JPH02173364A - 可変容量型揺動斜板式圧縮機における容量検出方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、回転駆動体上に支持された揺動斜板、及びこ
の揺動斜板とピストンとの間に介在されたピストンロッ
ドを介して回転駆動体の回転運動をピストンの往復直線
運動に変換すると共に、クランク室内の圧力と吸入圧と
のピストンを介した差により揺動斜板の傾角を制御する
可変容量型の揺動斜板式圧縮機における容量検出方法に
関するものである。

［従来の技術］ 自動車のエンジンアイドリング回転数を一定に制御して
運転快適性を向上する場合にはアイドリング時のエンジ
ン負荷を考慮する必要がある。上記のような可変容量型
の揺動斜板式圧縮機を搭載した自動車ではこの圧縮機の
圧縮負荷の変動がエンジン負荷の変動に繋がるため、圧
縮機の圧縮負荷変動を検出してこの検出負荷変動を考慮
したエンジン回転制御を行なう必要がある。

このようなエンジン回転制御を行なうための可変容量型
揺動斜板式圧縮機における容量検出方法が特開昭６１−
２１８６７０号公報に開示されている。この従来方法で
は揺動斜板の外周に被検出体を取付けると共に、この被
検出体の往復揺動中心と一方の揺動限界位置との間に検
出器を配設し、被検出体が検出器の右側に存在する時間
と左側に存在する時間とを検出する。この検出された左
右の存在時間の和、即ち揺動１ザイクルの時間に対する
左右一方の存在時間の割合が容量変化に応じて異なるこ
とを利用して容量が割り出されるようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この容量検出方法では斜板頭角が大きい
領域、即ち容量が大きい領域での斜板仰角の変動に対し
て前記存在割合の変化度合が小さく、大容量側での容量
検出精度が非常に悪い。そのため、例えば容量区分を大
中小の三段階に分りて容量把握を行なうような場合でも
容量の大中区別も難しく、圧縮機搭載車両のエンジンア
イドリングの高い精度の制御を行なうことはできない。

本発明は可変容量型揺動斜板式圧縮機における容量を高
い精度で検出し得る方法を提供することを１０勺とする
ものである。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明では、揺動斜板の外周に設置された磁
性体製の被検出体と、この被検出体の最大揺動軌跡のピ
ストン側の揺動限界位置から少なくとも最大揺動軌跡の
中間位置にわたる揺動軌跡に沿って配設された磁気セン
サとの間の距離を電気信号値に変換し、磁気センサの長
さ領域内における被検出体と磁気センサとの最大距離の
変換電気信号値と最小距離の変換電気信号値との差を算
出して容量を割り出すようにした。

［作用］ 揺動斜板の揺動に伴って被検出体が磁気センサの長さ領
域に沿った揺動軌跡を辿り、磁気センサと被検出体との
距離に応じた電気信号値が得られる。この電気信号値は
距離の変動に応じたインダクタンスの変化によって変化
し、磁気センサの長さ領域内では斜板傾角の大小に関係
なく距離が最大となるピストン側の揺動限界位置におけ
る電気信号値が最大となり、揺動軌跡の中間位置におけ
る電気信号値が最小となる。変換電気信号値の最大値は
ピストン側の揺動限界位置を表し、最小値は揺動軌跡の
中間位置を表す。そして、揺動軌跡の中心位置における
距離は斜板傾角に関係なく一定であり、ピストン側揺動
限界位置における距離は斜板傾角に略比例する。従って
、最大値と最小値との差は被検出体のビストンストロー
ク方向の移動成分を表し、これによって容量を割り出す
ことができる。被検出体と磁気センサとの距離の変化は
路線型的であり、従って容量全域にわたって精度の高い
容量検出が可能である。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を第１〜５図に基づ
いて説明する。

圧縮機全体のハウジングの一部となるアルミニウム製の
シリンダブロック１の前後にはアルミニウム製のフロン
トハウジング２及びリヤハウジング３が接合固定されて
おり、シリンダブロック１及びフロントハウジング２に
は回転軸４が回転可能に支持されている。フロントハウ
ジング２内にて回転軸４には回転支持体５が止着されて
おり、その後面側には支持アーム６が突設されていると
共に、支持アーム６先端部には長孔６ａが透設されてい
る。長孔６ａにはピン７がスライド可能に嵌めこまれて
おり、ピン７には回転駆動体８が傾角可変に連結支持さ
れている。

