JPH01125571A - 無段変速機付圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は車載用エアーコンディショナ（以下エアコン）
等に供せられる無段変速機付圧縮機に関するものである
。

従来の技術 車載エアコンは回転数がＳＯＯ〜９０００　ｒｐｍと大
幅に変化するエンジンによりベルト駆動されるコンプレ
ッサを使う特殊な事情から、冷房性の観点では、アイド
リング回転域では冷房能力不足高速回転域では過剰にな
ることから、車載用コン７°レツサの能力制御技術は永
年に渡り、多くの研究者によシ数多くの発案と試行があ
った。そして現在、レシプロ式においては、片斜板アキ
シャル型ピストン式において、クランクケースの精密自
動圧力制御により斜板の揺動角度を変化させる方法で、
ピヌトンの吸入ストロークを可変にした能力制御コンプ
レッサが本格的に実用化されようとしている。また、ロ
ータリ式においては、基本的には一旦吸入した冷媒ガス
を吸入側に戻すいわゆるシリンダバイパス方式を採用し
たタイプが実現している。

今後、車載エアコンは能力制御コンプレッサを採用した
タイプが増加していくと予測されているが、現時点で前
述した型式のコンプレッサの総合的な評価をした場合、
それぞれに今後の課題として多くの問題点が存在する。

例えば、レシプロ式の場合、能力制御の性能は５〜１０
０％の制御範囲を有し、消費動力低減率など比較的高い
評価が与えられるが、制御用の機構及びその部品点数は
複雑かつ多く、機械力学的にも高速回転域の振動、潤滑
面などの潜在的課題をかかえている。

一方、ロータリ式においては、制御機構的に物理的な排
気量を大幅かつ連続的に変える手段は難が多く実現性が
少なく、現時点ではシリンダバイパス式が最も実用的で
ある。

このシリンダバイパス式のものは、圧縮方式のコンパク
ト性から小型、軽量、高効率の点、低振動、騒音などや
、シリンダパイバヌの制御機構における部品点数が少な
い点や、耐久的な難度がないなどの多くの利点を持つ。

しかしながら、能力制御特性においては、レシプロ式に
比べ、制御範囲が回転数が高くなると狭くなる点や、動
力低減効果が少ないなどの基本的な課題を持っている。

いずれにせよ車載エアコン用コンプレッサが求められる
種々の要件を全て満足するものではなく、今後の成り行
きが注目される。

一方、能力制御技術として、コンプレッサの回転数その
ものを変化させ冷房能力を変える方法は、ルームエアコ
ンなどで周波数を変えて行なうインバータエアコンとし
てその効率の良さなどから近年急速にその普及率が上昇
してきている。しかし車載用エアコンにおいては、原理
的には可能かぎるが、従来、変速機構が複雑で大型、高
価など、種々の理由からその実現は遠い感があった。

第７図に示す従来例は÷→−−比比較的コンタク４ト性
おいて特徴のある差動式トラクション伝達機構の変速装
置をコンプレッサと組合せたものであり、出力回転数を
零〜約％×（入力回転数）の範囲で連続的に減速できる
ものである。

図に基づき詳しく説明を加えると、１はグーリであり、
ベルトを介しエンジンから駆動力を受ける。２は入力軸
であり、プーリ１と締結されると共に変速機溝の入力円
盤３に動力伝達する。一方、４は出力軸であシ、圧縮機
の回転軸で、出力円盤６から駆動力を受ける。

ここで、出力円盤６は、出力軸４に対し軸方向にスライ
ド可能に配設され、抑圧バネ６により入力円盤３の方向
に押え付けられている。７は傘状の遊星コーンであり、
前記入力円盤３の最外周部と遊星コーン７の下段部が点
８で接し、出力円盤５は同じく最外周部と傘下面が点９
で接している。

