JP2008128134A

JP2008128134A - 斜板式可変容量圧縮機

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Publication number: JP2008128134A
Application number: JP2006315552A
Authority: JP
Inventors: Jiro Iizuka; 二郎飯塚; Yasuro Yamamura; 康郎山村
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2026-11-22
Also published as: JP4982160B2

Abstract

【課題】回転方向の前後への斜板カムのガタつき、容量変更時とは異なる方向への斜板カムの傾斜を抑制可能な連結機構を備えた斜板式可変容量圧縮機を提供する。
【解決手段】ピストンと、駆動軸に連結され該駆動軸と一体回転するローターと、ローターと連結機構を介して一体回転するとともに軸方向における前後方向へ傾動可能に連結された斜板カムとを備え、駆動軸の回転に基づくローター及び斜板カムの回転に対し斜板カムへの摺接を介してピストンを往復動させるように構成した圧縮機において、連結機構を、回転体面を有するローラー（とくに、半球状ローラー）と、該ローラーの軸部を形成する支持ピンと、斜板カムに形成されローラーが転動可能に嵌合する溝部と、ローターに形成され支持ピンを介してローラーを回転自在に支持する穴、およびローターに形成されローラーの前記溝部とは反対側に位置する底面と摺動する規制面から構成したことを特徴とする斜板式可変容量圧縮機。
【選択図】図２

Description

本発明は、斜板式可変容量圧縮機に関し、とくにそのローターと斜板カムとの連結機構部の構造に関する。

斜板式可変容量圧縮機におけるローターと斜板カムとの連結機構部については、従来から各種の構造が提案されている。例えば、特許文献１には、シリンダーブロックに形成された複数のシリンダボアと、複数のシリンダボア内に摺動可能に収容される複数のピストンと、駆動軸に固定され、駆動軸と一体に回転するスラストフランジ（本発明のローターに相当）と、駆動軸に摺動かつ傾斜可能に装着される斜板と、スラストフランジに対し斜板を傾斜動作可能に連結し、スラストフランジの回転力を斜板に伝えるリンク機構とを備え、斜板の傾斜角度の変化に応じてピストンのストローク量が変化する可変容量型斜板式圧縮機において、スラストフランジのリヤ側端面に設けた互いにほぼ平行な一対のガイド溝（第１および第２ガイド溝）で、斜板のフロント側端面の上死点部に設けたリンクピンの両端の球状部（第１および第２球状部）を直線的にガイドするようにした構造が開示されている。

また、特許文献２には、連結案内機構として、ラグプレート（本発明のローターに相当）の回転力伝達面から斜板の回転力受承面へと回転力を伝達する回転力伝達部と、斜板の圧縮反力伝達面からラグプレートの圧縮反力受承面へと圧縮反力を伝達する圧縮反力伝達部とが、駆動軸の回転方向の前後に配設されており、該機構において回転力伝達部と圧縮反力伝達部との間には、移動規制部が配設されており、該移動規制部は、回転方向における回転力伝達面と回転力受承面との離間を、ラグプレートの規制間と斜板の被規制面との当接により規制するようになっている構造が開示されている。
特開２００１−２８９１５９号公報特開２００５−２４０５９３号公報

しかしながら、特許文献１の構造では、例えばその図８に示されるように、第２ガイド溝の壁が特定構造部位を備えると、該特定構造部位の厚みの分だけ、斜板カム側における第１球状部と第２球状部の配置間隔、ひいてはローターにおける第１ガイド溝と第２ガイド溝の配置間隔を狭く設定せざるを得ない。第１球状部と第２球状部の配置間隔、及び第１ガイド溝と第２ガイド溝の配置間隔が狭いと、斜板カムに対して半径方向の外寄りに偏作用する圧縮反力に関して、ローターによる斜板カムの支持が不安定となる。従って、ピストンを介して斜板に偏作用する圧縮反力によって、該斜板が吐出容量の変更時とは異なる方向に傾斜されてしまうことがある。斜板カムが吐出容量の変更時とは異なる方向に傾斜されると、各ガイド溝の内面に対する各球状部の当たり具合が変化されて、両者間における摺動抵抗（摩擦抵抗）が大きくなり、可変容量圧縮機の容量制御性が悪化する等の問題を生じる。

