JP2000280731A - 自動車クラッチ接続時の衝撃吸収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車のクラッチを断接したときに、気体圧
縮機を負荷とすることに起因する衝撃を少なくすること
の可能な自動車クラッチ接続時の衝撃吸収装置を提供す
る。 【解決手段】 エンジン回転数Ｎ_ｅ は、クラッチの再
接続完了時には、回転数変化の段差分急に収束すること
になり、エンジンに衝撃を発生する。このため、エンジ
ンに対する衝撃の少ない理想回転数特性を点線Ｌ１、Ｌ
２で示すように仮想する。実線で示す実測回転数を、同
一時刻における理想回転数特性から得られる理想回転数
に一致させるのに必要な必要軸動力が可変容量型気体圧
縮機の負荷となるように、冷媒ガスの吐出容量を可変調
節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車クラッチ接続
時の衝撃吸収装置に係わり、特に自動車のクラッチを断
接したときに、気体圧縮機を負荷とすることに起因する
衝撃を少なくすることの可能な自動車クラッチ接続時の
衝撃吸収装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図２〜図６に示すような可変容量
型気体圧縮機が知られている（実開昭６３−１２８２８
４号公報）。図２は可変容量型気体圧縮機５０の断面
図、図３は可変容量型気体圧縮機５０の図２中のＡ−Ａ
矢視線断面図を示す。

【０００３】可変容量型気体圧縮機５０は、自動車に搭
載され、自動車の室内冷暖房用に用いられている。可変
容量型気体圧縮機５０は圧縮機本体１をケース５２内に
内蔵している。圧縮機本体１はシリンダ４を備えてな
り、シリンダ４内にはロータ５が回転可能に配設されて
いる。

【０００４】ロータ５には回転軸６が貫通固定されてい
る。ロータ５の外周面には径方向にベーン溝１２が形成
され、ベーン溝１２にはベーン１３が摺動可能に装着さ
れている。そして、ベーン１３は、ロータ５の回転時に
は遠心力とベーン溝底部の油圧とによりシリンダ４の内
壁に付勢される。

【０００５】シリンダ４内は、ロータ５、ベーン１３、
１３・・により複数の小室に仕切られている。これらの
小室は圧縮室１４、１４・・と称され、ロータ５の回転
により容積の大小変化を繰り返す。

【０００６】このような圧縮機本体１においては、ロー
タ５が回転して圧縮室１４、１４・・の容積が変化する
と、その容積変化により吸入口１７より低圧冷媒ガスを
吸気し圧縮する。ケース５２内部には、吐出室１９が形
成されている。

【０００７】そして、圧縮後の高圧冷媒ガスは吐出ポー
ト１６、吐出弁１８等を介して吐出室１９に吐出され
る。高圧冷媒ガスは、吐出口３６より外部の図示しない
熱交換器等に供給される。

【０００８】回転軸６の端部は、フロントヘッド９より
外部に出され、アマチュア３３が固着されている。そし
て、このアマチュア３３にはプーリ３１が配設されてい
る。このプーリ３１には、図示しない自動車のエンジン
のクランクプーリから動力が伝えられる。

【０００９】この可変容量型気体圧縮機５０は容量可変
装置を備えている。この容量可変装置は、車内温度によ
り冷媒ガスの吐出容量を可変調節可能なようになってい
る。容量可変装置は、図３中に一点鎖線で示す円盤状の
容量制御プレート５１と、この容量制御プレート５１を
制御する図示しない電磁弁及び図示しない油圧駆動のピ
ストンを有する。

【００１０】容量制御プレート５１は、図２中に示すよ
うにシリンダ４の右端に配設されている。電磁弁をＯ
Ｎ、ＯＦＦさせることでピストンに油を注入し、このと
きの油圧により容量制御プレート５１を回動させる。油
の注入量は、電磁弁をＯＮ、ＯＦＦさせる頻度で変える
ことが可能である。電磁弁のＯＮ、ＯＦＦは、車内温度
に基づき図示しない調節計により制御される。

【００１１】図２中のＢ−Ｂ矢視線断面図を図４に示
す。容量制御プレート５１には切り欠き５１ａが２か所
に施されている。この切り欠き５１ａは、シリンダ４の
内部と吸入口１７に通じる吸入室５３間を連通させる。
一方、容量制御プレート５１の切り欠きの無い部分、シ
リンダ４の内壁及びベーン１３により閉鎖された空間に
は圧縮室１４が形成される。

