JPH05231313A - 自動車用空調装置の変速機付圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】圧縮機の負荷に応じて変速機室の潤滑油の温度
を制御して冷媒溶解度を適量に保ち、トラクション係数
の低下を防止し、スリップや摩耗を防止する。 【構成】冷媒圧縮機５０を変速機室２２に収容した変速
機２０により駆動し、冷凍サイクルから帰還する冷媒の
吸入経路７７を、圧縮機の吸入室５５に通じる主吸入通
路８５と変速機室を経て上記圧縮機の吸入室に通じるバ
イパス通路８２とに分岐し、上記主吸入通路またはバイ
パス通路に、上記圧縮機の吐出側高圧の変動に応じて作
動する流量制御弁９０を設けた。 【効果】圧縮機の吐出側高圧の変動に応じて流量制御弁
を作動させ、この流量制御弁により冷凍サイクルから変
速機室に流れ込む冷媒の量を制御するから、圧縮機の負
荷に応じて潤滑油の温度を適温に保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用空調装置の冷
媒圧縮機に係り、入力回転数が変化しても圧縮機を必要
な回転数に制御することができる変速機を備えた圧縮機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の空調装置に用いられる冷凍サイ
クルの冷媒用圧縮機は、一般に自動車に搭載されている
走行用エンジンを動力源として駆動されるようになって
いるため、エンジンの回転により直接圧縮機を運転する
場合は圧縮機の入力回転数が自動車用エンジンの回転数
に応じて変化し、よって自動車の走行状況等によって大
きく変動する。この変動を回避するため、従来の場合、
冷房能力が過剰になると、圧縮機に取付けた電磁クラッ
チをオン・オフ制御して圧縮機を起動、停止するように
し、これにより冷房能力を制御する手段が採用されてい
た。しかしながら、電磁クラッチをオン・オフ制御する
ようにすると、圧縮機の起動、停止によるショックが発
生し、また吹出口から吹き出される空気の急激な温度変
化によるフィーリングの悪化を招くなどの不具合があ
る。

【０００３】このような不具合を防止するため、エンジ
ンの回転数の変化に拘らず圧縮機の回転数を制御するこ
とができる変速機付圧縮機が、例えば特開昭６２−１７
０７８７号公報などにより提案されている。この種の変
速機付圧縮機は、入力軸に無段変速機を連結し、この変
速機に圧縮機を直列に連結した構造となっており、変速
機の変速比を制御することによりエンジン側の回転数の
影響を受けることなく変速比を任意に選択することがで
きる。このため、冷房負荷に応じて変速機の変速比を
「０から最大」まで無段階に制御することにより、エン
ジン側の変動を受けずに必要な冷房能力を得ることがで
きるようになり、圧縮機の高効率回転域を高頻度で使用
できる等から省動力が図れ、また過剰な高速回転を制御
することにより静粛で、耐久性に優れた運転が可能にな
るなどの利点がある。

【０００４】ところで、この種の変速機付圧縮機は遊星
コーンが複数のディスクと摩擦接触する構造であるた
め、潤滑油により潤滑および冷却する必要があり、この
ため従来、変速機部分は専用の潤滑油を用いて潤滑され
るようになっており、これにより小型で高トルクの動力
伝達を実現している。この場合、専用の潤滑油はオイル
冷却装置により油温の上昇を防止し、油温を適温に保っ
てトラクション係数を高く維持するようにしている。し
かしながら、専用のオイル冷却装置は、格別なオイルク
ーラやオイルポンプ等が必要であり、これらの部品点数
が増すので車両への搭載性が悪化する欠点がある。

【０００５】これを解決するため、変速機を変速機室に
収容し、この変速機室に圧縮機の潤滑と同一の冷凍機油
を導入してこの冷凍機油で変速機を潤滑するようにした
提案がなされている。すなわち、冷凍サイクル回路に組
込んだ冷媒の圧縮機は潤滑方式として従来から、冷媒ガ
ス中に冷凍機油（潤滑油）を適量混合しており（通常は
潤滑油の混合割合を２〜１０重量％）、この冷凍機油を
圧縮機の圧縮運転にもとづいて冷媒に混ぜて循環するよ
うにし、このことにより冷房運転中の圧縮機を潤滑して
いる。したがって、このような圧縮機の潤滑に用いられ
る冷凍機油を、これに連結される変速機の潤滑にも用い
るようにすれば、変速機の動力伝達損失による発熱を、
変速機室に吸入した冷媒により冷却することができ、し
かもこの熱はコンデンサにより放熱することができるの
で格別なオイル冷却装置などが不要になる等の利点があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷媒ガ
スに混合した冷凍機油を変速機の潤滑に共用しようとす
る場合、通常冷凍機油中には冷媒が１０〜４０％程度溶
解しているから、この冷媒溶解度によりトラクション係
数が大幅に変化する。つまり、冷凍機油中の冷媒溶解度
が高くなると純粋な冷凍機油に比べてトラクション係数
が低下し、かつ粘度−圧力係数も低下し、このため摩擦
伝達部におけるスリップ率が増加し、油膜厚さが低下す
るので摩耗が進み、摩擦面の面荒れやグロススリップを
発生する心配がある。

【０００７】本発明はこのような事情に着目してなされ
たもので、その目的とするところは、圧縮機の負荷に応
じて変速機室の冷凍機油（潤滑油）温度を適温に制御す
ることにより冷凍機油中への冷媒の溶解度を低くし、ト
ラクション係数を高く保ち、スリップや摩耗を防止する
ことができる自動車用空調装置の変速機付圧縮機を提供
しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、エンジンにより駆動される入力軸に、冷凍能
力に応じて変速比が制御される変速機を連結するととも
に、この変速機の出力側に冷凍サイクルに接続された冷
媒圧縮機を連結し、上記変速機は潤滑油を貯えた変速機
室に収容し、この変速機を上記潤滑油により潤滑すると
ともに、この潤滑油は冷媒ガスに混合されて冷凍サイク
ルを循環する冷凍機油を共用するようにし、上記冷凍サ
イクルから帰還する冷媒の吸入経路を、上記圧縮機の吸
入室に通じる主吸入通路および上記変速機室を経て上記
圧縮機の吸入室に接続したバイパス通路とに分岐し、上
記主吸入通路もしくはバイパス通路に流量制御弁を設
け、この流量制御弁を上記圧縮機の吐出側高圧の変動に
応じて作動させるようにし、この流量制御弁により冷凍
サイクルから帰還して圧縮機室に流れ込む冷媒の量を制
御して変速機室内の潤滑油の温度を制御するようにした
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】変速機の機能を正常な状態に維持して長寿命を
得ようとするには、変速機室内における冷凍機油（潤滑
油）中の冷媒溶解度を１０％以下に保つことが望まれ
る。しかし、上記冷凍機油中の冷媒溶解度は、変速機室
内の圧力と、潤滑油の温度で決まる。変速機室内の圧力
は通常圧縮機の吸入側圧力に等しく保たれ、例えば０．
１〜０．４ＭＰａ．abs 程度に維持されるが、潤滑油の
温度は、変速機における摩擦部分で発生する摩擦熱つま
り損失熱と、潤滑油の油量および冷媒の流入量により変
動する。空調装置の冷房負荷が小さい場合は、圧縮機の
負荷が小さいので変速機の損失熱が低くなり、変速機室
に貯えられている冷凍機油の油温が低くなる傾向にあ
り、逆に、空調装置の冷房負荷が高い場合は、圧縮機の
負荷が大きくなるから変速機の動力伝達損失が多くな
り、変速機室に貯えられている冷凍機油の油温が高くな
る傾向にある。したがって、冷凍機油の油温は圧縮機の
負荷に応じて調整することができ、圧縮機の負荷に応じ
て変速機室に供給される冷媒の流入量を制御すれば、最
適な油温を維持することができる。上記構成の本発明の
変速機付圧縮機によると、空調装置の冷房負荷が小さ
く、つまり圧縮機の負荷が小さい場合は、圧縮機の吐出
側高圧が低くなるのでこの圧力変動に応じて流量制御弁
が作動し、冷凍サイクルから圧縮機室に流れ込む冷媒の
量を減少させるようになり、圧縮機室の潤滑油の温度低
下を抑止することができる。また逆に、空調装置の冷房
負荷が大きくなる等のように、圧縮機の吐出側高圧が高
くなると、この圧力変動に応じて上記流量制御弁が作動
して冷凍サイクルから圧縮機室に流れ込む冷媒の量を増
加させるようになり、これにより圧縮機室の潤滑油の温
度を引き下げることができる。したがって、圧縮機の吐
出側圧力に応じて圧縮室の潤滑油の温度を最適温度に保
つことができ、この結果、トラクション係数を高く保つ
ことができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明を図面に示す一実施例にもと
づいて説明する。図１は自動車用空調装置に用いられる
変速機付圧縮機を示し、この変速機付圧縮機は入力軸１
０に変速機２０を介して圧縮機５０を連結して構成され
ている。

