JP5071810B2 - アキシャルピストンコンプレッサ - Google Patents

Description

本願発明は、アキシャルピストンコンプレッサ、特に請求項１の前段部分に記載されるような自動車の空気調和装置のためのコンプレッサに関する。

コンプレッサ駆動機構の分野において、コンプレッサが異なるピストンストロークを有する場合、傾斜リングの形状の斜板、いわゆるリング形状斜板からなると共に、リング形状斜板に実質的に一体である傾斜する斜板について、傾斜を設けるために必要な接合を有するものの使用が増加する傾向が見られる。例えば、ピストンのストローク動作が、機械のシャフトに傾斜して設けられるリングプレートの噛合（噛合室において）によって達成されるコンプレッサが、特許文献１から知られている。前記噛合室は、ピストンの閉鎖された中空空間の近傍に設けられる。斜板又は傾斜リングのいずれかの傾斜位置において遊びと関係ない摺動配置に関して、それと噛合室の球形曲面内側壁、球形部分、いわゆる摺動ブロックとの間の両側に設けられるので、傾斜リングは、自転すると同時にそれらの間で摺動する。

駆動力は、駆動シャフトから傾斜リングへ、駆動シャフトに装着される連動用ピンと前記傾斜リングの径方向孔に噛合する球状ヘッドとによって伝達され、連動用部材のヘッド位置は、その中心点が、球状部分の中心点と一致するように選択される。さらに、その中心点は、７つのピストンの幾何学的軸をお互いに接続する円弧上、さらにはそれらピストンの球状関節部材の中心点を接続する円弧上に配される。その手段によって、前記ピストンの上死中心点が決定され、最小クリアランス量が確保される。連動用部材の自由端のヘッド形状は、斜板の傾斜を、連動用部材のヘッドが、ピストンのストローク距離を変化させる斜板の傾斜動作のためのベアリング本体を形成するという事実によって、変化させることができるものである。

斜板を傾斜させるためのさらなる前提条件は、その装着軸が駆動シャフトの方向に変位可能であることである。この目的のために、装着軸は、摺動スリーブのそれぞれの側に同軸に装着される２つの装着ピンによって形成され、さらにその装着ピンは、斜板の径方向孔に装着されるものである。この目的のために、摺動スリーブは、それぞれの側に、スポークによって摺動スリーブと斜板の間の環状空間を繋ぐ装着スリーブを有することが好ましい。

装着軸の変位可能性における制限及びその結果としての斜板の最大角位置は、後者が摺動スリーブに設けられた細長孔を通過し、摺動スリーブが細長孔の端部の終端に当接するという事実によって、前記連動用ピンから生じる。斜板の角度を変化させる力及び圧縮機の制御のための力は、ピストンのそれぞれの側のそれぞれの場合にお互いに作用する圧力力の合計を生じるので、この力は駆動機構室の圧力に依存する。従来技術によれば、駆動機構室の圧力は、高圧と低圧の間で調節され、その結果として斜板の力のバランスに影響し、斜板の傾斜に影響を与える。摺動スリーブの位置は、さらにいろいろな変形において従来技術に含まれるスプリングによって影響される。

さらに、送出出力を制御する摺動スリーブの位置は、斜板に作用する慣性力によって決定され、斜板の位置、言い換えると斜板の角度又は傾斜が回転速度の上昇に伴って変化する。現在のコンプレッサの場合、その傾向は、それゆえに回転速度が上昇するときに、それらがピストンのストロークの距離における減少、吐出出力における減少を実行するように、慣性力を有する斜板を使用する方向にある。

しかしながら、上述した配置において問題となるものは、連動用部材及び斜板（システム：球／円筒）のヘッドの一部における高いヘルツ圧、ピストン上のガス力による（軸方向の）の反力の取り上げ及び斜板に伝達されるべきトルクによる力である。

特許文献１から公知となっているコンプレッサに類似するコンプレッサは、特許文献２から公知である。このコンプレッサにおいて、連動用の２つの部材が使用される。

上述した２つの文献による運動学、いわゆる特許文献１及び特許文献２の主題の場合における運動学に対して、連動用部材のヘッドが、ピストンの摺動ブロックの中心点と同心であること、及び連動用部材のヘッドの中心点の位置が、同時にピストンの中心軸の標準円に対して略接線方向であることが重要である。

上述した不利益な特徴に加えて、特許文献１及び特許文献２の主題がたいへん複雑な構造的配置を有し、その結果として部品点数の増加、それによるコスト高を生じ、さらに連動用の２つの部材による装着が、発達過剰であり、それ故に消耗されやすく、孔が軸に導入されているという事実により、構成部品の強度がむしろ低いものと見なされるという事実がある。

さらなるコンプレッサは、特許文献３から公知であり、上述した文献の主題とは著しく異なっている。特許文献３による主題の場合、連動のための部材、特に連動用部材の球状ヘッドは、ヒンジピン又はスピンドルによって置き換えられる。しかしながら、これは、外側から斜板に一体化され、駆動シャフトアッセンブリの構成部品である連動用カップ型ディスクを使用して固定される。特許文献３の主題もまた、複雑な構造的配置を有し、さらに、大きな不均衡が傾斜角によって生じることを心に留めておくべきである。

さらなるコンプレッサは、特許文献４から公知であり、それは駆動シャフトから径方向に延出し、斜板に噛合する連動用部材を有する。特許文献３による問題に対する同様の方法において、この配置における斜板は、径方向外方において連動用部材に固定される。これにおいて、特許文献１及び特許文献２の主題からの中心的相違が存在する。後者の場合、斜板の連動用部材のヘッドの装着点は、斜板が回転軸上にある接続において回転運動し、特許文献３及び特許文献４による配置の場合の回転運動が、斜板の横方向の接合において達成されることから、斜板のガイド道（孔）において相対的な動作を行う。

