JP3792162B2

JP3792162B2 - 可変容量圧縮機

Info

Publication number: JP3792162B2
Application number: JP2002027363A
Authority: JP
Inventors: 裕一神谷; 茂神谷; 雅文井上; 孝井上; 三起夫松田
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2022-02-04
Also published as: JP2003201959A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として空調装置において任意の量の冷媒を圧縮するために使用される可変容量圧縮機に係り、その中でも、駆動軸に傾斜し得るドライブプレートが取り付けられていて、それによって複数個のピストンが往復運動を強制されると共に、吐出容量を変化させるために、駆動軸に対して垂直な平面に対するドライブプレートの傾斜角度が無段階に変更可能となっている形式のピストン式可変容量圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のピストン式可変容量圧縮機には代表的な２つの形式がある。その一つの形式は、傾斜した状態で駆動軸に取り付けられて回転運動と揺動運動をする斜板の表裏の面に対して、ピストンロッドの端部に取り付けられた２個の半球形シューを直接に摩擦接触させることにより、ピストンへ直接に往復運動を取り出すものである。この形式の圧縮機における問題は、圧縮機の高速回転時に斜板とシューとの間の相対的な摺動速度が大きくなるために、潤滑油の供給量が不足するような運転条件下では斜板とシューとの間の潤滑状態が不良となり、焼き付き等の不具合が発生しやすいということである。また、斜板とシューが摩擦接触をしているので、転がり接触の場合に比べて機械損失が大きいという問題もある。
【０００３】
他の一つの形式は、斜板とシューとの間の摩擦の大きい滑り接触を転がり接触に改めて機械損失等を低減させるもので、その一例が特開２００１−１２３９４５号公報に記載されている。
この形式においては、ピストンの一端に、ピストンの軸線に対して自由に傾斜することができるシューを取り付けると共に、このシューと斜板との間にスラストニードルベアリングを介在させることによって、滑り接触部分が転がり接触部分になるように構成する。しかしながら、これらの構成要素だけでは、ピストンをシリンダボア内へ押し込んで流体を圧縮する圧縮作動をさせることはできるものの、シリンダボアからピストンを引き抜いて流体を吸入する吸入作動をすることはできない。何故なら、スラストニードルベアリングは軸方向の圧縮荷重を支持することはできるが，引張り荷重を伝達或いは支持することができないからである。
【０００４】
そこで、前述の特開２００１−１２３９４５号公報に記載された圧縮機においては、吸入作動を可能にするために、ピストンの端部に取り付けられたシューを適当な隙間をもって嵌合保持する揺動部材と、駆動軸にその軸方向に摺動自由に嵌合するスライダを設けて、揺動部材とスライダを転がり軸受によって結合すると共に、スライダをコイルスプリングによって斜板の方へ付勢するという構成をとっている。この例における圧縮機は固定容量型であるが、もし、斜板の傾斜角度を変更可能に構成して圧縮機を可変容量型のものに改造しようとしても、このような構成では、シューを嵌合保持している揺動部材の傾斜角度を変化させることが不可能であるから、この圧縮機を可変容量型とすることはできない。
【０００５】
また、この例では、従来のこの種の圧縮機において慣用される構造と同様に、駆動軸が、斜板（ドライブプレート）や、それによって軸受を介して駆動される揺動部材（シュー押さえ板）の中心部を貫通して、シリンダブロックの内部まで伸びているので、シリンダブロックの内部に軸受を設けて駆動軸の先端を支持している。この場合はドライブプレート以外に駆動軸によって駆動する必要があるものがないのに、駆動軸が揺動部材等を貫通して後方のシリンダブロックまで伸びているため、圧縮機全体が必要以上に大型化するという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における前述のような諸問題に鑑み、それらの問題を解消することができる新規な構成のピストン式可変容量圧縮機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この課題を解決するための手段として特許請求の範囲の請求項１に記載されたピストン式可変容量圧縮機を提供する。
この圧縮機においては、ピストンに連結されたシューが、シューとドライブプレートの間に配設されたドライブスラストベアリングを介して、圧縮作動に必要な荷重を支持するため、従来の斜板型圧縮機におけるシューのように、荷重を支持しながら高速で滑り摩擦摺動をするというというようなことがないため、摺動部分の摩擦による焼き付きや、機械損失の増大などの恐れがなくなる。
【０００８】
更に、このシューは、半径方向に複数個のシュー案内溝が形成されたシュー押さえ板によってドライブスラストベアリングの側へ付勢され、ドライブプレートと、ドライブスラストベアリングと、シューとのそれぞれの間に空隙が生じるのを防止しているが、このシュー押さえ板は、ドライブプレートの自転軸上に相対回転自在に支持されているため、圧縮機の吐出容量を変化させるためにドライブプレートの傾斜角度を変化させた場合でも、ドライブプレートの傾斜に完全に追従して同じ傾斜角度をとる。従って、シューとドライブプレートの間隔は常に一定に保たれ、吐出容量を変更する時に両者の間のクリアランスが増加するというような不具合が生じない。
【０００９】
請求項２に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、ピストンに係合しているシューが、シュー本体とそれに設けられたシュー鍔部によって、シュー押さえ板に半径方向に形成されたシュー案内溝に係合しているので、シューは常に確実にドライブプレート側へ付勢される。この場合、シューとシュー押さえ板との接触部分の面積は、面荷重を小さくするという観点から大きくすることが望ましい。
【００１０】
従来、この種のシューの形状は一般的に円盤形とすることが多いが、前述のように接触面積を大きくするためにシューの直径を大きくすると、ドライブプレートの周辺部からはみ出すので、ドライブプレートを大径のものとする結果、圧縮機の胴径が大きくなるし、中心部側では、シューがシュー押さえ板の中心部と干渉するというような問題が生じる。これに対して、請求項２に記載されたピストン式可変容量圧縮機の場合は、シューを略長方形の形状等とすることが可能になるので、円盤形のシューに比べて小さくて、ドライブプレートの周辺部からはみ出したり、中心部で干渉する恐れがないにもかかわらず、シュー押さえ板に確実に係合して、シューとの接触面積を増加させることができる。
【００１１】
請求項３に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、駆動軸とドライブプレートを連結するために、駆動軸の軸心から離れた位置に複数個のピンとそれらのピンが係合する複数個の案内溝からなるダブルスライドリンク機構を設けているので、ドライブプレートとシュー押さえ板が適正な姿勢及び位置を維持しながら、駆動軸に対して垂直な仮想の平面に対する傾斜角度を円滑に変化することができることは勿論であるが、この機構によって、駆動軸がドライブプレートと、このドライブプレートの傾斜回転運動をピストンの往復運動に変換する機構に含まれるシュー押さえ板のような部材等の中心部を貫通する必要がなくなるので、このシュー押さえ板のような部材をドライブプレートに回転自在に結合するために当然に必要になる、押さえ板スラストベアリングのような軸受手段を小径化することができる。従って、圧縮機全体の体格を小型化することができる。
【００１２】
請求項４のピストン式可変容量圧縮機においては、請求項３に記載された圧縮機を具体化するための手段として、ベアリングによって圧縮機ハウジングの前端部のみによって軸承される駆動軸を用いることを提案している。この場合は、駆動軸がドライブプレートや、シュー押さえ板のような部材を貫通する必要が全くないので、圧縮機全体を小型化することができる。
【００１３】
