(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
該エンジンの回転を伝達、遮断可能なクラッチと、
該クラッチを介して配設され、前記エンジンの回転数と異なる回転数を出力可能な変速機と、
前記エンジンにより前記クラッチを介さずに駆動され、車室内空調のために吐出容量の調節が可能な可変容量型気体圧縮機と、
前記変速機切替え時の前記クラッチが遮断されてから再接続される迄の間の経過時間に対する前記エンジンの回転数変化の特性を、前記可変容量型気体圧縮機の吐出容量を変化させることにより可変し、
前記クラッチを再接続する際の該クラッチの回転数を、前記エンジン側と前記変速機側とで差がなくなるようにする衝撃吸収制御手段とを備えたことを特徴とする自動車クラッチ接続時の衝撃吸収装置。
【請求項２】
前記衝撃吸収制御手段は、
前記クラッチが遮断されてから再接続される迄の間の前記エンジンの回転数の段階的な変動を、前記経過時間かけて緩やかに変動させるため仮想的に設定した前記経過時間に対するエンジンの理想とする理想回転数特性と、
前記経過時間中の前記エンジンの実測回転数と、
該実測回転数と同一時刻における前記理想回転数特性から得られる理想回転数に対し、前記実測回転数を一致させるのに必要な必要軸動力を算出する必要軸動力算出手段と、
該必要軸動力算出手段で算出された必要軸動力より、前記可変容量型気体圧縮機の運転状態を基に前記可変容量型気体圧縮機の吐出容量設定値を算出する吐出容量算出手段と、
該吐出容量算出手段で算出された吐出容量設定値を基に前記可変容量型気体圧縮機の吐出容量を可変する吐出容量制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の自動車クラッチ接続時の衝撃吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車クラッチ接続時の衝撃吸収装置に係わり、特に自動車のクラッチを断接したときに、気体圧縮機を負荷とすることに起因する衝撃を少なくすることの可能な自動車クラッチ接続時の衝撃吸収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図２〜図６に示すような可変容量型気体圧縮機が知られている（実開昭６３−１２８２８４号公報）。図２は可変容量型気体圧縮機５０の断面図、図３は可変容量型気体圧縮機５０の図２中のＡ−Ａ矢視線断面図を示す。
【０００３】
可変容量型気体圧縮機５０は、自動車に搭載され、自動車の室内冷暖房用に用いられている。可変容量型気体圧縮機５０は圧縮機本体１をケース５２内に内蔵している。圧縮機本体１はシリンダ４を備えてなり、シリンダ４内にはロータ５が回転可能に配設されている。
【０００４】
ロータ５には回転軸６が貫通固定されている。ロータ５の外周面には径方向にベーン溝１２が形成され、ベーン溝１２にはベーン１３が摺動可能に装着されている。そして、ベーン１３は、ロータ５の回転時には遠心力とベーン溝底部の油圧とによりシリンダ４の内壁に付勢される。
【０００５】
シリンダ４内は、ロータ５、ベーン１３、１３・・により複数の小室に仕切られている。これらの小室は圧縮室１４、１４・・と称され、ロータ５の回転により容積の大小変化を繰り返す。
【０００６】
このような圧縮機本体１においては、ロータ５が回転して圧縮室１４、１４・・の容積が変化すると、その容積変化により吸入口１７より低圧冷媒ガスを吸気し圧縮する。ケース５２内部には、吐出室１９が形成されている。
【０００７】
そして、圧縮後の高圧冷媒ガスは吐出ポート１６、吐出弁１８等を介して吐出室１９に吐出される。高圧冷媒ガスは、吐出口３６より外部の図示しない熱交換器等に供給される。
【０００８】
回転軸６の端部は、フロントヘッド９より外部に出され、アマチュア３３が固着されている。そして、このアマチュア３３にはプーリ３１が配設されている。このプーリ３１には、図示しない自動車のエンジンのクランクプーリから動力が伝えられる。
【０００９】
この可変容量型気体圧縮機５０は容量可変装置を備えている。この容量可変装置は、車内温度により冷媒ガスの吐出容量を可変調節可能なようになっている。容量可変装置は、図３中に一点鎖線で示す円盤状の容量制御プレート５１と、この容量制御プレート５１を制御する図示しない電磁弁及び図示しない油圧駆動のピストンを有する。