本特許出願人によるドイツ特許出願ＤＥ １０２ ００ ４０４ １６４５において、回転時に変位可能に装着される連動用部材が提案された。その結果として、連動用部材のヘッドと斜板の間の力の伝達は、最適に達成される（面形式接触の結果としての力の伝達）。しかしながら、回転軸の連動用部材の変位は、高い力が曲げモーメントによってそこで取り上げられる必要があり、且つ部品が大変硬い構成である必要があることから、問題を含んでいる。この硬い構造は、コンプレッサの質量を増加させる。

特許文献５から、連動構造型の斜板／部材を有するコンプレッサが公知であり、その連動用部材は、いずれのトルクも伝達しない。さらに、この特徴は、上記ドイツ特許出願１の好ましい配置に適用される。連動機能は、斜板の軸方向に作用するピストン力のための支持を提供することに制限され、トルクは連動用部材とは別の力伝達エレメントによって伝達される。その結果、既に述べたように、トルクが伝達されないので、連動用部材に働く力は弱くなる。このアプローチによる利点は、力又は加えられる圧力による表面接触圧が、（これらの力が相対的に弱いという事実により）連動用部材に過度の変形を生じないという事実にあり、その結果として連動用部材は、対応して軽量構造となり、斜板を傾斜させることは、相対的にヒステリシスのない方法において達成される。しかしながら、不利益的効果は、連動用部材の球状ヘッドが斜板の相対的に大きな凹部に配置されることである。結果として、ヘルツ圧は、平面／球面幾何学的対現象によって示されなければならず、それがヘルツ圧の高いレベルを生じるので、相対的に不利益点となる。

最後に、本出願人によるドイツ特許出願ＤＥ１０２００５００４８４０において、面接触圧の問題に関して改善されたコンプレッサが開示されている。ドイツ特許出願ＤＥ１０２００５００４８４０の主題は、傾斜リングに噛合する支持エレメントを有し、前記支持エレメントと前記傾斜リングとの間の生じる線接触を有することである。上述した従来技術と比較して、これは、ヘルツ圧に関する改善を構成する。同様の利益的効果は、ドイツ特許出願ＤＥ１０２００５００４８４０の場合に、駆動モーメント及び捩りモーメントが、ガス圧支持から切り離されることである。しかしながら、相対的に大きい凹部は、斜板において必要であり、それによって線接触の十分な長さを確保でき、対応して低い面接触圧を達成する。前記斜板の大きな凹部は、伝達されるガス圧により、傾斜リングの変形及びそれによる摩耗を生じる。さらに、斜板の下方調整作用（傾斜させる接続部に対する偏向モーメントに依存する）及びその不均衡が、大きな凹部によって不利益的に作用する。ドイツ特許出願ＤＥ１０２００５００４８４０の主題の場合、ガス圧支持の大きさは、偏向モーメントに影響しない。
ＥＰ ０ ９６４ ９９７ Ｂ１ 特開２００３−２６９３３０号公報 ＤＥ １０１ ５２ ０９７ Ａ１ ＦＲ ２７８ ２１ ２６ Ａ１ ＤＥ １０３ １５４ ７７ Ａ１

以上説明した従来技術から始まって、本願発明の課題は、支持エレメントが、できるだけ大きい範囲にわたって（低いヘルツ圧に対応する）力を取り出すことができると共に、その装着及び傾斜による斜板及び斜板の質量関連特性に働く部品の不均衡が、傾斜角度範囲全体及び回転速度範囲全体にわたって少ないコンプレッサを提供することにある。

上記課題は、請求項１に記載された特徴を有するコンプレッサによって解消される。したがって、本願発明の基本的な点は、力伝達エレメントが、支持エレメントに対して、回転可能であり、且つ、径方向に変位可能に接続されることにある。支持エレメントと力伝達エレメントとの接続は、斜板の質量関連特性が最適な場合において、ある種の構造的寸法が、質量関連特性（型において、支持エレメントの質量が斜板の質量に負荷される）に決定的な効果を有するため、支持エレメントが、広い範囲で力を取り出すことができることを確実にする。

力伝達エレメントは、駆動シャフトに回転不能及び／若しくは径方向に移動不能に接続され、本願発明のコンプレッサが、簡単な構造を有することを確保する。自由の要求された程度の構造的完成によって、力伝達エレメントは、駆動シャフトに回転自在に装着されることも可能である。

好ましい変更例において、前記力伝達エレメント及び前記支持エレメントは、円筒ピンの形をしている。そのような構造は、一方で構造及び製造に関して簡単となり、支持エレメントの円筒ピン形状の結果として、支持エレメント及び前記斜板の間の低いレベルのヘルツ圧を達成する。

構造的に簡単な変更例において、前記支持エレメント及び前記力伝達エレメントは、略Ｔ形状のガス力支持手段を形成する。

前記支持エレメントは、前記力伝達エレメントが挿入する凹部を有する。この凹部は、特に孔であり、それによって本願発明に係るコンプレッサの簡単で経済的な構造を確保する。

さらに、前記支持エレメントは、斜板の円筒状凹部、特に孔に装着される。その場合の孔は、駆動シャフトの中心軸に垂直に延出する。これはまた、本願発明に係るコンプレッサの構造的に簡単な且つそれによる好ましい変形例に関する。前記支持エレメント及び力伝達エレメントは、実質的にピストンを軸方向の支持、いわゆるガス力に関する支持を行うので、そこから独立した変形例、特に駆動シャフト及び斜板の間の接続は、実質的にトルクの伝達のみを行う。これは、駆動トルクとガス力支持の分離を確実にする。