また、１ｏは変速用リングであシ、前記遊星コーンの傘
部の点１１で接している。なお、この点は変速レバー１
２によシ移動可能になっている。

変速動作は、まず、前記変速用リング１ｏが遊星コーン
７の傘部の外端付近で接する場合には、遊星コーン７は
入力円盤３の回転と共に自転しながら、入力円盤３の外
周を公転する。その結果、出力円盤６は回転しない。そ
して、変速用リング１０が移動し、その接点が傘部の頂
点に近づくにつれ、遊星コーン７は公転数が減少し、出
力円盤６の回転数は増加する。そして接点が傘部の頂点
にきた時には遊星コーン７は公転せず自転のみであり、
出力円盤は、形状半径から決まる最高回転数で回転動作
する。

発明が解決しようとする問題点 この構成の場合には、半径比から、出力軸の最高回転数
は入力軸の約６割であり、最低は零回転まで可能である
。許容伝達トルクは出方軸の回転数に反比例し減少する
。

能力制御コンプレッサという観点では、最大冷房能力に
対し、連続的に零まで変えられるという点は大きなメリ
ットであるが、コンプレッサの圧縮部は出力軸として入
力軸の約Ｈの回転しかしないため、最大冷房能力を確保
するためには物理的排気量は通常の２倍必要であり、形
状的に大型化。

重量的に重い構造にせざるを得ない。

また、変速効率の観点では、遊星コーンを利用した差動
式タイプは、遊星コーンの公転のためにエネルギが消費
される点や、各変速機構部品の押圧力が大きく、機械的
損失が大きいなどの点から、変速時の効率は最大でも８
０％程度で、減速とともに急速に減少する傾向にある。

従って、自動車の省動力効果という点では、その程度は
あまシ高く望めない。

上述した様に従来の変速機を内蔵した車載エアコン用コ
ングレッサは、形状の大型化、構成が複雑で高価、差動
式変速機構は変速効率が低いなどの多くの欠点を持ち、
現在実用化されているレシプロ式のストローク可変方式
やロータリ式におけるシリンダバイパス方式に比べ、そ
のメリット性は低く実用化にはほど遠いと言える。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、半円弧断面を有す
る環状溝が配設された入力円盤及び出力円盤を対向させ
て配置し、両回盤の少なくともいずれか一方に押接され
、かつ傾斜可能な円盤コーンと、この円盤コーンを回転
可能に支持すると共に軸方向にスライド可能なスライド
ロッドと、そのスライドロッドを斜傾可能に枢支すると
共に往復動可能なスライダと、このスライダを往復動さ
せる変速リングとからなる変速機構部を内蔵したことを
特徴とする。

更に本発明では、 （１）低速の冷房能力を大幅に増加可能なこと、（２）
　　電磁クラッチが不用なこと、を特に大きなメリット
として打出すべくその構成を発案するものである。そし
て、 （１）能力制御の効率が６０％能力時に９０％以上の変
速機構、（回転数が５０％になった時の入力馬力は５０
１０，９″＝＝５７％以下であること）（２）形状寸法
は、現在実用化されているレシプロ式能力制御コンプレ
ッサ並（φ１３０Ｘ２２０以下） （３）回転数可変幅は１：４以上 を満足することを目指すものである。

そのために−例として、半円弧断面のリング溝面対向の
入力円盤と出力円盤、及び両者に狭まれかつ、斜傾自在
の複数の変速用円盤コーンによる高効率のトラフシラン
伝達装置をコンプレッサと組合わせると好適である。

これによシ、入力軸に対し出力軸は２倍の増速と％の減
速を可能である。その変速操作は前記コーンを軸受する
ロッドをコーンに対しスライド可能にし、またそのロッ
ドは傾斜自在にスライダに連結され、そのスライダは調
整リングの回転によシ往復動作する構成により達成され
る。

