JP2009293379A - 揺動板式可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】特有の等速ジョイント機構を用いた揺動板式可変容量圧縮機において、揺動板および外輪と斜板との間の相対回転可能構造を改良し、加工性、生産性の向上、コスト低減、重量低減をはかる。
【解決手段】内輪および外輪と、内輪と外輪のガイド溝間に保持され動力伝達を行うボールとを備えた等速ジョイント機構を有し、揺動板が外輪に連結固定された揺動板式可変容量圧縮機であって、遥動板に、斜板の軸方向に延びる円筒部を設け、斜板と遥動板および外輪との間の相対回転構造において、斜板を、外輪に対して相対回転可能に支持させることなく、少なくとも上記円筒部と斜板内径部との間に介装された軸受を介して、揺動板に対してのみ相対回転可能に支持させた揺動板式可変容量圧縮機。
【選択図】図６

Description

本発明は、揺動板式可変容量圧縮機に関し、とくに、新規な揺動板の回転阻止機構を組み込んだ揺動板式可変容量圧縮機に関する。

回転主軸とともに回転され主軸に対し変角可能に支持された斜板の回転運動を揺動板の揺動運動に変換し、該揺動運動を、揺動板に連結されたピストンに伝達してピストンを往復動させるようにした揺動板式可変容量圧縮機が知られている。この揺動板式可変容量圧縮機においては、ピストンに連結された揺動板の回転は阻止される必要があるので、そのための揺動板の回転阻止機構が組み込まれる。揺動板の回転阻止機構に関しては、小型化や耐久性の向上、静粛性の向上、加工の容易化、コストダウン等を目指して様々な改善が試みられている。

例えば、特許文献１、３、４には、揺動板回転阻止機構としてバーフィールドタイプの等速ジョイントを設けた構造が記載されているが、この構造では、揺動部品および斜板は、揺動板回転阻止機構として設置されたバーフィールドタイプ等速ジョイントの外輪に支持され、等速ジョイント内部部品のケージ（動力伝達を行う複数のボールの位置を規制するケージ）、さらに等速ジョイントの内輪を介して最終的に主軸に支持されているため、介在する部品の数が多く累積ガタが大きくなって、振動、騒音、耐久性の面で不十分であるという問題がある。

また、特許文献１、３、４に記載されるバーフィールドタイプ等速ジョイント機構は、理論的には複数のボールで内外輪間の回転動力伝達を行う構造であるが、現実的には過重拘束であり、複数のボールの均等で連続的な接触を得ることは難しく、特定のボールの接触圧力が上がってしまう。また、内外輪間の回転動力伝達は、ケージを挟んでそれぞれ内外輪に形成されたボールガイド溝により、ボールのせん断方向に行われるため、動力伝達方向に対してボールとガイド溝との接触面が大きな傾きを持つことになる。このため、所定の動力の伝達を行う際に、垂直抗力として発生する接触荷重が高くなる。したがって、十分な伝達能力を確保するにはボールサイズ（ボール径）を十分に大きくとる必要があり、これらの理由より、更なる小型化は難しく、小容量圧縮機には適用が難しい。

また、特許文献２、３、４に記載される内部機構における圧縮機の回転主軸の支持は、主機構部に対して片側に設けられているため（片持ち支持されているため）、主軸の振れ回りが大きくなり、耐久性、振動、騒音面で不利である。

また、特許文献３、４に記載される圧縮機構では、等速ジョイントの内輪を回転阻止した状態で摺動により軸方向に移動可能に支持するため、ハウジングに設置された主軸の剛性を十分に確保するためには主軸を太くする必要があり、主軸の重量が大きくなって製品重量の増加につながるという問題がある。

また、特許文献３、４に記載される等速ジョイント機構は、動力伝達として作用する複数のボールの位置を規制するための溝の加工が複雑であり、コスト的に不利であるという問題もある。

さらに、特許文献２に記載される圧縮機構では、主機構部の主軸による径方向の支持が無く、揺動部の径方向の遊びが大きくなりやすく、この遊びによって耐久性、振動、騒音面で問題となるおそれがある。
米国特許第５１１２１９７号公報 米国特許第５５０９３４６号公報 米国特許第５１２９７５２号公報 特開２００６−２００４０５号公報

上記のような従来技術における問題点に着目し、先に本出願人により、揺動板回転阻止機構として設置される等速ジョイントの内部の径方向および回転方向のガタを小さく抑えながら、動力伝達用として作用する複数のボールの均等で連続的な接触を実現することを可能とした、小型で、良好な耐久性、静粛性を有し、かつ加工が容易で安価な等速ジョイントを用いた揺動板式可変容量圧縮機が提案されている（特願２００６−３２７９８８号）。

