JP4684186B2 - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、クランク室内の圧力に応じて斜板の傾斜角度が変化することで、ピストンのストロークが変化する可変容量圧縮機に関する。

従来の可変容量圧縮機としては、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。この可変容量圧縮機は、駆動軸の外周に、軸方向移動可能かつ駆動軸とともに回転可能な斜板が設けられ、この斜板の傾斜角度がクランク室内の圧力によって変化し、この傾斜角度の変化によって、斜板の外周側に設けてあるピストンのストロークが変化して冷媒の吐出容量が変化する。

また、上記した斜板の駆動軸における軸方向両側にはリターンスプリングを設けて斜板を軸方向に押圧し、圧縮機の停止中に斜板を所定位置（駆動軸に対して直角に近い状態）に保持するようにしている。軸方向両側に設けたリターンスプリングのうち、駆動軸の後端側に設けたリターンスプリングは、斜板と反対側の端部が、シリンダブロックの端面に対して回転可能に接触する受け板に固定され、駆動軸および斜板の回転に伴って、リターンスプリングと受け板が同期して回転する構成としている。

さらに、駆動軸の後端側の端部には、スラストレースおよび加圧バネを設け、駆動軸を前方へ押し付けている。駆動軸を前方へ押し付けることで、斜板の外周側に取り付けているピストンの頂部が、シリンダボア内の上死点側の端部に設けてあるバルブプレートへ干渉することを避けることが可能となる。
特開２００１−２９５７５７号公報

このように、上記した従来の可変容量圧縮機では、駆動軸の後端側を前方へ押し付けて軸方向の位置規制を行うための専用の加圧バネを設けているため、その分部品点数が多くなり、改善が望まれている。

また、可変容量圧縮機では、前述したように、斜板の傾斜角度がクランク室内の圧力によって変化し、この傾斜角度の変化によってピストンストロークが変化して冷媒の吐出容量が変化するが、この際、クランク室内の圧力に応じて該クランク室内の冷媒ガスを吸入室へ帰還させる抽気通路については特に考慮していない。

そこで、本発明は、駆動軸の後端部側を前方へ押し付けるための専用の加圧バネを設けることなく、駆動軸の後端部側への移動規制を行うとともに、駆動軸の後端側において、クランク室内の圧力に応じて該クランク室内の冷媒ガスを吸入室へ帰還できるようにすることを目的としている。

本発明は、クランク室内の圧力に応じて傾動可能な斜板と、この斜板に連結され、シリンダボア内にて往復移動することで吸入室から低圧冷媒ガスを吸入して高圧冷媒ガスを吐出室に吐出するピストンと、後端部が、前記シリンダボアを有するハウジングに対して回転可能に支持され、前記斜板を回転駆動する駆動軸と、前記クランク室と前記吸入室とを連通し、前記クランク室内の圧力に応じて該クランク室内の冷媒ガスを前記吸入室へ帰還させる抽気通路とを有し、前記クランク室内の圧力に応じて前記斜板の傾斜角度が変化することで、前記ピストンのストロークが変化する可変容量圧縮機において、前記斜板を前記駆動軸の前端部に向けて押し付けるリターンスプリングを設けるとともに、前記ハウジングの軸方向に対向する面に対向する位置にあって前記リターンスプリングの前記斜板と反対側の端部を受ける受け部材を設け、この受け部材は、該受け部材の前記駆動軸との相対回転および、前記駆動軸の前記ハウジングに対する後端部側への移動をそれぞれ規制する規制部と、前記クランク室と前記抽気通路の一部となる駆動軸内の貫通路とを互いに連通する冷媒通路部と、を備えていることを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、ハウジングの軸方向に対向する面に対向する位置にあってリターンスプリングの斜板と反対側の端部が接触する受け部材に、該受け部材の駆動軸に対する相対回転および、駆動軸のハウジングに対する後端部側への移動をそれぞれ規制する規制部を設けたので、駆動軸を前方へ押し付けて軸方向位置を規制するための専用の加圧バネを設けることなく、駆動軸の後端部側への移動を規制できる。また、受け部材に、クランク室と抽気通路の一部となる駆動軸内の貫通路とを互いに連通する冷媒通路部を設けることで、駆動軸の後端部側において、クランク室内の圧力に応じて該クランク室内の冷媒ガスを吸入室へ帰還させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示す可変容量圧縮機の断面図であり、この可変容量圧縮機は、例えば自動車などの車両に搭載される車両用空調装置の冷凍サイクルに使用するもので、斜板式の可変容量圧縮機である。

この斜板式可変容量圧縮機は、複数のシリンダボア１を有するシリンダブロック３と、該シリンダブロック３の図１中で左側の前端面に接合され該シリンダブロック３との間にクランク室５を形成するフロントハウジング７と、シリンダブロック３の後端面にバルブプレート９を介して接合され、吸入室１１および吐出室１３を形成するリアハウジング１５と、を備えている。

