JPH0454833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変容量圧縮機に係り、特に車両空
調装置等に使用して好適な回転シリンダ形の斜板
式可変容量圧縮機に関する。

〔従来の技術〕

自動車用空調装置等に使用する圧縮機は、エン
ジンにより直接駆動されるために、使用回転数領
域が広範囲にわたり、また、夏冬間の熱負荷の変
動に応じてその冷凍能力も大きく変動するため
に、これらの条件に対応して常に効率の良い運転
を行うには圧縮機容量を可変にすることが必要と
される。

ところで、従来より、例えば特公昭59−26793
号公報に開示されるように、圧縮機の駆動軸にカ
ム機能を有する駆動板を設け、この駆動板の片側
にピストン連結部材を備えた斜板を配設し、駆動
板を揺動回転させながら斜板及びピストン連結部
材を軸方向に揺動させて圧縮機のピストン運動ひ
いては圧縮機の運転を行う、いわゆるシリンダ固
定式の斜板式可変容量圧縮機や、 特公昭57−43744号公報に開示されるように、
吸入ポート、吐出ポート付きシリンダヘツド（固
定分配板）を固定しつつ、シリンダ、ピストン、
ピストン支持部材を駆動軸と共に回転させ、この
ピストン支持部材を傾動動作（傾斜角制御）を行
う斜板に相対可能に支持することにより、シリン
ダを回転させつつピストンを往復運動させる、い
わゆる回転シリンダ形の斜板式可変容量のポンプ
が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このうち、前者のようなシリンダ固定式の斜板
式可変容量圧縮機は、空調用圧縮機として広く用
いられているが、固定されたシリンダ内をピスト
ンが往復動するために、シリンダヘツドの吸入ポ
ートに吸入弁を設ける必要があり、その結果、吸
入ポートの通路抵抗が比較的に大きくなり、ロー
タリ型圧縮機のような高い体積効率を得るのが困
難であつた。

また、斜板及びピストンを往復動作させる駆動
板（カム機構）が圧縮機の駆動軸と共に揺動しな
がら回転運動を行うために、駆動板と傾斜角制御
機構とを機械的に結合するのが困難であり、従来
は、専ら複雑な制御手段を用いて圧縮機の内部圧
力を制御することにより、斜板及び駆動板の傾斜
角度を制御していた。

一方、後者のような回転シリンダ方式は、上記
のような問題に対処できるが、ピストン支持部材
がシユーを介して斜板に接触するので、シユーが
斜板面を直接すべり摺動するので、これが回転力
の摩擦損失の原因となり、また、斜板ひいてはピ
ストン支持部材の傾動によりピストンのストロー
クを可変調整しつつも、ピストンストロークの変
化に対してピストン上死点位置を常に一定に保つ
ような配慮がなされておらず、デツドボリユーム
を微小に保てないため、ガスの圧縮機として用い
るには不適であつた。

本発明の目的は、回転シリンダ方式の回転機が
有していた上記のような諸問題を解決して、性能
的に優れた回転シリンダ形の斜板式可変容量圧縮
機を実現させることにある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記目的を達成するために、基本的に
は次のような課題解決手段を提案する。なお、発
明の理解を容易にするため、第１図に用いた実施
例の符号を引用して、本発明の要旨を説明する。

