JP2001304102A - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローターの回転を斜板に伝達するヒンジ機構
を備えた可変容量圧縮機において、ヒンジ機構を重量化
することなく、大きな軸方向荷重を受けることができる
ようにする。 【解決手段】 ヒンジ機構２６は、ローター９に突設さ
れた突起２７及びその突起２７の両側に設けたカム部材
２８と、斜板１２に設けた２本のアーム２９によって構
成する。そして、２本のアーム２９を突起２７に対して
両側から挟み込むように係合する一方、アーム２９の先
端の頭部２９ａを突起２７の両側においてカム部材２８
のカム面２８ａによって受ける構成とし、さらに前記突
起２７の中央部に凹部２７ａを設けて中抜構造とした。
このことによって、ヒンジ機構２６を重量化することな
く、斜板１２に作用する軸方向荷重を受ける横幅Ｌを拡
大することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両空調用として
好適な可変容量圧縮機に係り、詳しくは斜板の傾斜角の
変化に応じてピストンのストローク量が変化することに
よって吐出容量を可変とする斜板式の可変容量圧縮機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】斜板式の車載用可変容量圧縮機は、斜板
が収容される駆動室内の圧力を変化させることにより、
ピストンに作用する背圧を制御し、この背圧とピストン
前面に作用するガス圧との釣合いによって斜板の傾斜角
を変化させ、ピストンのストロークを変える構成となっ
ている。斜板は駆動軸に対して傾動可能にかつ軸方向に
摺動可能に支持されていて、駆動軸に固着されたロータ
ーからヒンジ機構を介して回転される。ヒンジ機構はロ
ーターの回転を斜板に伝達するトルク伝達と、斜板の傾
動変位の案内とを同時に受け持つものであり、ローター
と斜板との対向面間に設けられている。

【０００３】ヒンジ機構としては、例えば特開平９−２
０３３７７号公報に開示されているように、ローター側
に設けられた略コ字形の係合溝と、斜板側に突設された
１本のアームとからなり、アーム頭部が係合溝内に係合
されている構造のものが知られている。上記のヒンジ機
構は、ローター側に設けた係合溝の側壁がアーム頭部の
側面を挟み付けた状態で回転することによって斜板にト
ルクを伝達し、また可変容量のための斜板の傾斜変位時
において、係合溝の溝底がアーム頭部の略円形の曲面と
摺接してピストンの上死点位置（トップクリアランス）
を一定に保持するように案内する案内壁を構成してい
る。

【０００４】上記のような１本のアームと該アームが係
合する係合溝とによって構成されるヒンジ機構は、斜板
に設けたピボットピンをローターに設けたアーム部の長
孔に挿入する構造の一般的なヒンジ機構に比べると、構
造が簡素で容易に製作できるといった有利さがある。と
ころで、圧縮機の運転中、前記ヒンジ機構には、ピスト
ンによる圧縮反力としての軸方向荷重が作用する。そし
て、この軸方向荷重はヒンジ機構に形成された案内壁に
よって受ける構造であることから、大きな軸方向荷重を
受けようとすると、アームの横幅（周方向幅）を広げな
ければならず、そのときはヒンジ機構が全体として横方
向に嵩張った形状となり、重量が増加しかつ大型化す
る。

【０００５】上記のような不具合は、例えば特開２００
０−７３９４５号公報に開示されたヒンジ機構によって
ある程度まで解消することができる。すなわち、上記公
報記載のヒンジ機構は、ローター側に突起を設け、斜板
側にはローター側突起を跨ぐように二股状の突起を設け
てトルク伝達を行わせる一方、その二又突起の先端をロ
ーター側突起の両側基部に設けたカム面に当接して軸方
向荷重を受ける構成としたものである。これによれば、
ローター側突起の横幅を広げることなく、荷重の受け幅
を実質的に横方向（ローターの周方向）に幅広く設定す
ることが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載のヒンジ機構の場合も、荷重受け幅の拡大は、ロ
ーター側突起の横幅に制約を受けるものであり、従っ
て、荷重受け幅をさらに拡大しようとすると、ローター
側突起の横幅が増えて重量が増加することとなる。