請求項５ないし９に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、ピストンの構造を、予め球形端部と一体に成形された円錐形肩部と、該円錐形肩部に対して一体化された円筒部と、該円筒部に対して一体化された底部とから構成すること、及び、予め球形端部と一体に成形された円錐形肩部と、予め該円錐形肩部と一体に成形された円筒部と、該円筒部に対して一体化された底部とから構成すること、及び、予め球形端部と一体に成形された円錐形肩部と、該円錐形肩部に対して一体化された円筒部と、予め該円筒部と一体に成形された底部とから構成すること、及び、球形端部に対して一体化された円錐形肩部と、該円錐形肩部に対して一体化された円筒部と、該円筒部に対して一体化された底部とから構成すること、及び、球形端部に対して一体化された円錐形肩部と、予め該円錐形肩部と一体に成形された円筒部と、予め該円筒部と一体に成形された底部とから構成することのいずれかの構造を採用することができる。それによって、応力集中部がない丈夫なピストンが得られる。
【００１４】
請求項１０に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、ピストンを構成するこれらの部材が溶接もしくはかしめ加工によって結合して強固に一体化される。また、請求項１１に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、前述のピストンを中空の構造とすることができる。それによってピストンが軽量化されるために、ピストンを支持したり、或いは駆動する機構に無理な力が作用しないのと、ピストンを駆動するために必要な動力量が比較的に小さくなる。
【００１５】
請求項１２に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、ピストンを鉄系の材料から製作することができる。それによって、従来からよく使用されているアルミニウム製のピストンよりも強度及び耐久性が大幅に向上するし、中空の構造とすれば重量の増加も問題にならない。
【００１６】
請求項１３に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、ドライブプレートに、少なくともそのドライブプレートの傾斜角度が大なる状態においては傾斜角度が減少する方向に、そして傾斜角度が零又は最小となる運転状態においては傾斜角度が増大する方向にドライブプレートを付勢するねじりコイルばねを設けることができる。このねじりコイルばねを設けることによって、ドライブプレートの傾斜角度が零又は最小となる時に、ねじりコイルばねがドライブプレートを付勢してその傾斜角度を増大させるので、それに対抗する力が作用していなければドライブプレートの傾斜角度が増加するため、次に吐出容量を増加させる必要が生じた時に迅速に応答することができる。
【００１７】
請求項１４に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、前述のねじりコイルばねを単一で且つ一連のものとすることができる。それによってドライブプレートの傾斜角度を増大させるための付勢手段の構成が簡素になり、従来のようにコイルスプリングを２個使用した場合に比べて部品点数が少なくなる。
【００１８】
請求項１５に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、シューがシュー本体とシュー鍔部とからなっていて、シュー本体がピストン側の球形端部を鋳込むように鋳造によって成形されている。また、請求項１５に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、ピストンがシューに連結されるコネクティングロッド側の球形端部を鋳込むように鋳造によって成形されている。従って、いずれの場合も球形端部の形状が鋳造によってそれを取り囲むシュー或いはピストン側の球形の窪みに転写されるので、球形の窪みを機械的に加工する必要もなく、同等の表面精度が自動的に得られる。しかも、かしめ加工をしないので、窪みを形成する部材の肉厚を任意に大きくして強化することができる。
【００１９】
請求項１７に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、ドライブスラストベアリングとして、複数個の同心円上に分けて放射状に配列された多数の短いコロを備えているものを使用することができる。それぞれのコロが短いので、それらの両端における周速の差が小さくなってスリップ率が減少する。しかし、同心円上に多数のコロが配置されて荷重を負担するので、長くてスリップ率が大きいコロを使用する場合と同等の大きい荷重を支持することができる。従って、ドライブスラストベアリングの摩耗が少なくなり、動力損失も低減する。
【００２０】
具体的に、請求項１８に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、複数個の同心円上に分けて放射状に配列される多数の短いコロを、それぞれの同心円ごとに別の保持器によって保持することができる。つまり、複数個の別の同心円状の保持器を使用することになる。また、請求項１９に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、複数個の同心円上に分けて放射状に配列された多数の短いコロを共通の保持器によって保持することもできる。更に、請求項２０に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、複数個の同心円上に分けて放射状に配列される多数の短いコロのうちで半径方向に同じ線上に並んでいる複数個のコロを、共通の保持器に形成された同じ窓開口によって保持するように構成することもできる。
【００２１】
請求項２１に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、シュー押さえ板によって押えられるシューとして、シュー本体と一体のシュー鍔部とを備えているものを使用すると共に、シュー鍔部の平面形状を実質的に長方形とすることができる。請求項２２に記載されたピストン式可変容量圧縮機においてはシュー鍔部の平面形状を実質的に扇形とすることができる。更に、請求項２３に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、シュー鍔部の平面形状を実質的に長方形と扇形の中間の形状とすることができる。いずれの場合も、シュー鍔部の平面的な大きさを円形の場合に比べて相互の干渉を避けながら可及的に大きくすることができるので、シューの摺動が円滑になることから、吐出容量の変更を円滑に行なうことができる。
【００２２】
請求項２４に記載されたピストン式可変容量圧縮機においては、シュー押さえ板及びドライブスラストベアリングを取り除いて、シューをドライブプレートに対して直接に摺動可能に係合させる。つまり、ドライブプレートとシューの係合部分は従来からよく行なわれている構成とするが、駆動軸はドライブプレートを貫通しておらず、ドライブプレートがハウジングの前端部分のみによって支持されている。従って、このような構成によっても前述のような本発明の効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１から図４は本発明のピストン式可変容量圧縮機の第１実施例を示すものである。最大の吐出容量をもたらす運転状態における圧縮機全体の縦断面構造を示す図１において、１は圧縮機の外殻の一部であるフロントハウジング、２はシリンダブロックであって、フロントハウジング１の内部へ挿入され、通しボルトのような締結手段によってフロントハウジング１及び後部のリアハウジング３と一体化されている。シリンダブロック２の内部には図１において横方向（後述の「軸方向」）に複数個（例えば６個）のシリンダボア２１が、中心線の周りに概ね均等に形成されている。リアハウジング３の内部の外周部分には空間としての吸入室３１が形成されていると共に、中心部分には空間としての吐出室３２が形成されている。
【００２４】
４は外部の動力源から回転動力を受け入れるための駆動軸であって、それと直交するように円板部４１が一体的に形成されている。円板部４１の外周の一部から１枚の半径方向のアーム４２が概ね軸方向に突出するように設けられている。アーム４２にはカムとしての２つの案内溝、即ち、上部案内溝４３と下部案内溝４４が上下の所定の位置に所定の形状で形成されている。駆動軸４はラジアルベアリング４０２及び４０４を介してフロントハウジング１によって軸承されていると共に、円板部４１の背面を支持するスラストベアリング４０３を介して、軸方向にもフロントハウジング１によって軸承されている。なお、これらの軸承部分には軸封装置４０１が設けられて、駆動軸４の周りから流体が外部へ漏洩するのを防止している。