この提案では、揺動板の回転阻止機構として、（ａ）ハウジング内に回転は阻止されるが軸方向に移動可能に設けられ、内径部において軸受を介して回転主軸を相対回転および軸方向に相対移動可能に支持するとともに、動力伝達用に設けられた複数のボールをガイドするための複数のガイド溝を有する内輪と、（ｂ）揺動板の揺動運動の揺動中心部材として機能し、回転主軸上に回転主軸に対し相対回転および軸方向に移動可能に設けられ、前記内輪に該内輪とともに軸方向に移動可能に係合されたスリーブと、（ｃ）前記内輪の各ガイド溝に対向する位置に前記ボールをガイドするための複数のガイド溝を有し、前記スリーブに揺動可能に支持され、外周に揺動板を固定支持し、かつ、斜板を軸受を介して回転可能に支持する外輪と、（ｄ）前記内輪および外輪に形成された互いに対向するガイド溝によって保持され、該ガイド溝間で圧縮されることにより動力伝達を行う複数のボールと、を有する機構が提供されている。

この提案により、揺動板式可変容量圧縮機の小型化、耐久性、静粛性の向上、加工性の向上、コストダウン等が可能になったが、この提案機構にも、さらに改善されるべき余地が残されている。すなわち、上記先の提案においては、揺動板と揺動板回転阻止機構における外輪とは、斜板に対して相対回転可能で、自身は回転が阻止された揺動部として構成されるが、この斜板に対する相対回転可能構造が、揺動板と斜板との間に介装された軸受および外輪と斜板との間に介装された軸受を介して構成されていた。より具体的には、回転阻止機構の外輪の外周円筒面を形成する円管部が斜板内まで軸方向に延長され、外周円筒面が斜板内で軸受を介して斜板に対して相対回転可能に支持されていた。しかし、外径寸法上の制限により回転阻止機構の外輪の円管部を薄肉化する必要があるが、薄く長い円管部の素材成形が難しく、円管肉厚部に成形後に機械加工を行って薄肉化していたため、加工性、生産性が悪く、コストの上昇を招くこととなっていた。また、アルミ系材料の揺動板に対し、回転阻止機構外輪には鉄系部材を用いているため、軸方向長さの延長に伴い重量の増加も招くこととなっていた。

そこで本発明の課題は、先に本出願人により提案した、特有の等速ジョイント機構を用いた新しい揺動板回転阻止機構における残された問題点に着目し、該回転阻止機構における上記揺動板および外輪と斜板との間の相対回転可能構造を改良し、加工性、生産性の向上、コスト低減、重量低減が可能な揺動板式可変容量圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機は、シリンダボア内に往復動可能に挿入されたピストンと、回転主軸とともに回転され該主軸に対し変角可能に支持された斜板と、前記ピストンに連結され前記斜板の回転運動が自身の揺動運動へと変換され該揺動運動を前記ピストンに伝達してピストンを往復動させる揺動板と、該揺動板の回転阻止機構とを備えた揺動板式可変容量圧縮機において、
前記揺動板回転阻止機構を、（ａ）ハウジング内に回転は阻止されるが軸方向に移動可能に設けられ、動力伝達用に設けられた複数のボールをガイドするための複数のガイド溝を有する内輪と、（ｂ）前記内輪の各ガイド溝に対向する位置に前記ボールをガイドするための複数のガイド溝を有し、外周に前記揺動板が連結されて前記揺動板とともに揺動可能に支持された外輪と、（ｃ）前記内輪および外輪に形成された互いに対向するガイド溝によって保持され、該ガイド溝間で圧縮されることにより動力伝達を行う複数のボールと、を有する機構から構成するとともに、
前記外輪に連結された遥動板に、前記斜板の軸方向に延びる円筒部を設け、斜板と遥動板および外輪との間の相対回転構造において、斜板を、外輪に対して相対回転可能に支持させることなく、少なくとも前記円筒部と斜板内径部との間に介装された軸受を介して、揺動板に対してのみ相対回転可能に支持させたことを特徴とするものからなる。ここで、内輪は、内径部において前記回転主軸を相対回転および軸方向に相対移動可能に支持することができる。

