JP2001241508A - 電磁クラッチ用カップリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラッチ作動時の良好な作動性や緩衝性を確
保し、回転軸の捩り方向及び軸方向への振動によるコン
プレッサの振動や騒音を有効に低減する。 【解決手段】 回転軸ｆに取り付けられるハブ１と、電
磁コイルａの励磁によりロータｂに吸着されるアーマチ
ュアｇに取り付けられるアウターリング２と、ハブ１と
その外周側のアウターリング２とを弾性的に連結する主
弾性体３と、ハブ１のリム部１３に圧入嵌着されたスリ
ーブ４と、このスリーブ４と同心的に配置した環状のマ
ス部材５と、スリーブ４とマス部材５の間に接着された
副弾性体６とを備える。副弾性体６とマス部材５は動的
吸振部Ｄを構成しており、その捩り方向及び軸方向の固
有振動数が、低減対象の所定の周波数帯域に設定され
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、例えば、自動車の車室空調
装置におけるコンプレッサの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５に示される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１００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
周にベアリング１０４を介して回転自在に保持され外周
にプーリ１０２ａ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１０
３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の先端部外周に螺子部材１０８を介して取り
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１０９を介して連結されたアウターリング１
０７ｂと、このアウターリング１０７ｂと前記ハブ１０
７ａのリム部との対向周面間に加硫接着された環状のゴ
ム状弾性材料からなる弾性体１０７ｃとを備える。

【０００５】そしてこのカップリング１０７は、電磁コ
イル１０１を励磁した時に、その磁力によってアーマチ
ュア１０６が軸方向移動して回転中のロータ１０２に吸
着されるのを、弾性体１０７ｃの変形によって許容する
と共に、このアーマチュア１０６からコンプレッサシャ
フト１０５へトルクを伝達し、電磁コイル１０１への励
磁電流を遮断した時には、弾性体１０７ｃの復元力によ
ってアーマチュア１０６をロータ１０２の端面から軸方
向距離Ｌだけ離し、電磁コイル１０１の励磁によるアー
マチュア１０６とロータ１０２とのクラッチミート時の
騒音や衝撃を低減する機能を有するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、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。そして、コンプレッ
サシャフト１０５を捩りばねとし、ハブ１０７ａを慣性
質量とする振動系も、その捩り方向固有振動数が、通常
１０００Ｈｚ程度の、比較的高周波数帯域にある。した
がって、この振動系が高周波数帯域で捩り共振して、コ
ンプレッサの振動及び騒音を増大させるといった問題が
指摘される。

【０００７】一方、従来構造のカップリング１０７は、
電磁コイル１０１を通電した時のアーマチュア１０６の
軸方向作動性を向上させ、かつアーマチュア１０６がロ
ータ１０２の端面に吸着されてコンプレッサシャフト１
０５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１０
６及びロータ１０２を慣性質量とする系の捩り方向固有
振動数が、比較的低周波数帯域にあり、したがって、コ
ンプレッサから発生する振動を有効に低減する動的吸振
効果が期待できない。

【０００８】また、コンプレッサシャフト１０５は軸方
向にも加振力を受け、この場合はコンプレッサシャフト
支持系をばねとし、コンプレッサシャフト１０５、ハブ
１０７ａ及び斜板（図示省略）等を慣性質量とする振動
系が共振するが、従来のカップリング１０７は、このよ
うな軸方向振動に対する防振効果も期待できない。

【０００９】本発明は、上述のような問題に鑑みてなさ
れたもので、その主な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、
回転軸の捩り方向及び軸方向への振動によるコンプレッ
サの振動や騒音を有効に低減可能とすることにある。

