JP2946652B2 - Variable displacement swash plate type compressor - Google Patents

Variable displacement swash plate type compressor

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JP2946652B2
JP2946652B2 JP2162944A JP16294490A JP2946652B2 JP 2946652 B2 JP2946652 B2 JP 2946652B2 JP 2162944 A JP2162944 A JP 2162944A JP 16294490 A JP16294490 A JP 16294490A JP 2946652 B2 JP2946652 B2 JP 2946652B2
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swash plate
inclination angle
control
force
compressor
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寛之 林
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車用の空調装置における冷媒圧
縮に使用するのに適した斜板型圧縮機の、特に容量制御
に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a swash plate type compressor suitable for use in, for example, refrigerant compression in an air conditioner for an automobile, and particularly to capacity control.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

本発明者等は、先に、可変容量式の斜板型圧縮機にお
いて、容量制御のために斜板の傾斜角を変更する方式と
して、制御流体圧によって圧縮機の軸方向に移動可能な
スプールを設け、該スプールによって斜板の中心の軸方
向位置を変更すると同時に、斜板の傾斜角が連動して変
わるようにした容量制御機構を提案した。
SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention have previously proposed a variable displacement type swash plate type compressor in which a swash plate inclination angle is changed for capacity control by a spool which can be moved in the axial direction of the compressor by control fluid pressure. The present invention proposes a capacity control mechanism in which the axial position of the center of the swash plate is changed by the spool and the inclination angle of the swash plate changes in conjunction with the spool.

圧縮機の容量を変える際に、斜板の傾斜角のみなら
ず、斜板の中心の軸方向位置までも変えるようにしたの
は、斜板によって軸方向に往復駆動される多数のピスト
ンが、それぞれの両端を、軸方向の左右に配置された2
つのシリンダブロックの対応する各シリンダに挿入して
いる双頭のピストンであり、斜板の傾斜角を小となして
圧縮機の吐出容量を減少させるときに、単に斜板の傾斜
角だけを小とすると、左右の各シリンダで行程体積が同
時に同じように減少すると共に、ピストン両端のヘッド
クリアランスが増大するので、吐出容量が十分小さくな
る前に、左右共に吐出弁を押し開くだけの圧縮が行なわ
れなくなり、吐出容量が小さい領域での圧縮機の容量制
御ができなくなるためである。
When changing the capacity of the compressor, not only the inclination angle of the swash plate but also the axial position of the center of the swash plate was changed because a large number of pistons reciprocally driven in the axial direction by the swash plate, Both ends are arranged on the left and right in the axial direction.
A double-headed piston inserted in each cylinder corresponding to one cylinder block.When reducing the inclination angle of the swash plate to reduce the discharge capacity of the compressor, only the inclination angle of the swash plate is reduced. Then, the stroke volumes of the left and right cylinders are simultaneously reduced in the same manner, and the head clearances at both ends of the pistons are increased. Thus, before the discharge capacity becomes sufficiently small, compression is performed to push and open the discharge valves on both the left and right sides. This is because the capacity of the compressor cannot be controlled in a region where the discharge capacity is small.

斜板の傾斜角を変更すると同時に、それと連動して斜
板の中心の軸方向を移動させ、多数の双頭のピストンを
軸方向の左右いずれか一方の側へ偏よらせることによ
り、その一方の側ではピストンのヘッドクリアランスが
増大せず、吐出容量が減少するように制御されて斜板の
傾斜角が小となり、ピストンの行程体積が減少しても、
吐出弁を押し開くだけの高い圧縮が行われる。他方の側
ではピストンのヘッドクリアランスが増大して有効な圧
縮仕事が行なわれなくなるものの、前記一方の側での有
効な圧縮仕事により、圧縮機全体としては小吐出容量の
領域までも吐出容量制御が可能となる利点がある。
At the same time as changing the inclination angle of the swash plate, the center of the swash plate is moved in the axial direction in conjunction with it, and a large number of double-headed pistons are biased to one of the left and right sides in the axial direction. On the side, the head clearance of the piston does not increase, the discharge capacity is controlled to decrease, the inclination angle of the swash plate becomes small, and even if the stroke volume of the piston decreases,
High compression is performed to push and open the discharge valve. On the other side, the head clearance of the piston is increased and effective compression work is not performed. However, the effective compression work on the one side can control the discharge capacity even in a small discharge capacity area as a whole compressor. There are advantages that are possible.

このようなタイプの可変容量式斜板型圧縮機において
斜板の中心の軸方向位置を制御し、同時に斜板の傾斜角
を変更させるための制御スプールは、ピストン状のもの
であって、その一方の側には、例えば圧縮された冷媒の
吐出側の圧力を制御弁によって必要な大きさに調圧して
得られた圧力が利用していて、それがスプールを軸方向
に動かす前述の制御流体圧となっており、その制御流体
圧と、スプールの他方の側に作用している吸入冷媒の圧
力との差圧が、制御力として斜板の支持部に対し軸方向
に作用する。
In such a type of variable displacement swash plate compressor, the control spool for controlling the axial position of the center of the swash plate and simultaneously changing the inclination angle of the swash plate is a piston-shaped control spool. On one side, for example, the pressure obtained by adjusting the pressure on the discharge side of the compressed refrigerant to a required level by a control valve is used, and the control fluid moves the spool in the axial direction. And the pressure difference between the control fluid pressure and the pressure of the suction refrigerant acting on the other side of the spool acts as a control force in the axial direction on the support portion of the swash plate.

