JPH06147111A - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電磁クラッチの省略と軸封装置の防護を図る。 【構成】回転斜板１４が零容量姿勢への変位と復帰手段
の付勢力による最小容量姿勢への強制復帰が可能に構成
されるとともに、駆動プーリ４０がウエブ４０ａ内側面
に形成された吸込用ファン４２と、該ウエブ４０ａに貫
設された複数個の通気孔４１を備えたことにより、電磁
クラッチの省略が可能となって圧縮機の軽量化及びエン
ジン負荷の軽減に貢献しうるとともに、軸封装置の熱劣
化が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として車両空調用に
供して好適な可変容量型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の圧縮機として、特開昭６３
ー１６１７７号公報に開示のものが知られている。同圧
縮機は図３に示すように、ハウジング５１内に形成され
たクランク室５２と、クランク室５２内の駆動軸５３に
連結されたロ−タ５４と、ロ−タ５４にヒンジ機構５５
を介して支持された回転斜板５６と、回転斜板５６に沿
って回転を拘束された状態で取付られた揺動板５７と、
揺動板５７の揺動によりボア５８内では往復動する複数
のピストン５９と、ボア５８内に流体を供給する吸入室
６０と、圧縮された流体が吐出される吐出室６１と、ク
ランク室５２と吸入室６０とを結ぶ抽気通路６３に設け
られ、吸入室６０の圧力を感知して抽気通路６３の開度
を調整する弁手段６２とを主要素として構成されてい
る。そしてロ−タ５４と回転斜板５６とを結合するヒン
ジ機構５５は、ロ−タ５４側に長孔を設け、この長孔に
回転斜板５６側に装着されたピン部を挿嵌する形態とな
されており、長孔の長さの範囲内で回転斜板５６が傾動
可能となるようロ−タ５４に支持されている。

【０００３】このような構成によれば、以下のような作
用を得ることができる。すなわち吸入圧力に応じた上記
弁手段応６２の作動により抽気通路６３の開度を調整し
て、ボア５８内から漏出するブローバイガスによりクラ
ンク室圧力を随時変化させると、ピストン５９の背面に
加わる力と共に回転斜板５６に作用するモ−メントの均
衡点も変って、回転斜板５６及び揺動板５７の傾角が変
化し、これがピストンストロークの変動を伴ってボア５
８に取込まれる流体の容量が制御される。つまりこのよ
うな容量可変機構によって吸入圧力は予め設定された値
となるように制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さて、上述のごとき容
量可変機構によれば、吸入圧力の低下につれて弁手段６
２は抽気通路６３の開度を縮小するように作動し、クラ
ンク室圧力の上昇を促して圧縮機の容量を縮減すべく制
御するが、更なる熱負荷の低下により上記弁手段６２が
抽気通路６３を完全に閉鎖し、これに伴い一層上昇した
クランク室圧力によって圧縮機の小容量化がより進行し
た場合でも、その下限は予め設定された最小容量に規制
される。何故ならば零若しくはそれに近似する極端な小
容量域では実効のある圧縮仕事が行われず、吸入圧力と
クランク室圧力との差圧に基づいた容量復帰制御が事実
上不可能となるからである。また、機内各摺動部の潤滑
を冷媒中の混在油粒に求める昨今の圧縮機では、冷媒
（潤滑）不足によって生じる焼付や耐用度の低下も、容
量制御の下限規制を行わざるを得ない一因として指摘す
ることができる。

【０００５】したがって、このように圧縮機の最小容量
が規制されている以上、寒冷地など車両空調装置の使用
環境によっては、圧縮機の保護やエバポレータのフロス
ト防止といった理由から、電磁クラッチの離断を介して
圧縮機を停止させる必要がある。すなわち、圧縮機に結
合された電磁クラッチは現在の車両空調装置に不可欠の
構成要素として広く実用に供されているが、起動時のシ
ョックが運転フィーリングに及ぼす影響もさることなが
ら、電磁クラッチに給電するオルタネータの効率が意外
と低く、その分エンジンの負荷が増大していることも見
逃し難い問題である。換言すれば、もしも電磁クラッチ
の省略が可能となれば、省燃費追求への貢献は勿論、圧
縮機の軽量化にも画期的な結果をもたらすことは容易に
理解されるところであろう。