【００１０】

【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、回転軸に
取り付けられるハブと、電磁コイルの励磁によりロータ
に吸着されるアーマチュアに取り付けられるアウターリ
ングと、前記ハブとその外周側の前記アウターリングと
を弾性的に連結するゴム状弾性材料からなる主弾性体
と、前記ハブのリム部に圧入嵌着されたスリーブと、こ
のスリーブと同心的に配置した環状のマス部材と、前記
スリーブとマス部材の間に接着されたゴム状弾性材料か
らなる副弾性体と、を備える。前記副弾性体とマス部材
は、動的吸振部を構成するものであり、その捩り方向及
び軸方向の固有振動数を、低減対象の所定の周波数帯域
に設定することによって、その周波数帯域での共振によ
る動的吸振効果を発揮するものである。

【００１１】本発明においては、主弾性体を、アウター
リングと、副弾性体が接着されたスリーブとの間に接着
した構造としたり、あるいは、前記副弾性体をハブのリ
ム部に接着し、マス部材をこの副弾性体に圧入嵌着した
構造とすることによって、ゴム状弾性材料による主弾性
体と副弾性体を同時に成形・接着可能とすれば、安価に
製造することができる。

【００１２】

【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第一の実施形態を、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
に示すものである。この図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５に示されるものと同様
の構成を備える。

【００１３】すなわち図１における参照符号ａは非回転
の電磁コイル、参照符号ｂはこの電磁コイルａを包囲す
るように配置され、外周にプーリｃ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ｂは、コンプレ
ッサの軸孔ハウジングｄの外周にベアリングｅ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
ｄ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ｆが、回転可能
に挿通されている。参照符号ｇは磁性体からなる円盤状
のアーマチュアで、ロータｂの端面と近接対向した状態
に配置されており、軸孔ハウジングｄの外端開口部から
突出したコンプレッサシャフトｆの先端部外周側に、本
発明のカップリングｊを介して、軸方向変位可能な状態
で取り付けられている。

【００１４】カップリングｊは、コンプレッサシャフト
ｆの先端部に螺子部材ｈを介して取り付けられるハブ１
と、電磁クラッチのアーマチュアｇに取り付けられるア
ウターリング２と、前記ハブ１とアウターリング２とを
弾性的に連結する主弾性体３と、前記ハブ１のリム部１
３の内周面に圧入嵌着されたスリーブ４と、このスリー
ブ４の内周側に同心的に配置した環状のマス部材５と、
前記スリーブ４とマス部材５とを弾性的に連結する副弾
性体６とを備える。

【００１５】ハブ１は、コンプレッサシャフトｆに固定
される内周のボス部１１と、そこから外周側へ展開しア
ーマチュアｇの正面側に達する円盤部１２と、その外周
端からアーマチュアｇと反対側へ軸方向に延びるリム部
１３とを有する。一方、アウターリング２は、リベット
ｉを介してアーマチュアｇの外周部に固定される円周方
向複数のフランジ２ａと、このフランジ２ａの基部から
ハブ１のリム部１３の外周側をアーマチュアｇと反対側
に向けて延びる筒状本体部２ｂとを有する。主弾性体３
はゴム状弾性材料で成形されたものであって、前記リム
部１３の外周面と、これに半径方向に対向するアウター
リング２の筒状本体部２ｂの内周面に加硫接着されてい
る。

【００１６】主弾性体３の内周部には、アーマチュアｇ
側へ向けて突出した円弧状に延びる弾性突条３ａが円周
方向断続的に形成されて、ハブ１における円盤部１２の
外周部背面に加硫接着されている。この弾性突条３ａ
は、アーマチュアｇが主弾性体３の弾性によってロータ
ｂの端面から軸方向距離Ｌだけ離間した位置に保持され
ている時に、このアーマチュアｇにおけるロータｂと反
対側の端面に圧接するようになっている。

【００１７】副弾性体６はゴム状弾性材料によって成形
されたものであって、スリーブ４と、その内周側に同心
的に配置したマス部材５との対向周面間に加硫接着され
ており、前記スリーブ４、副弾性体６及びマス部材５に
よって、動的吸振部Ｄが構成されている。この動的吸振
部Ｄは、前記スリーブ４をハブ１におけるリム部１３の
内周面に圧入嵌着することによって、このリム部１３の
内周空間に収まっており、マス部材５は、副弾性体６の
捩り方向剪断変形及び軸方向剪断変形によって、ハブ１
に対して捩り方向及び軸方向へ相対変位可能となってい
る。

