JP3832012B2 - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両空調システムに適用され、カムプレートの傾角を調節することでピストンのストロークを変更して吐出容量を制御可能な可変容量型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の圧縮機としては、図５及び図６に示すようなものが存在する。すなわち、回転支持体１０１は駆動軸１０２上に固定されている。斜板１０３はその中央部に挿通孔１０３ａが貫設され、同挿通孔１０３ａには駆動軸１０２が所定のクリアランスを以って挿通されている。ピストン１０４は、ハウジング１０５に設けられたシリンダボア１０５ａに収容されるとともに、斜板１０３の外周部にシュー１０６を介して係留されている。
【０００３】
ヒンジ機構１０７は、回転支持体１０１と斜板１０３との間に介在されている。同ヒンジ機構１０７は、斜板１０３に設けられたガイドピン１０８と、同ガイドピン１０８に対応して回転支持体１０１に設けられた支持アーム１０９とからなる。球状部１０８ａはガイドピン１０８の先端部に設けられている。ガイド孔１０９ａは支持アーム１０９に設けられている。ガイド面１０９ｂはガイド孔１０９ａの内面が構成し、同ガイド面１０９ｂは駆動軸１０２の軸線Ｌに対して外方から近づくように延在されている。ガイドピン１０８は、球状部１０８ａを以って支持アーム１０９のガイド孔１０９ａに挿入されている。
【０００４】
さて、前記斜板１０３は、回転支持体１０１及びヒンジ機構１０７を介して駆動軸１０２と一体回転可能である。従って、同斜板１０３の回転運動がシュー１０６を介してピストン１０４の往復直線運動に変換され、シリンダボア１０５ａにおける冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出の一連の圧縮サイクルが行われる。図面に示すように、同斜板１０３が上死点位置Ｄ１を以ってピストン１０４に対応すると、同ピストン１０４は上死点に位置される。斜板１０３が図面の状態から１８０°回転され、下死点位置Ｄ２を以ってピストン１０４に対応すると、同ピストン１０４は下死点に位置される。
【０００５】
前記斜板１０３は、ヒンジ機構１０７の案内により、図５に示す自身の傾角を最大とする最大傾角位置と、図６に示す傾角を最小とする最小傾角位置との間で、駆動軸１０２上をスライド移動しつつ傾動可能である。同斜板１０３の傾動は、球状部１０８ａとガイド孔１０９ａのガイド面１０９ｂとの間のスライドガイド関係、駆動軸１０２のスライド支持作用により案内される。斜板１０３の傾角が変更されると、ピストン１０４の上死点の位置はそのままに下死点の位置が変更される。その結果、同ピストン１０４のストロークが変更され、吐出容量が調節される。なお、ピストン１０４の上死点の位置を、斜板１０３の傾角に関係なく一定とするのは、例えば、同ピストン１０４が上死点に位置した時のトップクリアランスを零付近に設定すれば、全吐出容量域において圧縮効率の向上を図り得るからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図５に示すように、斜板１０３の傾角が最大側に調節されるとピストン１０４のストロークが大きくなり、冷媒ガスの圧縮比が大きくなる。このため、大きな圧縮荷重Ｋが、ピストン１０４、斜板１０３及びガイドピン１０８の球状部１０８ａを介してガイド孔１０９ａのガイド面１０９ｂに作用され、同ガイドピン１０８はガイド面１０９ｂから圧縮荷重Ｋの大きな反力Ｆを受ける。同ガイド面１０９ｂは、駆動軸１０２の軸線Ｌに対して外方から近づくように延在されている。従って、ガイドピン１０８に作用する反力Ｆが、斜板１０３を上死点位置Ｄ１側へずらす方向の分力Ｆ１を生じる。その結果、斜板１０３の挿通孔１０３ａは、その下死点位置Ｄ２に対応する内面が駆動軸１０２に押し付けられた状態となり、この両者１０２，１０３ａの軸線Ｌ周りでの当接位置関係は、同斜板１０３がいずれの位置に回転変位されても変わることはない。
【０００７】
ところが、図６に示すように、吐出容量が最小となると冷媒ガスの圧縮比が小さくなり、前述した反力Ｆに基づく分力Ｆ１が小さくなる。従って、斜板１０３はその自重により、常に駆動軸１０２に対して重力方向へずれ落ちようとする。その結果、同斜板１０３が駆動軸１０２に対して衝撃的に当接して騒音や振動を生じたり、挿通孔１０３ａの内面と駆動軸１０２との軸線Ｌ周りでの当接位置関係が、斜板１０３の回転変位により変化してしまう等の問題を生じていた。
【０００８】
例えば、図６においては、斜板１０３が自重により下死点位置Ｄ２側にずれ落ちており、その挿通孔１０３ａは上死点位置Ｄ１に対応する内面が駆動軸１０２に当接された状態となっている。従って、図５に示す吐出容量が最大側の時と比較して、斜板１０３が下死点位置Ｄ２側にずれ落ちた分だけ、ピストン１０４がシリンダボア１０５ａに押し込められる方向に変位され、同ピストン１０４の上死点の位置がシリンダボア１０５ａの奥側に変位されていた。その結果、従来の圧縮機においては、ピストン１０４と、シリンダボア１０５ａの奥側に配置される図示しない弁形成体との衝突を避けるために、トップクリアランスを零付近に設定することは困難であった。
【０００９】
