JPH05296148A - 自動車用空調装置の変速機付圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】起動時に冷媒が変速機室に逆流するのを防止
し、かつ圧縮機の負荷に応じて変速機室の冷凍機油（潤
滑油）温度を適温に制御して、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。 【構成】変速機室２２に収容した変速機２０により圧縮
機５０を駆動し、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８
５と変速機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吸入圧
と吐出圧との差圧に応じて作動する流量制御弁９０を設
け、差圧が小さい場合にバイパス通路を閉じるようにし
た。 【作用】吸入側と吐出側の圧力差により流量制御弁が作
動するので、起動時に冷媒が変速機室に逆流するのを防
止し、冷凍サイクルから変速機室に流れ込む冷媒の量を
制御して圧縮機の負荷に応じて潤滑油を適温に保つこと
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媒用圧
縮機は、自動車に搭載されている走行用エンジンを動力
源として駆動するようになっているため、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圧縮性能が大きく変動
する。この変動を回避するため、従来の場合、必要とす
る冷房能力に応じて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、電磁クラッチによりオン・オフ制御する
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よ
うにした変速機付圧縮機が、例えば特開昭６２−１７０
７８７号公報などにより提案されている。この変速機付
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
ことなく圧縮機の回転数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」まで無段階に制御して、エンジン側の変動の
影響を受けずに必要な冷房能力を得ることができる。よ
って、圧縮機の高効率回転域を高頻度で使用することが
できる等の理由から、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となってお
り、よってこれらの摩擦接触箇所を潤滑油により潤滑お
よび冷却する必要がある。従来の場合、変速機部分は専
用の潤滑油を用いて潤滑するようになっているが、専用
の潤滑油は運転中に油温が上昇してトラクション係数が
低下する心配があり、これを防止するためオイル冷却装
置により適温に保つようにしている。しかしながら、こ
のようなオイル冷却装置は、格別なオイルクーラやオイ
ルポンプ等を必要とするから、部品点数が増し、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に用いられている
冷凍機油を導入し、この冷凍機油により変速機を潤滑す
るようにした提案がなされている。すなわち、冷凍サイ
クル回路の冷媒圧縮機は、従来より潤滑方式として冷媒
ガス中に冷凍機油（潤滑油）を適量混合しており、この
冷凍機油を圧縮機の運転にもとづいて冷媒に混ぜて循環
するようにし、このことにより圧縮機の各摺動部を潤滑
するようにしている。例えば、冷凍サイクルの冷媒中
に、冷媒量の１０〜２０重量％の潤滑油を混合し、この
場合は冷凍サイクルを回って帰還する吸入側冷媒には２
〜１０重量％の潤滑油が混合されて戻ってくるようにな
っている。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の圧縮機に連結された変速機の潤滑
油として共用するように変速機室に吸入すれば、この吸
入冷媒中に混合されている上記潤滑油により変速機の動
力伝達損失による発熱を低減することができ、しかもこ
の熱は冷凍サイクルの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が不要になる等の利点
がある。

【０００６】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】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
よって変動する。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、また逆に、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。このよ
うなことから、冷凍サイクルから圧縮機の吸入室に帰還
する冷媒の吸入経路を、圧縮機の吸入室に直接通じる主
吸入通路と、変速機室を経て圧縮機の吸入室に通じるバ
イパス通路とに分岐し、この主吸入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た変速機付圧縮機が、本出
願人により特願平４−３３５３８号として提案されてい
る。このようにすると、圧縮機の吐出側圧力に応じて流
量制御弁の開度を制御し、変速機室に流れる冷媒量を制
御することができるので変速機室内の潤滑油の温度を制
御することができる。

【０００８】しかしながら、冷凍サイクルから変速機室
に通じるバイパス通路が圧縮機の停止時に開放されてい
ると、圧縮機を起動した時に一時的に液冷媒が変速機室
に流れ込み、この逆流により変速機室内に貯えられてい
た冷凍機油を洗い流してしまい、潤滑機能の低い状態が
続くようになり、スリップや異常摩耗を招く心配があ
る。

【０００９】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
ることができ、しかも起動時に液冷媒が変速機室に逆流
するのを防止することができ、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。

