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JP2000009033A - 可変容量圧縮機の容量制御弁機構 - Google Patents

可変容量圧縮機の容量制御弁機構

Info

Publication number
JP2000009033A
JP2000009033A JP10171180A JP17118098A JP2000009033A JP 2000009033 A JP2000009033 A JP 2000009033A JP 10171180 A JP10171180 A JP 10171180A JP 17118098 A JP17118098 A JP 17118098A JP 2000009033 A JP2000009033 A JP 2000009033A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
chamber
valve
valve body
crank chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10171180A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukihiko Taguchi
幸彦 田口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanden Corp
Original Assignee
Sanden Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanden Corp filed Critical Sanden Corp
Priority to JP10171180A priority Critical patent/JP2000009033A/ja
Priority to EP99111736A priority patent/EP0965754A3/en
Publication of JP2000009033A publication Critical patent/JP2000009033A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
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    • F04B27/18—Control of pumps with stationary cylinders by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block
    • F04B27/1804—Controlled by crankcase pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B2027/184—Valve controlling parameter
    • F04B2027/1859—Suction pressure

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Fluid-Driven Valves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 弁体のシール断面積及びベローズ側の設計条
件を変えずに吸入圧力制御特性を変更できる制御機構の
提供。 【解決手段】 可変容量圧縮機の吐出室５７及びクラン
ク室６１を連絡する第１の連通路７１、圧力室１７及び
クランク室６１を連絡する第２の連通路２３，２４，２
８、吸入室５８又はクランク室６１内の圧力を感知し伸
縮する感圧手段５、感圧手段５に一端が当接した伝達ロ
ッド１２、弁室１６に配置され感圧手段５の伸縮に応じ
て第１の連通路７１を開閉する弁体１５、弁体１５の一
端を押圧するばね１９、並びにばね１９の他端に当接
し、吐出室５７の圧力が作用してばね１９の変位量を調
整する感圧ロッド２１を備える。弁体１５の一端は、圧
力室１７に突出すると共に、弁体１５の一端の受圧面積
及び弁体１５の他端の受圧面積を調整して、弁体１５の
開閉方向に作用する吐出室５７及びクランク室６１内の
圧力の力を相殺する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車空調装置等
