(57)【要約】【課題】各駆動部間に変速機構が介在されるものにおいて、安価に且つ高精度にすることができるハイブリッドコンプレッサを提供する。【解決手段】変速機構１５０に構成される複数の回転部材１５１、１５２、１５３およびプーリ１１０、モータ１２０、圧縮機１３０の各回転軸１１１、１２１、１３１が互いに接続されて、各回転軸１１１、１２１、１３１から他の回転軸１１１、１２１、１３１に対して回転数を可変して伝達可能とし、モータ１２０駆動時の回転数が調整されてプーリ１１０の回転数に対して圧縮機１３０の回転数が増減されるハイブリッドコンプレッサにおいて、回転部材１５１、１５２、１５３および各回転軸１１１、１２１、１３１は、予め別体で形成された部材同士の接合によって一体的に接続されるようにする。【選択図】　　　　図１
2004144047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部駆動源の動力を受けて回転駆動するプーリ（１１０）と、
外部電源の電力を受けて回転駆動するモータ（１２０）と、
流体を吸入圧縮する圧縮機（１３０）と、
自身に構成される複数の回転部材（１５１、１５２、１５３）および前記プーリ（１１０）、前記モータ（１２０）、前記圧縮機（１３０）の各回転軸（１１１、１２１、１３１）が互いに接続されて、前記各回転軸（１１１、１２１、１３１）から他の前記回転軸（１１１、１２１、１３１）に対して回転数を可変して伝達可能とする変速機構（１５０）とを有し、
前記モータ（１２０）駆動時の回転数が調整されて前記プーリ（１１０）の回転数に対して前記圧縮機（１３０）の回転数が増減されるハイブリッドコンプレッサにおいて、
前記回転部材（１５１、１５２、１５３）および前記各回転軸（１１１、１２１、１３１）は、予め別体で形成された部材同士の接合によって一体的に接続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】
前記変速機構（１５０）は、遊星歯車（１５０）であり、
前記回転部材（１５１、１５２、１５３）は、サンギヤ（１５１）、プラネタリーキャリヤ（１５２）、リングギヤ（１５３）であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドコンプレッサ。
【請求項３】
前記回転部材（１５１、１５２、１５３）および前記各回転軸（１１１、１２１、１３１）の接合は、前記リングギヤ（１５３）と前記圧縮機（１３０）の回転軸（１３１）との組み合わせ、
および前記サンギヤ（１５１）と前記モータ（１２０）の回転軸（１２１）との組み合わせとしたことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッドコンプレッサ。
【請求項４】
前記接合は、焼結ろう材接合あるいはレーザ溶接接合としたことを特徴とする請求項１〜請求項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】
前記各回転軸（１１１、１２１、１３１）に接合される前記回転部材（１５１、１５２、１５３）は、焼結部品として形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項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、走行状態に応じてエンジンが停止されるいわゆるアイドルストップ車両やハイブリッド車両に搭載される冷凍サイクル装置に適用して好適なハイブリッドコンプレッサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者は、先に特願２００２−２８４１４２において、図８に示すようなハイブリッドコンプレッサ１００を提案している。このハイブリッドコンプレッサ１００は、プーリ１１０、モータ１２０、圧縮機１３０の各回転軸１１１、１２１、１３１を変速機構としての遊星歯車１５０の各ギヤ１５１、１５３およびキャリヤ１５２に接続したものとしており、エンジンの作動状態や冷凍サイクル装置の熱負荷状態に応じて、モータ１２０の回転数を調整しながら駆動することで圧縮機１３０の回転数をプーリ１１０の回転数に対して増減させ、必要冷媒吐出量が得られるようにしている。特に、最大冷媒吐出量が要求される際には、プーリ１１０の駆動力にモータ１２０の駆動力を上乗せした形で圧縮機１３０を作動させることができ、圧縮機の小型化を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、遊星歯車１５０の各ギヤ１５１、１５３およびキャリヤ１５２と各回転軸１１１、１２１、１３１が接続される構造において、例えば、リングギヤ１５３と圧縮機回転軸１３１を一体部品として製作しており、生産性（コスト）および品質の面で問題を残していた。