前記の制御力と反対方向に、あるいは同じ方向に作用
する力には色々なものがあり、斜板の中心の位置、従っ
て斜板の傾斜角は、それらの色々な力の釣合った状態と
して決まるのである。制御力以外の力の主なものとして
は、ピストンの往復動の慣性力、ピストンにより圧縮さ
れる流体(冷媒)の圧縮力(圧縮反力)、制御機構の摺
動部分に作用する摩擦力、傾斜角を与えられた斜板が軸
と共に回転する時に、傾斜角を小さくする方向に作用す
る遠心力、スプールの動きを規制するために設けられる
ことがある発条の圧縮力(圧縮反力)、等がある。
There are various types of forces acting in the opposite direction or in the same direction as the above-mentioned control force, and the position of the center of the swash plate, and thus the inclination angle of the swash plate, is determined as a state in which the various forces are balanced. It is decided. The main forces other than the control force are the inertial force of the reciprocating motion of the piston, the compression force (compression reaction force) of the fluid (refrigerant) compressed by the piston, the friction force acting on the sliding part of the control mechanism, The centrifugal force acting in the direction to decrease the inclination angle when the swash plate given the inclination angle rotates together with the shaft, the compression force (compression reaction force) of the sprung which is sometimes provided to regulate the movement of the spool, Etc.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

圧縮機の吐出容量を小さくするということは、斜板の
傾斜角を小さくしようという方向に働らく斜板の遠心力
やピストンの圧縮力、あるいは発条の圧縮力等に抗して
加えていた前記スプールへの制御流体圧、したがって制
御力を減少させることにより、前記の遠心力等がピスト
ンの慣性力や機構の摩擦力等に打ち勝って、斜板の傾斜
角を小さくするのを待つということである。
Reducing the discharge capacity of the compressor means that the centrifugal force of the swash plate, the compression force of the piston, or the compression force of the sprung plate acting in the direction of reducing the inclination angle of the swash plate have been added. By reducing the control fluid pressure on the spool, and thus the control force, the centrifugal force and the like overcome the inertial force of the piston and the frictional force of the mechanism, and wait for the inclination angle of the swash plate to decrease. is there.

圧縮機の吐出容量が大きくなっているときは前記の制
御流体圧も大きくなり、制御力の作用が支配的となるか
ら問題は生じないが、前述のように、吐出容量の小さい
領域では制御力が小さくなるために、相対的に他の力の
方が支配的となることがある。
When the discharge capacity of the compressor is large, the control fluid pressure is also large, and there is no problem because the action of the control force is dominant. The other forces may be dominant relative to each other because of the smaller.

吐出容量を小さくする必要があるのは圧縮機の回転数
が上昇している時に多いが、そのような時にはピストン
の往復動の速度も上昇していて慣性力が大きくなってい
るので、それが斜板の傾斜角を増大させる方向に作用
し、すでに小さくなっている制御流体圧を更に微小に変
化させても、スプールがそれに応答(追従)しなくな
り、高速回転時には吐出容量を小さくすることが不可能
になるという状態が起り得る。
It is often necessary to reduce the discharge capacity when the rotational speed of the compressor is increasing, but in such cases, the reciprocating speed of the piston also increases and the inertia force increases, so that Acting in the direction of increasing the inclination angle of the swash plate, even if the already reduced control fluid pressure is changed more minutely, the spool does not respond (follow), and the discharge capacity can be reduced at high speed rotation. A situation can occur where it becomes impossible.

自動車用に限らず空調装置の場合、空調負荷は空調装
置の立上り時には大きいものの、室内の温度が目標温度
に達した後は空調負荷が小さくなるので、その後の室内
温度を一定に保つためには、冷媒圧縮機を小吐出容量の
領域で微細に吐出容量を変更する制御を行なうことが必
要になる。自動車の場合は圧縮機の駆動力源が走行用エ
ンジンであるから、走行条件に応じて絶えずエンジンの
回転数が低回転から高回転まで変化するので、前記のよ
うな圧縮機の小吐出容量域における制御には、特に高い
応答性が要求される。
In the case of air conditioners not only for automobiles, the air conditioning load is large when the air conditioner starts up, but the air conditioning load decreases after the indoor temperature reaches the target temperature. In addition, it is necessary to control the refrigerant compressor to finely change the discharge capacity in a small discharge capacity area. In the case of automobiles, the driving force source of the compressor is a running engine, so the engine speed constantly changes from low to high according to running conditions. , A particularly high response is required.