【００１１】入力軸１０は従動側プーリ１１を備え、こ
の従動側プーリ１１は自動車に搭載されている走行用エ
ンジンのクランク軸に取着した駆動側プーリ（図示しな
い）に対して無端状Ｖベルトで連結される。つまり、従
動側プーリ１１は走行用のエンジンを動力源として回転
され、これにより変速機付圧縮機を駆動するようになっ
ている。

【００１２】変速機２０は、例えば遊星コーンを用いた
摩擦無段式の変速装置であり、これは後で説明する。圧
縮機５０は、本実施例の場合ベーン型圧縮機であり、ま
ずこれから説明する。図において５１は主ハウジングを
示す。この主ハウジング５１の内面５２は、図２に示す
ように、若干いびつな形の円筒面をなしている。この主
ハウジング５１の前端部はフロントプレート５３により
閉塞されており、このフロントプレート５３にはフロン
トハウジング５４が連結されている。フロントプレート
５４とフロントハウジング５４の間には吸入室５５が形
成されている。主ハウジング１の後端部はリアプレート
５６により閉塞されており、このリアプレート５６には
リアハウジング５７が連結されている。リアプレート５
６とリアハウジング５７の間にはオイル分離室５８が形
成されている。上記フロントハウジング５４と、フロン
トプレート５３、主ハウジンググ５１、リアプレート５
７およびリアハウジング５７は、スルーボルト５９によ
って一体的に連結されている。

【００１３】主ハウジング５１には、ロータ６０が収容
されている。ロータ６０は主ハウジング５１内に偏心し
て配置されており、このロータ６０の一端には駆動軸６
１が設けられているとともに、他端には支持軸６２が一
体に設けられている。駆動軸６１および支持軸６２は、
それぞれ上記フロントプレート５３およびリアプレート
５６に対し、ラジアル軸受６３、６４により回転自在に
支持されている。駆動軸６２は、フロントハウジング５
５を貫通して図１の左側に導出されており、この端部は
後述する変速機２０に連結されている。

【００１４】ロータ６０には、図２に示すように、十字
形のベーン溝６６が形成されており、これらベーン溝６
６には、それぞれベーン６７…が放射方向に摺動自在に
収容されている。主ハウジング５１の内面５２と、フロ
ントプレート５３、リアプレート５７、ロータ６０およ
び各ベーン６７…とで囲まれた空間は圧縮室６８…を構
成しており、上記ロータ６０の回転に伴ってこれら圧縮
室６８…は容積を変化する。この圧縮室６８…の容積が
増大する領域は吸入行程となり、また圧縮室６８…の容
積が縮小する領域は圧縮行程およびこれに続いて吐出行
程となる。

【００１５】主ハウジンググ５１の側壁には、上記圧縮
室６８が吐出行程となる位置に対向して吐出室ハウジン
グ７０が取付けられている。この吐出室ハウジング７０
には吐出室７１が形成されている。そして、主ハウジン
グ５１の側壁には、圧縮室６８が吐出行程にある場合に
この圧縮室６８と吐出室７１とを連通する吐出孔７２が
開口されており、この吐出孔７２は逆止弁構造の吐出弁
７３により開閉されるようになっている。

【００１６】上記吐出室ハウジング７０は、リアプレー
ト５６に形成した吐出通路７４を介して前記オイル分離
室５８に導通している。このオイル分離室５８は吐出口
７５に取着される吐出パイプ（図示しない）を通じて冷
凍サイクルのコンデンサに接続される。なお、このオイ
ル分離室５８には圧力導入通路９５が接続されており、
この圧力導入通路９５は後述する流量制御弁９０に接続
されている。

【００１７】フロントプレート５３には、圧縮室６８が
吸入行程にある場合にこの圧縮室６８に導通する吸入孔
７６が形成されており、この吸入孔７６はフロントハウ
ジング５４に形成した吸入室５５に通じている。この吸
入室５５は後述する流量制御弁９０および吸入口７７
（図３に示す）を介して冷凍サイクルのエバポレータに
連結されている。

【００１８】このような構成によるベーン型圧縮機は、
自動車走行用エンジンの回転力が駆動軸６１を通じてロ
ータ６０に伝えられることによりこのロータ６０が主ハ
ウジング５１内で回転し、この回転に伴ない冷凍サイク
ルのエバポレータから吸入室５５を通じて導入した冷媒
を吸入孔７６から圧縮室６８内に吸入する。吸入された
冷媒は圧縮室６８の容積減少に伴って圧縮され、吐出孔
７２より吐出弁７３を押し開いて吐出室７１に吐出され
る。

【００１９】この冷媒は、冷媒通路７４からオイル分離
室５８に送られ、このオイル分離室５８内で比重の差に
より冷凍機油成分を分離して純度を高め、この冷媒は吐
出口７５を経て冷凍サイクルのコンデンサ側へ吐出され
る。

【００２０】次に、変速機２０について説明する。２１
はケーシングであり、このケーシング２１は上記圧縮機
５０のフロントハウジング５４の周部に、図示しないボ
ルトにより密閉的に連結されている。このケーシング２
１は、略キャップ状をなしており、内部に変速機室２２
を形成している。この変速機室２２には冷凍機油２３
（潤滑油）が貯溜されている。

【００２１】このケーシング２１のフロント側壁部に
は、前記入力軸１０がラジアル軸受１２により回転自在
に支持されている。この入力軸１０は、前記圧縮機５０
の駆動軸６１の軸線と同軸をなしており、ケーシング２
１の側壁を貫通している。この入力軸１０の貫通端には
前記従動側プーリ１１が装着されており、エンジンの回
転を入力軸１０へ伝達するようになっている。

【００２２】なお、１３はプーリ支持用のラジアル軸
受、１４は従動側プーリ１１とラジアル軸受１２との間
の入力軸部分に設けたオイルシールを示す。

【００２３】また入力軸１０のハウジング２１内に突出
した端部には、入力ディスク２４が一体的に回転するよ
うに取着されている。これに対し、前記圧縮機５０の駆
動軸６１の突出端には出力ディスク２５が、後述する伝
達ディスクおよびカムディスクを介して一体的に回転す
るように取り付けられている。これら入力ディスク２４
と出力ディスク２５の間には複数の遊星コーン２６（２
個だけ図示）が配置されている。

【００２４】遊星コーン２６は３つの伝動面を有する略
傘状をなしている。すなわち、遊星コーン２６は、円錐
部２７ａと、この円錐部２７ａの円錐底面２７ｂと、こ
の円錐部２７ａと同軸をなして形成された小径なリング
部２７ｃおよびこのリング部２７ｃと同軸をなして形成
された取付軸２７ｄを一体的に有している。

【００２５】円錐部２７ａは後述する変速リング３０に
摩擦係合しているとともに、円錐底面２７ｂは上記出力
ディスク２５の外周面と摩擦係合し、小径なリング部２
７ｃは入力ディスク２４の外周端と摩擦係合している。

【００２６】このような遊星コーン２６は、その取付軸
部２７ｄがコーンリテーナ２８に適当なクリアランスを
存して回転自在に装着されており、このコーンリテーナ
２８は、入力軸１０に対して回転自在に支持されてい
る。したがって、これら遊星コーン２６…は自転および
公転が自在となっており、円錐部２７ａに摩擦係合して
いる変速リング３０が入力軸１０の軸線方向に沿ってス
ライドすることにより遊星コーン２６の接触点の位置が
頂角から周縁部の間で変化し、このため自転速度と公転
速度が変化するので入力軸１０から伝えられた回転速度
を変速できるようになっている。本実施例では、例えば
「変速比０（円錐部２７ａの周縁近傍の位置）から変速
比１（円錐部２７ａの頂角近傍の位置）」の範囲で回転
を無段で変速するようにしてある。

