JP4855118B2 - Variable capacity compressor - Google Patents
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Description
本発明は、例えば車両用空調装置等に用いられるピストン式の可変容量型圧縮機に関し、とくに斜板式可変容量型圧縮機に関する。 The present invention relates to a piston type variable displacement compressor used in, for example, a vehicle air conditioner, and more particularly to a swash plate type variable displacement compressor.
従来より、車両空調用圧縮機等において、主軸の回転動力をピストンの往復動に変換するための斜板カム機構を備え、かつ斜板カム機構の傾斜角度を可変にすることによりピストンの往復動のストローク量を変化させる可変容量型圧縮機が知られている。この種の圧縮機においては、斜板カムのセンターを駆動軸に対してスライド可能にセンター支持しつつ、ヒンジ機構の案内によって斜板を駆動軸上をスライド移動させながら斜板の傾斜角度を変更することにより、ピストンのストローク量を変更し、その結果圧縮機の吐出容量が変更されるようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicular air conditioning compressor or the like has a swash plate cam mechanism for converting the rotational power of a main shaft into a reciprocating motion of a piston, and the reciprocating motion of the piston by changing the inclination angle of the swash
上記斜板のセンター支持機構の代表的なものとして、鞍型のセンター支持機構が、ヒンジ機構の代表的なものとして、ヒンジ部材の一方にピンを設け他方に長孔を形成してピンと長孔をリンクさせた長孔ヒンジ機構がよく用いられている。 As a typical center support mechanism of the swash plate, a saddle-shaped center support mechanism is representative of a hinge mechanism, and a pin is provided on one side of the hinge member and a long hole is formed on the other side. A long-hole hinge mechanism linked to each other is often used.
ところが、上記鞍型センター支持機構では、斜板のセンター(センターに形成された貫通穴の周縁部)と駆動軸である主軸とのすべり摩擦抵抗が、又、長孔ヒンジ機構においては、長孔内をピンがスライドするためのすべり摩擦抵抗が、それぞれ大きい。この斜板センター支持機構及びヒンジ機構の摩擦抵抗力が大きいと、斜板の傾斜角度を変えようとするときの抵抗が大きく、スムーズな角度変化を阻害して圧縮機の容量制御性を悪化させる要因となっていた。また、他の方式のヒンジ機構やセンター支持機構においても摩擦抵抗の問題があった。 However, in the vertical center support mechanism, the sliding frictional resistance between the center of the swash plate (periphery of the through hole formed in the center) and the main shaft which is the drive shaft, and the long hole hinge mechanism, the long hole The sliding frictional resistance for sliding the pin inside is large. If the frictional resistance of the swash plate center support mechanism and the hinge mechanism is large, the resistance when changing the inclination angle of the swash plate is large, and the smooth angle change is hindered and the capacity controllability of the compressor is deteriorated. It was a factor. Also, other types of hinge mechanisms and center support mechanisms have a problem of frictional resistance.
これは現在一般的に用いられているR134aのような高圧側が通常使用条件の中で凝縮可能な特性の冷媒の圧縮を行なう場合にはそれほどシビアな問題ではなかったのであるが、近年地球温暖化の対策として浮上してきた二酸化炭素冷媒などのようなサイクルの動作が超臨界域にまで渡るような冷媒を圧縮する場合、高圧側の変動が大きくなってしまうため、もっとスムーズな容量制御性が求められるようになってきている。 This is not a serious problem when compressing a refrigerant having a characteristic that the high pressure side such as R134a that is currently used can condense under normal use conditions. As a countermeasure against this, when compressing a refrigerant whose cycle operation has risen to the supercritical range, such as a carbon dioxide refrigerant that has emerged as a countermeasure, the fluctuation on the high-pressure side becomes large, so smoother capacity controllability is required. It is getting to be.
