JP3882262B2 - 湿式クラッチ装置を備えた流体機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式クラッチ装置により作動が断続される流体機械に関するもので、例えば、自動車用空調装置の冷媒圧縮機に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開昭６３−１３５６１９号公報では、湿式多板クラッチを用いた冷媒圧縮機において、摩擦板を押し付ける押圧力を得るためにオイルポンプを用いる例が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この例で用いられるオイルポンプは、圧縮機内のオイル溜め部に蓄えられたオイルを吸入する構成となっているので、オイル溜め部のオイルが、冷媒による持ち去りなどにより、十分な量が蓄えられていない時にクラッチの連結が不能となる問題がある。
【０００４】
このため、圧力発生部を圧縮機と分離することが考えられるが、この対策ではオイルポンプの駆動源が別途必要となるなど、流体機械の大型化やコストアップを招く。
本発明は上記点に鑑み、流体機械の大型化を招くことなく、安定した圧力源を得て、湿式クラッチ装置を確実に作動させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１〜３記載の発明では、駆動軸（５）の回転により回転する駆動側クラッチ板（１２）に従動側クラッチ板（１１）を対向配置し、この従動側クラッチ板（１１）に主ポンプ（１）を連結し、
駆動側クラッチ板（１２）および従動側クラッチ板（１１）に押圧力を加えて、両クラッチ板（１１、１２）を圧着し、一体に接続するクラッチ板変位手段（８）、および駆動軸（５）から回転動力が伝達されて液体状の作動流体を昇圧または減圧することによってクラッチ板変位手段（８）を両クラッチ板（１１、１２）に押圧または開離させる圧力制御装置（１５、２１ａ、２３、２５）を備え、この圧力制御装置（１５、２１ａ、２３、２５）とクラッチ板変位手段（８）とを連通する流体回路を、主ポンプ（１）の流体回路と独立に構成したことを特徴としている。
【０００６】
これによると、圧力制御装置側の流体回路は主ポンプ（１）とは独立した回路であるから、主ポンプ（１）側の作動流体の量に左右されることなく、常に安定した圧力源を得ることができ、従って湿式クラッチ装置（３０）を常に確実に作動させることができる。
しかも、本発明の圧力制御装置は主ポンプ（１）の駆動軸（５）の回転動力が伝達されて作動するものであるから、主ポンプ（１）と一体化することができ、主ポンプ（１）と湿式クラッチ装置（３０）を含む流体機械全体の小型化、コスト低減に貢献できる効果が大である。
【０００７】
なお、本発明の圧力制御装置は、請求項２記載のように、駆動軸（５）から回転動力が伝達されて液体を圧送する補助ポンプ（１５）と、この補助ポンプ（１５）の吐出流体の流路を切り替える弁手段（２５）と、補助ポンプ（１５）の液体状の作動流体を所定の圧力に制御するためのリリーフ弁（２１ａ）と、作動流体の昇圧、減圧に伴う液量の増減を吸収する液溜め部（２３）とを備える構成とすることにより、好適に実施できる。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明では、補助ポンプ（１５）を往復動ピストン（１５ａ）を有する往復動タイプのポンプとし、駆動軸（５）には往復動ピストン（１５ａ）を駆動するための偏心部（５ａ）を備えることを特徴としている。これにより、駆動軸（５）にて補助ポンプ（１５）を直接駆動でき、流体機械内蔵の補助ポンプ（１５）を極めて簡潔な構成とすることができる。
【０００９】