出力円盤と変速コーンは前記スライダの最前進位置で離
脱する構成であり、従来の電磁クラッチの着脱による伝
達の有無コントロールは不用である。

また、出力円盤と変速コーンの接触開始は、出力円盤の
最減速状態からであシ、衝撃の少ない滑らかなスタート
が可能。

作　　用 本発明は上記構成によシ、 （１）高い効率を持つ球面対向トラクション伝達機構を
コンプレッサとの組合せにおいて、コンパクトに実用的
に構成ができており２倍の増速モードが可能なことから
低速でも高い冷房能力が発揮でき、優れた急速冷房がで
きる。

（２）電磁クラッチが不用であり、その重量、コスト、
形状的メリットは、増速可能による圧縮部の小型、軽量
低コスト化可能なことと共に、変速機部分の追加デメリ
ットを相殺するものであシ、実用化の上でその効果は大
きい。

（３）エンジンが高速回転時には最高％までの減速が可
能で、冷房能力では最高増速時のハまで減少させること
ができ、快適な冷房能力にコントロールできる。また圧
縮部はエンジン回転数９００Ｏｒｐｍでも４５００ｒｐ
ｍで運転が可能で、圧縮部の耐久性を大幅に向上させる
ことができる。

実施例 本発明の一実施例について、以下、図を用いて説明する
。第１図は、本発明の無段変速機溝付圧縮機の全体構造
図である。６１はプーリであり、ベルトを介し、エンジ
ンから駆動力を受ける。６２は入力軸であり、一端にプ
ーリ５１がボルト固定されていると共に、他端には入力
円盤６３が圧入固定されている。５４は出力円盤であシ
、入力円盤６３と対向して配置され、対向面には各々面
形状が半円弧状の環状溝５３ａ　、５４ａが形成されて
いる。６６は調圧用円盤であり、前記出力円盤６４と調
圧カム５５ａを介し、トルり伝達を行なう。また、６６
は初期押圧用の押圧バネである。

次に、５了は出力軸であり、前記調圧用円盤６６にスプ
ライン構成で挿入されている。出力軸６７は、圧縮部６
９内のロータ６８に連結されておシ、ロータ６８の回転
と共に冷媒ガスの圧縮作用を行なう。

次に、変速機構部について説明する。前記環状溝５３ａ
、５４ａ内には、変速用の円盤コード６゜が配設され、
その外周部は、環状溝に、前記抑圧バネ６６により押接
されている。また、円盤コーン６ｏの中央には軸受６１
が構成され、その中には軸方向にスライド可能なスライ
ドロッドｅ２が配設されている。そのスライドロッド６
２ば、変速部ケース６３に固定されたガイド円筒６４の
、スライド溝６５内にスライド可能に配設されたスライ
ダ６６と傾斜自在にビンθ７で連結されている。前記ス
ライダ６６は上部に移動用のリード溝をもち、ガイド円
筒ｅ４にガイドされ、内壁にリード溝がある変速用リン
グ６８の回転によシ、前記スライド溝６６内を移動する
。

第２図は、前記変速機構部の変則断面図であシ、９０度
の間隔で配設された４個のスライダ６６及び円盤コーン
６０により、トルク伝達を行なう構成である。

かくして、このスライダ６６の移動によシスライドロッ
ド６２の斜傾角度が変化し、それに伴い、円盤コーン６
ｏの外周部と入力円盤６３．出力円盤６４の接点が移動
する。そして、その接点によシ決まる半径比に応じ、出
力円盤６４の変速比が決定される。なお、本実施例では
、前記変速用リング６８の駆動をモータ６９で行なって
いる。

本実施例の場合、変速比をＯ，Ｓ〜２倍となるように構
成しており、減速及び増速か可能である。

即ち、２倍の増速が可能なため、冷房能力を同じとすれ
ば、圧縮部６９の物理的排気量は従来のイで良い。又、
能力制御の点では、最大冷房能力に対し、％まで下げら
れる。

