(57)【要約】【課題】アイドリングストップ時においても運転可能な、より搭載性の高い斜板式圧縮機を提供する。【解決手段】電磁クラッチ５０において、電磁コイル５２と吸着ディスク５１２との間には磁性体部材６０が配置されている。フロントハウジング１２内には円環状のガイド６３が設けられている。斜板２７には第一のロッド６４の一端が連結され、他端はガイド６３と周方向に摺接可能となるよう係合されている。磁性体部材６０には第二のロッド６７の一端が連結され、他端はガイド６３に接している。電磁コイル５２に通電が行われて磁性体部材６０が電磁コイル５２に吸着されると、ピストン３０の往動動作が行われる。通電が途絶えると、バネ６１のばね力によりピストン３０の復動動作が行われる。この動作の繰り返しにより、アイドリングストップ中でも圧縮機１０を運転させることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室を区画形成するハウジングと、前記シリンダボアに往復動可能に収容されたピストンと、前記クランク室内に回転可能に支持されると共に外部駆動源から動力を伝達される駆動軸と、該駆動軸に対し傾動可能且つ同期回転可能に作動連結されるとともに前記ピストンを往復駆動する斜板とを備えた斜板式圧縮機において、
前記駆動軸の軸線方向に往復移動可能な磁性体部材と、該磁性体部材に対向配置され，通電により発生する磁界に基づいて前記磁性体部材を移動させる電磁コイルと、前記磁性体部材と前記斜板とを連結して前記磁性体部材の往復移動により前記斜板を往復傾動させる連結手段とを備えていることを特徴とする斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記ハウジングに回転可能に支持され，前記外部駆動源により回転駆動されるロータと、該ロータに対向配置されるとともに前記駆動軸に一体回転可能に連結されたアーマチャとを備え、前記ロータと前記アーマチャと前記電磁コイルとによって前記外部駆動源と前記駆動軸とを作動連結する電磁クラッチが構成されることを特徴とする請求項１に記載の斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記連結手段は、前記駆動軸と同芯である円環状のガイドと、前記斜板に一端が連結されるとともに前記ガイドに他端が周方向に摺接される第一のロッドと、前記磁性体部材に一端が連結されるとともに前記ガイドに他端が接する第二のロッドによって構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両空調装置に用いられる斜板式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン駆動の車両に搭載される車両空調装置には，ベルト等を介して前記エンジンにより駆動される圧縮機が用いられている。一方，車両が一時停車する際にエンジンのアイドリングを停止すること（いわゆるアイドリングストップ）が地球環境保護の観点から必要となってきており，アイドリングストップ機能を備えた車両も実用化されている。かかる車両において，前述のエンジン駆動式の圧縮機を採用する際には，アイドリングストップにより圧縮機がエンジンから動力を得られず，空調機能まで停止するという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するため、例えば，特開２００２−２０５５３６号公報には電磁クラッチに加えて電動モータを備えた圧縮機が開示されている。エンジンが作動している場合には，電磁クラッチを介して伝達されるエンジン動力によって前記圧縮機が駆動され，アイドリングストップ時にエンジンが停止している場合には前記電動モータによって圧縮機が駆動される。したがって，アイドリングストップ時にも空調機能を維持することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０５５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような圧縮機では、電磁クラッチに加えて電動モータが圧縮機の駆動軸に作動連結されることから，その体格が大きくなってしまい，車両搭載性に乏しいという課題がある。電磁クラッチの代わりにワンウェイクラッチを介してエンジンと連結した圧縮機に電動モータを連結し，アイドリングストップに対応させたものも存在するが，かかる圧縮機では，電磁クラッチを備えない分は小スペース化となるものの，エンジン停止中に圧縮機を回転駆動するに十分な出力を備えた電動モータを不可欠とすることから，やはり体格的に不利である。
