JPH1047241A - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部駆動源の高回転時における安定した容量
制御を達成し得る可変容量型圧縮機を提供すること。 【解決手段】 重量部６１は斜板２１の外周面に設けら
れ、同斜板２１においてその回転軸線Ｌから最も離れた
位置に存在する質量となる。従って、車両エンジンが高
回転となると、同斜板２１には大きな遠心力が作用さ
れ、同遠心力に起因して自身に作用される傾角減少方向
のモーメントが大きくなる。その結果、ピストン慣性力
により、斜板２１に作用される傾角増大方向のモーメン
トが大きくなったとしても、同傾角増大方向のモーメン
トは、傾角減少方向のモーメントにより相殺されて小さ
くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両用空
調システムに適用され、クランク室の圧力とシリンダボ
ア内の圧力との前記ピストンを介した差を変更すること
で、吐出容量を変更可能な可変容量型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の可変容量型圧縮機においては、
例えば、次のような構成のものが存在する。フロントハ
ウジングはシリンダブロックに接合固定されており、内
部には両者に囲まれてクランク室が形成されている。駆
動軸は、クランク室内において回転可能に配設されてい
る。同駆動軸は、車両エンジン等の外部駆動源に作動連
結されている。シリンダボアは前記シリンダブロックに
貫設形成され、ピストンは同シリンダボア内に収容され
ている。カムプレートはクランク室内において駆動軸に
挿着されており、同駆動軸の回転により一体回転可能で
あるとともにその軸線方向に揺動可能である。前記ピス
トンは同カムプレートに連結されており、従って、前記
駆動軸の回転により同ピストンが往復動されて冷媒ガス
の圧縮が行われる。

【０００３】前記クランク室は吸入圧領域及び吐出圧領
域に接続されており、同クランク室への吐出冷媒ガスの
導入量及び／又は同クランク室からの冷媒ガスの排出量
が容量制御弁により調節される。これによって、クラン
ク室の圧力とシリンダボア内の圧力との前記ピストンを
介した差が変更され、その差に応じてカムプレートの傾
角が変更されて、吐出容量が制御される。前記容量制御
弁は、例えば、吸入圧を感知して動作され、同吸入圧が
設定値となるように、その差に応じてクランク室への吐
出冷媒ガスの導入量及び／又は同クランク室からの冷媒
ガスの排出量を調節する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図５に示す
ように、前記構成の圧縮機においては、車両エンジンが
高回転となるとピストン７１のストローク速度が速くな
り、ピストン慣性力Ｆ１が、カムプレート７２に対して
傾角を増大させる方向のモーメントＭ１として過大に作
用される。従って、容量制御弁が吐出容量を中間容量に
制御しようとしても、カムプレート７２が同モーメント
Ｍ１により最大傾角側に大きく傾動されて吐出容量が最
大となり、吸入圧が設定値よりも大幅に小さくなる。こ
のため、容量制御弁は、同吸入圧と設定値との大きな差
を解消すべくカムプレート７２を最小傾角付近に変更す
る。しかし、これでは吐出容量が過少となって、吸入圧
が設定値よりも大幅に高くなる。このため、容量制御弁
は吸入圧を低くしようとして、再びカムプレート７２を
最大傾角付近に変更する。以降、前述した動作が繰り返
される。

【０００５】以上のように、車両エンジンが高回転とな
ると、吐出容量を中間容量に制御しようとしても、カム
プレート７２が最大傾角付近と最小傾角付近との間で大
きく揺動されてしまう。その結果、安定した容量制御を
行うことができず、カムプレート７２の揺動にともなう
振動・騒音の発生や、吐出容量の大きな変動が車両エン
ジンのトルク変動を招いて、車両のドライバビリティが
悪化される等の問題が生じていた。

【０００６】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
に着目してなされたものであって、その目的は、外部駆
動源の高回転時における安定した容量制御を達成し得る
可変容量型圧縮機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、カムプレートの外周部におい
て、同カムプレートに作用する遠心力を増大させるため
の重量部を設けた可変容量型圧縮機である。

【０００８】請求項２の発明では、前記重量部は、カム
プレートの全周に渡って設けられている。請求項３の発
明では、前記重量部は、カムプレートに一体形成されて
いる。

【０００９】請求項４の発明では、外部冷媒回路上の冷
媒循環を阻止するための冷媒循環阻止手段を備えたもの
である。 （作用）上記構成の請求項１の発明においては、駆動軸
が高回転となるとピストンが高速で往復運動され、同ピ
ストンの慣性力が大きくなる。同ピストン慣性力はカム
プレートに対して傾角を増大させる方向のモーメントと
して作用される。しかし、重量部を外周部に備えた斜板
には大きな遠心力が作用され、同遠心力に起因して自身
に作用される傾角減少方向のモーメントが大きくなる。
従って、前述した傾角増大方向のモーメントは、同傾角
減少方向のモーメントにより相殺されて小さくなり、同
傾角増大方向のモーメントがカムプレートの傾角制御に
影響を与えることを抑制できる。

