JP2004301008A

JP2004301008A - ダブルプーリコンプレッサ及びハイブリッドコンプレッサシステム

Info

Publication number: JP2004301008A
Application number: JP2003094462A
Authority: JP
Inventors: Toshikatsu Miyaji; 俊勝宮地; Yasuhiro Sakurai; 康博桜井; Hideyuki Takasaki; 英幸高崎
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】ワンウエイクラッチをモータに設けたハイブリッドコンプレッサシステムにおいて、更に構造を簡素化すると共にコンパクトト化を図る。
【解決手段】コンプレッサ１は、筒状の支持部１２が形成されたハウジング２と、ハウジングに支持部と同軸状かつ軸線まわりに回転可能に支持されると共に先端部が支持部から突出した回転軸３と、支持部に回転可能に支持され、車両駆動用動力源Ｅの駆動力により回転する第１のプーリ１１０と、回転軸の先端部に軸方向に摺動可能かつ回転しないように外嵌されたハブ１２１と、ハブの先端面に同心状に固定されると共に回転軸の先端面に直接又は介在物を介して突き当てられ、車両に搭載されたモータＭの駆動力により回転する第２のプーリ２００とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばアイドリング停止中に車両駆動用動力源を停止する車両に搭載され、車両駆動用動力源及び車両に搭載されたモータの駆動力を車両用空調装置のコンプレッサに選択的に伝達してコンプレッサを駆動するハイブリッドコンプレッサシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のハイブリッドコンプレッサシステムとして、コンプレッサへの駆動力の伝達をワンウエイクラッチを介して行うようにしたものが提案されている（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２９１４１５号公報（図４）
【０００４】
しかしながら、上記従来技術のものでは、ワンウエイクラッチが、エンジンからの駆動力が伝達されるプーリの内周側に設けられており、且つベアリングとベアリングの間に配置されているため、コンプレッサに付設される駆動力伝達機構の構造が複雑になってコスト高となると共に該駆動力伝達機構がコンプレッサの回転軸の径方向と軸方向に大きくなるという問題点が有った。
【０００５】
そこで、本願出願人は、先に、ワンウエイクラッチをモータ側に設けて構造の簡素化及びコンパクト化を図ったハイブリッドコンプレッサシステムを提案した（特願２００３−５０６８９号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この種のハイブリッドコンプレッサシステムにおいて、更に構造の簡素化とコンパクト化を図ることを目的としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、筒状の支持部１２が形成されたハウジング２と、ハウジング２に支持部１２と同軸状かつ軸線まわりに回転可能に支持されると共に先端部が支持部１２から突出した回転軸３と、支持部１２に回転可能に支持され、車両駆動用動力源Ｅの駆動力により回転する第１のプーリ１１０と、回転軸３の先端部に軸方向に摺動可能かつ回転しないように外嵌されたハブ１２１と、ハブ１２１の先端面に同心状に固定されると共に回転軸３の先端面に直接又は介在物を介して突き当てられ、車両に搭載されたモータＭの駆動力により回転する第２のプーリ２００と、を備えたことを特徴とするダブルプーリコンプレッサである。