【００１８】動的吸振部Ｄの捩り方向固有振動数は、副
弾性体６の捩り方向剪断ばね定数及びマス部材５の捩り
方向慣性質量によって、コンプレッサシャフトｆを捩り
ばねとし、ハブ１を慣性質量とする振動系の捩り方向固
有振動数に同調させて、例えば１０００Ｈｚ付近に設定
されている。また、この動的吸振部Ｄの軸方向固有振動
数は、副弾性体６の軸方向慣性質量及びマス部材５の軸
方向剪断ばね定数によって、コンプレッサシャフト支持
系をばねとし、コンプレッサシャフトｆ、ハブ１及び斜
板（図示省略）等を慣性質量とする振動系の固有振動数
に同調させて設定されている。

【００１９】このカップリングｊの製造においては、図
示されていない金型内で、ハブ１のリム部１３と、その
外周側に同心的に配置したアウターリング２の筒状本体
部２ｂとの対向周面間に、主弾性体３を加硫成形・加硫
接着することによって、カップリング本体部分が製作さ
れる。一方、図示されていない他の金型内で、スリーブ
４と、その内周側に同心的に配置したマス部材５との対
向周面間に、副弾性体６を加硫成形・加硫接着すること
によって、ブッシュ状の動的吸振部Ｄが製作される。そ
して、前記リム部１３の内周面に、前記動的吸振部Ｄの
スリーブ４を適当な締め代をもって圧入嵌着することに
よって組み立てられる。

【００２０】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ｊの作用を、電磁クラッチの動作と共に
説明する。

【００２１】まず、ロータｂは、プーリｃ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している。そし
て図１に示された状態から電磁コイルａ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ｇが主弾性
体３の軸方向剪断変形を伴いながらロータｂ側へ軸方向
変位し、その端面に吸着されて、クラッチミート状態と
なる。そしてその時点で、ロータｂの回転トルクがアー
マチュアｇからカップリングｊのアウターリング２、主
弾性体３及びハブ１を介してコンプレッサシャフトｆへ
伝達され、コンプレッサ（ひいては空調装置）が運転状
態となる。

【００２２】このとき、アーマチュアｇがロータｂの端
面に吸着される時のクラッチミート音や、この時にロー
タｂの回転トルクがアーマチュアｇへ急激に入力される
ことによる衝撃は、低ばね定数である主弾性体３の捩り
方向剪断変形動作によって、有効に緩和される。

【００２３】また、ロータｂにアーマチュアｇが吸着さ
れたコンプレッサ運転状態から、電磁コイルａへの励磁
電流の供給が遮断されると、主弾性体３の弾性的な復元
力によって、アーマチュアｇはロータｂの端面から離
れ、図１の状態に復帰動作される。このため、ロータｂ
からアーマチュアｇ及びカップリングｊを介しての回転
トルクの伝達が遮断され、コンプレッサシャフトｆの回
転が停止される。このとき、復帰動作したアーマチュア
ｇは、ハブ１の背面に金属接触することはなく、主弾性
体３における弾性突条３ａによって緩衝されるので、騒
音の発生が防止される。

【００２４】先に説明したように、コンプレッサの運転
状態においては、コンプレッサシャフトｆを捩りばねと
し、ハブ１を慣性質量とする捩り振動系が、前記コンプ
レッサシャフトｆの捩り振動を受けて、比較的高い周波
数帯域で共振し、図２に一点鎖線で示されるように、通
常、その振動レベルが１０００Ｈｚ付近で極大となる。
しかし、この共振領域では、副弾性体６を捩りばねと
し、マス部材５を慣性質量とする動的吸振部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、前記動的吸振部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、図２に実線で示されるように、振動
レベルのピークが低減され、コンプレッサの振動及び騒
音を有効に低減することができる。