【００２５】
５はドライブプレートであって、概ね円板形のディスク部分５ａと、その中心部から突出するように形成された軸部分５ｂと、軸部分５ｂの周りにおいてディスク部分５ａから円環状に突出するリム部分５ｃ等からなっている。ドライブプレート５はその背面から円板部４１に向かって突出する２枚の半径方向のアーム５１を備えており、２枚のアーム５１の間に２本のピン５２及び５３を支持している。これらのピン５２及び５３は、前述の駆動軸４側のアーム４２に形成された上部案内溝４３及び下部案内溝４４に挿入されて摺動可能に係合している。それによってドライブプレート５は駆動軸４と共に回転することができると共に、駆動軸４に対して傾斜することができる。
【００２６】
ドライブプレート５の軸部分５ｂには、中心に開口を有するシュー押さえ板６が嵌め込まれ、押さえ板スラストベアリング６０１及びロックナット９によってドライブプレート５に対して回転自在に結合されている。シュー押さえ板６は、後述のシュー８及びドライブスラストベアリング５００を、ドライブプレート５との間で挟持すると共に、シュー８の半径方向の移動を案内するために用いられる。なお、ドライブプレート５の軸部分５ｂにはロックナット９を螺着するための雄螺子部が設けられている。
【００２７】
第１実施例におけるシュー押さえ板６の具体的な形状は、図１や図２に加えて図３をも参照すれば明らかである。シュー押さえ板６は中央に円形の窪み６ａを備えていて、窪み６ａの中に押さえ板スラストベアリング６０１を収容することができる。窪み６ａの中心部には、前述のように、ドライブプレート５の軸部分５ｂに嵌合する中心開口６ｂが形成されている。シュー押さえ板６の周辺部には放射状にＵ字形の切り欠きとしてシュー案内溝６ｃがピストン７の数（例えば、６個）だけ形成されている。
【００２８】
シュー案内溝６ｃには、図３及び図４に示したような形状の耐摩耗性のあるシュー８の、有底円筒形に近いシュー本体８ａが摺動可能に係合する。シュー押さえ板６はドライブプレート５に対して相対的に回転自在に結合されているが、シュー押さえ板６のシュー案内溝６ｃにはピストン７に取り付けられたシュー本体８ａが嵌合しているため、シュー押さえ板６の回転は阻止されて、ドライブプレート５の傾斜回転運動に伴って揺動運動だけを行なう。それに伴って、シュー押さえ板６上における複数個のシュー本体８ａ相互間の距離やそれぞれの位置に若干の変化が生じる。そのために、シュー押さえ板６のシュー案内溝６ｃにおける幅等の寸法は、シュー本体８ａとの間に図３の中に参照符号６２ａ，６２ｂによって示すような隙間が生じるように、若干の余裕を持って設定されている。
【００２９】
また、それぞれのシュー８にはシュー本体８ａから側方へ張り出すようにシュー鍔部８ｃが形成されていて、それぞれのシュー鍔部８ｃが、シュー押さえ板６に形成されたシュー案内溝６ｃの両側の部分によって押えられるようになっている。また、図４に示すように、シュー８にはそれぞれ球形の窪み８ｂが形成されていて、それに対してピストン７の一端に形成された球形端部７ａが嵌入し、かしめ等の方法で抜け止めが施されることによって、シュー８に対して回転摺動自由に係合している。シュー８が取り付けられたピストン７は、前述のシリンダボア２１にそれぞれ摺動可能に挿入されている。
【００３０】
ドライブプレート５の軸部分５ｂに形成された雄螺子に螺着されるロックナット９は、押さえ板スラストベアリング６０１を介して、シュー押さえ板６をドライブスラストベアリング５００及びドライブプレート５に向かって押圧する。それによって、シュー押さえ板６が複数個のシュー８を同時にドライブスラストベアリング５００の上へ押圧する。このようにして、ドライブプレート５の上に、スラストベアリング５００、複数個のシュー８、シュー押さえ板６、及び押さえ板スラストベアリング６０１の各部分が組み付けられる。ドライブプレート５のリム部分５ｃは、ディスク部分５ａに対するベアリング５００の位置決めのために役立つ。なお、図１及び図２に示す５０１，５０２はリング状のプレートで、ドライブスラストベアリング５００の一部を構成する部材である。
【００３１】
１０は厚板からなるバルブポートプレートであって、各シリンダボア２１に対応する位置においてそれを貫通するように少なくとも１個ずつの吸入口１０ａと吐出口１０ｂが開口している。バルブポートプレート１０の各吸入口１０ａは、１枚の薄いばね鋼板からなる吸入バルブ１３の一部によって、リアハウジング３内の吸入室３１に対してシリンダボア２１の側から閉塞されている。各吐出口１０ｂは、やはり１枚の薄いばね鋼板からなる吐出バルブ１１の一部によって、リアハウジング３内の吐出室３２の側から閉塞されている。吐出バルブ１１は、それを保護する弁押さえ１２がボルト１４によってバルブポートプレート１０に螺着されるときに同時に固定される。また、バルブポートプレート１０と吸入バルブ１３は、フロントハウジング１及びシリンダブロック２とリアハウジング３が締結されて全体が一体化されるときに、それらの間に挟み込まれて固定される。
【００３２】
次に、第１実施例のピストン式可変容量圧縮機の作動について説明する。駆動軸４が車両に搭載された内燃機関やモータのような外部の動力源によって回転駆動されると、駆動軸４の円板部４１に対してアーム４２、上下の案内溝４３及び４４、２本のピン５２及び５３、２枚のアーム５１を介して連結されているドライブプレート５が駆動軸４と一体的に回転する。しかし、シュー押さえ板６は、ドライブプレート５に対して押さえ板スラストベアリング６０１を介して支持されているのと、シュー案内溝６ｃに係合している複数個のシュー８がそれぞれピストン７の球形端部７ａに係合しているので回転することはない。従って、ドライブプレート５が駆動軸４と直交する仮想の平面に対して傾斜しているときだけ、シュー押さえ板６は、ドライブプレート５との間にドライブスラストベアリング５００と複数個のシュー８を挟持しながら、その傾斜角度に応じた大きさの揺動運動をする。それによって、シュー押さえ板６とドライブプレート５との間にドライブスラストベアリング５００を介して挟持されている複数個のシュー８と、それらに連結されている複数個のピストン７が、それぞれのシリンダボア２１内で往復運動をする。
【００３３】
第１実施例の場合、ドライブプレート５とシュー押さえ板６は、２本のピン５２及び５３が駆動軸４側の上部案内溝４３及び下部案内溝４４の中で摺動しながら移動するときに、駆動軸４に対して垂直な平面に対する傾斜角度が変化するので、全てのピストン７のストロークが同時に同じ量だけ変化する。それによって圧縮機の吐出容量が無段階に変化することになる。
【００３４】
複数個のピストン７の中でも吸入行程にあるものの頂面に形成される作動室Ｃは拡大して低圧となるので、その中へ吸入室３１内にある圧縮すべき流体、例えば空調装置の冷媒が、バルブポートプレート１０の吸入口１０ａに設けられた吸入バルブ１３を押し開いて流入する。これと反対に、圧送行程にあるピストン７の頂面に形成される作動室Ｃは縮小するため、その内部にある流体は圧縮されて高圧となり、バルブポートプレート１０の吐出口１０ｂに設けられた吐出バルブ１１を押し開いて吐出室３２へ吐出される。その場合の吐出容量は、ドライブプレート５及びシュー押さえ板６の傾斜角度によって決まるピストン７のストロークの長さに概ね比例している。
【００３５】
このように、ドライブプレート５及びシュー押さえ板６の傾斜角度を変化させると圧縮機の吐出容量が変化するので、吐出容量を制御するために、第１実施例の圧縮機においては、全てのピストン７の背圧となるフロントハウジング室１ａ内の圧力を、図示しない圧力制御弁等を使用して変化させる。通常、フロントハウジング室１ａ内には吐出室３２内の高圧と、吸入室３１内の低圧との中間の圧力が圧力制御弁から導入される。
【００３６】
フロントハウジング室１ａ内の圧力、即ち、全てのピストン７の背圧を高めると、各ピストン７の頂面に形成される作動室Ｃ内の圧力との釣り合い状態が崩れるので、新たな釣り合い状態が得られるところまで、各ピストン７の往復動における平均的な位置がバルブポートプレート１０に近い位置に向かって移動する。それによって全てのピストン７のストロークが一斉に小さくなるので、圧縮機の吐出容量が無段階に減少する。
【００３７】
図２はピストン７のストロークが実質的に零になって、吐出容量も実質的に零になった状態を示している。この場合は、フロントハウジング室１ａ内の圧力が最大となって、ドライブプレート５及びシュー押さえ板６の傾斜角度が実質的に零になっているから、全てのピストン７が実質的に上死点の位置にあってシリンダボア２１内で殆ど往復運動をすることがない。
