JP3417652B2 - 容量可変型斜板式圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両空調装置等に用い
られる容量可変型斜板式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の容量可変型斜板式圧縮機（以下、
単に圧縮機という。）として、特開昭６３−１８６９７
３号公報記載のものが知られている。この圧縮機では、
ハウジングにクランク室、吸入室、吐出室及びこれらと
接続されたシリンダボアが区画形成され、各シリンダボ
アにはそれぞれ往復動可能にピストンが収容されてい
る。また、ハウジングには駆動軸が回転可能に支承され
ており、クランク室内ではこの駆動軸にロータが同期回
転可能に支持されている。ロータにはピストン側に案内
機構が形成され、この案内機構には斜板の上死点側で被
案内機構が連結され、これにより斜板はロータに同期回
転可能に連結されている。また、駆動軸には摺動可能に
スリーブが嵌合されており、このスリーブにおける枢
軸、つまり駆動軸の軸心と上死点位置とで決定される面
に直交する枢軸を中心として傾角変位可能に斜板が嵌合
されている。かかる斜板にはスラスト軸受を介して揺動
板が係留されており、揺動板は回り止めによって回転が
阻止されている。この揺動板には複数のピストンロッド
が係留されており、各ピストンロッドは各ピストンに係
留されている。かかる揺動板及び各ピストンロッドが斜
板の前後揺動運動のみを各ピストンの往復動に変換する
連結機構を構成している。さらに、ハウジングには吸入
圧力の検知により吐出圧力をクランク室内に導入可能な
容量制御弁が内装されている。

【０００３】この圧縮機では、ハウジングに装着される
電磁クラッチを介して駆動軸が回転駆動されれば、所定
の傾角で斜板が回転し、揺動板及びピストンロッドを介
してピストンがシリンダボア内で往復動される。これに
より、吸入室からシリンダボア内に冷媒ガスが吸入さ
れ、冷媒ガスは圧縮された後、吐出室へ吐出される。そ
して、吸入圧力が低くなれば、容量制御弁が吐出圧力を
クランク室内に導入してクランク室内の圧力を高め、ク
ランク室内の圧力がシリンダボアの圧力に打ち勝つよう
になると、ピストンのストロークが短縮され、つまり斜
板の傾角が減少され、吐出容量が縮小される。

【０００４】他方、吸入圧力が高くなれば、容量制御弁
が吐出圧力をクランク室内に導入しなくなり、クランク
室内の圧力を低め、クランク室内の圧力がシリンダボア
の圧力に打ち負けるようになると、ピストンのストロー
クが延長され、つまり斜板の傾角が増加され、吐出容量
が拡大される。この間、この圧縮機では、ロータに斜板
が当接することにより、斜板は最大傾角が規制される。
他方、駆動軸に設けられたサークリップにスリーブが当
接することにより、斜板は最小傾角が規制される。通
常、最小傾角は０°ではなく、数°の最小傾角に規制さ
れ、これによって最小吐出容量が最大吐出容量の１０％
程度を確保するようになされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記圧縮機で
は、電磁クラッチの接続によって駆動軸に回転力が継続
して伝達されているならば、熱負荷が小さく、吸入圧力
が十分に低下していても、最大吐出容量の１０％程度の
最小吐出容量の下で圧縮仕事を継続することとなる。こ
のため、吸入圧力を検知する容量制御弁によって、依然
と高められる吐出圧力がクランク室内に導入され、回転
数が高いときにはクランク室内の圧力が高騰し、軸封装
置の耐久性等を阻害することとなる。

【０００６】かといって、斜板の形状や重心等について
何ら考慮することなく、最小傾角を０°とすれば、圧力
がバランスした状態からの起動ができなくなったり、低
負荷かつ高速運転で最小吐出容量が０％となり、復帰し
なくなったりする虞れがある。また、電磁クラッチを断
絶して駆動軸に回転力を伝達しないようにすれば、電磁
クラッチの断接時に例えば車両の運転フィーリングが悪
化するとともに、電磁クラッチの装備によって、重量
増、消費電力増加、燃費悪化等を生じてしまう。

【０００７】本発明は、最小傾角をほぼ０°としても確
実に吐出容量の復帰を可能とし、これにより軸封装置の
耐久性等を向上させるとともに電磁クラッチの省略を可
能とすることを解決すべき課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

（１）請求項１記載の圧縮機は、上記課題を解決するた
め、ハウジングに形成されたクランク室、吸入室、吐出
室及びこれらと接続されたシリンダボアと、各該シリン
ダボアにそれぞれ往復動可能に収容されたピストンと、
該ハウジングに回転可能に支承された駆動軸と、該クラ
ンク室内で該駆動軸に同期回転可能に支持され、該ピス
トン側に案内機構をもつロータと、該クランク室内で該
ロータ側に該案内機構と連結される被案内機構をもち、
上死点側で該被案内機構が該案内機構と連結されること
により該ロータに同期回転可能に連結されるとともに、
該駆動軸の軸心と上死点位置とで決定される面に直交す
る枢軸を中心として傾角変位可能に該駆動軸に嵌合され
た斜板と、該クランク室内で該斜板と各該ピストンとの
間に介装され、該斜板の前後揺動運動のみを各該ピスト
ンの往復動に変換する連結機構とを有し、該クランク室
内の圧力により該斜板の傾角が制御されて吐出容量を変
化するように構成した圧縮機において、前記傾角変位の
範囲はほぼ０°を含んで設定され、前記斜板における前
記枢軸を含むとともに前記軸心に直交する平面と該軸心
との交点を原点とし、該軸心と一致する軸を有した直角
座標系に関する該斜板の慣性乗積は、該傾角が０°の状
態で自己の回転により容量が増加する方向に該傾角を増
加させるモーメントを生じるべく設定されていることを
特徴とする。