【００１０】

【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
室に収容して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圧
縮機に帰還する冷媒の吸入経路を、圧縮機の吸入室に通
じる主吸入通路と上記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とに分岐し、これら主吸入通路
またはバイパス通路もしくはこれら両通路に跨がって、
上記圧縮機の吸入圧および吐出圧との差圧または吐出圧
の変動に応じて作動される流量制御弁を設け、この流量
制御弁は上記圧縮機の吸入圧と吐出圧との差圧または吐
出圧が小さい場合にバイパス通路を閉じるとともに、こ
れら差圧または吐出圧が大きくなるに応じてバイパス通
路を開き、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、これにより変速機室内の潤滑油温度を制
御するようにしたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、圧縮機の吸入圧および吐出圧
との差圧または吐出圧の変動に応じて作動される流量制
御弁は圧縮機の停止中にバイパス通路を閉じるから、起
動時にバイパス通路は閉じられ、冷凍サイクルから戻る
低温の液冷媒が変速機室に逆流するのが防止され、変速
機室内の冷凍機油の温度低下を防止し、トラクション係
数を高く保つので変速機のスリップや摩耗を防止するこ
とができる。また、圧縮機の吸入圧と吐出圧との差圧ま
たは吐出圧に応じて流量制御弁の開度が制御されるか
ら、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、圧縮機の吸入圧と吐出圧との差圧また
は吐出圧が小さいので、冷凍サイクルから変速機室に流
れ込む液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と、圧縮機の吸入圧と
吐出圧との差圧または吐出圧が大きくなるので、これに
応じて上記流量制御弁が作動し、冷凍サイクルから変速
機室に流れ込む液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、圧縮機の吸入圧と吐出圧との差圧ま
たは吐出圧に応じて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。

【００１２】

【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。

【００１３】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。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。

【００１４】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６１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。

【００１５】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。そして、この圧縮室６８には、容積が縮小し
て圧力が高くなる領域に位置して圧力導入通路９５が接
続されており、この圧力導入通路９５は、例えばフロン
トプレート５３を介して後述する流量制御弁９０に接続
されている。

【００１６】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。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。

【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。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に冷媒を導入し、この
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５
８に送られ、このオイル分離室５８内で比重差により冷
凍機油成分を分離して純度を高め、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ようになってい
る。

【００１９】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。

【００２０】このケ−シング２１のフロント側壁部に
は、前記した入力軸１０がラジアル軸受１２により回転
自在に支持されている。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へ導入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。

【００２１】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２
４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。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２
７ｃ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。

【００２２】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に対して適当なクリアラ
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。

【００２３】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が固定して取付けられており、この変速リング
３０は入力軸１０に対して同軸的に配置され、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
するようになっている。

【００２４】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
てスライドすると、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いいので遊星コーン２６…の公転速
度は大きく、しかし自転速度は小さい。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る。
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２７ａの頂角近傍の位置）の範囲で回転を無段階に変
速することができる。

【００２５】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（図示しな
い）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に押圧付勢している。上記カムディ
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の回
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に伝達され、両者は一体的に回
転するようになっている。なお、４０はカムディスク３
７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に収容され、この変速機室２２に貯えられている冷凍
機油２３中に浸漬されるようになっている。よって、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の各摺動部分に冷凍機油２３が供
給されるようになっている。

【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、おおよそ軸中心線の高
さに位置して、圧力の均衡を計る均圧孔を兼ねたオーバ
ーフロー孔８１が形成されている。このオーバーフロー
孔８１は変速機室２２と前記吸入室５５とを連通してお
り、変速機室２０の回転によって生じる冷凍機油の攪拌
損失を補うとともに潤滑に必要な貯油量を確保するよう
になっている。また、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た吸入口７７が開口されてい
るとともに、この吸入口７７と交差するようにして流量
制御弁９０が設けられている。この流量制御弁９０は圧
力応動形の例えばスプール弁であり、上記吸入口７７と
交差するようにして形成した取付け孔９１内にスプール
弁体９２を軸方向に摺動自在に嵌合して構成してある。
上記取付け孔９１にはバイパス通路８２が開口されてお
り、このバイパス通路８２は上記吸入口７７と低圧の変
速機室２２とを、取付け孔９１を経て導通させている。
バイパス通路８２が開いている場合は、上記吸入口７７
からバイパス通路８２を通じて変速機室２２に冷媒が流
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に導入される。そして、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８
１を通じてその圧力および冷媒が冷凍機油２３から吸入
室５５へ逃がされるようになっている。通常、この吸入
室５５の圧力は０．１〜０．４ＭＰａ．abs 程度であ
る。

【００２８】また、上記取付け孔９１には、上記バイパ
ス通路８２の開口部に対して軸方向に離間して主吸入通
路８５が形成されており、この主吸入通路８５は吸入室
５５に連通されている。この主吸入通路８５は、上記流
量制御弁９０により開閉されるようになっているが、こ
の場合流量制御弁９０は上記バイパス通路８２も開閉す
る。つまり、スプール弁体９２には両端部に大径摺動部
９２ａ、９２ｂが形成されており、これら大径摺動部９
２ａ、９２ｂは小径部９２ｃにより一体に連設されてい
る。上記大径摺動部９２ａ、９２ｂの離間寸法は、上記
バイパス通路８２と主吸入通路８５のそれぞれ開口部の
距離より長く形成されており、一方の大径摺動部９２ａ
が主吸入通路８５を開いている時は他方の大径摺動部９
２ｂはバイパス通路８２を閉じるようになっている。