【００３８】
これと反対に、図示しない圧力制御弁を作動させてフロントハウジング室１ａ内の圧力を低下させると、ピストン７に作用する背圧が小さくなるために、全てのピストン７のストロークが一斉に大きくなって、圧縮機の吐出容量が無段階に大きくなる。図１は、フロントハウジング室１ａ内の圧力が最小となってドライブプレート５とシュー押さえ板６の傾斜角度が最大限度まで大きくなり、ピストン７のストローク及び圧縮機の吐出容量が最大となった状態を示している。
【００３９】
第１実施例の特徴は、ピストン７の球形端部７ａにそれぞれ直接に係合している複数個のシュー８を単一のシュー押さえ板６によってドライブプレート５との間にドライブスラストベアリング５００を介して挟持支持させたことと、このドライブプレート５を駆動軸４側のアーム４２に対して、２個の案内溝４３及び４４と２本のピン５２及び５３からなるダブルスライドリンク機構を使用して連結した点にある。
【００４０】
それによって、従来の斜板型可変容量圧縮機においては斜板とシュー８との間に生じる大きい摩擦をスラストベアリング５００によって避けることができるので、シュー８の耐久性、従って、可変容量圧縮機の信頼性が大幅に向上する。
更に、ドライブプレート５とシュー８との間の摩擦損失が減少するため、機械効率が改善されて、圧縮効率が向上するという大きな利点が得られる。
【００４１】
また、駆動軸４をフロントハウジング１の前端部分に設けられたラジアルベアリング４０２及び４０４によって支持し、駆動軸４とドライブプレート５をダブルスライドリンク機構によって結合する場合には、駆動軸４をドライブプレート５の中心部を貫通させてシリンダブロック２まで延長させる必要がなくなる。このため、ドライブプレート５とシュー押さえ板６を結合する押さえ板スラストベアリング６０１に小径のものを使用することが可能になること等から、構成上の制約がなくなるので、圧縮機全体の体格を小型化することができ、構成が簡素になる。これは製作コスト低減のためにも大いに寄与する。
【００４２】
ちなみに、ダブルスライドリンク機構を使用しなくてもドライブプレート５とシュー押さえ板６を駆動軸４に結合することは可能であるが、その場合にはドライブプレート５やシュー押さえ板６の中心部を貫通して駆動軸４を設ける必要があることから、押さえ板スラストベアリング６０１には、その中心部を駆動軸４が通過することができるような大きい寸法を有するものを使用する必要が生じるため、それが波及してシュー押さえ板６の直径が大きくなるだけでなく、圧縮機全体の胴径が大きくなる。
【００４３】
なお、ドライブプレート５及びシュー押さえ板６の傾斜角度を変更して圧縮機の吐出容量を変化させるための手段として、第１実施例においては、フロントハウジング室１ａ内の圧力を変化させるように構成しているが、本発明はこの手段の内容に特徴を有する訳ではないから、同じ目的を達し得るものであれば他の手段を採用することができることは言うまでもない。
【００４４】
次に、本発明の可変容量圧縮機の第２実施例について説明する。図５に示す第２実施例から図９に示す第６実施例までの各実施例はいずれもピストン７の構造に特徴があって、それ以外の構成は前述の第１実施例のそれと同様なものであってもよいから、これらの実施例に関しては全体構成についての説明は省略して、ピストン７の細部構造のみについて説明する。また、前述の第１実施例と共通の部分については同じ参照符号を説明抜きで使用することにする。
【００４５】
これらの実施例の要部であるそれぞれのピストン７の間には若干の共通点がある。第１の共通点はいずれも中空の薄肉構造を有することである。そして中空の円筒形部分の一端に前述のような球形端部７ａが予め一体的に成形されているか或いは溶接のような方法によって一体化されている。この場合、球形端部７ａだけは中実となっている。ピストン７の殆ど全体を中空の薄肉構造とすることによって、ピストン７の質量の大きさに応じてピストン７の球形端部７ａとシュー８との間に作用する慣性力が小さくなる。それによって、この部分に作用する摩擦力が減少し、摩耗を低減するすることができるので耐久性が高くなる。
【００４６】
また、これらの実施例の間にある第２の共通点は使用する材料の選択にあり、従来からよく用いられているアルミニウム系の材料を使用しないで鉄系の材料を使用するという点にある。しかし、シリンダブロック２の材料としては従来と同様にアルミニウム系の材料を使用する。もし、ピストン７にもアルミニウム系の材料を使用すると、シリンダボア２１とピストン７の摺動面は同種の金属の摩擦によって焼き付きを起こし易いので摺動面にコーティングを施す必要があるが、ピストン７に鉄系の材料を使用すると焼き付きが起こり難くなるので、アルミニウム系の材料を使用するシリンダボア２１との摺動面にコーティングを行なう必要がなくなる。
【００４７】
なお、ピストン７に鉄系の材料を使用するとアルミニウム系の材料を使用した場合に比べて質量が増大するという問題があるが、この問題は前述のようにピストン７を中空の薄肉構造として軽量化することによって回避することができる。また、ピストン７に鉄系の材料を使用すると、アルミニウム系の材料を使用するシリンダボア２１との摺動面にコーティングを行なう必要がないので、シリンダブロック２とピストン７のコストが安くなるだけでなく、ピストン７の強度が著しく高くなるという利点がある。
【００４８】
更に、これらの実施例の間にある第３の共通点は、いずれのピストン７も円錐形肩部７ｂを備えていることである。円錐形肩部７ｂが球形端部７ａ及び円筒部７ｃに対して滑らかに接続していることによって、球形端部７ａと円筒部７ｃとの接続部分等に応力集中が起こり難くなることからピストン７の強度や耐久性が向上するので、肉厚をより薄くして軽量化することが可能になる。
【００４９】
次に、第２実施例から第６実施例までの各実施例の要部であるピストン７のそれぞれについて個別に構造上の特徴を説明する。まず、図５に示す第２実施例のピストン７の特徴は、球形端部７ａとそれに接続する中空の円錐形肩部７ｂとが予め一体的に成形されていて、その円錐形肩部７ｂの開口端部を巻き込むように中空の円筒部７ｃの一端部がかしめ付け（或いは溶接等でもよい）によって一体化されており、更に、円筒部７ｃの他端部には浅い皿状の底部７ｄが圧入、かしめ、圧接或いは溶接等の方法によって一体的に結合されている。なお、円錐形肩部７ｂと円筒部７ｃとの結合部分を補強するために、円筒部７ｃの一端部に段部７ｅと薄肉部７ｆを形成している。
【００５０】
図６に示す第３実施例のピストン７の特徴は、球形端部７ａと円錐形肩部７ｂと円筒部７ｃが予め一体的に成形されていて、その円筒部７ｃの開口端部に、第２実施例の場合と同様な方法によって、底部７ｄが一体的に結合されている点にある。第３実施例においては第２実施例に比べて構造がより簡素化されているので、コストや強度等の面で第２実施例よりも優れた結果が得られることがある。
【００５１】
図７に示す第４実施例のピストン７の特徴は、円筒部７ｃと底部７ｄが予め一体的に成形されていて、その円筒部７ｃの開口端部に円錐形肩部７ｂが第２実施例の場合と同様な方法で一体的に結合されている点にある。この場合も、コストや強度等の面で第２実施例よりも優れた結果が得られることがある。
【００５２】
図８に示す第５実施例のピストン７の特徴は、円錐形肩部７ｂと円筒部７ｃと底部７ｄが第２実施例の場合と同様な方法で一体的に結合されているが、球形端部７ａがそれらとは別体のものとして製作された後に、円錐形肩部７ｂの先端に溶接のような方法によって一体的に結合されている点にある。予め各部分が別に製作されるので、比較的に難しい球形端部７ａ等の製作が容易になる反面、それらを一体的に結合するためのコストが嵩むとか、強度が前述のものに比べて劣る場合があるというような欠点もある。
【００５３】
図９に示す第６実施例のピストン７の特徴は、円錐形肩部７ｂと円筒部７ｃと底部７ｄが予め一体的に成形されていて、球形端部７ａがそれらとは別体のものとして製作された後に、円錐形肩部７ｂの先端に溶接のような方法によって一体的に結合されている点にある。この場合も比較的に難しい球形端部７ａの製作が容易になるが、円錐形肩部７ｂに対する球形端部７ａの溶接の仕方によっては強度が前述のものに比べて劣る場合がある。
【００５４】
