JP2011027013A - 可変容量斜板式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトの曲がり量を軽減することによって容量制御を安定化させると共に、圧縮機の軽量化を図ることが可能な可変容量斜板式圧縮機を提供する
【解決手段】可変容量斜板式圧縮機１は、クランク室７を貫通してハウジング５に回転自在に支持されたシャフト８と、シャフト８が挿通される開口部を有すると共にクランク室７に配されてシャフト８の回転に同期して回転する斜板９と、斜板９の周縁に係留され斜板９の回転に伴いハウジング５に形成されたシリンダボア１１内を往復摺動するピストン１２とを有している。斜板９は、リンクピン１０を介してシャフト８に対して傾動可能に連結されている。リンクピン１０がシャフト８の貫通孔８ｃに圧入されている部分は、貫通孔８ｃの軸方向の中心に対して対称に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シャフトに支持部材を介して斜板が取り付けられる可変容量斜板式圧縮機において、特に、シャフトに作用する緊縛力の非対称性によって生じるシャフトの曲がり量の軽減を図った可変容量斜板式圧縮機に関する。

可変容量斜板式圧縮機として、シャフトに設けられた貫通孔に支持部材を密着固定し、この支持部材に傾斜角を変更可能とするリング状の斜板を連結した構造を有する圧縮機が知られている。
このような圧縮機は、シャフトの外周面に滑り部材が支持部材を跨いで摺動可能に取り付けられ、滑り部材にシャフトから延出した支持部材との干渉を防止する逃げ部が設けられている。

この支持部材は、シャフトに設けられた貫通孔に圧入される場合が多いが、挿入始端側は、シャフトの外周面から突出しないように挿入量が決められて固定されている。

このような可変容量斜板式圧縮機の一例として、圧縮機シャフトに対する傾斜が調節可能で、前記圧縮機シャフトによって駆動される斜板を備え、該環状ディスクは圧縮機シャフト上に軸方向に案内される滑り部材と、駆動力を伝達するドライバとの両方に連接し、複数のピストンは各々環状ディスクが滑り係合する連接部を有し、環状ディスクは環状ディスクの形態をしており、その円周上の一点には少なくとも径方向内方に開いた係合空間を有し、前記係合空間には圧縮機シャフトにしっかりと接続されたドライバの頭部が係合される斜板式往復ピストン圧縮機が知られている（特許文献１参照）。

特許第３１８８７１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された斜板式往復ピストン圧縮機においては、図７（ａ）に示すように、ドライバ１３０の圧入されている領域が、ドライバ１３０を挿入する貫通孔６０の軸方向の中心（貫通孔６０の軸心と圧縮機シャフト５０の軸心との交点）から見て、ドライバ１３０が挿入される側においては、挿入側の開口部にかけて確保されているのに対し（寸法Ａの領域）、ドライバ１３０の挿入先端側においては、ドライバ１３０の先端が貫通孔６０から突出しないように固定されるため、ドライバ１３０の挿入先端側の開口部にかけて確保されていない（寸法Ｂの領域）。即ち、圧縮機シャフト５０に対するドライバ１３０の圧入されている領域が、ドライバ１３０を挿入する貫通孔６０の軸方向の中心（貫通孔６０の軸心と圧縮機シャフト５０の軸心との交点）に対して非対称である。

このようなドライバ１３０の圧入領域の非対称性は、図７（ｂ）に示すように、ドライバ１３０の挿入終端側と挿入始端側で圧縮機シャフト５０に作用する緊縛力の非対称性を招き、結果として圧入部周辺を頂点として圧縮機シャフト５０が弓なりに曲がってしまう。圧縮機シャフト５０が曲がるとシャフト上を摺動する滑り部材がスムーズに動けなくなり、容量制御が不安定となる不都合が懸念される。

このような圧縮機シャフト５０の曲がり量を減らすために、圧縮機シャフト５０の外径を大きくすることも考えられるが、圧縮機シャフト５０の外径を大きくすると圧縮機の重量が増大する不都合がある。

また、圧縮機シャフト５０における緊縛力の軽減のために、ドライバ１３０を圧縮機シャフト５０に対して垂直にして圧入することも考えられるが、依然として、ドライバ１３０の密着固定される領域の非対称性が改善されないため、圧縮機シャフト５０の曲がりを改善することができない不都合がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、シャフトの曲がり量を軽減することによって容量制御を安定化させると共に、圧縮機の軽量化を図ることが可能な可変容量斜板式圧縮機を提供することを主たる目的とする。

