JP2009068466A - 容量可変型斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】対をなすシューを採用した場合でも、無駄な動力損失を生じることのない斜板式圧縮機を提供する。
【解決手段】本発明の容量可変型斜板式圧縮機は、斜板２２の表面とピストン１４の座面との間に設けられた対をなすシュー２３ａ、２３ｂを採用している。斜板２２は、駆動軸１３の回転運動を回避するスラスト軸受２０及びラジアル軸受２１を有するとともに、駆動軸１３に対して軸直角の仮想面となす傾斜角θを変更可能に構成されている。シリンダブロック１には、傾斜角θが設定角を超えれば斜板２２から離反し、傾斜角θが設定角を下回れば斜板２２をシリンダボア１ａから離れる方向に付勢するコイルばね３０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は容量可変型斜板式圧縮機に関する。

従来、特許文献１開示の斜板式圧縮機が知られている。この圧縮機は、シリンダブロックとフロントハウジングとリヤハウジングとによりハウジングが構成されており、シリンダブロックには複数個のシリンダボアが貫設されている。リヤハウジングには弁ユニットを介して各シリンダボアと連通する吸入室及び吐出室が形成されている。また、フロントハウジングとシリンダブロックとによりクランク室が形成され、フロントハウジングとシリンダブロックとには駆動軸が回転可能に支承されている。また、各シリンダボア内にはピストンが往復動可能に収納されており、各ピストンはそれぞれシリンダボア内に圧縮室を形成している。

クランク室内では駆動軸と同期回転する斜板が設けられており、斜板とフロントハウジングとの間にはスラスト軸受が設けられている。また、斜板と各ピストンとの間には、斜板の揺動運動を各ピストンの往復動に変換する運動変換機構が設けられている。この圧縮機の運動変換機構は、具体的には、斜板に対して各ピストン側に設けられた揺動板と、揺動板と斜板との間に設けられ、揺動板に自己の表面の揺動運動のみを行わせる軸受とを有している。各ピストンには球部が形成されており、各球部は斜板に接続されている。また、シリンダブロックと揺動板との間には、常時揺動板を斜板側に付勢する押圧ばねが設けられている。

この圧縮機では、駆動軸の駆動に伴って斜板が回転すると、揺動板を介して各ピストンがシリンダボア内で往復動し、これにより吸入室から圧縮室内に冷媒ガスが吸入され、冷媒ガスは圧縮された後、吐出室へ吐出される。この間、この圧縮機では、揺動板と斜板との間に軸受が設けられ、かつピストンの球部を斜板に接続しているため、揺動板が斜板とともに回転しようとするいわゆる連れ回りを防止することが可能になっている。また、押圧ばねが揺動板を斜板側に常時付勢していることから、揺動板の軸方向のガタツキも防止されている。

特開平１０−９１３２号公報

しかし、上記圧縮機は、押圧ばねによって常時揺動板を付勢しているため、押圧ばねの付勢力が揺動板、軸受、斜板及びスラスト軸受に常に作用し、これがスラスト軸受のころがり抵抗となって常に動力損失を生じてしまう。

特に、耐久性向上等のために、斜板の表面とピストンの座面との間に対をなすシューを設ける場合、ピストンの球部で行う斜板の連れ回りの防止も上記のような押圧ばねで行うとすれば、そのために強い付勢力で斜板を付勢する必要があり、より動力損失が大きくなってしまう。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、対をなすシューを採用した場合でも、無駄な動力損失を生じることのない斜板式圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の容量可変型斜板式圧縮機は、シリンダボアを有するハウジングと、該ハウジングに回転可能に支承された駆動軸と、該シリンダボア内に往復動可能に収納されたピストンと、該駆動軸と該ピストンとの間に設けられ、該駆動軸の回転運動で自己の表面を揺動させる斜板と、該斜板と該ピストンとの間に設けられ、該斜板の揺動運動を該ピストンの往復動に変換する運動変換機構とを備え、

前記運動変換機構は、前記斜板の表面と前記ピストンの座面との間に設けられた対をなすシューであり、
該斜板は、前記駆動軸の回転運動を回避する軸受を有するとともに、前記駆動軸に対して軸直角の仮想面となす傾斜角を変更可能に構成され、
前記ハウジングには、前記傾斜角が設定角を超えれば前記斜板から離反し、該傾斜角が該設定角を下回れば該斜板を前記シリンダボアから離れる方向に付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とする。

