JP2000291541A - 可変容量型圧縮機の設計方法及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転部分の回転が不安定となることなく、安
価に最大吐出容量の異なる可変容量型圧縮機を得ること
ができる可変容量型圧縮機の設計方法を提供する。 【解決手段】 スリーブ１８において、斜板１９，２７
の傾動中心軸線（支軸ピン２０の中心軸線）から最大傾
斜角用の当接部２３ａまでの距離Ｓx を調節することの
みで、最大吐出容量の異なる圧縮機を得るようにしてい
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、吐出容量を変更可
能な可変容量型圧縮機の設計方法及び製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、可変容量型圧縮機（以下、単に圧
縮機と呼ぶ）としては、例えば、図５に示すようなもの
が存在する。

【０００３】すなわち、ハウジング101 にはクランク室
102 及びシリンダボア103 が形成されるとともに、駆動
軸104 が回転可能に支持されている。回転支持体105 は
駆動軸104 に固定されている。スリーブ106 は、駆動軸
104 において回転支持体105とシリンダボア103 との間
で、駆動軸104 の軸線Ｌ方向前後にスライド移動可能に
支持されている。回転斜板107 は、支軸ピン108 を介し
てスリーブ106 に傾動可能に軸支されている。

【０００４】ヒンジ機構109 は前記回転支持体105 と回
転斜板107 との間に介在されている。回転斜板107 は、
回転支持体105 との間でのヒンジ機構109 を介したヒン
ジ連結により、回転支持体105 と一体回転可能でかつ傾
動可能となっている。回転斜板107 の傾斜角の変更は、
スリーブ106 が駆動軸104 上をスライド移動すること
で、支軸ピン108 を中心として行われる。

【０００５】揺動斜板110 は、前記回転斜板107 に相対
回転可能に支持されている。ピストン111 はシリンダボ
ア103 に往復動可能に収容されるとともに、揺動斜板11
0 に連結されている。そして、駆動軸104 の回転運動
は、回転支持体105 及びヒンジ機構109 を介して回転斜
板107 に伝達される。駆動軸104 と一体回転される回転
斜板107 からは、それと相対回転可能な揺動斜板110 を
介することで軸線Ｌ方向前後への揺動のみが取り出さ
れ、従って、ピストン111 が往復運動されてシリンダボ
ア103 でのガス圧縮が行われる。

【０００６】前記圧縮機の吐出容量の調節は、容量制御
弁112 によってクランク室102 の圧力が変更されること
で行われる。クランク室102 の圧力が変更されると、シ
リンダボア103 の圧力とのピストン111 を介した差が変
更されることとなり、斜板（回転斜板107 及び揺動斜板
110 ）の傾斜角が変更される。

【０００７】例えば、クランク室102 の圧力が小さくさ
れてシリンダボア103 の圧力との差が小さくなると、そ
れにより斜板107,110 には半径中心部を回転支持体105
側に移動させる力が作用される。従って、スリーブ106
が駆動軸104 上を回転支持体105 側へスライド移動し
て、斜板107,110 の傾斜角が増大される。斜板107,110
の傾斜角の増大は、回転斜板107 の外周側においてヒン
ジ機構109 と反対側の一部が回転支持体105 に当接する
ことで規制される（矢印Ａ）。この規制された状態にて
斜板107,110 の傾斜角は最大となり、圧縮機の吐出容量
は最大となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】さて、上述した圧縮機
においては、回転斜板107 が回転支持体105 に当接する
ことで、斜板107,110 の最大傾斜角が規定される構成で
ある。このことから、斜板107,110 の最大傾斜角が異な
る圧縮機を得るための方法としては、回転斜板107 にお
いて回転支持体105 に当接する部位の軸線Ｌ方向への高
さを変更することが考えられる。このようにすれば、回
転斜板107 以外の部品を共通化することができ、言い換
えれば、回転斜板107 のみの設計変更で、最大吐出容量
の異なる圧縮機を安価に得ることができる。

