(57)【要約】【課題】部品点数増なしにサポートベアリングの耐久性を向上させること。【解決手段】ハイブリッドコンプレッサＣは、回転軸１３の回転駆動により圧縮機構１２が動作されてガス圧縮を行うとともに、回転軸１３の回転駆動にエンジンＥからの動力と電動モータ３８からの動力とが切り換えられて用いられる。回転軸１３と電動モータ３８のロータ４５との間には、一方向の回転力のみを回転軸１３に伝達するワンウェイクラッチ４４ａと、ロータ４５を回転軸１３に対して相対回転可能に支持するサポートベアリング４４ｂとが備えられている。電動モータ３８は、回転軸１３の軸線Ｌ方向におけるマグネット４６の中心位置とコア４９の中心位置とが軸線Ｌ方向にずれている。従って、マグネット４６の磁力に基づく付勢力が、ロータ４５に対して軸線Ｌ方向に作用され、サポートベアリング４４ｂに対してアキシアル荷重が付与されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転駆動により圧縮機構が動作されてガス圧縮を行うとともに、該回転軸の回転駆動に外部駆動源からの動力と電動モータからの動力とが切り換えられて用いられ、前記回転軸と電動モータのロータとの間には、一方向の回転力のみを回転軸に伝達するワンウェイクラッチと、ロータを回転軸に対して相対回転可能に支持するサポートベアリングとが備えられてなるハイブリッドコンプレッサにおいて、
前記電動モータは、ロータ又はステータが発生する磁力を利用して、該ロータを回転軸の軸線方向に付勢することで、サポートベアリングに対して前記軸線方向の荷重を付与するように構成されていることを特徴とするハイブリッドコンプレッサ。
【請求項２】
前記電動モータのロータは、コイルが巻装されたコア及びマグネットの一方よりなるとともに、電動モータのステータは、コイルが巻装されたコア及びマグネットの他方よりなり、
前記電動モータは、回転軸の軸線方向におけるマグネットの中心位置とコアの中心位置とを前記軸線方向にずらして配置することで、マグネットが発生する磁力を利用して、ロータを回転軸の軸線方向に付勢するように構成されている請求項１に記載のハイブリッドコンプレッサ。
【請求項３】
前記サポートベアリングは、ロータに固定された外側レースと、回転軸に固定された内側レースと、外側レースと内側レースとの間に介在された複数の転動素子とからなり、外側レース及び内側レースには、転動素子の転動を案内するための転動溝がそれぞれ形成されている請求項１又は２に記載のハイブリッドコンプレッサ。
【請求項４】
前記回転軸の軸線方向への移動を当接規制する規制手段と、該規制手段に向けて前記回転軸を付勢する付勢手段とを備え、該付勢手段による回転軸の付勢方向と、前記ロータ又はステータが発生する磁力に基づく回転軸の付勢方向とは同じである請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッドコンプレッサ。
【請求項５】
前記電動モータは、ステータの外側にロータが配置されてなる請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッドコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸の回転駆動により圧縮機構が動作されてガス圧縮を行うとともに、該回転軸の回転駆動に外部駆動源からの動力と電動モータからの動力とが切り換えられて用いられるハイブリッドコンプレッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両空調装置に用いられるハイブリッド（複合駆動型）コンプレッサとしては、圧縮機構の回転軸と電動モータのロータとの間に、ワンウェイクラッチと、ロータを回転軸に対して相対回転可能に支持するサポートベアリングとを備えたものが存在する（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
前記ワンウェイクラッチは、一方向の回転に関し、ロータから回転軸への動力伝達は許容するが、回転軸からロータへの動力伝達は許容しない。従って、車両のエンジン（外部駆動源）の停止時において電動モータが起動されると、該電動モータの動力は、ワンウェイクラッチを介して回転軸に伝達される。逆に、エンジンの動力で回転軸が回転駆動されても、該回転軸の回転にロータが連れ回りされることはなく、エンジンにロータの駆動負荷がかかることはない。
