JP2012026413A - 変速機付き圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの低廉化と低騒音とを実現可能な変速機付き圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機の変速機構３０は、サンローラ１４、複数個の遊星ローラ３２、キャリヤ９及びリングローラ３３を有する遊星ローラ機構である。制御機構４０のクラッチ６０は、制御ピストン３７とリングローラ３３との間に設けられたスラストベアリング３９と、リングローラ３３から離反する方向に制御ピストン３７に付勢力を付与するコイルばね６２とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は変速機付き圧縮機に関する。

特許文献１に従来の変速機付き圧縮機が開示されている。この変速機付き圧縮機は、ハウジングと、ハウジング内に構成されて冷媒を圧縮可能な圧縮機構と、外部からハウジング内に延在し、軸芯回りに回転可能に支持された入力軸と、ハウジング内に延在し、軸芯回りに回転可能に支持されて圧縮機構を駆動可能な出力軸と、ハウジング内で入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸のトルクを出力軸に伝達しつつ入力軸の回転速度を増減して出力軸に伝達することにより圧縮機構を変速して駆動可能な変速機構と、変速機構を制御する制御機構とを備えている。

変速機構は、軸芯方向の前方（入力軸側）に設けられた第１遊星歯車機構と、軸芯方向の後方（出力軸側）に設けられた第２遊星歯車機構とにより構成されている。第１、２遊星歯車機構はそれぞれ、サンギヤ、複数個の遊星ギヤ、各遊星ギヤを回転可能に保持するキャリヤ及び各遊星ギヤと噛合するリングギヤを有する。各リングギヤとハウジングとの間にはスラストベアリング及びラジアルベアリングが配設されており、各リングギヤは、ハウジングに対して固定と回動とが選択可能となっている。

制御機構は、第１遊星歯車機構のリングギヤとハウジングとの間に設けられた第１ワンウェイクラッチと、第１遊星歯車機構のリングギヤとキャリヤとの間に設けられた第１クラッチと、第２遊星歯車機構のリングギヤとキャリヤとの間に設けられた第２ワンウェイクラッチと、第２遊星歯車機構のリングギヤとハウジングとの間に設けられた第２クラッチとを有している。第１、２クラッチは、それぞれ前方向又は後方向に変位することにより、各リングギヤをキャリヤ又はハウジングに対して固定するように構成されている。

このような構成である従来の圧縮機では、第１、２クラッチが個別に又は同時に各リングギヤを上記固定状態にしたり、上記固定状態を解除したりする。そうすると、第１、２ワンウェイクラッチが各リングギヤと、ハウジング又はキャリヤとの間の相対回転を許容又は規制する。これにより、変速手段は、圧縮機構を段階的に変速して駆動可能となっている。

特開２００７−１０７４１２号公報

ところで、上記従来の変速機付き圧縮機は、構造が複雑であることから製造コストの高騰化を生じるとともに、振動による騒音が大きいという問題がある。

本発明は、製造コストの低廉化と低騒音とを実現可能な変速機付き圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の変速機付き圧縮機は、ハウジングと、前記ハウジング内に構成されて冷媒を圧縮可能な圧縮機構と、外部から前記ハウジング内に延在し、軸芯回りに回転可能に支持された入力軸と、前記ハウジング内に延在し、前記軸芯回りに回転可能に支持されて前記圧縮機構を駆動可能な出力軸と、前記ハウジング内で前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、前記入力軸のトルクを前記出力軸に伝達しつつ前記入力軸の回転速度を等速のまま又は増速して前記出力軸に伝達することにより前記圧縮機構を２段階に変速して駆動可能な変速機構と、前記変速機構を制御する制御機構とを備え、
前記変速機構は、サンローラ、複数個の遊星ローラ、キャリヤ及びリングローラを有する遊星ローラ機構であり、
前記キャリヤは、前記各遊星ローラを回転可能に保持しつつ前記入力軸と一体回転可能であり、
前記サンローラは、前記各遊星ローラと当接しつつ前記出力軸と一体回転可能であり、
前記リングローラは、前記各遊星ローラと当接しつつ前記ハウジングに対して前記軸芯と平行な方向に移動することによって該ハウジングに対して固定と回動とが選択可能に構成され、
前記制御機構は、前記キャリヤと前記リングローラとの間に設けられ、前記キャリヤと前記リングローラとの一方向の相対回転を許容しつつ他方向の相対回転を規制するワンウェイクラッチと、前記ハウジングと前記リングローラとの間に設けられ、係合によって前記リングローラの前記回動を規制するクラッチとを有し、
前記クラッチは、前記ハウジングと前記リングローラとの間に設けられ、前記リングローラの移動により前記ハウジングに対して前記リングローラを固定する摩擦層と、前記リングローラに向かって前記ハウジングに形成された制御室と、前記制御室内に移動可能に収納された制御ピストンと、前記制御ピストンと前記リングローラとの間に設けられたスラストベアリングと、前記制御室内に制御圧力を供給して前記制御ピストンを前記リングローラに向かって移動させる圧力調整手段と、前記リングローラから離反する方向に前記制御ピストンに付勢力を付与する付勢手段とを有していることを特徴とする（請求項１）。

