JP2007211693A - 斜板型又は揺動斜板型圧縮機 - Google Patents

斜板型又は揺動斜板型圧縮機 Download PDF

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Abstract

【課題】高圧側と低圧側の差圧が小さいときでも、回り止め部のみならずハウジング内の各摺動部に十分にオイルを供給できる斜板型圧縮機又は揺動斜板型圧縮機を提供する。
【解決手段】揺動斜板型圧縮機100は、フロントハウジング1によって軸承された駆動軸4と、駆動軸によって回転しこれに対して傾斜することができるドライブプレート5と、ドライブプレートに連結されドライブプレートと同じ傾斜角度をとるが等速ジョイント7により回転は阻止されるワッブルプレート6と、ワッブルプレートに連結されて駆動軸の軸方向に往復運動するとともにシリンダブロック2に形成されたシリンダボア21内に挿入されたピストン9とを備え、フロントハウジング1内壁に沿って循環移動している潤滑油を、フロントハウジング1の内方に向かわせる段差1aをフロントハウジング1の内壁面に設け、駆動軸4に設けられた円板部40に撹拌羽根4bを設けている。
【選択図】図1

Description

ハウジング内を広くかつ十分に潤滑しうる斜板型又は揺動斜板型圧縮機に関する。
従来、揺動斜板型圧縮機において、ハウジングの中央に位置する等速ジョイントを潤滑する手段としては特許文献1に示されているものが知られている。これはクランク室内の雰囲気オイルを等速ジョイントの摺動部に誘導する通路を設けたもので、一応オイルを導くことはできるものの、積極的にオイルを供給しているわけではない。このため、潤滑が十分とはいえず回り止めの信頼性が悪化し、最終的には摺動部の焼付きが発生し圧縮機がロックしてしまうといいう問題があった。
この問題を解決するため、本出願人は、特許出願(特願2005−164821)を出願した。この出願では、ポンプの高圧側と低圧側との圧力差を利用して回り止め摺動部に積極的にオイルを供給するようにしているが、圧縮容量が小さいと圧力差も小さくなり差圧による積極的な給油ができなくなってしまうという問題があった。
一方、特許文献2に開示されているように、クランク室の内周壁面に沿って流れるオイルをオイルディフレクタにより集め、そのオイルを通路を通って揺動板中心のボールとボールソケットとの界面にまで導く方法もある。しかながら、この方法にあっては、供給されるオイルは一箇所に集中してしまう。このため、複数個所にオイル供給が必要な等速ジョイントの場合、オイル通路を複数設ける必要があり、構造が複雑になるとともにコストアップになるという問題点があった。また、上記潤滑方法は、等速ジョイントへのオイル供給しか考慮しておらず、等速ジョイント以外の摺動部、例えば各種ベアリング、ピストンとコンロッドとの間、クランク機構などの潤滑がおろそかになるという問題点もあった。
米国特許第5129752号明細書 実開昭55−176492号公報
本発明は、上記問題点を解決することをその課題とし、高圧側と低圧側の差圧が小さいときでも、回り止め部のみならずハウジング内の各摺動部に十分にオイルを供給できる斜板型圧縮機又は揺動斜板型圧縮機を提供すること目的としている。
上記課題を解決するため、ベアリングを介してハウジング(110)によって軸承された駆動軸(104)と、ハウジング(110)内に収納され、駆動軸(104)に連結されて回転し駆動軸(104)に対して傾角可変に設けられた斜板(108)と、斜板(108)に連動し斜板(108)の回転によって往復動作するピストン(112)と、ピストン(112)を収容するシリンダボア(111a)が穿設されたシリンダブロック(111)と、ピストン(112)に摺動かつ回転可能に配置され斜板(108)を摺動可能に挟持することで斜板(108)の回転運動をピストン(112)の往復運動に変換する一対のシュー(109)とを備えた斜板型圧縮機(300)において、ハウジング(110)内壁に沿って循環移動している潤滑油を、ハウジング(110)の内方に向かわせる衝突壁(110a)をハウジング(110)の内壁面に設けた手段を採用することができる。
また、上記課題を解決するため、ベアリング(11,13,14)を介してハウジング(1)によって軸承された駆動軸(4)と、ハウジング(1)内に収納され駆動軸(4)に連結されて回転し駆動軸(4)に対して傾斜することができる旋回板(5)と、ベアリング(52,53)を介して旋回板(5)に連結され旋回板(5)と同じ傾斜角度をとるが回り止め機構(7)により回転は阻止される揺動斜板(6)と、揺動斜板(6)に連結されて駆動軸(4)の軸方向に往復運動するとともにシリンダブロック(2)に形成されたシリンダボア(21)内に挿入されて流体を吸引及び圧縮するピストン(9)と、旋回板(5)と揺動斜板(6)を支持するために、駆動軸(4)の延長線上においてシリンダブロック(2)に支持される中心軸(8)とを備えた揺動斜板型圧縮機(100)において、ハウジング(1)内壁に沿って循環移動している潤滑油を、ハウジング(1)の内方に向かわせる衝突壁(1a)をハウジング(1)の内壁面に設けた手段を採用することができる。
これらの手段によれば、ハウジング(1)内周壁を循環するオイルをハウジング内方に向かって落下させることができ、したがって、ハウジング内の各摺動部を十分に潤滑することができる。
上記課題を解決するため、上記斜板型圧縮機(300)又は揺動斜板型圧縮機(100)において、駆動軸(4,104)に設けられた円盤部(40,105)に突起(4b,4f,4g,105b)を設けた手段を採用することができる。
これらの手段によれば、円盤部(40,105)の突起(4b,4f,4g,105b)によってハウジング(1,110)内のオイルを撹拌することができ、したがって、各摺動部に十分オイルを供給することができる。
上記課題を解決するため、上記斜板型圧縮機(300)又は揺動斜板型圧縮機(100)において、駆動軸(4,104)に設けられた円盤部(40,105)に突起(4b,4f,4g,105b)を設けるとともに、ハウジング(1,110)内壁に沿って循環移動している潤滑油を、ハウジング(1,110)の内方に向かわせる衝突壁(1a,110a)をハウジング(1,110)の内壁面に設けた手段を採用することができる。
