JPH0337377A - 揺動斜板式コンプレッサ - 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 本発明は主に自動車の車室冷房装置に供せられる揺動斜
板式コンプレッサに関するものである。

従来の技術 近年、自動車の車室冷房装置いわゆるカークーラー用の
コンプレッサは、車室用温度の調節安定性と快適性の向
上、さらには年間を通じた省燃費という関点からコンプ
レッサ自身が冷房能力を調節できる構造のいわゆる能力
制御コンプレッサが開発され、実用化されつつある。

中でも揺動斜板式コンプレッサは広い能力制御転回と高
い省動力特性を有し、今後能力制御コンプレッサの主流
をなすものと思われる。第２図に従来の揺動斜板式の能
力制御コンプレッサの全体構成を示す。

図中、１はフロントカバー、２はシリンダで、フロント
カバー１の内部はシリンダ２により閉塞されクランク室
３が形成される。４はリアカバーで弁板セット５をはさ
みシリンダ２の他端を閉塞している。６はシャフトで外
部から駆動力を受は回転する。７はシャフト６に圧入さ
れたドライブプレートで回転ジャーナル８を継手後９を
介し回転駆動する。１０は回転ジャーナルのシャフト６
に対する傾斜角を変化可能にせしめ、かつシャフト６の
外周を軸方向にスライド可能なシャフトスリーブである
。ｌｌａはバイアスバネで、前記りランク室の圧力上昇
に財政し、回転ジャーナル１０の傾斜角を増加させる方
向に付勢されている。

一方、ｌｌｂはストローク規制バネで、バイアスバネｌ
ｌａとは逆に回転ジャーナル１０の傾斜角を減少させる
方向に付勢されており、コンプレッサの運転が停止し、
コンプレッサ内の圧力が均圧状態においては、回転ジャ
ーナル１０は最大傾斜角の約３０％傾斜する。１２は前
記回転ジャーナル１０によりラジアル、スラスト方向に
軸受支持された揺動板であり、１３の回転防止部により
回転が規制されるため、シャフト６の回転により、揺動
運動する。１４はピストンで両端に自在継手を有するロ
ッド１５を介し前記揺動板１２に連結されている。そし
てシリンダ２内に設けられた複数の円筒状シリンダボア
１６内を往復運動する。各シリンダボア１６には吸入孔
１７から吸入弁１８を押上げて吸入室１９内の冷媒ガス
が流れる。そしてピストン１４の圧縮運動により、吐出
孔２０から吐出弁２１を押上げ吐出室へ圧縮された冷媒
ガスが流入する。そして吐出管継手２３からコンプレッ
サ外へ吐出される。

２４は圧力制御弁であり、コンプレッサの吸入圧力があ
る設定値以下になると前記クランク室３から、前記吸入
室１９に通ずる連通路２６への流出孔２７を除々に閉じ
る機能を持つ。また、外部から電磁コイル２８への通電
により、前記設定値に関係なく強制的に前記流出孔２７
を閉塞させることができる構造である。

発明が解決しようとする課題 揺動斜板式コンプレッサは従来の技術の中で詳しく述べ
たように高い制御時の効率と機構上広い能力制御範囲が
達成できる構造であるが、実用上種々の問題点を有する
。その１つは、コンプレッサ始動時、あるいは再起動時
の負荷変動特性である。即ち、従来の揺動式コンプレッ
サにおいては、ストローク規制用バネが存在しても始動
時あるいは再起動時に回転のための負荷トルクが急上昇
し、高いピークトルクを経た後、変動を繰返しながら安
定したトルクに到達する傾向がある。この傾向は重要な
意味を持つ。それは、自動車の搭乗者、ドライバーにと
っては不快な衝撃となって感じられ、コンプレッサにと
っては高い応力発生を招き、最悪の場合、コンプレッサ
構成部品の破損に至る。

また、エンジンの回転数のコンピュータコントロールに
おいては、回転数のふき上がり現象を招くこともあり、
事故発生の要因にもなる。

課題を解決するための手段 本発明は、吸入行程のシリンダ室に連通可能な吸入室と
前記クランク室を常時連通する流出孔の通路断面積Ａを ０．５＜Ａ＜１．８ としたものである。

作　　　用 この構成によりコンプレッサの始動時には、自動的にク
ランク室と吸入室の差圧がある値以上発生する構成であ
り、この差圧により、ピストンのストロークが減少する
ため、所要トルクは始動後滑らかな立上がり特性となり
、過大なピーク値が発生しにくくなる。