【０００６】本発明は、電磁クラッチの省略を図ると同
時に、冷媒不足時に生じやすい軸封装置の熱劣化を積極
的に防護することを、解決すべき技術課題とするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題解決の
ため、駆動プーリに連結されてクランク室内に延在する
駆動軸と、クランク室内で該駆動軸と共に回転し、かつ
傾角変位可能な回転斜板と、該回転斜板に連係され、そ
の回転揺動に基づいて各ボア内を直動する複数のピスト
ンと、上記ボア内へ流体を供給する吸入室と、上記ボア
内で圧縮された流体が吐出される吐出室と、上記クラン
ク室内の圧力を調整する制御弁とを含み、上記制御弁に
より吸入室圧力とクランク室圧力との差圧を調節し、上
記回転斜板の傾角変位を介して上記流体のボアへの取込
み容積を変化させるようにした可変容量型圧縮機におい
て、上記回転斜板は零容量姿勢への変位と復帰手段の付
勢力による最小容量姿勢への強制復帰が可能に構成され
るとともに、上記駆動プーリはウエブ内側面に形成され
た吸込用ファンと、該ウエブに貫設された複数個の通気
孔とを備えてなる新規な構成を採用している。

【０００８】

【作用】したがって、冷房負荷が低下した状態では、現
に姿勢規制が解かれているか若しくは積極的な規制解除
により、回転斜板傾角は調整されたクランク室圧力に基
づいて自在な可変域に制御され、必然的に零容量姿勢へ
の変位が許容される。そして、かかる実質的な圧縮仕事
の停止に伴う機内の圧力変化に感応するか、又は意識的
な指令信号によって復帰手段が発動されると、回転斜板
は復帰手段の付勢力により最小容量姿勢へと強制復帰さ
れ、圧縮仕事再開後の回転斜板傾角は再び制御弁により
調整されるクランク室圧力に基づいて制御される。ま
た、このように事実上圧縮仕事が停止されている間は機
内での冷媒の流動も途絶えるため、駆動軸の回転継続に
伴う特に軸封装置への熱影響がより深刻となるが、駆動
プーリに内装されたファンが積極的に外気を導入循環さ
せて軸封装置の環境温度を低下させ、リップシール部な
どの熱劣化を有効に防護する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図１に基
づいて説明する。図において、圧縮機の主体をなすシリ
ンダブロック１の前端にはフロントハウジング２が結合
され、後端にはリアハウジング３が弁板４を介して結合
されるとともに、フロントハウジング２内に形成された
クランク室５には、図示しないエンジンに駆動プーリ４
０を介して連動連結された駆動軸６が挿通されている。
また、該シリンダブロック１には駆動軸６を囲んで平行
状に配置された複数個のボア９が穿設されており、各ボ
ア９にはそれぞれピストン１０が嵌挿されている。

【００１０】クランク室５内の駆動軸６には、該駆動軸
６と共動するロータ１１が嵌合固着され、該ロータ１１
の環状部１１ａとフロントハウジング２の内筒部２ａと
の間に介装された軸受７は、直接支持形式の軸受８と協
同して該駆動軸６を支承している。そして該駆動軸６上
には球帯状の軸受面をもつスリーブ１２が回転及びスラ
イド可能に嵌装され、該スリーブ１２は駆動軸６の段差
部との間に配置された対抗ばね１３によって常にリア方
向へ付勢されており、さらに該スリーブ１２には、上記
球帯状の軸受面と嵌合する球帯内面を備えた回転斜板１
４が傾動可能に枢支されている。なお、図１に示す対抗
ばね１３の最収縮状態においては、該回転斜板１４の下
部背面に傾設された規制面１４ａがロータ１１の内端面
に衝接し、回転斜板１４の最大傾角が規制されている。
そして該回転斜板１４の外周部に形成されたディスク面
には半球状のシュ−１５、１５を介して上記ピストン１
０が係留されている。

