JP4332294B2

JP4332294B2 - 片頭斜板式圧縮機の製造方法

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Publication number: JP4332294B2
Application number: JP2000383956A
Authority: JP
Inventors: 真二田上
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2020-12-18
Also published as: US20020073839A1; DE10159363B4; JP2002188565A; FR2818329A1; FR2818329B1; US6578465B2; DE10159363A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動軸と、駆動軸に固定されたローターと、傾角変動可能に駆動軸に支持された斜板と、斜板の傾角変動を許容しつつローターと斜板とを駆動軸回りの相対回転不能に連結するリンク機構と、斜板を挟持する一対のシューを介して斜板に係留された片頭ピストンと、片頭ピストンが摺動可能に挿入されたボアを有するシリンダブロックとを備える片頭斜板式圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記構成を有する片頭斜板式圧縮機においては、従来、斜板の傾角中心は図１に示すように斜板の板厚中心面上に在った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
斜板には、リンク機構の一部を構成するアームとアームに対するバランスウエイトとが形成されており、斜板の重心は斜板の板厚中心面からリンク機構側へオフセットしている。斜板の傾角中心が斜板の板厚中心面上に在った従来の片頭斜板式圧縮機には、傾角中心回りの斜板自重によるモーメントが斜板の傾角変動に伴って変動し、斜板のスムーズな傾角変動を妨げるという問題があった。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、傾角中心回りの斜板自重によるモーメントの斜板の傾角変動に伴う変動が従来に比べて抑制された片頭斜板式圧縮機を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、駆動軸と、駆動軸に固定されたローターと、傾角変動可能に駆動軸に支持された斜板と、斜板の傾角変動を許容しつつローターと斜板とを駆動軸回りに相対回転不能に連結するリンク機構と、斜板を挟持する一対のシューを介して斜板に係留された片頭ピストンと、片頭ピストンが摺動可能に挿入されたボアを有するシリンダブロックとを備える片頭斜板式圧縮機の製造方法であって、駆動軸の中心軸線と斜板の上死点とにより形成される平面に直交する第１軸線回りに回動可能に斜板に係合すると共に前記平面に直交する第２軸線回りに回動可能にローターに係合するアームをリンク機構に設け、斜板の傾角中心を斜板の板厚中心面からリンク機構側へオフセットさせ、オフセット量を種々に変えて下式に基づいて斜板傾角θと片頭ピストン上死点の軌跡との相関を求め、広い斜板傾角領域でピストン上死点の軌跡が最大値近傍に維持されるオフセット量を、斜板傾角中心の斜板板厚中心面からのオフセット量とすることを特徴とする片頭斜板式圧縮機の製造方法を提供する。
（ピストン上死点の軌跡）＝α＋Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３
α ＝定数
Ｈ１＝（ＰＣＤ／２）×ｔａｎ（θ）＋Ｏｆｆ／ｃｏｓ（θ）
Ｈ２＝（Ｂｙ−（Ｂｘ×ｔａｎ（θ）＋Ｏｆｆ））×ｃｏｓ（θ）
Ｈ３＝√（ＡＬ ^２ −（Ａｘ−Ｒｘ） ^２