実施例 本発明の揺動斜板式コンプレッサの一実施例について説
明する。第１図は揺動斜板式コンプレッサの全体構造を
示している。５１はシャフトであり、電磁クラッチを介
し、外部から駆動力を受は回転する。（図示せず） 前記シャフト５１には後述する位置決め用の長孔５２が
配設された突起Ｒ５３を有するドライブプレート５４が
圧入されている。５５は回転ジャーナルで、前述ドライ
ブプレート側に１対の突起部５６があり、前述ドライブ
プレート５４の突起部５３を挟みこみつつ、前述長孔５
２及び１対の突起部５６を通る位置決め用ビン５７によ
り懸架されて回転可能である。

一方、回転ジャーナル５５は中央部に１対の平面壁を有
する開孔部を持ち、前述したシャフト５１と同軸で軸方
向にスライド可能なシャフトスリーブ５８がその中に配
設されている。そしてシャフトスリーブ５８には軸線上
に、１対の位置決め用孔５９があり、その中に挿入され
る位置決め用ピボットビン６０を介し、前述回転ジャー
ナル５５の挙動を規制している。即ち、回転ジャーナル
５５は前述したドライブプレートの長孔５２と、シャフ
トスリーブの位置決め用孔５９の２点により動きが規制
されつつ傾斜角度が可変な構造になっている。

つぎに回転ジャーナル５５の反ドライブプレート側には
揺動板６１があり、スラスト軸受６２とラジアル軸受６
３が軸受支持している。この揺動板６１には両端に自在
継手を持つ複数のロッド６４がかしめられている。また
外周部の１箇所には揺動板６１の回転を防止する回転防
止機構体６５が配設されており、案内板６６により揺動
板６１は回転が規制される。

前述したロッド６４の他端にはピストン６７が自在継手
を介し配設されている。複数のピストン６７はシリンダ
６８に複数個開孔された円筒状のシリンダボア６９内を
各々往復運動可能である。

７０は弁板でシリンダ側に吸入弁７１、反対側に吐出弁
７２及び吐出弁押え７３がボルト・ナツト７４により固
定されている。７５はリアカバーで中央部は吐出室７６
、周辺部は吸入室７７となっている。

上述した機構部はフロントカバー７８に内蔵され、前述
したシャフト５１はこのフロントカバー７８と前述シリ
ンダ６８の両方によりスラスト及びラジアル方向に軸受
支持されている。

つぎに能力制御機構部について説明する。

リアカバー７５内には圧力制御弁７８が配設されている
。第３図はその詳細図である。７９はダイアフラムで内
部側にはコンプレッサの吸入圧力が導入され、外部には
大気圧が作用する構造であり、吸入圧力がある設定値よ
りも減少するとダイアフラム７９に述語された押棒、８
０が鋼球８１、を押し上げる。すると、吐出室７６内の
高圧ガスが圧力供給路８２からシャフト内の通路８３及
びラジアル軸受８４やスラスト軸受８５の隙間を通った
後クランク室８６に流入する。８７はシリンダ６８に設
けられた流出孔であり、前述したリアカバー内の吸入室
７７に連通している。第４図はその詳細図である。

一方、シャフト５１の外周部にはシャフトスリーブ５８
とスラスト軸受８４に挟まれたコイル状のバイアスのバ
ネ８８が配設されており、回転ジャーナル５５の傾斜角
が増大する方向に力が作用している。

つぎに動作について説明する。

揺動斜板式コンプレッサではシャフト５１の回転と共に
、傾斜角を持つ回転ジャーナル５５が運動し、それに伴
い揺動板６１の揺動運動する。その結果、各ピストン６
７は往復運動し、冷媒ガスを吸入、圧縮、吐出する。通
常はこの作用により揺動板６１は傾斜角が増加する方向
に力を受けている。そして、クランク室８６の圧力が通
常の吸入圧から上昇し、ある値以上になると傾斜角が減
少する方向に力が変化することはよく知られている。そ
してその値及びそれ以降の圧力上昇と傾斜角すなわちビ
ストンストロークの関係は前述したバイアスバネ８８の
バネ定数によって主に決定される。

上述した様な構造及び特性を持つ揺動斜板式コンプレッ
サにおいて、始動時、再起動時の特性について第５図を
用い詳細に説明する。

第５図は、コンプレッサの始動時の圧力、トルクの過渡
特性の一例である。破線は従来、実線は本発明のコンプ
レッサの場合である。吸入圧力及び吐出圧力が均圧状態
から始動をすると、一般に吸入圧力は除々に低下し、吐
出圧力は上昇する。