【００１０】請求項２の発明においては、重量部がカム
プレートの全周に渡って設けられており、同重量部を設
けることで、カムプレートの回転が不安定となることは
ない。

【００１１】請求項３の発明においては、重量部がカム
プレートに一体形成されており、圧縮機を構成する部品
点数を低減できる。請求項４の発明においては、冷房不
要時やフロスト発生のおそれがある場合に、冷媒循環阻
止手段によって外部冷媒回路上の冷媒循環が阻止され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態について説明する。なお、第２実施形態においては第
１実施形態との相違点についてのみ説明し、同一又は相
当部材には同じ部材番号を付して説明を省略する。

【００１３】（第１実施形態）図１に示すように、フロ
ントハウジング１１はシリンダブロック１２の前端に接
合されている。リヤハウジング１３は、シリンダブロッ
ク１２の後端にバルブプレート１４を介して接合固定さ
れている。クランク室１５は、フロントハウジング１１
とシリンダブロック１２とに囲まれて空間形成されてい
る。駆動軸１６は、同クランク室１５内を通るようにフ
ロントハウジング１１とシリンダブロック１２との間に
ラジアルベアリング１７を介して回転可能に架設支持さ
れている。同駆動軸１６は、図示しない外部駆動源とし
ての車両エンジンに電磁クラッチ等のクラッチ機構を介
して連結されている。従って、同駆動軸１６は、車両エ
ンジンの起動状態において電磁クラッチが接続されるこ
とで回転駆動される。

【００１４】リップシール１８は、駆動軸１６の前端側
とフロントハウジング１１との間に介在され、クランク
室１５を圧縮機外部よりシールしている。回転支持体１
９は、クランク室１５内において前記駆動軸１６に止着
されている。カムプレートとしての斜板２１は、駆動軸
１６に対して同駆動軸１６の軸線Ｌ方向へスライド可能
かつ傾動可能に支持されている。ヒンジ機構を構成する
一対の支持アーム２４は、回転支持体１９の裏面外周部
に突設されている。同じくヒンジ機構を構成する一対の
ガイドピン２５は、斜板２１の前面側に突設されている
（図３に示す）。そして、各ガイドピン２５の先端部に
設けられた球状部２５ａが、各支持アーム２４に設けら
れたガイド孔２４ａにスライド移動可能に嵌入されてい
る。

【００１５】前記斜板２１は、支持アーム２４とガイド
ピン２５との連係により、駆動軸１６の軸線Ｌ方向へ傾
動可能かつ同駆動軸１６と一体的に回転可能となってい
る。同斜板２１の傾動は、ガイド孔２４ａと球状部２５
ａとの間のスライドガイド関係、駆動軸１６のスライド
支持作用により案内される。斜板２１の半径中心部がシ
リンダブロック１２側に移動されると、同斜板２１の傾
角が減少される。

【００１６】リング状をなすストッパ２７は、回転支持
体１９とシリンダブロック１２との間において駆動軸１
６に外嵌されている。前記斜板２１が同ストッパ２７に
当接されることで、同斜板２１の最小傾角が規定され
る。傾角規制突部２８は、斜板２１の前面側に一体形成
されている。前記斜板２１の最大傾角は、同傾角規制突
部２８が回転支持体１９の裏面側に当接することで規定
される。

【００１７】複数（図面中には一個所のみ表れる）のシ
リンダボア３１は前記シリンダブロック１２に貫設形成
され、同数の片頭ピストン（以下、単にピストンとす
る）３２は同シリンダボア３１内に収容されている。前
記斜板２１はシュー３３を介してピストン３２に係合さ
れており、同斜板２１の回転運動がピストン３２の前後
往復運動に変換される。

【００１８】吸入圧領域を構成する吸入室３８及び吐出
圧領域を構成する吐出室３９は、前記リヤハウジング１
３内にぞれぞれ区画形成されている。吸入孔４０、同吸
入孔４０を開閉する吸入弁４１、吐出孔４２、同吐出孔
４２を開閉する吐出弁４３は、それぞれ前記バルブプレ
ート１４に形成されている。そして、吸入室３８内の冷
媒ガスは、ピストン３２の復動動作により吸入孔４０及
び吸入弁４１を介してシリンダボア３１内に吸入され
る。同シリンダボア３１内に流入された冷媒ガスは、ピ
ストン３２の往動動作により吐出孔４２及び吐出弁４３
を介して吐出室３９に吐出される。なお、同吐出弁４３
の開度は、バルブプレート１４に重合固定されたリテー
ナ４４により規定される。