【００１２】容量制御プレート５１を図３の位置より右
回転させたときのＡ−Ａ矢視線断面図を図５に、Ｂ−Ｂ
矢視線断面図を図６に示す。切り欠き５１ａが右方向に
回転されたことにより、圧縮室１４が形成される位置も
右側に移動し、このときの圧縮室１４の容量も小さくな
っていることが分かる。このように、容量制御プレート
５１を回動させることで、吐出容量を調節可能である。

【００１３】このように、可変容量型気体圧縮機５０を
使用すると、連続的に吐出容量を調節可能となるため、
温度制御中に可変容量型気体圧縮機５０がＯＮ／ＯＦＦ
動作を繰り返すことを回避できる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この可変容
量型気体圧縮機５０の室内温度に基づく吐出容量制御
は、室内温度検出、検出信号の調節計での処理、この温
度信号に基づく容量制御プレート５１の回動という制御
ループで行われる。従って、可変容量型気体圧縮機５０
の吐出容量は、自動車の運転状態とは無関係に決定され
ていた。

【００１５】このため、自動車クラッチ断接時の可変容
量型気体圧縮機５０のエンジンに対する負荷の大きさ如
何により、次に述べるような衝撃がエンジンに生ずるお
それがあった。

【００１６】例えば、可変容量型気体圧縮機５０の所要
動力が小さい場合（低負荷運転又は容量ＭＩＮ運転）
の、自動車クラッチ遮断前、遮断中、再接続後の時間ｔ
に対するエンジン回転数Ｎ_ｅ の変化は図７のようにな
る。

【００１７】ｔ１でクラッチをＯＦＦし、ｔ２でクラッ
チをＯＮする。自動車クラッチはシフトアップした場合
を例とする。このとき、車速は急には変わらないので、
ギヤ比の高くなる分エンジン回転数Ｎ_ｅ はクラッチ再
接続後には低速になる。ギヤ比が段階的に変化すること
から、エンジン回転数変化にも段差が生ずる。

【００１８】図７のように所要動力が小さい場合には、
エンジン回転数Ｎ_ｅ はクラッチ遮断中に徐々に落ち
る。このため、エンジン回転数Ｎ_ｅ は、クラッチ再接
続完了時には、回転数変化の段差分急に落下収束するこ
とになり、エンジンに衝撃を発生するおそれがある。

【００１９】一方、図８のように所要動力が大きい場合
（高負荷運転又は容量ＭＡＸ運転）には、エンジン回転
数Ｎ_ｅ はクラッチ遮断中に大きく落ちる。このため、
エンジン回転数Ｎ_ｅ は、クラッチ再接続完了時には、
回転数変化の段差分急に上昇収束することになり、エン
ジンに衝撃を発生するおそれがある。

【００２０】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、自動車のクラッチを断接したときに、気
体圧縮機を負荷とすることに起因する衝撃を少なくする
ことの可能な自動車クラッチ接続時の衝撃吸収装置を提
供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、エン
ジンと、該エンジンの回転を伝達、遮断可能なクラッチ
と、該クラッチを介して配設され、前記エンジンの回転
数と異なる回転数を出力可能な変速機と、前記エンジン
により前記クラッチを介さずに駆動され、車室内空調の
ために吐出容量の調節が可能な可変容量型気体圧縮機
と、前記変速機切替え時の前記クラッチが遮断されてか
ら再接続される迄の間の経過時間に対する前記エンジン
の回転数変化の特性を、前記可変容量型気体圧縮機の吐
出容量を変化させることにより可変し、前記クラッチを
再接続する際の該クラッチの回転数を、前記エンジン側
と前記変速機側とで差がなくなるようにする衝撃吸収制
御手段とを備えて構成した。

【００２２】クラッチは、エンジンの回転を伝達、遮断
可能である。変速機は、このクラッチを介して配設さ
れ、エンジンの回転数と異なる回転数を出力可能であ
る。可変容量型気体圧縮機は、エンジンによりクラッチ
を介さずに駆動され、車室内空調のために吐出容量の調
節が可能である。従って、可変容量型気体圧縮機はエン
ジンの負荷となっている。

【００２３】衝撃吸収制御手段では、変速機切替え時の
クラッチが遮断されてから再接続される迄の間の経過時
間に対するエンジンの回転数変化の特性を、可変容量型
気体圧縮機の吐出容量を変化させることにより可変す
る。そして、クラッチを再接続する際のクラッチの回転
数を、エンジン側と変速機側とで差がなくなるようにす
る。以上により、自動車クラッチの再接続時の衝撃を小
さくすることが出来る。