【０００４】
即ち、リングギヤ１５３は内歯歯車であるにも関わらず、圧縮機回転軸１３１が接続されることから、有底の扁平筒状部材となり、通常のホブ切り盤での加工ができず、放電加工で対応していた。これにより、製作時間を多く要しコスト高となり、また歯車自体の精度も充分なものが得られなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、各駆動部間に変速機構が介在されるものにおいて、安価に且つ高精度にすることができるハイブリッドコンプレッサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、外部駆動源の動力を受けて回転駆動するプーリ（１１０）と、外部電源の電力を受けて回転駆動するモータ（１２０）と、流体を吸入圧縮する圧縮機（１３０）と、自身に構成される複数の回転部材（１５１、１５２、１５３）およびプーリ（１１０）、モータ（１２０）、圧縮機（１３０）の各回転軸（１１１、１２１、１３１）が互いに接続されて、各回転軸（１１１、１２１、１３１）から他の回転軸（１１１、１２１、１３１）に対して回転数を可変して伝達可能とする変速機構（１５０）とを有し、モータ（１２０）駆動時の回転数が調整されてプーリ（１１０）の回転数に対して圧縮機（１３０）の回転数が増減されるハイブリッドコンプレッサにおいて、回転部材（１５１、１５２、１５３）および各回転軸（１１１、１２１、１３１）は、予め別体で形成された部材同士の接合によって一体的に接続されていることを特徴としている。
【０００８】
これにより、各回転部材（１５１、１５２、１５３）および各回転軸（１１１、１２１、１３１）をまず単体状態でシンプルな形状のまま形成できるので、それらに最適な加工方法が選択でき、安価で精度の良いものにすることができる。
【０００９】
上記変速機構（１５０）としては、請求項２に記載の発明のように、自身に構成される回転部材（１５１、１５２、１５３）としてサンギヤ（１５１）、プラネタリーキャリヤ（１５２）、リングギヤ（１５３）を有する遊星歯車（１５０）を用いて好適である。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、回転部材（１５１、１５２、１５３）および各回転軸（１１１、１２１、１３１）の接合は、リングギヤ（１５３）と圧縮機（１３０）の回転軸（１３１）との組み合わせ、およびサンギヤ（１５１）とモータ（１２０）の回転軸（１２１）との組み合わせとしたことを特徴としている。
【００１１】
上記組み合わせにおいては両者が接続された際に特に複雑な形状となるので、予め別体で形成して接合することにより、コストおよび品質面の効果が大きく得られる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、接合は、焼結ろう材接合あるいはレーザ溶接接合としたことを特徴としており、これにより、安価な設備で高強度の接合が可能となる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、各回転軸（１１１、１２１、１３１）に接合される回転部材（１５１、１５２、１５３）は、焼結部品として形成されたことを特徴としている。
【００１４】
これにより、回転部材（１５１、１５２、１５３）として安価で高精度のものにすることができる。
【００１５】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図７に示し、まず、具体的な構成について図１、図３〜図７を用いて説明する。ハイブリッドコンプレッサ１００は、走行状態に応じて車両エンジン（以下、エンジン）が停止されるいわゆるアイドルストップ車両やハイブリッド車両に搭載される冷凍サイクル装置に適用され、この冷凍サイクル内の冷媒（流体）を吸入して高温高圧に圧縮するものである。
【００１７】