【０００９】ところが、前述した回転支持体105 に対す
る回転斜板107 の当接は、駆動軸104 の軸線Ｌから半径
方向に離れた外周側の一部で行われる。従って、前述し
たように、回転斜板107 において回転支持体105 に当接
する部位の高さを変更すると、軸線Ｌ周りでの重量にア
ンバランスが生じることとなる。その結果、駆動軸104
や斜板107,110 等からなる回転部分の回転が不安定とな
って、ピストン111 のスムーズな往復運動や斜板107,11
0 のスムーズな傾動が阻害される問題があった。

【００１０】このような問題を解決するためには、最大
吐出容量が異なる毎に回転部分のアンバランス量を計算
し、それに応じて例えば回転斜板107 にバランスウエイ
トを着脱すれば良い。しかし、アンバランス量の計算や
このアンバランス量に応じたバランスウエイトの着脱の
面倒は、結果として圧縮機のコスト上昇につながり、回
転斜板107 以外の部品を共通化することでのメリットが
薄らいでしまっていた。

【００１１】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
に着目してなされたものであって、その目的は、回転部
分の回転が不安定となることなく、安価に最大吐出容量
の異なる可変容量型圧縮機を得ることができる可変容量
型圧縮機の設計方法及び製造方法を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、ハウジングにはシリンダボアが
形成されるとともに駆動軸が回転可能に支持され、前記
駆動軸には回転支持体が一体回転可能に連結され、前記
駆動軸において回転支持体とシリンダボアとの間には、
スリーブが駆動軸の軸線方向前後にスライド移動可能に
支持され、前記スリーブには斜板が傾動可能に軸支さ
れ、前記斜板にはシリンダボアに往復動可能に収容され
たピストンが連結され、前記回転支持体と斜板との間に
は、回転支持体に斜板を一体回転可能に連結するととも
に斜板の傾動を案内するヒンジ機構が介在されてなり、
前記斜板の傾斜角を、スリーブが回転支持体に当接する
状態を最大として変更することで、ピストンのストロー
クを変更して吐出容量を調節可能な可変容量型圧縮機に
おいて、前記スリーブにおける、斜板の傾動中心軸線か
ら回転支持体との当接部までの距離の設定により、斜板
の最大傾斜角の設定を行なう可変容量型圧縮機の設計方
法を提案している。

【００１３】請求項２の発明では、ハウジングにはシリ
ンダボアが形成されるとともに駆動軸が回転可能に支持
され、前記駆動軸には回転支持体が一体回転可能に連結
され、前記駆動軸において回転支持体とシリンダボアと
の間には、スリーブが駆動軸の軸線方向前後にスライド
移動可能に支持され、前記スリーブには斜板が傾動可能
に軸支され、前記斜板にはシリンダボアに往復動可能に
収容されたピストンが連結され、前記回転支持体と斜板
との間には、回転支持体に斜板を一体回転可能に連結す
るとともに斜板の傾動を案内するヒンジ機構が介在され
てなり、前記斜板の傾斜角を、スリーブが回転支持体に
当接する状態を最大として変更することで、ピストンの
ストロークを変更して吐出容量を調節可能な可変容量型
圧縮機において、前記斜板の傾動中心軸線から回転支持
体との当接部までの距離が異なるスリーブを組み込むこ
とで、異なる斜板の最大傾斜角を得る可変容量型圧縮機
の製造方法を提案している。

【００１４】上記請求項１及び請求項２の発明において
は、スリーブにおいて斜板の傾動中心軸線から回転支持
体との当接部までの距離の違いで、最大吐出容量の異な
る圧縮機を得るようにしている。従って、例えば、スリ
ーブ以外の各部品を、異なる最大吐出容量の圧縮機間に
おいて共通とすることができ、各部品の量産効果によっ
て各圧縮機の単価を低減することができる。また、スリ
ーブは、回転支持体や斜板等からなる回転部分の回転中
心となる駆動軸の軸線に対して近い位置に配置されてお
り、スリーブにおける前記距離を変更したとしても、回
転部分の回転がアンバランスとなることはない。従っ
て、ピストンのスムーズな往復運動や斜板のスムーズな
傾動が阻害されることはない。つまり、異なる最大吐出
容量の圧縮機間において、スリーブ以外の各部品を共通
化することでのメリットが、回転部分のアンバランス調
節の面倒により薄らいでしまうことを防止できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、車両空調装置に
適用される可変容量型圧縮機（以下、単に圧縮機と呼
ぶ）において具体化した一実施形態について説明する。

