JP3615609B2 - 斜板式コンプレッサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜板式コンプレッサに関し、特に、斜板式コンプレッサのシール構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空気調和装置のコンプレッサとして、シャフトに対する傾斜角度が可変である斜板を有し、軽量化および高速回転が可能である片頭式の容量可変斜板式コンプレッサがある。
【０００３】
この容量可変斜板式コンプレッサは、円周方向等間隔に複数のシリンダ室が形成されたシリンダブロックと、シャフトにより駆動される斜板が配置されるクランク室が形成されたフロントハウジングと、クランク室内の圧力状態を調整しするコントロールバルブが設けられたリヤハウジングとを有しており、両ハウジングは、ボルトにより連結されている。
【０００４】
また、シリンダブロックとリヤハウジングとの間には、冷媒の流通を制御する吸入弁および吐出弁が複数形成された弁形成プレートを備えたバルブプレートが設けられており、このバルブプレートの外径は、シリンダブロックおよびリヤハウジングのサイズと略一致している。
【０００５】
一方、冷媒漏れの防止あるいは圧縮効率の向上のため、フロントハウジングとシリンダブロックとのリング形接合面や、バルブプレートとリヤハウジングとの円形接合面に、ガスケットを挿入してシールしている。
【０００６】
したがって、フロントハウジングとシリンダブロックとのリング形接合面に挿入されるリング形ガスケットの外径と、バルブプレートとリヤハウジングとの円形接合面に挿入される円形ガスケットの外径とは、ほぼ等しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらのガスケットは、共通のガスケット素材シートからカットして形成されている。
【０００８】
つまり、リング形ガスケットを形成するためにカットした後に残される円形状のガスケット素材シートのサイズは、バルブプレートとリヤハウジングとの円形接合面に挿入される円形ガスケットを形成するのには不十分であるため、製造ロスとなり、ガスケットの価格上昇をもたらし、部品コストを増加させる問題を有している。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、低コストのガスケットを使用可能にする斜板式コンプレッサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、請求項毎に次のように構成される。
請求項１に記載された本発明は、円周方向等間隔に複数のシリンダ室が形成されたシリンダブロックと、クランク室が形成されたフロントハウジングと、前記クランク室内の圧力状態を調整する調整手段が設けられたリヤハウジングとを有する斜板式コンプレッサにおいて、前記フロントハウジングと前記シリンダブロックとのリング形接合面に挿入されるリング形ガスケットと、前記シリンダブロックの端面に配置されるバルブプレートと前記リヤハウジングとの円形接合面に挿入される円形ガスケットとを有し、前記リング形接合面の内径は、前記円形接合面の外径より大きいことを特徴とする。
【００１１】
このように特定された発明にあっては、円形ガスケットの外径は、リング形ガスケットの内径のサイズより大きくする必要はない。したがって、リング形ガスケットを形成するためにカットした後に残される円形状のガスケット素材シートを使用し、円形ガスケットを形成することが可能になる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記シリンダブロックと前記リヤハウジングとのリング形接合面に挿入され、前記バルブプレートおよび前記円形ガスケットの外周方向に位置するＯリング形ガスケットを有することを特徴とする。
【００１３】
このように特定された発明にあっては、Ｏリング形ガスケットにより、シリンダブロックとリヤハウジングとの間がシールされるため、リング形接合面および円形接合面の形状の自由度を向上させることが可能になる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１又は請求項２に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記リング形ガスケットおよび前記円形ガスケットは、表面にゴムが被覆された金属シートから形成されていることを特徴とする。
【００１５】
このように特定された発明にあっては、リング形ガスケットおよび円形ガスケットは、締付け応力や流体圧力による変形を生じない剛性を有する一方、弾力性および柔軟性を有する軟質表面を有することが可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記リング形ガスケットは、円周方向に沿ってビード部が形成されていることを特徴とする