なお、上記各手段および特許請求の範囲に記載の各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明を自動車用空調圧縮装置の冷媒圧縮機に用いた一実施形態を示すものであり、図１において、圧縮機１は本発明の主ポンプをなすものであって、スクロール型、斜板型等の周知の回転型圧縮機であり、特に型式を選ばない。
【００１１】
圧縮機１のフロントハウジング２の中心部には、駆動軸５が回転自在に軸支されており、この駆動軸５の一端（図示左端部）はフロントハウジング２の一端部に形成された開口部２ａを通じて外部に突出している。この駆動軸５の突出端部には動力伝達機構のプーリ６が締結ボルト７により連結され、そして、この動力伝達機構を経て自動車エンジンの回転出力部（クランクプーリ）に駆動軸５は連結されている。従って、駆動軸５は自動車エンジンの運転時にはエンジン回転動力にて常時回転する。
【００１２】
この駆動軸５の外周面とフロントハウジング２の開口部２ａの内周面との間には、軸受３が配置され、駆動軸５の一端側が回転自在に支持されている。また、駆動軸５の外周面とフロントハウジング２の開口部２ａの内周面との間には軸封装置４が設けられて、フロントハウジング２内部の冷媒が外部へ漏れるのを阻止する。
【００１３】
また、駆動軸５の他端側（図示右側）には従動軸１３が配置されており、この従動軸１３は軸受１０によりフロントハウジング２に対して回転自在に支持されている。また、駆動軸５の他端側は軸受１４により従動軸１３に対して回転自在に支持されている。従動軸１３は拡大円筒部１３ａおよび偏心クランク部１３ｂが一体形成されており、偏心クランク部１３ｂは圧縮機１の圧縮機構（本例ではスクロール型圧縮機構の可動スクロール）を駆動する。
【００１４】
そして、従動軸１３の拡大円筒部１３ａの内周面と駆動軸５の他端側の外周面との間に、湿式の多板摩擦クラッチ装置３０が配置されている。このクラッチ装置３０には円板状に形成された駆動側クラッチ板１２および従動側クラッチ板１１が備えられている。駆動側クラッチ板１２は駆動軸５の他端側の外周面に対して軸方向に摺動可能で、かつ回転方向には一体に係止されている。また、従動側クラッチ板１１は従動軸１３の拡大円筒部１３ａの内周面に対して軸方向に摺動可能で、かつ回転方向には一体に係止されている。
【００１５】
この駆動側クラッチ板１２と従動側クラッチ板１１は交互に多数枚配設され、そして、制御ピストン８（クラッチ板変位手段）によりスラスト軸受９を介在して上記両クラッチ板１１、１２のいずれか一方を他方に向けて変位させ、これにより、上記両クラッチ板１１、１２を圧着して一体に接続するようにしてある。一方、制御ピストン８からの押圧力から開放されると、上記両クラッチ板１１、１２は図示しないバネ手段のバネ力にて開離状態にされる。なお、制御ピストン８はリング状の形状であり、駆動軸５の外周面から所定間隔をあけて駆動軸５と同心状に配置され、背圧室８ａに加わる制御圧力にて図１の右方へ変位する。
【００１６】
１５は本発明による補助ポンプであり、本例では、往復動ピストン１５ａを有する往復動タイプのポンプを用いている。駆動軸５には偏心部５ａが一体形成されており、この偏心部５ａの偏心量によって往復動ピストン１５ａがコイルスプリング１６のバネ力に抗して図１下方へ移動する。逆に、偏心部５ａの偏心量が減少することにより、コイルスプリング１６のバネ力によって往復動ピストン１５ａが図１上方へ移動する。従って、コイルスプリング１６と偏心部５ａとにより往復動ピストン１５ａが図１の上下方向に往復運動する。
【００１７】
なお、この往復動ピストン１５ａは、圧縮機１の作動流体である冷媒ガスの雰囲気中に配設されている駆動軸５の偏心部５ａによって駆動されるが、往復動ピストン１５ａの外周部に設けられたシール機構（図示省略）にて往復動ピストン１５ａが圧縮機１とは良好にシールされている。これにより、補助ポンプ１５を含む圧力制御装置の油圧回路（流体回路）は、圧縮機１側の冷媒回路（流体回路）と独立に構成されている。従って、圧力制御装置の油圧回路に圧縮機１側の冷媒が出入りすることはない。
