド２２）の消費電力の増大ひいては大型化を回避できる。
【００４９】
なお、インナリング３６をトルクリミッタ５２側へ付勢する弾性部材は、皿バネ５４の他、コイルスプリングなどでもよい。
また、弾性部材によってアーマチュアをロータから離す方向に付勢し、トルクリミッタ破断時に破断されたトルクリミッタとアーマチュアとを保持する構成は、上記実施形態に示した構成に限定されるものではない。例えば、ハブに連結された支持部材にトルクリミッタを支持し、トルクリミッタ破断時に、アーマチュアのインナリングを支持部材に押し付けて保持するような構成であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…電磁クラッチ、２…ハウジング、４…回転軸、１８…ベアリング、２０…駆動プーリ、２２…電磁ソレノイド、２４…アーマチュア、２６…クラッチプレート、３０…アウタリング、３２…ゴム部材、３６…インナリング、３６ａ…インナリングの筒状部、３６ｂ…インナリングのフランジ部、４８…ハブ、４８ａ…ハブの筒状部、４８ｂ…ハブのフランジ部、５２…トルクリミッタ、５２ａ…低強度部、５２ｂ…破断面、５４…皿バネ、１０４…エンジン、Ｌ１…隙間量、Ｌ２…隙間量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンやモータ等の動力を車両用空調装置に使用される圧縮機の回転軸などに伝達する電磁クラッチ、及び該電磁クラッチを備えた圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧縮機は例えばエンジンの動力を受けて駆動されるため、エンジンと圧縮機の回転軸との間は動力伝達経路を介して接続されている。この動力伝達経路は、エンジンの動力を駆動ベルトから駆動プーリに伝達し、この駆動プーリから電磁クラッチを介して圧縮機の回転軸に至る。
【０００３】
ここで、何らかの原因による圧縮機のロック発生、異物の噛み込み等、回転軸に過負荷が加わって回転が規制されると、駆動ベルト等の損傷に繋がる。このため、特許文献１には、回転軸に過負荷が加わったときには、動力伝達を遮断させるトルクリミッタを備えた電磁クラッチが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９８５７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、トルクリミッタを、回転軸に過負荷が加わったときに、回転を規制されたアーマチュアとロータとの間に生じる摩擦熱を伝達されて溶断する弾性部材で構成しているため、溶断に時間を要し、その間に駆動ベルト等を損傷させてしまうことがあった。
【０００６】
また、トルクリミッタにより回転軸との連結を遮断されたアーマチュア側部品の動きを所定の可動範囲内に規制する手段を設けているが、アーマチュア側部品を保持するものではないためアーマチュア側部品のがたつきが大きく、電磁クラッチのオン、オフ操作によってアーマチュアのロータへの吸引・離脱を繰り返すことなどにより、異音を生じたり、他部品を損傷させたりすることがある。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、回転軸に過負荷が加わったときに、トルクリミッタにより速やかに動力伝達を遮断すると共に、回転軸側部品との連結を断たれたアーマチュア側部品を、電磁クラッチのオフ後も安定して保持できる電磁クラッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため本発明に係る電磁クラッチは、従動側機器の回転軸の外周側に外部駆動源によって回転駆動されるロータが配置され、該ロータから前記回転軸への動力の伝達または遮断を、電磁ソレノイドの通電または非通電によって前記回転軸側に連結されたアーマチュアを前記ロータと接続または遮断することによって切り換える一方、前記アーマチュアと前記回転軸との間にトルクリミッタが連結され、前記回転軸に過負荷が加わったときに前記トルクリミッタが破断して前記アーマチュアと前記回転軸間の動力伝達を遮断するように構成された電磁クラッチであって、以下のように構成したことを特徴とする。
