JPH06147113A - 片側ピストン式可変容量圧縮機における潤滑構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】片側ピストン式可変容量圧縮機に適した潤滑構
造を提供する。 【構成】回転軸６上に斜板支持体１０を介して揺動可能
に支持された斜板１１の傾角はクランク室２ａ内の圧力
を調整して制御される。クランク室２ａの底部にはトロ
コイドポンプ型の給油ポンプ３９が配設されている。そ
の吸入口は油吸入通路を介してクランク室２ａの底部に
連通し、吐出口は油吐出通路４５を介して回転軸６内の
給油通路６ａに連通している。給油ポンプ３９にはウォ
ームホイール４０が止着されている。回転支持体５の周
縁には駆動歯部５ｃが刻設されている。支軸４１上の被
動歯車４２は駆動歯部５ｃに噛合し、ウォーム４３はウ
ォームホイール４３に噛合している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、片頭ピストンを往復直
線運動可能に収容するハウジング内の回転軸上にスライ
ド可能かつ傾動可能に支持すると共に、回転軸上の回転
支持体に斜板を傾動可能に連係し、斜板の回転運動を片
頭ピストンの往復直線運動に変換すると共に、クランク
室内の圧力と吸入圧との片頭ピストンを介した差により
斜板の傾角を制御する片側ピストン式可変容量圧縮機に
おける潤滑構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機内の潤滑必要部位へに油を供給す
る潤滑構造の例が特開昭４９−１０８６１０号公報及び
特開昭５８−１５７７３号公報に開示されている。

【０００３】特開昭４９−１０８６１０号公報の潤滑構
造では、斜板室の底部に貯留されている油が回転軸上の
給油ポンプで潤滑必要部位に圧送される。特開昭５８−
１５７７３号公報の潤滑構造では、斜板室の底部に給油
ピストンが設けられ、斜板の揺動によって給油ピストン
が往復動されるようになっている。斜板室の底部に溜め
られている油は給油ピストンの往復動作によって潤滑必
要部位へ圧送される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】圧縮機の回転数が上昇
すると吸入圧力が低下し、斜板室内の圧力が負圧にな
る。そのため、特開昭４９−１０８６１０号公報の潤滑
構造のようにギヤポンプを用いても、斜板室内の圧力が
負圧状態になるとギヤポンプの性能が著しく低下し、給
油不足が生じる。

【０００５】特開昭５８−１５７７３号公報の潤滑構造
では、斜板室の圧力が負圧になっても油が給油ピストン
によって強制的に圧送されるため、特開昭４９−１０８
６１０号公報の潤滑構造のような問題は生じない。しか
しながら、揺動斜板の回転運動を片頭ピストンの往復直
線運動に変換すると共に、クランク室内の圧力と吸入圧
との片頭ピストンを介した差により斜板の傾角を制御す
る片側ピストン式可変容量圧縮機にこのような潤滑構造
を適用したときには問題が生じる。即ち、揺動斜板の傾
角はクランク室内の圧力が高まると小さくなる。このよ
うな揺動斜板で給油ピストンを往復動させようとして
も、斜板傾角小のときの給油ピストンのストローク量は
僅かとなってしまい、給油不足が生じる。

【０００６】本発明は、クランク室内の圧力と吸入圧と
の片頭ピストンを介した差により斜板の傾角を制御する
片側ピストン式可変容量圧縮機に適した潤滑構造を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
クランク室、吸入室、吐出室及びこれら各室を接続する
シリンダボアを区画形成し、シリンダボア内に片頭ピス
トンを往復直線運動可能に収容するハウジング内の回転
軸上にスライド可能かつ傾動可能に斜板を支持すると共
に、回転軸上の回転支持体に斜板を傾動可能に連係し、
クランク室内の圧力と吸入圧との片頭ピストンを介した
差により斜板の傾角を制御する片側ピストン式可変容量
圧縮機を対象とし、前記クランク室の底部に給油ポンプ
を設ける共に、給油ポンプに入力歯車を取り付け、前記
回転支持体の周縁に駆動歯部を設け、給油ポンプの入力
歯車と回転支持体の駆動歯部との間に駆動伝達用歯車機
構を介在、又は入力歯車と駆動歯部とを直接噛合した。

