JP3695012B2

JP3695012B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP3695012B2
Application number: JP25682896A
Authority: JP
Inventors: 猛酒井; 三起夫松田; 博史小川; 重樹岩波; 雅文中島
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2016-09-27
Also published as: JPH10100733A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（エンジン）から駆動力を得て回転する圧縮機に関するもので、車両用冷凍サイクルの圧縮機に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
車両用冷凍サイクルの圧縮機やパワーステアリング装置の油圧ポンプ等の車両走行用エンジンから駆動力を得て駆動する補機が、年々増加してきている。このため、年々増加する補機をエンジンルーム内に適切に配設することが、近年、困難になり、これら補機のエンジンルームへの搭載性が悪化してきている。
【０００３】
そして、この困難を解決する手段として、特昭６１−２６５３２６号公報では、エンジンから駆動力を得て駆動されるパワーステアリング装置の油圧ポンプを介して車両用冷凍サイクルの圧縮機を駆動する装置が提案されている。
そして、前記装置の小型化を図るために、油圧ポンプの回転軸と圧縮機の回転軸とを同軸上に配設するとともに、両回転軸を電磁クラッチを介して等しい回転数で回転するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両用冷凍サイクルの圧縮機の稼動に適した使用回転数と、パワーステアリング装置の油圧ポンプの稼動に適した使用回転数とは、一般的に一致していない。このため、上記公報に記載の手段では、圧縮機を適正な使用回転数で稼動させることができない。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、エンジンと連動して稼動する補機を介して圧縮機を駆動する場合において、圧縮機を適正な回転数で稼動させるを目的とする。
【０００６】
【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用いる。請求項１〜４に記載の発明では、パワーステアリング装置の油圧ポンプ（１）から伝達される回転力を断続する断続機構および油圧ポンプ（１）から伝達される回転速を所定速度に変速する変速機構を構成する断続・変速機構（９、１０、１１）と、油圧ポンプ（１）から伝達される回転力により流体を圧縮する圧縮機構（７）とを有することを特徴とする。
【０００７】
これにより、油圧ポンプ（１）から伝達される回転速を所定速度に変速することができるので、圧縮機構（７）を適正な使用回転数で稼動させることができる。また、請求項１に記載の発明では、駆動プレート（９）および従動プレート（１０）のうち少なくとも一方側が移動し、他方側を押圧する押圧力を発生するピストン部（１４）は、油圧ポンプ（１）が発生する油圧により移動し、その移動により前記押圧力が増減して、油圧ポンプ（１）からの回転力の断続が行われることを特徴とする。
【０００８】
これにより、回転力の断続を電磁クラッチで行う場合に比べて、回転力を接続した時の回転力の変動が穏やかにすることができる。請求項２に記載の発明では、第１に、両プレート（９、１０）のうち少なくとも一方側のプレート（９）には、テーパ状の円周内壁面（９ａ）を有する凹部（９ｂ）が形成され、他方側のプレート（１０）には、凹部（９ｂ）の円周内壁面（９ａ）より径寸法が小さいテーパ状の円周外壁面（１０ａ）を有する凸部（１０ｂ）が形成されている。そして、両プレート（９、１０）の間には、凹部（９ｂ）の円周内壁面（９ａ）および凸部（１０ｂ）の円周外壁面（１０ａ）に接触するコロ（１１）が配設されている。
【０００９】
