(57)【要約】【課題】電動機と圧縮機構との間の駆動伝達経路に遠心クラッチを介在させた構成であっても、圧縮機全体として可及的に小型化することができ、しかも設計自由度や耐久性も確保することができる電動圧縮機を提供する。【解決手段】電動圧縮機１０は、電動機１２と圧縮機構１６との間の駆動伝達経路に遠心クラッチ１８を介在させた構造からなり、前記圧縮機構１６は、そのハウジング２０を貫通して外部に延びる駆動軸１４を備える開放型として構成されている。このような電動圧縮機１０では、前記電動機１２及び前記遠心クラッチ１８は、圧縮機構１６を収容するハウジング２０外に配置され、該ハウジング２０外に延びた前記駆動軸１４に対して前記電動機１２の駆動力を伝達可能に構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と圧縮機構との間の駆動伝達経路に遠心クラッチを介在させた電動圧縮機であって、
前記圧縮機構は、ハウジングを貫通して外部に延びる駆動軸を備える開放型として構成され、
前記電動機及び前記遠心クラッチは前記ハウジング外に配置され、該ハウジング外に延びた前記駆動軸に対して前記電動機の駆動力を伝達可能であることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載の電動圧縮機において、
前記遠心クラッチは、前記駆動軸が連結される従動部材と、前記電動機のロータと一体的に回転して前記従動部材を押圧可能な押圧機構とを有し、
前記押圧機構の外径は、前記ロータの外径以上の大きさであることを特徴とする電動圧縮機。
【請求項３】
請求項２記載の電動圧縮機において、
前記遠心クラッチの係合面の少なくとも一部を、前記ロータ外径よりも径方向で外側に配置したことを特徴とする電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機と圧縮機構との間の駆動伝達経路に遠心クラッチを介在させた電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両や建物の空調装置等に用いられる電動圧縮機では、起動時や低速回転時での電動機の出力不足を補うために、定常運転時の必要駆動トルクに対してやや過大となる出力を有した大型の電動機を備えることがある。このため、電動機のコスト増加や圧縮機全体としての大型化が惹起されている。
【０００３】
このような問題を解決するため、特許文献１には、電動機と圧縮機構との間に遠心クラッチを介在させ、これにより電動機の回転数が上昇した後に圧縮機構と電動機とを連結する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３０３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の構成では、圧縮機全体が一つのハウジング内に収容された密閉構造であり、該ハウジング内に遠心クラッチや電動機を収容している。このため、遠心クラッチの収容スペースが非常に限られたものとなり、電動機によって直接的に駆動されるディスクに支持された摩擦片と、該摩擦片と係合して従動されるアウターリングとの係合面（摩擦面）の面積を十分に確保することが困難であり、耐久性や設計自由度等の点で問題がある。当然、より大きな係合面積を確保したい場合には、圧縮機（ハウジング）全体を大型化する必要が生じる。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を考慮してなされたものであり、電動機と圧縮機構との間の駆動伝達経路に遠心クラッチを介在させた構成であっても、圧縮機全体として可及的に小型化することができ、しかも設計自由度や耐久性も確保することができる電動圧縮機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】
【０００７】