このように構成された揺動板の回転阻止機構においては、まず、回転阻止機構の外輪が揺動板とともに揺動可能に支持され、内輪および外輪に形成された互いに対向するガイド溝おおびガイド溝間に保持されるボールを介して、揺動板回転阻止機構が構成される。そして、内輪がハウジング内に軸方向移動可能に支持され、かつ回転阻止されており、この内輪の内径部により、例えば内径部に設置された軸受により、回転主軸、例えば回転主軸の後端が支持されるようになっている。したがって、回転主軸は、圧縮主機構部を挟んで両側で回転可能に支持（つまり、両持ち支持）されることになり、容易に十分に高い剛性が確保でき、主軸の振れ回りも小さく抑えることが可能になって、主軸の小径化、信頼性の向上、振動、騒音の低減が可能になる。また、回転主軸の振れ回りが小さく抑えられるため、該主軸とともに回転される斜板の振れを小さく抑えることも可能になり、回転部全体の回転バランスを向上できる。また、内輪および外輪に形成された互いに対向するガイド溝の形態を最適化することにより、ガイド溝間に保持されるボールの均等で連続的な接触が可能となり、信頼性の向上、振動、騒音の低減が可能になる。さらに、ボールのガイド溝は、離間した一対のガイド溝間でボールが両ガイド溝の交点の動きに伴って転動できるようにすればよく、溝自体には複雑な形状が要求されず、加工も容易になって、コスト的にも有利になる。この本発明に係る構成においては、基本的に、動力伝達用として作用する複数のボールは、ボールを挟み込んで向き合ったガイド溝間で圧縮方向に支持され動力伝達を行う。これにより、実態の接触面積を十分に大きく確保でき、接触面圧を低減することが可能になって、信頼性の面で有利となる。また、接触面圧が低減されるためボールの球径を小さくすることも可能になり、回転阻止機構全体の小型化も可能となる。

そして、上記遥動板回転阻止機構に関して、斜板と遥動板および外輪との間の相対回転構造が、先の提案のように斜板と遥動板との間および斜板と外輪との間の両方に軸受を介装して構成していた場合に比べ、次のように改良されている。すなわち、上記外輪に連結された遥動板に、上記斜板の軸方向に延びる円筒部を設け、斜板と遥動板および外輪との間の相対回転構造において、斜板を、外輪に対して相対回転可能に支持させることなく、少なくとも上記円筒部と斜板内径部との間に介装された軸受を介して、揺動板に対してのみ相対回転可能に支持させる構成とされる。この構成により、外輪の、斜板内径部まで延びていた外周円管部の軸方向長さを大幅に短縮でき、この円管部薄肉化のために招いていた加工性、生産性悪化の問題、コスト上昇の問題が解消される。また、外輪全体を小型に形成可能となるので、鉄系材料からなる外輪の重量を大幅に低減できる。代わりに、揺動板に斜板との間の相対回転構造を達成するために斜板の軸方向に延びる円筒部を設けることになるが、揺動板はアルミ系材料から構成できるので、上記外輪の小型化により、遥動板回転阻止機構全体に対して確実に重量低減効果が得られることになる。なお、遥動板は、外輪に比べ、より大径の部材に形成されるので、先の提案において薄肉化が要求されていた外輪の円管部に対する成形困難性や加工困難性は伴わず、所望形状の遥動板を比較的容易に製作可能である。

この本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機においては、上記揺動板回転阻止機構における内輪が、直接回転主軸上を軸方向にスライドする構造とすることも可能であり、スリーブを介してスライドする構造とすることも可能である。後者の場合には、例えば、上記揺動板回転阻止機構が、さらに（ｄ）上記揺動板の揺動運動の揺動中心部材として機能し、上記回転主軸上に該回転主軸に対し相対回転および軸方向に移動可能に設けられ、上記内輪に該内輪とともに軸方向に移動可能に係合されたスリーブを有し、上記外輪が該スリーブに揺動可能に支持されている構成とすればよい。

このような本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機においては、上記回転阻止機構の内輪および外輪の互いに対向するガイド溝が、回転主軸の中心軸に対して３０〜６０度の相対角度をもって形成され、かつ一つのボールガイドを構成する、互いに対向するガイド溝が、内輪の軸と外輪の軸との相対角度がゼロの状態にて主軸に垂直でかつ揺動板の揺動中心を通る平面に対し対称形態になるように配置されている構成とすることが可能である。互いに対向するガイド溝が、所定の範囲内の交差角をもって配置され、かつ、互いに交差する方向に形成された両ガイド溝が、揺動板の揺動中心を通る平面に対し対称形態に配置されることで、ガイド溝間に保持されているボールが、両ガイド溝に対して均等にかつ連続的に接触することが可能になり、この部位での振動、騒音の大幅な低減が可能になるとともに、信頼性の大幅な向上が可能になる。