これらの手段によれば、円盤部(40,105)の突起(4b,4f,4g,105b)によってハウジング(1,110)内のオイルを撹拌することができるとともに、ハウジング(1)内周壁を循環するオイルをハウジング内方に向かって落下させることができ、したがって、ハウジング内の各摺動部を十分に潤滑することができる。
また、上記課題を解決するため、衝突壁(1a,110a)は、その衝突面が駆動軸(4,104)の軸線を中心とする周回方向に対向する向きに形成されている手段を採用することができる。この手段によれば、ハウジング(1,110)内周壁を循環してきたオイルがこの衝突壁(1a,110a)に激しくぶつかり、したがってオイルを広い範囲に飛散させることができる。
また、上記課題を解決するため、衝突壁(1a,110a)は、駆動軸(4,104)の軸線より上方に形成されている手段を採用することができる。この手段を採用すれば、ハウジング(1,110)内周壁を循環してきたオイルをハウジング(1,110)内の比較的高い位置から飛散させることができ、したがって、オイルを広い範囲に供給することができる。
また、上記課題を解決するため、衝突壁(1a,110a)は、駆動軸(4,104)の回転方向を時計の回転方向とした場合に、9時から12時の間に形成されている手段を採用することができる。この手段を採用すれば、衝突壁(1a,110a)のオイルの循環方向手前側でオイルが飛散されることになり、飛散後のオイルが放物線を描いてハウジング(1,110)の中心部に到達し十分な潤滑が可能となる。
また、上記課題を解決するため、突起(4b,4f,4g,105b)は軸対象に配設されている手段を採用することができる。したがって、確実にオイルを撹拌できるだけでなく、振動を防止することができる。
また、上記課題を解決するため、突起(4b,4f,105b)は、羽根型に形成されている手段を採用することができる。したがってより確実にオイルの撹拌を行うことができる。
また、上記課題を解決するため、ハウジング(1)の中央部に揺動斜板(6)の回転を阻止する回り止め機構部(7)をさらに備えた手段を採用することができる。また、上記課題を解決するため、回り止め機構部は等速ジョイント(7)である手段を採用することができる。さらに、上記課題を解決するため、フロン系冷媒であるHFC134aの冷媒換算で300cc以上の能力を確保することができる手段を採用することができる。
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
以下、本発明の実施の形態である斜板型又は揺動斜板型圧縮機について、図1ないし図16を参照して詳細に説明する。
図1は、最大の吐出容量(100%容量)をもたらす運動状態における第1実施形態の揺動斜板型可変容量圧縮機の全体構造を示す縦断面図であり、図2は、図1の圧縮機の最小吐出容量(0%容量)をもたらす運転状態を示す縦断面図である。
これらの図面において、符号1は圧縮機100のフロントハウジングを、符号3は圧縮機100のリアハウジングを示しており、フロントハウジング1とリアハウジング3との間に挟まれる形でミドルハウジングとしてのシリンダブロック2が配置され、これらは図示しないスルーボルトのような締結手段によって一体化されて、圧縮機100のハウジングを形成している。
シリンダブロック2には、図1において横方向(後述の駆動軸の軸方向)に複数個(例えば5個)のシリンダボア21が、中心線の周りに概ね均等に配置されている。リアハウジング3の後部の外周部分には、概ね環状の空間としての吐出室31が形成されているとともに、中心部分の空間には吸入室32が形成されている。また、このリアハウジング3には、後述するオイルセパレータ及び高圧貯油室が設けられている。
符号4は外部の動力源(例えばエンジン)から回転動力を受け入れるための駆動軸であり、この駆動軸4と直交するように円板部40が一体的に形成されている。また、円板部40の外周寄りの一部から平行に2枚のアーム41が所定の間隔をあけて後方に向かって突出するように形成されている。この駆動軸4は、2個のラジアルベアリング11及び13を介してハウジングの一部であるフロントハウジング1によって軸承されているとともに、円板部40の背面を支持するスラストベアリング14を介して、軸方向にもフロントハウジング1によって軸承されている。また、ラジアルベアリング11及び13の間には、軸封装置12が設けられて、駆動軸4の周囲から流体が外部へ漏洩するのを防止している。なお、ラジアルベアリング11,13は、サークリップ15及び17により、また軸封装置12は、サークリップ16によって軸方向に移動しないようにそれぞれ固定されている。
符号5は、概ね円環状のドライブプレートであって、その一部が前方に突出するアーム部分50を備えている。アーム部分50には、カムとして作動する所定の形状の長孔51が設けられていて、駆動軸4側の平行な2枚のアーム41を橋絡するようにそれらの間に取り付けられたピン42が、長孔51内に挿入されて係合している。このように駆動軸4のアーム41とドライブプレート5のアーム部分50とが、2面幅で嵌合してピン42によって連結されることによってリンク機構を形成しており、ドライブプレート5が駆動軸4と共に回転することができるとともに、駆動軸4やその円板部40に対して角度可変の状態で傾斜する(揺動する)ことができる。
ドライブプレート5には、後述の手段によって回転を阻止されて揺動のみをする概ね円環状のワッブルプレート(揺動斜板)6が、ラジアルベアリング52とスラストベアリング53を介して支持されている。なお、上述したリンク機構は、それと同等の作用する斜面とアーム、球座と球などの他のリンク機構によって置き換えることができることは言うまでもない。
ワッブルプレート6の開口61には、後に詳述する回り止め機構として採用した等速ジョイント7の構成の一部である概ね円筒形の外輪71が嵌合していて、ワッブルプレート6と一体化されていると共に、外輪71の小径部分71aでラジアルベアリング52を支持している。また、ラジアルベアリング52は、円環状のドライブプレート5の開口内面によって支持され、かしめ等で固定されている。外輪71の小径部分71aの図1における左端部には螺子部が形成されていて、それに螺合するナット54及びワッシャ55によって、ラジアルベアリング52が外輪71に取り付けられている。
