JPH0633769B2 - 可変容量式圧縮機における始動時の容量設定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．発明の目的 (1)産業上の利用分野 本発明は自動車用冷房装置等に作用される可変容量式圧
縮機において、揺動斜板の角変位位置を制御するスリー
ブの始動時の位置を規制する装置に関するものである。

(2)従来の技術 従来前記可変容量式圧縮機は、たとえば米国特許第４４
７５８７１号明細書に開示される。ところでかかる従来
のものでは回転軸上のスリーブの両側に２つのばねが相
対向して配設され、これらのばねの荷重バランスにより
スリーブ位置を決め、これにより圧縮機の始動時におけ
る圧縮機の容量が決まるようになっている。

(3)発明が解決しようとする課題 ところで可変容量式圧縮機では、できるだけ小容量状態
で始動して立上りトルクを低減し、各部材の強度やクラ
ッチ容量を小さく設定できるようにし、その結果圧縮機
の小型化、軽量化、コストダウンを図ることが望ましい
が、前記従来のものでは揺動斜板の角変位位置を変更す
るスリーブの両側にかかるばね荷重は第５図において直
線ａ，ｂで示すようになり、始動時の前記スリーブ位置
はスリーブの左右移動に伴うフリクションの大きさによ
って望ましい所望の設定位置に対してある範囲で左右に
ばらつくことになり、そのため各部材の強度、クラッチ
の容量を設計するにあたって前記ばらつき範囲のうち容
量の最大に近いところを基準にする必要を生じ、各部材
の強度、クラッチの容量が必要以上に大きくなり、圧縮
機の大型化、重量増、コストアップを招く原因になると
いう問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、圧縮機始動
時のスリーブを常に最適の設定位置に保持して各部材、
クラッチにかかる負荷を低減できるようにして前記従来
のものの問題点を解決できるようにした構成簡単な可変
容量式圧縮機における始動時の容量設定装置を提供する
ことを目的とするものである。

Ｂ．発明の構成 (1)課題を解決するための手段 前記目的達成のため、本発明によれば、ハウジング、シ
リンダブロックおよびシリンダヘッドを備えた圧縮機本
体と；この圧縮機本体に回転自在に支承される回転駆動
軸と；前記ハウジング内において回転駆動軸の軸本体に
摺動可能に嵌合支持されるスリーブと；このスリーブに
前記回転駆動軸の軸線と直交する軸線回りに揺動可能に
支持されて回転駆動軸に連結されるジャーナルと；この
ジャーナルに支承され前記軸線回りの揺動のみが許容さ
れる揺動斜板と；この揺動斜板に複数本のコンロッドを
介して連結される複数の作動ピストンと；前記シリンダ
ブロックの、前記回転駆動軸回りに配設され、前記複数
の作動ピストンを摺動自在に嵌合する複数のシリンダと
を備え、前記スリーブの摺動制御により前記ジャーナル
および揺動斜板の角変位位置を変化させて、前記作動ピ
ストンの作動ストロークを変更するようにした可変容量
式圧縮機において、前記回転駆動軸は、前記スリーブの
軸方向一側において前記軸本体に環状の段差係止部を介
して連なる小径軸部を有し、その小径軸部には、前記段
差係止部及び前記スリーブに係合し得るストッパと、こ
のストッパを前記段差係止部側に弾発する第１ばねとが
嵌装され、前記スリーブと圧縮機本体間には、該スリー
ブの軸方向他側において該スリーブを常に前記ストッパ
側に弾発する第２ばねが配設され、圧縮機の始動時に前
記第１ばねが第２ばねの弾発力に抗して前記ストッパを
前記段差係止部との係止位置に留めて、該ストッパと係
合する前記スリーブを定位置に保持し得るように、該ス
リーブが前記定位置に在る状態での第２ばねのばね荷重
が、該ストッパが前記係止位置に在る状態での第１ばね
のばね荷重よりも弱く設定される。

