JP2004003407A

JP2004003407A - 車両用複合型補機およびその制御装置

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Publication number: JP2004003407A
Application number: JP2002164359A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Iwanami; 岩波　重樹; Hirotomo Asa; 麻　弘知; Tsuneyuki Egami; 江上　常幸; Takuo Sakai; 酒井　拓生
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: DE10318637A1; US20030200760A1; US6735962B2; JP4036684B2

Abstract

【課題】圧縮機の能力制御が容易に行なえる車両用複合型補機およびその制御装置を提供することにある。
【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機１４０と、発電機および電動機の両機能を備える回転機１３０と、車両エンジン１０からの駆動力を受けて回転駆動する駆動軸１１２のトルクを圧縮機１４０の圧縮機軸１４２および回転機１３０の回転機軸１３２に分配すると共に、回転機軸１３２から入力されるトルクを駆動軸１１２および圧縮機軸１４２に伝達するトルク分配機構１５０と、トルク分配機構１５０に設けられ、駆動軸１１２、圧縮機軸１４２、回転機軸１３２のいずれか２つの間を断続可能とする断続手段１２０と、圧縮機軸１４２を拘束可能とするロック機構１６０とを有する車両用複合型補機において、圧縮機１４０に、１回転当たりの吐出容量を可変可能とする容量可変機構１４５、１４８を設ける。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行運転中に一時停車した時にエンジンが停止されるいわゆるアイドルストップ車両に搭載される冷凍サイクル装置に適用して好適な車両用複合型補機およびその制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省燃費の観点よりいわゆるアイドルストップ車両が市場に投入される例が有る。この車両においては、走行運転中一時停車した時にエンジンを停止させるようにしているため、エンジンの駆動力を受けて作動する冷凍サイクル装置内の圧縮機も停止することになり、エンジン停止中は冷房装置として作動しないことになる。
【０００３】
この解決策として本発明者は、すでに特願２００１−１１１０５４において、圧縮機に発電電動機（モータジェネレータ）を結合した車両用複合型補機を提案している。この複合型補機は、エンジン、発電電動機、圧縮機にそれぞれ連結される３つの連結軸をトルク分配機構に接続し、圧縮機連結軸にロック機構を設け、発電電動機連結軸と圧縮機連結軸との間にクラッチを設けたものとしている。
【０００４】
これにより、エンジン停止時における発電電動機による圧縮機の作動を始め、エンジンの作動状況に応じた発電電動機および圧縮機の作動を可能とし、且つ発電電動機およびその駆動回路の単一化によって構成の簡素化を図るようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記考案においては圧縮機の能力制御を行なう際に、ロック機構およびクラッチの両者を制御する必要があり、その制御面における複雑さを残していた。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、圧縮機の能力制御が容易に行なえる車両用複合型補機およびその制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１４０）と、発電機および電動機の両機能を備える回転機（１３０）と、車両エンジン（１０）からの駆動力を受けて回転駆動する駆動軸（１１２）のトルクを圧縮機（１４０）の圧縮機軸（１４２）および回転機（１３０）の回転機軸（１３２）に分配すると共に、回転機軸（１３２）から入力されるトルクを駆動軸（１１２）および圧縮機軸（１４２）に伝達するトルク分配機構（１５０）と、トルク分配機構（１５０）に設けられ、駆動軸（１１２）、圧縮機軸（１４２）、回転機軸（１３２）のいずれか２つの間を断続可能とする断続手段（１２０）と、圧縮機軸（１４２）を拘束可能とするロック機構（１６０）とを有する車両用複合型補機において、圧縮機（１４０）は、１回転当たりの吐出容量を可変可能とする容量可変機構（１４５、１４８）を有することを特徴としている。
【０００９】
この車両用複合型補機（１００）においては、車両エンジン（１０）が作動している場合は、断続手段（１２０）を接続することでトルク分配機構（１５０）を介して、駆動軸（１１２）から圧縮機軸（１４２）および回転機軸（１３２）にトルクが伝達され、圧縮機（１４０）と回転機（１３０）が共に作動されるので、圧縮機（１４０）による冷凍サイクル装置（２００）の稼動および回転機（１３０）による発電が可能となる。
【００１０】
圧縮機（１４０）作動中においては、断続手段（１２０）を接続状態のままで容量可変機構（１４５、１４８）によって冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷に応じた吐出容量に容易に可変できる。この時、断続手段（１２０）の切断、接続の切替えを伴わないので、良好なドライバビリティを得ることができる。