さらに好ましい例において、前記力伝達エレメントは、前記駆動シャフトに回転自在に装着されるので、前記支持エレメントは、前記力伝達エレメントに回転不能に結合する。前記力伝達エレメントは、少なくとも部分的に略円形又は半楕円形断面を有するピンである。

本願発明のコンプレッサの場合、斜板は、駆動シャフトに沿って軸方向に変位可能なように装着された摺動スリーブに旋回可能に装着されると共に、摺動スリーブ及び／若しくは前記駆動シャフトに駆動ピンによって接続されることが好ましい。これは、駆動トルクとガス力支持の分離のための簡単な手段を確保する。前記駆動ピンは、摺動スリーブ又は斜板に、圧入より導入されるか、又は軸固定エレメントによってそこに固定される。前記駆動ピンは、特に溝の形状である駆動シャフトの凹部に突出することが望ましい。前記駆動シャフトと前記摺動スリーブの間に配され、接続エレメントが径方向に力及びモーメントを伝達し、駆動シャフト上の軸方向に変位可能な方法において装着された、特にフェザーキー形状の接続エレメントが、選択可能である。上述した構成的特徴は、駆動トルクとガス力支持の確実な分離を達成する。

支持エレメントによって満たされることがない斜板の凹部（特に凹部は孔形状である）の一部は、特に閉鎖エレメントの形の補償おもりが充填される。その結果、斜板の運動学上の特性は、回転速度の上昇時にコンプレッサが下方制御傾向の方向に作用するように最適化される。

捩りトルクの信頼できる伝達について、変形例、特に少なくとも1つの円筒ピン状エレメント又は支持及び／若しくは接触面は、摺動スリーブと斜板の間に設けられ、駆動シャフトの一部に加えられる捻りモーメントに関して支持を提供する。

力伝達エレメント、特にその長手軸は、トルク軸、特に駆動シャフトの中心軸に対してオフセットして配置されることが望ましい。その場合、支持エレメント及び／若しくは力伝達エレメントは、複数の部品で形成されることが望ましい。さらにまた、前記力伝達エレメントは、屈曲された形状であることが望ましい。つまり、傾斜モーメント軸に垂直に延出する部分と、その軸を通過して延出する部分を有するものである（斜板が揺動する傾斜軸と垂直になる捩りモーメントの軸に対して平行に延出する部分と、これに続いて捩りモーメントの軸に対して傾斜して捩りモーメントの軸を過ぎるように延出する部分とを有するものである）。しかしながら、これに代えて、力伝達エレメントは、駆動シャフトに偏心して配されることが望ましい。上述した構成の結果として、捩りモーメントの伝達が減少し、付加的な摩擦、ジャミング又はヒステリシスのような不利益点が避けられるものである。

前記斜板は、鋼、真鍮又は青銅によって形成されることが望ましい。さらに、複数成分及び／若しくは前述した材料の結合を含む複数材料斜板であることが望ましい。前述した材料の全ては、斜板の構造的変形例に関して良好な強度及び硬度を提供する。材料、特に青銅又は真鍮の相対的に高い密度は、利益的な質量分散を生じるので、ピストン質量の並進モーメントが、斜板の回転モーメントによって最適に補償される。特に、斜板が鋼で作られる場合、斜板は、耐摩耗コーティングを有することが可能であり、本願発明のコンプレッサについて長寿命を生じる。

好ましい変形例において、前記ピストンは、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されることが望ましく、その結果として対応するコンプレッサの重量を低く保つことが可能となる。これに代えて、ピストンを鋼又は鋼合金によって形成すること可能であり、この場合それらの高い強度を生じると共に、斜板の材料に適した材料選択（類似した熱膨張係数）が利益的である。

さらに利益的な具体例において、前記支持エレメントは、樽形状又は葉巻形状又は円筒形状であり、この円筒が円筒の中央から円筒の（軸方向）両端に向かってだんだん小さくなる径を有するものである。これは、樽形状又は葉巻形状に類似している場合である。その結果、支持エレメントと斜板の間が線接触のみとなり、２つの構成要素の間のジャミングの可能性が除外されることを確実にする。線接触は、鋼からなる斜板の場合に特に力の伝達に適しており、上述した変形例は、トルク伝達用駆動ピンとの結合において、又はそれらがない場合にも、言い換えると力伝達が力伝達エレメントと支持エレメントとによって生じる場合にも適しており且つ利益的である。

本願発明のコンプレッサの全ての好ましい例（図示されない）は、ハウジング、シリンダブロック及びシリンダヘッドを具備する。ピストンは、軸方向前後に移動可能であるように、前記シリンダブロックに装着される。前記コンプレッサは、駆動シャフト１によってベルトプーリを介して駆動される。本願の場合のコンプレッサは、可変可能なピストンストロークを有し、このピストンストロークが、ガス吸入側と駆動機構室の圧力によって規定される圧力差によって調整されるコンプレッサである。圧力差の大きさによって、斜板リング２の形の斜板が、その垂直位置から、より大きい又はより少ないレベルで偏り、又は傾斜する。傾斜角度が結果として大きくなると、ピストンストロークも大きくなり、そのため、コンプレッサの吐出側で得られる圧力が高くなる。

図１に示されるように、本願発明に係るコンプレッサの第１の実施例の斜板機構は、傾斜リング２、駆動シャフト１に軸方向に変位可能なように設けられる摺動スリーブ３、スプリング４、支持エレメント５、力伝達エレメント６及び駆動シャフト１及び傾斜リング２の間でトルクの伝達を行う駆動ピン７を具備する。

