(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転によって駆動される圧縮部を有する車両用圧縮機において、
前記圧縮部は、前記回転軸の一端側に作動連結されてハウジングに収容され、
前記回転軸の一端側に設けられた第１軸部が第１軸受を介して前記ハウジングに支持されるとともに、
前記回転軸の他端側に設けられた第２軸部が第２軸受を介して前記ハウジングに支持されており、
前記回転軸における前記第２軸部側には、該第２軸部より大径をなすとともに、前記回転軸の軸方向において前記第２軸受に対向するバネ受け部が設けられ、
前記第２軸受の内輪と前記バネ受け部との間には、前記第２軸部の外側に装着されるとともに、前記回転軸の回転に伴って回転するコイルバネが介装されており、
前記ハウジングは、前記回転軸を回転駆動させるモータを収容するモータ収容室と、流体を取り込むための吸入ポートとを備え、
前記第２軸部及び前記第２軸受は、前記モータ収容室内に配置されるとともに、前記吸入ポートは、前記第２軸部に対向するように前記モータ収容室側に開口していることを特徴とする車両用圧縮機。
【請求項２】
前記第２軸部における前記バネ受け部寄りには、前記コイルバネの一端が係止する係止突部が形成されている請求項１に記載の車両用圧縮機。
【請求項３】
前記コイルバネは圧縮状態で介装されている請求項１又は請求項２に記載の車両用圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸の回転によって駆動される圧縮部を有する車両用圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用圧縮機として、例えばスクロール型圧縮機が挙げられる。スクロール型圧縮機は、固定スクロールと、この固定スクロールに噛み合わされた可動スクロールとからなる圧縮部を備える。この圧縮部において、可動スクロールには回転軸の一端が連結されており、回転軸の回転に伴って可動スクロールが固定スクロールに対して旋回することにより圧縮部で冷媒の圧縮が行われる。また、回転軸の両端側はそれぞれ軸受を介してハウジングに回転可能に支持されている。
【０００３】
ところで、スクロール型圧縮機において、圧縮部での圧縮反力等の応力が回転軸の軸方向に発生すると、回転軸に沿って軸方向に振動が伝達してしまい、車両の振動源と共振した場合には騒音が増大してしまう。この振動を抑制するようにした技術として、例えば、特許文献１が挙げられる。図４に示すように、密閉容器９０（ハウジング）に形成された主軸受部材（図示せず）には主軸受（図示せず）が支持されるとともに、副軸受部材９１には副軸受９２が支持されている。そして、クランク軸９３（回転軸）は、一端側の主軸（図示せず）が主軸受によって回転可能に支持されるとともに、他端側が副軸受９２によって回転可能に支持されている。このクランク軸９３は、電動機の回転子９４に一体回転可能に連結されている。
【０００４】
また、クランク軸９３の他端側は、回転子９４との連結部位より細く形成されるとともに、クランク軸９３の径を異ならせることでクランク軸９３には段付面９３ａが形成されている。そして、段付面９３ａと、副軸受９２の内輪９２ａの端面との間には、波ワッシャ９５が配設されている。
【０００５】
この波ワッシャ９５によって、クランク軸９３には軸方向への弾性力が付与されるとともに、波ワッシャ９５の弾性力が内輪９２ａに予圧として作用する。よって、この波ワッシャ９５の予圧によってクランク軸９３の振動が抑制され、その結果として共振による騒音が抑えられるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１４９３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１における波ワッシャ９５によるクランク軸９３の振動抑制による共振抑制では、まだ改善の余地があった。