また、特許文献２の構造では、連結案内機構が、ラグプレートに設けられた回転力伝達面から斜板カムに設けられた回転力受承面へと回転力を伝達する回転力伝達部と、斜板カムに設けられた圧縮反力伝達面からラグプレートに設けられた圧縮反力受承面へと圧縮反力を伝達する圧縮反力伝達部とが、駆動軸の回転方向の前後に配設されてなる構造のため、適用し得る駆動軸の回転方向が一方向に限定されてしまう。車両空調装置に用いられる圧縮機の場合、エンジンの回転方向および圧縮機の搭載方向によって正転逆転があり得、これら両方向に対応させるためには２種類の構造が必要であった。また、ローターと斜板カムの規制面が直接当接する構造となっているため、駆動軸（及びローター）からの駆動トルクによって微小角度回転した際には、接触面圧が高くなり摩耗のおそれがあった。また、特に熱負荷の変動が大きい車両用空調装置においては、ピストンからの圧縮反力のかかる位置が一定ではないので、圧縮反力受承部が１箇所に限定される構造では斜板カムの姿勢を安定して支持しきれないおそれがあった。

さらに、特許文献１、２いずれの構造においても、球状形状あるいは半球状形状に形成された部位が、対応する溝部に単に係合されるだけの構造となっているので、斜板カムの回転方向の前後へのガタつきが生じるおそれがある。この面からも、斜板カムの姿勢の支持、斜板カムの傾斜角制御に不安定さが残されることとなっている。

そこで本発明の課題は、回転方向の前後への斜板カムのガタつき、及び吐出容量の変更時とは異なる方向への斜板カムの傾斜をそれぞれ抑制可能な連結機構を備えた斜板式可変容量圧縮機を提供することにあり、該斜板式可変容量圧縮機における優れた耐久性、斜板傾斜角制御性を得ることにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る斜板式可変容量圧縮機は、シリンダーブロックに形成されたシリンダボア内に往復動可能に収容されたピストンと、駆動軸に連結され、該駆動軸と一体回転するローターと、前記ローターと連結機構を介して一体回転するとともに軸方向における前後方向へ傾動可能に連結された斜板カムとを備え、前記駆動軸の回転に基づく前記ローター及び斜板カムの回転に対し該斜板カムへの摺接を介して前記ピストンを往復動させるように構成した斜板式可変容量圧縮機において、前記連結機構を、回転体面を有するローラーと、該ローラーの軸部を形成する支持ピンと、前記斜板カムに形成され前記ローラーが転動可能に嵌合する溝部と、前記ローターに形成され前記支持ピンを介して前記ローラーを回転自在に支持する穴、および前記ローターに形成され前記ローラーの前記溝部とは反対側に位置する底面と摺動する規制面から構成したことを特徴とするものからなる。

このような本発明に係る斜板式可変容量圧縮機においては、支持ピンが回転体面を有するローラー（とくに、半球状ローラー）を介して斜板カムと間接的に接触することになるため、斜板カムが変角する際に支持ピンとローラーがそれぞれ独立に動くことが可能であり、支持ピンの回転の影響が斜板カムへは伝わらず、斜板カムの動きが円滑になる。したがって、正確に斜板カムを所望の傾斜角度に傾動制御でき、吐出容量の変更時とは異なる方向への斜板カムの傾斜を防止できる。また、ローラーは、斜板カム側に形成された溝部に転動可能に嵌合されるとともに、その反対側でローター側に形成された規制面に摺動されるので、転動や回転が許容されつつガタの無い状態に保持され、該ローラーに係合する斜板カムもガタつきの無い状態で係合されることになる。

本発明に係る斜板式可変容量圧縮機においては、上記連結機構は、とくに、２つのローラーと、ローラーの軸部を形成する支持ピンと、上記斜板カムに形成され上記ローラーが転動可能に嵌合する２箇所の溝部と、上記ローターに形成され上記支持ピンを介して上記ローラーを回転自在に支持する穴、および上記ローターに形成され上記ローラーの上記溝部とは反対側に位置する底面と摺動する２箇所の規制面から構成されている構造とすることができる。支持ピンの両側にローラーが位置し、各ローラーが各溝部に転動可能に嵌合されるとともに各規制面に摺動されるので、連結機構全体の姿勢が安定し、ひいては斜板カムの姿勢が安定する。また、左右対称形の形態で配置すれば、前述の特許文献２のように回転方向に応じて構造を変える必要はなくなる。

