JP2008184933A - Swash plate compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は斜板式圧縮機に関し、特に、斜板式可変容量圧縮機において斜板の傾斜角を最大にしたときに発生する振動を抑制する技術に関する。 The present invention relates to a swash plate compressor, and more particularly, to a technique for suppressing vibrations that occur when the inclination angle of a swash plate is maximized in a swash plate variable capacity compressor.
図4に示すように、斜板式圧縮機では、駆動軸71によりロータ72及び斜板73を回転させると、斜板73にシューを介して接続されたピストンがシリンダ内を往復運動することにより、流体の圧縮を行う。このとき、斜板73に接続されたピストンのうち、圧縮工程にあるピストンにて圧縮反力が発生し、その結果、圧縮工程にあるピストンの圧縮反力の合力11が斜板73にかかる。
As shown in FIG. 4, in the swash plate compressor, when the
圧縮反力合力11は斜板の中心から外れた位置にかかり、斜板に対する偏荷重として作用する。また、圧縮反力合力11は、斜板73上の一点に留まるのではなく、斜板73の回転に応じて斜板73上である軌跡74を描くことが、発明者らのシミュレーション及び実験により確認された。以下、この軌跡74を反力軌跡と呼ぶ。圧縮反力合力11は偏荷重であるため斜板の振動の一因となる。この振動を抑制する上で、斜板からの荷重をロータが受ける位置、即ち荷重受け部と、反力軌跡27との位置関係が重要である。
The compression reaction force
斜板側のロータの面を、圧縮工程側の半円と吸入工程側の半円とに二分し、それぞれ圧縮領域、吸入領域と呼ぶものとする。また、同じ面を、上死点側の半円と下死点側の半円とに二分し、それぞれ上死点側領域、下死点側領域と呼ぶものとする。更に、圧縮領域及び吸入領域のそれぞれを上死点側と下死点側とに二分して、上死点側圧縮領域16、下死点側圧縮領域17、下死点側吸入領域18、上死点側吸入領域19の4領域に全体を区分するものとする。
The rotor surface on the swash plate side is divided into a semicircle on the compression process side and a semicircle on the suction process side, which are referred to as a compression area and a suction area, respectively. Further, the same plane is divided into a semicircle on the top dead center side and a semicircle on the bottom dead center side, which are referred to as a top dead center side region and a bottom dead center side region, respectively. Further, each of the compression region and the suction region is divided into a top dead center side and a bottom dead center side, and a top dead center
このとき、従来の斜板式可変容量圧縮機では、図5に示すように、上死点側領域に2箇所、下死点側領域に1箇所の計3箇所の荷重受け部を有することになる。上死点側領域の荷重受け部は、それぞれ、斜板とロータとを連結するリンク機構のロータへの接続部であり、上死点側圧縮領域16及び上死点側吸入領域19にそれぞれ1箇所ずつ、圧縮領域と吸入領域の境界線に略対称に位置する一方、下死点側領域の荷重受け部は、下死点側圧縮領域17と、下死点側吸入領域18との境界線上に位置し、これらの荷重受け部を直線で結ぶと、圧縮領域と吸入領域との境界線について対称な二等辺三角形74を描く。以下、荷重受け部を直線で結んで描く三角形を荷重受け部三角形と呼ぶ。
At this time, as shown in FIG. 5, the conventional swash plate type variable displacement compressor has a total of three load receiving portions, two at the top dead center side region and one at the bottom dead center side region. . Each of the load receiving portions in the top dead center side region is a connection portion to the rotor of the link mechanism that connects the swash plate and the rotor, and each of the load receiving portions is 1 in the top dead center
他方、反力軌跡27は、上死点側圧縮領域16の荷重受け部付近にて楕円軌道を描くことが発明者らのシミュレーションにより判明している。荷重受け部三角形と反力軌跡27の位置関係をみると、図中において、反力軌跡27のほぼ右半分は、荷重受け部三角形に含まれるが、左半分は含まれないことがわかる。荷重受け部三角形の内側に圧縮反力合力11が加わる場合、3箇所の荷重受け部全てにおいて、斜板をロータに押し付ける向きの力が作用し、ロータは圧縮反力合力を安定して受け止めることができるが、図示したように外側に加わる場合、上死点側吸入領域の荷重受け部では、斜板をロータから引き離す向きに力が作用し、その結果、ロータは圧縮反力合力を安定して受け止めることができない。このため、回転に応じて、荷重受け部における荷重増、荷重反力合力の方向の変動を引き起こし、これにより、荷重受け部でのフリクション増による制御性の悪化、部品間の接触位置の入れ替わりによる振動の発生の原因となっていた。
On the other hand, it has been found by the inventors' simulation that the
圧縮反力合力が荷重受け部三角形の外部に作用することを避けるため、従来は、上死点側の2つの荷重受け部の間隔を広げることにより、荷重受け部三角形の面積を広げ、反力軌跡を収めるようにしていた。しかし、設計上の制約等の理由により間隔を広げることができない場合があり、このような場合、反力軌跡は、荷重受け部三角形の外側、或いは、内側から外側にかけて描かれることになり、問題を解決することができなかった。 In order to prevent the compression reaction force from acting on the outside of the load receiving portion triangle, conventionally, by increasing the distance between the two load receiving portions on the top dead center side, the area of the load receiving portion triangle is increased, and the reaction force I was trying to keep track of it. However, there are cases where the interval cannot be increased due to reasons such as design restrictions. In such a case, the reaction force trajectory is drawn from the outside of the load receiving triangle or from the inside to the outside. Could not be solved.
