JP2004308621A

JP2004308621A - 容量可変型斜板式圧縮機

Info

Publication number: JP2004308621A
Application number: JP2003106330A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Hiraiwa; 一美平岩
Original assignee: Kyowa Metal Works Co Ltd
Current assignee: Kyowa Metal Works Co Ltd
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】簡単な構成で、斜板の位置精度の高い駆動軸と斜板との連結構造を得る。
【解決手段】駆動軸２２と一体回転するとともに該駆動軸２２に対して傾動可能な斜板３０と、斜板３０の回転および傾斜角に応じて往復運動のストロークを変化させながら流体を圧縮するピストン２０を備え、駆動軸２２と斜板３０の間を、それぞれに揺動可能な第１リンク３４および第２リンク３６とで連結し、斜板３０の駆動軸２２に対する傾斜角の変化を許容しながら、第１リンク３４および第２リンク３６が協働して、斜板３０の軸方向ならびに径方向の位置を制約するように構成した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として車両用空調装置等に用いられ、駆動軸と一体回転する斜板の傾斜角に応じてピストンの往復運動のストロークを変えるようにした容量可変型斜板式圧縮機（以下、単に「圧縮機」という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置等に用いる圧縮機は、駆動軸に一体のロータと斜板との間に一対のヒンジ機構を備えて圧縮反力等によるモーメントを受承するとともに、斜板の中心部には駆動軸が貫通する一種の長孔形状とした貫通孔が形成されて斜板が駆動軸に対し傾斜可能であるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−９１３６６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の従来の圧縮機にあっては、斜板の回転中心を維持する機能（調芯機能）がなく、駆動軸が斜板の長孔に嵌挿されるように構成されて斜板と駆動軸との間に径方向の隙間が生じるようになっているため、特に吐出量が少ない運転状態において外部からのショック等を受けると、この隙間の分だけ斜板が動いて騒音や振動を発生しやすいという問題があった。
また、斜板の長孔と駆動軸とが互いに振動による衝突で摩耗し、この結果、斜板の回転中心の維持がますます困難になって、振動、騒音をますます助長するという問題もある。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、斜板の長孔を駆動軸が貫通するようにした上記従来の容量可変型斜板式圧縮機に比べて、より長期間にわたって斜板の回転中心を精度良く維持し、もって振動や騒音の発生を抑制することを可能とした容量可変型斜板式圧縮機を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機は、駆動軸と、該駆動軸と一体回転するとともに該駆動軸に対して傾動可能な斜板と、シリンダボアを形成したシリンダブロックと、該シリンダブロックのシリンダボア内に嵌挿され、駆動軸の回転運動を往復運動に変換し、斜板の回転および傾斜角に応じて往復運動のストロークを変化させながら流体を圧縮するピストンと、駆動軸の軸方に離間した位置にそれぞれ連結され、駆動軸と斜板との間を揺動可能に連結する第１リンクおよび第２リンクとを備え、斜板の駆動軸に対する傾斜角の変化を許容しながら、第１リンクおよび第２リンクが協働して、斜板の軸方向ならびに径方向の位置を制約することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機は、第１リンクは、駆動軸側と斜板側とにそれぞれに揺動可能に連結され、第２リンクは、駆動軸側と斜板側とのそれぞれに揺動可能に連結されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機は、第１リンクは、駆動軸側と斜板側とのそれぞれに揺動可能に連結され、第２リンクは、斜板側に固定されるとともに一端部側が駆動軸に揺動および摺動可能に連結されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機は、第１リンクは、斜板に当接して該斜板の最小傾斜角を規制する部分を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機は、第２リンクは、斜板に当接して該斜板の最大傾斜角を規制する部分を有することを特徴とする。