【００１６】図１及び図２に示すように、フロントハウ
ジング１１は、センタハウジングとしてのシリンダブロ
ック１２の前端部に接合固定されている。リヤハウジン
グ１３は、シリンダブロック１２の後端部に弁・ポート
形成体１４を介して接合固定されている。フロントハウ
ジング１１、シリンダブロック１２及びリヤハウジング
１３によって、圧縮機のハウジングが構成されている。
なお、図１の左方を圧縮機の前方とし、右方を後方とす
る。

【００１７】クランク室１５は、前記フロントハウジン
グ１１とシリンダブロック１２とにより囲まれて区画形
成されている。駆動軸１６はクランク室１５を挿通する
ようにして配設され、フロントハウジング１１とシリン
ダブロック１２との間で回転可能に架設支持されてい
る。駆動軸１６は、図示しない車両エンジン等の外部駆
動源によって回転駆動される。

【００１８】回転支持体１７は、前記クランク室１５に
おいて駆動軸１６に固定されている。最大傾斜角規定部
１７ａは、回転支持体１７の後端面内周部において駆動
軸１６の周りに形成され、駆動軸１６の軸線Ｌに対して
垂直面をなしている。スリーブ１８は円筒状をなし、駆
動軸１６において回転支持体１７とシリンダブロック１
２との間で、軸線Ｌ方向前後にスライド移動可能に外嵌
支持されている。回転斜板１９のボス部１９ａ及びスリ
ーブ１８に形成された挿通孔には支持ピン２０が挿入さ
れ、回転斜板１９は、左右一対の支軸ピン２０（図面で
は一つのみ表れている）を介してスリーブ１８に傾動可
能に軸支されている。一対の支軸ピン２０は、駆動軸１
６の軸線Ｌと直交する同一軸線上に配設されている。

【００１９】支持アーム２１は、前記回転支持体１７に
おいてシリンダブロック１２に向かって突出形成されて
いる。支持アーム２１は長孔２１ａを備えている。前記
回転斜板１９は連結ピン２２を備え、この連結ピン２２
は支持アーム２１の長孔２１ａに挿入係合されている。
回転斜板１９は、回転支持体１７との間での連結ピン２
２及び支持アーム２１（長孔２１ａ）を介したヒンジ連
結により、回転支持体１７と一体回転可能でかつ傾動可
能となっている。回転斜板１９の傾斜角の変更は、スリ
ーブ１８が駆動軸１６上をスライド移動することで、支
軸ピン２０を中心として行われる。前記支持アーム２１
（長孔２１ａ）及び連結ピン２２がヒンジ機構をなして
いる。

【００２０】前記スリーブ１８は、前方側の小径円筒部
２３と後方側の大径円筒部２４とが軸線Ｌ方向に連接さ
れてなる。小径円筒部２３の前端面が最大傾斜角規定用
の当接部２３ａをなし、大径円筒部２４の後端面が最小
傾斜角規定用の当接部２４ａをなしている。最小傾斜角
規定部２５は、駆動軸１６においてスリーブ１８とシリ
ンダブロック１２との間に配設されている。最小傾斜角
付勢バネ２６は、スリーブ１８において両円筒部２３，
２４を接続する段差と、回転支持体１７との間に介在さ
れている。最小傾斜角付勢バネ２６は、スリーブ１８を
最小傾斜角規定部２５側に付勢する。

【００２１】揺動斜板２７は、前記回転斜板１９が備え
るボス部１９ａの外周側に相対回転可能に配設されてい
る。回転斜板１９と揺動斜板２７が本実施形態の斜板を
なしている。揺動斜板２７は、クランク室１５に配設さ
れた案内ロッド２８により、回転不能でかつ傾動可能に
支持されている。