このようにして、ラジアルベアリング52がドライブプレート5と外輪71及びワッブルプレート6とを相対回転可能に結合しているとともに、前述のスラストベアリング53がドライブプレート5とワッブルプレート6との間に挟み込まれている。したがって、これらの構成によって、ワッブルプレート6と外輪71とは、ドライブプレート5と共に揺動運動はするものの、ドライブプレート5の回転運動とは無関係に回転をしないで停止していることが可能である。
外輪71とワッブルプレート6の回転運動を阻止する回り止め機構として、本実施形態においては公知の等速ジョイント7を使用している。この等速ジョイント7は、外輪71、ケージ72、内輪73及び複数個のボール74とで構成されている。等速ジョイント7の外輪71は、ワッブルプレート6の開口61に一体的に嵌合し、また内輪73は、中心軸8に軸方向に移動可能に取り付けられている。中心軸8は、一端側が自由端で、他端側がシリンダブロック2に固定されていて、回転しないだけでなく軸方向にも移動しない。従って、中心軸8の自由端の外周面に形成されたスプライン突条81が、等速ジョイント7の内輪73に形成されたスプライン溝にスプライン係合して、等速ジョイント7の軸方向における移動を許すと共に、内輪73を介してワッブルプレート6の回転を阻止するようになっている。
このように、ドライブプレート5及びワッブルプレート6を支持する中心軸8は、駆動軸4の延長線上において回転しないようにシリンダブロック2によって固定支持されている。そのため、例えば、シリンダブロック2の中心部に軸方向のスプライン溝を有する穴22を形成する一方、それに挿入される中心軸8の外面にも対応するスプライン突条を形成してそれらを噛み合わせるとか、中心軸8及びシリンダブロック2の穴22の断面形状を正方形その他の多角形にするとか、或いは中心軸8とシリンダブロック2の穴22をキー23とキー溝によって連結するというように、それ自体は公知の様々な手段を利用することができる。このようにして、本実施形態の圧縮機100においては、等速ジョイント7と回転を阻止された中心軸8とによって、ワッブルプレート6のための回り止め機構が構成される。
ワッブルプレート6の周辺部には、前述のシリンダボア21と同数の球形の窪み62が形成されており、それに対して同数のコネクティングロッド91の一端に形成された球形端部91aが係合している。また、それぞれのシリンダボア21内に摺動可能に挿入されているピストン9にも球形の窪み92が形成されていて、それらに対してコネクティングロッド91の他端に形成された球形端部91bが係合している。
なお、ワッブルプレート6の球形の窪み62は、コネクティングロッド91の球形端部91aの周りにかしめ加工されることにより抜け止めを施されており、同様に、ピストン9の球形の窪み92もまた、球形端部91bの周りにかしめ加工されることによって抜け止めを施されている。なお、本実施形態においては、ワッブルプレート6及びピストン9をかしめ加工によってコネクティングロッド91の球形端部91a,91bに連結しているが、本発明におけるこの部分の連結手段が「かしめ加工」のみに限定される訳ではなく、それ以外の連結手段を採る場合もあり得る。
符号19は厚板からなるバルブプレートであって、各シリンダボア21に対応する位置において、バルブプレート19を貫通するように少なくとも1個ずつ吐出口19aと吸入口19bが開口している。バルブプレート19の各吸入口19bには、1枚の薄いばね鋼板からなる吸入バルブ95が設けられ、この各一部に形成されたリード弁状の吸入バルブ95によって、シリンダボア21の側から閉塞されている。また、各吐出口19aには、同様に薄いばね鋼板からなるリード弁状の吐出バルブ(図示せず)が配置され、吐出室31の側から閉塞されている。バルブプレート19、吸入バルブ95、吐出バルブは、シリンダブロック2とリアハウジング3とが図示しない手段によって固定されて一体化されるときに、それらの間に挟み込まれて固定される。なお、吐出バルブのリフト量を規制するストッパ(図示せず)がボルト等によってバルブプレート19に取り付けられている。また、バルブプレート19がシリンダブロック2とリアハウジング3とによって挟持固定される際には、ガスケット20も一緒に挟持される。なお、ガスケットは、フロントハウジング1とシリンダブロック2との間、シリンダブロック2とバルブプレート19との間及びバルブプレート19とリアハウジング3との間の3個所に使用されている。
リアハウジング3の後端には制御弁33が取り付けられており、図示しない電子式制御装置によって制御されて、吸入室32にある流体(冷媒)の圧力、即ち吸入圧と、吐出室31にある流体(冷媒)の圧力、即ち吐出圧との間の任意の高さの流体圧を作り出して、それを制御圧としてドライブプレート5やワッブルプレート6のある制御圧室(クランク室)18へ供給している。この制御圧室18内に導入される制御圧によって、ワッブルプレート6の傾斜が制御される。なお、制御ガスを導入する通路、揺動斜板室(クランク室)のガスを吸入側に抜く通路がシリンダ2、リアハウジング3、バルブプレート19等に形成されているが図示しない。
一方、中心軸8は、シリンダブロック2に固定される側は、大径に形成され、等速ジョイント7の内輪73を摺動自在に嵌合する側は、小径に形成されていて、その移行部分に段差82が形成され、これが最小容量規制部分82として機能する。これにより、内輪73がこの最小容量規制部分82に当接することでワッブルプレート6の傾斜角度を規制し、図2に示すように圧縮機100の最小容量を規制している。
また最小容量規制部分82に隣接した中心軸8の大径部分に止められてバネ等の付勢部材83が軸上に設けられ、ワッブルプレート6を最大容量側に付勢する。この付勢部材83は、容量復帰時の制御をアシストする。他方で、中心軸8のシリンダブロック2に固定支持された側と反対の自由端側の端面に止められて、バネ等の付勢部材84が軸上に設けられ、等速ジョイント7の内輪73をリア側に押している。この付勢部材84によって、圧縮機運転時は、圧縮機容量の最小側への制御をアシストし、圧縮機停止時は常に容量の少ない側にワッブルプレート6を保つ役割をし、再起動時の動力を低減することが可能となる。
