(57)【要約】【課題】圧縮機の駆動軸側での引き抜き力の発生を防止し、高トルク伝達に十分なアーマチュアのロータへの押し付け力を確実に得ることができ、電磁コイルの小型化、軽量化、省電力化を達成可能な圧縮機用電磁クラッチおよび圧縮機を提供する。【解決手段】動力源側へと連結されるロータと、圧縮機駆動軸側へと連結されるアーマチュアと、アーマチュアをロータに吸着させる電磁コイルと、アーマチュアのロータに対する押し付け力の増幅手段とを備え、該押し付け力増幅手段を構成するために、ロータは、押し付け力に応じ変形する弾性体の形状で定まる間隙をもって対向配置された第１、第２のロータ側摩擦板を有し、アーマチュアは、第１、第２のロータ側摩擦板に当接可能な第１、第２のアーマチュア側摩擦板を有し、動力伝達に伴って第１、第２のアーマチュア側摩擦板間距離を軸方向に機械的に増大させる摩擦板間距離増大機構を有する圧縮機用電磁クラッチ。【選択図】図１
2011231789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達機構を介して動力源側へと連結されるロータと、圧縮機駆動軸側へと連結されるアーマチュアと、磁力を発生し該磁力により前記アーマチュアを前記ロータに吸着させて両部材間での動力伝達を可能ならしめる電磁コイルと、動力伝達能力を増大させるために前記アーマチュアの前記ロータに対する押し付け力を機械的に増幅する押し付け力増幅手段とを備えた圧縮機用電磁クラッチにおいて、前記押し付け力増幅手段を構成するために、前記ロータは、前記押し付け力の大きさに応じて変形する弾性体の形状により定まる間隙をもって互いに対向配置された第１のロータ側摩擦板と第２のロータ側摩擦板を有し、前記アーマチュアは、前記間隙内に配置されるとともに、前記第１のロータ側摩擦板に当接可能な第１のアーマチュア側摩擦板と前記第２のロータ側摩擦板に当接可能な第２のアーマチュア側摩擦板を有するとともに、動力伝達に伴って前記第１のアーマチュア側摩擦板と第２のアーマチュア側摩擦板との距離を軸方向に機械的に増大させる摩擦板間距離増大機構を有することを特徴とする圧縮機用電磁クラッチ。
【請求項２】
前記弾性体は、第１または第２のロータ側摩擦板の反アーマチュア側の面に当接可能に設けられ、第１または第２のロータ側摩擦板が前記押し付け力をアーマチュア側から受けることにより変形する、請求項１に記載の圧縮機用電磁クラッチ。
【請求項３】
前記弾性体が皿ばねからなる、請求項２に記載の圧縮機用電磁クラッチ。
【請求項４】
前記動力伝達機構がプーリとベルトからなり、前記弾性体の変形により前記押し付け力に抗して生じる弾性力の大きさが、前記動力源から前記ロータへの動力伝達に際し前記プーリと前記ベルトの間に滑りを生じさせる押し付け力の値よりも上昇しないように制限されている、請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮機用電磁クラッチ。
【請求項５】
前記摩擦板間距離増大機構は、動力伝達に伴う前記第１のアーマチュア側摩擦板と第２のアーマチュア側摩擦板との間の相対捩れを軸方向変位に機械的に変換する機構からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機用電磁クラッチ。
【請求項６】
前記摩擦板間距離増大機構は、前記第１のアーマチュア側摩擦板と第２のアーマチュア側摩擦板とに係合し、該両摩擦板間に両摩擦板間の距離を増大する方向と縮小する方向とに変形可能に設けられたカムが、摩擦板周方向に複数配置された機構からなり、前記カムは、前記第１のアーマチュア側摩擦板と第２のアーマチュア側摩擦板との間の距離を所定範囲内に制限するカムストローク制限機構を備えている、請求項５に記載の圧縮機用電磁クラッチ。
【請求項７】
前記相対捩れを所定範囲内に制限する捩れ制限機構を備えている、請求項５または６に記載の圧縮機用電磁クラッチ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の圧縮機用電磁クラッチが組み込まれている可変容量圧縮機。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の圧縮機用電磁クラッチが組み込まれている、車両用空調装置に使用される圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機用電磁クラッチおよび圧縮機に関し、とくに、小型で高伝達トルク化、省電力化を達成可能な圧縮機用電磁クラッチおよび圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機用電磁クラッチ、例えば、車両用空調装置に使用されている圧縮機においては、動力源側から圧縮機駆動軸側への動力の伝達を制御するために、圧縮機の動力入力側に電磁クラッチが組み込まれることが多い。