尚、ピストン往復動に伴う振動の斜板からロータへの伝達が抑制された可変容量斜板式圧縮機の斜板を提供するため、斜板本体と、スイングアームが一体形成された斜板ボスと、斜板固定リングとを備え、斜板ボスと斜板固定リングとが斜板本体を挟んだ状態で前記三者が一体に固定され、且つ斜板本体と斜板ボスとの間に制振材が介挿されている技術が、特許文献1に記載されている。 In order to provide a swash plate of a variable capacity swash plate type compressor in which transmission of vibration due to piston reciprocation from the swash plate to the rotor is suppressed, a swash plate body, a swash plate boss integrally formed with a swing arm, and The swash plate fixing ring, the swash plate boss and the swash plate fixing ring sandwiching the swash plate main body, and the three members are fixed together, and the vibration is suppressed between the swash plate main body and the swash plate boss. A technique in which a material is inserted is described in Patent Document 1.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、上死点側の荷重受け部の間隔を広げることなく、ピストンから斜板が受ける圧縮反力合力に起因して斜板及びロータに発生する振動を抑制する技術を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and the problem to be solved by the present invention is that the compression reaction force received by the swash plate from the piston without increasing the interval between the load receiving portions on the top dead center side. The present invention provides a technique for suppressing vibration generated in a swash plate and a rotor due to a resultant force.
上述の課題を解決するため、本発明は以下のような斜板式圧縮機を提供する。即ち、本発明は、斜板と、斜板を支持するロータと、ロータを支持した駆動軸とを備える斜板式圧縮機において、ロータの斜板側の面を、圧縮工程側の領域である圧縮領域と吸入工程側の領域である吸入領域に区分したとき、ロータが面上で斜板を支持する荷重受け部であって、斜板とその駆動軸の交点よりもロータ側に位置する第1の荷重受け部を、圧縮領域内に有することを特徴とする斜板式圧縮機を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides the following swash plate compressor. That is, the present invention relates to a swash plate compressor including a swash plate, a rotor that supports the swash plate, and a drive shaft that supports the rotor, and the surface on the swash plate side of the rotor is compressed as an area on the compression process side. When the area is divided into the suction area, which is the area on the suction process side, the rotor is a load receiving portion that supports the swash plate on the surface, and the first is located on the rotor side from the intersection of the swash plate and its drive shaft. A swash plate type compressor having a load receiving portion in a compression region is provided.
特に、第1の荷重受け部を、圧縮領域のうち圧縮領域と吸入領域との境界線上を除く領域に有することが望ましい。 In particular, it is desirable to have the first load receiving portion in a region other than the boundary line between the compression region and the suction region in the compression region.
より詳しくは、圧縮領域を、上死点側の領域である上死点側圧縮領域と、下死点側の領域である下死点側圧縮領域とに区分し、吸入領域を、上死点側の領域である上死点側吸入領域と、下死点側の領域である下死点側吸入領域とに区分したとき、第1の荷重受け部を、下死点側圧縮領域内に有する。 More specifically, the compression area is divided into a top dead center side compression area that is a top dead center side area and a bottom dead center side compression area that is a bottom dead center side area, and the inhalation area is divided into a top dead center area. When the vehicle is divided into a top dead center side suction region that is a side region and a bottom dead center side suction region that is a region on the bottom dead center side, the first load receiving portion is included in the bottom dead center side compression region. .
