JP5482706B2 - 変速機付き圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は変速機付き圧縮機に関する。

特許文献１に従来の変速機付き圧縮機が開示されている。この変速機付き圧縮機は、ハウジングと、ハウジング内に構成されて冷媒を圧縮可能な圧縮機構と、外部からハウジング内に延在し、軸芯回りに回転可能に支持された入力軸と、ハウジング内に延在し、軸芯回りに回転可能に支持されて圧縮機構を駆動可能な出力軸と、ハウジング内で入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸のトルクを出力軸に伝達しつつ入力軸の回転速度を増減して出力軸に伝達することにより圧縮機構を変速して駆動可能な変速機構と、変速機構を制御する制御機構とを備えている。

変速機構は、軸芯方向の前方（入力軸側）に設けられた第１遊星歯車機構と、軸芯方向の後方（出力軸側）に設けられた第２遊星歯車機構とにより構成されている。第１、２遊星歯車機構はそれぞれ、サンギヤ、複数個の遊星ギヤ、各遊星ギヤを回転可能に保持するキャリヤ、及び各遊星ギヤと噛合するリングギヤを有する。各リングギヤとハウジングとの間にはスラストベアリング及びラジアルベアリングが配設されている。各リングギヤは、ハウジングに対して固定と回動とが選択可能となっている。

制御機構は、第１遊星歯車機構のリングギヤとハウジングとの間に設けられた第１ワンウェイクラッチと、第１遊星歯車機構のリングギヤとキャリヤとの間に設けられた第１クラッチと、第２遊星歯車機構のリングギヤとキャリヤとの間に設けられた第２ワンウェイクラッチと、第２遊星歯車機構のリングギヤとハウジングとの間に設けられた第２クラッチとを有している。第１、２クラッチは、それぞれ前方向又は後方向に変位することにより、各リングギヤをキャリヤ又はハウジングに対して固定するように構成されている。

このような構成である従来の圧縮機では、第１、２クラッチが個別に又は同時に各リングギヤを上記固定状態にしたり、上記固定状態を解除したりする。そうすると、第１、２ワンウェイクラッチが各リングギヤと、ハウジング又はキャリヤとの間の相対回転を許容又は規制する。これにより、変速手段は、圧縮機構を段階的に変速して駆動可能となっている。

特開２００７−１０７４１２号公報

ところで、上記従来の変速機付き圧縮機は、構造が複雑であることから製造コストの高騰化を生じるとともに、振動による騒音が大きいという問題がある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、製造コストの低廉化と低騒音とを実現できる変速機付き圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の変速機付き圧縮機は、ハウジングと、前記ハウジング内に構成されて冷媒を圧縮可能な圧縮機構と、外部から前記ハウジング内に延在し、軸芯回りに回転可能に支持された入力軸と、前記ハウジング内に延在し、前記軸芯回りに回転可能に支持されて前記圧縮機構を駆動可能な出力軸と、前記ハウジング内で前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、前記入力軸のトルクを前記出力軸に伝達しつつ前記入力軸の回転速度を等速のまま又は増速して前記出力軸に伝達することにより前記圧縮機構を２段階に変速して駆動可能な変速機構と、前記変速機構を制御する制御機構とを備え、
前記変速機構は、サンローラ、複数個の遊星ローラ、キャリヤ及びリングローラを有する遊星ローラ機構であり、
前記キャリヤは、前記各遊星ローラを回転可能に保持しつつ前記入力軸と一体回転可能であり、
前記サンローラは、前記各遊星ローラと当接しつつ前記出力軸と一体回転可能であり、
前記リングローラは、前記各遊星ローラと当接し、前記ハウジングに対して前記軸芯と平行な固定方向に移動することによって前記ハウジングに対して固定される一方、前記ハウジングに対して前記固定方向とは逆向きの解除方向に移動することによって前記ハウジングに対して回動するように構成され、
前記制御機構は、前記キャリヤと前記リングローラとの間に設けられ、前記キャリヤと前記リングローラとの一方向の相対回転を許容しつつ他方向の相対回転を規制するワンウェイクラッチと、前記ハウジングと前記リングローラとの間に設けられ、係合によって前記リングローラの前記回動を規制又は許容するクラッチとを有し、
前記クラッチは、前記ハウジングと前記リングローラとの間に設けられ、前記リングローラの前記固定方向への移動により前記ハウジングに対して前記リングローラを固定する摩擦層と、前記リングローラに向かって前記ハウジングに形成された第１制御室と、前記第１制御室内に収納されて前記固定方向に進出可能とされた第１制御ピストンと、前記第１制御ピストンと前記リングローラとの間に設けられた第１スラストベアリングと、前記第１制御室と対向しつつ前記リングローラに向かって前記ハウジングに形成された第２制御室と、前記第２制御室内に収納されて前記解除方向に進出可能とされた第２制御ピストンと、前記第２制御ピストンと前記リングローラとの間に設けられた第２スラストベアリングと、前記第１制御室内に供給される第１制御圧力と前記第２制御室内に供給される第２制御圧力とを制御する圧力制御手段とを有していることを特徴とする（請求項１）。