図１０から図１４に本発明の第７実施例を示す。一般に作動室Ｃ内における圧縮反力と、フロントハウジング室１ａ内の圧力のようなピストン７の背圧との釣り合いによって吐出容量が自動的に変化する形式の可変容量圧縮機においては、エンジンが始動され、それに伴って圧縮機が回転を開始する時には、エンジンへの負荷を減少して、回転開始時のショックを緩和するために、小容量状態で停止していることが好ましい。このためドライブプレートの傾斜角度を減少させる方向に力を付与するスプリングが組み込まれる。しかし、図２に示すように、ドライブプレート５の傾斜角度が実質的に零又は最小となって運転が停止されている状態から運転を再開する時のように、傾斜角度が零又は最小の値から図１に示したように増大して行く運転状態においては、最初はピストン７のストロークがきわめて小さくて、作動室Ｃ内において流体の圧縮仕事を殆どしないために作動室Ｃ内の圧力が低いことから、ドライブプレート５を図１に示したように傾斜させようとする力が弱くて、吐出容量の上昇が緩慢になるという性質がある。従って吐出容量を迅速に増大させる必要がある時には応答性が問題になる。この問題を解決するために、駆動軸がドライブプレート（斜板）の中心部を貫通してシリンダブロックの内部まで伸びている従来の形式の可変容量圧縮機においては、駆動軸が斜板を貫通している位置において斜板の両側にそれぞれコイルスプリングを設けて、それら２個の圧縮コイルスプリングが相互に押し合う力によって斜板をその傾斜角度が増大する方向に付勢している。
【００５５】
しかしながら、本発明の可変容量圧縮機においては、基本的に駆動軸４がドライブプレート５を貫通していない点を特徴の１つとしており、ドライブプレート５は駆動軸４によって片持ち式に支持されているので、そのような２個の圧縮コイルスプリングを設けることができない。そこで、本発明の第７実施例においては、２個の圧縮スプリングに代わるものとして図１３や図１４に示すような単一のねじりコイルばね１５を設けてこの問題を解決している。
【００５６】
ねじりコイルばね１５の形状とその各部分の係合状態は、図１０から図１２のいずれかと図１３とを参照すれば明らかである。即ち、ねじりコイルばね１５は図１３に示すように左右対称的な形状を有しており、中央のフロントばねアーム１５ａと名付けた部分が図１２に示すように駆動軸４の円板部４１の表面に係合するようになっている。ねじりコイルばね１５の両側の部分は、ドライブプレート５の単一の上部アーム５１ａによって支持されている上部ピン５２に巻きついた後に、一対の下部アーム５１ｂによって支持されている下部ピン５３にも巻きつき、更に延びて両端部において一対のリアばねアーム１５ｂを形成している。リアばねアーム１５ｂのそれぞれの先端部分は、図１１及び図１２に示したようにドライブプレート５の傾斜角度が零又は最小となった時に、円板部４に設けられた下部アーム４２ｂの突起状の爪部４２ｃに対して係合するように、また、図１０に示したようにドライブプレート５の傾斜角度が所定値よりも大きくなった時に、爪部４２ｃから離れるように構成されている。
【００５７】
ねじりコイルばね１５は、上部ピン５２の回りに巻き付けられた部分の弾性力によって、ドライブプレート５をその傾斜角度が零又は最小になる方向に付勢する力ＦＢ１を発生する。この力ＦＢ１はフロントばねアーム１５ａが円板部４１の表面に常に接触しているために、下部ピン５３を介して常にドライブプレート５に作用している。また、ねじりコイルばね１５は、下部ピン５３の回りに巻き付けられた部分の弾性力によって、ドライブプレート５をその傾斜角度が大きくなる方向に付勢する力ＦＢ２をも発生することができる。しかしながら、この力ＦＢ２は、フロントばねアーム１５ａの先端が爪部４２ｃに係合している図１１や図１２に示したような時、即ち、ドライブプレート５の傾斜角度が零又は最小に近い時に限って有効に作用してドライブプレート５の傾斜角度を増大させようとして力ＦＢ１を打ち消す方向に作用するが、図１０に示した場合のようにドライブプレート５の傾斜角度が所定値以上の大きさを有する時には、フロントばねアーム１５ａの先端が足掛りとなる爪部４２ｃから離れているので有効に作用することはない。従って、このような運転状態においてはねじりコイルばね１５は力ＦＢ１のみを発生している。このような作用によって、ねじりコイルばね１５は、ドライブプレート５の傾斜角度が大きい状態においては傾斜角度が減少する方向に、また、傾斜角度が零又は最小となる状態においては、傾斜角度が増大する方向にドライブプレート５を付勢することができる。
【００５８】
第７実施例の可変容量圧縮機はこのような作用をする単一のねじりコイルばね１５を備えているから、図１２に示した運転停止時や、図１１に示したように吐出容量が零又は最小となった運転状態においては、力ＦＢ２を発生してドライブプレート５の傾斜角度を増大させる方向に作用するから、ピストン７にフロントハウジング室１ａ内の背圧ＦＨが作用していない停止時や、背圧ＦＨが十分に上昇していない運転開始直後の運転状態では、ドライブプレート５は力ＦＢ２によって所定の傾斜角度をとるように強制されて、図１２に示したよう状態になる。なお、図１１に示したように運転中に吐出容量を零又は最小とした時には、フロントハウジング室１ａ内の圧力ＦＨが高く、しかも作動室Ｃ内の圧縮反力ＦＰが小さいから、ねじりコイルばね１５による力ＦＢ２が作用していてもドライブプレート５の傾斜角度は零又は最小となる。従って、ねじりコイルばね１５を設けても吐出容量の制御に支障を来たすことはない。
【００５９】
次に、本発明の可変容量圧縮機の第８実施例として、ピストン７の一端の球形端部７ａと、シュー８との連結部分であるボールジョイント部の構成或いは製造方法に特徴がある実施例について説明する。第８実施例の特徴はボールジョイント部にのみあるので、それ以外の構成は他の実施例と同様なものとしてもよい。本発明の第８実施例においては、図１５の（Ａ）に示したように、先ずピストン７とその球形端部７ａを製作してから、その球形端部７ａを鋳込むように所定の鋳型を使用してシュー８を鋳造する。それによってシュー本体８ａとシュー鍔部８ｃが成形されると同時に、鋳込み成形によるジョイント部１７が一挙に形成される。シュー８側に自動的に形成される球形の窪み８ｂはピストン７側の球形端部７ａの球面を転写したものとなるから、表面の粗さ等の表面性状も同様に転写される。従って、球形の窪み８ｂに対する機械加工等は不要となる。また、球形端部７ａの周囲のシュー本体８ａを厚肉とすることが容易であるから、鋳込み成形によるジョイント部１７の引張り強度を非常に高くすることができる。
【００６０】
比較のために、従来から行なわれているかしめ加工によるジョイント部１６を図１５の（Ｂ）に示す。この場合も、ピストン７側の球形端部７ａを先に成形した後に、その球形端部７ａの周囲にシュー８のシュー本体８ａをかしめ付ける加工を行なうが、かしめ加工が可能なシュー本体８ａの肉厚には限界があるので、かしめ加工によるジョイント部１６の引張り強度を高めることは難しい。また、かしめ加工によってシュー８の球形の窪み８ｂの表面性状が悪化しても、それを機械加工等によって修正することは困難である。逆に、そのような問題が生じないということは、鋳込み成形によるジョイント部１７の利点と言える。
【００６１】
図１６の（Ａ）及び（Ｂ）は鋳込み成形によるジョイント部１７を有するシュー８の具体例をそれぞれ示すもので、いずれも従来のかしめ加工による方法では成形が困難な場合である。即ち、（Ａ）の場合はシュー８の鋳込み成形によるジョイント部１７を形成するシュー本体が楕円形であって、しかも楕円形のシュー本体８ｅの短径部分に補強用のリブ８ｄが形成されている。シュー８がこのように複雑な形状であっても、第８実施例においては鋳造を利用するので容易に実施することができる。図１６（Ｂ）の場合は、シュー８の本体がテーパー面８ｆを備えているが、これもまた、鋳造によってピストン７の球形端部７ａを鋳込むことにより、鋳込み成形によるジョイント部１７を簡単に形成することができる。
【００６２】
鋳込み成形によるジョイント部１７は、球形端部７ａがピストン７の端部に直接に形成されている場合に限って実施されるだけではない。図１７の（Ａ）に示すように、ピストン７の一部に球形の窪み７ｇが形成されていると共に、それに対してコネクティングロッド１８の球形端部１８ａが連結している場合に、コネクティングロッド１８の球形端部１８ａを先に製作して、それを鋳込むようにピストン７を鋳造することにより、鋳込み成形によるジョイント部１７を形成することができる。
【００６３】
また、図１７の（Ｂ）に示したように、ピストン７とコネクティングロッド１８の一端との間に鋳込み成形によるジョイント部１７を形成するだけでなく、コネクティングロッド１８の他端に形成された球形端部１８ｂとシュー８との間に鋳込み成形によるジョイント部１７を形成することもできる。この場合は、コネクティングロッド１８の他端に予め球形端部１８ｂを形成しておいて、その球形端部１８ｂを鋳込むようにシュー８を鋳造することになる。
