JP2009174430A - 斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】揺動部材の揺動に伴う重心の移動を軽減する。
【解決手段】駆動軸３を介して回転駆動される回転組付体５と、回転組付体５の回転に伴って揺動し、この揺動角を調整可能な斜板７と、斜板７の揺動によって駆動されるピストン４１とを有する斜板式圧縮機１において、回転組付体５には、駆動軸３より遠近する方向に移動自在で、且つ、駆動軸３に近接する方向にスプリング１５によって付勢された可動ウエイト１３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、車両用空調装置に用いられる斜板式圧縮機に関する。

特許文献１に記載されているように、斜板式圧縮機は、駆動軸からの駆動力によって回転駆動される回転組付体と、回転組付体の回転に伴って揺動し、この揺動角を調整可能な斜板と、斜板の揺動によって駆動されるピストンとを有している。斜板の傾斜角度を可変することによってピストンのストロークを可変し、これによって吐出冷媒量を調整できるようになっている。

上記回転組付体は、駆動軸側に固定されるドライブラグと、斜板側に設けられるジャーナルとを有し、ドライブラグとジャーナルとの間はジャーナルの傾斜角度を可変できるよう連結機構を介して連結される。連結機構は、駆動軸の周方向の一部に偏在して設けられるため、一般的に回転組付体としての重心が駆動軸の中心に一致しない。そのため、特許文献１にはドライブラグにオイル貯留溝（軽量部）を設け、ヒンジ機構側の質量を低減すると共に、回転組付体の重心位置を駆動軸の中心に極力一致させるようにしている。これによって、回転組付体の偏心に起因する振動、騒音等を極力防止している。
特開平１１−１２５１７９号公報

しかしながら、斜板の傾斜角度が変化すると、駆動軸の周方向に偏在して設けられている回転組付体の重心位置は変化する。具体的には、斜板の傾斜角度が大きい場合には、連結機構の箇所が回転軸より遠ざかる位置に位置し、斜板の傾斜角度が小さい場合には、連結機構の箇所が回転軸に近い位置に位置するため、このような位置変化によって回転組付体の重心位置も変化する。

そこで、この発明は、回転組付体の重心位置が変化することに起因する振動、騒音等を防止できる斜板式圧縮機の提供を目的としている。

請求項１に記載の斜板式圧縮機は、駆動軸からの駆動力によって回転駆動される回転組付体と、前記回転組付体の回転に伴って揺動し、この揺動角を調整可能な斜板と、前記斜板の揺動によって駆動されるピストンとを有する斜板式圧縮機であって、前記回転組付体には、前記駆動軸より遠近する方向に移動自在で、且つ、前記駆動軸に近接する方向に付勢手段によって付勢された可動ウエイトが設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の斜板式圧縮機は、前記回転組付体は、前記駆動軸に固定されたドライブラグと、前記ドライブラグのガイド孔に連結ピンが係合され、前記連結ピンが前記ガイド孔を移動することによって傾斜角度が可変されるジャーナルとを有し、前記可動ウエイトは、ジャーナルのドライブラグとの連結箇所に設けられたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載された斜板式圧縮機であって、前記可動ウェイトの移動方向は、前記斜板の最小傾斜角度の位置で前記駆動軸に直交する方向になるよう設定されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、斜板式圧縮機の吐出容量は、回転数とピストンストロークにそれぞれ比例し、ピストンのストロークは斜板の揺動角に比例する。従って、回転数が高い範囲では、吐出量を必要量まで絞るためにピストンのストロークを小さくする必要があるから斜板の揺動角を小さくし、回転数が低い範囲では、吐出量の低下を補うためにピストンのストロークを大きくする必要があるから斜板の揺動角を大きくするよう制御される。従って、回転数が高い場合は斜板の揺動角が小さく、回転数が低い場合は斜板の揺動角が大きい態様で使用されることが多い。

そして、斜板の傾斜角度が変化すると、駆動軸の周方向に偏在して設けられている回転組付体の重心位置は変化する。一方、可動ウエイトは、遠心力の程度に応じて駆動軸からの位置を可変するので、斜板の揺動角が大きい低回転時には駆動軸の近接位置に位置し、斜板の揺動角が小さい高回転時には駆動軸の遠隔位置に位置するため、可動ウエイトが上記した回転組付体の重心移動を相殺し、斜板の揺動角に拘わらず、回転組付体全体としての重心位置をほぼ駆動軸の中心位置に位置させることができる。以上より、回転組付体の重心位置が変化することに起因する振動、騒音等を防止できる。