本発明の変速機付き圧縮機（以下、単に「圧縮機」という。）では、変速機構として、遊星ローラ機構を採用している。このため、変速機構として、各遊星ギヤの歯とサンギヤの歯とが衝突するとともに、各遊星ギヤの歯とリングギヤの歯とが衝突する遊星歯車機構を採用している場合と異なり、振動を生じ難い。このため、この圧縮機では、低騒音が実現される。

一方、この圧縮機において、圧縮機構を２段階に変速するためには、リングローラをハウジングに対して固定したり、リングローラをハウジングに対して回動させたりする必要がある。一般的な遊星ローラ機構では、サンローラと各遊星ローラとの間及び各遊星ローラとリングローラとの間に締代が必要であることから、そのままではリングローラを軸芯と平行な固定方向又は解除方向に移動させ難い。特に、変速機構を高粘度のトラクションオイル内で作動させる場合にはなおさらである。このため、その場合には、リングローラをハウジングに対して固定したり、リングローラをハウジングに対して回動させたりし難く、圧縮機構を２段階に変速し難い。

この点、この圧縮機では、制御機構のクラッチが係合によってリングローラの回動を規制又は許容する。すなわち、圧力制御手段が第１制御圧力と第２制御圧力とを制御して、変速機構側の圧力と、第１制御圧力及び第２制御圧力との大小関係を調整することにより、第１制御ピストンを第１制御室から進出させ、第２制御ピストンを第２制御室内に後退させると、第１スラストベアリング及び第２スラストベアリングを介して、その変位がリングローラに伝達されて、リングローラを固定方向に移動させることができる。そうすると、ハウジングとリングローラとの間に摩擦層による摩擦力が生じ、リングローラがハウジングに対して固定される。この際、キャリヤとリングローラとは制御機構のワンウェイクラッチによって一方向の相対回転が許容され、出力軸は入力軸に対して回転速度が増速された増速回転状態となる。

その一方、圧力制御手段が第１制御圧力と第２制御圧力とを制御して、変速機構側の圧力と、第１制御圧力及び第２制御圧力との大小関係を調整することにより、第１制御ピストンを第１制御室内に後退させ、第２制御ピストンを第２制御室から進出させると、第１スラストベアリング及び第２スラストベアリングを介して、その変位がリングローラに伝達されて、リングローラを解除方向に確実に移動させることができる。そうすると、ハウジングとリングローラとの間に摩擦層による摩擦力が確実に生じなくなり、リングローラがハウジングに対して回動する。この際、キャリヤとリングローラとは制御機構のワンウェイクラッチによって他方向の相対回転が規制され、出力軸は入力軸に対して回転速度が等速のままの等速回転状態となる。

このように、この圧縮機は、圧縮機構を２段階に変速可能でありながら、構造が簡素化されているため、製造コストの低廉化を実現できる。

したがって、本発明の変速機付き圧縮機は、製造コストの低廉化と低騒音とを実現できる。また、この圧縮機では、例えば、変速機構側の圧力に対して第１制御圧力を小さくできないために第１制御ピストンを第１制御室内に後退させることが難しい場合でも、第２制御ピストンにより、リングローラを解除方向に確実に移動させることができる。これにより、ハウジングとリングローラとの間に摩擦層による摩擦力が確実に生じなくなるので、リングローラの引き摺りを確実に防止できる。その結果、変速機付き圧縮機は、動力損失を生じ難く、ひいては、優れた圧縮効率を発揮できる。

ハウジングは、変速機構を収容する変速室を有し、変速室内は、冷媒から隔離されていることが好ましい（請求項２）。この場合、サンローラと各遊星ローラとの間及び各遊星ローラとリングローラとの間に締代を設けて、それらの間に高粘度のトラクションオイルを介在させることにより、変速機構を一層良好に作動させることができる。また、トラクションオイルに冷媒が混ざることを確実に防止できるので、トラクションオイルの劣化を抑制できる。

上記の場合において、第２制御ピストンの第２制御圧力受圧面積は、第１制御ピストンの第１制御圧力受圧面積より大きくされていることが好ましい。また、第１制御圧力は、圧縮機構に吸入される冷媒の吸入圧力、又は圧縮機構によって創出される吐出圧力であり、第２制御圧力は、吸入圧力であることが好ましい（請求項３）。この場合、この圧縮機では、圧力供給源を別途設けることなく、圧力制御手段が大気圧と吸入圧力と吐出圧力とを利用して、第１制御ピストン及び第２制御ピストンを確実に進退させることができる。このため、この圧縮機は、製造コストの低廉化を確実に実現できる。

第１制御ピストン及び第２制御ピストンは、軸芯と同心の円環状であることが好ましい。そして、第１制御ピストンと第１制御室との間、及び第２制御ピストンと第２制御室との間にＯリングを有していることが好ましい（請求項４）。この場合、第１制御ピストン及び第２制御ピストンがリングローラを軸芯周りに均等に固定方向又は解除方向に押圧できるので、変速機構をより一層良好に作動させることができる。

実施例の変速機付き圧縮機の縦断面図である。 実施例の変速機付き圧縮機の一部を拡大して示す縦断面図である（クラッチがリングローラの回動を許容した状態を示す）。 実施例の変速機付き圧縮機の一部を拡大して示す縦断面図である（クラッチがリングローラの回動を規制した状態を示す）。