(2)作 用 圧縮機の停止時や始動時においては、第１ばねが第２ば
ねの弾発力に抗してストッパを段差係止部との係止位置
に留めることで、該ストッパと係合するスリーブを常に
定位置に位置決め保持することができるため、このスリ
ーブの位置に合せて圧縮機の各部材の強度、クラッチの
容量等を設計できるようになる。即ち、従来の此の種圧
縮機のように始動時のスリーブ位置にばらつきを生じる
不都合は回避されるから、そのばらつきを考慮して各部
材の強度やクラッチ容量を必要以上に大きく設計する必
要はなくなる。

(3)実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

第１図には本実施例における可変容量式圧縮機Ｃの要部
が縦断して示されており、この図において、前記圧縮機
Ｃの圧縮機本体１は、中空円筒状のハウジング２と、そ
の開口端面に固着されるシリンダブロック３と、さらに
その端面に重合されるシリンダヘッド４とを体に結着し
て全体として円筒状に構成される。

前記シリンダブロック３と、ハウジング２の端壁２_１に
は、該ハウジング２内を縦通する回転駆動軸５がラジア
ルニードル軸受６，７を介して回転自在に支承される。
この回転駆動軸５は圧縮機本体１の軸線Ｌ_１上にあり、
その圧縮機本体１より突出する突出端にはクラッチを内
蔵した駆動プーリ８が一体に連結される。この駆動プー
リ８は図示しないエンジン等の駆動源に連動されて回転
駆動されるようになっている。

前記シリンダブロック３には、軸線Ｌ_１を中心とする同
心円上に等間隔を存して放射状に複数個のシリンダ９が
前記回転駆動軸５と平行に形成されており、これらのシ
リンダ９にはそれぞれ作動ピストン１０が摺動自在に嵌
合されている。そして各ピストン１０は各シリンダ９内
を圧縮室１２と背圧室１３とに区画している。また各作
動ピストン１０の背圧室１３側背面にはコンロッド１１
の球状の一端が回転自在に連結されており、各コンロッ
ド１１はシリンダ９内を軸方向にのびその球状の他端
は、ハウジング２内に達しており、後述する斜板式駆動
機構Ｄの揺動斜板１９に回動自在に連結されている。

次に前記斜板式駆動機構Ｄの構造について説明すると、
前記ハウジング２の作動室１４内において、前記回転駆
動軸５の軸本体５ｍには、スリーブ１５が軸方向に摺動
可能に嵌合支持されている。このスリーブ１５の左右両
側には、回転駆動軸５の軸線Ｌ_１と直交する軸線Ｌ
_２（第１図紙面の直角）上に中心をもつ左右一対のピボ
ット軸１６が一体に突設されている。前記左右ピボット
軸１６には、盤状のジャーナル１７が回転駆動軸５の軸
方向に前後に揺動できるように支承される。前記ジャー
ナル１７の、前記スリーブ１５を囲むように延びる円筒
部１７_１にはラジアル軸受１８を介して揺動斜板１９が
回転自在に支承され、この揺動斜板１９とジャーナル１
７の対向面間にはスラストニードル軸受２０が介在され
ている。揺動斜板１９の外端には回り止め部材２１が連
結ピン２２により連結され、この回り止め部材２１は作
動室１４内にシリンダブロック３とハウジング２の端壁
２_１間にわたって回転駆動軸５と平行に形成した案内溝
２３にスライド可能に係合されている。そして前記案内
溝２３と回り止め部材２１とは、揺動斜板１９の回り止
め機構２４を構成している。

作動室１４内において前記回転駆動軸５には、その径方
向にドライブピン２５が一体に突設され、このドライブ
ピン２５の先端には、連結腕２６が一体に形成されてお
り、この連結腕２６には円弧状係合孔２７が穿設され、
これらの係合孔２７にジャーナル１７の取付片１７_２に
一体に突設した係合ピン２８が摺動自在に係合されてい
る。そして円弧状の係合孔２７はその長さ範囲で揺動斜
板１９のピボット軸１６回りの揺動を許容する。そして
回転駆動軸５の回転に応じてジャーナル１７が回転す
る。

揺動斜板１９の一面には前述のように、複数のピストン
１０に連なるコンロッド１１の球状他端が回動自在に連
結される。したがって揺動斜板１９のピボット軸１６の
軸線Ｌ_２回りの角変位位置に応じて各作動ピストン１０
の作動ストロークすなわち吐出量が定まる。