また、この構成においては、上記回転阻止機構の複数のボールガイドのうち、隣り合った２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイドが互いに平行に配置されている構成とすることができる。このような構成とすることにより、回転阻止機構部の回転方向ガタは、内、外輪に設置された一組のガイド溝底間距離とボール球径の関係で概ね決まるため、ガイド溝底とボールとの実態のクリアランスの設定、管理が容易になり、適正なクリアランスの設定によりガタを小さく抑えることが可能となる。

そしてこの構成においては、上記互いに平行に配置された一対のボールガイドが、回転主軸の中心軸を含む平面に対して対称に配置されている構成とすることもできるし、上記互いに平行に配置された一対のボールガイドのうち一方のボールガイドを形成するガイド溝が、その軸が回転主軸の中心軸を含む平面上に位置するように配置されている構成とすることもできる。前者の構成では、回転方向を選ばない回転阻止機構として構成できるとともに、ボールの接触荷重の低減をはかることが可能になり、後者の構成では、特定の動力伝達方向に特定してさらに接触荷重を低減することが可能になる。

また、上記揺動板回転阻止機構においては、複数のボールガイドのうち、回転主軸を間に回転主軸に対しておおよそ対称に配置された２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイドが互いに平行に配置されている構成とすることもできる。この構成により、回転阻止機構部における回転方向ガタは、内、外輪に設置された一組のガイド溝底間距離とボール球径の関係で概ね決まることから、対称に配置された２つのボールガイドを互いに平行に配置しておくことにより、両ボールガイドにおける実態のクリアランスを所望のクリアランスに同時に設定、管理することが可能になる。その結果、このクリアランスの設定、管理が容易になって、ガタを小さく抑えることが可能となる。

この構成においては、上記互いに平行に配置された一対のボールガイドが、それらボールガイドを形成するガイド溝の軸が回転主軸の中心軸を含む平面上に位置するように配置されていることが好ましい。一対のボールガイドが回転主軸の中心軸を含む平面上に設置されていると、動力伝達方向を選ばずにボール接触荷重の最小化が可能になる。

このように、本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機によれば、従来の等速ジョイントを用いた揺動板回転阻止機構に比べ、ガタを小さく抑えながら、動力伝達用として作用する複数のボールの均等で連続的な接触を実現することができ、小型で、優れた耐久性、静粛性を有し、回転バランスが良く、かつ加工が容易で安価な回転阻止機構を実現でき、従来技術では達成できなかった優れた性能の揺動板式可変容量圧縮機を提供できる。そして、この圧縮機における遥動板回転阻止機構において、遥動板に斜板の軸方向に延びる円筒部を設け、斜板を、外輪に対して相対回転可能に支持させることなく、揺動板に対してのみ相対回転可能に支持させる構成としたので、先の提案における外輪の加工性、生産性悪化の問題、コスト上昇の問題を解消でき、外輪全体を小型に形成して機構全体としての重量を低減できる。したがって、所期の目的である加工性、生産性の改善、コスト低減、重量低減を確実に達成できる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
まず、本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機における新しい揺動板回転阻止機構の理解のために、この揺動板式可変容量圧縮機全体の基本構成例について、先の提案を参考にしつつ、図１〜図５を参照して説明し、次に、この基本構成例に対し、本発明により改良した構造、とくに外輪を小型化し、斜板を揺動板側のみに相対回転可能に支持させた構造について、図６〜図８を参照して説明する。

図１は、本発明における揺動板回転阻止機構を備えた揺動板式可変容量圧縮機の基本構成の一例を示しており、その最大吐出容量時の運転状態における全体構造を示している。図２は、図１の揺動板式可変容量圧縮機の最小吐出容量時の運転状態を示しており、図３は、図１の基本構成例に係る揺動板式可変容量圧縮機における、揺動板回転阻止機構を含む要部を分解斜視図にて示している。