に用いられる可変容量圧縮機の容量制御弁機構に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、自動車空調装置には、可変容量圧
縮機が用いられている。図３は、従来技術による可変容
量圧縮機の概略構成の一例を示す断面図である（特公平
４−７４５４９号公報、参照）。図３に示す可変容量圧
縮機５０は、同心円状に配置された複数のシリンダボア
５１ａを備えたシリンダブロック５１と、シリンダブロ
ック５１の一端側に設けられたフロントハウジング５２
と、シリンダブロック５１の他端に、弁板装置５４を内
部に介在して設けられたリアハウジング５３とによっ
て、外郭が形成されている。弁板装置５４は、シリンダ
ブロック５１の他端に当接して、設けられている。
【０００３】リアハウジング５３内には、弁板装置５４
と、内壁５５及び外壁５６と、底壁１１８とによって、
吐出室５７及び吸入室５８とが区画形成されている。
【０００４】フロントハウジング５２の一端とシリンダ
ブロック５１の一端の間には、クランク室６１が規定さ
れ、フロントハウジング５２内を貫通して駆動軸６２が
配置され、その周囲に、斜板機構６０が配置されてい
る。斜板機構６０は、駆動軸６２に沿った方向に、外周
部で大きく内側が次第に小さくなるように揺動運動を行
う揺動板６３と、揺動板６３に当接する駆動板６４と、
駆動板６４を駆動するロータ６５とを備えている。ロー
タ６５と、駆動板６４とは、ガイドピン６６等の駆動伝
達部材によって連動するように構成されている。なお、
符号６７ａ，６７ｂはスラストベアリングを夫々示して
いる。
【０００５】シリンダブロック５１のシリンダボア５１
ａ内には、ピストン６８がシリンダボア５１内をシリン
ダボアの中心軸方向に沿って摺動移動可能に配置され、
両端に球部を備えたピストンロッド６９によって、ピス
トン６８と、揺動板６３の一端周辺とが連結されてい
る。リアハウジング５３の他端の底壁１１８内には、容
量制御弁機構１００が配置されている。
【０００６】図４は従来技術による容量制御弁機構１０
０の概要を示す図である。尚、図４においては、図３に
示すものとは、上下関係が逆に示されている。図４を参
照すると、容量制御弁機構１００は、ケーシング本体１
０１と、ケーシング本体１０１の一端に設けられたキャ
ップ状の蓋部材１０２とを備えている。ケーシング本体
１０１の他端には、軸方向内側にくぼんで、弁室部１０
３が設けられ、一端側には、くぼんで蓋部材１０２との
間に感圧手段を収容する感圧空間１０４を形成してい
る。感圧空間１０４と弁室部１０３との間には、貫通孔
１０５が設けられ、長さ方向に互いに連絡し、一方、こ
の貫通孔１０５に直交する方向にケーシング本体１０１
を貫通して、もう一つの貫通孔１０６が設けられ、ケー
シング収容部１０１の周囲の空間１０９に連絡してい
る。
【０００７】弁室内１０３には、弁体１０７が設けら
れ、弁体１０７は貫通孔１０５の一端に向かって螺旋ば
ね１０８によって、図４では下方に付勢されている。
【０００８】また、感圧空間１０４内には、感圧部材１
１０が設けられている。感圧部材１１０は、支持部材１
１１と、調節ネジ部１１３と、これらの間に設けられた
ベローズ部１１２と、ベローズ部１１２の内部に設けら
れた内部押圧ばね１１２ａとを備えている。貫通孔１０
５には、伝達ロッド１１４が設けられ、支持部材１１１
と、弁体１０７とを連絡している。調節ねじ部１１３
は、ベローズ部１１２の長さ方向（図では上下方向の）
変位位置を調整する。
【０００９】このような構成の従来の容量制御弁機構１
００においては、感圧空間１０４と、吸入室５８とは、
連絡孔１１５を介して連絡している。また、弁室部１０
３は、吐出室５７に連絡する連絡孔１１６とこれに続く
連絡室１１７を介して、連絡している。さらに、貫通孔
１０６は、空間部および連通路７１を介してクランク室
６１に連絡している。
【００１０】感圧空間１０４内に収容されたベローズ部
１１２は、吸入室５８の圧力を感知し、吸入室５８の圧
力に応答して、弁体１０７が上下に移動し、吐出室５７
から、クランク室６１に至る第１の通路の開度を調節す
る、いわゆる、内部制御タイプの圧力制御弁である。
【００１１】このような容量調節弁機構において、ボー
ル弁からなる弁体１０７を閉弁方向に押圧する力をＦ
ｖ、及びベローズ部１１２及び伝達ロッド１１４に作用
しボール弁１０７を開弁方向に押圧する力Ｆｂの関係
は、それぞれ次の数１式及び数２式とによって示され
る。
【００１２】
【数１】
【００１３】
【数２】