【０００４】
さて、前記ハイブリッドコンプレッサにおいては、例えば、車両の振動や圧縮機構のトルク変動等の影響を受けて回転軸やロータが振動する。特に、アウタロータタイプの電動モータにおいては、インナロータタイプのものと比較してロータが大径となり、該ロータの振動も激しくなりがちである。従って、サポートベアリングには、回転軸やロータの振動による大きな荷重が作用してガタツキが発生し、該サポートベアリングの耐久性が厳しくなる。よって、サポートベアリングとして耐久性の高いもの（例えば、大型のもの）を用いる必要があり、これはハイブリッドコンプレッサのコスト高及び大体格化の要因となっていた。
【０００５】
このような問題を解決するためには、例えば、特許文献２の技術をサポートベアリングに適用することが考えられる。すなわち、ハイブリッドコンプレッサのハウジングとサポートベアリングとの間に予荷重付与バネを介装し、該予荷重付与バネによって、サポートベアリングに対してアキシアル荷重を付与するのである。このようにすれば、サポートベアリング内で転動素子（例えば転がり軸受けの場合）が適度に拘束され、該サポートベアリングにおけるガタツキの発生を抑制することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−９３８７６号公報（第３，４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平８−１２１３３６号公報（第３−５頁、第１，３図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、サポートベアリングに特許文献２の技術を適用したとしても、予荷重付与バネが必要で部品点数増となるし、また、ワンウェイクラッチ及びサポートベアリングの配置によってスペース的に厳しい領域に、予荷重付与バネを好適に配置することは現実問題として困難である。
【０００８】
本発明の目的は、部品点数増なしにサポートベアリングの耐久性を向上させることが可能なハイブリッドコンプレッサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明のハイブリッドコンプレッサは、電動モータとして、次のような特徴的な構成のものが採用されている。すなわち、電動モータは、ロータ又はステータが発生する磁力を利用して、該ロータを回転軸の軸線方向に付勢することで、サポートベアリングに対して前記軸線方向の荷重（アキシアル荷重）を付与するように構成されている。このように、本発明によれば、例えば予荷重付与バネ等の部品点数増なしに、サポートベアリングにおけるガタツキの発生を抑制することができ、該サポートベアリングの耐久性を向上させることができる。
【００１０】
請求項２の発明は請求項１において、前記電動モータのロータは、コイルが巻装されたコア及びマグネットの一方よりなる。また、電動モータのステータは、コイルが巻装されたコア及びマグネットの他方よりなる。そして、電動モータは、回転軸の軸線方向におけるマグネットの中心位置とコアの中心位置とが前記軸線方向にずらして配置されている。従って、マグネットの磁力が、該マグネットの中心位置とコアの中心位置との前記軸線方向へのずれを解消するようにロータに作用され、結果としてサポートベアリングに対してアキシアル荷重が付与されることとなる。
【００１１】
このように、本発明によれば、マグネットの中心位置とコアの中心位置とを前記軸線方向にずらして配置するのみの簡単な構成によって、サポートベアリングにおけるガタツキの発生を抑制することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明を適用するのに特に好適な、サポートベアリングの構成について言及するものである。すなわち、サポートベアリングは、ロータに固定された外側レースと、回転軸に固定された内側レースと、外側レースと内側レースとの間に介在された複数の転動素子とからなる。外側レース及び内側レースには、転動素子の転動を案内するための転動溝がそれぞれ形成されている。