【０００９】
前記回転軸と前記アーマチュアとの間に介装されて、前記アーマチュアを前記ロータから離す方向に付勢する弾性部材を配設し、
前記トルクリミッタが破断されたとき、前記弾性部材の付勢力によって前記アーマチュア及び該アーマチュアに連結された部分のトルクリミッタを、前記ロータから離れる方向に押し出す一方、前記押し出されたアーマチュア及び該アーマチュアに連結された部分のトルクリミッタを、前記回転軸側に連結された部材に押し付けて保持し、かつ、前記電磁ソレノイドの通電時にも前記保持状態が維持される構成とする。
【００１０】
また、本発明に係る圧縮機は、上記構成の電磁クラッチを備えて構成される。
【発明の効果】
【００１１】
回転軸に過負荷を生じて回転が規制されると、電磁ソレノイドの通電時に、トルクリミッタには、駆動力を受けるアーマチュア側と、回転を規制された回転軸側との間に過大な捩りトルクを生じて、トルクリミッタが破断され、動力伝達が遮断される。
【００１２】
トルクリミッタの破断後、該トルクリミッタの一方の破断部分と一体に連結されるアーマチュア側部材は、電磁ソレノイドの非通電時に弾性部材の付勢力によって押し出され、回転軸側に連結された部材、例えば、トルクリミッタの他方の破断部分に押し付けられて保持される。また、アーマチュアの弾性部材によるロータからの押出量を所定以上に設定することにより、電磁ソレノイドが通電されてもその吸引力が弾性部材の付勢力を超えることなく、安定して保持し続けることができる。
【００１３】
また、弾性部材は、常時回転軸とアーマチュアとの間に圧縮して保持された状態のため、電磁ソレノイドの通電、非通電によらず保持され、電磁ソレノイドの吸引力（クラッチ作動力）を増大させることもなく、消費電力及び大形化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る電磁クラッチを備えた圧縮機を用いた車両用空調装置の概略図である。
【図２】同上電磁クラッチを示した断面図である。
【図３】同上電磁クラッチオン時における圧縮機の正常動作状態を示した断面図である。
【図４】同上電磁クラッチオン時にトルクリミッタが破断した状態を示した断面図である。
【図５】同上トルクリミッタが破断した状態で同上電磁クラッチがオフされたときの状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
図１は車両の前部を概略的に示し、この前部にエンジンルーム１０２が設けられている。
【００１６】
エンジンルーム１０２内にはエンジン１０４が横置きにして配置され、このエンジン１０４とエンジンルーム１０２のフロントグリル１０６との間にラジエータ１０８及び電動ファン１１０がそれぞれ配置されている。そして、電動ファン１１０が駆動されると、フロントグリル１０６を通じてラジエータ１０８内に外気が導かれ、ラジエータ１０８内での熱交換によりエンジン１０４の冷却水が冷却される。
【００１７】
当該車両は空調装置を備え、この空調装置は冷凍回路１１２を含んでいる。この冷凍回路１１２は自然系冷媒であるＣＯ2冷媒や代替冷媒ＨＦＣ−１５２ａ（以下、単に冷媒と称す）の経路を有し、冷媒はこの経路を通じて循環可能であり、車室１１４内の温度を所望の設定温度に調整する。
【００１８】
具体的には、当該経路には、上流側からコンプレッサ（圧縮機）１２０、コンデンサ（凝縮器）１２２、レシーバ（受液器）１２４、膨張弁１２６及びエバポレータ（蒸発器）１２８が順次介挿されている。また、これら圧縮機１２０、凝縮器１２２、受液器１２４及び膨張弁１２６はエンジンルーム１０２内に配置され、この蒸発器１２８は助手席の前側に位置したインストルメントパネル１１８内に配置されている。このインストルメントパネル１１８とエンジンルーム１０２との間は隔壁（ダッシュパネル）１１６により区画される。