このように特定された発明にあっては、円周方向に沿って形成されたビード部により、フロントハウジングとシリンダブロックとのリング形接合面に高い接面圧力を発生させることが可能になる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜４のいずれか１項に記載の斜板式コンプレッサにおいて、前記円形ガスケットは、吐出される冷媒が通過する中央開口部と吸入される冷媒が通過する外周開口部とを有しており、前記中央開口部と前記外周開口部との境界部には、円周方向に沿ってビード部が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
このように特定された発明にあっては、円周方向に沿って形成されたビード部により、中央開口部と外周開口部との境界部に高い接面圧力を発生させることが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る斜板式コンプレッサの実施の形態を示す概略断面図、図２は、図１のリング形ガスケットを示す概略平面図、図３は、図１の円形ガスケットを示す概略平面図、図４は、図１の要部拡大断面図である。
【００２１】
本発明に係る斜板式コンプレッサの実施の形態は、図１に示すように、片頭式容量可変タイプであり、シリンダブロック２１が有しており、このシリンダブロック２１の右端側には、リヤハウジング２０ｒが設けられ、左端側には、フロントハウジング２０ｆが設けられており、両ハウジング２０ｒ，２０ｆは、ボルトＶにより連結されている。
【００２２】
フロントハウジング２０ｆとシリンダブロック２１とのリング形接合面１３には、表面にゴムが被覆された金属シートから形成されたリング形ガスケット１１が挿入されている。したがって、リング形ガスケット１１は、締付け応力や流体圧力による変形を生じない剛性を有する一方、弾力性および柔軟性を有する軟質表面を有することを可能としている。
【００２３】
また、図２に明確に示すように、リング形ガスケット１１は、円周方向に沿ってビード部１２が形成されており、フロントハウジング２０ｆとシリンダブロック２１とのリング形接合面１３に高い接面圧力を発生させることができるため、リング形接合面１３のシール性を向上させることを可能としている。
【００２４】
フロントハウジング２０ｆの中央部には、シャフト１を挿入するための貫通孔２３が穿設され、この貫通孔２３には、シャフト１を回転可能に支持するラジアル軸受２４が圧入され、このラジアル軸受２４の近傍にオイルシール２５も配置されている。
【００２５】
このフロントハウジング２０ｆの内壁に包囲されシリンダブロック２１に相対するスペースは、クランク室３であり、クランク室３内のシャフト１のフロントハウジング側には、シャフト１の回転を斜板２に伝達するヒンジ機構Ｋが設けられている。
【００２６】
斜板２は、鋳鉄製のジャーナル部２ａと高いヤング率の鋼製の平板部２ｂとを別体に形成し、この両者をねじ部Ｎにより連結して構成されている。つまり、この斜板２の平板部２ｂを、大きな圧縮反力に対抗しうる高いヤング率の材料、つまり、引張強度、曲げ剛性等の機械的強度が高い材料、具体的には、炭素鋼、合金鋼等の鋼により構成し、比較的力が加わらないジャーナル部２ａを構成する材料を鋳鉄製のものとしている。
【００２７】
ヒンジ機構Ｋは、基端がシャフト１に嵌着され、先端部２６ａに長孔２６ｂが開設された回転アーム２６と、斜板２のジャーナル部２ａの背面より回転アーム２６の先端部２６ａに向って突出され、長孔２６ｂに対応する孔が開設された従動アーム２９と、長孔２６ｂを挿通するピン３０とから構成されている。
【００２８】
シャフト１には、ばねＢ１，Ｂ２により弾撥された球面ブッシュ２８が、シャフト軸方向に滑動可能に設けられている。球面ブッシュ２８の球面は、斜板２のジャーナル部２ａの中心に開設された中心孔Ｏの内周面と、対向しているが、このジャーナル部２ａと球面ブッシュ２８とは、該ジャーナル部２ａから球面ブッシュ２８の中心軸線に沿って突出された一対のピン３１により、連結されている。したがって、斜板２は、シャフト１により回転されつつ、ピン３１を中心として回動し得るようになっている。つまり、斜板２は、ピン３１を支点として傾斜し、さらに球形ブッシュ２８と共にシャフト１に沿ってスライドして、傾斜角（シャフト１の軸線に直交する面に対する傾斜角をいう）が調節できるように構成されている。
【００２９】
なお、フロントハウジング２０ｆの内壁面と回転アーム２６との間にはスラスト軸受３１ｔが設けられている。
【００３０】
