(57)【要約】【課題】例えば、車両空調装置用の冷媒圧縮機を電動モータによっても駆動可能とするために、電磁クラッチの代わりにワンウエイクラッチを介して内燃機関に連結した場合に、万一にも圧縮機がロックすると、内燃機関から動力を受け入れるベルトが破断するというような恐れがあるのでそれを回避する。【解決手段】ローラ―型のワンウエイクラッチを使用する場合には、ローラー５３ａの係合する楔面５３ｂの一側に設けられて逆転時にローラー５３ａが落ち込むことにより空転状態とする第１のポケット部５３ｆの他に、楔面５３ｂの他側に第２のポケット部５３ｃを設けることにより、過大なトルクが伝達される時にローラー５３ａが楔面５３ｂを乗り越えて第２のポケット部５３ｃに落ち込んで空転状態となるようにする。スプラグ型のワンウエイクラッチでは、所定の負荷トルク値において故意にロールオーバーを起こさせて空転状態とする。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達機構が付設されると共に、外部の回転動力源から前記動力伝達機構を介して回転駆動される圧縮機であって、前記動力伝達機構がワンウエイクラッチ部を備えており、前記圧縮機に作用する負荷トルクが正常な値の範囲内にある時は前記ワンウエイクラッチ部が係合状態となって、前記回転動力源から前記圧縮機へ回転動力を伝達する一方、前記圧縮機に作用する負荷トルクが所定値を超えて異常に増大した時には前記ワンウエイクラッチ部が非係合の状態となることによって、前記回転動力源から前記圧縮機への回転動力の伝達が遮断され、且つ一たん回転動力の伝達が遮断されると再び回転動力を伝達することがないように構成されていることを特徴とするトルクリミッターを備えている圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、前記動力伝達機構の内部又は近傍に補助的な動力源が内蔵されていて、前記回転動力源の代わりに前記圧縮機を回転駆動することができると共に、前記ワンウエイクラッチ部によって前記回転動力源を停止状態に維持することができるように構成されていることを特徴とするトルクリミッターを備えている圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記ワンウエイクラッチ部がローラー型のワンウエイクラッチから構成されていると共に、前記ワンウエイクラッチ部のローラーと係合する外輪又は内輪の楔面の円周方向の一方側に形成された第１のポケット部の他に、負荷トルクが所定値を超えて異常に増大した時に前記ローラーが落ち込んで前記楔面に対して非係合状態となるように、前記楔面の他方側に第２のポケット部が形成されていることを特徴とするトルクリミッターを備えている圧縮機。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記ワンウエイクラッチ部がスプラグ型のワンウエイクラッチから構成されていると共に、負荷トルクが所定値を超えて異常に増大した時に、前記ワンウエイクラッチ部のスプラグが反転してロールオーバー状態となるように設定されていることを特徴とするトルクリミッターを備えている圧縮機。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、動力伝達経路に弾性体からなる緩衝ダンパーを備えていることを特徴とするトルクリミッターを備えている圧縮機。
【請求項６】
請求項５において、前記緩衝ダンパーが異物の侵入を阻止するためのシール機構を構成していることを特徴とするトルクリミッターを備えている圧縮機。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかにおいて、前記動力伝達機構の大部分が前記回転動力源からの回転動力を受け入れるプーリの内部に構成されていることを特徴とするトルクリミッターを備えている圧縮機。
【請求項８】
請求項２ないし７のいずれかにおいて、前記補助的な動力源が電動モータであることを特徴とするトルクリミッターを備えている圧縮機。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかにおいて、前記ワンウエイクラッチ部に、その外輪及び内輪の同心度を維持するためのベアリング部が併設されていることを特徴とするトルクリミッターを備えている圧縮機。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記ワンウエイクラッチ部が圧縮機のハウジングの外部に設けられていることを特徴とするトルクリミッターを備えている圧縮機。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記ワンウエイクラッチ部が圧縮機のハウジングの内部に設けられていることを特徴とするトルクリミッターを備えている圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮機に係り、特に、トルクリミッターを備えていて、車両に搭載された空調装置の冷媒圧縮機として使用するのに適した圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のような車両に搭載される空調装置のための冷媒圧縮機は、主たる動力源として車両に搭載されている走行用の内燃機関が作動している間はそれによって回転駆動されるが、アイドルストップ制御等によって内燃機関が停止している状態で空調装置の運転が要求された場合には、補助的な動力源として車載バッテリーの電力によって作動する電動モータによって回転駆動される。このように、複数の動力源によって選択的に駆動される圧縮機は、複合駆動式圧縮機とかハイブリッド駆動型圧縮機等と呼ばれている。