【００１０】
容量制御プレート５１は、図２中に示すようにシリンダ４の右端に配設されている。電磁弁をＯＮ、ＯＦＦさせることでピストンに油を注入し、このときの油圧により容量制御プレート５１を回動させる。油の注入量は、電磁弁をＯＮ、ＯＦＦさせる頻度で変えることが可能である。
電磁弁のＯＮ、ＯＦＦは、車内温度に基づき図示しない調節計により制御される。
【００１１】
図２中のＢ−Ｂ矢視線断面図を図４に示す。容量制御プレート５１には切り欠き５１ａが２か所に施されている。この切り欠き５１ａは、シリンダ４の内部と吸入口１７に通じる吸入室５３間を連通させる。一方、容量制御プレート５１の切り欠きの無い部分、シリンダ４の内壁及びベーン１３により閉鎖された空間には圧縮室１４が形成される。
【００１２】
容量制御プレート５１を図３の位置より右回転させたときのＡ−Ａ矢視線断面図を図５に、Ｂ−Ｂ矢視線断面図を図６に示す。切り欠き５１ａが右方向に回転されたことにより、圧縮室１４が形成される位置も右側に移動し、このときの圧縮室１４の容量も小さくなっていることが分かる。このように、容量制御プレート５１を回動させることで、吐出容量を調節可能である。
【００１３】
このように、可変容量型気体圧縮機５０を使用すると、連続的に吐出容量を調節可能となるため、温度制御中に可変容量型気体圧縮機５０がＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返すことを回避できる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この可変容量型気体圧縮機５０の室内温度に基づく吐出容量制御は、室内温度検出、検出信号の調節計での処理、この温度信号に基づく容量制御プレート５１の回動という制御ループで行われる。従って、可変容量型気体圧縮機５０の吐出容量は、自動車の運転状態とは無関係に決定されていた。
【００１５】
このため、自動車クラッチ断接時の可変容量型気体圧縮機５０のエンジンに対する負荷の大きさ如何により、次に述べるような衝撃がエンジンに生ずるおそれがあった。
【００１６】
例えば、可変容量型気体圧縮機５０の所要動力が小さい場合（低負荷運転又は容量ＭＩＮ運転）の、自動車クラッチ遮断前、遮断中、再接続後の時間ｔに対するエンジン回転数Ｎｅ  の変化は図７のようになる。
【００１７】
ｔ１でクラッチをＯＦＦし、ｔ２でクラッチをＯＮする。自動車クラッチはシフトアップした場合を例とする。このとき、車速は急には変わらないので、ギヤ比の高くなる分エンジン回転数Ｎｅ  はクラッチ再接続後には低速になる。ギヤ比が段階的に変化することから、エンジン回転数変化にも段差が生ずる。
【００１８】
図７のように所要動力が小さい場合には、エンジン回転数Ｎｅ  はクラッチ遮断中に徐々に落ちる。このため、エンジン回転数Ｎｅ  は、クラッチ再接続完了時には、回転数変化の段差分急に落下収束することになり、エンジンに衝撃を発生するおそれがある。
【００１９】
一方、図８のように所要動力が大きい場合（高負荷運転又は容量ＭＡＸ運転）には、エンジン回転数Ｎｅ  はクラッチ遮断中に大きく落ちる。このため、エンジン回転数Ｎｅ  は、クラッチ再接続完了時には、回転数変化の段差分急に上昇収束することになり、エンジンに衝撃を発生するおそれがある。
【００２０】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、自動車のクラッチを断接したときに、気体圧縮機を負荷とすることに起因する衝撃を少なくすることの可能な自動車クラッチ接続時の衝撃吸収装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、エンジンと、該エンジンの回転を伝達、遮断可能なクラッチと、該クラッチを介して配設され、前記エンジンの回転数と異なる回転数を出力可能な変速機と、前記エンジンにより前記クラッチを介さずに駆動され、車室内空調のために吐出容量の調節が可能な可変容量型気体圧縮機と、前記変速機切替え時の前記クラッチが遮断されてから再接続される迄の間の経過時間に対する前記エンジンの回転数変化の特性を、前記可変容量型気体圧縮機の吐出容量を変化させることにより可変し、前記クラッチを再接続する際の該クラッチの回転数を、前記エンジン側と前記変速機側とで差がなくなるようにする衝撃吸収制御手段とを備えて構成した。
