【手続補正書】
【提出日】平成17年8月24日(2005.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】        明細書
【発明の名称】    冷媒を断熱したピストンコンプレッサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸気及び圧縮するコンプレッサユニット（２）が収容されたハウジング（１）と、前記コンプレッサユニット（２）を介して冷媒を流通させる吸気領域（４）と排気領域（５）とが少なくとも実質的に形成されたハウジングカバー（３）とを備えた車両空調システム用コンプレッサにおいて、
前記吸気領域（４）と前記排気領域（５）が、低い熱伝導率の断熱材（７，１５）で断熱されている内壁（８，１０）を有していることを特徴とする車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項２】
前記断熱材（７，１５）が、前記吸気領域（４）と排気領域（５）の内壁（８，１０）の略全体を覆っていることを特徴とする請求項１記載の車両空調システム用コンプレッサ。【請求項３】
前記断熱材（７，１５）が、フォーム材からなることを特徴とする請求項１記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項４】
前記ハウジングカバー（３）に隣接するバルブプレート（１４）が、前記冷媒に接触する領域で断熱されていることを特徴とする請求項１記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項５】
前記コンプレッサユニット（２）が、シリンダブロックのシリンダ内で往復運動する少なくとも１つのピストン（１０９）を備え、該シリンダ内面の少なくとも一部が断熱材で被覆されていることを特徴とする請求項４記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項６】
前記ピストン（１０９）の少なくとも一部が、断熱材で被覆されていることを特徴とする請求項５記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項７】
前記ハウジングカバー（３）が、アルミニウムあるいはセラミック材料の熱伝導率より低い熱伝導率の金属から製造されていることを特徴とする請求項１記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項８】
前記コンプレッサユニット（２）が、内燃機関エンジン側から駆動ベルト（１１６）を介して駆動力が伝達される駆動軸（１０７）と、該駆動軸（１０７）周囲のポンプユニット内に配置されたシリンダブロック内のそれぞれの長手方向軸に沿って往復運動するとともに前記駆動軸（１０７）に平行な長手方向軸を有する複数のピストン（１０９）と、前記駆動軸（１０７）に取り付けられて駆動軸（１０７）の回転時にピストン（１０９）を往復運動させる回転斜板（１１０）とから構成されることを特徴とする請求項１記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項９】
前記コンプレッサユニット（２）が、前記駆動ベルト（１１６）に係合するベルトプーリ本体（１１５）を備えるとともに、該ベルトプーリ本体（１１５）が、所定の熱負荷及び／又は物理的負荷限界を超えたときに自動的に係合解除するカップリング装置（１１７）を介して駆動軸（１０７）に連結されていることを特徴とする請求項８記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項１０】
前記カップリング装置（１１７）が、前記駆動軸（１０７）に固定されて前記ベルトプーリ本体（１１５）の内部に同軸配置されたカップリングディスク（１１９）の外側円筒面と前記ベルトプーリ本体（１１５）との間に配置されていることを特徴とする請求項９記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項１１】
前記カップリング装置（１１７）が、回転振動を減衰させるための減衰ダンパ（１１８）を備えていることを特徴とする請求項１０記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項１２】
前記カップリング装置（１１７）が、前記ベルトプーリ本体（１１５）と前記カップリングディスク（１１９）を摩擦係合させる環状押圧部材（１２１）とで構成されていることを特徴とする請求項１０記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項１３】
前記押圧部材（１２１）が、所定圧力の流体媒体で充填されていることを特徴とする請求項１２記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項１４】
前記押圧部材（１２１）が、圧力を減らして前記カップリング装置（１１７）の係合を解除させる少なくとも１つの物理的破壊点（１２２）を有していることを特徴とする請求項１３記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項１５】