【０００６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、アイドリングストップ時においても運転可能な、より搭載性の高い斜板式圧縮機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため，請求項１に記載の本発明の斜板式圧縮機は、内部にシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室を区画形成するハウジングと、前記シリンダボアに往復動可能に収容されたピストンと、前記クランク室内に回転可能に支持されると共に外部駆動源から動力を伝達される駆動軸と、該駆動軸に対し傾動可能且つ同期回転可能に作動連結されるとともに前記ピストンを往復駆動する斜板とを備えた斜板式圧縮機において、前記駆動軸の軸線方向に往復移動可能な磁性体部材と、該磁性体部材に対向配置され，通電により発生する磁界に基づいて前記磁性体部材を移動させる電磁コイルと、前記磁性体部材と前記斜板とを連結して前記磁性体部材の往復移動により前記斜板を往復傾動させる連結手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、電磁コイルへの通電により発生する磁界に基づいて磁性体部材を駆動軸の軸線方向に移動させ，当該磁性体部材の移動を連結手段によって斜板に伝達することで当該斜板を傾動し，これによりピストンをシリンダボア内で移動することができる。すなわち，駆動軸を回転駆動することなくピストンを往復動させることができ，電動モータという大型の装置を用いることなくアイドリングストップ時にも圧縮機の機能を発揮することができる。
【０００９】
さらに、請求項２に記載の本発明は，請求項１の斜板式圧縮機において，前記ハウジングに回転可能に支持され，前記外部駆動源により回転駆動されるロータと、該ロータに対向配置されるとともに前記駆動軸に一体回転可能に連結されたアーマチャとを備え、前記ロータと前記アーマチャと前記電磁コイルにとよって前記外部駆動源と前記駆動軸とを作動連結する電磁クラッチが構成される。
【００１０】
このような構成によれば、エンジンからの動力伝達に用いる電磁コイルと、アイドリングストップ時にピストンを動かすための電磁コイルとを共通化でき、体格の小さい圧縮機を提供できる。
【００１１】
さらに、請求項３に記載の本発明は，請求項１又は２の斜板式圧縮機において，前記連結手段を、前記駆動軸と同芯である円環状のガイドと、前記斜板に一端が連結されるとともに前記ガイドに他端が周方向に摺接される第一のロッドと、前記磁性体部材に一端が連結されるとともに前記ガイドに他端が接する第二のロッドによって構成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の斜板式圧縮機では、アイドリングストップ時にエンジンが停止した状態であっても，斜板を回転駆動することなく傾動することでピストンを往復動させることができ，空調機能を維持することができる。斜板を回転駆動する電動モータを必要とせず，単に斜板を往復傾動する電磁コイルを備えればよいから体格の小さい圧縮機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の斜板式圧縮機の断面図である。
【図２】駆動軸に取り付けた斜板の下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した実施形態を図１および図２に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、最大容量時の圧縮機１０の断面を示す。図１に示すように、圧縮機１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の前端に接合されるフロントハウジング１２と、シリンダブロック１１の後端に弁・ポート形成体１３を介して接合されるリヤハウジング１４の３つのハウジング構成部材を備えている。シリンダブロック１１と、フロントハウジング１２と、弁・ポート形成体１３と、リヤハウジング１４は、図示しない締結ボルトにより一体的に締結固定されている。