第1の荷重受け部を、下死点側圧縮領域と上死点側圧縮領域との境界線に接するように配置すると、特に効果的である。 It is particularly effective to dispose the first load receiving portion so as to contact the boundary line between the bottom dead center compression region and the top dead center compression region.
典型的には、ロータが面上で斜板を支持する第2の荷重受け部を、上死点側圧縮領域に有し、ロータが面上で斜板を支持する第3の荷重受け部を、上死点側吸入領域に有することが考えられる。 Typically, the rotor has a second load receiving portion that supports the swash plate on the surface in a top dead center side compression region, and the rotor includes a third load receiving portion that supports the swash plate on the surface. It is conceivable to have the top dead center side inhalation area.
第1の荷重受け部に対応する凸部を、斜板に備えることとしてもよいし、ロータに備えることとしてもよい。 A convex portion corresponding to the first load receiving portion may be provided on the swash plate, or may be provided on the rotor.
可変容量式の斜板圧縮機の場合、斜板とロータは2組のリンク機構により連結され、2組のリンク機構の一方は上死点圧縮領域に配置され、他方は上死点吸入領域に配置され、第1の荷重受け部を、斜板の傾斜角を制限する斜板変角制限部とすることが考えられる。 In the case of a variable capacity swash plate compressor, the swash plate and the rotor are connected by two sets of link mechanisms, one of the two sets of link mechanisms being arranged in the top dead center compression region and the other in the top dead center suction region. It is conceivable that the first load receiving portion arranged is a swash plate deformation angle limiting portion that limits the inclination angle of the swash plate.
このとき、2組のリンク機構はそれぞれ、斜板に連結される斜板アームと、ロータに連結されるロータアームとを備えてなるリンク機構であって、ロータアームは斜板アームの外側にあることとしてもよいし、或いは、2組のリンク機構はそれぞれ、斜板に連結される斜板アームと、ロータに連結されるロータアームとを備えてなるリンク機構であって、ロータアームは斜板アームの内側にあることとしてもよい。 At this time, each of the two sets of link mechanisms includes a swash plate arm connected to the swash plate and a rotor arm connected to the rotor, and the rotor arm is outside the swash plate arm. Alternatively, each of the two sets of link mechanisms may include a swash plate arm connected to the swash plate and a rotor arm connected to the rotor, and the rotor arm may be a swash plate. It may be inside the arm.
また、本発明は、駆動軸と、駆動軸に支持されたロータと、ロータの偏心位置に駆動軸に対し傾斜角を可変に支持された斜板とを備えた斜板式圧縮機において、斜板の傾斜角を制限する斜板変角制限部を、ロータの圧縮工程側の領域に対応した位置に設けたことを特徴とする斜板式圧縮機を提供する。 The present invention also relates to a swash plate compressor including a drive shaft, a rotor supported by the drive shaft, and a swash plate that is supported at an eccentric position of the rotor with an inclination angle variably with respect to the drive shaft. A swash plate type compressor is provided in which a swash plate deformation angle limiting portion for limiting the inclination angle is provided at a position corresponding to a region on the rotor compression process side.
本発明によれば、第1の荷重受け部を下死点側圧縮領域内に設けることにより、第1の荷重受け部と他の荷重受け部とで形成する多角形内に、反力軌跡をより広く収めることが出来ることとなり、その結果、圧縮反力により発生する斜板の振動を抑制することが出来る。 According to the present invention, by providing the first load receiving portion in the bottom dead center compression region, the reaction force trajectory is formed in the polygon formed by the first load receiving portion and the other load receiving portion. As a result, the vibration of the swash plate generated by the compression reaction force can be suppressed.
