JP6094456B2 - 容量可変型斜板式圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は容量可変型斜板式圧縮機に関する。

特許文献１に従来の容量可変型斜板式圧縮機（以下、圧縮機という。）が開示されている。この圧縮機は、ハウジングに吸入室、吐出室、斜板室及び複数のシリンダボアが形成されている。ハウジングには駆動軸が回転可能に支持されている。斜板室内には駆動軸の回転によって回転可能な斜板が設けられている。斜板は、中心に駆動軸を挿通するための挿通孔が貫設されており、円環状をなしている。駆動軸と斜板との間には、斜板の傾斜角度の変更を許容するリンク機構が設けられている。ここで、傾斜角度とは、駆動軸の回転軸心に直交する方向に対する角度である。

また、各シリンダボアにはピストンが往復動可能に収納されており、各シリンダボア内に圧縮室が区画されている。変換機構は、斜板の回転により、傾斜角度に応じたストロークで各ピストンをシリンダボア内で往復動させるようになっている。さらに、この圧縮機は、傾斜角度を変更可能なアクチュエータと、アクチュエータを制御する制御機構とを備えている。

リンク機構はラグ部材とアームとを有している。ラグ部材は、斜板室内で駆動軸に固定され、斜板室の前方側に配置されている。アームは、連結ピンを介してラグ部材と斜板とに揺動可能に連結されている。このアームは、ラグ部材の回転を斜板に伝達するとともに、斜板の上死点位置を維持しつつ傾斜角度の変更を許容する。

アクチュエータは、ラグ部材と、斜板と一体回転可能に係合し、回転軸心方向に移動して傾斜角度を変更可能な可動体とを有している。具体的には、ラグ部材には、回転軸心と同心の円柱状をなし、可動体が移動可能なシリンダ室が形成されている。そして、このシリンダ室が可動体によって区画されることにより、内部の圧力によって可動体を移動可能な制御圧室が形成されている。また、斜板の挿通孔内には、ヒンジ球が設けられている。ヒンジ球は駆動軸に対して斜板を揺動可能に連結している。このヒンジ球に対しては、可動体の後端が当接している。そして、ヒンジ球の後端には、斜板の傾斜角度を大きくする方向にヒンジ球を付勢する押圧ばねが設けられている。

制御機構は、制御通路と制御弁とを有している。制御通路は、制御圧室と連通する変圧通路と、吸入室及び斜板室と連通する低圧通路と、吐出室と連通する高圧通路とを有している。変圧通路の一部は駆動軸内に形成されている。制御弁は、変圧通路、低圧通路及び高圧通路の開度を調整する。つまり、制御弁は、変圧通路を低圧通路又は高圧通路に連通する。

この圧縮機では、制御弁が変圧通路を高圧通路に連通すれば、制御圧室内が斜板室よりも高圧となる。これにより、アクチュエータの可動体がラグ部材から遠ざかる方向に移動し、ヒンジ球を斜板室の後方側へ押圧する。これにより、斜板の傾斜角度が減少する。このため、この圧縮機では、ピストンのストロークが減少し、吐出容量が小さくなる。他方、制御弁が変圧通路を低圧通路に連通すれば、制御圧室内が斜板室と同程度に低圧となる。これにより、アクチュエータの可動体がラグ部材に近づく方向に移動する。この際、ヒンジ球は押圧ばねの付勢力により、可動体に追従して移動する。これにより、斜板の傾斜角度が増大する。このため、この圧縮機では、ピストンのストロークが増大し、吐出容量が大きくなる。

特開昭５２‐１３１２０４号公報

ところで、上記従来のような圧縮機では、搭載される車両等の運転状況に応じて素早く傾斜角度を変更し得る高い制御性が求められる。そこで、この圧縮機において、制御圧室を大径化することにより、制御圧室内の圧力を過剰に高くしなくても、大きな推力で可動体を移動可能にすることが考えられる。しかし、この場合には、リンク機構の存在により、ラグ部材に大径のシリンダ室を形成し難く、制御圧室を大径化することは難しい。

