JP2001124111A - 電磁クラッチ用カップリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸の捩り振動を有効に低減し、かつクラ
ッチミート時の騒音や衝撃に対する低減機能及びアーマ
チュアの軸方向作動性を向上させる。 【解決手段】 カップリング７は、コンプレッサシャフ
ト５に取り付けられるハブ７１と、アーマチュア６に取
り付けられるアウターリング７２と、その間に配置され
た環状のマス部材７３と、ハブ７１とマス部材７３を弾
性的に連結する第一の弾性体７４と、アウターリング７
２とマス部材７３を弾性的に連結する第二の弾性体７５
とを備える。相対的に、第一の弾性体７４はばね定数が
高く、第二の弾性体７５はばね定数が低くなっている。
そして高ばね定数の第一の弾性体７４を捩りばねとし、
マス部材７３を慣性質量とする捩りダンパ系Ｄの捩り方
向固有振動数は、コンプレッサシャフト５を捩りばねと
し、ハブ７１及びボス部材７７を慣性質量とする振動系
の捩り方向固有振動数に合わせて設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部から入力され
る回転駆動力を回転軸に伝達すると共にトルク変動を吸
収するカップリングに関し、特に、自動車の車室空調装
置における電磁クラッチに設けられるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車室空調装置の冷凍サイクルに
おいて冷媒を圧縮するコンプレッサの電磁クラッチは、
従来、例えば図３に示すような構造を有する（例えば実
開昭６２−１６７９３６号公報参照）。

【０００３】すなわち、上記電磁クラッチは、非回転の
電磁コイル１０１と、これを包囲するように配置される
と共にコンプレッサの軸孔ハウジング１０３の外周に軸
受１０４を介して回転自在に保持され外周にプーリ１０
２ａが設けられたロータ１０２と、このロータ１０２の
端面に近接対向されたアーマチュア１０６と、このアー
マチュア１０６を前記軸孔ハウジング１０３に挿通され
たコンプレッサシャフト１０５に対して軸方向移動自在
に連結するカップリング１０７とを備える。

【０００４】カップリング１０７は、コンプレッサシャ
フト１０５の先端部外周に取り付けられたハブ１０７ａ
と、このハブ１０７ａの外周側に同心的に配置されアー
マチュア１０６に円周方向複数のリベット１０８を介し
て連結されたアウターリング１０７ｂと、このアウター
リング１０７ｂと前記ハブ１０７ａとの対向周面間に加
硫接着された環状のエラストマからなる弾性体１０７ｃ
とを備える。そしてこのカップリング１０７は、電磁コ
イル１０１を励磁することによって回転中のロータ１０
２に吸着されたアーマチュア１０６から、コンプレッサ
シャフト１０５へトルクを伝達する機能と、電磁コイル
１０１への励磁電流を遮断した時にアーマチュア１０６
をロータ１０２の端面から軸方向距離Ｌだけ離すように
付勢するばね機能と、電磁コイル１０１の励磁によるア
ーマチュア１０６のロータ１０２とのクラッチミート時
の騒音や衝撃を低減する機能とを兼ねるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】コンプレッサの電磁ク
ラッチにおいて、コンプレッサシャフト１０５を捩りば
ねとし、ハブ１０７ａを慣性質量とする振動系の捩り方
向固有振動数は、通常、１０００Ｈｚ程度であり、コン
プレッサ、特に斜板レシプロタイプのコンプレッサは比
較的周波数の高い捩り振動を発生するため、前記コンプ
レッサシャフト１０５とハブ１０７ａからなる振動系が
１０００Ｈｚ付近で共振し、コンプレッサの振動及び騒
音を増大させる問題がある。

【０００６】ところが、従来のカップリング１０７は、
電磁コイル１０１を通電した時のアーマチュア１０６の
作動性を向上させ、かつアーマチュア１０６がロータ１
０２の端面に吸着されてコンプレッサシャフト１０５へ
のトルク伝達が開始される時の捩り衝撃を緩和させる観
点からは、弾性体１０７ｃの軸方向及び捩り方向のばね
定数をある程度低く設定する必要がある。このため、弾
性体１０７ｃを捩りばねとし、アーマチュア１０６及び
ロータ１０２を慣性質量とした副振動系の捩り方向固有
振動数が低く、コンプレッサシャフト１０５とハブ１０
７ａからなる振動系の１０００Ｈｚ付近での共振を、前
記副振動系の動的吸振作用によって有効に低減すること
ができないといった問題が指摘される。

