(57)【要約】【課題】車両等への搭載性を損なうことなく、圧縮手段を最適な回転数で駆動することができる変速機付き圧縮機を提供する。【解決手段】変速機付き圧縮機１は、ハウジング１０と、スクロール式圧縮手段４０と、入力軸１１１と、出力軸１３１と、変速手段２０と、制御機構３０とを備える。  変速手段２０は、各々第１、２サンギヤ２１１、２２１、複数個の第１、２遊星ギヤ２１２、２２２、第１、２リングギヤ２１３、２２３及び第１、２遊星歯車機構に共通のキャリヤ２３０を有し、軸芯Ｏ１方向で互いに同軸に併設された２列の第１、２遊星歯車機構である。第１サンギヤ２１１は入力軸１１１と一体回転可能であり、第２サンギヤ２２１は出力軸１１１と一体回転可能である。  制御機構３０は、第１、２ワンウェイクラッチ２１６、２２６と、第１、２クラッチ２１、２２とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジング内に構成されて冷媒を圧縮可能な圧縮手段と、外部から該ハウジング内に延在し、軸芯回りに回転可能に支承された入力軸と、該ハウジング内に延在し、該軸芯回りに回転可能に支承されて該圧縮手段を駆動可能な出力軸と、該ハウジング内で該入力軸と該出力軸との間に設けられ、該入力軸のトルクを該出力軸に伝達しつつ該入力軸の回転速度を増減して該出力軸に伝達させることにより該圧縮手段を変速して駆動可能な変速手段と、該変速手段を制御する制御機構とを備え、
該変速手段は、第１サンギヤ、複数個の第１遊星ギヤ、第１キャリヤ及び第１リングギヤからなる第１遊星歯車機構と、軸方向で該第１遊星歯車機構と同軸に併設され、第２サンギヤ、複数個の第２遊星ギヤ、第２キャリヤ及び第２リングギヤからなる第２遊星歯車機構とからなる変速機付き圧縮機であって、
前記第１サンギヤが前記入力軸と一体回転可能であり、前記第１キャリヤが前記第２キャリヤと一体回転可能であり、前記第２サンギヤが前記出力軸と一体回転可能であり、
前記制御機構は、前記ハウジングと前記第１リングギヤとの間に設けられ、該ハウジングに対する該第１リングギヤの一方向の回転を規制しつつ他方向の回転を許容する第１ワンウェイクラッチと、前記第１キャリヤと該第１リングギヤとの間に設けられ、係合によって該第１キャリヤと該第１リングギヤとの相対回転を規制する第１クラッチと、該ハウジングと前記第２リングギヤとの間に設けられ、係合によって該ハウジングに対する該第２リングギヤの相対回転を規制する第２クラッチと、該第２リングギヤと前記第２キャリヤとの間に設けられ、該第２リングギヤに対する該第２キャリヤの一方向の回転を規制しつつ他方向の回転を許容する第２ワンウェイクラッチとを有していることを特徴とする変速機付き圧縮機。
【請求項２】
前記第１クラッチは、前記ハウジングに対して前記軸芯方向に移動可能に設けられた第１作動シリンダと、前記第１キャリヤの外周面に該軸芯回りでテーパ状に形成された第１キャリヤ面と、該第１キャリヤ面と整合し、前記第１リングギヤの内周面にテーパ状に形成された第１リングギヤ面とを有し、
該第１キャリヤ及び該第１リングギヤの少なくとも一方に対して該第１作動シリンダの付勢力を作用させ、又は作用させないことにより、該第１キャリヤ面及び該第１リングギヤ面が小径側で当接状態となり、又は非当接状態となるように構成されている請求項１記載の変速機付き圧縮機。
【請求項３】
前記第１キャリヤ面及び前記第１リングギヤ面は前記第２遊星歯車機構側が小径である請求項２記載の変速機付き圧縮機。
【請求項４】
前記第２クラッチは、前記ハウジングに対して前記軸芯方向に移動可能に設けられた第２作動シリンダと、該第２作動シリンダの内周面に該軸芯回りでテーパ状に形成された第２シリンダ面と、該第２シリンダ面と整合し、前記第２リングギヤの外周面にテーパ状に形成された第２リングギヤ面とを有し、
該第２リングギヤに対して該第２作動シリンダの付勢力を作用させ、又は作用させないことにより、該第２シリンダ面及び該第２リングギヤ面が小径側で当接状態となり、又は非当接状態となるように構成されている請求項１記載の変速機付き圧縮機。
【請求項５】
前記第２シリンダ面及び前記第２リングギヤ面は前記第１遊星歯車機構側が小径である請求項４記載の変速機付き圧縮機。
【請求項６】
前記第１遊星歯車機構と前記第２遊星歯車機構との間には、一面側で前記第１リングギヤを回転可能に支承し、他面側で前記第２リングギヤを回転可能に支承する隔壁が前記ハウジングの一部として設けられている請求項１乃至５のいずれか１項記載の変速機付き圧縮機。
【請求項７】
前記ハウジングは、前記第１遊星歯車機構を収容するフロントハウジングと、前記第２遊星歯車機構を収容するリヤハウジングと、該フロントハウジング及び該リヤハウジングに挟持され、前記隔壁を構成するプレートとを有する請求項６記載の変速機付き圧縮機。
【請求項８】
前記入力軸は電磁クラッチによって外部からの駆動力が断接されるように構成されている請求項１乃至７のいずれか１項記載の変速機付き圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は変速機付き圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１開示の変速機が知られている。この変速機は、ハウジングと、このハウジング内に軸芯方向で互いに同軸に併設された複数列の遊星歯車機構と、各遊星歯車機構を制御する制御機構とを備えている。各遊星歯車機構は、各々公知のサンギヤ、複数個の遊星ギヤ及びリングギヤを有する。
【０００３】
より詳細に説明すれば、特許文献１に開示された変速機では、ハウジングにモータが固定されており、このモータの回転軸に第１〜３遊星歯車機構が設けられ、第３遊星歯車機構にハウジングの外部に向けて延在する出力軸が設けられている。第１遊星歯車機構は第１サンギヤ、３個の第１遊星ギヤ及び第１リングギヤを有し、第２遊星歯車機構は第２サンギヤ、３個の第２遊星ギヤ及び第２リングギヤを有している。第３遊星歯車機構は第３サンギヤ、個数が不明な第３遊星ギヤ及び第３リングギヤを有している。第１サンギヤ及び第１リングギヤには各第１遊星ギヤが噛合しており、第２サンギヤ及び第２リングギヤには各第２遊星ギヤが噛合しており、第３サンギヤ及び第３リングギヤに第３遊星ギヤが噛合している。
【０００４】
この変速機では、モータの回転軸が第１サンギヤ及び第２サンギヤと一体回転可能になっている。また、各第１遊星ギヤには軸芯方向に延びる第１軸が回転可能に挿通されているとともに、各第２遊星ギヤにも軸芯方向に延びる第２軸が回転可能に挿通されており、第１軸及び第２軸は第３サンギヤに固定されている。第１軸、第２軸及び第３サンギヤは、各第１遊星ギヤ及び各第２遊星ギヤを保持する第１、２遊星歯車機構に共通のキャリヤを構成している。さらに、第３遊星ギヤには軸芯方向に延びる第３軸が回転可能に挿通されており、第３軸はキャリヤ本体に固定されている。第３軸及びキャリヤ本体は、第３遊星ギヤを保持する第３遊星歯車機構のキャリヤを構成している。キャリヤ本体がオートロック機構を介して出力軸に接続されている。
【０００５】
一方、ハウジングには係止リングが軸芯方向と平行に摺動可能に設けられており、係止リングには第１リングギヤをハウジングに固定する突起が突設されている。また、ハウジングと第２リングギヤとの間には、ハウジングに対する第２リングギヤの一方向の回転を規制しつつ他方向の回転を許容するワンウェイクラッチが設けられている。さらに、ハウジングと第３リングギヤとの間にはトルクリミッタ機構が設けられている。
【０００６】
係止リングの突起が第１リングギヤをハウジングに固定するときには、ワンウェイクラッチは、第１、２遊星歯車機構に共通のキャリヤの回転に伴って第２リングギヤが一方向に回転することを許容するように構成されている。他方、係止リングの突起が第１リングギヤをハウジングに固定しないときには、ワンウェイクラッチは、第２リングギヤの回転を規制するように構成されている。また、ワンウェイクラッチは、外レースがハウジングの内周側に形成され、内レースが第２リングギアの外周側に形成されており、小型化に寄与している。
