JP3094731B2

JP3094731B2 - 斜板式可変容量圧縮機

Info

Publication number: JP3094731B2
Application number: JP05102561A
Authority: JP
Inventors: 真広川口; 正法園部; 繁樹神崎; 健水藤
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JPH06307338A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クランク室、吸入室、
吐出室及びこれら各室に接続するシリンダボアを区画形
成し、シリンダボア内に片頭ピストンを往復直線運動可
能に収容するハウジング内に回転軸を回転可能に支持
し、回転軸に回転支持体を固着すると共に、回転支持体
に斜板を傾動可能に連係し、クランク室内の圧力と吸入
圧との片頭ピストンを介した差により斜板の傾角を制御
する斜板式可変容量圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５９−１５０９８８号公報及び特
開昭６１−５５３８０号公報に開示される可変容量型揺
動斜板式圧縮機では、外部駆動源と圧縮機の回転軸との
間の動力伝達の連結及び遮断を行なう電磁クラッチを使
用していない。電磁クラッチを無くせば、特に車両搭載
形態ではそのＯＮ−ＯＦＦのショックによる体感フィー
リングの悪さの欠点を解消できると共に、圧縮機全体の
重量減、コスト減が可能となる。

【０００３】前記各公報に開示される可変容量型揺動斜
板式圧縮機ではいずれも、斜板を収容するクランク室内
の圧力を急激に高めて斜板傾角を０°近くにもってゆ
き、吐出容量を零近くに落とすようになっている。この
吐出容量の急激な低下により圧縮機における負荷が急激
に低下する。圧縮機を車両に搭載している場合には、車
両の加速時、登坂時に車両エンジン出力全てを車両の駆
動に振り向けるのが望ましく、このような場合に圧縮機
における負荷の急激な低減が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなクラッチレ
ス圧縮機では外部冷媒回路上の蒸発器におけるフロスト
及び圧縮機内の潤滑が問題になる。外気温が氷点付近で
は蒸発器においてフロスト発生のおそれがあり、このよ
うな環境条件では必要に応じて斜板傾角を０°近くに持
ってゆき、吐出無効化を行なわねばならない。逆に、吐
出無効化状態では冷媒の循環が実質的に無くなるために
圧縮機内の潤滑不良が問題になってくる。そのため、ク
ランク室の圧力を高めて、最小傾角にある斜板傾角を必
要に応じて増大して容量復帰を行ない、圧縮機内の潤滑
を確保しなければならない。しかし、斜板傾角が大きく
なり過ぎる（即ち、復帰容量が大きくなり過ぎる）と圧
縮機のトルク変動が大きくなり過ぎ、トルク変動による
ショックが大きくなるという問題がある。

【０００５】本発明は、復帰容量を大きくし過ぎること
なく潤滑の問題を解消することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
斜板傾角が最小状態のときには吐出圧領域とクランク室
とを接続する制御通路を絞る圧力供給制御手段と、クラ
ンク室と吸入圧領域とを接続する放圧通路上に介在さ
れ、吐出圧に感応して放圧制御する放圧制御弁とを備え
た容量制御構造を構成し、吐出圧の低下に伴って前記放
圧通路を閉じる方向に前記放圧制御弁を動作するように
した。

【０００７】

【作用】斜板傾角が最小傾角になると、吐出圧領域とク
ランク室とを接続する圧力供給通路が閉じ、クランク室
の圧力が低下する。この圧力低下により斜板傾角が増大
し、圧力供給通路が開く。圧力供給通路が開くと、クラ
ンク室の圧力が上昇する。斜板傾角が最小付近にある場
合には吐出圧が低下しており、放圧制御弁が閉じてい
る。そのため、クランク室の昇圧は瞬時に行われ、斜板
傾角が大きくなり過ぎることはない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体化した第１実施例を図１
〜図６に基づいて説明する。図１に示すように圧縮機全
体のハウジングの一部となるシリンダブロック１の前端
にはフロントハウジング２が接合されている。シリンダ
ブロック１の後端にはリヤハウジング３がバルブプレー
ト４、弁形成プレート５Ａ，５Ｂ及びリテーナ形成プレ
ート６を介して接合固定されている。フロントハウジン
グ２内には深溝玉軸受け部材７が取り付けられている。
深溝玉軸受け部材７には回転支持体８が支持されてお
り、回転支持体８には回転軸９が止着されている。深溝
玉軸受け部材７は回転軸９に作用するスラスト方向の荷
重及びラジアル方向の荷重の両方を回転支持体８を介し
て受け止める。