【００２９】取付け孔９１には、上記スプール弁体９２
により隔離された制御圧力室９３および低圧室９４が形
成されている。制御圧力室９３には前記圧力導入通路９
５が接続されている。つまり、制御圧力室９３はガスケ
ット１０１に形成した切欠溝１０２を介して、前記した
フロントプレート５３に形成した圧力導入通路９５を経
て、圧縮室６８の容積が縮小して圧力が高くなる領域に
接続されている。また、低圧室９４には圧縮コイルばね
９６が収容されており、このコイルばね９６はスプール
弁体９２を制御圧力室９３側に向けて押している。上記
コイルばね９６は閉塞体９７によりセット荷重が調整さ
れており、この閉塞体９７は低圧室９４を液密に閉止し
ている。さらに、上記低圧室９４は圧力均衡孔９８によ
って吸入室５５に通じている。

【００３０】したがって、スプール弁体９２には制御圧
力室９４の圧力と低圧室９４の圧力が作用し、結局圧縮
機５０の吐出側圧力と吸入側圧力が作用するようになっ
ている。そして、圧縮室６８の圧力が高くなると制御圧
力室９４の圧力が上昇し、この制御圧力室９４の圧力が
コイルばね９６の押圧力および低圧室９４の圧力との和
よりも高くなると、スプール弁体９２は図３および図４
の状態から図示の下方に移動し、これによりバイパス通
路８２が開かれるようになっている。バイパス通路８２
が開かれると、エバポレータから帰還する冷媒が吸入口
７７から取付け孔９１、およびバイパス通路８２を通じ
て変速機室２２へ送り込まれるようになり、この冷媒は
温度が低いので変速機室２２の冷凍機油２３に混ざって
冷凍機油２３の温度を引き下げるようになっている。

【００３１】このような構成の実施例構造の変速機付圧
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を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。図示しない空調装置
の運転スイッチをオンにすると、図示しない制御器から
駆動モータ３２に信号が送られ、変速機２０が作動す
る。始動前は変速機２０の変速比は０であるが、変速リ
ング３０が軸線方向に沿ってスライドし、変速比を徐々
に大きくする。なお、駆動モータ３２を制御してねじ軸
３３を回転し、カムブロック３５をガイドピン３４の案
内により軸方向へ移動させると、遊星コーン２６の円錐
部２７ａ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０から１の範囲の変速比に制御する。

【００３２】上記回転は出力ディスク２５から、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を駆動す
る。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、この回転数は次第に上昇する。

【００３３】上記圧縮機５０が停止している時には、吸
入圧と吐出圧の差がないから、スプール弁体９２はコイ
ルばね９６の押圧力を受けて図３および図４に示すよう
に上方に移動しており、これによりバイパス通路８２を
閉じている。そして、上記圧縮機６０の起動に伴ってロ
ータ６０の回転数が次第に上昇し、冷凍サイクルのエバ
ポレータに滞留している液冷媒が戻り始めると、この液
冷媒は吸入孔７７から主吸入通路８５を経て吸入室５５
に流入する。すなわち、この時は上記した通り、流量制
御弁９０のスプール弁体９２がバイパス通路８２を閉じ
ているので、帰還する冷媒は主吸入通路８５より吸入室
５５に流入し、変速機室２２に流れ込むことを阻止す
る。つまり、この段階では未だ変速機室２２内の冷凍機
油２３は温度が低いから、冷凍機油中の溶解冷媒量が多
く、これに加えてさらに液冷媒を導入するとトラクショ
ン係数が大幅に低下し、摺動部のスリップが増えること
になる。しかし、上記流量制御弁９０は、バイパス通路
８２を閉じているので、帰還する冷媒が変速機室２２に
逆流することを防止する。

【００３４】圧縮機５０は、ロータ６０の回転に伴い圧
縮室６８の容積を拡張する過程で、吸入室５５から吸入
孔７６を通じて冷媒を吸入し、この冷媒は圧縮室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へ吐出される。そして、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。 また、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。

【００３５】このような運転の過程で、起動からしばら
くすると（通常３０〜１２０秒位）コンデンサやエバポ
レータが正常に作動するようになり、冷媒の吸入圧力が
下がり、過熱冷媒を吸入するようになり、次第に吐出圧
力が上昇し始める。この段階に至ると、変速機室２２内
の冷凍機油２３は変速機２０の摩擦熱などによって熱せ
られ、冷凍機油２３内に溶解している冷媒が気化して訂
正なトラクション係数が得られ、正常な潤滑作用をす
る。つまり、遊星コーン２６が公転することにより変速
機室２２に溜まっている冷凍機油２３に浸漬されている
回転部分が冷凍機油を跳ね上げ、この冷凍機油２３によ
り変速機２０の各摺動部を潤滑する。このため、変速機
２０の各摺動部の摩擦熱により冷凍機油２３の温度が上
昇する。

