JP2009235914A - 斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ジャーナル（斜板）のガタを抑制し、打撃音と振動を防止する。
【解決手段】駆動軸１にリンク機構３を介して揺動自在に連結されたジャーナル５と、ジャーナル５と共に揺動し、この揺動角度を中間角度を介して最大角度と最小角度の間で調整可能な斜板と、斜板の揺動によって駆動される圧縮機構とを有する斜板式圧縮機であって、駆動軸１上を移動可能な中間部材７と、中間部材７とジャーナル５を押圧する付勢手段９，１１とを設け、ジャーナル５と中間部材７との接触部にジャーナル５をリンク機構３側に押圧してガタを抑制するカム１３を設けた。
【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「斜板式可変容量圧縮機」が記載されている。

斜板式可変容量圧縮機は、一般に、斜板の回転によって圧縮機構を駆動し、斜板と共に揺動する部材（ジャーナル）の揺動角度を変えることによって圧縮機構の吐出量を制御するように構成されている。ジャーナルは別の部材（スリーブ）を介して駆動軸に連結されるか、あるいは、貫通孔を設けて駆動軸に通し、この貫通孔で駆動軸と接触するようにされている。

図７は、ジャーナル２０１に貫通孔２０３を設けた斜板式圧縮機の要部を示しており、ジャーナル２０１は貫通孔２０３を駆動軸２０５に通すと共に、リンク機構２０７を介して揺動自在に駆動軸２０５に連結されており、斜板はジャーナル２０１の円筒部２０９に固定され、その揺動によって圧縮機構を駆動する。ジャーナル２０１の軸方向両側には一対のコイルスプリング２１１，２１３が配置されており、ジャーナル２０１と斜板の揺動角度は、圧縮機構のシリンダ内圧とピストンに掛かる背圧と、コイルスプリング２１１，２１３の付勢力などのバランスによって最大角度と最小角度の範囲で変化する。
特開昭６３−２０５４７０号公報

しかし、上記のようにジャーナル２０１に設けられる貫通孔２０３は、単純な円筒状ではなく、ジャーナル２０１が揺動する全角度範囲で駆動軸２０５に近接する軌跡の形状にする必要があり、精密な加工が極めて難しい。

また、揺動範囲の最大角度と最小角度付近では、シリンダ内圧とピストン背圧のいずれかと、コイルスプリング２１１，２１３の付勢力いずれかが最大になっており、ジャーナル２０１と斜板はこれら最大の力によってガタが抑えられているが、揺動角度の中間付近では、シリンダ内圧とピストン背圧が互いに拮抗し、コイルスプリング２１１，２１３の付勢力が互いに拮抗することによってジャーナル２０１と斜板のガタ抑制力が低下しているから、ジャーナル２０１（貫通孔２０３）と駆動軸２０５との間に隙間が生じ易く、この隙間によってジャーナル２０１と駆動軸２０５とが繰り返して衝突すると、打撃音と振動が発生する。

そこで、この発明は、ジャーナル（斜板）のガタを抑制し、打撃音と振動を防止する斜板式圧縮機の提供を目的としている。

請求項１の斜板式圧縮機は、駆動軸に対しリンク機構を介して揺動自在に連結されたジャーナルと、前記ジャーナルと共に揺動し、この揺動角度を中間角度を介して最大角度と最小角度の間で調整可能な斜板と、前記斜板の揺動によって駆動される圧縮機構とを有する斜板式圧縮機であって、前記駆動軸上を移動可能な中間部材と、前記中間部材と前記ジャーナルとを押圧する付勢手段とを設け、前記ジャーナルと前記中間部材との接触部にカムを設け、前記カムは、前記中間部材を介して受ける前記付勢手段の付勢力によって作動し、前記ジャーナルを前記リンク機構側に押圧することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載された斜板式圧縮機であって、前記中間角度前後の揺動角度範囲で、前記カムは、前記ジャーナルを前記リンク機構側に押圧するカム角を有することを特徴とする。