【００２５】また、コンプレッサシャフトｆは軸方向に
も加振力を受け、この場合はコンプレッサシャフト支持
系をばねとし、コンプレッサシャフトｆ、ハブ１及び斜
板（図示省略）等を慣性質量とする振動系が共振する
が、副弾性体６及びマス部材５からなる動的吸振部Ｄ
は、その軸方向固有振動数が、前記共振周波数帯域に設
定されているので、その動的吸振作用によって、前記軸
方向の振動も有効に低減する。

【００２６】次に図３は、本発明に係る電磁クラッチ用
カップリングｊの第二の実施形態を未装着状態で示すも
のである。この実施形態によるカップリングｊは、動的
吸振部Ｄにおける副弾性体６が、ハブ１におけるリム部
１３の内周面に加硫接着されると共に、前記リム部１３
の端縁に被着されたゴム膜部３ｂを介して、外周側の主
弾性体３と連続形成されており、動的吸振部Ｄにおける
マス部材５が、前記副弾性体６の内周面に圧入嵌着され
ている。その他の部分の構成は、基本的には先の図１に
示される第一の実施形態と同様である。

【００２７】ハブ１のリム部１３の内周面には、円周方
向に連続した曲面状の溝１３ａが形成されており、マス
部材５の外周面には、前記溝１３ａと対応する位置に、
円周方向に連続した曲面状の突条５ａが形成されてい
る。このため、副弾性体６は、前記リム部１３とマス部
材５との間で、前記溝１３ａ及び突条５ａによって径方
向に蛇行した状態に介在しており、これによってマス部
材５が容易に脱落しないようになっている。

【００２８】上記第二の実施形態によるカップリングｊ
も、ハブ１に動的吸振部Ｄを設けたことによって、基本
的には図１に示される第一の実施形態と同様の作用・効
果を奏するものである。また、このカップリングｊの製
造に際しては、ハブ１のリム部１３と、その外周側に同
心的に配置したアウターリング２の筒状本体部２ｂとの
間の主弾性体３の加硫成形・加硫接着と、前記リム部１
３の内周面への副弾性体６の加硫成形・加硫接着を、一
つの金型内で同時に行うことができる。このため、動的
吸振部Ｄを設けたことによって加硫工程が増大すること
はなく、金型装置も一つで良く、安価に製造することが
できる。

【００２９】次に図４は、本発明に係る電磁クラッチ用
カップリングｊの第三の実施形態を未装着状態で示すも
のである。この実施形態によるカップリングｊは、ハブ
１におけるリム部１３が、先の第一及び第二の実施形態
とは逆の方向、すなわち図１に示されるアーマチュアｇ
側を向いている。また、このリム部１３に固定されたス
リーブ４は、前記リム部１３の内周面に圧入嵌着される
内周スリーブ４ａと、その一端から前記リム部１３の端
縁を迂回する屈曲部４ｃを介して、外周側へ折り返され
るように形成された外周スリーブ４ｂとからなる。

【００３０】ハブ１とアウターリング２とを弾性的に連
結する主弾性体３は、スリーブ４における外周スリーブ
４ｂの外周面と、その外周側に同心的に配置された前記
アウターリング２の外周面との間に加硫接着されてお
り、動的吸振部Ｄを構成する副弾性体６は、前記スリー
ブ４における内周スリーブ４ａの内周面と、その内周側
に同心的に配置されたマス部材５の外周面との間に加硫
接着されている。また、前記主弾性体３と副弾性体６
は、前記スリーブ４における屈曲部４ｃに沿って形成さ
れた弾性突条３ａを介して、互いに連続して形成されて
いる。