このような要求に対し、特許文献1には、片斜板式の圧縮機において、斜板のセンター支持を省略するとともに斜板両面を2連関節のリンクで結合することにより、スムーズな斜板傾斜角度制御を可能とする構造が提案されている。
In response to such demands,
また、例えば、未だ出願未公開の段階にあるが、構造簡素化、省スペース化、容量可変制御応答性の向上などを目的として、上記特許文献1に記載の構造をさらに改良した斜板式可変容量型圧縮機が、本出願人により先に提案されている(特許文献2)。この特許文献2では、2つのリンク機構を、主軸に一体結合されたロータの円盤面上と斜板のロータに相対する片面上にそれぞれ腕を設けて構成し、斜板が前記リンク機構の案内によって傾斜角を変えることによりピストンのストローク量をスムーズに変更できるようにした機構を提案した。
ところが、従来の可変容量圧縮機においては、例えば図5に示すように、特に斜板71に対して揺動板72が回転自在に連接し、その揺動板72が回転阻止手段73により回転阻止されることで斜板71から揺動成分のみを受け取り、揺動板72に連接されたピストン74を往復動させる機構(以降「揺動板式」と記す)の場合、斜板71及び揺動板72や軸受類などの斜板71上の可動部全体の重心75は、必然的に斜板71側が重くなるため揺動板72の揺動中心に持ってくることが困難となり、斜板71の中心軸線76の斜板寄りのところに重心75が位置せざるを得なかった。なお、図5において、斜板71の中心77は、主軸78の中心軸線79と一致する点に存在している。図5に示すように重心位置が揺動中心からLだけずれている場合、斜板の傾斜角をαとするとき、Lsinαの重心偏心量となり、f=mω2Lsinαの不釣合い慣性力が生ずる。但し、mは斜板や揺動板他の総合等価質量、ωは主軸78の回転角速度である。
However, in the conventional variable capacity compressor, for example, as shown in FIG. 5, a
この不釣合い慣性力は主軸78のまわりを回転するように生じ、有害な振動を引き起こす。これを改善するために例えば斜板71に連接した揺動板72を挟むようにバランス質量を設けることにより重心75の位置を揺動中心側に近づけることでLの値を小さくし、不釣合い慣性力を低減することも行なわれているが、この場合、限られたスペースに設けられるバランス質量は限定されるので、十分に重心位置をシフトすることができず、又この付加部品によるコストアップや信頼性低下などの問題があった。このため、不釣合い慣性力については妥協して用いざるを得なかった。
This unbalanced inertial force is caused to rotate around the
一方、前述の特許文献2におけるような、2つのリンク機構を用いて斜板の角度変化を案内する構造においても同様に、例えば図6(揺動板式)、図7(片斜板式)に示すように、主軸81、91の中心軸線82、92に対する斜板82、92の傾斜角度がαのとき、斜板82、92及び揺動板83や軸受類などの斜板82、92上の可動部全体の重心84、93の偏心量はLsinαとなる。また、図6、図7に示した構造では、2つのリンク機構85、86および94、95の組合わせのため、斜板82、92の傾斜角度変化に伴い、斜板82、92の中心位置が主軸中心軸線82、92に対して僅かずれるという性質を伴っている。このため、前述の不釣合い慣性力は、場合によっては、このリンク機構による偏心のためさらに大きくなる恐れもあった。なお、2つのリンク機構を用いて斜板の角度変化を案内する圧縮機構造については、後述の本発明の実施の形態の項において詳述する。
On the other hand, in the structure in which the angle change of the swash plate is guided using two link mechanisms as in the above-mentioned
そこで本発明は、揺動板式などの運動中心と回転中心とがずれやすい機構において、振動の原因となる不釣合い慣性力を低減することを目的とし、また傾斜角度変化を行なう斜板に対し、リンク機構によって斜板の位置を案内する構造において発生する斜板中心位置の偏心による不釣合い慣性力を低減することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to reduce the unbalanced inertial force that causes vibration in a mechanism in which the motion center and the rotation center such as a swing plate type are easily shifted, and for a swash plate that changes the tilt angle, An object of the present invention is to reduce the unbalanced inertia force caused by the eccentricity of the center position of the swash plate generated in the structure in which the position of the swash plate is guided by the link mechanism.