【００２２】
クラッチは、エンジンの回転を伝達、遮断可能である。変速機は、このクラッチを介して配設され、エンジンの回転数と異なる回転数を出力可能である。可変容量型気体圧縮機は、エンジンによりクラッチを介さずに駆動され、車室内空調のために吐出容量の調節が可能である。従って、可変容量型気体圧縮機はエンジンの負荷となっている。
【００２３】
衝撃吸収制御手段では、変速機切替え時のクラッチが遮断されてから再接続される迄の間の経過時間に対するエンジンの回転数変化の特性を、可変容量型気体圧縮機の吐出容量を変化させることにより可変する。そして、クラッチを再接続する際のクラッチの回転数を、エンジン側と変速機側とで差がなくなるようにする。
以上により、自動車クラッチの再接続時の衝撃を小さくすることが出来る。
【００２４】
また、本発明は、前記衝撃吸収制御手段は、前記クラッチが遮断されてから再接続される迄の間の前記エンジンの回転数の段階的な変動を、前記経過時間かけて緩やかに変動させるため仮想的に設定した前記経過時間に対するエンジンの理想とする理想回転数特性と、前記経過時間中の前記エンジンの実測回転数と、該実測回転数と同一時刻における前記理想回転数特性から得られる理想回転数に対し、前記実測回転数を一致させるのに必要な必要軸動力を算出する必要軸動力算出手段と、該必要軸動力算出手段で算出された必要軸動力より、前記可変容量型気体圧縮機の運転状態を基に前記可変容量型気体圧縮機の吐出容量設定値を算出する吐出容量算出手段と、該吐出容量算出手段で算出された吐出容量設定値を基に前記可変容量型気体圧縮機の吐出容量を可変する吐出容量制御手段とを備えて構成した。
【００２５】
可変容量型気体圧縮機はエンジンにより駆動されているため、エンジンの負荷となっている。このため、クラッチの断接前後で、可変容量型気体圧縮機の負荷の大きさに応じてエンジンの回転数は段階的な変動をする。
【００２６】
このエンジンの回転数の段階的な変動を避けるため、クラッチの経過時間かけて緩やかに変動させるように、経過時間に対するエンジンの理想とする理想回転数特性を仮想的に設定する。この設定は、変曲点の無いように連続曲線として変化させてもよいが、エンジンの回転数の変動前後を直線で結んでもよい。直線で結ぶ場合は演算が簡単である。
【００２７】
必要軸動力算出手段は、クラッチを断接したときの経過時間中のエンジンの実測回転数と、この実測回転数と同一時刻における理想回転数特性から得られる理想回転数を求める。そして、この理想回転数に対し、実測回転数を一致させるのに必要な必要軸動力を算出する。
【００２８】
このときの算出方法は、実験を前もって行っておき、実測回転数、理想回転数及び必要軸動力の関係を、経験則をも加味して予めデータ化しておく。但し、ポイントとなる点以外は補完等の方法により演算により算出するようにしてもよい。
【００２９】
なお、必要軸動力がクラッチの経過時間中に経験則上同一でよいと判断される場合には、必要軸動力を一定としてもよい。
【００３０】
吐出容量算出手段では、必要軸動力算出手段で算出された必要軸動力より、可変容量型気体圧縮機の運転状態を基に、可変容量型気体圧縮機の吐出容量設定値を算出する。運転状態は、例えば吸入ガス圧力、吸入ガス温度、吐出ガス圧力、吐出ガス温度及び実測回転数等である。
【００３１】
軸動力〔ｋｃａｌ／ｈ〕と吐出ガスの比エンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕及び吸入ガスの比エンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕の間には、次式のような関係がある。
軸動力〔ｋｃａｌ／ｈ〕＝冷媒の質量流量〔ｋｇ／ｈ〕×（吐出ガスの比エンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕−吸入ガスの比エンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕）