第３〜６図は、各動作例の説明図である。まず、第３図
は、スライダｅ６が、ブー９５１側に最前進した場合で
あシ、円盤コーン６ｏは入力円盤５３には接しているが
、出力円盤５４には接していない。即ち、圧縮部６９の
ロータ６８は回転せず、冷房能力零のモードである。

第４図は、スライダ６６がほぼ中央に位置し、円盤コー
７６０が水平に回転している場合で、入力円盤５３と出
力円盤６４は同一回転数で回転しているモードである。

第６図は、スライダ６６が反プーリ６１側にさらに移動
した場合であり、円盤コーン６０は第３図とは逆方向に
傾斜しているが、入出力円盤６３゜６４には共に接し、
その回転半径比は出力円盤６４の方が小さいため、増速
モードになる。

これらのモードの他に、減速回転モードや、第６図の延
長上である増速比以上では入力円盤６３と円盤コーン６
０との接触を断ついわゆる高速カットモードがある。

これらの基本モードを使いこなした場合、冷房性能にお
ける特徴として、同一の形状寸法を持つ従来例と比較し
た場合、第６図に示すごとく運転開始と共に増速できる
ため急速な冷房が行なえる点と、小さな冷房能力でよい
減速モード時には高い効率の減速機構であるゆえに消費
動力の少ない点で効果がある。

本実施例では、変速用リングの駆動用にモータを使用し
た例を示したが、別の手段として圧縮機の高圧ガスを使
い圧力制御弁でコントロールし、バネとの力の鉤合いに
おいて回転位置を決めるなど、種々に構成することがで
きる。

発明の詳細 な説明してきたように、本発明の無段変速機付圧縮機は
、半円弧断面のリング溝面対向の入力円盤と出力円盤、
及び両者に狭まれ、かつ斜傾自在の複数の変速用円盤コ
ーンによる高効率のトラクション伝達機構を内蔵した圧
縮機であり、前記円盤コーンの傾斜角を、変速用リング
の回転によりスライダを移動させ、そのスライダに傾斜
自在に連結されたスライドロッドにより変える構成にす
ることにより変速比を大幅に変えることができる。特に
、入力軸に対し、増速が可能なことから、圧縮部の排気
量を小さく設計ができ、全体の形状であり、現在一般に
使われている電磁クラッチが不用となり、小型化、軽量
化に貢献できる。更には、能力制御の点では、最大能力
に対し、号にまで減少させることができ、実用上有益な
能力コントロールが可能であると共に、高効率の無段変
速方式であり、大幅な省動力、省燃費効果が得られる。

また自動車の運転フィーリング上、起動時のショックの
軽減などその効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

〜５図は各々遮断モード、等速モード、増速モード運転
時の作動状態図、第６図は急速冷房時の従来例比較図、
第７図は従来例の縦断面図である０６３・・・・・・入
力円盤、６４・・・・・・出力円盤、６ｏ・・・・・・
円盤コーン、ｅ２・・・・・・スライドロッド、６６・
・・・・・スライダ、６８・・・・・・変速リング。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名Ｉ／
−１し） 第６図 ＝Ｗずドア、７　Ｃ分ノ 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　半円弧断面を有する環状溝が配設された入力円
   盤及び出力円盤を対向させて配置し、両円盤の少なくと
   もいずれか一方に押接され、かつ傾斜可能な円盤コーン
   と、この円盤コーンを回転可能に支持すると共に軸方向
   にスライド可能なスライドロッドと、そのスライドロッ
   ドを斜傾可能に枢支すると共に往復動可能なスライダと
   、このスライダを往復動させる変速リングとからなる変
   速機構部を内蔵したことを特徴とする無段変速機付圧縮
   機。
2. （２）　スライダが最端部に移動した時には、円盤コー
   ンは入出力円盤の少なくとも一方から離脱し、動力伝達
   を遮断する機能を有する特許請求の範囲第１項記載の無
   段変速機付圧縮機。