【００１１】
また、車両エンジン（１０）が停止した時は、断続手段（１２０）を切断し、回転機（１３０）を電動機として作動させることでトルク分配機構（１５０）を介して圧縮機（１４０）を作動させ、冷房機能の継続が可能となる。この場合も断続手段（１２０）は切断したままで容量可変機構（１４５）によって吐出容量の可変制御が容易にできる。
【００１２】
そして、車両エンジン（１０）停止時において、断続手段（１２０）を切断状態として、圧縮機軸（１４２）をロック機構（１６０）によって拘束して、回転機（１３０）を電動機として作動させてやることで、トルク分配機構（１５０）を介して駆動軸（１１２）を回転駆動させ、車両エンジン（１０）の始動が可能となる。
【００１３】
トルク分配機構（１５０）としては、請求項２に記載の発明のように、遊星歯車（１５０）を用いるのが好適である。尚、車両エンジン（１０）作動時において、断続手段（１２０）を接続状態とすることで遊星歯車（１５０）の特性から駆動軸（１１２）、圧縮機軸（１４２）、回転機軸（１３２）を、共に同一回転数で回転駆動させることができるので、回転機（１３０）は、圧縮機（１４０）の吐出容量可変時の影響を受けることが無く、安定した発電を継続できる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、ロック機構（１６０）は、圧縮機軸（１４２）の正転方向の回転駆動を許容し、且つ逆転方向の回転駆動を阻止する一方向クラッチ（１６０）としたことを特徴としている。
【００１５】
これにより、車両エンジン（１０）始動時における圧縮機軸（１４２）の拘束を機械的に行なうことができるので、ロック機構（１６０）の制御を不要とすることができ、またロック機構（１６０）自体を簡素化することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、駆動軸（１１２）は、遊星歯車（１５０）のプラネタリーキャリヤ（１５２）に接続され、圧縮機軸（１４２）は、遊星歯車（１５０）のリングギヤ（１５３）に接続され、回転機軸（１３２）は、遊星歯車（１５０）のサンギヤ（１５１）に接続され、且つ、断続手段（１２０）は、駆動軸（１１２）および圧縮機軸（１４２）の間に設けられるようにしたことを特徴としている。
【００１７】
これにより、回転機（１３０）を電動機として作動させ、圧縮機（１４０）あるいは車両エンジン（１０）を作動させる場合に、回転機（１３０）の回転数を減速して（伝達トルクを上げて）、圧縮機（１４０）あるいは車両エンジン（１０）に伝達させることができるので、回転機（１３０）の小型化が可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、トルク分配機構（１５０）および圧縮機軸（１４２）の間には、圧縮機（１４０）がロックした場合に駆動軸（１１２）と圧縮機軸（１４２）間、回転機軸（１３２）と圧縮機軸（１４２）間のトルク伝達を解除するリミッタ機構（１７０）が設けられたことを特徴としている。
【００１９】
これにより、圧縮機（１４０）が何らかの要因でロックした時に車両エンジン（１０）および回転機（１３０）の保護ができるので、車両走行に関わる機能を損なうことがない。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、リミッタ機構（１７０）は、一方向クラッチ（１６０）よりも圧縮機（１４０）側に設けられるようにしたことを特徴としている。
【００２１】
これにより、リミッタ機構（１７０）が働いている場合でも、車両エンジン（１０）始動時において一方向クラッチ（１６０）による圧縮機軸（１４２）の拘束機能を損なうことがない。
【００２２】
上記トルク分配機構（１５０）はトルク伝達を果たす重要部位であり、耐久面に関わる信頼性を十分に考慮する必要がある。請求項７に記載の発明では、トルク分配機構（１５０）を、１つの空間（１５０ｂ）内に収容し、駆動軸（１１２）、回転機軸（１３２）、圧縮機軸（１４２）のうち、１つの空間（１５０ｂ）の内外をよぎる部位にはシール部材（３００ａ〜３００ｄ）を施すようにしたことを特徴としている。
【００２３】
これにより、トルク分配機構（１５０）に予め供給された潤滑油が１つの空間（１５０ｂ）の外部に流出するのを防止して、１つの空間（１５０ｂ）内に潤滑油を保持できるので、トルク分配機構（１５０）の耐久面における信頼性を向上させることができる。また、回転機（１３０）および断続手段（１２０）に潤滑油が付着するのを防止できるので、回転機（１３０）がブラシ付きタイプの場合や断続手段（１２０）が摩擦によって接続機能を果たす場合等では、回転機（１３０）や断続手段（１２０）の信頼性を損なうことが無い。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明のように、断続手段（１２０）が潤滑油を要して断続機能を果たすクラッチ（１２０ａ、１２０ｂ）の場合、この断続手段（１２０）をトルク分配機構（１５０）と共に１つの空間（１５０ｂ）内に収容するようにしてやれば、トルク分配機構（１５０）と共にクラッチ（１２０ａ、１２０ｂ）の潤滑油を保持して両者の信頼性を向上させることができる。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明のように、回転機（１３０）がブラシレス回転機（１３０）の場合、この回転機（１３０）をトルク分配機構（１５０）と共に１つの空間（１５０ｂ）内に収容するようにしても良く、これにより、回転機軸（１３２）に対応するオイルシール３００ｂを廃止することができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明では、断続手段（１２０）は、潤滑油を要して断続機能を果たすクラッチ（１２０ａ、１２０ｂ）であり、回転機（１３０）は、ブラシレス回転機（１３０）であり、断続手段（１２０）、回転機（１３０）、トルク分配機構（１５０）には冷媒が供給されるようにしたことを特徴としている。