【０００８】

【作用】回転軸の回転に伴って回転支持体が一体的に回
転し、この回転駆動力が回転支持体の駆動歯部から駆動
伝達用歯車機構を介して入力歯車へ、又は駆動歯部から
直接入力歯車へ伝えられる。この駆動力伝達により給油
ポンプはクランク室の底部に溜まっている油を吸入して
圧縮機内の必要潤滑部位へ圧送する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図６に基づいて説明する。図１に示すように圧縮機全体
のハウジングの一部となるシリンダブロック１の前端に
はフロントハウジング２が接合されている。シリンダブ
ロック１の後端にはリヤハウジング３がバルブプレート
１６、弁形成プレート１７Ａ，１７Ｂ及びリテーナ形成
プレート１８を介して接合固定されている。フロントハ
ウジング２内にはアンギュラベアリング４が取り付けら
れている。アンギュラベアリング４には円板状の回転支
持体５が支持されており、回転支持体５には回転軸６が
止着されている。アンギュラベアリング４は回転軸６に
作用するスラスト方向の荷重及びラジアル方向の荷重の
両方を回転支持体５を介して受け止める。

【００１０】回転軸６の前端はクランク室２ａからフロ
ントハウジング２を介して外部へ突出しており、この突
出端部にはプーリ７が螺着されている。プーリ７はベル
ト７ａを介して車両エンジンに作動連結されている。回
転軸６の前端部とフロントハウジング２との間にはリッ
プシール５３が介在されている。リップシール５３はク
ランク室２ａ内の圧力洩れを防止する。

【００１１】回転軸６内には給油通路６ａが形成されて
いる。給油通路６ａは軸後端及びリップシール５３に通
じる軸周面に開口している。図３、図５及び図６に示す
ようにクランク室２ａの底部にはトロコイドポンプ型の
給油ポンプ３９が配設されている。給油ポンプ３９は外
側歯体３９ａと内側歯体３９ｂとからなる。外側歯体３
９ａの外周にはウォームホイール４０が止着されてお
り、外側歯体３９ａがウォームホイール４０を介して駆
動力を得る。

【００１２】外側歯体３９ａが回転すると、内側歯体３
９ｂが外側歯車３９ａより速い速度で同一方向へ回転す
る。図５及び図６に示すように両歯体３９ａ，３９ｂ間
の空隙Ｖは両歯体３９ａ，３９ｂの回転速度差により容
積増減しつつ両歯体３９ａ，３９ｂの回転方向へ移動す
る。図５に示すように空隙Ｖには円弧状の吸入口３９ｃ
から油が吸入され、空隙Ｖ内へ吸入された油は図６に示
すように円弧状の吐出口３９ｄから吐出される。吸入口
３９ｃは油吸入通路４４を介してクランク室２ａの底部
に連通し、吐出口３９ｂは油吐出通路４５を介して回転
軸６内の給油通路６ａに連通している。

【００１３】回転支持体５の周縁には駆動歯部５ｃが刻
設されている。クランク室２ａの底部においてフロント
ハウジング２とリヤハウジング３との間には支軸４１が
回転可能に架設支持されている。支軸４１には被動歯車
４２及びウォーム４３が止着されている。被動歯車４２
は駆動歯部５ｃに噛合し、ウォーム４３はウォームホイ
ール４０に噛合している。

【００１４】シリンダブロック１の中心部にはスプール
８が回転軸６の軸線方向へスライド可能に嵌入収容され
ている。スプール８は、大径筒部８ａと小径筒部８ｂと
からなり、回転軸６の後端部が大径筒部８ａ内に突入し
ている。この突入端部はラジアルベアリング９を介して
スプール８に回転可能に支持されている。ラジアルベア
リング９は回転軸６に対してスライド可能である。小径
筒部８ｂの内端と回転軸６の後端との間には復帰ばね２
１が介在されており、スプール８は復帰ばね２１のばね
作用によってバルブプレート１６に常には押接されてい
る。スプール８がバルブプレート１６に接している場合
には大径筒部８ａの端面はシリンダブロック１の端面に
一致する。