図１、図２において、揺動板式可変容量圧縮機１は、ハウジングとして、中央部に配置されたハウジング２と、その両側に配置されたフロントハウジング３およびリアハウジング４を有し、ハウジング２部分からフロントハウジング３を貫通して延びる位置までにわたって、外部から回転駆動動力が入力される回転主軸５が設けられている。回転主軸５には、ロータ６が主軸５と一体回転可能に固定されており、ロータ６には、ヒンジ機構７を介して、斜板８が変角可能にかつ回転主軸５とともに回転可能に連結されている。各シリンダボア９内にはそれぞれピストン１０が往復動可能に挿入されており、ピストン１０は、コネクティングロッド１１を介して揺動板１２に連結されている。斜板８の回転運動が揺動板１２の揺動運動へと変換され、該揺動運動がコネクティングロッド１１を介してピストン１０に伝達されることにより、ピストン１０が往復動される。リアハウジング４内に形成された吸入室１３から被圧縮流体（例えば、冷媒ガス）が、ピストン１０の往復動に伴って、バルブプレート１４に形成された吸入孔１５（吸入弁は図示略）を通してシリンダボア９に吸入され、吸入された被圧縮流体が圧縮された後、圧縮流体が吐出孔１６（吐出弁は図示略）を通して吐出室１７内に吐出され、そこから外部回路へと送られる。

上記揺動板１２は、回転が阻止された状態で揺動運動する必要がある。以下に、この揺動板１２の回転阻止機構を主体に、上記圧縮機１の残りの部位について、図１〜図３を参照しながら説明する。

揺動板１２の回転阻止機構２１は、（ａ）ハウジング２内に回転は阻止されるが軸方向に移動可能に設けられ、内径部において軸受２２（ラジアル軸受）を介して回転主軸５を相対回転および軸方向に相対移動可能に支持するとともに、動力伝達用に設けられた複数のボール２５をガイドするための複数のガイド溝２６を有する内輪２７と、（ｄ）揺動板１２の揺動運動の揺動中心部材として機能し、回転主軸５上に軸受２３（ラジアル軸受）を介して回転主軸に対し相対回転および軸方向に移動可能に設けられ、内輪２７に該内輪２７とともに軸方向に移動可能に係合されたスリーブ２４と、（ｂ）内輪２７の各ガイド溝２６に対向する位置にボール２５をガイドするための複数のガイド溝２８を有し、スリーブ２４に揺動可能に支持され、外周に揺動板１２を固定連結され、かつ、斜板８を軸受２９（ラジアル軸受）を介して回転可能に支持する外輪３０と、（ｃ）内輪２７および外輪３０に形成された互いに対向するガイド溝２６、２８によって保持され、該ガイド溝２６、２８間で圧縮されることにより動力伝達を行う複数のボール２５と、を有する機構から構成されている。揺動板１２と斜板８との間、および、ロータ６とフロントハウジング３との間には、それぞれ、スラスト軸受３１、３２が介装されている。また、内輪２７はハウジング９内に軸方向移動可能に支持されるが、回転阻止されている。回転阻止の手段としては、キーやスプライン等一般的な回転規制手段を用いればよい（図示略）。さらに、内輪２７の内径部に設置された軸受２２により回転主軸５の後端が支持されているが、回転主軸５は圧縮主機構部を挟んでフロントハウジング３側でも軸受３３（ラジアル軸受）を介して回転可能に支持されているので、両側で径方向に支持（両持ち支持）されている。

上記のように構成された揺動板１２の回転阻止機構２１においては、外輪３０は球面接触を介してスリーブ２４に揺動可能に支持され、スリーブ２４は回転主軸５に回転可能にかつ軸方向に移動可能に支持されていることにより、回転主軸５と揺動機構部全体との間の径方向ガタを小さくすることが可能であり、信頼性の向上、振動、騒音の低減が可能となる。

また、上記態様では、回転主軸５は、内輪２７の内径部に設置された軸受２２と、圧縮主機構部を挟んでフロントハウジング３側に設けられた軸受３３とで両持ち支持されているので、比較的小径の主軸５であっても十分に高い剛性を確保でき、主軸５の振れ回りも小さく抑えることが可能であり、容易に小型化をはかることが可能になるとともに、信頼性の向上、振動、騒音の低減が可能となる。また、回転主軸５の振れ回りが小さく抑えられる結果、回転主軸５とともに回転される回転部位全体の振れ回りも小さく抑えられ、回転部全体の回転バランスは極めて良くなる。なお、上記の構成においては、回転主軸５を後方に延長し、軸受を介してハウジング２に直接支持される構造に置き換えることも可能である。

また、上記実施態様では、内輪２７の内径側に形成された球面（凹球面）と、スリーブ２４の外径側に形成された球面（凸球面）との係合により、両者の間で相互支持が行われており、この支持部のクリアランスを調整することにより、動力伝達用として作用する複数のボールのガイド溝位置のバラツキによる内、外輪の相対的な振れ回りを吸収することが可能であり、それによって一層ボール２５の均等で連続的な接触が可能となり、信頼性、振動、騒音面で一層有利となっている。