【００２７】
これにより、回転機（１３０）は冷媒による冷却効果を得ることができるので、耐久性を向上させることができる。あるいは小型化を図ることができる。尚、回転機（１３０）はブラシレスタイプとしているので、冷媒中の潤滑油による通電部に対する不具合を生ずることは無い。
【００２８】
また、トルク分配機構（１５０）および、クラッチ（１２０ａ、１２０ｂ）は冷媒中の潤滑油が供給されることになるので、耐久性や作動性を向上することができる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明では、走行状態に応じて車両エンジン（１０）が停止される車両に適用されるものであって、請求項３〜請求項１０のいずれかに記載の車両用複合型補機（１００）と、容量可変機構（１４５、１４８）の作動、回転機（１３０）の作動、断続手段（１２０）の断続を制御する制御手段（１９０）とを有する車両用複合型補機制御装置において、制御手段（１９０）は、車両エンジン（１０）作動時において、断続手段（１２０）を接続状態にし、車両エンジン（１０）停止時において、断続手段（１２０）を切断状態にし、回転機（１３０）を圧縮機（１４０）駆動用の電動機として逆転方向に作動させ、車両エンジン（１０）始動時において、断続手段（１２０）を切断状態にし、回転機（１３０）を車両エンジン（１０）始動用の電動機として正転方向に作動させ、圧縮機（１４０）作動時には、冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷に応じて容量可変機構（１４５、１４８）を作動して圧縮機（１４０）の吐出容量を可変させることを特徴としている。
【００３０】
これにより、請求項１〜請求項１０に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、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。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図４に示し、まず、具体的な構成について図１、図２を用いて説明する。
【００３３】
車両用複合型補機制御装置１００Ａは、図１に示すように、走行運転中に一時停車した時に車両エンジン（以下、エンジン）１０が停止されるいわゆるアイドルストップ車両に搭載される冷凍サイクル装置２００に適用されるものとしており、車両用複合型補機（以下、複合型補機）１００と制御手段としての制御装置１９０とから成る。尚、エンジン１０には、自身の回転数を検出する回転数センサ２０が設けられている。
【００３４】
冷凍サイクル装置２００は、周知の冷凍サイクルを形成するものであり、後述する複合型補機１００を構成する圧縮機１４０を含んでいる。圧縮機１４０は、この冷凍サイクル内の冷媒を高温高圧に圧縮するものである。そして、圧縮された冷媒を凝縮液化する凝縮器２１０、液化された冷媒を断熱膨張させる膨張弁２２０、膨張した冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱により自身を通過する空気を冷却する蒸発器２３０が冷媒配管２４０によって順次接続され閉回路を形成している。尚、蒸発器２３０の空気流れ下流側には、冷却された空気温度（蒸発器後方空気温度Ｔｅ）を検出するための蒸発器温度センサ２３１が設けられており、この蒸発器後方空気温度ＴｅとＡ／Ｃ要求信号中の乗員が設定する設定温度との差をここでは冷凍サイクル装置２００の熱負荷の代表値として用いている。蒸発器後方空気温度Ｔｅと設定温度との差が大きいほど冷凍サイクル装置２００の熱負荷は大きいことになり、必要とされる圧縮機１４０からの冷媒吐出量も大きくなる。
【００３５】
複合型補機１００は、駆動プーリ１１０、断続手段としての電磁クラッチ１２０、回転機（補機）１３０および圧縮機（補機）１４０等から一体的に形成されており、更に具体的な構成について、図２を用いて説明する。
【００３６】
駆動プーリ１１０は、中心部に設けられた駆動軸１１２にナット１１３によって固定されている。駆動軸１１２は、回転機ハウジング１３１の端部側に設けられた駆動軸受け１１１によって回転可能に支持され、エンジン１０の駆動力がクランクプーリ３０からベルト４０（図１）、駆動プーリ１１０を介して伝達され回転駆動するようにしている。
【００３７】
駆動軸１１２の反駆動プーリ側には、トルク分配機構を成す遊星歯車１５０が設けられている。遊星歯車１５０は周知のように、中心部に設けられるサンギヤ１５１、このサンギヤ１５１の外周に配置されるピニオンギヤ１５２ａによって回転するプラネタリーキャリヤ１５２、ピニオンギヤ１５２ａの更に外周部に設けられるリングギヤ１５３から成る。そして、駆動軸１１２の反駆動プーリ側端部は、プラネタリーキャリヤ１５２に接続されている。
【００３８】