以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。

（実施例）
図１に示すように、実施例の変速機付き圧縮機（以下、単に「圧縮機」という。）は、スクロール式の圧縮機構２０に変速機構３０及び制御機構４０を一体に組み合わせたものであり、例えば車両に搭載されて空調装置を構成する。なお、各図において、入力軸１側（紙面左側）を前側と規定し、出力軸２側（紙面右側）を後側と規定して、前後方向を表示する。

この圧縮機は、第１ハウジング部材３、第２ハウジング部材４、第３ハウジング部材５及び第４ハウジング部材６がこの順序で一体に締結されてなるハウジング１０を備えている。第１ハウジング部材３の後端面と第２ハウジング部材４の前端面とが当接され、互いに締結されることによって変速室１０ａが形成されている。変速室１０ａ内にはトラクションオイルが充填されている。第１ハウジング部材３には、変速室１０ａ内の外周域に存在するトラクションオイルを内周域に導く流路３ａが形成されている。

第３ハウジング部材５は、後述する固定スクロール２１を一体に有している。第２ハウジング部材４と第３ハウジング部材５との間には、後述する可動スクロール２２等が収容されている。第３ハウジング部材５及び第４ハウジング部材６が互いに締結されることにより、内部に吸入室２８及び吐出室２９が形成されている。

第１ハウジング部材３のボスには、入力軸１がシール部材７及び軸受装置８を介して軸芯Ｏ１回りに回転可能に支持されている。第１ハウジング部材３と軸受装置８との間は圧入されているが、軸受装置８と入力軸１との間には間隙が確保されている。この間隙と、キー１５とにより、入力軸１、キャリヤ９、ラジアル軸受３１、各遊星ローラ３２、サンローラ１４、リングローラ３３、摩擦層３５、サークリップ３４ａ及びワンウェイクラッチ３４からなる組付体Ｓが第１ハウジング部材３に対して軸芯Ｏ１と平行な方向に、すなわち、各図に示す前方向又は後方向に移動可能になっている。前方向は、本発明の「固定方向」に相当し、後方向は、本発明の「解除方向」に相当する。

入力軸１の後端は、変速室１０ａ内の後方に向かって突出しており、その途中には、第１ハウジング部材３と間隔を有して対面しつつ、径外方向に円盤状に延びるキャリヤ本体９ａが一体に形成されている。キャリヤ本体９ａは、後で詳述する変速機構３０を構成するものである。

第２ハウジング部材４のボス内には、出力軸２がシール部材１１及びラジアル軸受１２を介して軸芯Ｏ１回りに回転可能に支持されている。出力軸２の前端は入力軸１のキャリヤ本体９ａ内に位置し、キャリヤ本体９ａと出力軸２との間にもラジアル軸受１３が設けられている。入力軸１には、第１ハウジング部材３に形成された流路３ａと連通し、ラジアル軸受１３まで延びる流路１ａが形成されている。出力軸２には、キャリヤ本体９ａの後方に位置するサンローラ１４が設けられている。出力軸２とサンローラ１４との間には、サンローラ１４を出力軸２と一体回転可能に構成しながら、出力軸２に対して軸芯Ｏ１と平行な方向に移動可能に構成するキー１５が設けられている。サンローラ１４も、後で詳述する変速機構３０を構成するものである。出力軸２の後端は、可動スクロール２２に向かうように後方に延びている。

次に圧縮機構２０について説明する。第２ハウジング部材４と第３ハウジング部材５との間には、バランサと一体の駆動ブッシュ２３と可動スクロール２２とが収容されている。

駆動ブッシュ２３は、出力軸２の後端に偏心された状態で固定され、出力軸２と一体回転可能とされている。駆動ブッシュ２３の外周面にはラジアル軸受２４が配設されている。

可動スクロール２２は、ラジアル軸受２４を介して駆動ブッシュ２３に回転可能に支持されるボス２２ａと、このボス２２ａと一体をなし、径方向に延びる円板状の可動側板２２ｂと、この可動側板２２ｂから後方に向けて軸芯Ｏ１と平行に突出する渦巻状の可動渦巻部２２ｃとからなる。

第２ハウジング部材４の後面には、３本以上の固定ピン２５ａが軸芯Ｏ１と平行に固定されている。また、可動スクロール２２の可動側板２２ｂには、固定ピン２５ａと同数の可動ピン２５ｂが軸芯Ｏ１と平行に固定されている。さらに、第２ハウジング部材４と可動側板２２ｂとの間には、固定ピン２５ａ及び可動ピン２５ｂと同数の可動リング２５ｃが配設されている。可動リング２５ｃには貫通孔２５ｄが形成されており、その貫通孔２５ｄ内には、対をなす固定ピン２５ａ及び可動ピン２５ｂが各々の軸芯間を可動スクロール２２の公転距離とした状態で収納されている。これら固定ピン２５ａ、可動ピン２５ｂ及び可動リング２５ｃにより、可動スクロール２２の自転を防止する自転防止手段２５が構成されている。

