JP2004324543A

JP2004324543A - 可変容量型ポンプ制御装置

Info

Publication number: JP2004324543A
Application number: JP2003120953A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Iwanami; 重樹岩波; Toshihiro Hayashi; 敏弘林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: JP4075674B2

Abstract

【課題】電磁クラッチでの消費電力を低減しつつ、電気回路の簡素化を可能とする可変容量型ポンプ制御装置を提供する。
【解決手段】外部駆動源からの駆動力を断続する電磁クラッチ１３０および弁１５１の開閉によって一回転当たりの吐出容量を可変する電磁弁１５０を有する可変容量型ポンプ１００と、出力信号に応じて供給すべき電流量を可変するスイッチング素子２１０を介して電磁クラッチ１３０の断続および電磁弁１５０の弁開度を制御する制御装置２００とを有する可変容量型ポンプ制御装置において、可変容量型ポンプ１００の吐出容量を電流量が大きくなるにつれて大きくなるように設定し、電磁クラッチ１３０および電磁弁１５０が１つのスイッチング素子２１０に電気的に接続されるようにする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用冷房装置に適用して好適な可変容量型ポンプ制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば特許文献１に示されるような可変容量ポンプの制御装置が知られている。この制御装置において、可変容量ポンプにはエンジンのような外部駆動源からの駆動力伝達を断続する電磁クラッチと、吐出容量制御用の電気アクチュエータとが設けられ、電気制御回路によって電磁クラッチおよび電気アクチュエータの作動が制御されるようにしている。そして、ここでは可変容量ポンプの吐出容量が小さい側に可変された時には、これに連動して電磁クラッチに供給する電流が減少されるようにしており、電磁クラッチにおける消費電力の低減を可能としている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６０−２３３３８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電磁クラッチおよび電気アクチュエータに供給される電流には相関が無く、電気回路中には電磁クラッチおよび電気アクチュエータのためのリレーがそれぞれ設けられており、また電磁クラッチへの電流値を可変するために回路切替え用のリレーや電流制限用の抵抗等を必要としており、コストのかかるものとなっていた。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、電磁クラッチでの消費電力を低減しつつ、電気回路の簡素化を可能とする可変容量型ポンプ制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、外部駆動源からの駆動力を断続する電磁クラッチ（１３０）および弁（１５１）の開閉によって一回転当たりの吐出容量を可変する電磁弁（１５０）を有する可変容量型ポンプ（１００）と、出力信号に応じて供給すべき電流量を可変するスイッチング素子（２１０）を介して電磁クラッチ（１３０）の断続および電磁弁（１５０）の弁開度を制御する制御装置（２００）とを有する可変容量型ポンプ制御装置において、可変容量型ポンプ（１００）の吐出容量は、電流量が大きくなるにつれて大きくなるように設定されており、電磁クラッチ（１３０）および電磁弁（１５０）は、１つのスイッチング素子（２１０）に電気的に接続されたことを特徴としている。
【０００８】
これにより、可変容量型ポンプ（１００）の吐出容量の増減に応じて電磁クラッチ（１３０）に供給される電流量の増減が対応する形となるので、１つのスイッチング素子（２１０）からの電流供給が可能となり、電気回路を簡素にすることができる。この時、吐出容量が減少するにつれて電磁クラッチ（１３０）への電流量も減少することになり、吐出容量（駆動トルク）に応じた電磁クラッチ（１３０）の吸着力を持たせることができるので消費電力を低減することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、前記吐出容量と前記電流量との関係において、前記吐出容量がゼロの時に、前記電流量は所定値を有することを特徴とするを特徴としている。
【００１０】
これにより、吐出容量がゼロの時に電磁クラッチ（１３０）には所定値に対応する電流量で最小限の吸着力を発生させることができるので、吐出容量が増加していく中で電磁クラッチ（１３０）に滑りが生ずることが無い。
【００１１】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図３に示し、まず、具体的な構成について説明する。可変容量型ポンプ制御装置１０は、可変容量型ポンプとして自動車用冷房装置の冷凍サイクル内に配設される可変容量型圧縮機１００に適用したものとしており、この可変容量型圧縮機１００は、制御装置２００によってその作動が制御される。