【００６４】
次に、本発明の第９実施例について説明する。第９実施例の可変容量圧縮機の特徴はドライブプレート５とシュー８との間に設けられるドライブスラストベアリング５００の改良された構成にある。この部位に設けられるドライブスラストベアリング５００には、以下の理由から半径方向に長いコロ（ニードルローラ）を有する所謂ニードルベアリングを使用することが望ましい。図１８及び図１９は、ドライブプレート５、ピストン７、シュー８、及びドライブスラストベアリング５００のそれぞれの位置関係と、それらに作用する力の関係を示す模式図である。図１８に示す吐出容量が零又は最小の運転状態では、ドライブプレート５が駆動軸４に対して略垂直になっているので、この例では、放射状に配列している細長いコロ５００ａの中央部分がシリンダボア２１及びピストン７の中心軸線ＢＳ上に来るように設計されている。これはピストン７からの押し付け力ＦＰがコロ５００ａの長手方向（ドライブプレート５の半径方向）の中央部分に印加される最も望ましい状態である。
【００６５】
このような設計の場合、ドライブプレート５を図において参照符号４ａによって示す傾転中心４ａの回りに角度αだけ傾斜させた状態を図１９に示す。図１９において、コロ５００ａの中央部分を通ってそれと直交する直線をＮＳとし、下死点及び上死点に位置する２個のピストン７からの力の方向線をそれぞれＦＰｘ及びＦＰｙとし、ドライブプレート５の傾転中心４ａからピストン７の球形端部７ａまでの距離をｔとし、駆動軸４の中心軸線からピストン７の中心軸線ＢＳまでの距離をＢＰとして示している。
【００６６】
図１９から明らかなように、ドライブプレート５が傾斜することによって力の方向はコロ５００ａの中央部分から外れて、下死点にあるピストン７ｘにおいては、力の方向線ＦＰｘがコロ５００ａの中央部分よりも内側へ移動する。また、上死点にあるピストン７ｙにおいては、力の方向線ＦＰｙがコロ５００ａの中央部分よりも外側へ移動する。コロ５００ａに作用する力の位置はその中央部分にあることが最も好ましいので、コロ５００ａの端部に力が作用することは避ける必要がある。このため、コロ５００ａは可及的に長いものが必要になる。
【００６７】
しかしながら、一般に多数のコロを放射状に配置しているニードルスラストベアリングにおいては、それぞれのコロが、それらを挟んでいる相手方の面に対して厳密な意味での転がり接触のみをしている訳ではなく、コロの長さやコロが係合している位置における相手方の面の半径に応じた大きさのスリップが生じる。本発明の可変容量圧縮機におけるドライブスラストベアリング５００として使用することができる従来型のニードルスラストベアリングの構造を図２０から図２２に例示する。単一の円の上に配列された多数のコロ５００ａは、籠状の保持器５００ｂによって所定の間隔を維持しているが、保持器５００ｂは相互に組み合わされた２個の保持器半部５００ｃ及び５００ｄから構成され、それらの半部にはそれぞれコロ５００ａが顔を出す窓のような開口５００ｅ，５００ｆが形成されている。
【００６８】
このような構造を有する従来型のスラストベアリングにおいては、全てのコロ５００ａの中央部分を連ねた円の直径をφＤとし、各コロ５００ａの長さをＷとすると、それぞれのコロ５００ａの外端部ではスリップ率Ｗ／２πＤのスリップが生じると共に、内端部ではスリップ率−Ｗ／２πＤのスリップが生じる。従って、全てのコロ５００ａの中央部分が係合する円の半径が同じである場合には、これらのスリップ率の絶対値はコロ５００ａの長さに比例した大きさとなる。勿論、スリップ率は小さい方が望ましく、荷重条件にもよるが、スリップ率が過大になるとドライブスラストベアリング５００の寿命が短くなる。
【００６９】
一方、本発明の可変容量圧縮機においては、ドライブプレート５とピストン７のシュー８との間に大きな荷重を支持し得るドライブスラストベアリング５００を設ける必要があるので、前述のように長いコロ５００ａを有するニードルスラストベアリングを使用する必要が生じるが、これはベアリングの寿命を長くしたいという要求と相反することになる。そこで本発明の第９実施例においては、これら双方の要求を同時に満たすために、十分に大きい荷重負担能力を有しながらもスリップ率の小さいドライブスラストベアリング５００を提供する。
【００７０】
図２３に示したように、本発明の第９実施例におけるドライブスラストベアリング５００は、多数の短いコロを複数個の同心円上に分けて配列させた点に特徴を有する。そのために、第９実施例においては、同心円状の複数個の保持器５０３及び５０４を使用して、それらの保持器５０３及び５０４によってそれぞれ独立に多数の短いコロ５０５及び５０６を保持させている。コロ５０５及び５０６はいずれも短いので、それぞれの外端の周速と内端の周速との差が小さくなり、スリップ率も小さくなる。
【００７１】
概ね同様な考え方から案出された第１０実施例の要部であるドライブスラストベアリング５００が図２４に示されている。第１０実施例においても内外２列の短いコロ５０５及び５０６を使用するが、この場合は、それらのコロ５０５及び５０６が単一の保持器５０７によって保持されている点に特徴がある。前述の第９実施例のように別の保持器５０３及び５０４を使用すると、内外のコロ５０５及び５０６の間に生じる隙間δＷを比較的に大きくとる必要があるために、ドライブスラストベアリング５００全体の外径が大きくなるが、第１０実施例のように単一の保持器５０７を使用すると隙間δＷが小さくなるので、ドライブスラストベアリング５００全体の外径を比較的に小さくすることができる。
【００７２】
第１０実施例の考え方を更に推し進めたものが図２５に示した第１１実施例である。この場合は単一の保持器５０８を使用して、同じ窓開口から内外のコロ５０５及び５０６が顔を出すようにする。コロ５０５及び５０６それぞれの回転速度の間には僅かな差が生じるが、その差は小さいので殆ど問題にならない。第１１実施例においては前述の隙間δＷが零になるので、ドライブスラストベアリング５００全体の外径を第９実施例や第１０実施例の場合よりも小さくすることができる。いずれにしても、複数個の同心円上に配置された多数の短いコロ５０５及び５０６を使用することによって、スリップ率の増加を抑えながら、ドライブスラストベアリング５００の荷重負担能力を増大させることが可能になる。
【００７３】
本発明のような可変容量圧縮機において吐出容量を変化させる時にはフロントハウジング室１ａ内の圧力を高めて、ピストン７をシリンダブロック２の方向へ付勢する必要があるため、シュー８はリング状のプレート５０２或いはシュー押さえ板６に向かって強く押し付けられる。この力は吐出容量やピストン７の直径等の圧縮機の諸元によって異なるが、例えば、ピストン７の直径が３１ｍｍでＨＦＣ−１３４ａを冷媒とする冷媒圧縮機の場合には１５０Ｎとなる。この力は、特にＣＯ₂ を冷媒とする場合には著しく大きくなる。例えば、ピストン７の直径が２０ｍｍであっても約５００Ｎに達する。
【００７４】
一方、運転中にはシュー８とシュー押さえ板６との間に微小な距離ではあるが相対的な摺動が生じるため、摺動を円滑にするためにそれらの接触面積を大きくすることが望ましい。しかしながら、シュー８の鍔部８ｃを大きくしてシュー押さえ板６との摺動接触面積を増大させると、従来から使用されているような円形のシューでは、そのシュー８と他のシュー８との間に、或いはその他の部材との間に幾何学的な干渉を生じる。
【００７５】
この問題に対処するための手段として、図２６及び図２７に示す本発明の第１２実施例を説明する。第１２実施例の特徴はシュー８の形状、特にシュー押さえ板６に摺動接触するシュー鍔部８ｃの形状にある。この形状を一言で表現するとすれば「概ね扇形」と言うことになる。なお、第１実施例においては図３に示したようにシュー鍔部８ｃを概ね長方形としているので、従来の円形シューよりもシュー押さえ板６との接触面積が大きくなるが、第１２実施例のように可能な限りシュー鍔部８ｃを大きくしたものと比べると接触面積は僅かに小さい。第１２実施例におけるシュー鍔部８ｃは、その外周面８ｇ及び内周面８ｈをシュー押さえ板６の外周円と概ね同心円状の円弧面とすると共に、両側面８ｉを半径方向の平面とすることにより、最大限までシュー鍔部８ｃの面積を大きくしている。なお、４個の角部８ｊには適宜にＲを付ける。
【００７６】
図示していない第１２実施例の可変容量圧縮機の全体構成は図１及び図２に示したような第１実施例のそれと同様なものであるが、若干異なる点として、図３に対応する図２７から明らかなように、第１２実施例においてはピストン７及びシリンダボア２１の数が第１実施例よりも１個少ない５個であって、シュー押さえ板６のシュー案内溝６ｃの数も５個となっている。従って、この点からもシュー鍔部８ｃの面積を第１実施例のそれよりも大きくすることができる。