【０００３】
冷媒圧縮機を回転駆動するための動力伝達機構としてよく使用されている電磁クラッチのような回転動力断続手段を不要とするために、内燃機関から回転動力を受け入れるプーリと圧縮機の回転軸との間にワンウエイクラッチを設けて、内燃機関が停止して圧縮機が電動モータによって回転駆動される時にはワンウエイクラッチの作用によってプーリが回転しないようにした圧縮機が公知である（特許文献１参照）。この圧縮機は、空調装置を運転する必要がない時でも内燃機関が運転されている間は常に回転することになるので、冷媒を圧縮する必要がない時には吐出室を吸入室へ接続する通路に設けられた電磁弁を開放して、圧縮機の吐出容量を実質的に零とするようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３０１８２号公報
【０００５】
なお、一般的に、動力伝達機構の中へワンウエイクラッチを使用するという例は他にもあり、下記特許文献２には、往復動式内燃機関の微小な回転変動に伴って駆動トルクが低下する時期に、クランク軸プーリが被駆動側のプーリから逆方向に回転駆動されることによってベルトの弛み側の張力が大きくなり、ベルトの寿命が短くなるのを防止するために、いずれかのプーリと回転軸との間にワンウエイクラッチを設けたものが記載されている。また、下記特許文献３には、前述のような用途に使用可能なスプラグ型のワンウエイクラッチにおいてロールオーバーによって動力伝達が不可能になる場合があるので、それを防止するために、ワンウエイクラッチの外輪の硬度を高めて外輪が変形しないようにするという技術手段が開示されている。
【０００６】
【特許文献２】
特公平７−７２５８５号公報
【特許文献３】
特開平６−１２９４４９号公報
【０００７】
このように、電磁クラッチが廃止された代わりに、ワンウエイクラッチを設けることによって、内燃機関が運転されている間は常に圧縮機の回転軸が回転する構成となっている場合には、万一にも圧縮機が故障してロックするようなことがあると、圧縮機の回転軸に作用する負荷トルクが非常に大きくなるので、内燃機関のクランク軸プーリと圧縮機側のプーリとの間に巻き掛けられたベルトが破断するとか、内燃機関が停止して車両が走行不可能になるとか、トルクショックによって車両の乗員に不快感を与えるというような問題を生じる恐れがある。
【０００８】
このような電磁クラッチを備えない圧縮機の問題を解消するためには、例えば下記特許文献４に記載されているように、所定値以上の過大な負荷トルクが作用した時に破断する部材をプーリから圧縮機の回転軸までの動力伝達経路の途中に設ける必要がある。しかしながら、それによって部品点数が増加するとか、プーリ等の周りにそのような部材を設けるための余分なスペースが必要になるために体格が大きくなるとか、プーリ等の部品の形状が複雑になるというような別の問題が発生する。更に、この従来技術では、トルクリミッターとしての機能を部材の破断によって得ているが、部材の表面性状や材料の組織、温度、経時的な変化等によって、破断が起こる時期にバラツキが生じるので、正常な運転中に部材が破断するとか、目標のトルクを超えても部材が破断しないというような問題を発生する懸念がある。
【０００９】
【特許文献４】
特開２００１−３１７４５６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における前述のような問題に鑑み、新規な手段によってそれらの問題を解消することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載された通りのトルクリミッターを備えている圧縮機を提供する。
【００１２】
本発明のトルクリミッターを備えている圧縮機は、それに動力伝達機構が付設されると共に、外部の回転動力源から動力伝達機構を介して回転駆動される圧縮機であって、動力伝達機構がワンウエイクラッチ部を備えており、圧縮機に作用する負荷トルクが正常な値の範囲内にある時はワンウエイクラッチ部が係合状態となって、回転動力源から圧縮機へ回転動力を伝達する一方、圧縮機に作用する負荷トルクが所定値を超えて異常に増大した時にはワンウエイクラッチ部が非係合の状態となることによって、回転動力源から圧縮機への回転動力の伝達が遮断され、且つ一たん回転動力の伝達が遮断されると再び回転動力を伝達することがないように構成されている。
【００１３】
従って、圧縮機に作用する負荷トルクが正常な値の範囲内にある運転状態においては、ワンウエイクラッチ部が係合状態となって回転動力源からの回転動力を効率よく圧縮機へ伝達するが、圧縮機のロック等によって回転軸の負荷トルクが異常に増大した時は、ワンウエイクラッチ部が非係合の状態となって、回転動力源から圧縮機への回転動力の伝達を遮断して、その遮断状態を維持するというように、ワンウエイクラッチ部がトルクリミッターとしての作用をするので、回転動力源に過大な負荷トルクが作用することがなく、トルクショックが発生したり、回転動力源に損傷を与える恐れがない。
【００１４】
動力伝達機構の内部に補助的な動力源を設けた場合には、主たる回転動力源の代わりに補助的な動力源によって圧縮機を回転駆動することができると共に、トルクリミッターとしての作用をするワンウエイクラッチ部によって主たる回転動力源を停止状態に維持することができる。