上記課題を解決するために、本発明に係る可変容量型圧縮機は、駆動源により回転される主軸に対し並行に複数のピストンを配し、前記主軸の回転運動を前記ピストンの往復動に変換するための斜板を複数のリンク機構を介して前記主軸側と連結し、前記斜板がリンク機構の案内を介して傾斜角を変えることにより前記ピストンのストローク量を変更する可変容量型圧縮機において、前記斜板及び該斜板に搭載された可動部品の総合重心の主軸中心軸線に対する偏心により発生する不釣合い慣性力を低減するために、前記斜板の傾斜角が最大状態から最小状態までの間の値をとるときの斜板の径方向中心位置の主軸中心軸線に対する偏心の方向が主軸中心軸線に対して±の方向に逆の方向になるように前記リンク機構におけるリンク及び関連部品の寸法を設定したことを特徴とするものからなる。 In order to solve the above problems, a variable displacement compressor according to the present invention has a plurality of pistons arranged in parallel to a main shaft rotated by a driving source, and converts the rotational motion of the main shaft into reciprocating motion of the piston. A variable displacement compressor that changes the stroke amount of the piston by connecting a swash plate to the main shaft side via a plurality of link mechanisms and changing the tilt angle of the swash plate via a guide of the link mechanism In order to reduce the unbalanced inertia force generated by the eccentricity of the total center of gravity of the swash plate and the movable parts mounted on the swash plate with respect to the central axis of the main shaft , the inclination angle of the swash plate is from the maximum state to the minimum state. the value links and associated in the link mechanism so that the opposite direction to the direction of the ± directions of the eccentric with respect to spindle center axis of the radial center position of the swash plate relative to the spindle center axis line when taking between Consisting of those is characterized in that setting the size of the goods.
この可変容量型圧縮機においては、前述の図6や図7に示したような、上記複数のリンク機構が、斜板に対して該斜板の同じ面側に配置されている構造を採ることができる。より具体的な形態として、例えば、上記主軸にはロータ部材が一体回転可能に設けられ、上記複数のリンク機構は、第1のリンクが主軸中心線から見て斜板上死点側の位置で前記ロータ部材の第1のロータ側連結部と上記斜板の第1の斜板側連結部の間で連接された第1のリンク機構と、第2のリンクが前記ロータ部材の第2のロータ側連結部と上記斜板の第2の斜板側連結部の間で連接され、上記斜板に対して前記第1のリンク機構と同じ斜板面側に設けられた第2のリンク機構を含む構造を採ることができる。 This variable capacity compressor employs a structure in which the plurality of link mechanisms are arranged on the same surface side of the swash plate with respect to the swash plate as shown in FIGS. Can do. As a more specific form, for example, a rotor member is provided on the main shaft so as to be able to rotate integrally. A first link mechanism connected between a first rotor side connecting portion of the rotor member and a first swash plate side connecting portion of the swash plate; and a second link being a second rotor of the rotor member A second link mechanism connected between the side connecting portion and the second swash plate side connecting portion of the swash plate and provided on the same swash plate surface side as the first link mechanism with respect to the swash plate; It is possible to adopt a structure including.
あるいは、上記複数のリンク機構が、上記斜板に対して該斜板の異なる面側にそれぞれ配置されている構造の可変容量型圧縮機に対しても、本発明の適用は可能である。 Alternatively, the present invention can also be applied to a variable capacity compressor having a structure in which the plurality of link mechanisms are respectively arranged on different surfaces of the swash plate with respect to the swash plate.
このような本発明に係る可変容量型圧縮機においては、揺動板式圧縮機の形態を採ることも可能である。すなわち、上記斜板には揺動板が回転自在に連接され、該揺動板は回転阻止手段により回転阻止されることにより上記斜板から揺動成分のみを受け取り、該揺動板に連接されたピストンが往復動されることを特徴とする可変容量型圧縮機とすることも可能である。 In such a variable displacement compressor according to the present invention, it is also possible to take the form of a swing plate compressor. That is, a swinging plate is rotatably connected to the swash plate, and the swinging plate receives rotation components only from the swash plate by being prevented from rotating by rotation preventing means, and is connected to the swinging plate. It is also possible to provide a variable displacement compressor characterized in that the piston is reciprocated.
