JP2009133252A - 可変容量型片側斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】可変容量型片側斜板式圧縮機の最小容量運転時に発生する斜板の振動を防止する。
【解決手段】ラグプレート１３のラグアーム３８、３９は対向面４０、４２が垂線Ｙに対して角度αを有する傾斜面に形成されている。斜板に設けた斜板アーム４５、４６は外側の面４７、４８がラグプレート１３側に向け、駆動軸８の中心軸線Ｘに対して拡大するように傾斜している。面４７、４８先端部の間隔は斜板アーム４５、４６が対向面４０、４２の間に挿入される寸法である。対向面４０、４２下端側の間隔は圧縮機の最小容量運転の時、面４７、４８の先端部下端が実質的に部分接触する程度に設定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、車両用空調装置に用いられる可変容量型片側斜板式圧縮機に関し、特に容量変更を行なうための斜板と前記斜板に回転を伝達するラグプレートとのヒンジ機構に関する。

特許文献１に開示されたヒンジ機構は以下の構成を有する。可変容量型片側斜板式圧縮機（以下、単に圧縮機という）の駆動軸に固定されたロータの後面に、斜板側に向かって一体に突設された２つのロータ側突起によって係合溝が形成されている。斜板の前面には、係合溝と対向する部分に２つの斜板側突起がロータ側に向かって突設されている。

各斜板側突起は、その先端側が係合溝内にそれぞれ入り込んでいる。また、各斜板側突起は、その側面が係合溝の内面を構成するロータ側突起側面に対してそれぞれ平面的に当接係合可能となっている。即ち、ロータ側突起の各側面と斜板側突起の各側面とは平行となるように構成されている。これらの構成により、ロータの回転力は、一方のロータ側突起及び同突起に当接係合する一方の斜板側突起を介して斜板に伝達される。また、容量変更のために斜板の傾斜角度が変更されると、斜板側突起が係合溝内を移動し、ロータ側突起の側面との当接位置が変位される。

特開２００４−６８７５７号公報

特許文献１に開示された構成を有するヒンジ機構において、係合溝内における斜板側突起の移動を円滑にするためにロータ側突起と斜板側突起とのクリアランスを大きく設定すると、圧縮機自体の振動によりガタ付きが生じ、騒音の発生源となる。この問題を解消するためには前記クリアランスを小さく設定すればよいが、逆に斜板側突起の移動時に抵抗が生じ、容量変更の制御性が悪くなる。従って、これらの現象の最もバランスのとれたクリアランスを求めるために、従来、厳しい交差管理を必要としていた。

しかし、クラッチレス方式の圧縮機においては、斜板が最小傾斜角度である最小容量運転時の場合であっても、斜板はエンジン等の駆動源側と接続し、回転を継続している。このため、前記したように厳しい交差管理によって圧縮機自体の振動の影響を無くした圧縮機であっても、エンジン側の回転変動が回転伝達手段を通して圧縮機側に伝わり、斜板の振動により騒音が発生するという問題がある。

圧縮機の最小容量運転時以外の運転中はシリンダボアにおける冷媒ガスの圧縮圧力によりヒンジ機構における連結状態が強く維持され、エンジン側の影響による斜板の振動が生じ難い。しかし、圧縮機の最小容量運転時には、冷媒ガスの圧縮圧力がほとんど無くなり、エンジン側の振動の影響を斜板が直接受け、斜板の振動及び騒音の発生を生じる。このような問題を解消するためには、前記したクリアランスの厳しい交差管理をさらに厳しく行なう必要がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされてものであり、本発明の目的は、可変容量型片側斜板式圧縮機の最小容量運転時に発生する斜板の振動を抑制することにある。