回転機１３０は、発電機および電動機としての両機能を備えるもの（いわゆるモータジェネレータ）であり、回転機ハウジング１３１の内周面に固定され巻線部１３５ａが設けられたステータ部（固定子）１３５と、回転機ハウジング１３１に固定される軸受け１３３によって回転可能に支持され外周部に永久磁石１３６ａが設けられたロータ部（回転子）１３６とから成る。ロータ部１３６の側面外周部は遊星歯車１５０のリングギヤ１５３に接続されている。上記のようにロータ部１３６が軸受け１３３によって回転可能に支持されることより、回転機１３０における回転機軸１３２は、軸受け１３３の中心を通る図２中の架空の２点鎖線で示されるものとなる。即ち、回転機１３０の回転機軸１３２は、リングギヤ１５３に接続されていることを意味する。
【００３９】
中間軸１５３ｃは、回転機ハウジング１３１の内側部に固定された軸受け１５３ａ、１５３ｂによって回転可能に支持され、駆動プーリ１１０側の端部は遊星歯車１５０のサンギヤ１５１に接続されている。また中間軸１５３ｃの反サンギヤ側には一方向クラッチ１６０が設けられている。
【００４０】
一方向クラッチ１６０は、ロック機構を成すものであり、回転機ハウジング１３１に固定されている。一方向クラッチ１６０は中間軸１５３ｃとの噛み合い状態によって、中間軸１５３ｃの正転方向の回転駆動を許容し、逆転方向の回転駆動を阻止するようにしている。
【００４１】
圧縮機１４０は、容量可変機構としての斜板１４５および制御弁１４８を有する斜板式の可変容量型圧縮機であり、冷媒の吐出量として１回転当りの吐出容量が可変されるものとしている。尚、冷媒吐出量は吐出容量と圧縮機１４０の回転数との積で表される。
【００４２】
圧縮機ハウジング１４１に固定される軸受け１４３、１４４に圧縮機軸１４２が回転可能に支持されている。圧縮機軸１４２には斜板１４５が設けられ、この斜板１４５は斜板室１４５ｂ内に配設されている。更に、斜板１４５の外周部にはシュー１４５ａを介して複数のピストン１４７が接続されている。
【００４３】
また、圧縮機１４０の図中右端には、制御弁１４８が設けられており、この制御弁１４８の弁開度を可変することによって、吐出室１４１ｂの圧力を斜板室１４５ｂに分配する、あるいは斜板室１４５ｂの圧力を吸入室１４１ａに排出することで斜板室１４５ｂ内の圧力を調整し、斜板１４５の傾斜角度を変化させ、更にピストン１４７のストロークを変化させて吐出容量を可変可能としている。
【００４４】
尚、斜板１４５の傾斜角度は連続的に変化させることが可能であり、図２に示すように斜板１４５の傾斜角度が最大の時にピストン１４７のストロークは最大となり、圧縮機１４０自身が有する最大吐出容量が得られる。また、逆に斜板１４５の傾斜角度が最小（圧縮機軸１４２に対してほぼ直交する状態）の時にピストン１４７のストロークは最小となり、吐出容量がほぼゼロとなる最小吐出容量となる。
【００４５】
そして、中間軸１５３ｃと圧縮機軸１４２は、リミッタ機構１７０およびダンピング部１８０を介して互いに接続されている。
【００４６】
リミッタ機構１７０は、円板状部材１７１の半径方向の中間部に薄肉形成された薄肉部１７２を有するもので、中間軸１５３ｃにボルト１７３によって固定されている。このリミッタ機構１７０は、仮に円板状部材１７１の外周部が固定され、中心部（中間軸１５３ｃ）に所定以上のトルクが負荷された時に、薄肉部１７２自らが破断するように設けられたものである。
【００４７】
また、ダンピング部１８０は、円板状部材１８１の外周部にゴム材等より成る弾性部材１８２が溶着されたものであり、ボルト１８３によって圧縮機軸１４２に固定されている。圧縮機１４０作動時に生ずるトルク変動は、この弾性部材１８２によって吸収され、回転機１３０側への伝達が抑制される。
【００４８】
更に、リミッタ機構１７０の円板状部材１７１の外周部が、ダンピング部１８０の弾性部材１８２に溶着され、中間軸１５３ｃと圧縮機軸１４２とが互いに接続されることになる。よって、圧縮機軸１４３は中間軸１５３ｃを介して遊星歯車１５０のサンギヤ１５１に接続されることになる。また、リミッタ機構１７０は、一方向クラッチ１６０よりも圧縮機１４０側に位置するようにしている。
【００４９】
尚、圧縮機１４０内の冷媒が圧縮機ハウジング１４１内から回転機１３０側に漏れるのを防止するために、圧縮機軸１４２の軸受け１４３側には、軸封装置１４９を設けている。
【００５０】
遊星歯車１５０には、駆動軸１１２と中間軸１５３ｃ（即ち圧縮機軸１４２）との間を断続可能とする断続手段としての電磁クラッチ１２０が設けられている。電磁クラッチ１２０は、回転機ハウジング１３１に固定されるコイル１２１と中間軸１５３ｃの端部に接続されるハブ１２２とから成り、遊星歯車１５０のプラネタリーキャリヤ１５２を挟むようにコイル１２１とハブ１２２とが配置されている。
【００５１】
電磁クラッチ１２０は、コイル１２１に通電されるとハブ１２２がプラネタリーキャリヤ１５２に吸着され、駆動軸１１２と中間軸１５３ｃおよび圧縮機軸１４２が直結される（電磁クラッチＯＮ）。逆にコイル１２１への通電を遮断するとハブ１２２はプラネタリーキャリヤ１５２から離れ、中間軸１５３ｃおよび圧縮機軸１４２は駆動軸１１２から切り離される（図３、電磁クラッチＯＦＦ）。
【００５２】
図１に戻って、制御装置１９０は、エンジン１０の回転数センサ２０からの回転数信号、エンジン始動要求信号、Ａ／Ｃ要求信号、蒸発器温度センサ２３１からの温度信号等が入力されて、これらの信号に基づいて冷凍サイクル装置２００の熱負荷を判定し、また車両の走行状態を判定して、上記電磁クラッチ１２０の断続、回転機１３０の作動および圧縮機１４０の容量可変機構１４５、１４８の作動を制御する。
【００５３】