【０００９】ここに、斜板は、被案内機構をもち、ロー
タと同期回転するとともに枢軸を中心として傾角変位す
るものをいう。斜板の慣性乗積は、斜板の形状、重心及
び質量等によって決定される。 （２）請求項２記載の圧縮機は、請求項１記載の圧縮機
において、斜板は押圧ばねにより傾角を縮小する方向に
付勢され、該斜板の慣性乗積は想定される最低の回転数
において該押圧ばねの付勢力にも打ち勝つべく設定され
ていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】

（１）請求項１記載の圧縮機では、傾角変位の範囲がほ
ぼ０°を含んで設定されているため、最小傾角はほぼ０
°である。ここで、起動時、傾角がほぼ０°の状態で斜
板が回転され始められても、設定された慣性乗積により
傾角を増加させるモーメントを生じるため、斜板はほぼ
０°から増加された傾角の下で回転されることとなる。
このため、吸入・圧縮が開始され、高低圧差が生じる。
この後は、従来の圧縮機と同様に、ガス圧力による復
帰、可変動作が可能となる。

【００１１】そして、この圧縮機では、熱負荷の低下に
よる冷媒循環量の減少に応じて０％に近い吐出容量まで
能力制御が可能なため、いかなる熱負荷の低下に対して
も、また回転数の増加に対しても、常に容量制御弁の設
定圧力に等しい吸入圧力を実現でき、クランク室内の圧
力の必要以上の高騰が防止できる。このため、軸封装置
の耐久性等が向上される。

【００１２】また、この圧縮機では、駆動軸に回転力が
継続して伝達されていたとしても、軸封装置の耐久性等
を阻害せず、かつ吐出容量の復帰も可能であることか
ら、電磁クラッチの省略が可能となる。 （２）請求項２記載の圧縮機では、斜板が押圧ばねによ
り傾角を縮小する方向に付勢されていることから、起動
時には、斜板は確実に傾角０°で回転され始める。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照しつつ説明する。この圧縮機では、図１に示すよう
に、シリンダブロック１の一端側にはフロントハウジン
グ２が接合され、他端側にはリアハウジング３が弁板４
を介して接合されている。シリンダブロック１とフロン
トハウジング２とによって形成されるクランク室５には
駆動軸６が収容され、駆動軸６は軸受７ａ、７ｂによっ
て回転可能に支持されている。フロントハウジング２の
ボス部からは軸封装置７ｃを介して駆動軸６が延出され
ており、駆動軸６の延出端にはボス部に設けた軸受７ｄ
によって回転可能にプーリ８が固着されている。シリン
ダブロック１には駆動軸６を取り囲む位置に複数個のシ
リンダボア９が穿設されており、各シリンダボア９には
ピストン１０がそれぞれ嵌挿されている。

【００１４】クランク室５内において駆動軸６には、ロ
ータ１６が駆動軸６と同期回転可能に支持されると共
に、球面スリーブ１２が摺動可能に支持されている。ロ
ータ１６と球面スリーブ１２との間には押圧ばね１３が
介在されており、押圧ばね１３は球面スリーブ１２をリ
アハウジング３方向へ付勢している。球面スリーブ１２
の外周面には斜板１４が支承されており、これにより斜
板１４は枢軸を中心として傾角θを変位可能になされて
いる。この実施例では、たまたま枢軸が駆動軸６の軸心
と直角に交わる軸Ｚとなされている。

【００１５】ロータ１６の上部背面には、案内機構とし
て、一対の支持アーム１７、１７が斜板１４側に突出し
ている。各支持アーム１７、１７の各先端部には、駆動
軸６の軸心と斜板１４の上死点位置Ｔとで決定される面
と平行に、かつ駆動軸６の軸心に対して外方から近づく
方向に円孔１７ａ、１７ａが直線状に貫設されている。
これら円孔１７ａ、１７ａの中心線の方向は、斜板１４
の傾角θの変位にかかわらず上死点でのピストン１０の
位置が前後にほとんど変位しないように設定されてい
る。また、これら円孔１７ａ、１７ａの中心線と直交す
る断面は円形に形成されている。

【００１６】斜板１４の外周部には半球状のシュー１
５、１５が当接されており、これらシュー１５、１５の
外周面はピストン１０の球支承面と係合されている。こ
うして、斜板１４にシュー１５、１５を介して係留され
る複数のピストン１０は各シリンダボア９内を往復動可
能に収納されている。斜板１４の前面には、被案内機構
として、一対のブラケット１９、１９が駆動軸６を間に
介在させつつ斜板１４の上死点位置Ｔを跨いで突設され
ており、各ブラケット１９、１９にはガイドピン１８、
１８の一端が固着され、各ガイドピン１８、１８の他端
には球部１８ａ、１８ａが固着されている。ロータ１６
における支持アーム１７、１７の円孔１７ａ、１７ａ内
にそれぞれガイドピン１８、１８の球部１８ａ、１８ａ
が回動かつ摺動可能に挿入されている。斜板１４は、下
部前面に斜状に形成された当接面１４ａがロータ１６に
当接することにより最大傾角θｍａｘに規制されてい
る。他方、この斜板１４は、スリーブ１２がサークリッ
プ３０に当接することにより最小傾角０°に規制されて
いる。かかるブラケット１９、１９、ガイドピン１８、
１８及び球部１８ａ、１８ａを一体にもつ斜板１４は、
傾角が０°の状態では、押圧ばね１３の付勢力にも打ち
勝って、自己の回転により傾角θを増加させるモーメン
トを生じるべく、枢軸を含むとともに軸心に直交する平
面と軸心との交点を原点Ｏとし、軸心と一致する軸を有
した直角座標系に関する斜板１４の慣性乗積を設定して
いる。この慣性乗積は、斜板１４の形状、原点Ｏに対す
る重心Ｇの位置及び質量ｍ等によって決定されている。

