JP4314405B2 - 可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents
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Description
【技術分野】
この発明は可変容量型斜板式圧縮機に関する。
【0002】
【背景技術】
従来の可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機は、斜板とピストンとを備えている。
【0003】
斜板はシャフトに傾斜可能に装着され、シャフトと一体に回転する。ピストンは斜板を挟むように配置される一対のシューを介して斜板に連結される。この可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機では、斜板の傾斜角に応じてピストンのストローク量が決まる。
【0004】
可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機では最小吐出容量のとき、斜板の傾斜角がほぼ0°の状態になる。斜板の傾斜角がほぼ0°のときの可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機各部の消費動力を測定したところ、シューが斜板上を相対的に摺動するときの潤滑油の粘性抵抗による消費動力が、全体の消費動力の半分近くを占めることが判明した。
【0005】
この消費動力を低減するには次の3つの手段が考えられる。
(1)シューのサイズを小さくしてシューの斜板に対する接触面積を減らす。
(2)シューと斜板との間のクリアランスを大きくする。
(3)斜板にシューの直径よりも幅の狭い環状帯を形成し、その環状帯の外側及び内側にそれぞれ環状凹部を形成して、環状帯の部分だけがシューと接触するようにし、斜板のシューに対する接触面積を減らす。
【0006】
しかし、これらの手段では次のような問題が生じる。(1)の手段では最大吐出容量時のシューの摺動面にかかる面圧が通常の大きさのシューの摺動面にかかる面圧よりも高くなるので、シューの摺動面が傷み易く、シューの信頼性が低下する。
【0007】
(2)の手段では斜板の摺動面とピストンのシュー受け面との間でシューがばたついて異音が発生するとともに、またシューが損傷する等の問題が生じる。
【0008】
(3)の手段では環状帯の面積の設定が困難である。例えば、最小吐出容量時の消費動力をより小さくするために環状帯の面積を小さくすると、最大吐出容量時に環状帯にかかる面圧が高くなり、シューや斜板に悪影響をおよぼす。反対に最大吐出容量時に環状帯にかかる面圧を下げるために環状帯の面積を大きくすると、最小吐出容量時の消費動力を十分に低減することができない。
【0009】
(3)の手段に近似する発明が特開平8−159024号公報に開示されている。この公報に開示される発明は固定容量型斜板式圧縮機用に関するのものであり、最小吐出容量時の消費動力の低減については一切考慮されていない。この公報には、単に斜板とシューとの間の潤滑性を良くし、その発明の副次的な効果として、消費動力の低減効果が開示されている。この効果は、環状帯の外側部分を彫った分だけ斜板の厚みが薄くなり、斜板の外周面と両頭ピストンとの接触面積が小さくなることによって生じるものである。
【0010】
したがって、この公報に開示された発明を単に可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機に適用しても最小吐出容量時の動力低減効果をそれ程得られない。最小吐出容量時の潤滑油の粘性抵抗による消費動力を低減するには、やはり環状帯の面積を狭くしなければならないが、そのようにすると上述のように最大吐出容量時に環状帯にかかる面圧が高くなる。
【0011】
この発明は、最大吐出容量時のシュー及び斜板にかかる面圧を高くせずに、最小吐出容量時の消費動力を低減できる可変容量型斜板式圧縮機を提供することを目的とする。
【0012】
【発明の開示】
前述の目的を解決するためにこの発明は、シャフトに傾斜可能に装着され、前記シャフトと一体に回転する斜板と、この斜板を挟むように配置される一対のシューを介して前記斜板に連結されるピストンとを備え、前記斜板の傾斜角に応じて前記ピストンのストローク量が決まる可変容量型斜板式圧縮機において、少なくとも前記一対のシューのうちの一方のシューの平面部が接触する前記斜板のフロント側摺動面に、前記斜板の中心点を中心とする環状の溝を形成し、この溝が前記斜板のフロント側摺動面の中心部側領域にだけ位置していることを特徴とする(請求項1)。
【0013】
上述のように溝を斜板の中心点を中心とする環状の溝とし、この溝を斜板のフロント側摺動面の中心部側領域にだけ位置させれば、斜板の傾斜角が最大のとき一方のシューの平面部と斜板との接触面積を最大にすることができ、斜板の傾斜角が最小のとき一方のシューの平面部と斜板との接触面積を最小にすることができる。
【0014】