【０００７】
これら係止リング、その突起及びワンウェイクラッチによって制御機構が構成されている。
【０００８】
このように構成された変速機では、モータの回転軸が回転すれば、第１サンギヤ及び第２サンギヤが一体に回転する。そして、係止リングの突起が第１リングギヤをハウジングに固定することにより、ワンウェイクラッチが第２リングギヤの一方向の回転を許容する。このため、モータの回転軸のトルクが第１サンギヤ及び第１サンギヤと第１リングギヤとの間を遊星回転する各第１遊星ギヤを介して第３サンギヤに伝達され、第３サンギヤの回転が第３遊星ギヤの遊星回転に変換され、キャリヤ本体のトルクが出力軸に伝達される。こうして、モータの回転軸の回転が第１の変速比の下で出力軸に伝達され得る。
【０００９】
一方、係止リングの突起が第１リングギヤをハウジングに固定しないことにより、第１リングギヤの回転が許容され、ワンウェイクラッチが第２リングギヤを固定する。このため、モータの回転軸のトルクが第２サンギヤ及び第２サンギヤと第２リングギヤとの間を遊星回転する各第２遊星ギヤを介して第３サンギヤに伝達され、第３サンギヤの回転が第３遊星ギヤの遊星回転に変換され、キャリヤ本体のトルクが出力軸に伝達される。こうして、モータの回転軸の回転が第２の変速比の下で出力軸に伝達され得る。
【００１０】
このように、この変速機では、モータの回転軸である入力軸の回転速度が２段階の変速比で増減されて出力軸に伝達され得る。また、第２リングギヤは、第１リングギヤのように係止リングの突起を係合させなくても、ワンウェイクラッチによって回転が規制されるため、突起との衝突の問題をなくすることができる。そして、第１リングギヤの回転が規制されれば、第２リングギヤはワンウェイクラッチにおける回転自在な方向に回転することとなり、問題を生じない。こうして、この変速機は構造の簡素化を図ることができている。
【００１１】
このため、この種の変速機の複数列の遊星歯車機構と、冷媒を圧縮可能な圧縮機である圧縮手段とを組み合わせれば、その変速機付き圧縮機は、制御機構によって複数の変速比の中から最適な変速比を選択することにより、入力軸の回転速度にかかわらず、圧縮手段を駆動する出力軸の回転速度を適切なものとすることができる。このため、その変速機付き圧縮機は、圧縮手段を最適な回転数で駆動して冷媒を圧縮することができ、減速時の強い冷房、高速時の弱い冷房、減速起動等を実現することができる。このため、例えば車両にこの変速機付き圧縮機を搭載すれば、エンジン等の回転数によって入力軸の回転数が変動しても、快適な車内温度を保つことが可能となる。また、この変速機付き圧縮機は、構造が簡素化された変速機を採用することにより、車両への搭載性を向上させることができる。
【００１２】
【特許文献１】特開平８−２９６７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上記従来の変速機の制御機構は、３列の遊星歯車機構を採用していながら、２段階の変速比しか実現し得ない。このため、上記従来の変速機の各遊星歯車機構と圧縮手段とを組み合わせた変速機付き圧縮機は、圧縮手段を最適な回転数で駆動すべく多くの変速比を実現しようとすれば、遊星歯車機構の数によって軸長が長くなり、車両等への搭載性が損なわれてしまう。
【００１４】
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、車両等への搭載性を損なうことなく、圧縮手段を最適な回転数で駆動することができる変速機付き圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の変速機付き圧縮機は、ハウジングと、該ハウジング内に構成されて冷媒を圧縮可能な圧縮手段と、外部から該ハウジング内に延在し、軸芯回りに回転可能に支承された入力軸と、該ハウジング内に延在し、該軸芯回りに回転可能に支承されて該圧縮手段を駆動可能な出力軸と、該ハウジング内で該入力軸と該出力軸との間に設けられ、該入力軸のトルクを該出力軸に伝達しつつ該入力軸の回転速度を増減して該出力軸に伝達させることにより該圧縮手段を変速して駆動可能な変速手段と、該変速手段を制御する制御機構とを備え、
【００１６】
該変速手段は、第１サンギヤ、複数個の第１遊星ギヤ、第１キャリヤ及び第１リングギヤからなる第１遊星歯車機構と、軸方向で該第１遊星歯車機構と同軸に併設され、第２サンギヤ、複数個の第２遊星ギヤ、第２キャリヤ及び第２リングギヤからなる第２遊星歯車機構とからなる変速機付き圧縮機であって、
【００１７】
前記第１サンギヤが前記入力軸と一体回転可能であり、前記第１キャリヤが前記第２キャリヤと一体回転可能であり、前記第２サンギヤが前記出力軸と一体回転可能であり、
【００１８】
前記制御機構は、前記ハウジングと前記第１リングギヤとの間に設けられ、該ハウジングに対する該第１リングギヤの一方向の回転を規制しつつ他方向の回転を許容する第１ワンウェイクラッチと、前記第１キャリヤと該第１リングギヤとの間に設けられ、係合によって該第１キャリヤと該第１リングギヤとの相対回転を規制する第１クラッチと、該ハウジングと前記第２リングギヤとの間に設けられ、係合によって該ハウジングに対する該第２リングギヤの相対回転を規制する第２クラッチと、該第２リングギヤと前記第２キャリヤとの間に設けられ、該第２リングギヤに対する該第２キャリヤの一方向の回転を規制しつつ他方向の回転を許容する第２ワンウェイクラッチとを有していることを特徴とする。
【００１９】
本発明の変速機付き圧縮機は、変速手段として、軸方向で互いに同軸に併設された２列の第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構を採用している。
【００２０】
第１遊星歯車機構は、第１サンギヤ、複数個の第１遊星ギヤ、第１キャリヤ及び第１リングギヤからなり、第２遊星歯車機構は、第２サンギヤ、複数個の第２遊星ギヤ、第２キャリヤ及び第２リングギヤからなる。
【００２１】
第１遊星歯車機構は、第１サンギヤが第１入力部とされ、第１キャリヤが第１出力部とされ、第１リングギヤが詳細を後述する第１制御要素とされている。また、第１遊星歯車機構は、第１サンギヤ、複数個の第１遊星ギヤ及び第１リングギヤが適当に選定されることにより、第１入力部の回転数に対して第１出力部の回転数を変速比Ｒ１で変速可能とされている。
【００２２】
第２遊星歯車機構は、第２キャリアが第２入力部とされ、第２サンギヤが第２出力部とされ、第２リングギヤが詳細を後述する第２制御要素とされている。また、第２遊星歯車機構は、第２サンギヤ、複数個の第２遊星ギヤ及び第２リングギヤが適当に選定されることにより、第２入力部の回転数に対して第２出力部の回転数を変速比Ｒ２で変速可能とされている。
【００２３】
入力軸は、第１遊星歯車機構の第１入力部である第１サンギヤと一体回転可能に構成されている。第１遊星歯車機構の第１出力部である第１キャリヤは、第２遊星歯車機構の第２入力部である第２キャリヤと一体回転可能に構成されている。第２遊星歯車機構の第２出力部である第２サンギヤは、出力軸と一体回転可能に構成されている。
【００２４】
そして、制御機構は、第１制御要素としての第１リングギヤを制御する第１ワンウェイクラッチと第１クラッチとを有する。第１ワンウェイクラッチは、ハウジングと第１リングギヤとの間に設けられ、ハウジングに対する第１リングギヤの一方向の回転を規制しつつ他方向の回転を許容するものである。
【００２５】
より具体的には、入力軸及び第１サンギヤの回転方向をＳとすると、第１ワンウェイクラッチは、第１リングギヤが第１サンギヤの回転方向Ｓと逆方向に回転することを規制し、第１リングギヤが回転方向Ｓに回転することを許容する。他方、第１クラッチは、第１キャリヤと第１リングギヤとの間に設けられ、係合によって第１キャリヤと第１リングギヤとの相対回転を規制するものである。