冷媒を吸気及び圧縮するコンプレッサユニット（２）が収容されたハウジング（１）と、前記コンプレッサユニット（２）を介して冷媒を流通させる吸気領域（４）と排気領域（５）とが少なくとも実質的に形成されたハウジングカバー（３）とを備えた車両空調システム用コンプレッサにおいて、
前記コンプレッサユニット（２）が、内燃機関エンジン側から駆動ベルト（１１６）を介して駆動力が伝達される駆動軸（１０７）と、該駆動軸（１０７）周囲のポンプユニット内に配置されたシリンダブロック内のそれぞれの長手方向軸に沿って往復運動するとともに前記駆動軸（１０７）に平行な長手方向軸を有する複数のピストン（１０９）と、前記駆動軸（１０７）に取り付けられて駆動軸（１０７）の回転時にピストン（１０９）を往復運動させる回転斜板（１１０）と、前記駆動ベルト（１１６）にベルトプーリ本体（１１５）の外側円筒面で係合させる駆動ホイール（１１４）と、前記駆動軸（１０７）に連結された外側及び内側円筒面を有するベルトプーリ本体（１１５）が所定の熱負荷及び／又は物理的負荷限界を超えたときに前記駆動軸（１０７）との連結を自動的に係合解除するカップリング装置（１１７）とを備えているとともに、
前記カップリング装置（１１７）が、前記ベルトプーリ本体（１１５）の内側円筒面と該カップリングディスク（１１９）の外側円筒面との間に配置されて前記ベルトプーリ本体（１１５）と前記カップリングディスク（１１９）を摩擦係合させる環状の押圧部材（１２１）とで構成されていることを特徴とする車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項１６】
前記カップリング装置（１１７）が、回転振動を減衰させるための減衰ダンパ（１１８）を備えていることを特徴とする請求項１５記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項１７】
前記押圧部材（１２１）が、所定圧力の流体媒体で充填されていることを特徴とする請求項１５記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【請求項１８】
前記押圧部材（１２１）が、圧力を減らして前記カップリング装置（１１７）の係合を解除させる少なくとも１つの物理的破壊点（１２２）を有していることを特徴とする請求項１７記載の車両空調システム用コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、特に、車両空調システム用コンプレッサに関し、この車両空調システム用コンプレッサは、ハウジングと、このハウジングに設けられて冷媒を吸気且つ圧縮するコンプレッサユニットを有して、冷媒がフロント側のハウジングカバーに形成された吸気領域からコンプレッサユニットを介してハウジングカバーに形成された排気領域に流入するようになっている。
【０００２】
殆どの場合、この種のタイプの車両空調システム用コンプレッサは、空調システム用コンプレッサの呼ばれ、広い範囲で公知である。このような空調システム用コンプレッサは、外部から駆動されるコンプレッサ又はポンプユニットを包み込んだハウジングを備えている。例えば、軸方向ポンプとして設計構成されたポンプユニットは、シリンダブロック内を往復運動するピストンを備えている。通常、このような空調コンプレッサは、複数のピストンを備え、回転斜板又は揺動ディスクの原理によって駆動されている。回転斜板が回転すると、ピストンが軸方向に往復運動する。一方、ハウジングに支持されたディスクは回転を拘束されている。
【０００３】
殆どのタイプの空調システム用コンプレッサは、冷媒を利用している。環境への配慮が重要視される中、安全第一主義を優先すると、従来の冷媒に代えて、例えば、環境への悪影響を及ぼさない二酸化炭素（ＣＯ２）のような不活性ガスを冷媒として使用することが好ましい。しかし、このような冷媒を使用すると、空調システム用コンプレッサ内の圧力を高くしなければならず、例えば、材質を変更したり、ハウジングの壁厚を変更したりして、特別な構造が必要となる。
【０００４】
そして、空調システム用コンプレッサのハウジングに高強度の材料を使用すると、高密度の冷媒を利用して、吸気段階から所定の高圧を得ることができる。しかし、例えば、約１６０℃乃至１７０℃までの排気温度において、３０ＭＰａまでの爆発圧に耐えるようにすることが必要である。
【０００５】
前述のように、この種のタイプの空調システム用コンプレッサは、吸気領域と排気領域を備えている。吸入側の吸気領域では、冷媒が殆ど３０℃乃至４０℃の範囲の温度で流入し、圧力側の排気領域における温度は、８０℃から約１７０℃の範囲になる。
【０００６】
一般的に、空調システム用コンプレッサのハウジングは金属製であり、例えば、アルミニウムや高品質の鋼材又は高強度の鋼製である。したがって、排気領域の高温が吸気領域にも影響を及ぼし、冷媒が接触するハウジング材料を介して空調システム用コンプレッサの内部構造とともに吸気領域も加熱される。その結果、ガス状の冷媒も吸気領域で加熱され、冷媒の密度が低くなってしまう。これによって、ロスが生じたり、冷媒の質量流量も小さくなり、空調システム用コンプレッサの出力が低下する。排気領域の温度影響が吸気領域にも及ぶため、従来のコンプレッサの効率はかなり落ちていた。
【０００７】
また、本発明は、駆動軸に連結された駆動ホイールを介して駆動ベルトが空調システム用コンプレッサを駆動し、駆動ホイールが駆動ベルトに係合するベルトプーリ本体を有し、ベルトプーリ本体が駆動軸と直接又は間接にカップリング装置と連結されている、特に、車両空調システム用コンプレッサに関する。