【００１７】また、リアハウジング３内は、吸入室２０
及び吐出室２１に区画されている。吸入室２０は外部冷
凍回路のエバポレータに接続され、吐出室２１は同冷凍
回路のコンデンサに接続されている。弁板４には各シリ
ンダボア９に対応して吸入ポート２２及び吐出ポート２
３が開口形成されており、弁板４とピストン１０との間
に形成される圧縮室が吸入ポート２２及び吐出ポート２
３を介して吸入室２０及び吐出室２１に連通される。各
吸入ポート２２にはピストン１０の往復動に応じて吸入
ポート２２を開閉する吸入弁が設けられ、各吐出ポート
２３にはピストン１０の往復動に応じて吐出ポート２３
をリテーナ２４に規制されつつ開閉する吐出弁が設けら
れている。また、リアハウジング３には、吸入圧力を検
知し、クランク室５の圧力を調整する図示しない容量制
御弁が装備されている。

【００１８】以上のように構成された圧縮機において、
車両のエンジンの回転力がベルトを介してプーリ８に伝
達されれば、駆動軸６の回転に伴って斜板１４が回転す
る。そして、シュー１５、１５を介して各ピストン１０
がシリンダボア９内で往復動し、これにより吸入室２０
から圧縮室内に冷媒ガスが吸入され、冷媒ガスは圧縮さ
れた後、吐出室２１へ吐出される。このとき、吐出室２
１へ吐出される冷媒ガスの吐出量は、容量制御弁による
クランク室５内の圧力調整により制御される。

【００１９】すなわち、熱負荷が増加することにより吸
入圧力が上昇すれば、容量制御弁の開度は減少し、吐出
室２１内の高圧ガスのクランク室５内への供給量が減少
する。これにより、クランク室５の圧力は低下し、ピス
トン１０に作用する背圧が下がることになり、斜板１４
の傾角θが大きくなる。つまり、ガイドピン１８、１８
の球部１８ａ、１８ａは、円孔１７ａ、１７ａ内を右回
りに回動しつつ円孔１７ａ、１７ａ内を中心線に沿って
駆動軸６から離れる方向に摺動する。また、斜板１４が
枢軸を中心に右回りに回動しつつ球面スリーブ１２とと
もに前方へ移動し、押圧ばね１３は押し縮められる。こ
のようにして、斜板１４の傾角θが大きくなり、ピスト
ン１０のストロークが伸長されて吐出容量は大きくな
る。

【００２０】逆に、熱負荷が減少することにより吸入圧
力が低下すれば、容量制御弁の開度は増大し、吐出室２
１内の高圧ガスのクランク室５内への供給量が増大す
る。これにより、クランク室５の圧力は上昇し、ピスト
ン１０に作用する背圧が上がることになり、斜板１４の
傾角θが小さくなる。つまり、ガイドピン１８、１８の
球部１８ａ、１８ａは、円孔１７ａ、１７ａ内を左回り
に回動しつつ円孔１７ａ、１７ａ内を中心線に沿って駆
動軸６に近づく方向に摺動する。また、斜板１４が枢軸
を中心に左回りに回動しつつ球面スリーブ１２とともに
後方へ移動し、押圧ばね１３は延ばされる。このように
して、斜板１４の傾角θが小さくなり、ピストン１０の
ストロークが縮小されて吐出容量は小さくなる。

【００２１】エンジンの停止後、ある程度の時間が経過
し、クランク室５、吸入室２０、吐出室２１及び外部冷
凍回路内の圧力が均衡した後であれば、斜板１４が押圧
ばね１３により傾角θを縮小する方向に付勢されている
ことから、斜板１４は最小傾角０°に維持される。こう
して、この圧縮機では、起動時には、斜板１４は確実に
傾角０°で回転され始めるため、エンジンの負荷が小さ
い。

【００２２】起動時、傾角が０°の状態で斜板１４が回
転され始めれば、設定された慣性乗積により、傾角θを
増加させるモーメントを生じ、押圧ばね１３の付勢力に
も打ち勝つようになるまで、回転数が上昇すれば、０°
から増加された傾角θ₀ の下で斜板１４は回転される。
このため、吸入・圧縮が開始され、高低圧差が生じる。
この後は、従来の圧縮機と同様に、ガス圧力による復
帰、可変動作が可能となる。

【００２３】そして、この圧縮機では、熱負荷の低下に
よる冷媒循環量の減少に応じて０％に近い吐出容量まで
能力制御が可能なため、いかなる熱負荷の低下に対して
も、また回転数の増加に対しても、常に容量制御弁の設
定圧力に等しい吸入圧力を実現でき、クランク室５内の
圧力の必要以上の高騰が防止できる。このため、軸封装
置７ｃの耐久性等が向上される。

【００２４】また、この圧縮機では、プーリ８によって
駆動軸６に回転力が継続して伝達されていたとしても、
軸封装置７ｃの耐久性等を阻害せず、かつ吐出容量の復
帰も可能であることから、電磁クラッチを必要としな
い。次に、斜板１４が傾角θに０°を含んで嵌合されて
も、慣性乗積の設定により、設定傾角θが０°の状態で
自己の回転により傾角θを増加させるモーメントを生じ
ることを示す。