本発明の変速機付き圧縮機（以下、単に「圧縮機」という。）では、変速機構として、遊星ローラ機構を採用している。このため、変速機構として、各遊星ギヤの歯とサンギヤの歯とが衝突するとともに、各遊星ギヤの歯とリングギヤの歯とが衝突する遊星歯車機構を採用している場合と異なり、振動を生じ難い。このため、この圧縮機では、低騒音が実現される。

そして、この圧縮機では、制御機構のクラッチは係合によってリングローラの回動を規制する。すなわち、圧力調整手段によって制御室内に制御圧力が供給され、制御ピストンがリングローラに向かって移動すれば、リングローラがハウジングに押される。このため、ハウジングとリングローラとの間に摩擦層による摩擦力が生じ、リングローラがハウジングに対して固定される。この際、キャリヤとリングローラとは制御機構のワンウェイクラッチによって一方向の相対回転が許容され、出力軸は入力軸に対して回転速度が増速された増速回転状態となる。

また、圧力調整手段によって制御室内に制御圧力が供給されなければ、制御ピストンによってリングローラがハウジングに押される状態が解除される。このため、ハウジングとリングローラとの間に摩擦層による摩擦力が生じなくなり、リングローラがハウジングに対して回動する。この際、キャリヤとリングローラとは制御機構のワンウェイクラッチによって他方向の相対回転が規制され、出力軸は入力軸に対して回転速度が等速のままの等速回転状態となる。

このため、この圧縮機は、圧縮機構を２段階に変速可能でありながら、構造が簡素化されているため、製造コストの低廉化を実現可能である。

この圧縮機では、制御室と制御ピストンとの間に生じる摺動抵抗や摩擦抵抗等によって制御ピストンの復帰が妨げられることがある。しかしながら、本発明の圧縮機では、付勢手段がリングローラから離反する方向に制御ピストンに付勢力を付与するため、制御ピストンに対するリングローラの引き摺りは確実に防止される。また、制御ピストンとリングローラとの間に設けられたスラストベアリングは制御ピストンに対するリングローラの引き摺りをより防止する。このため、この圧縮機は動力損失を生じ難い。

したがって、本発明の変速機付き圧縮機は、製造コストの低廉化と低騒音とを実現可能である。また、本発明の変速機付き圧縮機は、動力損失を生じ難いことから、優れた圧縮効率を発揮することが可能である。

付勢手段としては、コイルばねや板ばね等の弾性力を付勢力として付与可能な弾性手段の他、電磁力を付勢力として付与可能なソレノイド、制御ピストンの背面に作用する制御圧力と制御ピストンの前面に作用する圧力との調整等を採用することが可能である。特にコイルばねを付勢手段として採用する場合、軸芯と同心の単一のコイルばねを採用してもよく、軸芯周りに数箇所設けられる複数のコイルばねを採用してもよい。コイルばねは、付勢力を調整しやすいように、軸長が長くなるように用いられることが好ましい。

制御圧力は圧縮機構によって創出される吐出圧力であり得る。そして、制御ピストンは制御室との間にＯリングを有し得る（請求項２）。つまり、制御室内には、制御ピストンをリングローラに向かって移動させる場合には吐出圧力が供給され得る。なお、制御ピストンをリングローラから離反移動させる場合には吸入圧力が供給され得る。これにより、圧縮機自らが制御ピストンを移動することが可能であり、構成を簡素化することができる。また、この場合、制御ピストンと制御室との間にＯリングを設けることにより、吐出圧力の漏れが防止され、制御ピストンに確実に吐出圧力を作用させることが可能になる。しかしながら、発明者らの解析によれば、そのＯリングにも吐出圧力が作用することから、Ｏリングは制御室及び制御ピストンの両者に摩擦力及び変形後の復元力を作用し、制御ピストンは復帰が妨げられ易い。このような構成であっても、付勢手段が制御ピストンに付勢力を付与すれば、制御ピストンは確実に復帰する。

制御ピストンは軸芯と同心の円環状であり得る。そして、付勢手段は、軸芯と同心をなし、ハウジングと制御ピストンとの間に設けられたコイルばねであることが好ましい（請求項３）。この場合、制御ピストンがリングローラ全体をハウジングに押し付け易い。また、コイルばねによって制御ピストン全体に付勢力を付与することができる。

制御ピストンは、軸芯と同心をなす円環状のピストン本体と、スラストベアリングのコロの外周側に位置してピストン本体から軸芯と平行に突出する筒部とを有し得る。そして、コイルばねは筒部とハウジングとの間に設けられていることが好ましい（請求項４）。この場合、コイルばねによる上記作用効果を発揮可能であり、かつコロの外周側を筒部が規制できることから、簡易なスラストベアリングを採用して製造コストの低廉化を実現できる。

ハウジングと入力軸との間には電磁クラッチが設けられ得る。そして、少なくとも入力軸、キャリヤ、各遊星ローラ、リングローラ及びサンローラを有する組付体がハウジングに対して軸芯と平行な方向に移動可能に構成されていることが好ましい（請求項５）。電磁クラッチは、弾性力によって入力軸を軸芯と平行な前方向に移動させて入力軸にトルクを付与し、弾性力と対抗する電磁力によって入力軸を軸芯と平行な後方向に移動させて入力軸へのトルクの付与を遮断する。この場合、電磁クラッチが入力軸にトルクを付与可能な状態では、弾性力の反力によって入力軸が軸芯と平行な後方向に付勢されるため、リングローラがハウジングに押される状態が解除され易い。このため、リングローラをハウジングから離反させる他の手段が不要になり、製造コストの低廉化をより実現可能である。