請求項２の発明によれば、ジャーナルの連結箇所の周囲に空きスペースがあり、このスペースを可動ウエイトの配置箇所に利用したことによって、本発明を容易に成立させ、実施することができる。

請求項３の発明によれば、高回転時には、可動ウエイトの移動方向が駆動軸の中心と直交する方向となるため、周辺部（収容孔）との摩擦抵抗を最も低く、可動ウエイトが円滑に移動し、高回転時における偏心を効果的に防止することができる。

＜一実施形態＞
図１〜図１０を参照しながら斜板式圧縮機１の説明をする。図１と図３と図５は斜板式圧縮機１の縦断面図、図２と図４と図６は回転組付体５の断面図、図７はジャーナル１７の平面図、図８は図７のＡ矢視図、図９は図７のＢ−Ｂ断面図、図１０（ａ）は可動ウエイト１３の断面図、図１０（ｂ）はスナップリング２１の側面図である。

斜板式圧縮機１は、車両用空調装置に用いられており、斜板式圧縮機１によって断熱圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、コンデンサ（凝縮器）で液化し、膨張弁で絞り膨張し、エバポレータ（蒸発器）で冷風を作り出しながら加熱されて気化し、斜板式圧縮機１に戻って断熱圧縮される。なお、冷媒ガスには適量の潤滑オイルが混入されている。

図１〜図６に示すように、斜板式圧縮機１は、フロントハウジング２３と、シリンダブロック２５と、バルブプレート２７と、リヤハウジング２９とを有し、シリンダブロック２５とバルブプレート２７はボルト３１でリヤハウジング２９に固定され、リヤハウジング２９はボルト３３でフロントハウジング２３に固定されている。

フロントハウジング２３には、エンジンの回転が入力する入力プーリ３５がベアリングによって支持されており、入力プーリ３５と駆動軸３との間には、入力プーリ３５（エンジン）と駆動軸３とを断続する電磁摩擦クラッチが設けられている。フロントハウジング２３とシリンダブロック２５との間にはクランク室３７が形成され、クランク室３７には潤滑オイルが封入されている。シリンダブロック２５にはシリンダ３９が周方向等間隔に形成されており、各シリンダ３９にはピストン４１が移動自在に係合し、圧縮機構９を構成している。

リヤハウジング２９には各シリンダ３９と連通する冷媒吸入室４３と冷媒吐出室４５が形成されており、バルブプレート２７には吸入弁を有する吸入口、吐出弁を有する吐出口（図示せず）が配置されている。冷媒吸入室４３は冷媒流路を介してエバポレータ側に接続され、冷媒吐出室４５は冷媒流路を介してコンデンサ側に接続されている。また、リヤハウジング２９には冷媒吸入室４３と冷媒吐出室４５とに連通するコントロールバルブ５１が取り付けられている。

駆動軸３の両端部は、ベアリング５３，５５によってフロントハウジング２３とシリンダブロック２５に支持されている。駆動軸３とシリンダブロック２５との間には、スラスト軸力を受けるスラストベアリング５７が配置されている。また、駆動軸３にはドライブラグ５９が圧入固定されており、ドライブラグ５９とフロントハウジング２３との間には圧縮機構９からの圧縮反力を受けるスラストベアリング６１が配置されている。

駆動軸３の外周にはスリーブ６３が摺動自在に取り付けられており、ジャーナル１７はピンによってスリーブ６３に揺動自在に連結されている。斜板７はジャーナル１７に固定されており、斜板７の外縁部分両面は、半球状に形成されたピストンシュー６５，６５を介して各ピストン４１と揺動自在に連結されている。また、ドライブラグ５９のアーム部６７にはピンガイド孔（図示せず）が形成され、このピンガイド孔にジャーナル１７の連結ピン８８が係合されている。つまり、ジャーナル１７のアーム部１９とドライブラグ５９のアーム部６７とはピンガイド孔と連結ピン８８によって連結され、ジャーナル１７と斜板７の揺動角度を所定の範囲に規制している。

回転組付体５は、ジャーナル１７，スリーブ６３，ドライブラグ５９等によって構成されている。回転組付体５は、駆動軸３の周方向に偏在して設けられ、駆動軸３の回転に追従して回転される。そして、ジャーナル１７はドライブラグ５９のピンガイド孔に沿って移動することによって斜板７の揺動角を可変し、下記する可動ウエイト１３を除く回転組付体５の重心位置が可変する。