本発明の可変容量斜板式圧縮機は、クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトが挿通される開口部を有すると共に前記クランク室に配されて前記シャフトの回転に同期して回転する斜板と、前記斜板の周縁に係留され、前記斜板の回転に伴い前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復摺動するピストンとを有し、前記斜板は、支持部材を介して前記シャフトに対して傾動可能に連結され、前記斜板の傾斜角を変更することで前記ピストンのストローク量を可変させるようにしている可変容量斜板式圧縮機において、前記支持部材は、前記シャフトに設けられた貫通孔に密着固定され、前記支持部材の前記貫通孔に密着固定されている部分は、前記貫通孔の軸方向の中心から前記支持部材の挿入始端側で密着固定されている領域と、前記貫通孔の軸方向の中心から前記支持部材の挿入終端側で密着固定されている領域とが等しく設定されていることを特徴としている。

ここで、貫通孔における支持部材の密着固定は、貫通孔に支持部材を圧入する場合の他に、貫通孔を加熱膨張させて支持部材を嵌め入れ、冷却して固定する焼嵌めや、支持部材の冷却に伴う金属の熱収縮を利用して貫通孔に嵌め入れ固定する冷やし嵌めによって行うことができる。

貫通孔の軸方向の中心から支持部材の挿入始端側で密着固定されている領域と、貫通孔の軸方向の中心から支持部材の挿入終端側で密着固定されている領域とが等しく設定されることで、シャフトに作用する緊縛力の非対称性が緩和されるため、シャフトの曲がり量の軽減を図り容量制御を安定化させることができる。
さらに、非対称性が改善されることによってシャフトの外径を大きくする必要がなくなるため、可変容量斜板式圧縮機の軽量化を図ることができる。

上述した構成は、支持部材が１本の場合でも複数の場合でも同様の構成とすることでシャフトに作用する緊縛力の非対称性の緩和に有効であるが、特に支持部材が１本である場合には、次のような構成に限定してもよい。
すなわち、本発明に係る可変容量斜板式圧縮機は、クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトが挿通される開口部を有すると共に前記クランク室に配されて前記シャフトの回転に同期して回転する斜板と、前記斜板の周縁に係留され、前記斜板の回転に伴い前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復摺動するピストンとを有し、前記斜板は、支持部材を介して前記シャフトに対して傾動可能に連結され、前記斜板の傾斜角を変更することで前記ピストンのストローク量を可変させるようにしている可変容量斜板式圧縮機において、前記支持部材は、前記シャフトに設けられた貫通孔に密着固定され、前記貫通孔は、その中心軸が前記シャフトの中心軸と交差するように設けられ、前記支持部材の前記貫通孔に密着固定されている部分は、前記貫通孔の中心軸と前記シャフトの中心軸との交点に対して対称としてもよい。

貫通孔の中心軸は前記シャフトの中心軸と交差するように設けられるため、前記支持部材が１本で構成される場合には、支持部材の貫通孔に密着固定されている部分がシャフトの中心軸に対して対称に形成されることから、シャフトの曲がり量の軽減を図り容量制御を安定化させることができる。

尚、上述した密着固定される領域を形成するために、前記支持部材を、前記斜板に直接又は摺接部材を介して係合される頭部と、前記シャフトに挿入される基部と、その間に設けられる中間部とを一体に形成して構成し、前記貫通孔の径を一定に形成し、前記支持部材の前記貫通孔に密着固定される部分を、前記基部の径を密着固定される領域で大きくすることで構成してもよい。

また、前記支持部材を、前記斜板に直接又は摺接部材を介して係合される頭部と、前記シャフトに挿入される基部と、その間に設けられる中間部とを一体に形成して構成し、前記基部の径を一定に形成し、前記支持部材の前記貫通孔に密着固定される部分を、前記貫通孔の径を密着固定される領域で小さくすることで構成してもよい。

以上本発明によれば、貫通孔の軸方向の中心から支持部材の挿入始端側で密着固定されている領域と、貫通孔の軸方向の中心から支持部材の挿入終端側で密着固定されている領域とが等しく設定されているので、シャフトが受ける緊縛力の非対称性が解消され、可変容量斜板式圧縮機の重量を増すことなくシャフトの曲がり量を軽減することができ、同圧縮機において発生する振動の低減を図ることが可能となる。
また、特に、１本の支持部材でシャフトと斜板が連結されているときにおいては、貫通孔の中心軸とシャフトの中心軸との交点に対して対称に支持部材を貫通孔に密着固定することで、非対称性による上記不都合を解消することができる。
さらに、シャフトの曲がり量が軽減されることによって、滑り部材の摺動が阻害されず、斜板の傾転運動がスムーズになり、容量制御の安定化を図ることが可能となる。

