JP3214485B2 - 容量可変型圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハウジング内に区
画形成されたシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐
出室と、シリンダボア内に収容されたピストンと、クラ
ンク室内に回転可能に支持された回転軸と、連結案内機
構を介して回転軸に作動連結されて回転軸の回転をピス
トンの往復運動に変換するカムプレート手段と、クラン
ク室内の圧力を制御することでカムプレート手段の傾角
を制御する容量制御弁とを備えた容量可変型圧縮機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車輌用空調装置に使用する冷媒の圧縮機
としては、例えば特開平５−９９１３６号公報（以下
「公開公報Ａ」という）に開示されているような容量可
変型斜板式圧縮機が知られている。かかる容量可変型圧
縮機の一般的な構造を概説すると、圧縮機のハウジング
内には、複数のシリンダボア、クランク室、吸入室及び
吐出室が区画形成され、各シリンダボアにはピストンが
往復動可能に収容される。クランク室内には車輌エンジ
ン（外部駆動源）から動力を伝達される回転軸が設けら
れ、この回転軸上に固定されたロータ（ラグプレート又
は回転支持体ともいう）が、ヒンジ機構（連結案内機構
に相当）を介して斜板（及び揺動板）に作動連結されて
いる。これにより、回転軸の回転をピストンの往復運動
に変換するカムプレート手段たる斜板等は、回転軸と一
体回転可能で且つその回転軸の軸方向へのスライド移動
を伴いながら回転軸に対し傾動可能となっている。ピス
トンの往復運動のストロークすなわち吐出容量は斜板等
の傾角に応じて決まるが、その傾角は主として、容量制
御弁によってコントロールされるクランク室内の圧力と
シリンダボア内の圧力とのピストンを介した差によって
決定される。クランク室内圧を昇圧するにつれて、斜板
等は、回転軸上をロータから離れる方向へスライド移動
（つまり後退）しつつ傾角減少方向に傾動する。

【０００３】更に公開公報Ａの圧縮機に限って言えば、
その容量制御弁は、吐出室からクランク室へのガス流入
経路の途中に設けられた入れ側弁部と、クランク室から
吸入室へのガス流出経路の途中に設けられた抜き側弁部
とを備え、両弁部が一定条件のもと機械的に連動可能で
あり且つ外部信号によっても制御できる構成となってい
る。そして、外部信号の電流値制御に基づき、抜き側弁
部の全閉状態を維持しながら入れ側弁部の開度を瞬時に
大きくして吐出室の高圧ガスをクランク室に多量に流入
させクランク室の内圧を急激に上昇させることにより、
斜板等の最小傾角状態への移行つまり最小吐出容量への
移行の応答性を向上させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、吐出室
の高圧ガスをクランク室に多量に流入させクランク室の
内圧を急激に上昇させた場合、その昇圧の程度やタイミ
ングによっては種々の不都合を生ずることがある。つま
り、クランク室の内圧が急激に高まりクランク室内圧と
シリンダボア内圧との差が瞬間的に想定差圧範囲を超え
て過大になると、その過大差圧の影響を受けたピストン
が全体として上死点方向（即ちロータから離れる方向）
に引き込まれ、それに伴って斜板等も回転軸に沿って強
引に後退させられる。前述のように斜板等はヒンジ機構
を介してロータと精緻な作動連結関係を有するため、斜
板等がヒンジ機構の想定可動範囲を超えた予期せぬ後退
を強制されると、ロータ及び回転軸も、ヒンジ機構を介
して繋がった斜板等に引っ張られるかたちで予期せぬ後
退を強制されることになる。すると、ピストン群、斜板
等、ヒンジ機構、ロータ及び回転軸からなる圧縮機内部
機構の全体が、設計時に想定した後退限界つまり斜板の
最小傾角に対応したスラスト方向位置よりも更に後退し
ようとするあまり次のような問題を生じてしまう。

【０００５】（問題１）シリンダボアの一端を閉塞する
バルブプレートを往復運動するピストンがたたくことが
ない様に、通常、上死点位置のピストンとバルブプレー
トとの間には非常に小さなトップクリアランスが設定さ
れるが、回転軸を含む内部機構の全体が想定後退限界よ
りも僅かでも後退する事態が生ずると、前記トップクリ
アランスがゼロになる虞れがある。すると、ピストンが
バルブプレートに衝突して振動や異音を生じたり、ピス
トン及びバルブプレートを破損してしまう。

【０００６】（問題２）通常、ハウジングの外部に突出
する回転軸の前端部の周囲には、クランク室の気密性を
保つためにリップシールが配設されている。ところが、
前述のように回転軸が想定後退限界よりも後退する事態
が生ずると、回転軸とリップシールとの摺動位置がコン
タクトラインと呼ばれる所定位置を逸脱することがあ
る。回転軸の外周面においてコンタクトラインから外れ
た箇所にはスラッジ等の異物が付着していることが多い
ため、回転軸が不用意に後退すると回転軸外周面とリッ
プシールとの間に異物を噛み込んでしまいクランク室の
気密性が保てなくなる虞れがある。

【０００７】（問題３）車載用圧縮機ではエンジンから
回転軸への動力伝達経路の途中に電磁クラッチを介在さ
せることがある。電磁クラッチは一般に、エンジン側の
駆動クラッチ板と、回転軸と一体回転可能で且つバネ付
勢されつつ軸方向変位可能な被動クラッチ板（アーマチ
ュア）とを備え、電磁付勢力に基づく両クラッチ板の接
合／離間に応じて動力の伝達／遮断を制御している。当
然、動力遮断時には、アーマチュアと駆動クラッチ板と
の間には一定の隙間が確保されねばならない。ところ
が、前述のように回転軸が想定後退限界よりも後退する
事態が生ずると、動力遮断時であるにもかかわらず、回
転軸と共にアーマチュアまでもが本来の離間位置から駆
動クラッチ板に接近してしまい前記間隔が全く確保でき
なくなる虞れがある。つまり、動力遮断時にもかかわら
ず、アーマチュアと駆動クラッチ板とが滑り接触して動
力遮断が実現されないのみならず、滑り接触による異音
の発生、発熱あるいはクラッチ板の摩耗という新たな問
題を生じてしまう。