図４は、揺動板１２の回転阻止機構２１において、内、外輪の相対角度がゼロの状態を示している。図４（Ａ）に示すように、回転阻止機構２１の内輪２７および外輪２４に形成されるガイド溝２６、２８が回転主軸５の中心軸に対して相対角度（３０〜６０度の範囲内の相対角度）をもって配置されている。そして、一つのボールガイド４１を構成し、互いに対向する、内輪２７に形成されたガイド溝２６（ガイド溝２６の軸は４２で表示）と外輪３０に形成されたガイド溝２８（ガイド溝２８の軸は４３で表示）とが、内輪２７の軸と外輪３０の軸との相対角度がゼロの状態にて回転主軸５に垂直でかつ揺動板１２の揺動中心を通る平面４４に対し対称形態になるように配置されている。このガイド溝２６の軸４２とガイド溝２８の軸４３との交点上にボール２５が規制、支持される。また、図４（Ｂ）に示すように、回転阻止機構２１の複数のボールガイド４１のうち、隣り合った２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイド４５におけるそれぞれのボールガイド４１が、換言すれば、この部分における内、外輪に形成されたガイド溝の軸４６が、互いに平行に配置されている構成とすることができる。この構成により、前述の如く、回転阻止機構部の回転方向ガタは、内、外輪に設置された一組のガイド溝底間距離とボール球径の関係で概ね決まるため、実態のクリアランスの設定、管理が容易となり、適正なクリアランスの設定によりガタを小さく抑えることが可能となる。そして、動力伝達用として作用する複数のボール２５は、各ボール２５を挟み込んで向き合ったガイド溝２６、２８間で圧縮方向に支持され動力伝達を行う。ボール２５は、向き合ったガイド溝２６、２８に抱き抱えられるように保持されて両ガイド溝２６、２８に接触するので、ボール２５とそれぞれのガイド溝２６、２８間の接触面積を十分に大きく確保できるようになり、接触面圧を低減することが可能になって、信頼性、振動、静粛性の面で極めて有利な構造となる。また、ボール２５の球径を小さくすることも可能で、回転阻止機構全体の小型化が可能となる。

また、回転主軸５を中心としたモーメントとして与えられるボール２５にかかる負荷は、実接触面の垂直抗力として発生する。モーメントの方向に対する接触面法線の傾きが小さいほど、接触荷重が小さくなり、上記の如く平行に配置された一対のボールガイド４５が、図５に示すように、回転主軸５の中心軸５ａを含む平面４７に対し対称に配置されていることにより、換言すれば、内、外輪に形成された２組のガイド溝の軸４６が回転主軸５の中心軸５ａを含む平面４７に対し対称に配置されていることにより、回転方向を選ばない回転阻止機構として、ボール接触荷重を最小とすることが可能である。

本発明においては、上記のような基本構成例に対し、斜板８と遥動板１２および外輪３０との間の相対回転可能構造が、例えば図６〜図８に示すように改良される。なお、図６〜図８に示す改良構造を備えた揺動板式可変容量圧縮機１ａにおいては、外輪３０ａと遥動板１２ａ以外の部分は基本的に図１〜図３に示した構造と同じであるので、同じ部分には図１〜図３に付したのと同一の符号を付すことにより説明を省略する。

図６および図７に示すように、外輪３０ａに連結される遥動板１２ａに、斜板８内に斜板８の軸方向に延びる円筒部５１が設けられ、この円筒部５１の外周面と斜板８の内径部との間に介装された軸受２９（ラジアル軸受）と、遥動板１２ａの側面と斜板８の側面との間に介装された軸受３１（スラスト軸受）を介して、斜板８は、揺動板１２ａに対してのみ相対回転可能に支持されている。つまり、斜板８を、外輪３０ａに対しては相対回転可能に支持されることなく、斜板８と遥動板１２ａおよび外輪３０ａとの間の相対回転構造が構成されている。この部分をより明確に示すために、図８に、図１〜図３に示した外輪３０の外周円管部の外周面上に軸受２９を介して斜板８を相対回転可能に支持した構造（Ａ）と、本発明による改良によって、延設した遥動板１２ａの円筒部５１の外周面上に軸受２９を介して斜板８を相対回転可能に支持した構造（Ｂ）とを、比較して示す。