【０００８】
上記車両空調システム用コンプレッサは、ベルトプーリ（以下、駆動ホイールという）上に案内される駆動ベルトを介して駆動される。駆動ベルトは、車両の内燃機関エンジンのクランク軸を介して駆動される。
【０００９】
車両空調システム用コンプレッサの動作に不調が生じる恐れもある。例えば、コンプレッサユニット又は駆動軸が損傷する恐れもある。駆動ベルトが駆動ホイールの周囲で小さな巻き掛け角で捲回されている場合、駆動ベルトは駆動ホイールすなわちベルトプーリに対してスリップすることが予想される。この場合、駆動ホイールはかなりの高温に加熱される。これによって、短時間のうちに駆動ベルトが損傷し、最終的には駆動ベルトは切断し、駆動ベルトによって駆動される周辺機器、例えば、ウォーターポンプやオルタネータでさえも、動作不能に陥ることになる。その結果、車両が故障してしまう。
【００１０】
駆動ベルトを駆動ホイールの周囲で大きな巻き掛け角、例えば、１８０°で捲回されている場合、駆動ベルトは駆動ホイールすなわちベルトプーリに対してスリップしにくくなる。この場合、駆動ベルトの溶融やエンジンの停止という問題を生じる。この場合においても、車両は故障することになる。
【００１１】
上述の問題点を回避するために、コンプレッサの駆動ホイールに電磁クラッチが一体にされてきた。駆動ベルトがスリップしたり、クラッチがスリップしたりすると、クラッチはかなりの高熱に加熱される。所定温度に達したとき、安全ヒューズがコイルへの電流を断ち切り、クラッチがコンプレッサの係合を解除して、駆動ベルトが駆動ホイールのベルトプーリ本体に対して回転し続けることができる。これによって、例えば、ウォーターポンプ及び／又はオルタネータのような駆動ベルトによって同時駆動される車両構成部品の安全性が確保される。
【００１２】
しかし、公知の電磁クラッチは、比較的大きな構造物となり、個々のの構成部品の比べて高価であり、かなりの価格比率を占める。構造が複雑なため、電磁クラッチは重量が大きくなり、電気自動車のように軽量化が要求されることと相反する。サイズも大きくなるため、空調システム用コンプレッサをコンパクトなエンジンに搭載することができなくなる。
【００１３】
別のタイプのものでは、外部にギア状の歯を備えたディスク状のゴム体よりなるオーバーロードクラッチが公知である。このギアは過剰な力が作用したとき屈曲する。この場合、クラッチは機械的構造のオーバーロードクラッチであり、係合を解除する力に一定の幅がある。そのため、このようなオーバーロードクラッチは信頼性が低い。
【００１４】
本発明の目的は、前述の車両空調システム用コンプレッサを改良し、従来の空調システム用コンプレッサに比べて効率が高く、小型軽量で製造が容易且つ廉価な車両空調システム用コンプレッサを開発することである。さらに、出力が高いとともに安全性も確保でき経済的でもあり、特に、公知の空調システム用コンプレッサと比較して、ベルト駆動装置及び内燃機関エンジンの保護に優れた車両空調システム用コンプレッサを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両空調システム用コンプレッサは、請求項１の特徴項の特徴によって目的を達成する。したがって、このタイプのコンプレッサは、冷媒に接触する構成要素、特に、吸気領域と排気領域との間の流路を形成する壁が、接触領域の少なくとも一部又は全部において断熱されている。
【００１６】
まず、本発明は、前述した従来の空調システム用コンプレッサにおける排気領域と吸気領域との間における大きな温度差が、吸気領域の加熱によって、及び、コンプレッサ構成要素の熱伝導による冷媒の加熱によって、効率を低下を招くことに着目している。
【００１７】
本発明は、冷媒に接触する構成要素を少しでも断熱して、冷媒の加熱を少しでも抑えることによって、前述の問題を少なくできることに着目している。
このため、吸気領域と排気領域との間の流路を形成する壁が、接触領域において少しでも冷媒から断熱されている。
ここで、この「断熱」の定義は、熱移動を避けるための完全な断熱を意味するものではない。本明細書では、空調システム用コンプレッサの構成要素から冷媒への熱伝導を減少させることができる程度の意味において、断熱という用語を使用する。この意味において、接触領域に設けられた断熱材は、吸気冷媒の加熱を低減し、空調システム用コンプレッサの効率を向上させる。
【００１８】
具体的には、断熱材は、低い熱伝導率のライニング材として構成されている。したがって、このライニング材は、空調システム用コンプレッサの内部の流路を形成する壁に設けられている。この場合、吸気領域の部分的なライニングによっても、ある程度の効果を得ることができる。
【００１９】
そして、空調システム用コンプレッサの構造を簡素化するために、低い熱伝導率のコーティング材として断熱材を構成することも可能である。この場合、公知のコーティング技術を利用でき、例えば、ＥＴＦＥ（他の材質よりも、摩耗や剥離からの保護材として機能するエチレンテトラフルオロエチレン＝テフロン）のような材料で１７０℃までの範囲の温度で耐熱性を有する材料を用いることができる。
【００２０】
さらに、空調システム用コンプレッサの構造をより簡素化するには、断熱材が吸気領域の内壁に設けられる。これによって、吸気側において、吸気される冷媒の加熱が低減される。吸気側の冷媒の加熱をもっと低減するために、吸気領域全体の内壁に断熱材を設けることが好ましく、これによって、吸気領域に吸引される冷媒の加熱を低減することができる。