請求項１に記載の発明は、ハウジング内の駆動軸に固定されたラグプレート、前記駆動軸に遊嵌された斜板及び前記ラグプレートと前記斜板とを連結するヒンジ機構を備え、前記斜板が最大傾斜角度から最小傾斜角度へ揺動する時、前記ヒンジ機構の連結位置が前記駆動軸側へ移動する可変容量型片側斜板式圧縮機において、前記ラグプレートに間隔を開けて設けた少なくとも一対のラグアーム及び前記斜板に設けられるとともに前記一対のラグアームの各対向面の間に挿入される少なくとも１つの斜板アームによって前記ヒンジ機構を形成し、前記一対のラグアームにおける各対向面の間隔を前記駆動軸側に向けて縮小させたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、圧縮機の最小容量運転時に前記ラグアームと前記斜板アームとの間のクリアランスを、一対のラグアームにおける各対向面の間隔が変わらないものと比較して、小さくすることができるため、エンジン等の駆動源側の影響による斜板の振動及び騒音の発生を抑制することができる。一方、圧縮機の最大容量運転、又は、中間容量運転（最小容量運転と最大容量運転との間の容量における運転）中は前記ラグアームと前記斜板アームとの間のクリアランスを適切に取ることができるため、前記斜板アームの動きを円滑にし、容量変更時の制御性を高めることができる。

請求項２に記載の発明は、前記一対のラグアームの各対向面に対応する前記斜板アームの各面の間隔を前記ラグプレート側に向けて拡大させたことを特徴とする。従って、前記斜板アームは、その先端側が前記ラグアームと接触可能な状態となり、容量変更時の前記斜板アームの動きをより円滑にすることができる。

請求項３に記載の発明は、前記ラグプレートに一対のラグアームを設け、前記斜板に前記ラグアームの各対向面間に挿入される一対の斜板アームを設けたことを特徴とする。従って、簡単かつ軽量化された状態でヒンジ機構を構成することができる。

本発明によれば、可変容量型片側斜板式圧縮機の最小容量運転時における斜板の振動及び騒音の発生を防止することができる。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係るクラッチレス可変容量型片側斜板式圧縮機（以下、単に圧縮機という）を図１に基づいて説明する。
図１に示した圧縮機は、複数のシリンダボア１ａが形成されたシリンダブロック１、シリンダブロック１の前端側に接合されて内部にクランク室２を形成するフロントハウジング３及びシリンダブロック１の後端側に接合されて吸入室４と吐出室５を形成するリヤハウジング６から構成されている。なお、図１の左方を圧縮機の前方、右方を後方として説明する。

圧縮機のハウジングを形成するフロントハウジング３、シリンダブロック１及びリヤハウジング６は、軽量化を図るためアルミ系金属材料により形成され、またフロントハウジング３からリヤハウジング６に通された通しボルト７によって固定され、一体化されている。

フロントハウジング３には、回転自在な駆動軸８がクランク室２の中央付近を貫通するように備えられている。駆動軸８はフロントハウジング３に設けたラジアル軸受９と、シリンダブロック１の中央付近に穿設された軸受孔１０に設けたラジアル軸受１１により支持されている。また、駆動軸８の前部を支持するラジアル軸受９の前方には、駆動軸８の周面に亘って摺接する軸封機構１２が備えられている。軸封機構１２はリップシール部材及びリップシール部材を保持する保持金具から構成され、クランク室２内の冷媒ガスがフロントハウジング３と駆動軸８の間から漏洩することを防止している。駆動軸８の前端は図示しない動力伝達機構を介してエンジン等の駆動源と連結されているが、前記動力伝達機構はベルト及びプーリーの組み合わせからなるクラッチレス機構で構成され、動力が常時伝達されている。

クランク室２内において、駆動軸８には鋳鉄製のラグプレート１３が一体回転可能に固定されている。ラグプレート１３の後方側には、容量変更機構を構成する斜板１４が駆動軸８の軸線方向へスライド可能及び揺動可能に駆動軸８上に遊嵌され、支持されている。斜板１４はラグプレート１３との間に介在されたヒンジ機構１５によって連結され、駆動軸８との同期回転及び駆動軸８上での揺動ができるように構成されている。

ラグプレート１３とフロントハウジング３との間にはスラスト軸受１６が介在されている。また、スラスト軸受１６を潤滑する潤滑流路１７がラグプレート１３とフロントハウジング３との間に形成されている。潤滑流路１７はその一端がクランク室２に開口し、他端が前記スラスト軸受１６から直接軸封機構１２に至る流路と、スラスト軸受１６及び駆動軸８の前部を支持するラジアル軸受９を経て軸封機構１２に至る流路とを備えている。また、潤滑流路１７は駆動軸８の軸芯に穿設された図示しない軸孔流路を介してシリンダブロック１の中心側に形成した軸受孔１０に連通している。