【０００７】本発明は、上記のような問題に鑑みてなさ
れたもので、その技術的課題とするところは、クラッチ
作動時の良好な作動性や緩衝性を確保すると共に、回転
軸とハブからなる振動系の共振によるコンプレッサの振
動や騒音を有効に低減可能とすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明に係る電磁クラッチ用カップリングは、電磁コイ
ルを包囲したロータに対向され前記電磁コイルの励磁に
より前記ロータに吸着されるアーマチュアと、前記ロー
タと同心的に配置された回転軸側との間に介在され、前
記回転軸に取り付けられるハブと、このハブの外周側に
同心的に配置され前記アーマチュア側に取り付けられる
アウターリングと、前記ハブとアウターリングの間に配
置されたマス部材と、前記ハブとマス部材を弾性的に連
結するエラストマからなる第一の弾性体と、この第一の
弾性体より相対的に低ばね定数であって前記アウターリ
ングとマス部材を弾性的に連結するエラストマからなる
第二の弾性体とを備える。

【０００９】上記構成によれば、アーマチュアに固定さ
れたアウターリングをマス部材及び第一の弾性体を介し
てハブ側に連結している第二の弾性体は、低ばね定数で
あるため、電磁コイルに励磁電流を与えた時に、その磁
力によってアーマチュアが容易にロータに吸着され、か
つアーマチュアとロータの吸着時にロータからのトルク
伝達によって発生する捩り方向衝撃荷重が有効に低減さ
れる。

【００１０】第一の弾性体は相対的に高ばね定数である
ため、マス部材とで、捩り方向固有振動数の高い副振動
系を構成することができる。このため、回転軸を捩りば
ねとしハブを慣性質量とする振動系の高周波数域での共
振による振動や騒音は、前記副振動系の動的吸振作用に
よって、有効に低減される。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る電磁クラッ
チ用カップリングの典型的な一実施形態を、自動車用車
室空調装置のコンプレッサにおける電磁クラッチの一部
と共に示すものであり、図２はこの実施形態のカップリ
ングを単体で示すものである。図１に示される電磁クラ
ッチは、基本的には先に説明した図３のものと同様の構
成を備えており、すなわち参照符号１は非回転の電磁コ
イル、参照符号２はこの電磁コイル１を包囲するように
配置され外周にプーリ部２１が一体的に設けられた磁性
体からなるロータである。ロータ２は、コンプレッサの
軸孔ハウジング３の外周に軸受４を介して回転自在に保
持されている。また、前記軸孔ハウジング３の内周に
は、コンプレッサ内の冷媒圧縮機構（図示省略）を動作
させるコンプレッサシャフト５が挿通されている。

【００１２】参照符号６は磁性体からなる円盤状のアー
マチュアで、ロータ２の端面２２と近接対向した状態に
配置されており、軸孔ハウジング３の外端開口部３ａか
ら突出したコンプレッサシャフト５の先端部外周側に、
本発明の実施形態によるカップリング７を介して、軸方
向変位可能な状態で取り付けられている。

【００１３】カップリング７は、コンプレッサシャフト
５の先端部にボルト５１を介して取り付けられるハブ７
１と、アーマチュア６に取り付けられるアウターリング
７２と、前記ハブ７１とアウターリング７２の間に配置
された環状のマス部材７３と、前記ハブ７１とマス部材
７３を弾性的に連結する第一の弾性体７４と、前記アウ
ターリング７２とマス部材７３を弾性的に連結する第二
の弾性体７５とを備える。

【００１４】ハブ７１は、金属板で成形されたものであ
って、内周の円盤部７１ａ及びその外周から軸方向外側
へ突出した外周筒状部７１ｂとを有する。前記円盤部７
１ａは、円周方向複数のリベット７６で結合されたボス
部材７７によって補強されている。