本発明は、回転軸の軸方向への振動を抑制しつつ、車両側振動源との共振を抑えることができる車両用圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸の回転によって駆動される圧縮部を有する車両用圧縮機において、前記圧縮部は、前記回転軸の一端側に作動連結されてハウジングに収容され、前記回転軸の一端側に設けられた第１軸部が第１軸受を介して前記ハウジングに支持されるとともに、前記回転軸の他端側に設けられた第２軸部が第２軸受を介して前記ハウジングに支持されており、前記回転軸における前記第２軸部側には、該第２軸部より大径をなすとともに、前記回転軸の軸方向において前記第２軸受に対向するバネ受け部が設けられ、前記第２軸受の内輪と前記バネ受け部との間には、前記第２軸部の外側に装着されるとともに、前記回転軸の回転に伴って回転するコイルバネが介装されており、前記ハウジングは、前記回転軸を回転駆動させるモータを収容するモータ収容室と、流体を取り込むための吸入ポートとを備え、前記第２軸部及び前記第２軸受は、前記モータ収容室内に配置されるとともに、前記吸入ポートは、前記第２軸部に対向するように前記モータ収容室側に開口している。
【０００９】
これによれば、コイルバネによって、第１軸受及び第２軸受のいずれか一方を介して回転軸に予荷重を付与し、回転軸を軸方向に突っ張った状態にすることができる。よって、圧縮部で発生した振動が回転軸に沿って軸方向に伝達しても、コイルバネの突っ張りによって回転軸が振動することを抑制することができる。そして、コイルバネは、その伸縮量やバネ荷重の調節幅を大きくとることができる。コイルバネの伸縮量やバネ荷重を調節することで、回転軸が軸方向に振動しても、その周波数のピークをずらすことができ、このピークを車両側振動源の振動周波数のピークからずらして共振を抑えることができる。
【００１１】
これによれば、回転軸の振動、及び共振を好適に抑えることができる。
また、前記第２軸部における前記バネ受け部寄りには、前記コイルバネの一端が係止する係止突部が形成されていてもよい。
【００１２】
これによれば、係止突部とコイルバネの一端との係止により、コイルバネの回転軸からの脱落を防止することができる。よって、車両用圧縮機の製造時、コイルバネが組み付けられた回転軸を運搬する際にコイルバネが回転軸から脱落することを防止することができる。
【００１３】
また、前記コイルバネは圧縮状態で介装されていてもよい。これによれば、コイルバネの圧縮状態からの復帰力によって、第１軸受及び第２軸受のいずれか一方を介して回転軸に予荷重を付与することができ、回転軸を軸方向に突っ張った状態に好適にすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転軸の軸方向への振動を抑制しつつ、車両側振動源との共振を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態のスクロール型圧縮機を示す断面図。
【図２】回転軸の支持構造を示す部分拡大断面図。
【図３】回転軸の支持構造の別例を示す部分拡大断面図。
【図４】背景技術を示す部分拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の車両用圧縮機を、スクロール型圧縮機に具体化した一実施形態を図１〜図２にしたがって説明する。
図１に示すように、スクロール型圧縮機１０のハウジング１１は、有底円筒状をなす第１ハウジング部材１１ａ、及び有蓋円筒状をなす第２ハウジング部材１１ｂをボルトなどにより接合固定して構成されている。なお、スクロール型圧縮機１０は車両に搭載されるものである。
【００１７】
