JP5389010B2 - エアコンコンプレッサ - Google Patents

Description

本発明は、特に自動車のための、行程容積調節可能なエアコンコンプレッサであって、シリンダ内を往復運動するピストンのための駆動装置を有しており、調節可能な傾斜角度を有する斜板又は傾斜リング又はスワッシュプレートのような調節プレートを介して前記ピストンが駆動され、傾斜角度の位置はとりわけ、駆動装置内で作用する押圧力、慣性力、ばね力によって影響される形式のものに関する。

このような形式のエアコンコンプレッサは公知である。公知のエアコンコンプレッサにおいて生じる問題は、エンジンが回転している状態でエアコンの運転が休止されている際に、傾斜機構がその休止位置のまわりで振動する傾向にあることにある。さらに、冷却出力が要求される場合、即ち、エアコンが運転されている場合に、安定的な傾斜角度位置からスタートせずに、始動時の振動又は始動遅延が生じるエアコンコンプレッサが公知である。

本発明の課題は、このような問題点を有していないエアコンコンプレッサを提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、特に自動車のための、行程容積調節可能なエアコンコンプレッサであって、シリンダ内を往復運動するピストンのための駆動装置を有しており、調節可能な傾斜角度を有する斜板又は傾斜リング又はスワッシュプレートのような調節プレートを介して前記ピストンが駆動され、傾斜角度の位置はとりわけ、駆動装置内で作用する押圧力、慣性力、ばね力によって影響される形式のものにおいて、調節プレートの傾斜角度の位置に関して作用するばね力が、比較的高いばね剛性を有するばねと、比較的低いばね剛性を有する対向ばねとによって形成されるようにした。有利な装置では、比較的高い剛性を有するばねが傾斜角度を拡大する方向で作用し、比較的低い剛性を有する対向ばねが傾斜角度を縮小する方向で作用する。

このような設計のばねは、異なる特性を有するばねをこのように組み合わせることにより、力・傾斜角度特性線の経過において不連続性が得られるという利点を有している。ばねと、このばねとは大きく異なる、比較的軟らかい特性を有した対向ばねとを適当に選択することにより、機構の行程にわたってばね力値の非連続的な経過が生じ、このような経過により、下方の振動振幅の抑圧によって、調和振動の発生が阻止される。これにより、この装置では、エアコンの停止中において、傾斜機構の休止位置における調和振動の傾向はなく、冷却出力が要求されている場合、即ち、エアコンの運転中に、調整弁信号によって確実に始動される。

エアコンコンプレッサの有利な構成では、比較的高い剛性を有するばねが、最大の行程ストッパによって制限された行程を有しており、比較的低い剛性を有する対向ばねは、場合によっては傾斜角度行程の全体にわたって作用する。内燃機関の停止中かつエアコンの停止中に、比較的高い剛性を有するばねが最大の行程ストッパにおいて、調節プレートの傾斜角度のスタート位置を規定するエアコンコンプレッサも有利である。このような構成は、エアコンコンプレッサの確実なスタートのために必要な傾斜角度位置をジオメトリ的に、ストッパによって正確に規定することができ、相応にこの点で、比較的高い剛性を有するばね又は比較的低い剛性を有するばねを、傾斜角度の調節方向に応じて作用させることができるという利点を有する。

比較的高い剛性を有するばねのストッパが、最大行程から最小行程へと移動可能に配置されているエアコンコンプレッサも有利である。さらに有利なエアコンコンプレッサでは、移動可能な前記ストッパが、移動可能な固定リング及び駆動軸に設けられた旋削部又は長手方向溝によって形成されている。移動可能なストッパは、比較的高い剛性を有するばねが、所定の最小行程までしか押し付けられず、これによりさらなる圧縮による過負荷を防止することができるという利点を有している。

比較的高い剛性を有するばねがストッパによって、調節プレートの限られた角度範囲でのみ作用するエアコンコンプレッサも有利である。さらに有利なエアコンコンプレッサでは、比較的低い剛性を有する対向ばねが調節プレートの全角度範囲で作用する。比較的高い剛性を有するばねに作用する比較的低い剛性を有する対向ばねは、運転中、その比較的低い剛性という構成により、比較的高い剛性を有するばねに対して作用しないので、最小の傾斜角度範囲では、比較的高い剛性を有するばねが、実際のばね制御を傾斜角度にわたって行う。比較的低い剛性を有する対向ばねは、即ち、全角度範囲にわたって、比較的高い剛性を有するばねの力作用に影響を与えることなしに作用することができる。しかしながら比較的低い剛性を有する対向ばねは、原則的には、比較的高い剛性を有するばねの作用範囲以降は、ばね行程を終了することができ、それ以上膨張しなくて良い。