【００１１】
【作用】
請求項１に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機にあっては、駆動軸と、該駆動軸と一体回転するとともに該駆動軸に対して傾動可能な斜板と、シリンダボアを形成したシリンダブロックと、該シリンダブロックのシリンダボア内に嵌挿され、駆動軸の回転運動を往復運動に変換し、斜板の回転および傾斜角に応じて往復運動のストロークを変化させながら流体を圧縮するピストンと、駆動軸の軸方に離間した位置にそれぞれ連結され、駆動軸と斜板との間を揺動可能に連結する第１リンクおよび第２リンクとを備え、斜板の駆動軸に対する傾斜角の変化を許容しながら、第１リンクおよび第２リンクが協働して、斜板の軸方向ならびに径方向の位置を制約するように構成したため、斜板の回転によってピストンが往復して圧縮作用を行うとともに、斜板の傾斜角とともに吐出量が変化する。
【００１２】
請求項２に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機にあっては、第１リンクは、駆動軸側と斜板側とにそれぞれに揺動可能に連結され、第２リンクは、駆動軸側と斜板側とのそれぞれに揺動可能に連結されているため、斜板の駆動軸に対する傾斜角が変動する場合に、第１リンクと第２リンクにより斜板の位置と姿勢が制約されながら、ピストンのストロークが変化する。
【００１３】
請求項３に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機にあっては、第１リンクは、駆動軸側と斜板側とのそれぞれに揺動可能に連結され、第２リンクは、斜板側に固定されるとともに一端部側が駆動軸に揺動および摺動可能に連結されているため、斜板の駆動軸に対する傾斜角が変動する場合に、第１リンクと第２リンクにより斜板の位置と姿勢が制約されながら、ピストンのストロークが変化する。
【００１４】
請求項４に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機にあっては、第１リンクは、斜板に当接して該斜板の最小傾斜角を規制する部分を有するため、斜板の傾斜角は設定された角度より小さくなることを規制される。
【００１５】
請求項５に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機にあっては、第２リンクは、斜板に当接して該斜板の最大傾斜角を規制する部分を有するため、斜板の傾斜角は設定された角度より大きくなることを規制される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る圧縮機の主要部の断面を表す。
また、図２は図１の一部拡大図であり、図３は図２におけるＤ−Ｄ線に沿って切断した断面図である。
さらに図４は、斜板の傾斜角度が図１の状態から変化した状態を表し、図２の状態に対応している。
【００１７】
図１において、シリンダブロック１０は、この図中左側にはケース１２が、また図中右側にはプレート１４を介してハウジング１６がそれぞれ接合され、ボルト１８によりこれらが一体に組み付けられている。
シリンダブロック１０には複数のシリンダボア１０ａが形成され、これらのそれぞれにピストン２０が往復動可能に嵌挿されている。
ハウジング１６の内部には、図示を省略したが、吸入室および吐出室、吸入弁および吐出弁、そして後述する吐出量を可変制御するための制御弁がそれぞれ設けられている。
【００１８】
これらは、ピストン２０がシリンダボア１０ａ内を往復することにより、吸入室から冷媒（流体）を吸い込んで圧縮して吐出室へ吐出することができるように構成している。
ここで、図１に示したピストン２０の位置が最も右寄りにあって圧縮した状態であり、この位置を上死点と呼ぶ。
【００１９】
ケース１２の内側にはクランク室１２ａを形成しており、以下の構成部品を収めている。
駆動軸２２は、その左右端側がシリンダブロック１０およびケース１２にベアリング２４、２６によってそれぞれ支承されており、その左側への移動がスラストベアリング２８によって規制されている。
駆動軸２２は、図示しないベルトおよびプーリを介して車両のエンジンによって駆動されるようにしてある。
【００２０】
駆動軸２２とピストン２０との間には斜板３０が配置されている。
斜板３０は円盤状の形状に形成してある。
斜板３０とピストン２０の球面座２０ａとの間には球状のシュー３２が、各々のピストン２０につき２個ずつ介在して、斜板３０とピストン２０とを相対傾動可能に連結している。この結果、後述するように、斜板３０が回転するとピストン２０がシリンダボア１０ａ内を往復するようになっており、そのストロークは斜板３０の傾斜角によって変化する。
【００２１】
一方、駆動軸２２の図中上下方向への突出部２２−１、２２−２には、２カ所の孔２２ａおよび２２ｂが、また斜板３０の突起部２０ａには、２ヶ所の孔３０ｂおよび３０ｃがそれぞれ形成されている。
