JP2009250117A - 斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 斜板の傾斜角を規制する部材の変形と摩耗を防止し、吐出量及びシステムの性能を安定させる。
【解決手段】 駆動軸３と一体回転するアルミニューム製の回転部材５と、回転部材５と一体回転するハブ部材７と、ハブ部材７に固定され、駆動軸３に対する傾斜角を調整可能な斜板９と、斜板９の回転によって駆動され、斜板９の傾斜角が最大になると吐出量が最大になるポンプ機構とを有し、吐出量が最大になるとハブ部材７と接触して斜板９の傾斜角を規制し、ポンプ機構からの反力を受ける回転部材５の接触箇所に、鉄系合金で作られた受圧部材１１を回転部材５の面１３から突出するように固定した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、車両の空調システムにおいて冷媒を圧縮する斜板式圧縮機に関する。

特許文献１には、「リンク機構及びそれを用いた可変容量型圧縮機」が記載されている。

この可変容量型圧縮機は斜板式圧縮機の一種であり、斜板式圧縮機は、駆動軸で斜板を回転させてピストンを往復駆動し、駆動軸の回転中心軸に対する斜板の傾斜角を変えて吐出量を調整する。

特許文献１の可変容量型圧縮機では、斜板の傾斜角調整は駆動軸にハブ部材を突き当てることによって行われており、この場合、斜板と駆動軸が不安定な接触状態になり、振動や金属異音が生じる上に、回転中心軸に直角な曲げ荷重が掛かって駆動軸を変形させる恐れがある。

そこで、ハブ部材を駆動軸に突き当てるのではなく、駆動軸側に連結された回転部材（ラグ）に突き当てることによって斜板の傾斜角を調整する（最大傾斜角すなわち最大吐出量を規制する）吐出量制御が一般に行われている。
特開２００３−１７２４１７号公報

ところが、装置を軽量化するために回転部材（ラグ）をアルミニューム製にすると、接触時には、鉄合金製のハブ部材（ジャーナル）を介してポンプ機構からの大きな圧縮反力が入力するから、鉄合金材料より耐磨耗性及び強度の低いアルミニューム製の回転部材に摩耗や変形が生じ易く、回転部材が摩耗し変形すると最大吐出量が変動するから、車両の空調システムに用いられている場合は、システムの性能が不安定になることがある。

そこで、この発明は、アルミニューム材料を用いて装置を軽量化し、また、駆動軸の変形を防止しながら、斜板の傾斜角を調整する部材の変形と摩耗を防止し、吐出量制御及びシステム性能を安定させ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、駆動軸に固定され、アルミニュームで作られた回転部材と、前記回転部材と一体に回転するハブ部材と、前記ハブ部材に固定され、前記駆動軸に対する傾斜角を調整可能な斜板と、ピストンとシリンダからなり、前記斜板の回転によって前記ピストンが軸方向に往復駆動され、斜板の前記傾斜角が最大になると吐出量が最大になるポンプ機構とを有する斜板式圧縮機であって、前記吐出量が最大になった際に前記斜板の傾斜に伴って前記ハブ部材と接触し前記ポンプ機構からの反力を受ける前記回転部材上の接触箇所に、受圧部材を前記回転部材の面から突出するように固定すると共に、前記受圧部材が、鉄、または、これと同等以上の耐磨耗性及び強度を有する材料で作られてい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、前記受圧部材と前記ハブ部材とが面接触することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載された斜板式圧縮機であって、前記接触面が、前記駆動軸の回転中心軸に対して直角に形成されてい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、前記受圧部材が、前記回転部材に圧入によって固定されてい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、前記受圧部材が、回転部材に１個または複数個固定されていることを特徴とする。

請求項１の斜板式圧縮機は、ハブ部材と接触する回転部材上の接触箇所に、鉄、または、これと同等以上の耐磨耗性及び強度を有する材料（相当部材）で作られた受圧部材を面から突出するように固定したことにより、吐出量が最大になり斜板側のハブ部材が接触しても、ポンプ機構（圧縮行程）からの反力を受圧部材が負担するから、回転部材の摩耗や変形が防止される。

従って、回転部材をアルミニューム製にし軽量化しながら、回転部材の摩耗や変形を防止することができ、吐出量及び性能が安定し、例えば、車両の空調システムに用いられた場合、システムの性能が安定し、耐久性が向上する。