そこで本発明は、この種の圧縮機における高回転時の
小吐出容量域における制御の応答性を確保することを、
発明の解決課題とするものである。
Therefore, the present invention is to secure control responsiveness in a small discharge capacity region at the time of high rotation in this kind of compressor,
It is a solution of the invention.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は前記の課題を解決するために、内部にシリン
ダボアを有するシリンダブロックと、 前記シリンダブロック内に軸受けされた回転軸と、 前記回転軸に対して傾斜可能に取付けられた斜板と、 前記シリンダボアに挿入され前記斜板によって軸方向
に往復駆動されて前記シリンダボアの中に流体を圧縮す
る作動室を形成するピストンと、 前記斜板の中心を支持してそれを軸方向に移動させる
ことにより前記斜板を任意の傾斜角まで傾斜させて吐出
容量を変更させる支持部材と、 前記斜板の中心平面からオフセットして表裏アンバラ
ンスに前記斜板に設けられ、前記斜板の傾斜角が零とな
る方向に前記斜板を付勢する付勢力を発生すると共に、
前記斜板の傾斜角が零となっても更に同じ方向の付勢力
が残存するように形成されたバランスウェイトを少なく
とも1個備えていることを特徴とする可変容量式斜板型
圧縮機を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a cylinder block having a cylinder bore therein, a rotating shaft supported in the cylinder block, a swash plate attached to the rotating shaft so as to be tiltable, A piston that is inserted into a cylinder bore and is reciprocated in the axial direction by the swash plate to form a working chamber that compresses fluid in the cylinder bore; and by supporting the center of the swash plate and moving it in the axial direction. A support member for changing the discharge capacity by inclining the swash plate to an arbitrary inclination angle, and being provided on the swash plate in a front-to-back unbalance offset from a center plane of the swash plate, and the inclination angle of the swash plate being zero. While generating an urging force for urging the swash plate in a direction,
A variable displacement type swash plate type compressor comprising at least one balance weight formed so that the biasing force in the same direction remains even when the inclination angle of the swash plate becomes zero. I do.

〔作 用〕(Operation)

本発明の圧縮機は前記手段の項に記載したような構成
を有するので、通常は従来のこの種の圧縮機と同様に流
体を圧縮するが、問題となる高速回転時の低吐出容量へ
の制御において、ピストンの慣性力に起因するモーメン
トが、斜板の傾斜角が小さくなるのを阻げても、そのモ
ーメントに打ち勝つモーメントが斜板に特設されたバラ
ンスウェイトにより発生するので、斜板は支持部材の軸
方向移動に応じて忠実に傾斜角を変更し、低吐出容量域
の微小な容量変化が可能となる。
Since the compressor of the present invention has the configuration described in the section of the above-described means, it normally compresses the fluid in the same manner as a conventional compressor of this type, but it is necessary to reduce the discharge capacity during high-speed rotation, which is a problem. In the control, even if the moment due to the inertial force of the piston prevents the inclination angle of the swash plate from decreasing, the moment to overcome the moment is generated by the balance weight specially provided for the swash plate. The inclination angle is faithfully changed in accordance with the axial movement of the support member, and a minute change in the capacity in a low discharge capacity range becomes possible.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明による可変容量式斜板型圧縮機の実施
例の縦断面を示したもので、そのシリンダブロックは、
フロントシリンダブロック1とリヤシリンダブロック2
からなり、その前後にフロントハウジング3とリヤハウ
ジング4が取付けられ、これらの各部分は数本の通しボ
ルト5によって一体的に締結されて本体を構成してい
る。前後のシリンダブロック1,2の対応位置には、それ
ぞれ数組のシリンダボア6,7が、仮想の円筒面上に等間
隔に並ぶように穿設されており、各対のシリンダボア6,
7にまたがって、各々1個の双頭のピストン8が挿入さ
れ、それらの両端面とシリンダボア6,7によって作動室
9,10を形成している。
FIG. 1 shows a longitudinal section of an embodiment of a variable displacement type swash plate type compressor according to the present invention.
Front cylinder block 1 and rear cylinder block 2
A front housing 3 and a rear housing 4 are attached to the front and rear thereof, and these parts are integrally fastened by several through bolts 5 to form a main body. At the corresponding positions of the front and rear cylinder blocks 1 and 2, several sets of cylinder bores 6 and 7 are bored at equal intervals on a virtual cylindrical surface.
One double-headed piston 8 is inserted over each of the pistons 7 and the working chamber is defined by their both end faces and cylinder bores 6 and 7.
9,10 are formed.