次に、上記構成に基づく制御装置１９０の制御および複合型補機１００の作動について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５４】
まず、図４中のステップＳ１００で、初期設定として電磁クラッチ１２０をＯＦＦ、回転機１３０をＯＦＦ、圧縮機１３０の吐出容量を最小吐出容量とする。
【００５５】
次に、ステップＳ１１０で、エンジン１０が稼動状態にあるか否かを回転数センサ２０の検出信号より判定し、稼動状態にある（回転数がゼロでない）と判定すると、エンジン１０の駆動力を用いて、回転機１３０および圧縮機１４０を作動させる。
【００５６】
即ち、ステップＳ１２０で、電磁クラッチ１２０をＯＮにして駆動軸１１２と圧縮機軸１４２とを直結させ、圧縮機軸１４２を駆動軸１１２と同一回転数で回転駆動させる。すると、遊星歯車１５０に接続されているロータ部１３６（回転機軸１３２）も同一回転数で回転駆動することになり、回転機１３０を発電機として作動させ、ステータ部１３５に電流を発生させ、バッテリ２０への充電を行なう（ステップＳ１３０、発電モード）。この時、圧縮機１４０の吐出容量を最小吐出容量としているので、圧縮機１３０を作動させるための必要トルクは最小となり、電磁クラッチ１２０をＯＮする際のショックが抑制される。
【００５７】
そして、ステップＳ１４０で、圧縮機１４０の吐出容量を可変する。即ち、冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じた必要冷媒吐出量となるように、圧縮機１４０の制御弁１４８の弁開度および斜板１４５の傾斜角度を調整し、ピストン１４７のストロークを可変する。尚、エンジン１０が稼動している間は、上記ステップＳ１１０〜ステップＳ１４０を繰り返す。
【００５８】
一方、ステップＳ１１０で否、即ちアイドルストップ機能によりエンジン１０が停止（エンジン回転数がゼロ）状態になったと判定すると、回転機１３０による圧縮機１４０の作動を行なう。
【００５９】
即ち、ステップＳ１５０で電磁クラッチ１２０をＯＦＦにして、ステップＳ１６０でバッテリ５０からステータ部１３５の巻線部１３５ａに通電し、ロータ部１３６を回転させて、回転機１３０を電動機として作動させることで遊星歯車１５０を介して圧縮機１４０を作動させる。この時、エンジン１０の停止に伴って駆動軸１１２が停止されていることから、回転機軸１３２（ロータ部１３６）を逆転方向に作動させることにより、圧縮機１４０を正転方向に作動させるようにしている。
【００６０】
そして、ステップＳ１７０で、上記ステップＳ１４０と同様に冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じた必要冷媒吐出量となるように圧縮機１４０の吐出容量を可変する。
【００６１】
更に、エンジン始動要求信号よりアイドルストップ状態に対してエンジン１０の始動の要求があると判定されると、エンジン始動時における回転機１３０の制御を以下のステップＳ１９０〜ステップＳ２１０で行なう。
【００６２】
まず、ステップＳ１９０で一旦回転機１３０を停止させる。合せて、ステップＳ２００で、次回の電磁クラッチ１２０ＯＮ時のショック抑制のために、圧縮機１２０の吐出容量を最小吐出容量にしておく。そして、ステップＳ２１０で回転機１３０を電動機（スタータ）として正転方向に作動させる（始動モード）。この時、圧縮機軸１４２は遊星歯車１５０を介して逆転方向に回転しようとするが、一方向クラッチ１６０によってその回転駆動が阻止されるので、残る駆動軸１１２を回転駆動させエンジン１０を始動させる（ステップＳ２２０）。尚、ステップＳ１８０で、エンジン始動要求がなければ、ステップＳ１６０、Ｓ１７０を繰り返す。
【００６３】
以上の構成および作動説明より、本発明の特徴について説明する。この複合型補機１００およびその制御装置１００Ａにおいては、エンジン１０が作動している場合は、電磁クラッチ１２０を接続することで遊星歯車１５０を介して、駆動軸１１２から圧縮機軸１４２および回転機軸１３２にトルクが伝達され、圧縮機１４０と回転機１３０が共に作動されるので、圧縮機１４０による冷凍サイクル装置２００の稼動および回転機１３０による発電が可能となる。
【００６４】
圧縮機１４０作動中においては、電磁クラッチ１２０を接続状態のままで容量可変機構１４５、１４８によって冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じた吐出容量に容易に可変できる。この時、電磁クラッチ１２０のＯＮ−ＯＦＦの切替えを伴わないので、良好なドライバビリティを得ることができる。
【００６５】
尚、電磁クラッチ１２０を接続状態とすることで遊星歯車１５０の特性から駆動軸１１２、圧縮機軸１４２、回転機軸１３２を、共に同一回転数で回転駆動させることができるので、回転機１３０は、圧縮機１４０の吐出容量可変時の影響を受けることが無く、安定した発電を継続できる。
【００６６】
また、エンジン１０が停止した時は、電磁クラッチ１２０を切断し、回転機１３０を電動機として作動させることで遊星歯車１５０を介して圧縮機１４０を作動させ、冷房機能の継続が可能となる。この場合も電磁クラッチ１２０は切断したままで容量可変機構１４５、１４８によって吐出容量の可変制御が容易にできる。
【００６７】
そして、エンジン１０停止時において、電磁クラッチ１２０を切断状態として、圧縮機軸１４２を一方向クラッチ１６０によって拘束して、回転機１３０を電動機として作動させてやることで、遊星歯車１５０を介して駆動軸１１２を回転駆動させ、エンジン１０の始動が可能となる。
【００６８】