図１は、本発明の可変容量斜板式圧縮機の全体構成を表した構成図である。 図２は、本発明の可変容量斜板式圧縮機のシャフト、リンクピン、及び斜板の連結状態を示す斜視図である。 図３は、実施例１における可変容量斜板式圧縮機のシャフト、リンクピン、及び斜板の連結状態を示す構成であり、（ａ）は、シャフトの中心軸に対して垂直方向から見た状態を示す断面図である。（ｂ）は、リンクピンの中間部を拡大した拡大図である。 図４は、図３（ａ）のＩ-Ｉ線で切断した断面図である。 図５は、リンクピンが圧入される貫通孔の圧入領域を示した図であり、（ａ）貫通孔の軸方向の中心とリンクピンの圧入領域を表した図である。（ｂ）は、貫通孔の中心軸とシャフトの中心軸との交点とリンクピンの圧入領域を表した図である。 図６は、実施例２における可変容量斜板式圧縮機のシャフト、リンクピン、及び斜板の連結状態を示す構成であり、（ａ）は、シャフトの中心軸に対して垂直方向から見た状態を示す断面図である。（ｂ）は、貫通孔の拡大図である。 図７（ａ）は、従来の可変容量斜板式圧縮機における環状ディスクとドライバの部分図である。（ｂ）は、圧縮機シャフトが弓なりに変形することを示したイメージ図である。

以下、本発明の可変容量斜板式圧縮機について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の可変容量斜板式圧縮機１は、シリンダブロック６と、このシリンダブロック６のリア側（図中、右側）にバルブプレート１４を介して組み付けられたシリンダヘッド４と、シリンダブロック６のフロント側（図中、左側）を閉塞するように組み付けられてクランク室７を画成するフロントヘッド２とを有して構成されており、これらフロントヘッド２、シリンダブロック６、バルブプレート１４、及びシリンダヘッド４によりハウジング５が形成されている。

フロントヘッド２とシリンダブロック６とによって画設されるクランク室７には、一端がフロントヘッド２から突出してプーリなどの図示しない動力伝達部材が固定されるシャフト８が収容されている。このシャフト８の一端側は、フロントヘッド２の中央の外方へ突出するボス部５ａを挿通するように設けられており、ボス部５ａの内面にかけて設けられたシャフトシール１９、ラジアル軸受２０と、フロントヘッド２の内面に設けられたスラスト軸受２１とを介して回転自在に支持されている。また、シャフト８の他端は、シリンダブロック６の中央に形成された凹部２２にラジアル軸受２３及びスラスト軸受２４を介して回転自在に支持されている。

シリンダブロック６には、シャフト８を挿入する前記凹部２２とこの凹部２２を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア１１とが形成されている。そして、それぞれのシリンダボア１１内には、ピストン１２が往復摺動可能に挿入されている。

図２及び図３にも示されるように、シャフト８にはリンクピン（支持部材に対応）１０を介して斜板９が傾動可能に連結され、この斜板９の周縁部分に一対のシュー２５を介してクランク室７に突出したピストン１２の尾部１２ａが係留されている。したがって、シャフト８が回転すると、これに同期して斜板９が一体に回転し、この回転運動がシュー２５を介してピストン１２の往復直線運動に変換され、ピストン１２の往復動により、シリンダボア１１内においてピストン１２とバルブプレート１４との間に形成された圧縮室の容積が変更され、吸入室１６から吸引した冷媒を吐出室１７を介して吐出口１８から送出する。

前記リンクピン１０は、クランク室７に表出するシャフト８の中間部８ａに設けられている。この中間部８ａは、シャフト８の径を拡大することによって形成されているもので、フロント側の端部にフランジ部８ｂが形成され、このフランジ部８ｂが前記スラスト軸受２１を介してフロントヘッド２の内面に回転自在に支持されている。また、シャフト８のリア側の端部も前記スラスト軸受２４を介してシリンダブロック６の対峙面に回転自在に支持されている。

リンクピン１０は、シャフト８の軸芯をよぎるように固設されており、中間部８ａに形成された貫通孔８ｃに圧入等によって固着された基部１０ａと、この基部１０ａに続いて形成された中間部１０ｂと、中間部１０ｂに続く自由端において球形に形成された頭部１０ｃとを有して構成され、頭部１０ｃを斜板９に形成された係合孔９ａに係合させることで斜板９の傾動を許容している。