【００３１】この実施形態によるカップリングｊも、基
本的には先の第一及び第二の実施形態と同様の作用・効
果を奏するものである。また、この構成によれば、マス
部材５及び副弾性体６からなる動的吸振部Ｄが、ハブ１
におけるリム部１３の内周のアーマチュアｇ側を向いた
空間に収まっているため、外部から保護されており、し
かも万一副弾性体６が損傷した場合でも、マス部材５が
飛び出すようなことがない。

【００３２】また、アウターリング２、主弾性体３、ス
リーブ４、副弾性体６及びマス部材５は、一体の加硫成
形品を構成するものであるため、この成形品は、金型内
でアウターリング２、スリーブ４及びマス部材５を同心
的にセットし、互いに連続した主弾性体３と副弾性体６
を同時に加硫成形（加硫接着）することによって、一度
の加硫工程で得ることができる。そして、この成形品に
おけるスリーブ４の内周スリーブ４ａの外周面を、ハブ
１のリム部１３の内周面に適当な締め代をもって圧入嵌
着することによって、図３の形態のカップリングｊが組
み立てられる。したがって、この実施形態の構成のもの
も、安価に製造することができる。

【００３３】

【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、主弾性体によって、アーマチュアの磁気吸
着による良好なクラッチ作動性と、クラッチミート時の
衝撃や騒音に対する低減機能を奏するのに加えて、動的
吸振部によって、回転軸の捩り方向及び軸方向の共振に
対する低減機能を有するため、コンプレッサの振動及び
騒音を低減することができる。

【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第
一の実施形態を、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】本発明による振動低減効果を示す説明図であ
る。

【図３】本発明に係る電磁クラッチ用カップリングの第
二の実施形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図
である。

【図４】本発明に係る電磁クラッチ用カップリングの第
三の実施形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図
である。

【図５】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】

ａ 電磁コイル ｂ ロータ ｃ プーリ ｄ 軸孔ハウジング ｅ ベアリング ｆ コンプレッサシャフト（回転軸） ｇ アーマチュア ｈ 螺子部材 ｉ リベット ｊ カップリング Ｄ 動的吸振部 １ ハブ １１ ボス部 １２ 円盤部 １３ リム部 １３ａ 溝 ２ アウターリング ２ａ フランジ ２ｂ 筒状本体部 ３ 主弾性体 ３ａ 弾性突条 ４ スリーブ ４ａ 内周スリーブ ４ｂ 外周スリーブ ４ｃ 屈曲部 ５ マス部材 ５ａ 突条 ６ 副弾性体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸（ｆ）に取り付けられるハブ
   （１）と、 電磁コイル（ａ）の励磁によりロータ（ｂ）に吸着され
   るアーマチュア（ｇ）に取り付けられるアウターリング
   （２）と、 前記ハブ（１）とその外周側の前記アウターリング
   （２）とを弾性的に連結するゴム状弾性材料からなる主
   弾性体（３）と、 前記ハブ（１）のリム部（１３）に圧入嵌着されたスリ
   ーブ（４）と、 このスリーブ（４）と同心的に配置し
   た環状のマス部材（５）と、 前記スリーブ（４）とマス部材（５）の間に接着された
   ゴム状弾性材料からなる副弾性体（６）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。
2. 【請求項２】 主弾性体（３）を、アウターリング
   （２）と、副弾性体（６）が接着されたスリーブ（４）
   との間に接着してなることを特徴とする請求項１に記載
   の電磁クラッチ用カップリング。
3. 【請求項３】 回転軸（ｆ）に取り付けられるハブ
   （１）と、 電磁コイル（ａ）の励磁によりロータ（ｂ）に吸着され
   るアーマチュア（ｇ）に取り付けられるアウターリング
   （２）と、 前記ハブ（１）とその外周側の前記アウターリング
   （２）とを弾性的に連結するゴム状弾性材料からなる主
   弾性体（３）と、 前記ハブ（１）のリム部（１３）に加硫接着したゴム状
   弾性材料からなる副弾性体（６）と、 この副弾性体（３）に圧入嵌着した環状のマス部材
   （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。