第３ハウジング部材５は、固定スクロール２１を一体に有している。固定スクロール２１は、径方向に延びる円板状の固定側板２１ｂと、この固定側板２１ｂから前方に向けて軸芯Ｏ１と平行に突出する渦巻状の固定渦巻部２１ｃとからなる。

固定スクロール２１の固定渦巻部２１ｃ及び可動スクロール２２の可動渦巻部２２ｃは軸芯Ｏ１方向の突出長さが等しく設定されている。そして、固定スクロール２１の固定渦巻部２１ｃが可動スクロール２２の可動側板２２ｂと摺動し、可動スクロール２２の可動渦巻部２２ｃが固定スクロール２１の固定側板２１ｂと摺動するようになっている。

固定側板２１ｂの中心部分には、吐出室２９と連通可能に吐出口２９ａが貫設されている。また、吐出室２９内には、吐出口２９ａを塞ぐように吐出弁２６及びリテーナ２７が固定側板２１ｂに固定されている。さらに、固定側板２１ｂの外周部分には、吸入室２８と連通する吸入口２８ａが貫設されている。

以上の第２〜４ハウジング部材４、５、６、出力軸２、駆動ブッシュ２３、可動スクロール２２、自転防止手段２５及び固定スクロール２１等によってスクロール式の圧縮機構２０が構成されている。

吐出室２９は配管４１を介して凝縮器４２に接続され、凝縮器４２は配管４３によって膨張弁４４を介して蒸発器４５に接続され、蒸発器４５は配管４６を介して吸入室２８に接続されている。吐出室２９には、後述する流路切替電磁弁６３に対して、吐出室２９内の吐出圧力Ｐｄを供給する吐出圧供給通路（図１に示す経路Ｐｄ−Ｐｄ）が設けられている。また、吸入室２８には、流路切替電磁弁６３に対して、吸入室２８内の吸入圧力Ｐｓを供給する吸入圧供給通路（図１に示す経路Ｐｓ−Ｐｓ）が設けられている。

変速室１０ａは、流路３ａ及びフィルタ３ｄを介して、大気と連通している。また、変速室１０ａは、シール部材１１により、圧縮機構２０、吸入室２８及び吐出室２９に対して区画されている。これにより、変速室１０ａ内は、冷媒と隔離された大気圧雰囲気とされている。

次に変速機構３０について説明する。図２及び図３に拡大して示すように、変速室１０ａ内において、キャリヤ本体９ａの後面の外周側に仮想される軸芯Ｏ１を中心とする円周上には、後方に向けて４本の第１支持軸９ｂと、４本の第２支持軸９ｃとが交互に突設されている（各図において、第１支持軸９ｂと第２支持軸９ｃとを１本ずつ図示する。）。各第１支持軸９ｂは円柱軸体であり、各第２支持軸９ｃは中間部が太い段付き円柱軸体である。各第１支持軸９ｂには、ラジアル軸受３１を介して、遊星ローラ３２が１個ずつ回転可能に支持されている。４個の遊星ローラ３２の外周面はそれぞれサンローラ１４の外周面と締代を有して当接している。各遊星ローラ３２の外周面及びサンローラ１４の外周面は相対すべりを防止するために表面粗さを小さくしている。

各第１支持軸９ｂ及び各第２支持軸９ｃの後端には、後部キャリヤ９ｄが固定されている。後部キャリヤ９ｄは後方に延びる略円筒形状とされている。後部キャリヤ９ｄの内側には、サンローラ１４の後端と当接可能な内フランジ９ｅが形成されている。キャリヤ本体９ａと、各第１支持軸９ｂ及び各第２支持軸９ｃと、後部キャリヤ９ｄとにより、４個の遊星ローラ３２を回転可能に支持しつつ入力軸１と一体回転可能なキャリヤ９が構成されている。

各遊星ローラ３２と第１、２ハウジング部材３、４との間には、リングローラ３３が配設されている。リングローラ３３は、円筒状の第１リング部３３１と、円筒状の第２リング部３３２とを有する。第１リング部３３１と、第２リング部３３２とはピン３３３により連結されている。

第１リング部３３１は、比較的剛性の低い材料からなり、径方向の変位が許容されている。第１リング部３３１の内周面は各遊星ローラ３２の外周面と締代を有して当接している。このため、第１リング部３３１は、サンローラ１４と各遊星ローラ３２との間及び各遊星ローラ３２とリングローラ３３との間に与える締代により、径方向に変位し得る。第１リング部３３１の内周面も相対すべりを防止するために表面粗さを小さくしている。

第２リング部３３２は比較的剛性の高い材料からなる。ワンウェイクラッチ３４の外周面は第２リング部３３２の内周面と当接している。

第１リング部３３１の内側には、各遊星ローラ３２の前端と当接可能な内フランジ３３ａが形成されている。第２リング部３３２の前端には、各遊星ローラ３２の後端と当接可能な内フランジ３３ｂが形成されている。すなわち、内フランジ３３ａ、３３ｂが各遊星ローラ３２を前後方向から挟むことにより、各遊星ローラ３２とリングローラ３３との前後方向の位置決めがなされている。