上記構成よりなる本実施形態の揺動斜板型圧縮機100の作動について説明する。圧縮機100の最も好適な用途は車両用空調装置の冷媒圧縮機として使用されることであるから、この場合も圧縮機100が車両用空調装置に使用されるものとして説明する。
駆動軸4が車両に搭載された内燃機関やモータのような外部の動力源によって、ベルト、伝動装置等を介して、或いは直接に回転駆動されると、駆動軸4の円板部40に対してアーム41、ピン42、長孔51、アーム部分50を介して連結されるドライブプレート5が駆動軸4と共に回転する。しかし、ワッブルプレート6はドライブプレート5に対しラジアルベアリング52及びスラストベアリング53を介して周方向回転可能に連結されているのと、中心部が等速ジョイント7を介して回転しない中心軸8によって支持されているので回転することはなく、駆動軸4と直交している仮想の平面に対してドライブプレート5が傾斜している場合には、その傾斜角度に応じた大きさの振幅を有する揺動運動のみをする。それによって、ワッブルプレート6に対してコネクティングロッド91を介して連結されている複数個のピストン9がそれぞれのシリンダボア21内で往復運動をする。
その結果、複数個のピストン9の頂面にそれぞれ形成される作動室の中でも吸入行程にあるものは拡大して低圧となるので、その中へ吸入室32内にある圧縮すべき冷媒がバルブプレート19の吸入口19bに設けられた吸入バルブを押し開いて流入する。これと反対に、圧送行程にあるピストン9の頂面に形成される作動室は縮小するため、その内部にある冷媒は圧縮されて高圧となり、バルブプレート19の吐出口19aに設けられた吐出バルブを押し開いて吐出室31に吐出される。駆動軸4の1回転当りの圧縮機100の吐出量は、ドライブプレート5及びワッブルプレート6の傾斜角度θによって決まるピストン9のストローク長さに概ね比例している。
このように、ドライブプレート5及びワッブルプレート6の傾斜角度θを変化させると圧縮機100の吐出容量が変化するので、吐出容量を制御するために、本実施形態の圧縮機100においては、全てのピストン9の背圧となる制御圧室18内の圧力を制御弁33によって図示しない制御装置が指令する任意の高さに変化させる。制御圧室18内には、吐出室31内の高圧と吸入室32内の低圧との中間の任意の高さの圧力が制御弁33から導入される。なお、制御圧室18の圧力を維持するとともに冷媒の漏洩を防ぐため、ピストン9にはサイドシール材としてピストンリング93が装着されている。
例えば、制御圧室18内の圧力、即ちピストン9の背圧を高めると、各ピストン9の頂面に形成される作動室内の圧力との釣り合い状態が変化するので、新たな釣り合い状態が得られるところまで、複数個のピストン9に共通な下死点の位置がバルブプレート19に近い位置に向かって移動する。それに伴ってワッブルプレート6の揺動中心もバルブプレート19に近い位置に向かって移動するため、ワッブルプレート6とドライブプレート5の傾斜角度θ(θの定義:中心軸に対して垂直な線をθ=0とする。そのため100%容量時の図1がθ最大、最小容量時の図2がθ最小)が小さくなって、全てのピストン9のストロークが一斉に小さくなるので、圧縮機100の吐出容量が無段階に減少する。
図2は、制御圧室18内の圧力が最大とされることによって、ピストン9の下死点がバルブプレート19に最も接近した位置において上死点と概ね一致して、ピストン9のストロークが実質的に零になる結果、吐出容量が実質的に零になった状態を示している。この場合は、ドライブプレート5及びワッブルプレート6の傾斜角度θが実質的に0度になっているから、ドライブプレート5が駆動軸4と共に回転しても、ワッブルプレート6が回転は勿論揺動運動もしないで実質的に静止している。そのため、全てのピストン9が実質的に上死点の位置にあって、シリンダボア21内で実質的に往復運動をすることがない。しかし、本実施形態では、中心軸8の最小容量規制部分82を等速ジョイント7の内輪73に当接すると共に、最小容量規制部分82に隣接して付勢部材83を設けることによって、傾斜角度θが厳密な0度になるのを防止し、吐出容量を完全に零(0%容量)にはしないで僅かに残して、次の制御の応答性を高めている。
これと反対に、図示しない制御装置によって制御弁33を作動させて制御圧室18内の圧力を吸入圧までの任意の高さまで低下させると、ピストン9に作用する背圧が小さくなるために、作動室内で冷媒を圧縮することにより発生する圧縮反力によって、全てのピストン9の往復運動の下死点が、ピストン9の背圧(制御圧室18内の圧力)による軸方向力が圧縮反力による軸方向力に釣り合う位置まで、バルブプレート19から遠ざかる方向へ移動する。
その結果、ワッブルプレート6とドライブプレート5の傾斜角度θが大きくなるとともに揺動運動の振幅が大きくなるので、全てのピストン9のストロークが一斉に大きくなって、圧縮機100の吐出容量が無段階に大きくなる。図1は、制御圧室18内の圧力を最小とすることによって、ドライブプレート5とワッブルプレート6の傾斜角度θが大きくなって、ピストン9のストロークと圧縮機100の吐出容量が最大(100%容量)となった状態を示している。
このように作動する圧縮機100においては、圧縮機100内の様々な摺動部、例えば、ピストン9とピストンボア21、コネクティングロッド91の球形端部91aとワッブルプレート6の窪み62、等速ジョイント7の外輪71とケージ72及び内輪73とケージ72等、を潤滑するためのオイルが内蔵されている。以下、このオイルを各部に供給する装置について説明する。
本実施の形態では、リアハウジング3には、吐出室31の下流に、これと連通する垂直円筒室34が設けられている。この垂直円筒室34には、オイルセパレータ35が圧入され、吐出室31から垂直円筒室34に入ってくるオイルと冷媒ガスとの混合流体を遠心分離して、オイルと冷媒ガスとに分離される。分離された冷媒ガスは、オイルセパレータ35上方から冷凍サイクル内に排出され、オイルはリアハウジング3とシリンダブロック2間に跨がって設けられた高圧貯油室36に蓄えられる。
