JPH062653A - 容量可変型斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】単頭ピストン形式の可変容量型斜板式圧縮機に
おいて、摺動特性及び軽量化の要請に応えつつ、高速運
転時における斜板の制御能力を向上させる。 【構成】アルミニウム合金よりなる斜板６に、鉄系材料
よりなる環状の芯体１４が鋳包まれている。斜板６は芯
体１４の分だけ慣性質量が増大しているので、ピストン
慣性力に対抗する力も大きくなり、高速運転時において
も斜板傾角を安定に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両空調装置等に用い
られる容量可変型斜板式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の容量可変型斜板式圧縮機（以下、
単に圧縮機という）として、特開昭６０−１７５７８３
号公報に開示されたものが知られている。この圧縮機
は、複数のシリンダボアを有するシリンダブロックがセ
ンターハウジング内で中央部に配置されており、その前
方端は密閉状のクランク室を形成してフロントハウジン
グにより閉塞され、その後方端は弁板を介してリヤハウ
ジングにより閉塞されている。リヤハウジングには、シ
リンダボアと連通する吸入室及び吐出室が設けられてい
る。そして、シリンダブロックの中心軸孔には駆動軸が
挿嵌支承されており、この駆動軸にはクランク室内に回
転支持体が同期回転可能に支持されるとともに、スライ
ダが軸方向に摺動可能に嵌挿されている。上記回転支持
体にはヒンジ機構を介して斜板が連結され、この斜板は
上記スライダと球帯内面によって摺接することにより駆
動軸に支承されている。こうして斜板は、ヒンジ機構及
びスライダを介して駆動軸と同期回転及び傾斜角変位可
能になされている。また、斜板には、各シリンダボア内
に嵌入された単頭形のピストンが連結機構としての一対
のシューを介して係留されている。そして、シリンダブ
ロックには、クランク室と吸入室とを連通し、クランク
室の圧力を制御する制御弁によって開閉される連通孔が
設けられている。

【０００３】この圧縮機では、駆動軸の駆動に伴って斜
板が回転すると、斜板の傾斜角に応じた揺動運動がシュ
ーを介してピストンの往復動に変換されるので、ピスト
ンがシリンダボア内で往復動する。これにより、吸入室
からシリンダボア内に冷媒ガスが吸入され、冷媒ガスは
圧縮された後吐出室へ吐出される。そして、吐出室へ吐
出される冷媒ガスの圧縮容量は、制御弁によるクランク
室内の圧力調整により制御される。すなわち、制御弁が
連通孔を開放することによりクランク室を吸入室と連通
させれば、ピストンに作用する背圧が下がることによ
り、ヒンジ機構及びスライダの作動により斜板の傾斜角
が大きくなる。これにより、ピストンのストロークが伸
長されて圧縮容量は大きくなる。

【０００４】逆に、制御弁が連通孔を閉鎖することによ
りブローバイガスでクランク室の圧力が高くなれば、ピ
ストンに作用する背圧が上がることにより、斜板の傾斜
角が小さくなる。これにより、ピストンのストロークが
短縮されて圧縮容量は小さくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におけ
る圧縮機においては、同材質間での摺動を避けることに
より摺動特性を向上させるために、斜板及びピストンを
アルミニウム合金、例えば耐摩耗性に優れたアルジル合
金（Ａｌ−Ｓｉ系）で形成するとともに、シューを鉄系
材料で形成することがなされている。また、圧縮機の軽
量化の要請に応えるためにも、シューに比べて大きな部
材である斜板及びピストンをアルミニウム合金で形成
し、シューを鉄系材料で形成した方が好ましい。

【０００６】しかし、アルミニウム製の斜板を用いた圧
縮機は以下に示すような欠点がある。すなわち、圧縮機
の高速回転時には、シューを介してピストンから斜板に
作用する圧縮荷重、つまりピストン慣性力が大きくな
り、慣性質量の小さなアルミニウム合金製の斜板では、
このピストン慣性力に耐えうることができなくなり、斜
板傾角の制御不能をきたすという欠点がある。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、軽量化の要請に応えつつ、高速運転時における斜
板の制御能力を向上させることを解決すべき技術課題と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の圧縮機は、上記
課題を解決するため、前記斜板をアルミニウム系材料で
形成するとともに、該斜板には鉄系材料よりなる環状の
芯体を鋳包むという新規な手段を採用している。

【０００９】

【作用】圧縮機では、駆動軸の駆動に伴って斜板が回転
すると、該斜板の傾斜角に応じた揺動運動が連結機構を
介してピストンの往復動に変換される。このとき、斜板
には連結機構を介してピストン慣性力が作用する。そし
て、このピストン慣性力は、圧縮機が高速運転になるほ
ど大きくなる。