前記支持エレメント５は、力伝達エレメント６に回転可能且つ径方向に変位可能に接続され、前記力伝達エレメント６は、駆動シャフト１に回転不能且つ径方向に変位不能に接続される。前記支持エレメント５及び前記力伝達エレメント６は共に円筒状ピン形状をしている。既に述べたように、前記支持エレメント５は、前記力伝達エレメント６に回転可能且つ径方向に変位可能に接続され、それは支持エレメント５の凹部８によって達成され、その凹部には、力伝達エレメント６が挿入する。この凹部８は、支持エレメント５の孔の形である。組立状態において、前記支持エレメント５及び前記力伝達エレメント６は、略Ｔ字形状のガス力支持手段９（例えば図３参照）を形成する。

前記支持エレメント５は、傾斜リング２の円筒状凹部１０（実施例１においては、ここで記載されているように孔の形である）に装着される。この孔１０は、前記駆動シャフトの中心軸１１に垂直に延出する。前記力伝達エレメント６の駆動シャフト１への回転不能且つ径方向に変位不能の装着は、駆動シャフト１の凹部１２によって達成され、そこには前記力伝達エレメント６が圧入によって導入される。

前記摺動スリーブ３は、２つの平坦側面１３（図１において一方の平坦側面のみが示される）を有し、それらは、前記傾斜リング２の対応する平面領域１４に摺動自在に配される。選択された専門用語によってすでに指摘されたように、ガス力支持手段９（前述されたように、力伝達エレメント６と支持エレメント５を具備する）は、実質的にピストン力のために軸支持を提供することだけを行い、斜板へのトルクの伝達は、実質的に駆動ピン７によって達成される。傾斜リング２と駆動シャフトの間の接続に加えて、駆動ピン７は、摺動スリーブ３と駆動シャフト１の間の接続と、結果として生じる力／トルクの伝達を提供する。駆動ピン７は、溝１５（溝１５の一方のみが図１に示される）の形の駆動シャフトの凹部に突出する。前記駆動ピン７は、傾斜リング２の対応する凹部１７に圧入により導入される。この点で、駆動ピン７は、傾斜リング２に圧入により導入されることに代えて、摺動スリーブ３に圧入により導入されるということが可能である。

スプリング４は、前記駆動シャフト１と前記摺動スリーブ３の間に配置され、軸方向に力を伝達する接続エレメントとして働く。それは、駆動シャフト１に、軸方向に変位可能なように装着される。前記支持エレメント５から離れた側にある前記力伝達エレメント６の端部は、摺動スリーブ３に形成された長手スロット１８を介して前記駆動シャフト１に突出する。この点で、駆動ピン７による力／トルクの伝達に代えて又は加えて、前記摺動スリーブが、前記長手スロット１８の反対側に配された長手スロットが、摺動スリーブに設けられ、そのスロットに、支持エレメント５から離れた側の力伝達エレメント６の端部が突出し、結果として駆動シャフト１から摺動スリーブ３に駆動トルクを伝達することも記載する必要がある。また、この点で、駆動ピン７による接続及び／若しくはトルクの伝達に加えて又は代えて、駆動シャフト１と前記摺動スリーブ３が、お互いに対応する平坦領域を有することができるので、摺動スリーブは、共に回転するために駆動シャフトに装着されることも記載する必要がある（図１に示されていない）。

図１の分解組立図に示される装置は、図２の組立状態において示される。図２から、前記支持エレメント５が、傾斜リング２の孔１０を完全に満たしてないことがわかる。矢印１９，２０で示され、支持エレメント５によって満たされないそれらの領域は、閉鎖エレメントの形の補償おもりによって閉鎖（図２に図示されない）及び実質的に満たされる。前記手段によって、傾斜リング２の運動学は、要求された制御作用が得られ又は強化されるように最適化され、それは通常コンプレッサの最新の構造の場合に、コンプレッサが、回転速度の上昇に伴って下方調整される傾向を有することを意味する。

図１及び図２に示される斜板機構が再度断面積において示される図３及び図４において（図３においては最大斜板変位角であり且つ図４においては最小斜板変位角である）、摺動スリーブ３，スプリング４及び傾斜リング２及びガス力支持手段９との間の相互作用が特に示される。傾斜リング２の最大変位角で、スプリング４は、圧縮された状態であり、傾斜リング２の最小変位角の間、前記スプリング４は緩んだ状態にある。図５は、さらに図４のＡ−Ａ平面に沿った断面図を示し、さらに、駆動ピン７及び傾斜リング２の相互作用を示す。

図６（ａ）は、図３のＥ−Ｅ平面に沿った断面図を示す。支持エレメント５の円筒状ピン形状又は樽形状の輪郭は、（捻りモーメントの軸２２によって示される）捩りモーメントの平面に垂直に延出するので、（ピストンの最大ガス力が弁の開口の瞬間に、ピストンの下死点においてではなく生じるので、傾斜リングの傾斜モーメントに垂直に作用し、そのまま実行される）捻りモーメントは、支持エレメント５が本願発明に係る方法においてその中心軸の回りを回転可能なように力伝達エレメント６に装着されないならば、いわゆる円筒状支持エレメント５に導入される。その理由に関して、本願発明に係る装置は、捻りモーメント（捻れ）が、その目的のために設けられたエレメント、例えばスピンドル状駆動ピン７又はいずれかの所望の支持表面に導入されることを確実にする。力伝達エレメントへの捩りモーメントの導入の可能性は、本願発明による装置によって、除外される。引用符号２２は、捩りモーメントの軸を示す。