尚、ロック機構として一方向クラッチ１６０を用いるようにしているので、エンジン１０始動時における圧縮機軸１４２の拘束を機械的に行なうことができ、ロック機構の制御を不要とすることができる。またロック機構自体を簡素化することができる。
【００６９】
また、遊星歯車１５０および圧縮機軸１４２の間にはリミッタ機構１７０を設け、更にこのリミッタ機構１７０を一方向クラッチ１６０よりも圧縮機１４０側に設けるようにしているので、圧縮機１４０が何らかの要因でロックした時にエンジン１０および回転機１３０の保護ができ、車両走行に関わる機能を損なうことがない。そして、リミッタ機構１７０が働いている場合でも、エンジン１０始動時において一方向クラッチ１６０による圧縮機軸１４２の拘束機能を損なうことがない。
【００７０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、遊星歯車１５０に対する回転機軸１３２および圧縮機軸１４２の接続を変更したものである。
【００７１】
ここでは、回転機１３０のロータ部１３６（回転機軸１３２）を遊星歯車１５０のサンギヤ１５１に接続し、中間軸１５３ｃを遊星歯車１５０のリングギヤ１５３に接続している。尚、上記第１実施形態で説明したリミッタ機構（１７０）およびダンピング部（１８０）はここでは省略し、中間軸１５３ｃに直接圧縮機軸１４３を接続している。
【００７２】
これにより、回転機１３０を電動機として作動させ、圧縮機１４０あるいはエンジン１０を作動させる場合に、回転機１３０の回転数を減速して（伝達トルクを上げて）、圧縮機１４０あるいはエンジン１０に伝達させることができるので、回転機１３０の小型化が可能となる。
【００７３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図６に示す。第３実施形態は、上記第２実施形態に対して、回転機１３０の構造を一部変更すると共に、遊星歯車１５０を１つの空間１５０ｂ内に収容するようにしている。
【００７４】
回転機軸１３２は円筒状を成しており、軸受け１３３によって回転可能に支持されている。回転機１３０は、発電機として作動する際の発電制御を容易にするために、ロータ部１３６には巻線部１３６ｂが設けられ、この巻線部１３６ｂと電気的に接続されるスリップリング１３７にブラシ１３８が当接されるブラシ付きタイプのものとしている。また、回転機軸１３２にはロータ部１３６の回転角位置を検出する回転角センサ１３９が設けられ、回転機１３０が電動機として作動する際に、ロータ部１３６の回転角位置に応じた電流が供給され、所定の回転駆動を可能としている。尚、ロータ部１３６の側面には複数のファン１３６ｃが設けられ、回転機ハウジング１３１の両端部側には複数の空冷用穴１３１ａが設けられ、回転機１３０作動時において外部空気が回転機ハウジング１３１内部を流通し、冷却効果を得るようにしている。
【００７５】
遊星歯車１５０は、回転機ハウジング１３１と圧縮機ハウジング１４１との間に設けられたミドルハウジング１５０ａ内の空間（請求項中の１つの空間）１５０ｂに収容されるようにしている。駆動軸１１２および回転機軸１３２において、ミドルハウジング１５０ａの空間１５０ｂの内外をよぎる部位には、シール部材としてのオイルシール３００ａ、３００ｂが設けられている。更には、遊星歯車１５０と電磁クラッチ１２０の間において、圧縮機軸１４２に接続されるリングギヤ１５３にオイルシール３００ｃ、３００ｄが設けられている。尚、回転機ハウジング１３１とミドルハウジング１５０ａの間、およびミドルハウジング１５０ａと圧縮機ハウジング１４１の間にはそれぞれシール用のパッキン４０８が介在されている。
【００７６】
これにより、遊星歯車１５０に予め供給された潤滑油が空間１５０ｂの外部に流出するのを防止して、空間１５０ｂ内に潤滑油を保持できるので、遊星歯車１５０の耐久面における信頼性を向上させることができる。また、回転機１３０のブラシ１３８および電磁クラッチ１２０に潤滑油が付着するのを防止できるので、回転機１３０およびクラッチ１２０の信頼性を損なうことが無い。
【００７７】
尚、電磁クラッチ１２０は、図７に示すように、ボール１２３が遠心力によって外径側に移動することで、軸間の接続機能を果たす遠心式クラッチとしても良く、これによれば、構造が簡単になり安価にすることができる。
【００７８】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図８に示す。第４実施形態は、上記第３実施形態に対して、断続手段のクラッチとして潤滑油を要する機械式クラッチ１２０ａとしたものである。
【００７９】
機械式クラッチ１２０ａは、スリーブ１２４に複数のピン１２５が設けられたもので、外周部にはシフトフォーク４０１が係合されている。シフトフォーク４０１はロッド４０２と接合されており、アクチュエータ４０３によってロッド４０２が連動されることで、スリーブ１２４は中間軸１５３ｃの軸方向に摺動可能としている。
【００８０】
遊星歯車１５０のリングギヤ１５３には、ピン１２５と対向する位置に挿入穴１５３ｄが設けられ、ピン１２５が挿入されている。更に、サンギヤ１５１のピン１２５と対向する位置には、ピン１２５が係合する係合穴１５１ａが設けられている。スリーブ１２４がサンギヤ１５１側に摺動し、ピン１２５が係合穴１５１ａに係合するとサンギヤ１５１とリングギヤ１５３とが噛み合って、駆動軸１１２と圧縮機軸１４２は接続されることになる。
【００８１】
機械式クラッチ１２０ａは上記のように摺動および係合により軸間の断続機能を果たすことから、その信頼性（断続機能および耐久性）を確保するために予め潤滑油が供給されている。そして、遊星歯車１５０と共にミドルハウジング１５０ａの空間１５０ｂ内に収容されるようにしている。