【００１９】スラストベアリング４５は、前記回転支持
体１９とフロントハウジング１１の内壁面との間に介在
されている。同スラストベアリング４５は、ピストン３
２及び斜板２１を介して回転支持体１９に作用される、
冷媒圧縮時の圧縮反力を受け止める。

【００２０】放圧通路４７は、クランク室１５と吸入室
３８とを接続している。圧力供給通路４８は前記吐出室
３９とクランク室１５とを接続し、同通路４８上には容
量制御弁４９が介在されている。すなわち、容量制御弁
４９を構成する弁室５０は、圧力供給通路４８の途中に
形成されている。ポート５１は、同弁室５０内に形成さ
れている。弁体５２は弁室５０内に収容されており、ポ
ート５１に対して接離可能である。収容室５３はロッド
ガイド５４により弁室５０に対して区画されており、同
収容室５３をダイヤフラム５５により区画することで感
圧室５６及び大気に開放された大気室５７が形成されて
いる。ロッド５８はロッドガイド５４によりスライド移
動可能に支持されており、同ロッド５８によって前記弁
体５２とダイヤフラム５５とが連結されている。感圧通
路５９は吸入室３８と感圧室５６とを接続し、同感圧通
路５９を介して吸入室３８の冷媒ガスが感圧室５６に導
入される。従って、ダイヤフラム５５が吸入圧の高低に
より動作され、ポート５１の開度、つまり、圧力供給通
路４８の開度が調節される。その結果、クランク室１５
内の圧力が変更され、前記ピストン３２の前後に作用す
るクランク室１５内の圧力とシリンダボア３１内の圧力
との差が調整される。従って、斜板２１の傾斜角が変更
されて、ピストン３２のストロークが変更され、吐出容
量が調整される。

【００２１】つまり、例えば、冷房負荷が大きいと吸入
圧が設定値よりも高くなり、容量制御弁４９は圧力供給
通路４８の開度を小さくするように動作される。従っ
て、クランク室１５の圧力は、放圧通路４７を介して吸
入室３８に放圧されて低下され、斜板２１の傾角が最大
傾角側に変更されてピストン３２のストローク量が大き
くなる。その結果、吐出容量が大きくなって、吸入圧が
低下される。

【００２２】また、冷房負荷が小さいと吸入圧が設定値
よりも低くなり、容量制御弁４９は圧力供給通路４８の
開度を大きくするように動作される。従って、クランク
室１５の圧力は吐出冷媒ガスの導入により上昇され、斜
板２１の傾角が最小傾角側に変更されてピストン３２の
ストローク量が小さくなる。その結果、吐出容量が小さ
くなって、吸入圧が上昇される。このように、容量制御
弁４８は、設定された吸入圧を維持すべく、斜板２１の
傾角を変更して吐出容量を変更する。なお、前記設定値
は、弁体５２をポート５１側に付勢するバネ６２及び同
バネ６２に抗する方向にダイヤフラム５５を付勢するバ
ネ６３のレート等により設定されている。

【００２３】次に、本実施形態の特徴点について説明す
る。図１〜図３に示すように、本実施形態においては、
重量部６１が斜板２１の外周面中央部においてその周方
向に沿って円環状に凸設されている。同重量部６１は斜
板２１と一体に形成されており、同斜板２１においてそ
の回転軸線Ｌから半径方向に最も離れた位置に存在す
る。また、同重量部６１の肉厚は斜板外周部の肉厚より
も薄く、その前後面６１ａ，６１ｂはシュー３３との接
触を避けるために、対応する斜板外周部の前後面（シュ
ー３３との摺接面）２１ａ，２１ｂに対して一段下がっ
て連続される。同重量部６１の肉厚及び高さは、同斜板
２１が最小傾角と最大傾角との間を傾動されてもピスト
ン３２に干渉されないことと、所望の重量を確保するこ
ととの兼ね合いの点で調節されている。

【００２４】さて、図５に示すように、車両エンジンが
高回転となるにつれて斜板２１が高回転となり、ピスト
ン３２のストローク速度が大きくなる。従って、ピスト
ン慣性力Ｆ１が増大して、斜板２１に作用される傾角増
大方向のモーメントＭ１が大きくなる。しかし、外周側
に重量部６１を備えた斜板２１には大きな遠心力Ｆ２が
作用され、同遠心力Ｆ２に起因して自身に作用される傾
角減少方向のモーメントＭ２が増大される。従って、傾
角増大方向のモーメントＭ１は、傾角減少方向のモーメ
ントＭ２により相殺されて小さくなり、車両エンジンの
高回転時においても、同傾角増大方向のモーメントＭ２
が斜板２１の傾角制御に大きな影響を与えることはな
い。