この高圧貯油室36内に蓄えられたオイルは、この高圧貯油室36と制御圧室18との間の差圧を利用して、リアハウジング3とバルブプレート19の間に配置されたガスケット20に設けられた溝(図示せず)を介して、中心軸8に設けられたオイル導入路85を通って、等速ジョイント7の摺動部に向かってオイルを噴出する。即ち、オイル導入路85は、中心軸8の略中央部分をシリンダブロック2側から延在し、段差82近辺で制御圧室18に開口している。このように、オイルセパレータ35で分離したオイルを、等速ジョイント7の摺動部を狙って積極的に噴出することで、等速ジョイント7の良好な摺動状態を得ることができる。
また、このような圧縮機100において、フロントハウジング1の上部内壁面には下方に突出した段差1aが形成されており、この段差1aはフロントハウジング1の軸線に平行に形成されている。図3に示すように、この段差1aは、ワッブルプレート6等の回転によりフロントハウジング内のオイルが矢印Uで示す方向に回転する場合、回転循環するオイルに対向する方向に形成されている。そして、この段差1aのオイル循環方向手前側のハウジングの内周半径R2の中心は、段差1aのオイル循環方向後方側のハウジングの内周半径R1の中心より上方にシフトされている。なお、この衝突壁1aは、アルミダイキャスト、金型鋳造、砂型鋳造などでハウジングと一体に成型される。また、段差1aの周方向の位置は、駆動軸4の回転方向を時計の回転方向としハウジングの頂部を時計の12時の位置とした場合の9時から12時の位置に設けるのがよい。このように、段差1aの位置をハウジングの頂部よりオイルの循環方向上流側に配置すると、循環によるオイル自体の慣性によってハウジングの中心部にオイルを落下させることができる。揺動斜板型圧縮機100を作動させると、フロントハウジング1内のオイルは、図4に示すように、ハウジング内周に沿って回転循環し、この回転循環するオイルは、フロントハウジング頂部に設けられた段差1aに衝突して下方に落下するようになっている。
さらに、駆動軸4の円板部40には、図5に示すように、軸対象位置に撹拌羽根4bがボルト4cにより固定されている。この撹拌羽根4bは、円板部40の周方向に垂直の方向に板状に形成されており、フロントハウジング1内のオイルを撹拌し、ハウジング内の各摺動部にオイルを供給するようになっている。なお、この撹拌羽根4bは、ボルト以外の例えばリベットで固定されていてもよく、また、駆動軸4もしくは円板部40と一体に鍛造等で形成してもよい。
このような構成において、フロントハウジング1内への給油は以下のように行われる。
まず、圧縮機100の吐出容量が最小の場合には、すなわち、制御圧室18内の圧力が最大となり、ワッブルプレート6とドライブプレート5の傾斜角θが最小になった場合は、高圧貯油室36と制御圧室18との差圧が小さくなるため、オイル導入路85を通っての直接給油は困難となる。
しかしながら、この圧縮機100においては、駆動軸4の円板部40に撹拌羽根4bが設けられているから、この撹拌羽根4bが回転することによってフロントハウジング内のオイルは、フロントハウジング1の内周壁に沿って駆動軸4の回転方向に旋回する。ここで、撹拌羽根4bは、軸対称位置に配設されているので、駆動軸4が高速回転してもバランスしており振動等の問題は生じない。そして、フロントハウジング内周壁に沿って旋回するオイルは、図4に示すように、段差1aに衝突して内周壁から飛散して離脱し重力により落下する。この落下するオイルは、オイル配管等から吐出されるオイルと異なり、かなり広範囲に飛散するため、等速ジョイント7だけでなく、円板部40とドライブプレート5との間の長孔51とピン42との摺動部、ドライブプレート5とワッブルプレート6との間のベアリング部、ワッブルプレート6とピストン9との間の球形端部91a,91bと球形窪み62,92の摺動部等、フロントハウジング1内の各部に十分供給される。また、段差1aは、駆動軸4の回転方向を時計の回転方向としハウジングの頂部を時計の12時の位置とした場合の9時から12時の位置に設けられているので、段差1aで内周壁から離脱したオイルは、その旋回運動時の周方向の速度成分によって放物線を描いてフロントハウジング1の中心部落下する。したがって、等速ジョイント7の摺動部、各ベアリング部14,52,53、リンク機構部41,42,51、ピストン9とコネクティングロッド91との間の摺動部、揺動斜板6とコネクティングロッド91との間の摺動部、シリンダ2とピストン9との間の摺動部、および等速ジョイント7の内輪73とセンタシャフト8のスプライン部81との間の摺動部などに効率的に供給される。
このように、圧縮機100の吐出容量が最小の場合であっても、等速ジョイント7に十分なオイル供給を行うことができる。また、等速ジョイント7以外のフロントハウジング1内の摺動部についても十分に給油を行うことができ、したがって、良好な潤滑状態を維持することができ圧縮機自体の信頼性を向上させることができる。
なお、フロントハウジング1内の制御圧室18へのオイルの供給には、以下の3つのルートがある。まず第1は、上述したように、オイル分離器で分離されたオイルが高圧貯油室36、ガスケット20の溝、オイル導入路85を介して制御圧室18に入る。第2は、シリンダ2、ピストン9、バルブプレート19で形成される圧縮室からピストンのサイド隙間を通って漏れるブローバイガス中にオイルが含まれており、これによってオイルが制御圧室18に入る。第3は、制御ガスが吐出室31から制御弁33を介して制御圧室18に供給されるとき、これとともにオイルが供給される。このようにして制御圧室18に供給されたオイルは、ある一定量以上になると制御圧室18から吸入室へ排出され、制御圧室18内には常に一定量のオイルが存在するようになされている。
次に、圧縮機100の吐出容量が最大の場合、すなわち、制御圧室18内の圧力が最小となり、ワッブルプレート6とドライブプレート5の傾斜角θが最大になった場合は、高圧貯油室36と制御圧室18との差圧が大きくなる。このため、オイル導入路85を通っての等速ジョイント7への直接給油は十分に行われ、等速ジョイント7、ひいては圧縮機100の信頼性を向上させることができる。一方、等速ジョイント7以外の摺動部については、圧縮機100の吐出容量が最小の場合と同様、撹拌羽根4bと段差1aとによってオイルが広範囲に供給され、各摺動部は十分に潤滑される。