【００１１】一方、上記ロータ１１の外周縁部には、ヒ
ンジ機構を構成するアーム１１ｂが後方に向け突出され
ており、このアーム１１ｂの先端部には軸直角方向に支
軸１７が回動可能に挿入されている。そして該支軸１７
には上記アーム１１ｂを挟んで径方向に貫通するガイド
ピン１８、１８の基端が固着され、延在する両ガイドピ
ン１８の先端部分は上記回転斜板１４の前面側に形成さ
れた連節部１９にスライド可能に挿通されている。

【００１２】上記リアハウジング３内は、隔壁によって
吸入室２０及び吐出室２１に区画され、弁板４には各ボ
ア９に対応して吸入口２２及び吐出口２３が開口形成さ
れており、各吸入口２２及び吐出口２３は図示しない吸
入弁及び吐出弁２４により、それぞれピストン１０の往
復動に応じて開閉される。また、該リアハウジング３内
には、クランク室５の圧力を調整する制御弁が装備され
ているが、その詳しい図示、説明は省略する。

【００１３】さて、本発明の最も特徴的な構成である回
転斜板の復帰及び解除手段並びに軸封装置の防護機構に
ついて以下に説明する。シリンダブロック１の後方軸心
部には段差状をなす異径の貫通孔が穿設され、後部の小
径孔には筒状のストッパ３１が圧入されており、該スト
ッパ３１に嵌装された上述の軸受８によって駆動軸６の
後端が支承されている。小径孔の前方に位置する大径孔
には中空状のスプ−ル３２のフランジ部がシ−ル要素を
介してスライド可能に密合され、その胴部は該大径孔の
開口部に圧入された塞環３３と、同様にシ−ル要素を介
して密合されている。そして該スプ−ル３２は大径孔の
後壁との間に介装されたコイルばね３４によって常に前
方に付勢されており、その進退動は上記塞環３３及びス
トッパ３１との干渉により規制されている。そして進出
時における該スプ−ル３２の前端が、スリーブ１２との
衝合を通じて回転斜板１４に最小容量の傾角を付与しう
るよう調整されており、これらスプ−ル３２及びコイル
ばね３４が本発明にいう復帰手段を構成している。

【００１４】３５は、シリンダブロック１のボア挟間に
形成されて解除手段の主体部をなす導圧路で、上記スプ
−ル３２のフランジ部と上記塞環３３との間に形成され
る環状の作動室３６は、弁板４を貫通する該導圧路３５
により上記吐出室２１と連通されており、圧縮仕事が行
われる限り吐出圧力は該導圧路３５を介して作動室３６
に供給され、上記コイルばね３４の付勢力に抗してスプ
−ル３２を退入格納するよう構成されている。また、上
記駆動プーリ４０のウエブ４０ａには複数個の通気孔４
１が貫設されるとともに、該ウエブ４０ａの内側面には
吸込用のファン４２が形成されており、上記フロントハ
ウジング２の内筒部２ａに配設された軸封装置３７は、
ファン４２の回転によって通気孔４１から導入される循
環外気に十分さらされるよう構成されている。なお、駆
動軸６の後端に配置されたボール２５及びコイルばね２
６は、駆動軸関連部材の軸方向移動に抵抗する付勢要素
である。

【００１５】本実施例は上述のように構成されており、
エンジンに駆動プーリ４０を介して連動連結された圧縮
機が正常に稼動されている間は、冷房負荷に応動する制
御弁によって常にクランク室圧力が調整され、回転斜板
１４の傾角（容量姿勢）は吸入室圧力とクランク室圧力
との差圧に基づいて制御されている。また、このように
実質的に圧縮仕事が行われておれば、圧縮冷媒は吐出室
２１に吐出され、この吐出圧力は導圧路３５を介して作
動室３６に供給されているので、これが対抗するコイル
ばね３４の付勢力に打勝ってスプ−ル３２を退入格納さ
せ、スリーブ１２の小容量側への移動規制は完全に解か
れた状態に置かれている。したがって、該スリーブ１２
に枢支された回転斜板１４は、冷房負荷に応じた制御弁
の作動により自在な可変域に制御される。