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、揺動角度が前記中間角度と最大角度の間で変化する範囲で、前記カムは、前記ジャーナルをほぼ軸方向に押圧することにより、その反力を受けて前記中間部材が前記付勢手段を撓めながら移動するカム角を有することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載された斜板式圧縮機であって、揺動角度が前記中間角度と最小角度との間で変化する範囲で、前記カムは、付勢手段の付勢力によってジャーナル５を軸方向に押圧するカム角を有することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載された斜板式圧縮機であって、前記ジャーナルと前記中間部材との間に係合部を設け、前記最小の揺動角度で、前記係合部が前記付勢手段の付勢力を受けて係合し、前記ジャーナルを前記中間部材に係止することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載された斜板式圧縮機であって、前記ジャーナルと中間部材に設けられて前記カムを構成する両方のカム面が、弧状の断面形状を有することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載された斜板式圧縮機であって、前記ジャーナルと中間部材に設けられて前記カムを構成する一方のカム面が弧状の断面形状を有し、他方のカム面が直線の断面形状を有することを特徴とする。

請求項１の斜板式圧縮機は、カムによって、ジャーナル（斜板）をリンク機構側（例えば、駆動軸）に押圧し、ガタを抑えるから、従来技術と異なり、ジャーナルと駆動軸との衝突、打撃音、振動などが防止される。

請求項２の発明は、最もガタが生じ易い中間角度前後の揺動角度範囲で、ジャーナルをリンク機構側に押圧してガタを抑えるから、ジャーナルとリンク機構側との衝突、打撃音、振動などを効果的に防止することができる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の構成と同等の効果が得られる。

また、揺動角度が最大角度になる付近では、カムがジャーナルをほぼ軸方向に押圧し、その反力を受けて中間部材が付勢手段を撓めながら移動するから、最大角度（最大の吐出量）にそれだけ速やかに移行し易くなり、吐出量を増加させる際の応答性が向上する。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の構成と同等の効果が得られる。

また、揺動角度が最小角度から中間角度の間で変化する範囲では、カムがジャーナルをリンク機構側に押圧してガタを抑えるから、ジャーナルとリンク機構側との衝突、打撃音、振動などが防止される。

請求項５の発明は、請求項４の構成と同等の効果が得られる。

また、揺動角度が最小になると、係合部によってジャーナルが中間部材に係止されるから、ジャーナルとリンク機構側との衝突、打撃音、振動などは完全に防止される。

請求項６の発明は、請求項１〜請求項５の構成と同等の効果が得られる。

また、ジャーナルと中間部材に設けられたカム面が両方とも弧状断面であるから、カム面の異なった箇所でカム角を精密に調整することが可能であり、従って、最大から最小の揺動角度の全域を通じて、効果的なジャーナルと斜板のガタ防止機能や吐出量変化の応答性向上機能などが得られる。

請求項７の発明は、請求項１〜請求項５の構成と同等の効果が得られる。

また、ジャーナルと中間部材に設けられたカム面の一方が弧状断面であり、他方が直線状であって、直線状のカム面は加工が容易であるから、それだけ低コストに実施できる。

なお、上記カム面の形状（弧状及び直線状）は、最大角度と最小角度の間で揺動角度が変化するときのジャーナルの軌道に基づいて決定されている。

＜一実施形態＞
図１〜図５を参照しながら一実施形態の斜板式圧縮機を説明する。図１〜図４は斜板式圧縮機の要部を示す縦断面図、図５はカム１３の断面図である。

実施形態の斜板式圧縮機は、駆動軸１にリンク機構３を介して揺動自在に連結されたジャーナル５と、ジャーナル５と共に揺動し、この揺動角度を中間角度を介して最大角度と最小角度の間で調整可能な斜板と、斜板の揺動によって駆動される圧縮機構とを有し、駆動軸１上を移動可能なリング７（中間部材）と、リング７とジャーナル５とを押圧するコイルスプリング９，１１（付勢手段）とを設け、ジャーナル５とリング７との間に、リング７を介して受けるコイルスプリング９，１１の付勢力によって作動し、ジャーナル５を駆動軸１（リンク機構３）側に押圧してガタを防止するカム１３を設けた。

また、カム１３は、中間角度前後の揺動角度範囲で、ジャーナル５を駆動軸１に押圧する。

また、カム１３は、揺動角度が最大角度の付近で、ジャーナル５をほぼ軸方向に押圧し、その反力を受けてリング７はコイルスプリング９，１１を撓めながら移動する。

また、カム１３は、揺動角度が中間角度と最小角度との間で変化する範囲で、ジャーナル５を駆動軸１に押圧する。

また、ジャーナル５とリング７との間に係合部１５を設け、揺動角度が最小になると、コイルスプリング９，１１の付勢力を受けて係合部１５が係合し、ジャーナル５をリング７に係止する。