このため、溝を斜板の中心点を中心とする環状の溝とし、この溝を斜板のフロント側摺動面の中心部側領域にだけ位置させれば、斜板の傾斜角が最大のとき一方のシューの平面部と斜板との接触面積を最大にすることができ、斜板の傾斜角が最小のとき一方のシューの平面部と斜板との接触面積を最小にすることができるので、簡単な構成で所期の効果を奏することができる。
好ましくは、圧縮機がクラッチレス圧縮機である(請求項3)。
【0015】
また、前記発明においては、斜板のフロント側摺動面に前記斜板の中心点を中心とする環状の溝を形成していたが、更にもう一つの発明においては、斜板のリヤ側摺動面側にも環状の溝を形成し、この両溝が斜板のフロント側摺動面及びリヤ側摺動面の中心部側領域にだけ位置していると共に、前記フロント側摺動面に形成された前記溝の外径が前記リヤ側摺動面に形成された前記溝の外径より大きいことを特徴とする(請求項2)。これにより、更に最小吐出容量時の消費動力を一層低減することができる。
【0016】
【発明を実施するための最良の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0017】
第1図はこの発明の第1実施形態に係る可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機を示す縦断面図、第2図は斜板及びシューの断面図、第3図は斜板の摺動面とシューとを示し、同図(a)はフロント側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、同図(b)はリヤ側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、第4図は斜板の傾斜角が最小のときの第2図のA部の拡大断面図、第5図は斜板の傾斜角が最大のときの第2図のA部の拡大断面図である。
【0018】
この可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機のシリンダブロック1の一端面にはバルブプレート2を介してリヤヘッド3が、他端面にはフロントヘッド4が配置されている。フロントヘッド4、シリンダブロック1、バルブプレート2及びリヤヘッド3は通しボルト31で軸方向に一体的に結合されている。
【0019】
シリンダブロック1には、シャフト5を中心とする円周に沿って一定間隔おきにシリンダボア6が形成されている。また、第1図に示すように、シリンダブロック1の中央部には中央孔1aが形成されている。この中央孔1aはシリンダブロック1の厚さ方向へ貫通している。また後述するスラスト軸受24及びラジアル軸受25は中央孔1aに収容されている。
【0020】
各シリンダボア6内にはピストン7が摺動可能に挿入されている。ピストン7の一端部には、後述する2つ一組のシュー60,61を転動可能に支持する凹面部50a,50bが形成されている。
【0021】
フロントヘッド4には、後述する斜板10やスラストフランジ40等を収容するクランク室8が形成されている。また、フロントヘッド4の先端部にはシャフトシール19が設けられている。また、リヤヘッド3には吸入室13と吐出室12とが形成されている。
【0022】
吸入室13には圧縮室22に供給する低圧の冷媒ガスが溜まる。吐出室12は吸入室13の周囲に位置している。吐出室12には圧縮室22から高圧の冷媒ガスが吐出される。
【0023】
シャフト5の一端部はラジアル軸受26を介してフロントヘッド4に回転可能に支持され、シャフト5の他端部はラジアル軸受25及びスラスト軸受24を介してシリンダブロック1に回転可能に支持されている。
【0024】
スラストフランジ40は、シャフト5に固定され、シャフト5と一体に回転する。斜板10は、リンク機構41を介してスラストフランジ40に連結され、スラストフランジ40の回転につれて一体に回転する。またこの斜板10は、ヒンジボール9を介してシャフト5に傾斜かつ摺動可能に取り付けられている。
【0025】
斜板10はフロント側摺動面10a及びリヤ側摺動面10bを有する。第3図に示すように、フロント側摺動面10aには環状の溝10cが形成されており、リヤ側摺動面10bには溝が形成されていない。溝10cは斜板10のシュー60に対する接触面積を小さくするために形成され、フロント側摺動面10a上のシュー60の環状の摺動領域F(第3図(a)の2つの2点鎖線の間に形成される領域)よりも小さい。この実施形態では、最小吐出容量時、後述するシュー60の平面部60aのおよそ1/3の部分が溝10c上に位置している。フロント側摺動面10a上のシュー60の環状の摺動領域Fよりも外側の部分には溝は形成されていない。なお、リヤ側摺動面10b上のシュー61の環状の摺動領域を第3図(b)においてF´で示す。
【0026】
斜板10の周縁部とピストン7の一端部とはシュー60,61を介して連結されている。各ピストン7に対してそれぞれ一組のシュー60,61が斜板10を挟むように配置され、シュー60,61はシャフト5の回転につれて斜板10の摺動面10a,10b上を相対回転する。