【０００８】尚、公開公報Ａでは、上記問題１，２及び
３については具体的に言及していないが、吐出容量を短
時間に減少させるべくクランク室の内圧を急激に上昇さ
せたときに、圧縮機内部の機構部品に過大な力が加わり
それが原因となって圧縮機が破損する可能性を示唆して
いる。そして、その対策として、前記入れ側／抜き側連
動型の容量制御弁の抜き側弁部に、入れ側弁部から独立
して作動する差圧弁としての機能を持たせ、クランク室
内圧の過大な上昇を回避するようにしている。しかし、
差圧弁による対策では、圧縮機に付随する弁機構（容量
制御弁を含む）の複雑化をもたらすのみならず、差圧弁
の作動条件の設定や恒久的な信頼性において困難や不安
がある。それ故、差圧弁等を用いた差圧制御による対策
の他に、そのような弁機構に頼らない機械的規制による
対策も切望されている。

【０００９】本発明の目的は、内部的又は外部的要因に
よってクランク室内の圧力が短時間のうちに急激に高ま
る結果、クランク室内の圧力とシリンダボア内の圧力と
のピストンを介した差が過大になる場合でも、斜板等を
含むカムプレート手段や回転軸が回転軸の軸方向におけ
る想定後退限界よりも更に後退しようとするのを機械的
に規制して、圧縮機内部機構の好ましからざるスラスト
方向変位を効果的に阻止することができる容量可変型圧
縮機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
のハウジング構成部材からなるハウジング内に区画形成
されたシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室
と、前記シリンダボア内に往復動可能に収容されたピス
トンと、前記クランク室内に回転可能に支持されて外部
駆動源から動力を伝達される回転軸と、連結案内機構に
より前記回転軸と一体回転可能で且つ前記回転軸の軸方
向へのスライド移動を伴いながら該回転軸に対し傾動可
能に作動連結されて前記回転軸の回転をピストンの往復
運動に変換するカムプレート手段と、前記クランク室内
の圧力を制御することにより前記カムプレート手段の傾
角を制御して前記ピストンの往復動に伴う前記シリンダ
ボアから前記吐出室への吐出容量を変化させる容量制御
弁とを備えた容量可変型圧縮機において、前記ハウジン
グ構成部材の一つには、可動部材の移動を規制するため
の規制部が設けられ、その規制部と前記カムプレート手
段との間には、前記回転軸に沿ってスライド移動可能な
少なくとも一つの介装部材が設けられ、少なくとも前記
カムプレート手段が設計上の最小吐出容量に対応する最
小傾角又はその近傍にある状態では、前記介装部材はカ
ムプレート手段による当接を受けるとともに、前記クラ
ンク室内の圧力と前記シリンダボア内の圧力とのピスト
ンを介した差圧が過大となった場合でも、その差圧の影
響を受けてカムプレート手段に押された前記介装部材が
前記規制部に当接することでカムプレート手段のそれ以
上の傾角減少方向への傾動及びスライド移動が制限され
ることを特徴とする。

【００１１】この構成によれば、容量制御弁の働きによ
ってクランク室の内圧が高められて斜板が最小傾角状態
に移行した後もクランク室の内圧とシリンダボアの内圧
とのピストンを介した差が過大化することに起因して、
ピストンがカムプレート手段（及びそれに作動連結され
た回転軸）を軸方向のピストン上死点側に更に引っ張ろ
うとした場合でも、カムプレート手段は介装部材を介し
て規制部に当接することにより、それ以上の傾角減少方
向への傾動及びスライド移動が機械的に制限される。従
って、上記問題１、２及び３で指摘したような不都合な
事態が未然に防止される。

【００１２】また、請求項１の発明は、前記介装部材は
前記回転軸上を摺動可能な筒状の部材であり、その筒状
の部材は、前記吸入室と該圧縮機の外部とをつなぐ吸入
通路を開閉可能な遮断体を兼ねていることを特徴とす
る。

【００１３】この構成によれば、前記筒状の部材は介装
部材及び遮断体としての二つの役割を同時に担うことが
でき、圧縮機の内部構造の簡素化に貢献する。請求項２
の発明は、請求項１に記載の容量可変型圧縮機におい
て、前記規制部は、ハウジング構成部材の一つとしての
シリンダブロックに形成された位置決め面であり、この
位置決め面に前記カムプレート手段に押された前記介装
部材が当接することで、カムプレート手段の最小傾角規
制と、カムプレート手段のそれ以上の傾角減少方向への
スライド移動阻止とが同時に達成されることを特徴とす
る。

【００１４】この構成によれば、前記介装部材は、シリ
ンダブロックに形成された位置決め面と協働する最小傾
角規定手段としての役割と、カムプレート手段の好まし
からざるスラスト方向変位を阻止する手段としての役割
とを同時に担うことができ、圧縮機の内部構造の更なる
簡素化に貢献する。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
の容量可変型圧縮機において、前記回転軸の後端部に
は、前記ハウジング内において回転軸のスラスト方向へ
の変位を抑制するためのばねが配設されていることを特
徴とする。

【００１６】このようなばねを備えた圧縮機では、内部
的又は外部的な条件次第で回転軸がスラスト方向に変位
する余地が大きいため、本発明におけるような規制部と
介装部材との協働による機械的なスラスト規制構造の必
要性が高い。