この電磁クラッチは、一般に、動力源側へと連結されるロータと、圧縮機駆動軸側へと連結されるアーマチュアと、磁力を発生し該磁力によりアーマチュアをロータに吸着させて両部材の摩擦板間での動力伝達を可能ならしめる電磁コイルとを備えている。この電磁クラッチは、圧縮機に要求される高トルクを確保するため、高い起磁力を持った電磁コイルを必要としている。高起磁力を確保するためには、通常、コイルスペースの拡大、またはコイル電気抵抗の低減が必要である。そのため、高トルク伝達可能な電磁クラッチは、通常、コイルサイズの大きなもの、または消費電力の大きなものになる傾向がある。
【０００３】
電磁クラッチのトルクＴはＴ＝μＰｒとして表すことができる。ここで、μ：摩擦板間の摩擦係数、Ｐ：電磁吸着力による摩擦板の押し付け力、ｒ：摩擦板の半径、である。つまり、上記μ、Ｐ、ｒ、の何れかを大きくすることで伝達トルクの向上が可能となる。これまでも、Ｐを大きくするための手段として、アーマチュアの板ばねの形状変更や、カム追加によるアーマチュアのロータへの押し付け力増強（例えば、特許文献１）の提案が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３３２３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アーマチュアの板ばね形状変更による押し付け力変更は、ばね材料強度の関係上十分な押し付け力増強効果が得られない。また、カム追加による機械的な押し付け力増強構造では、アーマチュアのロータへの押し付け力を大幅に増幅して伝達トルクの大幅な増大が可能であるが、カムでアーマチュアのロータへの押し付け力を増幅するとともにその反力を圧縮機の駆動軸への連結側で受ける構造となっているため、増幅した押し付け力と同等の反力が圧縮機の駆動軸側に引き抜き力としてかかることになり、その引き抜き力に起因して圧縮機の損傷が懸念されている。
【０００６】
そこで本発明の課題は、アーマチュアのロータへの押し付け力を機械的に増幅することにより伝達トルクの大幅な増大が可能であることに着目しつつ、その際に問題となっていた圧縮機の駆動軸側での引き抜き力の発生を防止し、高トルク伝達に十分なアーマチュアのロータへの押し付け力を、問題を発生させることなく簡素で小型の機構にて確実に得ることができ、電磁コイルの小型化、軽量化とともに省電力化を確実に達成できるようにした圧縮機用電磁クラッチの構造およびそれを組み込んだ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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機用電磁クラッチは、動力伝達機構を介して動力源側へと連結されるロータと、圧縮機駆動軸側へと連結されるアーマチュアと、磁力を発生し該磁力により前記アーマチュアを前記ロータに吸着させて両部材間での動力伝達を可能ならしめる電磁コイルと、動力伝達能力を増大させるために前記アーマチュアの前記ロータに対する押し付け力を機械的に増幅する押し付け力増幅手段とを備えた圧縮機用電磁クラッチにおいて、前記押し付け力増幅手段を構成するために、前記ロータは、前記押し付け力の大きさに応じて変形する弾性体の形状により定まる間隙をもって互いに対向配置された第１のロータ側摩擦板と第２のロータ側摩擦板を有し、前記アーマチュアは、前記間隙内に配置されるとともに、前記第１のロータ側摩擦板に当接可能な第１のアーマチュア側摩擦板と前記第２のロータ側摩擦板に当接可能な第２のアーマチュア側摩擦板を有するとともに、動力伝達に伴って前記第１のアーマチュア側摩擦板と第２のアーマチュア側摩擦板との距離を軸方向に機械的に増大させる摩擦板間距離増大機構を有することを特徴とするものからなる。
【０００８】