第１リンク３４と第２リンク３８とは、これらに形成したピン３８、４０、４２、４４が上記それぞれの孔２２ａ、２２ｂ、３０ａ、３０ｂに挿入されて揺動可能に連結され、駆動軸２２と斜板３０とが一体回転するようにしてある。
【００２２】
すなわち、図３にその一部を拡大して示すように、ピン４２、４４は両端部が第２リンク３６を構成する２枚の第２リンク片Ｂ３６−１、３６−２にかしめられて一体になっており、駆動軸２２と斜板３０をこれらの孔２２ｂ、３０ｃを介して揺動可能に連結している。図示は省略するが、他方のピン３８、４０側も同様である。
【００２３】
このため、斜板３０は、第１リンク３４と第２リンク３６によって駆動軸２２に対しその姿勢を規制されながら、図２と図４とに示す状態間で駆動軸２２に対する傾斜角を変化させることができる。
すなわち、図２は斜板３０が最も傾斜した状態であり最もピストン２０のストロークが大きく、したがって吐出量が多くなる。これに対し、図４は最も傾斜角が小さく、最もピストン２０のストロークが小さく吐出量が少なる。そしてこれら両状態間を斜板３０は、自由に傾斜角を変化することができ、上記両状態の間の吐出量を得ることができるようになっている。
【００２４】
なお、斜板３０は、第１リンク３４と第２リンク３６の作用により、傾斜角の変化とともに姿勢と位置が一義的に決まってしまうこととなる。
そして、前述した駆動軸２２と斜板３０に設けた孔２２ａ、２２ｂ、３０ａ、３０ｂの配置は、斜板３０の傾斜角が変化した場合に、ピストン２０の上死点位置が軸方向に、斜板３０の回転中心の位置が径方向に、それぞれ極力変化しないような配置にしてある。
【００２５】
つまり、図２と図４を見比べるとわかるように、斜板３０の傾斜角が異なっていても、ピストン２０の上死点位置はほぼ同じであり、斜板３０の回転中心の位置は軸方向には変化しているが、径方向には殆ど変化していない。
これは、前述のように駆動軸２２と斜板３０とが、第１リンク３４と第２リンク３６とで連結されているからである。
また、図３でわかるように、第２リンク３６−１、３６−２と斜板３０および駆動軸２２との間には、ピン４０、４２の長手方向に最小限の隙間があるのみであり、この方向の位置変化も少ない。
【００２６】
第１リンク３４と第２リンク３６の間にはこれらを押し離す方向に弾性力を作用するスプリング４６が設けられ、他に斜板３０に作用するモーメントがない場合には、スプリング４６の張力で図４に示すように斜板３０の傾斜角が最も小さくなるようになっている。
【００２７】
また、図２でわかるように、最も傾斜角が大きい状態にあっては、斜板３０が第２リンク３６の下端部３６ａに突き当たって、これ以上の傾斜角にならないようになっている。
一方、図４でわかるように、最も傾斜角が小さい状態にあっては、斜板３０が第１リンク３４の右端のフック部３４ａに突き当たって、これ以下の傾斜角にならないようになっている。
【００２８】
続いて、図１乃至図４示した実施の形態における圧縮機の作動を説明する。
前述のように、駆動軸２２は車両のエンジンによって駆動されて回転する。
このとき駆動軸２２と第１リンク３４、第２リンク３６によって連結されている斜板３０も一緒に回転する。
【００２９】
図１に示す状態にあっては、ピストン２０は上死点位置にあるが、この状態から駆動軸２２および斜板３０が回転すると、ピストン２０は徐々に左側へ移動して冷媒を吸入していき、図１から斜板３０が１８０°回転した場合に最も左側へ移動した状態になって吸入が完了する。この位置を下死点という。
【００３０】
さらに斜板３０が回転し続けるとピストン２０は徐々に右側へ戻って、冷媒を圧縮・吐出するようになり、３６０°回転して図１の上死点位置に戻ると吐出が完了する。
以上は図１に示したピストン２０についてであるが、図示しない複数の他の位置にあるピストン２０’も、斜板３０の回転位相は異なるが、斜板３０の回転とともに吸入・圧縮・吐出を繰り返す。
【００３１】
一方、ハウジング１６内に設けた図示しない制御弁の作用により、クランク室１２ａに圧縮された冷媒の一部が流入して、クランク室１２ａの圧力が上昇すると、ピストン２０に背圧が右方向に作用するため、ピストン２０のストロークが減っていき、それにつられて斜板３０の傾斜角が小さくなる。
【００３２】
この際、前述のようにピストン２０の上死点位置は変化せず、下死点位置が移動するようにストロークが変化して吸入・圧縮・吐出作用が行われ、斜板３０の１回転当たりの吐出量が少なくなっていく。
したがって、制御弁の作用でクランク室１２ａの圧力を制御することで、斜板３０の傾斜角とピストン２０のストロークが変化して、吐出量が変化する。
すなわち、圧縮機としては可変容量制御が可能になる。
【００３３】
この場合、前に説明したように、駆動軸２２に対して斜板３０の傾斜角が変化しても、ピストン２０の上死点は殆ど変化せず、圧縮機としての機能を果たすとともに、斜板３０の回転中心が径方向に殆ど変化しないので、回転に伴う振動や音の発生を防ぐことができる。