また、本発明に係る可変容量型圧縮機においては、基本的には、上記斜板の中心部に、上記主軸が非接触状態で貫通して延びる穴が形成されている構造とされるが、斜板のガタ等を防止するために、場合によっては、該穴内の位置に、上記主軸に対し上記斜板を補助的に支持する補助的支持部材が設けられている構造としてもよい。 Further, in the variable capacity compressor according to the present invention, basically, the center portion of the swash plate has a structure in which a hole extending through the main shaft in a non-contact state is formed. In order to prevent backlash of the swash plate or the like, a structure may be provided in which an auxiliary support member for supporting the swash plate with respect to the main shaft is provided at a position in the hole.
このような本発明に係る可変容量型圧縮機は、例えば、車両用空調装置に用いられる圧縮機として好適なものである。また、超臨界域で作動する被圧縮流体(例えば、二酸化炭素冷媒)の圧縮に用いられる圧縮機として好適なものである。 Such a variable capacity compressor according to the present invention is suitable as, for example, a compressor used in a vehicle air conditioner. Further, the compressor is suitable as a compressor used for compressing a fluid to be compressed (for example, carbon dioxide refrigerant) operating in a supercritical region.
以上のように本発明においては、斜板及び斜板に搭載された可動部品の総合重心の主軸中心軸線に対する偏心により発生する不釣合い慣性力を低減するために、斜板の傾斜角が最大状態から最小状態までの間の値をとるときの斜板の径方向中心位置の主軸に対する偏心の方向が±の方向に逆になるようにリンク及び関連部品の寸法を設定することにより追加的なバランス素子やスペースの増加を来すことなく、慣性力不釣合いが小さく振動の少ない、かつ、高信頼性で低コストな可変容量型圧縮機を実現できる。又、複数のリンク機構のみで斜板の位置の案内をする構造において発生する斜板中心の主軸に対する偏心による不釣合い慣性力の低減をはかることもできる。 As described above, in the present invention, in order to reduce the unbalanced inertia force generated by the eccentricity of the total center of gravity of the swash plate and the movable parts mounted on the swash plate with respect to the central axis of the main shaft, the inclination angle of the swash plate is in the maximum state. Additional balance by setting the dimensions of the link and related parts so that the direction of eccentricity with respect to the main axis of the radial center position of the swash plate in the range from ± to the minimum state is reversed in the direction of ± Without increasing the number of elements and space, it is possible to realize a variable displacement compressor with low inertial imbalance, low vibration, high reliability and low cost. Further, it is possible to reduce the unbalanced inertia force due to the eccentricity with respect to the main shaft at the center of the swash plate generated in the structure in which the position of the swash plate is guided only by a plurality of link mechanisms.
また、動作がスムーズなリンク機構の案内を介して斜板の傾斜角を変更するので、とくに二酸化炭素のような超臨界域で動作する冷媒を用いたシステムにおいても、高圧側の頻繁な圧力変動に遅れることなく制御可能となる圧縮機を実現できる。 In addition, since the inclination angle of the swash plate is changed through the guidance of a link mechanism that operates smoothly, frequent pressure fluctuations on the high-pressure side, especially in systems using refrigerants operating in the supercritical region such as carbon dioxide. It is possible to realize a compressor that can be controlled without delay.
さらに、斜板のセンターまわりのスペースも犠牲にならないので、揺動板式のようなセンター部スペースの必要な圧縮機構に対しても、本発明を問題なく適用できる。 Further, since the space around the center of the swash plate is not sacrificed, the present invention can be applied to a compression mechanism that requires a center space such as a swing plate type without any problem.