【００１７】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
か一項に記載の容量可変型圧縮機において、前記容量制
御弁は、前記吐出室とクランク室とをつなぐ通路の途中
に設けられ、外部からの制御によって前記通路の開度を
調節可能であることを特徴とする。

【００１８】この容量制御弁は、吐出室からクランク室
への高圧ガスの供給量を外部的に制御可能な入れ側外部
制御弁であり、その外部制御のあり方次第でクランク室
の内圧を急激に高める特性を有する。従って、かかる入
れ側外部制御弁を備えた容量可変型圧縮機では前述のよ
うな問題が顕在化し易い。故に、かかる容量制御弁を備
えた圧縮機では、本発明におけるような規制部と介装部
材との協働による機械的なスラスト規制構造の必要性が
高い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
〜図６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４、弁形成プレート５Ａ，５Ｂ及びリテーナ形成プレ
ート６を介して接合固定されている。

【００２０】ハウジングの一部となってクランク室２ａ
を形成するフロントハウジング２とシリンダブロック１
との間には回転軸９が回転可能に架設支持されている。
回転軸９の前端はクランク室２ａからフロントハウジン
グ２の挿通口２ｂを介して外部へ突出しており、この突
出端部には筒状の回り止め保持体５９が螺着固定されて
いる。回り止め保持体５９には第１の軸受け部材となる
被動プーリ１０が嵌合されており、被動プーリ１０と回
り止め保持体５９との間にはキー６０が介在されてい
る。キー６０は被動プーリ１０と回り止め保持体５９と
の間の相対回動を阻止する。被動プーリ１０は回転軸９
に対してねじ６１により締め付け固定されている。被動
プーリ１０はベルト１１を介して車両エンジンに作動連
結されている。被動プーリ１０は回転軸９に対する回り
止め保持体５９の螺合締め付け方向に回転されるように
なっている。従って、被動プーリ１０と回転軸９とは相
対回動することなく一体的に回転する。

【００２１】フロントハウジング２の前端には支持筒２
ｃが回転軸９の前記突出端部の周囲を包囲するように突
設されている。被動プーリ１０は第１の軸受部材となる
アンギュラベアリング７を介して支持筒２ｃに支持され
ている。支持筒２ｃは被動プーリ１０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アンギュ
ラベアリング７を介して受け止める。

【００２２】挿通口２ｃにおいて回転軸９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１２が介在
されている。リップシール１２はクランク室２ａ内の圧
力洩れを防止する。

【００２３】回転軸９には回転支持体８が止着されてい
ると共に、球面状の斜板支持体１４がスライド可能に支
持されている。斜板支持体１４には斜板１５が回転軸９
の軸線方向へ傾動可能に支持されている。斜板１５には
連結片１６，１７が止着されている。図２に示すように
連結片１６，１７には一対のガイドピン１８，１９が止
着されている。回転支持体８には支持アーム８ａが突設
されている。支持アーム８ａには支持ピン２０が回動可
能かつ回転軸９に対して直角を成す方向へ貫通支持され
ている。一対のガイドピン１８，１９は支持ピン２０の
両端部にスライド可能に嵌入されている。支持アーム８
ａ上の支持ピン２０と一対のガイドピン１８，１９との
連係により斜板１５が斜板支持体１４を中心に回転軸９
の軸線方向へ傾動可能かつ回転軸９と一体的に回転可能
である。斜板１５の傾動は、支持ピン２０とガイドピン
１８，１９とのスライドガイド関係、斜板支持体１４の
スライド作用及び斜板支持体１４の支持作用により案内
される。

【００２４】図１、図４及び図５に示すようにシリンダ
ブロック１の中心部には収容孔１３が回転軸９の軸線方
向に貫設されており、収容孔１３内には筒状の遮断体２
１がスライド可能に収容されている。遮断体２１は大径
部２１ａと小径部２１ｂとからなり、遮断体２１の外周
面の段差部２１ｃと収容孔１３の内周面上のフランジ部
１３ａとの間には吸入通路開放ばね３６が介在されてい
る。吸入通路開放ばね３６は遮断体２１を斜板支持体１
４側へ付勢している。

【００２５】遮断体２１の大径部２１ａには回転軸９の
後端部が挿入されている。回転軸９の後端部にはボール
４１がばね４２のばね力により押接されている。ばね４
２は回転軸９のスラスト方向への変位を抑える作用をな
す。

【００２６】回転軸９の後端部と大径部２１ａの内周面
との間には第２の軸受け部材となる深溝玉軸受け部材５
３が介在されている。回転軸９の後端部は深溝玉軸受け
部材５３及び遮断体２１を介して収容孔１３の内周面で
支持される。深溝玉軸受け部材５３の外輪５３ａは大径
部２１ａの内周面に止着されており、内輪５３ｂは回転
軸９の周面をスライド可能である。図５に示すように回
転軸９の後端部の周面には段差部９ａが形成されてお
り、内輪５３ｂが段差部９ａにより斜板支持体１４側へ
の移動を規制される。即ち、深溝玉軸受け部材５３は段
差部９ａにより斜板支持体１４側への移動を阻止され
る。従って、深溝玉軸受け部材５３が段差部９ａに当接
することによって遮断体２１が斜板支持体１４側への移
動を阻止される。

【００２７】リヤハウジング３の中心部には吸入通路５
４が形成されている。吸入通路５４は収容孔１３に連通
しており、収容孔１３側の吸入通路５４の開口の周囲に
は位置決め面５５が形成されている。遮断体２１の小径
部２１ｂの先端は位置決め面５５に当接可能である。小
径部２１ｂの先端が位置決め面５５に当接することによ
り遮断体２１が斜板支持体１４から離間する方向への移
動を規制されると共に、吸入通路５４と収容孔１３との
連通が遮断される。