また、この圧縮機では、作動時に生じるスラスト力がリンク機構に作用する。このため、リンク機構は、スラスト力を十分に支持可能であることも求められる。これらのため、この圧縮機において、スラスト軸受よりピストン側にシリンダ室を位置させ、シリンダ室を大径化すると、圧縮機が長軸化してしまう。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、十分な制御性を発揮するとともにスラスト力を十分に支持し、かつ、短軸化を実現可能な容量可変型斜板式圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の容量可変型斜板式圧縮機は、吸入室、吐出室、斜板室及びシリンダボアが形成されたハウジングと、前記ハウジングに回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転によって前記斜板室内で回転可能な斜板と、前記駆動軸と前記斜板との間に設けられ、前記駆動軸の回転軸心に直交する方向に対する前記斜板の傾斜角度の変更を許容するリンク機構と、前記シリンダボアに往復動可能に収納されたピストンと、前記斜板の回転により、前記傾斜角度に応じたストロークで前記ピストンを前記シリンダボア内で往復動させる変換機構と、前記傾斜角度を変更可能なアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御機構とを備え、
前記リンク機構は、前記斜板室内で前記駆動軸に固定され、前記斜板と対向するラグ部材と、前記ラグ部材から前記駆動軸の回転が伝達される斜板アームとを有し、
前記ラグ部材には、前記駆動軸が挿入される挿入孔と、前記挿入孔を囲うように前記斜板側から凹設されたシリンダ室と、前記斜板アームを案内する案内面とが形成され、
前記案内面は、前記シリンダ室が内周縁の少なくとも一部を形成し、前記内周縁から外周側に向かって延び、
前記斜板アームには、前記傾斜角度が小さくなるのに伴い、前記案内面を前記外周側から前記内周縁に向かって前記駆動軸の径方向に摺動する被案内面が形成され、
前記アクチュエータは、前記ラグ部材と、前記ラグ部材と前記斜板との間に配置され、前記シリンダ室内を移動可能な可動体と、前記シリンダ室と前記可動体との間に設けられ、内部の圧力によって前記可動体を移動させる制御圧室とを有し、
前記案内面と前記被案内面との間には、前記斜板アームの移動方向と垂直な方向において摺接幅が定義され、
前記摺接幅は、前記傾斜角度が最大時に最大幅となり、前記傾斜角度が最小時には前記被案内面の一部が前記シリンダ室に臨むことにより最小幅となることを特徴とする（請求項１）。

本発明の圧縮機では、ラグ部材にシリンダ室と案内面とが形成されており、この案内面の内周縁の少なくとも一部がシリンダ室によって形成されている。つまり、この圧縮機では、ラグ部材において、案内面とシリンダ室とが互いの一部を重ねるように形成される。このように、シリンダ室が案内面と重なる分だけ、この圧縮機では、シリンダ室を大径化することが可能である。そして、この圧縮機では、傾斜角度が最小であるとき、被案内面の一部がシリンダ室に臨む状態となる。

なお、この圧縮機では、斜板の傾斜角度が最大値である際には摺接幅が最大幅となり、大きなスラスト力を案内面と斜板アームとで十分に支持する。一方、斜板の傾斜角度が最大値よりも小さい際には、スラスト力もさほど大きくなく、小さい摺接幅でもそのスラスト力を十分に支持する。このため、この圧縮機では、耐久性が損なわれることはない。

したがって、本発明の圧縮機は、十分な制御性を発揮するとともにスラスト力を十分に支持し、かつ、短軸化を実現可能である。

本発明の圧縮機において、傾斜角度は最大値よりも小さい設定角度が設定され得る。そして、摺接幅は、傾斜角度が最大値から設定角度までは最大幅であり、傾斜角度が設定角度未満となれば最大幅よりも小さくなることが好ましい（請求項２）。

この場合には、傾斜角度が最大値から設定角度となるまでの間に作用するスラスト力を案内面と被案内面とで十分に支持することが可能となる。このため、この圧縮機では耐久性をより高くすることが可能となる。なお、設定角度は適宜設定することが可能である。

案内面は、例えば、傾斜角度が設定角度未満となることを境に、摺接幅が最大幅から最小幅へ段階的に小さくなるように形成することができる。特に、案内面は、傾斜角度が設定角度未満であるときに摺接幅が徐々に小さくなるように形成されていることが好ましい（請求項３）。この場合には、設定角度を境に摺接幅が段階的に小さくなる場合と比較して、スラスト力をより好適に支持することが可能となる。

また、設定角度は、傾斜角度の最大値の１／４〜１／２で設定されていることが好ましい（請求項４）。設定角度をこの範囲内に設定すれば、スラスト力を好適に支持することが可能である。