さらに有利なエアコンコンプレッサでは、調節ディスクの最小の傾斜角度が、０度よりも大きい又は小さい、又は０度と等しい。さらに、調節ディスクのスタート位置傾斜角度が、最小の傾斜角度よりも大きいエアコンコンプレッサも有利である。

本発明によるエアコンコンプレッサは、比較的高い剛性を有するばねが、エアコン装置の運転中に、エアコンコンプレッサの高い回転数範囲でのみ作用する。エアコン装置の運転停止中は、比較的高い剛性を有するばねは、全ての回転数範囲で作用することを特徴とする。

さらに有利なエアコンコンプレッサでは、比較的低い剛性を有する対向ばねが、エアコンコンプレッサの全回転数範囲で作用する。

軟性的なばね及び剛性的なばねに直接当接している斜板を示した図である。 剛性的なばねが移動可能な最大行程のストッパを有している、図１の斜板を示した図である。 軸上のガイドスリーブを有した傾斜リングのガイド装置を示した図であり、その他の点では図１のばね装置と同じ構成を示した図である。 図２に示した、剛性的なばねのための移動可能なストッパを備えた、図３と同様のガイドスリーブを有した傾斜リングのガイド装置を示した図である。 ガイドスリーブに当て付けられた剛性的な皿ばねと、ガイドスリーブ内側に設けられた軟性的な対向ばねと有したガイドスリーブを示した図である。 図１〜図４の装置の例のための傾斜角度に関する力の経過を示した図である。 図５の装置の例のための力の経過を示した図である。

図１には斜板１が示されている。この斜板１はガイドスリーブ５で軸７上に旋回（傾斜）可能かつ摺動可能にガイドされている。従来技術により公知の、軸に結合された旋回ジョイントはここには図示されていない。図１の構成では互いに当て付けられる２つの皿ばねによって形成された剛性的なばね９が、一方では軸７に設けられた段部１１によって、最大の行程ストッパに向かって位置決めされており、他方では軸７上に設けられた固定リング１３によって位置決めされている。ばね剛性が上記二重皿ばね９よりも極めて軟らかいコイルばね１５は、一方の端部で軸７のストッパ１７に当接しており、他方の端部ではガイドスリーブ５のストッパ１９に当接している。従って自動車の内燃機関とエアコンコンプレッサとがオフの状態では、ガイドスリーブ５は、比較的軟性的なばね１５によって比較的剛性的なばね９に向かって押し付けられるが、この剛性的なばね９は、ばね行程を行わずに、斜板１のスタート角度を規定している。

内燃機関が始動され、エアコン装置がオンにされるとすぐに、エアコンコンプレッサの斜板１のスタート角度により、コンプレッサ及びエアコン装置において圧力が形成され、斜板１がさらに傾けられ、エアコン装置においてより高い質量流が形成される。傾斜角度の大きさは、駆動室における圧力を調整することができる相応の調整弁により規定される。即ち、斜板１のガイドスリーブ５の位置は、ストッパに留まっている剛性的なばね９の影響、エアコンコンプレッサにおける圧力特性、調整弁の設定及び軟性的なばね１５のばね力によって規定される。

モータ回転数が高い場合、即ち、エアコンコンプレッサの高い回転数によって放出される質量流が自動的に大きくなった場合も、傾斜角度は適当に減じることができ、エアコンコンプレッサの斜板１のガイドスリーブ５は、相応に、軟性的なばね１５の膨張により、及び、調整弁によって規定された圧力特性により、ガイドスリーブ５が再び剛性的なばね９のストッパに達するまで移動する。この点で、駆動装置における圧力特性がさらに変化した場合、まず一度、ばね９のばねプレロード力を克服しなければならず、これにより力・ばね特性線の経過においてまず、ばね９のプレロード力に至るまでの段階が生じてから、内燃機関のさらに高い回転数のもとで、ガイドスリーブ５が、今や圧縮された剛性的なばね９に当て付けられて、斜板１の傾斜角度を減じる。内燃機関回転数がさらに高められると、極端な場合、ばね９は最小行程を成すようにストッパ１３に向かって押し付けられ、エアコンコンプレッサの最小の傾斜角度が、即ち、上述のエアコンコンプレッサのスタート角度よりも小さい傾斜角度がセットされる。