さらに、圧縮機100の吐出容量が中間の場合においても、等速ジョイント7にはオイル導入路85を通って、それ以外の部分については撹拌羽根4bと段差1aとによって十分なオイル供給がなされる。
次に、他の実施の形態について説明する。
図6は、撹拌羽根の他の例を示す図である。この撹拌羽根4fは、円板部40の周方向に垂直に形成された羽根4bの外周側に周方向に沿う方向に形成された外周羽根4eを有している。したがって、この撹拌羽根4fにあっては、外周羽根4eによってハウジング内のオイルをより確実にすくい上げることができ、オイルの旋回流をより強くすることができる。
図7および図8は、撹拌羽根のさらに他の例を示す図である。この例においては、円板部40の外周に複数の撹拌羽根4bを設けており、このようにすることによって、旋回流の勢いをさらに強くすることができる。
図9及び図10は、撹拌羽根のさらに他の一例を示す図である。この図において、円板部40の外周には、複数の突起4gが設けられており、これによりハウジング内のオイルを撹拌することができる。
次に、図11は、最大の吐出容量(100%容量)をもたらす運転状態における第2の実施形態の揺動斜板型圧縮機の全体構成を示す縦断面図であり、図12は、最小の吐出容量をもたらす運転状態における揺動斜板型圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。
この第2の実施形態では、駆動軸4の中心軸8に面する側の中央部に凹部43を形成し、この凹部43内にラジアルベアリング(すべり軸受)44を配置し、ここに中心軸8の端部を挿入し支持するようにしたものである。即ち、第1の実施形態では、中心軸8がシリンダブロック(ハウジング)2によって一端側のみが固定・支持された片持ち支持であったのに対し、第2実施形態では、中心軸8を、一端側がシリンダブロック2によって他端側が駆動軸4によって支持されている両持ち支持構造にしたものである。その他の構成は、段差1a、撹拌羽根4bを含めて第1の実施形態と同様であり、したがって説明を省略する。
このように中心軸8を両端側で支持することにより、中心軸8に作用する荷重を両側で受けることができ、片持ち支持よりも剛性が高くなり、信頼性が一層向上し、また振動・騒音の一層の低減を図ることができる。なお、中心軸8を支持するベアリング(軸受)としては、ラジアルベアリング44ではなくボールベアリング(転がり軸受)にしてもよい。また、リンクの方式は本実施例ではピンと長溝形式であるが、この限りではなく、斜面とアーム、球座と球などでもよい。また、回り止めとして等速ジョイントを採用しているが、他の形態でもよい。
図13は、本発明の第3の実施の形態である斜板型圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。前記した第1及び第2の実施形態では、本発明を揺動斜板型圧縮機に適用したものであるが、第3の実施形態では、本発明を斜板型圧縮機に適用している。斜板型圧縮機300においては、シリンダブロック111の前端にフロントハウジング110が接合され、シリンダブロック111の後端には、バルブプレート、弁形成プレート等の板材115を介してリアハウジング113が接合している。制御圧室107を形成するフロントハウジング110とシリンダブロック111とには、駆動軸104が回転自在に支持されている。外部駆動源、例えば車両エンジンからベルト等を介してプーリ(図示せず)に伝達された動力が、駆動軸104に伝達される。
駆動軸104には、ラグプレート105が圧入等で一体化されていると共に、斜板108が駆動軸104に軸方向にスライド可能かつ傾動可能に支持されている。斜板108には連結片108aが固着されており、この連結片にはガイドピン106が圧入等で一体化されている。ラグプレート105には、ガイド孔105aが形成され、ガイドピン106の頭部がガイド孔105aにスライド可能に挿入されている。斜板108は、ガイド孔105aとガイドピン106との連係により、駆動軸104の軸方向に傾動可能かつ駆動軸104と一体的に回転する。
斜板108の中心部がラグプレート105側へ移動すると、斜板108の傾角が増大する。斜板108の最大傾角は、ラグプレート105と斜板108との当接によって規制される。斜板108の中心部がシリンダブロック111側へ移動すると、斜板108の傾角が減少する。斜板108の最小傾角は、斜板108と駆動軸104上に設けられたサークリップ116との当接によって規制される。
シリンダブロック111に穿設された複数のシリンダボア111a内には、ピストン112が収容されている。ピストン112の後部には、一対のシュー109が配置され、このシュー109が斜板108の周端部を摺動可能に挟持している。このようにして、斜板108の回転運動はシュー109を介してピストンの前後往復運動に変換され、ピストン112がシリンダボア111a内を前後にスライドする。
リアハウジング113内には、吸入室117と吐出室118とが区画形成されている。シリンダブロック111とリアハウジング113との間に介在しているバルブプレート、弁形成プレート等の板材115には、吸入弁及び吐出弁が形成されている。従って、吸入室117内の冷媒ガスはピストン112の復動動作により吸入弁を押し退けてシリンダボア111a内に流入する。この流入した冷媒ガスはピストン112の往復動作により吐出弁を押し退けて吐出室118に吐出される。
図示されていないが、吐出室118と制御圧室107とは圧力供給通路で接続されており、制御圧室107と吸入室117とは放圧通路で接続されている。圧力供給通路は、吐出室118内の冷媒を制御圧室107へ送り、制御圧室107内の冷媒は放圧通路を介して吸入室117へ流出する。従って、制御圧室107内の潤滑のためのオイルは、冷媒に混入して冷凍サイクル内を冷媒と一緒に循環する。なお、符号119は圧力供給通路に設けられる制御弁である。
リアハウジング113には、吐出室118の下流に、この吐出室118と連通する垂直円筒室120が設けられている。この垂直円筒室120には、オイルセパレータ121が圧入され、吐出室118から垂直円筒室120に入ってくるオイルと冷媒ガスとの混合流体を遠心分離し、オイルと冷媒ガスとに分離される。分離された冷媒ガスは、オイルセパレータ121上方から冷凍サイクル内に排出され、オイルは、リアハウジング113とシリンダブロック111との間に跨がって設けられた高圧貯油室122に貯蔵される。