前記回転駆動軸５は、スリーブ１５よりシリンダブロッ
ク３側において前記軸本体５ｍに環状の段差係止部５_１
を介して連なる小径軸部５_２を一体に有しており、この
小径軸部５_２には、圧縮コイルばねよりなる第１ばねＳ
Ｐ_１が嵌装されこの第１ばねＳＰ_１の一端は小径軸部５
_２に嵌合係止されるばね座３０に係合し、またその他端
は前記段差係止部５_１に係止される環状のストッパ３１
に係合されている。そして前記ストッパ３１は、前記ス
リーブ１５が第１図において左に摺動するとき、その一
端面と係合してこの第１ばねＳＰ_１を圧縮するように作
用する。そして前記第１ばねＳＰ_１のばね荷重は第４図
に示すようにスリーブ１５が容量増側、すなわち右側に
移動するにつれて減ずる。

前記ハウジング２には、その端壁２_１中央部に、外方に
突出した有底円筒状のシリンダ筒部３２が回転駆動軸５
と同心に一体に突設され、このシリンダ筒部３２に形成
される環状のシリンダ３２_１内に環状の制御ピストン３
３が摺動自在に嵌合されている。この制御ピストン３３
の内，外周面には、軸方向に齟齬させてシールリングＳ
_１，Ｓ_２がそれぞれ嵌着されており、これらのシールリ
ングＳ_１，Ｓ_２は、シリンダ３２_１と制御ピストン３３
との内外摺動面間を流体密にシールする。而して前記シ
ールリングＳ_１，Ｓ_２は、前述のように制御ピストン３
３の軸方向に齟齬されていることにより、制御ピストン
３３にこれを傾けようとする力が作用してもこの力に対
抗して制御ピストン３３の傾きを抑制するように作用す
る。

制御ピストン３３とシリンダ筒部３２の端壁間に制御圧
室３４が画成される。制御圧室３４内には、圧縮コイル
ばねよりなる第２ばねＳＰ_２が収容されており、このば
ねＳＰ_２の両端は、前記制御ピストン３３とシリンダ筒
部３２の端壁間に係合されており、前記制御ピストン３
３を第１図左方、すなわち作動室１４側に偏倚してい
る。制御ピストン３３の作動室１４側端部はアンギュラ
ボール軸受３５を介して制御プレート３６に回転自在に
支承される。制御プレート３６は軸方向に延びる円筒部
３６_１が一体に形成され、この円筒部３６_１は回転駆動
軸５の外周面に回転自在に嵌挿支持されてその端面は、
前記第２ばねＳＰ_２の弾発力により前記スリーブ１５の
端面に係合される。また前記円筒部３６_１には軸方向の
スリット３７が穿設され、このスリット３７を前記ドラ
イブピン２５が貫通しており、回転駆動軸５と制御プレ
ート３６とは一体となって回転する。また制御プレート
３６の背面とハウジング２の端壁２_１間にはスラストニ
ードル軸受３８が介在される。制御ピストン３３が左右
に摺動すれば、これに追従してスリーブ１５が軸方向に
移動しそれに応じてジャーナル１７および揺動斜板１９
のピボット軸１６まわりの角変位位置が変化する。すな
わち第１図において制御ピストン３３が左方に移動した
ときスリーブ１５も左方に移動し、それに応じてジャー
ナル１７および揺動斜板１９が時計方向に回動して各作
動ピストン１０の摺動ストロークが小となり、また制御
ピストン３３が右方に移動したとき、作動ピストン１０
にかかる作動圧によりスリーブ１５も右方に移動し、そ
れに応じてジャーナル１７および揺動斜板１９が第１図
反時計方向に回動し、各作動ピストン１０の摺動ストロ
ークが大きくなる。

短円筒状のシリンダヘッド４は仕切板４０を介して前記
シリンダブロック３の端面にパッキン４１を介して固着
され、このシリンダヘッド４の中央部には吐出室４２が
形成されこの吐出室４２のシリンダブロック３との境界
は前記仕切板４０によって仕切られる。そしてこの吐出
室４２にはシリンダヘッド４に形成した吐出管路４４が
連通される。またシリンダヘッド４には、前記吐出室４
２を囲繞するように吸入室４５が形成され、この吸入室
４５のシリンダブロック３との境界も前記仕切板４０に
よって仕切られる。そしてこの吸入室４５はシリンダブ
ロック３に穿設した連通路４６を介してハウジング２内
の作動室１４に連通される。さらに作動室１４には、ハ
ウジング２の壁面に形成した吸入管路４７が連通され
る。