【００１９】
後述する電磁クラッチを備えた圧縮機１２０は動力伝達経路１３０を介してエンジン１０４に接続され、このエンジン１０４からの動力を受けて作動される。詳しくは、動力伝達経路１３０は、エンジン１０４側に取付けられた出力プーリ１３２と圧縮機１２０側に取付けられた駆動プーリ２０と、これら各プーリ１３２、２０間に掛け回されたＶベルト（駆動ベルト）１４０とからなる。
【００２０】
車両のインストルメントパネル１１８内に配置された電子コントロールユニット（ＥＣＵ）１９８は、温度センサ１００によって検出された車室１１４内の温度に応じて、前記圧縮機１２０の電磁クラッチをオン、オフ制御して、圧縮機１２０の駆動と非駆動とを切換制御する。これにより、上述したように、車室１１４内の温度が所望の設定温度に調整される。
【００２１】
図２は、上記空調装置に組込まれた圧縮機１２０の一部を示し、以下、圧縮機１２０に備えられた本実施形態に係る電磁クラッチ１について説明する。
【００２２】
図２は、車両用空調装置に組込まれる圧縮機の一部を示す。
従動機器である圧縮機１２０はハウジング２を備え、該ハウジング２内には回転軸４が配置されている。回転軸４は図示しない軸受を介してハウジング２内に回転自在に支持されており、また、この回転軸４はハウジング２からメカニカルシール（軸封止ユニット）６を介して突出した一端部（前端部）１０を有している。
【００２３】
一方、回転軸４の図示しない他端は圧縮ユニット１２に接続されており、この圧縮ユニット１２は、例えばピストン往復動型又はスクロール型のいずれのタイプであっても、回転軸４の回転により駆動され、空調装置のためのＣＯ２冷媒の吸入、圧縮及び吐出プロセスを実行する。
【００２４】
回転軸４の一端部１０にはハブ４８がスプラインにより回り止め結合され、該ハブ４８の外側周囲に電磁クラッチ１が配置されている。電磁クラッチ１はロータ１６を備え、このロータ１６は軸受１８を介してハウジング２外に回転自在に支持されている。また、ロータ１６の外周側には駆動プーリ２０が配置されている。該駆動プーリ２０は上述の駆動ベルト１４０を介して外部駆動源としての車両のエンジン１０４側（或いはモータ側）の出力プーリ１３２に接続され、この動力を受けて回転される。
【００２５】
ロータ１６内には電磁ソレノイド２２が備えられ、この電磁ソレノイド２２は環状のブラケット２１を介してハウジング２に固定されている。一方、ロータ１６の前方にはアーマチュア２４が対向して配設されている。
【００２６】
具体的には、アーマチュア２４は、電磁ソレノイド２２の非通電時に所定のギャップ量Ｌ１を開けてロータ１６に対峙された円板状磁性体製のクラッチプレート２６、このクラッチプレート２６に結合される環状のゴム部材３２を含み、更に、ゴム部材３２の外周側及び内周側にそれぞれ接着固定された金属製のアウタリング３０、リベット３４及びインナリング３６を含んで構成されている。
【００２７】
アウタリング３０は、その後端部から外周側に延設されたフランジ部がクラッチプレート２６にリベット３４で結合され、これにより、クラッチプレート２６がアーマチュア２４に一体化されている。
【００２８】
ゴム部材３２は、捩り方向及び軸方向の振動を抑制する制振機能を有し、また、電磁ソレノイド２２のオン時に軸方向に弾性変形してクラッチプレート２６のロータ１６への吸引を許容すると共に、電磁ソレノイド２２のオフ時に弾性復帰してクラッチプレート２６をロータ１６から引き離すように作用する。
【００２９】
ハブ４８は、回転軸４の前端突出部分の外側周囲を覆う筒状部４８ａと、該筒状部４８ａの後端部から外周側に延設されたフランジ部４８ｂとを有して形成される。
【００３０】
インナリング３６は、ゴム部材３２の内周面と接着固定される筒状部３６ａと、該筒状部３６ａの後端部から内周側に延設されたフランジ部３６ｂと、を有して形成されている。インナリング３６の筒状部３６ａは、前記ハブ４８の筒状部４８ａの外周側に対向し、インナリング３６のフランジ部３６ｂは、ハブ４８のフランジ部４８ｂの前方に対向して配設される。