【００２８】斜板支持体１４と深い溝玉軸受け部材５３
との間には伝達筒５６が回転軸９上をスライド可能に介
在されている。伝達筒５６の一端は斜板支持体１４の端
面に当接可能であり、伝達筒５６の他端は深溝玉軸受け
部材５３の外輪５３ａに当接することなく内輪５３ｂに
のみ当接可能である。

【００２９】斜板支持体１４が遮断体２１側へ移動する
に伴い、遮断体１４が伝達筒５６に当接し、伝達筒５６
を深溝玉軸受け部材５３の内輪５３ｂに押接する。深溝
玉軸受け部材５６は回転軸９のラジアル方向のみならず
スラスト方向の荷重も受け止める。そのため、遮断体２
１は伝達筒５６の押接作用により吸入通路開放ばね３６
のばね力に抗して位置決め面５５側へ付勢され、小径部
２１ｂの先端が位置決め面５５に当接する。従って、斜
板１５の最小傾角は遮断体２１の小径部２１ｂの先端と
位置決め面５５との当接によって規制される。斜板支持
体１４が最小傾角規定リング２１に当接しているときの
斜板１５の最小傾角は０°よりも僅かに大きい。この最
小傾角状態は遮断体２１が吸入通路５４と収容孔１３と
の連通を遮断する閉位置に配置されたときにもたらさ
れ、遮断体２１は前記閉位置とこの位置から離間した開
位置とへ斜板支持体１４に連動して切り換え配置され
る。

【００３０】斜板１５の最大傾角は回転支持体８の傾角
規制突部８ｂと斜板１５との当接によって規制される。
クランク室２ａに接続するようにシリンダブロック１に
貫設されたシリンダボア１ａ内には片頭ピストン２２が
収容されている。片頭ピストン２２の首部２２ａには一
対のシュー２３が嵌入されている。斜板１５の周縁部は
両シュー２３間に入り込み、斜板１５の両面には両シュ
ー２３の端面が接する。従って、斜板１５の回転運動が
シュー２３を介して片頭ピストン２２の前後往復揺動に
変換され、片頭ピストン２２がシリンダボア１ａ内を前
後動する。

【００３１】図１及び図３に示すようにリヤハウジング
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４上には吸入ポート４ａ及び吐出ポ
ート４ｂが形成されている。弁形成プレート５Ａ上には
吸入弁５ａが形成されており、弁形成プレート５Ｂ上に
は吐出弁５ｂ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２２の復動動作により吸入ポート４ａ
から吸入弁５ａを押し退けてシリンダボア１ａ内へ流入
する。シリンダボア１ａ内へ流入した冷媒ガスは片頭ピ
ストン２２の往動動作により吐出ポート４ｂから吐出弁
５ｂを押し退けて吐出室３ｂへ吐出される。吐出弁５ｂ
はリテーナ形成プレート６上のリテーナ６ａに当接して
開度規制される。

【００３２】回転支持体８とフロントハウジング２の端
壁との間にはスラストベアリング６２が介在されてい
る。スラストベアリング６２はシリンダボア１ａから片
頭ピストン２２、シュー２３、斜板１５、連結片１６，
１７、ガイドピン１８，１９及び支持ピン２０を介して
回転支持体８に作用する圧縮反力を受承する。

【００３３】片頭ピストン２２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内の吸入圧との片頭
ピストン２２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１５の傾角が変化する。クランク室
２ａ内の圧力はリヤハウジング３に取り付けられた容量
制御弁２４により制御される。クランク室２ａと吸入室
３ａとは絞り作用を有する放圧通路１ｂを介して連通し
ている。

【００３４】吸入室３ａは通口４ｃを介して収容室１３
に連通している。遮断体２１が前記閉位置に配置される
と、通口４ｃは吸入通路５４から遮断される。吸入通路
５４は圧縮機内へ冷媒ガスを導入する入口であり、遮断
体２１が吸入通路５４から吸入室３ａに到る通路上で遮
断する位置は吸入通路５４の下流側である。

【００３５】図５及び図６に基づいて容量制御弁２４の
内部構成を説明する。ソレノイド２５を支持するボビン
２６の中空部にはガイド筒２７が固定されており、ガイ
ド筒２７内には固定鉄芯２８が収容固定されている。ガ
イド筒２７内には可動鉄芯２９が固定鉄芯２８に対して
接離可能に収容されている。固定鉄芯２８と可動鉄芯２
９との間には弁開放強制ばね３０が介在されている。可
動鉄芯２９は弁開放強制ばね３０のばね作用によって固
定鉄芯２８から離間する方向へ付勢されている。

【００３６】ボビン２６にはバルブハウジング３１が連
結部材３２を介して結合固定されており、バルブハウジ
ング３１内には球状の弁体３３が収容されている。バル
ブハウジング３１には吐出圧導入ポート３１ａ、吸入圧
導入ポート３１ｂ及び制御ポート３１ｃが設けられてい
る。吐出圧導入ポート３１ａは吐出圧導入通路３４を介
して吐出室３ｂに連通している。吸入圧導入ポート３１
ｂは吸入圧導入通路３５を介して吸入通路５４に連通し
ており、制御ポート３１ｃは制御通路３７を介してクラ
ンク室２ａに連通している。

【００３７】バルブハウジング３１内のばね受け３８と
弁体３３との間には復帰ばね３９及び弁支持座４０が介
在されており、弁体３３は弁孔３１ｄを閉塞する方向へ
復帰ばね３９のばね作用を受ける。

