JPH09112420A - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 斜板の最大容量姿勢を安定的に保持する。 【解決手段】 斜板１１とロータ１０とのヒンジ連結点
は斜板１１の上死点Ｐ位相よりも圧縮吐出側Ｘへ偏位し
て設置され、一方、斜板１１の最大傾角を規制するロー
タ１０との相対的な衝合面１１ａ、１０ａは、斜板１１
の傾斜軸線Ａ−Ａに対して膨張吸入側Ｙとなる半面部に
偏在されているので、最大傾角姿勢の安定化とともに斜
板１１の搖振が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒圧縮機に係
り、詳しくは単頭形のピストンを装備した可変容量圧縮
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】主として車両空調用に供されているワッ
ブル型、スワッシュ型の可変容量圧縮機は、ロータとヒ
ンジ機構を介して連結された斜板要素を支点回りに傾動
可能な構成となし、斜板要素を内蔵したクランク室圧力
を変化させることにより、単頭ピストンの背面に作用す
る力を制御し、この力とピストンの前面に作用するガス
圧力との釣合によって、上記斜板要素の支点回りの傾動
変位、すなわちピストンストロークを可変制御するよう
に構成されている。

【０００３】そして、このような圧縮機の最大容量及び
最小容量を定める斜板要素（斜板）の限界傾角は、上記
ヒンジ機構の連結部に直接規制機能を付与した形態も見
受けられるが、精度や強度上の観点から同期的に回転す
るロータと斜板との間に、相対的な衝接面を設けて最大
傾角を規制するようにした構成のものも知られている。

【０００４】例えば、特開昭６３−２０５４７０号公報
所載の発明には、駆動軸３に固着された斜板支持腕（ロ
ータ）４の下方に凹部４５を形成し、一方、斜板５の本
体部分５１の下方には該凹部４５と対応する凸部５４を
形成した構成が開示されている。なお、同発明はとくに
斜板５の最大傾角規制構造を主眼とするものでないた
め、軸心方向からみた投影図や上記凹部４５、凸部５４
の具体的な構造を示唆する記載はないが、駆動軸３を囲
包する一定の周域に両者の衝接面が形成されているもの
と解される。

【０００５】しかして上記斜板５には揺動板６を介して
ガス圧縮に伴うスラスト荷重が作用し、このスラスト荷
重は変動しながらディスク部上を移動する。しかも荷重
の中心（長孔４３とピン５３ａとからなるヒンジ機構連
結点）が斜板５の上下死点を結ぶ傾斜軸線から外れてい
るので、斜板５の本体部分５１には傾斜軸線に相当する
軸まわりに該本体部分５１を回転させるように働くモ−
メントが作用し、このモ−メントは圧縮機容量に比例し
て大きくなる。つまり最大傾角時にはこのモ−メントが
最も大きくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、ガス圧縮に伴って斜板のディスク部に作用す
るスラスト荷重は、１回転中、気筒数に相当する回数だ
けその作用点が変動する。具体的には、ヒンジ機構とし
て斜板の上死点位相よりも圧縮吐出側へ偏位して設けら
れているロータとの連結点をまたいだ領域で変動するた
め、荷重の作用点が連結点を通過する都度、該連結点を
支点として働くモ−メントの向きが微妙に反転すること
になる。したがって、上記発明圧縮機のように、斜板の
最大傾角を規制するロータとの相対的な衝接面が、斜板
の傾斜軸線に対して圧縮吐出側（先行回転側）及び膨張
吸入側（後行回転側）の双方にわたって配置されている
と、積極的に荷重を受承する圧縮吐出側の衝接部を支点
として膨張吸入側の衝接部に、上記モ−メントの向きの
微妙な反転に付随した反復的な浮遊現象が生じ、これが
斜板の揺振ひいては圧縮機の騒音を誘起する。