上記に代わる装置は、図６（ａ）に類似する図６（ｂ）に示される。この代替え装置において、支持エレメント５は、葉巻形状の輪郭を有する。言い換えると、前記支持エレメント５は、中央部分で最も大きい径を有し、両端に向けて径が小さくなるような円筒形状をしている。その結果、支持エレメント５と斜板リング２との間の面状接触がなくなるので、駆動機能とガス力支持機能の分離を達成できる。しかしながら、この点で、本願発明の文脈において、支持エレメント５と力伝達エレメント６の装着の特徴の結果として、駆動トルクがその全体又はその一部において回転軸から傾斜リングに伝達されるコンプレッサと、駆動トルクの伝達が実質的に支持エレメント５と力伝達エレメント６によってではなく、むしろ前述したように、駆動ピン７によって実行されるコンプレッサの両方が提供される。特に鋼製の傾斜リング又は斜板について、線接触が、トルクを伝達することを可能にするには十分である。この点で、樽形状の構成は、マイクロメータの範囲内の一種のクラウニングが使用可能であるが、図６（ｂ）に示されるように大きく反った形状をしていることが望ましい。

傾斜リング２が形成される主な材料が上述されたように持ち出されたので、上述された装置において、斜板は鋼から形成され且つピストンの摺動ブロックと傾斜リング２との間の摩耗や摩擦を最小にするコーティングを有する傾斜リング２は、真鍮又は青銅から形成しても良いものである。上述した材料は、構造的な形によって生じる要求が確実に満たされるようにする。使用される傾斜リング２は、従来のものより高さ寸法が大きいリングである。その高さは、一方で、支持エレメント５及び力伝達エレメント６からなるガス力支持手段が、そこに装着可能なように設定され、他方で、その高さは、質量の十分な慣性を有する部品を提供するために利益的である。これは、傾斜リング２の回転でのジャイロスコープ効果に基づく傾斜モーメントを生じるために必要であり、このモーメントは、ピストンの質量力により反対側に作用する傾斜モーメントを、要求された範囲に、補償又は超過補償するのに十分な大きさである。

そのような種類の傾斜リング２に関して、鋼、真鍮又は青銅のような上述した材料は、傾斜リング２の高さに関して、これらの材料は、十分な強度と硬度を有して変形を防止することができるので、特に利点がある。従来技術による傾斜リングの場合、これが常に確実ではない。さらに、真鍮又は青銅の密度は、合金によって、鋼の密度や灰色の鋳鉄の密度より有る程度大きいものである（本願発明に係る傾斜リング２はもちろん灰色鋳鉄から形成されている）。密度の増加又はいわゆる真鍮又は青銅のより高い密度は、ピストンの質量を補償又は超過補償するために利用することが可能である。傾斜リングの高さは、結果として、ピストン（ここで議論される応用例において、斜板２の周囲を噛合し、２つの摺動ブロックによってそこに装着される）が、傾斜リング２の周囲を噛合するための大きな開口を有する必要がある。

傾斜リング２が真鍮から製造された好ましい例において、ピストンは、アルミニウム合金から製造される。真鍮は、アルミニウム同様の熱膨張を有するので、その種の材料結合は、ピストンにおける摺動ブロックの遊びが、単に現実的には増加されず又は組立の状態と比較して少しも増加しないので、本願発明に係るコンプレッサの消耗を減少させ、寿命を延長させるものである。これは、結果としてノイズ形成を低く抑え、過度の遊びによって摺動ブロックを省略する可能性を排除する。もし傾斜リング２が、鋼によって製造された場合、鋼によって形成されたピストンが同様の効果を提供する。しかしながら、代わりに、（特に、本願発明のコンプレッサの重量を減少させることにおいて）他の材料の結合も可能である。

傾斜リング２の材料によって生じる差異を図示するために（いわゆる傾斜リング２が鋼又は真鍮によって製造されたか否か）、図１１が参照され、鋼及び真鍮の間の線形熱膨張立における差が、矢印２６によって示される。

この点で、本願発明の利点について、簡単な説明が下記のようになされる。ガス支持手段９は、（力伝達エレメント６が支持エレメント５４から離れた側の端部ではなく、摺動スリーブ３のトルク伝達装置にないように配置が選択されるならば）大きな範囲にわたり、トルクなしであり、軸方向に作用するピストン力に関する傾斜リング２の支持作用の役目をすることが好ましく、支持エレメント５が、大きい範囲、いわゆる円筒ピン形状又は樽形状であり、その場合に、ガス力支持手段９が、力伝達エレメント６と支持エレメント５の間の伝達、又は（下記に記載されるように）駆動シャフト１における力伝達エレメントの回転可能な装着のいずれかによって直線的に配されることから、捻りモーメントがその中心軸の回りに導入されず、力の伝達及び／若しくはトルクの伝達についていろいろな可能性があるといえるが、駆動モーメントは、傾斜リングの傾斜面に垂直な面において定義された方法において伝達される。前記支持エレメント５が、力伝達エレメント６に対して、回転可能及び／若しくは径方向に変位可能に接続されるという事実の結果として、実質的な捩りモーメント（捻り力）は伝達されない。これは、捩りモーメントが、定義された方法において伝達されることを可能にし、すでに述べたように、その機構のジャミングを防止する。その結果として、下端で迅速な組立が確保される。もし支持エレメント５が円筒形状である場合に生じる捩りモーメントに関する重層決定は、例えば力伝達エレメント６に回転自在に装着する結果として避けられる。