【００３８】吸入圧導入ポート３１ｂに通じる吸入圧検
出室４３にはベローズ金具４４が可動鉄芯２９に固着し
た状態で収容されている。ベローズ金具４４とばね受け
４５とはベローズ４６によって連結しており、ベローズ
金具４４とばね受け４５との間にはばね４７が介在され
ている。ばね受け４５には伝達ロッド４８が止着されて
おり、その先端が弁体３３に当接している。弁体３３は
吸入圧検出室４３内の吸入圧の変動に応じて弁孔３１ｄ
を開閉する。弁孔３１ｄが閉塞されると吐出圧導入ポー
ト３１ａと制御ポート３１ｃとの連通が遮断される。

【００３９】吸入室３ａ内へ冷媒ガスを導入する吸入通
路５４と、吐出室３ｂから冷媒ガスを排出する排出口１
ｃとは外部冷媒回路４９で接続されている。外部冷媒回
路４９上には凝縮器５０、膨張弁５１及び蒸発器５２が
介在されている。膨張弁５１は蒸発器５２の出口側のガ
ス圧の変動に応じて冷媒流量を制御する。

【００４０】ソレノイド２５は制御コンピュータＣの励
消磁制御を受ける。制御コンピュータＣは空調装置作動
スイッチ５７のＯＮあるいはアクセルスイッチ５８のＯ
ＦＦによってソレノイド２５を励磁し、空調装置作動ス
イッチ５７のＯＦＦあるいはアクセルスイッチ５８のＯ
Ｎによってソレノイド２５を消磁する。図１の状態では
ソレノイド２５は励磁状態にある。ソレノイド２５の励
磁状態では図５に示すように可動鉄芯２９が弁開放強制
ばね３０のばね作用に抗して固定鉄芯２８に吸着してい
る。

【００４１】ソレノイド２５が励磁しているとき、ベロ
ーズ４６が吸入通路５４から吸入圧導入通路３４を介し
て導入される吸入圧の変動に応じて変位し、この変位が
伝達ロッド４８を介して弁体３３に伝えられる。吸入圧
が高い（冷房負荷が大きい）場合には弁体３３の弁開度
が小さくなる。クランク室２ａ内の冷媒ガスは絞り通路
１ｂを経由して吸入室３ａへ流出している。従って、弁
体３３の弁開度が小さくなれば吐出室３ｂから吐出圧導
入通路３４、吐出圧導入ポート３１ａ、弁孔３１ｄ、制
御ポート３１ｃ及び制御通路３７を経由してクランク室
２ａへ流入する冷媒ガス量が少なくなる。そのため、ク
ランク室２ａ内の圧力が低下する。又、シリンダボア１
ａ内の吸入圧も高いため、クランク室２ａ内の圧力とシ
リンダボア１ａ内の吸入圧との差が小さくなる。そのた
め、図１及び図５に示すように斜板傾角が大きくなる。

【００４２】逆に、吸入圧が低い（冷房負荷が小さい）
場合には弁体３３の弁開度が大きくなり、吐出室３ｂか
らクランク室２ａへ流入する冷媒ガス量が多くなる。そ
のため、クランク室２ａ内の圧力が上昇する。又、シリ
ンダボア１ａ内の吸入圧が低いため、クランク室２ａ内
の圧力とシリンダボア１ａ内の吸入圧との差が大きくな
る。そのため、斜板傾角が小さくなる。

【００４３】吸入圧が非常に低い（冷房負荷がない）状
態になれば弁体３３が最大開度位置に近づく。又、空調
装置作動スイッチ５７のＯＦＦあるいはアクセルスイッ
チ５８のＯＮによってソレノイド２５が消磁すると、図
６に示すように可動鉄芯２９が弁開放強制ばね３０のば
ね作用によって固定鉄芯２８から離間し、弁体３３が最
大開度位置に移行する。図６に示すような最大開度状態
では吐出室３ｂの冷媒ガスがクランク室２ａへ急激流入
する。そのため、クランク室２ａ内の昇圧は迅速であ
り、かつクランク室２ａ内の圧力は最高圧状態となり、
斜板１５の傾角は最小傾角側へ移行する。

【００４４】斜板１５の傾角が最小傾角側に移行するに
伴い、斜板支持体１４が遮断体２１側へ移動し、伝達筒
５６に当接する。遮断体２１側へ移動する斜板支持体１
４は伝達筒５６を深溝玉軸受け部材５３の内輪５３ｂに
押接する。伝達筒５６は斜板支持体１４と内輪５３ｂと
の間に挟みこまれるため、伝達筒５６は回転軸９と共に
回転することになる。伝達筒５６は深溝玉軸受け部材５
３に対して内輪５３ｂにのみ当接しているため、回転軸
９、斜板支持体１４、伝達筒５６及び内輪５３ｂは一体
的に回転し、斜板支持体１４、伝達筒５６及び内輪５３
ｂの間で摺接は生じない。

【００４５】伝達筒５６が深溝玉軸受け部材５３に押接
された状態で斜板支持体１４がさらに遮断体２１側へ移
動すると、遮断体２１が位置決め面５５側へ押されてゆ
き、遮断体２１の小径部２１ｂの先端が位置決め面５５
へ接近してゆく。この接近動作により吸入通路５４から
吸入室３ａに到る間の冷媒ガス通過断面積が徐々に絞ら
れてゆく。この絞り作用が吸入通路５４から吸入室３ａ
への冷媒ガス流入量を徐々に減らしてゆく。そのため、
吸入室３ａからシリンダボア１ａ内へ吸入される冷媒ガ
ス量も徐々に減少してゆき、吐出容量が徐々に減少して
ゆく。その結果、吐出圧が徐々に低下してゆき、圧縮機
におけるトルクが短時間で大きく変動することはない。