【００２５】まず、図２及び図３に示すように、３つの
直角座標系を定義する。一つめは、枢軸を含み駆動軸６
の軸心に垂直な平面と駆動軸６の軸心との交点Ｏを原点
とした直角座標系Ｏ（ｘ，ｙ，ｚ）である。ｙ軸は駆動
軸６の軸心と平行であり、ｚ軸は枢軸と平行であり、ｘ
軸はｙ軸及びｚ軸に垂直である。ｙ軸はフロントハウジ
ング２側を正とし、ｚ軸は圧縮機の前面から見て右回り
に回転したときの圧縮側を正とし、ｘ軸は上死点側を正
とする。この直角座標系Ｏ（ｘ，ｙ，ｚ）において、駆
動軸６の軸心はｙ軸と一致し、斜板１４の上死点位置Ｔ
はｘｙ座標面に含まれることとなる。また、本実施例で
は枢軸とｚ軸とは一致している。

【００２６】二つめは、斜板１４の重心Ｇを原点とした
直角座標系Ｇ（ｘ’，ｙ’，ｚ’）である。直角座標系
Ｇ（ｘ’，ｙ’，ｚ’）のｘ’軸、ｙ’軸及びｚ’軸
は、それぞれ直角座標系Ｏ（ｘ，ｙ，ｚ）のｘ軸、ｙ軸
及びｚ軸に平行かつ同一方向であるとする。三つめも、
やはり斜板１４の重心Ｇを原点とした直角座標系Ｇ
（ｕ，ｖ，ｗ）である。ｖ軸は斜板１４と垂直であり、
ｗ軸はｚ’軸と平行であり、ｕ軸はｖ軸及びｗ軸に垂直
である。直角座標系Ｇ（ｕ，ｖ，ｗ）と直角座標系Ｇ
（ｘ’，ｙ’，ｚ’）とは次の関係にある。つまり、ｖ
軸とｙ’軸とのなす角度及びｕ軸とｘ’軸とのなす角度
は、斜板１４の傾角θと一致し、ｗ軸はｚ’軸と常に一
致している。傾角θ＝０°においては、直角座標系Ｇ
（ｕ，ｖ，ｗ）のｕ軸、ｖ軸及びｗ軸は、それぞれ直角
座標系Ｇ（ｘ’，ｙ’，ｚ’）のｘ’軸、ｙ’軸及び
ｚ’軸と完全に一致する。

【００２７】そして、ｕ軸に関する斜板１４の慣性モー
メントＩ_u と、ｖ軸に関する斜板１４の慣性モーメント
Ｉ_v と、ｗ軸に関する斜板１４の慣性モーメントＩ_w と
を定義すれば、 Ｉ_u ＝∫（ｖ² ＋ｗ² ）ｄｍ …（１）式 Ｉ_v ＝∫（ｗ² ＋ｕ² ）ｄｍ …（２）式 Ｉ_w ＝∫（ｕ² ＋ｖ² ）ｄｍ …（３）式 となる。ここで、ｍは斜板１４の質量であり、ｄｍは斜
板１４を構成する微小要素の質量である。

【００２８】また、ｕ軸及びｖ軸の組合せに関する慣性
乗積Ｐ_uvと、ｖ軸及びｗ軸の組合せに関する慣性乗積Ｐ
_vwと、ｗ軸及びｕ軸の組合せに関する慣性乗積Ｐ_wuとを
定義すれば、 Ｐ_uv＝∫ｕｖｄｍ …（４）式 Ｐ_vw＝∫ｖｗｄｍ＝０ …（５）式 Ｐ_wu＝∫ｗｕｄｍ＝０ …（６）式 となる。ここで、Ｐ_vw＝０、Ｐ_wu＝０であるのは、斜板
１４はｕｖ座標面について対称であるからである。

【００２９】そして、ｘ’軸に関する斜板１４の慣性モ
ーメントＩ_x'と、ｙ’軸に関する斜板１４の慣性モーメ
ントＩ_y'と、ｚ’軸に関する斜板１４の慣性モーメント
Ｉ_z'とを定義すれば、 Ｉ_x'＝∫（ｙ’² ＋ｚ’² ）ｄｍ …（７）式 Ｉ_y'＝∫（ｚ’² ＋ｘ’² ）ｄｍ …（８）式 Ｉ_z'＝∫（ｘ’² ＋ｙ’² ）ｄｍ …（９）式 となる。

【００３０】また、ｘ’軸及びｙ’軸の組合せに関する
慣性乗積Ｐ_x'y'と、ｙ’軸及びｚ’軸の組合せに関する
慣性乗積Ｐ_y'z'と、ｚ’軸及びｘ’軸の組合せに関する
慣性乗積Ｐ_z'x'とを定義すれば、 Ｐ_x'y'＝∫ｘ’ｙ’ｄｍ …（１０）式 Ｐ_y'z'＝∫ｙ’ｚ’ｄｍ …（１１）式 Ｐ_z'x'＝∫ｚ’ｘ’ｄｍ …（１２）式 となる。

【００３１】直角座標系Ｇ（ｘ’，ｙ’，ｚ’）と直角
座標系Ｇ（ｕ，ｖ，ｗ）との間において、ｕ軸はｘ’軸
と角θをなし、ｖ軸はｙ’と角θをなす。よって、 ｘ’＝ｕｃｏｓθ＋ｖｓｉｎθ …（１３）式 ｙ’＝−ｕｓｉｎθ＋ｖｃｏｓθ …（１４）式 ｚ’＝ｗ …（１５）式 となる。