【００７７】
第１２実施例の変形例として図２８に本発明の第１３実施例を示す。図２７と比較すれば明らかなように、第１３実施例におけるシュー鍔部８ｃの形状は、図２７に示す第１２実施例の扇形と、図３に示す第１実施例の長方形との中間の形状となっている。しかしながら、シュー鍔部８ｃの張り出し部分を、隣接するシュー鍔部８ｃ等との干渉が生じない範囲内で可及的に大きくすることにより、シュー押さえ板６やリング状のプレート５０２との摺動接触面積を大きくしていることは同じである。この程度にシュー鍔部８ｃを大きくするだけで、従来の円形シューよりも遥かに良好な結果が得られる。
【００７８】
次に、図２９から図３１の各図によって本発明の可変容量圧縮機の第１４実施例を説明する。第１４実施例の可変容量圧縮機と図１や図２に示す第１実施例のそれとの主な相違点は、第１実施例においてはピストン７のシュー８がドライブプレート５に対してドライブスラストベアリング５００を介して間接的に係合しているのに対して、第１４実施例においては、従来の斜板型可変容量圧縮機においてよく行なわれているように、ピストン７に設けられた一対の半球形のシュー１９及び２０が、ドライブプレート（斜板）５を挟むように直接に摺動可能に係合していることである。従って、第１実施例におけるドライブスラストベアリング５００やシュー押さえ板６、押さえ板スラストベアリング６０１等を設ける必要はない。このように一対のシュー１９及び２０が直接にドライブプレート５に摺動係合する点を除いて、第１４実施例の可変容量圧縮機は第１実施例のそれと実質的に同じ構成を有する。
【００７９】
第１４実施例の可変容量圧縮機はシュー１９及び２０とドライブプレート５との間に高速の摺動が生じるために高速、高負荷の運転には適していないが、ドライブプレート５とシュー８との係合部分を除いて、他の部分の構成は第１実施例と同様であるから、ドライブプレート５が駆動軸４によって、ダブルスライドリンク機構を介して片持ち支持されていること等によって、第１実施例等と実質的に同じ作用効果を奏する。従って、第１４実施例は、本発明の技術思想を従来形式のシュー１９及び２０を用いる可変容量圧縮機に対して適用することが可能であることを例示したものである。
【００８０】
第１４実施例においては細部の構造として、ドライブプレート５に設けられたアーム５１が、図１０等に示す第７実施例と同様に、第１４実施例においては上部アーム５１ａと下部アーム５１ｂとに分岐していると共に、図３１に示したように、それらが単に１枚の板状となっている。従って、上部アーム５１ａに取り付けられた上部ピン５２（図３１においてはそのヘッドを５２ａ、抜け止めのスナップリングを５２ｂとして示す）を上部案内溝４３によって支持すると共に、下部アーム５１ｂに取り付けられた下部ピン５３を下部案内溝４４によって支持する２枚のアーム４２は、１枚の板からなる上部アーム５１ａ及び下部アーム５１ｂを両側から挟んで支持している。
【００８１】
第１４実施例の変形例として、第１５実施例の要部を図３２に示す。第１５実施例が第１４実施例と異なる点は、上部アーム５１ａ（従って、図２９に示すような下部アーム５１ｂもまた）が所定の間隔をおいて２枚設けられていて、２枚のアーム４２がそれらのアーム５１ａ，５１ｂをピン５２を介して外側から支持している点にある。２枚のアーム４２の間隔を十分に大きくとることによって、駆動軸４によるドライブプレート５の支持状態が第１４実施例よりも更に安定なものとなる利点がある。
【００８２】
なお、図示実施例においては、本発明は可変容量型の圧縮機に関するものとして説明しているが、ドライブプレート５の傾斜角度が一定である固定容量型の圧縮機は可変容量型の圧縮機における特別の形態であると考えると、本発明の特徴とする部分の一部は、固定容量型の圧縮機に適用することも可能であることは明らかであるから、その意味において本発明は固定容量型の圧縮機をも包含する。そして、本発明を固定容量型の圧縮機に適用した場合にも、圧縮機を小型化すると共に簡素化することができるというような、前述の本発明の効果が得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピストン式可変容量圧縮機の第１実施例を示す縦断正面図である。
【図２】図１に示す実施例の他の運転状態を示す縦断正面図である。
【図３】シュー押さえ板とシューとの関連構成を例示する側面図である。
【図４】シューの形状を例示する断面図である。
【図５】第２実施例のピストンの構造を示す断面図である。
【図６】第３実施例のピストンの構造を示す断面図である。
【図７】第４実施例のピストンの構造を示す断面図である。
【図８】第５実施例のピストンの構造を示す断面図である。
【図９】第６実施例のピストンの構造を示す断面図である。
【図１０】第７実施例の可変容量圧縮機が最大の吐出容量をもたらす運転状態を示す部分的な縦断面図である。
【図１１】第７実施例の可変容量圧縮機が停止している状態を示す部分的な縦断面図である。
【図１２】第７実施例の可変容量圧縮機が実質的に最小の吐出容量をもたらす運転状態を示す部分的な縦断面図である。
【図１３】第７実施例の特徴であるねじりコイルばねと、部分的に切断した関連部分を示す側面図である。
【図１４】第７実施例のねじりコイルばねのみを示す図である。
【図１５】（Ａ）は第８実施例の要部を示す縦断面図、（Ｂ）は対比すべき従来例を示す縦断面図である。
【図１６】（Ａ）は第８実施例の具体例を示す平面図、（Ｂ）はその縦断面図である。
【図１７】（Ａ）は第８実施例の応用例を示す縦断面図、（Ｂ）は他の応用例を示す縦断面図である。
【図１８】ドライブプレートの傾斜角度が零である場合の位置関係と力関係を示す概念図である。
【図１９】ドライブプレートの傾斜角度が大きい場合の位置関係と力関係を示す概念図である。
【図２０】ドライブスラストベアリングとして使用することができる従来型のニードルベアリングを示す概念図である。
【図２１】図２０に示すニードルベアリングの断面図である。
【図２２】従来型のニードルベアリングの保持器を示す斜視図である。
【図２３】第９実施例の要部であるドライブスラストベアリングを示す概念図である。
【図２４】第１０実施例の要部であるドライブスラストベアリングを示す概念図である。
【図２５】第１１実施例の要部であるドライブスラストベアリングを示す概念図である。
【図２６】本発明の第１２実施例の要部を示す斜視図である。
【図２７】第１２実施例におけるシュー押さえ板とシューとの関連構成を示す側面図である。
【図２８】第１３実施例におけるシュー押さえ板とシューとの関連構成を示す側面図である。
【図２９】本発明のピストン式可変容量圧縮機の第１４実施例を示す縦断正面図である。
【図３０】図２９に示す実施例の他の運転状態を示す縦断正面図である。
【図３１】図２９に示す実施例の要部を示す平面図である。
【図３２】本発明の第１５実施例の要部を示す平面図である。
【符号の説明】
１…フロントハウジング
１ａ…フロントハウジング室
４…駆動軸
５…ドライブプレート
６…シュー押さえ板
６ｃ…シュー案内溝
７…ピストン
７ａ…球形端部
７ｂ…円錐形肩部
８…シュー
８ｃ…シュー鍔部
１５…ねじりコイルばね
１７…鋳込み成形によるジョイント部
２１…シリンダボア
４３，４４…案内溝
５２，５３…ピン
５００…ドライブスラストベアリング
５０３，５０４…複数個の保持器
５０５，５０６…短いコロ
６０１…押さえ板スラストベアリング

Claims

ベアリングを介してハウジングの前端部分のみによって軸承されて、動力源からの回転動力を受け入れる駆動軸と、
該駆動軸に連結されて支持されることにより回転すると共に、前記駆動軸に対して傾斜することができるドライブプレートと、
転がり軸受である押さえ板スラストベアリングを介して前記ドライブプレートによって支持されることにより同じ傾斜角度をとるが、回転は阻止されるシュー押さえ板と、
該シュー押さえ板の周辺部に半径方向に形成されている複数個のシュー案内溝に係合して、半径方向に摺動することができる複数個のシューと、
該シューと前記ドライブプレートとの間に配設されたドライブスラストベアリングと、
前記シューに直接に連結されて往復運動をすると共に、シリンダボア内に挿入されて流体を吸入及び圧縮し、更に前記シュー押さえ板の回転を阻止する複数個のピストンと、
