JPH0637874B2

JPH0637874B2 - 可変容量圧縮機

Info

Publication number: JPH0637874B2
Application number: JP59275214A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　茂; 太田　　雅樹; 健二竹中
Original assignee: 株式会社豊田自動織機製作所
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPS61155665A; US4687419A; DE3545581C2; DE3545581A1

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的（産業上の利用分野）本発明は可変容量圧縮機に係り、特に角度可変揺動斜板
型の圧縮機に関するものである。

（従来の技術）従来、車両空調用の圧縮機として吸入圧力と吐出圧力の
双方に応答し、回転駆動板の傾斜角を変化させ圧縮機吐
出容量（流量）を増減せしめるようにクランク室圧力を
吸入圧力に対して制御するように構成された角度可変ウ
オブル板型の可変容量圧縮機（特開昭５８−１５８３８
２号公報）がある。この圧縮機は冷房負荷の低下あるい
は高回転により吸入圧力が低下すると、吐出量制御手段
のベローズが吸入圧力と大気圧とのバランス変動により
伸びて弁機構を作動し吸入室とクランク室間の通路面積
を減少させるとともに、吐出室とクランク室間の通路を
別の弁機構により開放することにより、クランク室圧力
を高めて同クランク室圧力と吸入圧力の差圧を増大させ
る。すなわち、ピストン背面に作用する圧力を増加さ
せ、これによりピストンのストロークを減少させ、吸入
圧力の低下を防ぐと同時に容量ダウンを行なうようにな
っていた。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、前述した従来の可変容量圧縮機は、吸入室と
クランク室間及び吐出室とクランク室間をそれぞれ開閉
するための弁機構が２個所あるため、構造が複雑となる
ばかりでなく、シール機構に負荷のかかる高速回転にな
るに従って、クランク室圧力が上昇するので、駆動軸の
シール機構の摺動部に作用する面圧が上昇し、シール性
及び耐久性を低下させるという問題点があった。このシ
ール性の低下は急激にエンジンを加速する場合には吸入
圧力が低下し前記吐出量制御手段が動作されクランク室
圧力を上昇させるので起きる。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記問題点を解決するために、吸入室及び吐出
室とクランク室とを備え、吸入圧力とクランク室圧力と
の差圧に応じて回転駆動板の傾斜角が変化し圧縮容量を
制御するようにした可変容量圧縮機において、前記クラ
ンク室と吸入室を連通する導圧路及び前記クランク室の
圧力を検出するクランク室圧力検出手段を配設するとと
もに、前記クランク室圧力検出手段が設定値より上昇し
たことを検出したとき、クランク室と吸入室を連通し、
クランク室圧力が設定値より下降したことを検出したと
き、クランク室と吸入室の連通を遮断するように、前記
クランク室圧力検出手段からの検出信号に基づいて、前
記導圧路を開閉する弁機構を設けた構成を採用した。

（作用）本発明は上記手段を採ったので、クランク室圧力検出手
段により、クランク室Ｃの圧力Ｐc が検出されてこの圧
力Ｐc が設定値に対して低下すると、弁機構が閉鎖され
てクランク室Ｃから吸入室Ｓへ還元されるガス流が停止
される。又、この状態でクランク室Ｃの圧力Ｐc が上昇
し設定値を越えると、弁機構が開かれてクランク室Ｃか
ら吸入室Ｓへのガスの還元が始まり、クランク室圧力Ｐ
c の上昇が押えられる。このようにして、クランク室圧
力Ｐc は圧縮機の運転中ほぼ設定値に保たれる。このた
め、運転時においてシール装置に作用する圧力は回転数
の変化による影響を受けない。

（実施例）以下、本発明を車両用空調装置に使用される角度可変揺
動斜板型の可変容量圧縮機に具体化した一実施例を第１
図〜第４図に基づいて説明する。

第１図に示すように、シリンダ・ブロック１の左端面に
は、弁板２を介してヘッド３が接合固定され、同ヘッド
３の内部には環状の吸入室Ｓが形成され、吸入口３a に
より外部冷房回路に接続されている。又、同ヘッド３の
中心部には吐出室Ｄが形成され、図示しない吐出口によ
り同じく冷房回路に接続されている。