【００８２】
これにより、遊星歯車１５０と共に機械式クラッチ１２０ａの潤滑油を保持して両者の信頼性を向上させることができる。また、上記第３実施形態で説明した遊星歯車１５０とクラッチ間のオイルシール３００ｃ、３００ｄを廃止することができるので、安価にすることができる。
【００８３】
尚、機械式クラッチ１２０ａは、図９に示すように、サンギヤ１５１およびリングギヤ１５３にそれぞれ設けられた多板１２６、１２７によって断続機能を果たす湿式多板クラッチ１２０ｂとしても良く、上記と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
因みに、湿式多板クラッチ１２０ｂは、周知のように潤滑油が介在された両多板１２６、１２７を有しており、この両多板１２６、１２７は、オイルシール３００ｅ、３００ｆの設けられた油圧入口４０４から付加される油圧を受けて摺動するピストン４０５によって作動するものである。
【００８５】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１０に示す。第５実施形態は、回転機１３０、遊星歯車１５０、機械式クラッチ１２０ａに冷凍サイクル装置２００の冷媒を供給するようにしたものである。
【００８６】
車両用複合型補機１００は、上記第４実施形態で説明したものをベースとしており、回転機ハウジング１３１、ミドルハウジング１５０ａにはそれぞれ冷媒流通穴１３１ｂ、１３１ｃ、１５０ｃを設け、更に冷媒流通穴１５０ｃと圧縮機１４０の吸入室１４１ａとを連結する連結路４０６を設けている。そして、冷媒流通穴１３１ｂは冷凍サイクル装置２００の蒸発器２３０と接続されるようにしている。尚、駆動軸１１２の駆動プーリ１１０側には気密性を保つためのリップシール４０７が設けられている。
【００８７】
回転機１３０は、永久磁石１３６ａを有するロータ部１３６としており、このロータ部１３６への通電を不要とするブラシレスタイプの回転機１３０としている。また、断続手段については上記第４実施形態同様に機械式クラッチ１２０ａとしている。
【００８８】
蒸発器２３０から流出される冷媒は、まず冷媒流通穴１３１ｂから回転機１３０の内部に流入し、次に冷媒流通穴１３１ｃから遊星歯車１５０および機械式クラッチ１２０ａが収容されるミドルハウジング１５０ａの空間１５０ｂ内に流入する。そして、冷媒流通穴１５０ｃ、連結路４０６を経て圧縮機１４０の吸入室１４１ａに流入する。
【００８９】
これにより、回転機１３０は冷媒による冷却効果を得ることができるので、耐久性を向上させることができる。あるいは小型化を図ることができる。尚、回転機１３０はブラシレスタイプとしているので、冷媒中の潤滑油による通電部に対する不具合を生ずることは無い。
【００９０】
また、遊星歯車１５０および、機械式クラッチ１２０ａは冷媒中の潤滑油が供給されることになるので、耐久性や作動性を向上することができる。
【００９１】
尚、冷媒の流れは圧縮機１４０の吐出室１４１ｂから流出する冷媒をミドルハウジング１５０ａの空間１５０ｂ内および回転機１３０内に供給するようにしても良い。
【００９２】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、トルク分配機構として遊星歯車１５０を用いたが、デファレンシャルギヤ機構としても良い。また、電磁クラッチ１２０によって駆動軸１１２と圧縮機軸１４２間を断続可能とするようにしたが、駆動軸１１２と回転機軸１３２間、あるいは圧縮機軸１４２と回転機軸１３２間を断続可能とするようにしても良い。
【００９３】
また、ミドルハウジング１５０ａの空間１５０ｂ内には、遊星歯車１５０と共に回転機１３０を構成する内部部材を収容しても良い。この場合ブラシレスタイプのものにしてやることで、回転機軸１３２に対応するオイルシール３００ｂを廃止することができる。
【００９４】
更に、対象車両としては、アイドルストップ車両に限らずハイブリッド車両に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をアイドルストップ車両の冷凍サイクル装置に適用した第１実施形態における全体構成を示す模式図である。
【図２】図１における車両用複合型補機を示す断面図である。
【図３】図２における車両用複合型補機の電磁クラッチが切断された状態を示す断面図である。
【図４】車両用複合型補機の制御を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態における車両用複合型補機を示す断面図である。
【図６】第３実施形態における車両用複合型補機を示す断面図である。
【図７】第３実施形態における車両用複合型補機の変形例１を示す断面図である。
【図８】第４実施形態における車両用複合型補機を示す断面図である。
【図９】第４実施形態における車両用複合型補機の変形例２を示す断面図である。
【図１０】第５実施形態における車両用複合型補機を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　車両エンジン
１００　車両用複合型補機
１００Ａ　車両用複合型補機制御装置
１１２　駆動軸
１２０　電磁クラッチ（断続手段）
１２０ａ　機械式クラッチ（クラッチ）
１２０ｂ　湿式多板クラッチ（クラッチ）
１３０　回転機
１３２　回転機軸
１４０　圧縮機
１４２　圧縮機軸
１４５　斜板（容量可変機構）
１４８　制御弁（容量可変機構）