【００３１】
そして、アーマチュア２４とハブ４８との間にトルクリミッタ５２が連結され、該トルクリミッタ５２を介してアーマチュア２４とハブ４８間の動力伝達が行われる。
詳細には、トルクリミッタ５２は、金属材や樹脂材等で円板状に形成され、その外周端部及び内周端部がそれぞれインナリング３６の筒状部３６ａ及びハブ４８の筒状部４８ａにかしめ処理等によって固定される。
【００３２】
また、トルクリミッタ５２は、径方向の中間位置に、例えばスリットを形成して板厚を薄くするなど、他の部位に比較して強度を小さくした低強度部５２ａを配設してある。これにより、インナリング３６の筒状部３６ａに固定された外周端部とハブ４８の筒状部４８ａに固定された内周端部との間に所定以上の捩りトルクを生じると、低強度部５２ａから全周にわたって破断して外周側と内周側とに分断されるように形成されている。
【００３３】
また、トルクリミッタ５２の低強度部５２ａより外周側には、インナリング３６のフランジ部３６ｂに向かって突き当たる突起５２ｂが形成され、これにより、該突起５２ｂより内周側でトルクリミッタ５２とフランジ部３６ｂとの間に所定量の隙間Ｌ２が形成されている。この隙間Ｌ２は、クラッチプレート２６がロータ１６から隙間Ｌ２だけ離された場合には、電磁ソレノイド２２を再度通電としてもクラッチプレート２６をロータ１６に吸引できない（吸引力が作用しない）大きさに設定されている。
【００３４】
一方、インナリング３６のフランジ部３６ｂとこれに対向するハブ４８のフランジ部４８ｂとの間に、皿バネ５４が軸方向に前記隙間Ｌ２より大きい所定量圧縮された状態で介装されている。
【００３５】
次に、上記の構成を有した動力伝達装置の作用を説明する。
空調装置の温度制御に応じて、圧縮機１２０を駆動するときは、電磁ソレノイド２２を通電して電磁クラッチ１がオン作動され、図３に示すように、クラッチプレート２６がロータ１６に吸引されて摩擦係合する。これにより、ロータ１６の回転がクラッチプレート２６、アウタリング３０、ゴム部材３２、インナリング３６からなるアーマチュア２４を介してトルクリミッタ５２に伝達され、さらにトルクリミッタ５２からハブ４８を介して回転軸４を回転させる。すなわち、アーマチュア２４は外部からの動力を受け、ハブ４８を介して回転軸４を回転させる。
【００３６】
圧縮機１の駆動を停止するときは、電磁ソレノイド２２への通電を解除して電磁クラッチ１がオフ作動され、図２に示したように、クラッチプレート２６がロータ１６からギャップＬ１だけ離間し、回転軸４の回転が停止される。
【００３７】
一方、回転軸４に異物の噛み込み等によって過負荷が加わり回転が規制されると、電磁ソレノイド２２が通電されて電磁クラッチ１がオン作動されている時には、ロータ１６から駆動トルクを受けるアーマチュア２４と、回転が規制される回転軸４との間に所定以上の捩りトルクを生じる。
【００３８】
これにより、図４に示すように、アーマチュア２４側のインナリング３６と回転軸４側のハブ４８との間に配設されたトルクリミッタ５２は、上記捩りトルクを受けて低強度部５２ａから全周にわたって破損して外周側と内周側とに分断される。
【００３９】
この結果、駆動側から従動側への動力の伝達が遮断される。即ち、トルクリミッタ５２の破断面５２ｂより外周側の部材（トルクリミッタ５２の一部及びアーマチュア２４）は、回転を規制されることなく空転するため、駆動プーリ２０に掛けられるＶベルト１４０やベアリング１８等の部品に過大な負荷が加わることなく、これら部品の損傷を回避できる。なお、トルクリミッタ５２は、回転軸４に過負荷が加わり回転を規制された直後に前記所定以上の捩りトルクを生じるため、速やかに破断して動力伝達を遮断することができ、溶断式トルクリミッタのような遮断遅れによる部品の損傷も回避できる。
【００４０】