本発明に係る電動圧縮機は、電動機と圧縮機構との間の駆動伝達経路に遠心クラッチを介在させた電動圧縮機であって、前記圧縮機構は、ハウジングを貫通して外部に延びる駆動軸を備える開放型として構成され、前記電動機及び前記遠心クラッチは前記ハウジング外に配置され、該ハウジング外に延びた前記駆動軸に対して前記電動機の駆動力を伝達可能であることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、例えばスクロール型やレシプロ型等からなる圧縮機構を収容するハウジング外に電動機及び遠心クラッチを配置しており、電動機からの駆動力がハウジング外に延びた駆動軸を介して圧縮機構へと伝達される。従って、遠心クラッチのサイズや仕様を当該電動圧縮機の用途や使用条件等に応じて容易に変更することができ、設計自由度や耐久性を向上させることができる。例えば、遠心クラッチの係合面の面積を十分に拡大し、その係合能力を向上させることも簡単に行うことができる。しかも、遠心クラッチや電動機の仕様変更に対して、圧縮機構を収容するハウジングを大型化する必要はないため、電動圧縮機全体として可及的に小型化することができる。
【０００９】
この場合、前記遠心クラッチは、前記駆動軸が連結される従動部材と、前記電動機のロータと一体的に回転して前記従動部材を押圧可能な押圧機構とを有し、前記押圧機構の外径は、前記ロータの外径以上の大きさであることが好ましい。そうすると、当該電動圧縮機の起動時等において、ロータの回転に押圧機構自体の回転による慣性力が付加されるため、電動機の負荷をより一層低減することができ、電動機の小型化が可能となる。
【００１０】
また、前記遠心クラッチの係合面の少なくとも一部を、前記ロータ外径よりも径方向で外側に配置するとよい。これにより、遠心クラッチの駆動力伝達を担う係合面をより軸心から離れた位置に設定でき、係合面に作用する伝達負荷を低減することができる。従って、遠心クラッチの係合状態の維持に必要な押圧力を低減することができ、当該遠心クラッチの小型化及び耐久性の向上が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧縮機構を収容するハウジング外に電動機及び遠心クラッチを配置しており、電動機からの駆動力がハウジング外に延びた駆動軸を介して圧縮機構へと伝達される。従って、遠心クラッチのサイズや仕様を当該電動圧縮機の用途や使用条件等に応じて容易に変更することができ、設計自由度や耐久性を向上させることができる。しかも、遠心クラッチや電動機の仕様変更に対して、圧縮機構を収容するハウジングを大型化する必要がないため、電動圧縮機全体を可及的に小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動圧縮機の概略構成を示す一部断面側面図である。
【図２】図１に示す電動圧縮機において遠心クラッチが連結された状態を示す一部断面側面図である。
【図３】図１に示す電動圧縮機の第１変形例に係る電動圧縮機の要部を示す一部断面側面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図１に示す電動圧縮機の第２変形例に係る電動圧縮機の要部を示す側面図である。
【図６】図１に示す電動圧縮機の第３変形例に係る電動圧縮機の要部を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る電動圧縮機について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る電動圧縮機１０の概略構成を示す一部断面側面図である。本実施形態に係る電動圧縮機１０は、例えば、車両や建物の空調装置等の冷凍回路を構成し、所定の冷媒ガスを吸入及び圧縮して吐出する圧縮機である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る電動圧縮機１０は、電動機１２と、該電動機１２により回転駆動される駆動軸１４によって所定の圧縮動作を行う圧縮機構１６とを備え、電動機１２から圧縮機構１６への駆動伝達経路に遠心クラッチ１８を介在して構成されている。
【００１６】
圧縮機構１６は、略円筒形状のハウジング２０と、該ハウジング２０の一端面中央部を貫通して外部へと延びた駆動軸１４と、ハウジング２０内に収容され、前記駆動軸１４の回転駆動下に作用する図示しない圧縮要素とを有する開放型である。前記圧縮要素としては、スクロール型やレシプロ型（ピストン型）、ローラ・ベーン型等の公知の構成を適用可能であり、すなわち、電動機１２によって回転される駆動軸１４によって、所定の作動室を構成し、所定の圧縮動作を実行可能な機構であればよい。
【００１７】
電動機１２は、駆動軸１４を軸支する軸受（図示せず）が介装されるハウジング２０の縮径部２０ａの周囲に配設されている。すなわち、電動機１２は、圧縮機構１６と別体に設けられ、ハウジング２０の外部に配置されている。このような電動機１２は、縮径部２０ａの周囲を囲繞して固定されたステータ２２と、ステータ２２の外周側に設けられて回転する円筒状のロータ２４とを有する。例えば、ステータ２２には励磁コイルが設けられ、ロータ２４には磁石が設けられる。