シャフト１の他端は、シリンダブロック２１まで突出され、ラジアル軸受３１ｒにより回転可能に支持され、さらにシャフト１の端面には、スラスト軸受３２が設けられている。
【００３１】
シリンダブロック２１内には、シリンダ室７が円周方向等間隔に複数個開設され、これら各シリンダ室７にはそれぞれピストン６が設置されている。このピストン６は、シリンダブロック２１や両ハウジング２０ｒ，２０ｆと同様なアルミニウム合金からなり、ピストン往復動時の摺動性を向上させるため表面にコーティング層（例えばフッ素樹脂等から構成される）が形成されている。
【００３２】
また、個々のピストン６と斜板２とを連結するシュー４，５は、それぞれ斜板２の平板部２ｂ上を摺動するように平滑に仕上げられた平坦面４ａ，５ａと、連結部９，１０の球面凹部９ｓ，１０ｓと凹凸嵌合する球状凸面４ｂ，５ｂとを有し、斜板２のみそすり回転運動をピストンの往復直線動に変換するようになっている。なお、前記球面凹部９ｓ，１０ｓにより一つの球面が形成されるように加工されており、これにより斜板２の傾斜角度にかかわらず常にガタなく、斜板２とピストン６とがシュー４，５を介して連結される。
【００３３】
シリシダ室７の一端面には、冷媒を吸入するための吸入ポート３５と冷媒を吐出するための吐出ポート３６が開設され、かつ該吸入ポート３５、吐出ポート３６への冷媒の流通を制御する吸入弁および吐出弁が複数形成された弁形成プレート３７，３８を備えたバルブプレート３９が設けられている。
【００３４】
この吸入ポート３５には、エバポレータからの帰環冷媒が、吸入室４０を経て流入し、バルブプレート３７の図中左側にある弁形成プレート３７に形成された吸入弁の弾性的閉鎖力に抗して、吸入工程にあるシリンダ室７に流入するようになっている。また、吐出ポート３６には、ピストンにより圧縮された冷媒が、バルブプレート３７の図中右側にある弁形成プレート３８に形成された吐出弁の弾性的閉鎖力に抗して吐出され、リヤハウジング２０ｒの吐出室４１に導かれるようになっている。
【００３５】
バルブプレート３９とリヤハウジング２０ｒとの円形接合面１８には、表面にゴムが被覆された金属シートから形成された円形ガスケット１４が挿入されている。したがって、円形ガスケット１４は、締付け応力や流体圧力による変形を生じない剛性を有する一方、弾力性および柔軟性を有する軟質表面を有することを可能としている。
【００３６】
円形接合面１８の外径は、フロントハウジング２０ｆとシリンダブロック２１とのリング形接合面１３の内径より小さくなるように形成されている。したがって、円形ガスケット１４の外径は、リング形ガスケット１１の内径のサイズより大きくする必要はない。つまり、リング形ガスケット１１を形成するためにカットした後に残される円形状のガスケット素材シートを使用し、円形ガスケット１４が形成できる。したがって、リング形ガスケット１１および円形ガスケット１４の製造ロスは削減され、低コストとなる。
【００３７】
円形ガスケット１４は、図３に明確に示すように、中央部に形成された中央開口部１６と、円周方向等間隔に形成された複数の外周開口部１５とを有している。中央開口部１６は、吐出ポート３６に対応しており、吐出される高圧冷媒が通過する。外周開口部１５は、吸入ポート３５に対応しており、吸入される低圧冷媒が通過する。また、中央開口部１６と外周開口部１８との境界部には、円周方向に沿ってビード部１７を形成しており、高い接面圧力を発生させることを可能としている。
【００３８】
また、シリンダブロック２１とリヤハウジング２０ｒとのリング形接合面２２には、図４に明確に示すように、Ｏリング形ガスケット１９を挿入しており、バルブプレート３９とリヤハウジング２０ｒとの円形接合面１８の外周方向に位置させている。つまり、Ｏリング形ガスケット１９により、シリンダブロック２１とリヤハウジング２０ｒとの間がシールされるため、シリンダブロック２１とリヤハウジング２０ｒとのリング形接合面２２、およびバルブプレート３９とリヤハウジング２０ｒとの円形接合面１８の形状の自由度が向上することとなる。
【００３９】
リヤハウジング２０ｒ内には、クランク室３内の圧力状態を調整し、斜板２の傾斜角を調節するコントロールバルブＣｖが設置されている。このコントロールバルブＣｖは、帰還する冷媒の吸込圧に応じてクランク室３内の圧力を調整して斜板２の角度を変化させ、コンプレッサから吐出される冷媒量を調節することにより、コンプレッサの吸入圧が一定になるように制御するものである。
【００４０】
つまり、斜板２には、圧縮行程にあるピストン６のシリンダ内から、冷媒圧縮に伴うクランク室３との圧力差による反力が加わり、ヒンジ機構Ｋの回りにモーメントＭ１が作用する。このモーメントＭ１は、斜板２のピン３０より遠い位置に位置するピストン６によるモーメントの方が大きいため、図１における時計方向回りに作用する。また、ばねＢ１の弾撥力により、モーメントＭ２ が反時計方向に作用する。なお、吸入行程にあるピストン６に作用するクランク室３とシリンダ内との圧力差によって生じるモーメントＭ３は、吸入室４０の圧力とクランク室３の圧力がほぼ等しくなっているため、無視できる。