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、圧縮動作や容量調整動作については説明を省略し、本発明の主題である斜板支持部の構造を中心に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the description of the compression operation and the capacity adjustment operation will be omitted, and the description will focus on the structure of the swash plate support that is the subject of the present invention.
図1および図2は、本発明の一実施態様に係る可変容量型圧縮機100を示しており、とくに、揺動板式圧縮機に本発明を適用した場合の例を示している。また、図1はピストンのストローク最大時(吐出容量最大時:斜板傾斜角最大時)の状態を、図2は図1の圧縮機の90度異なる方向から見た部分縦断面をを、それぞれ示している。図において、外部駆動源(図示略)により駆動される駆動軸としての主軸1には、ロータ2が一体接合されており、ロータ2は主軸1とともに回転する。ロータ2には、第1のロータ側連結部としての腕3が設けられ、腕3には、第1のリンクとしてのリンク板4の一端が連結ピン5を介して回転自在に連結されている。リンク板4の他端は、斜板7に接合された第1の斜板側連結部としての腕6と、連結ピン8を介して回転自在に連結されている。これら腕3、連結ピン5、リンク板4、連結ピン8、腕6により、第1のリンク機構9が構成されている。この第1のリンク機構9は、図1に示すように、斜板7の上死点側の位置に配置されている。
1 and 2 show a
斜板7の上記第1のリンク機構9が設けられているのと同じ面側には、第2の斜板側連結部としての腕10が接合されており、第2のリンクとしてのリンク板11の一端が連結ピン12を介して回転自在に連結されている。リンク板11の他端は、ロータ2に設けられた第2のロータ側連結部としての腕13と、連結ピン14を介して回転自在に連結されている。これら腕13、連結ピン14、リンク板11、連結ピン12、腕10により、第2のリンク機構15が構成されている。
An
斜板7の中央には、主軸1に対して逃げ孔16が形成されており、斜板7と主軸1とが互いに接触しないよう構成されている。この非接触構成により、センター支持部での摩擦抵抗は存在しないことになる。このように、斜板センターにおける斜板7と主軸1との間には基本的に支持部材は設けられないが、この間のガタを防止するために、補助的な支持部材を設けることも可能である。例えば、図2におけるような補助的支持部材17を設けることが可能である。
An
斜板7の回転揺動運動は、軸受18、19を介して揺動板20に伝えられるが、該揺動板20は回転阻止機構21により、回転運動が阻止され、揺動運動のみを行うようになっている。揺動板20には、ロッド22を介してピストン23が球連接されており、ロッド22を介してピストン23が往復動される。
The rotational oscillating motion of the
なお、図1、図2は揺動板式圧縮機の一例を示したものであり、図におけるロッド22を省略したいわゆるアキシャルプランジャ方式も、本発明の適用対象としての揺動板式圧縮機に含まれる。
1 and 2 show an example of a swing plate compressor, and a so-called axial plunger method in which the
このように構成された可変容量型圧縮機100においては、斜板7が傾斜角度変化自在でかつ主軸1の中心軸線に対しおおむね斜板7の中心が一致するような関係を保ちつつロータ2に支持される。ただし、斜板7の中央は主軸1に対して逃げ孔16が形成され、基本的に互いに接触しないよう構成されているので、斜板中心位置は主軸によっては決定されない。回転力とピストン23からの圧縮反力はリンク板4とリンク板11によって受け止められる。これにより、クランク室24の圧力を調整する(調整手段の図示及び説明は省略)ことでガス圧縮反力とのバランスで、狙いの斜板傾斜角度を設定することができるようになっている。
In the
斜板7は、主軸1とは基本的に非接触状態に保たれたまま、第1のリンク機構9と第2のリンク機構15によって支持され、該支持状態のまま斜板傾斜角度が変更される。斜板7と主軸1とが非接触状態に保たれることにより、この間に摩擦抵抗は発生せず、スムーズな斜板傾斜角度変更が行われ、制御性が向上する。また、斜板センター支持が不要であることにより、斜板センター周りのスペースを十分に取ることができ、かつ、コスト低減も可能になる。さらに、2つのリンク機構をスムーズの動作させることができるので、二酸化炭素のように超臨界域で動作する冷媒を用いるシステムにあっても、高圧側の頻繁な圧力変動に遅れることのない応答性に優れた制御が可能になる。
The
