JP2002048056A - 圧縮機斜板の最大傾斜角支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 斜板に偏荷重が働かないようにして、斜板の
変形等の損傷を効果的に防止する。 【解決手段】 斜板の前面の上端部中央は駆動軸の周り
に一体に設けられたローターとヒンジ結合されるととも
に、ヒンジ結合部の中心は最大圧縮行程状態のピストン
が挿入されたシリンダボアの中心に一致し、斜板の前面
の所定位置にはローターに接触することにより、斜板の
最大傾斜角を規定する支持突起７１が設けられてなる圧
縮機斜板の最大傾斜角支持構造において、各シリンダボ
アの中心を通る同心円の半径をＲ、最大圧縮行程状態の
ピストンが挿入されたシリンダボアの中心に対応する斜
板の位置と駆動軸の中心とを通る連結線をＬＣとしたと
き、支持突起は斜板の回転方向への冷媒排出側領域内
の、連結線ＬＣから０．３５Ｒ〜０．４３Ｒの範囲だけ
離れている作用線ＬＰ上に位置し、斜板の最大傾斜角を
規定するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量型斜板式
圧縮機に設けられる斜板の最大傾斜角を支持するための
圧縮機斜板の最大傾斜角支持構造に係り、特に各ピスト
ンの前後進行程が相違して斜板に偏荷重が作用すること
により、変形などの斜板の損傷を招く問題点を解決する
ことができる圧縮機斜板の最大傾斜角支持構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車用空気調和装置を構成する圧縮機
は、動力源からの動力を電子クラッチの断続作用によっ
て選択的に伝達され、蒸発器から冷媒ガスを内部に吸入
してピストンの直線往復運動で圧縮し凝縮機へ吐き出す
装置である。このような圧縮機は圧縮方式および構造に
よって様々な種類に分けられるが、圧縮容積を変化させ
ることが可能な可変容量型圧縮機も多く用いられてい
る。

【０００３】次に、従来の一般的な可変容量型斜板式圧
縮機について、例を挙げて説明する。図５乃至図７に示
すように、可変容量型斜板式圧縮機は、同心円に沿って
長手方向に多数のシリンダボア１１が設けられたシリン
ダブロック１と、シリンダブロック１の前方に設けら
れ、内部にクランク室３１を形成する前方ハウジング３
と、シリンダブロック１の後方に設けられ、内部に冷媒
吸入室４１および冷媒吐出室４２を形成する後方ハウジ
ング４と、シリンダブロック１の各シリンダボア１１に
前後進可能に挿入され、後端部にブリッジ２１が設けら
れた多数のピストン２と、前方ハウジング３を回転可能
に貫通し後端部がシリンダブロック１の中央に挿入され
て回転可能に支持される駆動軸６と、クランク室３１の
内部で駆動軸６に軸着され、駆動軸６と共に回転するロ
ーター６１と、駆動軸６の周りにベアリング或いはハブ
ピン等の支持手段６３を介在して揺動可能に設けられ、
縁部が各ピストン２のブリッジ２１の挿入空間に挿入さ
れて回転可能に支持され、前面上端部の中央がローター
６１にヒンジ結合され、ローター６１と共に回転しなが
ら駆動軸６に対して傾斜調節可能にクランク室３１に設
けられる斜板７と、シリンダブロック１と後方ハウジン
グ４との間に狭持され、冷媒吸入室４１からシリンダボ
ア１１に冷媒を吸入し、シリンダボア１１から冷媒吐出
室４２へ圧縮冷媒を排出するためのバルブユニット５と
を含んでなる。

【０００４】また、ローター６１の背面に接触すること
により斜板７の最大傾斜角を規定する支持突起７１が斜
板７の背面一側に設けられる。駆動軸６に対する斜板７
の傾斜角は後方ハウジング４に設けられるコントロール
バルブ８による、クランク室３１内の流体圧力変動によ
って調節される。

【０００５】次に、上述した一般的な可変容量型斜板式
圧縮機の作用について考察する。斜板７の回転によって
シリンダブロック１の同心円に沿って配置された多数の
ピストン２が順次前後進する。シリンダボア１１からの
ピストン２の後進時（即ち、吸入行程時）にはピストン
２の後進によるシリンダボア１１内部の圧力降下によっ
てバルブユニット５の吸入リードバルブが開放されてシ
リンダボア１１と吸入室とが連通するので、吸入室から
シリンダボア１１に冷媒が流入される。一方、シリンダ
ボア１１からのピストン２の前進時（即ち、圧縮行程
時）にはピストン２の前進によるシリンダボア１１内部
の圧力増加によって冷媒が圧縮されながらバルブユニッ
ト５の吐出リードバルブが開放されシリンダボア１１と
冷媒吐出室４１とが連通するので、シリンダボア１１か
ら冷媒吐出室４２に圧縮冷媒が排出される。