【００４１】
一方、ばねＢ１の弾撥力によるモーメントＭ２ は、冷媒圧縮に伴う反力によるモーメントＭ１を下回るように設定されているので、斜板２は、ヒンジ機構Ｋを中心として時計方向に作用するモーメントにより、傾斜角が大きくなり、ヒンジ機構Ｋのピン３０が、長孔２６ｂの上端に当接する。この結果、ピストン６のストロークが大きくなり、吐出冷媒量は増大し、冷房サイクル内を循環する冷媒流量が増大し、熱負荷に応じた適正な冷媒流量が吐出され、コンプレッサの吸入圧が次第に下降し、最終的には一定の吸入圧に保たれることになる。
【００４２】
次に、コンプレッサの作動に関連し、本発明の作用を説明する。
【００４３】
図外の電磁クラッチがオンされ、ベルトおよびプーリを介してエンジン（いずれも図示せず）により、シャフト１が回転する。
【００４４】
これに伴って回転アーム２６が回転し、ヒンジ機構Ｋを介して、斜板２の回転を引き起こす。この際、斜板２がシャフト１に対して傾斜状態にあれば、斜板２はみそすり運動的に回動し、ピストン６の往復動を引き起こし、吸入ポート３５からシリンダ室７内に吸入された冷媒は、圧縮されて吐出ポート３６より吐出室４１に吐出される。
【００４５】
なお、シュー４，５は、斜板２が回転しても斜板２の平板部２ａ上を摺動するのみであるので、ピストン６に回転力が伝達することはない。
【００４６】
また、冷房サイクルにおける熱負荷が、予め定められた設定温度よりも高い場合には、冷媒の吸入圧力が高くなる。この場合には、コントロールバルブＣｖの作用により、クランク室３に比較的高圧の吸入圧が導入されるため、その内部圧が吸入圧にほぼ等しくなる。
【００４７】
したがって、吸入工程にあるピストン６は、前後の圧力差がほとんどないため、シリンダ室７内でスムーズに後退することが可能となり、ストロークが増大する。また、この状態で圧縮が行なわれると、吐出冷媒量が増大することに伴って冷房サイクル内を循環する冷媒流量も増大し、再度熱負荷に応じた適正な冷媒流量が吐出されることになるため、コンプレッサの吸入圧が次第に下降し、最終的には一定の吸入圧に保たれる。
【００４８】
一方、冷房サイクルにおける熱負荷が小さくなるか、あるいはコンプレッサが高速回転することにより冷媒が過剰になると、帰還冷媒の圧力は、十分なスーパーヒート量が得られず、低圧で帰還することになり、吸入室４０の圧力が低くなる。この場合には、コントロールバルブＣｖの作用により、ピストン６によって圧縮され、吐出ポート３６に導かれた高圧冷媒が、クランク室３に導入されることにより、クランク室３の内部圧力が高められる。
【００４９】
そのため、ピストン６に加わる力のモーメントに差が生じ、ある時点で、ばねＢ１の弾撥力によるモーメントＭ２と、クランク室３と吸入室４０の圧力差によって生じるモーメントＭ３との合計が、冷媒圧縮に伴った反力によるモーメントＭ１を上回り、ヒンジ機構Ｋを中心として反時計方向に作用するモーメントが発生し、斜板２の傾斜角を小さくする。その結果、ピストン６のストロークが小さくなり、吐出冷媒量は減少する
この場合、フロントハウジング２０ｆとシリンダブロック２１とのリング形接合面１３は、締付け応力や流体圧力による変形を生じない剛性を有する一方、弾力性および柔軟性を有する軟質表面を有し、さらに円周方向に沿って高い接面圧力を発生させるリング形ガスケット１１が挿入されているため、良好なシール性が確保される。
【００５０】
また、シリンダブロック２１の端面に配置されるバルブプレート３９とリヤハウジング２０ｒとの円形接合面１８には、高圧冷媒が通過する中央開口部と低圧冷媒が通過する外周開口部との境界部に高い接面圧力を発生させる円形ガスケット１４が挿入されているために、良好なシール性が確保される。
【００５１】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【００５２】
例えば、上述した実施の形態では、容量可変斜板式コンプレッサを例に挙げてこれまで説明したが、容量可変式のコンプレッサのみならず、固定容量の斜板式のコンプレッサにも適用できることはもちろんである。また、ピストンは、斜板との連結部の軸方向両側にそれぞれ頭部を有するいわゆる両頭式のものにも適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、それぞれの請求項に記載された構成によって、次のような効果が得られることになる。
【００５４】