本発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであって、その目的は、最小吐出容量運転時において、カムプレートが駆動軸に対して重力方向にずれ落ちることがない可変容量型圧縮機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、前記カムプレートが最小傾角の状態で、同カムプレートを駆動軸の軸線を含む仮想平面によって上死点位置側と下死点位置側とに二分割した場合、その重心が上死点位置側の分割部分に存在するとともに、前記カムプレートの挿通孔と駆動軸との間には所定のクリアランスが存在し、前記カムプレートが最小傾角の状態では前記カムプレートの挿通孔における前記下死点位置側の内面は前記駆動軸に押し付けられ、前記上死点位置側の内面は駆動軸との間にクリアランスを有するように構成した可変容量型圧縮機である。
【００１１】
請求項２の発明では、前記ヒンジ機構は、一方に設けられたガイドピンと、他方に設けられ、駆動軸の軸線に対して外方から近づくように延在されてガイドピンの相対移動を案内するガイド面とを備えたものである。
【００１２】
請求項３の発明では、前記重心は、カムプレートの傾角が最小傾角から最大傾角側の所定傾角に変更される間において、仮想平面による上死点位置側の分割部分に存在するものである。
【００１３】
請求項４の発明では、前記仮想平面を第１仮想平面とすると、前記重心は、駆動軸の軸線、上死点位置及び下死点位置を含み第１仮想平面と直交する第２仮想平面上に存在するものである。
【００１４】
請求項５の発明では、外部冷媒回路上の冷媒循環を阻止することが可能な冷媒循環阻止手段を備えたものである。
請求項６の発明では、前記駆動軸は、外部駆動源に対してクラッチ機構を介することなく作動連結されている。
【００１５】
（作用）
上記構成の請求項１の発明においては、最小傾角状態でのカムプレートの重心は、仮想平面による上死点位置側の分割部分に存在する。従って、吐出容量が最小の時、回転するカムプレートに作用される遠心力には上死点位置側が大となるアンバランスが生じ、同カムプレートは駆動軸に対して上死点位置側へ変位しようする。その結果、同カムプレートの挿通孔は、下死点位置側の内面が駆動軸に押し付けられた状態となり、同カムプレートはいずれに回転変位されても駆動軸に対して重力方向にずれ落ちることはない。
【００１６】
請求項２の発明においては、カムプレートの傾角が最大側に調節されるとピストンのストロークが大きくなり、冷媒ガスの圧縮比が大きくなる。このため、大きな圧縮荷重が、ピストン及びカムプレートを介してヒンジ機構に作用され、カムプレートは同ヒンジ機構から圧縮荷重の大きな反力を受ける。同ヒンジ機構のガイド面は、駆動軸の軸線に対して外方から近づくように延在されてている。従って、同ガイド面は、反力に基づいてカムプレートを駆動軸に対して上死点位置側へずらす方向の分力を生じる。その結果、カムプレートの挿通孔は、下死点位置に対応する内面が駆動軸に押し付けられた状態となり、吐出容量が最大側の時においても、カムプレートの駆動軸に対する重力方向へのずれ落ちを確実に防止できる。
【００１７】
請求項３の発明においては、カムプレートの傾角が最小傾角から最大傾角側の所定傾角に変更される間において、同カムプレートの重心は仮想平面による上死点位置側の分割部分に存在する。従って、圧縮荷重による分力をそれ程期待できない、最小以外の小吐出容量運転時においても（カムプレートの傾角が所定傾角以下の状態）、カムプレートの駆動軸に対する重力方向への落下を確実に防止できる。以上のように、請求項１〜３の構成を併せて採ることで、全吐出容量域において、カムプレートの駆動軸に対する重力方向へのずれ落ちを確実に防止できる。
【００１８】
また、カムプレートの傾角にかかわらず、同カムプレートの挿通孔は常に下死点位置側の内面が駆動軸に押し付けられた状態となる。従って、吐出容量が変更されても、カムプレートの挿通孔の内面と駆動軸との同駆動軸の軸線周りでの当接位置関係にそれほどずれが生じることはなく、ピストンの上死点の位置の変位を少なく抑えることが可能となる。
【００１９】
請求項４の発明においてカムプレートの重心は、駆動軸の軸線、上死点位置及び下死点位置を含み第１仮想平面と直交する第２仮想平面上に存在する。従って、遠心力のアンバランスが、前述した圧縮荷重に基づく分力と同じ方向に作用され、圧縮荷重による分力を期待できない小吐出容量運転時においても、吐出容量が最大側の時と同様に、カムプレートの挿通孔は下死点位置に対応する内面が駆動軸に押し付けられる。その結果、全吐出容量域において、カムプレートの挿通孔の内面と駆動軸との当接位置関係が一定に維持され、ピストンの上死点の位置が変位されることは殆どない。
【００２０】
請求項５の発明においては、例えば、冷房不要時や外部冷媒回路上の蒸発器においてフロストが発生しそうな場合には、冷媒循環阻止手段により外部冷媒回路上の冷媒循環が阻止される。従って、圧縮機の運転、つまり、駆動軸の回転は継続されても良く、請求項６の発明においては、同駆動軸を外部駆動源に対してクラッチ機構を介することなく連結している。例えば、クラッチレスタイプの可変容量型圧縮機は、クラッチ付きのタイプと比較して最小吐出容量運転の頻度が高い。つまり、最小吐出容量運転時における振動・騒音対策が特に重要視される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、車両空調システムに適用されるクラッチレスタイプの可変容量型圧縮機に具体化した一実施形態について説明する。