第１ハウジング部材１１ａには、スクロール型圧縮機１０で圧縮する流体（冷媒）を取り込むための吸入ポート１４が形成されている。また、第１ハウジング部材１１ａの内部には、回転軸１５が前後方向に沿って延びるように配設されている。回転軸１５は、その一端側が第１軸受１６によって回転可能に支持されるとともに、他端側が第２軸受１７によって回転可能に支持されている。回転軸１５には、永久磁石埋め込み型のロータ２０が回転軸１５と一体回転可能に固定されている。また、第１ハウジング部材１１ａの内周面には、ロータ２０を囲うようにステータ２１が固定されている。本実施形態では、回転軸１５、ロータ２０、及びステータ２１により電動モータ２３が構成されている。
【００１８】
第１ハウジング部材１１ａ内には、ハウジング１１の一部である区画壁２５が固設されるとともに、この区画壁２５によりハウジング１１内にモータ収容室２４が区画されている。そして、回転軸１５の一端側を支持する第１軸受１６は、区画壁２５（ハウジング１１）の内周面に支持されている。また、区画壁２５の内周面には、シール部材２２が装着されている。そして、回転軸１５の周面と、区画壁２５の内周面との間は、シール部材２２によってシールされている。
【００１９】
回転軸１５の一端面には、回転軸１５の中心としての中心軸Ｌに対して偏心した位置に偏心軸Ｈが支持されるとともに、偏心軸Ｈには、有蓋円筒状のブッシュ２６が回転可能に支持されている。また、回転軸１５の一端には、可動スクロール２７が回転可能に支持されている。
【００２０】
可動スクロール２７は、円盤状をなす可動側端板２７ａと、この可動側端板２７ａから第２ハウジング部材１１ｂに向けて突設された渦巻状の可動側渦巻壁２７ｂと、可動側端板２７ａから区画壁２５に向けて突設された円筒状の支持筒部２７ｃと、からなる。そして、支持筒部２７ｃには、第３軸受２９が支持されるとともに、この第３軸受２９には、ブッシュ２６が回転可能に支持されている。ブッシュ２６は、回転軸１５の回転により、偏心軸Ｈと共に中心軸Ｌの周りを公転する。
【００２１】
可動スクロール２７の可動側端板２７ａに対向する区画壁２５には、複数（図１では１つだけ図示）の自転阻止用素子４２が嵌入止着されている。また、可動側端板２７ａには、自転阻止用素子４２が挿入された公転位置規制穴４１が形成されている。区画壁２５の第２ハウジング部材１１ｂ側の端面には、固定スクロール３１が可動スクロール２７と対向するように固設されている。固定スクロール３１は、円盤状をなす固定側端板３１ａと、この固定側端板３１ａから可動スクロール２７に向けて突設された渦巻状の固定側渦巻壁３１ｂとを一体に備えている。そして、可動スクロール２７の可動側渦巻壁２７ｂと、固定スクロール３１の固定側渦巻壁３１ｂとは互いに噛み合わされ、可動スクロール２７と固定スクロール３１の間に容積変更可能な作用室としての圧縮室３３が区画される。
【００２２】
区画壁２５と固定スクロール３１との間には、可動スクロール２７が配設されるとともに、可動スクロール２７の可動側端板２７ａと、区画壁２５の内周面との間には、背圧室３２が区画されている。この背圧室３２には、高圧の制御ガスが導入され、この制御ガスにより、回転軸１５の軸方向に沿って可動スクロール２７を固定スクロール３１に押し付けるようになっている。背圧室３２は、シール部材２２によって気密にシールされている。
【００２３】
固定スクロール３１の外周壁３１ｄと可動スクロール２７の可動側渦巻壁２７ｂの最外周部との間には、圧縮室３３へ冷媒を取り込むための吸入室３５が区画形成されている。また、固定スクロール３１の固定側端板３１ａと第２ハウジング部材１１ｂとの間には、吐出室３４が区画形成されている。さらに、固定スクロール３１において、固定側端板３１ａの中心には、圧縮室３３と吐出室３４を連通させる吐出孔３１ｃが形成されている。
【００２４】
固定側端板３１ａの吐出室３４側の端面には、吐出孔３１ｃを開閉するためのリード弁からなる吐出弁４０が配設されている。また、第２ハウジング部材１１ｂには、吐出室３４に連通する吐出ポート１１ｃが形成されている。この吐出ポート１１ｃと、吸入ポート１４とは、外部冷媒回路（図示せず）によって接続されている。
