JP3049969B2 - 片側ピストン式可変容量圧縮機における可変機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、片頭ピストンを往復直
線運動可能に収容するハウジング内の回転軸上にスライ
ド可能かつ傾動可能に支持すると共に、回転軸上の回転
支持体に斜板を傾動可能に連係し、斜板の回転運動を片
頭ピストンの往復直線運動に変換すると共に、クランク
室内の圧力と吸入圧との片頭ピストンを介した差により
斜板の傾角を制御する片側ピストン式可変容量圧縮機に
おける潤滑構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】片側ピストン式可変容量圧縮機としては
実開昭６２−１８３０８２号に開示されるものが一般的
である。この圧縮機では回転軸に嵌合固定されたラグプ
レートに回転駆動体を前後方向へ揺動可能に連係し、回
転駆動体上に斜板を相対回転可能に支持している。ラグ
プレーとは回転軸と一体的に回転し、回転駆動体はラグ
プレートと同速度で回転する。斜板は回転駆動体の回転
に伴って前後に揺動し、揺動運動によりピストンが往復
直線運動する。

【０００３】ラグプレートに突設された支持アームには
長孔が形成されている。回転駆動体に連結された連結ピ
ンは長孔に嵌入されており、斜板の揺動に伴って連結ピ
ンが長孔に沿って案内される。長孔のガイド形状はピス
トンのトップクリアランスを一定に保持するように設定
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この種の圧縮機では、
斜板傾角が最大のとき、即ち吐出容量が最大のとき、ト
ップ位置のピストンを介した圧縮反力の斜板上における
作用点と、長孔内の連結ピンを介した圧縮反力の支持点
とが回転軸に平行な直線上に位置するように設定されて
いる。従って、斜板傾角が減少するに伴って前記支持点
が長孔に沿って下方へ移動し、トップ位置のピストンを
介した圧縮反力を受ける斜板上の作用点が前記支持点に
対して相対的に上方へ移動する。この相対移動のために
トップ位置のピストンを介した圧縮反力が斜板傾角を更
に減少させようとするモーメントを生じさせる。その結
果、傾角減少動作が過敏になり、傾角増大動作が鈍重に
なる。即ち、容量制御精度は高くはない。

【０００５】本発明は、片側ピストン式可変容量圧縮機
の斜板を円滑に傾動して精度の高い可変制御を達成し得
る可変機構を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
クランク室、吸入室、吐出室及びこれら各室を接続する
シリンダボアを区画形成すると共に、回転軸の周りに複
数のシリンダボアを配列し、シリンダボア内に片頭ピス
トンを往復直線運動可能に収容するハウジング内の回転
軸上にスライド可能かつ傾動可能に斜板を支持すると共
に、回転軸上の回転支持体に斜板を傾動可能に連係し、
クランク室内の圧力と吸入圧との片頭ピストンを介した
差により斜板の傾角を制御する片側ピストン式可変容量
圧縮機を対象とし、前記回転支持体には支持アームを突
設し、支持アームには回転軸の軸線方向及びこれと直交
する方向に支持ピンを回転可能に貫通支持し、支持アー
ムから突出する支持ピンの左右の突出端部にはそれぞれ
ガイドピンを回転支持体のラジアル方向へ挿通し、回転
軸側のガイドピンの端部を斜板に連結し、回転軸の軸線
方向にて吐出行程側のシリンダボアに対応する支持ピン
の突出端部側に圧縮反力を受け止めるための受け止め
部、又は吸入行程側のシリンダボアに対応する支持ピン
の突出端部側に吸入反力を受け止めるための受け止め部
の少なくとも一方を支持アームから延出した。

