JP2008280918A - 斜板式可変容量コンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】他部品との干渉が生じにくい揺動部用のウエイトを有する斜板式可変容量コンプレッサを得る。
【解決手段】シャフト６とシリンダブロック３と揺動部１４と斜板１０とを備え、シャフト６の回転によって生じる斜板１０の回転揺動に伴って複数のピストン１１を往復動させることで、複数のシリンダボア３ａ内に流体を吸入して吐出させるようにした斜板式可変容量コンプレッサ１において、揺動部１４に設けられるウエイト１９を、テーパ状の外周面１９ａを有するリング状のものとした。よって、ウエイト１９と他の部品との干渉を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、斜板式可変容量コンプレッサに関する。

従来の斜板式可変容量コンプレッサとして、特許文献１に開示されるものが知られている。

特許文献１に開示される可変容量コンプレッサでは、シャフトに回動可能に連結された揺動部（ドライブプレート）と、当該揺動部とは別部材として構成された斜板（揺動斜板）とを、ベアリングを介して相対回転可能とすることで、回転摺動に伴う摩擦抵抗を減らして、駆動トルクの低減を図っている。

しかし、かかる構成では、斜板を分離した分だけ揺動部の質量が小さくなる分、シャフトの回転に伴って揺動部に作用する遠心力が減り、その遠心力によって揺動軸心回りに生じる回転モーメントが減って、揺動部に作用する種々の回転モーメントのバランスが崩れて、傾斜角度を制御しづらくなってしまうという問題が生じていた。

そこで、特許文献１では、揺動部にウエイトを設けて遠心力を増やし、これにより揺動軸心回りの回転モーメントを増やして、揺動部の制御性を高めている。
特開２００４−２９３３８８号公報

しかしながら、揺動部に付加したウエイトとピストン等の他の部品との干渉が生じやすくなって、コンプレッサ内部の仕様（部品の形状、配置等）によっては、ウエイトを設けにくくなる場合が生じていた。

そこで、本発明は、他部品との干渉が生じにくい揺動部用のウエイトを有する斜板式可変容量コンプレッサを得ることを目的とする。

本発明にあっては、回転駆動されるシャフト（６）と、前記シャフト（６）の回転軸心（Ｃ）の周方向に沿って当該回転軸心（Ｃ）と略平行な姿勢で同心円状に分散配置される複数のシリンダボア（３ａ）が形成されたシリンダブロック（３）と、前記各シリンダボア（３ａ）内に往復動可能に挿入されたピストン（１１）と、前記シャフト（６）に、当該シャフト（６）の回転軸心（Ｃ）と略垂直な平面に沿う方向に伸びる揺動軸心（Ｏ）回りに所定角度範囲内で回動可能に連結された揺動部（１４）と、前記揺動部（１４）のシリンダブロック（３）側にベアリング（１６，１７）を介して当該揺動部（１４）と相対回転可能に支持される斜板（１０）と、を備え、前記シャフト（６）の回転によって生じる前記斜板（１０）の回転揺動に伴って前記複数のピストン（１１）を往復動させることで、前記複数のシリンダボア（３ａ）内に流体を吸入して吐出するようにした斜板式可変容量コンプレッサ（１）において、前記揺動部（１４）に、テーパ状の外周面（１９ａ）を有するリング状のウエイト（１９）を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、リング状のウエイトの外周面をテーパ状に形成したため、傾斜角度が大きい場合および傾斜角度が小さい場合の双方について、ウエイトとピストン等の他の部品との干渉が生じにくくなる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかる斜板式可変容量コンプレッサの内部構成を示す縦断面図であって、斜板の傾斜角度が大きい状態（最大傾斜角度にある状態）を示す図、図２は、斜板式可変容量コンプレッサの内部構成を示す縦断面図であって、斜板の傾斜角度が小さい状態（最小傾斜角度にある状態）を示す図である。なお、本実施形態では、斜板式可変容量コンプレッサ１が、冷凍サイクルの圧縮機として用いられる場合について例示する。この場合、斜板式可変容量コンプレッサ１によって吸入され、吐出される流体（媒体）は冷媒となる。

図１および図２に示すように、本実施形態にかかる斜板式可変容量コンプレッサ１は、ハウジング２、シリンダブロック３、プレート４、およびヘッドブロック５がこの順に並べられた状態で、図示しないボルト等を用いて一体化されている。

ハウジング２は有底筒状に形成されており、その底壁２ａの中央部に形成された貫通孔２ｂには、ベアリング７およびシール部材８を介して略円柱状のシャフト６が回転可能に挿通されている。なお、シリンダブロック３には、シャフト６の回転軸心Ｃに沿う中央貫通孔３ｂが形成されており、シャフト６の先端部は、この中央貫通孔３ｂに内嵌されたラジアルベアリング１８に内嵌され、以て、シリンダブロック３に回転可能に支持されている。