駆動トルクの伝達については、下記に与えられる。図１に関する記載においてすでに述べられたように、傾斜リング２は、駆動ピン７によって、摺動スリーブ３及び駆動シャフト１に接続される。摺動スリーブ３は、スプリング４、駆動ピン７及びガス力支持手段９との相互作用において軸方向に変位可能なように駆動シャフト１に装着され、傾斜リング２の傾斜角度を、それ自体調整させる。調整で設定された傾斜角度は、ガス力に、傾斜リング２の慣性特性に、後者に接続されるピストンに且つスプリング４のスプリング力に依存する。傾斜軸２１の回りのモーメントの合計は、ゼロである（傾斜モーメントはゼロに等しい）。前記駆動ピン７は、ピンを摺動スリーブ３又は傾斜リング２に圧入により導入することによって達成される軸方向の排除に対して固定される。駆動トルクの伝達は、駆動ピン７によって駆動シャフト１から傾斜リング２への直接的な配置において達成される。しかしながら、両者の場合において、駆動シャフト１に接続され、又は突出するエレメント（例えば駆動ピン７）が存在する。当然、まさに1つのエレメントも使用可能である。その結果として、摺動スリーブ３の形歩行の指向性が定義され、摺動スリーブの十分大きな凹部は、支持エレメント５と対峙するガス力支持手段９の一部又はいわゆる力伝達エレメント６が、摺動スリーブ３にモーメントを伝達することができないことを確保する。図１は、傾斜リング２に接続される駆動ピン７が、どのように駆動シャフト１の溝１５に突出しているかを示している。その結果として、駆動トルクは、駆動シャフト１から傾斜リング２へ駆動ピン７によって直接伝達される。

それに代えて、摺動スリーブ３による力通路での駆動トルクの間接的な伝達が使用可能である。構造的な言語において、これは、下記のように実施可能である。駆動シャフト１と摺動スリーブ３の間の接続エレメントが、径方向において力及び／若しくはモーメントを伝達し、例えば摺動スリーブ３の溝に摺動することによって軸受筒の軸方向の変位を可能する。このような接続エレメントは、例えばフェザーキーである。前記支持エレメント５の反対側の力伝達エレメント６の端部は、前記駆動シャフトを貫通して摺動スリーブ３のスロットに突出し、そのスロットにおいて、力伝達エレメント６は、密接してガイドされ、その結果として、駆動トルクが伝達される。摺動スリーブ３及び傾斜リング２の平坦領域は、前記傾斜リングにモーメントを伝達する。

本願発明の中心点は、ガス力支持手段９の形成である。本願発明の内容において、ガス力伝達手段９は、その伝達されない駆動トルクの結果としての負荷を軽減し、ガス力の伝達の結果として生じる面接触圧に関して最適化されることを提供する。

さらに、この点において、対応する駆動シャフト１及び摺動スリーブ３の平坦領域１３，１４について、図６によく示されている。その平坦領域は、図７にも示されており、それは、本願発明のコンプレッサの実施例１を、部分断面図において示している。駆動ピン７と傾斜リング２の間の相互関係がここに示されている。

図８（ａ），（ｂ）に示される実施例２において、力伝達エレメント６は、駆動シャフト１に回転自在に装着されると共に、前記支持エレメント５は、前記力伝達エレメント６に回転不能に結合される。この実施例２において、力伝達エレメント６は、部分的に半楕円形断面を有するピンである。もちろん、例えば部分的に半円形断面であるものも使用可能である。前記半楕円形断面は、特に図８（ｂ）に明瞭に示される。既に上述したように、力伝達エレメント６は、実施例１の変形例において、その長手軸の回りで回転可能となるように駆動シャフト１に装着される。力伝達エレメント６は、駆動シャフト１においてその位置（特に径方向において）を決定する突起２３を有している。支持エレメント５から離れた側の力伝達エレメント６の端部では、固定エレメント２４は、ガス力支持手段９，いわゆる支持エレメント５と力伝達エレメント６が駆動シャフト１にしっかりと固定される。この例において、駆動ピン７（図８（ａ），（ｂ）に示されていない）は、摺動スリーブ３と駆動シャフト１の間の接続、結果として生じる力及び／若しくはトルクの伝達を確保する。

図９及び図１０は、本願発明に係るコンプレッサの２つの好ましい具体例を含むと共に、力伝達エレメント６についてのこれら２つの例の場合、より詳しくは捩りモーメントの方向を制限する軸２２に関してオフセットして配されるその長手方向軸を規定する。その可能な例の１つ（図９参照）において、力伝達エレメント６は、駆動シャフト１に対して偏心して配置される。それから生じる利点は、結果として生じる圧縮力の適用点２５が、およそ力伝達エレメント６の軸に配置され、軸方向の力が、力伝達エレメント及び駆動シャフト１にほとんど直接的に伝達されることである。これは、最善の場合において、軸方向の力について非常に小さいレベルで上昇させ、その結果として、低い捻りモーメントを生じる。したがって、平坦領域による捩りモーメントの伝達は、大変大きな範囲で避けられるので、付加的な摩耗、ジャミング又はヒステリシスのような不具合が避けられる。さらに可能な例（図１０参照）は、屈曲された形状であり、斜板が揺動する傾斜軸（２１）と垂直になる捩りモーメントの軸（２２）に対して平行に延出する部分と、これに続いて捩りモーメントの軸に対して傾斜して形成され捩りモーメントの軸を過ぎるように延出する部分とを有する力伝達エレメント６を有する。