【００２２】
図１に示すように、フロントハウジング１１はシリンダブロック１２の前端に接合固定されている。リヤハウジング１３は、シリンダブロック１２の後端に弁形成体１４を介して接合固定されている。クランク室１５は、フロントハウジング１１とシリンダブロック１２とに囲まれて区画形成されている。駆動軸１６は、クランク室１５を通るようにフロントハウジング１１とシリンダブロック１２との間に回転可能に架設支持されている。プーリ１７は、フロントハウジング１１の外壁面にアンギュラベアリング１８を介して回転可能に支持されている。同プーリ１７は、駆動軸１６のフロントハウジング１１からの突出端部に連結されており、その外周部に巻き掛けられたベルト１９を介して、外部駆動源としての車両エンジン２０に電磁クラッチ等のクラッチ機構を介することなく作動連結されている。
【００２３】
リップシール２１は、駆動軸１６の前端側とフロントハウジング１１との間に介在され、同駆動軸１６を封止している。
回転支持体２２は、クランク室１５において駆動軸１６に止着されている。カムプレートとしての斜板２３はクランク室１５に収容され、その中央部に貫設された挿通孔２３ａを挿通される駆動軸１６により、同駆動軸１６の軸線Ｌ方向へスライド移動可能でかつ傾動可能に支持されている。同挿通孔２３ａと駆動軸１６との間には、斜板２３のスムーズな移動を達成するために所定のクリアランスが存在する。ヒンジ機構７１は、回転支持体２２と斜板２３との間に介在されている。カウンタウエイト５９は、斜板２３においてヒンジ機構７１とは軸線Ｌを介した反対側に配設されている。
【００２４】
前記ヒンジ機構７１について詳述すると、図３及び図４に示すように、一対のガイドピン２５は、斜板２３の前面外周部において上死点位置Ｄ１を中心とした対称位置に突設されている。同ガイドピン２５は回転支持体２２に向かって延在され、その先端部には球状部２５ａが形成されている。一対の支持アーム２４は、回転支持体２２の裏面外周部において斜板２３の上死点位置Ｄ１を中心とした対称位置に突設されている。同支持アーム２４は斜板２３に向かって延在され、その先端部にはガイド孔２４ａが貫設されている。ガイド面２４ｂはガイド孔２４ａの内面が構成し、同ガイド面２４ｂは軸線Ｌに対して外方から近づくように延在されている。ガイドピン２５は、球状部２５ａを以って支持アーム２４のガイド孔２４ａに挿入されている。
【００２５】
斜板２３は、支持アーム２４とガイドピン２５との連係により、駆動軸１６の軸線Ｌ方向へ傾動可能でかつ同駆動軸１６と一体的に回転可能となっている。同斜板２３の傾動は、ガイド孔２４ａと球状部２５ａとの間のスライドガイド関係、駆動軸１６のスライド支持作用により案内される。斜板２３の半径中心部がシリンダブロック１２側にスライド移動されると、同斜板２３の傾角が減少される。傾角減少バネ２６はコイルスプリングよりなり、回転支持体２２と斜板２３との間において駆動軸１６に巻装されている。同傾角減少バネ２６は、斜板２３を傾角の減少方向に付勢する。傾角規制突部２２ａは回転支持体２２の後面に形成され、斜板２３の最大傾角を当接規制する。
【００２６】
吸入圧領域を構成する収容孔２７は、シリンダブロック１２の中心部に貫設されている。遮断体２８は筒状をなし、収容孔２７にスライド可能に収容されている。吸入通路開放バネ２９は、収容孔２７の端面と遮断体２８との間に介在され、同遮断体２８を斜板２３側へ付勢している。
【００２７】
前記駆動軸１６は、その後端部を以て遮断体２８の内部に挿入されている。ラジアルベアリング３０は、駆動軸１６の後端部と遮断体２８の内周面との間に介在されている。同ラジアルベリング３０は、サークリップ３１によって遮断体２８からの抜けが阻止されており、同遮断体２８とともに駆動軸１６に対して軸線Ｌ方向へスライド移動可能である。従って、駆動軸１６の後端部は、ラジアルベアリング３０及び遮断体２８を介して収容孔２７の内周面で回転可能に支持されている。
【００２８】
吸入圧領域を構成する吸入通路３２は、リヤハウジング１３の中心部に形成されている。同吸入通路３２は収容孔２７に連通されており、その弁形成体１４に表れる収容孔２７側の開口周囲には、位置決め面３３が形成されている。遮断面３４は遮断体２８の先端面が形成し、同遮断体２８の移動により位置決め面３３に接離される。同遮断面３４が位置決め面３３に対して環状領域で当接されることにより、両者間３３，３４のシール作用で吸入通路３２と収容孔２７の内空間との連通が遮断される。
【００２９】
スラストベアリング３５は斜板２３と遮断体２８との間に介在され、駆動軸１６上にスライド移動可能に支持されている。同スラストベアリング３５は、吸入通路開放バネ２９に付勢されて、常には斜板２３と遮断体２８との間で挟持されている。
【００３０】
そして、斜板２３が遮断体２８側へ傾動するのに伴い、同斜板２３の傾動がスラストベアリング３５を介して遮断体２８に伝達される。従って、同遮断体２８が、吸入通路開放バネ２９の付勢力に抗して位置決め面３３側に移動され、同遮断体２８は遮断面３４を以て位置決め面３３に当接される。同遮断面３４が位置決め面３３に当接された状態にて、斜板２３のそれ以上の傾動が規制され、この規制された状態にて同斜板２３は、０°よりも僅かに大きな最小傾角となる。