【００１５】リヤハウジング３には傾角復帰用電磁ソレ
ノイド３６が収容されている。傾角復帰用電磁ソレノイ
ド３６の励磁によって固定鉄芯３７側に吸着される可動
鉄芯３８はバルブプレート１６に当接しているスプール
８をバルブプレート１６から離間する。スプール８がバ
ルブプレート１６から離間した場合には大径筒部８ａの
端面はシリンダブロック１の端面からクランク室２ａへ
突出する。

【００１６】回転軸６には球面状の斜板支持体１０がス
ライド可能に支持されており、斜板支持体１０には斜板
１１が回転軸６の軸線方向へ傾動可能に支持されてい
る。斜板１１には連結片１２Ａ，１２Ｂが止着されてい
る。図２に示すように連結片１２Ａ，１２Ｂには一対の
ガイドピン１３，１４が止着されている。回転支持体５
には支持アーム５ａが突設されている。図２に示すよう
に支持アーム５ａには支持ピン１５が回動可能かつ回転
軸６に対して直角を成す方向へ貫通支持されている。一
対のガイドピン１３，１４は支持ピン１５の両端部にス
ライド可能に嵌入されている。支持アーム５ａ上の支持
ピン１５と一対のガイドピン１３，１４との連係により
斜板１１が斜板支持体１０を中心に回転軸６の軸線方向
へ傾動可能かつ回転軸６と一体的に回転可能である。斜
板１１の傾動は、支持ピン１５とガイドピン１３，１４
とのスライドガイド関係、斜板支持体１０のスライド作
用及び斜板支持体１０の支持作用により案内される。

【００１７】斜板１１の最大傾角は回転支持体５の傾角
規制突部５ｂと斜板１１との当接によって規制される。
又、斜板１１の最小傾角はスプール８と斜板支持体１０
との当接によって規制される。スプール８がバルブプレ
ート１６に当接しているときの斜板１１の最小傾角は０
°となる。

【００１８】クランク室２ａに接続するようにシリンダ
ブロック１に貫設されたシリンダボア１ａ内には片頭ピ
ストン１９が収容されている。片頭ピストン１９の首部
１９ａには一対のシュー２０が嵌入されている。斜板１
１の周縁部は両シュー２０間に入り込み、斜板１１の両
面には両シュー２０の端面が接する。従って、斜板１１
の回転運動がシュー２０を介して片頭ピストン１９の前
後往復揺動に変換され、片頭ピストン１９がシリンダボ
ア１ａ内を前後動する。

【００１９】図１及び図４に示すようにリヤハウジング
３内には吸入室３ａ及び吐出室３ｂが区画形成されてい
る。バルブプレート１６上には吸入ポート１６ａ及び吐
出ポート１６ｂが形成されており、弁形成プレート１７
Ａ，１７Ｂ上には吸入弁１７ａ及び吐出弁１７ｂが形成
されている。吸入室３ａ内の冷媒ガスは片頭ピストン１
９の復動動作により吸入ポート１６ａから吸入弁１７ａ
を押し退けてシリンダボア１ａ内へ流入する。シリンダ
ボア１ａ内へ流入した冷媒ガスは片頭ピストン１９の往
動動作により吐出ポート１６ｂから吐出弁１７ｂを押し
退けて吐出室３ｂへ吐出される。吐出弁１７ｂはリテー
ナ形成プレート１８上のリテーナ１８ａに当接して開度
規制される。

【００２０】片頭ピストン１９のストロークはクランク
室２ａ内の圧力とシリンダボア１ａ内の吸入圧との片頭
ピストン１９を介した差圧に応じて変わる。即ち、圧縮
容量を左右する斜板１１の傾角が変化する。クランク室
２ａ内の圧力はシリンダブロック１及びフロントハウジ
ング２の下壁に取り付けられた制御弁２２により制御さ
れる。クランク室２ａと吸入室３ａとは絞り通路１ｂを
介して連通している。