圧縮機本体の中心を通るように回転軸11が第1図の左
側から挿入され、図示されないエンジン等によって回転
駆動されると共に、前後のハウジング3,4やシリンダブ
ロック1に設けられた軸受によって支持される。シリン
ダブロック1,2の間には斜板室12が形成されており、こ
れは圧縮すべき流体、例えば空調装置用の冷媒ガスを図
示しない蒸発器等から受入れる室を兼ねている。そして
斜板室12は、ハウジング3,4内に設けられた吸入室13,14
と通路15,16によって連通している。前後のハウジング
3,4には吐出室17,18も形成されており、これらの吸入室
13,14及び吐出室17,18は、バルブプレート19,20に設け
られた図示されない吸入弁と吐出弁を介して、各作動室
9及び10と連通し得る。
A rotating shaft 11 is inserted from the left side of FIG. 1 so as to pass through the center of the compressor body, is driven to rotate by an engine (not shown), and is supported by bearings provided on the front and rear housings 3, 4 and the cylinder block 1. Is done. A swash plate chamber 12 is formed between the cylinder blocks 1 and 2, and also serves as a chamber for receiving a fluid to be compressed, for example, a refrigerant gas for an air conditioner from an evaporator (not shown) or the like. The swash plate chamber 12 is provided with suction chambers 13, 14 provided in the housings 3, 4.
And the passages 15 and 16. Front and rear housing
Discharge chambers 17 and 18 are also formed in 3, 4 and these suction chambers are formed.
The discharge chambers 13 and 14 and the discharge chambers 17 and 18 can communicate with the working chambers 9 and 10 via suction valves and discharge valves (not shown) provided on the valve plates 19 and 20.

斜板室12内には、全てのピストン8に対しシュー21を
介して同時に係合する円板形の斜板22が、回転軸11に摺
動可能に挿通された球状部分とスリーブ状部分を有する
支持部材23上で、傾斜可能に支持されている。斜板22に
はその左側に突出して一対の腕24が突出して設けられて
おり、2本の腕24の間に掛け渡されたピン軸25が、回転
軸11と一体化されたブロック26の斜のカム溝27に係合し
ている。したがって、支持部材23を軸方向に移動させる
と、その球状部分に支持されている斜板22の中心も軸方
向に移動するが、それによって斜板の腕24に設けられた
ピン軸25が回転軸のブロック26のカム溝27内を移動する
ことになるため、斜板22の傾斜角も同時に変化すること
になる。斜板22が傾くことによって、ピストン8の往復
動の行程が変化し、作動室9,10における行程体積も変化
する。
In the swash plate chamber 12, a disc-shaped swash plate 22 that simultaneously engages all the pistons 8 via the shoes 21 has a spherical portion and a sleeve-like portion slidably inserted through the rotating shaft 11. On the support member 23, it is tiltably supported. The swash plate 22 is provided with a pair of arms 24 projecting from the left side thereof, and a pin shaft 25 bridged between the two arms 24 is provided on a block 26 integrated with the rotation shaft 11. It is engaged with the oblique cam groove 27. Therefore, when the support member 23 is moved in the axial direction, the center of the swash plate 22 supported by the spherical portion also moves in the axial direction, whereby the pin shaft 25 provided on the arm 24 of the swash plate rotates. Since the swash plate 22 moves in the cam groove 27 of the shaft block 26, the inclination angle of the swash plate 22 also changes at the same time. When the swash plate 22 is tilted, the stroke of the reciprocating motion of the piston 8 changes, and the stroke volume in the working chambers 9 and 10 also changes.

このように、斜板22の傾斜角の変化は斜板22の軸方向
移動と連動して起こるので、ピストン8の行程が変化し
ても、リヤシリンダブロック2の作動室10において、ピ
ストン8の右端が上死点にあるときのヘッドクリアラン
スの値が殆ど変化しないように設計すれば、行程が小さ
くなるときフロント側の作動室9では吐出弁を押し開く
だけの圧縮圧力が発生しなくなっても、リヤ側の作動室
10では小吐出量ながら吐出弁を押し開く圧縮圧力が発生
し、小吐出容量の作動領域が確保される。
As described above, since the change in the inclination angle of the swash plate 22 occurs in conjunction with the axial movement of the swash plate 22, even if the stroke of the piston 8 changes, the piston 8 cannot be moved in the working chamber 10 of the rear cylinder block 2. If the head clearance is designed so that the value at the right end is at the top dead center is hardly changed, even if the compression pressure sufficient to push and open the discharge valve does not occur in the front working chamber 9 when the stroke becomes small. , Rear working chamber
In the case of 10, a compression pressure that pushes the discharge valve is generated while the discharge amount is small, and an operation region with a small discharge capacity is secured.