なお、第1のリンク機構や第2のリンク機構において、各連結部や各リンクを一対設けることが可能である。例えば、上記実施態様におけるこの部分を図2に示したように、斜板7から延びた第1の斜板側連結部としての腕6及び、ロータ2より延びた第1のロータ側連結部としての腕3、それらと連結される第1のリンクとしてのリンク板4、さらに、斜板7の同じ面から延びた第2の斜板側連結部としての腕10及び、ロータ2より延びた第2のロータ側連結部としての腕13、それらと連結される第2のリンクとしてのリンク板11を、それぞれ1対(つまり、2個づつ)設けることが可能であり、2個づつ以上とすることも可能である。このように並列に複数のリンクを重ねるように配置すれば、斜板7に発生する倒れモーメントの支持能力を向上させることができる。ただし、これらを、各々、1つのリンクと1個づつの連結部によって構成してもよい。
In the first link mechanism and the second link mechanism, a pair of each connecting portion and each link can be provided. For example, as shown in FIG. 2, this portion in the above embodiment is used as an
上記のような可変容量型圧縮機100における本発明の適用について以下に説明する。 図1においては、斜板7の中心軸線33上に斜板7の径方向中心31があり、さらに前記中心軸線33上近傍に斜板7及び揺動板20及び軸受18、19及びリンク板4、11などの斜板7に付属する部品の総合重心30が存在する。ただし、前記重心30は部品形状等により前記中心軸線33上には必ずしも存在しないが便宜的に存在するように表示してある。この重心30は主軸1の中心軸線32に対して距離Lだけずれており、斜板7の傾斜角をαとするときLsinαが重心の偏心量となる。
The application of the present invention in the
この総合重心30に加わる全質量をmとし、主軸の回転角速度をωとするとき、f=mω2Lsinαの不釣合い慣性力が生ずる。一方、本発明を適用しない場合について図5〜図7で説明する。図6では、説明しやすいように図1と同じ機構概念図を用いているが、これは図5の斜板71の中心をスリーブのような手段で主軸78に対して移動可能に中心支持しつつ他の一つのヒンジ手段により斜板71の動きをガイドする方法においても同様である。
When the total mass applied to the total center of gravity 30 is m and the rotational angular velocity of the main shaft is ω, an unbalanced inertia force of f = mω 2 Lsinα is generated. On the other hand, the case where the present invention is not applied will be described with reference to FIGS. In FIG. 6, the same conceptual view of the mechanism as in FIG. 1 is used for ease of explanation, but this center supports the center of the
図5、図6において、斜板の中心77、87は主軸78、81の中心軸線79、82と一致する点に存在している。図5のように斜板中心をスリーブのような手段で主軸78に対して移動可能に中心支持しつつ他の一つのヒンジ手段により斜板71の動きをガイドする方法においては強制的に中心が支持される。
In FIGS. 5 and 6, the
次に、重心は図5、図6の75、84の位置に存在し、結局重心の主軸中心軸線からの距離はLsinαとなるが、この場合の距離Lは図1の場合に比べて長くなるため、結局不釣合い慣性力fは図1の場合に比べて大きくなる。
Next, the center of gravity exists at the
この大きさは図1において斜板中心31と主軸中心軸線32の中心ずれ量(偏心量)εによって決定される。一方、各リンク機構のパラメータ寸法を適切に設定することにより、斜板7の傾斜角αの最大値から最小値までの変化に対するεの変化特性カーブはある程度任意な特性を決めることができる。
This size is determined by the center deviation amount (eccentricity) ε between the swash plate center 31 and the spindle
その一例として、図3に斜板傾斜角度αに対する斜板と主軸中心軸線との偏心量εとの関係例を示す。なお、図3におけるtopとは、ピストン上死点位置のことを示している。 As an example, FIG. 3 shows an example of the relationship between the swash plate inclination angle α and the amount of eccentricity ε between the swash plate and the spindle center axis. Note that “top” in FIG. 3 indicates the piston top dead center position.