【００２１】図５及び図６に基づいて制御弁２２の内部
構成を説明する。ソレノイドハウジング２３にはソレノ
イド２４及び固定鉄芯２５が収容固定されている。固定
鉄芯２５の中心軸線上にはガイドロッド２６がスライド
可能に貫通支持されている。ガイドロッド２６には可動
鉄芯２７が止着されており、ガイドロッド２６のガイド
作用により固定鉄芯２５に対して接離可能である。可動
鉄芯２７の移動範囲は固定鉄芯２５とソレノイドハウジ
ング２３のばね受け２３ａとの間に規制される。ガイド
ロッド２６の一端にはばね受け２６ａが形成されてお
り、ばね受け２６ａとソレノイドハウジング２３の端壁
２３ｂとの間には弁開放強制ばね４９が介在されてい
る。可動鉄芯２７は弁開放強制ばね４９のばね作用によ
って固定鉄芯２５から離間する方向へ付勢されている。

【００２２】ソレノイドハウジング２３にはバルブハウ
ジング２８が結合固定されており、バルブハウジング２
８内には球状の弁体２９が収容されている。バルブハウ
ジング２８には吐出圧導入ポート２８ａ、吸入圧導入ポ
ート２８ｂ及び制御ポート２８ｃが設けられている。吐
出圧導入ポート２８ａは吐出圧導入通路３０を介して吐
出室３ｂに連通しており、吸入圧導入ポート２８ｂは吸
入圧導入通路３１を介して吸入室３ａに連通している。
制御ポート２８ｃは制御通路３２を介してクランク室２
ａに連通している。

【００２３】バルブハウジング２８の端壁と弁体２９と
の間には復帰ばね３３が介在されており、弁体２９は弁
孔２８ｄを閉塞する方向へ復帰ばね３３のばね作用を受
ける。弁孔２８ｄが閉塞されると吐出圧導入ポート２８
ａと制御ポート２８ｃとの連通が遮断される。

【００２４】ソレノイドハウジング２３とバルブハウジ
ング２８との間にはダイヤフラム３４が介在されてい
る。バルブハウジング２８内には押圧ロッド３５が吸入
圧導入ポート２８ｂと制御ポート２８ｃとを常に遮断す
るようにスライド可能に収容されている。押圧ロッド３
５の一端はダイヤフラム３４に止着されている。ばね受
け２３ａとダイヤフラム３４との間には押圧ばね５０が
介在されている。押圧ばね５０はダイヤフラム３４を介
して吸入圧力に対抗する。押圧ロッド３５は押圧ばね５
０のばね作用によって常に弁体２９に当接している。

【００２５】図７に示すように弁体２９が弁孔２８ｄを
閉塞しており、かつ可動鉄芯２７が固定鉄芯２５に接し
ている状態では、ガイドロッド２６はダイヤフラム３４
から僅かに離間している。ソレノイド２４が消磁してい
るときには、可動鉄芯２７が弁開放強制ばね４９のばね
作用によってばね受け２３ａに当接する。この当接状態
ではガイドロッド２６が押圧ロッド３５を弁体２９側に
押しており、弁体２９の弁開度が最大となる。

【００２６】図１の状態ではソレノイド２４及び傾角復
帰用電磁ソレノイド３６はいずれも励磁状態にある。ソ
レノイド２４の励磁状態では可動鉄芯２７が固定鉄芯２
５に吸着されており、ガイドロッド２６がダイヤフラム
３４から離間している。この離間状態のもとにダイヤフ
ラム３４が吸入圧導入ポート２８ｂから導入される吸入
圧力の変動に応じて変位し、この変位が押圧ロッド３５
を介して弁体２９に伝えられる。吸入圧力が高い（冷房
負荷が大きい）場合には、ダイヤフラム３４が押圧ばね
５０のばね作用に抗してガイドロッド２６側へ撓み変形
し、弁体２９の弁開度が小さくなる。クランク室２ａ内
の圧力が吸入圧力より高い場合にはクランク室２ａ内の
冷媒ガスは絞り通路１ｂを経由して吸入室３ａへ流出し
ている。従って、弁体２９の弁開度が小さくなればクラ
ンク室２ａ内の圧力が低下し、斜板傾角が大きくなる。
逆に、吸入圧力が低い（冷房負荷が小さい）場合には、
ダイヤフラム３４が押圧ばね５０のばね作用によって弁
体２９側へ撓み変形し、弁体２９の弁開度が大きくな
る。従って、クランク室２ａ内の圧力が上昇し、斜板傾
角が小さくなる。