斜板22の傾斜角と中心の軸方向移動を起させるため
に、支持部材23には制御スプール28の円筒部分の端部が
スラスト軸受等を介して係合しており、スプール28のピ
ストン状円板部分は、リヤハウジング4に形成された制
御シリンダ29に挿入され、制御圧室30と前述の吸入室14
とを区画している。リヤハウジング4に付設された制御
弁31は、図示されない制御装置により操作され、吐出室
18の吐出圧(高圧)と斜板室12の吸入圧(低圧)との間
の任意の圧力を作り出し、これを制御流体圧として制御
圧室30に供給するようになっている。したがって、スプ
ール28は前記のように任意の大きさとなる制御流体圧と
略一定の吸入室14の圧力との差圧によって軸方向の制御
力を発生し、始めに述べたように他の色々な力との釣合
によって、斜板22の中心の軸方向位置及び傾斜角を変化
させることができる。
The end of the cylindrical portion of the control spool 28 is engaged with the support member 23 via a thrust bearing or the like in order to cause the inclination angle of the swash plate 22 and the axial movement of the center to occur. The disc portion is inserted into a control cylinder 29 formed in the rear housing 4 to control the control pressure chamber 30 and the aforementioned suction chamber 14.
And are divided. The control valve 31 attached to the rear housing 4 is operated by a control device (not shown) to
An arbitrary pressure between the discharge pressure (high pressure) of 18 and the suction pressure (low pressure) of the swash plate chamber 12 is created, and this is supplied to the control pressure chamber 30 as a control fluid pressure. Therefore, the spool 28 generates an axial control force by the differential pressure between the control fluid pressure having an arbitrary size and the substantially constant pressure of the suction chamber 14 as described above. By balancing with the force, the axial position and the inclination angle of the center of the swash plate 22 can be changed.

以上述べた構造は従来のこの種の圧縮機と実質的に同
じものであるが、本発明の特徴に対応して、第1図の実
施例では斜板22にバランスウェイト32及び33を設けてい
る。これらのバランスウェイト32,33は、いずれも円板
形の斜板22の中心平面からできるだけ離れた位置に各重
心ができるようにオフセットして、表裏アンバランスに
取付けられており、それによって、斜板22が回転軸11と
共に回転した時に、バランスウェイト32,33の重心に作
用する遠心力により、斜板22を立て起して傾斜角を小さ
くさせるように働くなるべく大きいモーメントが発生す
るような構成となっている。
The structure described above is substantially the same as that of a conventional compressor of this type, but in accordance with the features of the present invention, the swash plate 22 is provided with balance weights 32 and 33 in the embodiment of FIG. I have. These balance weights 32 and 33 are mounted on the front and back unbalances so that each center of gravity is formed at a position as far as possible from the center plane of the disc-shaped swash plate 22, so that the swash plate 22 is inclined. When the plate 22 rotates together with the rotating shaft 11, a centrifugal force acting on the center of gravity of the balance weights 32 and 33 generates a large moment that acts to raise the swash plate 22 and reduce the inclination angle. It has become.

次に、第1図に示された圧縮機の作動を、第2図をも
参照しながら説明する。いま制御弁31の作動によって斜
板22が任意の傾斜角βを与えられており、回転軸11と共
に角速度ωをもって回転駆動されているものとする。
Next, the operation of the compressor shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. Now, it is assumed that the swash plate 22 is given an arbitrary inclination angle β by the operation of the control valve 31, and is driven to rotate with the rotation shaft 11 at an angular velocity ω.

斜板22が傾斜した状態で回転軸11と共に回転すること
により、その周縁部に等間隔の位置でシュー21を介して
摺動係合しているピストン8は対になったシリンダボア
6,7の中で往復動し、吸入室13,14から作動室9,10へ吸入
される流体(冷媒)を圧縮する。作動室9,10内の各圧縮
圧力が吐出室17,18の圧力よりも高くなった時は、圧縮
された流体は図示しない吐出弁を押し開いて吐出室17,1
8へ押し出され、たとえば図示されない空調装置の凝縮
器へ送られる。
When the swash plate 22 rotates together with the rotating shaft 11 in an inclined state, the pistons 8 slidingly engaged with the peripheral edge of the swash plate 22 via the shoes 21 at equal intervals are arranged in a pair of cylinder bores.
It reciprocates in 6, 7 and compresses the fluid (refrigerant) drawn into the working chambers 9, 10 from the suction chambers 13, 14. When each compression pressure in the working chambers 9 and 10 becomes higher than the pressure in the discharge chambers 17 and 18, the compressed fluid pushes open a discharge valve (not shown) to open the discharge chambers 17 and 1.
It is extruded to 8 and sent to, for example, a condenser of an air conditioner (not shown).

斜板22が回転することによって、斜板22の周縁には第
2図に示すように遠心力FSが作用し、それによって傾斜
している斜板22を中心Oのまわりに立て起こそうとする
モーメントMSが発生する。そして、斜板22に取付けられ
たバランスウェイト32,33も、同様に遠心力FBによって
斜板22を起こそうとするモーメントMBを発生する。第2
図の場合においては、バランスウェイト32,33が腕34,35
によって斜板の中心平面からオフセットして、その重心
が角度Bだけ余分に傾いた位置にあるように偏って付設
されている。斜板22の中心面に関して、バランスウェイ
ト32,33の各裏面に当る位置にはバランスウェイトは設
けられておらず、その意味ではアンバランスな配置とな
っている。バランスウェイト32,33によるモーメントMB
は、斜板22の傾斜角βが0となった復原状態でも0とは
ならず、斜板22の中心Oのまわりに同じ方向で付勢しつ
づける。
By the swash plate 22 is rotated, the peripheral edge of the swash plate 22 centrifugal force F S acts as shown in FIG. 2, thereby trying wake erected around the center O of the swash plate 22 which is inclined moment M S is generated to. The balance weight 32 and 33 attached to the swash plate 22 also generates a moment M B to be wake the swash plate 22 by the centrifugal force F B as well. Second
In the case of the figure, the balance weights 32 and 33 are
The swash plate is offset from the center plane of the swash plate so that its center of gravity is biased so as to be located at an extra angle B. With respect to the center plane of the swash plate 22, no balance weight is provided at a position corresponding to the back surface of each of the balance weights 32 and 33, and the arrangement is unbalanced in that sense. Moment M B by the balance weight 32, 33
Does not become 0 even in the restoration state in which the inclination angle β of the swash plate 22 becomes 0, and continues to be urged around the center O of the swash plate 22 in the same direction.