組付体は構成部品が一体的に移動することが好ましい。これにより繰り返し運転が可能であり、優れた耐久性を発揮できる。組付体は、少なくとも入力軸、キャリヤ、各遊星ローラ、リングローラ及びサンローラを有するが、出力軸、軸受装置等、他の構成部品を有していてもよい。

リングローラは、各遊星ローラと当接するとともに摩擦層が設けられた第１リング部と、第１リング部とともに回転可能かつ軸芯と平行な方向に移動可能であり、ワンウェイクラッチを支持する第２リング部とを有し得る。そして、第１リング部は第２リング部に対して径方向で変形可能に連結されていることが好ましい（請求項６）。この場合、第１リング部は、サンローラと各遊星ローラとの間及び各遊星ローラとリングローラとの間に与える締代により、径方向に変位し得る。また、第２リング部は、ワンウェイクラッチを支持し、第１リング部の径方向の変位に影響されずに第１リング部とともに回転可能かつ軸芯と平行な方向に移動可能である。このため、第１リング部が径方向に変位していても、第２リング部は寸法、円筒度等の高い精度が維持され、ワンウェイクラッチの機能は損なわない。このため、圧縮機構を２段階に変速し易い。

実施例の変速機付き圧縮機の縦断面図である。 実施例の変速機付き圧縮機の一部を拡大して示す縦断面図である。 実施例の変速機付き圧縮機の一部を拡大して示す縦断面図である。 実施例の変速機付き圧縮機に係り、図（Ａ）は制御ピストン等の拡大縦断面図、図（Ｂ）は図（Ａ）中におけるＯリング等の拡大縦断面図である。 実施例の変速機付き圧縮機に係り、リングローラの拡大縦断面図である。 実施例の変速機付き圧縮機の拡大横断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、実施例の変速機付き圧縮機（以下、単に「圧縮機」という。）は、スクロール式の圧縮機構２０に変速機構３０及び制御機構４０を一体に組み合わせたものであり、例えば車両に搭載されて空調装置を構成する。なお、各図において、入力軸１側（紙面左側）を前側と規定し、出力軸２側（紙面右側）を後側と規定して、前後方向を表示する。

この圧縮機は、第１ハウジング部材３、第２ハウジング部材４、第３ハウジング部材５及び第４ハウジング部材６がこの順序で一体に締結されてなるハウジング１０を備えている。第１ハウジング部材３の後端面と第２ハウジング部材４の前端面とが当接され、互いに締結されることによって変速室１０ａが形成されている。変速室１０ａ内にはトラクションオイルが充填されている。第１ハウジング部材３には、変速室１０ａ内の外周域に存在するトラクションオイルを内周域に導く流路３ａが形成されている。

第３ハウジング部材５は、後述する固定スクロール２１を一体に有している。第２ハウジング部材４と第３ハウジング部材５との間には、後述する可動スクロール２２等が収容されている。第３ハウジング部材５及び第４ハウジング部材６が互いに締結されることにより、内部に吸入室２８及び吐出室２９が形成されている。

第１ハウジング部材３のボスには、入力軸１がシール部材７及び軸受装置８を介して軸芯Ｏ１回りに回転可能に支持されている。第１ハウジング部材３と軸受装置８との間は圧入されているが、軸受装置８と入力軸１との間には間隙が確保されている。この間隙と、キー１５とにより、入力軸１、キャリヤ９、ラジアル軸受３１、各遊星ローラ３２、サンローラ１４、リングローラ３３、摩擦層３５、サークリップ３４ａ及びワンウェイクラッチ３４からなる組付体Ｓが第１ハウジング部材３に対して軸芯Ｏ１と平行な方向に移動可能になっている。

入力軸１の後端は、変速室１０ａ内の後方に向かって突出しており、その途中には、第１ハウジング部材３と間隔を有して対面しつつ、径外方向に円盤状に延びるキャリヤ本体９ａが一体に形成されている。キャリヤ本体９ａは、後で詳述する変速機構３０を構成するものである。

第２ハウジング部材４のボス内には、出力軸２がシール部材１１及びラジアル軸受１２を介して軸芯Ｏ１回りに回転可能に支持されている。出力軸２の前端は入力軸１のキャリヤ本体９ａ内に位置し、キャリヤ本体９ａと出力軸２との間にもラジアル軸受１３が設けられている。入力軸１には、第１ハウジング部材３に形成された流路３ａと連通し、ラジアル軸受１３まで延びる流路１ａが形成されている。出力軸２には、キャリヤ本体９ａの後方に位置するサンローラ１４が設けられている。出力軸２とサンローラ１４との間には、サンローラ１４を出力軸２と一体回転可能に構成しながら、出力軸２に対して軸芯Ｏ１と平行な方向に移動可能に構成するキー１５が設けられている。サンローラ１４も、後で詳述する変速機構３０を構成するものである。出力軸２の後端は、可動スクロール２２に向かうように後方に延びている。