第２に、油圧ポンプ（１）からの回転力の断続は、ピストン部（１４）が発生する押圧力の増減に伴う駆動プレート（９）、コロ（１１）および従動プレート（１０）間の摩擦力の増減によって行われ、油圧ポンプ（１）から伝達される回転速の変速は、凹部（９ｂ）の円周内壁面（９ａ）および凸部（１０ｂ）の円周外壁面（１０ａ）の径寸法を所定値に設定することによって行われることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、駆動プレート（９）は、油圧ポンプ（１）の回転軸（１ａ）と連結し、かつ、従動プレート（１０）は、圧縮機構（７）の回転軸（７ｂ）と連結している。そして、両回転軸（１ａ、７ｂ）は、同軸上に配置されていることを特徴とする。請求項４に記載の発明では、ハウジング（１２）内には、制御圧室（１３）が形成され、ピストン部（１４）は、制御圧室（１３）内の圧力を受けて駆動プレート（９）を従動プレート（１０）側に押圧するようになっており、さらに、油圧ポンプ（１）の吐出口（１ｂ）と制御圧室（１３）とを連通させる圧力導入回路（２０）を備え、ステアリングの操舵角が所定の角度以上のときに圧力導入回路（２０）を閉じるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
なお、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。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（実施形態）
図１は、本実施形態に係る車両用冷凍サイクルの圧縮機（以下、圧縮機と略す。）と、油圧によりかじ取り操作力の軽減を図るパワーステアリング装置の模式図である。図１中、１はパワーステアリング装置を駆動する油圧ポンプ部であり、２は車両エンジンの駆動力を油圧ポンプ部１に伝達するプーリである。
【００１３】
３は油圧ポンプ部１から吐出した作動油の流量および圧力を車両前輪の操舵角や車両速度などに応じて制御する制御弁であり、この制御弁３によって調節された作動油は、ラックおよびピニオン等からなるギアボックス４に流入し、作動油の油圧によって乗員のステアリング（ハンドル）の操作力の軽減を図る。
５は、パワーステアリング装置の作動油を蓄えるオイルタンク部であり、６は、制御弁３によってギアボックス４を迂回させられた作動油の圧力（動圧）を利用して油圧ポンプ部１の吸入口１ｃから吸入される作動油を加圧過給するスーパチャージ部である。
【００１４】
一方、７は、冷凍サイクル内を循環する冷媒を圧縮する圧縮機構であり、本実施形態では、渦巻き状に形成された歯部７ａからなるスクロール型の圧縮機構である。
また、８は油圧ポンプ部１のポンプシャフト１ａの回転力を圧縮機構７の圧縮機シャフト７ｂに伝達する伝達機構であり、この伝達機構８の主要部は、ポンプシャフト１ａと連動して回転する駆動コーン（駆動プレート）９と、圧縮機シャフト７ｂと連動して回転する従動コーン（従動プレート）１０と、両コーン９、１０に接触しながら回転するコロ１１とから構成されている。
【００１５】
また、駆動コーン９には、テーパ状の円周内壁面９ａを有する凹部９ｂが形成され、従動コーン１０には、駆動コーン９の円周内壁面９ａより径寸法が小さいテーパ状の円周外壁面１０ａを有する凸部１０ｂが形成されている。そして、コロ１１は、両円周壁面９ｂ、１０ｂと接触して滑らかに回転すべく円錐状に形成されている。
【００１６】
なお、両コーン９、１０は、各シャフト１ａ、７ｂに形成された結合用の角形スプライン１ｂ、７ｃによって、各シャフト１ａ、７ｂの軸方向に摺動可能に各シャフト１ａ、７ｂに係合しており、油圧ポンプ部１および圧縮機構７は、両シャフト１ａ、７ｂが同軸上に位置するように、伝達機構８を介して配設されている。
【００１７】
また、１２は両コーン９、１０およびコロ１１を収納するハウジングであり、このハウジング１２内には、油圧ポンプ部１の吐出圧が導入される環状の制御圧室１３が形成されている。この制御圧室１３は、シャフト１ａの軸方向に摺動可能に配設された環状の制御ピストン（ピストン部）１４とハウジング１２の内壁とから構成されており、この制御ピストン１４は、制御圧室１３内の圧力を受けて従動コーン１０側に移動し、駆動コーン９を従動コーン１０側に押圧する。
【００１８】