また、図５のように、カム１３を構成するジャーナル５とリング７の各カム面１７，１９は両方が弧状断面を有し、カム面１７の曲率はＲ１であり、カム面１９の曲率はＲ２である。

図１のように、駆動軸１にはラグ２１が固定されており、リンク機構３はジャーナル５とラグ２１とを揺動自在に連結している。斜板はジャーナル５の円筒部２３に固定され、縁部両側の外周で圧縮機構のピストンに揺動自在に連結されている。駆動軸１（ラグ２１）が回転駆動されると、この回転はリンク機構３を介してジャーナル５と斜板に伝達され、斜板は回転しながら、その揺動角度に応じたストロークでピストンを往復移動させ、圧縮機構はこのストロークに応じた量で気体を吸入し、圧縮し、吐出する。コイルスプリング９は駆動軸１に固定されたリテーナ２５との間でリング７をジャーナル５に押圧し、カム１３を作動させる。なお、ジャーナル５には駆動軸１に組み付けるための貫通孔２７が設けられており、ジャーナル５とリング７とコイルスプリング９はこの順で駆動軸１に組み付けられる。

斜板式圧縮機を収容するケースの内部にはクランク室が形成されており、このクランク室は圧縮機構の吐出ポート側から供給される吐出量によってクランク圧Ｐｃを呈しており、ジャーナル５と斜板の揺動角度は、圧縮機構のシリンダ内圧とクランク圧Ｐｃとのバランスと、コイルスプリング９，１１の付勢力などのバランスによって、最大から最小の範囲で変化し、ピストンのストロークと圧縮機構の吐出量は揺動角度が最大のとき最大になり、最小のとき最小になる。

図２はジャーナル５と斜板の揺動角度が最大になった状態を示し、図３は揺動角度が中間の状態を示し、図４は揺動角度が最小になった状態を示しており、カム１３でカム面１７，１９が作るカム角は揺動角度が最大から最小へ変化するに従って図２と図３と図４の順にθ１→θ２→θ３と小さくなる。カム１３においてリング７をジャーナル５側に押圧する力の径方向成分はθが小さくなる程大きくなり、軸方向成分は小さくなる。この径方向成分はジャーナル５を駆動軸１に押し付けてガタを抑制する力として作用する。

図２のように、揺動角度が最大のときは、カム角θ１が最大になりガタ抑制力が最小になっても、圧縮機構のシリンダ内圧とコイルスプリング９の力によってジャーナル５と斜板はガタが抑えられている。

また、カム１３で生じるリング７をジャーナル５に押圧する力の軸方向成分はθが大きくなる程大きくなり、揺動角度が中間角度から最大角度に向かって増加する場合、リング７がジャーナル５をほぼ軸方向に押圧するから、その反力を受けてリング７がコイルスプリング９を撓めながら移動し、最大角度（最大の吐出量）にそれだけ速やかに移行できる。

また、図３のように、揺動角度が中間角度になるとシリンダ内圧とクランク圧Ｐｃが拮抗し、コイルスプリング９，１１の付勢力が拮抗することによってジャーナル５と斜板のガタ抑制力が低下するが、カム角がθ２まで大きくなってガタ抑制力（径方向成分）もそれだけ大きくなるから、ジャーナル５が矢印２９の方向に押圧され、貫通孔２７が駆動軸１に押圧されてジャーナル５と斜板のガタが抑制される。

また、図４のように、揺動角度が最小角度まで変化するときは、カム角がθ３まで小さくなってガタ抑制力が最大になると共に、クランク圧Ｐｃとコイルスプリング１１の力によってジャーナル５と斜板のガタが抑えられると共に、揺動角度が最小角度に達すると、ジャーナル５とリング７が係合部１５で係合し、ジャーナル５がリング７に係止されるから、ジャーナル５と斜板のガタは完全に防止される。

次に、斜板式圧縮機の効果を説明する。

カム１３によって、特にガタが生じ易い中間の揺動角度付近で、ジャーナル５を駆動軸１に押圧しガタを抑えるから、ジャーナル５と駆動軸１との衝突、打撃音、振動などが防止される。

また、最大の揺動角度付近では、カム１３がジャーナル５をほぼ軸方向に押圧し、その反力を受けてリング７がコイルスプリング９を撓めながら移動するから、最大角度（最大の吐出量）にそれだけ速やかに移行できるようになり、吐出量を増加させる際の応答性が向上する。