次に圧縮機構２０について説明する。第２ハウジング部材４と第３ハウジング部材５との間には、バランサと一体の駆動ブッシュ２３と可動スクロール２２とが収容されている。

駆動ブッシュ２３は、出力軸２の後端に偏心された状態で固定され、出力軸２と一体回転可能とされている。駆動ブッシュ２３の外周面にはラジアル軸受２４が配設されている。

可動スクロール２２は、ラジアル軸受２４を介して駆動ブッシュ２３に回転可能に支持されるボス２２ａと、このボス２２ａと一体をなし、径方向に延びる円板状の可動側板２２ｂと、この可動側板２２ｂから後方に向けて軸芯Ｏ１と平行に突出する渦巻状の可動渦巻部２２ｃとからなる。

第２ハウジング部材４の後面には、３本以上の固定ピン２５ａが軸芯Ｏ１と平行に固定されている。また、可動スクロール２２の可動側板２２ｂには、固定ピン２５ａと同数の可動ピン２５ｂが軸芯Ｏ１と平行に固定されている。さらに、第２ハウジング部材４と可動側板２２ｂとの間には、固定ピン２５ａ及び可動ピン２５ｂと同数の可動リング２５ｃが配設されている。可動リング２５ｃには貫通孔２５ｄが形成されており、その貫通孔２５ｄ内には、対をなす固定ピン２５ａ及び可動ピン２５ｂが各々の軸芯間を可動スクロール２２の公転距離とした状態で収納されている。これら固定ピン２５ａ、可動ピン２５ｂ及び可動リング２５ｃにより、可動スクロール２２の自転を防止する自転防止手段２５が構成されている。

第３ハウジング部材５は固定スクロール２１を一体に有している。固定スクロール２１は、径方向に延びる円板状の固定側板２１ｂと、この固定側板２１ｂから前方に向けて軸芯Ｏ１と平行に突出する渦巻状の固定渦巻部２１ｃとからなる。

固定スクロール２１の固定渦巻部２１ｃ及び可動スクロール２２の可動渦巻部２２ｃは軸芯Ｏ１方向の突出長さが等しく設定されている。そして、固定スクロール２１の固定渦巻部２１ｃが可動スクロール２２の可動側板２２ｂと摺動し、可動スクロール２２の可動渦巻部２２ｃが固定スクロール２１の固定側板２１ｂと摺動するようになっている。

固定側板２１ｂの中心部分には、吐出室２９と連通可能に吐出口２９ａが貫設されている。また、吐出室２９内には、吐出口２９ａを塞ぐように吐出弁２６及びリテーナ２７が固定側板２１ｂに固定されている。さらに、固定側板２１ｂの外周部分には、吸入室２８と連通する吸入口２８ａが貫設されている。

以上の第２〜４ハウジング部材４、５、６、出力軸２、駆動ブッシュ２３、可動スクロール２２、自転防止手段２５及び固定スクロール２１等によってスクロール式の圧縮機構２０が構成されている。

吐出室２９は配管４１を介して凝縮器４２に接続され、凝縮器４２は配管４３によって膨張弁４４を介して蒸発器４５に接続され、蒸発器４５は配管４６を介して吸入室２８に接続されている。吐出室２９には、後述する流路切替電磁弁６１に対して、吐出室２９内の吐出圧力Ｐｄを制御圧力として供給する吐出圧供給通路（図１に示す経路Ｐｄ−Ｐｄ）が設けられている。また、吸入室２８には、流路切替電磁弁６１に対して、吸入室２８内の吸入圧力Ｐｓを供給する吸入圧供給通路（図１に示す経路Ｐｓ−Ｐｓ）が設けられている。これにより、圧縮機自らが制御ピストン３７を移動することが可能であり、構成を簡素化することができる。さらに、図示は省略するが、大気と変速室１０ａとを連通させて、変速室１０ａ内の圧力を大気圧に保持する連通路が第２、３ハウジング部材４、５間に設けられている。

次に変速機構３０について説明する。図２及び図３に示すように、変速室１０ａ内において、キャリヤ本体９ａの後面の外周側に仮想される軸芯Ｏ１を中心とする円周上には、後方に向けて３本の第１支持軸９ｂと、３本の第２支持軸９ｃとが交互に突設されている（各図において、第１支持軸９ｂと第２支持軸９ｃとを１本ずつ図示する。）。各第１支持軸９ｂは円柱軸体であり、各第２支持軸９ｃは中間部が太い段付き円柱軸体である。各第１支持軸９ｂには、ラジアル軸受３１を介して、遊星ローラ３２が１個ずつ回転可能に支持されている。３個の遊星ローラ３２の外周面はそれぞれサンローラ１４の外周面と締代を有して当接している。各遊星ローラ３２の外周面及びサンローラ１４の外周面には相対すべりを防止するためのコーティングが施されている。