【００１４】Ｆｖ＜Ｆｂの時、弁体１０７は開弁するこ
とになるが、上記数１式及び上記数２式から、次の数３
式が成り立つ。
【００１５】
【数３】 ここで、Ｐｃ＝Ｐｓ＋αとおいて、上記数３式に代入し
て整理すると、次の数４式が成り立つ。
【００１６】
【数４】
【００１７】上記数４式が容量制御弁機構の吸入室内の
圧力制御特性となり、図５に示すように、吐出室内の圧
力（以下、単に吐出室圧力と呼ぶ）によって、吸入室内
の圧力（以下、単に吸入室圧力と呼ぶ）が変化する特性
となっている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、容量制
御弁機構の吸入室圧力制御特性は、車両に圧縮機を装着
した状態において、最適な特性が得られるように、設定
されているが、車両より、最適特性が異なるために、数
種類の吸入室の圧力制御特性を持った容量制御弁機構が
必要になる。
【００１９】例えば、図６に示すように、調整ねじによ
って、ベローズ部１１２の内部のばね１１２ａ（図４参
照）の変位量ｆｂ1 ，ｆｂ2 ，ｆｂ3 となるように調整
すれば、特性を上下に移動し変化させることができる。
また、吐出室５７の圧力に対する吸入室５８の圧力の変
化量を変えて特性を最適化する方法もある。この場合
は、従来の構造では、ボール弁からなる弁体１０７のシ
ール面積またはベローズ部１１２の有効面積を変化させ
る必要がある。
【００２０】しかし、ベローズ部１１２の有効面積の変
更は、容量制御弁機構１００の大幅な設計変更を伴うた
めに、設計上好ましくなく、また、ボール弁からなる弁
体１０７のシール面積を変化させると、クランク室６１
への吐出ガス導入量が変化してしまい、クランク室６１
圧力の立ち上がり特性が変化して、吸入室５８の圧力制
御が不安定になるという問題がある。
【００２１】そこで、本発明の技術的課題は、弁体のシ
ール断面積及びベローズ部側の設計条件を変えずに吐出
圧力に対する吸入圧力の変化量を変えて吸入圧力制御特
性を変更できる可変容量圧縮機の容量制御機構を提供す
ることにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記問題に
着目し、弁体のシール面積及びべローズ側の設計条件を
変えずに吐出室圧力に対する吸入室内の圧力の変化量を
変えて吸入室圧力制御特性を変更できるように構成した
もので、吐出室、吸入室、及びクランク室とを備えた可
変容量圧縮機に設けられ、前記クランク室内の圧力を調
整することによってピストンストロークを制御するため
の容量制御弁機構において、前記吐出室と連通した弁室
と、前記弁室と区画形成された圧力室と、前記吐出室と
前記クランク室とを連絡する第１の連通路と、前記圧力
室と前記クランク室とを連絡する第２の連通路と、前記
吸入室内の圧力又は前記クランク室内の圧力を感知して
伸縮する感圧手段と、前記感圧手段に一端が当接して、
前記弁室に至るように挿通可能に支持された伝達ロッド
と、前記弁室に配置され、前記伝達ロッドの他端に当接
し、前記感圧手段の伸縮に応じて前記第１の連通路を開
閉する弁体と、前記弁体を挿通可能に支持する弁ガイド
部と、前記弁体の一端を押圧するばねと、前記ばねの他
端に当接し前記吐出室の圧力が作用して前記ばねの変位
量を調整する感圧ロッドとを備え、前記弁体の一端は、
前記圧力室に突出するとともに、前記弁体の一端の受圧
面積と前記弁体の他端の受圧面積を調整して、前記弁体
の開閉方向に作用する前記吐出室内の圧力及び前記クラ
ンク室内の圧力の力を排除したことを特徴とする可変容
量圧縮機の容量制御弁機構である。
【００２３】また、本発明の可変容量圧縮機の容量制御
弁機構において、前記伝達ロッドのクランク室の圧力を
受ける圧力受圧面積と前記感圧ロッドの前記クランク室
内の圧力を受ける圧力受圧面積を同等に設定したことを
特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本発明の実施の形態による
容量制御弁機構が設けられる可変容量圧縮機は、図３に
示す従来技術によるものと同様であるので、その説明は
省略する。
【００２５】図１は本発明の実施の形態による可変容量
圧縮機の容量制御弁機構を示す断面図である。図１を参
照して、容量制御弁機構１０は、中央部に設けられ両端
にくぼみを備えたケーシング本体１と、ケーシング本体
１の一端に設けられたキャップ状の蓋部材２とを備えた
弁ケーシング３と、この弁ケーシング３の一端に形成さ
れた感圧空間４内に配設された感圧部５とを備えてい