このような本発明に係る圧縮機用電磁クラッチにおいては、ロータが、押し付け力の大きさに応じて変形する弾性体の形状により定まる間隙をもって互いに対向配置された第１のロータ側摩擦板と第２のロータ側摩擦板を有しており、これら第１、第２のロータ側摩擦板間に、該第１、第２のロータ側摩擦板に当接可能な第１、第２のアーマチュア側摩擦板が配置され、摩擦板間距離増大機構によって、これら第１、第２のアーマチュア側摩擦板間距離が、動力伝達に伴って軸方向に機械的に増大される。この摩擦板間距離増大により、第１、第２のアーマチュア側摩擦板はそれぞれ第１、第２のロータ側摩擦板に当接されて押し付けられ、第１のロータ側摩擦板と第１のアーマチュア側摩擦板および第２のロータ側摩擦板と第２のアーマチュア側摩擦板の二組の摩擦板により動力伝達が行われる。したがって、従来一般の、基本的に一組の摩擦板により動力伝達が行われる電磁クラッチに比べ、伝達動力が大幅に増大される。また、これら二組の摩擦板同士の当接は、押し付け力の大きさに応じて変形する弾性体の形状により定まる間隙をもって互いに対向配置された第１のロータ側摩擦板と第２のロータ側摩擦板との間で、換言すれば、第１のロータ側摩擦板と第２のロータ側摩擦板を有するロータの範囲内で行われることになり、第１のアーマチュア側摩擦板の第１のロータ側摩擦板に対する押し付け力の方向と第２のアーマチュア側摩擦板の第２のロータ側摩擦板に対する押し付け力の方向とは完全に相反する方向となるので、これら両押し付け力はロータ内で相殺されることになる。その結果、一組の摩擦板による動力伝達においてアーマチュア側摩擦板の押し付け力を機械的に増幅させていた従来の押し付け力増大機構で問題となっていた、圧縮機駆動軸にかかる引き抜き力の発生が効率よく防止され、該引き抜き力発生に伴う圧縮機損傷の懸念も完全に除去される。そして、これら伝達動力の大幅な増大と、引き抜き力の発生防止とにより、第１のロータ側摩擦板に第１のアーマチュア側摩擦板を吸着させるための起磁力を発生させる電磁コイルのサイズは小さくて済み、また、消費電力の少ない電磁コイルで済むことになり、電磁コイルの小型化、軽量化、消費電力の低減が可能になる。さらに、弾性体の変形可能な範囲内で第１または第２のロータ側摩擦板が軸方向に移動可能となるので、アーマチュアのロータに対する押し付け力を上記弾性体で吸収することが可能となる。
【０００９】
上記本発明に係る圧縮機用電磁クラッチにおいては、前記弾性体は、第１または第２のロータ側摩擦板の反アーマチュア側の面に当接可能に設けられ、第１または第２のロータ側摩擦板が前記押し付け力をアーマチュア側から受けることにより変形するように構成されていることが好ましい。このように構成された弾性体が上記押し付け力と釣り合う大きさの弾性復元力を発生するように変形した際の軸方向長さによって、第１のロータ側摩擦板と第２のロータ側摩擦板の間隙の大きさが定まるので、上記押し付け力の大きさを上記弾性体の弾性力特性に基づいて制御することが可能となり、ひいてはクラッチトルクを制御することが可能となる。
【００１０】
このような圧縮機用電磁クラッチにおいて、前記弾性体が皿ばねからなることが好ましい。皿ばねを第１または第２のロータ側摩擦板の反アーマチュア側の面に当接可能に設けることにより、第１および第２のロータ側摩擦板の間隙をわずかに変化させながら上記押し付け力の大きさを適切に制御することが可能となる。
【００１１】
本発明に係る圧縮機用電磁クラッチにおいて、前記動力伝達機構がプーリとベルトからなり、前記弾性体の変形により前記押し付け力に抗して生じる弾性力の大きさが、前記動力源から前記ロータへの動力伝達に際し前記プーリと前記ベルトの間に滑りを生じさせる押し付け力の値よりも上昇しないように制限されていることが好ましい。上記弾性体の弾性力がこのような押し付け力の値以下に制限されることにより、圧縮機がロックして圧縮機駆動軸の回転が停止した際にもプーリとベルトの間に滑りが発生せず、従ってロータ側摩擦板とアーマチュア側摩擦板の間で滑りが発生するので、ベルトの破損を効果的に防止することが可能となる。
【００１２】
本発明の圧縮機用電磁クラッチにおいて、第１のロータ側摩擦板と第１のアーマチュア側摩擦板の間に生じる熱を検知する摩擦面発熱検知手段を備えていることが好ましい。当該摩擦面発熱検知手段は、例えば、前記電磁コイル近傍に設けられた温度ヒューズから構成することができる。このような摩擦面発熱検知手段を設けることにより、圧縮機のロック時にロータ側摩擦板とアーマチュア側摩擦板の間で滑りが生じた際にも、摩擦面に発生する熱を検知し電磁クラッチへの通電を遮断するなどの故障回避措置を講じることが可能となる。とくに、上記弾性体の弾性力を上述の上限値以下に制限した場合には、ベルトの破損を防止しつつ、電磁クラッチへの通電を確実に遮断することが可能となる。
【００１３】