【００３１】
シリンダボア１２ａはシリンダブロック１２に貫設形成され、片頭型のピストン３６は同シリンダボア１２ａに収容されている。同ピストン３６はシュー３７を介して斜板２３の外周部に係留されており、同斜板２３の回転運動がシュー３７を介してピストン３６の往復直線運動に変換される。図面に示すように、斜板２３が上死点位置Ｄ１を以ってピストン３６に対応すると、同ピストン３６は上死点に位置される。斜板２３が図面の状態から１８０°回転され、下死点位置Ｄ２を以ってピストン３６に対応すると、同ピストン３６は下死点に位置される。ピストン３６が上死点に位置した時のトップクリアランスは、極力零に近く設定されている。
【００３２】
斜板２３の傾角が変更されると、ピストン３６の上死点の位置はそのままに下死点の位置が変更される。その結果、同ピストン３６のストロークが変更され、吐出容量が調節される。このように、ピストン３６の上死点を、斜板２３の傾角にかかわらす一定とすることで、前述したトップクリアランスは全吐出容量域において零付近で維持される。
【００３３】
吸入圧領域を構成する吸入室３８及び吐出圧領域を構成する吐出室３９は、リヤハウジング１３内にぞれぞれ区画形成されている。吸入ポート４０、同吸入ポート４０を開閉する吸入弁４１、吐出ポート４２、同吐出ポート４２を開閉する吐出弁４３は、それぞれ前記弁形成体１４に形成されている。そして、吸入室３８の冷媒ガスは、ピストン３６の上死点側から下死点側への移動により、吸入ポート４０及び吸入弁４１を介してシリンダボア１２ａへ吸入される。同シリンダボア１２ａに流入された冷媒ガスは、ピストン３６の下死点側から上死点側への移動により、吐出ポート４２及び吐出弁４３を介して吐出室３９へ吐出される。
【００３４】
スラストベアリング４４は、回転支持体２２とフロントハウジング１１との間に介在されている。同スラストベアリング４４は、ピストン３６を介して回転支持体２２に作用される、冷媒圧縮時の圧縮反力を受け止める。
【００３５】
吸入室３８は、通口４５を介して収容孔２７に連通されている。そして、前記遮断体２８がその遮断面３４を以て位置決め面３３に当接されると、通口４５は吸入通路３２から遮断される。
【００３６】
通路４６は駆動軸１６の軸心に形成され、その入口４６ａは駆動軸１６の前端側においてリップシール２１付近で、出口４６ｂは遮断体２８の内部でそれぞれ開口されている。放圧通口４７は遮断体２８の周面に貫設され、同放圧通口４７を介して遮断体２８の内部と収容孔２７とが連通されている。これら通路４６、放圧通口４７及び収容孔２７の内空間が抽気通路を構成する。
【００３７】
給気通路４８は吐出室３９とクランク室１５とを接続し、同通路４８上には容量制御弁４９が介在されている。感圧通路５０は、容量制御弁４９と吸入通路３２とを接続する。
【００３８】
前記容量制御弁４９は、バルブハウジング５１とソレノイド部５２とが中央付近において接合されている。弁室５３は、バルブハウジング５１とソレノイド部５２との間に区画形成されている。弁体５４は同弁室５３に収容されている。弁孔５５は、弁室５３においてバルブハウジング５１の軸線上に形成され、弁体５４と対向するように開口されている。強制開放バネ５６は、弁体５４と弁室５３の内壁との間に介在され、弁孔５５を開放する方向に弁体５４を付勢している。弁室５３は、給気通路４８を介して吐出室３９に連通されている。
【００３９】
感圧通路５０が接続される感圧室５８は、バルブハウジング５１の上部に区画形成されている。感圧部材としてのベローズ６０は、感圧室５８に収容されている。感圧ロッド挿通孔６１は、感圧室５８と弁室５３とを区画するバルブハウジング５１の隔壁部５７に貫設され、両室５８，５３を接続する。同感圧ロッド挿通孔６１の弁体５４側部分が、前記弁孔５５を兼ねる。感圧ロッド６２は、感圧ロッド挿通孔６１に摺動可能に挿通されている。弁体５４とベローズ６０は、感圧ロッド６２によって作動連結されている。また、同感圧ロッド６２の弁体５４側部分は、弁孔５５内の冷媒ガスの通路を確保するために小径となっている。
【００４０】
ポート６３は、バルブハウジング５１において弁室５３と感圧室５８との間に形成され、弁孔５５と直交されている。同ポート６３は、給気通路４８を介してクランク室１５に連通されている。つまり、弁室５３、弁孔５５及びポート６３は給気通路４８の一部を構成している。
【００４１】
固定鉄芯６４は、ソレノイド部５２の収容室６５の上方開口部に嵌合され、同固定鉄芯６４によってソレノイド室６６が区画形成されている。略有蓋円筒状をなす可動鉄芯６７は、同ソレノイド室６６に往復動可能に収容されている。追従バネ６８は、可動鉄芯６７と収容室６５の底面との間に介装されている。なお、同追従バネ６８は、強制開放バネ５６よりも弾性係数が小さいものが使用されている。ソレノイドロッド挿通孔６９は固定鉄芯６４に形成され、ソレノイド室６６と弁室５３とを接続している。ソレノイドロッド７０は弁体５４と一体形成されており、ソレノイドロッド挿通孔６９に摺動可能に挿通されている。ソレノイドロッド７０の可動鉄芯６７側端は、強制開放バネ５６及び追従バネ６８の付勢力によって可動鉄芯６７に当接される。可動鉄芯６７と弁体５４とは、ソレノイドロッド７０を介して作動連結されている。円筒状をなすソレノイド７４は、固定鉄芯６４及び可動鉄芯６７の外側において、両鉄芯６４，６７を跨ぐようにして配置されている。