【００１５】
ワンウエイクラッチ部をローラー型のワンウエイクラッチによって構成する場合には、ワンウエイクラッチ部のローラーと係合する外輪又は内輪の楔面の円周方向の一方側に通常設けられているような第１のポケット部を形成すると共に、楔面の他方側に第２のポケット部を形成することにより、負荷トルクが所定値を超えて異常に増大した時は、ローラーが第２のポケット部に落ち込んで楔面に対して非係合状態となるために、過大な負荷トルクが回転動力源へ悪影響を与えるのを防止することができる。
【００１６】
ワンウエイクラッチ部をスプラグ型のワンウエイクラッチによって構成する場合には、負荷トルクが所定値を超えて異常に増大した時に、ワンウエイクラッチ部のスプラグが反転してロールオーバー状態となるので、過大な負荷トルクが回転動力源へ悪影響を与えるのを防止することができる。
【００１７】
動力伝達経路に弾性体からなる緩衝ダンパーを設けると、トルク変動によるショックを防止することができるだけでなく、緩衝ダンパーの構造によっては塵埃や水、油等の異物が動力伝達機構の内部へ侵入するのを阻止することができる。
【００１８】
本発明の圧縮機の動力伝達機構は、その大部分を回転動力源からの回転動力を受け入れるためのプーリの内部に構成することができる。それによって、動力伝達機構をコンパクトにまとめることが可能になる。
【００１９】
本発明の圧縮機の動力伝達機構の内部に設けることができる補助的な動力源としては、バッテリーのような電源によって作動する電動モータが望ましい。電動モータは小型であるからプーリの内部にも収容することができる。
【００２０】
本発明の圧縮機の動力伝達機構に使用されるワンウエイクラッチ部にベアリング部を併設すると、ワンウエイクラッチ部の外輪及び内輪の同心度を維持することが容易になる。
【００２１】
本発明の圧縮機の動力伝達機構に使用されるワンウエイクラッチ部は、それを圧縮機のハウジングの外部に付設してもよいし、圧縮機のハウジングの内部に組み込んでもよい。後者の場合には、ワンウエイクラッチ部の潤滑を、圧縮機の内部を循環する潤滑油によって付加的に行なうことができるので、潤滑システムが簡素化されるだけでなく、ワンウエイクラッチ部の摩耗や過熱を確実に防止することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、図１から図４を参照して本発明のトルクリミッターを備えている圧縮機の第１実施例について詳細に説明する。この圧縮機そのものは斜板型、スクロール型、ベーン型、その他の容積型圧縮機からなり、吐出容量が零となる運転状態を実現することができるように構成されたものである。しかし、その構造自体には特徴がなく、むしろ、その特徴は圧縮機に設けられた動力伝達機構にある。
【００２３】
この動力伝達機構は、所謂「ハイブリッド駆動機構」に属するものであって、この圧縮機が車両に搭載される空調装置における冷媒圧縮機として使用される場合には、この圧縮機を主たる動力源である車両走行用の図示しない内燃機関と、補助的な動力源として動力伝達機構自体に内蔵されている電動モータとによって、選択的に回転駆動するために使用される。図において、１はプーリであって、図示しない内燃機関からベルトを介して回転動力を受け入れる。プーリ１はメインベアリング２を介して、圧縮機８のハウジングの一部から突出しているボス部８ａによって支持されている。３は合成ゴム等の弾性体からなる緩衝ダンパーであって、プーリ１の端部の円環状の外周面に焼き付けられている。図２に示すように、緩衝ダンパー３の外周面には複数個の凹部３１が形成されている。
【００２４】
４は中心部に開口を有する皿状のハブであって、その外周部には半径方向の内方に向かって突出する複数個の凸部４１が形成されており、これらの凸部４１が緩衝ダンパー３の凹部３１にそれぞれ嵌合している。このようにして、プーリ１とハブ４は弾性体からなる緩衝ダンパー３を介して噛み合い、弾力的に回転動力（トルク）を伝達することによってトルク変動によるショックを抑制することができると共に、それらの隙間から水や塵埃等がプーリ１の内部空間へ侵入するのを防止する。
【００２５】
５はワンウエイクラッチユニットであって、第１実施例の場合はローラー型のワンウエイクラッチ部５３と、ボールベアリングのようなベアリング部５６から構成されている。ワンウエイクラッチ部５３の詳細な構造を図３に示す。ワンウエイクラッチ部５３は外輪５１と、内輪５２と、それらの間にある複数個のローラー５３ａと、それぞれのローラー５３ａを圧縮機８の回転駆動方向Ｒとは反対の方向に押圧するスプリング５３ｄと、外輪５１に取り付けられてそれぞれのスプリング５３ｄを支持する保持器５３ｅ等からなっている。ベアリング部５６はワンウエイクラッチ部５３の外輪５１及び内輪５２の間の同心度を維持するために設けられている。そのために、ワンウエイクラッチ部５３の外輪５１及び内輪５２は軸線方向に延長されてベアリング部５６の外輪及び内輪となっている。なお、ローラー５３ａは球形のボールであってもよい。
【００２６】
外輪５１はハブ４の中心部の開口に嵌合して一体化される外周面を有するが、ワンウエイクラッチ部５３におけるその内周面は平滑な円筒面ではなく、ローラー５３ａに対して楔作用をする楔面５３ｂと、回転方向Ｒに見て楔面５３ｂの前後に第１のポケット部５３ｆと第２のポケット部５３ｃが形成されている。楔面５３ｂは回転駆動方向Ｒの前方に向かって迎え角をとるように、接線方向に対して僅かに傾斜している。楔面５３ｂ、従って外輪５１は適度な大きさの弾性を備えていて、ローラー５３ａが所定値以上の強さで押し付けられると、弾性変形もしくは塑性変形をしてローラー５３ａを受け入れることができる。楔面５３ｂを例えば小さな平面として形成すると共に、外輪５１の円周方向における楔面５３ｂの長さを適当に長くすれば、前述の第１のポケット部５３ｆと第２のポケット部５３ｃが楔面５３ｂの前後に自然に形成される。