【００１０】本発明の圧縮機は、アルミニウム系材料よ
りなる斜板に鉄系材料よりなる環状の芯体が鋳包まれて
おり、該芯体の分だけ斜板の慣性質量が増大しているの
で、上記ピストン慣性力に対抗する力も大きくなり、安
定した斜板傾角の制御が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を単頭ピストンを備えた容量可
変型斜板式圧縮機に具体化した実施例を図面を参照しつ
つ説明する。この圧縮機は、図１に示すように、複数の
シリンダボア１ａを有するシリンダブロック１が中央部
に配置されており、その前方端は密閉状のクランク室
（斜板室）２ａを形成してフロントハウジング２により
閉塞され、その後方端は弁板１３を介してリヤハウジン
グ３により閉塞されている。リヤハウジング３には、シ
リンダボア１ａと連通する吸入室３ａ及び吐出室３ｂが
設けられている。そして、シリンダブロック１の中心軸
孔には駆動軸４が挿嵌支承されており、この駆動軸４に
はクランク室２ａ内に回転支持体５が同期回転可能に支
持されている。なお、上記複数のシリンダボア１ａは駆
動軸４の周りに平行配置されている。回転支持体５には
ヒンジ機構Ｍを介して斜板６が連結されている。ヒンジ
機構Ｍは、回転支持体５に貫設された長孔５ａと、この
長孔５ａに係合され斜板６の基部６１に固着されたスイ
ングプレート７に固着されたヒンジピン７ａとからな
る。また斜板６と駆動軸４との間にスライダとしてのヒ
ンジボール１０が介在されている。このヒンジボール１
０は駆動軸４の軸線方向にばね１１を介して摺動可能に
嵌挿されており、外周面では斜板６との間で球面接触を
維持している。こうして斜板６は、回転支持体５を介し
て駆動軸４と同期回転可能になされているとともに、ヒ
ンジ機構Ｍ及びヒンジボール１０を介して傾斜角変位可
能になされている。

【００１２】上記斜板６はＡｌ−Ｓｉ系のアルミニウム
合金よりなり、図２に示すように駆動軸４を挿通し、ヒ
ンジボール１０を受け入れるための球帯内面６１ｂが形
成された中心孔６１ａを有する基部６１と、この基部６
１の後端側の外周面から半径方向に一体的に延出する環
状平坦部６２とから構成されている。そして、斜板６の
後端側には、基部６１及び環状平坦部６２に及んで鉄系
材料よりなる環状の芯体１４が鋳包まれている。この芯
体１４は、図３及び図４に示すように、ボス部１４１
と、ボス部１４１の外周面から半径方向に一体的に延出
するリング状フランジ部１４２とから構成されている。
また芯体１４の外縁部には周方向に並ぶ複数（本実施例
では３６個）の小孔１４ａが貫設され、芯体１４の内縁
部にも周方向に並ぶ複数（本実施例では１２個）の大孔
１４ｂが貫設されている。そして、芯体１４の外周端面
は斜板６の環状平坦部６２の外周端面と同一面となり、
芯体１４の表裏面及び内周端面はアルミニウム合金で覆
われるとともに芯体１４の小孔１４ａ及び大孔１４ｂも
アルミニウム合金で埋め尽くされている。なお、芯体１
４の表面全面にはメッキ処理によりニッケルメッキ膜が
形成されている。これにより、本来接合性に劣るアルミ
ニウム合金と鉄系材料との接合性が高められている。ま
た、この斜板６は、上記所定形状の芯体を製造し、アル
ミニウム溶湯中で鋳包んだ後、加圧成形することにより
製造した。

【００１３】上記斜板６には、各シリンダボア１ａ内に
往復動可能に嵌入された単頭形のピストン８が連結機構
としての一対のシュー９、９を介して係留されている。
各シュー９は、斜板６の環状平坦部６２の各平面と当接
する平面をもち、その背後に半球部が膨出されている。
この各シュー９の半球部は、ピストン８の首部に凹刻さ
れた半球支承面に係合されている。なお、ピストン８は
Ａｌ−Ｓｉ系のアルミニウム合金よりなり、シュー９は
鉄系材料よりなる。

【００１４】またシリンダブロック１には、クランク室
２ａと吸入室３ａとを連通する連通孔１ｂが設けられて
おり、この連通孔１ｂはクランク室２ａの圧力を調整す
る制御弁１２によって開閉される。この圧縮機において
も、前記従来の圧縮機と同様に、駆動軸４の駆動に伴っ
て斜板６が回転すると、各ピストン８がシリンダボア１
ａ内を往復動し、これにより吸入室３ａからシリンダボ
ア１ａ内に冷媒ガスが吸入され、冷媒ガスは圧縮された
後吐出室３ｂへ吐出される。