また、斜板を駆動軸に突き当てて斜板の傾斜角を変えるように構成された特許文献１の装置と異なって、振動や金属異音が生じることがなく、曲げ荷重によって駆動軸が変形する恐れがない。

請求項２の斜板式圧縮機は、受圧部材がハブ部材と面接触することにより受圧部材自身で充分に大きい耐磨耗性が得られるから、受圧部材を特別に大きくせずに、比較的小型の（接触面積が小さい）受圧部材を用いて、上記のような回転部材の摩耗及び変形防止効果と、斜板式圧縮機及びシステムの性能安定化効果及び耐久性向上効果とが得られる。

請求項３の斜板式圧縮機は、受圧部材とハブ部材との接触面が駆動軸の回転中心軸と直角に形成されており、接触状態が安定するから、接触面で圧縮反力を受けたとき受圧部材とハブ部材の何れにも無理な力が掛かることがなく、これらの変形が防止され、斜板式圧縮機及びシステムの性能及び耐久性が安定する。

請求項４の斜板式圧縮機は、圧入により、回転部材に受圧部材を低コストで強固に固定することができきる。

請求項５の斜板式圧縮機は、斜板式圧縮機の最大吐出量と、その時受圧部材１１が受ける圧縮反力の大きさは、システムの要求によって異なるから、圧縮反力の大きさに応じて受圧部材の個数を任意に選択するこの構成によれば、受圧部材に無理な力を掛けずに、上記のような回転部材の摩耗及び変形防止効果と、システムの性能安定化効果及び耐久性向上効果が得られる。

＜第１実施例＞
図１〜図６によって斜板式圧縮機１の説明をする。図１は、第１実施例の斜板式圧縮１を示す断面図である。

第１実施例の斜板式圧縮機１は、駆動軸３に固定され、アルミニュームで作られたラグ５（回転部材）と、ラグ５と一体に回転するジャーナル７（ハブ部材）と、ジャーナル７に固定され、駆動軸３に対する傾斜角を調整可能な斜板９と、軸方向に設けられたピストン及びシリンダからなり、斜板９の回転によってピストンが軸方向に往復駆動され、斜板９の傾斜角が最大になると吐出量が最大になる複数組のポンプ機構とを有し、吐出量が最大になった際に斜板９の傾斜に伴ってジャーナル７と接触しポンプ機構からの反力を受けるラグ５上の接触箇所に、受圧部材１１を、ラグ５の面１３から突出するように固定すると共に、受圧部材１１が鉄系合金（鉄、または、これと同等以上の耐磨耗性及び強度を有する材料）で作られており、受圧部材１１とジャーナル７とは面接触し、この接触面は、駆動軸３の回転中心軸に対して直角に形成されており、受圧部材１１の固定は、ラグ５に圧入することによって行われ、受圧部材（図２参照）１１は、２個用いられている。

斜板式圧縮機１は、例えば、車両用空調装置の冷却システムに用いられており、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、膨張弁で断熱膨張し、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に示すように、斜板式圧縮機１は、圧縮機ハウジング５０と、エンジンの回転が入力する入力プーリ５１と、この入力プーリ５１と駆動軸３とを断続する電磁摩擦クラッチと、コントロールバルブなどから構成されている。圧縮機ハウジング５０は、フロントハウジング５２と、シリンダブロック５３と、バルブプレート５４と、リヤハウジング５５などから構成され、フロントハウジング５２とシリンダブロック５３とバルブプレート５４とリヤハウジング５５は通しボルトによってこの順で一体にされている。

フロントハウジング５２とシリンダブロック５３との間にはクランク室５６が形成されており、上記のシリンダはシリンダブロック５３に周方向等間隔に形成され、バルブプレート５４にはシート状の逆止弁が固定されている。リヤハウジング５５には各シリンダと連通する冷媒吸入室５７と冷媒吐出室５８が形成されており、冷媒吸入室５７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５８は冷媒流路を介してコンデンサ側に接続されている。上記のコントロールバルブはリヤハウジング５５の内部に配置され、クランク室５６と冷媒吸入室５７と冷媒吐出室５８とに連通している。駆動軸３はフロントハウジング５２とシリンダブロック５３にベアリング５９、６０を介して支持されており、上記の電磁摩擦クラッチは入力プーリ５１と駆動軸３とを断続することによって斜板式圧縮機１の停止と起動を行う。