【００４２】
上記構成の圧縮機は、その吸入室３８に冷媒ガスを導入する通路となる吸入通路３２と、吐出室３９から冷媒ガスを排出する吐出フランジ７５とが外部冷媒回路７６により接続されている。凝縮器７７、膨張弁７８及び蒸発器７９は、同外部冷媒回路７６上に介在されている。そして、図示しないが、圧縮機、凝縮器７７、膨張弁７８及び蒸発器７９は車両に搭載されて、車両空調システムが構築されている。
【００４３】
蒸発器温度センサ８１、車室温度センサ８２、エアコンスイッチ８３、車室温度設定器８４及び前記容量制御弁４９のソレノイド７４は、制御コンピュータ８５に接続されている。同制御コンピュータ８５は、各センサ８１，８２による検出値、エアコンスイッチ８３のオン・オフ信号、車室温度設定器８４による設定温度信号等に基づいて入力電流値を決定し、ソレノイド７４へ出力する。
【００４４】
次に、前記構成の圧縮機の作用について説明する。
制御コンピュータ８５は、エアコンスイッチ８３がオン状態の下で、車室温度センサ８２の検出値が車室温度設定器８４の設定温度以上である場合に、ソレノイド７４の励磁を指令する。そして、ソレノイド７４に所定の電流が供給され、図１に示すように、両鉄芯６４，６７間に入力電流値に応じた吸引力が生じる。この吸引力は、強制開放バネ５６の付勢力に抗して、弁開度が減少する方向の力としてソレノイドロッド７０を介して弁体５４に伝達される。一方、ベローズ６０は、吸入通路３２から感圧通路５０を介して感圧室５８に導入される吸入圧の変動に応じて変位する。そして、同ベローズ６０はソレノイド７４の励磁状態において吸入圧に感応し、その変位が感圧ロッド６２を介して弁体５４に伝達される。容量制御弁４９の弁開度は、ソレノイド部５２からの付勢力、ベローズ６０からの付勢力及び強制開放バネ５６の付勢力のバランスにより決定される。
【００４５】
冷房負荷が大きい場合には、例えば、車室温度センサ８２によって検出された車室温度と、車室温度設定器８４の設定温度との差が大きい。制御コンピュータ８５は、車室温度と設定温度とに基づいて設定吸入圧を変更するようにソレノイド７４への入力電流値を制御する。制御コンピュータ８５は車室温度と設定温度との差が大きいほど入力電流値を大きくする。従って、固定鉄芯６４と可動鉄芯６７との間の吸引力が強くなり、弁体５４の弁開度が小さくなる方向の付勢力が増大する。そして、より低い吸入圧にて、弁体５４の開閉が行われる。従って、容量制御弁４９は、入力電流値が増大されることにより、より低い吸入圧を保持するように作動される。
【００４６】
弁体５４の弁開度が小さくなれば、吐出室３９から給気通路４８を経由してクランク室１５へ流入する冷媒ガス量が少なくなる。この一方で、クランク室１５の冷媒ガスは、通路４６及び放圧通口４７を経由して吸入室３８へ流出している。このため、クランク室１５の圧力が低下する。また、冷房負荷が大きい状態では、シリンダボア１２ａの吸入圧も高く、クランク室１５の圧力とシリンダボア１２ａの吸入圧との差が小さくなる。従って、斜板２３の傾角が大きくなる。
【００４７】
給気通路４８における通過断面積が零、つまり容量制御弁４９の弁体５４が弁孔５５を完全に閉止した状態となると、吐出室３９からクランク室１５への高圧冷媒ガスの供給は行われない。そして、クランク室１５の圧力は、吸入室３８の圧力と略同一になり、斜板２３の傾角は最大となる。
【００４８】
逆に、冷房負荷が小さい場合には、例えば、車室温度と設定温度との差は小さい。制御コンピュータ８５は車室温度が低いほど入力電流値を小さくするように指令する。このため、固定鉄芯６４と可動鉄芯６７との間の吸引力は弱く、弁体５４の弁開度が小さくなる方向の付勢力が減少する。そして、より高い吸入圧にて、弁体５４の開閉が行われる。従って、容量制御弁４９は、入力電流値が減少されることにより、より高い吸入圧を保持するように作動する。
【００４９】
弁体５４の弁開度が大きくなれば、吐出室３９からクランク室１５へ流入する冷媒ガス量が多くなり、クランク室１５の圧力が上昇する。また、この冷房負荷が小さい状態では、シリンダボア１２ａの吸入圧が低く、クランク室１５の圧力とシリンダボア１２ａの吸入圧との差が大きくなる。従って、斜板２３の傾角が小さくなる。
【００５０】
冷房負荷がない状態に近づいてゆくと、蒸発器７９における温度がフロスト発生をもたらす温度に近づいてゆく。同フロスト判定温度は、蒸発器７９においてフロストが発生しそうな状況を反映する。制御コンピュータ８５は、蒸発器温度がフロスト判定温度以下になるとソレノイド７４の消磁を指令する。また、同制御コンピュータ８５は、エアコンスイッチ８３がオフとなるとソレノイド７４を消磁の消磁を指令する。
【００５１】
従って、ソレノイド７４は電流供給の停止により消磁され、固定鉄芯６４と可動鉄芯６７との吸引力が消失する。このため、図２に示すように、弁体５４は、強制開放バネ５６の付勢力により、可動鉄芯６７及びソレノイド７４を介して作用する追従バネ６８の付勢力に抗して下方に移動される。そして、弁体５４が弁孔５５を最大に開いた弁開度位置に移行する。このため、吐出室３９の高圧冷媒ガスが多量に給気通路４８を介してクランク室１５へ供給され、同クランク室１５の圧力が高くなる。クランク室１５の圧力上昇により、斜板２３が最小傾角へ移行する。