【０００７】

【作用】斜板は支持ピンを中心にして回転軸の軸線方向
に傾動し、圧縮反力が支持ピンによって受け止められ
る。従って、トップ位置のピストンを介した圧縮反力を
受ける斜板上の作用点と、圧縮反力を受け止める支持ピ
ン上の支持点とが相対変位することはない。斜板傾角が
大きいほど容量が多くなり、圧縮反力及び吸入反力も大
きくなる。回転支持体が片頭ピストン側から見て左回り
すると支持アームより左側のシリンダボアが吐出行程と
なり、支持アームより右側のシリンダボアが吸入行程と
なる。斜板は吐出行程側のシリンダボアから圧縮反力を
受け、吸入行程側のシリンダボアから逆方向の吸入反力
を受ける。これらの反力が支持ピンに対して荷重モーメ
ントとして作用する。この荷重モーメントは、吐出行程
側のシリンダボアに対応する受け止め部、又は吸入行程
側のシリンダボアに対応する受け止め部によって受け止
められる。この受け止め作用によって支持ピンと支持ア
ームとの間の摩擦力が低減し、斜板の傾動が円滑に行わ
れる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図３に基づいて説明する。図１に示すように圧縮機全体
のハウジングの一部となるシリンダブロック１の前端に
はフロントハウジング２が接合されている。シリンダブ
ロック１の後端にはリヤハウジング３がバルブプレート
１６、弁形成プレート１７Ａ，１７Ｂ及びリテーナ形成
プレート１８を介して接合固定されている。フロントハ
ウジング２内にはアンギュラベアリング４が取り付けら
れている。アンギュラベアリング４には円板状の回転支
持体５が支持されており、回転支持体５には回転軸６が
止着されている。アンギュラベアリング４は回転軸６に
作用するスラスト方向の荷重及びラジアル方向の荷重の
両方を回転支持体５を介して受け止める。

【０００９】回転軸６の前端はクランク室２ａからフロ
ントハウジング２を介して外部へ突出しており、この突
出端部にはプーリ７が螺着されている。プーリ７はベル
ト７ａを介して車両エンジンに作動連結されている。回
転軸６の前端部とフロントハウジング２との間にはリッ
プシール５３が介在されている。リップシール５３はク
ランク室２ａ内の圧力洩れを防止する。

【００１０】シリンダブロック１の中心部にはスプール
８が回転軸６の軸線方向へスライド可能に嵌入収容され
ている。スプール８は、大径筒部８ａと小径筒部８ｂと
からなり、回転軸６の後端部が大径筒部８ａ内に突入し
ている。この突入端部はラジアルベアリング９を介して
スプール８に回転可能に支持されている。ラジアルベア
リング９は回転軸６に対してスライド可能である。小径
筒部８ｂの内端と回転軸６の後端との間には復帰ばね２
１が介在されており、スプール８は復帰ばね２１のばね
作用によってバルブプレート１７に常には押接されてい
る。スプール８がバルブプレート１６に接している場合
には大径筒部８ａの端面はシリンダブロック１の端面に
一致する。

【００１１】リヤハウジング３には傾角復帰用電磁ソレ
ノイド３６が収容されている。傾角復帰用電磁ソレノイ
ド３６の励磁によって固定鉄芯３７側に吸着される可動
鉄芯３８はバルブプレート１６に当接しているスプール
８をバルブプレート１６から離間する。スプール８がバ
ルブプレート１６から離間した場合には大径筒部８ａの
端面はシリンダブロック１の端面からクランク室２ａへ
突出する。

【００１２】回転軸６には球面状の斜板支持体１０がス
ライド可能に支持されており、斜板支持体１０には斜板
１１が回転軸６の軸線方向へ傾動可能に支持されてい
る。斜板１１には連結片１２Ａ，１２Ｂが止着されてい
る。図２に示すように連結片１２Ａ，１２Ｂには一対の
ガイドピン１３，１４が止着されている。回転支持体５
には支持アーム５ａが突設されている。図２に示すよう
に支持アーム５ａには支持孔５ｃが設けられており、支
持孔５ｃには支持ピン１５が回動可能に貫通支持されて
いる。支持ピン１５の貫通方向は、回転軸６の軸線方向
に対して直角を成す方向かつ回転支持体５のラジアル方
向に対して直角を成す方向に設定されている。

【００１３】一対のガイドピン１３，１４は支持アーム
５ａから左右両側に突出する支持ピン１５の両突出端部
１５ａ，１５ｂにスライド可能に嵌入されている。支持
アーム５ａ上に回動可能に支持された支持ピン１５と一
対のガイドピン１３，１４との連係により斜板１１が斜
板支持体１０を中心に回転軸６の軸線方向へ傾動可能か
つ回転軸６と一体的に回転可能である。支斜板１１の傾
動は、支持ピン１５とガイドピン１３，１４とのスライ
ドガイド関係、斜板支持体１０のスライド作用及び斜板
支持体１０の支持作用により案内される。