【０００７】本発明は、斜板の最大容量姿勢を安定的に
保持して振動、騒音の低減を図ることを、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】上記課題を解決する請求
項１記載の圧縮機は、複数のボアを並設して圧縮機の外
郭を構成するシリンダブロックと、内部にクランク室を
形成してシリンダブロックの前端を閉塞するフロントハ
ウジングと、該シリンダブロックとフロントハウジング
に回転自在に支承された駆動軸と、吸入室及び吐出室を
有してシリンダブロックの後端を閉塞するリヤハウジン
グと、該駆動軸と共動するロータにヒンジ機構を介して
同期回転可能に連結され、かつ吸入室圧力とクランク室
圧力との差圧に基づいて傾角変位可能な斜板要素と、該
斜板要素と連係して上記ボア内を直動するピストンとを
備えた可変容量圧縮機において、上記ヒンジ機構の連結
点は斜板要素の上死点位相より圧縮吐出側へ偏位して設
置されるとともに、上記斜板要素の最大傾角を規制する
ロータとの相対的な衝合面は、該斜板要素の傾斜軸線に
対して膨張吸入側となる半面部に偏在されていることを
特徴としている。

【０００９】請求項２記載の圧縮機は、上記斜板要素を
構成する斜板が、貫通孔を介して直接駆動軸に嵌合さ
れ、該貫通孔は軸心を挟んで上記ヒンジ機構と対向する
側の駆動軸と局部的に衝接する支持部を介して、該斜板
の傾角変位を許容すべく形成されていることを特徴とし
ている。請求項３記載の圧縮機は、上記相対的な衝合面
が上部斜板要素の下死点位相域を含む象限内に形成され
ていることを特徴としている。

【００１０】請求項４記載の圧縮機は、上記相対的な衝
合面が上部斜板要素側の突出面によって形成されている
ことを特徴としている。なお、上記斜板要素とは、回転
斜板と組合された揺動板がコンロッドを介してピストン
と連節されるワッブル型、並びに回転斜板がシューを介
して直接ピストンと連係されるスワッシュ型のいずれを
も含む斜板要素であり、傾斜軸線とは斜板の上下死点を
結ぶ軸線である。

【００１１】

【作用】請求項１記載の圧縮機では、斜板の最大傾角を
規制するロータとの相対的な衝合面が、斜板の傾斜軸線
に対して膨張吸入側の半面部に偏在されており、圧縮吐
出側に設置されたヒンジ機構の連結点をまたいだ領域で
斜板に作用する荷重の作用点が変動した場合でも、直接
的に荷重の集中しない膨張吸入側の半面部にのみ偏在す
る衝合面には、モ−メントの向きの反転に伴った影響現
象（従来の不安定現象）は全く生じない。つまり斜板の
最大傾角姿勢は至極安定的に保持され、斜板の振動は良
好に抑制される。

【００１２】とくに請求項２記載の圧縮機のように、斜
板が貫通孔を介して直接駆動軸に嵌合される型式のもの
では、一般に嵌合長が短く設定され、しかも駆動軸との
間では斜板に作用するモ−メントの十分な支持が難しい
だけに、かかる最大傾角規制構造は一層有利である。ま
た、請求項３記載の圧縮機のように、相対的な衝合面を
荷重の作用点から離れた象限内に設ければ、より安定し
た傾角規制を行うことができ、請求項４記載の圧縮機の
ように該衝合面を斜板側の突出面によって形成したもの
では、該象限が回転バランスを調整する肉付け領域であ
るため、加工性の観点からも頗る有利である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。この圧縮機では、図１に示すよう
に、シリンダブロック１の前端側にフロントハウジング
２が接合され、後端側にリアハウジング３が弁板４を介
して接合されている。シリンダブロック１とフロントハ
ウジング２とによって形成されるクランク室５内には軸
心方向に延在する駆動軸６が収容され、駆動軸６は軸受
７ａ、７ｂによって回転可能に支持されている。そし
て、シリンダブロック１には駆動軸６の周囲に複数個の
シリンダボア８が穿設されており、各シリンダボア８に
はピストン９がそれぞれ装嵌されている。