第１リング部３３１と第２リング部３３２とがともに回転可能かつ軸芯Ｏ１と平行な方向に移動する際、第２リング部３３２は、第１リング部３３１の径方向の変位に影響されることなく、寸法、円筒度等の高い精度が維持された状態でワンウェイクラッチ３４を支持する。このため、ワンウェイクラッチ３４の機能は損なわない。

サンローラ１４、各遊星ローラ３２、リングローラ３３及びキャリヤ９によって、遊星ローラ機構である変速機構３０が構成されている。

後部キャリヤ９ｄの外周面にはサークリップ３４ａによってワンウェイクラッチ３４が固定されており、ワンウェイクラッチ３４の外周面はリングローラ３３の第２リング部３３２の内周面と当接している。ワンウェイクラッチ３４は、周知の汎用品であり、キャリヤ９に対するリングローラ３３の一方向の相対回転を許容しつつ他方向の相対回転を規制するようになっている。本実施例では、入力軸１及びキャリヤ９が軸芯Ｏ１周りに回転する方向は、圧縮機を前方から見て、時計方向に設定されている。そして、ワンウェイクラッチ３４は、キャリヤ９に対してリングローラ３３が反時計方向に相対回転することを許容する一方、キャリヤ９に対してリングローラ３３が時計方向に相対回転することを規制するように配設されている。

リングローラ３３の第１リング部３３１の前面には、第１ハウジング部材３の後面に向かって摩擦層３５が設けられている。摩擦層３５は摺動性の低い材料からなる円環状の平板である。図３を示して後述するように、リングローラ３３が前方向に移動すると、摩擦層３５が第１ハウジング部材３の後面に当接する。

第２ハウジング部材４には、リングローラ３３の後面と対向する位置に第１制御室１３６が凹設されている。第１制御室１３６は、軸芯Ｏ１と同心をなす円環溝形状とされており、リングローラ３３の後面に向かって開いている。

第１制御室１３６内には、軸芯Ｏ１と同心をなす円環状の第１制御ピストン１３７が収納されている。第１制御ピストン１３７は、第１制御室１３６から前方向に進出可能とされている。第１制御ピストン１３７の内周面と外周面とにリング溝が凹設されて、そのリング溝内にゴム製のＯリング１３８ａ、１３８ｂが装着されている。Ｏリング１３８ａ、１３８ｂは、第１制御ピストン１３７と第１制御室１３６との間をシールする。

第１制御ピストン１３７の前部には、第１スラストベアリング１３９が取り付けられている。第１スラストベアリング１３９は、リングローラ３３の後面と対向している。

第１ハウジング部材３には、リングローラ３３の前面における摩擦層３５よりも外周側の領域と対向する位置に第２制御室２３６が凹設されている。第２制御室２３６は、軸芯Ｏ１と同心をなす円環溝形状とされており、リングローラ３３の前面に向かって開いている。第１制御室１３６と第２制御室２３６とは、前後方向に対向している。

第２制御室２３６内には、軸芯Ｏ１と同心をなす円環状の第２制御ピストン２３７が収納されている。第２制御ピストン２３７は、第２制御室２３６から後方向に進出可能とされている。第２制御ピストン２３７の内周面と外周面とにリング溝が凹設されて、そのリング溝内にゴム製のＯリング２３８ａ、２３８ｂが装着されている。Ｏリング２３８ａ、２３８ｂは、第２制御ピストン２３７と第２制御室２３６との間をシールする。

第２制御ピストン２３７の後部には、第２スラストベアリング２３９が取り付けられている。第２スラストベアリング２３９は、リングローラ３３の前面と対向している。

第２制御ピストン２３７の外径は、第１制御ピストン１３７の外形より大きくされている。また、第２制御ピストン２３７の内周面と外周面との間隔も、第１制御ピストン１３７の内周面と外周面との間隔より大きくされている。これにより、第２制御ピストン２３７の第２制御圧力受圧面積は、第１制御ピストン１３７の第１制御圧力受圧面積より大きくされている。

第２ハウジング部材４には、第１制御室１３６と流路切替電磁弁６３とを接続する第１制御圧力供給路６１が形成されている。流路切替電磁弁６３は、第１制御室１３６を吐出圧供給通路（図１に示す経路Ｐｄ−Ｐｄ）又は吸入圧供給通路（図１に示す経路Ｐｓ−Ｐｓ）に切り替えて接続するようになっている。これにより、第１制御室１３６内の供給される第１制御圧力は、吐出圧力Ｐｄ又は吸入圧力Ｐｓとなる。

第１ハウジング部材３及び第２ハウジング部材４には、第２制御室２３６と吸入室２８とを接続する第２制御圧力供給路６２が形成されている。これにより、第２制御室２３６内に供給される第２制御圧力は、常に吸入圧力Ｐｓとなる。

上述した通り、第１制御ピストン１３７及び第２制御ピストン２３７が臨む変速室１０ａ内の圧力は、大気圧に保持されている。圧縮機の作動時、吐出圧力Ｐｄ＞吸入圧力Ｐｓ＞大気圧となる。

第２制御ピストン２３７には、第２制御室２３６内の第２制御圧力としての吸入圧力Ｐｓ（＞大気圧）と、変速室１０ａ内の大気圧雰囲気との差圧により、後方向に押す力Ｆ２が常に作用する。