このような偏心量εの特性は、例えば図4に示すようなリンク機構における各部の寸法パラメータa,b,c,d,f,g,h,i,j,kの値を適切に設定することにより得られる。図4に示す各部寸法及びパラメータを使用すると、以下のような計算式が成立する。
L(α)=L1 (α)+L2 (α)+L3 (α)+L4 (α)
L1 (α)=e・sinα
f=e2 +b2 −2eb・cos(α+β)
cos(α+β)=(e2 +b2 −f2 )/2eb
β=cos-1〔(e2 +b2 −f2 )/2eb〕−α〕
L2 (α)=b・sinβ
=b・sin〔cos-1〔(e2 +b2 −f2 )/2eb〕−α〕
L3 (α)=〔c2 −(b・cosβ−a+ε)2 〕1/2
L4 (α)=〔g2 −(h−e・cosα)2 〕1/2
θ=cos-1〔(b2 +k2 −d2 )/2bk〕
φ=π/2−α−β−θ
u2 (α)=k・sin(β+θ)
u3 (α)=〔j2 −(k・cos(π/2−α−φ)+i+ε)2 〕1/2
δ=L2 (α)+L3 (α)−u2 (α)−u3 (α)
ここで、δ=0を満足するεを求めれば斜板中心の主軸に対する偏心量が分かる。その時のtopは、δ=0の点のLとなる。なお、上記において、Lは第1リンク側高さ、uは第2リンク側高さ、εについては、+が図4の上側、−が下側への偏心を表している。
Such a characteristic of the eccentricity ε appropriately sets the values of the dimensional parameters a, b, c, d, f, g, h, i, j, k of each part in the link mechanism as shown in FIG. Can be obtained. When the dimensions and parameters shown in FIG. 4 are used, the following calculation formula is established.
L (α) = L 1 (α) + L 2 (α) + L 3 (α) + L 4 (α)
L 1 (α) = e · sin α
f = e 2 + b 2 -2eb · cos (α + β)
cos (α + β) = (e 2 + b 2 −f 2 ) / 2eb
β = cos −1 [(e 2 + b 2 −f 2 ) / 2eb] −α]
L 2 (α) = b · sin β
= B · sin [cos −1 [(e 2 + b 2 −f 2 ) / 2eb] −α]
L 3 (α) = [c 2 − (b · cos β−a + ε) 2 ] 1/2
L 4 (α) = [g 2 − (he · cos α) 2 ] 1/2
θ = cos −1 [(b 2 + k 2 −d 2 ) / 2bk]
φ = π / 2-α-β-θ
u 2 (α) = k · sin (β + θ)
u 3 (α) = [j 2 − (k · cos (π / 2−α−φ) + i + ε) 2 ] 1/2
δ = L 2 (α) + L 3 (α) −u 2 (α) −u 3 (α)
Here, if ε satisfying δ = 0 is obtained, the amount of eccentricity with respect to the main axis of the swash plate can be obtained. The top at that time is L at the point where δ = 0. In the above, L represents the first link side height, u represents the second link side height, and ε represents the eccentricity of + to the upper side in FIG. 4 and − to the lower side.
そして、上記図3に示すようなεの変化特性を意図的に設定することにより、斜板傾斜角αが大きい領域では負(−)の値、即ち図1において斜板中心31が図の下方側にシフトしてLの値が小さくなり、斜板傾斜角αが小さくなるとαの減少に伴い不釣合い慣性力が減少化し、さらに逆方向への不釣合い慣性力の方向変化をキャンセルするようにεがゼロに向かって減少し、さらに正(+)の方向にεが変化する総合釣合い慣性力の特性を得ることができる。 Then, by intentionally setting the change characteristic of ε as shown in FIG. 3, a negative (−) value is obtained in a region where the swash plate inclination angle α is large, that is, the swash plate center 31 in FIG. As the value of L decreases and the swash plate inclination angle α decreases, the unbalanced inertial force decreases as α decreases, and the direction change of the unbalanced inertial force in the reverse direction is canceled. It is possible to obtain a characteristic of total balance inertia force in which ε decreases toward zero and ε changes in the positive (+) direction.
