JP4560385B2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、可変容量圧縮機に関するものである。

プーリーを介して外部駆動源から動力を供給される回転軸と、回転軸により駆動される吐出容量可変の圧縮機構と、圧縮動作の反作用として回転軸に働く負荷トルクによるプーリーの捩れを磁性棒の軸歪ひいては磁歪に変換し当該磁歪を電気信号に変換する負荷トルク検知手段とを備える可変容量圧縮機が特許文献１に開示されている。
文献１の可変容量圧縮機においては、可変容量圧縮機の負荷トルクを把握できるので、当該負荷トルクに応じた適正トルクを発生させるように外部駆動源を制御することにより、外部駆動源の消費エネルギーが過大になるのを防止できる。
特開２００１−１３２６３４

特許文献１の圧縮機には、圧縮機の近傍に発電機やモーター等の変動する磁場を発生させる物体が存在すると、磁性棒の磁歪に影響が生じ、負荷トルクの検知精度が低下するという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、プーリーを介して外部駆動源から動力を供給される回転軸と、回転軸により駆動される吐出容量可変の圧縮機構とを備える可変容量圧縮機であって、磁性体の磁歪を利用せずに負荷トルクを検知できる可変容量圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、外部駆動源から動力を供給される回転軸と、回転軸により駆動される吐出容量可変の圧縮機構と、圧縮動作の反作用として回転軸に働く負荷トルクに対応する軸力を発生させる軸力発生手段と、前記軸力を検知して電気信号に変換する検知手段とを備え、軸力発生手段は、径方向テーパ状凹部が内周縁に形成されると共に外部駆動源により回転駆動されるリングと、径方向且つ回転軸延在方向凹部が外周縁に形成されると共に回転軸に固定されたハブと、径方向テーパ状凹部と径方向且つ回転軸延在方向凹部とに係合可能なボールと、ハブに外嵌すると共にボールに当接してボールを径方向外方へ且つ前記回転軸延在方向へ押圧可能な斜面が形成された押圧リングと、ハブに外嵌すると共に押圧リングを前記回転軸延在方向へ付勢する皿バネとを有し、検知手段は皿バネの内周縁部に当接して押圧リングと皿バネとの間で働く回転軸延在方向の軸力を電気信号に変換する荷重センサーを有することを特徴とする可変容量圧縮機を提供する。

本発明に係る可変容量圧縮機においては、負荷トルクに応じた軸力を発生させ、当該軸力を検知することにより、磁性体の磁歪を利用することなく、負荷トルクを検知することができる。
リングの径方向テーパ状凹部と、ハブの径方向且つ回転軸延在方向凹部との間で、ボールを介してトルク伝達が行なわれ、外部駆動源の動力が回転軸に伝達される。負荷トルクに応じた法線力がボールとリングの径方向テーパ状凹部との当接部に発生し、当該法線力を受けたボールは、押圧リングの斜面に当接しつつハブの径方向且つ回転軸延在方向凹部に押し込まれる。この結果、ボールから前記回転軸延在方向と逆方向の力を受けて押圧リングが皿バネの方向へ押され、押圧リングと皿バネとの間に負荷トルに応じた回転軸延在方向の軸力が発生する。当該軸力が荷重センサーによって電気信号に変換されることにより、負荷トルクが検知される。

本発明に係る可変容量圧縮機においては、負荷トルクに応じた軸力を発生させ、当該軸力を検知することにより、磁性体の磁歪を利用することなく、負荷トルクを検知することができる。

本発明の実施例に係る可変容量圧縮機を説明する。

図１に示すように、車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機Ａは、回転軸１０と、回転軸１０に固定されたローター１１と、摺動可能に且つ傾角可変に回転軸１０に外嵌合する斜板１２と、摺動可能に回転軸１０に外嵌合しローター１１と斜板１２とを連結するスプリング１３とを備えている。斜板１２は、斜板１２の回転軸１０に対する傾角変動を許容するリンク機構１４を介してローター１１に連結され、ローター１１ひいては回転軸１０に同期して回転する。
斜板１２の周縁部に摺接する一対のシュー１５を介してピストン１６が斜板１２に係留されている。ピストン１６は、シリンダブロック１７に形成されたシリンダボア１７ａに挿入されている。
周方向に互いに間隔を隔てて複数対のシュー１５、複数のピストン１６、シリンダボア１７ａが配設されている。

回転軸１０、ローター１１、斜板１２を収容するクランク室１８をシリンダブロック１７と協働して形成する、有底筒状のフロントハウジング１９が配設されている。回転軸１０は、フロントハウジング１９のボス部１９ａを貫通して外部へ延びている。回転軸１０のフロントハウジング貫通部を密封する軸封部材２０が配設されている。
回転軸１０は、ラジアルベアリング２１、２２を介して、フロントハウジング１９、シリンダブロック１７により、回転可能に支持されている。ローター１１は、スラストベアリング２３を介して、フロントハウジング１９により回転可能に支持されている。