図２に示すように、ラグ５は駆動軸３に圧入締結されており、駆動軸３の外周にはスリーブ１５が軸方向移動自在に取り付けられ、ジャーナル７はこのスリーブ１５にピンで揺動自在に連結されており、ジャーナル７は球状黒鉛鋳鉄（あるいは、鉄系の焼結材料）で作られている。斜板９はジャーナル７の外周に螺着され、ワッシャ１７で位置決めされており、斜板９の外縁部分は、その両面側に配置された半球状のピストンシュー６１、６１を介してポンプ機構の各ピストンに揺動自在に連結されている。

ラグ５とジャーナル７にはアーム１９，１９、２１，２１がそれぞれ設けられており、これらのアーム１９，１９、２１，２１はピン２３とリンク２５とによって回動自在に連結されている。リンク２５は、ジャーナル７がスリーブ１５を中心に揺動して生じる斜板９の傾斜角変化を吸収しながら、ラグ５（駆動軸３）の回転（エンジンからの回転トルク）をジャーナル７（斜板９）に伝達する。回転駆動されると、斜板９は各ピストンシュー６１、６１と摺動しながら、その傾斜角に応じたストロークで各ピストンを軸方向に往復移動させ、そのストロークに応じた吐出量でポンプ機構を駆動し、冷媒を圧縮する。

スリーブ１５は、ラグ５との間に配置されたコイルばねと、駆動軸３上の止め輪との間に配置されたコイルばねとによって軸方向に保持されている。上記のコントロールバルブは、クランク室内の圧力を制御することにより、各コイルばねに抗してスリーブ１５とジャーナル７と共に斜板９を軸方向に移動させる。

斜板９がシリンダブロック側に移動すると斜板９の傾斜角（各ピストンのストローク）が小さくなり、図５のように、斜板９の傾斜角が零近傍になるとストロークと吐出量が最小になる。また、斜板９がラグ５側に移動すると傾斜角とストロークが大きくなり、図２〜図４のように、ジャーナル７に形成された突き当て部２７がラグ５上の受圧部材１１に突き当たると、傾斜角とストロークと吐出量が最大になる。受圧部材１１（ラグ５）はこのようにリミッターとして機能し、斜板９の傾斜角とポンプ機構のストローク及び吐出量の最大値を規制する。

図６のように、ラグ５には受圧部材１１を圧入するための丸孔２９が２個所に設けられており、図７に拡大して示すように、受圧部材１１はその円筒部３１で丸孔２９に圧入される。また、ジャーナル７の突き当て部２７の接触面３３（図５）の角度と受圧部材１１の接触面３５の角度は、互いの接触面が駆動軸３の回転中心軸に対して直角になるように形成されている。

また、球状黒鉛鋳鉄製のジャーナル７と突き当たる受圧部材１１は、球状黒鉛鋳鉄や焼結材料などと同等以上の耐磨耗性及び強度を有する材料であることが望ましく、従って、受圧部材１１の鉄系合金はこれらのジャーナル７の材料を含んでいる。

斜板式圧縮機１は次のような効果が得られる。

ラグ５に固定した鉄系合金の受圧部材１１が、最大吐出量時にジャーナル７（突き当て部２７）と突き当たり、ポンプ機構からの圧縮反力を負担するから、ラグ５をアルミニューム製にし軽量化しても、ラグ５の摩耗や変形が防止され、斜板式圧縮機１及び車両用空調システムの性能が安定し、耐久性が向上する。

また、受圧部材１１がジャーナル７と面接触することによって受圧部材１１自身で充分に大きい耐磨耗性が得られるから、特別に大きな受圧部材を用いずに、比較的小型の（接触面積の小さい）受圧部材１１を用いて、上記のような斜板式圧縮機１及びシステムの性能安定化効果と耐久性向上効果が得られる。

また、ジャーナル７と受圧部材１１の各接触面３３，３５が駆動軸３の回転中心軸と直角に形成され、接触状態が安定するから、圧縮反力を受けたとき受圧部材１１とジャーナル７の何れにも無理な力が掛かることがなく、これらの変形が防止され、斜板式圧縮機１及びシステムの性能及び耐久性が安定する。