１５は、制御ピストン１４と駆動コーン９との間に配設されて駆動コーン９を制御ピストン１４に対して回転可能にするとともに、シャフト１ａの軸方向荷重に対抗するスラスト軸受であり、１６は、ハウジング１２と従動コーン１０との間に配設されて従動コーン１０をハウジング１２に対して回転可能にするとともに、シャフト７ｂの軸方向荷重に対向するスラスト軸受である。
【００１９】
なお、１７は制御圧室１３内の圧力に対抗する弾性力を発生する皿バネ状のスプリングであり、１８は制御圧室１３の気密性を保持するニトリルゴム製のＯリングである。また、１９はコロ１１を回転可能に支持する支持軸であり、この支持軸１９およびコロ１１は、図２に示すように、シャフト７ｂ周りに等間隔で複数個（本実施形態では、６個）配設されている。
【００２０】
なお、２０は油圧ポンプ部１の吐出口１ｂと制御圧室１３とを連通させる圧力導入回路であり、２１は、圧力導入回路２０から分岐してスーパチャージ部６の流入口側に連通する圧力開放回路である。また、圧力導入回路２０と圧力開放回路２１との分岐部位には、両回路２０、２１を切り換え開閉する切換弁２２が配設されており、この切換弁２２は、制御弁３とギアボックス４との間に配設されて制御弁３から吐出する作動油の圧力を検出する油圧センサ２３からの検出値に基づいて制御装置２４によって以下のように制御されている。
【００２１】
すなわち、図示されていない冷凍サイクルの始動スイッチが投入されると、制御装置２４は圧力導入回路２０を開くとともに圧力開放回路２１を閉じる。これにより、油圧ポンプ部１の吐出圧力が制御圧室１３に導入され、制御ピストン１４が従動コーン１０側に移動していき、駆動コーン９がコロ１１を介して従動コーン１０に押圧されていく。
【００２２】
したがって、駆動コーン９の円周内壁面９ａとコロ１１の円錐外周面との摩擦力、および従動コーン１０の円周外壁面１０ａとコロ１１の円錐外周面との摩擦力が増大していき、ポンプシャフト１ａから圧縮機シャフト７ｂに伝達される回転力が次第に増加していく。なお、本実施形態では、両コーン９、１０およびコロ１１により遊星変速機構を構成するとともに、駆動コーン９、コロ１１および従動コーン１０間の摩擦力を制御することによりポンプシャフト１ａから圧縮機シャフト７ｂに伝達される回転力の断続を行う断続機構を構成している。
【００２３】
因みに、圧縮機シャフト７ｂの回転数（回転速）は、駆動コーン９の円周内壁面９ａの平均径Ｒ₁（図１参照）と従動コーン１０の円周外壁面１０ａの平均径Ｒ₂との比率（Ｒ₁／Ｒ₂）で決定し、本実施形態では、円周内壁面９ａの平均径Ｒ₁は約９０ｍｍであり、円周外壁面１０ａの平均径Ｒ₂は約６０ｍｍであるので、圧縮機シャフト７ｂはポンプシャフト１ａの約１．５倍で回転する。
【００２４】
ところで、かじ取り操作力は、ステアリングの操舵角が大きくなるほど大きくなるので、制御弁３は、図３に示すように、ステアリングの操舵角が大きくなるほど吐出圧力が大きくなるように制御している。そして、特に、かじ取り操作力が大きくなるステアリングの操舵角が所定の角度（本実施形態では、１１π／４程度）π₁以上では、所定の角度π₁未満に比べて吐出圧力が急激に大きくなる。
【００２５】
そこで、本実施形態では、油圧センサ２３の検出値が、所定の角度π₁に相当する圧力Ｐ₁（本実施形態では、約３ＭＰａ）に達したときには、制御装置２４は圧力導入回路２０を閉じるとともに圧力開放回路２１を開く。これにより、パワーステアリング装置を稼働させるに必要な油圧を確保するとともに、伝達機構８に過大な圧力が加わることを防止する。
【００２６】
なお、冷凍サイクルの稼働中に、ステアリングの操舵角が所定の角度π₁を越えると、上述のように、圧力導入回路２０が閉じられて圧縮機構７への回転力の伝達が遮断されるが、一般的にステアリングの操舵角が所定の角度π₁を越えた状態で長時間継続することは稀であり（通常、数秒程度）、冷凍サイクルの冷凍能力の低下は殆ど無視することができる。
【００２７】
次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施形態によれば、遊星変速機構をなす両コーン９、１０およびコロ１１により、ポンプシャフト１ａの回転数を変速して圧縮機シャフト７ｂに伝達することができるので、圧縮機構７を適正な使用回転数で稼動させることができる。また、駆動コーン９、コロ１１および従動コーン１０間の摩擦力を制御することにより、ポンプシャフト１ａから圧縮機シャフト７ｂに伝達される回転力の断続を行っているので、両コーン９、１０およびコロ１１の壁面に歯を形成した遊星歯車機構に比べて、両コーン９、１０およびコロ１１の接続を滑らかに行うことができる。