ピストン8は斜板22によって軸方向に往復駆動される
ことにより慣性力FPをもち、これは逆に斜板22に対して
傾斜角βが更に大きくなる方向のモーメントMPを作用さ
せる。ピストン8には作動室9,10において圧縮する流体
の圧力Pgが作用しているが、その力によるモーメントMg
は前述のモーメントMSやMBと同じ方向をもっていて、斜
板22を立て起して復原させようとする。スプール28に作
用する制御流体圧PCは、吸入圧との差圧によって前述の
ような制御力を発生し、支持部材23を介して斜板22の中
心Oを軸方向に移動させるが、その制御力によって斜板
22を傾斜させる方向のモーメントMCを発生する。なお、
これら以外の主な力として機構の摺動部分に作用する摩
擦力があるが、第2図では表示を省略している。もっと
も、この場合は制御力によるモーメントMCが摩擦力を織
り込んだものとして把握してもよい。
The piston 8 has an inertia force F P by being reciprocated in the axial direction by the swash plate 22, which in turn exerts a moment M P on the swash plate 22 in a direction in which the inclination angle β is further increased. The pressure P g of the fluid compressed in the working chambers 9 and 10 acts on the piston 8, and the moment M g due to the force is applied.
Is has the same direction as the previous moment M S and M B, an attempt is restored undergo upright swash plate 22. Control fluid pressure P C which acts on the spool 28, by the differential pressure between the suction pressure and generates a control force as described above, but moves the center O of the swash plate 22 in the axial direction through the supporting member 23, the Swashplate by control force
22 generates a moment M C direction tilting the. In addition,
Other main forces include a frictional force acting on a sliding portion of the mechanism, but are not shown in FIG. However, the moment M C of this case, the control force may be understood as incorporating the friction force.

次に、以上述べたことを更に詳しく説明する。斜板22
の外周半径をR、同内周半径をR0、斜板22の厚さをH、
同密度をρ、斜板22の傾斜角をβ、重力加速度をg、回
転軸11の角速度をω、ピストン8の数をn、同重量を
WP、バランスウェイト32,33の重量をWB、同中心Oから
の距離をRBとすれば、斜板22を傾斜させようとするか、
或いは復原させようとする主なモーメントであるピスト
ン8の慣性力FPによる傾斜モーメントMP、斜板22の遠心
力FSによる復原モーメントMS、及び、バランスウェイト
32,33の遠心力FBによる復原モーメントMBは、それぞれ
次のように表わすことができる。(K1,K2,K3は定数) 斜板22の傾斜角βの変化に伴なって、各モーメントす
なわち前記式(1),(2),(3)の値がどのように
変化するかということは、それらの式の変化する部分を
線図として表示した第3図を見れば明らかである。すな
わち傾斜角βが0に近づく時は、式(1)及び(2)の
値、すなわちモーメントMP及びMSも0に近づくのに反
し、式(3)の値、すなわちバランスウェイト32,33の
遠心力FBによる復原モーメントMBは減少するものの0と
はならず、MBは相対的にMPやMSよりも大となる。
Next, the above description will be described in more detail. Swash plate 22
R is the outer radius, R 0 is the inner radius, H is the thickness of the swash plate 22,
The density is ρ, the inclination angle of the swash plate 22 is β, the gravitational acceleration is g, the angular velocity of the rotating shaft 11 is ω, the number of the pistons 8 is n, and the weight is the same.
If W P , the weight of the balance weights 32 and 33 is W B , and the distance from the center O is R B , the swash plate 22 is inclined or
Alternatively, the inclination moment M P due to the inertia force F P of the piston 8, which is the main moment to be restored, the restoration moment M S due to the centrifugal force F S of the swash plate 22, and the balance weight
Righting moment M B due to the centrifugal force F B of 32 and 33 can be respectively expressed as follows. (K 1 , K 2 and K 3 are constants) How the respective moments, that is, the values of the above equations (1), (2) and (3), change with the change of the inclination angle β of the swash plate 22 depends on the changing part of the equations. This is apparent from FIG. 3 in which is shown as a diagram. That is, when the inclination angle β approaches zero, the value of formula (1) and (2), i.e. contrary to the approach the moment M P and M S also 0, the value of the expression (3), i.e. the balance weight 32, 33 the centrifugal force F righting moment M B by B does not become 0 although decreased, M B becomes larger than the relatively M P and M S.