ハウジング２の筒内は、回転部９や、斜板１０、ピストン１１等の可動部分が収容される可動部収容室Ｓとなっている。この可動部収容室Ｓ内には、図示しない経路を介して所定圧力の流体が導入されるようになっており、制御弁等でこの可動部収容室Ｓ内の流体の圧力を制御することで、斜板１０（および揺動部１４）の傾斜角度θを制御することができる。

回転部９は、駆動装置（例えばエンジン等）によって回転駆動されるシャフト６に一体的に結合されて当該シャフト６とともに回転する部分であり、基台部１２と、この基台部１２にリンク機構１３を介して回動可能に連結される揺動部１４とを備えている。

基台部１２は、略円盤状に構成されており、ハウジング２の底壁２ａにスラストベアリング１５を介して回転可能に支持されている。

この基台部１２の径外方向の端部の一箇所にはリンク機構１３が連結されており、このリンク機構１３によって、揺動部１４が揺動軸心Ｏを中心として回動可能に基台部１２に連結されている。この揺動軸心Ｏは、シャフト６の回転軸心Ｃと略直交する平面に沿う方向に伸びるように設定されている。なお、本実施形態では、リンク機構１３の結合片１３ａが、その両端に設定された結節点１３ｂで基台部１２および揺動部１４に回動可能に結合されており、揺動軸心Ｏは、揺動部１４の姿勢に応じて回転軸心Ｃと略直交する平面に沿う方向に伸びる状態のまま僅かに平行移動することになる。

揺動部１４は、略円筒状の筒状部１４ａと、筒状部の基台部１２側から径外方向に張り出すフランジ部１４ｂと、フランジ部１４ｂに固定されたウエイト１９と、を有するとともに、フランジ部１４ｂの中央部にはシャフト６が挿通される貫通孔１４ｃが形成されている。

斜板１０は、揺動部１４に相対回転可能に支持されている。すなわち、斜板１０は、揺動部１４とともに揺動する一方、シャフト６からの回転が伝達されないように構成されており、これによりシャフト６の回転に伴う摺動摩擦の低減が図られている。具体的には、斜板１０は、フランジ部１４ｂのフランジ面上に載置されたスラストベアリング１６と、筒状部の外周面に外嵌されたラジアルベアリング１７とを介して揺動部１４に支持されている。

また、斜板１０は、外周部１０ａと当該外周部１０ａから径外方向に突出する突起部１０ｂとを備えており、突起部１０ｂには、ピストン１１を自在保持するための球状凸部１０ｃが固定されている。

一方、シリンダブロック３には、回転軸心Ｃの周方向に沿って当該回転軸心Ｃと略平行な姿勢で同心円状に分散配置される複数（例えば６個）のシリンダボア３ａが形成されており、各シリンダボア３ａには、中空部を有する略円柱状のピストン１１が往復動可能に挿入されている。

ピストン１１の可動部収容室Ｓ側の基端部１１ａには、略球面状の球状凹部１１ｂが形成されており、この球状凹部１１ｂに球状凸部１０ｃが回動可能に収容されることで、斜板１０とピストン１１とが回動自在に連結されている。

上記構成において、シャフト６が回転駆動されると、このシャフト６に一体化された回転部９も一緒に回転する。このとき、揺動部１４は、そのときの姿勢（傾斜角度θ）のまま回転するため、図１のように、揺動部１４が基台部１２に対して傾斜した姿勢では、斜板１０は揺動することになる。このときの斜板１０の揺動は、シャフト６の回転に伴って、シリンダブロック３に近い上死点１０Ａと、当該上死点１０Ａに対して斜板１０の中心を挟んで対向位置にあるハウジング２の底壁２ａ側に近い下死点１０Ｂとが、ともに周方向に変化する動きとなって、この揺動に伴って複数のピストン１１が順次シリンダボア３ａ内を往復動することになる。したがって、図１に示すように、斜板１０の傾斜角度θが大きいほど、ピストン１１の往復距離が増大して、斜板式可変容量コンプレッサ１による流体の吐出容量が増えることになり、逆に斜板１０の傾斜角度θが小さいほど、ピストン１１の往復距離が減少して、斜板式可変容量コンプレッサ１による流体の吐出容量が減ることになる。そして、上述したように、可動部収容室Ｓ内の流体の圧力を制御することで、斜板１０の傾斜角度θを変化させ、以て、斜板式可変容量コンプレッサ１の吐出容量を変化させるようになっている。