【００２４】また、本発明は、前記衝撃吸収制御手段
は、前記クラッチが遮断されてから再接続される迄の間
の前記エンジンの回転数の段階的な変動を、前記経過時
間かけて緩やかに変動させるため仮想的に設定した前記
経過時間に対するエンジンの理想とする理想回転数特性
と、前記経過時間中の前記エンジンの実測回転数と、該
実測回転数と同一時刻における前記理想回転数特性から
得られる理想回転数に対し、前記実測回転数を一致させ
るのに必要な必要軸動力を算出する必要軸動力算出手段
と、該必要軸動力算出手段で算出された必要軸動力よ
り、前記可変容量型気体圧縮機の運転状態を基に前記可
変容量型気体圧縮機の吐出容量設定値を算出する吐出容
量算出手段と、該吐出容量算出手段で算出された吐出容
量設定値を基に前記可変容量型気体圧縮機の吐出容量を
可変する吐出容量制御手段とを備えて構成した。

【００２５】可変容量型気体圧縮機はエンジンにより駆
動されているため、エンジンの負荷となっている。この
ため、クラッチの断接前後で、可変容量型気体圧縮機の
負荷の大きさに応じてエンジンの回転数は段階的な変動
をする。

【００２６】このエンジンの回転数の段階的な変動を避
けるため、クラッチの経過時間かけて緩やかに変動させ
るように、経過時間に対するエンジンの理想とする理想
回転数特性を仮想的に設定する。この設定は、変曲点の
無いように連続曲線として変化させてもよいが、エンジ
ンの回転数の変動前後を直線で結んでもよい。直線で結
ぶ場合は演算が簡単である。

【００２７】必要軸動力算出手段は、クラッチを断接し
たときの経過時間中のエンジンの実測回転数と、この実
測回転数と同一時刻における理想回転数特性から得られ
る理想回転数を求める。そして、この理想回転数に対
し、実測回転数を一致させるのに必要な必要軸動力を算
出する。

【００２８】このときの算出方法は、実験を前もって行
っておき、実測回転数、理想回転数及び必要軸動力の関
係を、経験則をも加味して予めデータ化しておく。但
し、ポイントとなる点以外は補完等の方法により演算に
より算出するようにしてもよい。

【００２９】なお、必要軸動力がクラッチの経過時間中
に経験則上同一でよいと判断される場合には、必要軸動
力を一定としてもよい。

【００３０】吐出容量算出手段では、必要軸動力算出手
段で算出された必要軸動力より、可変容量型気体圧縮機
の運転状態を基に、可変容量型気体圧縮機の吐出容量設
定値を算出する。運転状態は、例えば吸入ガス圧力、吸
入ガス温度、吐出ガス圧力、吐出ガス温度及び実測回転
数等である。

【００３１】軸動力〔ｋｃａｌ／ｈ〕と吐出ガスの比エ
ンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕及び吸入ガスの比エンタル
ピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕の間には、次式のような関係があ
る。 軸動力〔ｋｃａｌ／ｈ〕＝冷媒の質量流量〔ｋｇ／ｈ〕
×（吐出ガスの比エンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕−吸入
ガスの比エンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕）

【００３２】ここに、冷媒の質量流量は、吸入ガス圧
力、吸入ガス温度によって決定される吸入ガス密度と可
変容量型気体圧縮機の吐出容量で計算され、ガスの比エ
ンタルピは、冷媒の圧力と温度で理論的に計算出来る。
吐出容量制御手段では、吐出容量算出手段で算出された
吐出容量設定値を基に可変容量型気体圧縮機の吐出容量
を可変する。

【００３３】以上により、クラッチの経過時間内に、仮
想的に設定された理想回転数特性から得られるエンジン
の理想回転数と実測回転数を、可変容量型気体圧縮機の
軸動力を調節することで一致若しくは近似させることが
出来るので、クラッチの再接続完了時の衝撃は小さくな
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。自動車クラッチ断接期間中に可変容量型気体
圧縮機５０を負荷とする自動車クラッチ遮断前、遮断
中、再接続後の時間ｔに対するエンジン回転数Ｎ_ｅ の
変化は図７と図８の通りである。

【００３５】エンジン回転数Ｎ_ｅ は、クラッチ再接続
完了時には、回転数変化の段差分急に収束することにな
り、エンジンに衝撃を発生する。このため、エンジンに
対する衝撃の少ない理想回転数特性を図７と図８中の点
線Ｌ１、Ｌ２で示すように仮想する。