【００３２】（７）式は（１４）式及び（１５）式を代
入することにより、 Ｉ_x'＝∫｛（−ｕｓｉｎθ＋ｖｃｏｓθ）² ＋ｗ² ｝ｄｍ ＝∫（ｕ² ｓｉｎ² θ＋ｖ² ｃｏｓ² θ −２ｕｖｓｉｎθｃｏｓθ＋ｗ² ）ｄｍ …（１６）式 となる。ここで、ｗ² ＝ｗ² （ｓｉｎ² θ＋ｃｏｓ
² θ）であるから、（１６）式は、 Ｉ_x'＝∫（ｖ² ｃｏｓ² θ＋ｗ² ｃｏｓ² θ＋ｗ² ｓｉｎ² θ ＋ｕ² ｓｉｎ² θ−２ｕｖｓｉｎθｃｏｓθ）ｄｍ ＝∫（ｖ² ＋ｗ² ）ｃｏｓ² θｄｍ＋∫（ｗ² ＋ｕ² ）ｓｉｎ² θｄｍ −２∫ｕｖｓｉｎθｃｏｓθｄｍ …（１７）式 となる。ここで、（１）式より∫（ｖ² ＋ｗ² ）ｄｍ＝
Ｉ_u 、（２）式より∫（ｗ² ＋ｕ² ）ｄｍ＝Ｉ_v 、
（４）式より∫ｕｖｄｍ＝Ｐ_uvであるから、（１７）式
は、 Ｉ_x'＝Ｉ_u ｃｏｓ² θ＋Ｉ_v ｓｉｎ² θ−２Ｐ_uvｓｉｎθｃｏｓθ …（１８）式 となる。

【００３３】また、（８）式は（１３）式及び（１５）
式を代入することにより、 Ｉ_y'＝∫｛ｗ² ＋（ｕｃｏｓθ＋ｖｓｉｎθ）² ｝ｄｍ ＝∫（ｗ² ＋ｕ² ｃｏｓ² θ＋ｖ² ｓｉｎ² θ ＋２ｕｖｓｉｎθｃｏｓθ）ｄｍ …（１９）式 となる。ここで、ｗ² ＝ｗ² （ｓｉｎ² θ＋ｃｏｓ
² θ）であるから、（１９）式は、 Ｉ_y'＝∫（ｖ² ｓｉｎ² θ＋ｗ² ｓｉｎ² θ＋ｗ² ｃｏｓ² θ ＋ｕ² ｃｏｓ² θ＋２ｕｖｓｉｎθｃｏｓθ）ｄｍ ＝∫（ｖ² ＋ｗ² ）ｓｉｎ² θｄｍ＋∫（ｗ² ＋ｕ² ）ｃｏｓ² θｄｍ ＋２∫ｕｖｓｉｎθｃｏｓθｄｍ …（２０）式 となる。ここで、（１）式より∫（ｖ² ＋ｗ² ）ｄｍ＝
Ｉ_u 、（２）式より∫（ｗ² ＋ｕ² ）ｄｍ＝Ｉ_v 、
（４）式より∫ｕｖｄｍ＝Ｐ_uvであるから、（２０）式
は、 Ｉ_y'＝Ｉ_u ｓｉｎ² θ＋Ｉ_v ｃｏｓ² θ＋２Ｐ_uvｓｉｎθｃｏｓθ …（２１）式 となる。

【００３４】さらに、（９）式は（１３）式及び（１
４）式を代入することにより、 Ｉ_z'＝∫｛（ｕｃｏｓθ＋ｖｓｉｎθ）² ＋（−ｕｓｉｎθ＋ｖｃｏｓθ）² ｝ｄｍ ＝∫（ｕ² ｃｏｓ² θ＋ｖ² ｓｉｎ² θ＋２ｕｖｓｉｎθｃｏｓθ ＋ｕ² ｓｉｎ² θ＋ｖ² ｃｏｓ² θ −２ｕｖｓｉｎθｃｏｓθ）ｄｍ ＝∫（ｕ² ＋ｖ² ）ｄｍ …（２２）式 となる。ここで、（３）式より∫（ｕ² ＋ｖ² ）ｄｍ＝
Ｉ_w であるから、（２２）式は、 Ｉ_z'＝Ｉ_w …（２３）式 となる。

【００３５】一方、（１０）式は（１３）式及び（１
４）式を代入することにより、 Ｐ_x'y'＝∫（ｕｃｏｓθ＋ｖｓｉｎθ）（−ｕｓｉｎθ＋ｖｃｏｓθ）ｄｍ ＝∫（−ｕ² ｓｉｎθｃｏｓθ＋ｕｖｃｏｓ² θ −ｕｖｓｉｎ² θ＋ｖ² ｓｉｎθｃｏｓθ）ｄｍ ＝（ｃｏｓ² θ−ｓｉｎ² θ）∫ｕｖｄｍ ＋∫｛ｖ² ｓｉｎθｃｏｓθ＋ｗ² ｓｉｎθｃｏｓθ −（ｗ² ｓｉｎθｃｏｓθ＋ｕ² ｓｉｎθｃｏｓθ）｝ｄｍ ＝（ｃｏｓ² θ−ｓｉｎ² θ）∫ｕｖｄｍ ＋∫｛（ｖ² ＋ｗ² ）ｓｉｎθｃｏｓθ −（ｗ² ＋ｕ² ）ｓｉｎθｃｏｓθ｝ｄｍ …（２４）式 となる。ここで、（４）式より∫ｕｖｄｍ＝Ｐ_uv、
（１）式より∫（ｖ² ＋ｗ²）ｄｍ＝Ｉ_u 、（２）式よ
り∫（ｗ² ＋ｕ² ）ｄｍ＝Ｉ_v であるから、（２４）式
は、 Ｐ_x'y'＝Ｐ_uv（ｃｏｓ² θ−ｓｉｎ² θ）＋（Ｉ_u −Ｉ_v ）ｓｉｎθｃｏｓθ …（２５）式 となる。