前記シリンダ・ブロック１の右端面には、クランクケー
ス４が接合固定され、同ブロック１の中心に貫設した軸
支孔１a とクランクケース４の中心に一体形成した円筒
状のボス部４a には、一対のラジアル軸受５により駆動
軸６が回転可能に支承されている。同駆動軸６はエンジ
ンの動力によりベルト、プーリ及び電磁クラッチ（図示
略）を介して回転される。なお、ボス部４a の内端面と
駆動軸６の段差部６a との間には、スラスト軸受７が介
在されている。又、ボス４a 内にはシャフトシール室８
が設けられ、クランクケース４に透設した通路４b によ
って、クランク室Ｃと連通し、潤滑が行なわれている。

前記シリンダ・ブロック１にはそれを貫通する５つの軸
方向シリンダ室１b （第１図において１つ、第３図に２
つ図示する）が駆動軸６と平行に貫設され、これらのシ
リンダ室１b は駆動軸６の軸線を中心として均等角度に
離隔し、かつ同心円上に離隔している。前記各シリンダ
室１b 内には、シール９を有するピストン１０が往復摺
動運動可能に装着されている。各ピストン１０の後面に
は球面継手１１を介してロッド１２が連結され、各ロッ
ド１２の後端は、駆動軸６を囲繞するように受承された
揺動板１３に球面継手１４を介して連結されている。

前記揺動板１３は回転駆動板１５の支持筒部１５a 上に
支承され、同筒部１５a 先端に設けたスラスト座金１６
及びストップリング１７により位置規制され、回転駆動
板１５の前面との間にはスラスト軸受１８が介装されて
いる。前記駆動軸６には駆動ピン１９がラジアル方向に
突設され、同ピン１９には前記回転駆動板１５が傾斜案
内溝１９a に貫通して連結ピン２０により軸線方向へ傾
動可能に取着されている。

前記駆動軸６上には前記回転駆動板１５の支持筒部１５
a 内側に位置するように、かつ、同駆動軸６上で軸線方
向のスライド可能にスリーブ４０が遊嵌され、同スリー
ブ４０に対し前記支持筒部１５a が係合ピン４１を中心
として傾動可能に取着され、駆動板１５の傾動を前記連
結ピン２０の回りで安定して行うことができるようにな
っている。なお、スリーブ４０の一部には前記連結ピン
１９を突出させる凹部４０a が切欠形成されている。

前記揺動板１３はシリンダ・ブロック１の挿通孔１c と
クランクケース４の係止孔４c により駆動軸６と平行に
架設した案内ピン２１と、同案内ピン２１上に摺動自在
に嵌挿された玉案内２２と、前記揺動板１３に対し半径
方向の往復摺動自在に、かつ、前記玉案内２２を保持す
る案内シュー２３とにより回転駆動板１５と一体回転し
ないようになっている。なお、弁板２には前記挿通孔１
c と吸入室Ｓを連通する通路２c が形成されている。

一方、前記弁板２には吸入室Ｓからシリンダ室１b 内の
内縮室に冷媒ガスを導入するための吸入孔２a が貫設さ
れ、同吸入孔２a と対応して吸入弁２４が設けられてい
る。同じく弁板２にはシリンダ室１b において圧縮され
た冷媒ガスを吐出室Ｄへ導くための吐出孔２b が貫設さ
れ、同吐出孔２b と対応して吐出弁２５及び弁押え２６
がかしめピン２７により取着されている。

次に、第２図を中心にクランク室Ｃの圧力Ｐc を運転中
ほぼ設定圧Ｐc0に保持するコントロールバルブ２８につ
いて説明する。

前記ヘッド３の外周一側に吸入室Ｓと連通するように貫
設された嵌合孔３b には、コントロールバルブ２８の有
底円筒状をなすケース２９がＯリング３０を介して嵌合
され、ストップリング３１により定位置に保持されてい
る。同ケース２９の外端雌ネジ部２９a には空気通路３
２a を有する蓋３２が螺合固定されている。ケース２９
の内部にはベローズ３３が収容され、その基端部は前記
蓋３２の内面によりケース２９の係止段部２９b に気密
性をもって圧接されている。前記ベローズ３３の先端部
には取付板３４が気密性をもって被冠され、同ベローズ
３３及び取付板３４によりケース２９内部を内側の大気
室Ａと外側の弁室Ｂとに区画形成している。前記取付板
３４には支持ピン３５がケース２９の軸線方向に貫通固
定され、同支持ピン３５の先端にはボール弁３６が止着
されている。そして、前記ケース２９の底部に吸入室Ｓ
と弁室Ｂとを連通するように透設した弁孔２９c を、前
記ボール弁３６により開閉し得るようにしている。前記
大気室Ａ内にはコイル状のスプリング３７が介在され、
ベローズ３３、支持ピン３５及びボール弁３６を常には
弁孔２９c が閉鎖される方向へ付勢している。