従来のコンプレッサの場合、これに伴いクランク室の圧
力はほぼ吸入圧力と同様に降下するため、ピストンは最
大ストロークで高い吸入圧力を圧縮する結果、その所要
トルクは起動直後急激に増大し高いピーク値を発生した
後、吸入圧力の降下と共に除々に減少してやがて一定値
となる。一方、本発明のコンプレッサの場合には、従来
に比べ、流出孔が細く吸入室への流出抵抗が大きいため
、始動直後、吸入圧力の低下開始と共にクランク室の圧
力と吸入室の圧力には差圧が発生している。

この結果、第５図中央のごとく、ピストンのストローク
は最大ストロークから最小ストロークの方向に移行し始
める。そしてやがて、その差圧は減少し、再び最大スト
ロークに戻る傾向を示す。このことにより、コンプレッ
サの所要トルクは始動時の零から除々に増大するが、従
来コンプレッサの様な高いピークトルクを発生すること
なく、平滑なトルク特性を描きながら一定値へ移行して
いる。この傾向は高い回転数で始動した場合はど顕著で
ある。されには再起動、即ち吐出圧力と吸入圧力が一定
になっていない場合からの始動でも同様なことが観測さ
れる。

この現象を理論的に解説すれば以下のようになる。第６
図に示すモデルにおいて均圧状態から始動させた場合の
吸入圧力Ｐｓと容積Ｖｃｃを持つクランク室の圧力Ｐｃ
ｃとの降下曲線の差圧の最大値ΔＰ　ｍ　ａ　ｘは、ク
ランク室から吸入室への流出抵抗をＲとすれば ΔＰｍａｘｃ＜　　ＶｃＩＩＲ であり、容積Ｖｃｃ抵抗Ｒが大きいほど差圧は発生しや
すくなる。また吸入圧力Ｐｓの降下速度はコンプレッサ
の回転数Ｎ、排気量ｖｔｈが大なるほど速いため、第７
図のごとく ΔＰｍａＸｄ　ｖｃ　−Ｒ−Ｖｔ　ｈ　−Ｎ一方、クラ
ンクの室圧力Ｐｃｃが吸入圧力Ｐｓに一致するまでに所
要する時間Ｔｃも同様にＴｃにｖｃ−Ｒ−Ｖｔｈ−Ｎ である。

実用的に考えた場合、第８図のように差圧ΔＰは大きい
ほどビストンストロークの減少程度は大きくなり、所要
トルクの極大ピークは小さくなる傾向ではあるが、逆に
ΔＰが大きくなりすぎると、第９図のようにビストンス
トロークが過小となりすぎ、差圧ΔＰが解消されるまで
に相当の時間が必要となり、必要な冷房能力が得られな
くなることがある。従って流出抵抗Ｒには適切範囲が存
在することが推測される。

この現象を実験的につめると、例えば流出孔の孔径ｄか
ら決まる流出孔面ＩＡに対し、安定トルクと極大トルク
の比、安定トルクに到達するまでの時間の傾向を図化す
ると第１０図となる。この結果から、安定トルクに到達
するまでの時間をある回転数で１０秒程度以内、極大ト
ルク比が１以下という制約事項を加味すれば、適切な流
出孔面積Ａは ０、５　（−）　＜Ａ＜　１．８　（−）となった。

発明の効果 本発明の揺動斜板式コンプレッサは、クランク室と吸入
室の間に通路面積Ａが０．５＜Ａ＜１．８−の流体抵抗
範囲の圧力制御用流出孔を備えたことにより、始動時ま
た再起動時の運転変動や衝撃が少なく、滑らかな運転フ
ィーリングが得られると共に、コンプレッサ自身のダメ
ージも少なく部品の信頼性、耐久性が飛躍的に向上でき
る。

さらには、エンジンとのマツチング性が改善されること
など、使い易い能力制御機能付の能力制御コンプレッサ
が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の揺動斜板式コンプレッサの断面図、第
２図は従来の揺動斜板式コンプレッサの断面図、第３図
は第１図の圧力制御弁部の拡大図、第４図は第１図の流
出孔部の拡大図、第５図は始動時における圧力、ビスト
ンストローク、トルクの状態特性図、第６図は圧力の過
渡応答を説明するためのモデル図、第７〜１０図はその
説明用特性図である。 ７６・・・・・・吐出室、７７・・・・・・吸入室、７
８・・・・・・圧力Ｉ１１御弁、８６・・・・・・クラ
ンク室、８７・・・・・・流出孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　揺動板が収容されたクランク室と吸入行程のシリンダ
   室の差圧を制御することによりピストンのストロークを
   可変にした揺動斜板式コンプレッサにおいて、吸入行程
   のシリンダ室に連通可能な吸入室と、前記クランク室を
   常時連通する流出孔の通路断面積をＡとした時、 ０．５＜Ａ＜１．８（ｍｍ＾２） の範囲に設定したことを特徴とする揺動斜板式コンプレ
   ッサ。