【００１８】
遠心クラッチ１８は、電動機１２を構成するロータ２４の一端側が固着され、該ロータ２４と共に回転する略カップ状のクラッチハウジング２６と、該クラッチハウジング２６の内側に形成されて径方向に沿って上昇（駆動軸１４の先端方向に傾斜）した傾斜面２８に配置される遠心ボール３０と、クラッチハウジング２６の電動機１２側と反対側に開口し且つ該開口が蓋体３２によって閉塞された凹部２６ａ内に収容される係合機構部３６とを有する。駆動軸１４は、クラッチハウジング２６の中心部を貫通する貫通孔２６ｂの内周面に固着された軸受筒３７によって軸支されることで、クラッチハウジング２６に対して互い回転可能である。図１中の参照符号３９は、遠心クラッチ１８の駆動軸１４からの抜け止め等のために駆動軸１４の先端に締結されるナットである。
【００１９】
係合機構部３６は、クラッチハウジング２６にその外周端部が連結され、ロータ２４の駆動作用下にクラッチハウジング２６と共に回転可能な駆動摩擦板（駆動部材）３８と、駆動軸１４に連結され、該駆動軸１４と共に回転可能な従動摩擦板（従動部材）４０とを有する。これにより、遠心クラッチ１８は、これら駆動摩擦板３８と従動摩擦板４０の互いに対向する係合面（摩擦面）３８ａと係合面（摩擦面）４０ａとが互いに係合状態（摩擦状態）及び離間状態となることにより、ロータ２４と駆動軸１４との間を連結及び切離する。
【００２０】
駆動摩擦板３８は、その外周端部がクラッチハウジング２６の凹部３４の内周側面に形成された溝部４２内に挿入され、該溝部４２に沿って駆動軸１４の軸線方向に摺動自在である。従動摩擦板４０は、駆動軸１４に固着したスリーブ４４の外周面に形成された溝部４６内に挿入され、該溝部４６に沿って駆動軸１４の軸線方向に摺動自在である。本実施形態の場合、駆動摩擦板３８が駆動軸１４の軸線方向に沿って３枚並列して設けられ、各駆動摩擦板３８間に合計２枚の従動摩擦板４０が配置されている。これら駆動摩擦板３８と従動摩擦板４０とは、図１に示す遠心クラッチ１８の切離状態では、ばね４８の付勢力により両係合面３８ａ、４０ａが所定距離離間して互いに対向している。ばね４８は、各駆動摩擦板３８の外周端近傍に形成された従動摩擦板４０の外側の空間に配置され、各駆動摩擦板３８を互いに連結し且つ互いに離間する方向に付勢している。
【００２１】
本実施形態に係る電動圧縮機１０は、基本的には以上のように構成されており、次にその動作及び作用効果について説明する。
【００２２】
先ず、電動圧縮機１０が停止状態にあり、遠心クラッチ１８が切離状態にある場合に（図１参照）、図示しない電源から電動機１２に通電がなされると、ロータ２４がステータ２２の周囲を回転を始め、同時に、ロータ２４に固着されたクラッチハウジング２６（駆動摩擦板３８）も回転を始める。
【００２３】
ロータ２４（クラッチハウジング２６）の回転数が所定値を超えるまでの間の低速回転時には、遠心ボール３０は原位置（図１参照）又は傾斜面２８の途中にあり、駆動摩擦板３８と従動摩擦板４０とが離間して遠心クラッチ１８が切離状態となっている。このため、ロータ２４（クラッチハウジング２６）の回転は、駆動軸１４側に伝達されず、つまり圧縮機構１６は動作していない。
【００２４】
そして、ロータ２４（クラッチハウジング２６）が所定の回転数以上の高速回転状態となると、図２に示すように、遠心ボール３０が遠心力によって傾斜面２８を径方向外側へと移動（上昇）し、ばね４８の付勢力に抗して駆動摩擦板３８を駆動軸１４の先端方向に押圧する。そうすると、遠心ボール３０の押圧作用下に、駆動摩擦板３８は溝部４２に沿って駆動軸１４の先端方向に移動すると共に、従動摩擦板４０を押圧し、これら駆動摩擦板３８及び従動摩擦板４０は駆動軸１４の先端側に押し付けられて、互いに係合状態（連結状態）となる。
【００２５】
このように遠心クラッチ１８（係合機構部３６）が係合状態となることで、電動機１２の回転駆動が駆動軸１４へと伝達され、圧縮機構１６が所定の吸入口（図示せず）から作動室（図示せず）へと冷媒を吸入して圧縮し、吐出口（図示せず）から吐出を開始する圧縮動作を開始することになる。
【００２６】
以上のように、本実施形態に係る電動圧縮機１０では、電動機１２と圧縮機構１６との間の駆動伝達経路に遠心クラッチ１８を介在させた構成において、圧縮機構１６を収容するハウジング２０外に電動機１２及び遠心クラッチ１８を配置しており、電動機１２からの駆動力がハウジング２０外に延びた駆動軸１４を介して圧縮機構１６へと伝達される。