斜板型圧縮機300は、上述した揺動斜板型の圧縮機とは異なり、回り止め機構としての等速ジョイントを有していない。そこで、本実施形態では、この高圧貯油室122に蓄えられたオイルを、高圧貯油室122内の高圧と制御圧室107との差圧を利用して、リアハウジング113と板材115の間に配置されたガスケット123に設けられた溝(図示せず)を介して供給し、更にシリンダブロック111に設けられたオイル導入路124aを通って、斜板108とシュー109との摺動部に向けて、オイルを噴出させるようにしている。さらに、この斜板型圧縮機300では、図1、図11に示す揺動斜板型圧縮機100,200と同様に、フロントハウジング110の内周壁の上部側に段差110aを設け、ラグプレート105に撹拌羽根105bを設けている。これによって、フロントハウジング110の内周壁に沿ってオイルを旋回させ、この旋回するオイルを段差110aで落下させて斜板108とシュー109との間の摺動部にオイルを供給するようにしている。したがって、激しい摺動が行われる斜板108とシュー109との間に十分にオイルを供給することができ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
図14は、図13に示す斜板型圧縮機の他の例の全体構成を示す縦断面図である。図13に示す斜板型圧縮機においては、オイル導入路124aをシリンダブロック111に形成しているが、図14に示す斜板型圧縮機301では、オイル導入路124bをシリンダブロック111に代えて駆動軸104に設けている。その他の構成は、段差110a、撹拌羽根105bを含めて図13に示す斜板型圧縮機と同様であるので説明を省略する。
図15は、本発明の第4の実施形態の斜板型圧縮機400の全体構成を示す縦断面図である。本実施形態では、斜板108の構造を、上述した揺動斜板型圧縮機の旋回板と揺動斜板との関係のように、2枚の板状体をベアリングを介して重ね合わせた構造としており、斜板108とシュー109間にベアリングを入れて転がり化している。即ち、斜板108は斜板本体108Aに円環状の副斜板108Bがラジアルベアリング126とスラストベアリング127を介して支持された構造となっている。この場合、斜板108は、当然回り止め機構を有していない。オイルと冷媒ガスとを分離して、オイルを斜板108とシュー109との摺動部に直接給油する給油構成については、図13に示す斜板型圧縮機と同様であり、オイル導入路124aはシリンダブロック111に設けられている。その他の構成については、段差110a、撹拌羽根105bを含めて図13に示す第3の実施形態と同様であるので説明を省略する。
図16は、図15に示す斜板型圧縮機の他の例の全体構成を示す縦断面図である。この図16に示す斜板型圧縮機401は、斜板108の構造としては図15に示す斜板108を採用しており、シリンダブロック111にオイル導入路124aも形成されている。しかしながら、この斜板型圧縮機401では、駆動軸104にもオイル導入路124bが形成されている。この場合には、オイルセパレータ121で分離され高圧貯油室122に蓄えられたオイルが、シリンダブロック111のオイル導入路124aと駆動軸104のオイル導入路124bの両方から、斜板108とシュー109との摺動部に向けて噴出されるので、摺動部の一層良好な潤滑状態が期待でき、圧縮機の信頼性が向上する。なお、その他の構成については、段差110a、撹拌羽根105bを含めて図15に示す斜板型圧縮機と同様であるので説明を省略する。
なお、上記実施の形態においては、可変容量型圧縮機について説明しているが、これに限る必要はなく、固定容量型の圧縮機でもよい。
また、上記実施の形態においては、フロン系冷媒であるHFC(ハイドロフルオロカーボン)134aの冷媒換算で300cc以上の能力を確保できるようにすることが好ましい。これにより、バス等の空調装置に適用可能な大容量の圧縮機が得られる。なお、HFC134aの冷媒換算で300cc以上とは、例えばCO2冷媒の場合100cc以上である。
本発明の第1の実施の形態である揺動斜板型圧縮機を示す図であって、最大吐出容量をもたらす状態を示す縦断面図。 図1に示す揺動斜板型圧縮機を示す図であって、最小吐出容量をもたらす状態を示す縦断面図。 図2中A−A線に沿う断面の一部を示す図。 図2中A−A線に沿う断面において実際の潤滑状態を示す図。 図1に示す揺動斜板型圧縮機の円板部及び撹拌羽根を示す斜視図。 図5に示す撹拌羽根の他の例を示す斜視図。 図1に示す揺動斜板型圧縮機の円板部及び撹拌羽根の他の例を示す正面図。 図7に示す円板部及び撹拌羽根を示す軸方向側面図。 図1に示す揺動斜板型圧縮機の円板部及び突起部のさらに他の例を示す正面図。 図9に示す円板部及び突起部を示す軸方向側面図。 本発明の第2の実施の形態である揺動斜板型圧縮機を示す図であって、最大吐出容量をもたらす状態を示す縦断面図。 図11に示す揺動斜板型圧縮機を示す図であって、最小吐出容量をもたらす状態を示す縦断面図。 本発明の第3の実施の形態である斜板型圧縮機を示す縦断面図。 図13に示す斜板型圧縮機の他の例を示す縦断面図。 本発明の第4の実施の形態である斜板型圧縮機を示す縦断面図。 図15に示す斜板型圧縮機の他の例を示す縦断面図。
符号の説明
1 ハウジング
1a 段差
4 駆動軸
4b 撹拌羽根
4f 撹拌羽根
4g 突起
5 ドライブプレート
6 ワッブルプレート
7 等速ジョイント
8 中心軸
9 ピストン
11 ラジアルベアリング
13 ラジアルベアリング
14 スラストベアリング
21 シリンダボア
52 ラジアルベアリング
53 スラストベアリング
100 揺動斜板型圧縮機
104 駆動軸
105 ラグプレート
105b 撹拌羽根
108 斜板
109 シュー
110 フロントハウジング
110a 段差
111 シリンダブロック
111a シリンダボア
112 ピストン
300 斜板型圧縮機

Claims (14)

  1. ベアリングを介してハウジング(110)によって軸承された駆動軸(104)と、
    前記ハウジング(110)内に収納され、前記駆動軸(104)に連結されて回転し、前記駆動軸(104)に対して傾角可変に設けられた斜板(108)と、