【００２５】
そして、電動モータ２３への電力供給によって回転軸１５が回転駆動されると、ブッシュ２６が偏心軸Ｈを介して回転軸１５の中心軸Ｌまわりで公転される。このとき、可動側渦巻壁２７ｂと固定側渦巻壁３１ｂとの線接触部が、固定側渦巻壁３１ｂの周面に沿って中心方向へ移動し、圧縮室３３の容積を減少させ、吸入室３５から圧縮室３３に取り込んだ冷媒の圧縮が行われる。そして、圧縮室３３で圧縮された冷媒は、吐出孔３１ｃから吐出弁４０を介して吐出室３４に吐出される。また、自転阻止用素子４２により、可動スクロール２７の自転が阻止されるようになっている。本実施形態では、可動スクロール２７と、固定スクロール３１とからスクロール型の圧縮部が構成されている。
【００２６】
次に、回転軸１５の支持構造について説明する。
まず、回転軸１５において、区画壁２５に挿入されるとともに、偏心軸Ｈを支持する部位を第１軸部１５ａとする。また、回転軸１５において、電動モータ２３のロータ２０が固定された部位をロータ固定部１５ｂとするとともに、このロータ固定部１５ｂは、第１軸部１５ａと同径に形成されている。回転軸１５において、ロータ固定部１５ｂよりも大径をなし、かつ第１軸部１５ａ側に位置する部位を、抜け止め部１５ｃとする。この抜け止め部１５ｃによって、ロータ２０が第１軸部１５ａ側に抜けることが防止されている。
【００２７】
さらに、回転軸１５において、ロータ固定部１５ｂよりも第２軸受１７側にはバネ受け部１５ｄがロータ固定部１５ｂから第２軸受１７に向かうに従い縮径するように形成されている。回転軸１５において、バネ受け部１５ｄより小径をなすとともに、第２軸受１７に支持された部位を第２軸部１５ｆとする。なお、第２軸受１７は、第１ハウジング部材１１ａの底部中央に立設された筒状の軸受支持部１１ｆ（ハウジング）に支持されている。
【００２８】
そして、回転軸１５は、第１軸部１５ａが第１軸受１６によって回転可能に支持されるとともに、第２軸部１５ｆが第２軸受１７によって回転可能に支持されている。なお、第１軸受１６は、第１軸部１５ａと一体回転する第１内輪１６ａと、区画壁２５に回転不能に圧入された第１外輪１６ｂと、第１内輪１６ａと第１外輪１６ｂの間に配設された転動子１６ｃとからなる。第２軸受１７は、第２軸部１５ｆが挿入される第２内輪１７ａと、軸受支持部１１ｆに挿入された第２外輪１７ｂと、第２内輪１７ａと第２外輪１７ｂの間に配設された転動子１７ｃとからなる。
【００２９】
また、第１軸受１６は、第１外輪１６ｂが回転軸１５の軸方向への移動がほとんどなく、かつ第１内輪１６ａが回転軸１５と共に軸方向へ若干の移動が許容された状態で区画壁２５に支持されている。第２軸受１７は、第２外輪１７ｂ及び第２内輪１７ａそれぞれが回転軸１５の軸方向への移動が許容された状態で軸受支持部１１ｆに支持されている。よって、回転軸１５は、第２軸部１５ｆが第２内輪１７ａに対し相対移動可能に第２軸受１７に支持されるとともに、各外輪１６ｂ，１７ｂに対する各転動子１６ｃ，１７ｃを介した各内輪１６ａ，１７ａの相対移動可能な距離だけ、軸方向への移動が許容されている。
【００３０】
図２に示すように、第２軸部１５ｆにおけるバネ受け部１５ｄ寄りには、第２軸部１５ｆを若干膨らませてなる係止突部１５ｇが第２軸部１５ｆの周方向全体に亘って延びるように形成されている。また、第２軸部１５ｆにはコイルバネ１８が装着されるとともに、このコイルバネ１８は圧縮状態で、回転軸１５の軸方向に対向するバネ受け部１５ｄと、第２内輪１７ａとの間に介装されている。コイルバネ１８は、一端がバネ受け部１５ｄと係止突部１５ｇとの間に配設されるとともに、バネ受け部１５ｄに当接支持されている。また、コイルバネ１８の他端が第２内輪１７ａに当接支持されている。
【００３１】