特に、エアコンがオフの状態で、即ちコンプレッサの質量流が不要な場合で、しかしながら、内燃機関の回転数が、例えば高速運転中に極めて高い場合には、エアコンコンプレッサの上述のような最小の傾斜角度がセットされる。

図２の実施例では、図１の皿ばね９がばねパッケージ２１によって代替されており、軸７の長手方向溝２５内にガイドされた摺動可能な固定リング２３によってガイドスリーブ５のための摺動可能なストッパが形成される。これにより固定リング２３は内燃機関の回転数が高い場合には、最大で第２のストッパ２７まで摺動され、ばねパッケージ２１がさらに圧縮されることはないように、従って過負荷に対して保護されるようにする。別の全ての構成部分は図１において記載したものと同じであり、その機能は変わっていないので、その点については図１に関する記載を参照されたい。

図３の実施例では、図１及び図２に示した斜板１が傾斜リング３１によって代替されており、この傾斜リング３１はガイドスリーブ２９上に配置されている。この実施例でも、相応の旋回ジョイントと連行体は、ばね機能の説明を簡単にするために図示していない。この実施例ではガイドスリーブ２９は軟性的なばね１５を取り囲んでいる。このような構成形式により、図１及び図２のガイドスリーブ５の長手方向の拡がりを、ガイドスリーブ２９の端面の比較的細い壁３３によって著しく減じることができるので、ガイドスリーブ２９の内側でばね１５を空間的に良好に利用することができる。剛性的なばね９と軟性的なばね１５との間に設けられたその他のガイド装置の機能については、図１についての記載と同様にこの実施例でも実現される。

図４の実施例では、図３に示したガイドスリーブ装置が図２のばねパッケージ２１と、摺動可能な固定リング２３によって形成されたストッパとを有している。従って、図２の実施例と同様の機能については図２の説明を参照されたい。

図５には、図１〜図４に示した実施例とは機能的に異なるばね装置が示されている。傾斜リング３１は、ガイドスリーブ３５に配置されており、ガイドスリーブ３５は皿ばね３７を有していて、この皿ばね３７はガイドスリーブ３５と共に摺動可能である。このばねコンビの機能は、内燃機関の回転数が低く、所要質量流が高い場合、即ち、エアコンコンプレッサの傾斜リング３１の傾斜角度が大きい場合、ガイドスリーブ３５が、剛性的なばね３７によって、コイルばね１５を圧縮し、これにより大きな傾斜角度が得られるものである。内燃機関の回転数が高まり、これによりエアコンコンプレッサの質量流が高まると、傾斜リング３１の傾斜角度は、駆動装置のための調整弁の相応の圧力設定により減じられ、これにより付加的に、ばね１５が緩められることにより、ガイドスリーブ３５は剛性的なばね３７と共に左方向に移動し、コンプレッサにおける傾斜角度は減じられる。剛性的なばね３７が固定リング１３に当接した状態で、ばね３７の変形により、最小の傾斜角度の方向でばね力が上昇する。剛性的なばね３７は即ち、プレロード力を有さない。何故ならば、軟性的なばね１５は剛性的なばね３７に向かって作用しないからである。その他の点では、機能は、上記機能と同じである。

図６では、図１〜図４に示した実施例において実現されるばね力の経過がグラフで示されている。ばね力Ｆの全体的な力の経過が軸４０において、軸４２における傾斜角度αに関して示されている。回転数が低く所要質量流が高い場合には、特性線４４に相応して傾斜角度αが増大する。このような特性線４４は、ばね１５のばね力によって規定されている。内燃機関がオフで、エアコン装置がオフにされている際のスタート角度にも相応する、ストッパ点４６まで傾斜角度が減じられている場合には、調節装置、即ち、斜板１若しくは傾斜リング３１及びそのガイドスリーブ５，２９及びストッパから成る調節装置は、剛性的なばね９，２１及び剛性的なばね９，２１のプレロード力に抗して移動され、これによりまずばね特性線における力の跳躍４８が生じ、その後、剛性的なばね９，２１が圧縮され、これによりばね力経過は、特性線５０に相応に経過する。軟性的なばね１５がさらに、剛性的なばね９，２１のプレロード行程を行うことができるならば、論理的には、両ばね９，２１のばね力経過の和、もしくは、ばね１５のばね力の減少とばね９，２１のばね力の増大とによる差が生じる。しかしながら実際は、ばね１５の剛性はずっと軟性になるので、ばね９のばね力が増加する際にはばね１５の力の影響は重要ではない。

