JP2008196455A - 斜板式可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】最小傾斜角での運転を安定させることができる斜板式可変容量圧縮機の提供を図る。
【解決手段】斜板式可変容量圧縮機１は、駆動軸１０に設けられた最小傾角規制ストッパ４５と、前記斜板２４に設けられた最小傾角規制ストッパ４７であって、当該斜板２４の最小傾斜角θ_ＭＩＮで前記前記駆動軸１０の最小傾角規制ストッパ４５と当接する最小傾角規制ストッパ４７と、を備える。最小傾角規制ストッパ４５、４７同士が互いに平行に面接触する位置で斜板２４が最小傾斜角θ_ＭＩＮになるように、斜板２４の最小傾角規制ストッパ４７が斜板２４に対して傾斜している。
【選択図】図２

Description

本発明は斜板式可変容量圧縮機に関する。

例えば特許文献１には斜板式可変容量圧縮機が開示されている。この圧縮機は、吸入室およびシリンダボアおよび吐出室およびクランク室を内部に有するハウジングと、クランク室内に回転自在に設けられる駆動軸と、駆動軸に固定されて一体的に回転するロータと、駆動軸に軸方向にむけてスライド自在に装着されたスリーブと、スリーブに傾動自在に装着された斜板と、斜板の傾斜角の変更が可能な状態で斜板がロータと一体に回転するように斜板とロータとを連結する連結機構と、シリンダボア内に往復動自在に配置されるとともに斜板に連結されることで斜板の回転にとなってシリンダボア内で往復動するピストンと、を備えて構成されている。スリーブがシリンダボアに近づく方向に移動すると斜板の傾斜角が小さくなり、ピストンストロークが小さくなる。逆にスリーブがシリンダボアから離れる方向に移動すると斜板の傾斜角が大きくなり、ピストンストロークが大きくなる。

駆動軸には、例えばＣリングなどの最小傾角規定ストッパが固定されており、この最小傾角規定ストッパが、斜板が最小傾斜角になる位置においてスリーブと接触することで斜板を最小傾斜角にストップさせるようになっている。
特許３０９２３９６号公報

例えば、スリーブがない構造では、最小傾角規定ストッパで斜板を直接受け止めて、斜板を最小傾斜角の状態に維持する必要がある。通常、最小容量運転時（最小傾斜角での運転時）には斜板は０°ではなく若干傾斜しているため、斜板と最小傾角規定リングとは、面接触せずに点接触または線接触することになり、最小容量運転時の斜板の安定性が低くなり最小容量運転が不安定になる可能性がある。

本発明は、このような課題に着目して為されたもので、安定的な最小容量運転を実現できる斜板式可変容量圧縮機の提供を目的とする。

本発明の斜板式可変容量圧縮機は、斜板の最小傾斜角を規制すべく当該斜板の最小傾斜角で互いに接触する、前記駆動軸に設けられた最小傾角規制ストッパおよび前記斜板に設けられた最小傾角規制ストッパを備えた斜板式可変容量圧縮機であって、前記最小傾角規制ストッパ同士が互いに平行に面接触する位置で前記斜板が最小傾斜角になるように、前記斜板の最小傾角規制ストッパを前記斜板に対して傾斜させて設けたことを特徴とする。

本発明によれば、斜板の最小傾斜角で最小傾角規制ストッパ同士が互いに平行に面接触する。そのため、最小容量運転の安定性が向上する。

以下、本発明の一実施形態にかかる斜板式可変容量圧縮機を図面を参照しつつ説明する。

まず圧縮機の全体構造を説明する。図１および２は圧縮機の全体断面図であり、図１は圧縮機の最大容量運転時（斜板が最大傾斜角θ_ＭＡＸの状態）を示し、図２は圧縮機の最小容量運転時（斜板が最小傾斜角θ_ＭＩＮの状態）を示している。