本発明の圧縮機は、最大容量時等、傾斜角が設定角を超えれば、付勢部材の付勢力で斜板を付勢せず、付勢部材によって動力損失を生じることを防止できる。また、この際、斜板の連れ回りは大きな圧縮反力によって防止できる。最小容量時等、傾斜角が設定角を下回れば、小さな圧縮反力であっても、斜板を付勢部材の付勢力によって付勢して斜板の連れ回りを防止できる。瞬間的に斜板が連れ回りしようとすれば、付勢部材の変形によって斜板をやや連れ回りさせて損傷を防止することもできる。

したがって、本発明の圧縮機は、吐出容量を変更するための斜板の構成を斜板の連れ回りの防止に巧みに利用し、対をなすシューを採用した場合でも、無駄な動力損失を生じることを防止することができる。

設定角は、斜板の傾斜角が最大となる角度と、斜板の傾斜角が最小となる角度との間で設定され得る。設定角は斜板の連れ回りを防止できない最低の圧縮反力を生じる傾斜角で設定されることが無駄な動力損失の防止の点で好ましい。

付勢部材としては、単一又は複数個のコイルばね、板ばね等を採用することができる。ハウジングに付勢部材を設ける形態も、シリンダブロックに軸方向に延びるコイルばねを設ける形態や、シリンダブロックとフロントハウジングとの間に板ばねを設ける形態等を採用し得る。

本発明の圧縮機では、駆動軸と斜板との間には、駆動軸と同期回転しつつ傾斜角を変更可能であり、斜板との間に軸受が設けられた回転板を備えていることができる。このような圧縮機は、いわゆる２枚斜板タイプであり、シューの採用とともに、上記のようなピストンに球部を形成した圧縮機と比べ、耐久性向上の効果が大きい。

付勢部材の斜板側には当て部材が設けられ、該当て部材と該斜板とには互いに嵌合する嵌合部が形成されていることが好ましい。斜板と付勢部材とが直接接触すると、斜板が仮に連れ回りすることによって斜板や付勢部材が劣化するおそれがあるが、当て部材を採用することにより、そのような斜板や付勢部材の劣化を防止することができる。また、当て部材及び斜板の嵌合部が互いに嵌合することにより、機械的に斜板の連れ回りを防止できる。過大な力が作用すれば、付勢部材の変形により斜板をやや連れ回りさせて損傷を防止することもできる。

付勢部材の斜板側には当て部材が設けられ、当て部材と斜板とには互いに当接して摩擦抵抗を生じる摩擦部が形成されていることも好ましい。斜板と付勢部材とが直接接触すると、斜板が仮に連れ回りすることによって斜板や付勢部材が劣化するおそれがあるが、当て部材を採用することにより、そのような斜板や付勢部材の劣化を防止することができる。また、摩擦力によって斜板の連れ回りを防止できる。摩擦抵抗を超える過大な力が作用すれば、摩擦部がやや滑って斜板を連れ回りさせて損傷を防止することもできる。

付勢部材は、ハウジングに固定されていることが好ましい。最大容量時等、傾斜角が設定角を超えた状態において、付勢部材を確実に保持できる。

以下、本発明を具体化した実施例１〜５を図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、実施例１の斜板式圧縮機は、ＣＯ₂を冷媒とする容量可変型のものであり、シリンダブロック１とフロントハウジング２とリヤハウジング３とによりハウジングが構成されており、シリンダブロック１には複数個のシリンダボア１ａが貫設されている。なお、図１において、左方を圧縮機の前方とし、右方を圧縮機の後方とする。

リヤハウジング３には弁ユニット４を介して各シリンダボア１ａと連通する吸入室５及び吐出室６が形成されている。また、フロントハウジング２とシリンダブロック１とによりクランク室７が形成され、フロントハウジング２とシリンダブロック１とには軸孔２ａ、１ｂが形成されている。軸孔２ａにはラジアル軸受８及び軸封装置９が設けられ、軸孔１ｂにはラジアル軸受１０及びスラスト軸受１１が設けられ、スラスト軸受１１と弁ユニット４との間には押圧ばね１２が設けられている。駆動軸１３は、一端がフロントハウジング２から突出した状態でこれらラジアル軸受８等により回転可能に支承されている。また、各シリンダボア１ａ内にはピストン１４が往復動可能に収納されており、各ピストン１４はそれぞれシリンダボア１ａ内に圧縮室を形成している。