【００２６】
また、制御機構は、第２制御要素としての第２リングギヤを制御する第２クラッチと第２ワンウェイクラッチとを有する。第２クラッチは、ハウジングと第２リングギヤとの間に設けられ、係合によってハウジングに対する第２リングギヤの相対回転を規制するものである。他方、第２ワンウェイクラッチは、第２リングギヤと第２キャリヤとの間に設けられ、第２リングギヤに対する第２キャリヤの一方向の回転を規制しつつ他方向の回転を許容するものである。
【００２７】
より具体的には、第２ワンウェイクラッチは、第２キャリアが第２リングギヤに対して相対的に回転方向Ｓと逆方向に回転することを規制し、第２キャリアが第２リングギヤに対して、相対的に回転方向Ｓに回転しようとすることを許容する。
【００２８】
なお、本発明の変速機付き圧縮機では、入力軸が回転方向Ｓに回転し、第１、２遊星歯車機構が上記の構成を採用していることから、第２キャリヤ及び第２リングギヤはハウジングに対しては回転方向Ｓにしか回転しない。
【００２９】
このような構成である制御機構では、第１クラッチが第１キャリヤと第１リングギヤとを係合させず、両者間の相対回転を規制しない状態となれば、まず、第１サンギヤと噛合する第１遊星ギヤが第１サンギヤの回転方向Ｓと逆方向に自転しようとし、それに伴って、第１リングギヤを第１サンギヤの回転方向Ｓとは逆方向に回転させようとする。これにより、第１ワンウェイクラッチは、第１リングギヤが回転方向Ｓとは逆方向に回転しようとすることを規制するように作用する。その結果、ハウジングに対する第１リングギヤの一方向の回転が規制され、第１遊星ギヤが第１サンギヤと第１リングギヤとの間で遊星回転する。そして、第１遊星ギヤの公転により、第１遊星ギヤを支承する第１キャリヤに入力軸の回転が変速比Ｒ１で減速されて伝達される。こうして、制御機構は、第１遊星歯車機構の変速機能を有効とする。
【００３０】
また、この制御機構では、第１クラッチが第１キャリヤと第１リングギヤとを係合させて、両者間の相対回転を規制する状態となれば、第１リングギヤと噛合する第１遊星ギヤの自転が規制され、第１遊星ギヤと噛合する第１サンギヤと第1キャリアとの相対回転も規制される。このため、第１リングギヤは第１サンギヤと一体となって回転方向Ｓに回転しようとする。これにより、第１ワンウェイクラッチは、第１リングギヤが回転方向Ｓに回転することを許容するように作用する。そして、第１サンギヤ、第１遊星ギヤ、第１キャリヤ及び第１リングギヤが一体となって回転することにより、第１キャリヤに入力軸の回転が変速比１で伝達される。こうして、制御機構は、第１遊星歯車機構の変速機能を無効とする。
【００３１】
このようにして制御機構は、第１遊星歯車機構における変速比を１又はＲ１の２段階のいずれか一方から選択可能とされている。
【００３２】
さらに、この制御機構では、第２クラッチが第２リングギヤをハウジングに係合させず、第２リングギヤのハウジングに対する相対回転を規制しない状態となれば、第２キャリヤの回転方向Ｓへの回転に伴って公転する第２遊星ギヤは、第２サンギヤと噛合していることから、まず、回転方向Ｓに自転しようとし、それに伴って、第２リングギヤを回転方向Ｓに、かつ第２キャリヤの角速度よりも大きな角速度で回転させようとする。これにより、第２ワンウェイクラッチは、第２キャリヤの第２リングギヤに対する一方向の回転を規制するように、つまり、第２リングギヤが同一方向に回転する第２キャリヤを追い越さないよう規制するように作用する。このため、第２キャリヤと第２リングギヤとは一体回転することとなる。そして、第２キャリヤ、第２遊星ギヤ、第２リングギヤ及び第２サンギヤが一体となって回転することにより、出力軸に第２キャリヤの回転が変速比１で伝達される。こうして、制御機構は、第２遊星歯車機構の変速機能を無効とする。
【００３３】
また、この制御機構では、第２クラッチが第２リングギヤをハウジングに係合させて、第２リングギヤのハウジングに対する相対回転を規制する状態となれば、第２キャリヤは、第２リングギヤとは独立して回転方向Ｓに回転しようとする。これにより、第２ワンウェイクラッチは、第２キャリヤの回転を許容するように作用する。このため、第２遊星ギヤは、第２リングギヤと第２サンギヤとの間で遊星回転することとなる。そして、第２遊星ギヤの遊星回転により第２サンギヤが駆動され、出力軸に第２キャリヤの回転が変速比Ｒ２で増速されて伝達される。こうして、制御機構は、第２星歯車機構の変速機能を有効とする。
【００３４】
このようにして制御機構は、第２遊星歯車機構における変速比を１又はＲ２の２段階のいずれか一方から選択可能とされている。
【００３５】
このような構成である変速手段及び制御機構によれば、変速比１×１、Ｒ１×１、１×Ｒ２、Ｒ１×Ｒ２の４通りの組合せの中から状況に応じて最適な変速比を選定することができる。
【００３６】
このため、このような構成である変速手段と、冷媒を圧縮可能な圧縮機である圧縮手段とを組み合わせた本発明の変速機付き圧縮機は、制御機構によって従来よりも多い４段階の変速比の中から最適な変速比を選択することができる。このため、この変速機付き圧縮機は、入力軸の回転速度にかかわらず、圧縮手段を駆動する出力軸の回転速度を適切なものとすることができる。このため、この変速機付き圧縮機は、圧縮手段を最適な回転数で駆動して冷媒を圧縮することができ、減速時の強い冷房、高速時の弱い冷房、減速起動等を実現することができる。このため、例えば車両にこの変速機付き圧縮機を搭載すれば、エンジン等の回転数によって入力軸の回転数が変動しても、快適な車内温度を保つことが可能となる。また、この変速機付き圧縮機は、２列の遊星歯車機構を採用し、かつ第１、２ワンウェイクラッチを採用することから、構造の簡素化及び軸長の短縮化を実現でき、車両等への搭載性が損なわれることがない。
【００３７】
したがって、本発明の変速機付き圧縮機は、車両等への搭載性を損なうことなく、圧縮手段を最適な回転数で駆動することができる。
【００３８】
また、この変速機付き圧縮機は、第１、２サンギヤをハウジングに対して固定可能に構成する必要がなく、第１、２サンギヤよりもハウジングに近い位置に設けられる第１、２リングギヤを制御する構成であることから、変速手段及び制御機構の構造を簡易に構成することができる。
【００３９】
さらに、この変速機付き圧縮機では、第１、２遊星歯車機構の構成上必然的に、第１遊星歯車機構の変速比が１以下の減速側となり、第２遊星歯車機構の変速比が１以上の増速側となる。このため、この変速機付き圧縮機では、例えば、起動時に制御機構によって第２遊星歯車機構の変速比を１とすれば、圧縮手段が減速状態で起動される減速起動が実現され、単位時間当たりの冷媒の圧縮反力を小さなものとすることができる。この場合、この変速機付き圧縮機を搭載した車両では、起動時の運転フィーリングを好適なものとすることができる。そして、起動後には、制御機構によって第２遊星歯車機構の変速比を１を超える値とすれば、強力な冷房も可能になる。こうしてこの変速機付き圧縮機は特に車両に搭載されて有効に活用される。
【００４０】
本発明の変速機付き圧縮機において、前記第１クラッチは、前記ハウジングに対して前記軸芯方向に移動可能に設けられた第１作動シリンダと、前記第１キャリヤの外周面に該軸芯回りでテーパ状に形成された第１キャリヤ面と、該第１キャリヤ面と整合し、前記第１リングギヤの内周面にテーパ状に形成された第１リングギヤ面とを有し、
該第１キャリヤ及び該第１リングギヤの少なくとも一方に対して該第１作動シリンダの付勢力を作用させ、又は作用させないことにより、該第１キャリヤ面及び該第１リングギヤ面が小径側で当接状態となり、又は非当接状態となるように構成されていることが好ましい。
【００４１】