【００２２】シリンダボア２９は前記シリンダブロック
１２に形成されている。ピストン３０はシリンダボア２
９に往復動可能に収容されている。ピストン３０はロッ
ド３１を介して揺動斜板２７の外周部に連結されてい
る。

【００２３】そして、前記駆動軸１６の回転運動は、回
転支持体１７及びヒンジ機構２１，２２を介して回転斜
板１９に伝達される。駆動軸１６と一体回転される回転
斜板１９からは、それと相対回転可能な揺動斜板２７を
介することで軸線Ｌ方向前後への揺動のみが取り出さ
れ、従って、ロッド３１を介してピストン３０が往復運
動される。

【００２４】吸入室３２及び吐出室３３は、リヤハウジ
ング１３にそれぞれ区画形成されている。そして、吸入
室３２の冷媒ガスは、ピストン３０の上死点側から下死
点側への移動により、弁・ポート形成体１４の吸入ポー
ト３４及び吸入弁３５を介してシリンダボア２９へ吸入
される。シリンダボア２９に吸入された冷媒ガスは、ピ
ストン３０の下死点側から上死点側への移動により所定
の圧力にまで圧縮され、弁・ポート形成体１４の吐出ポ
ート３６及び吐出弁３７を介して吐出室３３へ吐出され
る。

【００２５】給気通路３８は前記吐出室３３とクランク
室１５を連通する。抽気通路３９はクランク室１５と吸
入室３２を連通する。容量制御弁４０は抽気通路３９上
に介在されている。

【００２６】そして、前記容量制御弁４０が抽気通路３
９の開度を調節することで、クランク室１５から吸入室
３２への冷媒ガスの逃がし量が調節され、給気通路３８
を介した高圧な吐出冷媒ガスの導入量との関係から、ク
ランク室１５の圧力が変更される。従って、クランク室
１５の圧力とシリンダボア２９の圧力とのピストン３０
を介した差が変更されて、斜板（回転斜板１９及び揺動
斜板２７）の傾斜角が変更される。その結果、ピストン
３０のストローク量が変更されて、圧縮機の吐出容量が
調節される。

【００２７】例えば、クランク室１５の圧力が上昇して
シリンダボア２９の圧力との差が大きくなると、それに
より斜板１９，２７には半径中心部をシリンダブロック
１２側に移動させる力が作用される。従って、スリーブ
１８が駆動軸１６上をシリンダブロック１２側へスライ
ド移動し、斜板１９，２７が支軸ピン２０を中心として
反時計回り方向に回動して傾斜角が減少される。スリー
ブ１８のシリンダブロック１２側へのスライド移動は、
最小傾斜角規定用の当接部２４ａが最小傾斜角規定部２
５に当接することで規制される。この規制された状態に
て、斜板１９，２７の傾斜角は最小となって圧縮機の吐
出容量は最小となる。（図１において二点鎖線にて示
す） 逆に、クランク室１５の圧力が低下してシリンダボア２
９の圧力との差が小さくなると、それにより斜板１９，
２７には半径中心部を回転支持体１７側に移動させる力
が作用される。従って、スリーブ１８が駆動軸１６上を
回転支持体１７側へスライド移動し、斜板１９，２７が
支軸ピン２０を中心として時計回り方向に回動して傾斜
角が増大される。スリーブ１８の回転支持体１７側への
スライド移動は、その最大傾斜角規定用の当接部２３ａ
が、回転支持体１７の最大傾斜角規定部１７ａに対して
円環状の領域で当接することで規制される。この規制さ
れた状態にて、斜板１９，２７の傾斜角は最大となって
圧縮機の吐出容量は最大となる。（図１において実線に
て示す） 外部駆動源による圧縮機の駆動（駆動軸１６の回転駆
動）が停止されると、圧縮機内部はやがて均圧される。
従って、スリーブ１８は、最小傾斜角付勢バネ２６の付
勢力によって、最小傾斜角規定部２５に当接する位置に
スライド移動される。その結果、斜板１９，２７の傾斜
角は最小となり、次回の圧縮機の起動は負荷トルクの最
も小さな最小吐出容量状態からとなって、起動時に生じ
るショックは緩和される。