クランク室７内では駆動軸１３にラグプレート１５が固定されており、ラグプレート１５とフロントハウジング２との間にはスラスト軸受１６が設けられている。また、駆動軸１３には、駆動軸１３に対して軸直角の仮想面となす傾斜角θが変更可能な回転板１７が挿通されている。ラグプレート１５と回転板１７との間にはリンク機構１８が設けられているとともに、ラグプレート１５と回転板１７とを離れる方向に付勢する押圧ばね１９が設けられている。また、回転板１７の背面にはスラスト軸受２０及びラジアル軸受２１を介して斜板２２が設けられている。

また、回転板１７及び斜板２２と各ピストン１４との間には、回転板１７及び斜板２２の揺動運動を各ピストン１４の往復動に変換する運動変換機構が設けられている。この圧縮機の運動変換機構は、具体的には、回転板１７の表面とピストン１４の前側の座面との間に設けられたシュー２３ａと、斜板２２の表面とピストン１４の後側の座面との間に設けられたシュー２３ｂとからなる。各シュー２３ａ、２３ｂは略半球状をなしている。こうして、この圧縮機は、いわゆる２枚斜板タイプであるとともに、シュー２３ａ、２３ｂの採用により、耐久性の向上を実現している。

また、リヤハウジング３には容量制御弁２４が収納されている。容量制御弁２４は、検知通路３ａにより吸入室５に連通し、給気通路３ｂにより吐出室６とクランク室７とを連通させている。容量制御弁２４は、吸入室５の圧力を検知することにより、給気通路３ｂの開度を変更し、圧縮機の吐出容量を変更している。また、クランク室７と吸入室５とは抽気通路１ｃによって連通している。吐出室６には配管２５によって凝縮器２６、膨張弁２７及び蒸発器２８が接続されており、蒸発器２８は配管２５によって吸入室５に接続されている。駆動軸１３には、車両の走行駆動源でもある外部駆動源としてのエンジンＥが電磁クラッチ又はプーリからなる動力伝達機構ＰＴを介して作動連結されている。

また、この圧縮機では、シリンダブロック１のクランク室７側に駆動軸１３と同軸のばね座１ｄが形成され、ばね座１ｄに付勢部材としての単一のコイルばね３０が固定されている。コイルばね３０の斜板２２側には、図２にも示すように、環状の当て部材３１が固定されている。当て部材３１の前面には斜板２２側に突出する凸部３１ａが形成されている。一方、斜板２２には後方に延びるボス２２ａが形成されており、ボス２２ａには凸部３１ａが嵌合する切り欠き２２ｂが形成されている。凸部３１ａ及び切り欠き２２ｂが嵌合部である。コイルばね３０は、傾斜角θが設定角を超えれば斜板２２から離反し、傾斜角θが設定角を下回れば斜板２２をシリンダボア１ａから離れる方向に付勢するようになっている。

上記のように構成された圧縮機では、駆動軸１３が回転することによりラグプレート１５及び回転板１７が同期回転する。回転板１７が回転すると、スラスト軸受２０及びラジアル軸受２１の作用によって回転板１７と斜板２２との間には相対回転が生じ、斜板２２の回転速度は回転板１７の回転速度よりも低下する。回転板１７及び斜板２２の揺動運動はシュー２３ａ、２３ｂによってピストン１４の往復動に変換される。これにより、ピストン１４のヘッド側に形成される圧縮室が容積変化をする。このため、吸入室５内の冷媒ガスは圧縮室内に吸入されて圧縮された後、吐出室６内に吐出される。こうして圧縮機、凝縮器２６、膨張弁２７及び蒸発器２８からなる冷凍回路で冷凍作用が行われる。

この間、容量制御弁２４がクランク室７内の圧力を変更することにより、リンク機構１８は、回転板１７及び斜板２２の傾角変動をラグプレート１５に対して許容し、圧縮機の吐出容量が変更される。

図３に示すように、回転板１７及び斜板２２の傾斜角θが設定角を超えて最大となった最大容量時には、斜板２２と当て部材３１とが離反しているため、コイルばね３０は斜板２２を付勢しない。このため、この際には、コイルばね３０の付勢力が斜板２２、スラスト軸受２０、ラジアル軸受２１、回転板１７、ラグプレート１５及びスラスト軸受１６に作用せず、スラスト軸受２０、ラジアル軸受２１及びスラスト軸受１６のころがり抵抗が小さいことで小さな動力損失を実現する。また、この際、傾斜角θが大きいことにより圧縮室からピストン１４、シュー２３ｂを経て斜板２２に付与される圧縮反力は大きく、斜板２２の連れ回りはこの大きな圧縮反力によって防止される。コイルばね３０はシリンダブロック１のばね座１ｄに固定されているため、この状態で脱落することはない。