すなわち、本発明は、圧縮機の本体となるハウ
ジング１内にて回転可能に支持された駆動軸２
に、円周方向に複数のシリンダボア１８が配設さ
れたシリンダブロツク１７が駆動軸２と一体回転
可能に軸着され、シリンダブロツク１７の一端
が、ハウジング１内に固定配置された吸入ポート
１４、吐出ポート１５付きシリンダヘツド１３に
より気密性を保つて覆われ、このシリンダブロツ
ク１７のうちシリンダヘツド１３と反対側の面に
臨むハウジング内部空間に斜板２７及びピストン
支持板２１が配置され、 このうち、斜板２７は、傾斜角制御機構３５の
力が作用点に付与されると、その一端側に位置す
るカム溝２８及びこれに係合する支点ピン２９
（カム溝２８及び支点ピン２９はいずれか一方が
斜板２７に他方がハウジング１内に固定してあ
る）を中心に斜板中心部の軸方向の移動を伴いつ
つ傾動するように駆動軸２に嵌装され、 一方、ピストン支持板２１は、斜板２７の一面
にスラストベアリング３２を介して斜板２７と相
対回転可能に支持されると共に、斜板２７の傾動
方向に指向性を持つ等速ボールジヨイント２２を
介して駆動軸２に該駆動軸と一体回転可能に連結
され、且つこの等速ボールジヨイント２２は駆動
軸２の軸方向の移動可能な軸装構造とすること
で、ピストン支持板２１が斜板２７と一体にピス
トン支持中心部の軸方向移動を伴つて傾動する機
構を構成し、 このピストン支持板２１とシリンダボア１８内
に収容されるピストン１９とが連結部材４０を介
して連結されて成る。

〔作用〕

このような構成よりなれば、駆動軸２の回転に
よりシリンダブロツク１７（シリンダボア１８）、
ピストン１９、等速ボールジヨイント２２及びピ
ストン支持板２１が駆動軸２と一体に回転する。

一方、ラジアル方向には非回転状態にある斜板
２７は、傾斜角制御機構３５の動力により傾動
（傾き動作）してその傾斜角度が制御されるが、
この傾動は、カム溝２８とこれに係合する支点ピ
ン２９の協働により斜板中心部が駆動軸２の軸線
に沿つた移動を伴う。この動作を受けてピストン
支持板２１も等速ボールジヨイント２２と共にそ
の中心部の軸方向の移動を伴いつつ等速ボールジ
ヨイント２２上で傾動する。

その結果、ピストン支持板２１は制御された傾
斜角により斜板２７面上をシリンダボア１８と等
速で回転し、ピストン１９が所定の回転位置で吸
入、圧縮、吐出動作を行う。

この回転を伴うピストン動作中に斜板２７ひい
てはピストン支持板２１の傾斜角θが変化してピ
ストンストロークが変化しても、斜板２７及びピ
ストン支持板２１の傾動がそれらの中心部の軸方
向の移動と斜板２７の一端のカム溝２８、支点ピ
ン２９のカム動作による協働により、常にピスト
ン上死点位置を一定に保ち（微小デツドボリユー
ムを保てる）、その結果、回転シリンダ形可変容
量圧縮機としてのガス圧縮機能をなし得る。ま
た、ピストン支持板２１は斜板２７上でスラスト
ベアリング３２により摩擦損失を少なくして高速
回転できるので、圧縮機性能の向上を図れる。

さらに、回転シリンダ方式の場合は、シリンダ
ボア１８がシリンダヘツド１３に対し相対的に回
転するので、シリンダボア１８の回転変位により
吸入弁を必要とせず吸入ポートの開閉が可能とな
り、吸入ポートに障害物がなくなるので、その通
路抵抗を小さくして、シリンダボア内の体積効率
を高める。

また、ピストン支持板２１の回転時の傾斜角度
を規制する斜板２７自体はラジアル方向に回転し
ないので、斜板と斜板傾斜機構の機械的な連結を
容易にし、その機構の簡便化を図り得る。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本実施例に係る可変容量圧縮機の最大
ピストンストローク状態を示す縦断面図、第２図
は第１図のＸ−Ｘ線断面図、第３図は本実施例の
最小ピストンストローク状態を示す部分断面図で
ある。

図中、１は圧縮機本体のハウジングで、ハウジ
ング１の中心に駆動軸２が２個のラジアル軸受
３，４を介して回転可能に支持されている。駆動
軸２の一端は、ハウジング１の側板１ａから突出
し電磁クラツチ機構５を介してエンジンの回転力
が伝達される。電磁クラツチ機構５は、ハウジン
グ１の側板１ａに設置されたステータ６と、エン
ジンの回転と共にＶベルト（図示せず）を介して
回転するロータ７と、駆動軸２の突出端に軸着し
たアマチユア８とよりなり、ステータ６の励磁作
用によりアマチユア８をロータ７に吸着してアマ
チユア８及び駆動軸２を回転させる。