そして、コイルバネ１８の圧縮状態からの復帰力によって第２内輪１７ａは軸受支持部１１ｆに向けて押し付けられて予荷重が付与されるとともに、この予荷重の付与によって回転軸１５は軸方向に突っ張った状態となっている。この予荷重は、コイルバネ１８のバネ荷重や圧縮量（伸縮量）を調節することで適宜変更可能になっている。
【００３２】
次に、スクロール型圧縮機１０の作用について説明する。
さて、電動モータ２３への電力供給によって回転軸１５が回転駆動され、可動スクロール２７が固定スクロール３１に対し旋回し、圧縮部で冷媒の圧縮が行われると、圧縮に伴う振動が回転軸１５に沿って軸方向に伝達する。このとき、回転軸１５にはコイルバネ１８によって予荷重が付与されており、回転軸１５は突っ張った状態にある。このため、圧縮部からの振動によって回転軸１５が軸方向へ振動することが抑制される。さらに、コイルバネ１８が付与する予荷重を調節することにより、回転軸１５の振動周波数のピークを、車両の振動源（例えばエンジン）の振動周波数のピークからずらすことができる。
【００３３】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）第１軸受１６と第２軸受１７によって回転軸１５の両端側が支持されたスクロール型圧縮機１０において、回転軸１５に設けたバネ受け部１５ｄと、第２軸受１７の第２内輪１７ａとの間に圧縮状態のコイルバネ１８を介装した。そして、コイルバネ１８の圧縮状態からの復帰力によって回転軸１５に予荷重を付与し、回転軸１５を軸方向に突っ張った状態にした。よって、圧縮部での冷媒の圧縮による振動が回転軸１５に沿って軸方向に伝達しても、コイルバネ１８の突っ張りによって回転軸１５が振動することを抑制することができる。
【００３４】
（２）コイルバネ１８の圧縮量やバネ荷重を大きくしていくと回転軸１５に付与する予荷重が大きくなり、回転軸１５が軸方向へ移動しにくくなる。逆に、コイルバネ１８の圧縮量やバネ荷重を小さくすると、回転軸１５に付与する予荷重は小さくなり、回転軸１５が軸方向へ移動しやすくなる。そして、コイルバネ１８の圧縮量やバネ荷重を調節することで、回転軸１５が振動したときの周波数のピークをずらすことができる。したがって、コイルバネ１８を採用することで、予荷重の調節幅を大きくすることができ、回転軸１５が振動したときの周波数のピークを、車両側振動源の振動周波数のピークからずらして共振を抑えることができる。
【００３５】
（３）回転軸１５は第１軸受１６と第２軸受１７によって支持されるが、組み付け上の観点から第２軸受１７（第２内輪１７ａ）に対しては、回転軸１５の第２軸部１５ｆは相対移動可能に挿入されている。この第２内輪１７ａは、コイルバネ１８によって軸受支持部１１ｆに押し付けられており、第２内輪１７ａのがたつきを抑えることができる。
【００３６】
（４）回転軸１５において、コイルバネ１８の一端が当接するバネ受け部１５ｄの近くに係止突部１５ｇを形成した。このため、コイルバネ１８を回転軸１５に組み付けた状態で回転軸１５の軸方向を上下方向として延びるようにしたとき、係止突部１５ｇとコイルバネ１８の一端との係止により、コイルバネ１８の回転軸１５からの脱落を防止することができる。よって、スクロール型圧縮機１０の製造時、コイルバネ１８が組み付けられた回転軸１５を運搬する際にコイルバネ１８が回転軸１５から脱落することを防止することができ、製造効率を向上させることができる。
【００３７】
（５）回転軸１５の外側にコイルバネ１８を装着した。このため、回転軸１５の回転に伴いコイルバネ１８も回転させたとき、コイルバネ１８の回転によってコイルバネ１８周りの空気を攪拌することができる。よって、例えば、スクロール型圧縮機１０におけるコイルバネ１８の近くに電動モータ２３の制御用のインバータが配置された場合には、コイルバネ１８による空気の攪拌によってインバータを冷却することが可能になる。
【００３８】
（６）スクロール型の圧縮部を備えたスクロール型圧縮機１０は、その圧縮部での圧縮に伴う振動が、固定スクロール３１や第３軸受２９等を介して回転軸１５に伝わりやすい。このため、スクロール型圧縮機１０の回転軸１５にコイルバネ１８を設けることで、回転軸１５の振動を抑制し、共振を抑えることができる。