【００２７】
第１実施例の圧縮機に付設されたワンウエイクラッチ部５３においては、外輪５１の内周面にローラー５３ａのための楔面５３ｂと、その前後の第１のポケット部５３ｆ及び第２のポケット部５３ｃを形成していると共に、内輪５２の外周面はローラー５３ａの自由な転動を許す平滑な円筒面になっている。従って、内輪５２に対して外輪５１が圧縮機８の回転駆動方向Ｒと同じ方向に回転しようとすると、ローラー５３ａが外輪５１の楔面５３ｂと内輪５２の外周面との間に楔状に挟まって、それらが相対的に回転しないようにロックするので、内輪５２は外輪５１と一体的に回転するようになる。
【００２８】
これに対して、外輪５１が停止していると共に、内輪５２が圧縮機８の回転駆動方向Ｒと同じ方向に回転する時は、ローラー５３ａが第１のポケット部５３ｆに落ち込む。また、内輪５２に対して外輪５１が回転駆動方向Ｒに回転しようとすると、はじめはローラー５３ａが楔面５３ｂに係合して外輪５１と内輪５２を相対的にロックするので、内輪５２も外輪５１と共にＲの方向に回転するが、内輪５２に所定値以上の負荷トルクが作用している時に、それに抗して外輪５１を回転させようとすると、楔面５３ｂが弾性変形或いは塑性変形をする結果、ローラー５３ａが第２のポケット部５３ｃに落ち込む。それらのポケット部５３ｆ，５３ｃにおいては，内輪５２の外周面との間隔がローラー５３ａの直径よりも大きくなっているので、ローラー５３ａが外輪５１及び内輪５２を相対的にロックすることができなくなるため、外輪５１と内輪５２の間において一方から他方へ回転動力が伝達されない。従って、内輪５２と外輪５１は互いに相手に対して自由に回転をすることができるようになる。
【００２９】
ワンウエイクラッチユニット５の内輪５２の内周面は、圧縮機８の回転軸６に嵌合する円筒面と、回転軸６の端部に形成された雄螺子部６１に螺合する雌螺子部とからなっており、それらによって内輪５２が回転軸６と一体化されている。
【００３０】
７はプーリ１の内部に構成された電動モータであって、圧縮機８の回転軸６に取り付けられた回転子７１と、圧縮機８のハウジングから軸線方向に突出しているボス部８ａに取り付けられた固定子７２等から構成されている。図示実施例の場合は、回転子７１がその中心部の開口によって回転軸６に嵌合し、回転軸６の段部６２とワンウエイクラッチユニット５の内輪５２との間に挟まれて固定される。それによって、回転子７１は回転軸６と共に回転することができる。回転子７１には複数個の巻線部７１ａが設けられ、それらの巻線部７１ａは回転子７１に取り付けられた図示しない複数個のスリップリング或いは整流子と、それらに摺動係合するようにハウジング側に取り付けられた複数個のブラシ等を介して、外部の電力供給ラインに接続されている。
【００３１】
固定子７２は、中心部の開口においてハウジングのボス部８ａに止め輪８ｂを使用して取り付けられた皿状の固定子ブラケット７２ａと、その周縁部の内面に均等に、回転子７１の外周面に対向するように取り付けられた複数個のマグネット（永久磁石）７２ｂ等からなっている。図示実施例では電動モータ７として消費電力が比較的に小さい磁石式モータを使用しているが、本発明においては電動モータ７として磁石式モータを使用する必要性はなく、他の形式の電動モータを使用することもできる。
【００３２】
次に、第１実施例の圧縮機に付設されている動力伝達機構の作動について説明する。図示しない車両の内燃機関が運転されている状態においては、プーリ１は内燃機関のクランクプーリによってベルトを介して駆動される。プーリ１の回転は緩衝ダンパー３を介してハブ４に伝えられる。この場合は、ワンウエイクラッチユニット５のワンウエイクラッチ部５３において、ハブ４と一体化された外輪５１が、圧縮機８の回転軸６と一体化された内輪５２を、圧縮機８の回転駆動方向Ｒと同じ方向に回転駆動しようとするから、ローラー５３ａが外輪５１の楔面５３ｂに係合して外輪５１と内輪５２が相対的にロックされるので、ハブ４の回転が圧縮機８の回転軸６に伝達され、圧縮機８が回転駆動されて冷媒を吸入、圧縮して冷凍サイクルへ吐出することができる。
【００３３】
圧縮機８が可変容量型のものであれば、吐出容量を零とすることによって、内燃機関が運転されてプーリ１が回転している状態においても、空調装置を実質的に不作動の状態とすることができる。従って、回転軸６に通常はよく用いられる電磁クラッチのような動力伝達機構を設ける必要がない。また、当然のことではあるが、圧縮機８の吐出容量を任意の大きさに変化させることによって、空調装置の冷房能力を自由に制御することができる。
【００３４】
例えば、アイドルストップ制御が行われて、主たる動力源である内燃機関が運転を停止している状態において空調装置を運転する場合には、内燃機関と共にプーリ１やハブ４、更にはワンウエイクラッチユニット５の外輪５１も停止しているので、電動モータ７にバッテリー等の電源から電力を供給して回転子７１を回転させることにより、回転子７１に取り付けられた圧縮機８の回転軸６を回転駆動する。電動モータ７への電力の供給は図示しない電子式制御装置等によって自動的に制御される。補助的な動力源である電動モータ７によって回転駆動される場合でも、圧縮機８は内燃機関によって駆動される場合と同様に冷媒を吸入、圧縮して冷凍サイクルへ吐出することができるが、圧縮機８が可変容量型のものでなくても、空調装置の停止や冷房能力の制御は電動モータ７への電力供給の停止や供給量等の制御による回転軸６の回転数の変化によって自由に行なうことができる。