駆動軸８におけるラグプレート１３と斜板１４との間にはコイルスプリング１８が巻装されているほか、コイルスプリング１８により後方へ付勢される筒状体１９が摺動可能に駆動軸８に嵌挿されている。斜板１４はコイルスプリング１８の付勢力により筒状体１９を介して常に後方へ、即ち斜板１４の傾斜角度が減少する方向（斜板が立つ方向）へ押圧されている。なお、斜板１４の傾斜角度とは、駆動軸８に直交する仮想面と斜板１４の面とにより成す角度である。

斜板１４の前部にはストッパ部２０が突設されている。図１に示すように、ストッパ部２０はラグプレート１３と当接することにより、斜板１４の最大傾斜角度の位置を規定している。斜板１４の後方における駆動軸８にはサークリップ２１が取り付けられ、サークリップ２１の前方において斜板１４との間に位置するようにコイルスプリング２２が巻装されている。コイルスプリング２２はその前部が斜板１４の後面と当接することにより、斜板１４の最小傾斜角度の位置を規定している。また、コイルスプリング２２は圧縮機最小容量運転から中間容量運転へ切り換わる時に斜板１４を傾斜する方向へ復帰させるための機能も有する。

シリンダブロック１の各シリンダボア１ａには、片頭型のピストン２３がそれぞれ往復移動可能に収容され、ピストン２３の頭部側はシリンダボア１ａ内における圧縮室２４を区画形成する。各ピストン２３の頚部２３ａは、シュー２５を介して斜板１４の外周面を跨ぐ様にして斜板１４に連結されている。駆動軸８の回転に伴う斜板１４の回転は、シュー２５を介して各ピストン２３を前後方向に往復移動する。なお、ピストン２３における頚部２３ａの外周面はピストン２３頭部の外周面より僅かに駆動軸８側に変位した段差を有し、シリンダボア１ａの壁面との間に隙間Ｓを形成している。

一方、シリンダブロック１の後部側は弁座板、吸入弁及び吐出弁等からなる弁形成体２６を介してリヤハウジング６の前部側と接合されている。リヤハウジング６の中心側に形成した吸入室４は弁形成体２６に設けた吸入ポート２８により圧縮室２４と連通している。また、リヤハウジング６の外周側に形成した吐出室５は、弁形成体２６に設けた吐出ポート３０により圧縮室２４と連通している。吸入室４の冷媒ガスはピストン２３が上死点位置から下死点位置へ移動することにより、吸入ポート２８を介して圧縮室２４内に吸入される。圧縮室２４内に吸入された冷媒ガスは、ピストン２３が下死点位置から上死点位置へ移動することにより圧縮され、所定の圧力に高められた状態で吐出ポート３０から吐出室５へ吐出される。

斜板１４の傾斜角度は、斜板１４の遠心力に起因する回転運動のモーメントと、ピストン２３の往復慣性力によるモーメントと、冷媒ガスの圧力によるモーメント等の各モーメントとの相互バランスに基づき決定される。冷媒ガスの圧力によるモーメントは、圧縮室２４内の圧力とピストン２３の前面に作用するクランク室２内の圧力との相関に基づいて発生するモーメントであり、クランク室２内の圧力変動に応じて斜板１４の傾斜角度の増大方向又は減少方向に作用する。

圧縮機では、クランク室２内の圧力を調節するため、例えば電磁弁等の容量制御弁３１がクランク室２と吐出室５とを繋ぐ連通路３２の途中に配設されている。容量制御弁３１はクランク室２内の冷媒ガスを調整して冷媒ガスの圧力によるモーメントを変更し、斜板１４の傾斜角度を最小傾斜角度から最大傾斜角度の間の任意の角度に設定する。容量制御弁３１により傾斜角度を変更された斜板１４はその傾斜角に応じてピストン２３のストロークを変更し、吐出室５へ吐出する冷媒ガスの容量を変更する。

リヤハウジング６に形成された吸入ポート３３は図示しない外部冷媒回路に接続するとともに吸入通路３４を介して吸入室４に連通する。また、吸入通路３４の途中には吸入通路３４の開度を調節する制御弁３５が配置されている。なお、３６はクランク室２と吸入室４を連通する抽気通路であり、３７はクランク室２側の連通路３２と制御弁３５とを連通する分岐路である