【０００９】回転軸９の前端はクランク室２ａからフロ
ントハウジング２を介して外部へ突出しており、この突
出端部にはプーリ１０が螺着されている。プーリ１０は
ベルト１１を介して車両エンジンに作動連結されてい
る。回転軸９の前端部とフロントハウジング２との間に
はリップシール１２が介在されている。リップシール１
２はクランク室２ａ内の圧力洩れを防止する。回転軸９
の後端部はラジアルベアリング１３を介してシリンダブ
ロック１に回転可能に支持されている。

【００１０】回転軸９には球面状の斜板支持体１４がス
ライド可能に支持されており、斜板支持体１４には斜板
１５が回転軸９の軸線方向へ傾動可能に支持されてい
る。斜板１５には連結片１６，１７が止着されている。
図２に示すように連結片１６，１７には一対のガイドピ
ン１８，１９が止着されている。回転支持体８には支持
アーム８ａが突設されている。支持アーム８ａには支持
ピン２０が回動可能かつ回転軸９に対して直角を成す方
向へ貫通支持されている。一対のガイドピン１８，１９
は支持ピン２０の両端部にスライド可能に嵌入されてい
る。支持アーム８ａ上の支持ピン２０と一対のガイドピ
ン１８，１９との連係により斜板１５が斜板支持体１４
を中心に回転軸９の軸線方向へ傾動可能かつ回転軸９と
一体的に回転可能である。斜板１５の傾動は、支持ピン
２０とガイドピン１８，１９とのスライドガイド関係、
斜板支持体１４のスライド作用及び斜板支持体１４の支
持作用により案内される。

【００１１】斜板１５の最大傾角は回転支持体８の傾角
規制突部８ｂと斜板１５との当接によって規制される。
回転軸９上には最小傾角規制リング２１が止着されてお
り、斜板１５の最小傾角が最小傾角規制リング２１と斜
板支持体１４との当接によって規制される。斜板支持体
１４が最小傾角規制リング２１に当接しているときの斜
板１５の最小傾角は０°よりも僅かに大きい。この最小
傾角はこの傾角位置からの斜板傾角増大、即ち容量復帰
を行ない得る程度に可及的に小さくしてある。

【００１２】クランク室２ａに接続するようにシリンダ
ブロック１に貫設されたシリンダボア１ａ内には片頭ピ
ストン２２が収容されている。片頭ピストン２２の首部
２２ａには一対のシュー２３が嵌入されている。斜板１
５の周縁部は両シュー２３間に入り込み、斜板１５の両
面には両シュー２３の端面が接する。従って、斜板１５
の回転運動がシュー２３を介して片頭ピストン２２の前
後往復揺動に変換され、片頭ピストン２２がシリンダボ
ア１ａ内を前後動する。

【００１３】図１及び図３に示すようにリヤハウジング
３内には吸入室３ａ及び吐出室３ｂが区画形成されてい
る。バルブプレート４上には吸入ポート４ａ及び吐出ポ
ート４ｂが形成されている。弁形成プレート５Ａ上には
吸入弁５ａが形成されており、弁形成プレート５Ｂ上に
は吐出弁５ｂが形成されている。吸入室３ａ内の冷媒ガ
スは片頭ピストン２２の復動動作により吸入ポート４ａ
から吸入弁５ａを押し退けてシリンダボア１ａ内へ流入
する。シリンダボア１ａ内へ流入した冷媒ガスは片頭ピ
ストン２２の往動動作により吐出ポート４ｂから吐出弁
５ｂを押し退けて吐出室３ｂへ吐出される。吐出弁５ｂ
はリテーナ形成プレート６上のリテーナ６ａに当接して
開度規制される。