【００３５】
このように電動モータ７が運転されている場合には、ワンウエイクラッチユニット５のワンウエイクラッチ部５３において、停止している外輪５１に対して内輪５２が圧縮機８の回転駆動方向Ｒと同じ方向に回転するので、ローラー５３ａがスプリング５３ｄを圧縮して第１のポケット部５３ｆに落ち込む結果、ローラー５３ａが楔面５３ｂに係合することはなく、外輪５１に対して内輪５２が自由に回転をすることができる。即ち、ワンウエイクラッチ部５３が通常の非係合状態となるので、電動モータ７の発生するトルクが無駄に消費されることはない。
【００３６】
主たる動力源である内燃機関によって空調装置の冷媒圧縮機８を駆動している状態において、万一の場合として、圧縮機８がロックするというような原因によって回転軸６の負荷トルクが異常に増大した時は、プーリ１に巻き掛けられたベルトが切れるとか、内燃機関の回転数が急に低下して車両の乗員がショックを感じるというような問題を生じる恐れがあるが、第１実施例の圧縮機に付設された動力伝達機構においては、図３に示すようなワンウエイクラッチ部５３の正常な係合状態から、図４に示すような非係合状態へ自動的に移行することによって、そのような問題を回避することができる。
【００３７】
即ち、このような場合には異常に増大したトルクによって内輪５２が停止しようとするので、それを回転させようとする外輪５１の楔面５３ｂに対するローラー５３ａの押し付け力が異常に大きくなり、楔面５３ｂが弾性変形又は塑性変形をしてローラー５３ａを受け入れるため、ローラー５３ａは楔面５３ｂを乗り越えて第２のポケット部５３ｃへ落ち込むことになる。それによって、ローラー５３ａの周りに隙間が生じるので、内輪５２が停止していても外輪５１は内燃機関やプーリ１と共に自由に回転することができるようになるため、前述のような問題が回避される。このように、第１実施例の圧縮機に付設された動力伝達機構によれば、ワンウエイクラッチ部５３が特別の非係合状態をとり得ることから、プーリ１が回転している状態においても圧縮機８への動力伝達を遮断することができる。
【００３８】
なお、主たる動力源である内燃機関が停止していて、圧縮機８が補助的な動力源である電動モータ７によって駆動されている状態において、圧縮機８がロックしたような場合には、異常に増大する負荷トルクに応じて電動モータ７に通常の値よりも大きい電流が流れるので、それを検知した時に電力の供給を遮断することによって、何らかの不具合が発生するのを未然に防止することができる。この場合は、ワンウエイクラッチ部５３のローラー５３ａが外輪５１の第１のポケット部５３ｆに落ち込んで通常の非係合状態となっているから、外輪５１や、それに連携するハブ４、プーリ１、更に、ベルトや内燃機関等に悪影響を与えない。
【００３９】
更に、この状態において内燃機関が運転を再開すると、前述の場合と同様に、ワンウエイクラッチ部５３のローラー５３ａが楔面５３ｂを乗り越えて第２のポケット部５３ｃへ落ち込むので、圧縮機８がロックしていても、ワンウエイクラッチ部５３の外輪５１が自由に回転をすることによって、内燃機関側への影響やベルト切れ等の問題の発生を回避することができる。
【００４０】
このように、第１実施例の圧縮機に付設された動力伝達機構においては、特に部品点数が増加するとか体格が大きくなるというような問題もなく、ワンウエイクラッチユニット５自体にトルクリミッターとしての機能を備えさせることが可能になる。また、この場合は、その機能が部材の破壊のようにバラツキが大きくて回復の困難な結果をもたらすことがなく、外輪５１の弾性変形によって楔面５３ｂに痕跡が全く残らないか、塑性変形をする場合でも、楔面５３ｂにローラー５３ａの浅い条痕が残る程度であるから、ワンウエイクラッチユニット５を交換するだけで修理が完了する。従って、他の部品等に及ぼす悪影響も少なく、ワンウエイクラッチユニット５によって安定性の高い動力の遮断特性を得ることができる。
【００４１】
一般的に、圧縮機８が可変容量型のものであって、それが吐出容量零の空転状態にある時には、動力源である内燃機関等のトルク変動の影響を受けてプーリ１や圧縮機８の内部の部品が振動して異音を発生することがある。これは、圧縮機８の吐出容量が零となっているので、圧縮機８の回転軸６に作用するトルクが零を中心として或る振幅を有する振動をするためであるが、第１実施例のように、圧縮機８の動力伝達機構の一部にワンウエイクラッチユニット５を付設したことにより、トルクの負の成分は圧縮機８の内部へ伝達されないので、結果として、圧縮機８の部品が振動することはなくなり、圧縮機８の付近で発生する騒音を防止することができる。
【００４２】
図５から図７に本発明のトルクリミッターを備えている圧縮機の第２実施例を示す。前述の第１実施例においては、その圧縮機に付設された動力伝達機構の一部を構成するワンウエイクラッチユニット５の中に、楔面５３ｂ及びローラー５３ａを含むワンウエイクラッチ部５３を使用しているが、それに代えて第２実施例においては、所謂スプラグ型のワンウエイクラッチ部５４を使用している点に特徴がある。このワンウエイクラッチ部５４は、係合状態を示す図６から明らかなように、通常のスプラグ型ワンウエイクラッチと同様に平滑な内周面を有する外輪５５と、平滑な外周面を有する内輪５２と、それらの間に挿入された多数のスプラグ５４ａと、リテーナとして多数のスプラグ５４ａの相対的な位置関係と姿勢を保持するスプリング５４ｂ等からなっている。