【００２７】傾角復帰用電磁ソレノイド３６が励磁して
いるため、スプール８がバルブプレート１６から離間し
ており、スプール８の大径筒部８ａの端面がクランク室
２ａ内に突出している。従って、図１に示すように斜板
１１の傾角は、実線で示すように傾角規制突部５ｂに当
接する最大傾角位置と、鎖線で示すように斜板支持体１
０がスプール８に当接する最小傾角位置との間に規制さ
れる。即ち、斜板１１のこの傾角範囲内で吐出容量が制
御され、吐出容量が零になることはない。

【００２８】ソレノイド２４が消磁すると可動鉄芯２７
が弁開放強制ばね４９のばね作用により固定鉄芯２５か
ら離間してばね受け２３ａに当接する。この可動鉄芯２
７の移動により弁体２９の弁開度が最大となり、クラン
ク室２ａ内の圧力が急激に上昇する。又、傾角復帰用電
磁ソレノイド３６が消磁すると、スプール８が復帰ばね
２１のばね作用によってバルブプレート１６に移動当接
する。この移動当接により大径筒部８ａの端面がシリン
ダブロック１の端面に一致する。従って、クランク室２
ａ内の急激な昇圧及スプール８の移動により斜板１１の
傾角が直ちに０°となる。従って、吐出容量は零とな
り、クラッチ装着式の圧縮機においてクラッチを遮断し
たときの圧縮機無負荷状態と同じ状態が得られる。この
圧縮機無負荷状態によって車両用エンジンの全出力が車
両駆動に向けられる。

【００２９】このような圧縮機無負荷状態への移行は空
調ＯＦＦ時、車両加速時等の場合に行われる。斜板１１
の傾角が０°となった状態で圧縮機を運転しても吐出容
量が零となるため、圧縮機内及び外部冷媒回路内の冷媒
ガス圧は均一になる。そのため、クランク室２ａ内の圧
力を低下させて斜板１１を傾けることはできない。本実
施例では傾角復帰用電磁ソレノイド３６を励磁すること
によって斜板１１が傾けられる。

【００３０】傾角復帰用電磁ソレノイド３６の励磁と同
時にソレノイド２４が励磁されることにより、可動鉄芯
２７が固定鉄芯２５に吸着される。この吸着によりガイ
ドロッド２６がダイヤフラム３４から離間し、ダイヤフ
ラム３４が吸入圧導入ポート２８ｂから導入される吸入
圧力の変動に応じて変位する。即ち、斜板１１の傾角が
最小吐出作用をもたらす傾角に復帰すると同時に、斜板
１１の傾角制御が冷房負荷を反映する吸入圧力に基づい
て行われる。

【００３１】このようなクラッチレス構造の圧縮機で
は、回転軸６の周面に沿ったクランク室２ａからの冷媒
ガス洩れを防止するリップシール５３の使用条件は過酷
である。即ち、車両エンジンが駆動している限り回転軸
６は回転しており、このような長期回転継続では給油不
足が回転軸６との摺接に起因するリップシール５３の劣
化を早める。特に、斜板傾角を零にする際にはクランク
室２ａ内が吐出圧相当まで急激に高められるため、給油
不足はリップシール５３によるシール性能の相対的な低
下をもたらす。

【００３２】本実施例では回転支持体５が回転軸６と一
体的に回転しており、回転支持体５の回転力が駆動歯部
５ｃ、被動歯車４２、支軸４１、ウォーム４３及びウォ
ームホイール４０を介して外側歯体３９ａ及び内側歯体
３９ｂに伝えられる。回転軸６の回転速度は速く、この
回転速度をそのまま給油ポンプ３９に伝えたのでは油の
循環不良を来すおそれが生じる。即ち、吐出油量がクラ
ンク室２ａ底部への油還流量を上回るおそれがある。被
動歯車４２、支軸４１、ウォーム４３及びウォームホイ
ール４０からなる駆動伝達用歯車機構は回転軸６の回転
を減速して給油ポンプ３９に伝える。この減速比を程度
に調整することによって油の循環不良を回避することが
できる。