【０００７】本発明は、上述した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、ロータ
ーの回転を斜板に伝達するヒンジ機構を備えた可変容量
圧縮機において、ヒンジ機構を重量化することなく、大
きな軸方向荷重を受けることができるようにすることに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明に係る可変容量圧縮機は、特許請求の範囲の
各請求項に記載の通りの構成を備えた。従って、請求項
１に記載の発明によれば、突起と、該突起に対して係合
する複数のアームとによってローターのトルクを斜板に
伝達する構成とする一方、斜板に作用する軸方向荷重を
前記複数のアームのうちの最外側に位置するアームの先
端と当接する軸方向荷重受部で受ける構成としたヒンジ
機構において、ヒンジ機構における突起を中抜き構造と
したことによって、該突起の重量を増加することなく横
幅を広げることができ、斜板に作用する軸方向荷重を広
い横幅で受けることが可能となり、斜板を安定的に支持
できる。

【０００９】また、請求項２に記載の発明によれば、ヒ
ンジ機構を、ピストンの圧縮反力を受ける圧縮領域とピ
ストンの引張反力を受ける引張領域との境界部分から圧
縮領域側へ偏位した箇所に設定することによって、斜板
の圧縮吐出側に偏在した高大な軸方向荷重の作用領域を
重点的に支持することが可能となり、斜板の捩じれを抑
え、斜板の円滑な傾動変位を得ることができる。

【００１０】

【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。図１は本実施の形態に係る斜板型
可変容量圧縮機の全体を示す縦断面図、図２はヒンジ機
構の側面図であり、図３は同じく平面図である。図１に
示すように、圧縮機の外郭の一部を構成するシリンダブ
ロック１の前端には、フロントハウジング２が結合さ
れ、同後端には、吸入室３及び吐出室４が形成されたリ
ヤハウジング５が弁板６を介して結合されている。フロ
ントハウジング２内に形成された駆動室７には、動力源
に接続される駆動軸８が挿通され、その駆動軸８はシリ
ンダブロック１及びフロントハウジング２に貫通されて
回転可能に支持されている。

【００１１】駆動室７内において、駆動軸８にはロータ
ー９及び斜板１２が軸方向に横並びに配置されている。
ローター９は駆動軸８に固着され、かつフロントハウジ
ング２に対してはラジアル軸受１０及びスラスト軸受１
１を介して回転可能に支持されている。斜板１２は駆動
軸８が貫通する貫通孔１３を有し、駆動軸８に対して傾
動可能にかつ軸方向に摺動可能に取り付けられており、
ローター９からヒンジ機構２６を介して回転されるよう
に構成されるが、このヒンジ機構２６については後段で
詳述する。なお、斜板１２の傾動を可能とするために、
貫通孔１３は軸方向中央部に支点１３ａが設定されてい
る。

【００１２】また、ローター９と斜板１２との間及び斜
板１２とシリンダブロック１との間には、それぞれスプ
リング１４，１５が介在されており、圧縮機の停止状態
では斜板１２はそれら対向状に配置された両スプリング
１４，１５によって駆動軸８の軸線に直交する垂直面に
対して後方へ所定角度で傾斜（シリンダブロック１側
へ、例えば約５度傾斜）した位置を初期位置（基準）と
して保持されるように設定されている。なお、シリンダ
ブロック１側のスプリング１５は止め輪１６にて受けら
れている。

【００１３】シリンダブロック１は円周方向に所定間隔
で貫設された所定数のシリンダボア１７を備え、各シリ
ンダボア１７内にはそれぞれピストン１８が摺動可能に
嵌入されている。ピストン１８の背面側は駆動室７側に
延出され、斜板１２にシュー１９を介して係留されてい
る。従って、斜板１２の回転運動はシュー１９を介して
ピストン１８の直線往復運動に変換され、ピストン１８
がシリンダボア１７内を往復動する。このことによっ
て、吸入室３内の冷媒は、吸入ポート２０から吸入弁２
１を介してシリンダボア１７内へ吸入されたのち、圧縮
されつつ吐出ポート２２から吐出弁２３を介して吐出室
４へ吐出される。なお、吸入弁２１、吐出弁２３及び弁
押え２４は固定具２５によって弁板６に固定されてい
る。また、駆動室７と吐出室４とは図示省略の容量制御
弁によって開閉される圧力導入通路を介して連通されて
おり、容量制御弁の開閉動作によって駆動室７内の圧力
調整が行われる。

【００１４】次に、図１〜図３に基づいてヒンジ機構２
６を説明する。ヒンジ機構２６はローター９に対して斜
板１２を傾斜動作可能にかつトルク伝達可能に連結する
ものであり、ローター９の後面に一体に突設された突起
２７及び該突起２７を挟んで左右両側（ローター９の周
方向に関する両側面）に一体に設けられた２個のカム部
材２８と、斜板１２の前面に一体に突設された左右２本
のアーム２９とによって構成されている。そして、突起
２７は中央部に凹部２７ａを有する略コ字形の中抜き構
造に形成されている。