また、図４に示すように、回転板１７及び斜板２２の傾斜角θが設定角を下回って０又はほとんど０となった最小容量時には、斜板２２と当て部材３１とが当接し、当て部材３１の凸部３１ａと斜板２２の切り欠き２２ｂとが互いに嵌合する。このため、この状態では、傾斜角θが小さいことにより圧縮反力が小さくても、斜板２２をコイルばね３０の付勢力によって付勢して斜板２２の連れ回りを防止できる。この状態で瞬間的に斜板２２が連れ回りしようとすれば、コイルばね３０がやや捩れることとなるが、このコイルばね３０の捩れはコイルばね３０の付勢力で復帰し、斜板２２の継続的な連れ回りは防止される。こうして、斜板２２、当て部材３１及びコイルばね３０の損傷は防止される。また、当て部材３１の採用により、斜板２２とコイルばね３０の直接接触による劣化は防止される。

したがって、この圧縮機は、吐出容量を変更するための斜板２２の構成を斜板２２の連れ回りの防止に巧みに利用し、対をなすシュー２３ａ、２３ｂを採用した場合でも、無駄な動力損失を生じることを防止することができる。

実施例２の圧縮機は、図５に示すように、当て部材３２の前面に摩擦層３２ａが形成され、斜板２２のボス２２ａには摩擦層３２ａと当接する摩擦層２２ｃが形成されている。摩擦層３２ａ、２２ｃは公知のブレーキパッド等と同様のものである。これら摩擦層３２ａ、２２ｃが摩擦部である。他の構成は実施例１と同様である。

この圧縮機では、摩擦層３２ａ、２２ｃが互いに当接することによって生じる摩擦力によって斜板２２の連れ回りを防止できる。瞬間的に過大な力が作用すれば、摩擦層３２ａ、２２ｃがやや滑るとともにコイルばね３０が捩れ、斜板２２を連れ回りさせる。こうして、斜板２２、当て部材３２及びコイルばね３０の損傷は防止される。他の作用効果は実施例１と同様である。

実施例３の圧縮機では、図６に示すように、シリンダブロック１のクランク室７側に複数個のばね座１ｅが形成されている。各ばね座１ｅは駆動軸１３と同軸に各々等間隔で整列している。各ばね座１ｅに付勢部材としての各々コイルばね３３、３４等（２個のみ図示）が固定されている。コイルばね３３、３４等の斜板２２側には環状の当て部材３５が固定されている。当て部材３５の前面には斜板２２側に突出する凸部３５ａが形成されている。他の構成は実施例１と同様である。

この圧縮機では、一のコイルばねが劣化したとしても、他のコイルばねによって本発明の作用効果を持続することが可能である。他の作用効果は実施例１と同様である。

実施例４の圧縮機では、図７に示すように、シリンダブロック１のクランク室７側に複数個のばね座１ｆが形成されている。各ばね座１ｆは駆動軸１３と同軸に各々等間隔で整列している。各ばね座１ｆには付勢部材としての各々板ばね３６、３７等（２個のみ図示）が固定ねじ３８によって固定されている。板ばね３６、３７等の斜板２２側には環状の当て部材３９が固定されている。当て部材３９の前面には斜板２２側に突出する凸部３９ａが形成されている。他の構成は実施例１と同様である。

この圧縮機においても、実施例３の圧縮機と同様の作用効果を奏することができる。なお、各板ばね３６、３７等をシリンダブロック１とフロントハウジング２とで挟持し、シリンダボア１ａを回避して斜板２２まで延ばすことも可能である。

実施例５の圧縮機では、図８に示すように、実施例１の回転板１７とは異なる回転板４０が挿通されている。回転板４０の背面にはスラスト軸受４１及びラジアル軸受４２を介して斜板４３が設けられている。斜板４３の前後の表面とピストン１４の座面との間に対をなすシュー２３ａ、２３ｂが設けられている。