９は後述するシリンダ組立体Ｃのシリンダボア
１８内に冷媒ガス等の流体を導入するための低圧
室、１０はピストン１９の作動により圧縮された
流体を外部に吐出するための高圧室であり、低圧
室９と高圧室１０とは、ハウジング１の側板１ｂ
の内側端に円周方向に向けて画成された空間Ａ，
Ｂよりなる。この空間Ａ，Ｂの面する位置にシリ
ンダヘツド１３とハウジング１側板１ｂを囲んで
低圧室９と高圧室１０とを形成する。

１１は流体を導入するための吸入孔、１２は高
圧室１０から流体を吐出する吐出孔である。

シリンダヘツド１３は、ハウジング１内に固定
配置され、低圧室９側に吸入弁を持たない吸入ポ
ート１４が配設され、高圧室１０側に吐出弁１６
を備えた吐出ポート１５が配設される。１６′は
吐出弁押えである。

１７はシリンダヘツド１３と共にシリンダ組立
体Ｃを構成するシリンダブロツクである。シリン
ダブロツク１７は、シリンダヘツド１３と別体に
形成され、その内部には第２図に示すように５個
のシリンダボア１８が円周方向に向けて等間隔で
配設され、駆動軸２と共に回転するように駆動軸
２に軸着してある。シリンダブロツク１７の一端
面はシリンダヘツド１３により気密性を保持しつ
つ覆われる。すなわち、シリンダボア１８は、そ
の開放一端がシリンダヘツド１３により、吸入ポ
ート１４を設けた位置を除いて閉塞され、且つ、
各シリンダボア１８の内部にピストン１９を収容
して、ピストン１９とシリンダボア１８の閉塞端
の間に圧縮室２０を形成している。このシリンダ
ヘツド１３とシリンダブロツク１７は密着し、シ
リンダブロツク１７がシリンダヘツド１３に対し
て相対的に回転摺動する。

一方、シリンダブロツク１７のうちシリンダヘ
ツド１３と反対側の面にハウジング内部空間に斜
板２７及びピストン支持板２１が次のようにして
配置してある。

斜板２７は、駆動軸２に遊合状態で嵌装され、
その背面の一端側（上端）にカム溝２８が設けて
ある。このカム溝２８に係合する支点ピン２９が
ハウジング１内に固定配置してある。また、カム
溝２８が設けてある側と反対側を作用点として後
述の傾斜角制御機構３５と機械的に連結してあ
る。さらに、斜板２７の左右両側にガイドピン３
０が突設され、ガイドピン３０がハウジング１内
壁に形成した案内溝３１に移動可能に係合してい
る。案内溝３１は、その長さ方向が駆動軸２と平
行になるよう形成してある。

傾斜角制御機構３５は、斜板２７の外周縁下部
に保持部材３６′を介して保持された移動体（螺
子筒）３６と、移動体３６を軸方向に移動させる
螺子杆３７と、圧縮機制御回路（図示せず）から
の制御信号により作動するサーボモータ３８の回
転力を螺子杆３７に伝達するギア３９とよりな
り、サーボモータ３８が圧縮機の容量制御信号に
応じて回転すると、螺子杆３７の正逆いずれかの
回転に応じて移動体３６が前進、後退（矢印Ｄ，
Ｅ方向）して斜板２７を傾動させてその傾斜角を
制御する。

ピストン支持板２１は、斜板２７の一面にスラ
ストベアリング３２を介して斜板２７と相対回転
可能に支持されると共に、斜板２７の傾動方向に
指向性を持つ等速ボールジヨイント２２を介して
駆動軸２の外周面に該駆動軸と一体回転可能に連
結してある。

等速ボールジヨイント２２は、球面状の外周面
を有する対偶素（内輪）２２ａと、対偶素２２ａ
に外周上を回動することができる対偶素２２ｂと
を、対偶素２２ａ側に設けた軸方向の案内溝に嵌
め込んだボール２４を介して係合して成り、対偶
素２２ａ側をスプライン２５を介して駆動軸２に
嵌合することで、軸方向に移動可能な軸装構造と
してある。