【００２８】次に、本実施形態の特徴点について説明す
る。図２に示すように、上述した圧縮機は、スリーブ１
８において斜板１９，２７の傾動中心軸線（支軸ピン２
０の中心軸線）から最大傾斜角規定用の当接部２３ａま
での距離Ｓx がＳ1 に設定されている。その他の構成を
変更しなければ、この距離Ｓｘが斜板１９，２７の最大
傾斜角を一義的に決定する。つまり、例えば、この距離
Ｓx が長ければ長いほどスリーブ１８のスライド移動可
能量が減少され、最小傾斜角規定部２５の位置は一定で
あることから、斜板１９，２７の最大傾斜角が減少され
る。逆に、距離Ｓx が短ければ短いほど、スリーブ１８
のスライド移動可能量が増大され、斜板１９，２７の最
大傾斜角が増大される。

【００２９】さて、図３及び図４は、図１及び図２の圧
縮機よりも最大吐出容量が小さな圧縮機を示している。
図３及び図４の圧縮機は、図１及び図２の圧縮機に比べ
小径円筒部２３の軸線Ｌ方向への長さが大きいスリーブ
１８を備えることにより、支持ピン２０の中心軸線から
当接部２３ａまでの距離Ｓx がＳ２（＞Ｓ１）に設定さ
れており、スリーブ１８以外の構成は図１及び図２の圧
縮機と同じとなっている。つまり、両圧縮機は、スリー
ブ１８の距離Ｓx を調節することのみで、言い換えれ
ば、スリーブ１８の設計変更のみで、最大吐出容量の異
なる圧縮機を得る思想の下に設計されている。従って、
スリーブ１８以外の各部品は、両圧縮機間において共通
のものが用いられ、各部品の量産効果によって両圧縮機
の単価を低減することができる。

【００３０】前記両圧縮機の製造方法としては、同じ製
造ライン上において共通の部品が、流れてくる圧縮機の
最大吐出容量とは無関係に組み付けられてゆく。そし
て、スリーブ１８の組み付け工程においては、各圧縮機
用に距離Ｓx の異なるスリーブ１８が二種類（Ｓ1 and
Ｓ2 ）準備されており、ラインを流れて来る圧縮機の最
大吐出容量に応じた距離Ｓx （Ｓ1 orＳ2 ）を有するス
リーブ１８を、適宜選択して組み付けるようになってい
る。

【００３１】以上詳述したように本実施形態において
は、スリーブ１８の距離Ｓx の設定のみで、最大吐出容
量の異なる圧縮機を得るようにしている。スリーブ１８
は円筒状をなすとともに、駆動軸１６に外嵌支持されて
いる。従って、スリーブ１８の距離Ｓx の変更は、軸線
Ｌに近い位置でなおかつ軸線Ｌ周りにおいて均一になさ
れることとなる。その結果、スリーブ１８の距離Ｓx を
変更したとしても、回転支持体１７や斜板１９，２７等
からなる回転部分の回転がアンバランスとなることはな
く、ピストン３０のスムーズな往復運動や斜板１９，２
７のスムーズな傾動が阻害されることはない。つまり、
スリーブ１８の距離Ｓx に応じて回転部分のアンバラン
ス調節を行なう必要がなく、両圧縮機間においてスリー
ブ１８以外の部品を共通化することでのメリットが薄ら
いでしまうことを防止できる。

【００３２】なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で以
下の態様でも実施できる。 ○スリーブ１８の小径円筒部２３の軸線Ｌ方向への長さ
を変えずに、支持ピン２０の配設位置を変更することに
より、斜板１９，２７の傾動中心軸線（支持ピン２０の
中心軸線）から当接部２３ａまでの距離Ｓx を設定する
こと。但しこの場合、最小吐出容量を等しくするために
は、大径円筒部２４の軸線Ｌ方向の長さを変更する必要
がある。

【００３３】○図１及び図２の圧縮機と図３及び図４の
圧縮機とを、別々の製造ラインにて製造すること。この
ようにすれば、スリーブ１８の組み付け工程において、
距離Ｓx の異なるスリーブ１８の選択手間が省ける。