【００１６】そして車両環境により冷房負荷が一層低下
し冷房不要の状態に移行した場合には、上記スプ−ル３
２の格納によって規制を解かれたスリーブ１２及び回転
斜板１４は、制御弁の作動制御に基づいて零容量姿勢ま
での変位を許され、圧縮仕事は必然的に停止される。こ
のように事実上圧縮仕事が停止されている間は、機内で
の冷媒の流動も途絶えて蓄熱されやすくなるため、駆動
軸６の回転継続に伴う特に軸封装置３７の加熱が懸念さ
れるが、駆動プーリ４０に内装されたファン４２の回転
により、通気孔４１を介して積極的に導入循環される外
気が軸封装置４０の環境温度を低下させて、リップシー
ル部などの熱劣化を有効に防護する。

【００１７】しかして、圧縮機がかかる零容量運転に移
行すると、導圧路３５を経由して供給されていた吐出圧
力も次第に低下するため、コイルばね３４の付勢力が再
びこの作用圧力に打勝ってスプ−ル３２を進出させ、衝
合するスリーブ１２を介して回転斜板１４を最小容量姿
勢へ強制復帰させる。勿論、かかる回転斜板１４の傾角
付与によって圧縮仕事が再開されれば、吐出圧力の回復
に付随してスプ−ル３２は直ちに格納されるので、冷房
不要の状態が継続される限り、圧縮機は零若しくは零近
傍の超小容量状態を保持し、過剰な冷房及び動力消費を
抑えると同時に、最小限の圧縮仕事を介した潤滑油の供
給により圧縮機の保護を全うする。

【００１８】なお、上述の実施例では、実質的な圧縮仕
事の有無を利用して自動的に復帰手段を出没させ、一
方、回転斜板の零容量姿勢への傾角変位は、既設の制御
弁によるクランク室圧力の調整に依存する形態で説明し
たが、例えば上記復帰手段の出没を圧縮機のＯＮ、ＯＦ
Ｆ指令信号によって操作し、該ＯＦＦ信号に同期する弁
作動により一挙にクランク室圧力を高めて、零容量運転
へ強制移行させる形態で実施することもできる。

【００１９】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明は、特許請
求の範囲に記載の構成を有するものであるから、零容量
運転の実現により、電磁クラッチの省略が可能となって
圧縮機の軽量化並びにエンジン負荷の軽減に大きく貢献
しうるとともに、特に零容量運転時に懸念される軸封装
置の劣化を有効に防護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る可変容量型圧縮機を示
す断面図

【図２】従来の可変容量型圧縮機を示す断面図

【符号の説明】

１はシリンダブロック、２はフロントハウジング、６は
駆動軸、９はボア、１０はピストン、１２はスリーブ、
１４は回転斜板、２１は吐出室、３１はストッパ、３２
はスプ−ル、３３は塞環、３４はコイルばね、３５は導
圧路、３６は作動室 ３７は軸封装置、４０は駆動プーリ、４１は通気孔、４
２はファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神崎 繁樹 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動プーリに連結されてクランク室内に延
   在する駆動軸と、クランク室内で該駆動軸と共に回転
   し、かつ傾角変位可能な回転斜板と、該回転斜板に連係
   され、その回転揺動に基づいて各ボア内を直動する複数
   のピストンと、上記ボア内へ流体を供給する吸入室と、
   上記ボア内で圧縮された流体が吐出される吐出室と、上
   記クランク室内の圧力を調整する制御弁とを含み、上記
   制御弁により吸入室圧力とクランク室圧力との差圧を調
   節し、上記回転斜板の傾角変位を介して上記流体のボア
   への取込み容積を変化させるようにした可変容量型圧縮
   機において、上記回転斜板は零容量姿勢への変位と復帰
   手段の付勢力による最小容量姿勢への強制復帰が可能に
   構成されるとともに、上記駆動プーリはウエブ内側面に
   形成された吸込用ファンと、該ウエブに貫設された複数
   個の通気孔とを備えてなる可変容量型圧縮機。