【００２１】
吸気領域及び排気領域がハウジングカバーすなわちプレッシャカバーと呼ばれるハウジングカバー内に形成されていない場合には、断熱材は、排気チャンネルの内壁において、その排気領域全体の内壁に設けられる。このことも、ハウジングカバーの内壁全体に断熱材を設けることを意味する。さらに、ハウジングカバーの内壁全体に断熱材を不均一に設けたり、ハウジングカバーの内壁全体にコーティング材を不均一に設けたりすることも可能である。
【００２２】
前述のように、断熱材をライニング材のような形態で設けることも可能である。さらに、ルーズインサートのような形態でハウジングカバー内にライニング材を設け、そのルーズインサートが冷媒の流路を形成するようにしても効果的である。
【００２３】
ハウジングカバーの熱伝導を減少させるために、ハウジングカバーの内壁からライニングを離間させ、ハウジングカバーの実際の内壁とライニングとの間に隙間を設けることも可能である。この両者間の隙間は、ハウジングカバーと冷媒との間の熱移動を低減する。
【００２４】
具体的には、ライニングは、その一部の形状が一体スペーサを備えてハウジングカバーの内壁に接しており、インサートとハウジングカバーの内壁との間の隙間が冷媒の流路を減少させないようになっている。
【００２５】
さらに効果的には、多孔性の形態のライニング又はコーティングを用いて、フォーム内のガスクッションが、ハウジングカバーの内壁と冷媒との間の熱移動を低減するようにすることも可能である。このフォームは表裏又は互いに連通する孔を有し、フォームの構造が圧力差によって破壊されないようにすることが望ましい。
【００２６】
前述のように、冷媒の流路がハウジングカバーの内壁によって形成されるように、ハウジングカバーの内壁全体をコーティングすることが好ましい。このようなコーティングをするに当り、流れを生じさせるコーティングの表面構造は、例えば、鮫肌の表面のような粗い表面構造となっていてもよい。この場合、このような構造は、吸気領域及び排気領域のいずれにおいてでもよい。
【００２７】
同様に、ハウジングカバーの内壁にのみ粗い仕上げを形成したり、コーティングによって所定表面を形成してもよい。例えば、冷媒の流れを阻害するハウジングカバーの内壁の表面を、コーティング材料によって滑らかに仕上げることも可能である。
【００２８】
後述する空調システム用コンプレッサの場合、吸気領域及び排気領域を備えたハウジングカバーは、バルブプレートに接しており、冷媒の流路が、バルブプレートとハウジングカバーの内壁との間において部分的に形成されている。この場合、断熱材をバルブプレートに設けることが好ましい。このため、ハウジングカバーに面する側でバルブプレートをコーティングし、そのバルブプレートをハウジングカバーの一部とすることができる。
【００２９】
または、ハウジングカバーの内壁の場合のように、ハウジングカバーに面する側でバルブプレートにルーズインサートを設けることも可能である。さらに、このインサートが、少なくとも端部領域において及びバルブプレートとハウジングカバーとの間の継目においてシールの形態を有することが好ましい。
【００３０】
前述の構成は、ハウジングカバーの内壁と冷媒との間の熱伝導の低減にも関係する。しかし、さらには、流路から分岐して流路に繋がるポンプユニットの表面を低い熱伝導率の材料でコーティングして、冷媒の加熱を低減することも可能である。コーティングに関していえば、直接的には２つの機能があり、その１つは、空調システム用コンプレッサの構成要素と冷媒との間の熱移動を低減する作用と、他の１つは、コーティングによって摩耗及び剥離から保護してコンプレッサの寿命を向上させる作用である。
【００３１】
ポンプユニットが軸方向ピストンポンプとして設計されている場合、シリンダブロックのシリンダ表面の動作表面を低い熱伝導率の材料でコーティングすることが好ましい。これに用いられる断熱材は、摩耗及び剥離からの保護コーティングとして機能するとともに、この範囲で生じる物理的な応力に対して効果を発揮する。
【００３２】
さらに、ピストンの表面を低い熱伝導率の材料でコーティングし、そのコーティング材が同時に摩耗及び剥離からの保護膜として機能することも可能である。
【００３３】
ライニング又はコーティングからなる断熱材によって空調システム用コンプレッサの構成要素と冷媒との間の熱移動を低減する前述の構造とは別に、熱移動を低減する他の構造として、ハウジングカバー自体を低い熱伝導率の材料から製造することも可能である。
この場合、ハウジングカバーは、例えば、アルミニウムより低い熱伝導率の高強度鋼よりなる。より好適には、ハウジングカバーは、流路をコーティングしたりライニングしたりすることなく、熱移動をかなり低減できるような、セラミック材料やセラミック素材からなる。
【００３４】
駆動ベルト及びこれに係合する駆動ホイールによって駆動軸を介して駆動されるコンプレッサユニットを備え、駆動ホイールが駆動ベルトに係合するベルトプーリ本体を備え、駆動ベルトがカップリング装置を介して駆動軸に直接的又は間接的に連結され、熱負荷及び／又は物理的負荷が限界を越えたときにカップリング装置が係合を解除する空調システム用コンプレッサにおいて、他の目的は、本発明のさらなる特徴によって達成される。
【００３５】