これは、本発明の特徴とする特殊なバランスウェイト
32,33を設けたために、斜板22には、傾斜角βが0に近
くなった状態でも傾斜角を0にする方向の有効な復原力
が働いているということであって、それを制御流体圧PC
による制御力によって受け止めれば、斜板22の軸方向位
置及び傾斜角βは一義的に定まり、制御流体圧PCが微小
にでも変化すれば、斜板22は直ちに応答して姿勢及び位
置を微小変化するという結果が得られる。つまり圧縮機
の吐出容量の可変範囲について、制御不能な不感領域は
生じ得なくなるのである。
This is a special balance weight that is a feature of the present invention.
Since the swash plate 22 is provided with an effective restoring force in the direction of making the inclination angle zero even when the inclination angle β is close to zero, the swash plate 22 is controlled. fluid pressure P C
If Uketomere the control force due to, the axial position and tilt angle β of the swash plate 22 uniquely determined, if the change control fluid pressure P C is even minutely, the swash plate 22 orientation and position in response immediately The result is that it changes slightly. That is, an uncontrollable dead zone cannot be generated in the variable range of the displacement of the compressor.

バランスウェイト32,33を設ける具体的な手段として
腕34,35を用いる場合には、バランスウェイト32,33を斜
板22とは別体として構成することができる。別体とする
場合は、バランスウェイト32,33に比重の大なる金属等
を用いて小型化することも可能となる。腕34,35にはボ
ルトを用いれば、バランスウェイト32,33の着脱が容易
になる。
When the arms 34, 35 are used as specific means for providing the balance weights 32, 33, the balance weights 32, 33 can be configured separately from the swash plate 22. In the case of separate components, it is possible to reduce the size by using a metal having a large specific gravity for the balance weights 32 and 33. If bolts are used for the arms 34 and 35, the attachment and detachment of the balance weights 32 and 33 are facilitated.

また、斜板22とバランスウェイト32,33等を一体のも
のとして製作することも可能であって、第4図はその実
施例を示している。第4図(b)は正面からみた断面図
で左側面が(a)、右側面が(c)として示されてい
る。同図(b),(c)にみられるように、斜板22の右
側面には上部だけの円弧状突条としてバランスウェイト
36が一体に形成されている。これは第1図や第2図に示
したバランスウェイト32に対応するが、バランスウェイ
ト33に対応するものとしては、斜板22の左側面にピン25
を支持する目的で一体に形成された2本の腕24の下部37
を上部38よりも拡大し、この部分37に重量をもたせてバ
ランスウェイト33と同じ機能を与えている。言うまでも
なく、バランスウェイトは32と33のように対になって設
けられる必要はなく、いずれか一方だけでも本発明の目
的は達せられる。
It is also possible to manufacture the swash plate 22 and the balance weights 32, 33 and the like integrally, and FIG. 4 shows an embodiment thereof. FIG. 4 (b) is a cross-sectional view as viewed from the front, in which the left side is shown as (a) and the right side is shown as (c). As shown in FIGS. 8B and 8C, the balance weight is formed on the right side surface of the swash plate 22 as an arc-shaped ridge only at the upper portion.
36 are integrally formed. This corresponds to the balance weight 32 shown in FIG. 1 and FIG. 2, but as a counterpart to the balance weight 33, a pin 25 is attached to the left side surface of the swash plate 22.
Lower part 37 of two arms 24 formed integrally to support
Is larger than the upper part 38, and the same function as the balance weight 33 is given by adding weight to this part 37. Needless to say, the balance weights do not need to be provided as a pair like 32 and 33, and the object of the present invention can be achieved by only one of them.