各第１支持軸９ｂ及び各第２支持軸９ｃの後端には、後部キャリヤ９ｄが固定されている。後部キャリヤ９ｄは後方に延びる略円筒形状とされている。後部キャリヤ９ｄの内側には、サンローラ１４の後端と当接可能な内フランジ９ｅが形成されている。キャリヤ本体９ａと、各第１支持軸９ｂ及び各第２支持軸９ｃと、後部キャリヤ９ｄとにより、３個の遊星ローラ３２を回転可能に支持しつつ入力軸１と一体回転可能なキャリヤ９が構成されている。

各遊星ローラ３２と第１、２ハウジング部材３、４との間には、リングローラ３３が配設されている。リングローラ３３は、図５に示すように、円筒状の第１リング部３３１と、円筒状の第２リング部３３２とを有する。

第１リング部３３１は、比較的剛性の低い材料からなり、図６に示すように、径方向の変位が許容されている。このため、第１リング部３３１は、サンローラ１４と各遊星ローラ３２との間及び各遊星ローラ３２とリングローラ３３との間に与える締代により、径方向に変位し得る。第１リング部３３１の内周面にも相対すべりを防止するためのコーティングが施されている。

第１リング部３３１の後端には、図５に示すように、内周側に位置する第１後端面３３１ａと、外周側に位置する第２後端面３３１ｂとが形成されている。第１リング部３３１は第１後端面３３１ａよりも第２後端面３３１ｂが後方に突出するように段部３３１ｃを有している。段部３３１ｃには径方向に延びるピン穴３３１ｄが貫設されている。第１リング部３３１の内周面は各遊星ローラ３２の外周面と締代を有して当接している。

第２リング部３３２は比較的剛性の高い材料からなる。このため、図１に示すように、ワンウェイクラッチ３４の外周面は第２リング部３３２の内周面と当接している。

また、第２リング部３３２の前端には、図５に示すように、内周側に位置する第１前端面３３２ａと、外周側に位置する第２前端面３３２ｂとが形成されている。第２リング部３３２は第２前端面３３２ｂよりも第１前端面３３２ａが前方に突出するように段部３３２ｃを有している。段部３３２ｃには径方向に延びるピン穴３３２ｄが貫設されている。

また、第１リング部３３１の内側には、各遊星ローラ３２の前端と当接可能な内フランジ３３ａが形成されている。第２リング部３３２の前端には、各遊星ローラ３２の後端と当接可能な内フランジ３３ｂが形成されている。

第１リング部３３１のピン穴３３１ｄと第２リング部３３２のピン穴３３２ｄとには、段付きのピン３３３が嵌め込まれている。ピン３３３の頭部はピン穴３３１ｄに圧入され、ピン３３３の軸部はピン穴３３２ｄに遊嵌されている。この状態において、第１リング部３３１の第１後端面３３１ａと第２リング部３３２の第１前端面３３２ａとは当接している。第１リング部３３１の第２後端面３３１ｂと第２リング部３３２の第２前端面３３２ｂとの間には間隙が存在している。

このため、第２リング部３３２は、ワンウェイクラッチ３４を支持し、第１リング部３３１の径方向の変位に影響されずに第１リング部３３１とともに回転可能かつ軸芯Ｏ１と平行な方向に移動可能である。このため、第１リング部３３１が径方向に変位していても、第２リング部３３２は寸法、円筒度等の高い精度が維持され、ワンウェイクラッチ３４の機能は損なわない。

サンローラ１４、各遊星ローラ３２、リングローラ３３及びキャリヤ９によって、遊星ローラ機構である変速機構３０が構成されている。

図２及び図３に示すように、後部キャリヤ９ｄの外周面にはサークリップ３４ａによってワンウェイクラッチ３４が固定されており、ワンウェイクラッチ３４の外周面はリングローラ３３の第２リング部３３２の内周面と当接している。ワンウェイクラッチ３４は、周知の汎用品であり、キャリヤ９に対するリングローラ３３の一方向の相対回転を許容しつつ他方向の相対回転を規制するようになっている。本実施例では、入力軸１及びキャリヤ９が軸芯Ｏ１周りに回転する方向は、圧縮機を前方から見て、時計方向に設定されている。そして、ワンウェイクラッチ３４は、キャリヤ９に対してリングローラ３３が反時計方向に相対回転することを許容する一方、キャリヤ９に対してリングローラ３３が時計方向に相対回転することを規制するように配設されている。

リングローラ３３の第１リング部３３１の前面には、第１ハウジング部材３の後面に向かって摩擦層３５が設けられている。摩擦層３５は摺動性の低い材料からなる円環状の平板である。後述するように、リングローラ３３が前方向に移動すると、摩擦層３５が第１ハウジング部材３の後面に当接する。

図１に示すように、第２ハウジング部材４には、リングローラ３３の後面と対向する位置に円環状の制御室３６が凹設されている。制御室３６内には、円環状の制御ピストン３７が前後方向（軸芯Ｏ１方向）に移動可能に収納されている。

制御ピストン３７は、図４（Ａ）に示すように、軸芯Ｏ１と同心をなす円環状のピストン本体３７ｃと、外周側でピストン本体３７ｃから軸芯Ｏ１と平行に突出する筒部３７ｄとからなる。ピストン本体３７ｃの前部にはスラストベアリング３９が収納されている。スラストベアリング３９は、ピストン本体３７ｃ側に設けられたレース３９ａと、レース３９ａ上を転動する複数個のコロ３９ｂとを有している。