【００５２】
このように、容量制御弁４９の開閉動作は、ソレノイド７４に対する入力電流値の大小に応じて変化される。入力電流値が大きくなると低い吸入圧にて開閉が実行され、入力電流値が小さくなると高い吸入圧にて開閉動作が行われる。圧縮機は設定された吸入圧を維持すべく、斜板２３の傾角を変更し、その吐出容量を変更する。つまり、容量制御弁４９は、入力電流値を変えて設定吸入圧を変更する役割、及び、吸入圧に関係なく最小容量運転を行う役割を担っている。このような容量制御弁４９を具備することにより、圧縮機は冷凍回路の冷凍能力を変更する役割を担っている。
【００５３】
斜板２３の傾角が最小となると、遮断体２８はその遮断面３４を以て位置決め面３３に当接され、吸入通路３２と収容孔２７との連通が遮断される。この状態では、吸入通路３２における通過断面積が零となり、外部冷媒回路７６から吸入室３８への冷媒ガスの流入が阻止される。同斜板２３の最小傾角は、０°よりも僅かに大きくなるように設定されている。この最小傾角状態は、遮断体２８が吸入通路３２と収容孔２７とを遮断する閉位置に配置されたときにもたらされる。遮断体２８は斜板２３の傾動に連動して、閉位置と同閉位置から離間されて吸入通路３２と収容孔２７とを接続する開位置とに切り換え配置される。
【００５４】
斜板２３の最小傾角は０°ではないため、最小傾角状態においても、シリンダボア１２ａから吐出室３９への冷媒ガスの吐出は行われている。シリンダボア１２ａから吐出室３９へ吐出された冷媒ガスは、給気通路４８を通ってクランク室１５へ流入する。クランク室１５の冷媒ガスは、通路４６及び放圧通口４７を通って吸入室３８へ流入する。吸入室３８の冷媒ガスは、シリンダボア１２ａに吸入されて、再度吐出室３９へ吐出される。すなわち、最小傾角状態では、吐出圧領域である吐出室３９、給気通路４８、クランク室１５、通路４６、放圧通口４７、収容孔２７、吸入圧領域である吸入室３８、シリンダボア１２ａを経由する循環通路が圧縮機内部に形成されている。そして、吐出室３９、クランク室１５及び吸入室３８の間では、圧力差が生じている。従って、冷媒ガスが前記循環通路を循環し、冷媒ガスとともに流動する潤滑油が圧縮機内の各摺動部を循環する。
【００５５】
次に、本実施形態の特徴点について説明する。
図３は、斜板２３の回転が停止してなおかつ同斜板２３が最小傾角の状態を示している。第１仮想平面Ｈ１は駆動軸１６の軸線Ｌを含み、斜板２３を上死点位置Ｄ１側と下死点位置Ｄ２側とに仮想的に二分割する。第２仮想平面Ｈ２は、駆動軸１６の軸線Ｌ、上死点位置Ｄ１及び下死点位置Ｄ２を含み、従って、同第２仮想平面Ｈ２は第１仮想平面Ｈ１に直交されている。そして、斜板２３の重心Ｇは、第１仮想平面Ｈ１による上死点位置Ｄ１側の分割部分において、第２仮想平面Ｈ２上に設定されている。また、同重心Ｇは、第２仮想平面Ｈ２において斜板２３の前面寄りに設定されており、図４において矢印Ａで示すように、斜板２３が最小傾角から最大傾角側に傾動されると第１仮想平面Ｈ１から離れて行き、同斜板２３が最大傾角の状態では第１仮想平面Ｈ１から最も離間される。同重心Ｇの設定は、例えば、カウンタウエイト５９の重量や、同カウンタウエイト５９とヒンジ機構７１との位置関係を調節すること等により行われる。
【００５６】
さて、図４に示すように、前記斜板２３が最小傾角の状態で回転を開始すると、同斜板２３の上死点位置Ｄ１側に作用される遠心力Ｒ１と下死点位置Ｄ２側に作用される遠心力Ｒ２との間に、Ｒ１＞Ｒ２となるアンバランスが生じる。従って、同斜板２３は、駆動軸１６に対して上死点位置Ｄ１側へずれようとし、その挿通孔２３ａは下死点位置Ｄ２に対応する内面が駆動軸１６に押し付けられた状態となる。この挿通孔２３ａの内面と駆動軸１６との軸線Ｌ周りでの当接位置関係は、従来技術において詳述した、吐出容量が最大側の時と同じ状態であって、しかも、同関係は斜板２３がいずれの位置に回転変位されても変わることはない。
【００５７】
前記重心Ｇは、斜板２３が最小傾角から最大傾角側の所定傾角に傾動されても、常に、第１仮想平面Ｈ１による上死点位置Ｄ１側の分割部分において、第２仮想平面Ｈ２上に存在する。従って、挿通孔２３ａの内面と駆動軸１６との軸線Ｌ周りでの当接位置関係は、圧縮荷重Ｋに基づく分力Ｆ１をそれ程期待できない最小以外の小吐出容量運転時においても、吐出容量が最大側の時と同じ状態に維持される。つまり、本実施形態では、圧縮機の運転中において、挿通孔２３ａの内面と駆動軸１６との軸線Ｌ周りでの当接位置関係が、斜板２３の回転変位及び同斜板２３の傾角（吐出容量）の増減によって変化することがないように構成されている。
【００５８】
上記構成の本実施形態においては、次のような効果を奏する。
（１）斜板２３の重心Ｇは、第１仮想平面Ｈ１による上死点位置Ｄ１側の分割部分に存在する。従って、同斜板２３に作用される遠心力にはアンバランス（Ｒ１＞Ｒ２）が生じる。その結果、吐出容量が最小となった場合でも、斜板２３の挿通孔２３ａの内面が駆動軸１６に押し付けられ、同斜板２３はいずれの位置に回転変位されても、駆動軸１６に対して重力方向にずれ落ちることがない。その結果、同斜板２３が、圧縮機の最小吐出容量運転中に、駆動軸１６に対して衝撃的に当接されるような状況を避けることができ、振動や騒音の発生を防止できる。
【００５９】