【００２７】上記変速リング３０は駆動機構３１により
駆動される。駆動機構３１は、ケーシング２１の上部に
取着した駆動モータ３２を有しており、この駆動モータ
３２はケーシング２１の上部に設けたねじ軸３３を回転
するようになっている。ケーシング２１の上部には、ね
じ軸３３の軸方向に沿ってガイトピン３４が設けられて
おり、このガイドピン３４にはカムブロック３５が軸方
向に摺動自在に取着されている。このカムブロック３５
は上記ねじ軸３３にねじ係合している。したがって、駆
動モータ３２によりねじ軸３３を回転駆動すると、カム
ブロック３５がガイドピン３４に案内されて軸方向に移
動する。このようなカムブロック３５には、前記変速リ
ング３０が入力軸１０の軸線回りに回転自在に取着され
ており、この変速リング３０はカムブロック３５と一体
的に軸方向へ移動されるようになっている。

【００２８】よって、遊星コーン２６の円錐部２７ａに
摩擦係合している上記変速リング３０が軸線方向に沿っ
てスライドすることにより遊星コーン２６の接触点の位
置が頂角から周縁部の間で変化し、このため入力軸１０
からの回転速度を変速できるようになっている。つま
り、変速リング３０が図１の矢印Ｈで示す通り、遊星コ
ーン２６…の円錐部２７ａの周縁部に摩擦係合している
場合は、有効接触半径が大きくて遊星コーン２６…の公
転速度が大きくて自転速度は小さく、この場合変速比は
０に近くなる。また、変速リング３０が図１の矢印Ｌで
示す通り、遊星コーン２６…の円錐部２７ａの頂点部に
近づく場合は、有効接触半径が小さくなり、遊星コーン
２６…の公転速度が減少し、自転速度が大きくなり、こ
の場合は変速比は１に近くなる。よって、変速比０（円
錐部２７ａの周縁近傍の位置）から変速比１（円錐部２
７ａの頂角近傍の位置）の範囲で回転を無段階で変速す
ることができる。

【００２９】上記出力ディスク２５は、カムディスク３
７および伝達ディスク３８により圧縮機５０の駆動軸６
１に回転を伝える。つまり、カムディスク３７はラジア
ル軸受３９により入力軸１０に回転自在に支持されてい
る。そして、出力ディスク２５とカムディスク３７は、
互いに対向する板面部分に配置した複数の鋼球４１…お
よびこれら鋼球４１…の動きを規制する凹部によって動
力的に結合されている。また、出力ディスク２５とカム
ディスク３７との間には、複数の圧縮コイルスプリング
４２…介装されており、この圧縮コイルスプリング４２
…の弾性力により、出力ディスク２５を常に遊星コーン
２６に押圧付勢させている。

【００３０】カムディスク３７と伝達ディスク３８はね
じ４３…により連結されており、この伝達ディスク３８
は圧縮機５０の駆動軸６１にスプライン係合してこの駆
動軸６１と一体に回転するようになっている。よって、
出力ディスク２５から出力された回転はカムディスク３
７および伝達ディスク３８を介して圧縮機５０の駆動軸
６１に出力するようにしている。なお、４０はカムディ
スク３７のスラスト荷重を支持するスラスト軸受であ
る。

【００３１】こうした遊星コーン２６およびコーンリテ
ーナ２８の配置により、これら遊星コーン２６および変
速リング３０は、ケーシング２１に形成した変速機室２
２の冷凍機油２３中に浸漬されるようになっており、遊
星コーン２６の公転、自転による冷凍機油２３の跳ね上
げにより、変速機２０の摺動部分に冷凍機油２３を供給
するようにしている。

【００３２】上記ケーシング２１の内部に形成した変速
機室２２に冷凍機油２３を導入するため、以下のような
構造を採用してある。

【００３３】すなわち、図３はフロントハウジング５４
を図１の矢印Ｂ−Ｂ方向からみた図であり、このフロン
トハウジング５４には比較的上部に位置して、圧力の均
衡を計る均圧孔を兼ねたオーバーフロー孔８１が形成さ
れており、このオーバーフロー孔８１は変速機室２２と
前記吸入室５５とを連通している。そして、このフロン
トハウジング５４の側壁には、冷凍サイクルのエバポレ
ータに対し、図示しない吸入パイプを通じて接続される
吸入口７７が開口されている。この吸入口７７はバイパ
ス通路８２によって低圧の変速機室２２に通じている。
したがって、変速機室２２には上記吸入口７７からバイ
パス通路８２を通じて冷媒が供給され、この冷媒に混合
されている冷凍機油２３がこの変速機室２２に導入さ
れ、ここで分離されるようになっている。この変速機室
２２内が所定の圧力および液面に達すると、上記オーバ
ーフロー孔８１を介してその圧力および冷媒や冷凍機油
２３が吸入室５５へ逃がされるようになっている。

【００３４】さらに、上記フロントハウジング５４の側
壁には、上記吸入口７７と吸入室５５とを連通させる主
吸入通路８５が形成されている。この主吸入通路８５に
は、この通路の開口面積を制御する前記流量制御弁９０
が設けられている。流量制御弁９０は、図４にも示す通
り、主吸入通路８５と直交するように形成した取付け孔
９１内にスプール弁９２を摺動自在に嵌挿して構成して
あり、このスプール弁９２の一端はコイルばね９３によ
り押圧されているとともに、他端は圧力室９４に望まさ
れている。圧力室９４は閉塞体９６に形成した圧力導入
通路９５に通じており、この圧力導入通路９５は、前記
した圧縮機５０のオイル分離室５８に接続されている。
つまり、圧力室９４は圧縮機５０のオイル分離室５８に
通じており、よって圧縮機５０の吐出側高圧を導入する
ようになっている。したがって、スプール弁９２は一端
側のコイルばね９３と、他端側の圧力室９４の圧力との
押圧力の差により摺動移動するようになっている。

【００３５】圧力室９４の圧力が所定圧力よりも低い場
合は、図３および図４の状態から図示の下方に移動し、
これにより主吸入通路８５を開き、吸入口７７を主吸入
通路８５を経て吸入室５５に連通させるようになってい
る。この場合は、吸入口７７から吸入室５５に向かって
直接送られる冷媒の量が増し、吸入口７７からバイパス
通路８２を通じて変速機室２２へ送り込まれ冷媒の量を
減じるようになる。よって、変速機室２２に送られる低
温冷媒の供給量が少なくなり、変速機室２２の冷凍機油
２３の冷却を抑制するようになっている。

【００３６】このような構成の自動車用空調装置の変速
機付圧縮機について作用を説明する。

【００３７】自動車のエンジンを起動させると、エンジ
ンの回転が駆動側プーリ、Ｖベルトおよび従動側プーリ
１１介して変速機付圧縮機の入力軸１０に伝達される。
これにより入力軸１０の回転が入力ディスク２４から遊
星コーン２６に伝達され、遊星コーン２６を自転ならび
に公転させる。

【００３８】図示しない制御器から駆動モータ３２に信
号を送り、この駆動モータ３２でねじ軸３３を回転する
と、カムブロック３５がガイドピン３４に案内されて軸
方向へ移動する。このため、遊星コーン２６の円錐部２
７ａと摩擦係合している変速リング３０が軸線方向に沿
ってスライドし、遊星コーン２６の接触点の位置が頂角
から周縁部の間で変化し、このため入力軸１０からの回
転速度を変速して出力ディスク２５に伝える。出力ディ
スク２５に出力された変速回転はカムディスク３７およ
び伝達ディスク３８を介して圧縮機５０の駆動軸６１に
伝えられ、よって圧縮機５０が駆動される。

【００３９】圧縮機５０においては、駆動軸６１に回転
が伝えられることによりロータ６０が主ハウジング５１
内で回転し、この回転に伴ない圧縮室６８が容積を拡張
する過程で、冷媒を吸入室５５から吸入孔７６を通じて
吸入する。吸入された冷媒は圧縮室６８の容積減少に伴
って圧縮され、吐出孔７２から吐出弁７３を押し開いて
吐出室７１に吐出される。この冷媒は、冷媒通路７４か
らオイル分離室５８に送られ、このオイル分離室５８の
吐出口７５から冷凍サイクルのコンデンサ側へ吐出され
る。