【０００６】このような冷媒の吸入及び圧縮過程におい
て、斜板７が回転するだけでなく、各ピストン２の行程
距離が互いに異なるため、ピストン２によって回転中の
斜板７が受ける力は各ピストン２に対応する部分によっ
て異なる。

【０００７】また、従来の可変容量型斜板式圧縮機にお
いては、斜板７の最大傾斜角を規定する支持突起７１
が、一般に、図９に示すように、最大圧縮行程状態とな
ったピストン２の中心（即ち、上部中央のピストン２の
中心Ｐ１；当該ピストン２が挿入されたシリンダボア１
１の中心）に対応する部分と駆動軸６の中心Ｐ２とを通
る連結線ＬＣ上のうち、斜板７の下端部中央付近に設け
られている（即ち、駆動軸６を介して互いに反対の位置
に設けられている）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ピストン２
によって斜板７が受ける最大圧縮反力の作用点Ｐ４は、
最大圧縮行程状態のピストン２の中心Ｐ１に対応する斜
板内の個所に位置するのではなく、前記最大圧縮行程状
態のピストン２から斜板７の回転方向に一定距離Ｌ（図
８参照）外れた個所に位置する。このように斜板７の最
大傾斜面を支持する支持突起７１の中心、駆動軸６の中
心Ｐ２及び最大圧縮反力の作用点Ｐ４の３点を結ぶ線が
直線を描かないで所定の角度を有するため、図８に示す
ように、斜板７に偏荷重が働く結果をもたらし斜板７の
屈曲や変形等の損傷が発生する。なお、斜板７が変形さ
れた状態で回転し続けると、斜板７の偏磨耗現象が発生
して激しい騒音が誘発される。更に、ローター６１と斜
板７とのヒンジ結合部６４に集中応力が発生するという
問題点もある。

【０００９】従って、本発明の目的は、斜板に偏荷重が
働かないようにすることにより、斜板７の変形等の損傷
を効果的に防止することが可能な圧縮機斜板７の最大傾
斜角支持構造を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、圧縮機駆動軸の周りに支持手段によって
斜板が傾斜揺動可能に設けられ、前記斜板の縁部はシリ
ンダブロックの同心円に沿って多数個設けられた各シリ
ンダボアに前後進可能に挿入された各ピストンのブリッ
ジに回転可能に挿入されて支持され、クランク室の圧力
変動に応じて駆動軸に対して斜板の傾斜が任意に調節さ
れるよう、前記斜板の前面の上端部中央は駆動軸の周り
に一体に設けられたローターとヒンジ結合されるととも
に、前記ヒンジ結合された部分の中心は最大圧縮行程状
態のピストンが挿入されたシリンダボアの中心に一致
し、前記斜板の前面の所定位置にはローターに接触する
ことにより、斜板の最大傾斜角を規定する支持突起が設
けられてなる圧縮機斜板の最大傾斜角支持構造におい
て、前記最大圧縮行程状態のピストンが挿入されたシリ
ンダボアの中心に対応する斜板の位置と駆動軸の中心と
を通る連結線をＬＣとしたとき、前記支持突起７１は斜
板の回転方向への冷媒排出側領域内の、前記連結線ＬＣ
から所定の水平距離ＬＦだけ離れている作用線ＬＰ上に
位置し、斜板の最大傾斜角を規定するようになっている
ことを特徴とする。

【００１１】また、前記各シリンダボアの中心を通る同
心円の半径をＲとしたとき、前記水平距離ＬＦが０．３
５Ｒ〜０．４３Ｒの範囲以内であることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施の形態
による圧縮機斜板の最大傾斜角支持構造について、添付
図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、参
照符号１は、可変容量型斜板式圧縮機のシリンダブロッ
クを示す。シリンダブロック１の所定の同心円に沿って
長手方向に多数のシリンダボア１１が等間隔で前後に貫
設されている。そして、シリンダボア１１には前方にブ
リッジ２１の設けられたピストン２が順次往復可能に挿
入されている。シリンダブロック１の前方には前方ハウ
ジング３が結合され、シリンダブロック１の後方には後
方ハウジング４が結合される。前方ハウジング３、シリ
ンダブロック１及び後方ハウジング４はボルト１３によ
って一体に結合されることができる。