【００４６】遮断体２１の小径部２１ｂの先端が位置決
め面５５に当接すると、外部冷媒回路４９から吸入室３
ａへの冷媒ガス流入が停止する。斜板最小傾角は０°で
はないため、斜板傾角が最小の状態においても吐出シリ
ンダボア１ａから吐出室３ｂへの吐出は行われている。
従って、外部冷媒回路４９から吸入室３ａへの冷媒ガス
流入が停止している状態ではシリンダボア１ａから吐出
室３ｂへ吐出された冷媒ガスは吐出圧導入通路３４、制
御弁２４内の通路及び制御通路３７を通ってクランク室
２ａへ流入する。クランク室２ａ内の冷媒ガスは放圧通
路１ｂを通って吸入室３ａへ流入し、吸入室３ａ内の冷
媒ガスはシリンダボア１ａ内へ吸入されて吐出室３ｂへ
吐出される。吐出室３ｂ、クランク室２ａ及び吸入室３
ａの間では圧力差が生じている。又、圧縮機内の冷媒ガ
スが外部冷媒回路４９へ流出することはなく、蒸発器５
２におけるフロスト発生のおそれはない。

【００４７】図６の状態から空調装置作動スイッチ５７
がＯＮ又はアクセルスイッチ５がＯＦＦすると、ソレノ
イド２５が励磁し、可動鉄芯２９が固定鉄芯２８に吸入
される。従って、ベローズ４６は吸入通路５４から吸入
圧検出室４３へ波及している吸入圧によって縮小変位
し、弁体３３が弁孔３１ｄを閉塞する。

【００４８】吐出室３ｂ、クランク室２ａ及び吸入室３
ａの間では圧力差がある。そのため、弁体３３が弁孔３
１ｄを閉塞すると、クランク室２ａ内の圧力が低下し、
斜板傾角が最小傾角から増大する。この傾角増大によっ
て斜板支持体１４が遮断体２１から離間する方向へ移動
するが、遮断体２１は吸入通路開放ばね３６のばね力に
よって斜板支持体１４の移動に追随し、小径部２１ｂの
先端が位置決め面５５から離間する。この離間動作によ
り吸入通路５４から吸入室３ａに到る間の冷媒ガス通過
断面積が徐々に拡大してゆく。この徐々に行われる通過
断面積拡大が吸入通路５４から吸入室３ａへの冷媒ガス
流入量を徐々に増やしてゆく。そのため、吸入室３ａか
らシリンダボア１ａ内へ吸入される冷媒ガス量も徐々に
増大してゆき、吐出容量が徐々に増大してゆく。その結
果、吐出圧が徐々に増大してゆき、圧縮機におけるトル
クが短時間で大きく変動することはない。

【００４９】図１〜図６に示す容量可変型圧縮機は上記
のように構成されているが、この圧縮機の各構成要素や
部材は、次に述べるような機能部材又は機能実現手段と
して把握することができる。即ち、シリンダブロック
１、フロントハウジング２、リヤハウジング３、バルブ
プレート４、弁形成プレート５Ａ，５Ｂおよびリテーナ
形成プレート６の各々はハウジング構成部材として位置
づけられ、これらによって内部にシリンダボア１ａ、ク
ランク室２ａ、吸入室３ａ及び吐出室３ｂを区画形成す
る圧縮機のハウジングが構成される。斜板支持体１４、
斜板１５およびシュー２３は、回転軸９の回転をピスト
ン２２の往復運動に変換するカムプレート手段を構成す
る。又、回転支持体８、連結片１６，１７、ガイドピン
１８，１９および支持ピン２０は、前記カムプレート手
段を回転軸９に対し、回転軸９と一体回転可能で且つ回
転軸９の軸方向へのスライド移動を伴いながら該回転軸
９に対し傾動可能に作動連結する連結案内機構を構成す
る。更に、収容孔１３内においてシリンダブロック１に
形成された位置決め面５５は、可動部材の移動を規制す
るための規制部として機能し、遮断体２１、深溝玉軸受
け部材５３（特に内輪５３ｂ）および伝達筒５６の三者
は協働して、前記規制部５５とカムプレート手段との間
において回転軸９に沿ってスライド移動可能な介装部材
としての役割を果たす。なお、前記規制部５５によって
移動を規制される可動部材とは、前記介装部材およびカ
ムプレート手段を指す。

【００５０】さて、外部駆動源が停止しない限り回転し
続ける回転軸９の安定支持は圧縮機の振動、騒音の抑制
の上で重要である。回転軸９の安定支持にはまず一対の
軸受け部材の支持位置の間隔を大きくすることが不可欠
である。本実施例では第１の軸受け部材となるアンギュ
ラベアリング７をフロントハウジング２の前側に配置
し、第２の軸受け部材となる深溝玉軸受け部材５３をシ
リンダブロック１の収容孔１３内に配置している。この
ような配置構成により被動プーリ１０を介して回転軸９
を支持するアンギュラベアリング７と深溝玉軸受け部材
５３との位置間隔が圧縮機全長の増長をもたらすことな
く従来よりも大きくなる。回転軸９を支持する第１の軸
受け部材をフロントハウジング２内に配置する従来構成
では、フロントハウジング２の長さを増長しない限り第
１の軸受け部材と第２の軸受け部材との位置間隔を大き
くできない。しかしながら、支持筒２ｃ上にアンギュラ
ベアリング７を配置した構成では、支持筒２ｃの突出範
囲は回転軸９の突出範囲程度であり、回転軸９の突出程
度は従来と同様に被動プーリ１０との接続の上で必要で
ある。従って、アンギュラベアリング７と深溝玉軸受け
部材５３との位置間隔がフロントハウジング２の増長を
もたらすことなく従来よりも大きくなり、回転軸９の支
持が従来よりも安定する。