【００４０】冷凍サイクルを循環した冷媒はエバポレー
タからフロントハウジング５４の吸入口７７に帰還され
る。吸入口７７に帰還された冷媒は、バイパス通路８２
を通じてケーシング２１内に形成した変速機室２２に導
入される。変速機室２２では冷媒ガス中に混合されてい
る冷凍機油２３が分離され、この冷凍機油２３の油量を
オーバーフロー孔８１の高さまで維持する。

【００４１】なお、変速機室２２内の冷凍機油２３がオ
ーバーフロー孔８１よりも多くなると、この冷凍機油２
３はオーバーフロー孔８１を経て吸入室５５に流れ込
み、よって、変速機室２２内の冷凍機油２３の量を一定
に保つ。

【００４２】また、この変速機室２２はオーバーフロー
孔８１を経て吸入室５５に通じているので、上記吸入口
７７、変速機室２２および吸入室５５の圧力は圧縮機の
吸入圧と等しい低圧に保たれている。通常、この吸入圧
は０．１〜０．４ＭＰａ．abs 程度である。

【００４３】そして、遊星コーン２６が公転すると、変
速機室２２に溜まっている冷凍機油２３に浸漬され、ま
たこの冷凍機油を跳ね上げるから、この冷凍機油２３に
より変速機２０の各摺動部を潤滑する。

【００４４】冷凍サイクルによる冷凍能力が低い場合
は、制御器からの指令により変速機２０は変速比が小さ
く、圧縮機５０の回転数は低い。このような運転状態で
は変速機２０の動力伝達損失は低く、摩擦熱の発生は少
ないから変速機室２２の冷凍機油２３の温度が低下す
る。

【００４５】この場合、冷凍サイクルの負荷は低く、圧
縮機５０の吐出圧が低いので、オイル分離室５８内の冷
媒圧力も比較的低い。このオイル分離室５８内の圧力は
圧力導入通路９５を通じて流量制御弁９０の圧力室９４
に作用しており、この圧力室９４の圧力が所定圧力より
も低いのでスプリング９３の押圧力によりスプール弁９
２が押され、これにより主吸入通路８５を開く。

【００４６】したがって、この場合は吸入口７７に導入
されている低温低圧の冷媒が主吸入通路８５から吸入室
５５へ導入されるようになり、吸入口７７からバイパス
通路８２を通じて変速機室２２へ送り込まれ冷媒の量が
減じられる。このため、変速機室２２に送られる低温冷
媒の量が少なくなり、変速機室２２の冷凍機油２３の冷
却を抑える。

【００４７】一方、冷凍サイクルによる冷凍能力が高い
場合は、圧縮機５０の負荷が高くなるので変速機２０の
動力伝達損失が大きくなり、摩擦熱の発生が増して変速
機室２２の冷凍機油２３の温度が高くなる。

【００４８】この場合、圧縮機５０の吐出圧が高いの
で、オイル分離室５８内の冷媒圧力が高く、このオイル
分離室５８内の圧力が圧力導入通路９５を介して導かれ
る流量制御弁９０の圧力室９４に圧力が高くなる。よっ
て、この場合はスプリング９３の押圧力に打ち勝ってス
プール弁９２が図示上に押され、これにより主吸入通路
８５の開度を規制する。

【００４９】したがって、この場合は吸入口７７に導入
された低温低圧の冷媒は、主として吸入口７７からバイ
パス通路８２を通じて変速機室２２へ送り込まれるよう
になり、このため、変速機室２２に送られる低温冷媒の
量が多くなるから、変速機室２２の冷凍機油２３を冷却
する。

【００５０】このように、流量制御弁９０の作用により
変速機室２２へ導入する冷媒量を制御するから、冷凍機
油２３の温度が所定の範囲、例えば４３〜８０℃程度に
保たれ、冷凍機油２３に対する冷媒の溶解度を１０％以
下と低くすることができる。よってトラクション係数の
低下を防止し、摺動部のスリップ率を低くすることがで
き、油膜厚さを大きくして摩耗を防止し、動力伝達部の
異常摩耗によって動力伝達不能を防止することができ
る。

【００５１】図５は、冷媒の溶解度とトラクション係数
の関係を示すもので、冷媒溶解度が高くなるとトラクシ
ョン係数が低下することが判る。

【００５２】また、図６は、冷媒の温度と、圧力と、冷
凍機油に対する冷媒の溶解度との関係を示す特性図であ
り、温度が低くなる程冷媒の溶解度が高くなることが理
解できる。

【００５３】圧縮機５０が冷房能力を一定に制御してい
る状態では、圧縮機５０における冷媒の吸入圧力は約
０．２５〜０．３ＭＰａ．abs に設定されており、この
ような状況で潤滑油の温度が４０〜４５℃に達した場合
に流量制御弁９０により主吸入通路８５の開口面積を減
じるように作動させれば、冷凍機油２３に対する冷媒の
溶解度を５〜１０％に保つことができることが確認され
ている。これによりトラクション係数を高く維持するこ
とができる。

【００５４】なお、本発明は上記実施例の構造に制約さ
れるものではない。

【００５５】すなわち、上記実施例では変速機２０とし
て遊星コーン型変速機について説明したが、冷凍能力に
より変速比を制御する変速機であれば、他の構造の変速
機でも実施可能である。

【００５６】また、上記実施例では、圧縮機５０として
ベーン型圧縮機を用いた場合を説明したが、圧縮機はプ
ランジャ加圧型であっても実施可能である。

【００５７】さらに、上記実施例の場合、流量制御弁９
０を主吸入通路８５に設置し、圧縮機５０の吐出圧力が
低くなった場合に主吸入通路８５の通路面積を広げて変
速機室２２に送り込まれる冷媒の量を規制するようにし
たが、本発明は、吸入口７７から変速機室２２に通じる
バイパス通路８２に流量制御弁を設けてもよい。ただ
し、バイパス通路８２に流量制御弁を設ける場合は、圧
縮機５０の吐出圧力が低い場合にこの通路面積を絞って
変速機室２２に送り込まれる冷媒の量を規制するように
する。

【００５８】また、上記実施例の流量制御弁９０は、オ
イル分離室５８の圧力を導入して圧力差により作動する
ようにしたが、オイル分離室５８以外に吐出室７１や吐
出パイプの高圧を導入して作動するようにしてもよい。

【００５９】さらにまた、上記実施例では、流量制御弁
９０が圧縮機の吐出側高圧と吸入側低圧との差圧にもと
づいて作動されるようにしたが、特に可変容量機構を備
えた圧縮機では吸入側圧力がほぼ一定に制御されるよう
になっているため、吸入側圧力に代えて大気圧を用い、
吐出側圧力と大気圧との差圧に応じて流量制御弁９０を
作動させるようにしてもよい。

【００６０】さらに、圧縮機内部に生じる中間圧力と吐
出側圧力との差圧に応じて流量制御弁９０を作動させる
ようにしてもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
縮機の吐出側高圧の変動に応じて流量制御弁を作動さ
せ、この流量制御弁により冷凍サイクルから圧縮機室に
流れ込む冷媒の量を制御するから、圧縮機の負荷に応じ
て圧縮機室の潤滑油の温度を適温に保つことができる。
よって、潤滑油としての冷凍機油に冷媒が過剰に溶解す
るのを防止し、冷媒溶解度を低く保つことができ、潤滑
油のトラクション係数を高く維持して変速機の摺動部に
おけるスリップや摩耗を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す自動車用空調装置の変
速機付圧縮機の側断面図。

【図２】同実施例の図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面
図。

【図３】同実施例の図１におけるＢ−Ｂ線に沿う断面
図。

【図４】同実施例の図３におけるＣ−Ｃ線に沿う断面
図。

【図５】冷媒の溶解度とトラクション係数の関係を示す
特性図。

【図６】冷媒の温度、圧力、冷凍機油に対する冷媒溶解
度の関係を示す特性図。

【符号の説明】

１０…入力軸、１１…従動側プーリ、２０…変速機、２
１…ケーシング、２２…変速機室、２３…冷凍機油、２
４…入力ディスク、２５…出力ディスク、２６…遊星コ
ーン、３０…変速リング、３１…駆動機構、５０…圧縮
機、５１…主ハウジング、５５…吸入室、６０…ロー
タ、６７…ベーン、６８…圧縮室、７７…吸入口、８１
…オーバーフロー孔、８２…バイパス通路、８５…主吸
入通路、９０…流量制御弁、９２…スプール弁、９３…
スプリング、９４…圧力室、９５…圧力導入通路。