【００１３】
従って、前記ロータ又はステータが発生する磁力によって、ロータが回転軸の軸線方向に付勢され、該ロータ側たる外側レース（転動溝）が回転軸側たる内側レース（転動溝）に対して前記軸線方向にずれようとする。よって、両レースの転動溝間で、転動素子が適度に拘束されることとなり、サポートベアリングにおけるガタツキの発生を抑制することができる。
【００１４】
請求項４の発明は請求項１〜３のいずれかにおいて、前記回転軸の軸線方向への移動を当接規制する規制手段と、該規制手段に向けて前記回転軸を付勢する付勢手段とを備えている。従って、回転軸がその軸線方向へ移動不能に拘束されるため、圧縮機構の回転部分が前記軸線方向にガタつくことを抑制することができる。
【００１５】
そして、本発明においては、前記付勢手段による回転軸の付勢方向と、前記ロータ又はステータが発生する磁力に基づく回転軸の付勢方向とは同じに設定されている。従って、磁力に基づく付勢力がサポートベアリングを介して回転軸に伝えられることにより、付勢手段の付勢力が磁力に基づく付勢力によって加勢されることとなり、付勢手段としては付勢力の小さな、小型化でかつ安価なものを用いればよくなる。
【００１６】
請求項５の発明は請求項１〜４のいずれかにおいて、前記電動モータは、ステータの外側にロータが配置されてなる。つまり、電動モータは、アウタロータタイプである。アウタロータタイプの電動モータは、例えば、インナロータタイプの電動モータと比較してロータが大径となり、車両の振動や圧縮機構のトルク変動等に起因したロータの振動が激しくなりがちである。つまり、アウタロータタイプの電動モータを備えたハイブリッドコンプレッサにおいて、請求項１〜４のいずれかの発明を適用してサポートベアリングのガタツキの発生を抑制できることは、該サポートベアリングの耐久性を向上させる上で特に有効となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、車両空調装置に用いられるハイブリッドコンプレッサに具体化した一実施形態について説明する。
【００１８】
先ず、ハイブリッドコンプレッサの概要について説明する。
図１に示すように、車両空調装置の冷凍サイクルを構成する冷媒圧縮用のハイブリッドコンプレッサ（以下単にコンプレッサとする）Ｃは、ハウジング１１内にピストン式容量可変型の圧縮機構１２が収容されてなる。圧縮機構１２は、回転軸１３の回転に伴うラグプレート２４の回転運動が、斜板１４及びシュー１５を介してピストン１６の往復運動に変換されることで冷媒ガスの圧縮を行う周知の構成を有している。なお、図面において左方をコンプレッサＣの前方とし右方をコンプレッサＣの後方とする。
【００１９】
前記圧縮機構１２の回転軸１３はハウジング１１に回転可能に支持されており、その前端部はハウジング１１の前壁を貫通して外部に突出されている。ハウジング１１の前壁には、回転軸１３用のボス部２０が一体に突設されている。
【００２０】
前記ボス部２０内の収容空間２０ａには、回転軸１３の前端部側をハウジング１１に対して回転可能に支持するラジアルベアリング２１が配置されている。収容空間２０ａにおいてラジアルベアリング２１より前側には、ハウジング１１と回転軸１３との間を密閉するシール機構２２が配置されている。
【００２１】
前記圧縮機構１２の稼働時において回転軸１３には、圧縮反力に起因して軸線Ｌ方向の前方側への付勢力が作用される。該圧縮反力は、ラグプレート２４とハウジング１１との間に介在されたスラストベアリング２５によって受承される。スラストベアリング２５は、回転軸１３の軸線Ｌ方向への移動を、ラグプレート２４を介して当接規制する規制手段として機能する。従って、圧縮機構１２の稼働中において回転軸１３は、圧縮反力の作用によって、軸線Ｌ方向の前後へ移動不能に拘束されているといえる。
【００２２】
また、前記ハウジング１１内において回転軸１３の後方側には、付勢手段としてのコイルスプリングよりなる付勢バネ２３が配置されている。回転軸１３は、スラストベアリング３３を介して作用される付勢バネ２３の付勢力によって、軸線Ｌ方向の前方側に付勢されている。従って、圧縮機構１２の停止中においても回転軸１３は、付勢バネ２３の付勢力によって、スラストベアリング２５に向けて付勢されることにより、軸線Ｌ方向の前後へ移動不能に拘束されているといえる。