上記本発明に係る圧縮機用電磁クラッチにおいては、上記摩擦板間距離増大機構は、動力伝達に伴う上記第１のアーマチュア側摩擦板と第２のアーマチュア側摩擦板との間の相対捩れを軸方向変位に機械的に変換する機構から構成することができる。すなわち、電磁コイルの励磁により第１のアーマチュア側摩擦板が第１のロータ側摩擦板に吸着されると、動力（トルク）伝達が開始されるが、このとき、被動力伝達側部材である圧縮機駆動軸側に連結されているアーマチュア内において、第１のアーマチュア側摩擦板と第２のアーマチュア側摩擦板との間に相対捩れが発生する。この相対捩れが、摩擦板間距離増大機構により機械的に第１のアーマチュア側摩擦板と第２のアーマチュア側摩擦板との間の距離を増大させる方向の軸方向変位に変換されるので、第２のアーマチュア側摩擦板は、上記電磁力による吸着直後に、第２のロータ側摩擦板に押し付けられることになり、上述した二組の摩擦板による動力伝達状態が自動的に達成される。
【００１４】
また、このような摩擦板間距離増大機構は、後述の実施の形態に示すように、上記第１のアーマチュア側摩擦板と第２のアーマチュア側摩擦板とに係合し、該両摩擦板間に両摩擦板間の距離を増大する方向と縮小する方向とに変形可能に設けられたカムが、摩擦板周方向に複数配置された機構から構成できる。これらカムは、動力伝達時には両摩擦板間の距離を増大する方向に変形され、動力伝達遮断時には両摩擦板間の距離を縮小する方向に変形される。
【００１５】
このようなカムを備えた摩擦板間距離増大機構は、例えば、複数のカムが両摩擦板間の距離を増大する方向に弾性変形可能で、かつ、複数のカムが両摩擦板間の距離を縮小する方向に弾性復元可能なカム変形助勢手段を備えている機構から構成できる。このカム変形助勢手段は、ゴム弾性、弾性復元力を利用した機構や、内部にばねを組み込み、組み込まれたばねの弾性、弾性復元力を利用した機構に構成可能である。
【００１６】
また、前記カムは、前記第１のアーマチュア側摩擦板と第２のアーマチュア側摩擦板との間の距離を所定範囲内に制限するカムストローク制限機構を備えていることが好ましい。例えば、上記摩擦板間距離増大機構が、所定空間内に保持されたボールまたは円筒体の転動を介して上記相対捩れを軸方向変位に機械的に変換する機構からなる場合には、上記所定空間内に、ボールまたは円筒体が内部に落ち込むことによってカムの立ち上がりをキャンセルするポケットを設けることによって、第１および第２のアーマチュア側摩擦板間距離の変動を所定範囲内に制限することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の圧縮機用電磁クラッチにおいて、前記相対捩れを所定範囲内に制限する捩れ制限機構を備えていることが好ましい。例えば、第１のアーマチュア側摩擦板を部分的に軸方向に延長させた突起を設け、当該突起を第２のアーマチュア側摩擦板に設けた穴に挿入した簡素な捩れ制限機構を備えることによって、上記相対捩れを突起と穴のクリアランス以内に制限することができ、ひいては第１および第２のアーマチュア側摩擦板間距離の変動を所定範囲内に制限することが可能となる。
【００１８】
また、本発明に係る圧縮機用電磁クラッチにおいては、要求伝達動力の大小に応じて、アーマチュア側とロータ側の連結状態を変化させることも可能である。すなわち、要求伝達動力が小さいときには、上記電磁コイル側に位置する上記第１のロータ側摩擦板と上記第１のアーマチュア側摩擦板の一組の摩擦板により動力伝達を行い（つまり、従来一般の電磁クラッチにおける動力伝達方式）、要求伝達動力が大きいときには、上記第１のロータ側摩擦板と上記第１のアーマチュア側摩擦板および上記第２のロータ側摩擦板と上記第２のアーマチュア側摩擦板の二組の摩擦板により動力伝達（つまり、本発明特有の動力伝達方式）を行うようにすることも可能である。このようにすれば、高トルク伝達時に対して効率よく電磁コイルの小型化、軽量化とともに消費電力の低減を達成でき、低トルク伝達時に対してはトルク伝達のための迅速な作動を確保可能となる。
【００１９】
このような本発明に係る圧縮機用電磁クラッチは、とくに可変容量圧縮機に組み込まれて好適なものである。可変容量圧縮機では、そのときに要求される圧縮容量に応じて必要駆動トルクは大きく変化するが、本発明に係る圧縮機用電磁クラッチを使用することにより、低トルク伝達時から高トルク伝達時の全範囲にわたって、安定した動力伝達性能が得られる。
【００２０】
また、本発明に係る圧縮機用電磁クラッチが組み込まれた圧縮機は、とくに車両用空調装置に使用されて好適なものである。本発明に係る圧縮機用電磁クラッチを使用することにより、コイルサイズの小型化、軽量化による電磁クラッチ部の小型化、軽量化、ひいては電磁クラッチ組み込み圧縮機全体としての小型化、軽量化が可能になり、車両への搭載性向上が可能になるとともに車両の燃費改善に貢献でき、消費電力の低減により、結果的にさらなる車両の燃費改善に貢献できるとともに、他の電力を必要とする機器への供給電力に余裕をもたせることが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