そして、図１〜３に示すように、筒部３７ｄと第１ハウジング部材３における前部内面との間には付勢手段としてのコイルばね６２が設けられている。このコイルばね６２は軸芯Ｏ１と同心をなしている。

図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ピストン本体３７ｃの内周面にはリング溝３７ａが凹設され、ピストン本体３７ｃの外周面にはリング溝３７ｂが凹設され、リング溝３７ａ、３７ｂには制御ピストン３７と制御室３６との間をシールするゴム製のＯリング３８ａ、３８ｂが装着されている。Ｏリング３８ａ、３８ｂにより、吐出圧力Ｐｄの漏れが防止され、制御ピストン３７に確実に吐出圧力Ｐｄを作用させることが可能になる。

図１に示すように、制御室３６には、流路３６ａを介して圧力調整手段としての流路切替電磁弁６１が接続されている。流路切替電磁弁６１は、制御室３６を吐出圧供給通路（図１に示す経路Ｐｄ−Ｐｄ）又は吸入圧供給通路（図１に示す経路Ｐｓ−Ｐｓ）に切り替えて接続するようになっている。上述した通り、制御ピストン３７が臨む変速室１０ａ内の圧力は、大気圧に保持されている。

摩擦層３５、制御室３６、制御ピストン３７、スラストベアリング３９、流路３６ａ、流路切替電磁弁６１及びコイルばね６２等により、第１ハウジング部材３に対してリングローラ３３を固定又は回動させるクラッチ６０が構成されている。クラッチ６０、ワンウェイクラッチ３４、流路切替電磁弁６１及び流路３６ａ等によって、制御機構４０が構成されている。

入力軸１の前端には電磁クラッチ５０が連結されている。電磁クラッチ５０は、図２及び図３に示すように、入力軸１の前端に一体回転可能に固定された円盤状のハブ５１と、ハブ５１に板ばね５２によって繋がれたアーマチュア５３と、第１ハウジング部材３の前面に固定されたコイル５４とを有している。第１ハウジング部材３のボスには、ラジアル軸受５５を介してプーリ５６が回転可能に支持されている。プーリ５６には、外部駆動源としてのエンジン等と接続された図示しないベルトが巻き掛けられている。コイル５４はプーリ５６内に位置するように配設されている。

以上のように構成された実施例の圧縮機においては、入力軸１が車両のエンジン等によって軸芯Ｏ１回りに回転駆動されれば、入力軸１の回転が変速機構３０により等速のまま又は増速されて出力軸２に伝達される。

そして、圧縮機構２０においては、出力軸２が回転駆動されることにより、駆動ブッシュ２３が自己の軸芯に偏心して回転し、可動スクロール２２が自転防止手段２５によって自転が規制された状態で公転する。これにより、固定スクロール２１と可動スクロール２２との間に形成される圧縮室は、外周側から中心部分に向かって容積が縮小される。このため、吸入室２８内の冷媒が圧縮室で圧縮され、吐出室２９に吐出される。吐出室２９内の冷媒は凝縮器４２に供給され、蒸発器４５によって車両の冷房が実現される。

この間、電磁クラッチ５０では、コイル５４に通電が行われた場合、図２に示すように、アーマチュア５３が板ばね５２の弾性力に抗してプーリ５６に磁着され、入力軸１がプーリ５６と一体回転し、入力軸１にトルクが付与される。その一方、コイル５４への通電が停止された場合、図３に示すように、アーマチュア５３が板ばね５２の弾性力によってプーリ５６から離れ、入力軸１へのトルクの付与が遮断される。こうして、入力軸１は、電磁クラッチ５０によって外部からの駆動力が断接される。

図２に示すように、電磁クラッチ５０が入力軸１にトルクを付与している状態において、制御室３６内に吐出圧力Ｐｄが付加されると、制御ピストン３７がリングローラ３３を介して組付体Ｓを前方向に一体的に押す。この際、サンローラ１４と各遊星ローラ３２との間及び各遊星ローラ３２とリングローラ３３との間に締代があるが、軸受装置８と入力軸１との間の間隙とキー１５とにより、図３に示すように、組付体Ｓが第１ハウジング部材３に対して軸芯Ｏ１と平行な方向に一体的に前進する。リングローラ３３の内フランジ３３ａ、３３ｂは各遊星ローラ３２を同方向に容易に移動させる。また、内フランジ３３ｂは遊星ローラ３２がリングローラ３３に対して後方向にずれることを防止する。

この際、制御ピストン３７は軸芯Ｏ１と同心の円環状であり、コイルばね６２も軸芯Ｏ１と同心であるため、制御ピストン３７はリングローラ３３全体を第１ハウジング部材３に押し付け易い。このため、摩擦層３５と第１ハウジング部材３との間に摩擦力が作用し、第１ハウジング部材３に対してリングローラ３３が固定される。