また、上記規制面は、後述の実施形態に示すように、駆動トルク伝達側規制面から構成することもできるし、駆動トルク非伝達側規制面から構成することもできる。

上記支持ピンとローラーとの係合関係および支持ピンの支持構造は、以下のように実質的に自由に設定可能である。例えば、上記支持ピンが、上記ローラーを貫通して延びている構成とすることもできるし、上記支持ピンが、上記ローラーに圧入されている構成とすることもできる。また、上記支持ピンが上記穴に対して固定されており、上記ローラーが支持ピンに回転自在に支持されている構成とすることもできるし、上記支持ピンと上記ローラーが一体回転可能に設けられており、支持ピンが上記穴に対して回転自在に支持されている構成とすることもできる。これらは、加工や組み付けを考慮して、任意に設定可能である。

また、ローラーの溝部への嵌合およびその反対側での規制面による位置規制については、弾性材を介して挟持する構造を採用することも可能である。また、とくに、規制面形成部分自体を、弾性を発揮可能な構造に構成し、規制面にてローラーの位置規制を行うとともに、規制面とローラーとの間にガタが生じないように、規制面が常にローラー側に付勢されるような構造とすることもできる。このような構成とすれば、この部分のガタつき等をより適切に抑制することが可能になる。

また、上記回転体面を有するローラーについても、各種構造を採り得る。代表的には、半球状ローラーから構成される。つまり、上記回転体面を有するローラーが半球状ローラーからなり、その半球状部側が上記溝部に転動可能に嵌合している構成である。その他にも、基本的に回転体面を有するローラーであればよいことから、例えば、上記回転体面を有するローラーが、複合曲線（例えば、曲率の異なる円弧が接続された曲線、さらには楕円状曲線など）を母線とする回転体形状のローラーからなり、その複合曲線を母線とする回転体形状部が上記溝部に転動可能に嵌合している構成とすることもできる。いずれの場合においても、上記ローターに形成される上記規制面は平面から形成されていることが好ましい。平面から形成されていることにより、加工が容易になることは勿論、ローラーを望ましい形態で位置規制できるようになる。

このように、本発明に係る斜板式可変容量圧縮機によれば、回転体面を有するローラー（以下、半球状ローラーにて代表する）及びその案内溝（溝部）により構成される転がり接触形態により、吐出容量変更時に斜板カムを円滑に傾斜可能な連結案内機構を構成できる。

また、一対の半球状ローラー及びその案内溝により構成される構造とすることで、半球状ローラーの選択嵌合により、駆動軸回転方向の前後への斜板カムのガタつき、及び吐出容量の変更時とは異なる方向への斜板カムの傾斜をそれぞれ抑制可能な連結案内機構を構成できる。

また、半球状ローラー及びその案内溝（溝部）により構成される構造において、溝部と反対側の規制面との挟持構造、とくにローターに形成される非トルク伝達側規制面との挟持構造に弾性材を介した挟持構造を採用すれば、駆動軸回転方向の前後への斜板カムのガタつき、及び吐出容量の変更時とは異なる方向への斜板カムの傾斜をそれぞれより効果的に抑制可能な連結案内機構を構成することが可能になる。

また、半球状ローラー及びその案内溝の接触は転がりであり、摩擦抵抗が減少して耐久性および制御性を改善できる。これはトルク伝達の際、仮に駆動軸回転方向前後への斜板カムのガタつきがあっても転がりの状態が保たれることになり、制御性の悪化が生じないことによる。

さらに、ローターに形成される非トルク伝達側規制面への弾性材挟持を行う半球状ローラー及びその案内溝により構成される連結案内機構とすることにより、駆動軸回転方向の前後への斜板カムのガタつき抑制、及び吐出容量の変更時とは異なる方向への斜板カムの傾斜抑制がそれぞれ可能となる。これは鉄部品強度確保のため行う熱処理の際の歪みに対しても有効であり、生産性向上及びコスト低減につながる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る斜板式可変容量圧縮機の全体概略縦断面を示している。図１に示す斜板式可変容量圧縮機１００においては、駆動軸１と一体回転可能にローター２が設けられており、ローター２には連結機構３（連結案内機構）を介して、斜板カム４が、ローター２と一体回転可能に、かつ、軸方向における前後方向に傾動可能に連結されている。斜板カム４には（斜板カム４の斜板部には）、その外周側に一対のシュー５が摺接されており、該シュー５はピストン６のブリッジ部６ａに保持されている。ピストン６は複数設けられており、各ピストン６は、シリンダーブロック７内に形成された、対応する各シリンダボア８内に往復動可能に収容されている。各ピストン６は、駆動軸１の回転に基づくローター２及び斜板カム４の回転に対し、上記一対のシュー５による摺接を介して、シリンダボア８内で往復動される。斜板カム４の傾斜角度を変更することにより、ピストン６のストロークが変更され、それによって吐出容量が変更される。９はシリンダーヘッド、１０は弁板を示しており、シリンダーヘッド９内に形成された吸入室１１から被圧縮流体（例えば、冷媒ガス）がシリンダボア８内に吸入され、シリンダボア８内で圧縮された圧縮流体が吐出室１２に吐出され、そこから圧縮機外部に送られる。