図１および２に示すように本実施形態の斜板式可変容量圧縮機１は、円周方向に等間隔に配置された複数のシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、該シリンダブロック２の前端面に接合され内部にクランク室５を形成するフロントヘッド４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合され内部に吸入室７および吐出室８を形成するリアヘッド６と、を備えている。これらシリンダブロック２とフロントヘッド４とリアヘッド６とは、図示せぬ複数のスルーボルトによって締結固定されて、圧縮機のハウジングを構成している。

バルブプレート９は、シリンダボア３と吸入室７とを連通する吸入孔１１と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２と、を備えている。

バルブプレート９のシリンダブロック２側には、吸入孔１１を開閉する吸入弁機構が設けられ、一方、バルブプレート９のリアヘッド６側には、吐出孔１２を開閉する図示せぬ吐出弁機構が設けられている。バルブプレート９とリアヘッド６との間には図示せぬガスケットが介在し、吸入室７と吐出室８の密閉性が保持されている。

シリンダブロック２およびフロントヘッド４の中心の軸受孔としての中央貫通口１４、１８にはラジアルベアリング１５、１９を介して駆動軸１０が軸支され、これにより駆動軸１０がクランク室５内で回転自在となっている。

なお、駆動軸１０に固定されたロータ２１の前端面とリアヘッド６の内壁面との間にスラストベアリング１７が介在している。

クランク室５内には、駆動軸１０の回転をピストン２９の往復動に変換する変換機構が設けられている。変換機構は、前記駆動軸１０に固設された回転部材としてのロータ２１と、駆動軸１０に回転自在に装着されるとともに当該駆動軸１０の軸方向に向けてスライド自在で且つ当該駆動軸１０に対する傾斜角を変更自在な傾動部材としての斜板２４と、斜板２４の傾角の変動を許容しつつロータ２１と斜板２４とが一体的に回転するようにロータ２１と斜板２４とを連結する連結機構２０と、斜板２４の外周部にピストン２９を連結すべく斜板２４とピストン２９との間に介在する半球状の一対のピストンシュー３０、３０と、を備えて構成されている。

斜板２４の傾斜角は、斜板２４が図示せぬリターンスプリングに抗してシリンダブロック２側に近接移動すると斜板２４の傾斜角が減少し、一方、斜板２４が図示せぬリターンスプリングに抗してシリンダブロック２から離れる方向に移動すると斜板２４の傾斜角が増大する。

フロントヘッド４の中央貫通口１８を通じてフロントヘッド４外に露出しており、この駆動軸１０の前端部にはクラッチレスのプーリ６０が固定されている。プーリ６０は、フロントヘッド４のボス部４ｂの外周に回転自在に装着され且つ外部駆動源としての車両エンジンＥの駆動軸１０によって常時回転するようになっている。つまり、駆動軸１０は、クラッチを介することなく車両エンジンＥからの動力が伝達されて当該車両エンジンＥの作動時に常時回転するようになっている。

そのため、車両エンジンＥが駆動すると、駆動軸１０が回転し、圧縮機１が作動する。駆動軸１０が回転すると、ロータ２１とともに斜板２４が回転し、斜板２４の傾斜角に応じたストロークでピストン２９が往復動する。このようにピストン２９が往復動すると、被圧縮媒体（例えば冷媒）が、外部循環回路→吸入室７→バルブプレート９の吸入孔１１→シリンダボア３内へと吸入されてこのシリンダボア３内で高温高圧に圧縮され、そして、シリンダボア３→バルブプレート９の吐出孔１２→吐出室８→外部循環回路へと吐出される。

圧縮機１からの冷媒の吐出量を変化させるには、斜板２４の傾斜角を変化させてピストンストロークを変化させる。より具体的には、ピストン２９の後面側のクランク室圧Ｐｃとピストン２９の前面側の吸入室圧Ｐｓの差圧（圧力バランス）を調整することにより、斜板２４の傾角を変化させてピストンストロークを変化させる。そのため、この斜板式可変容量圧縮機には、図示せぬ圧力制御機構が設けられている。圧力制御機構は、クランク室５と吸入室７とを連通する図示せぬ抽気通路と、クランク室５と吐出室８とを連通する図示せぬ給気通路と、この給気通路の途中に設けられ給気通路を開閉制御する図示せぬ制御弁と、を有して構成されている。