ハイブリッドコンプレッサ１００は、主にプーリ１１０、電磁クラッチ１７０、モータ１２０、圧縮機１３０および遊星歯車１５０から成り、以下、その詳細について図１を用いて説明する。
【００１８】
プーリ１１０は、フロントハウジング１４１に固定されたプーリ軸受け１１２によって回転可能に支持され、エンジンの駆動力がベルト（図示せず）を介して伝達され回転駆動するようにしている。プーリ回転軸１１１は、プーリ１１０の中心部に設けられ、フロントハウジング１４１に固定された軸受け１１３によって回転可能に支持されている。
【００１９】
また、プーリ回転軸１１１の略中央部には、外周側がフロントハウジング１４１に固定された一方向クラッチ１８０が設けられている。一方向クラッチ１８０は、プーリ回転軸１１１のプーリ回転方向の回転駆動を許容し、その逆回転方向に対しては噛み合いにより回転駆動を阻止する。
【００２０】
電磁クラッチ１７０は、プーリ１１０から後述する圧縮機１３０に伝達される駆動力を断続するものであり、フロントハウジング１４１に固定されたコイル１７１とプーリ回転軸１１１に固定されたハブ１７２とから成る。周知のように電磁クラッチ１７０は、コイル１７１に通電されるとハブ１７２がプーリ１１０に吸着されプーリ１１０の駆動力をプーリ回転軸１１１に伝達する（クラッチＯＮ）。逆にコイル１７１への通電を遮断するとハブ１７２はプーリ１１０から離れ、プーリ１１０の駆動力は切断される（クラッチＯＦＦ）。
【００２１】
モータ１２０は、主にロータ部１２０ａおよびステ−タ部１２３から成り、中間ハウジング１４２内に収容されている。このモータ１２０は、ロータ部１２０ａの外周部にマグネット（永久磁石）１２２が設けられるいわゆるＳＰモ−タ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ−ｍａｇｎｅｔ　Ｍｏｔｏｒ）としており、ロータ部１２０ａの内周側のスペースを活用して後述する遊星歯車１５０を収容している。尚、モータ回転軸１２１は、ロータ部１２０ａの中心部に一点鎖線で示される架空上のものとなっている。
【００２２】
ステ−タ部１２３にはコイル１２３ａが設けられており、このステータ部１２３は中間ハウジング１４２の内周面に圧入等により固定されている。そして、バッテリ（図示せず）からの電力がインバータ（図示せず）を介してコイル１２３ａに供給されることによりロータ部１２０ａは回転駆動される。
【００２３】
圧縮機１３０は、ここでは１回転当りの吐出容量が所定値として設定されている固定容量型圧縮機、更に具体的には周知のスクロール式圧縮機としており、モータ１２０の反プーリ側となるエンドハウジング１４３内に固定される固定スクロール１３４と、圧縮機回転軸１３１の偏心シャフト１３３によって公転する可動スクロール１３５とを有している。この固定スクロール１３４と可動スクロール１３５との噛み合わせによって、外周部に吸入室１３６が形成され、また中心側に圧縮室１３７が形成される。そして、エンドハウジング１４３の側壁に設けられた吸入口１３６ａから吸入室１３６に吸入された冷媒は、圧縮室１３７で圧縮され、吐出室１３８を経てエンドハウジング１４３の底壁に設けられた吐出口１３８ａから吐出するようにしている。
【００２４】
圧縮機回転軸１３１は、中間ハウジング１４２の反プーリ側で内側に突出する突出壁１４２ａに固定された軸受け１３２によって回転可能に支持されている。尚、圧縮機回転軸１３１にはプーリ回転軸１１１の一端側が嵌入され、圧縮機回転軸１３１およびプーリ回転軸１１１は、軸受け１１５によって互いに独立して回転可能としている。
【００２５】
そして、上記プーリ１１０、モータ１２０、圧縮機１３０の各回転軸１１１、１２１、１３１は、上述したようにロータ部１２０ａ内に設けられた変速機構としての遊星歯車１５０に接続される構成としている。
【００２６】
遊星歯車１５０は、周知のように、中心部に設けられたサンギヤ１５１と、サンギヤ１５１の外周で自転しつつ公転するピニオンギヤ１５２ａに連結されるプラネタリーキャリヤ１５２と、ピニオンギヤ１５２ａのさらに外周に設けられたリング状のリングギヤ１５３とから成る。尚、サンギヤ１５１、プラネタリーキャリヤ１５２、リングギヤ１５３は、本発明中における変速機構の回転部材に対応する。
【００２７】
ここでは、プーリ回転軸１１１はプラネタリーキャリヤ１５２に接続され、モータ回転軸１２１（実体としてはロータ部１２０ａ）はサンギヤ１５１に接続され、圧縮機回転軸１３１はリングギヤ１５３に接続されるようにしている。尚、サンギヤ１５１は、軸受け１１４によってプーリ回転軸１１１に対して独立して回転可能に支持されている。