【００１４】片頭ピストン２２のストロークはクランク
室２ａ内の圧力とシリンダボア１ａ内の吸入圧との片頭
ピストン２２を介した差圧に応じて変わる。即ち、圧縮
容量を左右する斜板１５の傾角が変化する。クランク室
２ａ内の圧力はリヤハウジング３に取り付けられた制御
弁２４により制御される。クランク室２ａと吸入室３ａ
とは放圧通路１ｂによって接続されている。

【００１５】図５及び図６に基づいて制御弁２４の内部
構成を説明する。ソレノイド２５を支持するボビン２６
の中空部にはガイド筒２７が固定されており、ガイド筒
２７内には固定鉄芯２８が収容固定されている。ガイド
筒２７内には可動鉄芯２９が固定鉄芯２８に対して接離
可能に収容されている。固定鉄芯２８と可動鉄芯２９と
の間には弁開放強制ばね３０が介在されている。可動鉄
芯２９は弁開放強制ばね３０のばね作用によって固定鉄
芯２８から離間する方向へ付勢されている。

【００１６】ボビン２６にはバルブハウジング３１が連
結部材３２を介して結合固定されており、バルブハウジ
ング３１内には球状の弁体３３が収容されている。バル
ブハウジング３１には吐出圧導入ポート３１ａ、吸入圧
導入ポート３１ｂ及び制御ポート３１ｃが設けられてい
る。吐出圧導入ポート３１ａは吐出圧導入通路３４を介
して吐出室３ｂに連通している。吸入圧導入ポート３１
ｂは吸入圧導入通路３５を介して吸入室３ａに連通して
おり、制御ポート３１ｃは制御通路３７を介してクラン
ク室２ａに連通している。

【００１７】制御通路３７は回転軸９内を通っており、
その出口３７ａは回転軸９の周面に開口している。図１
に示すように斜板１５の傾角が最小傾角よりも大きい場
合には出口３７ａはクランク室２ａに露出する。図４に
示すように斜板１５の傾角が最小傾角になると出口３７
ａが斜板支持体１４により遮蔽される。斜板１５及び斜
板支持体１４は制御通路３７を開閉する圧力供給制御手
段を構成する。

【００１８】バルブハウジング３１内のばね受け３８と
弁体３３との間には復帰ばね３９及び弁支持座４０が介
在されており、弁体３３は弁孔３１ｄを閉塞する方向へ
復帰ばね３９のばね作用を受ける。

【００１９】吸入圧導入ポート３１ｂに通じる吸入圧検
出室４３にはベローズ金具４４が可動鉄芯２９に固着し
た状態で収容されている。ベローズ金具４４とばね受け
４５とはベローズ４６によって連結しており、ベローズ
金具４４とばね受け４５との間にはばね４７が介在され
ている。

【００２０】ばね受け４５には伝達ロッド４８が止着さ
れており、その先端が弁体３３に当接している。リヤハ
ウジング３の下部にて放圧通路１ｂ上には放圧制御弁３
６が設けられている。放圧制御弁３６を構成するスプー
ル弁４１の収容室の一部は受圧室４２に区画されてお
り、受圧室４２は受圧通路５３を介して吐出室３ｂに連
通している。スプール弁４１にはばね５４のばね力が作
用している。この作用方向は受圧室４２の圧力に対向す
る方向である。スプール弁４１は受圧室４２の圧力とば
ね５４のばね力との対抗によって変位する。スプール弁
４１の周面には環状の流路溝３８ａが形成されている。
流路溝３８ａはスプール弁４１の変位によって放圧通路
１ｂと連通又は遮断する。スプール弁４１が流路溝３８
ａと放圧通路１ｂとを連通する開位置に配置されると、
クランク室２ａと吸入室３ａとが連通する。スプール弁
４１が流路溝３８ａと放圧通路１ｂとを遮断する閉位置
に配置されると、クランク室２ａと吸入室３ａとが遮断
する。