制御弁によって給気通路を開くと、給気通路を通じて吐出室８からクランク室５に高圧の冷媒ガスが流れ込み、これによりクランク室５内の圧力が上昇する。クランク室５内の圧力が上昇すると、斜板２４がシリンダブロック２側に近接移動しつつ斜板２４の傾斜角が減少することで、ピストンストロークが小さくなり、吐出量が減少する。

一方、制御弁によって給気通路を閉じると、常に抽気通路を通じてクランク室５から吸入室７に冷媒ガスが抜けていっているため、次第に吸入室７とクランク室５との圧力差がなくなっていく。すると、斜板２４がシリンダブロック２から離れる方向に移動しつつ斜板２４の傾斜角が増大して、ピストンストロークが大きくなり、吐出量が増大する。

次に、斜板２４の傾斜角θを規制する規制構造について説明する。なお、斜板２４の傾斜角θとは、駆動軸１０と直交する直交面（仮想面）に対する駆動軸１０の傾斜角を言う。

最大傾斜角
斜板２４の最大傾斜角θ_ＭＡＸは、図１に示す如く例えば２０°に設定され、この角度で圧縮機１は最大容量運転となる。

この斜板２４の最大傾斜角θ_ＭＡＸを規制するため、斜板２４および駆動軸１０のそれぞれには、最大傾角規制ストッパ４１、４３が設けられている。これら最大傾角規制ストッパ４１、４３は、斜板２４の最大傾斜角θ_ＭＡＸで互いに当接（この例では面接触）し、これにより斜板２４の傾斜角θが最大傾斜角θ_ＭＡＸよりも大きくなることを規制している（図１、３参照）。なお、駆動軸１０に設けられる最大傾角規制ストッパ４１は、駆動軸１０と一体的に回転するロータ２１を介して駆動軸１０に設けられている。

最小傾斜角
斜板２４の最小傾斜角θ_ＭＩＮは、図２に示す如く０°を含まない角度（例えば２°）に設定され、この角度で圧縮機１は最小容量量運転となる。

斜板２４の傾斜角θが０°で最小傾斜角（最小容量運転）に設定していないのは、仮に斜板２４の傾斜角θが０°で最小傾斜角（最小容量運転）とすると、このときピストンストロークがゼロになり、再び斜板２４の傾斜角を増大させるときに必要な圧縮反力が０になってしまうからである。

このように斜板２４の傾斜角θを０°を含まない最小傾斜角θ_ＭＩＮに規制するため、斜板２４および駆動軸１０のそれぞれには、最小傾角規制ストッパ４５、４７も設けられている。これら最小傾角規制ストッパ４５、４７は、斜板２４の最小傾斜角θ_ＭＩＮで互いに当接（この例では面接触）し、これにより、斜板２４の傾斜角θが最小傾斜角θ_ＭＩＮより小さくなることを規制している（図２、４参照）。

駆動軸１０の最小傾角規制ストッパ４５は、駆動軸１０から外径方向に円板状に突出形成されており、斜板２４の最小傾角規制ストッパ４５と当接する当接面４５ａは、駆動軸１０と直交する面となっている。一方、斜板２４の最小傾角規制ストッパ４７は、斜板２４の中央部においてシリンダブロック側に突出する筒状部であって、駆動軸１０の最小傾角規制ストッパ４５と当接する当接面４７ａは、斜板２４に対して平行に設けられておらず、斜板２４に対して最小傾斜角θ_ＭＩＮと同一角度で傾斜している。

そのため、最小傾角規制ストッパ同士が互いに平行に面接触する位置で、斜板２４が駆動軸１０に対して最小傾斜角θ_ＭＩＮとなる（図２、図４参照）。

以上のような構成により、本実施形態によれば以下のような作用効果がある。

本実施形態の斜板式可変容量圧縮機１は、駆動軸１０に設けられた最小傾角規制ストッパ４５と、前記斜板２４に設けられた最小傾角規制ストッパ４７であって、当該斜板２４の最小傾斜角θ_ＭＩＮで前記前記駆動軸１０の最小傾角規制ストッパ４５と当接する最小傾角規制ストッパ４７と、を備えた斜板式可変容量圧縮機１であって、前記最小傾角規制ストッパ４５、４７同士が互いに平行に面接触する位置で前記斜板２４が最小傾斜角θ_ＭＩＮになるように前記斜板２４の最小傾角規制ストッパ４７を前記斜板２４に対して傾斜させて設けたものである。