回転支持体５の後側にて回転軸４にはガイドスリーブ９
がスライド可能に支持されており、ガイドスリーブ９の
左右両側に突設された軸ピン９ａ（一方のみ図示）が回
転駆動体８の図示しない係合孔に係合している。これに
より回転駆動体８が軸ピン９ａを中心に回転軸４方向へ
揺動可能であり、長孔６ａとピン７とのスライドガイド
関係、ガイドスリーブ９のスライド作用及びガイドスリ
ーブ９上の軸ピン９ａの支持作用により回転駆動体８の
揺動が案内される。

回転駆動体８の基端筒部８ａ上にはアルミニウム製の揺
動斜板１０が相対回転可能に支持されており、クランク
室２ａ’−、リヤハウジング３内の吸入室３ａ及び吐出
室３ｂを互いに接続するようにシリンダブロック１に貫
設されたシリンダボア１ａ内のピストン１１と揺動斜板
１０とがピストンロッドｌｌａを介して連結されている
。従って、回転軸４の回転運動が回転駆動体８を介して
揺動斜板１０の前後往復揺動に変換され、ピストン１１
がシリンダボア１ａ内を前後動する。これにより吸入室
３ａからシリンダボア１ａ内へ吸入された冷媒ガスが圧
縮されつつ吐出室３ｂへ吐出されるが、クランク室２ａ
内の圧力とシリンダボア１ａ内の吸入圧とのピストン１
１を介した差圧に応じてピストン１１のストロークが変
わり、圧縮容量を左右する揺動斜板１０の傾角が変化す
る。クランク室２ａ内の圧力はリヤハウジング３の後端
突出部内の電磁制御弁機構１２により制御される。

非磁性体のアルミニウムからなる揺動斜板１０の周面に
は強磁性体（例えば鉄）製の被検出体１３が止着されて
いる。被検出体１３は揺動斜板１０の揺動に伴って第１
図に実線で示すピストン１１側の揺動限界位置から鎖線
で示す左側の揺動限界位置にわたって揺動可能であり、
被検出体１３の揺動可能領域の側方には磁気センサ１４
が配設されている。磁気センサ１４は、非磁性体のアル
ミニウムからなるフロントハウジング２の周壁に貫通止
着された支持具１５と、支持具１５に支持された略Ｕ字
状の薄鉄板製の検知アーム１６と、検知アーム１６の折
曲基端部に巻回されたコイル１７とから構成されており
、コイル１７から導出されるリード線１７ａが支持具１
５内を経由して圧縮機外部へ引き出されている。第３図
に示すように検知アーム１６の溝幅りは被検出体１３と
検知アーム１６との間隔βよりも大きくなるように設定
されている。

第１図に示すようにコイル１７から導出される一対のリ
ード線１７ａは発振器１８に接続されており、その途中
には可変コンデンサ１９が介在されている。発振器１８
にはセンサによって周波数変調された信号を復調する復
調器２０が接続されており、復調器２０には最大電圧取
り出し回路２１及び最小電圧取り出し回路２２が並列接
続されている。両回路２１．２２から出力される信号値
は演算回路２３にして減算演算され、この減算演算され
た信号値がビストンストローク即ちコンプレッサの容量
に略比例した値となって制御コンピュータＣに入力され
る。制御コンピュータＣは圧縮機搭載車両のエンジン回
転数制御装置のアイドリング回転数制御における減算演
算信号値によってアイドリング回転数制御が行われる。

第２図に示すｒはガイドスリーブ９の軸ピン９ａの軸線
と回転軸４の軸線β０との交差点から被検出体１３まで
の距離、ｄは軸線１．からピストン１１の軸線までの距
離、θは揺動斜板１０の傾角を表す。又、第２図の揺動
斜板１０の実線位置はピストン１１側の揺動限界位置、
揺動斜板１０の左側の鎖線位置は他方の揺動限界位置、
揺動斜板１０の右側の鎖線位置は揺動斜板１０の揺動軌
跡の中間位置に対応し、左右側揺動限界位置における被
検出体１３と検知アーム１６との距離は等しい。

第４図のグラフにおける曲線Ｃ１は揺動斜板１０の揺動
に伴う被検出体１３と検知アーム１６との間隔βの変化
を表し、β１は左右側揺動限界位置の被検出体１３と検
知アーム１６との距離、β２は中間位置の被検出体１３
と検知アーム１６との距離を表す。被検出体１３、検知
アーム１６と及びコイル１７により構成される磁気回路
におけるインダクタンスしはこの磁気回路のパージアン
ス（磁気抵抗の逆数）Ｐ及びコイル１７の巻数Ｎによっ
て次式（１）のように表される。