本発明においては、遥動板１２ａに斜板８の軸方向に延びる円筒部５１が設けられ、斜板８は、外輪３０ａに対しては相対回転可能に支持されることなく、遥動板１２ａの円筒部５１に軸受２９を介して相対回転可能に支持される。軸受３１（スラスト軸受）を介して、斜板８が遥動板１２ａに対して相対回転可能に支持される構造については、図８（Ａ）、（Ｂ）間に実質的な差はない。この円筒部５１に軸受２９を介して斜板８が支持される構造により、外輪３０ａは、斜板内径部まで延びる必要がなくなり、図８（Ａ）の構造における円管部５２の軸方向長さを大幅に短縮でき、この円管部５２を薄肉化するために招いていた加工性、生産性悪化の問題、コスト上昇の問題が解消される。また、円管部５２が不要化、あるいは大幅に短縮される分、外輪３０ａが小型に形成され、鉄系材料からなる外輪３０ａの重量が大幅に低減される。揺動板１２ａはアルミ系材料から構成できるので、円筒部５１が設けられるとしても、鉄系材料の円管部５２が存在する場合に比べ、大きな重量低減効果が得られることになる。したがって、この部分において、加工性、生産性の改善、コスト低減、重量低減がすべて達成される。

本発明では、図１〜図５に示した基本構成例とは別の実施形態として、例えば図９に示すように、一対のボールガイド６１のうち主に外輪動力伝達方向６２に作用する側の一方のボールガイド６３、換言すれば、該ボールガイド６３におけるガイド溝の軸６４を、回転主軸５の中心軸５ａを含む平面６５上にオフセットすることにより、特定の動力伝達方向に限定してさらに接触荷重を低減することが可能である。

また、図１０（Ａ）または（Ｂ）に示すように、複数のボールガイドのうち、回転主軸５を間に回転主軸５に対しておおよそ対称に配置された２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイド７１が互いに平行に配置されている構成、換言すれば、該一対のボールガイド７１を構成する内輪２７、外輪３０に形成されたガイド溝の軸７２が互いに平行に配置されている構成、とすることもできる。この構成により、回転阻止機構部における回転方向ガタは、内輪２７、外輪３０に設置された一組のガイド溝底間距離とボール球径の関係で概ね決まることから、対称に配置された２つのボールガイドを互いに平行に配置しておくことにより、両ボールガイドにおけるクリアランスを所望のクリアランスに同時に設定、管理することが可能になる。その結果、このクリアランスの設定、管理が容易になって、ガタを小さく抑えることが可能となる。

また、この一対のボールガイドが互いに平行に配置されている構成においては、例えば図１１に示すように、互いに平行に配置された一対のボールガイド８１が、それらボールガイドを形成するガイド溝の軸８２が回転主軸５の中心軸５ａを含む平面８３上に位置するように配置されている構成とすることができる。このような構成とすれば、動力伝達方向を選ばずにボール接触荷重が最小となる。

本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機は、あらゆる分野で使用される揺動板式可変容量圧縮機に適用でき、とくに小型化、信頼性の向上、耐久性、静粛性の改善、コストダウンの要求が高い車両用の分野、中でも、車両用空調装置に用いて好適なものである。

本発明における揺動板回転阻止機構を備えた揺動板式可変容量圧縮機の基本構成の一例を示す圧縮機の縦断面図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機の別の運転状態における縦断面図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機の揺動板回転阻止機構を含む要部の分解斜視図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機の一形態例を示す部分縦断面図（図４（Ａ））および部分正面図（図４（Ｂ））である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機の別の形態例を示す部分正面図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機に対し、揺動板および外輪と斜板との間の相対回転可能構造を改良した揺動板式可変容量圧縮機の縦断面図である。 図６の揺動板式可変容量圧縮機の揺動板回転阻止機構を含む要部の分解斜視図である。 図８（Ａ）は、図１の圧縮機における揺動板および外輪と斜板との間の相対回転可能構造を示す部分縦断面図、図８（Ｂ）は、図６の圧縮機における揺動板および外輪と斜板との間の相対回転可能構造を示す部分縦断面図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機のさらに別の形態例を示す部分正面図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機のさらに別の形態例を示す部分正面図であり、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は互いに異なる例を示している。 図１の揺動板式可変容量圧縮機のさらに別の形態例を示す部分正面図である。