【００２７】
従って、電動圧縮機１０では、電動機１２の出力が小さい起動時や低速回転時には、遠心クラッチ１８が切離状態にあることから該電動機１２の負荷を可及的に低減することができるため、電動機１２として所定の高速（定速）回転時で必要とされる出力に応じた仕様のものを適用することが可能であり、電動機１２及び電動圧縮機１０全体として低コスト化や小型化を図ることができる。
【００２８】
この際、電動機１２及び遠心クラッチ１８が圧縮機構１６を構成するハウジング２０の外部に配設されており、換言すれば、ハウジング２０内に電動機１２や遠心クラッチ１８を収容する必要がない構成となっている。このため、遠心クラッチ１８のサイズや仕様を当該電動圧縮機１０の用途や使用条件等に応じて容易に変更することができ、設計自由度や耐久性を向上させることができる。例えば、必要に応じて、遠心クラッチ１８の係合面３８ａ、４０ａの面積（係合面積）を十分に拡大し、その係合能力を向上させることも容易である。
【００２９】
また、遠心クラッチ１８の係合面３８ａ、４０ａが圧縮機構１６のハウジング２０外にあることから、その放熱性を向上させることができ、係合性能の一層の向上と当該遠心クラッチ１８の耐久性の一層の向上とを図ることができる。
【００３０】
電動圧縮機１０では、電動機１２、遠心クラッチ１８及び圧縮機構１６がそれぞれ略別体に構成されると共に、同一のハウジング内に収容されていない。このため、電動機１２、遠心クラッチ１８及び圧縮機構１６をそれぞれ異なるサイズや仕様で複数用意し、互いの取付部を共通化しておくこともできる。そうすると、要求される電動圧縮機の能力や仕様に応じて、各仕様の電動機１２等をそれぞれ適宜選択して組み付け、要求性能に対応した圧縮機を効率的に製造することが可能となり、容易に電動圧縮機のシリーズ化を図ることができる。
【００３１】
さらに、通常、開放型の圧縮機構である従来のエンジン駆動型圧縮機の基本部分（圧縮要素）を流用し、その外部に電動機１２及び遠心クラッチ１８を組み付けることにより、当該エンジン駆動型圧縮機を容易に電動圧縮器へと変更することも可能である。
【００３２】
図１に示すように、遠心クラッチ１８は、ロータ２４と一体的に回転して従動摩擦板４０側を押圧する押圧機構（駆動機構）５０として機能するクラッチハウジング２６、駆動摩擦板３８及び遠心ボール３０を有し、押圧機構５０（クラッチハウジング２６）の外径Ｄ１が、ロータ２４の外径Ｄ２と同一又はそれ以上の大きさに設定されている（Ｄ１≧Ｄ２）。これにより、当該電動圧縮機１０の起動時等において、ロータ２４の回転に、押圧機構５０自体の回転による慣性力が付加されるため、該起動時に必要な電動機１２の負荷をより一層低減することができ、電動機１２の一層の小型化が可能となる。つまり、押圧機構５０の外径Ｄ１をロータ２４の外径Ｄ２以上の大きさに設定することにより、押圧機構５０をフライホイールとして機能させることができる。しかも、このように押圧機構５０の慣性力を効果的に利用することで、小型の電動機１２であっても当該電動圧縮機１０の運転時のトルク変動を有効に緩和して、安定した回転動作を確保することができる。
【００３３】
また、遠心クラッチ１８を構成する係合面３８ａ、４０ａの少なくとも一部（図１では係合面３８ａ、４０ａの外径Ｄ３の端部）は、ロータ２４の外径Ｄ２よりも径方向で外側に配置されている。すなわち、遠心クラッチ１８の駆動力伝達を担う係合面３８ａ、４０ａをより軸心（駆動軸１４の軸心）から離れた位置に設定することで、係合面３８ａ、４０ａに作用する伝達負荷を低減することができる。係合面３８ａ、４０ａを軸心より径方向に離すことで、係合面３８ａ、４０ａによる駆動軸１４への力のモーメントをより大きくすることができ、より小さな力で駆動軸１４を回転させることができ、つまり摩擦面である当該係合面３８ａ、４０ａが受け持つ伝達力も小さくすることができるからである。従って、遠心クラッチ１８の係合状態の維持に必要な押圧力を低減することができ、当該遠心クラッチ１８の小型化及び耐久性の向上が可能となる。
【００３４】