このように、本発明に係る圧縮機用電磁クラッチおよびそれを組み込んだ圧縮機によれば、ロータとアーマチュアの間に二組の摩擦板を配置し、第１および第２のロータ側摩擦板を、押し付け力の大きさに応じて変形する弾性体の形状により定まる間隙をもって互いに対向させるとともに、アーマチュアの摩擦板間距離を機械的に増大できるようにして二組の摩擦板部それぞれにてアーマチュア側摩擦板のロータ側摩擦板への押し付け力を増大させ、かつ、二組の摩擦板部でそれぞれ作用するアーマチュア側摩擦板のロータ側摩擦板への押し付け力をロータの範囲内で互いに相殺できるようにしたので、押し付け力の機械的な増幅による伝達動力の大幅な増大を達成しつつ、従来機構で問題となっていた圧縮機の駆動軸側にかかる引き抜き力の発生を防止することができ、小型で低起磁力の電磁コイルにて電磁クラッチに所望の大きな動力伝達性能を持たせることができる。そして、電磁コイルが小型化できることから、電磁クラッチ部、ひいては圧縮機全体の小型、軽量化を達成でき、かつ、消費電力の低減を実現できる。さらに、弾性体の変形可能な範囲内で第１または第２のロータ側摩擦板が軸方向に移動可能となるので、アーマチュアのロータに対する押し付け力を上記弾性体で吸収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施態様に係る圧縮機用電磁クラッチの縦断面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。
【図２】図１の圧縮機用電磁クラッチの部分縦断面図である。
【図３】図１の圧縮機用電磁クラッチに用いられる第１のアーマチュア側摩擦板の縦断面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。
【図４】図１の圧縮機用電磁クラッチに用いられる第２のアーマチュア側摩擦板の縦断面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。
【図５】図１の圧縮機用電磁クラッチのカムおよびその周囲部の拡大部分平面図である。
【図６】図５に示した部位の動作を説明するための概略構成図である。
【図７】図５に示したカムの動作を説明するための概略構成図である。
【図８】図５とは別の実施態様に係る圧縮機用電磁クラッチの摩擦板間距離増大機構の例を示す概略構成図である。
【図９】図５とはさらに別の実施態様に係る圧縮機用電磁クラッチの摩擦板間距離増大機構の例を示す概略構成図である。
【図１０】図５とはさらに別の実施態様に係る圧縮機用電磁クラッチの摩擦板間距離増大機構の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１〜図７は、本発明の一実施態様に係る圧縮機用電磁クラッチを示している。図１において、圧縮機用電磁クラッチ１は、プーリ（図示略）とベルト５２からなる動力伝達機構を介して動力源（例えば、車両のエンジン、図示略）側へと連結されるロータ２と、圧縮機駆動軸３側へと連結されるアーマチュア４と、磁力を発生し該磁力によりアーマチュア４をロータ２に吸着させて両部材間での動力伝達を可能ならしめる電磁コイル５とを有している。また、圧縮機用電磁クラッチ１は、動力伝達能力を増大させるために、アーマチュア４（アーマチュア４の摩擦板）のロータ２（ロータ２の摩擦板）に対する押し付け力を機械的に増幅する押し付け力増幅手段６を備えている。
【００２４】
押し付け力増幅手段６は次のように構成されている。図２も参照して説明するに、ロータ２は、皿ばね５１の形状変化に応じて変動する間隙Ｇをもって互いに対向配置された第１のロータ側摩擦板７と第２のロータ側摩擦板８を有しており、第２のロータ側摩擦板８は、本実施態様では、第１のロータ側摩擦板７に対し、固定ボルト９を介して、皿ばね５１の形状変化に応じて変動する間隙Ｇをもって固定されている。アーマチュア４は、上記間隙Ｇの範囲内に配置されているとともに、上記第１のロータ側摩擦板７に当接可能な第１のアーマチュア側摩擦板１０と上記第２のロータ側摩擦板８に当接可能な第２のアーマチュア側摩擦板１１を有している。また、このアーマチュア４は、ロータ２とアーマチュア４間の動力伝達に伴って上記第１のアーマチュア側摩擦板１０と第２のアーマチュア側摩擦板１１との距離Ｄ（例えば、外面間距離）を軸方向（圧縮機軸方向１２）に機械的に増大させる摩擦板間距離増大機構１３を有している。なお、本実施態様では、第２のアーマチュア側摩擦板１１と対向配置されている第２のロータ側摩擦板８上に、動力伝達性能向上および動力伝達遮断時の摩擦板同士の干渉防止（例えば、半クラッチ時の焼き付き防止）のために、摩擦ライナー１４が設けられている。この摩擦ライナー１４は第２のアーマチュア側摩擦板１１側に設けることもできる。