【００３３】給油ポンプ３９はクランク室２ａ底部に溜
まっている油を油吸入通路４４から吸入して油吐出通路
４５へ常時吐出し、この吐出油が回転軸６内の給油通路
６ａを経由してリップシール５３へ供給される。

【００３４】リップシール５３に十分な油が常時供給さ
れることにより、リップシール５３のシール性能が大幅
に向上する。従って、斜板傾角を零にするためにクラン
ク室２ａ内を吐出圧相当まで急激に高めた場合にも、ク
ランク室２ａ内の高圧冷媒ガスが回転軸６の周面とリッ
プシール５３との間から漏洩することはない。又、回転
軸６が長期にわたって回転継続する状態が通常状態とな
る本実施例のクラッチレス構造においても、回転軸６と
の摺接に起因するリップシール５３の劣化が抑制され、
リップシール５３の耐久期間が伸びる。

【００３５】又、被動歯車４２、支軸４１、ウォーム４
３及びウォームホイール４０からなる駆動伝達用歯車機
構はクランク室２ａ底部の油貯留部に配設されている。
そのため、これら歯車同士の噛合部の潤滑も同時に行わ
れ、駆動伝達用歯車機構を潤滑するための特別な潤滑構
造は不要である。

【００３６】本発明は勿論前記実施例にのみ限定される
ものではなく、例えば油圧ポンプとしてはトロコイドポ
ンプ以外にも内接歯車ポンプ、ねじポンプ等の採用も可
能である。又、給油ポンプの入力歯車に回転支持体の駆
動歯部を直接噛合する構成も可能である。

【００３７】又、給油ポンプから送り出される油はリッ
プシール以外の潤滑必要部位、例えば前記実施例におけ
るアンギュラベアリング４、斜板１１とシュー２０との
摺接部位といった潤滑必要部位の潤滑にも供することが
できる。

【００３８】さらに本発明は、クラッチを備えた片側ピ
ストン式可変容量圧縮機にも適用できる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、クランク
室の底部に給油ポンプを設け、回転支持体の回転力によ
って給油ポンプを駆動するようにしたので、潤滑必要部
位へ十分な油を供給し得るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を具体化した一実施例の圧縮機全体の
側断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】 図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】 図１のＣ−Ｃ線断面図である。

【図５】 給油ポンプ及び励磁状態にある制御弁の拡大
断面図である。

【図６】 給油ポンプ及び消磁状態にある制御弁の拡大
断面図である。

【符号の説明】

２ａ…クランク室、３ａ…吸入圧領域となる吸入室、３
ｂ…吐出圧領域となる吐出室、５…回転支持体、５ｃ…
駆動歯部、６…回転軸、３９…給油ポンプ、４０…入力
歯車となるウォームホイール、４２…駆動伝達用歯車機
構を構成する被動歯車、４３…駆動伝達用歯車機構を構
成するウォーム、５３…リップシール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水藤 健 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランク室、吸入室、吐出室及びこれら各
   室を接続するシリンダボアを区画形成し、シリンダボア
   内に片頭ピストンを往復直線運動可能に収容するハウジ
   ング内の回転軸上にスライド可能かつ傾動可能に斜板を
   支持すると共に、回転軸上の回転支持体に斜板を傾動可
   能に連係し、クランク室内の圧力と吸入圧との片頭ピス
   トンを介した差により斜板の傾角を制御する片側ピスト
   ン式可変容量圧縮機において、 前記クランク室の底部に給油ポンプを設ける共に、給油
   ポンプに入力歯車を取り付け、前記回転支持体の周縁に
   駆動歯部を設け、給油ポンプの入力歯車と回転支持体の
   駆動歯部との間に駆動伝達用歯車機構を介在、又は入力
   歯車と回転支持体の駆動歯部とを直接噛合した片側ピス
   トン式可変容量圧縮機における潤滑構造。