    前記斜板(108)に連動し、前記斜板(108)の回転によって往復動作するピストン(112)と、
    前記ピストン(112)を収容するシリンダボア(111a)が穿設されたシリンダブロック(111)と、
    前記ピストン(112)に摺動かつ回転可能に配置され、前記斜板(108)を摺動可能に挟持することで、前記斜板(108)の回転運動を前記ピストン(112)の往復運動に変換する一対のシュー(109)と、
    を備えた圧縮機において、
    前記ハウジング(110)内壁に沿って循環移動している潤滑油を、ハウジング(110)の内方に向かわせる衝突壁(110a)を前記ハウジング(110)の内壁面に設けたことを特徴とする圧縮機。
  2. ベアリング(11,13,14)を介してハウジング(1)によって軸承された駆動軸(4)と、
    前記ハウジング(1)内に収納され、前記駆動軸(4)に連結されて回転し、前記駆動軸(4)に対して傾斜することができる旋回板(5)と、
    ベアリング(52,53)を介して前記旋回板(5)に連結され、前記旋回板(5)と同じ傾斜角度をとるが、回り止め機構(7)により回転は阻止される揺動斜板(6)と、
    前記揺動斜板(6)に連結されて前記駆動軸(4)の軸方向に往復運動するとともに、シリンダブロック(2)に形成されたシリンダボア(21)内に挿入されて流体を吸引及び圧縮するピストン(9)と、
    前記旋回板(5)と前記揺動斜板(6)を支持するために、前記駆動軸(4)の延長線上において前記シリンダブロック(2)に支持される中心軸(8)と、
    を備えた圧縮機(100)において、
    前記ハウジング(1)内壁に沿って循環移動している潤滑油を、ハウジング(1)の内方に向かわせる衝突壁(1a)を前記ハウジング(1)の内壁面に設けたことを特徴とする圧縮機。
  3. ベアリングを介してハウジング(110)によって軸承された駆動軸(104)と、
    前記ハウジング(110)内に収納され、前記駆動軸(104)に連結されて回転し、前記駆動軸(104)に対して傾角可変に設けられた斜板(108)と、
    前記斜板(108)に連動し、前記斜板(108)の回転によって往復動作するピストン(112)と、
    前記ピストン(112)を収容するシリンダボア(111a)が穿設されたシリンダブロック(111)と、
    前記ピストン(112)に摺動かつ回転可能に配置され、前記斜板(108)を摺動可能に挟持することで、前記斜板(108)の回転運動を前記ピストン(112)の往復運動に変換する一対のシュー(109)と、
    を備えた圧縮機において、
    前記駆動軸(104)に設けられた円盤部(105)に突起(105b)を設けたことを特徴とする圧縮機。
  4. ベアリング(11,13,14)を介してハウジング(1)によって軸承された駆動軸(4)と、
    前記ハウジング(1)内に収納され、前記駆動軸(4)に連結されて回転し、前記駆動軸(4)に対して傾斜することができる旋回板(5)と、
    ベアリング(52,53)を介して前記旋回板(5)に連結され、前記旋回板(5)と同じ傾斜角度をとるが、回り止め機構(7)により回転は阻止される揺動斜板(6)と、
    前記揺動斜板(6)に連結されて前記駆動軸(4)の軸方向に往復運動するとともに、シリンダブロック(2)に形成されたシリンダボア(21)内に挿入されて流体を吸引及び圧縮するピストン(9)と、
    前記旋回板(5)と前記揺動斜板(6)を支持するために、前記駆動軸(4)の延長線上において前記シリンダブロック(2)に支持される中心軸(8)と、
    を備えた圧縮機(100)において、
    前記駆動軸(4)に設けられた円盤部(40)に突起(4b,4f,4g)を設けたことを特徴とする圧縮機。
  5. 前記駆動軸(104)に設けられた円盤部(105)に突起(105b)を設けたことを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。
  6. 前記駆動軸(4)に設けられた円盤部(40)に突起(4b)を設けたことを特徴とする請求項2に記載の圧縮機。
  7. 前記衝突壁(1a,110a)は、その衝突面が前記駆動軸(4,104)の軸線を中心とする周回方向に対向する向きに形成されていることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項5、請求項6のうちいずれか1項に記載の圧縮機。
  8. 前記衝突壁(1a,110a)は、前記駆動軸(4,104)の軸線より上方に形成されていることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項5、請求項6、請求項7のうちいずれか1項に記載の圧縮機。
  9. 前記衝突壁(1a,110a)は、前記駆動軸(4,104)の回転方向を時計の回転方向とした場合に、9時から12時の間に形成されていることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項5、請求項6、請求項7、請求項8のうちいずれか1項に記載の圧縮機。
  10. 前記突起(4b,4f,4g,105b)は、軸対象に配設されていることを特徴とする請求項3、請求項4、請求項5、請求項6のうちいずれか1項に記載の圧縮機。
  11. 前記突起(4b,4f,105b)は、羽根型に形成されていることを特徴とする請求項3、請求項4、請求項5、請求項6、請求項10のうちいずれか1項に記載の圧縮機。
  12. 前記ハウジング(1)の中央部に前記揺動斜板(6)の回転を阻止する回り止め機構部(7)をさらに備えたことを特徴とする請求項2、請求項4、請求項6のうちいずれか1項に記載の圧縮機。
  13. 前記回り止め機構部は等速ジョイント(7)であることを特徴とする請求項12に記載の圧縮機。
  14. フロン系冷媒であるHFC134aの冷媒換算で300cc以上の能力を確保することができることを特徴とする請求項1ないし請求項13のうちいずれか1項に記載の圧縮機。
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