上記連結機構３は、例えば、図２に示すように構成される。図２において、２はローター、４は斜板カムを示しており、連結機構３は、回転体面を有するローラー１３、とくに本実施態様では半球状ローラー１３と、該半球状ローラー１３の軸部を形成する支持ピン１４と、斜板カム４側に形成され半球状ローラー１３の半球状部１５が転動可能に嵌合する溝部１６と、ローター２側に形成され支持ピン１４を介して半球状ローラー１３を回転自在に支持する穴１７と、ローター２側に形成され半球状ローラー１３の上記溝部１６とは反対側に位置する底面１８と摺動する規制面１９とから構成されている。本実施態様では、支持ピン１４の両側部位に、それぞれ、半球状ローラー１３と規制面１９が設けられている。また、規制面１９は、ローター２から斜板カム４側に向けて延びる一対の腕２０の側面に、平面として形成されており、この規制面１９を形成する腕２０自体が、半球状ローラー１３側に対して弾性を発揮可能な構造に構成されている。図示は省略するが、前述の如く、弾性材を介装することも可能である。図３は、図２に示した連結機構３の組立状態における外観を示している。

図４は、図２に示した連結機構３部分の概略模式図である。半球状ローラー１３は、その半球状部１５が斜板カム４の溝部１６に嵌合して転がり接触状態にて、溝部１６に沿って円滑に案内される。そして、半球状ローラー１３が斜板カム４の溝部１６とローター２の規制面１９とに挟持される形態となり、ガタのない状態が現出され、ガタのない状態にて溝部１６に沿って円滑に案内されることになる。とくに支持ピン１４の両側で支持されることにより、斜板カム４の姿勢が安定する。つまり、斜板カム４が、いかなるときにも、ガタのない状態で所望の姿勢に安定して支持され、斜板カム４の傾斜角度変更時には、半球状ローラー１３が溝部１６に沿って円滑に案内されることにより、斜板カム４も円滑に傾動制御されることになる。したがって、吐出容量の変更時とは異なる方向への斜板カム４の傾斜も効果的に抑制される。また、半球状ローラー１３と溝部１６との接触が転がりであることにより、摩擦抵抗が著しく減少して耐久性および制御性が改善される。この図４に示した構造では、ローター２側から伝達される駆動トルクに関して、規制面１９は駆動トルク伝達側規制面を形成している。

連結機構３部分の組み付けに関しては、図４に示す構造では、例えば、斜板カム４の両溝部１６に両半球状ローラー１３をそれぞれ保持させておき、ローター２の規制面１９を形成する両腕２０を所定の位置に配置し、その状態で、一方側から支持ピン１４を挿入すればよい。支持ピン１４は、前述の如く、穴１７に圧入固定し、固定された支持ピン１４に対して半球状ローラー１３を回転自在に保持することもできるし、支持ピン１４を穴１７に対して回転自在に支持させ、半球状ローラー１３に対しては圧入し、支持ピン１４と半球状ローラー１３を一体的に回転できるようにしてもよい。

この連結機構３の構造については自由度があり、例えば図５に示すように構成することもできる。図５に示す連結機構３１では、図４に示した構造に比べ、半球状ローラー１３の向き、半球状ローラー１３に対する溝部１６および規制面１９の配置位置が逆になっており、規制面１９は、ローター２側から伝達される駆動トルクに関して、駆動トルク非伝達側規制面を形成している。また、支持ピン１４は、斜板カム４の穴から突出されており、その部分でＣ形止め輪３２で抜け止め、固定されている。このように、本発明で規定した構成を満足する限り、自由な設計が可能である。

なお、上記各実施態様は、回転体面を有するローラーが半球状ローラー１３である場合について言及したが、前述の如く、複合曲線を母線とする回転体形状のローラーを使用することも可能である。