【００１４】クランク室５内において、駆動軸６にはロ
ータ１０が固着されて、フロントハウジング２との間に
軸受１９を介して支承され、ロータ１０の後方には貫通
孔２０によって斜板１１が装嵌されている。貫通孔２０
は、駆動軸心を挟んで後述するヒンジ機構Ｋと対向する
側の駆動軸６を越えて設定された枢軸Ｒを中心に、全制
御範囲にわたって斜板１１の傾角変位を許容するよう屈
曲長孔状に形成されており、図３に示すように、駆動軸
６と局部的に衝接して斜板１１の径方向位置、詳しくは
斜板１１の上下死点位置を結ぶ傾斜軸線Ａ−Ａ（図２）
を含んで駆動軸心方向へ延びる面内の径方向位置を規制
する支持部２０ａが、該枢軸Ｒ中心に弧状に形成され、
屈曲長孔の最小傾角側の内径面２０ｂには１０〜１５°
の余裕傾角θ₁ 、最大傾角側の内径面２０ｃには１〜２
°の余裕傾角θ₂ が付与されている。なお、該貫通孔２
０の両側方には屈曲長孔の形成に付随して平坦な規制面
２０ｄが形成されている。

【００１５】そして、図１に示すように、ロータ１０と
斜板１１との間には斜板１１を後方へ付勢するコイルば
ね１２が介装され、一方、斜板１１の外周部には係留機
構としての半球部を有するシュー１４、１４が当接され
て、該シュー１４、１４の半球部はピストン９の球状支
承面と係合されており、こうして、斜板１１に係留され
る複数のピストン９は各シリンダボア８内を往復動可能
に収納されている。

【００１６】斜板１１の前面側には、ヒンジ機構Ｋの一
方を構成するブラケット１５（図１に鎖線で示す）が突
設されており、該ブラケット１５にはガイドピン１６の
基端が固着され、同先端には球部１６ａが形成されてい
る。また、ロータ１０の上部後面側には、ヒンジ機構Ｋ
の他方を構成する支持アーム１７がガイドピン１６と対
向するよう軸心方向に沿って突出されている。該支持ア
ーム１７の先端部には、上記傾斜軸線Ａ−Ａを含んで駆
動軸心方向へ延びる面と平行に、かつ軸心に近づくほど
後方に向け傾斜したガイド孔１７ａが貫設されており、
このように傾斜したガイド孔１７ａの中心線は、該ガイ
ド孔１７ａに嵌入した球部１６ａによって拘束される斜
板１１の傾角変位中、ピストン９の上死点位置がほとん
ど変位しないように設定されている。

【００１７】リアハウジング３内は、吸入室３０及び吐
出室３１に区画され、弁板４にはシリンダボア８に対応
して吸入ポート３２及び吐出ポート３３が開口形成され
ており、弁板４とピストン９との間に形成される圧縮室
が吸入ポート３２及び吐出ポート３３を介して吸入室３
０及び吐出室３１に連通されている。各吸入ポート３２
にはピストン９の往復動に応じて吸入ポート３２を開閉
する吸入弁が、また、吐出ポート３３にはピストン９の
往復動に応じて吐出ポート３３をリテーナ３４に規制さ
れつつ開閉する吐出弁（いずれも図示せず）が設けられ
ている。また、リアハウジング３には、クランク室５の
圧力を調整する図示しない制御弁が装備されている。

【００１８】さて、斜板１１は、貫通孔２０の後端に形
成された座ぐり面１１ｂが、駆動軸６に装着された止め
輪１３と当接することにより最小傾角が規制され、一
方、最大傾角は斜板１１とロータ１０との相対的な衝合
面によって規制されるが、本発明のもっとも特徴とする
斜板１１の最大傾角規制構造について、図２を参照しな
がらさらに詳しく説明する。