さらに、本発明では、熱負荷が所定の限界を越えたり、物理的負荷が所定の限界を越えたり、前記負荷のいずれか一方が所定の限界を越えたときに、係合の解除が自動的に生じるように構成されている。
究極的には、自動的な係合の解除が常に生じることが確実になっている。この意味において、解除される負荷の限界及び負荷容量が予め設定されている。
【００３６】
これとともに、コンプレッサユニット又は駆動軸が破損したり、駆動ベルトが破損したりすることを常に防止することができる。最後に、コンプレッサユニット又は駆動軸が破損したときでも、駆動ベルトは運動を続けて破損することがなく、破損による空調システム用コンプレッサが動作不能になるだけである。
【００３７】
具体的には、空調システム用コンプレッサの通常運転状態に係合するカップリング装置は、ベルトプーリ本体と駆動軸に係合するカップリングディスクとの間で動作を行なうカップリング要素を備えている。このカップリング要素は、実際の係合時、すなわち、コンプレッサユニットの駆動時に機能する。特に、サイズの小型化の観点から、カップリング要素をベルトプーリ本体の内周面とカップリングディスクの外周面との間に設けることが好ましい。
この場合、ベルトプーリ本体の内周面とカップリングディスクの外周面の２つの表面は、互いに同軸上に設けられている。言い換えれば、駆動ベルトを捲回するように機能するベルトプーリ本体は、カップリングディスクの周囲で実質的に環状に延びている。
この構造では、ベルトプーリ本体及びカップリングディスクの両方は、隣り合って平行に延びる２つの表面を有する。これらの表面の間には、カップリング要素を備えたカップリング装置が設けられている。
【００３８】
さらに、カップリング要素とカップリングディスク又はコンプレッサユニットの駆動フランジとの間に、カップリング装置に関連して回転振動を減衰させるための振動ダンパを設けることが好ましい。この振動ダンパは、樹脂製要素又はゴム−金属要素よりなる。
これに関連して、カップリング装置は、カップリング要素として機能するとともに、振動ダンパとして機能する。しかし、係合の解除に使用される構成要素は、カップリング要素である。
【００３９】
カップリング要素の具体的に設計構成する可能性として、熱負荷及び／又は物理的負荷が限界を越えたときに、カップリング要素は係合を解除することが必要となる。このため、カップリング要素をばねとして設計構成し、温度が所定の限界値を越えたときに温度の影響によって弾性が一部喪失するように構成し、この作用によって係合を解除させることができる。
したがって、弾性を利用するカップリングは、ばねの見かけ上の疲労で決定される。この意味において、ばねは２つの作用を有することを容易に理解でき、他の作用として、ばねは、物理的負荷が限界を越えたときに、スリップクラッチのように動作を行い、係合を解除する。熱負荷及び物理的負荷の両方が限界を越えたときにも係合を解除する動作が行なわれる。
【００４０】
同様に、ベルトプーリ本体及びカップリングディスクの磁性材料に作用する永久磁石としてカップリング要素を構成することもできる。
この永久磁石は、所定の限界値より温度が高くなると、その磁力を部分的に喪失するようになっており、これによって、係合の解除を行なう。こうすることにより、所定の温度負荷の限界を越えたとき、係合の解除が確実となる。
【００４１】
カップリング装置を磁力を利用して行なわせる構造は、係合の係脱ができるようになっており、すなわち、カップリング要素が、駆動軸の損傷が検出されたとき、カップリング部品の係合を解除する弱い電磁石を備えて、係脱可能な係合ができる磁性カップリング部品を有する。このような構造は、空調システム用コンプレッサの損傷が検出されたときなど、コーティングを電気的に制御することができる。
【００４２】
より好適な構造では、カップリング要素は、ベルトプーリ本体と駆動ディスク又は駆動軸との間で摩擦係合する環状の押圧部材のように設計構成されている。構成要素間の押圧状態では、この押圧部材は摩擦係合している。
さらに振動ダンパを設けた場合には、カップリング要素、すなわち、押圧部材は、ベルトプーリ本体と振動ダンパとの間に設けられる。いずれにしても、押圧部材は、ベルトプーリ本体と駆動軸との間で動作を行い、他の構成要素を設けた場合には、機能する部材間で動作を行なう。
【００４３】
具体的には、押圧部材は、ベローズの形態をしており、好ましくは、薄膜金属製ベローズである。流体媒体によりベローズを立体的に膨張させられるように薄膜状に構成することが好ましい。摩擦係合のために、押圧部材は、所定圧力で流体媒体で充填させられる。流体媒体は、気体でも液体で気液混合体でもよい。いずれにしても、圧力が作用した状態において、押圧部材は、自動的に係合して、ベルトプーリ本体を介して空調システム用コンプレッサが回転駆動される。
【００４４】
所定の熱負荷及び／又は物理的負荷が限界を越えたとき、上記押圧部材が係合を解除する。このため、流体媒体は大きな熱膨張係数を備え、所定の温度を越えたときに押圧部材の一部を開放させ又は押圧部材を破裂させ、内部圧力を低下させて、この動作によって係合を解除する。
いずれにしても、駆動ベルトがベルトプーリ本体上でスリップすると、これによって、約３００℃まで加熱され、その熱がベルトプーリ本体の内周面に隣接する押圧部材に移動する。温度が高くなると、押圧部材を開放又は破裂させるように流体媒体が膨張し、これによって圧力が開放されて、ベルトプーリ本体と駆動軸又はカップリングディスクとの間に係合力に必要とされる押圧部材の接触圧力がなくなる。