この場合、第１クラッチは、第１作動シリンダにより、第１キャリヤと第１リングギヤとを係合させる動作を滑らかに実施することができる。また、テーパ状に形成された第１リングギヤ面及び第１キャリヤ面が当接することにより、当接面積を大きくでき、伝達効率を向上させることができる。このため、この変速機付き圧縮機は、本発明の作用効果を確実に奏することができる。
【００４２】
本発明の変速機付き圧縮機において、前記第１キャリヤ面及び前記第１リングギヤ面は前記第２遊星歯車機構側が小径であることが好ましい。言い換えれば、第１キャリヤの外周面に軸芯回りでテーパ状に形成された第１キャリヤ面は、第２遊星歯車機構側が先細りとなる円錐台形状の凸部とされ、第１キャリヤ面と整合し、第１リングギヤの内周面にテーパ状に形成された第１リングギヤ面も、第２遊星歯車機構側が先細りとなる円錐台形状の凹部とされることが好ましい。
【００４３】
この場合、第１作動シリンダを第２遊星歯車機構側へ付勢することによって、第１キャリヤ面及び第１リングギヤ面を当接させ、第１遊星歯車機構の変速を行うことが可能となる。このため、この変速機付き圧縮機は、より簡易な構造を実現することができる。
【００４４】
本発明の変速機付き圧縮機において、前記第２クラッチは、前記ハウジングに対して前記軸芯方向に移動可能に設けられた第２作動シリンダと、該第２作動シリンダの内周面に該軸芯回りでテーパ状に形成された第２シリンダ面と、該第２シリンダ面と整合し、前記第２リングギヤの外周面にテーパ状に形成された第２リングギヤ面とを有し、
該第２リングギヤに対して該第２作動シリンダの付勢力を作用させ、又は作用させないことにより、該第２シリンダ面及び該第２リングギヤ面が小径側で当接状態となり、又は非当接状態となるように構成されていることが好ましい。
【００４５】
この場合、第２クラッチは、第２作動シリンダにより、第２リングギヤとハウジングとを係合させる動作を滑らかに実施することができる。また、テーパ状に形成された第２シリンダ面及び第２リングギヤ面が当接することにより、当接面積を大きくでき、伝達効率を向上させることができる。このため、この変速機付き圧縮機は、本発明の作用効果を確実に奏することができる。
【００４６】
本発明の変速機付き圧縮機において、前記第２シリンダ面及び前記第２リングギヤ面は前記第１遊星歯車機構側が小径であることが好ましい。言い換えれば、第２作動シリンダの内周面に軸芯回りでテーパ状に形成された第２シリンダ面は、第１遊星歯車機構側が先細りとなる円錐台形状の凹部とされ、第２シリンダ面と整合し、第２リングギヤの外周面にテーパ状に形成された第２リングギヤ面も、第１遊星歯車機構側が先細りとなる円錐台形状の凸部とされることが好ましい。
【００４７】
この場合、第２作動シリンダを第１遊星歯車機構側へ付勢するによって、第２シリンダ面及び第２リングギヤ面を当接させ、第２遊星歯車機構の変速を行うことが可能となる。このため、この変速機付き圧縮機は、より簡易な構造を実現することができる。
【００４８】
本発明の変速機付き圧縮機において、前記第１遊星歯車機構と前記第２遊星歯車機構との間には、一面側で前記第１リングギヤを回転可能に支承し、他面側で前記第２リングギヤを回転可能に支承する隔壁が前記ハウジングの一部として設けられ得る。
【００４９】
この場合、隔壁は、第１、２作動シリンダの作動によって隔壁に作用する付勢力を確実に支持することができる。このため、この変速機付き圧縮機は、より簡易な構造を実現することができる。
【００５０】
本発明の変速機付き圧縮機において、前記ハウジングは、前記第１遊星歯車機構を収容するフロントハウジングと、前記第２遊星歯車機構を収容するリヤハウジングと、該フロントハウジング及び該リヤハウジングに挟持され、前記隔壁を構成するプレートとを有し得る。
【００５１】
この場合、フロントハウジングとリヤハウジングとでプレートを挟持することにより、容易にハウジングの一部を構成することができる。このため、この変速機付き圧縮機は、容易な組付け性も確保することができる。
【００５２】
本発明の変速機付き圧縮機において、前記入力軸は電磁クラッチによって外部からの駆動力が断接されるように構成され得る。
【００５３】
この場合、故障等の非常時に、外部からの駆動力を即座に断つことができるので、変速機付き圧縮機の安全性を向上させることができる。また、変速時に電磁クラッチをＯＦＦにすれば、摺動による摩耗を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明を具体化した実施例１を図面を参照しつつ説明する。なお、図中の変速機付き圧縮機の縦断面図において、左側を前方とし、右側を後方とする
【実施例１】
【００５５】
図１及び図２に示すように、実施例１の変速機付き圧縮機１は、スクロール式圧縮手段４０に、後述する変速手段２０及び制御機構３０を一体に組み合わせたものである。この変速機付き圧縮機１は例えば車両に搭載されて、空調装置を構成している。
【００５６】
この変速機付き圧縮機１は、第１ハウジング部材１１、第２ハウジング部材１２、第３ハウジング部材１３、第４ハウジング部材１４、第５ハウジング部材１５及び第６ハウジング部材１６が一体に締結されてなるハウジング１０を備えている。
【００５７】
第１ハウジング部材１１は、後方の円筒部１１ｃと、前方の内フランジ１１ｂと、内フランジ１１ｂの内周側から前方及び後方に向けて突設されたボス１１ａとを有している。第２ハウジング部材１２は、矩形断面の円環状プレートである。第３ハウジング部材１３は、前方の円筒部１３ａと、後方の内フランジ１３ｂと、内フランジ１３ｂの内周側から前方に向けて突設されたボス１３ｃとを有している。
【００５８】
第２ハウジング部材１２の前端面及び後端面に第１ハウジング部材１１の円筒部１１ｃの後端面及び第３ハウジング部材１３の円筒部１３ａの前端面が当接され、互いに締結されることによって変速室１０ａが形成されている。
【００５９】
第４ハウジング部材１４は、前方の第１円筒部１４ａと後方の第２円筒部１４ｂとを有している。第５ハウジング部材１５は、後述する固定スクロール４１を一体に有している。第４ハウジング部材１４と第５ハウジング部材１５との間には、後述する可動スクロール４２等が設けられている。第５ハウジング部材１５及び第６ハウジング部材１６が互いに締結されることにより、内部に吸入室５１及び吐出室５２が形成されている。
【００６０】
第１ハウジング部材１１のボス１１ａには、入力軸１１１がシール部材１１２及びラジアル軸受１１３を介して軸芯Ｏ１回りに回転可能に支承されている。入力軸１１１の前端はボス１１ａ内に位置し、後述する電磁クラッチ７０及びプーリ７３が設けられて、エンジンからの駆動力が断接されるように構成されている。他方、入力軸１１１の後端は変速室１０ａ内に位置し、変速手段２０を構成する第１サンギヤ２１１が一体に形成されている。
【００６１】
第３ハウジング部材１３の内フランジ１３ｂの後方（変速室１０ａの外側）には、出力軸１３１の後部が玉軸受１３３を介して軸芯Ｏ１回りに回転可能に支承されている。また、ボス１３ｃと出力軸１３１の中央部との間にも、ラジアル軸受１３２が設けられている。出力軸１３１の前端側は変速室１０ａ内に位置し、変速手段２０を構成する第２サンギヤ２２１が圧入されている。さらに、出力軸１３１の前端は、入力軸１１１の後端に形成された凹部１１４に、ラジアル軸受１１５を介して支承されている。他方、出力軸１３１の後端には、可動スクロール４２等が設けられ、出力軸１３１によって駆動可能とされている。
【００６２】
第１ハウジング部材１１のボス１１ａの後端面と第１サンギヤ２１１の前端面との間、第１サンギヤ２１１の後端面と第２サンギヤ２２１の前端面との間、及び第２サンギヤ２２１の後端面と第３ハウジング部材１３のボス１３ｃの前端面との間には、高い摺動性を有する樹脂シート１２１、１２２、１２３が配置されており、入力軸１１１及び出力軸１３１の軸芯Ｏ１方向の遊びをなくしつつ、円滑な回転を可能としている。