入力プーリ３５に入力したエンジンからの回転トルクは駆動軸３（ドライブラグ５９）を回転させ、この回転はアーム部６７と連結ピンとアーム部１９とを介してジャーナル５５から斜板７に伝達され、斜板７は各ピストンシュー６５の平面部と摺動しながら、その揺動角に応じたストロークで各ピストン４１を往復移動させて圧縮機構９を駆動し、圧縮機構９は冷媒を吸入、圧縮、吐出する。

スリーブ６３はリターンスプリング７１によって軸方向に付勢されており、コントロールバルブ５１はクランク室３７の圧力と各シリンダ３９の吸入側圧力との差圧を制御することによって、リターンスプリング７１の付勢力とこの差圧とのバランスを調整し、これによって斜板７の揺動角が制御される。

斜板７がドライブラグ５９側に移動すると斜板７の揺動角（各ピストン４１のストロークと圧縮機構９の吐出量）が大きくなり、図１と図２のように、ジャーナル１７の突当部８５がドライブラグ５９と突き当たるとこれらが最大になる。また、斜板７がシリンダブロック２５側に移動すると、図３と図４のように、揺動角とストロークと吐出量が徐々に小さくなり、図５〜図８のように、揺動角がほぼ零になるとストロークと吐出量が最小になる。

ピストン４１とシリンダ３９との間には適度な隙間が形成されており、圧縮行程においてこの隙間から潤滑オイルを含んだ冷媒ガスがブローバイガスとなってクランク室３７内へ吐出される。

潤滑オイルは、ドライブラグ５９と斜板７とジャーナル１７などの回転によって撹拌され、冷媒と混合することによってオイルミストになり、可動ウエイト１３とジャーナル１７のアーム部１９（収容孔８９）との摺動部、ピストン４１とピストンシュー６５との半球状の摺動部、斜板７とピストンシュー６５の平面部との摺動部、駆動軸３とスリーブ６３との摺動部、スリーブ６３とジャーナル１７との摺動部８３、アーム部１９，６７と連結ピンとの摺動部などが潤滑・冷却される。

また、オイルミストは遠心力によってフロントハウジング２３の前部に設けられたオイル流路７３，７５からシャフト軸シール部とベアリング５３を潤滑しクランク室３７に戻る。

ジャーナル１７には、図７〜図９に詳しく示すように、アーム部１９と、スリーブ６３との摺動部８３と、ドライブラグ５９と突き当たる突当部８５とを有する。アーム部１９には一対のピン孔８７が設けられており、この各ピン孔８７に連結ピン８８が圧入されている。又、アーム部１９の幅方向の中央には収容孔８９が設けられている。この収容孔８９は、斜板７の最小ストローク位置（図５及び図６の状態）で駆動軸３に直交する向きに設定されている。収容孔８９には、可動ウエイト１３と付勢手段であるスプリング１５が収容されている。収容孔８９の入口側には、スナップリング２１（図１０（ｂ）参照）が取り付けられ、これによって可動ウエイト１３とスプリング１５が収容孔８９より脱落しないようになっている。スプリング１５は、その一端が可動ウエイト１３の凸部９１（図１０（ａ）に示す）に当接され、他端が収容孔８９の段差面９３に当接されており、駆動軸３に近接する方向に可動ウエイト１３を付勢している。可動ウエイト１３の最大遠隔位置は、アーム部１９に設けられたストッパ部９５によって規制されている。

上記構成において、斜板式圧縮機１の吐出容量は、回転数とピストンストロークにそれぞれ比例し、ピストン４１のストロークは斜板７の揺動角に比例する。従って、回転数が高い範囲では、吐出量を必要量まで絞るためにピストン４１のストロークを小さくする必要があるから斜板７の揺動角を小さくし（図５及び図６の状態）、回転数が中間の範囲では、ピストン４１のストロークを中間程度にする必要があるから斜板７の揺動角度を中間程度にし（図３及び図４の状態）、吐出容量回転数が低い範囲では、吐出量の低下を補うためにピストン４１のストロークを大きくする必要があるから斜板７の揺動角を大きくするよう（図１及び図２の状態）に制御される。従って、回転数が高い場合は斜板７の揺動角が小さく、回転数が低い場合は斜板７の揺動角が大きい態様で使用されることが多い。