（２）ガイド面２４ｂは、軸線Ｌに対して外方から近づくように延在されている。従って、斜板２３の傾角が最大側に調節されると、圧縮荷重Ｋに基づく分力Ｆ１により、斜板２３の挿通孔２３ａは下死点位置Ｄ２に対応する内面が駆動軸１６に押し付けられた状態となる。その結果、吐出容量が最大側の時においても、斜板２３の駆動軸１６に対する重力方向へのずれ落ちを防止できる。
【００６０】
（３）重心Ｇは、斜板２３が最小傾角から最大傾角側の所定傾角に傾動されても、常に、第１仮想平面Ｈ１による上死点位置Ｄ１側の分割部分に存在する。従って、圧縮荷重Ｋに基づく分力Ｆ１をそれ程期待できない最小以外の小吐出容量運転時においても、斜板２３が駆動軸１６に対して重力方向に落下することを防止できる。その結果、前記（１）及び（２）と併せて、全吐出容量域において、斜板２３が駆動軸１６に対して重力方向にずれ落ちることを防止できる。
【００６１】
（４）前記（１）〜（３）で述べたように、斜板２３の傾角にかかわらず、同斜板２３の挿通孔２３ａは、常に下死点位置Ｄ２側の内面が駆動軸１６に押し付けられた状態となる。従って、吐出容量が変更されても、斜板２３の挿通孔２３ａの内面と駆動軸１６との当接位置関係にそれほどずれが生じることはない。その結果、ピストン３６の上死点の位置のシリンダボア１２ａに対する変位を少なく抑えることができ、同ピストン３６と弁形成体１４との衝突を危惧することなく、トップクリアランスを零付近に設定することが可能となる。よって、全吐出容量域において圧縮効率が向上される。
【００６２】
（５）前記（４）に加え、重心Ｇは、第１仮想平面Ｈ１による上死点位置Ｄ１側の分割部分において第２仮想平面Ｈ２上に存在する。従って、遠心力のアンバランス（Ｒ１＞Ｒ２）が、前述した圧縮荷重Ｋに基づく分力Ｆ１と同じ方向に作用され、吐出容量が最小側において斜板２３の挿通孔２３ａは、最大側の時と同様に、下死点位置Ｄ２に対応する内面が駆動軸１６に押し付けられる。つまり、圧縮機の運転中において、挿通孔２３ａの内面と駆動軸１６との軸線Ｌ周りでの当接位置関係が、斜板２３の回転変位及び同斜板２３の傾角（吐出容量）の増減によって変化することが殆どない。その結果、ピストン３６の上死点の位置がシリンダボア１２ａに対して変位されることを防止でき、トップクリアランスをより零付近に設定することが可能となる。よって、全吐出容量域において、圧縮効率のさらなる向上を図り得る。
【００６３】
（６）外部冷媒回路７６からの冷媒ガスの吸入を遮断体２８により遮断することで、同外部冷媒回路７６上の冷媒循環を阻止することが可能である。従って、冷房不要時等においても圧縮機の運転は継続されて良く、駆動軸１６と車両エンジン２０との間には、高価かつ重量物である電磁クラッチ等のクラッチ機構が介在されていない。その結果、圧縮機全体の軽量化及び低コスト化を図り得るし、同電磁クラッチのオン・オフショックによる体感フィーリングの悪さを解消できる。
【００６４】
（７）遮断体２８は、斜板２３の最小傾角位置に連動して外部冷媒回路７６上の冷媒循環を阻止する。従って、圧縮機は最小吐出容量となってその駆動トルクも少なくてすみ、冷房不要時の動力損失を低減できる。
【００６５】
（８）クラッチレスタイプの可変容量型圧縮機は、車両エンジン２０が運転される限り、冷房不要時等においても吐出容量を最小として運転し続ける。従って、クラッチ付きの圧縮機と比較して最小吐出容量運転の頻度が高く、同最小吐出容量運転時における振動や騒音の発生は特に問題となる。つまり、クラッチレスタイプの可変容量型圧縮機において具体化した本実施形態においては、その効果を奏するのに特に有効である。
【００６６】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で以下の態様でも実施できる。
（１）上記実施形態において斜板２３の重心Ｇは、同斜板２３の傾角にかかわりなく、常に、第１仮想平面Ｈ１による上死点位置Ｄ１側の分割部分に存在する。しかし、斜板２３の傾角が最大側に変更されて所定傾角を越え、圧縮荷重Ｋに基づく分力Ｆ１を期待できるようになれば、前記重心Ｇは第１仮想平面Ｈ１による下死点位置Ｄ２側の分割部分に移動していても良い。
【００６７】
（２）上記実施形態において斜板２３の重心Ｇは、同斜板２３が最小傾角から最大傾角側に傾動されると第１仮想平面Ｈ１から離れて行き、最大傾角の状態で第１仮想平面Ｈ１から最も離間される。従って、斜板２３に作用する遠心力のアンバランス（Ｒ１＞Ｒ２）は、同斜板２３が最小傾角で最も小さく、最大傾角で最も大きくなる。これを変更し、斜板２３の重心Ｇが、同斜板２３が最小傾角から最大傾角側に傾動されると第１仮想平面Ｈ１に近づいて行き、最大傾角の状態で第１仮想平面Ｈ１に最も近接されるように構成しても良い。この場合、斜板２３に作用する遠心力のアンバランス（Ｒ１＞Ｒ２）は、同斜板２３が最小傾角で最も大きく、最大傾角で最も小さくなる。
【００６８】
（３）クラッチ付きの可変容量型圧縮機において具体化すること。
上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
（１）前記カムプレート２３の傾角が最小傾角から最大傾角側に変更されるにつれて、同カムプレート２３の重心Ｇが仮想平面Ｈ１から離れて行くように構成された請求項１〜６のいずれかに記載の可変容量型圧縮機。
【００６９】
このようにすれば、カムプレート２３に作用する遠心力のアンバランス（Ｒ１＞Ｒ２）は、同カムプレート２３が最小傾角で最も小さく、最大傾角で最も大きくなる。