案内面は、斜板の上死点位置と回転軸心とで形成される上死点面を跨いで対をなす第１案内面及び第２案内面からなり得る。また、被案内面は、第１案内面を径方向で摺動する第１被案内面と、第２案内面を径方向で摺動する第２被案内面とからなり得る。そして、斜板アームは、第１被案内面が形成された第１斜板アームと、第２被案内面が形成された第２斜板アームとからなることが好ましい（請求項５）。この場合、スラスト力が上死点面を跨いで二分されるので、より優れた耐久性を発揮する。

本発明の圧縮機は、十分な制御性を発揮するとともにスラスト力を十分に支持し、かつ、短軸化を実現可能である。

実施例の圧縮機における最大容量時の断面図である。 実施例の圧縮機に係り、制御機構を示す模式図である。 実施例の圧縮機に係り、リンク機構等を示す模式上面図である。 実施例の圧縮機に係り、ラグプレートを示す正面図である。 実施例の圧縮機に係り、ラグプレートを示す要部拡大正面図である。 実施例の圧縮機における最小容量時の断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。実施例の圧縮機は容量可変型片頭斜板式圧縮機である。この圧縮機は、車両に搭載されており、車両用空調装置の冷凍回路を構成している。

図１に示すように、実施例１の圧縮機は、ハウジング１と、駆動軸３と、斜板５と、リンク機構７と、複数のピストン９と、複数対のシュー１１ａ、１１ｂと、アクチュエータ１３と、図２に示す制御機構１５とを備えている。なお、図１では説明を容易にするため、後述するラグプレート５１等の形状を一部簡略化して図示している。図６についても同様である。

図１に示すように、ハウジング１は、圧縮機の前方に位置するフロントハウジング１７と、圧縮機の後方に位置するリヤハウジング１９と、フロントハウジング１７とリヤハウジング１９との間に位置するシリンダブロック２１と、バルブユニット２３とを有している。

フロントハウジング１７は、前方で圧縮機の上下方向に延びる前壁１７ａと、前壁１７ａと一体化され、圧縮機の前方から後方に向かって延びる周壁１７ｂとを有している。これらの前壁１７ａと周壁１７ｂとにより、フロントハウジング１７は有底の略円筒形状をなしている。また、これらの前壁１７ａと周壁１７ｂとにより、フロントハウジング１７内には斜板室２５が形成されている。

前壁１７ａには、前方に向かって突出するボス１７ｃが形成されている。このボス１７ｃ内には、軸封装置２７が設けられている。また、ボス１７ｃ内には、圧縮機の前後方向に延びる第１軸孔１７ｄが形成されている。この第１軸孔１７ｄ内には第１滑り軸受２９ａが設けられている。

周壁１７ｂには、斜板室２５と連通する吸入口２５０が形成されている。この吸入口２５０を通じて、斜板室２５は図示しない蒸発器と接続されている。

リヤハウジング１９には、制御機構１５の一部が設けられている。また、リヤハウジング１９には、第１圧力調整室３１ａと、吸入室３３と、吐出室３５とが形成されている。第１圧力調整室３１ａは、リヤハウジング１９の中心部分に位置している。吐出室３５はリヤハウジング１９の外周側に環状に位置している。また、吸入室３３は、リヤハウジング１９において、第１圧力調整室３１ａと吐出室３５との間で環状に形成されている。吐出室３５は図示しない吐出口と接続している。

シリンダブロック２１には、ピストン９と同数個のシリンダボア２１ａが周方向に等角度間隔で形成されている。各シリンダボア２１ａの前端側は斜板室２５と連通している。また、シリンダブロック２１には、後述する吸入リード弁４１ａの最大開度を規制するリテーナ溝２１ｂが形成されている。

さらに、シリンダブロック２１には、斜板室２５と連通しつつ、圧縮機の前後方向に延びる第２軸孔２１ｃが貫設されている。第２軸孔２１ｃ内には第２滑り軸受２９ｂが設けられている。また、シリンダブロック２１には、ばね室２１ｄが形成されている。このばね室２１ｄは、斜板室２５と第２軸孔２１ｃとの間に位置している。ばね室２１ｄ内には、復帰ばね３７が配置されている。この復帰ばね３７は、傾斜角度が最小になった斜板５を斜板室２５の前方に向けて付勢する。また、シリンダブロック２１には、斜板室２５と連通する吸入通路３９が形成されている。