【００２５】
また、電磁コイル５の近傍には温度ヒューズ５５が設置されており、ロータ側摩擦板とアーマチュア側摩擦板の間で滑りが生じた際に摩擦面に発生する熱を検知して、電磁クラッチ１への通電を遮断できるようになっている。
【００２６】
図３、４は、それぞれアーマチュア側摩擦板１０、１１の縦断面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。図４の第２のアーマチュア側摩擦板１１には、軸方向に延びる部位を部分的に延長した形状を備える突起５３が、中心角１２０°をなすように隣接した３箇所に摩擦板周方向に沿って形成されている。図３の第１のアーマチュア側摩擦板１０には、突起５３に対応する３箇所に突起挿入穴５４が形成されている。図１、２に示すように、第１のアーマチュア側摩擦板１０と第２のアーマチュア側摩擦板１１とが平行に配置され、摩擦板１１上の突起５３が摩擦板１０上の突起挿入穴５４に挿入されることによって、両摩擦板１０、１１間の相対捩れが突起５３と突起挿入穴５４のクリアランス以上に増大することが防止されている。
【００２７】
上記摩擦板間距離増大機構１３は、動力伝達に伴う上記第１のアーマチュア側摩擦板１０と第２のアーマチュア側摩擦板１１との間の回転方向における相対捩れを軸方向１２の変位に機械的に変換する機構から構成されている。より具体的には、図５、図６にも示すように、第１のアーマチュア側摩擦板１０と第２のアーマチュア側摩擦板１１とに係合し、該両摩擦板１０、１１間に両摩擦板１０、１１間の距離Ｄ（例えば、外面間距離）を増大する方向と縮小する方向とに変形可能にカム１５が設けられており、本実施態様では、両摩擦板１０、１１間の相対捩れに伴ってカム１５の第１のアーマチュア側摩擦板１０と第２のアーマチュア側摩擦板１１に対する傾斜角がθ１からθ２に変化することにより（カム１５が起き上がる方向に傾斜角が変化することにより）、両摩擦板１０、１１間の距離Ｄが増大されるようになっている。カム１５は、摩擦板周方向に所定間隔をもって複数配置されており、これらカム１５は、動力伝達時には両摩擦板１０、１１間の距離Ｄを増大する方向に変形され、動力伝達遮断時には両摩擦板１０、１１間の距離Ｄを縮小する方向に変形される。そして、上述したように両摩擦板１０、１１間の相対捩れは突起５３と突起挿入穴５４のクリアランス以内に制限されるので、距離Ｄの変動も所定範囲内に制限される。各カム１５間には、複数のカム１５が両摩擦板１０、１１間の距離Ｄを増大する方向に弾性変形可能で、かつ、複数のカム１５が両摩擦板１０、１１間の距離Ｄを縮小する方向に弾性復元可能なカム変形助勢手段としてのゴム１６が隣接カム１５間に充填されるように設けられており、ゴム１６には重量低減のためのスリット１７が設けられている。
【００２８】
上記第２のアーマチュア側摩擦板１１は、断面Ｌ字形の環状部材からなり、弾性変形可能な環状のゴム部材１８を介して、駆動軸３の端部に締結固定されたハブ１９へと接続されている。したがって、第２のアーマチュア側摩擦板１１からは、ゴム部材１８、ハブ１９を介して圧縮機駆動軸３に回転駆動のための動力が伝達される。
【００２９】
上記のように構成された圧縮機用電磁クラッチ１においては、摩擦板間距離増大機構１３を有する押し付け力増幅手段６により、小型、軽量の電磁コイル５でありながら、動力伝達能力が次のように増大される。原理的には、図７に示すように、第１、第２のアーマチュア側摩擦板１０、１１間に介在され、両摩擦板１０、１１に係合されたカム１５の傾斜角θが、動力（トルク）伝達に伴う圧縮機（圧縮機駆動軸）側の負荷による両摩擦板１０、１１間の相対変位（相対捩れ）により、初期のθ１からθ２（図６に図示）に立ち上がる方向に変化され、それに伴って、第１、第２のアーマチュア側摩擦板１０、１１の第１、第２のロータ側摩擦板７、８に対する押し付け力が増幅されるとともに、これら相反する方向の押し付け力がロータ２の範囲内で互いに相殺される。この相殺により、従来構造で問題であった圧縮機駆動軸側に働く軸引き抜き力の発生は防止される。
【００３０】