る。感圧部５は、一端に設けられた支持部材６と他端に
設けられた調節ねじ部材８と、支持部材６と調節ねじ部
材８との間に配置されたベローズ部７と、ベローズ部７
の真空にされた内部に配置された内部ばね９とを備えて
いる。このベローズ部７は、吸入室５８内の圧力を受圧
する。調節ねじ部材８は、べローズ部７の変位量を調整
する。
【００２６】また、ケーシング本体１には、両端を軸方
向に貫通する貫通孔１１が設けられている。この貫通孔
１１内には、伝達ロッド１２の一端が支持部材６の一端
と当接して支持されている。伝達ロッド１２の他端は、
弁体１５の一端と接触している。
【００２７】また、ケーシング本体１の上端には、弁ガ
イド１３が設けられ、さらに、その外側を覆うように、
キャップ１４が設けられている。弁ガイド１３に円筒状
の弁体１５が上下移動可能なように挿入され、弁ガイド
１３とケーシング本体１の上端との間に弁室１６が規定
されている。弁体１５の一端は，大径部１５ａが設けら
れ、伝達ロッド１０の他端が当接している。
【００２８】また、弁室１６に隣接して、弁ガイド１３
と、キャップ１４とによって、圧力室１７が規定されて
いる。圧力室１７内には、ばねガイド１８とその間に設
けられたばね１９とが設けられている。ばねガイド１８
の一端は、弁体１５の他端に当接し、ばねガイド１８の
他端は、キャップ１４を貫通して設けられた感圧ロッド
２１の一端に当接している。
【００２９】したがって、ばね１９は、ばねガイド１８
を介して、弁体１５を、弁の閉弁方向に押圧する。
【００３０】ケーシング本体１は、一端が貫通孔１１の
上端と合流するとともに、斜め下方にケーシング本体１
を貫通して他端が外周に設けられた気室２２に至る貫通
孔２３及び２４が形成されている。尚、気室２２は、連
通路７１を介してクランク室６１に連絡している。ま
た、弁室１６は、径方向に貫通した連絡路２５によっ
て、外周に設けられた小空間２６に連絡しており、この
小空間２６は、貫通孔２７を介して吐出室５７に連絡し
ている。
【００３１】また、貫通孔２４には、圧力室１７とに連
絡する連通路２８が設けられている。即ち、この連絡路
２８は、圧力室１７と弁体１５の出口側通路すなわちク
ランク室６１とを連通する。
【００３２】弁体１５の大径部１５ａは、ベローズ部７
の伸縮に応じて吐出室５７とクランク室６１との連通路
を開閉する。
【００３３】空間２６に突出した感圧ロッド２１は、吐
出室５７の圧力を受けて、ばね１９の変位量を調整す
る。
【００３４】尚、弁体１５は、弁ガイド１３に挿通さ
れ、その一端は圧力室１７の圧力を受圧している。この
ため弁体１５の弁座３１との当接面に作用しているクラ
ンク室圧力が連通路２８により弁体１５の図中上面にも
作用している。
【００３５】また、弁体１５の弁座３１との当接面のク
ランク室圧力受圧面積と弁体１５の一端（圧力室１６
側）のクランク室圧力受圧面積を同等に設定している為
に、弁体５の開閉方向に作用する吐出室圧力及びクラン
ク室圧力の力が相殺されている。
【００３６】したがって弁体１５を閉弁方向に押圧する
力Ｆｖ及びベローズ７及び伝達ロッド１２に作用し，弁
体１５を開弁方向に押圧する力Ｆｂはそれぞれ以下の数
５式及び数６式のようになる。
【００３７】
【数５】
【００３８】
【数６】
【００３９】Ｆｖ＜Ｆｂの時弁体は開弁することになる
が、上記数５式及び数６式から次の数７式が成り立つ。
【００４０】
【数７】 ここで、Ｐｃ＝Ｐｓ＋αとおくと次の数８式が成り立
つ。
【００４１】
【数８】 上記数８式が本発明の実施の形態による容量制御弁機構
の吸入圧力制御特性となる。
【００４２】したがって、図２に示すように、べローズ
有効面積（Ｓｂ）及び弁体シール面積（Ｓｖ）を変えな
くても、感圧ロッド１３の受圧面積（ＳＫ）を変えるこ
とにより吐出室圧力に対する吸入室圧力変化量を変える
ことが可能となる。
【００４３】尚、Ｓｒ＝Ｓｋとすれば、以下の数９式が
得られる。
【００４４】
【数９】
【００４５】上記数９式は、上記数８式に対してα、つ
まりクランク室の圧力の影響が排除される。すなわち伝
達ロッド１２と感圧ロッド２１との受圧面積を同等にす
ることにより、吸入室圧力の制御精度がさらに向上する
効果がある。
【００４６】尚、図２のフラット部の特性に示すよう
に、吐出室圧力が所定値より低くなると、ばね１９の押
圧力が吐出室圧力による感圧ロッド２１の押圧力より大
きくなるため、ばねガイド１８の他端がキャップ１４に
当接して吐出室内の圧力の影響を受けない吸入室圧力制