【００３４】
また、これらを司る第１リンク３４、第２リンク３６と、これらを連結するピン３８、４０、４２、４４および、それぞれが嵌合する孔２２ａ、２２ｂ、３０ｂ、３０ｃはいずれも加工による寸法精度が確保しやすいため、上記ピストン２０の上死点位置および斜板３０の回転中心位置の維持精度も高くできる。
また、一般にリンク機構は作動が円滑であり、上記の斜板３０の傾斜角が変化する際にもスムーズに動くので、吐出容量の制御も円滑に行われる。
【００３５】
このように、本発明の実施の形態に係る圧縮機は、駆動軸２２と斜板３０との連結機構が簡単な部品構成でありながら、スムーズで精度の高い作動が期待でき、騒音や振動が少ない可変容量制御を実現することができる。また、上記連結機構での摩擦による磨耗も少なく、従来のものより長い期間スムーズで精度の高い作動を保持でき、磨耗による騒音や振動の助長を抑制できる。
【００３６】
次に、図５乃至図７は本発明の圧縮機における第２の実施の形態を示す。
図５は主要部の断面図であり、図６は図２に、図７は図４にそれぞれ対応した状態を示している。
【００３７】
ここでは、図１乃至図４に示した第１の実施の形態と異なる部分である連結機構を中心に説明し、実質的に同じ部分については同じ番号を付しその説明を省略する。
この第２の実施の形態の圧縮機では、駆動軸２２と一体のロータ５０が設けられるとともに、図１乃至図４における第２リンク３４がない代わりに、ロータ５０に設けたガイド孔５０ａに嵌挿される球部５２ａを有するガイドピン５２が斜板３０の突起部３０ａに一体に設けられている。なお、ロータ５０とガイドピン５２とは、駆動軸２２と斜板３０側とが揺動可能に連結されたリンクとして、本発明の第２リンクを構成する。
【００３８】
また、第１リンク３４はロータ５０と斜板３０との間に設けられている。
ロータ５０には孔５０ｂが形成されている。
さらに、スプリング４６は第１リンク３４と斜板３０との間に設けられているが、この張力による作用は図１乃至図５に示した第１の実施の形態と変わらない。
【００３９】
これらにより、斜板３０は駆動軸２２に対する傾斜角が変化する際に、その位置および姿勢は第１リンク３４と、ガイドピン５２およびガイド孔５０ａとの位置関係に制約されることになる。
したがって、これらの配置や角度等を適切に設定することで、ピストン２０の上死点位置や斜板３０の回転中心位置の変化を最小限に保ちながら可変容量制御を達成できることは図１乃至図４の実施の形態と同様であるので、詳細の説明は省略する。
【００４０】
尚、前述した従来例（特開平７−９１３６６号公報）においては、ガイドピンおよびガイド孔が一対ずつ必要であったのに対して、この第２の実施の形態の圧縮機においては、ガイドピン５２および、これが嵌合するガイド孔５０ａは１カ所でよい。
【００４１】
図５乃至図７に示した第２の実施の形態に係る圧縮機も、簡単な部品構成でありながら、上記のピストン２０の上死点位置および斜板３０の回転中心位置の維持精度が高いので、騒音、振動の発生が少なく吐出容量の制御も円滑に行うことができる。また、連結機構において摩擦による磨耗が少なく、従来のものより長い期間スムーズで精度の高い作動を保持でき、磨耗による騒音や振動の助長を抑制できる。
【００４２】
以上の説明は、斜板３０とピストン２０との間にシュー３２を介在させたタイプにおける実施の形態であったが、いわゆるワッブル式と呼ばれるロッドを介在させたタイプでも応用可能であることは言うまでもない。
【００４３】
以上、説明したように、本発明における各実施の形態の圧縮機によれば、以下のような効果が得られるとともに、当業者の一般的な知識に基づいて、各構成部品の回転バランスや遠心力の影響を抑える設計にするなどの、変更や改良を加えた態様で実施することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の容量可変型斜板式圧縮機によれば、以下のような効果を得ることができる。
請求項１に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機によれば、駆動軸と、該駆動軸と一体回転するとともに該駆動軸に対して傾動可能な斜板と、シリンダボアを形成したシリンダブロックと、該シリンダブロックのシリンダボア内に嵌挿され、駆動軸の回転運動を往復運動に変換し、斜板の回転および傾斜角に応じて往復運動のストロークを変化させながら流体を圧縮するピストンと、駆動軸の軸方に離間した位置にそれぞれ連結され、駆動軸と斜板との間を揺動可能に連結する第１リンクおよび第２リンクとを備え、斜板の駆動軸に対する傾斜角の変化を許容しながら、第１リンクおよび第２リンクが協働して、斜板の軸方向ならびに径方向の位置を制約するように構成したため、斜板の傾斜角が変化しても、上記従来のものに比べてピストンの上死点位置および斜板の回転中心位置が精度良く維持され、振動や騒音の発生が少ない。また、この部分の摩擦による磨耗が少なく、従来のものより長い期間スムーズで精度の高い作動を保持でき、磨耗による騒音や振動の助長を抑制できる。