【００１３】前方ハウジング３の前側が閉鎖され且つ後
側が開放されることにより、シリンダブロック１と前方
ハウジング３によって形成される内部空間はクランク室
３１として機能し、後方ハウジング４の前側が開放され
且つ後側が閉鎖されることにより、シリンダブロック１
と後方ハウジング４によって内部空間が形成される。後
方ハウジング４の内部空間は更に、蒸発器側に連結され
る冷媒吸入室４１と、凝縮機側に連結される冷媒吐出室
４２とに区画される。また、後方ハウジング４とシリン
ダブロック１との間にはバルブユニット５が介在され、
ピストン２の吸入行程時には冷媒吸入室４１とシリンダ
ボア１１とが連通して冷媒吸入室４１から冷媒が吸入さ
れ、ピストン２の圧縮行程時にはシリンダボア１１と冷
媒吐出室４２とが連通して圧縮冷媒が冷媒吐出室４２に
吐出される。

【００１４】一方、参照符号６は、前方ハウジング３の
前側壁面中央を回動可能に貫通し、前方ハウジング３の
内部に設けられるクランク室３１を経由してシリンダブ
ロック１の中央に後端部が回動可能に支持される駆動軸
６を示す。クランク室３１内部の前方にはローター６１
が駆動軸６の周りに配置され軸着されている。従って、
駆動軸６の回動に伴ってローター６１が共に回動される
ことが可能である。また、クランク室３１内部の駆動軸
６の周りに斜板７が傾斜揺動（傾いた状態における揺
動）及び回転可能に設けられている。斜板７は駆動軸６
の周りに介在されるベアリング或いは支持ピンのような
支持手段６３によって傾斜揺動（即ち、スイング）及び
回転可能に設けられている。

【００１５】具体的に、斜板７は、図１及び図２に示す
ように、中央に穴が設けられ、支持手段６３を介して駆
動軸６の周りに傾斜揺動及び回転可能に設けられるハブ
プレート７ａと、ハブプレート７ａの周りに一体に結合
される駆動ディスク７ｂを有する。斜板７の縁部、即ち
駆動ディスク７ｂの縁部は、各ピストン２のブリッジ２
１に回転可能に挿入される。そして、斜板７の前面の上
端部中央はローター６１にヒンジ結合され、このヒンジ
結合部６４を中心として斜板７が揺動旋回されることに
より、駆動軸６に対して斜板７の傾斜が調節されるのが
望ましい。ローター６１と斜板７とのヒンジ結合構造に
ついて説明する。斜板７の前面の上端部中央（即ち、ハ
ブプレート７ａの上端部中央）にはヨーク７３が設けら
れ、これに対応して、ローター６１の背面の上端部中央
にはヨーク７３に挿入される結合突起６１１が設けら
れ、結合突起６１１及びヨーク７３がヒンジピン６５に
よってヒンジ結合されることにより、ヒンジ結合部６４
を成している。

【００１６】ヒンジ結合部６４（即ち、ヒンジピン６
５）を中心に斜板７が揺動旋回されることにより、駆動
軸６に対する斜板７の傾斜が調節される。これと同時
に、駆動軸６と共に回転するローター６１の回転力がヒ
ンジ結合部６４を通して斜板７に伝達されることによ
り、斜板７も回転することができる。そして、斜板７の
揺動旋回による傾斜調節は、クランク室３１内部の圧力
変動によって行われ、クランク室３１の圧力変動は後方
ハウジング４に設けられるコントロールバルブ８によっ
て行われる。即ち、コントロールバルブ８は圧縮機に復
帰する冷媒の吸入圧力に応じてクランク室３１内の圧力
を調整して斜板７の角度を変化させ、圧縮機から吐出さ
れる冷媒量を調節し、圧縮機の吸入圧力が一定となるよ
うに調節する。このような圧力変動によって、斜板７は
傾斜角が調節されつつ回転することにより、その位相が
各ピストン２に対して連続して変化し、これにより各ピ
ストン２がシリンダボア１１内で順次前後進することに
より、冷媒の吸入及び圧縮が行われる。