【００２３】
よって、前記圧縮機構１２の稼働中及び停止中の何れにおいても、該圧縮機構１２の回転部分（回転軸１３や斜板１４やラグプレート２４等）が軸線Ｌ方向の前後にガタつくことがなく、該ガタつきに起因した異音や振動の発生を防止することができる。
【００２４】
次に、動力伝達機構について詳述する。
前記コンプレッサＣにおいてハウジング１１の前方側の外壁面には、回転軸１３と同軸位置に、この回転軸１３へ動力を入力するための動力伝達機構ＰＴが装着されている。動力伝達機構ＰＴは、プーリ１７と電動モータ３８とを備えている。プーリ１７は、ハウジング１１に回転可能に支持されており、外部駆動源としての車両走行駆動源たるエンジンＥからの動力を回転軸１３に伝達する。電動モータ３８は、例えば、エンジンＥの停止時において回転軸１３を回転駆動する場合に用いられる。コンプレッサＣが電動モータ３８を備えることによって、エンジンＥの停止時においても空調（冷房）が可能となる。
【００２５】
前記プーリ１７は、同軸位置に配置された上流側プーリ部材１８と下流側プーリ部材１９とからなっている。上流側プーリ部材１８は、エンジンＥからのベルト２６が掛けられる溝１８ａを外周面に有している。上流側プーリ部材１８は、プーリ用ベアリング２７を介して、ハウジング１１のボス部２０に回転可能に支持されている。
【００２６】
前記下流側プーリ部材１９は、回転軸１３の前端部に固定されたハブ３０に、プーリ用クラッチ機構３１を介して支持されている。上流側プーリ部材１８と下流側プーリ部材１９とは、破断タイプのトルクリミッタとしても機能する動力伝達ピン２８と、両プーリ部材１８，１９間での伝達トルクの変動を緩和するためのゴムダンパ２９とを介して連結されている。
【００２７】
前記プーリ用クラッチ機構３１は、ローラ型のワンウェイクラッチ３１ａ、及び、下流側プーリ部材１９をハブ３０に対して相対回転可能に支持するプーリ用支持ベアリング３１ｂを備えている。ワンウェイクラッチ３１ａは、一方向の回転に関し、下流側プーリ部材１９からハブ３０への動力伝達は許容するが、ハブ３０から下流側プーリ部材１９への動力伝達は許容しない。従って、エンジンＥの駆動によって上流側プーリ部材１８が一方向に回転されると、動力伝達ピン２８及びゴムダンパ２９を介して下流側プーリ部材１９も一方向に回転し、この回転力はプーリ用クラッチ機構３１のワンウェイクラッチ３１ａ及びハブ３０を介して回転軸１３に入力される。
【００２８】
逆に、前記エンジンＥの停止時において、電動モータ３８によって回転軸１３が一方向に回転駆動されると、この回転力はハブ３０を介してワンウェイクラッチ３１ａに伝達される。しかし、ワンウェイクラッチ３１ａは、ハブ３０から下流側プーリ部材１９への動力伝達は許容しないため、電動モータ３８の動力がエンジンＥに伝達されてしまうこと、言い換えれば電動モータ３８の発生した動力が圧縮機構１２の駆動以外で消費されてしまうことを防止できる。
【００２９】
前記プーリ１７内には、上流側プーリ部材１８と下流側プーリ部材１９との接合によって密閉空間８８が形成されている。この密閉空間８８内には、プーリ１７と同軸位置に電動モータ３８が収容配置されている。
【００３０】
すなわち、前記プーリ１７の密閉空間８８内において回転軸１３には、電動モータ３８を構成するロータ４５が、モータ用クラッチ機構４４を介して支持されている。ロータ４５は、マグネット４６と、該マグネット４６をモータ用クラッチ機構４４において支持するブラケット４８とからなっている。密閉空間８８内においてロータ４５の内周側には、ステータ５１が配置されている。ステータ５１は、コア４９と、該コア４９に巻装されたコイル５０とからなり、コア４９は、ステータブラケット５２を介してハウジング１１に支持されている。
【００３１】
前記モータ用クラッチ機構４４はプーリ用クラッチ機構３１と同様に、ワンウェイクラッチ４４ａ及びサポートベアリング４４ｂからなっている。該ワンウェイクラッチ４４ａが、「特許請求の範囲」で言うとことの「ワンウェイクラッチ」であって、サポートベアリング４４ｂが、「特許請求の範囲」で言うとことの「サポートベアリング」である。