【００４５】
請求項２に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機によれば、第１リンクは、駆動軸側と斜板側とにそれぞれに揺動可能に連結され、第２リンクは、駆動軸側と斜板側とのそれぞれに揺動可能に連結される構成であるため、第１リンクおよび第２リンクは寸法精度が出しやすいので、製造コストが安いとともに、ピストンの上死点位置および斜板の回転中心位置の精度を高めることができ、振動や騒音の発生を抑制できる。
【００４６】
請求項３に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機によれば、第１リンクは、駆動軸側と斜板側とのそれぞれに揺動可能に連結され、第２リンクは、斜板側に固定されるとともに一端部側が駆動軸に揺動および摺動可能に連結される構成であるため、第１リンクおよび第２リンクは寸法精度が出しやすい形状であるので、製造コストが安いとともに、ピストンの上死点位置および斜板の回転中心位置の精度を高めることができ、振動や騒音の発生を抑制できる。
【００４７】
請求項４に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機によれば、第１リンクは、斜板に当接して該斜板の最小傾斜角を規制する部分を有するため、最小傾斜角を規制するための専用部品が不要になるので、製造コストを抑えることができる。
【００４８】
請求項５に記載した本発明の容量可変型斜板式圧縮機によれば、第２リンクは、斜板に当接して該斜板の最大傾斜角を規制する部分を有するため、最大傾斜角を規制するための専用部品が不要になるので、製造コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧縮機の主要部断面図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】図２のＤ−Ｄ断面図である。
【図４】図２から斜板の傾斜角が変化した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の圧縮機における第２の実施の形態を示す要部断面図である。
【図６】図５の一部拡大図である。
【図７】図６から斜板の傾斜角が変化した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０：シリンダブロック
１２：ケース
１４：プレート
１６：ハウジング
１８：ボルト
２０：ピストン
２２：駆動軸
２４、２６：ベアリング
２８：スラストベアリング
３０：斜板
３２：シュー
３４：第１リンク
３６：第２リンク
３８、４０、４２、４４：ピン
４６：スプリング
５０：ロータ
５２：ガイドピン

Claims

駆動軸と、
該駆動軸と一体回転するとともに該駆動軸に対して傾動可能な斜板と、
シリンダボアを形成したシリンダブロックと、
該シリンダブロックの前記シリンダボア内に嵌挿され、前記駆動軸の回転運動を往復運動に変換し、前記斜板の回転および傾斜角に応じて前記往復運動のストロークを変化させながら流体を圧縮するピストンと、
前記駆動軸の軸方に離間した位置にそれぞれ連結され、前記駆動軸と前記斜板との間を揺動可能に連結する第１リンクおよび第２リンクとを備え、
前記斜板の前記駆動軸に対する傾斜角の変化を許容しながら、前記第１リンクおよび前記第２リンクが協働して、前記斜板の軸方向ならびに径方向の位置を制約することを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
前記第１リンクは、前記駆動軸側と前記斜板側とにそれぞれに揺動可能に連結され、前記第２リンクは、前記駆動軸側と前記斜板側とのそれぞれに揺動可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
前記第１リンクは、前記駆動軸側と前記斜板側とのそれぞれに揺動可能に連結され、前記第２リンクは、前記斜板側に固定されるとともに一端部側が前記駆動軸に揺動および摺動可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
前記第１リンクは、前記斜板に当接して該斜板の最小傾斜角を規制する部分を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の容量可変型斜板式圧縮機。
前記第２リンクは、前記斜板に当接して該斜板の最大傾斜角を規制する部分を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の容量可変型斜板式圧縮機。