【００２８】
このハイブリッドコンプレッサ１００においては、遊星歯車１５０の各ギヤ１５１、１５３およびキャリヤ１５２に各回転軸１１１、１２１、１３１が接続されることによって、図２の共線図に示すように、冷凍サイクル装置の熱負荷やエンジンの作動状態に応じて、モータ１２０作動時のモータ回転数が調整され、プーリ回転数に対する圧縮機回転数が増減されるようにしている。
【００２９】
即ち、最も圧縮機能力が必要とされるクールダウン時においては、電磁クラッチ１７０はＯＮされ、プーリ１１０の駆動力はプーリ回転軸１１１から遊星歯車１５０を介して圧縮機回転軸１３１に伝達され、圧縮機１３０が作動される（一方向クラッチ１８０は空転する）。この時、図２中（ア）に示すように、モータ１２０（ロータ部１２０ａ）はプーリ１１０の回転方向とは逆回転方向に駆動され、圧縮機回転数がプーリ回転数よりも高回転側となり、冷媒吐出量が増加される。尚、モータ回転数を上げるように作動させてやると、圧縮機回転数は上昇する。
【００３０】
クールダウンの後の通常冷房時においては、電磁クラッチ１７０はＯＮの状態とされ、主にプーリ１１０の駆動力でモータ１２０および圧縮機１３０が作動される（一方向クラッチ１８０は空転する）。この時、モータ１２０と圧縮機１３０とでは、遊星歯車１５０のサンギヤ１５１がモータ１２０に、リングギヤ１５３が圧縮機１３０に接続されているため、両ギヤ１５１、１５３の歯数により圧縮機１３０の方が作動トルクが大きくなる。このため、図２中（イ）に示すように、プーリ回転数に対して、圧縮機１３０は低回転側となり冷媒吐出量が減少される。一方、モータ１２０は、プーリ回転数に対して高回転側で発電機として作動されることになり、バッテリへの充電を可能とする。尚、モータ回転数を下げるように作動させてやると、圧縮機回転数は上昇する。
【００３１】
更に、エンジンが停止された場合は、電磁クラッチ１７０がＯＦＦされ、モータ１２０の駆動力によって圧縮機１３０が作動される。この時は、図２中（ウ）に示すように、モータ１２０が逆回転方向に駆動されることで、プーリ回転軸１１１が同様に逆回転方向に作動しようとし、一方向クラッチ１８０によってロックされ、モータ１２０の駆動力は圧縮機１３０に伝達される。ここではモータ回転数を増減することで圧縮機回転数は増減する。
【００３２】
尚、エンジンが作動中であっても、電磁クラッチ１７０をＯＦＦすることで、上記エンジン停止時と同様にモータ１２０を逆回転方向に駆動させることによって、圧縮機１３０を作動させることができる。
【００３３】
本発明においては、上記機能を果たす遊星歯車１５０の各ギヤ１５１、１５３とこれに対応するモータ回転軸１２１（ロータ部１２０ａ）、圧縮機回転軸１３１との接続構造に特徴を持たせており、以下その詳細について図３〜図７を用いて説明する。
【００３４】
まず、リングギヤ１５３と圧縮機回転軸１３１との組み合わせにおいて、図３（ａ）に示すように、リングギヤ１５３は扁平の筒状を成し、内周側には内歯を成すギヤ部１５３ａと一段内径が大きく取られた圧入部１５３ｂとが形成されている。このリングギヤ１５３は、金属粉を金型でプレスして固めた後に金属の溶融温度以下の温度で焼結して形成される周知の焼結部品としている。
【００３５】
また、図３（ｂ）に示すように、圧縮機回転軸１３１は、端部において径方向に円板状に広がる継ぎ手部１３１ａが設けられており、切削加工により一体で形成されている。
【００３６】
そして、このように予め別々に形成されたリングギヤ１５３と圧縮機回転軸１３１とを図４に示すように接合している。即ち、圧縮機回転軸１３１の継ぎ手部１３１ａの外周部をリングギヤ１５３の圧入部１５３ｂに圧入した後、両者の間をレーザ溶接あるいは焼結ろう材を用いたろう付けにより接合している。
【００３７】
尚、焼結ろう材を用いたろう付けを行う際には、図５に示すように、継ぎ手部１３１ａの外周面の反リングギヤ側に段部１３１ｂを設け、継ぎ手部１３１ａと圧入部１５３ｂとの間に隙間部１３１ｃを設けて、焼結ろう材の回りこみを良好にすることができる。
【００３８】
次に、サンギヤ１５１とロータ部１２０ａとの組み合わせにおいて、図６（ａ）に示すように、ロータ部１２０ａの本体を成すロータ本体部１２０ｂは、中心部に嵌入穴１２０ｃが設けられた有底の扁平筒部材として、切削加工（あるいは焼結部品としても良い）により形成されている。