【００１５】アウターリング７２は、アーマチュア６に
おけるロータ２と反対側の端面の外周部に、円周方向複
数のリベット７８を介して固定された外周フランジ部７
２ａと、この外周フランジ部７２ａの内周端からハブ７
１の外周筒状部７１ｃの外周側を軸方向外側に向けて延
びる筒状本体部７２ｂとを有する。

【００１６】第一及び第二の弾性体７４，７５はエラス
トマからなるものであって、このうち第一の弾性体７４
は、ハブ７１の外周筒状部７１ｂの外周面と、これに半
径方向に対向するマス部材７３の内周面に加硫接着され
ており、第二の弾性体７５は、マス部材７３の外周面
と、これに半径方向に対向するアウターリング７２の筒
状本体部７２ｂの内周面に加硫接着されている。

【００１７】マス部材７３は、ハブ７１の外周筒状部７
１ｂとアウターリング７２の筒状本体部７２ｂとの中間
位置より内周側に偏在している。すなわち第一の弾性体
７４の径方向肉厚Ｔ_１ は小さく、第二の弾性体７５の
径方向肉厚Ｔ_２ は大きくなっており、このため第一の
弾性体７４は相対的にばね定数が高く、第二の弾性体７
５は相対的にばね定数が低いものとなっている。そして
第一の弾性体７４が高ばね定数であることによって、こ
れを捩りばねとし、マス部材７３を慣性質量とする捩り
ダンパ系Ｄは、捩り方向固有振動数の高いものとなって
おり、好ましくは前記固有振動数は、コンプレッサシャ
フト５を捩りばねとし、ハブ７１及びボス部材７７を慣
性質量とする振動系の捩り方向固有振動数に合わせて、
１０００Ｈｚ程度に設定される。

【００１８】また、上記カップリング７は、第一の弾性
体７４、マス部材７３及び第二の弾性体７５が、ハブ７
１とアウターリング７２の間で、半径方向に直列的に配
置されているため、例えば外周側の第二の弾性体７５
を、先に説明した従来構造（図３）の弾性体１０７ｃと
同様の大きさとしても、マス部材７３及び第一の弾性体
７４のスペースは、ハブ７１の外周筒状部７１ｂを小径
にすることで確保され、したがってカップリング７の半
径方向及び軸方向の大型化を来さない。

【００１９】次に、以上のように構成された本実施形態
のカップリング７の作用を、電磁クラッチの動作と共に
説明する。

【００２０】まず、ロータ２は、その外周のプーリ部２
１に巻き掛けられたベルト（図示省略）を介して、エン
ジンのクランクプーリ等からの駆動力を与えられて回転
される。そして図１に示された状態から電磁コイル１に
励磁電流が供給されると、その磁力により、アーマチュ
ア６が第一及び第二の弾性体７４，７５の有する剪断弾
性に抗してロータ２側へ軸方向変位し、その端面２２に
吸着され、クラッチミート状態となる。そしてその時点
で、ロータ２の回転トルクがアーマチュア６からカップ
リング７のアウターリング７２、第二の弾性体７５、マ
ス部材７３、第一の弾性体７４及びハブ７１を介してコ
ンプレッサシャフト５へ伝達され、コンプレッサが運転
状態となる。

【００２１】これを更に詳しく説明すると、アーマチュ
ア６が磁力によりロータ２側へ軸方向移動する過程で
は、アーマチュア６と一体的に軸方向移動するアウター
リング７２と、ハブ７１の外周筒状部７１ｂとの間で、
第一及び第二の弾性体７４，７５が軸方向剪断変形を受
けるが、第二の弾性体７５は第一の弾性体７４よりも軸
方向剪断ばね定数が十分に低いので、前記剪断変形は主
に第二の弾性体７５で行われる。このため比較的小さい
磁力でも、すなわち電磁コイル１に与えられる電流値や
電磁コイル１のサイズ（巻数など）が比較的小さくて
も、アーマチュア６はロータ２側へ容易に軸方向移動す
ることができる。

【００２２】また、アーマチュア６がロータ２の端面２
２に吸着される時のクラッチミート音や、この時にロー
タ２の回転トルクがアーマチュア６へ急激に入力される
ことによる衝撃は、主に低ばね定数である第二の弾性体
７５の捩り方向剪断変形動作によって、有効に緩和され
る。