なお、上述したように、二つのベアリング１６，１７によってシャフト６の回転は斜板１０には伝達されないため、斜板１０は、回転することなく、その姿勢を変化させることになる。ところで、斜板１０の最小吐出容量時の姿勢からの傾斜角度θは、斜板１０の法線Ｎと回転軸心Ｃとのなす角度（ただし、法線Ｎは回転軸心Ｃと交わるもの）として規定することができる。

プレート４およびヘッドブロック５には、シリンダボア３ａへの流体の吸入ならびにシリンダボア３ａからの流体の吐出を行うための、流体経路４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂや弁機構２０が形成されている。

ここで、本実施形態では、リング状のウエイト１９が、揺動部１４のシリンダブロック３側に、図示しないボルト等で固定されている。このウエイト１９は、筒状部１４ａまたはラジアルベアリング１７の揺動部側の部分に一体的に固定されている。そして、ウエイト１９は、先端側（この場合はシリンダブロック３側）ほど細くなるテーパ状の外周面１９ａを有しているため、図１のように傾斜角度θが大きくなった状態、および、図２のように傾斜角度θが小さくなった状態の双方について、より容易にかつより確実にピストン１１との干渉を回避することができる。

図３および図４は、このウエイト１９を揺動部１４のシリンダブロック３とは反対側に設けた本実施形態の変形例を示しており、図３は、当該変形例にかかる斜板式可変容量コンプレッサの内部構成を示す縦断面図であって、斜板の傾斜角度が大きい状態（最大傾斜角度にある状態）を示す図、図４は、当該変形例にかかる斜板式可変容量コンプレッサの内部構成を示す縦断面図であって、斜板の傾斜角度が小さい状態（最小傾斜角度にある状態）を示す図である。なお、この変形例は、ウエイト１９を設けた位置が異なる以外、図１および図２によって示した実施形態と全く同様の構成であるため、重複する説明を省略する。

これら図３および図４から明らかとなるように、ウエイト１９は、リング状で、先端側（この場合は底壁２ａ側）ほど細くなるテーパ状の外周面１９ａを有しているため、揺動部１４のシリンダブロック３とは反対側に設けた場合にあっても、図３のように傾斜角度θが大きくなった状態、および、図４のように傾斜角度θが小さくなった状態の双方について、より容易にかつより確実にピストン１１との干渉を回避することができる。

このように、以上の実施形態では、リング状のウエイト１９の外周面１９ａをテーパ状に形成したため、ウエイト１９と他の部品との干渉を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。

本発明の一実施形態にかかる斜板式可変容量コンプレッサの内部構成を示す縦断面図であって、斜板の傾斜角度が大きい状態（最大傾斜角度にある状態）を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる斜板式可変容量コンプレッサの内部構成を示す縦断面図であって、斜板の傾斜角度が小さい状態（最小傾斜角度にある状態）を示す図である。 本発明の一実施形態の変形例にかかる斜板式可変容量コンプレッサの内部構成を示す縦断面図であって、斜板の傾斜角度が大きい状態（最大傾斜角度にある状態）を示す図である。 本発明の一実施形態の変形例にかかる斜板式可変容量コンプレッサの内部構成を示す縦断面図であって、斜板の傾斜角度が小さい状態（最小傾斜角度にある状態）を示す図である。

符号の説明

１ 斜板式可変容量コンプレッサ
３ シリンダブロック
３ａ シリンダボア
６ シャフト
１０ 斜板
１１ ピストン
１４ 揺動部
１６，１７ ベアリング
１９ ウエイト
１９ａ 外周面
Ｃ 回転軸心
Ｏ 揺動軸心

Claims (1)

1. 回転駆動されるシャフト（６）と、
   前記シャフト（６）の回転軸心（Ｃ）の周方向に沿って当該回転軸心（Ｃ）と略平行な姿勢で同心円状に分散配置される複数のシリンダボア（３ａ）が形成されたシリンダブロック（３）と、
   前記各シリンダボア（３ａ）内に往復動可能に挿入されたピストン（１１）と、
   前記シャフト（６）に、当該シャフト（６）の回転軸心（Ｃ）と略垂直な平面に沿う方向に伸びる揺動軸心（Ｏ）回りに所定角度範囲内で回動可能に連結された揺動部（１４）と、
   前記揺動部（１４）のシリンダブロック（３）側にベアリング（１６，１７）を介して当該揺動部（１４）と相対回転可能に支持される斜板（１０）と、
   を備え、前記シャフト（６）の回転によって生じる前記斜板（１０）の回転揺動に伴って前記複数のピストン（１１）を往復動させることで、前記複数のシリンダボア（３ａ）内に流体を吸入して吐出するようにした斜板式可変容量コンプレッサ（１）において、
   前記揺動部（１４）に、テーパ状の外周面（１９ａ）を有するリング状のウエイト（１９）を設けたことを特徴とする斜板式可変容量コンプレッサ。

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