【００３９】
また、図６（ｂ）に示すように、サンギヤ１５１は筒状を成し、外周側には外歯を成すギヤ部１５１ａと一段外径が小さく取られた嵌入部１５１ｂとが形成されている。このサンギヤ１５１は、上記リングギヤ１５３と同様に焼結部品としている。
【００４０】
そして、上記と同様に予め別々に形成されたロータ本体部１２０ｂとサンギヤ１５１とを図７に示すように接合している。即ち、サンギヤ１５１の嵌入部１５１ｂをロータ本体部１２０ｂの嵌入穴１２０ｃに圧入した後、両者の間をレーザ溶接あるいは焼結ろう材を用いたろう付けにより接合している。
【００４１】
これにより、各ギヤ１５１、１５３およびロータ本体部１２０ｂ、圧縮機回転軸１３１をまず単体状態でシンプルな形状のまま形成できるので、それらに最適な加工方法が選択でき、安価で精度の良いものにすることができる。特に、サンギヤ１５１、リングギヤ１５３の単体状態において、これらを焼結部品として形成しているので、更に安価で高精度のものにすることができる。
【００４２】
尚、ギヤ部１５１ａ、１５３ａの精度向上により、摩擦ロスを低減できるので、ハイブリッドコンプレッサ１００として作動時の振動騒音を低減でき、また作動効率を向上させることができる。
【００４３】
また、ここではギヤ側と回転軸側の接合は、リングギヤ１５３と圧縮機回転軸１３１との組み合わせ、およびサンギヤ１５１とロータ本体部１２０ｂとの組み合わせとしており、この場合両者が接続された際に特に複雑な形状となるので、予め別体で形成して接合することにより、コストおよび品質面の効果が大きく得られる。
【００４４】
また、接合にあたっては焼結ろう材接合あるいはレーザ溶接接合を採用しているので、安価な設備で高強度の接合が可能となる。
【００４５】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では変速機構として遊星歯車１５０を適用するものとして説明したが、遊星歯車１５０に代えて遊星ローラやディファレンシャルギヤ等としても良い。
【００４６】
また、遊星歯車１５０の各ギヤ、キャリヤ１５１、１５２、１５３とプーリ１１０、モータ１２０、圧縮機１３０の各回転軸１１１、１２１、１３１との接続は、上記第１実施形態に限定されること無く、他の組み合わせとしても良い。
【００４７】
また、ギヤ側と回転軸側の接合に焼結ろう材接合、レーザ溶接接合を用いたが、これに限らず一般的なろう付け、はんだ付け、アーク溶接、高周波溶接等、他の方法を用いるようにしても良い。
【００４８】
更に、各ギヤ１５１、１５３は焼結部品に限らず、鍛造、転造、切削等で形成するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態におけるハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。
【図２】ハイブリッドコンプレッサの作動を示す共線図である。
【図３】（ａ）はリングギヤ、（ｂ）は圧縮機回転軸を示す断面図である。
【図４】リングギヤと圧縮機回転軸とが接合された状態を示す断面図である。
【図５】リングギヤと圧縮機回転軸との接合部における変形例を示す断面図である。
【図６】（ａ）はロータ本体部、（ｂ）はサンギヤを示す断面図である。
【図７】ロータ本体部とサンギヤとが接合された状態を示す断面図である。
【図８】先願技術のハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。
【符号の説明】
１００　ハイブリッドコンプレッサ
１１０　プーリ
１１１　プーリ回転軸
１２０　モータ
１２１　モータ回転軸
１３０　圧縮機
１３１　圧縮機回転軸
１５０　遊星歯車（変速機構）
１５１　サンギヤ（回転部材）
１５２　プラネタリーキャリヤ（回転部材）
１５３　リングギヤ（回転部材）
【図１】
2004144047.tif 000003
【図２】
2004144047.tif 000004
【図３】
2004144047.tif 000005
【図４】
2004144047.tif 000006
【図５】
2004144047.tif 000007
【図６】
2004144047.tif 000008
【図７】
2004144047.tif 000009
【図８】
2004144047.tif 000010