そして、斜板７の傾斜角度が変化すると、駆動軸３の周方向に偏在して設けられている回転組付体５（可動ウエイト１３を除く）の重心位置は変化する。一方、可動ウエイト１３は、遠心力の程度に応じて駆動軸３からの位置を可変するので、斜板７の揺動角が大きい低回転時には駆動軸３の近接位置に位置し、斜板７の揺動角が小さい高回転時には駆動軸３の遠隔位置に位置するため、可動ウエイト１３が上記した回転組付体５の重心移動を相殺し、斜板７の揺動角に拘わらず、回転組付体５全体としての重心位置Ｇをほぼ駆動軸３の中心１１に位置させることができる。以上より、可動ウエイト１３を含む回転組付体５の重心位置Ｇが変化することに起因する振動、騒音等を防止できる。

この実施形態では、回転組付体５は、駆動軸３に固定されたドライブラグ５９と、ドライブラグ５９のガイド孔に連結ピン８８が係合され、連結ピン８８がガイド孔を移動することによって傾斜角度が可変されるジャーナル１７とを有し、可動ウエイト１３は、ジャーナル１７のドライブラグ５９との連結箇所に設けられた。従って、ジャーナル１７の連結箇所の周囲に空きスペースがあり、このスペースを可動ウエイト１３の配置箇所に利用したことによって、本発明を容易に成立させ、実施することができる。

この実施形態では、可動ウエイト１３の移動方向は、図５及び図６に示すように、斜板７の最小傾斜角度の位置で駆動軸３に直交する方向になるよう設定された。従って、高回転時には、可動ウエイト１３の移動方向が駆動軸３と直交する方向となるため、周辺部（収容孔８９）との摩擦抵抗を最も低く、可動ウエイト１３が円滑に移動し、高回転時における偏心を効果的に防止することができる。

また、スナップリング２１を用いたことによって可動ウエイト１３とスプリング１５を容易で低コストに取り付けることができると共に、これらの取り外し、交換も容易である。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定解釈されるものではなく、本発明の技術的な範囲内で様々な変更が可能である。

例えば、可動ウエイトの重量、形状は、必要に応じて任意に選定してよい。

また、付勢手段（スプリング）の種類、強さも、必要に応じて任意に選定してよい。

また、本発明において、スナップリングは、他の形状や形式の留め具を含んでいる。

斜板式圧縮機１の縦断面図である。 回転組付体５の縦断面図である。 斜板式圧縮機１の縦断面図である。 回転組付体５の縦断面図である。 斜板式圧縮機１の縦断面図である。 回転組付体５の縦断面図である。 ジャーナル１７の平面図である。 図７のＡ矢視図である。 図７のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は可動ウエイト１３の断面図、（ｂ）はスナップリング２１の側面図である。

符号の説明

１ 斜板式圧縮機
３ 駆動軸
５ 回転組付体
７ 斜板
９ 圧縮機構
１３ 可動ウエイト
１５ スプリング（付勢手段）
１７ ジャーナル（回転部材）
１９ アーム部（可動ウエイト１３の配置箇所）
４１ ピストン
Ｇ 重心

Claims (3)

1. 駆動軸（３）からの駆動力によって回転駆動される回転組付体（５）と、前記回転組付体（５）の回転に伴って揺動し、この揺動角を調整可能な斜板（７）と、前記斜板（７）の揺動によって駆動されるピストン（４１）とを有する斜板式圧縮機（１）であって、
   前記回転組付体（５）には、前記駆動軸（３）より遠近する方向に移動自在で、且つ、前記駆動軸（３）に近接する方向に付勢手段（１５）によって付勢された可動ウエイト（１３）が設けられていることを特徴とする斜板式圧縮機（１）。
2. 請求項１に記載された斜板式圧縮機（１）であって、
   前記回転組付体（５）は、前記駆動軸（３）に固定されたドライブラグ（５９）と、前記ドライブラグ（５９）のガイド孔に連結ピン（８８）が係合され、前記連結ピン（８８）が前記ガイド孔を移動することによって傾斜角度が可変されるジャーナル（１７）とを有し、
   前記可動ウエイト（１３）は、前記ジャーナル（１７）の前記ドライブラグ（５９）との連結箇所に設けられたことを特徴とする斜板式圧縮機（１）。
3. 請求項１または請求項２に記載された斜板式圧縮機（１）であって、
   前記可動ウエイト（１３）の移動方向は、前記斜板（７）の最小傾斜角度の位置で前記駆動軸（３）に直交する方向になるよう設定されたことを特徴とする斜板式圧縮機（１）。

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