【００６３】
変速室１０ａ内の前方に位置する第１サンギヤ２１１の外周側には、第１サンギヤ２１１に噛合する２個の第１遊星ギヤ２１２及び第１遊星ギヤ２１２を保持するキャリヤ２３０が設けられている。また、変速室１０ａ内の後方に位置する第２サンギヤ２２１の外周側には、第２サンギヤ２２１に噛合する２個の第２遊星ギヤ２２２が設けられており、第２遊星ギヤ２２２もキャリヤ２３０により保持されている。
【００６４】
キャリヤ２３０は、第１遊星ギヤ２１２を保持する第１キャリヤと第２遊星ギヤ２２２を保持する第２キャリヤとが一体化されたものである。より詳しくは、キャリヤ２３０は、第１ハウジング部材１１と第１遊星ギヤ２１２との間に配設される第１円環部２３１、第３ハウジング部材１３と第２遊星ギヤ２２２との間に配設される第２円環部２３２、第１円環部２３１から後方に向けて軸芯Ｏ１と平行に突設される２本の第１軸２３３、及び各第１軸２３３の先端から後方に向けて軸芯Ｏ１と平行に突設され、第２円環部２３２の挿通孔２３２ａに摺動軸受２３２ｂを介して挿通される第２軸２３４を有する。
【００６５】
第１円環部２３１は、外周面に軸芯Ｏ１回りでテーパ状に形成された第１キャリヤ面２３１ａを有している。第１キャリヤ面２３１ａは、後方側が小径とされている。
【００６６】
各第１軸２３３は、第１遊星ギヤ２１２を摺動軸受２１２ａを介して支承している。第２軸２３４は、その軸芯が第１軸２３３の軸芯に対してオフセットされており、第１遊星ギヤ２１２よりも外径を大きくされた第２遊星ギヤ２２２を摺動軸受２２２ａを介して支承している。
【００６７】
第１円環部２３１と第１遊星ギヤ２１２の前端面との間、第１遊星ギヤ２１２の後端面と第２遊星ギヤ２２２の前端面との間、及び第２遊星ギヤ２２２の後端面と第２円環部２３２との間には、高い摺動性を有する樹脂シート１２４、１２５、１２６が配置されており、第１遊星ギヤ２１２及び第２遊星ギヤ２２２の軸芯Ｏ１と平行な方向の遊びをなくしつつ、円滑な回転を可能にしている。また、第１円環部２３１の内周面と第１ハウジング部材１１のボス１１ａとの間、第２円環部２３２の内周面と第３ハウジング部材１３のボス１３ｃの間、及び第２円環部２３２の後端面と第３ハウジング部材１３の内フランジ１３ｂの前端面との間にも、高い摺動性を有する樹脂シート１２７、１２８、１２９が配置されており、キャリヤ２３０の円滑な回転を可能にしている。
【００６８】
２個の第１遊星ギヤ２１２の外周側には、第１遊星ギヤ２１２と噛合する第１リングギヤ２１３が配設されている。第１リングギヤ２１３は、前方側内周面に第１キャリヤ面２３１ａと整合し、軸芯Ｏ１回りにテーパ状に形成された第１リングギヤ面２１３ａを有している。第１リングギヤ面２１３ａは、後方側が小径とされている。
【００６９】
２個の第２遊星ギヤ２２２の外周側には、第２遊星ギヤ２２２と噛合する第２リングギヤ２２３が配設されている。第２リングギヤ２２３は、後方側外周面に後述する第２シリンダ面２２５ａと整合し、軸芯Ｏ１回りにテーパ状に形成された第２リングギヤ面２２３ａを有している。第２リングギヤ面２２３ａは、後方側が小径とされている。
【００７０】
第１リングギヤ２１３の外周面と、第１ハウジング部材１１の円筒部１１ｃの内周面との間には、第１ワンウェイクラッチ２１６が配設されている。第１ワンウェイクラッチ２１６は、玉軸受と一体化されたものであり、ハウジング１０に対する第１リングギヤ２１３の一方向の回転を規制しつつ他方向の回転を許容するものである。
【００７１】
より具体的には、入力軸１１１及び第１サンギヤ２１１の回転方向をＳとすると、第１ワンウェイクラッチ２１６は、第１リングギヤ２１３が第１サンギヤ２１１の回転方向Ｓと逆方向に回転することを規制し、第１リングギヤ２１３が回転方向Ｓに回転することを許容する。
【００７２】
第１ハウジング部材１１の内フランジ１１ｂの後端面には、キャリヤ２３０の第１円環部２３１の前端面と対向する位置に第１作動シリンダ２１５が配設されている。第１作動シリンダ２１５は、ハウジング１０に対して軸芯Ｏ１方向に移動可能に設けられており、第１円環部２３１側に第１円環部２３１を回転可能に支承するスラスト軸受２１５ａを有している。また、第１作動シリンダ２１５には、第１ソレノイド弁９１及び第１圧力供給経路１１ｄを介して、高圧又は低圧のどちらか一方の加圧力が付加されるようになっており、この加圧力によって、第１作動シリンダ２１５のハウジング１０に対する移動が制御される。
【００７３】
第１リングギヤ２１３の後端面と第２ハウジング部材１２の前端面との間には、スラスト軸受２１４が配設されており、第１リングギヤ２１３が第１作動シリンダ２１５から軸芯Ｏ１方向の付勢力を受けても位置がずれることがないように支承している。
【００７４】
第１作動シリンダ２１５、スラスト軸受２１５ａ、スラスト軸受２１４、第１キャリヤ面２３１ａ、第１リングギヤ面２１3ａによって第１クラッチ２１が構成されている。第１クラッチ２１は、キャリヤ２３０の第１円環部２３１に対して第１作動シリンダ２１５の付勢力を作用させ、又は作用させないことにより、第１キャリヤ面２３１ａ及び第１リングギヤ面２３１ａが小径側で当接状態となり、又は非当接状態となるように構成されている。こうして、第１クラッチ２１は、キャリヤ２３０と第１リングギヤ２１３との間に設けられ、係合によってキャリヤ２３０と第１リングギヤ２１３との相対回転を規制可能とされている。
【００７５】
第２リングギヤ２２３の外周面と、第３ハウジング部材１３の円筒部１３ａの内周面との間には、ラジアル軸受２２５ｂが配設されている。ラジアル軸受２２５ｂは、第２リングギヤ２２３を軸芯Ｏ１回りに回転可能に支承するものである。
【００７６】
第３ハウジング部材１３の内フランジ１３ｂの前端面には、第２リングギヤ２２３の後端面と対向する位置に第２作動シリンダ２２５が配設されている。第２作動シリンダ２２５は、ハウジング１０に対して軸芯Ｏ１方向に移動可能に設けられており、前方側内周面に第２リングギヤ面２２３ａと整合し、軸芯Ｏ１回りにテーパ状に形成された第２シリンダ面２２５ａを有している。第２シリンダ面２２５ａは、後方側が小径とされている。また、第２作動シリンダ２２５には、第２ソレノイド弁９２及び第２圧力供給経路１３ｄを介して、高圧又は低圧のどちらか一方の加圧力が付加されるようになっており、この加圧力によって、第２作動シリンダ２２５のハウジング１０に対する移動が制御される。
【００７７】
第２リングギヤ２２３の前端面と第２ハウジング部材１２の後端面との間には、スラスト軸受２２４が配設されており、第２リングギヤ２２３が第２作動シリンダ２２５から軸芯Ｏ１方向の付勢力を受けても位置がずれることがないように支承している。
【００７８】
第２作動シリンダ２２５、ラジアル軸受２２５ｂ、スラスト軸受２２４、第２シリンダ面２２５ａ及び第２リングギヤ面２２３ａによって第２クラッチ２２が構成されている。第２クラッチ２２は、第２リングギヤ２２３に対して第２作動シリンダ２２５の付勢力を作用させ、又は作用させないことにより、第２シリンダ面２２５ａ及び第２リングギヤ面２２３ａが小径側で当接状態となり、又は非当接状態となるように構成されている。こうして、第２クラッチ２２は、第３ハウジング部材１３の内フランジ１３ｂと第２リングギヤ２２３との間に設けられ、係合によってハウジング１０と第２リングギヤ２２３との相対回転を規制可能とされている。
【００７９】
第２リングギヤ２２３の内周面と、キャリヤ２３０の第２円環部２３２の外周面との間には、第２ワンウェイクラッチ２２６が配設されている。第２ワンウェイクラッチ２２６は、第２リングギヤ２２３に対するキャリヤ２３０の一方向の回転を規制しつつ他方向の回転を許容するものである。
【００８０】