本発明の一実施の形態である斜板式可変容量圧縮機1について図1を参照して説明する。斜板式可変容量圧縮機1において、モータ等の力により駆動軸2を回転させると、ロータ3が回転方向Rに回転する。ロータ3の回転は、ロータアーム4、ピン5、斜板アーム6からなるリンク機構を介して斜板7に回転が伝達される。斜板7はシュー8を介してピストン9と連動し、これによりピストン9はシリンダ10内を往復運動して、シリンダ内の流体を圧縮する。尚、図示していないが、斜板7の周囲には7本のピストン9が連結されている。
A swash plate type variable displacement compressor 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the swash plate type variable capacity compressor 1, when the
図1のロータ3及び斜板7を中心に拡大したのが図2である。駆動軸2が回転すると、それにつれてロータ3、斜板7が回転し、7本のピストン9が往復運動して流体を圧縮する。このとき圧縮工程にあるピストン9は流体から圧縮反力を受ける。圧縮反力の大きさはピストン9が下死点から徐々に大きくなり、上死点にて最大となる。従って、圧縮工程にあるピストンによる圧縮反力の合力11が斜板7に加わる位置は、図2示すように圧縮工程の上死点側になる。
FIG. 2 is an enlarged view of the rotor 3 and the
図2の右側から見たときの図を図3に示す。説明の都合上、ロータ3を省略している。斜板7のロータ3側の面(以下斜板裏面と呼ぶ)において、上死点12及び下死点13を結ぶ直線を直線14とし、駆動軸2の中心において直線14と直交する直線を直線15とする。直線14及び15によって斜板裏面を四つの領域、上死点側圧縮領域16、下死点側圧縮領域17、下死点側吸入領域18、上死点側吸入領域19に区分する。
FIG. 3 shows a view from the right side of FIG. For convenience of explanation, the rotor 3 is omitted. On the surface of the
このとき、上死点側圧縮領域16及び上死点側吸入領域19にはそれぞれ上死点側の荷重受け部20及び21がある。荷重受け部20及び21は、それぞれ、ピン5の中心線22のうち、ロータアーム4を通過している線分の中点にあると考える。
At this time, the top dead center
斜板裏面の下死点側圧縮領域17から下死点側吸入領域18にかけて、カウンターウェイト23が形成されている。カウンターウェイト23上の直線15に接する部分は、斜板7が最大に傾斜したときにロータ3と接することにより、斜板7の角度を制限する凸部である斜板変角制限部24を有する。斜板7が最大傾斜のとき、斜板変角制限部24はロータ3に接触して荷重受け部25となる。
A
従来、下死点側の荷重受け部を下死点13付近に設けていたが、本発明では、圧縮工程側にずらした位置に荷重受け部25を設けている。これにより、従来の荷重受け部三角形と比較して、荷重受け部20、21及び25からなる荷重受け部三角形26では、上死点側圧縮領域の荷重受け部20を頂点とする角の角度が広がり、その結果、反力軌跡27の全体を荷重受け部三角形26の内部に収めることが可能となっている。
Conventionally, the load receiving portion on the bottom dead center side is provided near the bottom dead center 13, but in the present invention, the
尚、上述の実施の形態では、ピストンの本数を7本として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これより少ない或いは多い数のピストンを有することとしてもよい。ピストンの数が少ないほど反力軌跡は大きくなるため、本発明はピストン数の少ない斜板式圧縮機に対して特に好適である。また、3箇所の荷重受け部を有するものとして説明したが、これら3箇所の荷重受け部に更に荷重受け部を追加し、荷重受け部がn角形(nは4以上の整数)を構成することとしてもよい。 In the above-described embodiment, the number of pistons has been described as seven. However, the present invention is not limited to this and may have a smaller or larger number of pistons. Since the reaction force trajectory increases as the number of pistons decreases, the present invention is particularly suitable for a swash plate compressor having a small number of pistons. Moreover, although it demonstrated as having three load receiving parts, a load receiving part is further added to these three load receiving parts, and a load receiving part comprises n square (n is an integer greater than or equal to 4). It is good.
本発明は斜板式圧縮機に適用することができる。特に、斜板式可変容量圧縮機に好適である。この種の斜板式可変容量圧縮機は、例えば、自動車の空調機にて用いられる。 The present invention can be applied to a swash plate type compressor. It is particularly suitable for a swash plate type variable capacity compressor. This type of swash plate type variable capacity compressor is used in, for example, an automobile air conditioner.