なお、従来の例えば斜板中心が強制的に主軸中心線上を移動するように設計されたものでは、総合重心が斜板中心に対してずれている場合、斜板の傾斜角度が大きいときは大きな不釣合いとなり、斜板傾斜角度が小さくなると小さな不釣合い量となるように変化するため、斜板傾斜角度の変化に対して常にバランスを取ることが難しかった。 For example, in the conventional design in which the center of the swash plate is forcibly moved on the center line of the main axis, when the total center of gravity is deviated from the center of the swash plate, it is large when the inclination angle of the swash plate is large. When the swash plate inclination angle becomes smaller, the amount of unbalance becomes smaller, so it is difficult to always balance the change in the swash plate inclination angle.
以上本発明については、揺動板方式の機構の具体例について説明したが、いわゆる片斜板式(図7)などの他の形式の可変容量型圧縮機についても同様に適用することができる。即ち、他の斜板を用いた方式でも斜板の中心と重心の位置ずれは設計的に生じうるものであり、さらに、他の斜板を用いた方式にここで具体例として挙げた2つのリンクにより斜板を案内する方式を用いた場合、斜板中心と主軸中心線との間に発生する偏心による悪影響(不釣合い慣性力)を低減するために斜板の重心をずらすとともに、これをキャンセルするような斜板中心と主軸中心軸線との間の偏心量εの変化特性を主軸中心軸線に対する方向が逆になるように設定することは本発明の意図する範囲内にある。 Although the present invention has been described with respect to the specific example of the swing plate type mechanism, it can be similarly applied to other types of variable displacement compressors such as a so-called swash plate type (FIG. 7). That is, even in a system using other swash plates, the position deviation between the center and the center of gravity of the swash plate can occur in design, and the two other examples given here as examples using other swash plates are also described. In the case of using the method of guiding the swash plate by the link, the center of gravity of the swash plate is shifted in order to reduce the adverse effect (unbalance inertia force) due to the eccentricity generated between the center of the swash plate and the spindle center line. It is within the intended scope of the present invention to set the change characteristic of the eccentricity ε between the center of the swash plate and the center axis of the canceling shaft so that the direction with respect to the center axis of the main shaft is reversed.
本発明は、斜板とそれを案内する複数のリンク機構を備えたあらゆる可変容量型圧縮機に適用可能であり、とくに車両用空調装置に用いられる圧縮機として、あるいは、二酸化炭素等の超臨界域で作動する冷媒を使用するシステムに用いられる圧縮機として、好適なものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to any variable displacement compressor having a swash plate and a plurality of link mechanisms for guiding the swash plate, and particularly as a compressor used in a vehicle air conditioner or supercritical such as carbon dioxide. It is suitable as a compressor used in a system using a refrigerant that operates in a region.
1 主軸
2 ロータ
3 第1のロータ側連結部としての腕
4 第1のリンクとしてのリンク板
5、8 連結ピン
6 第1の斜板側連結部としての腕
7 斜板
9 第1のリンク機構
10 第2の斜板側連結部としての腕
11 第2のリンクとしてのリンク板
12、14 連結ピン
13 第2のロータ側連結部としての腕
15 第2のリンク機構
16 逃げ孔
17 補助的支持部材
18、19 軸受
20 揺動板
21 回転阻止機構
22 ロッド
23 ピストン
24 クランク室
30 総合重心
31 斜板中心
32 主軸中心軸線
33 斜板中心軸線
100 可変容量型圧縮機
ε 偏心量
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