Ｌ＝Ｎ２　Ｐ ・　・　・　（１） 磁気抵抗は距離ｌに略比例し、これによりインダクタン
スＬの変化曲線が第４図の曲線Ｃ２のようになる。この
ような磁気回路を持ったコイル１７及び可変コンデンサ
１９は共振回路を構成し、発振器１８の発振周波数を決
定する。発振器１８からの出力信号は第４図に曲線Ｃ３
で示すように距離βによるコイル１７のインダクタンス
変化によって周波数変調を受けた信号となる。周波数変
調を受けた信号曲線Ｃ３は復調器２０に通すことにより
曲線Ｃ４で示すように距離βに比例した電圧■に変換さ
れる。曲線Ｃ４で表される復調電圧■は最大電圧取り出
し回路２１及び最小電圧取り出し回路２２に通され、最
大電圧取り出し回路２１は曲線Ｃ４における最大電圧Ｖ
１を演算回路２３に出力し、最小電圧取り出し回路２２
は曲線Ｃ４における最小電圧■２を演算回路２３に出力
する。

演算回路２３は両型圧ｖ１．ｖ２の差を演算して制御コ
ンピュータＣに出力する。

第２図から明らかなように距離ｒ、／１１．　　β２及
び斜板傾角θの間には次式（２）で表される関係がある
。

β１ １２２＝ｒ ｒ’ｃｏｓ　　θ ・　・　・　（２） 又、ピストン１１のストローク量をＳとすれば距離ｄ及
び斜板傾角θとの間には次式（３）で表される関係があ
る。

ｓ　＃　２ｄ−ｔａｎ　　θ ・　・　・　（３） 両式（２）、　　（３）から次式（４）が得られる。

但し、（ｊ！１　　ｆｆ２）をΔＣで表している。

５＝２ｄ・　（ΔＩｌ　　（２ｒ−Δβ））　Ｖ２／　
　（ｒ−Δｌ）・　・　・　（４） ここでｄ及びｒは変化しないので ピストン１１のストローク量Ｓの変動は、揺動斜板１０
の揺動限界位置におりる被検出体１３と検知アーム１６
との距離β１と、揺動中間位置における被検出体１３と
検知アーム１６との距離１２との差（β１−β２）−Δ
ｌのみの変動によって左右される。従って、容量とは正
比例関係にあるピストン１１のストローク量Ｓは差Δβ
を求めることによって割り出すことができる。さらに差
ΔＰは前述したように最大電圧■１と最小電圧■２との
差ΔＶに略正比例するため、ストローク量Ｓ即ち容量は
電圧差入Ｖによって割り出すことができる。

第５図の曲線Ｅは本実施例による検出量を表し、曲！ｌ
ａＥ’は特開昭６２−２１８６７０号公報の容量検出方
法から得られる検出容量曲線である。なお、従来の検出
容量曲線Ｅ°は前記したように揺動１サイクルの時間に
対する左右一方の存在時間の割合から得られるものであ
るが、図示ではこの割合を本実施例のように電圧差に置
き換えている。

曲線Ｅから明らかなように本実施例の容量検出方法によ
れば差ΔＶから割り出されるストローク量Ｓの変動は路
線型的であり、従来の検出容量曲線Ｅ“との差異は大き
い。即ち、従来の容量検出方法では大容量側での容量変
動に対して差Δ■の変動度合が小さく、大容量側での検
出精度が非常に悪い。しかしながら、本実施例の容量検
出方法では差Δβが容量の略全領域で容量変動に対して
路線型的に変動し、かつ変動度合も大きい。従って、本
実施例における容量検出方法では高い精度の容量割り出
しが可能であり、圧縮機搭載車両のエンジンアイドリン
グ回転数を高い精度で制御することができる。

磁気センサとしてコイル、被検出体として磁石を用いて
磁束密度の変化によるコイルの誘起電力を検出する従来
方式では十分な出力を得るためにコイル巻数を数百〜数
千回にしなければならず、磁気センサとしてホール素子
を用いる方式では出力が弱い上に高温にも弱いという欠
点がある。しかしながら、コイル１７におけるインダク
タンスＬの変化を利用した高い容量検出を可能とする本
実施例の磁気センサ１４ではその巻数Ｎが数回〜数十回
程度で十分であり、しかも容量変化を電圧、電流ではな
く周波数変化で捉えて出力するためにノイズの影響に強
いという利点がある。

さらには検知アーム１６の取付位置のばらつきに起因す
る検出誤差も可変コンデンサ１９の調整によって簡単に
解消することができ、可変コンデンサ１９を圧縮機本体
に装着しておけば圧縮機の組立て段階で個々の圧縮機毎
に検出誤差を解消しておくことができる。

本発明は勿論前記実施例にのみ限定されるものではなく
、例えば第６図に示すようにコイル１７に交流電源２４
及び振幅変調用の復調器２５を接続し、コイル１７にお
けるインダクタンスＬの変化に応じた振幅変調波を復調
器２５で出力電圧に復調する実施例も可能である。