）
ここで、Ａｘ＝Ｂｘ×ｃｏｓ（θ）＋Ｂｙ×ｓｉｎ（θ）−Ｏｆｆ×ｓｉｎ（θ）
従って、Ｈ３＝ √（ＡＬ ^２ −（（Ｂｘ×ｃｏｓ（θ）＋Ｂｙ×ｓｉｎ（θ）−Ｏｆｆ×ｓｉｎ（θ））−Ｒｘ
） ^２）
上式において、
Ａｘ：第１軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
Ｒｘ：第２軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
ＡＬ：第２軸線と第１軸線との間の距離
Ｂｙ：第１軸線の斜板板厚中心面からの距離
Ｂｘ：第１軸線の斜板傾角中心からの斜板径方向距離
Ｏｆｆ：斜板傾角中心の斜板板厚中心面からのオフセット量
ＰＣＤ／２：ピストン中心軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
ＰＣＤ、Ｂｘ、Ｂｙ、ＡＬ：片頭斜板式圧縮機の機能、寸法により定まる定数
Ｒｘ、Ｏｆｆ：所定のＰＣＤ、Ｂｘ、Ｂｙ、ＡＬの組み合わせの下で、適正範囲内で可変
【０００５】
本発明に係る方法で製造された片頭斜板式圧縮機においては、斜板の傾角中心が斜板の板厚中心面からリンク機構側へオフセットしているので、傾角中心回りの斜板自重によるモーメントのレバーが、斜板の傾角中心が斜板の板厚中心面上に在った従来の片頭斜板式圧縮機に比べて短い。この結果、傾角中心回りの斜板自重によるモーメントの斜板の傾角変動に伴う変動が従来に比べて抑制される。
本発明に係る方法で製造された片頭斜板式圧縮機においては、リンク機構は駆動軸の中心軸線と斜板の上死点とにより形成される平面に直交する第１軸線回りに回動可能に斜板に係合すると共に前記平面に直交する第２軸線回りに回動可能にローターに係合するアームを有し、オフセット量は広い斜板傾角領域でピストン上死点の軌跡が最大値近傍に維持されるように最適化されているので、広い斜板傾角領域で圧縮効率が良好に維持される。
オフセット量を種々に代えて下式に基づいて斜板傾角θと片頭ピストン上死点の軌跡との相関を求め、広い斜板傾角領域でピストン上死点の軌跡が最大値近傍に維持されるオフセット量を求めることによりオフセット量を最適化することができる。
（ピストン上死点の軌跡）＝α＋Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３
α ＝定数
Ｈ１＝（ＰＣＤ／２）×ｔａｎ（θ）＋Ｏｆｆ／ｃｏｓ（θ）
Ｈ２＝（Ｂｙ−（Ｂｘ×ｔａｎ（θ）＋Ｏｆｆ））×ｃｏｓ（θ）
Ｈ３＝√（ＡＬ ^２ −（Ａｘ−Ｒｘ） ^２
）
ここで、Ａｘ＝Ｂｘ×ｃｏｓ（θ）＋Ｂｙ×ｓｉｎ（θ）−Ｏｆｆ×ｓｉｎ（θ）
従って、Ｈ３＝ √（ＡＬ ^２ −（（Ｂｘ×ｃｏｓ（θ）＋Ｂｙ×ｓｉｎ（θ）−Ｏｆｆ×ｓｉｎ（θ））−Ｒｘ
） ^２）
上式において、
Ａｘ：第１軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
Ｒｘ：第２軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
ＡＬ：第２軸線と第１軸線との間の距離
Ｂｙ：第１軸線の斜板板厚中心面からの距離
Ｂｘ：第１軸線の斜板傾角中心からの斜板径方向距離
Ｏｆｆ：斜板傾角中心の斜板板厚中心面からのオフセット量
ＰＣＤ／２：ピストン中心軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
ＰＣＤ、Ｂｘ、Ｂｙ、ＡＬ：片頭斜板式圧縮機の機能、寸法により定まる定数
Ｒｘ、Ｏｆｆ：所定のＰＣＤ、Ｂｘ、Ｂｙ、ＡＬの組み合わせの下で、適正範囲内で可変
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例に係る片頭斜板式圧縮機を説明する。