【００３６】このような運転を続けている時、冷凍サイ
クルによる冷凍能力が高くなると、圧縮機５０の負荷は
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の吐出圧も高くな
るので、圧縮室６８内の冷媒圧力が高くなり、吸入圧と
吐出圧の差が大きくなり、圧力導入通路９５を介して制
御圧力室９３に導かれる冷媒圧力が低圧室の圧力に比べ
て相対的に上昇する。そして、この差圧がスプリング９
３の押圧力に打ち勝ちと（例えば２ＭＰａ）、スプール
弁体９２は図示下向きに押され、これにより主吸入通路
８５の開度を絞り、バイパス通路８２を開く。このた
め、エバポレータから戻る低温の冷媒が吸入口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、変速機室２２内の冷凍機油２３を冷却す
る。なお、変速機室２２内の油面が所定の液面に達する
と、オーバーフロー孔８１を通じて冷凍機油２３が吸入
室５５へ逃がされる。

【００３７】また、冷凍サイクルによる冷凍能力が低く
なると、圧縮機５０の負荷が低くなり、変速機２０の動
力伝達損失も小さくなり、この場合、圧縮機５０の吐出
圧も低くなるので、圧力導入通路９５を介して制御圧力
室９３に導かれる冷媒圧力が低下する。よって、吸入圧
と吐出圧の差が小さくなり、例えば０．２〜０．５ＭＰ
ａ程度になるとスプール弁体９２が図示上向きに押さ
れ、主吸入通路８５を開き、バイパス通路８２を閉じ
る。このため、エバポレータから戻る低温の冷媒を吸入
口７７から主吸入通路８５を経て吸入室５５へ導き、変
速機室２２へ送り込まないように阻止する。このため変
速機室２２内の冷凍機油２３が過度の冷却されるのを防
止するようになる。

【００３８】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ので、冷凍機
油２３の温度を所定の範囲、例えば４３〜８０℃程度に
保つことができ、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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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
ことができるものである。

【００４２】なお、圧縮機５０の吐出圧は圧力の脈動変
化を生じる場合があるが、圧力導入通路９５をガスケッ
ト１０１に形成した切欠溝１０２を介して圧縮室６８に
連結し、この切欠溝１０２の通路面積を小さくすること
によって脈動圧を減衰させ、脈動圧が制御圧力室９４に
加わるのを防止することができる。

【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。

【００４４】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。

【００４５】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
ランジャ加圧型圧縮機であっても実施可能である。

【００４６】さらにまた、上記実施例の流量制御弁９０
は、圧縮機５０の吐出圧として、圧縮室６８で加圧され
る冷媒圧力を導入するようにしたが、図７に示す他の実
施例のように、オイル分離室５８の圧力を圧力導入通路
９５ａを介して制御圧力室９３に導入し、このオイル分
離室５８の圧力と吸入圧との圧力差により作動するよう
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、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】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、流
量制御弁が、圧縮機の停止中にバイパス通路を閉じるの
で、起動時に冷凍サイクルから戻る低温の冷媒が変速機
室に逆流するのが防止され、変速機室内の冷凍機油の温
度上昇を阻害しなくなる。よって、トラクション係数を
短時間のうちに高くすることができる。また、圧縮機の
吸入圧と吐出圧との差圧または吐出圧に応じて流量制御
弁の開度が制御されるから、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、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。

【図７】本発明の他の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。

【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、９１…取付け孔、９２…ス
プール弁、９４…低圧室、９５、９５ａ…圧力導入通
路、９６…スプリング、９８…圧力均衡孔。

Claims (2)

【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に接続された
   冷媒圧縮機を連結し、上記変速機を潤滑油を貯えた変速
   機室に収容して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
   圧縮機に帰還する冷媒の吸入経路を、圧縮機の吸入室に
   通じる主吸入通路と上記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とに分岐し、これら主吸入通
   路またはバイパス通路もしくはこれら両通路に跨がっ
   て、上記圧縮機の吸入圧および吐出圧との差圧または吐
   出圧の変動に応じて作動される流量制御弁を設け、この
   流量制御弁はばね手段により付勢されて上記圧縮機の吸
   入圧と吐出圧との差圧または吐出圧が小さい場合にバイ
   パス通路を閉じるとともに、これら差圧または吐出圧が
   大きくなるに応じてバイパス通路を開き、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、これによ
   り変速機室内の潤滑油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。
2. 【請求項２】 上記変速機室と圧縮機の吸入室は変速機
   の潤滑に必要な潤滑油量が確保できる高さのオーバーフ
   ロー孔により連通していることを特徴とする請求項１に
   記載の自動車用空調装置の変速機付圧縮機。