バルブユニット２３は、リヤハウジング１９とシリンダブロック２１との間に設けられている。このバルブユニット２３は、バルブプレート４０と、吸入弁プレート４１と、吐出弁プレート４３と、リテーナプレート４５とからなる。

バルブプレート４０、吐出弁プレート４３及びリテーナプレート４５には、シリンダボア２１ａと同数の吸入ポート４０ａが形成されている。また、バルブプレート４０及び吸入弁プレート４１には、シリンダボア２１ａと同数の吐出ポート４０ｂが形成されている。各シリンダボア２１ａは、各吸入ポート４０ａを通じて吸入室３３と連通しているとともに、各吐出ポート４０ｂを通じて吐出室３５と連通している。さらに、バルブプレート４０、吸入弁プレート４１、吐出弁プレート４３及びリテーナプレート４５には、第１連通孔４０ｃと第２連通孔４０ｄとが形成されている。第１連通孔４０ｃにより、吸入室３３と吸入通路３９とが連通している。

吸入弁プレート４１は、バルブプレート４０の前面に設けられている。この吸入弁プレート４１には、弾性変形により各吸入ポート４０ａを開閉可能な吸入リード弁４１ａが複数形成されている。また、吐出弁プレート４３は、バルブプレート４０の後面に設けられている。この吐出弁プレート４３には、弾性変形により各吐出ポート４０ｂを開閉可能な吐出リード弁４３ａが複数形成されている。リテーナプレート４５は、吐出弁プレート４３の後面に設けられている。このリテーナプレート４５は、吐出リード弁４３ａの最大開度を規制する。

駆動軸３は、ボス１７ｃ側からハウジング１の後方側に向かって挿通されている。駆動軸３は、ボス１７ｃ内において軸封装置２７に挿通されており、前端側が第１軸孔１７ｄ内で第１滑り軸受２９ａによって軸支されている。また、駆動軸３の後端側が第２軸孔２１ｃ内において第２滑り軸受２９ｂによって軸支されている。こうして、駆動軸３は、ハウジング１に対して回転軸心Ｏ周りで回転可能に支持されている。そして、第２軸孔２１ｃ内には、駆動軸３の後端との間に第２圧力調整室３１ｂが区画されている。この第２圧力調整室３１ｂは、第２連通孔４０ｄを通じて第１圧力調整室３１ａと連通している。これらの第１、２圧力調整室３１ａ、３１ｂにより、圧力調整室３１が形成されている。

また、駆動軸３の後端には、Ｏリング４９ａ、４９ｂが設けられている。圧力調整室３１は、各Ｏリング４９ａ、４９ｂによって封止されており、斜板室２５と圧力調整室３１とが非連通となっている。

駆動軸３には、リンク機構７と、斜板５と、アクチュエータ１３とが取り付けられている。図３に示すように、リンク機構７は、ラグプレート５１と、ラグプレート５１に形成された第１、２駆動アーム５３ａ、５３ｂと、斜板５に形成された第１、２斜板アーム５ｅ、５ｆとからなる。ラグプレート５１が本発明におけるラグ部材に相当している。

図４に示すように、ラグプレート５１は、中心に挿通孔５１０が貫設されており、全体として略円環状を呈している。また、図１に示すように、このラグプレート５１は、挿通孔５１０に駆動軸３が圧入によって挿通されており、駆動軸３と一体で回転可能となっている。このラグプレート５１は、斜板室２５内の前端側に位置しており、斜板５と対面した状態で斜板５よりも前方に配置されている。また、ラグプレート５１と前壁１７ａとの間には、スラスト軸受５５が設けられている。

ラグプレート５１には、ラグプレート５１の前後方向に延びる円筒状のシリンダ室５１ａが凹設されている。より詳細には、このシリンダ室５１ａは、ラグプレート５１において斜板５側となるラグプレート５１の後端面から、挿通孔５１０を覆うように凹設されており、ラグプレート５１内においてスラスト軸受５５の内側となる箇所まで延びている。図４に示すように、このシリンダ室５１ａは、挿通孔５１０と同心に形成されており、ラグプレート５１の中心に位置している。