図２に示すように、片頭斜板式圧縮機Ａは、駆動軸１と、駆動軸１に固定されたローター２と、傾角変動可能に駆動軸１に支持された斜板３とを備えている。斜板３を挟持する一対のシュー４を介して斜板３に係留された片頭ピストン５が、シリンダブロック６に形成されたボア６ａに摺動可能に嵌合している。駆動軸１、ローター２、斜板３を収容するフロントハウジング７が配設されている。吸入室と吐出室とを形成するシリンダヘッド８が配設されている。シリンダブロック６とシリンダヘッド８とにより弁板９が挟持されている。シリンダブロック６、フロントハウジング７、シリンダヘッド８は一体に組み付けられている。駆動軸１はフロントハウジング７とシリンダブロック６とにより回転可能に支持されている。
図２、３に示すように、ローター２から斜板３へ向けて伸びるローターアーム２ａに円形貫通穴２ｂが形成されている。円形貫通穴２ｂは、駆動軸１の中心軸線Ｘと斜板３の上死点Ｐとにより形成される平面に直交して延在している。
斜板３からローター２へ向けて伸びる斜板アーム３ａに円形貫通穴３ｂが形成されている。円形貫通穴３ｂは、駆動軸１の中心軸線Ｘと斜板３の上死点Ｐとにより形成される平面に直交して延在している。
両端部に円形貫通穴１０ａ、１０ｂが形成されたリンクアーム１０が配設されている。ピン１１が円形貫通穴２ｂ、１０ａに摺動可能に嵌合している。ピン１１の中心軸線１１Ｘは駆動軸１の中心軸線Ｘと斜板３の上死点Ｐとにより形成される平面に直交して延在している。ピン１２が円形貫通穴３ｂ、１０ｂに摺動可能に嵌合している。ピン１２の中心軸線１２Ｘは駆動軸１の中心軸線Ｘと斜板３の上死点Ｐとにより形成される平面に直交して延在している。
ローターアーム２ａ、斜板アーム３ａ、リンクアーム１０、ピン１１、１２によりリンク機構１３が形成されている。リンク機構１３は、斜板３の傾角変動を許容しつつローター２と斜板３とを駆動軸１回りに相対回転不能に連結している。
斜板３の傾角中心Ｃは、斜板３の板厚中心面Ｙからリンク機構１３側へオフセットしている。
【０００７】
片頭斜板式圧縮機Ａにおいては、斜板３の傾角中心Ｃが斜板３の板厚中心面Ｙからリンク機構１３側へオフセットしているので、斜板の傾角中心が斜板の板厚中心面上に在った従来の片頭斜板式圧縮機に比べて、傾角中心Ｃが斜板３の重心Ｇに接近しており、傾角中心Ｃ回りの斜板３自重によるモーメントのレバーが短い。この結果、傾角中心Ｃ回りの斜板３自重によるモーメントの、斜板３の傾角変動に伴う変動が従来に比べて抑制され、斜板の傾角変動が従来に比べてスムーズになる。
【０００８】
図４に示すように、中心軸線１２Ｘの中心軸線Ｘからの径方向距離をＡｘとし、中心軸線１１Ｘの中心軸線Ｘからの径方向距離をＲｘとし、中心軸線１１Ｘと中心軸線１２Ｘとの間の距離をＡＬとし、中心軸線１２Ｘの板厚中心面Ｙからの距離をＢｙとし、中心軸線１２Ｘの傾角中心Ｃからの斜板径方向距離をＢｘとし、傾角中心Ｃの板厚中心面Ｙからのオフセット量をＯｆｆとし、ピストン中心軸線の中心軸線Ｘからの径方向距離をＰＣＤ／２とすると、中心軸線１１Ｘを原点とするピストン上死点の中心軸線Ｘ延在方向の軌跡は次式で与えられる。
（ピストン上死点の軌跡）＝α＋Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３
α ＝定数
Ｈ１＝（ＰＣＤ／２）×ｔａｎ（θ）＋Ｏｆｆ×ｃｏｓ（θ）
Ｈ２＝（Ｂｙ−（Ｂｘ×ｔａｎ（θ）＋Ｏｆｆ））×ｃｏｓ（θ）
Ｈ３＝√（ＡＬ²−（Ａｘ−Ｒｘ )²）
ここで、Ａｘ＝Ｂｘ×ｃｏｓ（θ）＋Ｂｙ×ｓｉｎ（θ）−Ｏｆｆ×ｓｉｎ（θ）
従って、
Ｈ３＝ √（ＡＬ²−（（Ｂｘ×ｃｏｓ（θ）＋Ｂｙ×ｓｉｎ（θ）−Ｏｆｆ×ｓｉｎ（θ））−Ｒｘ )²）
上式において、ＰＣＤ、Ｂｘ、Ｂｙ、ＡＬは、片頭斜板式圧縮機の機能、寸法により定まる定数である。Ｒｘ、Ｏｆｆは、所定のＰＣＤ、Ｂｘ、Ｂｙ、ＡＬの組み合わせの下で、適正範囲内で可変である。