図７には、図５の構成形式のばねコンビのばね力経過が示されている。絶対的なばね力経過は軸４０において、軸４２における傾斜角度αに関して示されている。スタート角度α（ストッパ点）は、軸４２において点４６で示されている。回転数が低く所要質量流が高い場合、軟性的なばねのばね力は、特性線４４のように作用する。しかしながら、内燃機関の回転数が上昇することにより傾斜角度が減じられる際には、図５について記載したように、プレロード状態になく、ガイドスリーブ３５の内側で弛緩されて一緒にガイドされている剛性的なばね３７は、ストッパ１３において、特性線５２に相応に変形され、ひいては急激なばね力の上昇が、傾斜角度の小さくなる方向で、最小のストッパ点における角度α（ｍｉｎ．）まで行われる。このような最小のαｍｉｎ．は、例えば、内燃機関の回転数が最大で、エアコンがオフにされている、即ち質量流が不要である場合に形成される。

とりわけ、オフモードにおける駆動装置休止のための駆動装置のこのような特別なばね力調整のような上記本発明の実施例により、従って、エアコンコンプレッサが、エアコン装置の運転が行われていない場合に、休止位置のまわりで傾斜機構の調和振動の傾向がないように、並びに、冷却出力が必要な場合にエアコンコンプレッサの供給流が調整弁により確実に始動されるようになる。本発明は、異なる特性を有するばねの組み合わせによる力・傾斜角度の特性線の経過における非連続性により得られる。極めて異なる、即ち剛性的な特性を有するばねと極めて軟性的な特性を有する対応ばねとを適宜選択することにより、傾斜機構の行程にわたってばね力値の非連続的な経過が得られ、これは、下方の振動振幅の抑圧によって、調和振動の発生を防止する。

１ 斜板、 ５ ガイドスリーブ、 ７ 軸、 ９ 剛性的なばね、 １１ 段部、 １３ 固定リング、 １７，１９ ストッパ、 ２１ 剛性的なばねパッケージ、 ２３ 固定リング、 ２５ 長手方向溝、 ２７ ストッパ、 ２９ ガイドスリーブ、 ３１ 傾斜リング、 ３３ 端面の壁、 ３５ ガイドスリーブ、 ３７ 剛性的な皿ばね、 ４０ ばね力軸、 ４２ 傾斜角度軸、 ４４ 軟性的なばねの特性線、 ４６ ストッパ点、 ４８ 力跳躍部、 ５０ 剛性的なばねの特性線、 ５２ 剛性的なばねの特性線

Claims (5)

1. 自動車用の行程容積調節可能なエアコンコンプレッサであって、
   シリンダ内を往復運動するピストンの駆動装置を有し、前記ピストンは、調節可能な傾斜角度を有する斜板（１）又は傾斜リング（３１）又はスワッシュプレートを含む調節プレートを介して駆動され、前記傾斜角度の位置は、駆動装置内で作用する押圧力、慣性力、及びばね力によって影響される形式のものにおいて、
   前記斜板（１）又は前記傾斜リング（３１）は、ガイドスリーブ（３５）に配置されており、該ガイドスリーブ（３５）には、皿ばね（３７）が配置されており、該皿ばね（３７）は、前記ガイドスリーブ（３５）と共に摺動可能であって、
   前記皿ばね（３７）よりも剛性の低いばね（１５）が、前記ガイドスリーブ（３５）と、前記皿ばね（３７）と、前記ガイドスリーブ（３５）をガイドする軸に設けられた段部との間に配置されており、これにより前記ばね（１５）の行程が規定されており、
   前記軸には、前記皿ばね（３７）用のストッパ（１３）が配置されていることを特徴とする、エアコンコンプレッサ。
2. 内燃機関の回転数が低い場合、前記ガイドスリーブ（３５）は、前記皿ばね（３７）によって、前記ばね（１５）を圧縮し、これにより前記傾斜角度が増加する、請求項１記載のエアコンコンプレッサ。
3. 内燃機関の回転数が高まると、前記ばね（１５）が弛緩されることにより、前記ガイドスリーブ（３５）が前記皿ばね（３７）と共に移動して、前記傾斜角度が減じられる、請求項１記載のエアコンコンプレッサ。
4. 前記皿ばね（３７）が前記固定リング（１３）に当接した状態で、前記皿ばね（３７）の変形により、最小の傾斜角度の方向でばね力が上昇する、請求項１記載のエアコンコンプレッサ。
5. 前記ばね（１５）は前記皿ばね（３７）に向かって実質的に作用しないので、前記皿ばね（３７）は、プレロード力を有さない、請求項１記載のエアコンコンプレッサ。

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