【００１６】
シリンダブロック１１とフロントハウジング１２との間には、クランク室２０が区画形成され、クランク室２０を挿通するようにして駆動軸２１がラジアルベアリング２２，２３を介して回転可能に支持されている。また駆動軸２１の後端はスラストベアリングを介してコイルバネ２４によって支持されている。駆動軸２１は、外部駆動源である車両エンジンＥから電磁クラッチ５０を介して回転駆動力を得る。
【００１７】
クランク室２０内において，駆動軸２１には円盤状をなすラグプレート２５が一体回転可能に固定されている。該ラグプレート２５とフロントハウジング１２との間にはスラストベアリング２６が配置されている。また、クランク室２０内には、円盤状をなす斜板２７が収容されている。ラグプレート２５と斜板２７の間にはヒンジ機構２８が介在されている。そして、斜板２７は、ヒンジ機構２８を介したラグプレート２５との間でのヒンジ機構２８、及び駆動軸２１の支持により、ラグプレート２５及び駆動軸２１と同期回転可能であるとともに、駆動軸２１の中心軸Ｔ方向へのスライド移動を伴いながら駆動軸２１に対し傾動可能となっている。
【００１８】
シリンダブロック１１において中心軸Ｔ周りには、複数のシリンダボア２９（図では２つのみ示す）が等角度間隔で前後方向に貫通形成されている。片頭型のピストン３０は、各シリンダボア２９内に前後方向へ移動可能に収容されている。シリンダボア２９の前後開口は、弁・ポート形成体１３とピストン３０によって閉塞されており、このシリンダボア２９内にはピストン３０の前後方向への移動に応じて容積が変化する圧縮室３１が区画形成されている。
【００１９】
弁・ポート形成体１３には、各シリンダボア２９と対向する位置において、径方向内寄りに吸入ポート３２が、径方向外寄りに吐出ポート３３がそれぞれ形成されている。また、弁・ポート形成体１３には、吸入ポート３２を開閉する吸入弁３４が形成されているとともに、吐出ポート３３を開閉する吐出弁３５が形成されている。
【００２０】
ピストン３０のストロークは、ピストン３０の正面（図１では圧縮室３１に臨む面）にかかる圧力、すなわち圧縮室３１の圧力（シリンダボア２９内の圧力）と、ピストン３０の背面（図１ではクランク室２０に臨む面）にかかる圧力、すなわちクランク室２０内の圧力との差圧によって決定される。このため、ピストンストロークは、クランク室２０内の圧力を高くし、圧縮室３１とクランク室２０との差圧を大きくすることにより、斜板２７の傾斜角が小さくなることに伴って小さくなる。一方で、ピストンストロークは、クランク室２０内の圧力を低くし、圧縮室３１とクランク室２０との差圧を小さくすることにより、斜板２７の傾斜角が大きくなることに伴って大きくなる。斜板２７にはカウンターウェイト３６が設けられ、斜板２７の最大傾角は、ラグプレート２５とカウンターウェイト３６との当接によって規制される。図１に実線で示す斜板２７は、最大傾角状態にあり、鎖線で示す斜板２７は、最小傾角状態にある。
【００２１】
各ピストン３０は、一対のシュー３７を介して斜板２７の外周部に係留されている。したがって、駆動軸２１の回転によって斜板２７が回転すると、斜板２７は駆動軸２１の中心軸Ｔ方向前後に揺動される。また、斜板２７の揺動によって、ピストン３０が前後方向に往復直線運動される。本実施形態の圧縮機１０では、クランク室２０、駆動軸２１、斜板２７、及びピストン３０などによって圧縮機構が構成されている。
【００２２】
リヤハウジング１４には、吸入室３８と吐出室３９がそれぞれ区画形成されている。吐出室３９は、吸入室３８の外方において吸入室３８を囲むように形成されている。また、圧縮機１０には、抽気通路４０及び給気通路４１並びに制御弁４２が設けられており、抽気通路４０は、クランク室２０と吸入室３８とを連通する一方、給気通路４１は、吐出室３９とクランク室２０とを連通する。そして、給気通路４１の途中には、電磁弁よりなる周知の制御弁４２が配設されている。
【００２３】