この点で、本願発明の利点についての詳細が結論として示される。斜板及び斜板の質量関連特性で作用する部品の装着及び傾斜によるアンバランスは、大変低くなる。斜板と、傾斜軸（偏向モーメント）に関する斜板の質量関連特性と協働する部品との慣性質量モーメントは、装着空間に関して最適化される。言い換えるとコンプレッサは、斜板の変位角の全範囲にわたって、特に小さい変位角において、傾斜リング２の変位角の全範囲にわたって高い回転速度について下方調整作用を有する。適当な構成の結果として、前記支持エレメント５は、広い領域にわたって力を取り上げることが可能であり、その結果として低いヘルツ圧が生じる。ガス力支持手段９は、シャフトと斜板の間で伝達されるトルクから自由であり、力伝達機能の重層決定（結果としてジャミングを生じる）が避けられる。さらに、斜板の硬度が最適化され、支持エレメント５への傾斜リング２の接続が、低い面接触圧、言い換えると低いヘルツ圧を確実にする。

例えば図６（ａ）に示されるように、（駆動源又はシャフトに対して）径方向において、前記力伝達エレメント６が当接していない（傾斜リングの適切に大きな凹部）ので、駆動トルクは、力伝達エレメント６から、圧入された駆動シャフト１に導入されて支持エレメント５に伝達され、傾斜リング２に直接でなく伝達される。駆動機構／駆動シャフトの径方向（支持エレメント５に対する軸方向）において、前記支持エレメント５は、前記傾斜リング２に当接又は接触していない。それゆえに、前記力伝達エレメント６及び前記支持エレメント５からなる前記ガス力支持手段９は、傾斜リング２へ駆動トルクを伝達することができない。本願発明において、ガス力は、傾斜リング２の孔を介して円筒ピン形状の支持エレメント５に伝達され、前記孔から順次支持エレメント５に、力伝達エレメント６に伝達される。それぞれの場合において、力は、孔からシリンダへ低いレベルの遊びで伝達される。これは、結果として実質的に低い表面接触圧（面接触）を生じると共に、従来のコンプレッサの場合よりも低い摩耗を生じる。

さらなる実質的利点が、支持エレメント５と結合した傾斜リング２の慣性質量特性に関して得られる。支持エレメント５は斜板に接続されているので、傾斜リング２の傾斜形成関節接続に対する支持エレメント５の質量による質量力が、傾斜リング２に直接的に作用する（この配置の偏向モーメント）。これは、下方制御モーメントに関して、支持エレメントは、まるでそれが傾斜リングにしっかりと接続されるように、演算において処理されることを意味する。これは、次には、もし支持エレメントがそれを満たすならば、支持エレメントのための大きな凹部が不都合でないという重大な利点を導く。これは、特に、傾斜軸から離れた傾斜リング２の質量が、傾斜リング２の下方調節モーメントの重要な構成要素であるという範囲で重要である。傾斜機構のこの特性は、結果として前記支持エレメント５と協働する傾斜リング２の相対的に高い偏向モーメント（下方調整モーメント）を生じる。また、これは、傾斜リング２の偏向の小さい角度にすら適用される。全体的に見て、これは、大変小さい偏向角に下げる駆動機構の大変良好な下方調整作用を可能にする。さらに、本願発明のコンプレッサは、偏向又は傾斜機構が相対的に少ない部品からなるので、経済的に製造される。さらに、ガス力支持手段９の構成要素は、大変簡単な結合構造及び機械加工されたいくつかの表面（例えば、それぞれが孔を有する２つのシリンダ）を有する。傾斜リングに生じる力の実質的成分は、ガス力支持手段９を介して、駆動シャフトに伝達され、最終的にシャフト台において取り上げられる。

結論として、支持エレメント５は、傾斜リング２の凹部を、より大きな範囲で満たすものであるが、もちろん支持エレメント５は、傾斜リング２の可能な偏向角で、ピストンに衝突しないことを確実にする。支持エレメント５によって満たされない残りの凹部は、例えば閉鎖ストッパによって満たされるので、コンプレッサの運動学は、最適化される。

本願発明は、特徴を備えた組み合わせを有する例を使用して記載される。それにもかかわらず、それは、それらの特徴のさらなる利用可能な利益的な組み合わせを包含するが、従属請求項に余すところなく記載されているわけではない。本出願書類に開示される全ての特徴は、それらが、それら自身において又は従来技術と比較された組み合わせにおいて新規性がある範囲において、本願発明に対して重要であるとして請求されている。

図１は、本願発明のコンプレッサの第１の実施例に斜板機構の分解組立図である。 図２は、図１に係る斜板機構の組立状態を示した斜視図である。 図３は、図１に係る斜板機構の斜板の最大傾斜角の状態を示した長手方向断面図である。 図４は、図１に係る斜板機構の斜板の最小傾斜角の状態を示した長手方向断面図である。 図５は、図４に係る斜板機構のＡ−Ａ断面図である。 図６（ａ）は、図３に係る斜板機構のＥ−Ｅ断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に対応する別の例を示した説明図である。 図７は、第１の実施例の平面部分断面図である。 図８（ａ）は、本願発明の第２の実施例に係るコンプレッサの長手方向断面図であり、図８（ｂ）は、本願発明の第２の実施例に係る力伝達エレメントと支持エレメントの間の接続の詳細を示した断面図である。 図９は、図６に対応する断面図において、本願発明の斜板機構の第３の実施例を示した断面図である。 図１０は、斜板機構の第４の実施例を示した図６及び図９に対応する断面図である。

１ 駆動シャフト
２ 傾斜リング
３ 摺動スリーブ
４ スプリング
５ 支持エレメント
６ 力伝達エレメント
７ 駆動ピン
８ 支持エレメント５の孔
９ ガス力支持手段
１０ 孔
１１ 駆動シャフト１の中心軸
１２ 駆動シャフトの凹部
１３ 摺動スリーブ３の平坦側面
１４ 傾斜リング２の平坦領域
１５ みぞ
１６ 摺動スリーブ３の凹部
１７ 傾斜リング２の凹部
１８ 長手方向スリット
１９，２０ 矢印
２１ 傾斜軸
２２ 捩りモーメントの軸
２３ 突起
２４ 固定エレメント
２５ 適用点
２６ 矢印