ここで、電磁クラッチ１がオン状態である間は、皿バネ５４は、軸方向の圧縮量に変化はないが、インナリング３６のフランジ部３６ｂまたはハブ４８のフランジ部４８ｂとの間に接触部の回転方向の滑りを生じる。同様に、トルクリミッタ５２の破断された外周側と内周側との破断面５２ｂ相互にも回転方向の滑りを生じる。そして、これら回転方向の滑りによって、上記破断面５２ｂより外周側の部材の空転が許容されるが、これら回転方向の滑り摩擦抵抗を小さく設定しておくことが好ましい。
【００４１】
なお、トルクリミッタ５２の破断後、破断面５２ｂより外周側の部材に遠心力等によって径方向に移動する力が作用した場合でも、クラッチプレート２６の内周端面とハブ４８のフランジ部４８ｂの外周端面との間、あるいは、インナリング３６のフランジ部３６ｂ内周端面と対向するハブ４８の外周端面との間を微小な隙間で対向させるように設定することにより、径方向の移動をこれら隙間量の範囲内に規制することができる。なお、トルクリミッタ５２の外周側及び内周側の破断面５２ｂ相互間によっても径方向の移動が規制される。
【００４２】
上記のようにトルクリミッタ５２が破断して動力伝達が遮断された後に電磁ソレノイド２２の通電が断たれて電磁クラッチ１がオフ操作されると、図５に示すように、クラッチプレート２６がロータ１６から離れると同時に、皿バネ５４の付勢力によって、トルクリミッタ５２の破断面５２ｂより外周側の部材が前方に押し出される。
【００４３】
これにより、図５に示すように、前方に押し出されたインナリング３６のフランジ部３６ｂの内周側部分の前面が、トルクリミッタ５２の破断面５２ｂより内周側部分の後面に圧接され、フランジ部３６ｂの内周側部分が、トルクリミッタ５２の内周側部分と皿バネ５４との間に挟持される。
【００４４】
なお、破断面５２ｂより外周側の部材は、電磁クラッチ１がオフされた直後は慣性によって回転するが、該部材を挟持している両側の部材、つまりハブ４８に固定されて回転を規制されているトルクリミッタ５２の破断面５２ｂより内周側の後面及び皿バネ５４前端との接触摩擦抵抗によって回転を規制される。
【００４５】
また、破断面５２ｂより外周側の部材は、トルクリミッタ５２とフランジ部３６ｂの隙間量Ｌ２だけ前方に移動するが、インナリング３６のフランジ部３６ｂ内周端面と、これに対向するハブ４８の外周端面との間で径方向の移動を規制することができる。あるいは、前方へＬ２だけ移動してもクラッチプレート２６の内周端面とハブ４８のフランジ部４８ｂの外周端面相互が軸方向にオーバーラップするように設定しておけば、この間で径方向の移動の規制を維持することもできる。なお、トルクリミッタ５２の外周側及び内周側の破断面５２ｂ相互間によっても径方向の移動が規制される。
【００４６】
また、回転軸４に過負荷が加えられて回転が規制された時点で、電磁クラッチ１がオフされている場合は、トルクリミッタ５２及びアーマチュア２４も一体に回転を規制され、この段階ではトルクリミッタ５２に捩りトルクは生じないが、電磁クラッチ１がオンされてクラッチプレート２６がロータ１６に吸引されたときに、トルクリミッタ５２に捩りトルクを生じる。したがって、それ以降は、上述したのと同様の経過を辿り、トルクリミッタ５２が破断し、破断面５２ｂより外周側の部材が皿バネ５４とトルクリミッタ５２の破断面５２ｂより内周側部分との間に保持される。
【００４７】
このように、トルクリミッタ５２の破断後に破断面５２ｂ外周側の部材を安定状態に保持でき、該破断面５２ｂ外周側の部材の脱落による他の部材の損傷及び異音の発生を抑制できる。
また、トルクリミッタ５２の構造を変更し、皿バネ５４を追加するだけの簡易な構成で低コストに実施できる。
【００４８】
また、皿バネ５４のインナリング３６への付勢力は、正常時には特に機能することはなく、クラッチ駆動力を増大させるようなこともない。したがって、電磁クラッチ１（電磁ソレノイド２２）の消費電力の増大ひいては大型化を回避できる。
【００４９】