御特性が得られる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
弁体のシール断面積及びベローズ側の設計条件を変えず
に吐出圧力に対する吸入圧力の変化量を変えて吸入圧力
制御特性を変更できる可変容量圧縮機の容量制御機構を
提供することができる。
【００４８】さらに、本発明によれば、伝達ロッドと感
圧ロッドの受圧面積を同等にすることにより吸入室圧力
の制御精度を向上することができる可変容量圧縮機の容
量制御機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による容量制御弁機構を示
す断面図である。
【図２】図１の容量制御弁機構の吸入圧制御特性を示す
図である。
【図３】従来技術による可変容量圧縮機の概略構成の一
例を示す断面図である。
【図４】従来技術による容量制御弁機構１００の概要を
示す断面図である。
【図５】図４の容量制御弁機構の吸入圧制御特性を示す
図である。
【図６】図４の容量制御弁機構の特性を変化させる方法
の説明に供せられる図である。
【符号の説明】
１ ケーシング本体 ２ 蓋部材 ３ 弁ケーシング ４ 感圧空間 ５ 感圧部 １０ 容量制御弁機構 １１ 貫通孔 １２ 伝達ロッド １３ 弁ガイド １４ キャップ １５ 弁体 １５ａ 大径部 １６ 弁室 １７ 圧力室 １８ ばねガイド １９ ばね ２１ 感圧ロッド ２２ 気室 ２３，２４，２７ 貫通孔 ２５，２８ 連絡路 ２６ 小空間 ３１ 弁座 ５０ 可変容量圧縮機 ５１ａ シリンダボア ５１ シリンダブロック ５２ フロントハウジング ５３ リアハウジング ５３ａ 収容部 ５４ 弁板装置 ５５ 内壁 ５６ 外壁 ５７ 吐出室 ５８ 吸入室 ６０ 斜板機構 ６１ クランク室 ６２ 駆動軸 ６３ 揺動板 ６４ 駆動板 ６５ ロータ ６６ ガイドピン ６７ａ，６７ｂ スラストベアリング ６８ ピストン ６９ ピストンロッド １０２ 蓋部材 １０５ 貫通孔 １１２ ベローズ部 １１４ 伝達ロッド １１８ 壁部 １００ 容量制御弁機構 １０１ ケーシング本体 １０２ 蓋部材 １０３ 弁室部 １０４ 感圧空間 １０５，１０６ 貫通孔 １０７ 弁体 １０９ 空間 １０８ 螺旋ばね １１０ 感圧部材 １１１ 支持部材 １１２ ベローズ部 １１２ａ 内部押圧ばね １１３ 調節ネジ部 １１４ 伝達ロッド １１６ 連絡孔 １１７ 連絡室

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吐出室、吸入室、及びクランク室とを備
    えた可変容量圧縮機に設けられ、前記クランク室の圧力
    を調整することによってピストンストロークを制御する
    ための容量制御弁機構において、前記吐出室と連通した
    弁室と、前記弁室と区画形成された圧力室と、前記吐出
    室と前記クランク室とを連絡する第１の連通路と、前記
    圧力室と前記クランク室とを連絡する第２の連通路と、
    前記吸入室内の圧力又は前記クランク室内の圧力を感知
    して伸縮する感圧手段と、前記感圧手段に一端が当接し
    て、前記弁室に至るように挿通可能に支持された伝達ロ
    ッドと、前記弁室に配置され、前記伝達ロッドの他端に
    当接し、前記感圧手段の伸縮に応じて前記第１の連通路
    を開閉する弁体と、前記弁体を挿通可能に支持する弁ガ
    イド部と、前記弁体の一端を押圧するばねと、前記ばね
    の他端に当接し前記吐出室の圧力が作用して前記ばねの
    変位量を調整する感圧ロッドとを備え、前記弁体の一端
    は、前記圧力室に突出するとともに、前記弁体の一端の
    受圧面積と前記弁体の他端の受圧面積を調整して、前記
    弁体の開閉方向に作用する前記吐出室内の圧力及び前記
    クランク室内の圧力の力を排除したことを特徴とする可
    変容量圧縮機の容量制御弁機構。
  2. 【請求項２】 請求項１項記載の可変容量圧縮機の容量
    制御弁機構において、前記伝達ロッドのクランク室の圧
    力を受ける圧力受圧面積と前記感圧ロッドの前記クラン
    ク室内の圧力を受ける圧力受圧面積を同等に設定したこ
    とを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御弁機構。
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