これらシリンダブロック３，フロントハウジング７およびリアハウジング１５は、スルーボルト１６によって締結固定されて、可変容量圧縮機のハウジングを構成している。

バルブプレート９は、シリンダボア１と吸入室１１とを連通する吸入孔９ａと、シリンダボア１と吐出室１３とを連通する吐出孔９ｂと、を備えている。このバルブプレート９のシリンダブロック３側には、吸入孔９ａを開閉する図示せぬ吸入弁を設け、一方、バルブプレート９のリアハウジング１５側には、吐出孔９ｂを開閉する図示せぬ吐出弁と、該吐出弁を保持するとともに吐出弁の開限を規制するリテーナ１７と、を設けている。

シリンダブロック３およびフロントハウジング７の中心部にはシャフト支持孔３ａおよび７ａをそれぞれ設け、このシャフト支持孔３ａおよび７ａに、駆動軸２３の後端部を回転可能に支持するベアリングとしての滑りベアリング１９および、駆動軸２３の前端部を回転可能に支持するラジアルベアリング２１を設けている。なお、滑りベアリング１９については、後で詳細に説明する。

また、前記したクランク室５内には、駆動軸２３に外側から圧入固定されたドライブプレート２５と、駆動軸２３に軸方向に摺動自在に嵌装したスリーブ２７と、スリーブ２７に揺動自在に連結したジャーナル２９と、該ジャーナル２９のボス部２９ａに固定した斜板３１と、を設けている。ドライブプレート２５の前端面とフロントハウジング７の内壁面との間には、スラストベアリング３０を設けている。

ドライブプレート２５とジャーナル２９とは、そのヒンジアーム２５ｈ，２９ｈがリンク３３とピン３５，３７とを介して連結しており、これによりドライブプレート２５の回転力をジャーナル２９に伝達しつつもジャーナル２９（斜板３１）の傾斜を許容できるようにしている。各シリンダボア１に収容したピストン３９は、斜板３１を挟んだ一対のシュー４１を介して該斜板３１に連結していて、駆動軸２３の回転運動を原動力として往復動する。

また、斜板３１の軸方向両側の駆動軸２３には、リターンスプリング４３，４５をそれぞれ設けて斜板３１を軸方向に押圧し、本可変容量圧縮機の停止中に斜板３１を所定位置（斜板３１が駆動軸２３に対して直角に近い状態）に保持する。このうちクランク室５側のリターンスプリング４３は、斜板３１のスリーブ２７とドライブプレート２５との間に圧縮状態で収容している。

一方、シリンダボア１側のリターンスプリング４５は、スリーブ２７と、駆動軸２３の外周に固定してある受け部材としてのカラー４７との間に圧縮状態で収容している。このカラー４７とリターンスプリング４５の大部分は、シリンダブロック３に形成した前端側凹部４９内に収容配置してあり、この前端側凹部４９はクランク室５に連通している。

上記したカラー４７は、図２に拡大して示すように、ハウジングであるシリンダブロック３の軸方向に対向する面となる前端側凹部４９の底部４９ａに対向する位置にあってリターンスプリング４５の端部が接触するフランジ部４７ａと、このフランジ部４７ａの内周側端部に接続されて駆動軸２３の外周面を覆う円筒部４７ｂと、を備えている。

円筒部４７ｂの内周面には、固定部としての突起４７ｃを設け、この突起４７ｃを駆動軸２３の外周に設けた凹部２３ａに嵌入する。この凹部２３ａは、駆動軸２３の後端部側の端面から軸方向に沿って延びる溝状に形成してあり、カラー４７に駆動軸２３を後端部側から挿入する際に、溝状の凹部２３ａに突起４７ｃを整合させてスライドさせ、図２に示すように凹部２３ａの図２中で左側端部の規制面２３ｅに突起４７ｃを当接させた状態とする。

これにより突起４７ｃは、カラー４７の駆動軸２３に対する相対回転および、駆動軸２３のハウジング３に対する後端部側（図２中で右側）への移動を、それぞれ規制する規制部を構成することとなり、駆動軸２３の回転による斜板３１の回転とともに、リターンスプリング４５およびカラー４７も同期して回転することになる。

また、カラー４７のフランジ部４７ａとシリンダブロック３の底部４９ａとの間には、前記した滑りベアリング１９のベアリングフランジ部１９ａを配置している。このベアリングフランジ部１９ａには、カラー４７のフランジ部４７ａが当接してスラスト荷重を受ける。

滑りベアリング１９は、上記したベアリングフランジ部１９ａの内周側端部に接続されて駆動軸２３の外周面に接触しつつラジアル荷重を受けるベアリング円筒部１９ｂを備えている。