ＰＣＤ＝７９．５ｍｍ、Ｂｘ＝２８．６ｍｍ、Ｂｙ＝２３．５ｍｍ、ＡＬ＝１２．５ｍｍの場合に、Ｒｘは２２〜２６ｍｍの範囲で可変であり、Ｏｆｆは−１．５〜１．５ｍｍの範囲で可変である。
ＰＣＤ＝７９．５ｍｍ、Ｂｘ＝２８．６ｍｍ、Ｂｙ＝２３．５ｍｍ、ＡＬ＝１２．５ｍｍ、Ｒｘ＝２６ｍｍとし、Ｏｆｆを０、２、１．０ｍｍの３種類に変えて、斜板傾角θと、ピストン上死点の軌跡との相関を計算した。計算結果を図５に示す。図５中のピストン上死点の軌跡は、斜板傾角θの変化に伴って変化するピストン上死点の軌跡の最大値を０とし、当該最大値からの変動を示している。図５中には、図１に示す従来構造の斜板式圧縮機であって、計算対象とした本実施例に係る斜板式圧縮機と同程度の寸法の斜板式圧縮機について計算した、斜板傾角θとピストン上死点の軌跡との相関も示している。
図５から分かるように、本実施例に係る斜板式圧縮機においては、傾角中心Ｃの板厚中心面Ｙからのオフセット量Ｏｆｆを最適化（Ｏｆｆ＝１．０ｍｍ）することにより、斜板傾角θ＝５〜２１°の広い斜板傾角領域で、ピストン上死点の軌跡を最大値近傍に維持することができる。広い斜板傾角領域で、ピストン上死点の軌跡が最大値近傍に維持されるということは、広い斜板傾角領域でピストン端面とシリンダブロックのボア端面との間に形成されるデッドスペースのボリュームが最小値近傍に維持されることを意味し、広い斜板傾角領域で圧縮効率が良好に維持されることを意味する。
図５から分かるように、本実施例に係る片頭斜板式圧縮機においては、傾角中心Ｃの板厚中心面Ｙからのオフセット量Ｏｆｆを最適化（Ｏｆｆ＝１．０ｍｍ）することにより、斜板傾角θの変化に伴って変化するピストン上死点の軌跡の最大値からの変動量を、従来構造の片頭斜板式圧縮機に比べて広い斜板傾角領域で大幅に減少させることができ、従来構造の片頭斜板式圧縮機に比べて広い斜板傾角領域で圧縮効率を大幅に改善できることが分かる。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係る方法で製造された片頭斜板式圧縮機においては、斜板の傾角中心が斜板の板厚中心面からリンク機構側へオフセットしているので、傾角中心回りの斜板自重によるモーメントのレバーが、斜板の傾角中心が斜板の板厚中心面上に在った従来の片頭斜板式圧縮機に比べて短い。この結果、傾角中心回りの斜板自重によるモーメントの斜板の傾角変動に伴う変動が従来に比べて抑制される。本発明に係る方法で製造された片頭斜板式圧縮機おいては、リンク機構は駆動軸の中心軸線と斜板の上死点とにより形成される平面に直交する第１軸線回りに回動可能に斜板に係合すると共に前記平面に直交する第２軸線回りに回動可能にローターに係合するアームを有し、オフセット量は広い斜板傾角領域でピストン上死点の軌跡が最大値近傍に維持されるように最適化されているので、広い斜板傾角領域で圧縮効率が良好に維持される。
オフセット量を種々に代えて下式に基づいて斜板傾角θと片頭ピストン上死点の軌跡との相関を求め、広い斜板傾角領域でピストン上死点の軌跡が最大値近傍に維持されるオフセット量を求めることによりオフセット量を最適化することができる。
（ピストン上死点の軌跡）＝α＋Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３
α ＝定数
Ｈ１＝（ＰＣＤ／２）×ｔａｎ（θ）＋Ｏｆｆ／ｃｏｓ（θ）
Ｈ２＝（Ｂｙ−（Ｂｘ×ｔａｎ（θ）＋Ｏｆｆ））×ｃｏｓ（θ）
Ｈ３＝√（ＡＬ ^２ −（Ａｘ−Ｒｘ） ^２
）
ここで、Ａｘ＝Ｂｘ×ｃｏｓ（θ）＋Ｂｙ×ｓｉｎ（θ）−Ｏｆｆ×ｓｉｎ（θ）
従って、Ｈ３＝ √（ＡＬ ^２ −（（Ｂｘ×ｃｏｓ（θ）＋Ｂｙ×ｓｉｎ（θ）−Ｏｆｆ×ｓｉｎ（θ））−Ｒｘ
） ^２）
上式において、