【００５１】又、外部駆動源からベルト１１を介して被
動プーリ１０に作用するラジアル荷重は全て支持筒２ｃ
で受け止められ、被動プーリ１０に作用するスラスト荷
重も支持筒２ｃで受け止められる。従って、被動プーリ
１０は安定支持され、被動プーリ１０に止着された回転
軸９もアンギュラベアリング７によって安定支持され
る。

【００５２】急激なトルク変動を阻止するための遮断体
２１のスライド円滑性は回転軸９の安定支持を前提とす
る。回転軸９が振動するような不安定支持状態では遮断
体２１のスライドは円滑性を欠き、吸入冷媒ガスの流入
を徐々に変動させることが難しくなる。しかし、回転軸
９を安定支持する本実施例では遮断体２１のスライドは
円滑である。

【００５３】外部駆動源からベルト１１を介して被動プ
ーリ１０に作用するラジアル荷重は全て支持筒２ｃで受
け止められ、このラジアル荷重が回転軸９に波及するこ
とはない。このことは次のような作用効果をもたらす。

【００５４】回転軸を支持する軸受け部材を圧縮機内に
配置した従来のクラッチレス圧縮機では、圧縮機内の軸
受け部材の潤滑が考慮される。クランク室内の圧力を調
整して斜板傾角を制御する圧縮機では冷媒ガスと共に流
動する潤滑油によって軸受け部材の潤滑が行われる。そ
のため、回転軸に沿ったクランク室からの圧力漏洩を防
止するためのリップシールは前側（被動プーリ側）の軸
受け部材よりもさらに前側に配置されることになる。従
って、被動プーリに掛かる荷重は前側の軸受け部材を支
点としたモーメント荷重として回転軸に作用する。回転
軸は少なくとも前側の軸受け部材の配置位置からプーリ
の止着位置までの範囲で前記モーメント荷重に耐えるた
めの強度を確保しなければならない。そのため、前記リ
ップシールの配置領域における回転軸の径を大きくしな
ければならないが、この拡径はリップシールと回転軸と
の摺接部位の摺接面積の増加をもたらす。リップシール
はクランク室内の圧力によって回転軸の周面に押接され
ているため、前記摺接面積の増加は回転軸とリップシー
ルとの間の摺接抵抗を増す。この摺接抵抗の増大は動力
損失に繋がる。又、外部駆動源が停止しない限り回転し
続ける回転軸とリップシールとの摺接抵抗の増大はリッ
プシールの劣化を早める。さらに、リップシールと回転
軸との摺接領域における回転軸の拡径はこの部位の回転
軸の周速を大きくし、リップシールの劣化を一層早め
る。

【００５５】しかし、外部駆動源からベルト１１を介し
て被動プーリ１０に作用するラジアル荷重を全て支持筒
２ｃで受け止める本実施例の構成では、従来のクラッチ
レス圧縮機に比して回転軸９の小径化が可能であり、リ
ップシール１２と回転軸９との摺接部位の摺接面積が低
減する。前記摺接面積の低減は回転軸９とリップシール
１２との間の摺接抵抗を低減し、この摺接抵抗の低減は
動力損失を減らす。又、外部駆動源が停止しない限り回
転し続ける回転軸９とリップシール１２との摺接抵抗の
低減は結果的にリップシール１２の耐久性向上となる。
さらに、リップシール１２と回転軸９との摺接領域にお
ける回転軸９の小径化はこの部位の回転軸９の周速を小
さくし、リップシール１２の耐久性を一層高める。

【００５６】更に、本実施例には以下に述べるような効
果が認められる。制御コンピュータＣからの指令に基づ
き容量制御弁２４の弁体３３を開放してクランク室２ａ
の内圧を上昇させ斜板１５を最小傾角状態に移行させた
場合に、図４及び図６に示すように、回転軸９上の斜板
支持体１４が伝達筒５６、深溝玉軸受け部材の内輪５３
ａ及び筒状の遮断体２１を介して位置決め面５５に当接
することで、斜板１５のそれ以上の傾動が阻止されて最
小傾角が規定されるのみならず、斜板支持体１４及び斜
板１５のそれ以上の後退が機械的に阻止される。それ
故、クランク室２ａの内圧が非常に高まりクランク室内
圧とシリンダボア内圧とのピストン２２を介した差が過
大になって、ピストン群が斜板１５を軸方向に後退させ
ようとする付勢力が生じたとしても、斜板１５の傾動及
び軸方向移動に関与する斜板支持体１４は、前記三つの
介装部材５６，５３ａ，２１を介した位置決め面（規制
部）５５によってそれ以上の後退を規制される。結果と
して、斜板１５は、その最小傾角よりも更に傾角減少方
向に傾動することも、又、図４及び図６に示す最後退位
置よりも更に後方に移動することも機械的に完全に規制
ないし阻止される。

【００５７】それ故、クランク室内圧とシリンダボア内
圧とのピストン２２を介した差が過度に高まったとして
も、前記「問題１」で指摘したような上死点位置ピスト
ンのトップクリアランスがゼロとなるような事態が未然
に防止され、ピストン２２が弁形成プレート５Ａに衝突
して振動や異音を生じたり、ピストン２２や弁関係のプ
レート類４，５Ａ，５Ｂ，６が変形・破損するという不
都合な事態が回避される。また、前記過大差圧に起因す
る斜板１５の予期せぬ後退が機械的に規制されるため、
前記過大差圧が原因となって回転軸９が想定後退限界よ
りも更に後退して回転軸９とリップシール１２との摺動
位置が所定のコンタクトラインを逸脱するという事態が
回避される。従って、回転軸９の外周面とリップシール
１２との間への異物噛み込みが原因となってクランク室
２ａの気密性が保てないという不都合な事態を極力避け
ることが可能となる。このように本実施例によれば、斜
板支持体１４及び斜板１５を含む圧縮機内部機構の好ま
しからざるスラスト方向変位を少なくとも一つの介装部
材２１と規制部５５との協働によって機械的に阻止する
ことにより、圧縮機の耐久性及び信頼性を向上させるこ
とができる。