【００１５】そして、図１に示すように、吐出室３ｂへ
吐出される冷媒ガスの圧縮容量は、制御弁１２によるク
ランク室２ａ内の圧力調整により制御される。すなわ
ち、例えば制御弁１２がクランク室２ａと吸入室３ａと
を連通すれば、ピストン８に作用する背圧が下がること
により、斜板６の傾斜角が大きくなる。つまり、ヒンジ
機構Ｍのヒンジピン７ａが長孔５ａ内で駆動軸４から遠
い位置へ変動するとともにヒンジボール１０が前進し、
斜板６がヒンジボール１０の外周面に沿って俯伏方向に
回動する。これにより、ピストン８のストロークが伸長
されて圧縮容量は大きくなる。

【００１６】逆に、制御弁１２が連通孔１ｂを閉鎖する
ことによりブローバイガスでクランク室２ａの圧力が高
くなれば、ピストン８に作用する背圧が上がることによ
り、斜板６の傾斜角が小さくなる。つまり、ヒンジ機構
Ｍのヒンジピン７ｂが長孔５ａ内で駆動軸４に近い位置
へ変動するとともにヒンジボール１０が後退し、斜板６
がヒンジボール１０の外周面に沿って仰立方向に回動す
る。これにより、ピストン８のストロークが短縮されて
圧縮容量は小さくなる。

【００１７】ここで、駆動軸４の駆動に伴って斜板６が
回転すると、該斜板６の傾斜角に応じた揺動運動がシュ
ー９を介してピストン８の往復動に変換されるわけだ
が、このとき、斜板６にはシュー９を介してピストン慣
性力が作用する。そして、このピストン慣性力は、圧縮
機が高速運転になるほど大きくなる。本実施例の圧縮機
は、アルミニウム合金よりなる斜板６に鉄系材料よりな
る芯体１４が鋳包まれており、該芯体１４の分だけ斜板
の慣性質量が増大しているので、上記ピストン慣性力に
対抗する力も大きくなり、斜板傾角の制御能力が向上す
る。したがって、本実施例の圧縮機は、高速運転時にお
ける斜板６の斜板傾角の制御性に優れるので、高速運転
時においても安定した可変容量の制御が可能となる。

【００１８】しかも、斜板６及びピストン８はアルミニ
ウム合金よりなり、かつシュー９は鉄系材料よりなるの
で、これらの部材間での摺動特性に優れたものとなり耐
久性か向上する。また、斜板６及びピストン８が軽量の
アルミニウム合金よりなるので、圧縮機の軽量化にも貢
献する。さらに、本実施例の斜板６は、鉄製芯体１４が
鋳包まれている分だけ強度的にも優れたものとなり、ア
ルミニウム系材料のみからなる斜板と比較して耐久性が
向上する。

【００１９】なお、本発明は前記実施例に限定させるも
のではなく、例えば、特開平２−４９９５号公報に開示
される両頭ピストンを備えた容量可変型斜板式圧縮機に
適用しても良く、即ち、斜板傾角を制御して圧縮容量を
変化させる容量可変型斜板圧縮機に適用することができ
る。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の圧縮機で
は、アルミニウム系材料よりなる斜板に鉄系材料よりな
る芯体を鋳包むことにより、軽量化の要請に応えつつ、
高速運転時において斜板による安定した可変容量の制御
を可能とし、かつ斜板の耐久性の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の圧縮機の縦断面図である。

【図２】実施例の圧縮機に係る斜板の断面図である。

【図３】実施例の圧縮機に係る芯体の平面図である。

【図４】実施例の圧縮機に係る芯体を示し、図３のＡ−
Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１…シリンダブロック ２、３…ハウジング
２ａ…クランク室 １ａ…シリンダボア ４…駆動軸
５…回転支持体 ６…斜板 ８…ピストン
９…シュー １０…ヒンジボール １４…芯体
Ｍ…ヒンジ機構

フロントページの続き (72)発明者 園部 正法 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】ハウジングにクランク室、吸入室、吐出室
   及びこれらと接続された複数のシリンダボアが区画形成
   されるとともに、各該シリンダボアにはそれぞれピスト
   ンが往復動可能に収容され、該ハウジングに支持された
   駆動軸には該クランク室内に位置する回転支持体が同期
   回転可能に支持され、該回転支持体との間にヒンジ機構
   を介しかつ該駆動軸との間にスライダを介して斜板が同
   期回転及び傾斜角変位可能に枢支され、該斜板と該ピス
   トンとの間には該斜板の揺動運動を各該ピストンの往復
   動に変換する連結機構が介装され、該斜板の傾斜角を制
   御して圧縮容量を変化するように構成した容量可変型斜
   板式圧縮機において、 前記斜板はアルミニウム系材料で形成されるとともに、
   該斜板には鉄系材料よりなる環状の芯体が鋳包まれてい
   ることを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。