【手続補正書】

【提出日】平成４年４月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 自動車用空調装置の変速機付圧縮
機

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用空調装置の冷
媒圧縮機に係り、入力回転数が変化しても圧縮機を必要
な回転数に制御することができる変速機を備えた圧縮機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の空調装置に用いられる冷凍サイ
クルの冷媒用圧縮機は、一般に自動車に搭載されている
走行用エンジンを動力源として駆動されるようになって
いるため、エンジンの回転により直接圧縮機を運転する
場合は圧縮機の入力回転数が自動車用エンジンの回転数
に応じて変化し、よって自動車の走行状況等によって大
きく変動する。この変動を回避するため、従来の場合、
冷房能力が過剰になると、圧縮機に取付けた電磁クラッ
チをオン・オフ制御して圧縮機を起動、停止するように
し、これにより冷房能力を制御する手段が採用されてい
た。しかしながら、電磁クラッチをオン・オフ制御する
ようにすると、圧縮機の起動、停止によるショックが発
生し、また吹出口から吹き出される空気の急激な温度変
化によるフィーリングの悪化を招くなどの不具合があ
る。

【０００３】このような不具合を防止するため、エンジ
ンの回転数の変化に拘らず圧縮機の回転数を制御するこ
とができる変速機付圧縮機が、例えば特開昭６２−１７
０７８７号公報などにより提案されている。この種の変
速機付圧縮機は、入力軸に無段変速機を連結し、この変
速機に圧縮機を直列に連結した構造となっており、変速
機の変速比を制御することによりエンジン側の回転数の
影響を受けることなく変速比を任意に選択することがで
きる。このため、冷房負荷に応じて変速機の変速比を
「０から最大」まで無段階に制御することにより、エン
ジン側の変動を受けずに必要な冷房能力を得ることがで
きるようになり、圧縮機の高効率回転域を高頻度で使用
できる等から省動力が図れ、また過剰な高速回転を制御
することにより静粛で、耐久性に優れた運転が可能にな
るなどの利点がある。

【０００４】ところで、この種の変速機付圧縮機は遊星
コーンが複数のディスクと摩擦接触する構造であるた
め、潤滑油により潤滑および冷却する必要があり、この
ため従来、変速機部分は専用の潤滑油を用いて潤滑され
るようになっており、これにより小型で高トルクの動力
伝達を実現している。この場合、専用の潤滑油はオイル
冷却装置により油温の上昇を防止し、油温を適温に保っ
てトラクション係数を高く維持するようにしている。し
かしながら、専用のオイル冷却装置は、格別なオイルク
ーラやオイルポンプ等が必要であり、これらの部品点数
が増すので車両への搭載性が悪化する欠点がある。

【０００５】これを解決するため、変速機を変速機室に
収容し、この変速機室に圧縮機の潤滑と同一の冷凍機油
を導入してこの冷凍機油で変速機を潤滑するようにした
提案がなされている。すなわち、冷凍サイクル回路に組
込んだ冷媒の圧縮機は潤滑方式として従来から、冷媒ガ
ス中に冷凍機油（潤滑油）を適量混合しており（通常は
潤滑油の混合割合を２〜１０重量％）、この冷凍機油を
圧縮機の圧縮運転にもとづいて冷媒に混ぜて循環するよ
うにし、このことにより冷房運転中の圧縮機を潤滑して
いる。したがって、このような圧縮機の潤滑に用いられ
る冷凍機油を、これに連結される変速機の潤滑にも用い
るようにすれば、変速機の動力伝達損失による発熱を、
変速機室に導入した冷媒により冷却することができ、し
かもこの熱はコンデンサにより放熱することができるの
で格別なオイル冷却装置などが不要になる等の利点があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷媒ガ
スに混合した冷凍機油を変速機の潤滑に共用しようとす
る場合、通常冷凍機油中には冷媒が１０〜４０％程度溶
解しているから、この冷媒溶解度によりトラクション係
数が大幅に変化する。つまり、冷凍機油中の冷媒溶解度
が高くなると純粋な冷凍機油に比べてトラクション係数
が低下し、かつ粘度−圧力係数も低下し、このため摩擦
伝達部におけるスリップ率が増加し、油膜厚さが低下す
るので摩耗が進み、摩擦面の面荒れやグロススリップを
発生する心配がある。

【０００７】本発明はこのような事情に着目してなされ
たもので、その目的とするところは、圧縮機の負荷に応
じて変速機室の冷凍機油（潤滑油）温度を適温に制御す
ることにより冷凍機油中への冷媒の溶解度を低くし、ト
ラクション係数を高く保ち、スリップや摩耗を防止する
ことができる自動車用空調装置の変速機付圧縮機を提供
しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、エンジンにより駆動される入力軸に、冷凍能
力に応じて変速比が制御される変速機を連結するととも
に、この変速機の出力側に冷凍サイクルに接続された冷
媒圧縮機を連結し、上記変速機は潤滑油を貯えた変速機
室に収容し、この変速機を上記潤滑油により潤滑すると
ともに、この潤滑油は冷媒ガスに混合されて冷凍サイク
ルを循環する冷凍機油を共用するようにし、上記冷凍サ
イクルから帰還する冷媒の吸入経路を、上記圧縮機の吸
入室に通じる主吸入通路および上記変速機室を経て上記
圧縮機の吸入室に接続したバイパス通路とに分岐し、上
記主吸入通路もしくはバイパス通路に流量制御弁を設
け、この流量制御弁を上記圧縮機の吐出側高圧の変動に
応じて作動させるようにし、この流量制御弁により冷凍
サイクルから帰還して変速機室に流れ込む冷媒の量を制
御して変速機室内の潤滑油の温度を制御するようにした
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】変速機の機能を正常な状態に維持して長寿命を
得ようとするには、変速機室内における冷凍機油（潤滑
油）中の冷媒溶解度を１０％以下に保つことが望まれ
る。しかし、上記冷凍機油中の冷媒溶解度は、変速機室
内の圧力と、潤滑油の温度で決まる。変速機室内の圧力
は通常圧縮機の吸入側圧力に等しく保たれ、例えば０．
１〜０．４ＭＰａ．abs 程度に維持されるが、潤滑油の
温度は、変速機における摩擦部分で発生する摩擦熱つま
り損失熱と、潤滑油の油量および冷媒の流入量により変
動する。空調装置の冷房負荷が小さい場合は、圧縮機の
負荷が小さいので変速機の損失熱が低くなり、変速機室
に貯えられている冷凍機油の油温が低くなる傾向にあ
り、逆に、空調装置の冷房負荷が高い場合は、圧縮機の
負荷が大きくなるから変速機の動力伝達損失が多くな
り、変速機室に貯えられている冷凍機油の油温が高くな
る傾向にある。したがって、冷凍機油の油温は圧縮機の
負荷に応じて調整することができ、圧縮機の負荷に応じ
て変速機室に供給される冷媒の流入量を制御すれば、最
適な油温を維持することができる。上記構成の本発明の
変速機付圧縮機によると、空調装置の冷房負荷が小さ
く、つまり圧縮機の負荷が小さい場合は、圧縮機の吐出
側高圧が低くなるのでこの圧力変動に応じて流量制御弁
が作動し、冷凍サイクルから変速機室に流れ込む冷媒の
量を減少させるようになり、変速機室の潤滑油の温度低
下を抑止することができる。また逆に、空調装置の冷房
負荷が大きくなる等のように、圧縮機の吐出側高圧が高
くなると、この圧力変動に応じて上記流量制御弁が作動
して冷凍サイクルから変速機室に流れ込む冷媒の量を増
加させるようになり、これにより変速機室の潤滑油の温
度を引き下げることができる。したがって、圧縮機の吐
出側圧力に応じて変速機室の潤滑油の温度を最適温度に
保つことができ、この結果、トラクション係数を高く保
つことができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明を図面に示す一実施例にもと
づいて説明する。図１は自動車用空調装置に用いられる
変速機付圧縮機を示し、この変速機付圧縮機は入力軸１
０に変速機２０を介して圧縮機５０を連結して構成され
ている。入力軸１０は従動側プーリ１１を備え、この従
動側プーリ１１は自動車に搭載されている走行用エンジ
ンのクランク軸に取着した駆動側プーリ（図示しない）
に対して無端状Ｖベルトで連結される。つまり、従動側
プーリ１１は走行用のエンジンを動力源として回転さ
れ、これにより変速機付圧縮機を駆動するようになって
いる。変速機２０は、例えば遊星コーンを用いた摩擦無
段式の変速装置であり、これは後で説明する。