前記仕切板４０には、吐出室４２とシリンダ９の圧縮室
１２を連通する吐出口４８が穿設されており、この吐出
口４８には作動ピストン１０が圧縮作動しているとき吐
出口４８を開く吐出弁４９が設けられる。さらに仕切板
４０には前記吸入室４５とシリンダ９の圧縮室１２とを
連通する吸入口５０が穿設されており、この吸入口５０
には作動ピストン１０が吸入作動しているときこの吸入
口５０を開く吸入弁５１が設けられる。

圧縮機Ｃの吸入行程により、複数の作動ピストン１０が
順次に往復動するとき、冷媒は吸入管路４７、作動室１
４、連通路４６を通って吸入室４５に入り、そこから吸
入弁５１を開弁して圧縮室１２に吸入される。また圧縮
機Ｃの圧縮行程により圧縮室１２内の圧縮冷媒は吐出弁
４９を開弁し、吐出室４２から突出管路４４に圧送され
る。

前述のように構成される可変容量式圧縮機の容量制御は
制御弁Ｖによって行われる。次にこの制御弁Ｖの構成に
ついて説明すると、この制御弁Ｖは吐出室４２に通じる
吐出通路５２、前記作動室１４および連通路４６を介し
て吸入室４５に通じる吸入通路５３、および前記制御圧
室３４に通じる制御通路５４との間に介設される。

ハウジング２の端壁２_１に形成した弁ハウジング５５内
には、弁本体５６が設けられる。この弁本体５６は弁ハ
ウジング５５内に吐出通路５２の連通する吐出圧弁室５
７を画成するとともにその内部に吸入通路５３の連通す
る吸入圧弁室５８が形成され、さらに制御通路５４の連
通する通路５９が形成されており、この通路５９は前記
吐出圧弁室５７と吸入圧弁室５８とを連通する。

前記弁本体５６には、前記吐出圧弁室５７および通路５
９間を連通、遮断可能な第１弁機構６０と、連通５９お
よび吸入圧弁室５８を連通、遮断可能な第２便機構６１
とを備える。

前記第１弁機構６０は、弁本体５６に形成した弁座６２
に着座可能な球状の弁体６３と、該弁体６３を閉弁方向
に付勢する弁ばね６４と、弁体６３を開弁方向に作動す
るためのプッシュロッド６５とを備えており、前記弁体
６３と弁ばね６４は弁室５７に設けられ、プッシュロッ
ド６５は前記通路５９内を移動可能に縦通される。

また第２弁機構６１は弁本体５６に形成した弁座６７に
着座可能で前記ブッシュロッド６５と一体のスプール弁
６８と該弁６８を閉弁方向に付勢する弁ばね６９とを備
え、前記スプール弁６８と弁ばね６９は、弁本体５６内
に形成した、前記吸入圧弁室５８に収容される。

前記吸入圧弁室５８内には、前記弁ばね６９を囲繞する
とともにその両端が前記スプール弁６８および吸入圧弁
室５８の端板５８_１に流体密に接続されるベローズ７０
が収容されており、このベローズ７０内は端板５８_１に
穿設した通孔７１を介して大気に連通されている。した
がって吸入圧弁室５８内の吸入圧力Ｐｓが上昇するとベ
ローズ７０は収縮して第２弁機構６１を開弁し、また吸
入圧弁室５８内の吸入圧力Ｐｓが下降するとベローズ７
０は膨脹して第１弁機構６０を開弁する。