符号の説明

１、１ａ 揺動板式可変容量圧縮機
２ ハウジング
３ フロントハウジング
４ リアハウジング
５ 回転主軸
５ａ 中心軸
６ ロータ
７ ヒンジ機構
８ 斜板
９ シリンダボア
１０ ピストン
１１ コネクティングロッド
１２、１２ａ 揺動板
１３ 吸入室
１４ バルブプレート
１５ 吸入孔
１６ 吐出孔
１７ 吐出室
２１ 揺動板の回転阻止機構
２２、２３、２９、３３ 軸受（ラジアル軸受）
２４ スリーブ
２５ ボール
２６ 内輪のガイド溝
２７ 内輪
２８ 外輪のガイド溝
３０、３０ａ 外輪
３１、３２ スラスト軸受
４１ ボールガイド
４２、４３ ガイド溝の軸
４４ 揺動中心を通る平面
４５ 一対のボールガイド
４６ 内、外輪に形成されたガイド溝の軸
４７ 回転主軸の中心軸を含む平面
５１ 揺動板の円筒部
５２ 円管部
６１ 一対のボールガイド
６２ 外輪動力伝達方向
６３ 一方のボールガイド
６４ ガイド溝の軸
６５ 回転主軸の中心軸を含む平面
７１ 一対のボールガイド
７２ ガイド溝の軸
８１ 一対のボールガイド
８２ ガイド溝の軸
８３ 回転主軸の中心軸を含む平面

Claims (8)

1. シリンダボア内に往復動可能に挿入されたピストンと、回転主軸とともに回転され該主軸に対し変角可能に支持された斜板と、前記ピストンに連結され前記斜板の回転運動が自身の揺動運動へと変換され該揺動運動を前記ピストンに伝達してピストンを往復動させる揺動板と、該揺動板の回転阻止機構とを備えた揺動板式可変容量圧縮機において、
   前記揺動板回転阻止機構を、（ａ）ハウジング内に回転は阻止されるが軸方向に移動可能に設けられ、動力伝達用に設けられた複数のボールをガイドするための複数のガイド溝を有する内輪と、（ｂ）前記内輪の各ガイド溝に対向する位置に前記ボールをガイドするための複数のガイド溝を有し、外周に前記揺動板が連結されて前記揺動板とともに揺動可能に支持された外輪と、（ｃ）前記内輪および外輪に形成された互いに対向するガイド溝によって保持され、該ガイド溝間で圧縮されることにより動力伝達を行う複数のボールと、を有する機構から構成するとともに、
   前記外輪に連結された遥動板に、前記斜板の軸方向に延びる円筒部を設け、斜板と遥動板および外輪との間の相対回転構造において、斜板を、外輪に対して相対回転可能に支持させることなく、少なくとも前記円筒部と斜板内径部との間に介装された軸受を介して、揺動板に対してのみ相対回転可能に支持させたことを特徴とする揺動板式可変容量圧縮機。
2. 前記揺動板回転阻止機構が、さらに（ｄ）前記揺動板の揺動運動の揺動中心部材として機能し、前記回転主軸上に該回転主軸に対し相対回転および軸方向に移動可能に設けられ、前記内輪に該内輪とともに軸方向に移動可能に係合されたスリーブを有し、前記外輪が該スリーブに揺動可能に支持されている、請求項１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
3. 前記揺動板回転阻止機構の内輪および外輪の互いに対向するガイド溝が、回転主軸の中心軸に対して３０〜６０度の相対角度をもって形成され、かつ一つのボールガイドを構成する、互いに対向するガイド溝が、内輪の軸と外輪の軸との相対角度がゼロの状態にて主軸に垂直でかつ揺動板の揺動中心を通る平面に対し対称形態になるように配置されている、請求項１または２に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
4. 前記揺動板回転阻止機構の複数のボールガイドのうち、隣り合った２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイドが互いに平行に配置されている、請求項３に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
5. 前記互いに平行に配置された一対のボールガイドが、回転主軸の中心軸を含む平面に対して対称に配置されている、請求項４に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
6. 前記互いに平行に配置された一対のボールガイドのうち一方のボールガイドを形成するガイド溝が、その軸が回転主軸の中心軸を含む平面上に位置するように配置されている、請求項４に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
7. 前記揺動板回転阻止機構の複数のボールガイドのうち、回転主軸を間に回転主軸に対しておおよそ対称に配置された２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイドが互いに平行に配置されている、請求項３に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
8. 前記互いに平行に配置された一対のボールガイドが、それらボールガイドを形成するガイド溝の軸が回転主軸の中心軸を含む平面上に位置するように配置されている、請求項７に記載の揺動板式可変容量圧縮機。

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