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のダブルプーリコンプレッサにおいて、第２のプーリ２００とハブ１２１が一体的に形成されたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載のダブルプーリコンプレッサにおいて、第２のプーリ２００におけるベルトＥＶが巻き掛けられる周壁２０２がハブ１２１と反対側に位置することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のダブルプーリコンプレッサにおいて、第２のプーリ２００は、ハブ１２１に固定された底壁２０１と、その周縁部から立ち上がる周壁２０２とから成る有底筒状のものであることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項５記載の発明は、車両駆動用動力源Ｅ及び車両に搭載されたモータＭの駆動力を車両用空調装置のコンプレッサ１に選択的に伝達してコンプレッサ１を駆動するハイブリッドコンプレッサシステムであって、コンプレッサ１を請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたものとすると共にモータＭにワンウエイクラッチ３００を設け、ワンウエイクラッチ３００と第２のプーリ２００とを伝動連結したことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載のハイブリッドコンプレッサシステムにおいて、ワンウエイクラッチ３００が、モータＭの出力軸に固定される内輪３１０と、この内輪３１０の外側に同心状かつ回転可能に配された外輪３３０と、内輪３１０と外輪３３０とを伝動連結すると共に遠心力により連結を解除する断続手段３４０とを具備するものであることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項７記載の発明は、請求項６記載のハイブリッドコンプレッサシステムにおいて、外輪３３０が、コンプレッサ１に駆動力を伝達するベルトＭＶを巻き架けるプーリを兼ねることを特徴としている。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、第２のプーリ２００が、ハブ１２１を回転軸３の軸方向に位置決めするためのストッパを兼ねるため、このようなストッパを別に設ける必要が無くなり、構造が簡素化すると共にコンパクト化を図ることができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、第２のプーリ２００がハブ１２１と一体的に形成されたことにより、更に構造の簡素化とコンパクト化を図ることができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、ワンウエイクラッチ３００をモータＭに設けることで、コンプレッサ１に付設される駆動力伝達機構が簡素化すると共にコンパクトけ化し、コストが安価となる。また、ワンウエイクラッチ３００を高速回転時でも焼き付けが発生しにくい大径のものとすることができるため、信頼性が向上する。更に、コンプレッサ１が請求項１〜請求項４のいずれかに記載したものであるため、構造が簡素化すると共にコンパクト化を図ることができる。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、簡素な構造の遠心式のワンウエイクラッチを用いることで、更にコストが低減すると共にコンパクト化する。
【００１８】
請求項７記載の発明によれば、ワンウエイクラッチ３００の外輪３３０がプーリを兼ねるようにしたことで、更に構造が簡素化してコストが低減すると共にコンパクト化する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態であるハイブリッドコンプレッサシステムの一部破断側面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００２０】
このハイブリッドコンプレッサシステムは、アイドリングストップ車両に用いられるもので、車両駆動用動力源としてのエンジンＥと車両に搭載されたモータＭとの二つの駆動源によってコンプレッサ１を選択的に駆動する。
【００２１】
コンプレッサ１は可変容量式のもので、回転軸３の回転によって冷媒を圧縮する圧縮機構を備えている。ハウジング２は、複数個のシリンダボア４を有するシリンダブロック２ａと、該シリンダブロック２ａの前端面に接合され該シリンダブロック２ａとの間にクランク室５を形成するフロントハウジング２ｂと、シリンダブロック２ａの後端面にバルブプレート６を介して接合されるリアハウジング２ｃとを備えている。
【００２２】