【００１４】斜板１１の最大傾角は回転支持体５の傾角
規制突部５ｂと斜板１１との当接によって規制される。
又、斜板１１の最小傾角はスプール８と斜板支持体１０
との当接によって規制される。スプール８がバルブプレ
ート１６に当接しているときの斜板１１の最小傾角は０
°となる。

【００１５】ガイドピン１３を嵌入する支持ピン１５の
突出端部１５ａ側にて支持アーム５ａの端部には円弧状
の受け止め部５ｄが延出形成されている。受け止め部５
ｄは回転支持体５側で支持ピン１５の突出端部１５ａに
接触している。

【００１６】シリンダブロック１内には複数のシリンダ
ボア１ａ₁ ，１ａ₂ ，１ａ₃ ，１ａ ₄ ，１ａ₅ がクラン
ク室２ａに接続するように貫設されており、各シリンダ
ボア１ａ₁ 〜１ａ₅ 内には片頭ピストン１９が収容され
ている。図２に鎖線で示すように複数のシリンダボア１
ａ₁ 〜１ａ₅ は回転軸６の周りに等間隔に配列されてい
る。

【００１７】片頭ピストン１９の首部１９ａには一対の
シュー２０が嵌入されている。斜板１１の周縁部は両シ
ュー２０間に入り込み、斜板１１の両面には両シュー２
０の端面が接する。従って、斜板１１の回転運動がシュ
ー２０を介して片頭ピストン１９の前後往復揺動に変換
され、片頭ピストン１９がシリンダボア１ａ内を前後動
する。

【００１８】リヤハウジング３内には吸入室３ａ及び吐
出室３ｂが区画形成されている。バルブプレート１６上
には吸入ポート１６ａ及び吐出ポート１６ｂが形成され
ており、弁形成プレート１７上には吸入弁１７ａ及び吐
出弁１７ｂが形成されている。吸入室３ａ内の冷媒ガス
は片頭ピストン１９の復動動作により吸入ポート１６ａ
から吸入弁１７ａを押し退けてシリンダボア１ａ₁ 〜１
ａ₅ 内へ流入する。シリンダボア１ａ₁ 〜１ａ₅ 内へ流
入した冷媒ガスは片頭ピストン１９の往動動作により吐
出ポート１６ｂから吐出弁１７ｂを押し退けて吐出室３
ｂへ吐出される。吐出弁１７ｂはリテーナ形成プレート
１８上のリテーナ１８ａに当接して開度規制される。

【００１９】片頭ピストン１９のストロークはクランク
室２ａ内の圧力とシリンダボア１ａ ₁ 〜１ａ₅ 内の吸入
圧との片頭ピストン１９を介した差圧に応じて変わる。
即ち、圧縮容量を左右する斜板１１の傾角が変化する。
クランク室２ａと吸入室３ａとは絞り通路１ｄを介して
連通しており、クランク室２ａ内の冷媒ガスが絞り通路
１ｄを介して吸入室３ａへ流出する。クランク室２ａ内
の圧力はシリンダブロック１及びフロントハウジング２
の下壁に取り付けられた電磁制御弁２２により制御され
る。

【００２０】図１の状態では制御弁２２及び傾角復帰用
電磁ソレノイド３６はいずれも励磁状態にある。傾角復
帰用電磁ソレノイド３６が励磁しているため、スプール
８がバルブプレート１６から離間しており、スプール８
の大径筒部８ａの端面がクランク室２ａ内に突出してい
る。従って、図１に示すように斜板１１の傾角は、実線
で示すように傾角規制突部５ｂに当接する最大傾角位置
と、鎖線で示すように斜板支持体１０がスプール８に当
接する最小傾角位置との間に規制される。斜板１１はこ
の傾角範囲内で励磁状態にある制御弁２２の傾角制御を
受ける。

【００２１】制御弁２２が消磁するとクランク室２ａ内
が急激に昇圧し、傾角復帰用電磁ソレノイド３６が消磁
するとスプール８がシリンダブロック１内に退避する。
従って、斜板１１の傾角が直ちに０°となって吐出容量
零となり、クラッチ装着式の圧縮機においてクラッチを
遮断したときの圧縮機無負荷状態と同じ状態が得られ
る。この圧縮機無負荷状態によって車両用エンジンの全
出力が車両駆動に向けられる。このような圧縮機無負荷
状態への移行は空調装置ＯＦＦ時、車両加速時等の場合
に行われる。