これによって、熱負荷が生じたときには、係合の解除が行なわれる。
【００４５】
同様に、解除圧力に利用される物理的破壊点を所定に定めて押圧部材を係合の解除に利用することができる。このため、所定の破壊点は、押圧部材内に作用させられる圧力又は流体媒体を開放するように、押圧部材を破壊する。しかし、破壊に必要とされる力は、カップリングディスク又は振動ダンパに対して所定の位置で押圧部材を静摩擦、押圧力等で保持する力より小さいことが必要である。
これによって、物理的負荷の限界が越えたときに、係合が解除される。
【００４６】
同様に、圧力を開放し、係合を解除するために、押圧部材が、押圧部材内の圧力上昇に関係なく溶融し、所定の温度に達したとき、圧力媒体を開放する少なくとも１つの安全ヒューズを備えていることが好ましい。より好適には、圧力部材の周囲に沿って複数の安全ヒューズを設け、ベルトプーリ、すなわち、ベルトプーリ本体の角度位置に拘らず、少なくとも１つの安全ヒューズが駆動ベルトの摺動により加熱したベルトプーリ領域に近接して設けられている。いずれにしても、こうすることで、所定の熱負荷の限界を越えたときに、自動的に係合の解除が生じる。
【００４７】
車両空調システム用コンプレッサの機能停止によって、ベルトプーリ本体の加熱を引き起こす駆動ベルトの摺動が生じたり、駆動エンジンの故障を引き起こす駆動ベルトの損傷や駆動ベルトの破損を生じるので、押圧部材が圧力を開放するように機能する所定の物理的破壊点を少なくとも１つ有し、圧力を開放するように所定の安全ヒューズを少なくとも１つ有するようにして、前述の２つの係合解除機構を組み合わせることが好ましい。
このため、所定の物理的負荷によって所定の破壊点で破壊するするように、押圧部材が、少なくとも高い摩擦係数によってその素材自体が係合するように所定の位置に保持されていることが好ましい。
【００４８】
押圧部材の具体的構成として、その押圧部材は、ベルトプーリ本体の内周面とカップリングディスク又は振動ダンパの外周面との間において、中空環状形状として環状に延びていることが好ましい。
言い換えれば、押圧部材は、ベルトプーリ本体のカップリングディスクとの間、すなわち、係合すべき後述する構成要素の２つの周面の間を延びている。この位置に設けられた振動ダンパは、見かけ上の中間要素として機能し、摩擦による係合及び解除には関与しない。
【００４９】
空調システム用コンプレッサ又は押圧部材の長手方向断面において、押圧部材は、実質的に矩形の圧力室を有する。この矩形の圧力室に隣接して、長手方向断面が圧力室より狭くなっている押圧部材の解離部分が外側に向っている。解離部分は、隣接する壁が閉じており、１つの目的を達成するために、安全ヒューズによってその領域の全体または部分的に閉じている。解離部分における壁同士の連結は、所定の破壊点を生じるように設けてもよい。
【００５０】
特に、所定の熱負荷及び所定の物理的負荷の限界を越えて自動的に係合の解除を生じるようにするとき、押圧部材の長手方向断面を圧力室と解離部分とでＵ形状に結合して、２つの解離部分を設けることが好ましい。この構造では、１つの解離部分が所定の熱負荷の限界を越えたときに係合を解除するように機能し、他の解離部分が所定の物理的負荷の限界を越えたときに係合を解除するように機能するようになっている。このため、１つの解離部分は安全ヒューズであり、他の解離部分は所定の物理的破壊点である。安全ヒューズと所定の物理的破壊点を押圧部材の全周に沿って連続させたり、一部領域又は部分的に設けてもよい。
【００５１】
本発明の要旨から離れることなく、改良及び更なる改変を行なうことができる。
このため、請求項１に従属する請求項を参考にすることができ、図面を参照して説明される本発明の種々の実施例における詳細な説明を参考にすることができる。図面を参照して説明される本発明の好適実施例に関連し、発明内容の好適実施例及び更なる改変が以下に説明される。
【００５２】
【実施例】
図１は、車両空調システム用コンプレッサを示している。車両空調システム用コンプレッサは、ハウジング１と、このハウジング１に設けられて冷媒を吸気且つ圧縮するコンプレッサユニット２を有する。冷媒は、例えば、二酸化炭素ＣＯ２である。
【００５３】
冷媒は、フロント側のハウジングカバー３に形成された吸気領域４から、コンプレッサユニット２を介して、同様にハウジングカバー３に形成された排気領域５に流入する。
【００５４】
本発明によれば、冷媒と接触するコンプレッサの構成要素、すなわち、吸気領域４と排気領域５との間の流路６を形成する壁は、少なくとも接触領域において冷媒から断熱されている。
【００５５】
図１の実施例では、断熱材７が小さい熱伝導率のコーティング材として設けられている。断熱材７は、吸気孔９の内壁８と、排気孔１１の内壁１０の両方に設けられている。特に、吸気領域４の内壁８，１０全体を断熱するため、ハウジングカバー３の内壁８，１０全体がコーティングされている。
【００５６】
図２に部分的に拡大して示されるように、吸気領域４では、断熱材が、ハウジングカバー３の内壁８，１０内のルーズインサート１２として敷設されている。このルーズインサート１２は、内壁８，１０から僅かに離間している。この隙間は、断熱材と一体のスペーサ１３によって確保されている。スペーサ１３は、、ハウジングカバー３の内壁８，１０に直に接している。
【００５７】