リアハウジング２ｃの内部には、区画壁によって吸入室７と吐出室８とが形成されている。吸入室７は弁機構を備えた吸入孔９を介してシリンダボア４と連通し、また、吐出室８は弁機構を備えた吐出孔１０を介してシリンダボア４と連通している。
【００２３】
回転軸３は、シリンダブロック２の中央部に形成された貫通孔１１の内周面及びフロントハウジング２ｂの前端部に形成された筒状の支持部１２の内周面にベアリング１３、１４を介して支持部１２と同軸状かつ軸線まわりに回転可能に支持されており、その前端部が支持部１２からハウジング２外に突出している。
【００２４】
前記圧縮機構はクランク室５の内部に配設されている。圧縮機構は、回転軸３に非回転且つ揺動自在に装着される揺動板１５と、該揺動板１５にピストンロッド１６を介して連結され揺動板１５の揺動でシリンダボア４内を往復動するピストン１７とを備えている。そのため、回転軸３が回転すると、シリンダボア４内をピストン１７が往復動し、これによって吸入室７から吸入孔９を介してシリンダボア４内に吸入された冷媒を圧縮し、吐出孔１０を介して吐出室８へ吐出する。
【００２５】
そして、リアハウジング２ｃには、クランク室５及び吸入室７及び吐出室８と連通し、これらクランク室５及び吸入室７及び吐出室８の圧力を制御する圧力制御手段２４が設けられていて、この圧力制御手段２４によって揺動板１５の傾斜角度が調節されて冷媒の吐出量が調整される。
【００２６】
１００は電磁クラッチで、第１のプーリ１１０と、アマーチャ１２０と、コイル部１３０とを備えている。
【００２７】
第１のプーリ１１０は円環状に形成され、コンプレッサ１のフロントハウジング２ｂの支持部１２の外周面にベアリング１１１を介して回転可能に支持されている。この第１のプーリ１１０は後方に向けて開口するように断面コの字形に形成されており、その外周面にＶ字状の溝１１２が形成されている。そして、この溝１１２とエンジンＥの出力軸に取り付けられた駆動プーリＥＰの外周面とにわたってＶベルトＥＶが巻き掛けられている。
【００２８】
アマーチャ１２０は、回転軸３の先端部に軸方向に摺動可能かつ回転しないように外嵌された略円盤状のハブ１２１と、該ハブ１２１に取付固定された可撓部材１２２と、該可撓部材１２２に取り付けられ第１のプーリ１１０の前端面に対向配置された金属製のクラッチプレート１２３とを備えている。
【００２９】
コイル部１３０は、第１のプーリ１１０内に収容されたステータ１３１内にコイル１３２が樹脂によりモールドされたもので、図示しないクラッチ制御回路から信号を受けて励磁・消磁する。このコイル部１３０の励磁によって、第１のプーリ１１０の前端面とアマーチャ１２０のクラッチプレート１２３とが接続状態となり、エンジンＥからの駆動力で回転軸３が回転する。
【００３０】
ハブ１２１の前端面には第２のプーリ２００が固定されている。この第２のプーリ２００は、円形の底壁２０１と、その周縁部から立ち上がる筒状の周壁２０２とから成る有底円筒状のもので、その外周面と、モータＭの出力軸に取り付けられたワンウエイクラッチ３００の外輪３３０の外周面とにわたってベルトＭＶが巻き掛けられている。
【００３１】
第２のプーリ２００は、リベットＲによりハブ１２１の先端面に同心状に固定されると共に回転軸３の先端面にシムＳを介して突き当てられ、ボルトＢにより回転軸３の先端部に結合されている。シムＳは、ハブ１２１とクラッチプレート１２３との間のクリアランスを調整するために用いられる。なお、シムＳを介さずに直接回転軸３の先端面を底壁２０１に突き当てることもある。
【００３２】
従来は、ハブ１２１の先端面に別体のストッパプレートを固定して回転軸３の先端面に突き当てるようにしていたが、本発明では第２のプーリ２００がストッパプレートを兼ねているため、構造が簡素化すると共にコンパクト化を図ることができる。なお、このような構造にしても、既存の製造設備を用いて製造可能であるため、設備コストが増えることはない。
【００３３】
なお、第２のプーリ２００をハブ１２１に固定する方法としては、リベットＲの他に、溶接、かしめ、圧入等、適宜の方法を用いることができる。また、第２のプーリ２００とハブ１２１を切削、鍛造、射出成形等により一体的に形成するようにしてもよく、この場合、更に構造の簡素化とコスト低減を図ることができる。
【００３４】