【００１９】図２は、斜板１１を前方側よりみた投影図
であって、斜板１１の前方側に突設されているブラケッ
ト１５及びガイドピン１６は、斜板１１の上死点Ｐ位相
より先行回転側（傾斜軸線Ａ−Ａに対して圧縮吐出側
Ｘ）へ偏位し設置されているが、斜板１１の最大傾角を
規制するロータ１０との相対的な衝合面は、逆に膨張吸
入側Ｙとなる半面部に偏在されており、本実施形態では
ロータ１０の後端面１０ａと当接する斜板１１側の衝合
面１１ａが、膨張吸入側Ｙのとくに下死点Ｑ位相域を含
む象限Ｚ内に突出面（図に交差斜線で示す）として形成
されている。

【００２０】以上のように構成された圧縮機の起動に伴
って、駆動軸６と共動する斜板１１が回転されると、シ
ュー１４、１４を介して各ピストン９がシリンダボア８
内で往復動し、これにより吸入室３０から圧縮室内に冷
媒ガスが吸入され、冷媒ガスは圧縮された後、吐出室３
１へと吐出される。このとき、吐出室３１へ吐出される
冷媒ガスの吐出容量は、制御弁によるクランク室５内の
圧力調整により制御される。

【００２１】すなわち、図１の状態において、制御弁の
圧力調整でクランク室５の圧力が上昇すれば、ピストン
９に作用する背圧が上がることにより、斜板１１の傾角
が小さくなる。つまり、ヒンジ機構Ｋを構成するガイド
ピン１６の球部１６ａは、ガイド孔１７ａ内を反時計方
向に回動するとともに、ガイド孔１７ａに沿って外方か
ら軸心側に近づく方向に摺動し、同時に斜板１１は枢軸
Ｒを中心とする支持部２０ａが駆動軸６との衝接を保ち
ながらコイルばね１２に屈して退動する。これにより斜
板１１の傾角が縮小されて、ピストン９のストロークと
共に吐出容量は小さくなり、その最小容量は貫通孔２０
の後端に形成された座ぐり面１１ｂが止め輪１３と当接
することによって規制される。

【００２２】逆に、このような吐出容量の小さな状態に
おいて、制御弁の圧力調整でクランク室５の圧力が低下
すれば、ピストン９に作用する背圧が下がることによ
り、斜板１１の傾角が大きくなる。つまり、ガイドピン
１６の球部１６ａは、ガイド孔１７ａ内を時計方向に回
動するとともに、ガイド孔１７ａに沿って内方から軸心
に対し離れる方向に摺動し、同時に斜板１１は支持部２
０ａが駆動軸６との衝接を保ちながらコイルばね１２に
抗して進動する。これにより、斜板１１の傾角が拡大さ
れて、ピストン９のストロークと共に吐出容量は大きく
なり、その最大容量は斜板１１の前面に突設された衝合
面１１ａがロータ１０の後端面１０ａと当接することに
より規制される。

【００２３】この場合、上述のように斜板１１の最大傾
角を規制するロータ１０との相対的な衝合面１１ａ、１
０ａは、斜板１１の傾斜軸線Ａ−Ａに対して膨張吸入側
Ｙとなる半面部、とくに下死点Ｑ位相域を含む象限Ｚ内
に偏在し、しかも斜板１１の衝合面１１ａを突出面とし
て形成されている。したがって、ガス圧縮に伴って斜板
１１のディスク部に作用するスラスト荷重の作用点が、
ヒンジ機構Ｋとして斜板１１の上死点Ｐ位相よりも圧縮
吐出側Ｘへ偏位されているロータ１０との連結点（ガイ
ドピン１６の球部１６ａ）をまたいだ領域Ｓ内で変動し
ても、直接的に荷重の集中する圧縮吐出側Ｘの半面部に
は遊離現象の支点となる衝合面が存在しないため、膨張
吸入側Ｙの半面部にのみ偏在する衝合面１１ａ、１０ａ
には、モ−メントの向きの反転に伴った影響現象は全く
生じない。すなわち斜板１１の最大傾角姿勢は該衝合面
１１ａ、１０ａの密合によって至極安定的に保持され、
斜板１１の不安定振動は良好に抑制される。