【００２５】上記構成の本実施形態においては、次のよ
うな効果を奏する。 （１）重量部６１を斜板２１の外周部に設けることで、
同斜板２１の遠心力Ｆ２が増大され、ピストン慣性力に
基づく傾角増大方向のモーメントＭ１を小さくできる。
従って、車両エンジンの高回転時においても安定した中
間容量制御を行うことができ、従来技術において問題と
なっていた、斜板２１が中間傾角に収束されるまでの振
れ角の大きな揺動にともなう振動・騒音の発生や、容量
の大きな変動による車両のドライバビリティの悪化等を
抑制できる。

【００２６】（２）重量部６１は、斜板２１の回転軸線
Ｌから最も離れた位置に存在し、その回転半径は大き
い。従って、同重量部６１が、最も効果的に斜板２１の
遠心力を増大させ、所望の遠心力を得るにその重量を極
力軽くすることができる。

【００２７】（３）重量部６１は、斜板２１の全周に渡
って設けられている。従って、同重量部６１を設けるこ
とで、斜板２１に回転軸線Ｌを中心とした重量のアンバ
ランスが生じることはなく、同斜板２１の安定した回
転、つまり、ピストンの安定した往復動（圧縮動作）が
阻害されることはない。

【００２８】（４）重量部６１は、斜板２１と一体に構
成されている。このため、圧縮機の構成部品点数を低減
でき、組み付け工程数を減らして製造コストを低減でき
る。 （５）重量部６１は、シュー３３と接触しないように構
成されている。従って、同重量部６１を斜板２１に設け
ることで同斜板２１とシュー３３との摩擦抵抗が増大さ
れることはなく、両者２１，３３間のスムーズな摺動が
阻害されることはない。

【００２９】（第２実施形態）図４においては第２実施
形態を示す。本実施形態の重量部は斜板２１と別体に構
成されている。すなわち、嵌合溝６５は、斜板２１の外
周面においてその周方向に沿って円環状に凹設されてい
る。重量部としてのリング状のウエイト６６は、斜板２
１を構成する材料よりも比重の高い材料により構成され
ている。同ウエイト６６は外周側が内周側と比較して肉
厚に形成されている。同ウエイト６６は、それに合致さ
れる形状をなす前記嵌合溝６５内に嵌入固定されてお
り、同嵌合溝６５内に収まって斜板２１の外周面から突
出されていない。

【００３０】本実施形態においても上記第１実施形態の
効果（１）〜（３）と同様な効果を奏する他、次のよう
な効果も奏する。 （１）重量部としてのウエイト６６は、斜板２１と別体
に構成されている。従って、ウエイト６６の全体重量
や、同ウエイト６６における外周側と内周側との間での
重量配分を変更するのみで、斜板２１に作用される遠心
力Ｆ２の微調節を容易に行い得る。

【００３１】（２）前記ウエイト６６は、その外周側が
内周側と比較して肉厚（重量配分が大）となっており、
斜板２１の遠心力Ｆ２を効果的に増大し得る。 （３）ウエイト６６は嵌合溝６５内に収容されており、
斜板２１の外周面から突出されていない。従って、重量
部を斜板２１に設けるにあたって、上記第１実施形態に
おいて述べた、シュー３３との摺動やピストン３２との
干渉について考慮する必要がなくなる。

【００３２】なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲
で、以下の態様でも実施できる。 （１）重量部を、斜板２１の外周部において部分的に設
けること。 （２）例えば、特開平６−３４６８４５号公報に開示さ
れた、所謂、クラッチレスタイプの可変容量型圧縮機に
おいて具体化すること。同圧縮機は、駆動軸と車両エン
ジンとの間に電磁クラッチ等のクラッチ機構を介さない
ため、圧縮機全体の軽量化及びコストの低減を図り得る
し、同電磁クラッチのオン・オフショックによる体感フ
ィーリングの悪さを解消できる等の利点がある。

【００３３】前記圧縮機はクラッチレスを達成するため
に冷媒循環阻止手段を備え、冷房不要時或いはフロスト
発生のおそれがある場合には、同冷媒循環阻止手段によ
って外部冷媒回路上の冷媒循環を停止するようになって
いる。同冷媒循環阻止手段は、例えば、カムプレートの
最小傾角に連動して吸入圧領域と外部冷媒回路との接続
を遮断する遮断体を有している。また、圧縮機の内部に
は、外部冷媒回路における冷媒循環阻止状態において、
各摺動部分を経由して潤滑油を循環させるための内部潤
滑経路が構成されている。