【００２２】斜板１１の傾角が０°となった状態で圧縮
機を運転しても吐出容量が零となるため、圧縮機内及び
外部冷媒回路内の冷媒ガス圧は均一になる。そのため、
クランク室２ａ内の圧力を低下させて斜板１１を傾ける
ことはできない。本実施例では傾角復帰用電磁ソレノイ
ド３６を励磁することによって斜板１１が傾けられる。

【００２３】圧縮反力が支持ピン１５によって受け止め
られため、トップ位置のシリンダボア１ａ₁ から圧縮反
力を受ける斜板上の作用点と、圧縮反力を受け止める支
持ピン１５上の支持点とが相対変位することはない。従
って、実開昭６２−１８３０８２号公報のタイプの圧縮
機における容量制御性の問題は生じない。

【００２４】斜板１１の傾角制御はクランク室２ａの圧
力制御によって行われ、斜板１１は支持ピン１５を中心
にして傾動する。この傾動動作が円滑に行われないと傾
角制御の精度が悪くなり、精度の高い容量制御ができな
くなる。斜板１１の傾動動作の円滑性を妨げる要因とし
ては支持ピン１５と支持アーム５ａとの間の摩擦力が挙
げられる。この摩擦力が大きいと支持ピン１５の円滑な
回動が阻害される。

【００２５】図２に示すように回転支持体５は矢印Ｑ方
向に回転しており、斜板１１も同方向に回転している。
従って、シリンダボア１ａ₁ 〜１ａ₅ 側から回転支持体
５及び斜板１１を見た場合、支持アーム５ａより左側に
あるシリンダボア１ａ₂ ，１ａ₃ は吐出行程にある。
又、支持アーム５ａより右側にあるシリンダボア１
ａ₄，１ａ₅ は吐出行程にある。従って、斜板１１はシ
リンダボア１ａ₂ ，１ａ₃ 側から圧縮反力を受け、シリ
ンダボア１ａ₄ ，１ａ₅ 側から吸入反力を受ける。これ
ら反力はガイドピン１３，１４及び支持ピン１５を介し
て支持アーム５ａで受け止められる。図３の矢印Ｒは圧
縮反力を表し、矢印Ｓは吸入反力を表す。

【００２６】斜板１１を傾動させるために支持ピン１５
を回動させる必要があり、そのために支持ピン１５の周
面と支持孔５ｃの内周面との間には若干のクリアランス
が確保されている。そのため、圧縮反力Ｒは支持孔５ｃ
の周縁５ｃ₁ 上の位置５ｃ₁₁を中心とした荷重モーメン
トを支持ピン１５に与え、吸入反力Ｓは受け止め部５ｄ
の内縁５ｄ₁ を中心とした荷重モーメントを支持ピン１
５に与える。圧縮反力Ｒによる支持ピン１５の荷重モー
メントは受け止め部５ｄの内縁５ｄ₁ に作用する。圧縮
反力Ｓによる支持ピン１５の荷重モーメントは周縁５ｄ
上の位置５ｄ₁に作用する。このような荷重モーメント
が支持アーム５ａと支持ピン１５との間に摩擦力をもた
らす。

【００２７】図３に示すように、位置５ｃ₁₁とガイドピ
ン１３の軸芯１３ａとの距離をＬ₁、位置５ｃ₁₁と内縁
５ｄ₁ との距離をＬ₂ とすると、内縁５ｄ₁ に対する荷
重はＲＬ₁ ／Ｌ₂ となる。内縁５ｄ₁ とガイドピン１４
の軸芯１４ａとの距離をＬ₃とすると、位置５ｃ₁₁に対
する荷重はＳＬ₃ ／Ｌ₂ となる。従って、圧縮反力Ｒに
よる摩擦力はＲＬ₁ ／Ｌ₂ に比例し、吸入反力Ｓによる
摩擦力はＳＬ₃ ／Ｌ₂に比例する。そこで、距離Ｌ₂ を
大きくすれば支持ピン１５と支持アーム５ａとの間の摩
擦力は小さくなる。