【００１７】また、斜板７の前面（具体的にはハブプレ
ート７ａの前面）の所定位置には、ローター６１に接触
することにより斜板７の最大傾斜角を規定する支持突起
７１がローター６１の方向に突設されている。斜板７が
最大傾斜角を維持するとき、図２に示すように、支持突
起７１がローター６１に面接触し得るようにローター６
１に接触する支持突起７１の先端面はローター６１の面
と対応して斜板７の前面に対して傾斜面を成すのが望ま
しい。

【００１８】上述したような圧縮機において、斜板７は
駆動軸６に対してヒンジ結合部６４のヒンジピン６５を
中心としてスイング運動を行うので、これに対応するシ
リンダブロック１部分に斜板７が最大傾斜角を維持する
ときに最大圧縮行程状態となるピストン２が挿入される
シリンダボア１１が配置される。また、このような状態
では、図４に示すように、ピストン２によって斜板７に
加えられる最大反力が、最大圧縮行程状態のピストン２
が挿入されるシリンダボア１１の中心に対応する斜板７
の個所Ｐ１（第１点）に作用する。これにより、斜板７
の最大傾斜角を維持する支持突起７１が斜板７内の第１
点（Ｐ１）と駆動軸６の中心Ｐ２（第２点）とを結ぶ連
結線ＬＣ（即ち、直線）上の任意の位置Ｐ３（第３点）
に配置されるのが望ましい。

【００１９】ところが、実際には斜板７が回転するだけ
でなく、斜板７との結合位置によって各ピストン２の行
程距離が互いに異なることにより、ピストン２によって
回転中の斜板７が受ける力は斜板７の各ピストン２に対
応する部分によって異なるため、ピストン２によって斜
板７が受ける最大反力の作用点は前記第１点（Ｐ１）に
位置せず、ピストン２から斜板７の回転方向（矢印で表
した方）に一定距離外れた個所Ｐ４に位置する。従っ
て、前記３点（Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）を結ぶと直線を描か
ず、所定の角度を有する線となるので、斜板７に偏荷重
が働き、これにより屈曲や変形のような斜板７の損傷が
誘発される。本発明はかかる問題点を考慮して連結線Ｌ
Ｃから所定距離離れている個所に位置する最大反力の作
用点Ｐ４を通る作用線ＬＰ上に支持突起７１が配置され
るようにすることで、最大反力により斜板７に偏荷重が
かかることを解消している。

【００２０】本発明では、図４に示すように、７個のシ
リンダボア１１を有する圧縮機が例示されているが、冷
媒圧縮行程状態のピストン２をＰｄ、冷媒吸入行程状態
のピストン２をＰｓ、そしてＰｄとＰｓとの中間圧力状
態のピストン２をＰｉとしている。この際、斜板７に加
えられる圧力の分布は、圧縮行程状態のピストンＰｄに
対応する部分に最も大きく、ＰｄとＰｓとの中間圧力状
態のピストンＰｉに対応する部分にその次の大きさで、
吸入行程状態のピストンＰｓに対応する部分には最も小
さく表れる。

【００２１】また、上述したような圧縮機において、本
発明人の実驗によって、各シリンダボア１１の中心を通
る同心円の半径をＲとすると、斜板７に加えられる最大
圧縮反力の作用点Ｐ４は、上部中央のシリンダボア１１
に対応する斜板７の位置から斜板７の回転方向に、前記
連結線ＬＣからの水平距離ＬＦが０．３５〜０．４３Ｒ
の範囲以内になるよう連結線ＬＣに並んで配置された作
用線ＬＰ上に位置するので、本発明では支持突起７１が
斜板７の回転方向への冷媒排出側領域内の、連結線ＬＣ
から０．３５〜０．４３Ｒ離れている作用線ＬＰ上にく
るようにして、斜板７の最大傾斜角を規定することが望
ましい。