第１制御ピストン１３７には、流路切替電磁弁６３の切り替えにより、以下のように、前方向に押す力が変化する。

図２に示すように、流路切替電磁弁６３が第１制御室１３６の第１制御圧力を吸入圧力Ｐｓに切り替えた場合、第１制御ピストン１３７には、第１制御室１３６内の吸入圧力Ｐｓ（＞大気圧）と、変速室１０ａ内の大気圧雰囲気との差圧により、前方向に押す力Ｆｓ１が作用する。この場合において、第２制御ピストン２３７の第２制御圧力受圧面積が第１制御ピストン１３７の第１制御圧力受圧面積より大きくされていることから、第１制御圧力及び第２制御圧力がともに吸入圧力Ｐｓであっても、第２制御ピストン２３７を後方向に押す力Ｆ２は、第１制御ピストン１３７を前方向に押す力Ｆｓ１よりも大きくなる。

その一方、図３に示すように、流路切替電磁弁６３が第１制御室１３６の第１制御圧力を吐出圧力Ｐｄに切り替えた場合、第１制御ピストン１３７には、第１制御室１３６内の吐出圧力Ｐｄ（＞吸入圧力Ｐｓ＞大気圧）と、変速室１０ａ内の大気圧雰囲気との差圧により、前方向に押す力Ｆｄ１（＞Ｆｓ１）が作用する。この場合において、吐出圧力Ｐｄは吸入圧力Ｐｓに対してかなり高いことから、第１制御ピストン１３７を前方向に押す力Ｆｄ１は、第２制御ピストン２３７を後方向に押す力Ｆ２よりもかなり大きくなる。

第１制御圧力供給路６１、第２制御圧力供給路６２及び流路切替電磁弁６３により圧力制御手段が構成されている。

摩擦層３５、第１制御室１３６、第１制御ピストン１３７、第１スラストベアリング１３９、第２制御室２３６、第２制御ピストン２３７、第２スラストベアリング２３９、第１制御圧力供給路６１、第２制御圧力供給路６２及び流路切替電磁弁６３等により、第１ハウジング部材３に対してリングローラ３３を固定又は回動させるクラッチ６０が構成されている。ワンウェイクラッチ３４及びクラッチ６０等によって、制御機構４０が構成されている。

入力軸１の前端には電磁クラッチ５０が連結されている。電磁クラッチ５０は、入力軸１の前端に一体回転可能に固定された円盤状のハブ５１と、ハブ５１に板ばね５２によって繋がれたアーマチュア５３と、第１ハウジング部材３の前面に固定されたコイル５４とを有している。第１ハウジング部材３のボスには、ラジアル軸受５５を介してプーリ５６が回転可能に支持されている。プーリ５６には、外部駆動源としてのエンジン等と接続された図示しないベルトが巻き掛けられている。コイル５４はプーリ５６内に位置するように配設されている。

以上のように構成された実施例の圧縮機においては、電磁クラッチ５０のコイル５４に通電が行われた場合、図１に示すように、アーマチュア５３が板ばね５２の弾性力に抗してプーリ５６に磁着され、入力軸１がプーリ５６と一体回転し、入力軸１にトルクが付与される。入力軸１が軸芯Ｏ１回りに回転駆動されれば、入力軸１の回転が変速機構３０により等速のまま又は増速されて出力軸２に伝達される。

その一方、コイル５４への通電が停止された場合、図示は省略するが、アーマチュア５３が板ばね５２の弾性力によってプーリ５６から離れ、入力軸１へのトルクの付与が遮断される。こうして、入力軸１は、電磁クラッチ５０によって外部からの駆動力が断接される。

そして、図１に示すように、圧縮機構２０においては、出力軸２が回転駆動されることにより、駆動ブッシュ２３が自己の軸芯に偏心して回転し、可動スクロール２２が自転防止手段２５によって自転が規制された状態で公転する。これにより、固定スクロール２１と可動スクロール２２との間に形成される圧縮室は、外周側から中心部分に向かって容積が縮小される。このため、吸入室２８内の冷媒が圧縮室で圧縮され、吐出室２９に吐出される。吐出室２９内の冷媒は凝縮器４２に供給され、蒸発器４５によって車両の冷房が実現される。

この間、図３に示すように、流路切替電磁弁６３が第１制御室１３６の第１制御圧力を吐出圧力Ｐｄに切り替えると、上述したとおり、第１制御ピストン１３７を前方向に押す力Ｆｄ１は、第２制御ピストン２３７を後方向に押す力Ｆ２よりもかなり大きくなる。これにより、第１制御ピストン１３７は、第２制御ピストン２３７を後方向に押す力Ｆ２に抗しつつ、前方向に移動する。そうすると、第１制御ピストン１３７が第２リング部３３２を前方向に移動させ、第２リング部３３２が第１リング部３３１を前方向に移動させ、第１ハウジング部材３に対して第１リング部３３１を押し付ける。そして、第１制御ピストン１３７がリングローラ３３を介して組付体Ｓを前方向に一体的に押す。このため、摩擦層３５と第１ハウジング部材３との間に摩擦力が作用するので、第１ハウジング部材３に対してリングローラ３３が固定される。