又、第７図に示すように検知アーム１６の折曲基端部に
巻回されたコイル１７をピストン１１側における揺動斜
板１０の揺動限界位置側に配置し、検知アーム１６の先
端を被検出体１３の最大揺動軌跡の中間位置に配置した
実施例も可能であり、検知アーム１６の長さ領域内に対
応する出力電圧のみから最大電圧及び最小電圧を取り出
せば前記各実施例と同様の精度の高い容量検出を達成す
ることができる。

又、第８図に示すように復調器２０と制御コンピユータ
との間に微分回路２６、絶対値回路２７及び平滑回路２
８を介在した実施例も可能である。

第９図の曲線Ｃ５は復調器２０からの出力曲線Ｃ４の微
分曲線、曲線Ｃ６は微分曲線Ｃ５の絶対値曲線、曲線Ｃ
７は絶対値曲線Ｃ６を平滑化した曲線である。このよう
な回路構成によれば微分回路２６及び平滑回路２８をそ
れぞれコンデンサ１つで構成することができるために全
体の回路構成の簡素化が得られ、実用上の効果が非常に
大きい。

前記各実施例における検知アーム１６の全体あるいは一
部を感温フェライト類とすれば圧縮機内の温度が異常に
高くなった場合には感温フェライトの磁性消失によって
出力電圧差Δ■が略零となる。従って、圧縮機内の異常
な温度上昇に対する保護装置としても使用することがで
きる。勿論被検出体１３側を感温フェライトとすること
によっても同様の作用効果を得ることができる。

さらには被検出体の揺動軌跡に対する接離方向へ検知ア
ームを適宜湾曲して第５図の曲線Ｅの線型性をさらに高
めることも可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明は、揺動斜板の外周に設置さ
れた磁性体製の被検出体と、この被検出体の最大揺動軌
跡のピストン側の限界位置から少なくとも最大揺動軌跡
の中間位置にわたる揺動軌跡に沿って配設された磁気セ
ンサとの間の距離を電気信号値に変換し、磁気センサの
長さ領域内における最大距離の変換電気信号値と最小距
離の変換電気信号値との差から容量を割り出すようにし
たので、容量の略全領域にわたって容量の変化に対する
前記電気信号値差を路線型的な変化として取り出すこと
ができ、これにより精度の高い容量検出を達成し得ると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明を具体化した一実施例を示し、第１
図は圧縮機の側断面とブロック回路との組み合わせ図、
第２図は要部拡大断面図、第３図は検知アーム１６の形
状及び検知アーム１６と被検出体１３との関係を示す斜
視図、第４図は距離βを復調器出力電圧に変換する手順
を示すグラフ、第５図は容量検出精度を説明するための
グラフ、第６図は圧縮機の要部側断面と別例のブロック
回路との組み合わせ図、第７図は別例を示す要部側断面
図、第８図は要部側断面と別例のブロック回路との組み
合わせ図、第９図はグラフである。 アルミニウム製のフロントハウジング２、揺動斜板ｌＯ
、ピストン１１被検出体Ｉ３、磁気センサ１４、検知ア
ーム１６、コイル１７、発振器１８、可変コンデンサ１
９、復調器２０．最大電圧取り出し回路２１、最小電圧
取り出し回路２２、演算回路２３、距離β、β１．ｎ２
、差Δβ、電圧Ｖｌ、Ｖ２、差Δ■、ストローク量Ｓ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　クランク室、吸入室、吐出室及びこれら各室を接続
   するシリンダボアを区画形成すると共に、シリンダボア
   内にピストンを往復直線運動可能に収容するハウジング
   内の回転軸上に回転駆動体を支持し、この回転駆動体に
   相対回転可能に支持された揺動斜板、及び揺動斜板とピ
   ストンとの間に介在されたピストンロッドを介して回転
   駆動体の回転運動をピストンの往復直線運動に変換する
   と共に、クランク室内の圧力と吸入圧とのピストンを介
   した差により揺動斜板の傾角を制御する可変容量型揺動
   斜板式圧縮機において、揺動斜板の外周に取付けられた
   磁性体製の被検出体と、この被検出体の最大揺動軌跡の
   ピストン側の揺動限界位置から少なくとも最大揺動軌跡
   の中間位置にわたる揺動軌跡に沿って配設された磁気セ
   ンサとの間の距離を電気信号値に変換し、磁気センサの
   長さ領域内における被検出体と磁気センサとの最大距離
   の変換電気信号値と最小距離の変換電気信号値との差を
   算出して容量を割り出す可変容量型揺動斜板式圧縮機に
   おける容量検出方法。