【００１５】２本のアーム２９は、トルク伝達部材であ
る突起２７に対して該突起２７を両側から挟み込むよう
に配置され、平面的に係合された状態でトルクの伝達を
受ける。また、アーム２９の先端、すなわち頭部２９ａ
は略半円形の曲面形状に形成され、このアーム頭部２９
ａが左右の軸方向荷重受部を構成するカム部材２８のカ
ム面２８ａに対して摺動可能に当接されている。そし
て、カム面２８ａは斜板１２の傾動変位に対応してピス
トン１８の上死点位置（トップクリアランス）を可及的
に一定に保持することが可能な形状、本実施の形態にお
いては前方に傾斜する傾斜面に形成されている。

【００１６】ところで、圧縮機の運転中、斜板１２の略
半周部分（圧縮領域）にはピストン１８からの圧縮反力
が作用し、斜板１２の残りの略半周部分（引張領域）に
はピストン１８を引張る引張反力が作用する。本実施の
形態では、この圧縮領域と引張領域との境界線Ｐ−Ｐを
跨ぐようにしてヒンジ機構２６が設けられている。

【００１７】上記のように構成された斜板式の可変容量
圧縮機において、起動に伴い駆動軸８と共にローター９
及び斜板１２が回転されると、ピストン１８がシリンダ
ボア１７内を往復動され、これにより、吸入室３内の冷
媒は、吸入ポート２０から吸入弁２１を介してシリンダ
ボア１７内へ吸入されるとともに、圧縮されたのち、吐
出ポート２２から吐出弁２３を介して吐出室４へ吐出さ
れる。このとき、吐出室４へ吐出される冷媒ガスの吐出
容量は、容量制御弁の開閉動作による駆動室内の圧力調
整によって制御される。

【００１８】すなわち、容量制御弁の圧力調整で駆動室
内の圧力が上昇したときは、ピストンに作用する背圧が
上がり、斜板１２の傾斜角が小さくなる。つまり、ヒン
ジ機構２６を構成するアーム２９の頭部２９ａは、駆動
軸８側へ接近する向きに変位し、それに伴いカム面２８
ａによって押される。このことによって斜板１２はシリ
ンダブロック１側へ摺動しつつ傾斜角が小さくなるよう
に傾動し、ピストン１８のストロークが小さくなり、吐
出容量が小さくなる。

【００１９】一方、駆動室７内の圧力が下降したとき
は、ピストン１８に作用する背圧が下がり、斜板１２の
傾斜角が大きくなる。つまり、ヒンジ機構２６を構成す
るアーム２９の頭部２９ａは、駆動軸側から離れる方向
へ変位し、カム面２８ａ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１２はローター９側へ摺
動する。これにより斜板１２が傾斜角を増大する方向に
傾動し、ピストン１８のストロークが大きくなり、吐出
容量が大きくなる。なお、最大容量時の斜板１２の最大
傾斜角は、該斜板１２の前面に形成された衝合面１２ａ
がローター９の後端面９ａに当接することによって規制
される。

【００２０】このように、本実施の形態に係るヒンジ機
構２６よれば、トルク伝達用の突起２７とこれに係合す
るアーム２９とによってローター９の回転を斜板１２に
伝達し、また斜板１２の傾斜角の変更に対しては、カム
部材２８のカム面２８ａによってアーム２９の位置を制
御してピストン１８の上死点位置を略一定に保持するこ
とができる。そして、上記のヒンジ機構２６は、斜板１
２から突設されたアーム２９と、ローター９に形成され
た突起２７及びカム部材２８によって構成されるため、
構造が極めて簡素であり、しかもその構成部材は斜板１
２あるいはローター９に対して一体に形成できるため、
その製作もまた容易である。

【００２１】また、本実施の形態においては、突起２７
と、該突起２７に対して外側から挟み込むように係合す
るアーム２９とによってローター９のトルクを斜板１２
に伝達する構成とし、かつ斜板１２に作用する軸方向荷
重を突起２７の両側においてカム部材２８によって受け
る構成とした上で、突起２７を中央部に凹部２７ａを有
する中抜き構造としたものである。このことによって、
突起２７の重量を増大することなく、該突起２７の横幅
を広げて軸方向荷重の荷重を受ける横幅Ｌ（図３参照）
を実質的に広く設定することができる。その結果、斜板
１２に作用する軸方向荷重を広い横幅で受けることが可
能となって、斜板１２を安定的に支持することが可能と
なる。