【００４３】
スプラグ型のワンウエイクラッチ部５４は、それに定格トルクの２倍から３倍以上の大きなトルクが加わると、スプラグ５４ａが内輪５２と外輪５５との係合状態を越えて反転し、トルクを伝達しなくなる所謂「ロールオーバー」の状態となるように意図的に設定されている。
【００４４】
図５と図１を対比すれば明らかなように、第２実施例の圧縮機の動力伝達機構におけるワンウエイクラッチユニット５以外の構成は実質的に第１実施例のそれと同じである。即ち、第２実施例の圧縮機もまた第１実施例のそれと同様に所謂ハイブリッド駆動機構に属するものを付設しているから、第２実施例の圧縮機８においてもプーリ１や緩衝ダンパー３、ハブ４、電動モータ７等が付設されているので、ハイブリッド駆動型の空調装置用の冷媒圧縮機として使用することができる。
【００４５】
従って、第２実施例の圧縮機によれば、主たる動力源である内燃機関が運転されている状態において、圧縮機８が内燃機関によってＲの方向に回転駆動される場合には、スプラグ型のワンウエイクラッチ部５４が図６に示すような正常な係合状態となってトルクを伝達するし、内燃機関が停止している時に電動モータ７によって圧縮機８をＲの方向に回転駆動する場合には、スプラグ５４ａが僅かに傾斜することによってワンウエイクラッチ部５４が非係合の状態となり、電動モータ７によって内輪５２と回転軸６が回転しても、外輪５５がプーリ１やハブ４等と共に静止状態を維持することができる。
【００４６】
また、圧縮機８がロックするというような万一の場合には、異常に増大する負荷トルクによってスプラグ型のワンウエイクラッチ部５４のスプラグ５４ａが、図７に示すように反転してロールオーバーの状態となるので、外輪５５から内輪５２への動力伝達が遮断され、悪影響が他に波及することが防止されるというように、ワンウエイクラッチユニット５に使用されているスプラグ型のワンウエイクラッチ部５４がトルクリミッターとしての作動をするので、第２実施例の圧縮機は、第１実施例のそれと実質的に同様な作用効果を奏する。
【００４７】
図８に本発明のトルクリミッターを備えている圧縮機の第３実施例を示す。第３実施例の圧縮機に付設されている動力伝達機構は所謂ハイブリッド駆動機構ではなく、その内部に前述の第１実施例や第２実施例における電動モータ７のような補助的な動力源を内蔵していない。また、電磁クラッチのような構造が複雑で高価な動力断続手段が内蔵されていない簡素な構成であるから、その圧縮機８としては、例えば吐出容量を零とすることができる可変容量型圧縮機のようなものが使用される。特に、第３実施例の圧縮機に付設された動力伝達機構にはトルクリミッターとしての機能を備えていることが要求される。
【００４８】
第３実施例の圧縮機はハイブリッド駆動機構を備えるものではないので、概念的には図１に示す第１実施例の圧縮機の動力伝達機構、或いは図５に示す第２実施例の圧縮機の動力伝達機構から、補助的な動力源である電動モータ７を取り除いたような構成を備えている。具体的な構造において、内燃機関のような動力源からの回転動力を受け入れるプーリ１は、圧縮機８の回転軸６の周りに均等に配置された複数個の軸線方向の窪み１１を形成されていて、それらの窪み１１の中にそれぞれブロック状のゴムのような弾性体１２を備えている。
【００４９】
第１実施例の圧縮機８と同様に、第３実施例の圧縮機８においても回転軸６にワンウエイクラッチユニット５の内輪５２が取り付けられていると共に、それに対応する外輪５１に円板状のフランジ部５１ａが形成されていて、フランジ部５１ａに対して合成樹脂製の円板４５が一体化されている。円板４５の周辺部から軸線方向に複数個の爪４６が突出していて、圧縮機８の回転駆動方向Ｒに見て、プーリ１の円周方向において前述の弾性体１２の背後に係合している。それによって、弾性体１２が前述の実施例における緩衝ダンパー３と同様な作用をする。
【００５０】
ワンウエイクラッチユニット５の外輪５１と内輪５２との間には、第１実施例と同様にローラー５３ａを含むワンウエイクラッチ部５３が形成されている。もっとも、ワンウエイクラッチ部５３は、第２実施例の場合と同様なスプラグ型のワンウエイクラッチ部５４によって置き換えることもできる。その他のメインベアリング２等の構成部分は前述の実施例と同様なものであってよい。
【００５１】
第３実施例の圧縮機においては、前述の第１実施例或いは第２実施例のそれらにおけるワンウエイクラッチ部５３又は５４と同様な構造部分がトルクリミッターとして作用する。即ち、圧縮機８の万一のロック等によって、回転軸６のトルクが異常に増大すると、ローラー５３ａが外輪５１の内周面に形成された第２のポケット部５３ｃ（図３参照）に落ち込むので、ワンウエイクラッチ部５３は非係合の状態となって、プーリ１から回転軸６へのトルクの伝達が遮断される。従って、第３実施例の圧縮機は、ワンウエイクラッチユニット５と弾性体１２等によって、第１実施例及び第２実施例の作用効果の一部と同じ作用効果を奏する。
【００５２】