吸入室２４ａと吐出室２４ｂとを形成する、有底筒状のシリンダヘッド２５が配設されている。
シリンダブロック１７とシリンダヘッド２５との間に、ボア１７ａに連通する吸入穴２６ａと吐出穴２６ｂとが形成された弁板２６が配設されている。弁板２６は吸入穴２６ａを開閉する吸入弁と、吐出穴２６ｂを開閉する吐出弁とを装備している。
吸入室２４ａは、シリンダヘッド２５の囲壁に形成された吸入ポートに連通すると共に、吸入穴２６ａと吸入弁とを介してシリンダボア１７ａに連通している。吸入ポートは、冷媒通路を介して図示しない車両空調装置の蒸発器に連結している。
吐出室２４ｂは、シリンダヘッド２５の囲壁に形成された吐出ポートに連通すると共に、吐出弁と吐出穴２６ｂとを介してシリンダボア１７ａに連通している。吐出ポートは、冷媒通路を介して図示しない車両空調装置の凝縮器に連結している。
回転軸１０、ローター１１、斜板１２、シュー１５、ピストン１６、シリンダボア１７ａ、弁板２６、吸入弁、吐出弁等により、吐出容量可変の圧縮機構が形成されている。

シリンダヘッド２５内に容量制御弁２７が配設されている。容量制御弁２７は、吐出室２４ｂとクランク室１８との間で延在する連通路２８の途上に配設されている。クランク室１８と吸入室２４ａとは図示しないオリフィス通路を介して連通している。
フロントハウジング１９、シリンダブロック１７、弁板２６、シリンダヘッド２５は、通しボルト２９により一体に組付けられている。

フロントハウジングのボス部１９ａに動力伝達機構３０が取り付けられている。
動力伝達機構３０は、図２に示すように、玉軸受３１を有している。玉軸受３１の内輪はボス部１９ａに固定され、玉軸受３１の外輪にプーリー３２が固定されている。プーリー３２は図示しない無端ベルトを介して車両エンジンに連結されている。プーリー３２の側面にアウターリング３３が複数のボルト３４によって固定され、アウターリング３３の内面に加硫接着されたゴムリング３５を介してインナーリング３６が固定されている。
図２、３に示すように、インナーリング３６の内周縁に、ボール３７を収容するための径方向テーパ状凹部３６ａが形成されている。径方向テーパ状凹部３６ａは、左右対称の一対の斜面３６ｂを有している。周方向に互いに間隔を隔てて、複数の径方向テーパ状凹部３６ａが形成されている。
回転軸１０に、ハブ３８の軸取付部３８ａがナット３９によって固定されている。ハブ３８の外周縁に、ボール３７を収容するための径方向且つ回転軸延在方向（クランク室１８へ接近する側への回転軸延在方向）凹部３８ｂが形成されている。周方向に互いに間隔を隔てて、複数の径方向且つ回転軸延在方向凹部３８ｂが形成されている。
図２に示すように、ハブ３８の突出円筒部３８ｃに、押圧リング４０と皿バネ４１と圧電素子４２とが外嵌合し、ナット４３が螺合している。押圧リング４０は、ボール３７に当接してボール３７を径方向外方へ且つ前記回転軸延在方向（クランク室１８へ接近する側への回転軸延在方向）へ押圧可能な斜面４０ａが形成されている。皿バネ４１は押圧リング４０を前記回転軸延在方向（クランク室１８へ接近する側への回転軸延在方向）へ付勢している。ナット４３が締めつけられ、押圧リング４０は、図２、３に示すように、ボール３７を径方向テーパ状凹部３６ａの最奥部と径方向且つ回転軸延在方向（クランク室１８へ接近する側への回転軸延在方向）凹部３８ｂの入口部とに押し当てている。
プーリー３２のフロントハウジング１９に対峙する内端部にロータリトランス４４の一次コイル４４ａが固定され、一次コイル４４ａに対峙してフロントハウジング１９にロータリトランス４４の二次コイル４４ｂが固定されている。一次コイル４４ａは圧電素子４２に接続され、二次コイル４４ｂは図示しない検出処理回路を介して図示しない車両空調装置の制御装置に接続されている。