請求項１に記載の発明では、シリンダブロックの端面に配置されるバルブプレートとリヤハウジングとの円形接合面に挿入される円形ガスケットの外径は、フロントハウジングとシリンダブロックとのリング形接合面に挿入されるリング形ガスケットの内径のサイズより大きくする必要はない。
【００５５】
したがって、リング形ガスケットを形成するためにカットした後に残される円形状のガスケット素材シートを使用し、円形ガスケットが形成できるため、製造ロスを削減した低コストのガスケットを使用することが可能になる。
【００５６】
請求項２に記載の発明では、バルブプレートおよび円形ガスケットの外周方向に位置するＯリング形ガスケットにより、シリンダブロックとリヤハウジングとのリング形接合面がシールされるため、リング形接合面および円形接合面の形状の自由度を向上させることが可能となり、リング形接合面の内径を、容易に円形接合面の外径より大きくできる。
【００５７】
請求項３に記載の発明は、リング形ガスケットおよび円形ガスケットを、表面にゴムが被覆された金属シートから形成し、締付け応力や流体圧力による変形を生じない剛性を有する一方、弾力性および柔軟性を有する軟質表面を有するようにしているため、リング形接合面および円形接合面でのシール性を向上させることが可能になる。
【００５８】
請求項４に記載の発明は、フロントハウジングとシリンダブロックとのリング形接合面の円周方向に沿って形成されたビード部により、リング形接合面に高い接面圧力を発生させることができるため、リング形接合面のシール性を向上させることが可能になる。
【００５９】
請求項５に記載の発明は、吐出される冷媒が通過する中央開口部と吸入される冷媒が通過する外周開口部との境界部の円周方向に沿って形成されたビード部により、境界部に高い接面圧力を発生させることができるため、シリシダ室とバルブプレートとの接合面のシール性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る斜板式コンプレッサの実施の形態を示す概略断面図である。
【図２】図１のリング形ガスケットを示す概略平面図である。
【図３】図１の円形ガスケットを示す概略平面図である。
【図４】図１の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
３…クランク室、
７…シリンダ室、
１１…リング形ガスケット、
１２，１７…ビード部、
１３，２２…リング形接合面、
１４…円形ガスケット、
１５…外周開口部、
１６…中央開口部、
１８…円形接合面、
１９…Ｏリング形ガスケット、
２１…シリンダブロック、
２０ｆ…フロントハウジング、
２０ｒ…リヤハウジング、
３９…バルブプレート。

Claims (5)

1. 円周方向等間隔に複数のシリンダ室（７）が形成されたシリンダブロック（２１）と、クランク室（３）が形成されたフロントハウジング（２０ｆ）と、前記クランク室（３）内の圧力状態を調整する調整手段が設けられたリヤハウジング（２０ｒ）とを有する斜板式コンプレッサにおいて、
   前記フロントハウジング（２０ｆ）と前記シリンダブロック（２１）とのリング形接合面（１３）に挿入されるリング形ガスケット（１１）と、
   前記シリンダブロック（２１）の端面に配置されるバルブプレート（３９）と前記リヤハウジング（２０ｒ）との円形接合面（１８）に挿入される円形ガスケット（１４）とを有し、
   前記リング形接合面（１３）の内径は、前記円形接合面（１８）の外径より大きいことを特徴とする斜板式コンプレッサ。
2. 前記シリンダブロック（２１）と前記リヤハウジング（２０ｒ）とのリング形接合面（２２）に挿入され、前記バルブプレート（３９）および前記円形ガスケット（１４）の外周方向に位置するＯリング形ガスケット（１９）を有することを特徴とする請求項１に記載の斜板式コンプレッサ。
3. 前記リング形ガスケット（１１）および前記円形ガスケット（１４）は、表面にゴムが被覆された金属シートから形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の斜板式コンプレッサ。
4. 前記リング形ガスケット（１１）は、円周方向に沿ってビード部（１２）が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の斜板式コンプレッサ。
5. 前記円形ガスケット（１４）は、吐出される冷媒が通過する中央開口部（１６）と吸入される冷媒が通過する外周開口部（１５）とを有しており、前記中央開口部（１６）と前記外周開口部（１５）との境界部には、円周方向に沿ってビード部（１７）が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の斜板式コンプレッサ。

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