次に、本実施形態に係わる圧縮機１０の動作について説明する。
駆動軸２１がエンジンＥによって回転されると、斜板２７は駆動軸２１の中心軸Ｔ方向前後に揺動され、斜板２７に係留されたピストン３０がシリンダボア２９内で往復動される。それによって、吸入室３８から吸入された冷媒ガスが圧縮室３１内にて圧縮され、吐出室３９へと吐出される。吐出室３９へ吐出された冷媒は、図示しない外部冷媒回路を経由して吸入室３８へ還流する。
【００２４】
斜板２７の傾斜角は、ピストン３０の前後の圧力差、即ちクランク室２０内の圧力とシリンダボア２９内の圧力の差によって決定される。本実施形態において、この差圧は、クランク室２０の圧力を増減させることによって調整される。吐出容量を減少させる場合には、制御弁４２の開度を上げることにより、吐出室３９内の高圧の冷媒ガスを給気通路４１を介してクランク室２０へ供給してクランク室２０内の圧力を高くする。すると、斜板２７の傾斜角は小さくなり、ピストン３０のストローク量が減少して吐出容量が減少する。反対に吐出容量を増加させる場合には、制御弁の開度を下げることにより、吐出室３９内の冷媒ガスがクランク室２０へ供給されないようにする。すると、クランク室２０内の圧力が抽気通路４０を介して吸入室３８に放出されて低くなるので、斜板２７の傾斜角は大きくなり、ピストン３０のストローク量が増大して吐出容量が増大する。
【００２５】
次に、本実施形態に関わる電磁クラッチ５０の構成を説明する。
図１に示すように、フロントハウジング１２の前端には支持筒部１２１が一体形成されており、支持筒部１２１の外周には磁性体製のロータ５１がラジアルベアリング４３を介して回転可能に支持されている。駆動側回転体としてのロータ５１は、ラジアルベアリング４３に連結された環状の基部５１１と、駆動軸２１に対して垂直な吸着ディスク５１２と、筒状のベルト巻き掛け部５１３と、筒状の動力伝達部５１４とを備えている。ロータ５１は、ベルト巻き掛け部５１３に巻き掛けられたベルト（図示略）を介して車両エンジンＥから回転駆動力を得ており、エンジンＥが作動しているときには、ロータ５１は、支持筒部１２１の周りで回転する。
【００２６】
フロントハウジング１２の前端とベルト巻き掛け部５１３との間には空間が形成されており、この空間には電磁コイル５２が納められている。
【００２７】
駆動軸２１の先端部にはハブ５３が止着されている。ハブ５３は、駆動軸２１の先端部に固定されたインナーリング５３１と、インナーリング５３１の外周に連結された環状のゴム製の弾性リング５３２と、弾性リング５３２の外周に連結されたアウターリング５３３とを備えている。
アウターリング５３３は、ロータ５１の吸着ディスク５１２に対向する位置にある。アウターリング５３３とロータ５１の伝達部５１４との間にはコイルスプリング５４がアウターリング５３３を取り囲むように配設されている。コイルスプリング５４の一方の端部がアウターリング５３３に掛け止められている。
【００２８】
ロータ５１の吸着ディスク５１２とアウターリング５３３との間には、リング形状のアーマチャ５５が吸着ディスク５１２に対向配置されている。アーマチャ５５は、アウターリング５３３から離れた位置にある。電磁コイル５２に通電を行なうと、アーマチャ５５が吸着ディスク５１２に吸着され、アーマチャ５５がロータ５１と共に回転する。
【００２９】
コイルスプリング５４の他方の端部はアーマチャ５５の外周側に掛け止められている。コイルスプリング５４の巻き回し方向は、アウターリング５３３側からアーマチャ５５側へ向かうにつれて駆動軸２１の前端から中心軸Ｔの方向に見て左回りに巻き回される方向である。
【００３０】
次に、電磁クラッチ５０の動作について説明する。
電磁コイル５２に通電されていない状態では，アーマチャ５５は吸着ディスク５１２と離間した状態，すなわち，アーマチャ５５は回転していない状態にある。この状態では、コイルスプリング５４は、図１に示すように筒状の伝達部５１４の内周面５１５に接触しておらず，車両エンジンが運転中であってもその動力は圧縮機に伝達されない。電磁コイル５２に通電が行われてアーマチャ５５が吸着ディスク５１２に吸着されると、ロータ５１と共にアーマチャ５５が回転し、該アーマチャ５５とハブ５３との相対回転により，アーマチャ５５に掛け止められているコイルスプリング５４の端部が右回り、つまりコイルスプリング５４の巻き回し方向とは反対方向に付勢される。これにより、コイルスプリング５４のコイル径が拡径し，コイルスプリング５４の外周が伝達部５１４の内周面５１５に圧接される。従って、ロータ５１とコイルスプリング５４とアウターリング５３３とが強固に結合され、ロータ５１の回転駆動力がコイルスプリング５４を介してハブ５３へ伝達される。ハブ５３へ伝達された回転駆動力は駆動軸２１へ伝達される。