【００２２】なお、本発明によれば、支持突起７１は駆
動軸６の中心から遠く離れるほど有利になるので、斜板
７の回転方向への冷媒排出側領域のうち、連結線ＬＣか
らの水平距離ＬＦがＬＦ≧０．３５ｒの関係式を満足す
る任意の位置に設定されてもよい。上述したように、支
持突起７１が斜板７の３点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）を結ぶ
連結線ＬＣ上に設けられるのではなく、斜板７の上端中
央の回転方向に前記連結線ＬＣから所定の水平距離ＬＦ
だけ離れて並んで配置された作用線ＬＰ上にくるように
して、斜板７に加えられる最大圧縮反力と支持突起７１
の支持反力とが、図３に示すように、斜板７を介して互
いに対応して一致する。従って、斜板７に偏荷重が加え
られず、斜板７に屈曲や変形等の損傷が発生するのを防
止することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による圧縮
機斜板７の最大傾斜角支持構造においては、斜板７に加
えられる最大反力の作用点Ｐ３と支持突起７１が連結線
ＬＣから所定の水平距離ＬＦ離れて並んで配置された作
用線ＬＰ上にくるようにして、斜板７に加えられる冷媒
の最大圧縮反力に対する支持突起７１の支持反力が互い
に対応して一致するので、斜板７に偏荷重が加えられ
ず、斜板７に屈曲や変形等の損傷が発生するのを防止す
ることができる。さらに、斜板７にかかる圧力の分布が
均一であれば、斜板７に回転力を伝達するローター６１
と斜板７とのヒンジ結合部６４に発生する応力集中を抑
えることができ、圧縮機の耐久性を向上させることがで
きる。なお、斜板７にかかる圧力の分布が均一であれ
ば、斜板７が静かに回転するので、圧縮機の騒音を低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施の形態による圧縮機斜板の
最大傾斜角支持構造が適用された可変容量型斜板式圧縮
機を示す断面図である。

【図２】図１の要部拡大断面図である。

【図３】本発明に係る圧縮機斜板の最大傾斜角支持構造
によって斜板が受ける力の作用状態を説明するために圧
縮機の駆動軸、ローターおよび斜板を上方から見た模式
図である。

【図４】本発明に係る圧縮機斜板の最大傾斜角支持構造
の作用状態を説明するためにピストンの行程状態と、斜
板に設けられる支持突起との関係および最大圧縮反力の
作用点との関係を示す模式図である。

【図５】従来の圧縮機斜板の最大傾斜角支持構造が適用
された可変容量型斜板式圧縮機の例を示す断面図であ
る。

【図６】図５の要部斜視図である。

【図７】図５の要部拡大断面図である。

【図８】従来の圧縮機斜板の最大傾斜角支持構造によっ
て斜板が受ける力の作用状態を説明するために圧縮機の
駆動軸、ローターおよび斜板を上方から見た模式図であ
る。

【図９】従来の圧縮機斜板の最大傾斜角支持構造の作用
状態を説明するためにピストンの行程状態と、斜板に設
けられる支持突起との関係および最大圧縮反力の作用点
との関係を示す模式図である。

【符号の説明】

１ シリンダブロック ２ ピストン ６ 駆動軸 ７ 斜板 １１ シリンダボア ２１ ブリッジ ３１ クランク室 ６１ ローター ６４ ヒンジ結合部 ７１ 支持突起 Ｒ シリンダボアの中心を通る同心円の半径 ＬＣ 連結線 ＬＦ 水平距離 ＬＰ 作用線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機駆動軸６の周りに支持手段によっ
   て斜板７が傾斜揺動可能に設けられ、斜板７の縁部はシ
   リンダブロック１の同心円に沿って多数個設けられた各
   シリンダボア１１に前後進可能に挿入された各ピストン
   ２のブリッジ２１に回転可能に挿入されて支持され、ク
   ランク室３１の圧力変動に応じて駆動軸６に対して斜板
   ７の傾斜が任意に調節されるよう、斜板７の前面の上端
   部中央は駆動軸の周りに一体に設けられたローター６１
   とヒンジ結合されるとともに、前記ヒンジ結合された部
   分の中心は最大圧縮行程状態のピストンが挿入されたシ
   リンダボア１１の中心に一致し、斜板７の前面の所定位
   置にはローター６１に接触することにより斜板７の最大
   傾斜角を規定する支持突起７１が設けられてなる圧縮機
   斜板の最大傾斜角支持構造において、 前記最大圧縮行程状態のピストン２が挿入されたシリン
   ダボア１１の中心に対応する斜板７の位置と駆動軸６の
   中心とを通る連結線をＬＣとしたとき、 支持突起７１は斜板７の回転方向への冷媒排出側領域内
   の、前記連結線ＬＣから所定の水平距離ＬＦだけ離れて
   いる作用線ＬＰ上に位置し、斜板の最大傾斜角を規定す
   るようになっていることを特徴とする圧縮機斜板の最大
   傾斜角支持構造。
2. 【請求項２】 前記各シリンダボア１１の中心を通る同
   心円の半径をＲとしたとき、前記水平距離ＬＦが０．３
   ５Ｒ〜０．４３Ｒの範囲以内であることを特徴とする請
   求項１記載の圧縮機斜板の最大傾斜角支持構造。