前記ケース２９の外周には貫通孔２９d が設けられ、同
貫通孔２９d と連通する環状溝２９e が刻設されてお
り、同環状溝２９e はヘッド３、弁板２及びシリンダ・
ブロック１に形成した連通路３８により、同ブロック１
の軸支孔１a と連通されている。さらに、同軸支孔１a
はラジアル軸受５のベアリング間隙及びブロック１の後
面に凹設した連通溝１d を介してクランク室Ｃと連通さ
れ、これらの貫通孔２９d 、環状溝２９e 、軸支孔１a
、ベアリング間隙及び連通溝１d よりなる導圧路３９
により前記クランク室Ｃと弁室Ｂとを連通し、同クラン
ク室Ｃ内の冷媒ガスを弁室Ｂ内へ導入し得るようにして
いる。

ところで、前記ボール弁３６による弁孔２９c の開閉制
御は吸入室ＣＳの圧力Ｐs と、クランク室Ｃの圧力Ｐc
、つまり弁室Ｂの圧力Ｐb と、スプリング３７のバネ
定数Ｋ 0との関係によって行なわれる。この実施例で
は、クランク室圧力Ｐc が設定値Ｐc0（２．５気圧）に
なり、弁室Ｂの圧力Ｐb が設定値Ｐc0になると、大気室
Ａの圧力Ｐa によるベローズ３３を延ばす力とスプリン
グ３７による弾力との合力が、弁室Ｂの圧力Ｐb により
ベローズ３３を圧縮する力よりも大きくなって、ボール
弁３６を閉鎖方向へ動作させるように設定されている。

ところで、この実施例ではクランク室Ｃの圧力Ｐc を検
出するクランク室圧力検出手段と、同検出手段からの検
出信号に基づいて開閉される弁機構とをコントロールバ
ルブ２８に渾然一体的に組込んだものを示している。ク
ランク室圧力検出手段はケース２９、蓋３２、ベローズ
３３、取付板３４、スプリング３７、導圧路３９及び大
気室Ａ、弁室Ｂ等から構成され、弁機構はケース２９、
弁孔２９c 、支持ピン３５、ボール弁３６及び弁室Ｂ等
から構成されている。

次に、前記のように構成した揺動斜板型可変容量圧縮機
についてその作用を説明する。

圧縮機の停止状態において、吸入圧力Ｐs 、クランク室
圧力Ｐc 及び弁室Ｂの圧力Ｐb がともに例えば５気圧で
バランスしており、弁室Ｂの圧力Ｐb が大気室Ａの圧力
Ｐa （零気圧）よりも高いので、その差圧によりベロー
ズ３３がスプリング３７の弾力に抗して、支持ピン３５
及びボール弁３６とともに弁孔２９c から離間する方向
に押圧停止されている。このとき、エンジンの動力によ
り駆動軸６が回転されると、駆動ピン１９及び連結ピン
２０を介して駆動板１５が回転され、これにより揺動板
１３が非回転のまま前後方向に揺動される。すると、ロ
ッド１２を介して各ピストン１０がシリンダ室１b 内で
往復動され、吸入室Ｓから吸入孔２a を経て吸入した冷
媒ガスをシリンダ室１b の圧縮室内で圧縮した後、吐出
孔２b から吐出室Ｄへ圧送する。

一方、圧縮機の運転中は、圧縮室からピストン１０とシ
リンダ室１b の内周面との細隙から圧縮ガスがクランク
室へブローバイされるが、これはクランク室Ｃから導圧
路３９を経て弁室Ｂへ導かれ、弁孔２９c を経て吸入室
Ｓへ還元され、クランク室圧力Ｐc の上昇が抑制され
る。又、このクランク室圧力Ｐc が高圧状態から設定値
Ｐc0まで低下すると、弁室Ｂの圧力Ｐb も同設定値Ｐc0
に低下してスプリング３７によりボール弁３６が弁孔２
９c を閉鎖し、又、前記ボール弁３６の閉鎖によりクラ
ンク室Ｃの圧力Ｐc が前述した連続的に発生するブロー
バイガスにより上昇すると、ベローズ３３に作用する力
のバランスが逆転してボール弁３６が弁孔２９c から浮
上される。従ってコントロールバルブ２８の開閉又は開
度調節を繰り返すことによりクランク室圧力Ｐc は圧縮
機の運転中設定値Ｐc0に保持される。