【0027】
第4図及び第5図に示すように、シュー60,61はそれぞれ平面部60a,61a及び球面部60b,61bを有する。平面部60a,61aはそれぞれ斜板10の摺動面10a,10bに接触する。球面部60b,61bは前述のようにそれぞれピストン7の凹面部50a,50bに転動可能に支持される。
【0028】
バルブプレート2には、圧縮室22と吐出室12とを連通させる吐出ポート15と、圧縮室22と吸入室13とを連通させる吸入ポート16とが、それぞれ周方向に沿って一定間隔おきに設けられている。吐出ポート15は吐出弁17により開閉され、吸入ポート16は吸入弁21により開閉される。
【0029】
シャフト5のフロント側端部に固定されたスラストフランジ40はスラスト軸受33を介してフロントヘッド4の内壁面に回転可能に支持されている。スラストフランジ40にリンク機構41を介して連結されている斜板10はシャフト5と直角な面に対して傾斜可能である。
【0030】
次に、この可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機の作動を説明する。図示しない車載エンジンの回転力がシャフト5に伝達されると、シャフト5の回転力はスラストフランジ40からリンク機構41を介して斜板10に伝達され、斜板10がシャフト5を中心として回転する。この斜板10の回転によりシュー60,61が斜板10の摺動面10a,10b上を相対回転し、斜板10からの回転力はピストン7の直線往復運動に変換される。
【0031】
ピストン7はシリンダボア6内を往復運動し、その結果シリンダボア6内の圧縮室22の容積が変化し、この容積変化によって冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出が順次行なわれ、斜板10の傾斜角に応じた容量の高圧冷媒ガスが吐出される。
【0032】
吸入時、吸入弁21が開き、吸入室13からシリンダボア6内の圧縮室22へ低圧の冷媒ガスが吸入され、吐出時、吐出弁17が開き、圧縮室22から吐出室12へ高圧の冷媒ガスが吐出される。
【0033】
クランク室8内の圧力が増加したとき、斜板10はデストローク方向(斜板10の傾斜角が小さくなる方向)へ動き、その結果ピストン7のストローク量が少なくなって吐出容量が減少する。
【0034】
反対にクランク室8内の圧力が減少したとき、斜板10はストローク方向(傾斜角が大きくなる方向)へ動き、その結果ピストン7のストローク量が増えて吐出容量が多くなる。
【0035】
シュー60,61はピストン7の凹面部50a,50bによって転動可能に保持されているので、シュー60,61はピストン7とともにシャフト5の軸線aと平行な方向へ直線的に動く。一方、斜板10はヒンジボール9に転動可能に取り付けられているので、斜板10が傾くとき斜板10の外周部はヒンジボール9を中心にして円弧を描く。このようなシュー60,61の動きと斜板10の外周部の動きとの違いにより、斜板10の傾斜角が大きくなるほどシュー60,61は斜板10の外周部の方へ相対的に移動する。
【0036】
第4図に示すように、斜板10の傾斜角度が最小のとき、溝10cの外周縁はシュー60の中心部近くに位置しており、シュー60の斜板10に対する接触面積A2はシュー60の平面部60aの面積A1のおよそ2/3程度になっている。
【0037】
第4図に示す状態から第5図に示す状態(斜板10の傾斜角が最大の状態)になるとき、シュー60,61は斜板10の外周部の方へ相対的に移動する。この結果、溝10cの外周縁はシュー60の外周縁近くに移動し、これに伴いシュー60の斜板10に対する接触面積A3はシュー60の平面部60aの面積A1よりも僅かに小さい程度になる。
【0038】
以上のように、最小吐出容量時にはシュー60の接触面積A2が小さくなるので、消費動力を低減することができる。また、最大吐出容量時にはシュー60、の接触面積A3が最小吐出容量時よりも大きくなるので、シュー60にかかる面圧を下げることができる。
【0039】
第6図はこの発明の第2実施形態に係る可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機の斜板及びシューの断面図、第7図は斜板の摺動面とシューとを示し、同図(a)はフロント側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、同図(b)はリヤ側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、第8図は斜板の傾斜角が最小のときの第6図のB部の拡大断面図、第9図は斜板の傾斜角が最大のときの第6図のB部の拡大断面図である。
【0040】
第2実施形態の可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機は一部を除いて第1実施形態の可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機と同じ構成であるので、同じ部分には同一符号を付してその説明を省略する。以下、第1実施形態と構成の異なる部分についてだけ説明する。