このとき、上記カム１５の傾斜角θは、最大でも９０度未満になるように設定されている必要がある。また、電磁吸着力によるトルク＋上記増幅トルク＞圧縮機負荷トルクの関係が成立することが必要である。つまり、
Ｆｄ・μ・ｒ＋Ｆｂ・μ・ｒ・２＞Ｆａ・ｒ
の関係が成立することが必要である。ここで、
Ｆａ：圧縮機負荷
Ｆｂ：押し付け力（増幅分）
Ｆｄ：電磁クラッチ吸着力
ｒ：カム配置半径
μ：摩擦係数
である。カム圧縮力Ｆｃは、Ｆａ／ｃｏｓθとなり、押し付け力Ｆｂは、Ｆａ×ｔａｎθとなる。ちなみに、従来構造におけるアーマチュアの板ばね角度変更で一方向にのみ伝達力増大を狙った場合には、その倍力効果は高々１０％程度しか得られないが、上記のように相殺可能な相反する両方向への押し付け力を増大させる構造では、はるかに大きな伝達力増幅効果が得られる。
【００３１】
このような摩擦板間距離増大機構１３を有する押し付け力増幅手段６による、カム１５を介した第１、第２のアーマチュア側摩擦板１０、１１の第１、第２のロータ側摩擦板７、８に対する押し付け力の増幅により、押し付け力が増幅された状態で、第１のロータ側摩擦板７と第１のアーマチュア側摩擦板１０および第２のロータ側摩擦板８と第２のアーマチュア側摩擦板１１の二組の摩擦板により動力伝達が行われ、基本的に一組の摩擦板により動力伝達が行われる従来の電磁クラッチに比べ、伝達動力が大幅に増大される。また、これら二組の摩擦板同士の当接は、換言すれば、第１、第２のアーマチュア側摩擦板１０、１１の第１、第２のロータ側摩擦板７、８に対する押し付け力は、互いに反対方向の力として作用するので、ロータ２の範囲内で相殺されることになり、一組の摩擦板による動力伝達においてアーマチュア側摩擦板の押し付け力を機械的に増幅させていた従来の押し付け力増大機構で問題となっていた、圧縮機駆動軸にかかる引き抜き力の発生が効率よく防止され、該引き抜き力発生に伴う圧縮機損傷の懸念も完全に除去される。さらに、カム１５を介した各摩擦板１０、１１の押し付け力増大により、第１のロータ側摩擦板７に第１のアーマチュア側摩擦板１０を吸着させるための起磁力を発生させる電磁コイル５のサイズは小さくて済むことになり、消費電力の少ない電磁コイル５で済むことになる。したがって、電磁コイル５の小型化、軽量化、消費電力の低減が可能になる。なお、要求される伝達動力が小さい場合には、カム１５を介した各摩擦板１０、１１の押し付け力増幅効果は発揮させずに、専ら、電磁コイル５による電磁吸着力のみによる第１のロータ側摩擦板７への第１のアーマチュア側摩擦板１０の圧着によって動力を伝達させることが可能である。
【００３２】
また、上記実施態様では、第２のアーマチュア側摩擦板１１とそれに対向配置されている第２のロータ側摩擦板８との間に摩擦ライナー１４を介在させているので、例えば、半クラッチ時の焼き付き防止等を可能にしてこの部分の不具合発生防止、耐久性の向上をはかることができる。
【００３３】
さらに、上記実施態様では、カム変形助勢手段としてのゴム１６を設けたので、このゴム１６によりカム１５を元の傾斜角状態に戻す弾性復元機能を確保できるとともに、ゴム１６によってカム１５を封止することで、カム１５に対する防塵対策や防錆対策を施すことも可能となる。また、このゴム１６に適当なサイズのスリット１７を形成しておくことで、重量低減をはかることもできる。
【００３４】
摩擦板間距離増大機構１３を有する押し付け力増幅手段６の具体的な構造としては、上記実施態様におけるカム１５を使用した構造には限定されず、各種の構造を採用できる。例えば図８に示すように、互いに相対捩れが可能な、一方のアーマチュア側摩擦板側に配置された、あるいは、一方のアーマチュア側摩擦板自体を一体に形成した、一方のカム部材２１と、他方のアーマチュア側摩擦板側に配置された、あるいは、他方のアーマチュア側摩擦板自体を一体に形成した、他方のカム部材２２との間に、断面球面状あるいは円弧状の凹部２３、２４により内部にボールまたは円筒体２５を保持可能な空間２６を形成するとともに、両カム部材２１、２２間の相対捩れおよびその弾性復元を可能にする圧縮ばね２７を介装した構造を採用できる。この構造においては、図８（Ａ）に示す静止状態（動力遮断状態）から、図８（Ｂ）に示す動作状態（動力伝達状態）に移行すると、両カム部材２１、２２間の相対捩れに伴って、空間２６のボールまたは円筒体２５が両球面状凹部２３、２４の凹面に沿って転動し、それに伴って、両カム部材２１、２２間の距離が図８（Ｂ）の矢印方向２８に増大される。これによって、相反する方向のアーマチュア側摩擦板のロータ側摩擦板に対する押し付け力が増幅されることになる。このとき、上記両カム部材２１、２２間の相対捩れによりばね２７は圧縮されるが、動力伝達遮断時にはこの圧縮されたばね２７の弾性復元力によって、両カム部材２１、２２間の相対位置関係は元の位置関係に自然に戻される。