【００３２】
ここに、冷媒の質量流量は、吸入ガス圧力、吸入ガス温度によって決定される吸入ガス密度と可変容量型気体圧縮機の吐出容量で計算され、ガスの比エンタルピは、冷媒の圧力と温度で理論的に計算出来る。
吐出容量制御手段では、吐出容量算出手段で算出された吐出容量設定値を基に可変容量型気体圧縮機の吐出容量を可変する。
【００３３】
以上により、クラッチの経過時間内に、仮想的に設定された理想回転数特性から得られるエンジンの理想回転数と実測回転数を、可変容量型気体圧縮機の軸動力を調節することで一致若しくは近似させることが出来るので、クラッチの再接続完了時の衝撃は小さくなる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。自動車クラッチ断接期間中に可変容量型気体圧縮機５０を負荷とする自動車クラッチ遮断前、遮断中、再接続後の時間ｔに対するエンジン回転数Ｎｅ  の変化は図７と図８の通りである。
【００３５】
エンジン回転数Ｎｅ  は、クラッチ再接続完了時には、回転数変化の段差分急に収束することになり、エンジンに衝撃を発生する。このため、エンジンに対する衝撃の少ない理想回転数特性を図７と図８中の点線Ｌ１、Ｌ２で示すように仮想する。
【００３６】
この点線Ｌ１、Ｌ２のようにエンジン回転数Ｎｅ  が徐々に収束すれば、クラッチ再接続完了時における衝撃は少ない。そして、図７と図８中の実線で示す実測回転数を、同一時刻における理想回転数特性から得られる理想回転数に一致させるのに必要な必要軸動力が可変容量型気体圧縮機の負荷となるように、冷媒ガスの吐出容量を可変調節する。
【００３７】
このときの必要軸動力は、実験を前もって行っておき、実測回転数、理想回転数及び必要軸動力の関係を、経験則をも加味して予めデータ化しておく。但し、データ量を少なくするため、ポイントとなる点以外は補完等の方法により演算により算出するようにしてもよい。
【００３８】
また、必要軸動力がクラッチ経過時間中に経験則上同一でよいと判断される場合には、軸動力が一定となるように冷媒ガスの吐出容量を制御する。
【００３９】
次に、自動車クラッチ断接中の可変容量型気体圧縮機の軸動力調節方法を、図１のフローチャートに従い説明する。
ステップ１（図中Ｓ１と略す。以下同旨）では、クラッチ遮断信号を検出する。容量制御プレート５１の回転角度の調節は、このクラッチ遮断信号の検出時間であるｔ１までは別途検出される室内温度に基づき制御されている。クラッチ遮断信号の検出後は、ステップ２でこの室内温度に基づく制御を一時停止し、本発明である可変容量型気体圧縮機の軸動力制御に切り替える。
【００４０】
次に、ステップ３でエンジン回転数Ｎｅ  を検出する。ステップ４では、この実測回転数Ｎｅ  とギヤチェンジの変速比とから、エンジンに対する衝撃の少ない理想回転数Ｎｉ  の特性である理想回転数特性曲線を図７と図８中の点線Ｌ１、Ｌ２で示すようにリニアに仮想する。
【００４１】
次に、ステップ５で同一時刻における実測回転数Ｎｅ  と理想回転数Ｎｉ  とから必要軸動力を算出する。この必要軸動力は、実測回転数Ｎｅ  を理想回転数Ｎｉ  に近づけるのに必要な軸動力であり、実験及び経験則から予め求めておいたデータ表から選択出来るようにする。但し、必要軸動力がクラッチの経過時間中に一定でよい場合にはデータの個数も少なくてすむ。
【００４２】
次に、ステップ６では、ステップ５で算出された必要軸動力より、可変容量型気体圧縮機５０の運転状態、即ち吸入ガス圧力、吸入ガス温度、吐出ガス圧力、吐出ガス温度及び実測回転数Ｎｅ  を基に、可変容量型気体圧縮機５０の吐出容量設定値を算出する。
【００４３】
可変容量型気体圧縮機５０の吐出容量設定値は、次式に基づき算出する。
軸動力〔ｋｃａｌ／ｈ〕＝冷媒の質量流量〔ｋｇ／ｈ〕×（吐出ガスの比エンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕−吸入ガスの比エンタルピ〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕）
【００４４】
ここに、冷媒の質量流量は、吸入ガス圧力、吸入ガス温度によって決定される吸入ガス密度と可変容量型気体圧縮機の吐出容量で計算され、ガスの比エンタルピは、冷媒の圧力と温度で理論的に計算出来る。