図３に示すように、第１、２駆動アーム５３ａ、５３ｂは、ラグプレート５１から後方に向かってそれぞれ延びている。これらの第１駆動アーム５３ａと第２駆動アーム５３ｂとは、斜板５の上死点位置Ｔと回転軸心Ｏとで形成される上死点面Ｘを跨いでラグプレート５１にそれぞれ形成されている。

また、ラグプレート５１には、第１、２駆動アーム５３ａ、５３ｂの間となる位置に第１、２案内面５４ａ、５４ｂが形成されている。これらの第１案内面５４ａと第２案内面５４ｂとについても、上死点面Ｘを跨いでそれぞれ形成されている。第１案内面５４ａは第１駆動アーム５３ａ側に形成されており、第２案内面５４ｂは第２駆動アーム５３ｂ側に形成されている。さらに、ラグプレート５１には、第１案内面５４ａと第２案内面５４ｂとの間で、後方に向かって突出する凸面５１ｂが形成されている。

図５に示すように、第１、２案内面５４ａ、５４ｂは、それぞれラグプレート５１の径方向の外周側からシリンダ室５１ａ側に向かって延びる略矩形状をなしている。そして、第１案内面５４ａには、シリンダ室５１ａ側に内周縁５４１が形成されており、第２案内面５４ｂには、シリンダ室５１ａ側に内周縁５４２が形成されている。

第１、２案内面５４ａ、５４ｂにおける内周縁５４１、５４２は、それぞれ孤形状となっている。つまり、このラグプレート５１では、シリンダ室５１ａと第１、２案内面５４ａ、５４ｂとが重なるように形成されることにより、シリンダ室５１ａの周縁の一部が第１、２案内面５４ａ、５４ｂの各内周縁５４１、５４２を構成している。これにより、第１、２案内面５４ａ、５４ｂにおいて各内周縁５４１、５４２が形成されている部分では、シリンダ室５１ａ側に向かうに連れて、面積が次第に小さくなる形状となっている。

また、図１に示すように、これらの各第１、２案内面５４ａ、５４ｂは、外周側から各内周縁５４１、５４２側に向かうに連れて、前方から後方へ傾斜するように形成されている。

図１に示すように、斜板５は、環状の平板形状をなしており、前面５ａと後面５ｂとを有している。前面５ａには、斜板５の前方に向かって略円筒状に突出するウェイト部５ｃが形成されている。このウェイト部５ｃは、斜板５の傾斜角度が最大となった際に前端面５０がラグプレート５１と当接する。また、斜板５の中心には、挿通孔５ｄが形成されている。この挿通孔５ｄに駆動軸３が挿通されている。

図３に示すように、第１、２斜板アーム５ｅ、５ｆは、前面５ａに形成されている。これらの第１、２斜板アーム５ｅ、５ｆは、それぞれ前面５ａから前方に向かって延びている。これらの第１斜板アーム５ｅと第１斜板アーム５ｆとについても、上死点面Ｘを跨いで前面５ａにそれぞれ形成されている。第１斜板アーム５ｅの先端側には、第１被案内面５２０が形成されており、第２斜板アーム５ｆの先端側には、第２被案内面５２１が形成されている。また、第１斜板アーム５ｅの右側面は、第１駆動伝達面５２２とされており、第２斜板アーム５ｅの左側面は、第２駆動伝達面５２３とされている。なお、図３では、説明を容易にするため、第１、２斜板アーム５ｅ、５ｆ等の形状を簡略化して図示しているとともに、ウェイト部５ｃや後述する凸部５ｇ等の図示を省略している。

また、図１に示すように、斜板５には、凸部５ｇが前面５ａに対して突設されている。この凸部５ｇは、第１斜板アーム５ｅと第２斜板アーム５ｆとの間に位置している。凸部５ｇは略半球状に形成されている。

この圧縮機では、図３に示すように、第１、２斜板アーム５ｅ、５ｆを第１、２駆動アーム５３ａ、５３ｂの間に挿入しつつ、駆動軸３に斜板５を組み付けている。この際、凸面５１ｂが第１斜板アーム５ｅと第２斜板アーム５ｆとの間に位置する。これにより、第１、２駆動アーム５３ａ、５３ｂの間に第１、２斜板アーム５ｅ、５ｆが位置した状態で、ラグプレート５１と斜板５とが連結している。そして、第１駆動アーム５３ａから第１斜板アーム５ｅの第１駆動伝達面５２２へ駆動軸３の回転が伝達されるとともに、第２駆動アーム５３ｂから第２斜板アーム５ｆの第２駆動伝達面５２３へ駆動軸３の回転が伝達される。こうして、斜板５は、ラグプレート５１と共に斜板室２５内で回転可能となっている。