【００２２】また、軸方向荷重の作用点が変移しても、
斜板１２の傾ぎを効果的に抑えることができる。従っ
て、斜板１２が安定に支持されることになり、可変容量
のための斜板の傾動動作及び軸方向の摺動動作を円滑に
行わせることができる。なお、換言すれば、従来と同等
の軸方向荷重を受けるとするならば、あるいは従来と同
等の受け幅で軸方向荷重を受けるように設定するなら
ば、小型化されたヒンジ機構を提供することが可能とな
って軽量化に大きく役立つことになる。

【００２３】次に、本発明の他の実施の形態を図４に基
づいて説明する。この実施の形態においては、ヒンジ機
構２６を、ピストン１８の圧縮反力を受ける圧縮領域と
ピストン１８の引張反力を受ける引張領域との境界線Ｐ
−Ｐから圧縮領域側へ偏位した箇所に設定したものであ
る。なお、その他については、前述した実施の形態と同
様に構成される。従って、この実施の形態によるとき
は、斜板１２の圧縮吐出側に偏在した圧縮荷重の作用領
域、特に高大な作用領域を重点的に支持することが可能
となり、斜板の捩じれを抑え、斜板の円滑な傾動変位を
得ることができる。

【００２４】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で適
宜変更してもよい。例えば、実施の形態において、アー
ム２９を３本として、中央のアームを突起２７の凹部２
７ａに挿入する一方、凹部２７ａの底部にカム部材を設
け、そのカム部材のカム面に中央アームの頭部を当接す
る構成に変更してもよい。また、実施の形態では、ロー
ター９側に突起２７とカム部材２８を設け、斜板１２側
にアーム２９を設ける形態で説明しているが、この設定
関係を逆にしてもよい。つまり、ローター９側にアーム
２９を、斜板１２側に突起２７とカム部材２８を設けて
もよい。また、実施の形態では、突起２７の中央部に凹
部２７ａを設けることによって突起２７の中抜き構造を
構成したが、凹部２７ａに変えて中空部を設定してもよ
い。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ヒンジ機構の重量を増加することなく、斜板に作用する
軸方向荷重を受けるための荷重受幅を広く設定すること
ができる。このため、より大きな軸方向荷重を受けるこ
とが可能となり、斜板を安定に支持し、可変容量のため
の傾動動作及び軸方向の摺動動作の円滑性を維持するこ
とができる。また、換言すれば、従来と同等の軸方向荷
重を受けるとするならば、より小型化されたヒンジ機構
を提供することが可能となって軽量化に有効となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る斜板式の可変容量圧縮機の
全体を示す縦断面図である。

【図２】ヒンジ機構の側面図である。

【図３】同じく平面図である。

【図４】他の実施の形態に係るヒンジ機構の平面図であ
る。

【符号の説明】

１…シリンダブロック ２…フロントハウジング ５…リヤハウジング ７…駆動室 ８…駆動軸 ９…ローター １２…斜板 １７…シリンダボア １８…ピストン ２６…ヒンジ機構 ２７…突起 ２７ａ…凹部 ２８…カム部材 ２９…アーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇田 朋広 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 西村 健太 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 井上 宜典 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 伊藤 正文 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 BB38 CC12 CC20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動軸と、駆動軸に傾斜した状態で摺動
   可能に取り付けられた斜板と、前記斜板に対して該斜板
   の回転によってシリンダボア内を往復動するよう連結さ
   れたピストンと、前記駆動軸に固着されたローターと、
   前記ローターと前記斜板との間に設けられ、前記ロータ
   ーに対して前記斜板を傾斜動作可能にかつトルク伝達可
   能に連結するヒンジ機構とを備え、前記斜板の傾斜角の
   変化に応じて前記ピストンのストロークが変化する可変
   容量圧縮機であって、 前記ヒンジ機構は、前記ローターと前記斜板とのいずれ
   か一方に突設された突起と、いずれか他方に突設されて
   前記突起に対して係合する複数のアームと、該複数のア
   ームのうち、少なくとも最外側に位置するアームの先端
   と摺動可能に当接することによって斜板に作用する軸方
   向荷重を受ける軸方向荷重受部とを備えており、しかも
   前記突起が中抜き構造と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】 請求項１に記載の可変容量圧縮機であっ
   て、前記ヒンジ機構は、前記斜板がピストンの圧縮反力
   を受ける圧縮領域とピストンの引張反力を受ける引張領
   域との境界から圧縮領域側へ偏位された位置に設定され
   ていることを特徴とする可変容量圧縮機。