そうすると、ワンウェイクラッチ３４は、キャリヤ９に対してリングローラ３３が一方向に相対回転すること（圧縮機１を前方から見て、キャリヤ９に対してリングローラ３３が反時計方向に相対回転すること）を許容する。このため、入力軸１、キャリヤ９の回転に伴って軸芯Ｏ１周りに時計方向に公転する各遊星ローラ３２は、第１リング部３３１との締代により、各支持軸９ｂ周りに反時計方向に自転する。その結果、各遊星ローラ３２と当接するサンローラ１４及びサンローラ１４と一体回転する出力軸２は、入力軸１の回転が増速されて伝達される増速回転状態となる。

その一方、図２に示すように、流路切替電磁弁６３が第１制御室１３６の第１制御圧力を吸入圧力Ｐｓに切り替えると、上述したとおり、第２制御ピストン２３７を後方向に押す力Ｆ２は、第１制御ピストン１３７を前方向に押す力Ｆｓ１よりも大きくなる。これにより、第２制御ピストン２３７は、第１制御ピストン１３７を前方向に押す力Ｆｓ１に抗しつつ、リングローラ３３を後方向に押す。このため、摩擦層３５と第１ハウジング部材３とが離反して、双方の間に摩擦力が作用しなくなり、第１ハウジング部材３に対してリングローラ３３が回動可能となる。

この際、組付体Ｓ全体がリングローラ３３と一体となって後方向に移動する。また、第１制御ピストン１３７も、後方向に移動するリングローラ３３に押されて第１制御室１３６内に後退する。

そうすると、リングローラ３３が入力軸１の回転につられて軸芯Ｏ１周りに時計方向に回転しようとする。サンローラ１４と当接する各遊星ローラ３２が時計方向に自転することにより、リングローラ３３が入力軸１を相対的に時計方向に追い越そうとする。そして、ワンウェイクラッチ３４は、キャリヤ９に対してリングローラ３３が他方向に相対回転すること（圧縮機を前方から見て、キャリヤ９に対してリングローラ３３が時計方向に相対回転すること）を規制する。この状態では、リングローラ３３と第１制御ピストン１３７との間に介在する第１スラストベアリング１３９が転動して、第１制御ピストン１３７に対するリングローラ３３の引き摺りを防止する。また、リングローラ３３と第２制御ピストン２３７との間に介在する第２スラストベアリング２３９が転動して、第２制御ピストン２３７に対するリングローラ３３の引き摺りを防止する。その結果、入力軸１、キャリヤ９、各遊星ローラ３２、サンローラ１４、リングローラ３３及び出力軸２が一体回転することとなり、入力軸１の回転が出力軸２に等速のまま伝達される等速回転状態となる。

こうして、この圧縮機では、遊星ローラ機構からなる変速機構３０を採用しているため、振動を生じ難く、低騒音が実現される。また、この圧縮機は、圧縮機構２０を２段階に変速可能でありながら、構造が簡素化されているため、製造コストの低廉化を実現可能である。

したがって、実施例の圧縮機は、製造コストの低廉化と低騒音とを実現できる。また、この圧縮機では、変速室１０ａ内が大気圧雰囲気とされている。このため、第１制御室１３６内の第１制御圧力を吸入圧力Ｐｓに切り替えた場合、第１御室１３６内の第１制御圧力と変速室１０ａ内の大気圧との差圧によっては、第１制御ピストン１３７を第１制御室１３６内に後退させることができない。しかしながら、この圧縮機では、クラッチ６０が第２制御室２３６及び第２制御ピストン２３６を有している。そして、第２制御ピストン２３６が第２制御室２３６から後方向に進出することにより、リングローラ３３及び第１制御ピストン１３７を後方向に確実に移動させることができる。これにより、摩擦層３５と第１ハウジング部材３とが確実に離反して、双方の間に摩擦力が確実に生じなくなるので、リングローラ３３の引き摺りを確実に防止できる。その結果、この圧縮機は、動力損失を生じ難く、ひいては、優れた圧縮効率を発揮できる。

さらに、この圧縮機は、変速室１０ａ内が冷媒から隔離されていることから、サンローラと各遊星ローラとの間及び各遊星ローラとリングローラとの間に締代を設けて、それらの間に高粘度のトラクションオイルを介在させることにより、変速機構を一層良好に作動させることができる。また、トラクションオイルに冷媒が混ざることを確実に防止できるので、トラクションオイルの劣化を抑制できる。

また、この圧縮機では、圧力供給源を別途設けることなくとも、圧力制御手段としての第１制御圧力供給路６１、第２制御圧力供給路６２及び流路切替電磁弁６３が大気圧と吸入圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄとを利用して、第１制御ピストン１３７及び第２制御ピストン２３７を確実に進退させることができる。このため、この圧縮機は、製造コストの低廉化を確実に実現できる。