【００４５】
冷媒の種類と温度と圧力が分かれば、吸入ガス密度と比エンタルピが決まり、それらの数値は例えば「代替フロン類の熱物性」平成３年５月１５日発行（日本冷凍協会、日本フロンガス協会）により公表されたものを用いる。例えば、冷媒（ＨＦＣ−１３４ａ）は、５１ページにエンタルピの計算式が有り、１３５ページの線図から数値を読み取る。
【００４６】
また、回転数により可変容量型気体圧縮機５０の効率が異なるため、可変容量型気体圧縮機５０の回転軸６の回転数（プーリ比を基にエンジン回転数Ｎｅ  から換算する）をも考慮して、可変容量型気体圧縮機５０の吐出容量設定値を算出する。
【００４７】
次に、ステップ７では、ステップ６で算出された吐出容量設定値から容量制御プレート５１の回転角度を算出する。これに先立ち、吐出容量設定値と容量制御プレート５１の回転角度の関係を計算により、又は実験や経験則からデータ化しておく。
【００４８】
そして、ステップ８で電磁弁に対しＯＮ、ＯＦＦ信号を送り、ピストンへの油の注入量を変えて、容量制御プレート５１の回転角度を制御する。必要軸動力をクラッチの経過時間中に一定とした場合には、クラッチ断接の最中は、エンジン回転数に関わりなく可変容量型気体圧縮機の消費動力が一定になるよう容量を制御し、エンジン回転の減少度合いは常に一定になる。
【００４９】
ステップ９では、クラッチ再接続完了信号を検出しないときには、ステップ１０でエンジン回転数Ｎｅ  を検出し、再びステップ５に戻る。ステップ９において、時刻ｔ２でクラッチ再接続完了信号を検出したときにはステップ１１に進み、再び容量制御プレート５１の回転角度の調節を室内温度に基づき制御するよう切り替える。但し、この切り替えは所定時間経過後に行ってもよい。
【００５０】
以上により、クラッチの経過時間内に、仮想的に設定されたエンジンの理想回転数特性から得られる理想回転数Ｎｉ  と実測回転数Ｎｅ  を可変容量型気体圧縮機の軸動力を調節することで一致若しくは近似させることが出来るので、クラッチの再接続完了時の衝撃は小さくなる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、エンジンの理想回転数特性から得られる理想回転数に対し、実測回転数を一致させるのに必要な必要軸動力を算出し、この必要軸動力から求めた吐出容量設定値に基づき、吐出容量制御手段の吐出容量を可変するように構成したので、自動車の運転状況に応じてエンジンの負荷となる可変容量型気体圧縮機の軸動力が調節可能となり、クラッチの断接期間中のエンジン回転数減少度合いを常に一定若しくは所望の穏やかな曲線に出来、クラッチが再接続される時のエンジン回転数と変速機の回転数が合いやすく、そのときの衝撃が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  自動車クラッチ断接中の可変容量型気体圧縮機の軸動力調節方法を示すフローチャート
【図２】  可変容量型気体圧縮機の断面図
【図３】  図２中のＡ−Ａ矢視線断面図
【図４】  図２中のＢ−Ｂ矢視線断面図
【図５】  容量制御プレートを図３、図４の位置より右回転させたときのＡ−Ａ矢視線断面図
【図６】  容量制御プレートを図３、図４の位置より右回転させたときのＢ−Ｂ矢視線断面図
【図７】  可変容量型気体圧縮機の所要動力が小さい場合の、自動車クラッチ遮断前、遮断中、再接続後の時間ｔに対するエンジン回転数Ｎｅ  の変化
【図８】  可変容量型気体圧縮機の所要動力が大きい場合の、自動車クラッチ遮断前、遮断中、再接続後の時間ｔに対するエンジン回転数Ｎｅ  の変化
【符号の説明】
５０  可変容量型気体圧縮機
５１  容量制御プレート
【図１】
0003804036.tif 000002
【図２】
0003804036.tif 000003
【図３】
0003804036.tif 000004
【図４】
0003804036.tif 000005
【図５】
0003804036.tif 000006
【図６】
0003804036.tif 000007
【図７】
0003804036.tif 000008
【図８】
0003804036.tif 000009