【００３６】また、（１１）式は（１４）式及び（１
５）式を代入することにより、 Ｐ_y'z'＝∫（−ｕｓｉｎθ＋ｖｃｏｓθ）ｗｄｍ ＝−ｓｉｎθ∫ｕｗｄｍ＋ｃｏｓθ∫ｖｗｄｍ …（２６）式 となる。ここで、（６）式より∫ｗｕｄｍ＝Ｐ_wu、
（５）式より∫ｖｗｄｍ＝Ｐ _vwであるから、（２６）式
は、 Ｐ_y'z'＝−Ｐ_wuｓｉｎθ＋Ｐ_vwｃｏｓθ …（２７）式 となる。ここにおいて、（５）式及び（６）式よりＰ_wu
＝Ｐ_vw＝０であったから、（２７）式は、 Ｐ_y'z'＝０ …（２８）式 となる。

【００３７】さらに、（１２）式は（１３）式及び（１
５）式を代入することにより、 Ｐ_z'x'＝∫ｗ（ｕｃｏｓθ＋ｖｓｉｎθ）ｄｍ ＝ｃｏｓθ∫ｗｕｄｍ＋ｓｉｎθ∫ｖｗｄｍ …（２９）式 となる。ここで、（６）式より∫ｗｕｄｍ＝Ｐ_wu、
（５）式より∫ｖｗｄｍ＝Ｐ _vwであるから、（２９）式
は、 Ｐ_z'x'＝Ｐ_wuｃｏｓθ＋Ｐ_vwｓｉｎθ …（３０）式 となる。ここにおいて、（５）式及び（６）式よりＰ_wu
＝Ｐ_vw＝０であったから、（３０）式は、 Ｐ_z'x'＝０ …（３１）式 となる。

【００３８】次に、ｘ軸に関する斜板１４の慣性モーメ
ントＩ_x と、ｙ軸に関する斜板１４の慣性モーメントＩ
_y と、ｚ軸に関する斜板１４の慣性モーメントＩ_z とを
定義すれば、 Ｉ_x ＝∫（ｙ² ＋ｚ² ）ｄｍ …（３２）式 Ｉ_y ＝∫（ｚ² ＋ｘ² ）ｄｍ …（３３）式 Ｉ_z ＝∫（ｘ² ＋ｙ² ）ｄｍ …（３４）式 となる。

【００３９】また、ｘ軸及びｙ軸の組合せに関する慣性
乗積Ｐ_xyと、ｙ軸及びｚ軸の組合せに関する慣性乗積Ｐ
_yzと、ｚ軸及びｘ軸の組合せに関する慣性乗積Ｐ_zxとを
定義すれば、 Ｐ_xy＝∫ｘｙｄｍ …（３５）式 Ｐ_yz＝∫ｙｚｄｍ …（３６）式 Ｐ_zx＝∫ｚｘｄｍ …（３７）式 となる。

【００４０】ここで、直角座標系Ｏ（ｘ，ｙ，ｚ）と直
角座標系Ｇ（ｘ’，ｙ’，ｚ’）との間には、次の関係
がある。すなわち、直角座標系Ｏ（ｘ，ｙ，ｚ）におけ
る重心Ｇの座標を（ｘ₀ ，ｙ₀ ，０）とすれば、 ｘ＝ｘ’＋ｘ₀ …（３８）式 ｙ＝ｙ’＋ｙ₀ …（３９）式 ｚ＝ｚ’ …（４０）式 となる。

【００４１】（３２）式は（３９）式及び（４０）式を
代入することにより、 Ｉ_x ＝∫｛（ｙ’＋ｙ₀ ）² ＋ｚ’² ｝ｄｍ ＝∫（ｙ’² ＋２ｙ’ｙ₀ ＋ｙ₀ ² ＋ｚ’² ）ｄｍ ＝∫（ｙ’² ＋ｚ’² ）ｄｍ＋ｙ₀ ² ∫ｄｍ＋２ｙ₀ ∫ｙ’ｄｍ …（４１）式 となる。ここで、（７）式より∫（ｙ’² ＋ｚ’² ）ｄ
ｍ＝Ｉ_x'であり、∫ｄｍ＝ｍ、ｙ₀ ∫ｙ’ｄｍ＝０であ
るから、（４１）式は、 Ｉ_x ＝Ｉ_x'＋ｍｙ₀ ² …（４２）式 となる。

【００４２】また、（３３）式は（３８）式及び（４
０）式を代入することにより、 Ｉ_y ＝∫｛ｚ’² ＋（ｘ’＋ｘ₀ ）² ｝ｄｍ ＝∫（ｚ’² ＋ｘ’² ＋２ｘ’ｘ₀ ＋ｘ₀ ² ）ｄｍ ＝∫（ｚ’² ＋ｘ’² ）ｄｍ＋ｘ₀ ² ∫ｄｍ＋２ｘ₀ ∫ｘ’ｄｍ …（４３）式 となる。ここで、（８）式より∫（ｚ’² ＋ｘ’² ）ｄ
ｍ＝Ｉ_y'であり、∫ｄｍ＝ｍ、ｘ₀ ∫ｘ’ｄｍ＝０であ
るから、（４３）式は、 Ｉ_y ＝Ｉ_y'＋ｍｘ₀ ² …（４４）式 となる。