ここで、第３図及び第４図に基づいて、圧縮動作中に揺
動板１３に作用する連結ピン２０周りのモーメントＭに
ついて説明する。

第３図には５つのピストン１０のうち上死点（圧縮完
了）のピストン１０と、下死点（吸入完了）のピストン
１０とを図示している。この第３図から明らかなよう
に、上死点にあるピストン１０の前後両端面に作用する
圧縮圧力とクランク室圧力Ｐc との差圧によりロッド１
２を介して揺動板１３が後方へ押圧する力は最大である
が、駆動軸６の中心軸線０−０からの球面継手１１及び
連結ピン２０の中心までの距離Ｌ１，Ｌ２がほぼ等しい
ので、揺動板１３に作用するモーメントＭ（第３図の矢
印方向を正とする）は小さく無視できる。

一方、下死点にあるピストン１０側の球面継手１４は、
連結ピン２０からの距離Ｌ３が最も大きく、従って同ピ
ストン１０の前後面に作用する吸入圧力Ｐs とクランク
室圧力Ｐc との差圧△Ｐ（Ｐc −Ｐs ）の影響を最も受
け易く、吸入行程において例えば吸入圧力Ｐs が大きく
なるとピストン１０が後方へ押されてストロークを大き
くしようとする正方向のモーメントＭが作用し、揺動板
１３の傾斜角が大きくなる。この関係は上死点と下死点
の中間行程中における残り３つのピストンについても各
別に作用しているので、５つのシリンダ１０全てを総合
して揺動板１３に作用するモーメントＭを示すと例えば
第４図のようになる。この図から明らかなように、クラ
ンク室圧力Ｐc の設定値Ｐc0を２．５気圧とした場合、
吸入圧力Ｐs が２．５気圧、２．０気圧、１．５気圧と
いうように低下していくと、前記モーメントＭの総和が
小さくなることを示しており、クランク室圧力Ｐc 一定
のもとでは吸入圧力Ｐs の値に対応してモーメント力が
発生し、揺動板１３の傾斜角はこのモーメント力により
決定され傾斜角度は変化する。

さて、圧縮動作が開始された直後においては、吸入動作
により、バランス圧５気圧から吸入圧Ｐs が急激に４気
圧に低下されると、クランク室圧力Ｐc と吸入圧力Ｐs
の差圧△Ｐ（Ｐc −Ｐs ）が生じ、これにより揺動板１
３に作用する正方向のモーメントＭが減少してピストン
１０のストロークを減少させ圧縮容量が下がる。その
後、クランク室圧力Ｐc はコントロールバルブ２８が開
放されているので、クランク室Ｃから吸入室Ｓへとガス
は還元され、クランク室圧力Ｐc と吸入圧力Ｐs は等し
いが、やがて両圧力Ｐs ，Ｐc が反力により揺動板１３
を傾角を大となす方向のモーメントＭが生じ、ピストン
１０のストロークが大きくなるに従ってさらにモーメン
トＭは増大し、全容量運転となる。さらに、吸入圧力Ｐ
s とクランク圧力Ｐc がともに低下し、圧力Ｐc が設定
値Ｐc0（２．５気圧）になると、前述したように、コン
トロールバルブ２８の弁孔２９c が閉鎖されるため、ク
ランク室圧力Ｐc が設定値Ｐc0以下になることはない。

その後、冷房能力が過剰になって吸入圧力Ｐs が低下す
ると前記差圧ΔＰが生じるが、例えば吸入圧力Ｐs が２
気圧まで低下し、差圧ΔＰが−０．５気圧では負方向の
モーメントＭが作用し、ピストン１０のストロークが小
さくなって、圧縮容量が減少する。

さらに、定常運転中において、急激にエンジンが加速さ
れて、駆動軸６の回転数が上昇した場合には、吸入圧力
Ｐs が直ちに低下するのでクランク室圧力Ｐc と吸入圧
力Ｐs の差圧ΔＰが増大し、このときも負方向のモーメ
ントＭが作用してピストン１０のストロークを減少させ
て容量をダウンさせる。このため、エンジンの負荷の増
大が抑制され、エンジンの加速性能が向上する。このよ
うにコントロールバルブ２８は吸入圧力Ｐs と関係な
く、大気室Ａの圧力Ｐa との関係によってクランク室の
圧力Ｐc をほぼ一定（設定値Ｐc0）圧力に保持するよう
に制御され、従ってクランク室Ｃから通路４b を経てシ
ャフトシール室８内へ作用する圧力Ｐc によるシール面
圧は常に設定圧力Ｐc0となる。