また、揺動角度が最小角度から中間角度の間で変化する範囲でも、カム１３がジャーナル５を駆動軸１に押圧してガタを抑える。

また、揺動角度が最小角度になると、ジャーナル５とリング７とが係合部１５で互いに係止され、ジャーナル５と駆動軸１との衝突、打撃音、振動などは完全に防止される。

また、カム１３のカム面１７，１９が両方とも弧状断面であるから、カム面の異なった箇所でカム角を精密に調整することが可能であり、従って、最大から最小までの揺動角度の全域を通じて、ジャーナル５と斜板のガタ防止機能と吐出量変化の応答性向上機能などを大きく向上させることができる。

図６はカム５１を示している。このカム５１は、カム１３に対する他の態様であり、リング７のカム面５３（一方のカム面）は弧状断面であり、ジャーナル５のカム面５５（他方のカム面）は断面が直線状であり、直線断面のカム面５５は加工が容易であるから、それだけ低コストに実施できる。

［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、カム５１と反対に、一方のカム面を直線断面にし、他方のカム面を弧状断面にしてもよい。

斜板式圧縮機の要部を示す縦断面図である。 斜板式圧縮機の要部を示す縦断面図であり、揺動角度が最大の状態を示す。 斜板式圧縮機の要部を示す縦断面図であり、揺動角度が中間の状態を示す。 斜板式圧縮機の要部を示す縦断面図であり、揺動角度が最小の状態を示す。 カム１３の断面図である。 カム５１の断面図である。 従来の斜板式圧縮機の要部を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 駆動軸
３ リンク機構
５ ジャーナル
７ リング（中間部材）
９，１１ コイルスプリング（付勢手段）
１３，５１ カム
１５ 係合部
１７，１９，５３，５５ カム面

Claims (7)

1. 駆動軸（１）に対しリンク機構（３）を介して揺動自在に連結されたジャーナル（５）と、前記ジャーナル（５）と共に揺動し、この揺動角度を中間角度を介して最大角度と最小角度の間で調整可能な斜板と、前記斜板の揺動によって駆動される圧縮機構とを有する斜板式圧縮機であって、
   前記駆動軸（１）上を移動可能な中間部材（７）と、前記中間部材（７）と前記ジャーナル（５）とを押圧する付勢手段（９，１１）とを設け、
   前記ジャーナル（５）と前記中間部材（７）との接触部にカム（１３）を設け、
   前記カム（１３）は、前記中間部材（７）を介して受ける前記付勢手段（９，１１）の付勢力によって作動し、前記ジャーナル（５）を前記リンク機構（３）側に押圧することを特徴とする斜板式圧縮機。
2. 請求項１に記載された斜板式圧縮機であって、
   前記中間角度前後の揺動角度範囲で、前記カム（１３）は、前記ジャーナル（５）を前記リンク機構（３）側に押圧するカム角を有することを特徴とする斜板式圧縮機。
3. 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、
   揺動角度が前記最大角度の付近で、前記カム（１３）は、前記ジャーナル（５）をほぼ軸方向に押圧することにより、その反力を受けて前記中間部材（７）が前記付勢手段（９，１１）を撓めながら移動するカム角を有することを特徴とする斜板式圧縮機。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載された斜板式圧縮機であって、
   揺動角度が前記中間角度と最小角度との間で変化する範囲で、前記カム（１３）は、付勢手段（９，１１）の付勢力によってジャーナル（５）を軸方向に押圧するカム角を有することを特徴とする斜板式圧縮機。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載された斜板式圧縮機であって、
   前記ジャーナル（５）と前記中間部材（７）との間に係合部（１５）を設け、
   前記最小の揺動角度で、前記係合部（１５）が前記付勢手段（９，１１）の付勢力を受けて係合し、前記ジャーナル（５）を前記中間部材（７）に係止することを特徴とする斜板式圧縮機。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載された斜板式圧縮機であって、
   前記ジャーナル（５）と中間部材（７）に設けられて前記カム（１３）を構成する両方のカム面（１７，１９）が、弧状の断面形状を有することを特徴とする斜板式圧縮機。
7. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載された斜板式圧縮機であって、
   前記ジャーナル（５）と中間部材（７）に設けられて前記カム（５１）を構成する一方のカム面（５３）が弧状の断面形状を有し、他方のカム面（５５）が直線の断面形状を有することを特徴とする斜板式圧縮機。

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