図９に本発明の第４実施例の圧縮機を示す。この実施例の特徴は、前述のような構造を有するワンウエイクラッチ部５３とベアリング部５６からなるワンウエイクラッチユニット５が、圧縮機８のハウジング１０の内部に内蔵されるように組み込まれていることである。そのために、プーリ１の内部は第３実施例におけるプーリ１の内部よりも更に簡素化されている。この場合もプーリ１の内部に第１実施例や第２実施例のような電動モータ７は構成されていないが、電動モータ７を組み込むことも可能である。回転軸６の端部には直接に円板９が取り付けられている。そして、円板９の周辺部から第３実施例と同様な複数個の爪４６が軸線方向に突出していて、プーリ１の凹部との間に図示しない弾性体を介在させてそれに係合している。それによって、弾性体が第１実施例等における緩衝ダンパー３と同様な作用をする。なお、この弾性体を設けないで爪４６が直接にプーリ１の凹部に係合するように構成してもよい。
【００５３】
第４実施例における圧縮機８としては、吐出容量が零の空転状態でも運転することができる斜板型の可変容量型圧縮機を使用している。この場合は回転軸６とドライブプレート１３が直結されないで、それらの間に前述のようなワンウエイクラッチ部５３とベアリング部５６からなるワンウエイクラッチユニット５が設けられている。このワンウエイクラッチ部５３は第１実施例におけるそれと同様なものであるから、これを第２実施例のようにスプラグ型のワンウエイクラッチ部５４に置き換えることもできる。ワンウエイクラッチユニット５は、回転軸６が圧縮機８のハウジング１０を貫通する部分に設けられたリップシール等の軸封装置１４よりも圧縮機８の内側の空間に設けられる。斜板型圧縮機８のそれ以外の構造及び作動は公知であるから、ここでは簡単に説明するだけとする。
【００５４】
ハウジング１０の内部において、回転軸６には概ね円板形の斜板１５が、その中心穴によって自由に傾斜することができるように挿通されている。回転軸６には圧縮スプリング１６も挿通され、その一端がドライブプレート１３によって支持されていると共に、スプリング１６の他端が斜板１５を常に軸方向に、図９において右方向に向かって付勢している。斜板１５の一部から半径方向に突出する１本のアーム１７が形成され、その先端が、前述のドライブプレート１３に形成された半径方向の案内溝１８に摺動可能に係合している。なお、１９はラジアルベアリングであって、ドライブプレート１３のボス部を軸承すると共に、前述のベアリング部５６を介して回転軸６の一端側の部分を軸承する。また、２０はスラストベアリングであって、斜板１５からドライブプレート１３に伝えられる軸方向力をハウジング１０と共に支持する。回転軸６の他端側の部分は、ラジアルベアリング２１を介して、ハウジング１０と一体化されたシリンダブロック２２の中心部によって支持される。
【００５５】
ハウジング１０の一部を構成するシリンダブロック２２には、回転軸６の周りに均等に配置された数個（例えば５個）のシリンダボア２３が形成されている。それぞれのシリンダボア２３にはピストン２４が摺動可能に挿入される。それによってシリンダボア２３の内部に冷媒等の流体を吸入して圧縮する作動室２５が形成される。ハウジング１０内の残余の空間は斜板室２６を形成する。各ピストン２４の一端には摺動性と耐摩耗性に富む材料から作られたシュー２７が支持されているので、それらを介して各ピストン２４が斜板１５の周縁部に対して摺動可能に係合している。斜板室２６には図示しない圧力制御弁によって圧縮機８の吐出圧と吸入圧との間の任意の高さの圧力を帯びた流体（冷媒）の一部が供給される。なお、図９においてラジアルベアリング２１に近接した位置に示したように、右端をシリンダブロック２２のラジアルベアリング２１側の部分によって支持されたにスプリング２８を回転軸６上に設ける。
【００５６】
第４実施例の可変容量型の斜板型圧縮機８はこのように構成されているから、図示しない車両の内燃機関等の動力源からベルトを介してプーリ１が回転駆動されると、その動力は爪４６を有する円板９から回転軸６へ直接に伝達される。そして、回転軸６からワンウエイクラッチユニット５のワンウエイクラッチ部５３を介してドライブプレート１３へ動力が伝達されるが、その際に、ワンウエイクラッチユニット５が前述の第３実施例におけるそれと概ね同様な作用をする。
【００５７】
ドライブプレート１３が回転することによって斜板１５も案内溝１８とアーム１７を介して回転駆動される。回転軸６に対して垂直な仮想の平面に対して斜板１５が僅かでも傾斜している時は、斜板１５が回転することによって各ピストン２４はシリンダボア２３内において往復運動を強制される。それによって作動室２５が拡縮するので、作動室２５が拡大する吸気行程において図示しない吸入弁を介して冷媒のような流体を作動室２５内へ吸入し、作動室２５が縮小する圧縮行程において流体を圧縮して図示しない吐出室へ吐出する。このように圧縮行程にある幾つかの作動室２５内において流体を圧縮することによって、その作動室２５を形成するピストン２４には圧縮反力が作用するので、この圧縮反力によって斜板１５をスプリング１６の付勢力に抗して軸方向（図９において左方向）に押すスラスト力が発生する。
【００５８】
斜板室２６には前述のように図示しない圧力制御弁から吐出圧と吸入圧との間の任意の高さの制御圧が加えられているから、この制御圧は全てのピストン２４に対して背圧として作用し、各ピストン２４を図９において右方向へ付勢する。従って、少なくとも一部の作動室２５においてピストン２４に作用している圧縮反力の合力と、斜板室２６に作用している背圧即ち制御圧による軸方向の付勢力及びスプリング１６の付勢力の合力との釣り合いによって、斜板１５の中心部の回転軸６上における軸方向位置が決まる。斜板１５の軸方向位置が決まると斜板１５の傾斜角度も決まり、それによって全てのピストン２４について等しい往復運動のストローク量も決まるので、圧力制御弁によって斜板室２６の制御圧を変化させると、圧縮機８の吐出容量が無段階に変化することになる。