【００２４】とくに本実施形態のように、斜板１１が貫
通孔２０を介して直接駆動軸６に嵌合される型式の圧縮
機では、一般に嵌合長が短く設定され、しかも駆動軸６
との間で斜板１１に作用するモ−メントの十分な支持が
困難なだけに、かかる最大傾角規制構造は一層有利であ
る。また、該衝合面１１ａ、１０ａを荷重の作用点から
離れた象限Ｚ内で、しかも斜板１１側を突出面として形
成したものでは、より安定した傾角規制に加えて、該象
限Ｚが斜板１１の回転バランスを調整する肉付け領域で
あるため、加工性の面からも頗る有利となる。

【００２５】なお、上述の実施形態は、斜板１１側の衝
合面１１ａを突出面として形成した構成について説明し
たが、ロータ１０側の衝合面１０ａを同様な突出面とな
して実施することも当然に可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の圧縮機
は、特許請求の範囲に記載の構成を有するものであるか
ら、圧縮吐出側に設置されたヒンジ連結点をまたいだ領
域で荷重の作用点が変動した場合でも直接的に荷重の集
中しない膨張吸入側の半面部にのみ偏在する衝合面に
は、モ−メントの向きの反転に伴った影響現象は全く生
じないので、斜板の最大傾角姿勢は至極安定的に保持さ
れ、斜板の不安定振動は良好に抑制される。

【００２７】とりわけ上記衝合面を斜板の下死点域を含
む象限内で、しかも斜板側と突出面として形成したもの
では、一層安定した傾角規制に加えて加工性の観点から
も頗る有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る圧縮機の全容を示す断面
図。

【図２】同圧縮機における斜板を示す側面図。

【図３】同圧縮機における斜板の貫通孔を示す拡大断面
図。

【符号の説明】

１…シリンダブロック ２…フロントハウジング ３
…リアハウジング ５…クランク室 ６…駆動軸 ８
…シリンダボア ９…ピストン １０…ロータ １０ａ
…衝合面 １１…斜板 １１ａ…衝合面 １
２…コイルばね １４…シュー ２０…貫通孔 ２０
ａ…支持部 ３０…吸入室 ３１…吐出室
Ｋ…ヒンジ機構 Ｒ…枢軸 Ａ−Ａ…傾斜軸線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 久和 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のボアを並設して圧縮機の外郭を構成
   するシリンダブロックと、内部にクランク室を形成して
   シリンダブロックの前端を閉塞するフロントハウジング
   と、該シリンダブロックとフロントハウジングに回転自
   在に支承された駆動軸と、吸入室及び吐出室を有してシ
   リンダブロックの後端を閉塞するリヤハウジングと、該
   駆動軸と共動するロータにヒンジ機構を介して同期回転
   可能に連結され、かつ吸入室圧力とクランク室圧力との
   差圧に基づいて傾角変位可能な斜板要素と、該斜板要素
   と連係して上記ボア内を直動するピストンとを備えた可
   変容量圧縮機において、上記ヒンジ機構の連結点は斜板
   要素の上死点位相より圧縮吐出側へ偏位して設置される
   とともに、上記斜板要素の最大傾角を規制するロータと
   の相対的な衝合面は、該斜板要素の傾斜軸線に対して膨
   張吸入側となる半面部に偏在されていることを特徴とす
   る可変容量圧縮機。
2. 【請求項２】上記斜板要素を構成する斜板が、貫通孔を
   介して直接駆動軸に嵌合され、該貫通孔は軸心を挟んで
   上記ヒンジ機構と対向する側の駆動軸と局部的に衝接す
   る支持部を介して、該斜板の傾角変位を許容すべく形成
   されていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 【請求項３】上記相対的な衝合面が上記斜板要素の下死
   点位相域を含む象限内に形成されていることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の圧縮機。
4. 【請求項４】上記相対的な衝合面が上記斜板要素側の突
   出面によって形成されていることを特徴とする請求項
   １、２又は３記載の圧縮機。