また、圧入によって受圧部材１１を低コストで強固に固定できる。

また、斜板式圧縮機の最大吐出量と受圧部材が受ける最大の圧縮反力は、システムの要求によって異なるが、受圧部材の個数はこれらの最大値及び装置の音振要求に応じて任意に選択することができる。斜板式圧縮機１では２箇の受圧部材１１を用いて無理なく、上記のようなラグ５の摩耗及び変形防止効果と、システムの性能安定化効果及び耐久性向上効果を得ている。

また、斜板を駆動軸に突き当てて斜板の傾斜角を変えるように構成された特許文献１の装置と異なり、振動や金属異音が生じることがなく、曲げ荷重によって駆動軸３を変形させる恐れもない。

＜第２実施例＞
図８と図９とによって斜板式圧縮機の説明をする。なお、全体構成は第１実施形態の斜板式圧縮機１と同構成であり、以下の説明において、斜板式圧縮機１（第１実施例）と同一の機能部及び機能部材には同一の符号を付しており、重複する説明文は省略するが、必要に応じて第１実施例の説明文を参照するものとする。

本実施形態の斜板式圧縮機では、受圧部材１０３は球状黒鉛鋳鉄や焼結材料などと同等以上の耐磨耗性及び強度を有する材料であることが望ましく、従って、受圧部材１０３の鉄系合金にはこれらのジャーナル７の材料が含まれている。

本実施形態によれは、システムの要求によって異なる最大吐出量と受圧部材が受ける最大圧縮反力に応じて１個の受圧部材１０３を選択し、少ない数の受圧部材１０３で、上記のようなラグ５の摩耗及び変形防止効果と、システムの性能安定化効果と耐久性向上効果が得られる。

これに加えて、本実施形態の斜板式圧縮機は、受圧部材の使用個数による効果の差を除いて、斜板式圧縮機１と同等の効果を得ている。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］

斜板式圧縮機の全体構成を示す断面図である。 斜板式圧縮機１の吐出量最大の状態を示す図面であり、図３のＡ矢視図である。 斜板式圧縮機１の吐出量最大の状態を示す図面であり、図２のＢ矢視図である。 斜板式圧縮機１の吐出量最大の状態を示す図面であり、図２のＣ矢視図である。 斜板式圧縮機１の吐出量最小の状態を示す図面である。 斜板式圧縮機１に用いられたラグ５を示す斜視図である。 斜板式圧縮機１において、ラグ５に設けられた圧入用丸孔２９と受圧部材１１を示す斜視図である。 第２実施例の斜板式圧縮機の吐出量最大の状態を示す図面である。 第２実施例の斜板式圧縮機の吐出量最大の状態を示す図面であり、図８のＤ矢視図である。

符号の説明

１ 斜板式圧縮機
３ 駆動軸
５ ラグ（回転部材）
７ ジャーナル（ハブ部材）
９ 斜板
１１ 受圧部材
１３ ラグ５の面
１０３ 受圧部材

Claims (5)

1. 駆動軸（３）に固定され、アルミニュームで作られた回転部材（５）と、前記回転部材（５）と一体に回転するハブ部材（７）と、前記ハブ部材（７）に固定され、前記駆動軸（３）に対する傾斜角を調整可能な斜板（９）と、ピストンとシリンダからなり、前記斜板（９）の回転によって前記ピストンが軸方向に往復駆動され、斜板（９）の前記傾斜角が最大になると吐出量が最大になるポンプ機構とを有する斜板式圧縮機（１）であって、
   前記吐出量が最大になった際に前記斜板（９）の傾斜に伴って前記ハブ部材（７）と接触し前記ポンプ機構からの反力を受ける前記回転部材（５）上の接触箇所に、受圧部材（１１，１０３）を前記回転部材（５）の面（１３）から突出するように固定すると共に、前記受圧部材（１１，１０３）が、鉄、または、これと同等以上の耐磨耗性及び強度を有する材料で作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、
   前記受圧部材（１１，１０３）と前記ハブ部材（７）とが面接触することを特徴とする斜板式圧縮機（１）。
3. 請求項２に記載された斜板式圧縮機（１）であって、
   前記接触面が、前記駆動軸（３）の回転中心軸に対して直角に形成されていることを特徴とする斜板式圧縮機（１）。
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（１）であって、
   前記受圧部材（１１，１０３）が、前記回転部材（５）に圧入によって固定されていることを特徴とする斜板式圧縮機（１）。
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（１）であって、
   前記受圧部材（１１，１０３）が、回転部材に１個または複数個固定されていることを特徴とする斜板式圧縮機（１）。

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