図３及び図４に示すように、シャフト８には、滑り部材２６（摺接部材に対応）が摺動自在に外嵌され、この滑り部材２６には、１８０°の位相間隔で径方向に突設した２本のアーム部２６ａが圧入等により固設されている。さらに、滑り部材２６には、シャフト８の軸方向への摺動を阻害しないようにリンクピン１０を挿通する長孔２６ｂが形成されている。このアーム部２６ａは、斜板９の内面に当接しない範囲で突設されており、アーム部２６ａに形成された支持孔２６ｃとこのアーム部２６ａと対峙する斜板９の部位に形成された支持孔９ｃとに架設される支持ピン２７によって斜板９と相対回転可能に連結されている。即ち、斜板９は、滑り部材２６に対して、支持ピン２７を中心に傾動可能に連結されている。

支持ピン２７は、アーム部２６ａ及び斜板９のいずれか一方の支持孔２６ｃ，９ｃに圧入され、他方の支持孔に対して有嵌されているもので、支持ピン２７の脱落やずれを防ぐと共に斜板９のスムーズな傾動運動を確保するようにしている。

したがって、シャフト８が回転すると、支持ピン２７が斜板９の支持孔９ｃと滑り部材２６の支持孔２６ｃのうち有嵌されている側の回転方向の内面に当接し、回転動力が支持ピン２７を介して斜板９に伝達される。

ここで、リンクピン１０が圧入される貫通孔８ｃの径は、一定に形成されている。これに対して、リンクピン１０の基部１０ａにおいて貫通孔８ｃに圧入される領域の径は、図３に示すように中間部１０ｂよりも大きく形成されている。
つまり、リンクピン１０の基部１０ａの圧入領域の径を大きくすることで、リンクピン１０が圧入される部分が決定される。

リンクピン１０が圧入される部分は、シャフト８に設けられた貫通孔８ｃの軸方向の中心に対して対称に設定されている。
すなわち、図５（ａ）に示すように、貫通孔８ｃの軸方向の中心８Ｄからリンクピン１０の挿入始端側で圧入されている領域１０ａａと、貫通孔８ｃの軸方向の中心８Ｄからリンクピン１０の挿入終端側で圧入されている領域１０ａｂとが等しく設定されている。

リンクピン１０のシャフト８における圧入以外の固着方法としては、貫通孔８ｃを加熱膨張させてリンクピン１０を嵌め入れ、冷却して固着させる焼嵌めや、リンクピン１０を冷やすことによって金属の熱収縮を利用し、貫通孔８ｃに嵌め入れて固着する冷やし嵌めであってもよい。

また、前述した貫通孔８ｃの外縁部における応力集中を防ぐため、貫通孔８ｃと中間部１０ｂとの間は、たとえば、それぞれの許容限界寸法内に仕上げられた穴と軸とをはめ合わせるとき、その実寸法によって隙間ができることもあり、シメシロのできることもある中間ばめにされていることが望ましく、具体的には、約０．０１５ｍｍの間隔を生じさせて実施することができる。

尚、以上で説明した構成は、リンクピン１０が複数本設けられた場合にも利用することもできるが、特にリンクピン１０が１本で構成される場合には、貫通孔８ｃは、図５（ｂ）に示すように、その中心軸８Ｅがシャフト８の中心軸８Ｆと交差するように設けられ、リンクピン１０の貫通孔８ｃに圧入されている部分は、貫通孔８ｃの中心軸８Ｅとシャフト８の中心軸８Ｆとの交点８Ｇに対して対称となるように設定するとよい。

以上のように、リンクピン１０の基部１０ａの径を大きくすることによって、貫通孔８ｃに圧入する長さを調節してシャフト８の軸方向の中心に対して対称に挿入することで、シャフト８に作用する緊縛力の不均衡を改善することができるためシャフト８の曲がり量を軽減することが可能となる。また、シャフト８の曲がり量が改善されるため、可変容量斜板式圧縮機１に生じる振れを改善することが可能となる。
さらに、シャフト８の外径を大きくする必要がないため、可変容量斜板式圧縮機１の軽量化を図ることが可能となる。
また、シャフト８の曲がり量が軽減されることによって、シャフト８の外周面に装着された滑り部材２６の摺動が阻害されず、斜板９の傾転運動がスムーズになり、容量制御の安定化を図ることが可能となる。
さらにまた、貫通孔８ｃと中間部１０ｂとの間が中間ばめにされることによって、リンクピン１０の挿入終端側の圧入部外における緊縛力が小さくなるため、貫通孔８ｃにおける応力集中が低減し、外縁部の信頼性の向上を図ることが可能となる。