より具体的には、第２ワンウェイクラッチ２２６は、キャリア２３０が第２リングギヤ２２３に対して相対的に回転方向Ｓと逆方向に回転することを規制し、第２キャリア２３０が第２リングギヤ２２３に対して、相対的に回転方向Ｓに回転しようとすることを許容する。なお、実施例１の変速機付き圧縮機１では、入力軸１１１が回転方向Ｓに回転し、第１、２サンギヤ２１１、２２１、第１、２遊星ギヤ２１２、２２２、第１、２リングギヤ、２１３、２２３が上記の構成とされていることから、キャリヤ２３０及び第２リングギヤ２２３はハウジング１０に対しては回転方向Ｓにしか回転しない。
【００８１】
第１サンギヤ２１１、各第１遊星ギヤ２１２、第１リングギヤ２１３及びキャリヤ２３０によって、第１遊星歯車機構が構成されている。第２サンギヤ２２１、各第２遊星ギヤ２２２、第２リングギヤ２２３及びキャリヤ２３０によって、第２遊星歯車機構が構成されている。そして、第１、２遊星歯車機構によって、変速手段２０が構成されている。
【００８２】
第１クラッチ２１、第１ワンウェイクラッチ２１６、第１ソレノイド弁９１及び第１圧力供給経路１１ｄ等によって、第１制御機構が構成されている。また、第２クラッチ２２、第２ワンウェイクラッチ２２６、第２ソレノイド弁９２及び第２圧力供給経路１３ｄ等によって、第２制御機構が構成されている。そして、第１、２制御機構によって、変速手段２０を制御する制御機構３０が構成されている。
【００８３】
このような構成である変速手段２０及び制御機構３０は下記のように作動する。
【００８４】
第１遊星歯車機構において、図２に示すように、第１作動シリンダ２１５に低圧が付加されれば、第１作動シリンダ２１５の付勢力がキャリヤ２３０に作用せず、第１キャリヤ面２３１ａ及び第１リングギヤ面２１３ａが非当接状態となる。こうして、第１クラッチ２１は、キャリヤ２３０と第１リングギヤ２１３とを係合させず、両者間の相対回転を規制しない状態となる。
【００８５】
この場合、まず、第１サンギヤ２１１と噛合する第１遊星ギヤ２１２が第１サンギヤ２１１の回転方向Ｓと逆方向に自転しようとし、それに伴って、第１リングギヤ２１３を第１サンギヤ２１１の回転方向Ｓとは逆方向に回転させようとする。これにより、第１ワンウェイクラッチ２１６は、第１リングギヤ２１３が回転方向Ｓとは逆方向に回転しようとすることを規制するように作用する。その結果、ハウジング１０に対する第１リングギヤ２１３の一方向の回転が規制され、第１遊星ギヤ２１２が第１サンギヤ２１１と第１リングギヤ２１３との間で遊星回転する。そして、第１遊星ギヤ２１２の公転により、第１遊星ギヤ２１２を支承するキャリヤ２３０に入力軸１１１の回転が変速比Ｒ１で減速されて伝達される。ここで、変速比Ｒ１は、第１サンギヤ２１１、第１遊星ギヤ２１２及び第１リングギヤ２１３の構成上、必ず１より小さい減速比となる。こうして、第１制御機構は、第１遊星歯車機構の変速機能を有効とする。
【００８６】
他方、図３に示すように、第１作動シリンダ２１５に高圧が付加されれば、第１作動シリンダ２１５の付勢力がキャリヤ２３０に作用して、第１円環部２３１、第１、２遊星ギヤ２１２、２２２、第２円環部２３２の間に介在する樹脂シート１２４、１２５、１２６が僅かに弾性変形し、第１円環部２３１が第２円環部２３２側に変位する。このため、第１キャリヤ面２３１ａ及び第１リングギヤ面２１３ａが当接状態となる。こうして、第１クラッチ２１は、キャリヤ２３０と第１リングギヤ２１３とを係合させて、両者間の相対回転を規制する状態となる。
【００８７】
この場合、第１リングギヤ２１３と噛合する第１遊星ギヤ２１２の自転が規制され、第１遊星ギヤ２１２と噛合する第１サンギヤ２１１とキャリア２３０との相対回転も規制される。このため、第１リングギヤ２１３は第１サンギヤ２１１と一体となって回転方向Ｓに回転しようとする。これにより、第１ワンウェイクラッチ２１６は、第１リングギヤ２１３が回転方向Ｓに回転することを許容するように作用する。そして、第１サンギヤ２１１、第１遊星ギヤ２１２、キャリヤ２３０及び第１リングギヤ２１３が一体となって回転することにより、キャリヤ２３０に入力軸１１１の回転が変速比１で伝達される。こうして、第１制御機構は、第１遊星歯車機構の変速機能を無効とする。
【００８８】
このようにして第１遊星歯車機構は、制御機構３０の第１制御機構によって、変速比が１又はＲ１の２段階に制御される。
【００８９】
また、第２遊星歯車機構において、図２に示すように、第２作動シリンダ２２５に低圧が付加されれば、第２作動シリンダ２２５の付勢力が第２リングギヤ２２３に作用せず、第２シリンダ面２２５ａ及び第２リングギヤ面２２３ａが非当接状態となる。こうして、第２クラッチ２２は、第２リングギヤ２２をハウジング１０に係合させず、両者間の相対回転を規制しない状態となる。
【００９０】
この場合、キャリヤ２３０の回転方向Ｓへの回転に伴って公転する第２遊星ギヤ２２２は、第２サンギヤ２２１と噛合していることから、まず、回転方向Ｓに自転しようとし、それに伴って、第２リングギヤ２２３を回転方向Ｓに、かつキャリヤ２３０の角速度よりも大きな角速度で回転させようとする。これにより、第２ワンウェイクラッチ２２６は、キャリヤ２３０の第２リングギヤ２２３に対する一方向の回転を規制するように、つまり、第２リングギヤ２２３が同一方向に回転するキャリヤ２３０を追い越さないよう規制するように作用する。このため、キャリヤ２３０と第２リングギヤ２２３とは一体回転することとなる。そして、キャリヤ２３０、第２遊星ギヤ２２２、第２リングギヤ２２３及び第２サンギヤ２２１が一体となって回転することにより、出力軸１３１にキャリヤ２３０の回転が変速比１で伝達される。こうして、第２制御機構は、第２遊星歯車機構の変速機能を無効とする。
【００９１】
他方、図４に示すように、第２作動シリンダ２２５に高圧が付加されれば、第２作動シリンダ２２５の付勢力が第２リングギヤ２２３に作用して、第２シリンダ面２２５ａ及び第２リングギヤ面２２３ａが当接状態となる。こうして、第２クラッチ２２は、第２リングギヤ２２３をハウジング１０に係合させて、第２リングギヤ２２３のハウジング１０に対する相対回転を規制する状態となる。
【００９２】
この場合、キャリヤ２３０は、第２リングギヤ２２３とは独立して回転方向Ｓに回転しようとする。これにより、第２ワンウェイクラッチ２２６は、キャリヤ２３０の回転を許容するように作用する。このため、第２遊星ギヤ２２２は、第２リングギヤ２２３と第２サンギヤ２２１との間で遊星回転することとなる。そして、第２遊星ギヤ２２２の遊星回転により第２サンギヤ２２１が駆動され、出力軸１３１にキャリヤ２３０の回転が変速比Ｒ２で増速されて伝達される。こうして、第２制御機構は、第１遊星歯車機構の変速機能を有効とする。
【００９３】
このようにして第２遊星歯車機構は、制御機構３０の第２制御機構によって、変速比が１又はＲ２の２段階に制御される。
【００９４】
上記構成により、変速手段２０は、入力軸１１１のトルクを出力軸１３１に伝達しつつ入力軸１１１の回転速度を増減して出力軸１３１に伝達させることによりスクロール式圧縮手段４０を変速して駆動可能となっている。
【００９５】
次にスクロール式圧縮手段４０について説明する。図１に示すように、第４ハウジング部材１４の円筒部１４ａの軸芯Ｏ１側には、円柱状の駆動ブッシュ４３が設けられている。駆動ブッシュ４３は、固定軸４３ａによって出力軸１３１の後端に偏心された状態で固定され、出力軸１３１と一体回転可能とされている。
【００９６】
第４ハウジング部材１４と、第５ハウジング部材１５との間には、駆動ブッシュ４３の外周面にラジアル軸受４６を介して可動スクロール４２が設けられている。
【００９７】
可動スクロール４２は、ラジアル軸受４６が設けられているボス４２ａと、このボス４２ａと一体をなし、径方向に延びる円板状の可動側板４２ｂと、この可動側板４２ｂから軸芯Ｏ１と平行かつ後方に一体に突出されて渦巻状の可動渦巻部４２ｃとからなる。可動渦巻部４２ｃの先端にはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなるチップシール４２ｄが設けられている。