そうすると、ワンウェイクラッチ３４は、キャリヤ９に対してリングローラ３３が一方向に相対回転すること（圧縮機１を前方から見て、キャリヤ９に対してリングローラ３３が反時計方向に相対回転すること）を許容する。このため、入力軸１、キャリヤ９の回転に伴って軸芯Ｏ１周りに時計方向に公転する各遊星ローラ３２は、リングローラ３３との締代により、各第１支持軸９ｂ周りに反時計方向に自転する。その結果、各遊星ローラ３２と当接するサンローラ１４及びサンローラ１４と一体回転する出力軸２は、入力軸１の回転が増速されて伝達される増速回転状態となる。

一方、この状態において、制御室３６内に吸入圧力Ｐｓが付加されると、制御ピストン３７がリングローラ３３を介して組付体Ｓを前方向に押さなくなる。そして、制御室３６と制御ピストン３７との間に生じる摺動抵抗や摩擦抵抗等によって制御ピストン３７の復帰が妨げられることがある。例えば、図４（Ｂ）に示すように、Ｏリング３８ａ、３８ｂにも吐出圧力Ｐｄが作用することから、Ｏリング３８ａ、３８ｂが制御室３６及び制御ピストン３７の両者に摩擦力及び変形後の復元力を作用し、制御ピストン３７は復帰が妨げられ易い。

しかしながら、この圧縮機では、図２に示すように、コイルばね６２がリングローラ３３から離反する方向に制御ピストン３７に付勢力を付与するため、制御ピストン３７に対するリングローラ３３の引き摺りはより確実に防止される。特に、制御ピストン３７は軸芯Ｏ１と同心の円環状であり、コイルばね６２も軸芯Ｏ１と同心であるため、コイルばね６２は制御ピストン３７全体に付勢力を付与することができ、制御ピストン３７は確実に復帰する。

特に、この圧縮機では、電磁クラッチ５０における板ばね５２の弾性力の反力によって入力軸１が軸芯Ｏ１と平行な後方向に付勢されるため、リングローラ３３が第１ハウジング部材３に押される状態が解除される。この際も、軸受装置８と入力軸１との間の間隙とキー１５とにより、組付体Ｓが第１ハウジング部材３に対して軸芯Ｏ１と平行な方向に一体的に後退する。各遊星ローラ３２は内フランジ３３ａ、３３ｂによってリングローラ３３を同方向に容易に移動させる。また、内フランジ３３ａは、遊星ローラ３２がリングローラ３３に対して前方向にずれることを防止するとともに、遊星ローラ３２とともにキャリヤ９がリングローラ３３に対して前方向にずれることも防止し、キャリヤ９と第１ハウジング部材３との干渉も防止する。さらに、キャリヤ９がキャリヤ本体９ａ及び後部キャリヤ９ｄを有し、後部キャリヤ９ｄが内フランジ９ｅを有しているため、キャリヤ９の移動によって組付体Ｓが容易に移動し、遊星ローラ３２やサンローラ１４の移動によってキャリヤ９が容易に移動する。

また、制御ピストン３７とリングローラ３３との間に設けられたスラストベアリング３９は制御ピストン３７に対するリングローラ３３の引き摺りを防止する。このため、摩擦層３５と第１ハウジング部材３との間に摩擦力が作用しなくなり、第１ハウジング部材３に対するリングローラ３３の固定が解除される。このため、この圧縮機は動力損失を生じ難い。

そして、リングローラ３３が入力軸１の回転につられて軸芯Ｏ１周りに時計方向に回転しようとする。サンローラ１４と当接する各遊星ローラ３２が時計方向に自転することにより、リングローラ３３が入力軸１を相対的に時計方向に追い越そうとする。そして、ワンウェイクラッチ３４は、キャリヤ９に対してリングローラ３３が他方向に相対回転すること（圧縮機を前方から見て、キャリヤ９に対してリングローラ３３が時計方向に相対回転すること）を規制する。その結果、入力軸１、キャリヤ９、各遊星ローラ３２、サンローラ１４、リングローラ３３及び出力軸２が一体回転することとなり、入力軸１の回転が出力軸２に等速のまま伝達される等速回転状態となる。

こうして、この圧縮機では、遊星ローラ機構からなる変速機構３０を採用しているため、振動を生じ難く、低騒音が実現される。また、この圧縮機は、圧縮機構２０を２段階に変速可能でありながら、構造が簡素化されているため、製造コストの低廉化を実現可能である。

したがって、この圧縮機は、製造コストの低廉化と低騒音とを実現可能である。また、この圧縮機は、動力損失を生じ難いことから、優れた圧縮効率を発揮することが可能である。

特に、この圧縮機では、コイルばね６２が制御ピストン３７の筒部３７ｄと第１ハウジング部材３との間に設けられているため、スラストベアリング３９のコロ３９ｂの外周側を筒部３７ｄが規制することが可能である。また、この圧縮機では、リングローラ３３の第２リング部３３２が第１リング部３３１よりも剛性の高い材料からなるため、スラストベアリング３９は第２リング部３３２側にレースを有する必要がない。このため、比較的簡易なスラストベアリング３９を採用して製造コストの低廉化を実現できている。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

実施例では、制御ピストン３７の筒部３７ｄと第１ハウジング部材３における前部内面との間にコイルばね６２を設けたが、第１ハウジング部材３の第２ハウジング部材４側に座面を設け、筒部３７ｄとその座面との間により軸長の短いコイルばねを設けてもよい。