次に吐出容量の可変制御作用について説明すると、冷房
装置は冷房負荷が大となると吸入圧力Ｐｓが上昇し、冷
房負荷が小となれば吸入圧力Ｐｓが下降する特性がある
ので、いま冷房負荷が減少して吸入圧力Ｐｓが低下する
と、第１弁機構６０の弁体６３が開弁して吐出通路５２
と制御通路５４が連通して吐出圧力Ｐｄにより、制御圧
室３４の制御圧力Ｐｃが上昇しそれに応じて制御ピスト
ン３３は第２ばねＳＰ_２の弾発力に助成されて第１図左
方に移動し、制御プレート３６を介して第３図（Ａ）よ
り（Ｂ）に示すようにスリーブ１５を左方に移動する。
これによりジャーナル１７はピボット軸１６回りに時計
方向に回動すなわち揺動斜板１９を起立方向に回動す
る。したがって、複数の作動ピストン１０の作動ストロ
ークは小さく圧縮機の吐出容量は減少する。そして圧縮
機の容量が最小になるときは第３図（Ｂ）に示すように
スリーブ１５は左限に達し、ストッパ３１を介して第１
ばねＳＰ_１を圧縮する。

次に空調装置の負荷が増大して収入圧力Ｐｓが上昇する
と、今度はベローズ７０が収縮するので、第２弁機構６
１のスプール弁６８が開弁するとともに第１弁機構６０
が閉弁するので、通路５９と吸入圧通路５３とが連通し
て制御圧室３４の圧力Ｐｃが減少し、それに応じて制御
ピストン３３が第１図右方に移動する。これによりスリ
ーブ１５は複数の作動ピストン１０にかかる作動圧をう
けて右方に移動する。これによりジャーナル１７はピボ
ット軸１６回りに反時計方向に移動して揺動斜板１９を
同方向に傾倒させ各作動ピストン１０の作動ストローク
が大きくなり圧縮機Ｃの吐出容量が増大する。

以上のようにして可変容量式圧縮機Ｃの吐出容量が制御
される。

ところでこの可変容量式圧縮機Ｃは、その始動時の状態
では、第３図（Ｃ）に示すように第２ばねＳＰ_２の弾発
力はスリーブ１５をストッパ３１に当るまで左方に移動
させ、この時点での第２ばねＳＰ_２のばね荷重Ｆ_２（第
４図）は当然にスリーブ１５の左方への移動に伴うフリ
クションよりも大きく設定される。

一方第１ばねＳＰ_１の弾発力は、ストッパ３１を回転駆
動軸５の段差係止部５_１に弾発係止させる。そしてこの
時点でのばねＳＰ_１のばね荷重Ｆ_１（第４図）は、前記
第２ばねＳＰ_２のばね荷重Ｆ_２に、スリーブ１５の右方
への移動に伴うフリクションを加えたものよりも大きく
設定される。

以上の第１，第２ばねＳＰ_１，ＳＰ_２のばね荷重設定に
より圧縮機Ｃはその始動時にはスリーブは常に第３図
（Ｃ）に示す設定位置に保持され、この位置ではストッ
パ３１は第１ばねＳＰ_１の弾発力で段差係止部５_１に係
止されてストップ位置に保持され、スリーブ１５は第２
ばねＳＰ_２の弾発力でストッパ３１の一側に係合され
る。

したがって前記従来のものでは、圧縮機の始動時のスリ
ーブ位置のばらつきを考慮して各部材の強度やクラッチ
容量を必要以上に大きく設定していたのに対し、この実
施例のものでは第４図に示すように圧縮機の始動時では
スリーブ１５は常に一定の設定位置に保たれるので、そ
のスリーブ位置に合せて各部材の強度、クラッチ容量等
を従来のものよりも小さく適正値に設計することができ
る。

なおこの実施例では、本発明装置を自動車用の冷房装置
に適用される可変容量式圧縮機に適用した場合を説明し
たが、これを他の可変容量式圧縮機にも適用できること
は勿論である。

Ｃ．発明の効果 以上のように本発明によれば、可変容量式圧縮機におい
てその停止時や始動時には、第１ばねが第２ばねの弾発
力に抗してストッパを段差係止部との係止位置に留める
ことで、該ストッパと係合するスリーブを常に定位置に
位置決め保持することができるので、このスリーブの位
置に合せて圧縮機の各部材の強度、クラッチの容量等を
設計できるようになり、従って、従来の此の種圧縮機の
如く始動時のスリーブ位置のばらつきを考慮する必要の
あるものに比べて前記各部材の強度、クラッチの容量等
を小さく設定でき、圧縮機全体の小型軽量化およびコス
ト節減に大いに寄与することができる。