このような取付構造により、ピストン支持板２
１は、駆動軸２と共に一体回転し、また、回転時
にボール２４及び対偶素２２ｂのすべり作用によ
り、斜板２７の傾動方向に指向性を持つて斜板２
７と共に傾動する。

４０は、ピストン１９とピストン支持板２１と
を連結するピストン連結部材であり、ピストン連
結部材４０の両端に設けたボール部４１，４２の
夫々がピストン１９及びピストン支持板２１に球
面対偶で結合されており、ピストン支持板２１と
シリンダブロツク１７とが駆動軸２と一体に回転
すると、ピストン連結部材４０を介して、ピスト
ン１９が、回転するシリンダボア１８内で往復動
作するようにしてある。

ピストン１９はシリンダボア１８の回転に同期
しながら往復動するために、異なる回転位置で吸
入、圧縮、吐出等の行程が行われ、第１図のＨの
位置で上死点、Ｌの位置で下死点、すなわち、
180゜間隔でストローク動作を行う。そのため、前
述した吐出ポート１５と吸入ポート１４は、Ｈ，
Ｌの位置に対応してシリンダヘツド１３に配設さ
れており、更に、吸入ポート１４に連通する低圧
室９は、第２図に示すようにピストン１９が吸入
行程を開始し終わるまでのシリンダボア１８の回
転位置に対応して配設され、他方、高圧室１０は
ピストン１９の吐出行程がなされるシリンダボア
１８の回転位置に対応して配設されている。

４３は高圧室１０の空間をシールするＯリング
で、高圧室１０内部の高圧ガスは、シリンダヘツ
ド１３をシリンダブロツク１７との摺動面に押し
付けシールを行うように作用する。

次に本実施例の動作を説明する。

駆動軸２が回転すると、シリンダブロツク１７
（シリンダボア１８）、ピストン１９、等速ボール
ジヨイント２２及びピストン支持板２１が駆動軸
２と一体に回転する。

一方、斜板２７は駆動軸２のラジアル方向に非
回転状態にあるが、圧縮機の吐出容量を状況に応
じて制御する信号に基づきサーボモータ３８が駆
動すると、傾斜角制御機構３５により傾動されて
傾斜角度θが制御される。

この傾動は、カム溝２８とこれに係合する支点
ピン２９の協働により、ガイドピン３０と案内溝
３１の案内を受けて斜板中心部が駆動軸２の軸線
に沿つた移動を伴う。この動作を受けてピストン
支持板２１も等速ボールジヨイント２２と共にそ
の中心部の軸方向の移動を伴いつつ等速ボールジ
ヨイント２２上で傾動する。

その結果、ピストン支持板２１は制御された傾
斜角θにより斜板２７面上をシリンダボア１８と
等速で回転し、ピストン１９が所定の回転位置で
吸入、圧縮、吐出動作を行う。

この回転を伴うピストン動作中に斜板２７ひい
てはピストン支持板２１の傾斜角θが変化してピ
ストンストロークが変化しても、斜板２７及びピ
ストン支持板２１の傾動がそれらの中心部の軸方
向の移動とカム溝２８、支点ピン２９の相対的な
係合点（支点）の移動の協働により、常にピスト
ン上死点位置を一定に保ち（微小デツドボリユー
ムを保てる）、その結果、回転シリンダ形可変容
量圧縮機としてのガス圧縮機能をなし得る。

例えば、第１図のようにピストン支持板２１を
傾斜角制御機構３５及び斜板２７を介して最大傾
斜角度とすると、最大ピストンストローク（最大
容量）となり、第３図に示すように、斜板２７を
最小傾斜角（0゜）にすると、ピストンストローク
が零となり、最小吐出容量（吐出容量零）とな
り、この最大〜最小傾斜角の範囲で斜板２７ひい
てはピストン支持板２１を傾動制御することで、
熱負荷に応じた可変容量制御が可能となる。