【００５８】なお、本実施例の圧縮機は、回転軸９と外
部駆動源との間の動力伝達経路の途中に電磁クラッチを
介在させないクラッチレス圧縮機であるため、そもそも
前記「問題３」で指摘したような事態は生じ得ない。但
し、もし仮に本実施例の圧縮機の回転軸９の前端域に電
磁クラッチ機構を追加配設した場合には、本件圧縮機の
構造的特徴に基づいて前記「問題３」で指摘したような
不都合を回避できることは言うまでもない。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明では、ハウジ
ング構成部材に設けた規制部と、それとカムプレート手
段との間に設けた介装部材との協働によるカムプレート
手段の機械的なスラスト規制構造を採用しているので、
内部的又は外部的要因によってクランク室内の圧力が短
時間のうちに急激に高まる結果、クランク室内の圧力と
シリンダボア内の圧力とのピストンを介した差が過大と
なる場合でも、斜板等を含むカムプレート手段や回転軸
が、回転軸の軸方向における想定後退限界よりも更に後
退しようとするのを機械的に規制することができる。そ
して、圧縮機内部機構の好ましからざるスラスト方向変
位を効果的に阻止することで、圧縮機内部機構の好まし
からざるスラスト方向変位に起因する種々の不都合を回
避することができ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１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】斜板傾角が最小状態にある側断面図である。

【図５】遮断体が開位置にある要部拡大断面図である。

【図６】遮断体が閉位置にあり、ソレノイドが消磁状態
にある要部拡大断面図である。

【符号の説明】 １…シリンダブロック、２…フロントハウジング、３…
リヤハウジング、４…バルブプレート、５Ａ，５Ｂ…弁
形成プレート、６…リテーナ形成プレート（以上の１〜
６はハウジング構成部材）、１ａ…シリンダボア、２ａ
…クランク室、３ａ…吸入室、３ｂ…吐出室、８…回転
支持体、９…回転軸、１４…斜板支持体、１５…斜板、
１６，１７…連結片、１８，１９…ガイドピン、２０…
支持ピン（８，１６〜２０は連結案内機構を構成す
る）、２１…遮断体（介装部材）、２２…ピストン、２
３…シュー（１４，１５，２３はカムプレート手段を構
成する）、２４…容量制御弁、３４…吐出圧導入通路、
３７…制御通路、４２…ばね（回転軸のスラスト変位抑
制用）、５３…深溝玉軸受け部材（介装部材）、５４…
吸入通路、５５…位置決め面（規制部）、５６…伝達筒
（介装部材）。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 昭63−186973（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−38937（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 27/14 F04B 27/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のハウジング構成部材からなるハウ
   ジング内に区画形成されたシリンダボア、クランク室、
   吸入室及び吐出室と、 前記シリンダボア内に往復動可能に収容されたピストン
   と、 前記クランク室内に回転可能に支持されて外部駆動源か
   ら動力を伝達される回転軸と、 連結案内機構により前記回転軸と一体回転可能で且つ前
   記回転軸の軸方向へのスライド移動を伴いながら該回転
   軸に対し傾動可能に作動連結されて前記回転軸の回転を
   ピストンの往復運動に変換するカムプレート手段と、 前記クランク室内の圧力を制御することにより前記カム
   プレート手段の傾角を制御して前記ピストンの往復動に
   伴う前記シリンダボアから前記吐出室への吐出容量を変
   化させる容量制御弁とを備えた容量可変型圧縮機におい
   て、 前記ハウジング構成部材の一つには、可動部材の移動を
   規制するための規制部が設けられ、 その規制部と前記カムプレート手段との間には、前記回
   転軸に沿ってスライド移動可能な少なくとも一つの介装
   部材が設けられ、少なくとも前記カムプレート手段が設
   計上の最小吐出容量に対応する最小傾角又はその近傍に
   ある状態では、前記介装部材はカムプレート手段による
   当接を受けるとともに、 前記クランク室内の圧力と前記シリンダボア内の圧力と
   のピストンを介した差圧が過大となった場合でも、その
   差圧の影響を受けてカムプレート手段に押された前記介
   装部材が前記規制部に当接することでカムプレート手段
   のそれ以上の傾角減少方向への傾動及びスライド移動が
   制限され、 前記介装部材は前記回転軸上を摺動可能な筒状の部材で
   あり、その筒状の部材は、前記吸入室と該圧縮機の外部
   とをつなぐ吸入通路を開閉可能な遮断体を兼ねてい るこ
   とを特徴とする容量可変型圧縮機。
2. 【請求項２】 前記規制部は、ハウジング構成部材の一
   つとしてのシリンダブロックに形成された位置決め面で
   あり、この位置決め面に前記カムプレート手段に押され
   た前記介装部材が当接することで、カムプレート手段の
   最小傾角規制と、カムプレート手段のそれ以上の傾角減
   少方向へのスライド移動阻止とが同時 に達成されること
   を特徴とする請求項１に記載の容量可変型圧縮機。
3. 【請求項３】 前記回転軸の後端部には、前記ハウジン
   グ内において回転軸のスラスト方向への変位を抑制する
   ためのばねが配設されていることを特徴とする請求項１
   又は２に記載の容量可変型圧縮機。
4. 【請求項４】 前記容量制御弁は、前記吐出室とクラン
   ク室とをつなぐ通路の途中に設けられ、外部からの制御
   によって前記通路の開度を調節可能であることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれか一項に記載の容量可変型圧
   縮機。