１５０　遊星歯車（トルク分配機構）
１５０ｂ　空間（１つの空間）
１６０　一方向クラッチ（ロック機構）
１７０　リミッタ機構
１９０　制御装置（制御手段）
２００　冷凍サイクル装置
３００ａ〜３００ｄ　オイルシール（シール部材）

Claims

冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１４０）と、
発電機および電動機の両機能を備える回転機（１３０）と、
車両エンジン（１０）からの駆動力を受けて回転駆動する駆動軸（１１２）のトルクを前記圧縮機（１４０）の圧縮機軸（１４２）および前記回転機（１３０）の回転機軸（１３２）に分配すると共に、前記回転機軸（１３２）から入力されるトルクを前記駆動軸（１１２）および前記圧縮機軸（１４２）に伝達するトルク分配機構（１５０）と、
前記トルク分配機構（１５０）に設けられ、前記駆動軸（１１２）、前記圧縮機軸（１４２）、前記回転機軸（１３２）のいずれか２つの間を断続可能とする断続手段（１２０）と、
前記圧縮機軸（１４２）を拘束可能とするロック機構（１６０）とを有する車両用複合型補機において、
前記圧縮機（１４０）は、１回転当たりの吐出容量を可変可能とする容量可変機構（１４５、１４８）を有することを特徴とする車両用複合型補機。
前記トルク分配機構（１５０）は、遊星歯車（１５０）から成ることを特徴とする請求項１に記載の車両用複合型補機。
前記ロック機構（１６０）は、前記圧縮機軸（１４２）の正転方向の回転駆動を許容し、且つ逆転方向の回転駆動を阻止する一方向クラッチ（１６０）としたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用複合型補機。
前記駆動軸（１１２）は、前記遊星歯車（１５０）のプラネタリーキャリヤ（１５２）に接続され
前記圧縮機軸（１４２）は、前記遊星歯車（１５０）のリングギヤ（１５３）に接続され、
前記回転機軸（１３２）は、前記遊星歯車（１５０）のサンギヤ（１５１）に接続され、
且つ、前記断続手段（１２０）は、前記駆動軸（１１２）および前記圧縮機軸（１４２）の間に設けられるようにしたことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の車両用複合型補機。
前記トルク分配機構（１５０）および前記圧縮機軸（１４２）の間には、前記圧縮機（１４０）がロックした場合に前記駆動軸（１１２）と前記圧縮機軸（１４２）間、前記回転機軸（１３２）と前記圧縮機軸（１４２）間のトルク伝達を解除するリミッタ機構（１７０）が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の車両用複合型補機。
前記リミッタ機構（１７０）は、前記一方向クラッチ（１６０）よりも前記圧縮機（１４０）側に設けられるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の車両用複合型補機。
前記トルク分配機構（１５０）は、１つの空間（１５０ｂ）内に収容され、
前記駆動軸（１１２）、前記回転機軸（１３２）、前記圧縮機軸（１４２）のうち、前記１つの空間（１５０ｂ）の内外をよぎる部位にはシール部材（３００ａ〜３００ｄ）が施されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の車両用複合型補機。
前記断続手段（１２０）は、潤滑油を要して断続機能を果たすクラッチ（１２０ａ、１２０ｂ）であり、前記トルク分配機構（１５０）と共に前記１つの空間（１５０ｂ）内に収容されるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の車両用複合型補機。
前記回転機（１３０）は、ブラシレス回転機（１３０）であり、前記トルク分配機構（１５０）と共に前記１つの空間（１５０ｂ）内に収容されるようにしたことを特徴とする請求項７または請求項８のいずれかに記載の車両用複合型補機。
前記断続手段（１２０）は、潤滑油を要して断続機能を果たすクラッチ（１２０ａ、１２０ｂ）であり、
前記回転機（１３０）は、ブラシレス回転機（１３０）であり、
前記断続手段（１２０）、前記回転機（１３０）、前記トルク分配機構（１５０）には前記冷媒が供給されるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の車両用複合型補機。
走行状態に応じて車両エンジン（１０）が停止される車両に適用されるものであって、
請求項３〜請求項１０のいずれかに記載の車両用複合型補機（１００）と、
前記容量可変機構（１４５、１４８）の作動、前記回転機（１３０）の作動、前記断続手段（１２０）の断続を制御する制御手段（１９０）とを有する車両用複合型補機制御装置において、
前記制御手段（１９０）は、前記車両エンジン（１０）作動時において、前記断続手段（１２０）を接続状態にし、
前記車両エンジン（１０）停止時において、前記断続手段（１２０）を切断状態にし、前記回転機（１３０）を前記圧縮機（１４０）駆動用の電動機として逆転方向に作動させ、
前記車両エンジン（１０）始動時において、前記断続手段（１２０）を切断状態にし、前記回転機（１３０）を前記車両エンジン（１０）始動用の電動機として正転方向に作動させ、
前記圧縮機（１４０）作動時には、前記冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷に応じて前記容量可変機構（１４５、１４８）を作動して前記圧縮機（１４０）の吐出容量を可変させることを特徴とする車両用複合型補機制御装置。