【００３６】この点線Ｌ１、Ｌ２のようにエンジン回転
数Ｎ_ｅ が徐々に収束すれば、クラッチ再接続完了時に
おける衝撃は少ない。そして、図７と図８中の実線で示
す実測回転数を、同一時刻における理想回転数特性から
得られる理想回転数に一致させるのに必要な必要軸動力
が可変容量型気体圧縮機の負荷となるように、冷媒ガス
の吐出容量を可変調節する。

【００３７】このときの必要軸動力は、実験を前もって
行っておき、実測回転数、理想回転数及び必要軸動力の
関係を、経験則をも加味して予めデータ化しておく。但
し、データ量を少なくするため、ポイントとなる点以外
は補完等の方法により演算により算出するようにしても
よい。

【００３８】また、必要軸動力がクラッチ経過時間中に
経験則上同一でよいと判断される場合には、軸動力が一
定となるように冷媒ガスの吐出容量を制御する。

【００３９】次に、自動車クラッチ断接中の可変容量型
気体圧縮機の軸動力調節方法を、図１のフローチャート
に従い説明する。ステップ１（図中Ｓ１と略す。以下同
旨）では、クラッチ遮断信号を検出する。容量制御プレ
ート５１の回転角度の調節は、このクラッチ遮断信号の
検出時間であるｔ１までは別途検出される室内温度に基
づき制御されている。クラッチ遮断信号の検出後は、ス
テップ２でこの室内温度に基づく制御を一時停止し、本
発明である可変容量型気体圧縮機の軸動力制御に切り替
える。

【００４０】次に、ステップ３でエンジン回転数Ｎ_ｅ
を検出する。ステップ４では、この実測回転数Ｎ_ｅ と
ギヤチェンジの変速比とから、エンジンに対する衝撃の
少ない理想回転数Ｎ_ｉ の特性である理想回転数特性曲
線を図７と図８中の点線Ｌ１、Ｌ２で示すようにリニア
に仮想する。

【００４１】次に、ステップ５で同一時刻における実測
回転数Ｎ_ｅ と理想回転数Ｎ_ｉ とから必要軸動力を算
出する。この必要軸動力は、実測回転数Ｎ_ｅ を理想回
転数Ｎ_ｉ に近づけるのに必要な軸動力であり、実験及
び経験則から予め求めておいたデータ表から選択出来る
ようにする。但し、必要軸動力がクラッチの経過時間中
に一定でよい場合にはデータの個数も少なくてすむ。

【００４２】次に、ステップ６では、ステップ５で算出
された必要軸動力より、可変容量型気体圧縮機５０の運
転状態、即ち吸入ガス圧力、吸入ガス温度、吐出ガス圧
力、吐出ガス温度及び実測回転数Ｎ_ｅ を基に、可変容
量型気体圧縮機５０の吐出容量設定値を算出する。

【００４３】可変容量型気体圧縮機５０の吐出容量設定
値は、次式に基づき算出する。 軸動力〔ｋｃａｌ／ｈ〕＝冷媒の質量流量〔ｋｇ／ｈ〕
×（吐出ガスの比エンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕−吸入
ガスの比エンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕）

【００４４】ここに、冷媒の質量流量は、吸入ガス圧
力、吸入ガス温度によって決定される吸入ガス密度と可
変容量型気体圧縮機の吐出容量で計算され、ガスの比エ
ンタルピは、冷媒の圧力と温度で理論的に計算出来る。

【００４５】冷媒の種類と温度と圧力が分かれば、吸入
ガス密度と比エンタルピが決まり、それらの数値は例え
ば「代替フロン類の熱物性」平成３年５月１５日発行
（日本冷凍協会、日本フロンガス協会）により公表され
たものを用いる。例えば、冷媒（ＨＦＣ−１３４ａ）
は、５１ページにエンタルピの計算式が有り、１３５ペ
ージの線図から数値を読み取る。

【００４６】また、回転数により可変容量型気体圧縮機
５０の効率が異なるため、可変容量型気体圧縮機５０の
回転軸６の回転数（プーリ比を基にエンジン回転数Ｎ
_ｅ から換算する）をも考慮して、可変容量型気体圧縮
機５０の吐出容量設定値を算出する。

【００４７】次に、ステップ７では、ステップ６で算出
された吐出容量設定値から容量制御プレート５１の回転
角度を算出する。これに先立ち、吐出容量設定値と容量
制御プレート５１の回転角度の関係を計算により、又は
実験や経験則からデータ化しておく。

【００４８】そして、ステップ８で電磁弁に対しＯＮ、
ＯＦＦ信号を送り、ピストンへの油の注入量を変えて、
容量制御プレート５１の回転角度を制御する。必要軸動
力をクラッチの経過時間中に一定とした場合には、クラ
ッチ断接の最中は、エンジン回転数に関わりなく可変容
量型気体圧縮機の消費動力が一定になるよう容量を制御
し、エンジン回転の減少度合いは常に一定になる。