また、付勢手段としてコイルばね６２を採用したが、板ばね又はゴムを採用してもく、またソレノイドや圧力調整等の手段を採用することも可能である。

さらに、実施例では、第１ハウジング部材１と軸受装置８との間を圧入とし、軸受装置８と入力軸１、７３との間に間隙を設けたが、第１ハウジング部材１と軸受装置８との間に間隙を設け、軸受装置８と入力軸１、７３との間を圧入としてもよい。

圧縮機構はスクロール式に限定されず、一般的な圧縮機構を採用できる。

本発明は車両用空調装置に利用可能である。

１０…ハウジング
２０…圧縮機構（スクロール式圧縮機構）
Ｏ１…軸芯
１…入力軸
２…出力軸
３０…変速機構（遊星ローラ機構）
４０…制御機構
１４…サンローラ
３２…遊星ローラ
９…キャリヤ
３３…リングローラ
３４…ワンウェイクラッチ
６０…クラッチ
３５…摩擦層
３６…制御室
３７…制御ピストン
３９…スラストベアリング
Ｐｄ…吐出圧力（制御圧力）
６１…圧力調整手段（流路切替電磁弁）
６２…コイルばね（付勢手段）
３８ａ、３８ｂ…Ｏリング
３７ｃ…ピストン本体
３７ｄ…筒部
５０…電磁クラッチ
Ｓ…組付体
３３１…第１リング部
３３２…第２リング部

Claims (6)

1. ハウジングと、前記ハウジング内に構成されて冷媒を圧縮可能な圧縮機構と、外部から前記ハウジング内に延在し、軸芯回りに回転可能に支持された入力軸と、前記ハウジング内に延在し、前記軸芯回りに回転可能に支持されて前記圧縮機構を駆動可能な出力軸と、前記ハウジング内で前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、前記入力軸のトルクを前記出力軸に伝達しつつ前記入力軸の回転速度を等速のまま又は増速して前記出力軸に伝達することにより前記圧縮機構を２段階に変速して駆動可能な変速機構と、前記変速機構を制御する制御機構とを備え、
   前記変速機構は、サンローラ、複数個の遊星ローラ、キャリヤ及びリングローラを有する遊星ローラ機構であり、
   前記キャリヤは、前記各遊星ローラを回転可能に保持しつつ前記入力軸と一体回転可能であり、
   前記サンローラは、前記各遊星ローラと当接しつつ前記出力軸と一体回転可能であり、
   前記リングローラは、前記各遊星ローラと当接しつつ前記ハウジングに対して前記軸芯と平行な方向に移動することによって該ハウジングに対して固定と回動とが選択可能に構成され、
   前記制御機構は、前記キャリヤと前記リングローラとの間に設けられ、前記キャリヤと前記リングローラとの一方向の相対回転を許容しつつ他方向の相対回転を規制するワンウェイクラッチと、前記ハウジングと前記リングローラとの間に設けられ、係合によって前記リングローラの前記回動を規制するクラッチとを有し、
   前記クラッチは、前記ハウジングと前記リングローラとの間に設けられ、前記リングローラの移動により前記ハウジングに対して前記リングローラを固定する摩擦層と、前記リングローラに向かって前記ハウジングに形成された制御室と、前記制御室内に移動可能に収納された制御ピストンと、前記制御ピストンと前記リングローラとの間に設けられたスラストベアリングと、前記制御室内に制御圧力を供給して前記制御ピストンを前記リングローラに向かって移動させる圧力調整手段と、前記リングローラから離反する方向に前記制御ピストンに付勢力を付与する付勢手段とを有していることを特徴とする変速機付き圧縮機。
2. 前記制御圧力は前記圧縮機構によって創出される吐出圧力であり、
   前記制御ピストンは前記制御室との間にＯリングを有している請求項１記載の変速機付き圧縮機。
3. 前記制御ピストンは前記軸芯と同心の円環状であり、前記付勢手段は、前記軸芯と同心をなし、前記ハウジングと前記制御ピストンとの間に設けられたコイルばねである請求項１又は２記載の変速機付き圧縮機。
4. 前記制御ピストンは、前記軸芯と同心をなす円環状のピストン本体と、前記スラストベアリングのコロの外周側に位置して該ピストン本体から前記軸芯と平行に突出する筒部とを有し、
   前記コイルばねは該筒部と前記ハウジングとの間に設けられている請求項３記載の変速機付き圧縮機。
5. 前記ハウジングと前記入力軸との間には電磁クラッチが設けられ、
   少なくとも前記入力軸、前記キャリヤ、前記各遊星ローラ、前記リングローラ及び前記サンローラを有する組付体が前記ハウジングに対して前記軸芯と平行な方向に移動可能に構成されている請求項１乃至４のいずれか１項記載の変速機付き圧縮機。
6. 前記リングローラは、前記各遊星ローラと当接するとともに前記摩擦層が設けられた第１リング部と、前記第１リング部とともに回転可能かつ前記軸芯と平行な方向に移動可能であり、前記ワンウェイクラッチを支持する第２リング部とを有し、
   前記第１リング部は前記第２リング部に対して径方向で変形可能に連結されている請求項１乃至５のいずれか１項記載の変速機付き圧縮機。

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