【００２３】先に説明したように、コンプレッサの電磁
クラッチにおいては、コンプレッサシャフト５を捩りば
ねとし、ハブ７１及びボス部材７７を慣性質量とする振
動系が、前記コンプレッサシャフト５の捩り振動を受け
て、１０００Ｈｚ付近で捩り方向に共振する。しかし、
この共振領域では、第一の弾性体７４を捩りばねとし、
マス部材７３を慣性質量とする捩りダンパ系Ｄが、前記
振動系から入力される捩り方向振動と逆位相で共振して
動的吸振効果を発揮する。すなわち、前記捩りダンパ系
Ｄの捩り共振によるトルクは前記入力振動のトルクと方
向が反対であるため、入力振動の捩れ角が低減され、こ
のため、コンプレッサの振動が低減される。

【００２４】なお、本発明において、相対的に第一の弾
性体７４を高ばね定数、第二の弾性体７５を低ばね定数
とするには、上記実施形態のような径方向肉厚の相違に
よるもののほか、例えば軸方向の肉厚の相違によるも
の、第二の弾性体７５に円周方向複数の窓部を設けるこ
とによるもの、第一の弾性体７４と第二の弾性体７５の
エラストマ材質の相違によるもの、第一の弾性体７４を
金属スリーブを介して圧入する構造とすることにより予
圧縮を与えることによるもの等、種々の手段が採用可能
である。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係る電磁クラッチ用カップリン
グによると、アーマチュアに固定されたアウターリング
とマス部材の間に介在する第二の弾性体を、低ばね定数
としたことによって、前記アーマチュアの磁気吸着によ
る良好なクラッチ作動性が確保されると共に、クラッチ
ミート時の衝撃や騒音が有効に緩和され、前記マス部材
と相対的に高ばね定数である第一の弾性体が捩り方向固
有振動数の高い副振動系（ダイナミックダンパ）を構成
することによって、コンプレッサ駆動による振動及び騒
音を低減することができ、しかも第一及び第二の弾性体
が半径方向に直列的に配置されているため、取付スペー
スの大型化を来さない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電磁クラッチ用カップリングの典
型的な一実施形態を、電磁クラッチの一部と共に、軸心
を通る平面で切断して示す断面図である。

【図２】上記実施形態のカップリングを、軸心を通る平
面で切断して示す拡大断面図である。

【図３】従来技術に係る電磁クラッチ用カップリング
を、電磁クラッチの一部と共に、軸心を通る平面で切断
して示す断面図である。

【符号の説明】

１ 電磁コイル ２ ロータ ２１ プーリ部 ２２ 端面 ３ 軸孔ハウジング ３ａ 外端開口部 ４ 軸受 ５ コンプレッサシャフト（回転軸） ５１ ボルト ６ アーマチュア ７ カップリング ７１ ハブ ７１ａ 円盤部 ７１ｂ 外周筒状部 ７２ アウターリング ７２ａ 外周フランジ部 ７２ｂ 筒状本体部 ７３ マス部材 ７４ 第一の弾性体 ７５ 第二の弾性体 ７６，７８ リベット ７７ ボス部材 Ｄ 捩りダンパ系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁コイル（１）を包囲したロータ
   （２）に対向され前記電磁コイル（１）の励磁により前
   記ロータ（２）に吸着されるアーマチュア（６）と、前
   記ロータ（２）と同心的に配置された回転軸（５）側と
   の間に介在され、 前記回転軸（５）に取り付けられるハブ（７１）と、 このハブ（７１）の外周側に同心的に配置され前記アー
   マチュア（６）側に取り付けられるアウターリング（７
   ２）と、 前記ハブ（７１）とアウターリング（７２）の間に配置
   されたマス部材（７３）と、 前記ハブ（７１）とマス部材（７３）を弾性的に連結す
   るエラストマからなる第一の弾性体（７４）と、 この第一の弾性体（７４）より相対的に低ばね定数であ
   って前記アウターリング（７２）とマス部材（７３）を
   弾性的に連結するエラストマからなる第二の弾性体（７
   ５）と、を備えることを特徴とする電磁クラッチ用カッ
   プリング。