1 斜板式可変容量圧縮機
2 駆動軸
3 ロータ
4 ロータアーム
5 ピン
6 斜板アーム
7 斜板
8 シュー
9 ピストン
10 シリンダ
11 圧縮反力合力
12 上死点
13 下死点
14、15 直線
16 上死点側圧縮領域
17 下死点側圧縮領域
18 下死点側吸入領域
19 上死点側吸入領域
20、21、24 荷重受け部
22 中心線
23 カウンターウェイト
24 斜板変角制限部
26 荷重受け部三角形
27 反力軌跡
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Swash plate type
Claims (11)
前記ロータの前記斜板側の面を、圧縮工程側の領域である圧縮領域と吸入工程側の領域である吸入領域に区分したとき、前記ロータが前記面上で前記斜板を支持する荷重受け部であって、前記斜板とその駆動軸の交点よりも前記ロータ側に位置する第1の荷重受け部を、前記圧縮領域内に有する
ことを特徴とする斜板式圧縮機。 In a swash plate compressor comprising a swash plate, a rotor that supports the swash plate, and a drive shaft that supports the rotor,
When the surface on the swash plate side of the rotor is divided into a compression region that is a compression process side region and a suction region that is a suction process side region, the rotor receives a load receiver that supports the swash plate on the surface. A swash plate type compressor having a first load receiving portion in the compression region which is located on the rotor side with respect to the intersection of the swash plate and its drive shaft.
前記圧縮領域を、上死点側の領域である上死点側圧縮領域と、下死点側の領域である下死点側圧縮領域とに区分し、前記吸入領域を、上死点側の領域である上死点側吸入領域と、下死点側の領域である下死点側吸入領域とに区分したとき、前記第1の荷重受け部を、前記下死点側圧縮領域内に有する
ことを特徴とする斜板式圧縮機。 In the swash plate compressor according to claim 1,
The compression region is divided into a top dead center side compression region that is a top dead center side region and a bottom dead center side compression region that is a bottom dead center side region, and the suction region is divided into a top dead center side region. When divided into a top dead center side suction region that is a region and a bottom dead center side suction region that is a bottom dead center side region, the first load receiving portion is included in the bottom dead center side compression region. A swash plate compressor.
前記ロータが前記面上で前記斜板を支持する第2の荷重受け部を、前記上死点側圧縮領域に有し、
前記ロータが前記面上で前記斜板を支持する第3の荷重受け部を、前記上死点側吸入領域に有する
ことを特徴とする斜板式圧縮機。 In the swash plate compressor according to claim 3,
The rotor has a second load receiving portion for supporting the swash plate on the surface in the top dead center side compression region;
The swash plate compressor, wherein the rotor has a third load receiving portion for supporting the swash plate on the surface in the top dead center side suction region.
可変容量式の斜板圧縮機であって、前記斜板と前記ロータは2組のリンク機構により連結され、
前記2組のリンク機構の一方は前記上死点圧縮領域に配置され、他方は前記上死点吸入領域に配置され、
前記第1の荷重受け部は、前記斜板の傾斜角を制限する斜板変角制限部である
ことを特徴とする斜板式圧縮機。 In the swash plate compressor according to claim 3,
A variable capacity swash plate compressor, wherein the swash plate and the rotor are connected by two sets of link mechanisms,
One of the two sets of link mechanisms is disposed in the top dead center compression region, the other is disposed in the top dead center suction region,
The swash plate type compressor, wherein the first load receiving portion is a swash plate deformation limiting portion that limits a tilt angle of the swash plate.
前記2組のリンク機構はそれぞれ、前記斜板に連結される斜板アームと、前記ロータに連結されるロータアームとを備えてなるリンク機構であって、
前記ロータアームは前記斜板アームの外側にある
ことを特徴とする斜板式圧縮機。 The swash plate compressor according to claim 8,
Each of the two sets of link mechanisms includes a swash plate arm coupled to the swash plate and a rotor arm coupled to the rotor,
The swash plate compressor, wherein the rotor arm is outside the swash plate arm.
前記2組のリンク機構はそれぞれ、前記斜板に連結される斜板アームと、前記ロータに連結されるロータアームとを備えてなるリンク機構であって、
前記ロータアームは前記斜板アームの内側にある
ことを特徴とする斜板式圧縮機。 The swash plate compressor according to claim 8,
Each of the two sets of link mechanisms includes a swash plate arm coupled to the swash plate and a rotor arm coupled to the rotor,
The swash plate type compressor, wherein the rotor arm is inside the swash plate arm.
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JP2002048056A (en) * | 2000-06-12 | 2002-02-15 | Halla Aircon Co Ltd | Maximum tilting angle support structure for compressor cam plate |
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