実施例１では、リンクピン１０の基部１０ａの径の大きさを中間部１０ｂの径よりも大きくすることでリンクピン１０の圧入領域を設定したが、基部１０ａの径を一定に設定し、貫通孔８ｃの径を圧入領域で小さくすることで圧入領域を設定することもできる。

具体的には、貫通孔８ｃは、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、圧入領域８ｈと、外縁部８ｉとから構成され、圧入領域８ｈが外縁部８ｉよりも内径を小さく形成されることによって、リンクピン１０が圧入される領域を設定する。尚、他の構成は前記構成例と同じであるので、同一箇所に同一符号を付して説明を省略する。このような構成においても前記構成例と同様の作用効果が得ることが可能となる。

尚、実施例１および実施例２で説明した可変容量斜板式圧縮機１において、リンクピン１０は、シャフト８に対して傾斜角度があるようにして圧入されたが、リンクピン１０を垂直にしてシャフト８に圧入しても実施することもできる。

１ 可変容量斜板式圧縮機
５ ハウジング
６ シリンダブロック
７ クランク室
８ シャフト
８ｃ 貫通孔
８Ｄ 貫通孔の軸方向の中心
８Ｅ 貫通孔の中心軸
８Ｆ シャフトの中心軸
８Ｇ 貫通孔の中心軸とシャフトの中心軸との交点
８ｈ 圧入領域
８ｉ 外縁部
９ 斜板
１０ リンクピン
１０ａ 基部
１０ｂ 中間部
１０ｃ 頭部
１０ａａ 挿入始端側で圧入されている領域
１０ａｂ 挿入終端側で圧入されている領域
１１ シリンダボア
１２ ピストン
２６ 滑り部材

Claims (4)

1. クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトが挿通される開口部を有すると共に前記クランク室に配されて前記シャフトの回転に同期して回転する斜板と、前記斜板の周縁に係留され、前記斜板の回転に伴い前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復摺動するピストンとを有し、
   前記斜板は、支持部材を介して前記シャフトに対して傾動可能に連結され、
   前記斜板の傾斜角を変更することで前記ピストンのストローク量を可変させるようにしている可変容量斜板式圧縮機において、
   前記支持部材は、前記シャフトに設けられた貫通孔に密着固定され、前記支持部材の前記貫通孔に密着固定されている部分は、前記貫通孔の軸方向の中心から前記支持部材の挿入始端側で密着固定されている領域と、前記貫通孔の軸方向の中心から前記支持部材の挿入終端側で密着固定されている領域とが等しく設定されていることを特徴とする可変容量斜板式圧縮機。
2. クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、前記シャフトが挿通される開口部を有すると共に前記クランク室に配されて前記シャフトの回転に同期して回転する斜板と、前記斜板の周縁に係留され、前記斜板の回転に伴い前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復摺動するピストンとを有し、
   前記斜板は、支持部材を介して前記シャフトに対して傾動可能に連結され、
   前記斜板の傾斜角を変更することで前記ピストンのストローク量を可変させるようにしている可変容量斜板式圧縮機において、
   前記支持部材は、前記シャフトに設けられた貫通孔に密着固定され、前記貫通孔は、その中心軸が前記シャフトの中心軸と交差するように設けられ、前記支持部材の前記貫通孔に密着固定されている部分は、前記貫通孔の中心軸と前記シャフトの中心軸との交点に対して対称となっていることを特徴とする可変容量斜板式圧縮機。
3. 前記支持部材は、前記斜板に直接又は摺接部材を介して係合される頭部と、前記シャフトに挿入される基部と、その間に設けられる中間部とを一体に形成して構成され、前記貫通孔は径が一定に形成され、前記支持部材の前記貫通孔に密着固定される部分は、前記基部の径を密着固定される領域で大きくすることで構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の可変容量斜版式圧縮機。
4. 前記支持部材は、前記斜板に直接又は摺接部材を介して係合される頭部と、前記シャフトに挿入される基部と、その間に設けられる中間部とを一体に形成して構成され、前記基部は径が一定に形成され、前記支持部材の前記貫通孔に密着固定される部分は、前記貫通孔の径を密着固定される領域で小さくすることで構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の可変容量斜版式圧縮機。

Images