【００１８】
往復動ピストン１５ａは駆動軸５の偏心部５ａにより駆動され往復運動を行うことで、リザーバ２３に蓄えられたオイル（液状の作動流体）を吸入通路２７、ピストン内通路１５ｂ、吸入弁１７ａを介して作動室１５ｃに吸入する。
ここで、リザーバ２３はオイルの昇圧、減圧に伴う油圧回路内のオイル量の増減を吸収する液溜め部として作用するものであって、リザーバ２３の内部にはピストン２３ａが収納されており、このピストン２３ａにはコイルスプリング２３ａの微弱なバネ力が作用するようになっている。そのため、ピストン２３ａはリザーバ２３内に流入してくるオイルの微弱な圧力で変位することができ、ピストン２３ｂの変位によりリザーバ２３の内部圧力は常に、制御ピストン８の押圧力を開放するに十分な極低圧に保たれている。なお、リザーバ２３内部を大気開放として、大気圧としてもよい。
【００１９】
往復動ピストン１５ａの作動室１５ｃから吐出されたオイルは吐出弁１９ａを介して吐出通路２０に吐出される。ここで、１７ｂ、１９ｂはそれぞれ吸入弁１７ａ、吐出弁１９ａにバネ力を作用するコイルスプリングである。
上記吐出通路２０は制御ピストン８の背圧室８ａに連通するとともに電磁弁２５およびリリーフ弁２１ａに連通している。電磁弁２５は、クラッチ装置の断続、即ち、圧縮機１の作動断続を切り替えるための弁手段であって、自動車用空調装置の制御装置２６により通電が断続されて、背圧室８ａとリザーバ２３との間の流路を開閉するものである。
【００２０】
リリーフ弁２１は、制御ピストン８の必要押圧力を得るために必要な所定圧力より所定値だけ高い設定圧力にて開弁する。２１ａはリリーフ弁２１の開弁圧力を設定するコイルスプリングである。なお、本実施形態では、補助ポンプ１５、リリーフ弁２１、リザーバ２３、および電磁弁２５により圧力制御装置が構成されている。
【００２１】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。駆動軸５は自動車エンジンの回転出力部（クランクプーリ）に連結されているため、自動車エンジンの運転時には常時回転している。従って、駆動軸５の偏心部５ａの回転に伴って、補助ポンプ１５も常時作動して、リザーバ２３から吸入通路２７を通してオイルを吸入し、圧縮し、吐出している。
【００２２】
いま、制御装置２６から圧縮作動信号が出されると、制御装置２６からの信号を受けて、電磁弁２５が図２（ａ）に示すように閉状態になる。すると、背圧室８ａとリザーバ２３との間が遮断されるので、制御ピストン８の背圧室８ａに補助ポンプ１５の吐出圧が加わる。
この時、補助ポンプ１５が吐出するオイル（作動流体）は液体であり非圧縮性であるため、電磁弁２５によって油圧回路系が密閉されると異常昇圧してしまう恐れがあるので、電磁弁２５と並列にリリーフ弁２１を設けて、リリーフ弁２１によって補助ポンプ１５の吐出圧が所定の圧力になるように制御している。
【００２３】
背圧室８ａに補助ポンプ１５の吐出圧が加わることにより、制御ピストン８が図示の右方向へ移動するため、従動側クラッチ板１１に図示の右方への押圧力が作用する。
この結果、従動側クラッチ板１１が駆動側クラッチ板１２に圧着して、両クラッチ板１１、１２が一体に接続される。従って、駆動軸５の回転がクラッチ装置３０を介して従動軸１３に伝達され、この従動軸１３が回転して、圧縮機１は圧縮作動を行う。
【００２４】
次に、制御装置２６から圧縮停止信号が出されると、制御装置２６からの信号を受けて、電磁弁２５が図２（ｂ）に示すように開状態になる。すると、背圧室８ａとリザーバ２３との間が連通するので、制御ピストン８の背圧室８ａが補助ポンプ１５の吐出圧より開放される。