なお、インナリング３６をトルクリミッタ５２側へ付勢する弾性部材は、皿バネ５４の他、コイルスプリングなどでもよい。
また、弾性部材によってアーマチュアをロータから離す方向に付勢し、トルクリミッタ破断時に破断されたトルクリミッタとアーマチュアとを保持する構成は、上記実施形態に示した構成に限定されるものではない。例えば、ハブに連結された支持部材にトルクリミッタを支持し、トルクリミッタ破断時に、アーマチュアのインナリングを支持部材に押し付けて保持するような構成であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１…電磁クラッチ、２…ハウジング、４…回転軸、１８…ベアリング、２０…駆動プーリ、２２…電磁ソレノイド、２４…アーマチュア、２６…クラッチプレート、３０…アウタリング、３２…ゴム部材、３６…インナリング、３６ａ…インナリングの筒状部、３６ｂ…インナリングのフランジ部、４８…ハブ、４８ａ…ハブの筒状部、４８ｂ…ハブのフランジ部、５２…トルクリミッタ、５２ａ…低強度部、５２ｂ…破断面、５４…皿バネ、１０４…エンジン、Ｌ１…隙間量、Ｌ２…隙間量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
従動側機器の回転軸の外周側に外部駆動源によって回転駆動されるロータが配置され、該ロータから前記回転軸への動力の伝達または遮断を、電磁ソレノイドの通電または非通電によって前記回転軸側に連結されたアーマチュアを前記ロータと接続または遮断することによって切り換える一方、前記アーマチュアと前記回転軸との間にトルクリミッタが連結され、前記回転軸に過負荷が加わったときに前記トルクリミッタが破断して前記アーマチュアと前記回転軸間の動力伝達を遮断するように構成された電磁クラッチであって、
前記回転軸と前記アーマチュアとの間に介装されて、前記アーマチュアを前記ロータから離す方向に付勢する弾性部材を配設し、
前記トルクリミッタが破断されたとき、前記弾性部材の付勢力によって前記アーマチュア及び該アーマチュアに連結された部分のトルクリミッタを、前記ロータから離れる方向に押し出す一方、
前記押し出されたアーマチュア及び該アーマチュアに連結された部分のトルクリミッタを、前記回転軸側に連結された部材に押し付けて保持し、かつ、前記電磁ソレノイドの通電時にも前記保持状態が維持される構成としたことを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項２】
前記回転軸の前端部にハブが連結され、
前記トルクリミッタは、前記ロータの前方に対向配置された前記アーマチュアと前記ハブとの間に連結され、
前記ハブは、前方に突出する筒状部と、該筒状部の後端部から外周側に延設されたフランジ部と、を有し、
前記アーマチュアは、その内周側に連結されたインナリングを有すると共に、該インナリングは、前記ハブの筒状部の外周側に対向する筒状部と、該筒状部の後端部から内周側に延設されて前記ハブのフランジ部の前方に対向するフランジ部と、を有し、
前記トルクリミッタは、前記インナリングの筒状部と前記ハブの筒状部との間に外周端部と内周端部が固定され、径方向中間位置に、前記外周端部と内周端部との間に所定以上の捩りトルクを生じたときに全周に亘って破断される低強度部を有し、
前記インナリングのフランジ部と、前記ハブのフランジ部との間に、軸方向に圧縮付勢された状態で前記弾性部材が介装され、
前記トルクリミッタの破断後、前記電磁ソレノイドの非通電時に前記インナリングのフランジ部後面を、前記弾性部材が前方に押し出し、該押し出されたフランジ部の前面を前記トルクリミッタの破断面より内周側部分に圧接させることにより、前記破断面より外周側に一体に連結される部材を保持されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
【請求項３】
前記弾性部材は、皿バネである請求項１または請求項２に記載の電磁クラッチ。
【請求項４】