可変容量斜板式圧縮機Ａにおいては、図示しない車両エンジンの回転動力が動力伝達機構３０を介して回転軸１０に伝達され、回転軸１０の回転がローター１１、リンク機構１４を介して斜板１２に伝達される。斜板１２の回転に伴う斜板１２周縁部の回転軸１０延在方向の往復動が、シュー１５を介してピストン１６に伝達され、ピストン１６がボア１７ａ内で往復動する。車両空調装置の蒸発器から還流した冷媒ガスが、吸入ポートと吸入室２４ａと吸入孔２６ａと吸入弁とを通ってシリンダボア１７ａへ吸入され、シリンダボア１７ａ内で圧縮され、吐出穴２６ｂと吐出弁とを通って吐出室２４ｂへ吐出し、吐出ポートを通って車両空調装置の凝縮器へ圧送される。
容量制御弁２７により、吸入室２４ａ内の冷媒ガス圧力、或いは吐出室２４ｂ内の冷媒ガス圧力と吸入室２４ａ内の冷媒ガス圧力との差圧、に応じて連通路２８が開閉制御され、吐出室２４ｂ内の冷媒ガスのクランク室１８への導入が切り入りされてクランク室１８の内圧が可変制御され、圧縮機Ａの吐出容量が可変制御される。この結果、吸入室２４ａ内の冷媒ガス圧力、或いは吐出室２４ｂ内の冷媒ガス圧力と吸入室２４ａ内の冷媒ガス圧力との差圧が所望値に制御され、所望の車両空調が実現される。

車両エンジンに駆動されたインナーリング３６が、図３に白抜き矢印で示す方向へ回転すると、インナーリング３６の内周縁に形成された径方向テーパ状凹部３６ａと、ハブ３８の外周縁に形成された径方向且つ回転軸延在方向（クランク室１８へ接近する側への回転軸延在方向）凹部３８ｂとの間で、ボール３７を介してトルク伝達が行なわれ、車両エンジンの動力が回転軸１０に伝達される。
圧縮機Ａの負荷トルクに応じた法線力Ｆがボール３７とインナーリング３６の径方向テーパ状凹部３６ａの斜面３６ｂとの当接部に発生し、法線力Ｆを受けたボール３７は、押圧リング４０の斜面４０ａに当接しつつ、ハブ３８の径方向且つ回転軸延在方向（クランク室１８へ接近する側への回転軸延在方向）凹部３８ｂに押し込まれる。この結果、ボール３７から前記回転軸延在方向と逆方向（クランク室１８から遠ざかる側の回転軸延在方向）の力を受けて押圧リング４０が皿バネ４１の方向へ押され、押圧リング４０と皿バネ４１との間に圧縮機Ａの負荷トルクに応じた回転軸延在方向の軸力が発生する。当該軸力は圧電素子４２によって電気信号に変換される。
前記電気信号はロータリトランスの一次コイル４４ａに伝達され、二次コイル４４ｂに電気信号を誘発する。二次コイル４４ｂに発生した電気信号は検出処理回路を介して車両空調装置の制御装置に伝達され、車両空調装置の制御装置は、圧縮機Ａの負荷トルクを認識する。
車両空調装置の制御装置から車両制御装置へ圧縮機Ａの負荷トルク情報が伝達され、車両制御装置は、圧縮機Ａの負荷トルクに応じた適正トルクを発生させるように車両エンジンを制御する。この結果、車両エンジンの消費エネルギーが過大になるのが防止される。

上記説明から分かるように、圧縮機Ａの負荷トルクに応じた軸力を発生させ、当該軸力を検知することにより、磁性体の磁歪を利用することなく、前記負荷トルクを検知することができる。

本発明は、可変容量圧縮機に広く利用可能である。

本発明の実施例に係る車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の断面図である。 図１の部分拡大図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

符号の説明

１０ 回転軸
１１ ローター
１２ 斜板
１４ リンク機構
１６ ピストン
１７ シリンダブロック
１７ａ シリンダボア
１８ クランク室
１９ フロントハウジング
２５ シリンダヘッド
２７ 容量制御弁
３０ 動力伝達機構
３２ プーリー
３６ インナーリング
３６ａ 径方向凹部
３７ ボール
３８ ハブ
３８ｂ 径方向且つ回転軸延在方向凹部
４０ 押圧リング
４１ 皿バネ
４２ 圧電素子
４３ ナット
４４ ロータリトランス

Claims (1)

1. 外部駆動源から動力を供給される回転軸と、回転軸により駆動される吐出容量可変の圧縮機構と、圧縮動作の反作用として回転軸に働く負荷トルクに対応する軸力を発生させる軸力発生手段と、前記軸力を検知して電気信号に変換する検知手段とを備え、軸力発生手段は、径方向テーパ状凹部が内周縁に形成されると共に該部駆動源により回転駆動されるリングと、径方向且つ回転軸延在方向凹部が外周縁に形成されると共に回転軸に固定されたハブと、径方向テーパ状凹部と径方向且つ回転軸延在方向凹部とに係合可能なボールと、ハブに外嵌すると共にボールに当接してボールを径方向外方へ且つ前記回転軸延在方向へ押圧可能な斜面が形成された押圧リングと、ハブに外嵌すると共に押圧リングを前記回転軸延在方向へ付勢する皿バネとを有し、検知手段は皿バネの内周縁部に当接して押圧リングと皿バネとの間で働く回転軸延在方向の軸力を電気信号に変換する荷重センサーを有することを特徴とする可変容量圧縮機。

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