【００２８】
また、油圧ポンプ部１が発生する油圧により両コーン９、１０およびコロ１１間の押圧力を制御して回転力の断続を行うので、電磁クラッチに比べて、両コーン９、１０およびコロ１１の接続時の回転力の変動が穏やかになる。したがって、冷凍サイクル始動時に乗員が感じる不快感を防止することができる。ところで、断続機構を電磁クラッチにした場合には、回転力を十分に伝達し得るのに必要な摩擦力を発生させる、電磁コイルおよびプランジャ（可動鉄心）が必要であるので、圧縮機の大型化を招いてしまう。
【００２９】
これに対して、本実施形態では、圧力導入回路２０および圧力開放回路２１の開閉を行うことにより回転力の断続を行う、換言すれば油圧によって回転力の断続を行うので、電磁力によって直接回転力の断続を行う電磁クラッチに比べて、切換弁２２の電磁駆動部分（ソレノイドコイルおよびプランジャ等）を小さくすることができる。したがって、圧縮機の大型化を防止することができるので、圧縮機の車両への搭載性を向上させることができる。
【００３０】
また、パワーステアリング装置用の油圧ポンプ部１の油圧を利用して両コーン９、１０およびコロ１１間の接続を行っているので、両コーン９、１０およびコロ１１間の接続用の専用油圧ポンプを設ける必要がない。したがって、圧縮機の製造原価上昇を抑制しつつ、冷凍サイクル始動時の不快感を防止することができる。
【００３１】
また、制御圧室１３は、油圧ポンプ部１の吐出口１ｂと連通しているので、制御弁３にて減圧される前の油圧ポンプ部１の吐出圧力を直接、制御圧室１３内に導入することができる。したがって、油圧ポンプ部１が発生する最大圧力を両コーン９、１０およびコロ１１の押圧に利用することができる。したがって、両コーン９、１０およびコロ１１間を確実に押圧することができるので、確実にポンプシャフト１ａの回転力を圧縮機シャフト７ｂに伝達することができる。
【００３２】
また、油圧センサ２３の検出値が、所定の角度π1 に相当する圧力Ｐ1 に達したときには、圧力導入回路２０が閉じられるので、パワーステアリング装置を稼働させるに必要な油圧を確保することができる。したがって、パワーステアリング装置の作動を妨げることなく、伝達機構８の作動を制御することができる。ところで、周速は径寸法に比例するので、径寸法が大きくなる圧縮機構側ほど、両壁面９ａ、１０ａでの周速が大きくなる。ここで、仮にコロ１１が円柱状に形成されていたとすると、コロ１１の周速は一定であるので、コロ１１に接触する部位によっては、コロ１１と両壁面９ａ、１０ａとの間で滑りが発生してしまう。
【００３３】
これに対して、本実施形態によれば、コロ１１は円錐状に形成されているので、径寸法の相違による周速の相違を吸収することができる。したがって、駆動コーン９から従動コーン１０に伝達される際の回転力の損失を防止することができる。
ところで、上述の実施形態では、制御弁３からの吐出圧を油圧センサ２３にて検出することにより、間接的にステアリングの操舵角を検出し、切換弁２２を制御したが、ステアリングの操舵角をエンコーダ等により直接検出して切換弁２２を制御してもよい。
【００３４】
また、車両の速度、スロットル開度またはコーナリング中の車両に発生する遠心力等の信号に基づいて、制御弁３の吐出圧力および吐出流量を電子制御するパワーステアリング装置においては、これらの信号およびステアリングの操舵角に基づいて切換弁２２を制御してもよい。
また、上述の実施形態では、制御ピストン部１４のリターン用弾性力を発生する手段としてさらばね状のスプリングを用いたが、つるまき状のコイルスプリング、またはゴム等の弾性体を用いても本発明を実施することができる。
【００３５】