前記弾性部材は、コイルスプリングである請求項１または請求項２に記載の電磁クラッチ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載された電磁クラッチを備えた圧縮機。
【請求項１】
従動側機器の回転軸の外周側に外部駆動源によって回転駆動されるロータが配置され、該ロータから前記回転軸への動力の伝達または遮断を、電磁ソレノイドの通電または非通電によって前記回転軸側に連結されたアーマチュアを前記ロータと接続または遮断することによって切り換える一方、前記アーマチュアと前記回転軸との間にトルクリミッタが連結され、前記回転軸に過負荷が加わったときに前記トルクリミッタが破断して前記アーマチュアと前記回転軸間の動力伝達を遮断するように構成された電磁クラッチであって、
前記回転軸と前記アーマチュアとの間に介装されて、前記アーマチュアを前記ロータから離す方向に付勢する弾性部材を配設し、
前記トルクリミッタが破断されたとき、前記弾性部材の付勢力によって前記アーマチュア及び該アーマチュアに連結された部分のトルクリミッタを、前記ロータから離れる方向に押し出す一方、
前記押し出されたアーマチュア及び該アーマチュアに連結された部分のトルクリミッタを、前記回転軸側に連結された部材に押し付けて保持し、かつ、前記電磁ソレノイドの通電時にも前記保持状態が維持される構成としたことを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項２】
前記回転軸の前端部にハブが連結され、
前記トルクリミッタは、前記ロータの前方に対向配置された前記アーマチュアと前記ハブとの間に連結され、
前記ハブは、前方に突出する筒状部と、該筒状部の後端部から外周側に延設されたフランジ部と、を有し、
前記アーマチュアは、その内周側に連結されたインナリングを有すると共に、該インナリングは、前記ハブの筒状部の外周側に対向する筒状部と、該筒状部の後端部から内周側に延設されて前記ハブのフランジ部の前方に対向するフランジ部と、を有し、
前記トルクリミッタは、前記インナリングの筒状部と前記ハブの筒状部との間に外周端部と内周端部が固定され、径方向中間位置に、前記外周端部と内周端部との間に所定以上の捩りトルクを生じたときに全周に亘って破断される低強度部を有し、
前記インナリングのフランジ部と、前記ハブのフランジ部との間に、軸方向に圧縮付勢された状態で前記弾性部材が介装され、
前記トルクリミッタの破断後、前記電磁ソレノイドの非通電時に前記インナリングのフランジ部後面を、前記弾性部材が前方に押し出し、該押し出されたフランジ部の前面を前記トルクリミッタの破断面より内周側部分に圧接させることにより、前記破断面より外周側に一体に連結される部材を保持されるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
【請求項３】
前記弾性部材は、皿バネである請求項１または請求項２に記載の電磁クラッチ。
【請求項４】
前記弾性部材は、コイルスプリングである請求項１または請求項２に記載の電磁クラッチ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載された電磁クラッチを備えた圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−７９６６２（Ｐ２０１３−７９６６２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８９６４（Ｐ２０１１−２１８９６４）
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３日（２０１１．１０．３）
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
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