そのため、斜板２４の最小傾斜角θ_ＭＩＮで最小傾角規制ストッパ４５、４７同士が互いに平行に面接触する。そのため、最小容量運転の安定性が向上する。

つまり、例えば図５、６に示す比較例のように、前記斜板２４の最小傾角規制ストッパ１４７が前記斜板２４に対して平行に設けられている構造（図５、６参照）では、斜板２４の最小傾斜角θ_ＭＩＮにおいて、最小傾角規制ストッパ１４５、１４７同士は互いに平行に面接触せずに点接触となるため（図６参照）、本実施形態に比べて安定性に劣る。

なお、本発明は上述した実施形態にのみに限定解釈されるべきではない。例えば、上述の実施形態ではスワッシュ式の斜板（回転式の斜板）を用いているが本発明ではワブル式の斜板（非回転式の斜板）を用いてもよいし、その他の形態の斜板を用いてもよい。また、本発明の技術的範囲に属する限りその他の種々の変更が可能である。

図１は本発明の一実施形態の斜板式可変容量圧縮機の最大ストローク時の断面図。 図２は同斜板式可変容量圧縮機の最小ストローク時の断面図。 図３は同斜板式可変容量圧縮機の駆動軸にロータと斜板とを連結機構でつないだ状態で組み付けてなるアッセンブリを示す側面図であって、斜板が最大傾斜角になっている状態を示す図。 図４は同斜板式可変容量圧縮機の駆動軸にロータと斜板とを連結機構でつないだ状態で組み付けてなるアッセンブリを示す側面図であって、斜板が最小傾斜角になっている状態を示す図。 図５は同斜板式可変容量圧縮機の斜板の側面図。 図６は比較例として、斜板本体と最小傾角規制ストッパとが平行に設けられている構造を備える斜板式可変容量圧縮機のアッセンブリを示す図であって、斜板の最大傾斜角時を示す図。 図７は図６の比較例において、斜板の最小傾斜角時を示す図。

符号の説明

１…斜板式可変容量圧縮機
２…シリンダブロック
３…シリンダボア
４…フロントヘッド
４ｂ…ボス部
５…クランク室
６…リアヘッド
７…吸入室
８…吐出室
９…バルブプレート
１０…駆動軸
１１…吸入孔
１２…吐出孔
１３…スルーボルト
１４…中央貫通口
１５…ラジアルベアリング
１７…スラストベアリング
１８…中央貫通口
２０…連結機構
２１…ロータ
２４…斜板
２９…ピストン
３０…ピストンシュー
４１…ロータの最大傾角ストッパ
４３…斜板の最大傾角ストッパ
４５…駆動軸の最小傾角ストッパ
４５ａ…当接面
４７…斜板の最小傾角ストッパ
４７ａ…当接面
６０…プーリ
Ｅ…車両エンジン（外部駆動源）

Claims (1)

1. 斜板式可変容量圧縮機であって、
   駆動軸（１０）に設けられた最小傾角規制ストッパ（４５）と、
   斜板（２４）に設けられ、当該斜板（２４）の最小傾斜角（θ_ＭＩＮ）で前記前記駆動軸（１０）の最小傾角規制ストッパ（４５）と当接する最小傾角規制ストッパ（４７）と、
   を備えた斜板式可変容量圧縮機（１）であって、
   前記最小傾角規制ストッパ（４５、４７）同士が互いに平行に面接触する位置で前記斜板（２４）が最小傾斜角（θ_ＭＩＮ）になるように前記斜板（２４）の最小傾角規制ストッパ（４７）を前記斜板（２４）に対して傾斜させて設けたことを特徴とする斜板式可変容量圧縮機。

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