【００１１】圧縮機５０は、本実施例の場合ベーン型圧
縮機であり、まずこれから説明する。図において５１は
主ハウジングを示す。この主ハウジング５１の内面５２
は、図２に示すように、若干いびつな形の円筒面をなし
ている。この主ハウジング５１の前端部はフロントプレ
ート５３により閉塞されており、このフロントプレート
５３にはフロントハウジング５４が連結されている。フ
ロントプレート５４とフロントハウジング５４の間には
吸入室５５が形成されている。主ハウジング１の後端部
はリアプレート５６により閉塞されており、このリアプ
レート５６にはリアハウジング５７が連結されている。
リアプレート５６とリアハウジング５７の間にはオイル
分離室５８が形成されている。上記フロントハウジング
５４と、フロントプレート５３、主ハウジンググ５１、
リアプレート５７およびリアハウジング５７は、スルー
ボルト５９によって一体的に連結されている。主ハウジ
ング５１には、ロータ６０が収容されている。ロータ６
０は主ハウジング５１内に偏心して配置されており、こ
のロータ６０の一端には駆動軸６１が設けられていると
ともに、他端には支持軸６２が一体に設けられている。
駆動軸６１および支持軸６２は、それぞれ上記フロント
プレート５３およびリアプレート５６に対し、ラジアル
軸受６３、６４により回転自在に支持されている。駆動
軸６１は、フロントハウジング５５を貫通して図１の左
側に導出されており、この端部は後述する変速機２０に
連結されている。

【００１２】ロータ６０には、図２に示すように、十字
形のベーン溝６６が形成されており、これらベーン溝６
６には、それぞれベ−ン６７…が放射方向に摺動自在に
収容されている。主ハウジング５１の内面５２と、フロ
ントプレ―ト５３、リアプレ―ト５７、ロータ６０およ
び各ベ−ン６７…とで囲まれた空間は圧縮室６８…を構
成しており、上記ロータ６０の回転に伴ってこれら圧縮
室６８…は容積を変化する。この圧縮室６８…の容積が
増大する領域は吸入行程となり、また圧縮室６８…の容
積が縮小する領域は圧縮行程およびこれに続いて吐出行
程となる。

【００１３】主ハウジンググ５１の側壁には、上記圧縮
室６８が吐出行程となる位置に対向して吐出室ハウジン
グ７０が取付けられている。この吐出室ハウジング７０
には吐出室７１が形成されている。そして、主ハウジン
グ５１の側壁には、圧縮室６８が吐出行程にある場合に
この圧縮室６８と吐出室７１とを連通する吐出孔７２が
開口されており、この吐出孔７２は逆止弁構造の吐出弁
７３により開閉されるようになっている。

【００１４】上記吐出室ハウジング７０は、リアプレー
ト５６に形成した吐出通路７４を介して前記オイル分離
室５８に導通している。このオイル分離室５８は吐出口
７５に取着される吐出パイプ（図示しない）を通じて冷
凍サイクルのコンデンサに接続される。なお、このオイ
ル分離室５８には圧力導入通路９５が接続されており、
この圧力導入通路９５は後述する流量制御弁９０に接続
されている。

【００１５】フロントプレート５３には、圧縮室６８が
吸入行程にある場合にこの圧縮室６８に導通する吸入孔
７６が形成されており、この吸入孔７６はフロントハウ
ジング５４に形成した吸入室５５に通じている。この吸
入室５５は後述する流量制御弁９０および吸入口７７
（図３に示す）を介して冷凍サイクルのエバポレータに
連結されている。

【００１６】このような構成によるベーン型圧縮機は、
自動車走行用エンジンの回転力が駆動軸６１を通じてロ
ータ６０に伝えられることによりこのロータ６０が主ハ
ウジング５１内で回転し、この回転に伴ない冷凍サイク
ルのエバポレータから吸入室５５を通じて導入した冷媒
を吸入孔７６から圧縮室６８内に吸入する。吸入された
冷媒は圧縮室６８の容積減少に伴って圧縮され、吐出孔
７２より吐出弁７３を押し開いて吐出室７１に吐出され
る。この冷媒は、冷媒通路７４からオイル分離室５８に
送られ、このオイル分離室５８内で比重の差により冷凍
機油成分を分離して純度を高め、この冷媒は吐出口７５
を経て冷凍サイクルのコンデンサ側へ吐出される。

【００１７】次に、変速機２０について説明する。２１
はケーシングであり、このケーシング２１は上記圧縮機
５０のフロントハウジング５４の周部に、図示しないボ
ルトにより密閉的に連結されている。このケーシング２
１は、略キャップ状をなしており、内部に変速機室２２
を形成している。この変速機室２２には冷凍機油２３
（潤滑油）が貯溜されている。

【００１８】このケ−シング２１のフロント側壁部に
は、前記入力軸１０がラジアル軸受１２により回転自在
に支持されている。この入力軸１０は、前記圧縮機５０
の駆動軸６１の軸線と同軸をなしており、ケーシング２
１の側壁を貫通している。この入力軸１０の貫通端には
前記従動側プーリ１１が装着されており、エンジンの回
転を入力軸１０へ伝達するようになっている。なお、１
３はプーリ支持用のラジアル軸受、１４は従動側プーリ
１１とラジアル軸受１２との間の入力軸部分に設けたオ
イルシ−ルを示す。

【００１９】また入力軸１０のハウジング２１内に突出
した端部には、入力ディスク２４が一体的に回転するよ
うに取着されている。これに対し、前記圧縮機５０の駆
動軸６１の突出端には出力ディスク２５が、後述する伝
達ディスクおよびカムディスクを介して一体的に回転す
るように取り付けられている。これら入力ディスク２４
と出力ディスク２５の間には複数の遊星コーン２６（２
個だけ図示）が配置されている。

【００２０】遊星コーン２６は３つの伝動面を有する略
傘状をなしている。すなわち、遊星コーン２６は、円錐
部２７ａと、この円錐部２７ａの円錐底面２７ｂと、こ
の円錐部２７ａと同軸をなして形成された小径なリング
部２７ｃおよびこのリング部２７ｃと同軸をなして形成
された取付軸２７ｄを一体的に有している。円錐部２７
ａは後述する変速リング３０に摩擦係合しているととも
に、円錐底面２７ｂは上記出力ディスク２５の外周面と
摩擦係合し、小径なリング部２７ｃは入力ディスク２４
の外周端と摩擦係合している。

【００２１】このような遊星コーン２６は、その取付軸
部２７ｄがコーンリテーナ２８に適当なクリアランスを
存して回転自在に装着されており、このコーンリテーナ
２８は、入力軸１０に対して回転自在に支持されてい
る。したがって、これら遊星コーン２６…は自転および
公転が自在となっており、円錐部２７ａに摩擦係合して
いる変速リング３０が入力軸１０の軸線方向に沿ってス
ライドすることにより遊星コーン２６の接触点の位置が
頂角から周縁部の間で変化し、このため自転速度と公転
速度が変化するので入力軸１０から伝えられた回転速度
を変速できるようになっている。本実施例では、例えば
「変速比０（円錐部２７ａの周縁近傍の位置）から変速
比１（円錐部２７ａの頂角近傍の位置）」の範囲で回転
を無段で変速するようにしてある。

【００２２】上記変速リング３０は駆動機構３１により
駆動される。駆動機構３１は、ケ−シング２１の上部に
取着した駆動モータ３２を有しており、この駆動モータ
３２はケ−シング２１の上部に設けたねじ軸３３を回転
するようになっている。ケ−シング２１の上部には、ね
じ軸３３の軸方向に沿ってガイトピン３４が設けられて
おり、このガイドピン３４にはカムブロック３５が軸方
向に摺動自在に取着されている。このカムブロック３５
は上記ねじ軸３３にねじ係合している。したがって、駆
動モータ３２によりねじ軸３３を回転駆動すると、カム
ブロック３５がガイドピン３４に案内されて軸方向に移
動する。このようなカムブロック３５には、前記変速リ
ング３０が係合しており、この変速リング３０は入力軸
１０の軸線回りに同軸的に取着されていて上記カムブロ
ック３５と一体的に軸方向へ移動されるようになってい
る。