【００９８】
第１円筒部１４ａの後端面には３本以上の固定ピン４７が軸芯Ｏ１と平行に固定されており、可動スクロール４２の可動側板４２ｂには固定ピン４７と同数の可動ピン４８が軸芯Ｏ１と平行に固定されている。また、第１円筒部１４ａと可動側板４２ｂとの間には、固定ピン４７及び可動ピン４８と同数の貫通孔４９ａが形成された可動リング４９が設けられており、対をなす固定ピン４７及び可動ピン４８は各々の軸芯間を公転距離とした状態で貫通孔４９ａ内に収納されている。これら固定ピン４７、可動ピン４８及び可動リング４９により、自転防止手段５０が構成されている。
【００９９】
第５ハウジング部材１５は固定スクロール４１を一体に有している。固定スクロール４１は、径方向に延びる円板状の固定側板４１ｂと、この固定側板４１ｂから軸芯Ｏ１と平行かつ前方に一体に突出された渦巻状の固定渦巻部４１ｃとからなる。固定渦巻部４１ｃの先端にもＰＴＦＥからなるチップシール４１ｄが設けられている。
【０１００】
固定スクロール４１の固定渦巻部４１ｃ及び可動スクロール４２の可動渦巻部４２ｃは軸芯Ｏ１方向の突出長さが等しく設定されており、固定スクロール４１の固定渦巻部４１ｃがチップシール４１ｄを介して可動スクロール４２の可動側板４２ｂと摺動し、可動スクロール４２の可動渦巻部４２ｃがチップシール４２ｄを介して固定スクロール４１の固定側板４１ｂと摺動するようになっている。
【０１０１】
固定側板４１ｂの中心部分には、吐出室５２と連通可能に吐出口５２ａが貫設されており、吐出室５２内では吐出口５２ａを塞ぐように吐出弁５３及びリテーナ５４が固定側板４１に固定されている。また、固定側板４１ｂの外周部分には吸入室５１と連通する吸入口５１ａが貫設されている。
【０１０２】
以上の第４〜６ハウジング部材１４、１５、１６、出力軸１３１、駆動ブッシュ４３、可動スクロール４２、自転防止手段５０及び固定スクロール４１等によってスクロール式圧縮手段４０が構成されている。
【０１０３】
次に、入力軸１１１の前端側に設けられる電磁クラッチ７０及びプーリ７３について説明する。電磁クラッチ７０には、入力軸１１１にアーマチュア７２（接極子：コイルの励磁入力によって接点を駆動する可動磁性片）をもつハブ７１が固定されている。また、第１ハウジング部材１１のボス１１ａの外周側には軸受７４を介してプーリ７３が回転可能に設けられ、プーリ７３には外部駆動源としてのエンジン等と接続された図示しないベルトが巻きかけられている。さらに、第１ハウジング部材１１にはプーリ７３内に位置するようにコイル７５が設けられている。この電磁クラッチ７０では、コイル７５に通電すれば、ハブ７１のアーマチュア７２がプーリ７３に磁着され、入力軸１１１がプーリ７３と同期回転し、エンジンの駆動力が入力軸１１１に伝達される。また、コイル７５への通電を停止すれば、ハブ７１のアーマチュア７２がプーリ７３から離れ、入力軸はプーリ７３によっては回転されず、エンジンの駆動力が入力軸１１１に伝達されない。こうして、入力軸１１１は、電磁クラッチ７０によって外部からの駆動力が断接されるように構成されている。
【０１０４】
このような構成である実施例１の変速機付き圧縮機１が搭載された車両用空調装置において、吐出室５２は配管８１及び図６に模式図を示す吐出側オイルセパレータ８２を介して凝縮器８３に接続され、凝縮器８３は配管８４によって膨張弁８５を介して蒸発器８６に接続され、蒸発器８６は配管８７及び図７に模式図を示す吸入側オイルセパレータ８８によって吸入室５１に接続されている。吐出側オイルセパレータ８２で吐出冷媒から分離された潤滑オイルの一部は、高圧を供給する手段として第１、２ソレノイド弁９１、９２に接続されている（経路ＨＰ−ＨＰ）。また、吸入配管８７は、低圧を供給する手段として第１、２ソレノイド弁９１、９２に接続されている（経路ＬＰ−ＬＰ）。さらに、吸入側オイルセパレータ８８で吸入冷媒から分離された潤滑オイルの一部は、第２ハウジング部材１２の潤滑オイル供給孔１２ａから変速室１０ａ内に供給され、変速手段２０や制御機構３０を潤滑しながら、スクロール式圧縮手段４０側へと導かれる（経路ＦＨ−ＦＨ）。
【０１０５】
以上のように構成された実施例１の変速機付き圧縮機１においては、入力軸１１１が車両のエンジン等によって軸芯Ｏ１回りに回転駆動されれば、入力軸１１１の回転が変速手段２０により増減されて出力軸１３１に伝達される。
【０１０６】
この際、制御機構３０は、第１、２ソレノイド弁９１、９２を切替制御することにより、下記のケース１〜４（図２〜図５）に示す通り、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを互いに無関係に制御し、変速手段２０の４段階の変速比の中から最適な変速比が適宜選択することができる。
【０１０７】
ケース１（図２）：第１作動シリンダ２１５に低圧付加かつ第２作動シリンダ２２５に低圧付加
【０１０８】
この場合、第１遊星歯車機構は、入力軸１１１の回転を変速比Ｒ１で変速してキャリア体２３０を回転させる。そして、第２遊星歯車機構において、キャリヤ２３０、第２遊星ギヤ２２２、第２リングギヤ２２３及び出力軸１３１が一体回転する。その結果、変速比はＲ１×１＝Ｒ１となる。
【０１０９】
ケース２（図３）：第１作動シリンダ２１５に高圧付加かつ第２作動シリンダ２２５に低圧付加
【０１１０】
この場合、第１遊星歯車機構において、入力軸１１１、第１遊星ギヤ２１２、第１リングギヤ２１３及びキャリヤ２３０が一体回転する。そして、第２遊星歯車機構において、キャリヤ２３０、第２遊星ギヤ２２２、第２リングギヤ２２３及び出力軸１３１が一体回転する。その結果、変速比は１×１＝１となる。
【０１１１】
ケース３（図４）：第１作動シリンダ２１５に低圧付加かつ第２作動シリンダ２２５に高圧付加
【０１１２】
この場合、第１遊星歯車機構は、入力軸１１１の回転を変速比Ｒ１で変速してキャリア２３０を回転させる。そして、第２遊星歯車機構は、キャリヤ２３０の回転を変速比Ｒ２で変速して出力軸１３１を回転させる。その結果、変速比はＲ１×Ｒ２となる。
【０１１３】
ケース４（図５）：第１作動シリンダ２１５に高圧付加かつ第２作動シリンダ２２５に高圧付加
【０１１４】
この場合、第１遊星歯車機構において、入力軸１１１、第１遊星ギヤ２１２、第１リングギヤ２１３及びキャリヤ２３０が一体回転する。そして、第２遊星歯車機構は、キャリヤ２３０の回転を変速比Ｒ２で変速して出力軸１３１を回転させる。その結果、変速比は１×Ｒ２＝Ｒ２となる。
【０１１５】
こうして、実施例１の変速機付き圧縮機１では、入力軸１１１の回転速度が４段階の変速比で増減されて出力軸１３１に伝達される。
【０１１６】
そして、スクロール式圧縮手段４０においては、出力軸１３１が回転駆動されることにより、駆動ブッシュ４３が自己の軸芯に偏心して回転し、可動スクロール４２が自転防止手段５０によって自転が規制された状態で公転する。これにより、固定スクロール４１と可動スクロール４２との間に形成される圧縮室は、外周側から中心部分に向かって容積が縮小される。このため、吸入室５１内の冷媒が圧縮室で圧縮され、吐出室５２に吐出される。吐出室５２内の冷媒は凝縮器８３に供給され、蒸発器８６によって車両の冷房が実現される。
【０１１７】
ここで、このような構成である変速手段２０と、冷媒を圧縮可能なスクロール式圧縮手段４０とを組み合わせた実施例１の変速機付き圧縮機１は、制御機構３０によって従来よりも多い４段階の変速比の中から最適な変速比を選択することができている。このため、この変速機付き圧縮機１は、入力軸１１１の回転速度にかかわらず、スクロール式圧縮手段４０を駆動する出力軸１３１の回転速度を適切なものとすることができている。このため、この変速機付き圧縮機１は、スクロール式圧縮手段４０を最適な回転数で駆動して冷媒を圧縮することができ、減速時の強い冷房、高速時の弱い冷房、減速起動等を実現することができる。このため、例えば車両にこの変速機付き圧縮機１を搭載すれば、エンジン等の回転数によって入力軸１１１の回転数が変動しても、快適な車内温度を保つことが可能となる。また、この変速機付き圧縮機１は、２列の遊星歯車機構を採用し、かつ第１、２ワンウェイクラッチ２１６、２２６を採用していることから、構造の簡素化及び軸長の短縮化を実現できており、車両等への搭載性が損なわれることがない。