さらに、図１から理解できるように、ハウジングカバー３は、バルブプレート１４と結合している。断熱材は、同様に、バルブプレート１４にも設けられている。バルブプレート１４は、ハウジングカバー３の対向面を覆っており、好ましくは、ハウジングカバー３の内壁８，１０と同じ材料よりなる。したがって、ハウジングカバー３とバルブプレート１４との間に形成される流路は、全体が断熱された状態になっている。
【００５８】
コンプレッサの構成要素を断熱効果があり耐摩耗性があるようにコーティングすることに関しては、繰り返して説明することを避けるために、本明細書で既述した説明部分を参照すべきである。既述したものが、ハウジングカバー３の材料として採用される。
【００５９】
図を参照して説明されるように、この実施例の車両空調システム用コンプレッサは、軸動型の空調システム用コンプレッサである。
この実施例では、細部まで表されていないが、コンプレッサユニット１０１は、ハウジング１０２に関連付けられている。ハウジング１０２は、全体が２つのハウジング部分１０３，１０４よりなり、このうちハウジング部分１０３は、コンプレッサユニット１０１を内包するいわゆる駆動室として形成されている。
【００６０】
例えば、内燃機関エンジンがベルトプーリ１０６によりコンプレッサユニット１０１を駆動する。このベルトプーリ１０６の駆動力は、回転軸１０８を中心に回転する駆動軸１０７を介して伝達される。駆動軸１０７は、ハウジング１０２及びベルトプーリ１０６の内部において回転自在に支持されている。
【００６１】
ピストン１０９を駆動するために、ハウジング１０２に対して回転できないように取付けられた支持ディスク１１２に軸受１１１を介して回転斜板１１０が設けられている。支持ディスク１１２は、コネクティングロッド１１３を介して、１以上のピストン１０９に係合している。この構造によって、回転斜板１１０の回転により、支持ディスク１１２を介してピストンが長手方向に往復運動する。図示された実施例では、複数のピストン１０９が設けられている。
【００６２】
図示された空調システム用コンプレッサは、車両空調システム用コンプレッサであり、車両の図示しない内燃機関エンジンによって駆動される。この場合、内燃機関エンジンのクランク軸につながるベルトプーリを介して、駆動力がコンプレッサのホイール１１４に伝達される。この駆動ホイール１１４は、ベルトプーリ本体１１５よりなり、駆動ベルト１１６をガイドする。
【００６３】
図３に示されるように、ベルトプーリ本体１１５は、駆動ベルト１１６によって回転させられる。
図４乃至図７に示された実施例では、ベルトプーリ本体１１５に入力されるトルクは、カップリング装置１１７を介して駆動軸１０７に伝達される。選択された実施例では、カップリング装置１１７は、振動減衰ダンパ１１８を備えている。
【００６４】
本発明によると、カップリング装置１１７は、所定以上の熱負荷及び／又は物理的負荷が作用したときに、自動的に係合が解除されるように設計されており、係合が解除されたとき、ベルトプーリ本体１１５は自由に回転できるようになっている。
【００６５】
図４乃至図７に詳細に示されるように、カップリング装置１１７は、カップリング要素１２０を備えている。
カップリング要素１２０は、ベルトプーリ本体１１５と駆動軸１０７すなわちカップリングディスク１１９との間で機能する。この構造において、カップリング要素１２０は、ベルトプーリ本体１１５の内周とカップリングディスク１１９の外周との間に配設されている。ベルトプーリ本体１１５の内周とカップリングディスク１１９の外周の２つの表面は、互いに同軸に形成されている。
【００６６】
既述したように、振動減衰ダンパ１１８は、回転振動を減衰させ、カップリング装置１１７に関連付けられている。そして、振動減衰ダンパ１１８は、カップリング要素１２０とカップリングディスク１１９との間、すなわち、これらの構成要素の隣合う２つの表面の間に設けられている。この振動減衰ダンパ１１８は、実際の係合及び解除の動作には何ら関係しない。
【００６７】
さらに、図４乃至図７に示されるように、カップリング要素１２０は、環状に形成された押圧部材１２１の形状に設計構成されている。この押圧部材１２１は、ベルトプーリ本体１１５とカップリングディスク１１９とに摩擦係合する。
具体的には、押圧部材１２１は、薄肉の金属製ベローズであり、所定圧の流体を満たすことで摩擦係合するようになっている。押圧部材１２１によって生じる拘束力は、ベルトプーリ本体１１５とカップリングディスク１１９との間で作用する。
この関係において、押圧部材１２１は、接着、はんだ付け、スポット溶接等によって所定の位置に固定できる。
【００６８】
図５の拡大図から理解できるように、押圧部材１２１は、所定の制動点を有する。この制動点は、圧力を開放するため、すなわち、係合の解除のために利用される。これらの制動点のために、安全ヒューズ１２３が設けられており、図４及び図５の実施例では、カップリング装置１１７と組合せることで、所定の熱負荷や所定の物理的負荷以上になったとき、カップリング装置１１７は、自動的に係合を解除される。
【００６９】
図６及び図７に示された実施例では、図４及び図５の実施例とは異なり、所定の物理的制動点１２２及び安全ヒューズ１２３が互いに対向する位置に設けられていないが、ベルトプーリ本体１１５の内壁に面する押圧部材１２１の側にのみ形成されている。
【００７０】