【００２３】よって、遊星コーン２６の円錐部２７ａに
摩擦係合している上記変速リング３０が軸線方向に沿っ
てスライドすることにより遊星コーン２６の接触点の位
置が頂角から周縁部の間で変化し、このため入力軸１０
からの回転速度を変速できるようになっている。つま
り、変速リング３０が図１の矢印Ｈで示す通り、遊星コ
ーン２６…の円錐部２７ａの周縁部に摩擦係合している
場合は、有効接触半径が大きくて遊星コーン２６…の公
転速度が大きくて自転速度は小さく、この場合変速比は
０に近くなる。また、変速リング３０が図１の矢印Ｌで
示す通り、遊星コーン２６…の円錐部２７ａの頂点部に
近づく場合は、有効接触半径が小さくなり、遊星コーン
２６…の公転速度が減少し、自転速度が大きくなり、こ
の場合は変速比は１に近くなる。よって、変速比０（円
錐部２７ａの周縁近傍の位置）から変速比１（円錐部２
７ａの頂角近傍の位置）の範囲で回転を無段階で変速す
ることができる。

【００２４】上記出力ディスク２５は、カムディスク３
７および伝達ディスク３８により圧縮機５０の駆動軸６
１に回転を伝える。つまり、カムディスク３７はラジア
ル軸受３９により入力軸１０に回転自在に支持されてい
る。そして、出力ディスク２５とカムディスク３７は、
互いに対向する板面部分に配置した複数の鋼球４１…お
よびこれら鋼球４１…の動きを規制する図示しない凹部
によって動力的に結合されている。また、出力ディスク
２５とカムディスク３７との間には、複数の圧縮コイル
スプリング４２…が介装されており、この圧縮コイルス
プリング４２…の弾性力により、出力ディスク２５を常
に遊星コーン２６に押圧付勢させている。

【００２５】カムディスク３７と伝達ディスク３８はね
じ４３…により連結されており、この伝達ディスク３８
は圧縮機５０の駆動軸６１にスプライン係合してこの駆
動軸６１と一体に回転するようになっている。よって、
出力ディスク２５から出力された回転はカムディスク３
７および伝達ディスク３８を介して圧縮機５０の駆動軸
６１に出力するようにしている。なお、４０はカムディ
スク３７のスラスト荷重を支持するスラスト軸受であ
る。

【００２６】こうした遊星コーン２６およびコーンリテ
−ナ２８の配置により、これら遊星コーン２６および変
速リング３０は、ケーシング２１に形成した変速機室２
２の冷凍機油２３中に浸漬されるようになっており、遊
星コーン２６の公転、自転による冷凍機油２３の跳ね上
げにより、変速機２０の摺動部分に冷凍機油２３を供給
するようにしている。

【００２７】上記ケーシング２１の内部に形成した変速
機室２２に冷凍機油２３を導入するため、以下のような
構造を採用してある。すなわち、図３はフロントハウジ
ング５４を図１の矢印Ｂ−Ｂ方向からみた図であり、こ
のフロントハウジング５４には比較的上部に位置して、
圧力の均衡を計る均圧孔を兼ねたオーバーフロー孔８１
が形成されており、このオーバーフロー孔８１は変速機
室２２と前記吸入室５５とを連通している。そして、こ
のフロントハウジング５４の側壁には、冷凍サイクルの
エバポレータに対し、図示しない吸入パイプを通じて接
続される吸入口７７が開口されている。この吸入口７７
はバイパス通路８２によって低圧の変速機室２２に通じ
ている。したがって、変速機室２２には上記吸入口７７
からバイパス通路８２を通じて冷媒が供給され、この冷
媒に混合されている冷凍機油２３がこの変速機室２２に
導入され、ここで分離されるようになっている。この変
速機室２２内が所定の圧力および液面に達すると、上記
オーバーフロー孔８１を介してその圧力や冷媒および冷
凍機油２３が吸入室５５へ逃がされるようになってい
る。

【００２８】さらに、上記フロントハウジング５４の側
壁には、上記吸入口７７と吸入室５５とを連通させる主
吸入通路８５が形成されている。この主吸入通路８５に
は、この通路の開口面積を制御する前記流量制御弁９０
が設けられている。流量制御弁９０は、図４にも示す通
り、主吸入通路８５と直交するように形成した取付け孔
９１内にスプール弁９２を摺動自在に嵌挿して構成して
あり、このスプール弁９２の一端はコイルばね９３によ
り押圧されているとともに、他端は圧力室９４に望まさ
れている。圧力室９４は閉塞体９６に形成した圧力導入
通路９５に通じており、この圧力導入通路９５は、前記
した圧縮機５０のオイル分離室５８に接続されている。
つまり、圧力室９４は圧縮機５０のオイル分離室５８に
通じており、よって圧縮機５０の吐出側高圧を導入する
ようになっている。したがって、スプール弁９２は一端
側のコイルばね９３と、他端側の圧力室９４の圧力との
押圧力の差により摺動移動するようになっている。

【００２９】圧力室９４の圧力が所定圧力よりも低い場
合は、スプール弁９２が図３および図４の状態から図示
の下方に移動し、これにより主吸入通路８５を開き、吸
入口７７を主吸入通路８５を経て吸入室５５に連通させ
るようになっている。この場合は、吸入口７７から吸入
室５５に向かって直接送られる冷媒の量が増し、吸入口
７７からバイパス通路８２を通じて変速機室２２へ送り
込まれ冷媒の量を減じるようになる。よって、変速機室
２２に送られる低温冷媒の供給量が少なくなり、変速機
室２２の冷凍機油２３の冷却を抑制するようになってい
る。

【００３０】このような構成の自動車用空調装置の変速
機付圧縮機について作用を説明する。自動車のエンジン
を起動させると、エンジンの回転が駆動側プーリ、Ｖベ
ルトおよび従動側プーリ１１介して変速機付圧縮機の入
力軸１０に伝達される。これにより入力軸１０の回転が
入力ディスク２４から遊星コーン２６に伝達され、遊星
コーン２６を自転ならびに公転させる。

【００３１】図示しない制御器から駆動モータ３２に信
号を送り、この駆動モータ３２でねじ軸３３を回転する
と、カムブロック３５がガイドピン３４に案内されて軸
方向へ移動する。このため、遊星コーン２６の円錐部２
７ａと摩擦係合している変速リング３０が軸線方向に沿
ってスライドし、遊星コーン２６の接触点の位置が頂角
から周縁部の間で変化し、このため入力軸１０からの回
転速度を変速して出力ディスク２５に伝える。出力ディ
スク２５に出力された変速回転はカムディスク３７およ
び伝達ディスク３８を介して圧縮機５０の駆動軸６１に
伝えられ、よって圧縮機５０が駆動される。

【００３２】圧縮機５０においては、駆動軸６１に回転
が伝えられることによりロータ６０が主ハウジング５１
内で回転し、この回転に伴ない圧縮室６８が容積を拡張
する過程で、冷媒を吸入室５５から吸入孔７６を通じて
吸入する。吸入された冷媒は圧縮室６８の容積減少に伴
って圧縮され、吐出孔７２から吐出弁７３を押し開いて
吐出室７１に吐出される。この冷媒は、冷媒通路７４か
らオイル分離室５８に送られ、このオイル分離室５８の
吐出口７５から冷凍サイクルのコンデンサ側へ吐出され
る。

【００３３】冷凍サイクルを循環した冷媒はエバポレー
タからフロントハウジング５４の吸入口７７に帰還され
る。吸入口７７に帰還された冷媒は、バイパス通路８２
を通じてケ−シング２１内に形成した変速機室２２に導
入される。変速機室２２では冷媒ガス中に混合されてい
る冷凍機油２３が分離され、この冷凍機油２３の油量を
オーバーフロー孔８１の高さまで維持する。

【００３４】なお、変速機室２２内の冷凍機油２３がオ
ーバーフロー孔８１よりも多くなると、この冷凍機油２
３はオーバーフロー孔８１を経て吸入室５５に流れ込
み、よって、変速機室２２内の冷凍機油２３の量を一定
に保つ。

【００３５】また、この変速機室２２はオーバーフロー
孔８１を経て吸入室５５に通じているので、上記吸入口
７７、変速機室２２および吸入室５５の圧力は圧縮機の
吸入圧と等しい低圧に保たれている。通常、この吸入圧
は０．１〜０．４ＭＰａ．abs 程度である。