【0041】
第1実施形態では斜板10のフロント側摺動面10aだけに溝10cを形成してあるが、第2実施形態では、斜板210のリヤ側摺動面10bにも環状の溝210dが形成してある。この溝210dの内径は溝10cの内径と等しいが、溝210dの外径は溝10cの外径よりも小さくした。このため、最小吐出容量時には、第8図に示すように、溝210dの外周縁はシュー61の外周縁の内側に位置しているが、最大吐出容量時には、第9図に示すように、溝210dの外周縁はシュー61の外周縁にほぼ一致する。このように構成するのは、リヤ側摺動面10bにはフロント側摺動面10aよりも強く圧縮反力が作用するので、最大吐出容量時にシュー61にかかる面圧を高くしないようにするためである。
【0042】
第2実施形態によれば、最小吐出容量時の消費動力をより一層低減することができる。なお、第1及び第2実施形態では、溝10c,210dは1つの環状溝であるが、溝はこれに限らず、例えば、同一円周上に複数の円弧状の溝を設けるようにしてもよい。
【0043】
また、第1実施形態では、斜板10のフロント側摺動面10aにだけ溝10cを形成し、第2実施形態では、斜板210のフロント側摺動面10a及びリヤ側摺動面10bにそれぞれ溝10c,210dを設けてあるが、斜板10のリヤ側摺動面10bにだけ溝を設けるようにしてもよい。
【0044】
また、第1及び第2実施形態は、可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機であるが、この発明は可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機に限られず、クラッチを備えるタイプの可変容量型斜板式圧縮機にも適用できる。
【0045】
【産業上の利用可能性】
以上のように、本発明に係る可変容量型斜板式圧縮機は乗用車、バス又はトラック等の車両に搭載されるエアコンの冷媒圧縮機として有用であり、特に冷房能力の必要量に応じて冷媒ガスの吐出量をコントロールする圧縮機として適している。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1実施形態に係る可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機を示す縦断面図である。
第2図は斜板及びシューの断面図である。
第3図は斜板の摺動面とシューとを示し、同図(a)はフロント側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、同図(b)はリヤ側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図である。
第4図は斜板の傾斜角が最小のときの第2図のA部の拡大断面図である。
第5図は斜板の傾斜角が最大のときの第2図のA部の拡大断面図である。
第6図はこの発明の第2実施形態に係る可変容量型斜板式クラッチレス圧縮機の斜板及びシューの断面図である。
第7図は斜板の摺動面とシューとを示し、同図(a)はフロント側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図、同図(b)はリヤ側摺動面とシューとの位置関係を示す概念図である。
第8図は斜板の傾斜角が最小のときの第6図のB部の拡大断面図である。
第9図は斜板の傾斜角が最大のときの第6図のB部の拡大断面図である。
Claims (3)
- シャフトに傾斜可能に装着され、前記シャフトと一体に回転する斜板と、この斜板を挟むように配置される一対のシューを介して前記斜板に連結されるピストンとを備え、前記斜板の傾斜角に応じて前記ピストンのストローク量が決まる可変容量型斜板式圧縮機において、前記一対のシューの平面部が接触する前記斜板のフロント側摺動面に、前記斜板の中心点を中心とする環状の溝を形成し、この溝が前記斜板のフロント側摺動面の中心部側領域にだけ位置していることを特徴とする可変容量型斜板式圧縮機。
- シャフトに傾斜可能に装着され、前記シャフトと一体に回転する斜板と、この斜板を挟むように配置される一対のシューを介して前記斜板に連結されるピストンとを備え、前記斜板の傾斜角に応じて前記ピストンのストローク量が決まる可変容量型斜板式圧縮機において、前記一対のシューの平面部が接触する前記斜板のフロント側摺動面及びリヤ側摺動面に、前記斜板の中心点を中心とする環状の溝をそれぞれ形成し、この両溝が斜板のフロント側摺動面及びリヤ側摺動面の中心部側領域にだけ位置していると共に、前記フロント側摺動面に形成された前記溝の外径が前記リヤ側摺動面に形成された前記溝の外径より大きいことを特徴とする可変容量型斜板式圧縮機。
- 前記圧縮機がクラッチレス圧縮機であることを特徴とする請求項1又は2記載の可変容量型斜板式圧縮機。
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