しかも上記ストッパ及び第１ばねは、回転駆動軸の、ス
リーブが摺合する軸本体に、段差係止部を介して連なる
小径軸部に嵌装されるから、該回転駆動軸の段差を、ス
トッパと協働するスリーブ位置決め手段にそのまま利用
できると共に、該ストッパ及び第１ばねの、回転駆動軸
外周からの径方向張出しを極力抑えることができ、従っ
てスリーブ位置決め手段の構造簡素化と小型化に寄与す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
装置を備えた可変容量式圧縮機の、要部縦断側面図、第
２図は第１図II−II線に沿う拡大断面図、第３図（Ａ）
〜（Ｃ）は本発明装置の作動状態を示す第１図の部分
図、第４図はスリーブと第１，第２ばねとの関係を示す
線図、第５図は従来のもののスリーブと一対のばねとの
関係を示す線図である。 Ｌ_１，Ｌ_２……軸線、ＳＰ_１，ＳＰ_２……第１，第２ば
ね、 １……本体、２……ハウジング、３……シリンダブロッ
ク、４……シリンダヘッド、５……回転駆動軸、５_１…
…段差係止部、５_２……小径軸部、５ｍ……軸本体、１
０……作動ピストン、１１……コンロッド、１５……ス
リーブ、１７……ジャーナル、１９……揺動斜板、３１
……ストッパ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング（２）、シリンダブロック
   （３）およびシリンダヘッド（４）を備えた圧縮機本体
   （１）と；この圧縮機本体（１）に回転自在に支承され
   る回転駆動軸（５）と；前記ハウジング（２）内におい
   て回転駆動軸（５）の軸本体（５ｍ）に摺動可能に嵌合
   支持されるスリーブ（１５）と；このスリーブ（１５）
   に前記回転駆動軸（５）の軸線（Ｌ_１）と直交する軸線
   （Ｌ_２）回りに揺動可能に支持されて回転駆動軸（５）
   に連結されるジャーナル（１７）と；このジャーナル
   （１７）に支承され前記軸線（Ｌ_２）回りの揺動のみが
   許容される揺動斜板（１９）と；この揺動斜板（１９）
   に複数本のコンロッド（１１）を介して連結される複数
   の作動ピストン（１０）と；前記シリンダブロック
   （３）の、前記回転駆動軸（５）回りに配設され、前記
   複数の作動ピストン（１０）を摺動自在に嵌合する複数
   のシリンダ（９）とを備え、前記スリーブ（１５）の摺
   動制御により前記ジャーナル（１７）および揺動斜板
   （１９）の角変位位置を変化させて、前記作動ピストン
   （１０）の作動ストロークを変更するようにした可変容
   量式圧縮機において、 前記回転駆動軸（５）は、前記スリーブ（１５）の軸方
   向一側において前記軸本体（５ｍ）に環状の段差係止部
   （５_１）を介して連なる小径軸部（５_２）を有し、その
   小径軸部（５_２）には、前記段差係止部（５_１）及び前
   記スリーブ（１５）に係合し得るストッパ（３１）と、
   このストッパ（３１）を前記段差係止部（５_１）側に弾
   発する第１ばね（ＳＰ_１）とが嵌装され、前記スリーブ
   （１５）と圧縮機本体（１）間には、該スリーブ（１
   ５）の軸方向他側において該スリーブ（１５）を常に前
   記ストッパ（３１）側に弾発する第２ばね（ＳＰ_２）が
   配設され、圧縮機（Ｃ）の始動時に前記第１ばね（ＳＰ
   _１）が第２ばね（ＳＰ_２）の弾発力に抗して前記ストッ
   パ（３１）を前記段差係止部（５_１）との係止位置に留
   めて、該ストッパ（３１）と係合する前記スリーブ（１
   ５）を定位置に保持し得るように、該スリーブ（１５）
   が前記定位置に在る状態での第２ばね（ＳＰ_２）のばね
   荷重（Ｆ_２）が、該ストッパ（３１）が前記係止位置に
   在る状態での第１ばね（ＳＰ_１）のばね荷重（Ｆ_１）よ
   りも弱く設定されたことを特徴とする、可変容量式圧縮
   機における始動時の容量設定装置。