ワンウエイクラッチ３００は、モータの出力軸に円環状の取付部材２５を介して同心状に固定された内輪３１０と、この内輪３１０の外側にベアリング３２０を介して同心状かつ回転可能に配された外輪３３０と、内輪３１０と外輪３３０とを伝動連結すると共に遠心力により連結を解除する断続手段３４０（図２参照）とから成っている。
【００３５】
外輪３３０の外周面にはＶ字状の溝３５０が設けられており、この溝３５０と第２のプーリ２００の外周面との間にベルトＭＶが巻き掛けられている。すなわち、外輪３３０はプーリを兼ねており、このようにすることで構造が簡素化すると共に小型化する。
【００３６】
図２に示すように、断続手段３４０は、内輪３１０と外輪３３０の間に形成された環状の空隙Ｇ内に設けられており、空隙Ｇ内に周方向に一定間隔をおいて設けられると共に周方向に移動自在の複数個のローラ３６０と、各ローラ３６０に対して回転方向（矢印方向）に隣接して設けられ外輪３３０に固定されたバネ座３７０と、各バネ座３７０に取り付けられローラ３６０を回転方向と反対の方向に付勢するバネ３８０とから成っている。
【００３７】
外輪３３０の内周部には各ローラ３６０が摺接する切欠部３９０が設けられており、この切欠部３９０は、回転方向に向かって次第に深くなるように形成されている。ローラ３６０はバネ３７０によって切欠部３９０と内輪３１０の外周面とに押し付けられており、モータＭを駆動すると外輪３３０が内輪３１０と一体的に回転する。
【００３８】
モータＭの角回転速度が所定速度以上になると、各ローラ３６０が遠心力によりバネ３７０を押し縮めて切欠部３９０の深い部分に入り込み、内輪３１０の外周面から離れる。これによって内輪３１０と外輪３３０の連結が解除されるため、外輪３３０が内輪３１０に対して空転し、モータＭからコンプレッサ１の第２のプーリ２００への駆動力の伝達が遮断される。
【００３９】
なお、このハイブリッドコンプレッサシステムは、クラッチ制御回路、モータ制御回路、吐出容量制御回路等を備えるＥＣＵによって制御される。以下、その制御内容をアイドリングストップ車両の走行状態に合わせて説明する。
【００４０】
エンジン停止状態（エアコンＯＦＦ）：このハイブリッドコンプレッサシステムを搭載した車両では、例えば信号待ちでトランスミッションをニュートラルに選択してクラッチペダルを離すとエンジンＥが停止した状態になる。このエンジン停止状態でエアコンスイッチがＯＦＦ状態であるとモータＭは停止している。
【００４１】
エンジン停止状態（エアコンＯＮ）：このエンジン停止状態でエアコンスイッチをＯＮにすると、モータ制御回路によってモータＭが駆動される。モータＭの駆動力はワンウエイクラッチ３００及びベルトＭＶを介して第２のプーリ２００に伝達され、回転軸３が回転し、コンプレッサ１が稼働する。このとき、クラッチ制御回路により電磁クラッチ１００はオフされている。
【００４２】
アイドル状態：このようなエンジン停止状態からトランスミッションのニュートラル位置でクラッチペダルを踏み込むと、エンジンＥが始動してアイドル回転となる。この状態ではクラッチ制御回路によって電磁クラッチ１００はオフされたままとなっていて、回転軸３はモータＭによって駆動されている。なお、モータＭによる第２のプーリ２００の角回転速度は、アイドル状態のエンジンＥによる第１のプーリ１１０の角回転速度よりも若干早く設定されている。
【００４３】
アイドル状態から通常走行への移行：このようなアイドル状態から車両を発進すると、エンジンＥの回転数が上がる。そして、エンジンＥによる第１のプーリ１１０の角回転速度＝モータＭによる第２のプーリ２００の角回転速度となった瞬間にクラッチ制御回路によって電磁クラッチ１００がオンされる。そして、第２のプーリ２００の角回転速度が所定速度以上になるとワンウエイクラッチ３００の外輪３３０が内輪３１０に対して空転してモータＭから第２のプーリ２００への駆動力の伝達が遮断され、回転軸３がエンジンＥの駆動力のみにより回転するようになる。なお、電磁クラッチ１００のオンに同期してモータ駆動回路がモータＭをオフするようになっているため、モータＭの回転速度は次第に低下して最終的に停止する。
【００４４】
通常走行からアイドル状態への移行：一方、このような場合とは逆に、通常走行状態で回転していたエンジンＥの回転数が低下してアイドル回転に近づくと、まず、モータＭが始動する。この状態から更にエンジンＥの回転数が低下して第１のプーリ１１０の角回転速度＝第２のプーリ２００の角回転速度となると、この瞬間にクラッチ制御回路によって電磁クラッチ１００がオフにされ、エンジン駆動からモータ駆動に移行する。