なお、本発明は次のような実施例で具体化することもで
きる。

第５図に示すように吸入室Ｓとクランク室Ｃを導圧路４
５により連通するとともに、同導圧路４５に電磁弁４６
を接続し、クランク室Ｃには同室Ｃの圧力Ｐc を検出す
るクランク室圧力検出手段としての圧力センサ４７を管
路４８により接続し、同圧力センサ４７からの検出信
号、つまりクランク室圧力Ｐc が設定値Ｐc0になったと
き電磁バルブ４６を閉じ、設定値以上になったとき、同
バルブ４６を開くように構成すること。

発明の効果以上詳述したように、本発明は例えば回転数が急上昇し
たり、冷房回路の負荷が変動して吸入圧力が急激又は徐
々に変化し、クランク室圧力が設定値より低くなると弁
機構が閉じてクランク室から吸入室へ還元するガスを止
め、逆に設定値より高くなった場合は弁機構が開いてク
ランク室から吸入室にガスを還流させるように制御する
ことにより、クランク室圧力をほぼ一定に保持すること
ができるため、シャフトシール面圧を最適値で設定する
ことができ、シール性能が向上し、冷媒ガスの漏れを防
止するとともに、前記の制御動作を一つの弁機構によっ
て行なうという簡単な構造を採用したので、作動不良が
なくメンテナンスが容易であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る角度可変揺動斜板型の可変容量圧
縮機の一実施例を示す中央部縦断面図、第２図はコント
ロールバルブ付近の拡大断面図、第３図は揺動板に作用
するモーメントを説明するための断面図、第４図は横軸
に揺動板の回転角をとり、縦軸に同揺動板に作用するモ
ーメントをとり、吸入圧力が変化した場合におけるモー
メント曲線を示すグラフ、第５図は本発明の別例を示す
要部のみの断面図である。シリンダ・ブロック１、ヘッド３、クランクケース４、
駆動軸６、ピストン１０、ロッド１２、揺動板１３、回
転駆動板１５、コントロールバルブ２８、導圧路３９、
吸入圧力Ｐs 、クランク室圧力Ｐc 、吸入室Ｓ、クラン
ク室Ｃ、大気室Ａ、弁室Ｂ、大気圧力Ｐa 、弁室圧力Ｐ
b 。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸入室（Ｓ）及び吐出室（Ｄ）とクランク
室（Ｃ）とを備え、吸入圧力（Ｐｓ）とクランク室圧力
（Ｐｃ）との差圧に応じて回転駆動板の傾斜角が変化し
圧縮容量を制御するようにした可変容量圧縮機におい
て、前記クランク室（Ｃ）と吸入室（Ｓ）を連通する導
圧路及び前記クランク室（Ｃ）の圧力（Ｐｃ）を検出す
るクランク室圧力検出手段を配設するとともに、前記ク
ランク室圧力検出手段が設定値より上昇したことを検出
したとき、クランク室と吸入室を連通し、クランク室圧
力が設定値より下降したことを検出したとき、クランク
室と吸入室の連通を遮断するように、前記クランク室圧
力検出手段からの検出信号に基づいて、前記導圧路を開
閉する弁機構を設けたことを特徴とする可変容量圧縮
機。
【請求項２】前記クランク室圧力検出手段は吸入室
（Ｓ）を形成するヘッド（３）に設けた嵌合孔（３ｂ）
に嵌合したケース（２９）と、同ケース（２９）の内部
に収容され、大気室（Ａ）と弁室（Ｂ）とを区画形成す
るベローズ（３３）と、同ベローズ（３３）に内装さ
れ、導圧路（３９）からのクランク室（Ｃ）の圧力（Ｐ
ｃ）が設定値（Ｐｃ０）に達したとき、ベローズ（３
３）を動作するように設定されたスプリング（３７）と
により構成され、弁機構は前記ケース（２９）の底部に
対し吸入室（Ｓ）と弁室（Ｂ）とを連通するように貫設
された弁孔（２９ｃ）と、前記ベローズ（３３）に取着
され、該弁孔（２９ｃ）に対してクランク室側から対抗
するようにしたボール弁（３６）とにより構成されてい
る特許請求の範囲第１項記載の可変容量圧縮機。
【請求項３】前記導圧路（４５）には弁機構としての電
磁弁（４６）が接続され、クランク室（Ｃ）には管路
（４８）を介してクランク室圧力検出手段としての圧力
センサ（４７）が接続され、同圧力センサ（４７）から
前記電磁弁（４６）に開閉動作信号を出力するようにし
ている特許請求の範囲第１項記載の可変容量圧縮機。