【００３１】
次に、本実施形態に関わる連結手段の構成を説明する。
電磁コイル５２と吸着ディスク５１２との間には空間が形成されており、この空間にはリング形状の磁性体部材６０が電磁コイル５２に対向配置されている。磁性体部材６０と電磁コイル５２との間にはコイルバネ６１が介在しており、磁性体部材６０を電磁コイル５２側から吸着ディスク５１２側へ付勢している。
【００３２】
フロントハウジング１２内には、クランク室１２１から延在して円環状の溝６２が設けられている。溝６２内には円環状のガイド６３が駆動軸２１と同芯となるように納められている。
【００３３】
図２は、駆動軸２１に取り付けた斜板２７の下面図である。図１、図２に示すように、斜板２７のカウンターウェイト３６には第一のロッド６４の一端がリンク６５を介して連結されている。カウンターウェイト３６とリンク６５はピン６６により結合されている。第一のロッド６４の他端はガイド６３と周方向に摺接可能となるよう係合されている。駆動軸２１が回転中、第一のロッド６４はガイド６３に対し周方向に摺接しながら、斜板２７とともに中心軸Ｔ周りに回転する。
【００３４】
磁性体部材６０には複数の第二のロッド６７（図では２つのみ示す）の一端が連結されている。第二のロッド６７の他端はガイド６３に接している。ガイド６３と第一のロッド６４と第二のロッド６７によって磁性体部材６０の移動を斜板２７に伝えて斜板２７を傾動させる連結手段が構成される。
【００３５】
次に、連結手段の動作について説明する。
車両エンジンがアイドリングストップ中、電磁コイル５２に通電が行われて磁性体部材６０がバネ６１のばね力に反して電磁コイル５２に吸引されると、ガイド６３及び第一のロッド６４が第二のロッド６７に押されてクランク室１２１の方向へと移動する。これにより図１にて一点鎖線で示すように斜板２７の傾角は小さくなり、ピストン３０の往動動作が行われる。電磁コイル５２への通電が途絶えると、バネ６１のばね力により磁性体部材６０が電磁コイル５２から離れて、最終的にピストン３０の復動動作が行われる。この動作の繰り返しにより、アイドリングストップ中でも斜板２７を回転させることなくピストン３０の往復動させることにより圧縮機１０を運転させることが可能となる。なお、磁性体部材６０を吸引するために電磁コイル５２に必要な電流はアーマチャ５５を吸引するために必要な電流よりもずっと大きく設定されている。連結手段を動作させるときは電磁クラッチ５１も接続されることになるが、車両エンジンがアイドリングストップ状態なので駆動軸２１や斜板２７が回転する事はない。一方、車両エンジンが運転しているときに電磁クラッチ５１を接続させても、連結手段までは動作しないため斜板２７が傾動することはない。また、電磁コイル５２に加える電流をパルス制御することによって、冷房能力を調整することもできる。
【００３６】
したがって実施例の斜板式圧縮機では、アイドリングストップ時においても運転可能であり、且つより搭載性を高くすることが可能である。
【００３７】
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。例えば、磁性体部材６０の位置を電磁コイル５２の後側に設け、電磁コイル５２の通電時に磁性体部材６０が電磁コイル５２から離れるように構成されても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１１…シリンダブロック
１２…フロントハウジング
１４…リヤハウジング
２７…斜板
３０…ピストン
５０…電磁クラッチ
５１…ロータ
５２…電磁コイル
５３…ハブ
５５…アーマチャ
６０…磁性体部材
６３…ガイド
６４…第一のロッド
６７…第二のロッド
【図１】
2011001942.tif 000003
【図２】
2011001942.tif 000004