【００３２】
前記ワンウェイクラッチ４４ａは、プーリ用クラッチ機構３１におけるワンウェイクラッチ３１ａの説明で述べた「一方向の回転」に関し、ロータ４５から回転軸１３への動力伝達は許容するが、回転軸１３からロータ４５への動力伝達は許容しない。従って、エンジンＥの停止時において、外部からコイル５０への給電によって電動モータ３８が起動されると、該電動モータ３８の回転力は、モータ用クラッチ機構４４のワンウェイクラッチ４４ａを介して回転軸１３に伝達される。逆に、エンジンＥの稼働時においてこのエンジンＥの駆動によって回転軸１３が回転されても、この回転力がロータ４５に入力されることはなく、エンジンＥにロータ４５の駆動負荷がかかることはない。
【００３３】
次に、モータ用クラッチ機構及び電動モータについて詳述する。
図２に示すように、前記モータ用クラッチ機構４４のサポートベアリング４４ｂは、ロータ４５のブラケット４８に圧入固定された外側レース５８と、回転軸１３に圧入固定された内側レース５９と、両レース５８，５９間に介在された転動素子としての複数のボール６０とを備えている。外側レース５８及び内側レース５９には、ボール６０の転動を案内するための転動溝５８ａ，５９ａがそれぞれ形成されている。
【００３４】
そして、本実施形態において前記電動モータ３８は、ロータ４５のマグネット４６が発生する磁力を利用して、該ロータ４５を回転軸１３の軸線Ｌ方向に付勢することで、モータ用クラッチ機構４４のサポートベアリング４４ｂに対して、前記軸線Ｌ方向の荷重（アキシアル荷重）を付与するように構成されている。
【００３５】
すなわち、前記ロータ４５のマグネット４６は、回転軸１３の軸線Ｌ方向に対する中心位置ＣＭが、ステータ５１のコア４９の軸線Ｌ方向に対する中心位置ＣＣより後方側にずれて配置されている。従って、ロータ４５には、マグネット４６の磁力によって、該マグネット４６の中心位置ＣＭとステータ５１のコア４９の中心位置ＣＣとのずれを解消する方向、つまり軸線Ｌ方向の前方側に向かって付勢力Ｆが作用される。
【００３６】
このため、前記モータ用クラッチ機構４４のサポートベアリング４４ｂは、ロータ４５側たる外側レース５８（転動溝５８ａ）が、回転軸１３側たる内側レース５９（転動溝５９ａ）に対して前記軸線Ｌ方向の前方側にずれようとする。その結果、両レース５８，５９の転動溝５８ａ，５９ａ間で、ボール６０が適度に拘束されることとなる。従って、例えば、車両の振動や圧縮機構１２のトルク変動等によっても、サポートベアリング４４ｂのガタツキの発生や、外側レース５８の軸線Ｌに対する傾きつまりロータ４５の軸線Ｌに対する傾きを抑制することができる。
【００３７】
上記構成の本実施形態においては次のような効果を奏する。
（１）電動モータ３８は、ロータ４５のマグネット４６が発生する磁力を利用して該ロータ４５を回転軸１３の軸線Ｌ方向に付勢することで、モータ用クラッチ機構４４のサポートベアリング４４ｂにガタツキが発生することを抑制する構成を有している。従って、例えば予荷重付与バネ等の部品点数増なしに、サポートベアリング４４ｂの耐久性を向上させることができる。また、外側レース５８の軸線Ｌに対する傾きつまりロータ４５の軸線Ｌに対する傾きも抑制することができる。従って、ロータ４５のステータ５１に対する傾きを抑制することができ、例えば、電動モータ３８を安定して稼働させることができる。
【００３８】
（２）電動モータ３８は、マグネット４６の中心位置ＣＭとコア４９の中心位置ＣＣとを前記軸線Ｌ方向にずらして配置する簡単な構成によって、サポートベアリング４４ｂのガタツキの発生を抑制している。
【００３９】
（３）電動モータ３８はアウタロータタイプである。アウタロータタイプの電動モータ３８は、インナロータタイプと比較してロータ４５が大径となり、該ロータ４５に振動が発生し易い。つまり、アウタロータタイプの電動モータ３８を備えたコンプレッサＣにおいて本発明を具体化して、サポートベアリング４４ｂのガタツキの発生を抑制できることは、該サポートベアリング４４ｂの耐久性を向上させる上で特に有効となる。
【００４０】