【００３５】
図９に示す形態では、互いに相対捩れが可能な、一方のアーマチュア側摩擦板側に配置された、あるいは、一方のアーマチュア側摩擦板自体を一体に形成した、一方のカム部材３１と、他方のアーマチュア側摩擦板側に配置された、あるいは、他方のアーマチュア側摩擦板自体を一体に形成した、他方のカム部材３２との間に、互いに係合、摺接し合うテーパ面３３、３４によるカム機構３５が形成され、両カム部材３１、３２間の相対捩れおよびその弾性復元を可能にする圧縮ばね３６を介装した構造とされている。このような構造においても、図９（Ａ）に示す静止状態（動力遮断状態）から、図９（Ｂ）に示す動作状態（動力伝達状態）に移行すると、両カム部材２１、２２間の相対捩れに伴って、カム機構３５が両カム部材２１、２２間の距離を図９（Ｂ）の矢印方向３７に増大する方向に作用し、それによって、相反する方向のアーマチュア側摩擦板のロータ側摩擦板に対する押し付け力が増幅されることになる。このとき、上記両カム部材３１、３２間の相対捩れによりばね３６は圧縮されるが、動力伝達遮断時にはこの圧縮されたばね３６の弾性復元力によって、両カム部材３１、３２間の相対位置関係は元の位置関係に自然に戻されることになる。
【００３６】
また、図１０に示すように、互いに相対捩れが可能な、一方のアーマチュア側摩擦板側に配置された、あるいは、一方のアーマチュア側摩擦板自体を一体に形成した、一方のカム部材４１と、他方のアーマチュア側摩擦板側に配置された、あるいは、他方のアーマチュア側摩擦板自体を一体に形成した、他方のカム部材４２との間に、断面球面状あるいは円弧状の凹部４３、４４、４９により内部にボールまたは円筒体４５を保持可能な空間４６を形成するとともに、両カム部材４１、４２間の相対捩れおよびその弾性復元を可能にする圧縮ばね４７を介装した構造を採用できる。この構造においては、図８に示した構造と同様に、図１０（Ａ）に示す初期状態（動力遮断状態）から、図１０（Ｂ）に示すカム立ち上がり時（動力伝達状態１）に移行すると、両カム部材４１、４２間の相対捩れに伴って、空間４６のボールまたは円筒体４５が両球面状凹部４３、４４の凹面に沿って転動し、それに伴って、両カム部材４１、４２間の距離が図１０（Ｂ）の矢印方向４８に増大されるが、両カム部材４１、４２間の距離が所定値以上に増大しようとすると、図１０（Ｃ）に示す立ち上がりキャンセル時（動力伝達状態２）に移行し、ボールまたは円筒体４５が凹部４９に落ち込む。これによって、相反する方向のアーマチュア側摩擦板のロータ側摩擦板に対する押し付け力が増幅されるとともに、所定の設定負荷を超えた場合には、ボールまたは円筒体４５が退避用ポケットとして形成された凹部４９に退避してカム立ち上がりをキャンセルすることができる。また、図８に示した構造と同様に、動力伝達遮断時にはばね４７の弾性復元力によって、両カム部材４１、４２間の相対位置関係は元の位置関係に自然に戻される。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る圧縮機用電磁クラッチは、摩擦板電磁クラッチを用いるあらゆる圧縮機に適用可能であり、とくに、可変容量圧縮機、さらには車両空調装置用圧縮機に好適なものである。
【符号の説明】
【００３８】
１  圧縮機用電磁クラッチ
２  ロータ
３  圧縮機駆動軸
４  アーマチュア
５  電磁コイル
６  押し付け力増幅手段
７  第１のロータ側摩擦板
８  第２のロータ側摩擦板
９  固定ボルト
１０  第１のアーマチュア側摩擦板
１１  第２のアーマチュア側摩擦板
１２  圧縮機軸方向
１３  摩擦板間距離増大機構
１４  摩擦ライナー
１５  カム
１６  カム変形助勢手段としてのゴム
１７  スリット
１８  環状のゴム部材
１９  ハブ
２１、２２、３１、３２、４１、４２  カム部材
２３、２４、４３、４４、４９  凹部
２５、４５  ボールまたは円筒体
２６、４６  空間
２７、３６、４７  圧縮ばね
２８、３７、４８  両カム部材間の距離増大方向
３３、３４  テーパ面
３５  カム機構
５１  皿ばね
５２  ベルト
５３  突起
５４  突起挿入穴
５５  温度ヒューズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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