【００３４】前記クラッチレス圧縮機においては、遮断
体による外部冷媒回路上の冷媒循環阻止を確実とするた
めに、カムプレートを最小傾角に確実に保持する必要が
ある。従って、同圧縮機に本発明を適用すれば、ピスト
ン慣性力による傾角増大方向のモーメントを小さくし
て、カムプレートを最小傾角に確実に保持できる。

【００３５】（３）上記実施形態においては、クランク
室１５への吐出冷媒ガスの導入量を調節することで容量
制御を行う圧縮機において具体化されていた。しかし、
これに限定されるものではなく、クランク室１５からの
冷媒ガスの排出量を調節することで容量制御を行う圧縮
機において具体化しても良い。また、クランク室１５へ
の吐出冷媒ガスの導入量及び同クランク室１５からの冷
媒ガスの排出量の両方を調節することで容量制御を行う
圧縮機において具体化しても良い （４）上記実施形態においては、クランク室１５内の圧
力を調節することにで容量制御を行う圧縮機において具
体化されていた。しかし、これに限定されるものではな
く、シリンダボア３１内の圧力を調節することで容量制
御を行う圧縮機において具体化しても良い。

【００３６】上記実施形態から把握できる技術的思想に
ついて記載すると、前記重量部６６はカムプレート２１
と別体に構成されている請求項１又は２に記載の可変容
量型圧縮機。

【００３７】このようにすれば、斜板２１に作用される
遠心力の微調節を、ウエイト６６の全体重量や同ウエイ
ト６６における外周側と内周側との間での重量配分を変
更するのみで容易に行い得る。

【００３８】

【発明の効果】上記構成の請求項１の発明によれば、重
量部をカムプレートに設けることで同カムプレートの遠
心力が増大される。従って、同斜板に作用される、ピス
トン慣性力による傾角増大方向のモーメントを小さくで
き、外部駆動源の高回転時においても安定した容量制御
を行い得る。また、同重量部はカムプレートの外周側に
設けられており、効果的にカムプレートの遠心力を増大
させる。従って、同重量部の重量を極力軽減できる。

【００３９】請求項２の発明によれば、重量部を斜板に
設けることで、同斜板の安定した回転、ひいては安定し
た圧縮動作が阻害されることはない。請求項３の発明に
よれば、部品点数増をともなわずして重量部をカムプレ
ートに形成でき、圧縮機の製造コストを低減できる。

【００４０】請求項４の発明によれば、例えば、冷房不
要時等におけるカムプレートの最小傾角保持を確実に行
い得る。言い換えれば、クラッチレス圧縮機において本
発明を具体化することは、安定した最小容量運転に貢献
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 可変容量型圧縮機の縦断面図。

【図２】 図１の要部拡大図。

【図３】 斜板の正面図

【図４】 別例を示す要部拡大断面図。

【図５】 可変容量型圧縮機の圧縮機構を模式的に示す
図。

【符号の説明】

１３…ハウジングを構成するシリンダブロック、１５…
クランク室、１６…駆動軸、２１…カムプレートとして
の斜板、３１…シリンダボア、３２…ピストン、６１…
重量部、Ｆ２…遠心力。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥野 卓也 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングの内部にクランク室を形成す
   るとともに駆動軸を回転可能に支持し、ハウジングの一
   部を構成するシリンダブロックにシリンダボアを形成
   し、同シリンダボア内にはピストンを往復動可能に収容
   し、前記駆動軸にカムプレートを一体回転可能かつ揺動
   可能に挿着し、前記クランク室の圧力とシリンダボア内
   の圧力との前記ピストンを介した差を変更することで、
   その差に応じてカムプレートの傾角を変更して、吐出容
   量を制御するようにした可変容量型圧縮機において、 前記カムプレートの外周部において、同カムプレートに
   作用する遠心力を増大させるための重量部を設けた可変
   容量型圧縮機。
2. 【請求項２】 前記重量部は、カムプレートの全周に渡
   って設けられている請求項１に記載の可変容量型圧縮
   機。
3. 【請求項３】 前記重量部は、カムプレートに一体形成
   されている請求項１又は２に記載の可変容量型圧縮機。
4. 【請求項４】 外部冷媒回路上の冷媒循環を阻止するた
   めの冷媒循環阻止手段を備えた請求項１〜３のいずれか
   に記載の可変容量型圧縮機。