本発明に係る斜板式可変容量圧縮機の構造は、本発明における連結機構を備えたあらゆる斜板式可変容量圧縮機に適用可能であり、とくに、負荷変動が大きく斜板カム傾角制御が頻繁に行われる、車両用空調装置に使用される斜板式可変容量圧縮機に好適なものである。

本発明の一実施態様に係る斜板式可変容量圧縮機の概略縦断面図である。図１の圧縮機の連結機構部の拡大分解斜視図である。図２の連結機構部の組立状態における外観斜視図である。図２の連結機構部を模式的に示した概略断面図である。図４とは別の構造例を示す連結機構部の概略断面図である。

符号の説明

１駆動軸
２ローター
３、３１連結機構
４斜板カム
５シュー
６ピストン
６ａブリッジ部
７シリンダーブロック
８シリンダボア
９シリンダーヘッド
１０弁板
１１吸入室
１２吐出室
１３回転体面を有するローラーとしての半球状ローラー
１４支持ピン
１５半球状部
１６溝部
１７穴
１８底面
１９規制面
２０腕
３２Ｃ形止め輪
１００斜板式可変容量圧縮機

Claims

シリンダーブロックに形成されたシリンダボア内に往復動可能に収容されたピストンと、駆動軸に連結され、該駆動軸と一体回転するローターと、前記ローターと連結機構を介して一体回転するとともに軸方向における前後方向へ傾動可能に連結された斜板カムとを備え、前記駆動軸の回転に基づく前記ローター及び斜板カムの回転に対し該斜板カムへの摺接を介して前記ピストンを往復動させるように構成した斜板式可変容量圧縮機において、前記連結機構を、回転体面を有するローラーと、該ローラーの軸部を形成する支持ピンと、前記斜板カムに形成され前記ローラーが転動可能に嵌合する溝部と、前記ローターに形成され前記支持ピンを介して前記ローラーを回転自在に支持する穴、および前記ローターに形成され前記ローラーの前記溝部とは反対側に位置する底面と摺動する規制面から構成したことを特徴とする斜板式可変容量圧縮機。
前記連結機構が、２つのローラーと、ローラーの軸部を形成する支持ピンと、前記斜板カムに形成され前記ローラーが転動可能に嵌合する２箇所の溝部と、前記ローターに形成され前記支持ピンを介して前記ローラーを回転自在に支持する穴、および前記ローターに形成され前記ローラーの前記溝部とは反対側に位置する底面と摺動する２箇所の規制面から構成されている、請求項１に記載の斜板式可変容量圧縮機。
前記規制面が、駆動トルク伝達側規制面から構成されている、請求項１に記載の斜板式可変容量圧縮機。
前記規制面が、駆動トルク非伝達側規制面から構成されている、請求項１に記載の斜板式可変容量圧縮機。
前記支持ピンが、前記ローラーを貫通して延びている、請求項１〜４のいずれかに記載の斜板式可変容量圧縮機。
前記支持ピンが、前記ローラーに圧入されている、請求項１〜５のいずれかに記載の斜板式可変容量圧縮機。
前記支持ピンが前記穴に対して固定されており、前記ローラーが前記支持ピンに回転自在に支持されている、請求項１〜６のいずれかに記載の斜板式可変容量圧縮機。
前記支持ピンと前記ローラーが一体回転可能に設けられており、前記支持ピンが前記穴に対して回転自在に支持されている、請求項１〜６のいずれかに記載の斜板式可変容量圧縮機。
前記ローラーと前記規制面との間に弾性材が介装されている、請求項１〜８のいずれかに記載の斜板式可変容量圧縮機。
前記規制面を形成する部分自体が、前記ローラー側に対して弾性を発揮可能な構造に構成されている、請求項１〜８のいずれかに記載の斜板式可変容量圧縮機。
前記回転体面を有するローラーが半球状ローラーからなり、その半球状部側が前記溝部に転動可能に嵌合している、請求項１〜１０のいずれかに記載の斜板式可変容量圧縮機。
前記回転体面を有するローラーが、複合曲線を母線とする回転体形状のローラーからなり、その複合曲線を母線とする回転体形状部が前記溝部に転動可能に嵌合している、請求項１〜１０のいずれかに記載の斜板式可変容量圧縮機。
前記ローターに形成される前記規制面が平面から形成されている、請求項１〜１２のいずれかに記載の斜板式可変容量圧縮機。