ここで本可変容量圧縮機の基本機能は、ピストン３９の往復動により、吸入室１１→バルブプレート９の吸入孔９ａ→シリンダボア１内へと吸入した冷媒を圧縮し、シリンダボア１→バルブプレート９の吐出孔９ｂ→吐出室１３と冷媒を吐出するものである。

そして、この吐出容量を可変とするために、クランク室５と吸入室１１とを常時連通する抽気通路５１と、クランク室５と吐出室１３とを連通する給気通路５３と、該給気通路５３を開閉する圧力制御手段５５と、からなる圧力制御機構を設けている。

上記した抽気通路５１は、クランク室５内の冷媒ガス圧力に応じてクランク室５内の冷媒ガスを吸入室１１へ帰還させるものである。また、給気通路５３は、圧力制御手段５５により開閉されて吐出室１３からクランク室５に向けて流れる冷媒ガス量を制御することでクランク室５の圧力を調節し、斜板３１の傾斜角を変化させてピストン３９のストロークを変化させ、可変容量圧縮機の吐出容量を変えるものである。

ここで、前記したカラー４７におけるフランジ部４７ａの、滑りベアリング１９のベアリングフランジ部１９ａに対向する面には、冷媒通路部としての溝４７ｄを設けている。図３は、カラー４７の単体を示すもので、（ａ）は図２の平面図、（ｂ）は図２中で右側から見た正面図である。これらの特に図３（ｂ）に示すように、溝４７ｄは、円周方向等間隔に３箇所設けてあり、かつ駆動軸２３の直径方向に延びる放射状に形成してある。

上記した溝４７ｄは、駆動軸２３内に形成してある貫通路２３ｂに連通している。貫通路２３ｂは、駆動軸２３の後端部から前方（図２中で左方向）に向けて軸方向に延びる軸方向通路２３ｃと、この軸方向通路２３ｃの先端に連通して駆動軸２３の半径方向に延び、駆動軸２３の外周面に開口して前記した溝４７ｄに連通する径方向通路２３ｄと、を備えている。

そして、前記した抽気通路５１は、クランク室５側の前端側凹部４９と、前端側凹部４９に連通するカラー４７の溝４７ｄと、溝４７ｄに連通する駆動軸２３内の貫通路２３ｂと、貫通路２３ｂに連通しかつシリンダブロック３に形成したリアハウジング１５側の後端側凹部５７と、この後端側凹部５７に連通しかつシリンダブロック３の後端面に設けた抽気溝３ｓと、この抽気溝３ｓに連通しかつバルブプレート９に設けた抽気孔９ｓと、この抽気孔９ｓと前記吸入室１１とを連通しかつリアハウジング１５に設けた抽気孔１５ｓと、から構成している。

なお、この場合の抽気溝３ｓは、抽気通路５１の途中で該抽気通路５１の通路断面積を絞る絞り部（オリフィス）を構成している。

このような構成の可変容量圧縮機によれば、カラー４７は、斜板３１の図１中で右側に位置するリターンスプリング４５の斜板３１と反対側の端部がフランジ部４７ａに当接してスプリング受けを構成するとともに、突起４７ｃを駆動軸２３の凹部２３ａに嵌入して規制面２３ｂが突起４７ｃに当接した状態となるので、駆動軸２３の後端部側への移動を規制することができる。この際、駆動軸２３の後端部側を前方へ押し付けるための専用の加圧バネを設けることなく、既存のリターンスプリング４５のスプリング受けとなるカラー４７によって駆動軸２３の軸方向後端部側への移動を規制することができる。

この結果、本可変容量圧縮機の運転時に、駆動軸２３が図１中で右方向へ移動することを回避し、ピストン３９頂部の上死点側の端部に設けてあるバルブプレート９への干渉を避けることが可能となる。特にここでは、回転入力を受ける駆動軸２３の前端部には、外部動力の接続遮断を行うクラッチ機構５９を設けており、このクラッチ機構５９の接続時には、駆動軸２３が後端側に向けて押されが、このようなときにも、ピストン３９のバルブプレート９への干渉を防止することができる。

また、カラー４７は、駆動軸２３の回転に伴う斜板３１やリターンスプリング４５の回転と同期して回転するので、リターンスプリング４５とカラー４７とが互いに摺動せず、リターンスプリング４５およびカラー４７の磨耗を防止することができる。

さらに、上記したカラー４７は、クランク室５と抽気通路５１の一部となる駆動軸２３内の貫通路２３ｂとを連通する冷媒通路部となる溝４７ｄを備えており、このカラー４７に、単に溝４７ｄを形成するという簡単な構造で、クランク室５と吸入室１１とを常時連通する抽気通路５１を構成できるものであり、これにより駆動軸２３の後端部側において、クランク室５内の圧力に応じて該クランク室５内の冷媒ガスを吸入室１１へ帰還可能となる。