【００２８】本実施例では支持アーム５ａから受け止め
部５ｄを延出して距離Ｌ₂ を大きくしており、受け止め
部５ｄの存在によって支持ピン１５と支持アーム５ａと
の間の摩擦力が低減される。従って、支持アーム５ａに
対する支持ピン１５の回動が円滑に行われ、斜板１１の
傾角制御の精度が向上する。

【００２９】又、本実施例のクラッチレス構造の圧縮機
では、圧縮機無負荷状態に速やかに移行するために斜板
１１の傾角を迅速に零にする必要がある。支持アーム５
ａと支持ピン１５との間の高い回動円滑性が圧縮機無負
荷状態への速やかな移行に寄与する。

【００３０】なお、回転軸６の回転方向がＱ方向とは逆
の場合には、受け止め部５ｄは突出端部１５ｂ側に設け
る必要がある。本発明は勿論前記実施例にのみ限定され
るものではなく、例えば図４に示す実施例も可能であ
る。この実施例では支持ピン１５の突出端部１５ｂ側に
も受け止め部５ｅを延出している。受け止め部５ｅの内
縁５ｅ₁ とガイドピン１３の軸芯１３ａとの距離を
Ｌ₄ 、内縁５ｅ₁ と内縁５ｄ₁ との距離をＬ₅ とする
と、内縁５ｄ₁ に対する荷重はＲＬ₄ ／Ｌ₅ となる。内
縁５ｅ₁ に対する荷重はＳＬ₃ ／Ｌ₅ となる。従って、
圧縮反力Ｒによる摩擦力はＲＬ₄ ／Ｌ₅ に比例し、吸入
反力Ｓによる摩擦力はＳＬ₃ ／Ｌ₅ に比例する。Ｌ₅ ＞
Ｌ₂ であるため、この実施例における支持ピン１５と支
持アーム５ａとの間の摩擦力は前記実施例よりもさらに
小さくなる。

【００３１】図４の実施例において受け止め部５ｄを無
くせば支持ピン１５と支持アーム５ａとの間の摩擦力は
図３の場合と同程度となる。又、本発明はクラッチを備
えた片側ピストン式可変容量圧縮機にも適用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明は、圧縮反力
及び吸入反力による荷重モーメントを受け止めるための
受け止め部を支持アームから延出して設けたので、支持
アームに支持される支持ピンと支持アームとの間の回動
円滑性を高めて斜板の円滑な傾角制御を達成し得るとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を具体化した一実施例の圧縮機全体の
側断面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】 図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】 別例を示す平断面図である。

【符号の説明】

１ａ₁ 〜１ａ₅ …シリンダボア、２ａ…クランク室、５
…回転支持体、５ａ…支持アーム、５ｄ，５ｅ…受け止
め部、１１…斜板、１３，１４…ガイドピン、１５…支
持ピン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横野 智彦 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社 豊田自動織機製作所 内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 27/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランク室、吸入室、吐出室及びこれら各
   室を接続するシリンダボアを区画形成すると共に、回転
   軸の周りに複数のシリンダボアを配列し、シリンダボア
   内に片頭ピストンを往復直線運動可能に収容するハウジ
   ング内の回転軸上にスライド可能かつ傾動可能に斜板を
   支持すると共に、回転軸上の回転支持体に斜板を傾動可
   能に連係し、クランク室内の圧力と吸入圧との片頭ピス
   トンを介した差により斜板の傾角を制御する片側ピスト
   ン式可変容量圧縮機において、 前記回転支持体には支持アームを突設し、支持アームに
   は回転軸の軸線方向及びこれと直交する方向に支持ピン
   を回転可能に貫通支持し、支持アームから突出する支持
   ピンの左右の突出端部にはそれぞれガイドピンを回転支
   持体のラジアル方向へ挿通し、回転軸側のガイドピンの
   端部を斜板に連結し、回転軸の軸線方向にて吐出行程側
   のシリンダボアに対応する支持ピンの突出端部側に圧縮
   反力を受け止めるための受け止め部、又は吸入行程側の
   シリンダボアに対応する支持ピンの突出端部側に吸入反
   力を受け止めるための受け止め部の少なくとも一方を支
   持アームから延出した片側ピストン式可変容量圧縮機に
   おける可変機構。