さらに、図４乃至図７に一連に示されるように、押圧部材１２１は、長手方向断面が実質的に矩形圧力室１２４と、この圧力室と一体になって外側に指向する解離部分１２５とを有する。解離部分１２５は、圧力室１２４より狭い断面である。
図１３及び図１４に示された実施例では、２つの解離部分は互いに対向するように設けられており、押圧部材１２１の長手方向部分を連結し、実際に機能する圧力室１２４がＵ字状となる。
【００７１】
図６及び図７に示された実施例では、押圧部材１２１の一方側に−−ベルトプーリ本体１１５の内周に面する側に−−所定の物理的制動点１２２及び安全ヒューズ１２３として機能する解離部分１２５が設けられている。
【００７２】
さらに、図４及び図６に示されるように、ニードルベアリング１２６が設けられており、このニードルベアリング１２６が駆動室１０５の外側で駆動軸１０７を支持する。
さらに、ニードルベアリング１２６は、カップリングディスク１１９を支持するための利用される。ニードルベアリング１２６は駆動室１０５の外側に設けられているので、これらのベアリング１２６は大気圧下で使用される。
したがって、シール１２７が駆動室１０５を密封している。
【００７３】
最後に、図４及び図６に示されるように、滑りライニング１２８がベルトプーリ本体１１５とカップリングディスク１１９との間に設けられている。この滑りライニング１２８は、前述したようにコンプレッサの破損や係合の解除が生じた場合には、「安全ベアリング」としてすなわち滑り面又は滑りコーティングとして機能する。このとき、ニードルベアリング１２６は転動していない状態にある。ベルトプーリ本体１１５が所定時間内、例えば、少なくとも数時間の間、空転できるように、ベルトプーリ本体１１５のためにはこの種の安全ベアリングが必要である。この安全ベアリングは、径方向及び軸方向に設けられた滑りライニング１２８によって提供される。このため、耐熱性材料を使用することが好ましい。
【００７４】
前述のカップリング装置の動作に関しては、説明の繰り返しを避けるために、本明細書の既述部分を参照すべきである。
【００７５】
出願に含まれる請求の範囲は、将来登録される特許による保護を得るために、既得権を侵さずに苦心して作成されている。出願人は、明細書及び／又は図面に開示された範囲において他の特徴を請求の範囲とする権利を持っている。
【００７６】
従属項において請求された従属の請求の範囲は、それぞれの従属項の特徴によって独立項の主題のさらなる改変を示しており、従属項の特徴を独立して有効に保護することを放棄するものと解釈すべきでない。
【００７７】
しかし、これらの従属項の主題は、また、独立した発明として成立し、この発明は、先行する従属項の主題から独立した改変を含んでいる。
【００７８】
同様に、本発明は、明細書の１以上の実施例に限定されるべきでない。むしろ、本発明の範囲において、種々の変更及び改変が可能であり、特に、種々の変更、構成要素及び組合せ並びに材料の変更及び改変が可能である。例えば、個々の特徴又は構成要素の組合せや改変によっても発明は成立し、一般的な説明、実施例、請求の範囲及び図面に関連して説明された方法も本発明に含まれる。新規の主題の特徴の組合せや、新規な方法、及び、工程の順序についても、本発明に含まれ、これらは、製造過程、試験方法及び実際の方法にも及ぶ。
【００７９】
最後に、既述の実施例は、本発明の内容を詳細に説明するためだけに採用されたものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による車両空調システム用コンプレッサの実施例の側面から見た部分断面図であり、ハウジングカバーの吸気領域と排気領域のみを示す図。
【図２】  ハウジングカバーの吸気領域の拡大断面図であり、ハウジングカバーの内壁と間隔をおいて、ライニングに断熱材が設けられていることを示す図。
【図３】  主要な構成部品を備えた車両空調システム用コンプレッサの実施例の長手方向断面図。
【図４】  特定のベルト・プーリ構造を備えた、本発明による車両空調システム用コンプレッサの他の実施例の部分的な長手方向断面図。
【図５】  図４のＸ部分を詳細に示す拡大図。
【図６】  ベルト・プーリ構造を備えた、本発明による車両空調システム用コンプレッサの他の実施例の部分的な長手方向断面図。
【図７】  図６のＹ部分を詳細に示す拡大図。
【符号の説明】
１  ・・・ハウジング
２  ・・・コンプレッサユニット
３  ・・・ハウジングカバー
４  ・・・吸気領域
５  ・・・排気領域
６  ・・・流路
７  ・・・断熱材
８，１０  ・・・内壁
１２  ・・・ルーズインサート
１３  ・・・スペーサ
１４  ・・・バルブプレート
１０１  ・・・コンプレッサユニット
１０２  ・・・ハウジング
１０３，１０４  ・・・ハウジング部分
１０６  ・・・ベルトプーリ
１０７  ・・・駆動軸
１０９  ・・・ピストン
１１０  ・・・斜板
１１１  ・・・軸受
１１２  ・・・支持ディスク
１１３  ・・・コネクティングロッド
１１４  ・・・ホイール
１１５  ・・・ベルトプーリ本体
１１６  ・・・駆動ベルト
１１６  ・・・カップリング装置
１１７  ・・・カップリング装置
１１８  ・・・振動減衰ダンパ
１１９  ・・・カップリングディスク
１２０  ・・・カップリング要素
１２１  ・・・押圧部材
１２２  ・・・物理的破壊点
１２３  ・・・安全ヒューズ
１２４  ・・・圧力室
１２５  ・・・解離部分
１２６  ・・・ニードルベアリング
１２７  ・・・シール