【００３６】そして、遊星コーン２６が公転すると、変
速機室２２に溜まっている冷凍機油２３に浸漬され、ま
たこの冷凍機油を跳ね上げるから、この冷凍機油２３に
より変速機２０の各摺動部を潤滑する。

【００３７】冷凍サイクルによる冷凍能力が低い場合
は、制御器からの指令により変速機２０は変速比が小さ
く、圧縮機５０の回転数は低い。このような運転状態で
は変速機２０の動力伝達損失は低く、摩擦熱の発生は少
ないから変速機室２２の冷凍機油２３の温度が低下す
る。この場合、冷凍サイクルの負荷は低く、圧縮機５０
の吐出圧が低いので、オイル分離室５８内の冷媒圧力も
比較的低い。このオイル分離室５８内の圧力は圧力導入
通路９５を通じて流量制御弁９０の圧力室９４に作用し
ており、この圧力室９４の圧力が所定圧力よりも低いの
でスプリング９３の押圧力によりスプール弁９２が押さ
れ、これにより主吸入通路８５を開く。したがって、こ
の場合は吸入口７７に導入されている低温低圧の冷媒が
主吸入通路８５から吸入室５５へ導入されるようにな
り、吸入口７７からバイパス通路８２を通じて変速機室
２２へ送り込まれ冷媒の量が減じられる。このため、変
速機室２２に送られる低温冷媒の量が少なくなり、変速
機室２２の冷凍機油２３の冷却を抑える。

【００３８】一方、冷凍サイクルによる冷凍能力が高い
場合は、圧縮機５０の負荷が高くなるので変速機２０の
動力伝達損失が大きくなり、摩擦熱の発生が増して変速
機室２２の冷凍機油２３の温度が高くなる。この場合、
圧縮機５０の吐出圧が高いので、オイル分離室５８内の
冷媒圧力が高く、このオイル分離室５８内の圧力が圧力
導入通路９５を介して導かれる流量制御弁９０の圧力室
９４に圧力が高くなる。よって、この場合はスプリング
９３の押圧力に打ち勝ってスプール弁９２が図示上に押
され、これにより主吸入通路８５の開度を規制する。し
たがって、この場合は吸入口７７に導入された低温低圧
の冷媒は、主として吸入口７７からバイパス通路８２を
通じて変速機室２２へ送り込まれるようになり、このた
め、変速機室２２に送られる低温冷媒の量が多くなるか
ら、変速機室２２の冷凍機油２３を冷却する。

【００３９】このように、流量制御弁９０の作用により
変速機室２２へ導入する冷媒量を制御するから、冷凍機
油２３の温度が所定の範囲、例えば４３〜８０℃程度に
保たれ、冷凍機油２３に対する冷媒の溶解度を１０％以
下と低くすることができる。よってトラクション係数の
低下を防止し、摺動部のスリップ率を低くすることがで
き、油膜厚さを大きくして摩耗を防止し、動力伝達部の
異常摩耗によって動力伝達不能を防止することができ
る。

【００４０】図５は、冷媒の溶解度とトラクション係数
の関係を示すもので、冷媒溶解度が高くなるとトラクシ
ョン係数が低下することが判る。

【００４１】また、図６は、冷媒の温度と、圧力と、冷
凍機油に対する冷媒の溶解度との関係を示す特性図であ
り、温度が低くなる程冷媒の溶解度が高くなることが理
解できる。

【００４２】圧縮機５０が冷房能力を一定に制御してい
る状態では、圧縮機５０における冷媒の吸入圧力は約
０．２５〜０．３ＭＰａ．abs に設定されており、この
ような状況で潤滑油の温度が４０〜４５℃に達した場合
に流量制御弁９０により主吸入通路８５の開口面積を減
じるように作動させれば、冷凍機油２３に対する冷媒の
溶解度を５〜１０％に保つことができることが確認され
ている。これによりトラクション係数を高く維持するこ
とができる。

【００４３】なお、本発明は上記実施例の構造に制約さ
れるものではない。すなわち、上記実施例では変速機２
０として遊星コーン型変速機について説明したが、冷凍
能力により変速比を制御する変速機であれば、他の構造
の変速機でも実施可能である。

【００４４】また、上記実施例では、圧縮機５０として
ベーン型圧縮機を用いた場合を説明したが、圧縮機はプ
ランジャ加圧型であっても実施可能である。

【００４５】さらに、上記実施例の場合、流量制御弁９
０を主吸入通路８５に設置し、圧縮機５０の吐出圧力が
低くなった場合に主吸入通路８５の通路面積を広げて変
速機室２２に送り込まれる冷媒の量を規制するようにし
たが、本発明は、吸入口７７から変速機室２２に通じる
バイパス通路８２に流量制御弁を設けてもよい。ただ
し、バイパス通路８２に流量制御弁を設ける場合は、圧
縮機５０の吐出圧力が低い場合にこの通路面積を絞って
変速機室２２に送り込まれる冷媒の量を規制するように
する。

【００４６】また、上記実施例の流量制御弁９０は、オ
イル分離室５８の圧力を導入して圧力差により作動する
ようにしたが、オイル分離室５８以外に吐出室７１や吐
出パイプの高圧を導入して作動するようにしてもよい。

【００４７】さらにまた、上記実施例では、流量制御弁
９０が圧縮機の吐出側高圧と吸入側低圧との差圧にもと
づいて作動されるようにしたが、吸入側圧力に代えて大
気圧を用いて、吐出側圧力と大気圧との差圧に応じて流
量制御弁９０を作動させるようにしてもよい。

【００４８】さらに、圧縮機内部に生じる中間圧力と吐
出側圧力との差圧に応じて流量制御弁９０を作動させる
ようにしてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
縮機の吐出側高圧の変動に応じて流量制御弁を作動さ
せ、この流量制御弁により冷凍サイクルから変速機室に
流れ込む冷媒の量を制御するから、圧縮機の負荷に応じ
て変速機室の潤滑油の温度を適温に保つことができる。
よって、潤滑油としての冷凍機油に冷媒が過剰に溶解す
るのを防止し、冷媒溶解度を低く保つことができ、潤滑
油のトラクション係数を高く維持して変速機の摺動部に
おけるスリップや摩耗を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す自動車用空調装置の変
速機付圧縮機の側断面図。

【図２】同実施例の図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面
図。

【図３】同実施例の図１におけるＢ−Ｂ線に沿う断面
図。

【図４】同実施例の図３におけるＣ−Ｃ線に沿う断面
図。

【図５】冷媒の溶解度とトラクション係数の関係を示す
特性図。

【図６】冷媒の温度、圧力、冷凍機油に対する冷媒溶解
度の関係を示す特性図。

【符号の説明】 １０…入力軸、１１…従動側プーリ、２０…変速機、２
１…ケ−シング、２２…変速機室、２３…冷凍機油、２
４…入力ディスク、２５…出力ディスク、２６…遊星コ
ーン、３０…変速リング、３１…駆動機構、５０…圧縮
機、５１…主ハウジング、５５…吸入室、６０…ロー
タ、６７…ベーン、６８…圧縮室、７７…吸入口、８１
…オーバーフロー孔、８２…バイパス通路、８５…主吸
入通路、９０…流量制御弁、９２…スプール弁、９３…
スプリング、９４…圧力室、９５…圧力導入通路。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより駆動される入力軸に、冷
   凍能力に応じて変速比が制御される変速機を連結すると
   ともに、この変速機の出力側に冷凍サイクルと接続され
   た冷媒圧縮機を連結し、上記変速機は潤滑油を貯えた変
   速機室に収容し、この変速機を上記潤滑油により潤滑す
   るとともに、この潤滑油は冷媒ガスに混合されて冷凍サ
   イクルを循環する冷凍機油を共用するようにし、上記冷
   凍サイクルから帰還する冷媒の吸入経路を、上記圧縮機
   の吸入室に通じる主吸入通路および上記変速機室を経て
   上記圧縮機の吸入室に接続したバイパス通路とに分岐
   し、上記主吸入通路もしくはバイパス通路に流量制御弁
   を設け、この流量制御弁を上記圧縮機の吐出側高圧の変
   動に応じて作動させるようにし、この流量制御弁により
   冷凍サイクルから帰還して圧縮機室に流れ込む冷媒の量
   を制御して変速機室内の潤滑油の温度を制御するように
   したことを特徴とする自動車用空調装置の変速機付圧縮
   機。