【００７０】
（２）前記カムプレート２３の傾角が最小傾角から最大傾角側に変更されるにつれて、同カムプレート２３の重心Ｇが仮想平面Ｈ１に近づくように構成された請求項１〜６に記載のいずれか可変容量型圧縮機。
【００７１】
このようにすれば、カムプレート２３に作用する遠心力のアンバランス（Ｒ１＞Ｒ２）は、同カムプレート２３が最小傾角で最も大きく、最大傾角側に近づくにつれて小さくなる。
【００７２】
【発明の効果】
上記構成の請求項１の発明によれば、最小傾角状態でカムプレートは、いずれに回転変位されても駆動軸に対して重力方向にずれ落ちることはない。従って、最小吐出容量運転時における、振動や騒音の発生を防止できる。
【００７３】
請求項２の発明によれば、吐出容量が最大側の時においても、カムプレートの駆動軸に対する重力方向へのずれ落ちを確実に防止でき、振動や騒音の発生を防止できる。
【００７４】
請求項３の発明によれば、全吐出容量域において、カムプレートの駆動軸に対する重力方向へのずれ落ちを確実に防止でき、振動や騒音の発生を防止できる。また、吐出容量が変更されても、カムプレートの挿通孔の内面と駆動軸との当接位置関係にそれほどずれが生じることはなく、ピストンの上死点の位置の変位を少なく抑えることが可能となる。従って、トップクリアランスを零付近に設定することが可能となり、全吐出容量域において圧縮効率を向上し得る。
【００７５】
請求項４の発明によれば、全吐出容量域において、カムプレートの挿通孔の内面と駆動軸との当接位置関係が一定に維持され、ピストンの上死点の位置が変位されることは殆どない。従って、トップクリアランスをより零付近に設定することが可能となり、全吐出容量域において圧縮効率をさらに向上し得る。
【００７６】
請求項５の発明によれば、外部冷媒回路上の冷媒循環を阻止することができ、請求項６の発明によれば、駆動軸と外部駆動源との間に高価かつ重量物である電磁クラッチ等のクラッチ機構を介在させない。その結果、圧縮機全体の軽量化及び低コスト化を図り得るし、同電磁クラッチのオン・オフショックによる体感フィーリングの悪さを解消できる。
【００７７】
例えば、クラッチレスタイプの可変容量型圧縮機は、クラッチ付きのタイプと比較して最小吐出容量運転の頻度が高い。つまり、最小吐出容量運転時における振動・騒音対策が特に重要視され、同圧縮機に請求項１の発明を適用することで、その効果がより有効に奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 クラッチレスタイプの可変容量型圧縮機の縦断面図。
【図２】 圧縮機の最小吐出容量状態を示す説明図。
【図３】 斜板の部分破断斜視図。
【図４】 圧縮機の要部拡大断面図。
【図５】 従来の可変容量型圧縮機を示す要部拡大断面図。
【図６】 圧縮機の最小吐出容量状態を示す説明図。
【符号の説明】
１６…駆動軸、２２…回転支持体、２３…カムプレートとしての斜板、２３ａ…挿通孔、３６…ピストン、７１…ヒンジ機構、Ｄ１…上死点位置、Ｄ２…下死点位置、Ｇ…斜板の重心、Ｈ１…仮想平面としての第１仮想平面、Ｌ…駆動軸の軸線。

Claims (6)

1. 駆動軸には回転支持体が固定され、同じく駆動軸にはカムプレートが、その中央部に貫設された挿通孔を以って同駆動軸の軸線方向へスライド移動可能でかつ傾動可能に支持され、同カムプレートにはピストンが連結され、回転支持体とカムプレートとの間にはヒンジ機構が介在されており、同ヒンジ機構の案内により、カムプレートの傾角を最大傾角と最小傾角との間で変更することでピストンのストロークを変更して吐出容量を制御する構成の可変容量型圧縮機において、
   前記カムプレートが最小傾角の状態で、同カムプレートを駆動軸の軸線を含む仮想平面によって上死点位置側と下死点位置側とに二分割した場合、その重心が上死点位置側の分割部分に存在するとともに、前記カムプレートの挿通孔と駆動軸との間には所定のクリアランスが存在し、前記カムプレートが最小傾角の状態では前記カムプレートの挿通孔における前記下死点位置側の内面は前記駆動軸に押し付けられ、前記上死点位置側の内面は駆動軸との間にクリアランスを有するように構成した可変容量型圧縮機。
2. 前記ヒンジ機構は、一方に設けられたガイドピンと、他方に設けられ、駆動軸の軸線に対して外方から近づくように延在されてガイドピンの相対移動を案内するガイド面とを備えた請求項１に記載の可変容量型圧縮機。
3. 前記重心は、カムプレートの傾角が最小傾角から最大傾角側の所定傾角に変更される間において、仮想平面による上死点位置側の分割部分に存在する請求項２に記載の可変容量型圧縮機。
4. 前記仮想平面を第１仮想平面とすると、前記重心は、駆動軸の軸線、上死点位置及び下死点位置を含み第１仮想平面と直交する第２仮想平面上に存在する請求項３に記載の可変容量型圧縮機。
5. 外部冷媒回路上の冷媒循環を阻止することが可能な冷媒循環阻止手段を備えた請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量型圧縮機。
6. 前記駆動軸は、外部駆動源に対してクラッチ機構を介することなく作動連結されている請求項５に記載の可変容量型圧縮機。

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