【００４５】
本発明では、ワンウエイクラッチ３００がモータＭに設けられており、エンジンＥからの駆動力が伝達される第１のプーリ１１０を回転軸３の径方向と軸方向に小型化することができる。また、コンプレッサ１に付設されるモータＭからの駆動力伝達機構としては単純な構造の第２のプーリ２００のみであり、コンプレッサ１に付設される駆動力伝達機構が小型化すると共に構造が簡素化し、コストも安価となる。
【００４６】
また、ワンウエイクラッチ３００をモータＭに設けることで、高速回転時でも焼き付けが発生しにくい大径の外輪空転タイプのワンウエイクラッチ３００を用いることができるため、信頼性が向上する。また、ワンウエイクラッチ３００は遠心式のものであるため、他の形式のワンウエイクラッチと比較して構造が簡素で小型であるという利点も有る。
【００４７】
なお、本発明はエンジン以外の車両駆動用動力源を用いたハイブリッドコンプレッサシステムにも適用することができる。
【００４８】
その他にも本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の変形を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるハイブリッドコンプレッサシステムの一部破断側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【符号の説明】
１コンプレッサ
２ハウジング
３回転軸
１２支持部
１１０第１のプーリ
１２１ハブ
２００第２のプーリ
３００ワンウエイクラッチ
Ｅエンジン（車両駆動用動力源）
Ｍモータ

Claims

筒状の支持部（１２）が形成されたハウジング（２）と、
ハウジング（２）に支持部（１２）と同軸状かつ軸線まわりに回転可能に支持されると共に先端部が支持部（１２）から突出した回転軸（３）と、
支持部（１２）に回転可能に支持され、車両駆動用動力源（Ｅ）の駆動力により回転する第１のプーリ（１１０）と、
回転軸（３）の先端部に軸方向に摺動可能かつ回転しないように外嵌されたハブ（１２１）と、
ハブ（１２１）の先端面に同心状に固定されると共に回転軸（３）の先端面に直接又は介在物を介して突き当てられ、車両に搭載されたモータ（Ｍ）の駆動力により回転する第２のプーリ（２００）と、
を備えたことを特徴とするダブルプーリコンプレッサ。
第２のプーリ（２００）とハブ（１２１）が一体的に形成されたことを特徴とする請求項１記載のダブルプーリコンプレッサ。
第２のプーリ（２００）におけるベルト（ＥＶ）が巻き掛けられる周壁（２０２）がハブ（１２１）と反対側に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のダブルプーリコンプレッサ。
第２のプーリ（２００）は、ハブ（１２１）に固定された底壁（２０１）と、その周縁部から立ち上がる周壁（２０２）とから成る有底筒状のものであることを特徴とする請求項３記載のダブルプーリコンプレッサ。
車両駆動用動力源（Ｅ）及び車両に搭載されたモータ（Ｍ）の駆動力を車両用空調装置のコンプレッサ（１）に選択的に伝達してコンプレッサ（１）を駆動するハイブリッドコンプレッサシステムであって、
コンプレッサ（１）を請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたものとすると共にモータ（Ｍ）にワンウエイクラッチ（３００）を設け、ワンウエイクラッチ（３００）と第２のプーリ（２００）とを伝動連結したことを特徴とするハイブリッドコンプレッサシステム。
ワンウエイクラッチ（３００）が、モータ（Ｍ）の出力軸に固定される内輪（３１０）と、この内輪（３１０）の外側に同心状かつ回転可能に配された外輪（３３０）と、内輪（３１０）と外輪（３３０）とを伝動連結すると共に遠心力により連結を解除する断続手段（３４０）とを具備するものであることを特徴とする請求項５記載のハイブリッドコンプレッサシステム。
外輪（３３０）が、コンプレッサ（１）に駆動力を伝達するベルト（ＭＶ）を巻き掛けるプーリを兼ねることを特徴とする請求項６記載のハイブリッドコンプレッサシステム。