（４）回転軸１３は、付勢バネ２３の付勢力によってスラストベアリング２５に向けて付勢されることにより、回転軸１３の軸線Ｌ方向の前方側に付勢され、軸線Ｌ方向への移動がラグプレート２４を介してスラストベアリング２５により当接規制されている。そして、電動モータ３８のロータ４５がマグネット４６の磁力によって付勢される向きと、回転軸１３が付勢バネ２３によって付勢される向きとが、回転軸１３の軸線Ｌ方向の前方側で同じとされている。従って、マグネット４６の磁力に基づく付勢力Ｆが、外側レース５８、ボール６０、内側レース５９を介して回転軸１３を軸線Ｌ方向の前方側に付勢することにより、付勢バネ２３の付勢力がマグネット４６の磁力に基づく付勢力Ｆによって加勢されることとなる。よって、付勢バネ２３としてはバネ力の小さな、小型化でかつ安価なものを用いればよくなる。
【００４１】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で以下の態様でも実施できる。
○上記実施形態の電動モータ３８は、マグネット４６の中心位置ＣＭとコア４９の中心位置ＣＣとを前記軸線Ｌ方向にずらして配置することで、モータ用クラッチ機構４４のサポートベアリング４４ｂにアキシアル荷重を付与する構成であった。これを変更し、例えば、図３に誇張して示すように、コア４９及びマグネット４６を、回転軸１３の軸線Ｌ方向前後に傾斜して配置することで、マグネット４６の磁力に基づくアキシアル荷重が、サポートベアリング４４ｂに対して付与されるように構成すること。
【００４２】
○上記実施形態において、モータ用クラッチ機構４４のサポートベアリング４４ｂは、転動素子としてのボール６０を備える所謂ボールベアリングであった。これを変更し、モータ用クラッチ機構のサポートベアリングとして、例えば、転動素子としてのロータを備えるローラベアリングを用いること。或いは、モータ用クラッチ機構のサポートベアリングとして、プレーンベアリングを用いること。本発明は、サポートベアリングが、ボールベアリングやローラベアリング等の転がり軸受けよりなる場合に特に有効となるが、プレーンベアリングであっても有効である。
【００４３】
○上記実施形態において電動モータ３８は、ロータ４５がステータ５１の外周側に配置されたアウタロータタイプであった。これを変更し、電動モータとして、ロータがステータの内周側に配置されたインナロータタイプを用いること。
【００４４】
○上記実施形態において、モータ用クラッチ機構４４のワンウェイクラッチ４４ａはローラ型であった。これを変更し、モータ用クラッチ機構のワンウェイクラッチとして、スプラグ型等の他の形式のものを用いること。
【００４５】
○上記実施形態において電動モータ３８は、ハウジング１１の外側に配設されていた。これを変更し、電動モータを、圧縮機構とともにコンプレッサのハウジング内に収容すること。
【００４６】
○圧縮機構１２はピストンタイプに限定されるものではなく、例えばスクロールタイプやベーンタイプやヘリカルタイプ等、ガス圧縮が可能であるなら何でももよい。
【００４７】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、部品点数増なしにサポートベアリングの耐久性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッドコンプレッサの縦断面図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】別例のハイブリッドコンプレッサの要部拡大断面図。
【符号の説明】
１２…圧縮機構、１３…回転軸、２３…付勢手段としての付勢バネ、２５…規制手段としてのスラストベアリング、３８…電動モータ、４４ａ…ワンウェイクラッチ、４４ｂ…サポートベアリング、４５…ロータ、４６…マグネット、４９…コア、５０…コイル、５１…ステータ、５８…外側レース、５８ａ…転動溝、５９…内側レース、５９ａ…転動溝、６０…転動素子としてのボール、Ｃ…ハイブリッドコンプレッサ、ＣＣ…コアの中心位置、ＣＭ…マグネットの中心位置、Ｅ…外部駆動源としてのエンジン、Ｌ…軸線。
【図１】
2004225627.tif 000003
【図２】
2004225627.tif 000004
【図３】
2004225627.tif 000005