上記では、本実施形態に係る電動圧縮機１０として、軸方向に着脱（係合）する構成からなる遠心クラッチ１８を用いた構成を例示したが（図１参照）、例えば、図３及び図４に示すように、径方向に着脱する構成からなる遠心クラッチ１８ａを設けて構成することもできる。図３は、本実施形態の第１変形例に係る電動圧縮機１０ａの要部を示す一部断面側面図であり、図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。なお、図３及び図４において、図１及び図２に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして詳細な説明を省略し、以下同様とする。
【００３５】
図３及び図４に示すように、電動圧縮機１０ａでは、ロータ２４の外周面に固着されたクラッチリング５２と、該クラッチリング５２と対向配置される周面を含む有底円筒状に形成され、駆動軸１４が固着された従動ハウジング５４と、クラッチリング５２の外周面に設けられる係合機構部３６ａとを備える。
【００３６】
係合機構部３６ａは、クラッチリング５２の外周面に設けられた揺動ピン部５６によって軸支されて径方向に揺動可能な一対のアーム５８、５８と、各アーム５８の先端近傍の外面に固着された駆動摩擦板６０とを有する。これにより、遠心クラッチ１８ａは、駆動摩擦板６０の係合面６０ａと従動ハウジング５４の内周側面である係合面５４ａとが互いに係合状態（摩擦状態）及び離間状態となることにより、ロータ２４と駆動軸１４との間を連結及び切離する。これら係合面６０ａと係合面５４ａとは、図３及び図４に示す遠心クラッチ１８ａの切離状態では、ばね６２の付勢力により所定距離離間して互いに対向している。ばね６２は、各アーム５８の内面とクラッチリング５２の外周面との間に設けられ、係合面６０ａと係合面５４ａとを互いに離間する方向に付勢している。
【００３７】
従って、当該電動圧縮機１０ａでは、ロータ２４（クラッチリング５２）の回転数が所定値を超えるまでの間の低速回転時には、アーム５８が原位置（図４参照）又は多少揺動した状態であり、駆動摩擦板６０の係合面６０ａと従動ハウジング５４の係合面５４ａとが離間して遠心クラッチ１８ａが切離状態となっている。このため、ロータ２４（クラッチリング５２）の回転が、駆動軸１４側に伝達されることはない。そして、ロータ２４（クラッチリング５２）が所定の回転数以上の高速回転状態となると、アーム５８が遠心力によって、揺動ピン部５６を支点としてばね６２の付勢力に抗して径方向外側へと揺動し、駆動摩擦板６０の係合面６０ａが従動ハウジング５４の係合面５４ａに押圧される。これにより、両係合面５４ａ、６０ａが係合状態となり、当該遠心クラッチ１８ａが連結状態となり、電動機１２の回転駆動が駆動軸１４へと伝達され、圧縮機構１６が所定の圧縮動作を行うことになる。
【００３８】
上記の電動圧縮機１０、１０ａでは、電動機１２として、ステータの外側にロータを配置したアウターロータ型を例示したが、図５に示すように、ステータ２２の内側にロータ２４を配置したインナーロータ型の電動機１２ａを用いた電動圧縮機１０ｂとしてもよい。同様に、上記の電動圧縮機１０、１０ａでは、電動機１２、１２ａとして、ステータとロータが径方向に並設されたラジアルギャップ型を例示したが、図６に示すように、ステータ２２とロータ２４とを軸方向に対向配置したアキシャルギャップ型の電動機１２ｂを用いた電動圧縮機１０ｃとしてもよい。
【００３９】
本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成乃至工程を採り得ることは勿論である。
【００４０】
例えば、遠心クラッチや電動機の構成は、上記したもの以外であっても勿論適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０、１０ａ〜１０ｃ…電動圧縮機  １２、１２ａ、１２ｂ…電動機
１４…駆動軸                      １６…圧縮機構
１８、１８ａ…遠心クラッチ        ２０…ハウジング
２２…ステータ                    ２４…ロータ
３８、６０…駆動摩擦板            ３８ａ、４０ａ、５４ａ、６０ａ…係合面
４０…従動摩擦板                  ５０…押圧機構
【図１】
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【図２】
2011026974.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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