本発明の第１の実施形態におけるヒンジ機構１５を図２〜図６に基づいて詳細に説明する。図３及び図４において、ラグプレート１３はほぼ円形状に形成され、その上端側に一対のラグアーム３８、３９が斜板１４側に突出して設けられている。なお、ラグアーム３８、３９はラグプレート１３に一体成型されたものである。ラグアーム３８、３９は駆動軸８の中心軸線Ｘを通る垂線Ｙを挟んで所定の間隔で配置されている。ラグアーム３８のラグアーム３９に向けた対向面４０は垂線Ｙに対して角度αを有する傾斜面に形成されている。また、ラグアーム３８の基部に当たる当接面４１は図１に示すように、駆動軸８に向けて斜板１４側に近づく傾斜面で形成されている。ラグアーム３９は垂線Ｙに対してラグアーム３８と対象となるように配設されており、ラグアーム３８と同様に垂線Ｙに対して角度αの傾斜面を有する対向面４２及び傾斜面で形成された当接面４３を有している。従って、対向面４０、４２の間隔は傾斜面のために駆動軸８側に向けて縮小した形態に構成されている。なお、４４はラグプレート１３のバランスウェイトである。

一方、図５及び図６に示すように、斜板１４は円形状に形成され、その上端側でラグプレート１３側に突出して設けられた一対の斜板アーム４５、４６が一体成型されている。斜板アーム４５、４６はそれぞれ平板状に形成され、それらの外側の面４７、４８がラグプレート１３側に向け駆動軸８の中心軸線Ｘに対してβの角度で拡大するように傾斜して設けられている。なお、４９及び５０はそれぞれ斜板１４に接続する斜板アーム４５、４６の基部を示し、また５１は斜板１４のバランスウェイトである。斜板１４の最小傾斜角度において斜板アーム４５、４６がラグアーム３８、３９に連結されている状態を図２に示している。

斜板アーム４５、４６における各面４７、４８の先端部の間隔は図４に示すように、ラグアーム３８、３９における対向面４０、４２の間隔内に挿入される寸法で設定されている。また、対向面４０、４２の下端側の間隔は斜板アーム４５、４６が駆動軸８側に最も移動した時、即ち、斜板１４が最小傾斜角度となる圧縮機の最小容量運転の時、各面４７、４８の先端部の下端が実質的に部分接触する程度に設定されている。斜板アーム４５、４６が駆動軸８から離れる方向に移動した時、即ち斜板１４が最大傾斜角度側に揺動した圧縮機の最小容量運転時以外の運転時（最大容量運転時、又は、中間容量運転時）、傾斜面によって対向面４０、４２の間隔が広がる。このため対向面４０、４２と面４７、４８との間に適度なクリアランスが保たれ、斜板アーム４５、４６の円滑な移動が保証される。

図１及び図２に示すように、斜板アーム４５、４６がラグアーム３８、３９の対向面４０、４２の間に挿入されてヒンジ機構１５が構成された時、斜板アーム４５、４６の先端５２、５３の一部はそれぞれラグアーム３８、３９の当接面４１、４３に接触している。この接触状態は斜板１４の最小傾斜角度から最大傾斜角度に至る斜板アーム４５、４６の移動の間常に維持されている。

以上のように構成された第１の実施形態の作用を以下に説明する。
容量制御弁３１の制御により圧縮機が最大容量で運転される場合、斜板１４は図１に示した最大傾斜角度に設定される。この時、斜板アーム４５、４６は駆動軸８から最も離れた上方位置（図１及び図４の仮想線参照）においてラグアーム３８、３９の一方（ラグプレート１３の回転方向に対して後方側に位置するラグアーム）と連結し、回転伝達が行なわれる。容量制御弁３１により容量変更が行なわれると、斜板１４は変更された容量に応じた傾斜角度まで揺動される。従って、斜板アーム４５、４６は図４の仮想線位置から駆動軸８側に移動した位置でラグアーム３８、３９の一方と連結する。容量変更に伴う斜板アーム４５、４６の移動は、ラグアーム３８、３９の対向面４０、４２に形成された傾斜面により斜板アーム４５、４６の面４７、４８との間に適度なクリアランスが存在するため、円滑に行なわれる。