【００５９】
斜板室２６の制御圧を最大にする（吐出圧をそのまま供給する）と、全てのピストン２４が上死点へ押し付けられてストロークが零になり、斜板１５が回転軸６に対して垂直になる（この場合の傾斜角度を零という）ので、斜板１５が回転してもピストン２４が往復運動をすることがなく、圧縮機８の実質的な吐出容量が零になる。この状態では圧縮反力が全く発生しないので、斜板室２６の制御圧が僅かに低下すると斜板１５の中心部を図９において左方向へ押し戻して、斜板１５に最小の傾斜角度を取らせるための軸方向力を発生するように、回転軸６上に一端が自由なスプリング２８が設けられている。
【００６０】
また、斜板室２６の制御圧を最小にする（吸入圧をそのまま供給する）と、全てのピストン２４の背圧が低下するために圧縮行程にあるピストン２４が圧縮反力を受けて図９において左方向へ押される結果、斜板１５の中心部が回転軸６の上を左方向へ移動して斜板１５の傾斜角度が大きくなり、全てのピストン２４において往復運動のストロークが一斉に最大になって、圧縮機８の吐出容量が最大になる。従って、制御圧を吐出圧と吸入圧の間の任意の高さにすることにより、斜板１５の傾斜角度を任意に調整して圧縮機８の吐出容量を任意の大きさに変化させることができる。
【００６１】
第４実施例の圧縮機８においては、ワンウエイクラッチユニット５が回転軸６とドライブプレート１３との間に設けられているので、回転軸６が図示しない内燃機関等の動力源によってプーリ１等を介して回転駆動されて、圧縮機８の駆動方向に回転する時には、ワンウエイクラッチ部５３が係合状態になってドライブプレート１３へ動力を伝達し、斜板１５を回転させる。従って、プーリ１が回転している時はドライブプレート１３と斜板１５が常時回転しているが、空調装置の必要がない場合には斜板室２６の制御圧を最大として、斜板１５の傾斜角度を零とすることにより、ピストン２４の往復運動を停止させる。従って、この場合は圧縮機８が空転状態となって殆ど動力を消費しないから、プーリ１と回転軸６との間に電磁クラッチ等を設けて動力伝達を遮断する必要がない。
【００６２】
また、圧縮機８の万一のロック等の原因によって、回転軸６からドライブプレート１３へ伝達されるトルクが過大な値に達した場合には、前述のようにしてワンウエイクラッチ部５３が非係合となってシステム全体を保護する。また、動力源と共にプーリ１が停止している時や、例えば、動力源に回転変動があって伝達される回転動力に逆転成分が含まれているために回転軸６が瞬間的に逆転するような時でも、ワンウエイクラッチ部５３が非係合となって、逆転成分が圧縮機８へ伝達されるのを阻止する。
【００６３】
このように、第４実施例の圧縮機８は、実質的に前述の第３実施例のそれと同様な作用効果を奏するだけでなく、第４実施例の圧縮機８における特有の構成として、ワンウエイクラッチユニット５が圧縮機８そのもののハウジング１０の内部に組み込まれるようにして付設されているので、ワンウエイクラッチユニット５の潤滑を、圧縮機８の内部を循環している潤滑油の一部によって行なうことができるという利点を有する。従って、第４実施例の圧縮機は、ワンウエイクラッチユニット５のためにグリース潤滑等を行なうことを必要としないし、摩耗や過熱の恐れがなくなるという点においても有利になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す縦断正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面における横断側面図である。
【図３】図２の要部を拡大して示す横断側面図である。
【図４】図３に示す要部の他の作動状態を示す横断側面図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す縦断正面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ断面における第２実施例の要部の横断側面図である。
【図７】図６に示す要部の他の作動状態を示す横断側面図である。
【図８】本発明の第３実施例を示す縦断正面図である。
【図９】本発明の第４実施例を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１…プーリ
３…緩衝ダンパー
４…ハブ
５…ワンウエイクラッチユニット
６…回転軸
７…電動モータ
８…冷媒圧縮機
１０…圧縮機のハウジング
１２…弾性体
１３…ドライブプレート
１５…斜板
２２…シリンダブロック
２３…シリンダボア
２４…ピストン
２５…作動室
２６…斜板室
５１…外輪
５２…内輪
５３…ローラー型のワンウエイクラッチ部
５３ａ…ローラー
５３ｂ…楔面
５３ｃ…第２のポケット部
５３ｄ…スプリング
５３ｅ…保持器
５３ｆ…第１のポケット部
５４…スプラグ型のワンウエイクラッチ部
５４ａ…スプラグ
５４ｂ…スプリング
５５…外輪
５６…ベアリング部
７１…回転子
７１ａ…巻線部
７２…固定子
７２ａ…固定子ブラケット
７２ｂ…マグネット
【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】
2004003456.tif 000008
【図７】
2004003456.tif 000009
【図８】
2004003456.tif 000010
【図９】
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