【００２１】吸入室３ａ内へ冷媒ガスを導入する導入口
（図示略）と、吐出室３ｂから冷媒ガスを排出する排出
口１ｃとは外部冷媒回路４９で接続されている。外部冷
媒回路４９上には凝縮器５０、膨張弁５１及び蒸発器５
２が介在されている。膨張弁５１は蒸発器５２の出口側
のガス圧の変動に応じて冷媒流量を制御する。

【００２２】ソレノイド２５は空調装置作動スイッチ
（図示略）のＯＮ−ＯＦＦによって励消磁されるように
なっている。図１の状態では空調装置作動スイッチがＯ
Ｎしており、ソレノイド２５は励磁状態にある。ソレノ
イド２５の励磁状態では図５に示すように可動鉄芯２９
が弁開放強制ばね３０のばね作用に抗して固定鉄芯２８
に吸着している。

【００２３】ソレノイド２５が励磁しているとき、ベロ
ーズ４６が吸入圧導入ポート３１ｂから導入される吸入
圧Ｐｓの変動に応じて変位し、この変位が伝達ロッド４
８を介して弁体３３に伝えられる。吸入圧Ｐｓがばね４
７のばね力によって決定される設定吸入圧Ｐｓ₀以下、
かつ設定吸入圧Ｐｓ₀から大きく掛け離れていない範囲
において、吸入圧Ｐｓが高い（冷房負荷が大きい）場合
には弁体３３の弁開度が小さくなる。又、放圧制御弁３
６のスプール弁４１は受圧室４２内の吐出圧によって開
位置にあり、クランク室２ａ内の冷媒ガスは放圧通路１
ｂを経由して吸入室３ａへ流出している。従って、弁体
３３の弁開度が小さくなればクランク室２ａ内の圧力が
低下し、斜板傾角が大きくなる。即ち、吐出容量が大き
くなる。逆に、吸入圧Ｐｓが低い（冷房負荷が小さい）
場合には弁体３３の弁開度が大きくなる。従って、クラ
ンク室２ａ内の圧力が上昇し、斜板傾角が小さくなる。
即ち、吐出容量が小さくなる。

【００２４】従って、斜板１５の傾角は、傾角規制突部
８ｂに当接する最大傾角位置と、斜板支持体１４が最小
傾角規制リング２１に当接する最小傾角位置との間に規
制される。即ち、斜板１５のこの傾角範囲内で吐出容量
が制御される。

【００２５】空調装置作動スイッチのＯＦＦによってソ
レノイド２５が消磁すると、図６に示すように可動鉄芯
２９が弁開放強制ばね３０のばね作用によって固定鉄芯
２８から離間し、弁体３３が最大開口する。この最大開
口状態では吐出室３ｂ内の吐出冷媒ガスが吐出圧導入通
路３４、吐出圧導入ポート３１ａ、弁孔３１ｄ、制御ポ
ート３１ｃ及び制御通路３７を経由してクランク室２ａ
へ急激流入し、クランク室２ａ内が急激に昇圧する。従
って、斜板１５は最小傾角へ直ちに移行する。最小傾角
は零ではないため、最小傾角状態においても僅かながら
吐出、即ち圧縮が行われる。この圧縮があるために斜板
１５の傾角復帰が可能となる。しかしながら、この最小
傾角状態は蒸発器５２におけるフロスト発生のない実質
的な吐出無効化状態である。