【００１３】
可変容量型圧縮機（以下、圧縮機）１００は、冷凍サイクル内の冷媒を吐出容量可変可能として圧縮するものであり、主にプーリ１２０、電磁クラッチ１３０、圧縮機部１４０、電磁弁１５０から成る。
【００１４】
プーリ１２０は、フロントハウジング１１１に固定されたプーリ軸受け１２１によって回転可能に支持され、図示しない外部駆動源としてのエンジンの駆動力がベルト（図示せず）を介して伝達され回転駆動するようにしている。駆動軸１２２は、プーリ１２０の中心部に設けられると共に、後述する圧縮機部１４０側に延びて、フロントハウジング１１１に固定された軸受け１２３およびミドルハウジング１１２に固定された軸受け１２４によって回転可能に支持されている。
【００１５】
電磁クラッチ１３０は、プーリ１２０から駆動軸１２２に伝達される駆動力を断続する断続機構を成すものであり、フロントハウジング１１１に固定されたコイル１３１と駆動軸１２２の先端部に固定されたハブ１３２とから成る。周知のように電磁クラッチ１３０は、コイル１３１に通電されるとハブ１３２がプーリ１２０に吸着されプーリ１２０の駆動力を駆動軸１２２に伝達する（クラッチＯＮ）。そして、コイル１３１に通電される電流が大きい程、吸着力は増大する。逆にコイル１３１への通電を遮断するとハブ１３２はプーリ１２０から離れ、プーリ１２０の駆動力は切断される（クラッチＯＦＦ）。
【００１６】
圧縮機部１４０は、吐出量として１回転当りの吐出容量が後述する電磁弁１５０および制御装置２００によって可変されるものであり、ここでは周知の斜板式の可変容量型圧縮機部としている。具体的には、駆動軸１２２には、この駆動軸１２２と共に回転する斜板１４２が設けられており、ヒンジ機構１４３によって傾斜角度θが可変可能となるようにしている。斜板１４２はフロントハウジング１１１とミドルハウジング１１２とによって形成される斜板室１１２ａ内に配設される。そして、斜板１４２の外周部に設けられたシュー１４４には、ミドルハウジング１１２に穿設されたシリンダ１４５内を摺動する複数のピストン１４６が接続されている。
【００１７】
ミドルハウジング１１２の反プーリ側にはバルブプレート１１３を介してリヤハウジング１１４が設けられており、リヤハウジング１１４内は、吸入室１１４ａと吐出室１１４ｂとに区画されている。吸入室１１４ａは、バルブプレート１１３に設けられた吸入ポート１１３ａによってシリンダ１４５内と連通しており、また、シリンダ１４５内はバルブプレート１１３に設けられた吐出ポート１１３ｂによって吐出室１１４ｂと連通している。尚、吸入ポート１１３ａおよび吐出ポート１１３ｂには図示しない吸入弁および吐出弁が設けられおり、ピストン１４６の摺動による冷媒の吸入、吐出が行われるようにしている。
【００１８】
そして、リヤハウジング１１４には、電磁弁１５０が設けられている。電磁弁１５０内にはコイル１５２への通電によって摺動する弁体（弁）１５１が設けられている。また、吐出室１１４ｂと斜板室１１２ａとの間には、この弁体１５１を介して連通路１５３、連通路１５４が設けられており、更に斜板室１１２ａと吸入室１１４ａとの間には排気通路１５５が設けられている。そして、弁体１５１が摺動することによって両連通路１５３、１５４間の弁開度が可変され、吐出室１１４ｂおよび斜板室１１２ｂ間の連通あるいは遮断が行われるようにしている。尚、ここでは、コイル１５２への電流量が大きくなる程、弁体１５１は両連通路１５３、１５４間を閉じる側に作動するようにしている。
【００１９】
更にコイル１５２への電流量と圧縮機部１４０の吐出容量との関係について説明する。コイル１５２への電流量が小さい時は、弁体１５１は両連通路１５３、１５４間を開く側に保持され、吐出室１１４ｂの圧力Ｐｄが斜板室１１２ａ内に分配され、斜板室１１２ａ内の圧力Ｐｃが高められる。すると、斜板１４２の傾斜角度θは小さくなり（駆動軸１２２に対して垂直に立ち上がる）、ピストン１４６のストロークを小さくして吐出容量を小さくする。
【００２０】
一方、コイル１５２への電流量が大きくなっていくと、弁体１５１は両連通路１５３、１５４間を閉じる側に摺動し、吐出室１１４ｂから斜板室１１２ａへの圧力の分配が停止される。その反面、排気通路１５５を通して斜板室１１２ａから吸入室１１４ａに圧力が抜ける形となり、斜板室１１２ａ内の圧力Ｐｃが低下する。すると、斜板１４２の傾斜角度θは大きくなり（駆動軸１２２側に傾斜する）、ピストン１４６のストロークを大きくして吐出容量を大きくする。
【００２１】
制御装置２００は、乗員が入力するＡ／Ｃ要求信号、設定温度信号により定まる目標温度（Ｔｅｏ）信号、冷凍サイクル内の蒸発器後方の温度センサから得られる蒸発器温度（Ｔｅ）信号等に基づいて電磁クラッチ１３０の断続および電磁弁１５０の弁開度を制御する。
【００２２】