圧縮機が最小容量で運転されると、斜板１４は図１の仮想線で示した最小傾斜角度になるため、斜板アーム４５、４６は駆動軸８側に移動し、図４の実線で示した最下位置に達する。この位置では、ラグアーム３８、３９における傾斜した対向面４０、４２と斜板アーム４５、４６における傾斜した面４７、４８との組み合わせにより、斜板アーム４５、４６先端の面４７、４８下部が共にラグアーム３８、３９基部側の対向面４０、４２に実質的に部分接触する状態となる。従って、圧縮機の最小容量運転時に、エンジン等の回転変動による振動が圧縮機に伝達されても、斜板１４はラグプレート１３と一体化されているため、斜板１４の振動や騒音等の発生を防止することができる。

斜板１４が所定の傾斜角度に揺動する場合、ラグアーム３８、３９と斜板アーム４５、４６との接触状態が僅かであるため、斜板アーム４５、４６は小さな力で駆動軸８から離れる側に移動され、圧縮機の運転が円滑に再開される。

前記した本発明の第１の実施形態は、以下の作用効果が得られる。
（１）圧縮機の最小容量運転時で時は、ラグアーム３８、３９と斜板アーム４５、４６とを実質的な接触状態に置くことができるので、エンジン等の駆動源の影響による斜板１４の振動、騒音の発生を防止することができる。
（２）ラグアーム３８、３９と斜板アーム４５、４６とは部分的に接触する構成であるため、圧縮機が最小容量運転から中間容量運転への切り替えを円滑に行なうことができる。
（３）斜板アーム４５、４６をラグプレート１３に向けて拡大するように傾斜させるという簡単な構成により、ラグアーム３８、３９に対する斜板アーム４５、４６の接触を最小限に押さえることができる。

本発明は、前記した実施形態の構成に限定されるものではなく本発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。

（１）斜板アーム４５、４６は前記実施形態のように一対として構成する必要は無く、１つのアームで構成しても同様の効果を得ることができる。
（２）斜板アーム４５、４６の上下方向の高さをラグアーム３８、３９の上下方向の高さに対して適切に設定することにより、斜板アーム４５、４６はラグプレート１３側に向けて平行に形成しても斜板アーム４５、４６の基部側がラグアーム３８、３９に接触し、斜板アーム４５、４６の移動を阻害するような現象を防止することができる。
（３）コイルスプリング２２を無くした構成でも本発明を実施することができる。
（４）本発明は、クラッチレス可変容量型片側斜板式圧縮機に特殊な用途のためにクラッチを介在させた圧縮機においても実施することができる。

クラッチレス可変容量型片側斜板式圧縮機の断面図である。 ヒンジ機構を示す平面図である。 ラグプレートを示す平面図である。 図３の背面図である。 斜板を示す平面図である。 図５の背面図である。

符号の説明

１ シリンダブロック
２ クランク室
３ フロントハウジング
６ リヤハウジング
８ 駆動軸
１３ ラグプレート
１４ 斜板
１５ ヒンジ機構
１８、２２ コイルスプリング
２３ ピストン
３１ 容量制御弁
３８、３９ ラグアーム
４０、４２ 対向面
４１、４３ 当接面
４５、４６ 斜板アーム
４７、４８ 面

Claims (3)

1. ハウジング内の駆動軸に固定されたラグプレート、前記駆動軸に遊嵌された斜板及び前記ラグプレートと前記斜板とを連結するヒンジ機構を備え、前記斜板が最大傾斜角度から最小傾斜角度へ揺動する時、前記ヒンジ機構の連結位置が前記駆動軸側へ移動する可変容量型片側斜板式圧縮機において、
   前記ラグプレートに間隔を開けて設けた少なくとも一対のラグアーム及び前記斜板に設けられるとともに前記一対のラグアームの各対向面の間に挿入される少なくとも１つの斜板アームによって前記ヒンジ機構を形成し、前記一対のラグアームにおける各対向面の間隔を前記駆動軸側に向けて縮小させたことを特徴とする可変容量型片側斜板式圧縮機。
2. 前記一対のラグアームの各対向面に対応する前記斜板アームの各面の間隔を前記ラグプレート側に向けて拡大させたことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型片側斜板式圧縮機。
3. 前記ラグプレートに一対のラグアームを設け、前記斜板に前記ラグアームの各対向面間に挿入される一対の斜板アームを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可変容量型片側斜板式圧縮機。

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