また、上述の実施形態では、圧縮機構としてスクロール型を用いたが、本発明はスクロール型に限定されるものではなく、ローリングピストン型、ベーン型等その他の形式の圧縮機構を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用冷凍サイクルの圧縮機およびパワーステアリング装置の模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ステアリングの操舵角と制御弁の吐出圧力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…油圧ポンプ部、２…プーリ、３…制御弁、
４…ギアボックス、５…オイルタンク部、６…スーパチャージ部、
７…圧縮機構、８…伝達機構、９…駆動コーン（駆動プレート）、
１０…従動コーン（従動プレート）、１１…コロ、１２…ハウジング、
１３…制御圧室、１４…制御ピストン（ピストン部）、
１５、１６…スラスト軸受、１７…スプリング、１８…Ｏリング、
１９…支持軸、２０…圧力導入回路、２１…圧力開放回路、
２２…切換弁、２３……油圧センサ、２４…制御装置。

Claims

かじ取り操作力の軽減を図るパワーステアリング装置を有する車両に適用され、内燃機関より回転力を得て前記内燃機関と連動して稼動する補機（１）を介して駆動される圧縮機であって、
前記補機（１）は、油圧を発生させるパワーステアリング装置の油圧ポンプ（１）であり、
前記油圧ポンプ（１）から伝達される回転力を断続する断続機構および前記油圧ポンプ（１）から伝達される回転速度を変速する変速機構を構成する断続・変速機構（９、１０、１１）と、
前記油圧ポンプ（１）から伝達される回転力により流体を圧縮する圧縮機構（７）と、
前記断続・変速機構（９、１０、１１）を収納するハウジング（１２）とを有し、
前記断続・変速機構（９、１０、１１）は、前記油圧ポンプ（１）と前記圧縮機構（７）の間にあり、
前記断続・変速機構（９、１０、１１）は、
前記油圧ポンプ（１）と連動して回転する駆動プレート（９）と、
前記駆動プレート（９）と対向して配置され、前記圧縮機構（７）と連動して回転する従動プレート（１０）と、
前記両プレート（９、１０）のうち少なくとも一方側が移動し、他方側を押圧する押圧力を発生するピストン部（１４）とを有し、
前記ピストン部（１４）は、前記油圧ポンプ（１）が発生する油圧によって移動し、その移動により前記押圧力が増減して、前記油圧ポンプ（１）からの回転力の断続が行われることを特徴とする圧縮機。
前記両プレート（９、１０）のうち少なくとも一方側のプレート（９）には、テーパ状の円周内壁面（９ａ）を有する凹部（９ｂ）が形成され、
他方側のプレート（１０）には、前記凹部（９ｂ）の円周内壁面（９ａ）より径寸法が小さいテーパ状の円周外壁面（１０ａ）を有する凸部（１０ｂ）が形成され、
前記両プレート（９、１０）の間には、前記凹部（９ｂ）の円周内壁面（９ａ）および前記凸部（１０ｂ）の円周外壁面（１０ａ）に接触するコロ（１１）が配設されており、
前記油圧ポンプ（１）からの回転力の断続は、前記押圧力の増減に伴う前記駆動プレート（９）、前記コロ（１１）および前記従動プレート（１０）間の摩擦力の増減によって行われ、
前記油圧ポンプ（１）から伝達される回転速度の変速は、前記凹部（９ｂ）の円周内壁面（９ａ）および前記凸部（１０ｂ）の円周外壁面（１０ａ）の径寸法を所定値に設定することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
前記駆動プレート（９）は、前記油圧ポンプ（１）の回転軸（１ａ）と連結し、かつ、前記従動プレート（１０）は、前記圧縮機構（７）の回転軸（７ｂ）と連結しており、
さらに、前記両回転軸（１ａ、７ｂ）は、同軸上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。
前記ハウジング（１２）内には、制御圧室（１３）が形成され、前記ピストン部（１４）は、前記制御圧室（１３）内の圧力を受けて前記駆動プレート（９）を前記従動プレート（１０）側に押圧するようになっており、さらに、前記油圧ポンプ（１）の吐出口（１ｂ）と前記制御圧室（１３）とを連通させる圧力導入回路（２０）を備え、ステアリングの操舵角が所定の角度以上のときに前記圧力導入回路（２０）を閉じるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の圧縮機。