また、このような回転シリンダ方式の圧縮で
は、シリンダボア１８がシリンダヘツド１３に対
し相対的に回転するので、シリンダボア１８の回
転変位により吸入弁を必要とせず吸入ポート１４
の開閉が可能となり、吸入ポート１４に障害物が
なくなるので、その通路抵抗を小さくして、シリ
ンダボア（圧縮室２０）内の体積効率を高める。

ピストン支持板２１の回転時の傾斜角度を規制
する斜板２７自体はラジアル方向に回転しないの
で、斜板と斜板傾斜機構の機械的な連結を容易に
し、その機構の簡便化を図り得る。

さらに、本実施例によれば、電磁クラツチ機構
５をきることなく、ピストンのストローク制御に
より圧縮機の容量を零にできるので、電磁クラツ
チ機構のオン−オフ作動を頻繁に行う必要がなく
耐久性の向上を図り得る。

なお、本実施例の傾斜角制御機構３５は、ねじ
筒３６の螺進作用を利用しあ往復運動機構を用い
ているが、これに代えて、流体アクチユエータ等
の適宜の往復作動機構やハウジング内の圧力制御
により斜板の傾斜角を制御してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、従来の回転シ
リンダ方式の回転機が有しているデツドボリユー
ムが微小に保てない問題やピストン支持板の回転
時の摩耗損失の問題を解消し、また、回転シリン
ダ式の長所（吸入ポートの通気抵抗を少なくする
点）を利用して、性能的に優れた回転シリンダ形
の斜板式可変容量圧縮機を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第
２図は第１図のＸ−Ｘ線断面図、第３図は上記実
施例における圧縮機の最小容量制御時に要部断面
図である。 １……ハウジング、２……駆動軸、５……電磁
クラツチ、９……低圧室、１０……高圧室、１１
……吸入孔、１２……吐出孔、１３……シリンダ
ヘツド、１４……吸入ポート、１５……吐出ポー
ト、１６……吐出弁、１７……シリンダブロツ
ク、１８……シリンダボア、１９……ピストン、
２０……圧縮室、２１……ピストン支持板、２２
……等速ボールジヨイント、２５……スプライ
ン、２７……斜板、３０……ガイドピン、３５…
…傾斜角制御機構、４０……ピストン連結部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機の本体となるハウジング１内にて回転
   可能に支持された駆動軸２に、円周方向に複数の
   シリンダボア１８が配設されたシリンダブロツク
   １７が駆動軸２と一体回転可能に軸着され、シリ
   ンダブロツク１７の一端が、ハウジング１内に固
   定配置された吸入ポート１４、吐出ポート１５付
   きシリンダヘツド１３により気密性を保つて覆わ
   れ、このシリンダブロツク１７のうちシリンダヘ
   ツド１３と反対側の面に臨むハウジング内部空間
   に斜板２７及びピストン支持板２１が配置され、 このうち、斜板２７は、傾斜角制御機構３５の
   力が作用点に付与されると、その一端側に位置す
   るカム溝２８及びこれに係合する支点ピン２９
   （カム溝２８及び支点ピン２９はいずれか一方が
   斜板２７に他方がハウジング１内に固定してあ
   る）を中心に斜板中心部の軸方向の移動を伴いつ
   つ傾動するように駆動軸２に嵌装され、 一方、ピストン支持板２１は、斜板２７の一面
   にスラストベアリング３２を介して斜板２７と相
   対回転可能に支持されると共に、斜板２７の傾動
   方向に指向性を持つ等速ボールジヨイント２２を
   介して駆動軸２に該駆動軸と一体回転可能に連結
   され、且つこの等速ボールジヨイント２２は駆動
   軸２の軸方向に移動可能な軸装構造とすること
   で、ピストン支持板２１が斜板２７と一体にピス
   トン支持板中心部の軸方向移動を伴つて傾動する
   機構を構成し、 このピストン支持板２１とシリンダボア１８内
   に収容されるピストン１９とが連結部材４０を介
   して連結されて成ることを特徴とする回転シリン
   ダ形の可変容量圧縮機。