【００３４】○上記実施形態においては、二つの異なる
最大吐出容量の圧縮機を作り分けていたが、これに限定
されるものではなく、三つや四つ等、三つ以上の異なる
最大吐出容量の圧縮機を作り分けるようにしても良い。

【００３５】

【発明の効果】上記構成の本発明においては、スリーブ
において、斜板の傾動中心軸線から回転支持体との当接
部までの距離の設定のみで、最大吐出容量の異なる圧縮
機を得るようにしている。スリーブは駆動軸の軸線に近
い位置に配置されており、スリーブのこの距離を変更し
たとしても、回転支持体や斜板等からなる回転部分の回
転がアンバランスとなることはない。従って、ピストン
のスムーズな往復運動や斜板のスムーズな傾動が阻害さ
れることはない。つまり、異なる最大吐出容量の圧縮機
間において、スリーブ以外の各部品を共通化することで
の量産効果のメリットが、回転部分のアンバランス調節
の面倒により薄らいでしまうことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 可変容量型圧縮機の縦断面図。

【図２】 図１の要部拡大図。

【図３】 図１とは最大吐出容量の異なる可変容量型圧
縮機の縦断面図。

【図４】 図３の要部拡大図。

【図５】 従来の可変容量型圧縮機の縦断面図。

【符号の説明】

１１…ハウジングを構成するフロントハウジング、１２
…同じくシリンダブロック、１３…同じくリヤハウジン
グ、１６…駆動軸、１７…回転支持体、１８…スリー
ブ、１９…斜板を構成する回転斜板、２０…斜板の傾動
中心軸線としての支軸ピン、２１…ヒンジ機構を構成す
る支持アーム、２２…同じく連結ピン、２３ａ…スリー
ブにおける回転支持体との当接部、２７…斜板を構成す
る揺動斜板、２９…シリンダボア、３０…ピストン、Ｌ
…駆動軸の軸線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安谷屋 拓 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 (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 Ｆターム(参考） 3H076 AA06 BB32 BB41 CC20 CC32

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングにはシリンダボアが形成され
   るとともに駆動軸が回転可能に支持され、 前記駆動軸には回転支持体が一体回転可能に連結され、 前記駆動軸において回転支持体とシリンダボアとの間に
   は、スリーブが駆動軸の線方向前後にスライド移動可能
   に支持され、 前記スリーブには斜板が傾動可能に軸支され、 前記斜板にはシリンダボアに往復動可能に収容されたピ
   ストンが連結され、 前記回転支持体と斜板との間には、回転支持体に斜板を
   一体回転可能に連結するとともに斜板の傾動を案内する
   ヒンジ機構が介在されてなり、 前記斜板の傾斜角を、スリーブが回転支持体に当接する
   状態を最大として変更することで、ピストンのストロー
   クを変更して吐出容量を調節可能な可変容量型圧縮機に
   おいて、 前記スリーブにおける、斜板の傾動中心軸線から回転支
   持体との当接部までの距離の設定により、斜板の最大傾
   斜角の設定を行なう可変容量型圧縮機の設計方法。
2. 【請求項２】 ハウジングにはシリンダボアが形成され
   るとともに駆動軸が回転可能に支持され、 前記駆動軸には回転支持体が一体回転可能に連結され、 前記駆動軸において回転支持体とシリンダボアとの間に
   は、スリーブが駆動軸の軸線方向前後にスライド移動可
   能に支持され、 前記スリーブには斜板が傾動可能に軸支され、 前記斜板にはシリンダボアに往復動可能に収容されたピ
   ストンが連結され、 前記回転支持体と斜板との間には、回転支持体に斜板を
   一体回転可能に連結するとともに斜板の傾動を案内する
   ヒンジ機構が介在されてなり、 前記斜板の傾斜角を、スリーブが回転支持体に当接する
   状態を最大として変更することで、ピストンのストロー
   クを変更して吐出容量を調節可能な可変容量型圧縮機に
   おいて、 前記斜板の傾動中心軸線から回転支持体との当接部まで
   の距離が異なるスリーブを組み込むことで、異なる斜板
   の最大傾斜角を得る可変容量型圧縮機の製造方法。