【００４３】さらに、（３４）式は（３８）式及び（３
９）式を代入することにより、 Ｉ_z ＝∫｛（ｘ’＋ｘ₀ ）² ＋（ｙ’＋ｙ₀ ）² ）ｄｍ ＝∫（ｘ’² ＋２ｘ’ｘ₀ ＋ｘ₀ ² ＋ｙ’² ＋２ｙ’ｙ₀ ＋ｙ₀ ² ）ｄｍ ＝∫（ｘ’² ＋ｙ’² ）ｄｍ＋（ｘ₀ ² ＋ｙ₀ ² ）∫ｄｍ ＋２ｘ₀ ∫ｘ’ｄｍ＋２ｙ₀ ∫ｙ’ｄｍ …（４５）式 となる。ここで、（９）式より∫（ｘ’² ＋ｙ’² ）ｄ
ｍ＝Ｉ_z'であり、∫ｄｍ＝ｍ、ｘ₀ ∫ｘ’ｄｍ＝０、ｙ
₀ ∫ｙ’ｄｍ＝０であるから、（４５）式は、 Ｉ_z ＝Ｉ_z'＋ｍ（ｘ₀ ² ＋ｙ₀ ² ） …（４６）式 となる。

【００４４】一方、（３５）式は（３８）式及び（３
９）式を代入することにより、 Ｐ_xy＝∫（ｘ’＋ｘ₀ ）（ｙ’＋ｙ₀ ）ｄｍ ＝∫ｘ’ｙ’ｄｍ＋ｘ₀ ｙ₀ ∫ｄｍ＋ｘ₀ ∫ｙ’ｄｍ＋ｙ₀ ∫ｘ’ｄｍ …（４７）式 となる。ここで、（１０）式より∫ｘ’ｙ’ｄｍ＝Ｐ
_x'y'であり、∫ｄｍ＝ｍ、ｘ₀ ∫ｙ’ｄｍ＝０、ｙ₀ ∫
ｘ’ｄｍ＝０であるから、（４７）式は、 Ｐ_xy＝Ｐ_x'y'＋ｍｘ₀ ｙ₀ …（４８）式 となる。

【００４５】また、（３６）式は（３９）式及び（４
０）式を代入することにより、 Ｐ_yz＝∫（ｙ’＋ｙ₀ ）ｚ’ｄｍ ＝∫ｙ’ｚ’ｄｍ＋ｙ₀ ∫ｚ’ｄｍ …（４９）式 となる。ここで、（１１）式及び（２８）式より∫ｙ’
ｚ’ｄｍ＝Ｐ_y'z'＝０であり、ｙ₀ ∫ｚ’ｄｍ＝０であ
るから、（４９）式は、 Ｐ_yz＝０ …（５０）式 となる。

【００４６】さらに、（３７）式は（３８）式及び（４
０）式を代入することにより、 Ｐ_zx＝∫ｚ’（ｘ’＋ｘ₀ ）ｄｍ ＝∫ｚ’ｘ’ｄｍ＋ｘ₀ ∫ｚ’ｄｍ …（５１）式 となる。ここで、（１２）式及び（３１）式より∫ｚ’
ｘ’ｄｍ＝Ｐ_z'x'＝０であり、ｘ₀ ∫ｚ’ｄｍ＝０であ
るから、（５１）式は、 Ｐ_zx＝０ …（５２）式 となる。

【００４７】こうして、直角座標系Ｏ（ｘ，ｙ，ｚ）に
おける慣性モーメントＩ_x 、Ｉ_y 、Ｉ_z と慣性乗積
Ｐ_xy、Ｐ_yz、Ｐ_zxとを直角座標系Ｇ（ｕ，ｖ，ｗ）で表
せば、次のようになる。（４２）式及び（１８）式よ
り、 Ｉ_x ＝Ｉ_u ｃｏｓ² θ＋Ｉ_v ｓｉｎ² θ−２Ｐ_uvｓｉｎθｃｏｓθ＋ｍｙ₀ ² …（５３）式 （４４）式及び（２１）式より、 Ｉ_y ＝Ｉ_u ｓｉｎ² θ＋Ｉ_v ｃｏｓ² θ＋２Ｐ_uvｓｉｎθｃｏｓθ＋ｍｘ₀ ² …（５４）式 （４６）式及び（２３）式より、 Ｉ_z ＝Ｉ_w ＋ｍ（ｘ₀ ² ＋ｙ₀ ² ） …（５５）式 （４８）式及び（２５）式より、 Ｐ_xy＝Ｐ_uv（ｃｏｓ² θ−ｓｉｎ² θ） ＋（Ｉ_u −Ｉ_v ）ｓｉｎθｃｏｓθ＋ｍｘ₀ ｙ₀ …（５６）式 （５０）式より、 Ｐ_yz＝０ …（５７）式 （５２）式より、 Ｐ_zx＝０ …（５８）式 そして、直角座標系Ｏ（ｘ，ｙ，ｚ）のｙ軸を中心とし
て、斜板１４が角速度ω（ベクトル）で定速回転してい
る場合における斜板１４に作用するモーメントＭ₀ （ベ
クトル）を求める。ここで、圧縮機はｙ軸を軸として回
転するため、その角速度をω_y0とすると、ωの成分は、
ω_x ＝０、ω_y ＝ω_y0、ω_z ＝０である。

【００４８】まず、慣性テンソルと角速度ωとの積より
求まる原点Ｏ回りの角運動量Η₀ （ベクトル）は、数１
のように表される。

【００４９】

【数１】 ここで、定速回転の場合、原点Ｏ回りに生じる不釣り合
いによるモーメントＭ ₀ は、角速度ωと角運動量Η₀ と
の外積により求めることができ、数２のようになる。