Ａｘ：第１軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
Ｒｘ：第２軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
ＡＬ：第２軸線と第１軸線との間の距離
Ｂｙ：第１軸線の斜板板厚中心面からの距離
Ｂｘ：第１軸線の斜板傾角中心からの斜板径方向距離
Ｏｆｆ：斜板傾角中心の斜板板厚中心面からのオフセット量
ＰＣＤ／２：ピストン中心軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
ＰＣＤ、Ｂｘ、Ｂｙ、ＡＬ：片頭斜板式圧縮機の機能、寸法により定まる定数
Ｒｘ、Ｏｆｆ：所定のＰＣＤ、Ｂｘ、Ｂｙ、ＡＬの組み合わせの下で、適正範囲内で可変
【図面の簡単な説明】
【図１】従来構造の片頭斜板式圧縮機の側断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る片頭斜板式圧縮機の側断面図である。
【図３】図１の片頭斜板式圧縮機の拡大断面図である。（ａ）は最小傾角時を示し、（ｂ）は最大傾角時を示す。
【図４】図１の片頭斜板式圧縮機の拡大断面図である。
【図５】斜板傾角θとピストン上死点の軌跡との相関図である。
【符号の説明】
Ａ片頭斜板式圧縮機
１駆動軸
２ローター
３斜板
４シュー
５ピストン
６シリンダブロック
７フロントハウジング
８シリンダヘッド

Claims

駆動軸と、駆動軸に固定されたローターと、傾角変動可能に駆動軸に支持された斜板と、斜板の傾角変動を許容しつつローターと斜板とを駆動軸回りに相対回転不能に連結するリンク機構と、斜板を挟持する一対のシューを介して斜板に係留された片頭ピストンと、片頭ピストンが摺動可能に挿入されたボアを有するシリンダブロックとを備える片頭斜板式圧縮機の製造方法であって、駆動軸の中心軸線と斜板の上死点とにより形成される平面に直交する第１軸線回りに回動可能に斜板に係合すると共に前記平面に直交する第２軸線回りに回動可能にローターに係合するアームをリンク機構に設け、斜板の傾角中心を斜板の板厚中心面からリンク機構側へオフセットさせ、オフセット量を種々に変えて下式に基づいて斜板傾角θと片頭ピストン上死点の軌跡との相関を求め、広い斜板傾角領域でピストン上死点の軌跡が最大値近傍に維持されるオフセット量を、斜板傾角中心の斜板板厚中心面からのオフセット量とすることを特徴とする片頭斜板式圧縮機の製造方法。
（ピストン上死点の軌跡）＝α＋Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３
α ＝定数
Ｈ１＝（ＰＣＤ／２）×ｔａｎ（θ）＋Ｏｆｆ／ｃｏｓ（θ）
Ｈ２＝（Ｂｙ−（Ｂｘ×ｔａｎ（θ）＋Ｏｆｆ））×ｃｏｓ（θ）
Ｈ３＝√（ＡＬ ^２ −（Ａｘ−Ｒｘ） ^２
）
ここで、Ａｘ＝Ｂｘ×ｃｏｓ（θ）＋Ｂｙ×ｓｉｎ（θ）−Ｏｆｆ×ｓｉｎ（θ）
従って、Ｈ３＝ √（ＡＬ ^２ −（（Ｂｘ×ｃｏｓ（θ）＋Ｂｙ×ｓｉｎ（θ）−Ｏｆｆ×ｓｉｎ（θ））−Ｒｘ
） ^２）
上式において、
Ａｘ：第１軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
Ｒｘ：第２軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
ＡＬ：第２軸線と第１軸線との間の距離
Ｂｙ：第１軸線の斜板板厚中心面からの距離
Ｂｘ：第１軸線の斜板傾角中心からの斜板径方向距離
Ｏｆｆ：斜板傾角中心の斜板板厚中心面からのオフセット量
ＰＣＤ／２：ピストン中心軸線の駆動軸中心軸線からの径方向距離
ＰＣＤ、Ｂｘ、Ｂｙ、ＡＬ：片頭斜板式圧縮機の機能、寸法により定まる定数
Ｒｘ、Ｏｆｆ：所定のＰＣＤ、Ｂｘ、Ｂｙ、ＡＬの組み合わせの下で、適正範囲内で可変