吐出容量を変化させるために、前記ドライブプレート及び前記シュー押さえ板の傾斜角度を変更することができる手段とを備えていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１において、前記シューが、前記ピストンに設けられた球形端部と嵌合する球形の窪みを備えているシュー本体と、該シュー本体から一体的に側方へ張り出しているシュー鍔部とからなっていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
動力源からの回転動力を受け入れる駆動軸と、
該駆動軸に連結されて支持されることにより回転すると共に、前記駆動軸に対して傾斜することができるドライブプレートと、
転がり軸受である押さえ板スラストベアリングを介して前記ドライブプレートによって支持されて同じ傾斜角度をとるシュー押さえ板と、
シリンダボア内に挿入されて流体を吸入及び圧縮すると共に、前記シュー押さえ板の回転を阻止する複数個のピストンと、
前記ドライブプレートの傾斜回転運動を前記ピストンの往復運動に変換する機構とを備えている可変容量圧縮機において、
吐出容量を変化させるために前記ドライブプレートの傾斜角度を変更する手段として、前記駆動軸と前記ドライブプレートとを連結するために、前記駆動軸の軸心から離れた位置に、前記駆動軸側に形成されたアームと、前記ドライブプレート側に形成されたアームと、前記駆動軸側に形成されたアームに形成された複数個の案内溝と、前記ドライブプレート側に形成されたアームに支持され、前記複数個の案内溝に挿入されて摺動可能に係合した複数のピンとからなるスライドリンク機構を備えていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項３において、前記駆動軸が、ベアリングを介してハウジングの前端部分のみによって軸承されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記ピストンが、予め球形端部と一体に成形された円錐形肩部と、該円錐形肩部に対して一体化された円筒部と、該円筒部に対して一体化された底部とから構成されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記ピストンが、予め球形端部と一体に成形された円錐形肩部と、予め該円錐形肩部と一体に成形された円筒部と、該円筒部に対して一体化された底部とから構成されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記ピストンが、予め球形端部と一体に成形された円錐形肩部と、該円錐形肩部に対して一体化された円筒部と、予め該円筒部と一体に成形された底部とから構成されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記ピストンが、球形端部に対して一体化された円錐形肩部と、該円錐形肩部に対して一体化された円筒部と、該円筒部に対して一体化された底部とから構成されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記ピストンが、球形端部に対して一体化された円錐形肩部と、予め該円錐形肩部と一体に成形された円筒部と、予め該円筒部と一体に成形された底部とから構成されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記ピストンの構成部材が溶接もしくはかしめ加工によって結合されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記ピストンが中空であることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記ピストンが鉄系の材料から製作されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、少なくとも前記ドライブプレートの傾斜角度が大なる状態においては傾斜角度が減少する方向に、そして傾斜角度が零又は最小となる運転状態においては傾斜角度が増大する方向に前記ドライブプレートを付勢するねじりコイルばねを備えていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１３において、前記ねじりコイルばねが単一で且つ一連のものであることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記シュー押さえ板の周辺部に半径方向に形成されている複数個のシュー案内溝に係合して、半径方向に摺動することができる複数個のシューを備えていて、前記シューがシュー本体とシュー鍔部とからなり、前記シュー本体が前記ピストン側の球形端部を鋳込むように鋳造によって成形されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記シュー押さえ板の周辺部に半径方向に形成されている複数個のシュー案内溝に係合して、半径方向に摺動することができる複数個のシューを備えていて、前記ピストンが前記シューに連結されるコネクティングロッド側の球形端部を鋳込むように鋳造によって成形されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記シュー押さえ板の周辺部に半径方向に形成されている複数個のシュー案内溝に係合して、半径方向に摺動することができる複数個のシューと、前記シューと前記ドライブプレートとの間に配設されたドライブスラストベアリングとを備えていて、前記ドライブスラストベアリングが、複数個の同心円上に分けて放射状に配列された多数の短いコロを備えていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１７において、複数個の同心円上に分けて放射状に配列された多数の短いコロが、それぞれの同心円上のコロの群ごとに別の保持器によって保持されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１７において、複数個の同心円上に分けて放射状に配列された多数の短いコロが共通の保持器によって保持されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１９において、複数個の同心円上に分けて放射状に配列された多数の短いコロのうちで半径方向に同じ線上に並んでいる複数個のコロが、共通の保持器に形成された同じ窓開口によって保持されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記シュー押さえ板の周辺部に半径方向に形成されている複数個のシュー案内溝に係合して、半径方向に摺動することができる複数個のシューを備えていて、前記シュー押さえ板によって押えられる前記シューがシュー本体と一体のシュー鍔部を備えていると共に、該シュー鍔部の平面形状が実質的に長方形であることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記シュー押さえ板の周辺部に半径方向に形成されている複数個のシュー案内溝に係合して、半径方向に摺動することができる複数個のシューを備えていて、前記シュー押さえ板によって押えられる前記シューがシュー本体と一体のシュー鍔部を備えていると共に、該シュー鍔部の平面形状が実質的に扇形であることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記シュー押さえ板の周辺部に半径方向に形成されている複数個のシュー案内溝に係合して、半径方向に摺動することができる複数個のシューを備えていて、前記シュー押さえ板によって押えられる前記シューがシュー本体と一体のシュー鍔部を備えていると共に、該シュー鍔部の平面形状が実質的に長方形と扇形の中間の形状であることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項３において、シューが前記ドライブプレートに対して直接に摺動可能に係合していることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項３において、前記ドライブプレートと駆動軸が、前記ドライブプレート側に形成された１枚のアームと、該アームを挟むように前記駆動軸側に形成された２枚のアームとを介して連結されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。
請求項３において、前記ドライブプレートと駆動軸が、前記ドライブプレート側に間隔をおいて形成された２枚のアームと、該２枚のアームを外側から挟むように前記駆動軸側に形成された２枚のアームとを介して連結されていることを特徴とするピストン式可変容量圧縮機。