【００４９】ステップ９では、クラッチ再接続完了信号
を検出しないときには、ステップ１０でエンジン回転数
Ｎ_ｅ を検出し、再びステップ５に戻る。ステップ９に
おいて、時刻ｔ２でクラッチ再接続完了信号を検出した
ときにはステップ１１に進み、再び容量制御プレート５
１の回転角度の調節を室内温度に基づき制御するよう切
り替える。但し、この切り替えは所定時間経過後に行っ
てもよい。

【００５０】以上により、クラッチの経過時間内に、仮
想的に設定されたエンジンの理想回転数特性から得られ
る理想回転数Ｎ_ｉ と実測回転数Ｎ_ｅ を可変容量型気
体圧縮機の軸動力を調節することで一致若しくは近似さ
せることが出来るので、クラッチの再接続完了時の衝撃
は小さくなる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジンの理想回転数特性から得られる理想回転数に対
し、実測回転数を一致させるのに必要な必要軸動力を算
出し、この必要軸動力から求めた吐出容量設定値に基づ
き、吐出容量制御手段の吐出容量を可変するように構成
したので、自動車の運転状況に応じてエンジンの負荷と
なる可変容量型気体圧縮機の軸動力が調節可能となり、
クラッチの断接期間中のエンジン回転数減少度合いを常
に一定若しくは所望の穏やかな曲線に出来、クラッチが
再接続される時のエンジン回転数と変速機の回転数が合
いやすく、そのときの衝撃が少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 自動車クラッチ断接中の可変容量型気体圧縮
機の軸動力調節方法を示すフローチャート

【図２】 可変容量型気体圧縮機の断面図

【図３】 図２中のＡ−Ａ矢視線断面図

【図４】 図２中のＢ−Ｂ矢視線断面図

【図５】 容量制御プレートを図３、図４の位置より右
回転させたときのＡ−Ａ矢視線断面図

【図６】 容量制御プレートを図３、図４の位置より右
回転させたときのＢ−Ｂ矢視線断面図

【図７】 可変容量型気体圧縮機の所要動力が小さい場
合の、自動車クラッチ遮断前、遮断中、再接続後の時間
ｔに対するエンジン回転数Ｎ_ｅ の変化

【図８】 可変容量型気体圧縮機の所要動力が大きい場
合の、自動車クラッチ遮断前、遮断中、再接続後の時間
ｔに対するエンジン回転数Ｎ_ｅ の変化

【符号の説明】

５０ 可変容量型気体圧縮機 ５１ 容量制御プレート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと、該エンジンの回転を伝達、
   遮断可能なクラッチと、該クラッチを介して配設され、
   前記エンジンの回転数と異なる回転数を出力可能な変速
   機と、前記エンジンにより前記クラッチを介さずに駆動
   され、車室内空調のために吐出容量の調節が可能な可変
   容量型気体圧縮機と、前記変速機切替え時の前記クラッ
   チが遮断されてから再接続される迄の間の経過時間に対
   する前記エンジンの回転数変化の特性を、前記可変容量
   型気体圧縮機の吐出容量を変化させることにより可変
   し、前記クラッチを再接続する際の該クラッチの回転数
   を、前記エンジン側と前記変速機側とで差がなくなるよ
   うにする衝撃吸収制御手段とを備えたことを特徴とする
   自動車クラッチ接続時の衝撃吸収装置。
2. 【請求項２】 前記衝撃吸収制御手段は、前記クラッチ
   が遮断されてから再接続される迄の間の前記エンジンの
   回転数の段階的な変動を、前記経過時間かけて緩やかに
   変動させるため仮想的に設定した前記経過時間に対する
   エンジンの理想とする理想回転数特性と、前記経過時間
   中の前記エンジンの実測回転数と、該実測回転数と同一
   時刻における前記理想回転数特性から得られる理想回転
   数に対し、前記実測回転数を一致させるのに必要な必要
   軸動力を算出する必要軸動力算出手段と、該必要軸動力
   算出手段で算出された必要軸動力より、前記可変容量型
   気体圧縮機の運転状態を基に前記可変容量型気体圧縮機
   の吐出容量設定値を算出する吐出容量算出手段と、該吐
   出容量算出手段で算出された吐出容量設定値を基に前記
   可変容量型気体圧縮機の吐出容量を可変する吐出容量制
   御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の自動
   車クラッチ接続時の衝撃吸収装置。