Claims (24)

1. 駆動シャフト（１）に対して傾斜可能であり、前記駆動シャフト（１）によって回転駆動される斜板（２）と、前記駆動シャフト（１）から所定の間隔で配されると共に前記斜板の回転に連動して回転し、かつ、前記斜板に対して回転自在に接続される支持エレメント（５）と、斜板（２）を摺動自在に噛合するピストンと、前記駆動シャフト（１）の略径方向に固定されて前記駆動シャフトと共に回転すると共に前記支持エレメント（５）が外側端に配置される力伝達エレメント（６）とを有する車両用空調装置のためのアキシャルピストンコンプレッサにおいて、
   前記力伝達エレメント（６）は、前記支持エレメント（５）に対して、回転可能であり、且つ、径方向に変位可能に接続されることを特徴とするアキシャルピストンコンプレッサ。
2. 前記力伝達エレメント（６）は、前記駆動シャフト（１）に対して非回転であり、且つ／又は径方向に変位不能に接続されることを特徴とする請求項１記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
3. 前記力伝達エレメント（６）及び前記支持エレメント（５）は、両方とも円筒状ピンであることを特徴とする請求項１又は２記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
4. 前記支持エレメント（５）及び前記力伝達エレメント（６）は、Ｔ形状のガス力支持手段（９）を形成することを特徴とする請求項１、２又は３記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
5. 前記支持エレメント（５）は、前記力伝達エレメント（６）が挿入する凹部、または、孔（８）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
6. 前記支持エレメント（５）は、前記駆動シャフトの軸（１１）に垂直に延出する円筒状凹部（１０）、または、孔において、前記斜板（２）に装着されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
7. 前記支持エレメント（５）及び前記力伝達エレメント（６）は、ピストンの軸方向の支持又はガス力に関する支持を提供し、前記駆動シャフト（１）と前記斜板（２）との間の接続は、実質的にトルクの伝達にのみ使用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
8. 前記力伝達エレメント（６）は、駆動シャフト（１）に回転自在に装着され、前記支持エレメント（５）は、前記力伝達エレメント（６）に対して回転可能であることに代えて非回転に結合されることを特徴とする請求項１又は３〜７のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
9. 前記力伝達エレメント（６）は、少なくとも部分的に半円形状又は半楕円形状の断面を有するピンであることを特徴とする請求項１，２又は４〜８のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
10. 前記斜板（２）は、前記駆動シャフト（１）に沿って軸方向に変位可能なように装着された摺動スリーブ（３）に旋回可能に装着され、前記斜板（２）は、摺動スリーブ（３）及び／若しくは駆動シャフト（１）に対して駆動ピン（７）によって接続されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
11. 前記駆動ピン（７）は、摺動スリーブ（３）又は斜板（２）に圧入で導入され、又は軸方向固定エレメントによってそれに固定されることを特徴とする請求項１０記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
12. 前記駆動ピン（７）は、前記駆動シャフト（１）の凹部、または、溝（１５）に突入することを特徴とする請求項１０又は１１記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
13. 接続エレメントは、その接続エレメントが径方向の力及びモーメントを伝達する駆動シャフト（１）と摺動スリーブ（３）の間に配置され、且つ駆動シャフト８１）の軸方向変位可能手段に設けられることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
14. 前記支持エレメント（５）から離れた位置にある前記力伝達エレメント（６）の端部は、前記駆動シャフト（１）を介して、前記摺動スリーブ（３）の長手方向のスロットに突出して、駆動トルクが、前記駆動シャフト（１）から前記摺動スリーブ（３）に、前記支持エレメント（５）から離れた位置にある前記力伝達エレメント（６）の端部によって伝達されることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
15. 前記支持エレメント（５）によって満たされていない斜板（２）の前記凹部（１０）または孔の一部が、補償重量によって満たされていることを特徴とする請求項６記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
16. 少なくとも１つの円筒ピン状エレメントは、摺動スリーブ（３）及び斜板（２）の間に設けられ、駆動シャフト（１）の一部に加えられる捩りモーメントに対して支持を提供することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
17. 前記力伝達エレメント（６）の長手方向軸は、前記駆動シャフト（１）の軸に対してオフセットして配置されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
18. 前記支持エレメント（５）及び／若しくは前記力伝達エレメント（６）は、複数の部品によって形成されることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
19. 前記力伝達エレメント（６）は、前記斜板が揺動する傾斜軸（２１）と垂直になる捩りモーメントの軸（２２）に対して平行に延出する部分と、これに続いて前記捩りモーメントの軸に対して傾斜して形成され前記捩りモーメントの軸を過ぎるように延出する部分とを有する形状であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
20. 前記力伝達エレメント（６）は駆動シャフト（１）に偏心して配されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
21. 前記斜板（２）は、鋼又は真鍮又は青銅からなることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
22. 前記斜板（２）は、耐摩耗性コーティングを有することを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
23. 前記ピストンは、アルミニウム若しくはアルミニウム合金、又は鋼又は鋼合金からなることを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。
24. 前記支持エレメント（５）は、樽形状若しくは葉巻形状又は円筒形状であり、樽若しくは葉巻又は円筒の中央から、樽若しくは葉巻又は円筒の端部に向かってだんだんと狭くなる径を有することを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１つに記載のアキシャルピストンコンプレッサ。

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