また、この圧縮機では、シリンダブロック１のクランク室７側に駆動軸１３と同軸のばね座１ｇが形成され、ばね座１ｇに付勢部材としての単一のコイルばね４４が固定されている。コイルばね４４は、傾斜角θが設定角を超えれば斜板４３から離反し、傾斜角θが設定角を下回れば斜板４３をシリンダボア１ａから離れる方向に付勢するようになっている。他の構成は実施例１と同様である。

上記のように構成された圧縮機では、駆動軸１３が回転することによりラグプレート１５及び回転板４０が同期回転する。回転板４０が回転すると、スラスト軸受４１及びラジアル軸受４２の作用によって斜板４３は回転しない。このため、シュー２３ａ、２３ｂを介してピストン１４がシリンダボア１ａ内を往復動する。この圧縮機においても、実施例１の圧縮機と同様の作用効果を奏することができる。

以上において、本発明を実施例１〜５に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜５に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、実施例１の圧縮機において、当て部材３１に切り欠きを形成し、斜板２２に凸部を形成することも可能である。また、実施例５の圧縮機において、実施例１や実施例２の当て部材３１、３２を採用することも可能である。

本発明は車両用空調装置に利用可能である。

実施例１の容量可変型斜板式圧縮機の縦断面図である。 実施例１の容量可変型斜板式圧縮機に係り、要部分解斜視図である。 実施例１の容量可変型斜板式圧縮機に係り、最大容量時の要部断面図である。 実施例１の容量可変型斜板式圧縮機に係り、最小容量時の要部断面図である。 実施例２の容量可変型斜板式圧縮機に係り、最大容量時の要部断面図である。 実施例３の容量可変型斜板式圧縮機に係り、最大容量時の要部断面図である。 実施例４の容量可変型斜板式圧縮機に係り、最大容量時の要部断面図である。 実施例５の容量可変型斜板式圧縮機の縦断面図である。

符号の説明

１ａ…シリンダボア
１、２、３…ハウジング（１…シリンダブロック、２…フロントハウジング、３…リヤハウジング）
１３…駆動軸
１４…ピストン
２２、４３…斜板
２３ａ、２３ｂ…運動変換機構、シュー
２０、２１、４１、４２…軸受（２０、４１…スラスト軸受、２１、４２…ラジアル軸受）
θ…傾斜角
３０、３３、３４、３６、３７、４４…付勢部材（３０、３３、３４、４４…コイルばね、３６、３７…板ばね）
１７、４０…回転板
３１、３２、３５、３９…当て部材
３１ａ、２２ｂ、３５ａ、３９ａ…嵌合部（３１ａ、３５ａ、３９ａ…凸部、２２ｂ…切り欠き）
３２ａ、２２ｃ…摩擦部（３２ａ、２２ｃ…摩擦層）

Claims (5)

1. シリンダボアを有するハウジングと、該ハウジングに回転可能に支承された駆動軸と、該シリンダボア内に往復動可能に収納されたピストンと、該駆動軸と該ピストンとの間に設けられ、該駆動軸の回転運動で自己の表面を揺動させる斜板と、該斜板と該ピストンとの間に設けられ、該斜板の揺動運動を該ピストンの往復動に変換する運動変換機構とを備え、
   前記運動変換機構は、前記斜板の表面と前記ピストンの座面との間に設けられた対をなすシューであり、
   該斜板は、前記駆動軸の回転運動を回避する軸受を有するとともに、前記駆動軸に対して軸直角の仮想面となす傾斜角を変更可能に構成され、
   前記ハウジングには、前記傾斜角が設定角を超えれば前記斜板から離反し、該傾斜角が該設定角を下回れば該斜板を前記シリンダボアから離れる方向に付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
2. 前記駆動軸と前記斜板との間には、該駆動軸と同期回転しつつ前記傾斜角を変更可能であり、該斜板との間に前記軸受が設けられた回転板を備えている請求項１記載の容量可変型斜板式圧縮機。
3. 前記付勢部材の前記斜板側には当て部材が設けられ、該当て部材と該斜板とには互いに嵌合する嵌合部が形成されている請求項１又は２記載の容量可変型斜板式圧縮機。
4. 前記付勢部材の前記斜板側には当て部材が設けられ、該当て部材と該斜板とには互いに当接して摩擦抵抗を生じる摩擦部が形成されている請求項１又は２記載の容量可変型斜板式圧縮機。
5. 前記付勢部材は、前記ハウジングに固定されている請求項１乃至４のいずれか１項記載の容量可変型斜板式圧縮機。

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