【００３９】
（７）第１軸受１６は、区画壁２５に圧入される一方で、第２軸受１７は、軸受支持部１１ｆに挿入支持されている。よって、回転軸１５は、第２軸部１５ｆが第２内輪１７ａに対し相対移動可能に第２軸受１７に支持されている。このため、回転軸１５は、軸方向への移動が許容されており、このような回転軸１５にコイルバネ１８を装着し、コイルバネ１８によって回転軸１５を突っ張らせることで、回転軸１５の振動を抑えることができるのである。
【００４０】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態では、回転軸１５のバネ受け部１５ｄと、第２軸受１７の第２内輪１７ａとの間にコイルバネ１８を配設したが、これに限らない。図３に示すように、第２外輪１７ｂと、軸受支持部１１ｆの内面との隙間にコイルバネ１８を配置する。この場合、第２軸部１５ｆに対し、第２内輪１７ａは一体に固定されるとともに、第２外輪１７ｂは軸受支持部１１ｆに対し相対移動可能になっている。このように構成しても、回転軸１５が振動しても、第２外輪１７ｂを介したコイルバネ１８の突っ張りによって回転軸１５の軸方向への振動が抑えられる。
【００４１】
○  実施形態では、第２軸受１７と、回転軸１５の軸方向において第２軸受１７に対向するバネ受け部１５ｄとの間に、圧縮状態のコイルバネ１８を介装したが、これに限らない。例えば、第１軸受１６と、回転軸１５の軸方向において対向する区画壁２５との間にコイルバネ１８を介装してもよい。
【００４２】
○  実施形態では、第２軸受１７と、回転軸１５の軸方向において第２軸受１７に対向するバネ受け部１５ｄとの間に、圧縮状態のコイルバネ１８を介装したが、これに限らず、非圧縮状態のコイルバネ１８を介装してもよいし、その介装場所は、第１軸受１６と、回転軸１５の軸方向において対向する区画壁２５との間であってもよい。
【００４３】
○  回転軸１５に形成した係止突部１５ｇは無くてもよい。
○  回転軸１５の支持構造を採用する車両用圧縮機として、実施形態ではスクロール型圧縮機１０に具体化したが、回転軸１５の軸方向に振動が発生する車両用圧縮機であれば、圧縮のタイプはスクロール型に限定されず、ピストン型、ベーン型等であってもよい。
【００４４】
○  回転軸１５の支持構造を採用する車両用圧縮機として、実施形態では電動モータ２３によって駆動されるタイプに具体化したが、電動モータ２３でなくエンジン等の駆動源によって直接駆動されるタイプに具体化してもよい。
【００４５】
○  実施形態では、車両側振動源としてエンジンに具体化したが、車両側振動源はエンジン以外であってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００４６】
（イ）前記圧縮部はスクロール型である請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の車両用圧縮機。
（ロ）前記第２軸受は前記ハウジングに形成された軸受支持部に挿入支持されている請求項１〜請求項４、及び技術的思想（イ）のうちいずれか一項に記載の車両用圧縮機。
【符号の説明】
【００４７】
１０…車両用圧縮機としてのスクロール型圧縮機、１１…ハウジング、１１ｆ…ハウジングとしての軸受支持部、１５…回転軸、１５ａ…第１軸部、１５ｄ…バネ受け部、１５ｆ…第２軸部、１５ｇ…係止突部、１６…第１軸受、１７…第２軸受、１７ａ…第２内輪、１８…コイルバネ、２５…ハウジングとしての区画壁、２７…圧縮部を構成する可動スクロール、３１…圧縮部を構成する固定スクロール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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