さらに、上記構成である第１制御ピストン１３７及び第２制御ピストン２３７は、リングローラ３３を軸芯Ｏ１周りに均等に前方向又は後方向に押圧できるので、変速機構３０をより一層良好に作動させることができる。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、実施例では、第１ハウジング部材１と軸受装置８との間を圧入とし、軸受装置８と入力軸１、７３との間に間隙を設けたが、第１ハウジング部材１と軸受装置８との間に間隙を設け、軸受装置８と入力軸１、７３との間を圧入としてもよい。

また、実施例では、前方向を固定方向とし、後方向を解除方向としたが、前方向を解除方向とし、後方向を固定方向とすることもできる。具体例としては、摩擦層３５をリングローラ３３の後端側に設けて、リングコーラ３３が後方向に移動すると摩擦層３５が第２ハウジング部材４に押し付けられる構成を採用することができる。

圧縮機構はスクロール式に限定されず、一般的な圧縮機構を採用できる。

本発明は例えば車両用空調装置に利用可能である。

１０…ハウジング
２０…圧縮機構（スクロール式圧縮機構）
Ｏ１…軸芯
１…入力軸
２…出力軸
３０…変速機構（遊星ローラ機構）
４０…制御機構
１４…サンローラ
３２…遊星ローラ
９…キャリヤ
３３…リングローラ
３４…ワンウェイクラッチ
６０…クラッチ
３５…摩擦層
１３６…第１制御室
１３７…第１制御ピストン
１３９…第１スラストベアリング
２３６…第２制御室
２３７…第２制御ピストン
２３９…第２スラストベアリング
６１、６２、６３…圧力制御手段（６１…第１制御圧力供給路、６２…第２制御圧力供給路、６３…流路切替電磁弁）
１０ａ…変速室
１３８ａ、１３８ｂ、２３８ａ、２３８ｂ…Ｏリング

Claims (4)

1. ハウジングと、前記ハウジング内に構成されて冷媒を圧縮可能な圧縮機構と、外部から前記ハウジング内に延在し、軸芯回りに回転可能に支持された入力軸と、前記ハウジング内に延在し、前記軸芯回りに回転可能に支持されて前記圧縮機構を駆動可能な出力軸と、前記ハウジング内で前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、前記入力軸のトルクを前記出力軸に伝達しつつ前記入力軸の回転速度を等速のまま又は増速して前記出力軸に伝達することにより前記圧縮機構を２段階に変速して駆動可能な変速機構と、前記変速機構を制御する制御機構とを備え、
   前記変速機構は、サンローラ、複数個の遊星ローラ、キャリヤ及びリングローラを有する遊星ローラ機構であり、
   前記キャリヤは、前記各遊星ローラを回転可能に保持しつつ前記入力軸と一体回転可能であり、
   前記サンローラは、前記各遊星ローラと当接しつつ前記出力軸と一体回転可能であり、
   前記リングローラは、前記各遊星ローラと当接し、前記ハウジングに対して前記軸芯と平行な固定方向に移動することによって前記ハウジングに対して固定される一方、前記ハウジングに対して前記固定方向とは逆向きの解除方向に移動することによって前記ハウジングに対して回動するように構成され、
   前記制御機構は、前記キャリヤと前記リングローラとの間に設けられ、前記キャリヤと前記リングローラとの一方向の相対回転を許容しつつ他方向の相対回転を規制するワンウェイクラッチと、前記ハウジングと前記リングローラとの間に設けられ、係合によって前記リングローラの前記回動を規制又は許容するクラッチとを有し、
   前記クラッチは、前記ハウジングと前記リングローラとの間に設けられ、前記リングローラの前記固定方向への移動により前記ハウジングに対して前記リングローラを固定する摩擦層と、前記リングローラに向かって前記ハウジングに形成された第１制御室と、前記第１制御室内に収納されて前記固定方向に進出可能とされた第１制御ピストンと、前記第１制御ピストンと前記リングローラとの間に設けられた第１スラストベアリングと、前記第１制御室と対向しつつ前記リングローラに向かって前記ハウジングに形成された第２制御室と、前記第２制御室内に収納されて前記解除方向に進出可能とされた第２制御ピストンと、前記第２制御ピストンと前記リングローラとの間に設けられた第２スラストベアリングと、前記第１制御室内に供給される第１制御圧力と前記第２制御室内に供給される第２制御圧力とを制御する圧力制御手段とを有していることを特徴とする変速機付き圧縮機。
2. 前記ハウジングは、前記変速機構を収容する変速室を有し、
   前記変速室内は、前記冷媒から隔離されている請求項１記載の変速機付き圧縮機。
3. 前記第２制御ピストンの第２制御圧力受圧面積は、前記第１制御ピストンの第１制御圧力受圧面積より大きくされ、
   前記第１制御圧力は、前記圧縮機構に吸入される冷媒の吸入圧力、又は前記圧縮機構によって創出される吐出圧力であり、
   前記第２制御圧力は、前記吸入圧力である請求項２記載の変速機付き圧縮機。
4. 前記第１制御ピストン及び前記第２制御ピストンは、前記軸芯と同心の円環状であり、
   前記第１制御ピストンと前記第１制御室との間、及び前記第２制御ピストンと前記第２制御室との間にＯリングを有している請求項１乃至３のいずれか１項記載の変速機付き圧縮機。

Images