これにより、制御ピストン８によるクラッチ装置３０への押圧力が無くなり、クラッチ装置３０の両クラッチ板１１、１２相互の間が図示しないバネ手段により開離状態にされるため、駆動軸５から従動軸１３への回転伝達が遮断され、圧縮機１の作動は停止する。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、クラッチ装置３０の接続のための圧力源として設けた圧力制御装置は、圧縮機１とは独立した油圧回路であることから、圧縮機１内のオイル溜め部のオイル量に左右されることなく、常に安定した圧力源として用いることができ、クラッチ装置３０を常に確実に作動させることができる。
【００２６】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では補助ポンプ１５として、往復動ピストン１５ａを用いた往復動ポンプを用いているが、駆動軸５の回転を動力源として作動する補助ポンプ１５としては、他に、ローリングピストン型のポンプとか、トロコイドポンプ等を使用することもできる。
【００２７】
また、上記実施形態では、本発明を自動車用空調装置の冷媒圧縮機に用いた場合について説明したが、本発明は、冷媒圧縮機以外に種々な用途の流体機械に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は同実施形態の湿式クラッチ装置の接続状態を示す油圧回路図、（ｂ）は同実施形態の湿式クラッチ装置の開離状態を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
１…圧縮機（主ポンプ）、５…駆動軸、５ａ…偏心部、
８…制御ピストン（クラッチ板変位手段）、１１…従動側クラッチ板、
１２…駆動側クラッチ板、１３…従動軸、１５…補助ポンプ、
１５ａ…往復動ピストン、２１ａ…リリーフ弁、２３…リザーバ、
２５…電磁弁。

Claims (3)

1. 駆動源から回転動力が伝達されて回転する駆動軸（５）と、
   この駆動軸（５）の回転により回転する駆動側クラッチ板（１２）と、
   この駆動側クラッチ板（１２）と対向配置され、この駆動側クラッチ板（１２）に圧着すると、この駆動側クラッチ板（１２）と一体に回転可能な従動側クラッチ板（１１）と、
   この従動側クラッチ板（１１）に連結され、この従動側クラッチ板（１１）を通して回転動力が伝達され、ポンプ作用を果たす主ポンプ（１）と、
   前記駆動側クラッチ板（１２）および従動側クラッチ板（１１）に押圧力を加えて、前記両クラッチ板（１１、１２）を圧着し、一体に接続するクラッチ板変位手段（８）と、
   前記駆動軸（５）から回転動力が伝達されて液体状の作動流体を昇圧または減圧することによって前記クラッチ板変位手段（８）を前記両クラッチ板（１１、１２）に押圧または開離させる圧力制御装置（１５、２１ａ、２３、２５）を備えるとともに、
   この圧力制御装置（１５、２１ａ、２３、２５）と前記クラッチ板変位手段（８）とを連通する流体回路を、前記主ポンプ（１）の流体回路と独立に構成したことを特徴とする湿式クラッチ装置を備えた流体機械。
2. 前記圧力制御装置は、前記駆動軸（５）から回転動力が伝達されて液体を圧送する補助ポンプ（１５）と、
   この補助ポンプ（１５）の吐出流体の流路を切り替える弁手段（２５）と、
   前記補助ポンプ（１５）の液体状の作動流体を所定の圧力に制御するためのリリーフ弁（２１ａ）と、
   前記作動流体の昇圧、減圧に伴う液量の増減を吸収する液溜め部（２３）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の湿式クラッチを備えた流体機械。
3. 前記補助ポンプ（１５）は往復動ピストン（１５ａ）を有する往復動タイプのポンプであり、
   前記駆動軸（５）には前記往復動ピストン（１５ａ）を駆動するための偏心部（５ａ）が備えられていることを特徴とする請求項２に記載の湿式クラッチを備えた流体機械。

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