第5図は、本発明の実施例と従来技術による圧縮機
(バランスウェイト32,33を持たないもの)について、
回転軸11の回転数(rpm)と斜板22の傾斜角βを変化さ
せて体積効率η(%)の変化を測定したもので、測定
条件として吸入圧は2kg/cm2・G、吐出圧は6kg/cm2・G
とし、回転軸11はエンジンの出力回転を増速して駆動し
た。第5図から明らかなように、問題となる高速回転域
における吐出容量の制御性について、従来例の圧縮機で
は4,500rpm以上では体積効率を0近くまで制御すること
ができなかったが、本発明の実施例の場合は回転数が7,
500rpmの高速回転であっても、斜板22の傾斜角βを0と
することができた。したがって、第5図における矢印
は、本発明と従来例の制御可能域を示すもので、本発明
によって制御可能域が高速回転域の方へ著しく拡大され
たことが、第5図から読み取ることができる。
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention and a compressor (without balance weights 32 and 33) according to the prior art.
The change in volume efficiency η V (%) was measured by changing the rotation speed (rpm) of the rotating shaft 11 and the inclination angle β of the swash plate 22. The suction pressure was 2 kg / cm 2 · G and the discharge was Pressure is 6kg / cm 2・ G
The rotating shaft 11 was driven by increasing the output rotation of the engine. As is apparent from FIG. 5, with regard to the controllability of the discharge capacity in the problematic high-speed rotation range, the conventional compressor could not control the volumetric efficiency to near 0 at 4,500 rpm or more. In the case of the embodiment, the rotational speed is 7,
Even at a high speed of 500 rpm, the inclination angle β of the swash plate 22 could be set to zero. Therefore, the arrows in FIG. 5 indicate the controllable range of the present invention and the conventional example. It can be seen from FIG. 5 that the controllable range was significantly expanded toward the high-speed rotation range by the present invention. it can.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、斜板に特殊なバランスウェイトを付
加するか、又は斜板の設計を若干変更するという簡単な
改良によって、この種の可変容量式斜板型圧縮機の弱点
である高速回転時における低吐出容量域の制御性を著し
く改善することできる。
According to the present invention, a simple improvement of adding a special balance weight to the swash plate or slightly changing the design of the swash plate allows a high-speed rotation, which is a weak point of such a variable displacement type swash plate compressor, to be achieved. The controllability of the low discharge capacity region at the time can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明圧縮機の実施例を示す縦断面図、第2図
は第1図の作用を説明するための概念図、第3図は同じ
く効果を説明するための線図、第4図は斜板の実施例を
示すもので(a)は左側面図、(b)は正断面図、
(c)は右測面図、第5図は本発明の効果を従来例と比
較して示す線図である。 1……フロントシリンダブロック、 2……リヤシリンダブロック、 3……フロントハウジング、 4……リヤハウジング、5……通しボルト、 6,7……シリンダボア、8……双頭のピストン、 9,10……作動室、11……回転軸、 12……斜板室、13,14……吸入室、 15,16……通路、17,18……吐出室、 19,20……バルブプレート、 21……シュー、22……斜板、 23……支持部材、24……腕、 25……ピン軸、26……ブロック、 27……カム溝、28……制御スプール、 29……制御シリンダ、30……制御圧室、 31……制御弁、 32,33……バランスウェイト、 34,35……腕、 36……バランスウェイト、37……下部、 38……上部。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of the compressor of the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the operation of FIG. 1, FIG. The figure shows an embodiment of a swash plate, where (a) is a left side view, (b) is a front sectional view,
(C) is a right measurement diagram, and FIG. 5 is a diagram showing the effect of the present invention in comparison with a conventional example. 1 ... front cylinder block, 2 ... rear cylinder block, 3 ... front housing, 4 ... rear housing, 5 ... through bolt, 6, 7 ... cylinder bore, 8 ... double-headed piston, 9,10 ... … Working chamber, 11… rotating shaft, 12… swash plate chamber, 13, 14… suction chamber, 15, 16… passage, 17, 18… discharge chamber, 19, 20… valve plate, 21… Shoe, 22 swash plate, 23 support member, 24 arm, 25 pin shaft, 26 block, 27 cam groove, 28 control spool, 29 control cylinder, 30 cylinder ... control pressure chamber, 31 ... control valve, 32, 33 ... balance weight, 34, 35 ... arm, 36 ... balance weight, 37 ... lower part, 38 ... upper part.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内部にシリンダボアを有するシリンダブロ
ックと、 前記シリンダブロック内に軸受けされた回転軸と、 前記回転軸に対して傾斜可能に取付けられた斜板と、 前記シリンダボアに挿入され前記斜板によって軸方向に
往復駆動されて前記シリンダボアの中に流体を圧縮する
作動室を形成するピストンと、 前記斜板の中心を支持してそれを軸方向に移動させるこ
とにより前記斜板を任意の傾斜角まで傾斜させて吐出容
量を変更させる支持部材と、 前記斜板の中心平面からオフセットして表裏アンバラン
スに前記斜板に設けられ、前記斜板の傾斜角が零となる
方向に前記斜板を付勢する付勢力を発生すると共に、前
記斜板の傾斜角が零となっても更に同じ方向の付勢力が
残存するように形成されたバランスウェイトを少なくと
も1個備えていることを特徴とする可変容量式斜板型圧
縮機。
A cylinder block having a cylinder bore therein; a rotation shaft supported in the cylinder block; a swash plate mounted to be tiltable with respect to the rotation shaft; and the swash plate inserted into the cylinder bore. A piston which is reciprocated in the axial direction to form a working chamber for compressing a fluid in the cylinder bore, and which supports the center of the swash plate and moves it in the axial direction to tilt the swash plate at an arbitrary inclination. A support member that changes the discharge capacity by inclining the swash plate to an angle, and the swash plate is provided on the swash plate so as to be offset from the center plane of the swash plate and to be unbalanced on both sides, and the swash plate is in a direction in which the inclination angle of the swash plate becomes zero And at least one balance weight formed so that the biasing force in the same direction remains even when the inclination angle of the swash plate becomes zero. Variable displacement swash plate type compressor, characterized by that example.
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