【００５０】

【数２】 ここにおいて、（５７）式よりＰｚｙ＝０であるから、
（６０）式は、 Ｍ₀ ＝（０，０，−Ｐ_xyω_y0 ² ） …（６１）式 となる。

【００５１】（６１）式において、傾角θを増加させる
のは、ｚ軸の負の方向を向いたモーメントである。この
ため、斜板１４が自己の定速回転によって、Ｐ_xy＞０の
とき、傾角θを増加させるモーメントが生じ、Ｐ_xy＜０
のとき、傾角θを減少させるモーメントが生じることが
わかる。したがって、斜板１４が傾角θに０°を含み、
最大傾角θｍａｘで嵌合されている場合、傾角０°起動
のためには、 θ＝０の状態でＰ_xy＞０ θ＝θｍａｘの状態でＰ_xy＜０ となるように、（５６）式における斜板１４の形状、交
点Ｏと重心Ｇとの位置関係、質量ｍ等を設定すればよい
ことがわかる。

【００５２】なお、図４に回転によって生じるモーメン
トを示す。Ｍ₀ はＰ_xyによって生じるモーメント、Ｍ₁
はピストン１０の往復運動によって生じるモーメントで
ある。θ＝０においてはＭ₁ ＝０であり、かつガス圧力
も平衡状態であるため、θを増大させるためには、Ｍ₀
によるしかないことがわかる。したがって、この圧縮機
では、最小傾角をほぼ０°としても確実に吐出容量の復
帰が可能であり、これにより軸封装置７ｃの耐久性等を
向上させることができるとともに、電磁クラッチを省略
することができる。特に、この圧縮機では、最小容量で
起動されることから、起動時におけるエンジンの負荷を
極力抑えることができる。

【００５３】そして、この圧縮機では、電磁クラッチの
省略により、電磁クラッチの断接時における例えば車両
の運転フィーリングの悪化を回避できるとともに、重量
減、消費電力減少、燃費向上等を実現できる。なお、本
発明における斜板とは、上記ブラケット１９、ガイドピ
ン１８及び球部１８ａ等の被案内機構をもち、ロータ１
６と同期回転するとともに枢軸を中心として傾角変位す
るものをいうため、例えば上記公報記載の圧縮機のよう
に揺動板を用いるものでは、ロータとの連結部分のうち
斜板と一体回転するものと、斜板とが本発明における斜
板に該当する。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の圧
縮機では、請求項１記載の構成の採用により、最小傾角
をほぼ０°としても確実に吐出容量の復帰が可能であ
り、これにより軸封装置の耐久性等を向上させることが
できるとともに、電磁クラッチを省略することができ
る。

【００５５】そして、この圧縮機では、電磁クラッチの
省略により、電磁クラッチの断接時における例えば車両
の運転フィーリングの悪化を回避できるとともに、重量
減、消費電力減少、燃費向上等を実現できる。また、請
求項２記載の圧縮機では、請求項２記載の構成の採用に
より、最小容量で起動されることから、起動時における
駆動軸の負荷を極力抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の圧縮機の縦断面図である。

【図２】実施例の圧縮機に係り、斜板と座標とを示す説
明図である。

【図３】実施例の圧縮機に係り、座標を示す説明図であ
る。

【図４】実施例の圧縮機に係り、傾角とモーメントとの
関係を示すグラフである。

【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…リアハウジング ５…クランク室 ２０…
吸入室 ２１…吐出室 ９…シリンダボア １０…
ピストン ６…駆動軸 １６…ロータ １４…
斜板 １７、１７ａ…案内機構（１７…支持アーム、１７ａ…
円孔） １９、１８、１８ａ…被案内機構（１９…ブラケット、
１８…ガイドピン、１ ８ａ…球部） Ｔ…上死点位置 ｙ…
軸心 １５…連結機構（シュー） １３…押圧ばね

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−231312（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−258975（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−210079（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−52183（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−18355（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−224281（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−143469（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136487（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−271673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−65177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−261681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−186973（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−22580（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5573379（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 27/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングに形成されたクランク室、吸入
   室、吐出室及びこれらと接続されたシリンダボアと、各
   該シリンダボアにそれぞれ往復動可能に収容されたピス
   トンと、該ハウジングに回転可能に支承された駆動軸
   と、該クランク室内で該駆動軸に同期回転可能に支持さ
   れ、該ピストン側に案内機構をもつロータと、該クラン
   ク室内で該ロータ側に該案内機構と連結される被案内機
   構をもち、上死点側で該被案内機構が該案内機構と連結
   されることにより該ロータに同期回転可能に連結される
   とともに、該駆動軸の軸心と上死点位置とで決定される
   面に直交する枢軸を中心として傾角変位可能に該駆動軸
   に嵌合された斜板と、該クランク室内で該斜板と各該ピ
   ストンとの間に介装され、該斜板の前後揺動運動のみを
   各該ピストンの往復動に変換する連結機構とを有し、該
   クランク室内の圧力により該斜板の傾角が制御されて吐
   出容量を変化するように構成した容量可変型斜板式圧縮
   機において、 前記傾角変位の範囲はほぼ０°を含んで設定され、前記
   斜板における前記枢軸を含むとともに前記軸心に直交す
   る平面と該軸心との交点を原点とし、該軸心と一致する
   軸を有した直角座標系に関する該斜板の慣性乗積は、該
   傾角が０°の状態で自己の回転により容量が増加する方
   向に該傾角を増加させるモーメントを生じるべく設定さ
   れていることを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
2. 【請求項２】斜板は押圧ばねにより傾角を縮小する方向
   に付勢され、該斜板の慣性乗積は想定される最低の回転
   数において該押圧ばねの付勢力にも打ち勝つべく設定さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の容量可変型斜
   板式圧縮機。