【０１１８】
したがって、実施例１の変速機付き圧縮機１は、車両等への搭載性を損なうことなく、圧縮手段を最適な回転数で駆動することができている。
【０１１９】
また、この変速機付き圧縮機１は、第１、２サンギヤ２１１、２２１をハウジング１０に対して固定可能に構成する必要がなく、第１、２サンギヤ２１１、２２１よりもハウジング１０に近い位置に設けられる第１、２リングギヤ２１３、２２３を制御する構成である。このため、この変速機付き圧縮機１は、変速手段２０及び制御機構３０の構造を簡易に構成することができている。
【０１２０】
さらに、この変速機付き圧縮機１では、第１、２遊星歯車機構の構成上必然的に、第１遊星歯車機構の変速比（１又はＲ１）が１以下の減速側となり、第２遊星歯車機構の変速比（１又はＲ２）が１以上の増速側となっている。このため、この変速機付き圧縮機１では、例えば、起動時に制御機構３０によって第２遊星歯車機構の変速比を１とすれば、スクロール式圧縮手段４０が減速状態で起動される減速起動が実現され、単位時間当たりの冷媒の圧縮反力を小さなものとすることができる。この場合、この変速機付き圧縮機１を搭載した車両では、起動時の運転フィーリングを好適なものとすることができる。そして、起動後には、制御機構３０によって第２遊星歯車機構の変速比を１を超える値とすれば、強力な冷房も可能になる。こうしてこの変速機付き圧縮機１は特に車両に搭載されて有効に活用される。
【０１２１】
また、この変速機付き圧縮機１において、第１クラッチ２１は、第１作動シリンダ２１５により、キャリヤ２３０と第１リングギヤ２１３とを係合させる動作を滑らかに実施することができている。また、テーパ状に形成された第１リングギヤ面２１３ａ及び第１キャリヤ面２３１ａが当接することにより、当接面積を大きくできており、伝達効率を向上させることができている。このため、この変速機付き圧縮機１は、本発明の作用効果を確実に奏することができている。
【０１２２】
さらに、この変速機付き圧縮機１において、第１キャリヤ面２３１ａ及び第１リングギヤ面２１３ａは後方側、言い換えれば第２遊星歯車機構側が小径である。このため、この変速機付き圧縮機１は、第１作動シリンダ２１５を第２遊星歯車機構側へ付勢することによって、第１キャリヤ面２３１ａ及び第１リングギヤ面２１３ａを当接させ、第１遊星歯車機構の変速を行うことが可能となっている。このため、この変速機付き圧縮機１は、より簡易な構造を実現することができている。
【０１２３】
また、この変速機付き圧縮機１において、第２クラッチ２２は、第２作動シリンダ２２５により、第２リングギヤ２２３とハウジング１０とを係合させる動作を滑らかに実施することができている。また、テーパ状に形成された第２シリンダ面２２５ａ及び第２リングギヤ面２２３ａが当接することにより、当接面積を大きくできており、伝達効率を向上させることができている。このため、この変速機付き圧縮機１は、本発明の作用効果を確実に奏することができる。
【０１２４】
さらに、この変速機付き圧縮機１において、第２シリンダ面２２５ａ及び第２リングギヤ面２２３ａは前方側、言い換えれば第１遊星歯車機構側が小径である。このため、この変速機付き圧縮機１は、第２作動シリンダ２２５を第１遊星歯車機構側へ付勢するによって、第２シリンダ面２２５ａ及び第２リングギヤ面２２３ａを当接させ、第２遊星歯車機構の変速を行うことが可能となっている。このため、この変速機付き圧縮機１は、より簡易な構造を実現することができている。
【０１２５】
また、この変速機付き圧縮機１において、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構との間には、前端面側でスラスト軸受２１４により第１リングギヤ２１３を回転可能に支承し、後端面側でスラスト軸受２２４により第２リングギヤ２２３を回転可能に支承する隔壁としての第２ハウジング部材１２がハウジング１０の一部として設けられている。このため、第２ハウジング部材１２は、第１、２作動シリンダ２１５、２２５の作動によって第２ハウジング部材１２に作用する付勢力を確実に支持することができている。このため、この変速機付き圧縮機１は、より簡易な構造を実現することができている。
【０１２６】
さらに、この変速機付き圧縮機１において、ハウジング１０は、第１遊星歯車機構を収容するフロントハウジングとしての第１ハウジング部材１１と、第２遊星歯車機構を収容するリヤハウジングとしての第３ハウジング部材１３と、第１ハウジング部材１１及び第３ハウジング部材１３に挟持され、隔壁を構成するプレートとしての第２ハウジング部材１２とを有している。このため、第１ハウジング部材１１と第３ハウジング部材１３とで第２ハウジング部材１２を挟持することにより、容易にハウジング１０の一部を構成することができている。このため、この変速機付き圧縮機１は、容易な組付け性も確保することができている。
【０１２７】
また、この変速機付き圧縮機１において、入力軸１１１は電磁クラッチ７０によって外部からの駆動力が断接されるように構成されていることから、故障等の非常時に、外部からの駆動力を即座に断つことができているので、変速機付き圧縮機１の安全性を向上させることができている。また、変速時に電磁クラッチをＯＦＦにすれば、摺動による摩耗を防止できる。
【０１２８】
以上において、本発明を実施例１に即して説明したが、本発明は上記実施例１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。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は変速機付き圧縮機に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】実施例１の変速機付き圧縮機の縦断面図である。
【図２】実施例１の変速機付き圧縮機の要部拡大縦断面図である。
【図３】実施例１の変速機付き圧縮機の要部拡大縦断面図である。
【図４】実施例１の変速機付き圧縮機の要部拡大縦断面図である。
【図５】実施例１の変速機付き圧縮機の要部拡大縦断面図である。
【図６】実施例１の変速機付き圧縮機に係り、吐出側オイルセパレータの概略模式図である。
【図７】実施例１の変速機付き圧縮機に係り、吸入側オイルセパレータの概略模式図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１…変速機付き圧縮機
１０…ハウジング
１１…フロントハウジング
１２…プレート
１３…リヤハウジング
２０…変速手段
２１…第１クラッチ
２２…第２クラッチ
３０…制御機構
４０…スクロール式圧縮手段
７０…電磁クラッチ
１１１…入力軸
１３１…出力軸
２１１…第１サンギヤ
２１２…第１遊星ギヤ
２１３…第１リングギヤ
２１３ａ…第１リングギヤ面
２１５…第１作動シリンダ
２１６…第１ワンウェイクラッチ
２２１…第２サンギヤ
２２２…第２遊星ギヤ
２２３…第２リングギヤ
２２３ａ…第２リングギヤ面
２２５…第２作動シリンダ
２２５ａ…第２シリンダ面
２２６…第２ワンウェイクラッチ
２３０…キャリヤ
２３１ａ…第１キャリヤ面
Ｏ１…軸芯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007107412.tif 000007
【図６】
2007107412.tif 000008
【図７】
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