制御装置２００には、この制御装置２００から出力される出力信号（デューティ比）に応じて、出力する電流のＯＮ−ＯＦＦ時間の比率を変化させて平均電流の大きさを可変するトランジスタ（本発明のスイッチング素子に対応）２１０が１つ設けられている。そして、このトランジスタ２１０は電磁クラッチ１３０のコイル１３１および電磁弁１５０のコイル１５２にそれぞれ接続されて、両コイルに制御電流が供給されるようにしている。
【００２３】
ここで、制御装置２００から出力されるデューティ比に対する圧縮機１００の吐出容量は、図３に示すように、デューティ比５０％（本発明における電流量の所定値に対応）において吐出容量をゼロとし、デューティ比１００％において吐出容量が１００％となるようにしている。即ち、トランジスタ２１０から供給される電流量がデューティ比５０％相当時に電磁弁１５０の弁体１５１は両連通路１５３、１５４間を開状態に維持し、吐出容量をほぼゼロとする。そして、トランジスタ２１０から供給される電流量がデューティ比１００％相当時に弁体１５１は両連通路１５３、１５４間を完全に閉状態にし、吐出容量を最大側にする訳である。
【００２４】
尚、当然のことながら、トランジスタ２１０から電磁クラッチ１３０のコイル１３１に供給される電流量は、電磁弁１５０に対応してその大小が可変されることになる。
【００２５】
次に、以上の構成に基づく作動について説明する。まず、制御装置２００は、乗員からのＡ／Ｃ要求信号があると、電磁クラッチ１３０をＯＮ状態とし、エンジンの駆動力によって圧縮機部１４０を作動させる。そして、蒸発器温度Ｔｅが目標温度Ｔｅｏになるように、電磁弁１５０によって吐出容量を可変させる。蒸発器温度Ｔｅが目標温度より高ければ、吐出容量を増大させ（コイル１５２への電流量大）、蒸発器温度Ｔｅが目標温度Ｔｅｏに近づくにつれて、吐出容量は低下（コイル１５２への電流量低下）される。そして、蒸発器温度Ｔｅが目標温度Ｔｅｏ以下になれば、吐出容量がほぼゼロ（コイルへ１５２の電流量がデューティ比５０％に相当）に維持される。このように吐出容量が可変される間においては、電磁クラッチ１３０のコイル１３１に供給される電流量も電磁弁１５０側と対応することになり、圧縮機部１４０の吐出容量に応じた吸着力を発生させることになる。尚、制御装置２００は、Ａ／Ｃ要求信号が無ければ、電磁クラッチ１３０をＯＦＦとし、圧縮機部１４０を停止させる。
【００２６】
本発明においては、圧縮機１００の吐出容量の増減に応じて電磁クラッチ１３０に供給される電流量の増減が対応する形としているので、１つのトランジスタ２１０から電磁クラッチ１３０および電磁弁１５０への電流供給が可能となり、電気回路を簡素にすることができる。
【００２７】
この時、吐出容量が減少するにつれて電磁クラッチ１３０への電流量も減少することになり、吐出容量（駆動トルク）に応じた電磁クラッチ１３０の吸着力を持たせることができるので消費電力を低減することができる。
【００２８】
そして、吐出容量がゼロの時に電磁クラッチ１３０には所定値に対応する電流量で最小限の吸着力を発生させることができるので、吐出容量が増加していく中でも電磁クラッチ１３０に滑りが生ずることが無い。
【００２９】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、可変容量型ポンプとして冷凍サイクル中の可変容量型圧縮機１００に適用したものとして説明したが、これに限らず、電磁クラッチと電磁弁を有して、供給電流量に応じて吐出容量が増大されるものであれば、パワーステアリング用ポンプ等に適用しても良い。
【００３０】
また、吐出容量ゼロにおける供給電流量は、デューティ比５０％相当に限定される事無く、圧縮機１００の特性および電磁クラッチ１３０の必要吸着力を考慮した値として決定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１におけるトランジスタと電磁クラッチおよび電磁弁のコイルとの接続状態を示す回路図である。
【図３】制御装置からのデューティ比に対する圧縮機の吐出容量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０可変容量型ポンプ制御装置
１００可変容量型圧縮機
１３０電磁クラッチ
１５０電磁弁
１５１弁体（弁）
２００制御装置
２１０トランジスタ（スイッチング素子）

Claims

外部駆動源からの駆動力を断続する電磁クラッチ（１３０）および弁（１５１）の開閉によって一回転当たりの吐出容量を可変する電磁弁（１５０）を有する可変容量型ポンプ（１００）と、
出力信号に応じて供給すべき電流量を可変するスイッチング素子（２１０）を介して前記電磁クラッチ（１３０）の断続および前記電磁弁（１５０）の弁開度を制御する制御装置（２００）とを有する可変容量型ポンプ制御装置において、
前記可変容量型ポンプ（１００）の前記吐出容量は、前記電流量が大きくなるにつれて大きくなるように設定されており、
前記電磁クラッチ（１３０）および前記電磁弁（１５０）は、１つの前記スイッチング素子（２１０）に電気的に接続されたことを特徴とする可変容量型ポンプ制御装置。
前記吐出容量と前記電流量との関係において、前記吐出容量がゼロの時に、前記電流量は所定値を有することを特徴とする請求項１に記載の可変容量型ポンプ制御装置。