この際、本可変容量圧縮機によって循環する冷媒中には潤滑油も含まれているので、上記した抽気通路５１にも潤滑油が流れ、滑りベアリング１９のベアリングフランジ部１９ａと摺接するカラー４７のフランジ部４７ａに設けた溝４７ｄにも潤滑油が流れることで、滑りベアリング１９の潤滑を行うことができる。

また、溝４７ｄは、駆動軸２３の直径方向に延びる放射状に形成されているので、駆動軸２３内の貫通路２３ｂとクランク室５側の前端側凹部４９とを最短距離で連通でき、かつカラー４７に対する加工部分を最小限に抑えることができるので、カラー４７の特にフランジ部４７ａの剛性を確保することができる。

また、滑りベアリング１９は、カラー４７のフランジ部４７ａに当接してスラスト荷重を受けるベアリングフランジ部１９ａと、このベアリングフランジ部１９ａの内周側端部に接続されて駆動軸２３の外周面に接触しつつラジアル荷重を受けるベアリング円筒部１９ｂとを備えているので、一つの滑りベアリング１９によって、駆動軸２３のスラスト荷重とラジアル荷重の両荷重を受けることができ、構造の簡素化に寄与することができる。

本発明の一実施形態を示す可変容量圧縮機の断面図である。 図１の可変容量圧縮機における駆動軸の後端側周辺の要部を示す断面図である。 図１の可変容量圧縮機に使用するカラーの単体を示すもので、（ａ）は図２の平面図、（ｂ）は図２中で右側から見た正面図である。

符号の説明

３ シリンダブロック（ハウジング）
５ クランク室
１１ 吸入室
１９ 滑りベアリング（ベアリング）
１９ａ ベアリングフランジ部
１９ｂ ベアリング円筒部
２３ 駆動軸
２３ｂ 駆動軸内の貫通路
３１ 斜板
３９ ピストン
４５ リターンスプリング
４７ カラー（受け部材）
４７ｃ カラーの突起（規制部）
４７ｄ カラーの溝（冷媒通路部）
４９ａ 前端側凹部の底部（ハウジングの軸方向に対向する面）
５１ 抽気通路

Claims (4)

1. クランク室（５）内の圧力に応じて傾動可能な斜板（３１）と、この斜板（３１）に連結され、シリンダボア（１）内にて往復移動することで吸入室（１１）から低圧冷媒ガスを吸入して高圧冷媒ガスを吐出室（１３）に吐出するピストン（３９）と、後端部が、前記シリンダボア（１）を有するハウジング（３）に対して回転可能に支持され、前記斜板（３１）を回転駆動する駆動軸（２３）と、前記クランク室（５）と前記吸入室（１１）とを連通し、前記クランク室（５）内の圧力に応じて該クランク室（５）内の冷媒ガスを前記吸入室（１１）へ帰還させる抽気通路（５１）とを有し、前記クランク室（５）内の圧力に応じて前記斜板（３１）の傾斜角度が変化することで、前記ピストン（３９）のストロークが変化する可変容量圧縮機において、前記斜板（３１）を前記駆動軸（２３）の前端部に向けて押し付けるリターンスプリング（４５）を設けるとともに、前記ハウジング（３）の軸方向に対向する面（４９ａ）に対向する位置にあって前記リターンスプリング（４５）の前記斜板（３１）と反対側の端部を受ける受け部材（４７）を設け、この受け部材（４７）は、該受け部材（４７）の前記駆動軸（２３）との相対回転および、前記駆動軸（２３）の前記ハウジング（３）に対する後端部側への移動をそれぞれ規制する規制部（４７ｃ）と、前記クランク室（５）と前記抽気通路（５１）の一部となる駆動軸（２３）内の貫通路（２３ｂ）とを互いに連通する冷媒通路部（４７ｄ）と、を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機。
2. 前記冷媒通路部（４７ｄ）は、前記ハウジング（３）の軸方向に対向する面（４９ａ）と対向する面に設けた溝（４７ｄ）で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機。
3. 前記溝（４７ｄ）は、前記駆動軸（２３）の直径方向に延びる放射状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の可変容量圧縮機。
4. 前記駆動軸（２３）の後端部を回転可能に支持するベアリング（１９）を前記ハウジング（３）との間に設け、このベアリング（１９）は、前記受け部材（４７）に当接してスラスト荷重を受けるベアリングフランジ部（１９ａ）と、このベアリングフランジ部（１９ａ）の内周側端部に接続されて前記駆動軸（２３）の外周面に接触しつつラジアル荷重を受けるベアリング円筒部（１９ｂ）とを備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の可変容量圧縮機。

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