【００２６】外気温が氷点付近というような環境下の場
合には冷房負荷が殆どなく、吸入圧Ｐｓは設定吸入圧Ｐ
ｓ₀から大きく掛け離れた低圧値となる。従って、弁体
３３は最大開度を維持し、斜板傾角は最小傾角に向か
う。

【００２７】斜板傾角が最小となって出口３７ａが遮蔽
されると、クランク室２ａ内の圧力が低下し、斜板１５
が再び傾角増大する。斜板傾角が増大すれば吐出容量が
増大し、吐出冷媒ガスが外部冷媒回路４９を還流する。
従って、潤滑油が圧縮機内に還流し、潤滑が確保され
る。出口３７ａがクランク室２ａに露出するとクランク
室２ａの圧力が高まり、斜板１５が再び最小傾角へ移行
する。実質的に吐出無効化状態の最小傾角状態と吐出有
効化状態にある傾角状態との間の交互繰り返しにより潤
滑不良及びフロスト発生が共に解消される。

【００２８】潤滑確保のために斜板傾角最小状態から斜
板傾角を増大する場合、斜板傾角が大きくなり過ぎると
圧縮機におけるトルク変動が大きくなり、不愉快なショ
ックが発生する。本実施例における放圧制御弁３６は吐
出圧Ｐｄの変動に応じて放圧通路１ｂを開閉するように
なっている。冷房負荷が普通にある通常の容量制御の場
合の吐出圧Ｐｄはばね５４のばね力に抗してスプール弁
４１を開位置に配置保持する。しかし、冷房負荷が殆ど
ないような場合、斜板傾角が最小傾角付近にあるときの
吐出圧Ｐｄとばね５４のばね力との力関係ではスプール
弁４１は閉位置に配置される。スプール弁４１が閉位置
に配置されると放圧通路１ｂが閉じ、潤滑確保のために
斜板１５が最小傾角から傾角増大していったときのクラ
ンク室２ａの昇圧は放圧通路１ｂの閉状態のために急激
である。この急激昇圧が斜板傾角の大きな戻りを阻止
し、大きなトルク変動は生じない。従って、大きなトル
ク変動に起因する不愉快なショックは生じない。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、クランク
室と吸入圧領域とを接続する放圧通路上に介在された放
圧制御弁を吐出圧の低下に伴って前記放圧通路を閉じる
方向に動作するようにしたので、潤滑確保のための容量
復帰が大きくなり過ぎることがなく、容量復帰によるト
ルク変動を抑制し得るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第１実施例の圧縮機全体
の側断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】斜板傾角が最小状態にある側断面図である。

【図５】励磁状態にある制御弁の側断面図である。

【図６】消磁状態にある制御弁の側断面図である。

【符号の説明】

１ｂ…放圧通路、２ａ…クランク室、３ａ…吸入圧領域
となる吸入室、３ｂ…吐出圧領域となる吐出室、９…回
転軸、１４…圧力供給制御手段を構成する斜板支持体、
１５…斜板、２２…片頭ピストン、３６…放圧制御弁、
３７…制御通路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水藤健愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 27/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】クランク室、吸入室、吐出室及びこれら各
室に接続するシリンダボアを区画形成し、シリンダボア
内に片頭ピストンを往復直線運動可能に収容するハウジ
グ内に回転軸を回転可能に支持し、回転軸に回転支持体
を固着すると共に、回転支持体に斜板を傾動可能に連係
し、クランク室内の圧力と吸入圧との片頭ピストンを介
した差により斜板の傾角を制御する斜板式可変容量圧縮
機において、斜板傾角が最小状態のときには吐出圧領域とクランク室
とを接続する制御通路を絞る圧力供給制御手段と、クランク室と吸入圧領域とを接続する放圧通路上に介在
され、吐出圧に感応して放圧制御する放圧制御弁とを備
え、吐出圧の低下に伴って前記放圧通路を閉じる方向に前記
放圧制御弁を動作するようにした斜板式可変容量圧縮
機。