また、このように、第１、２駆動アーム５３ａ、５３ｂの間に第１、２斜板アーム５ｅ、５ｆが位置することにより、第１斜板アーム５ｅでは、第１被案内面５２０が第１案内面５４ａに当接するとともに、第２斜板アーム５ｆでは、第２被案内面５２１が第２案内面５４ｂに当接する。そして、これらの第１、２被案内面５２０、５２１は、第１、２案内面５４ａ、５４ｂ上を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２の範囲でそれぞれ摺動する。これにより、斜板５は、回転軸心Ｏに直交する方向に対する自身の傾斜角度について、上死点位置Ｔをほぼ維持しつつ、図１に示す最大傾斜角度から、図６に示す最小傾斜角度まで変更することが可能となっている。

このように、第１、２被案内面５２０、５２１が第１、２案内面５４ａ、５４ｂをそれぞれ摺動する際、図５の破線で示すように、第１被案内面５２０は、線接触しつつ第１案内面５４ａを摺動する。ここで、第１案内面５４ａと第１被案内面５２０とが摺接する際の幅は、第１摺接幅Ｓ１である。同様に、第２被案内面５２１は線接触しつつ第２案内面５４ｂを摺動する。また、第２案内面５４ｂと第２被案内面５２１とが摺接する際の幅は、第２摺接幅Ｓ２である。第１摺接幅Ｓ１は、第１案内面５４ａと第１被案内面５２０との間において、第１斜板アーム５ｅ移動方向と垂直な方向に定義されており、第２摺接幅Ｓ２は、第２案内面５４ｂと第２被案内面５２１との間において、第２斜板アーム５ｆ移動方向と垂直な方向に定義されている。

ここで、上記のように、このラグプレート５１では、シリンダ室５１ａと第１、２案内面５４ａ、５４ｂとが重なるように形成されていることから、第１、２案内面５４ａ、５４ｂは、各内周縁５４１、５４２側に近接するに連れて、次第に面積が小さくなる形状となっている。このため、第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２は、第２位置Ｐ２に近づくに連れて小さくなり、反対に、第２位置Ｐ２から遠隔するに連れて長くなるように変化する。より具体的には、第１被案内面５２０が第１案内面５４ａ上を摺動する全範囲及び第２被案内面５２１が第２案内面５４ｂ上を摺動する全範囲のうち、シリンダ室５１ａ側のおよそ１／４の部分において、第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２は共に小さくなり、かつ、当該部分では、第２位置Ｐ２に近づくに連れて徐々に小さくなる。この第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２が小さくなるおよそ１／４の部分は、後述する斜板５の傾斜角度の設定角度と対応している。一方、第１、２案内面５４ａ、５４ｂの外周側となる他のおよそ３／４の部分においては、各内周縁５４１、５４２側と比較して第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２の長さが共に長くなり、かつ、当該部分においては、第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２の長さは一定となる。

図１に示すように、アクチュエータ１３は、ラグプレート５１と、可動体１３ａと、制御圧室１３ｂとからなる。

可動体１３ａは駆動軸３に挿通されており、駆動軸３に摺接しつつ回転軸心Ｏ方向に移動可能となっている。この可動体１３ａは駆動軸３と同軸の円筒状をなしており、スラスト軸受５５よりも小径に形成されている。この可動体１３ａは、後方側から前方側に向かって次第に径が拡大する形状となっている。

また、可動体１３ａの後端には作用部１３４が一体で形成されている。この作用部１３４は、回転軸心Ｏ側から斜板５の上死点位置Ｔ側に向かって垂直に延びており、凸部５ｇと点接触する。これにより、可動体１３ａは、ラグプレート５１及び斜板５と一体回転可能となっている。

可動体１３ａは、自身の前端側をシリンダ室５１ａ内に進入させることにより、ラグプレート５１に嵌合することが可能となっている。そして、可動体１３ａがシリンダ室５１ａ内に最も進入した状態では、可動体１３の前端がシリンダ室５１ａ内において、スラスト軸受５５の内側となる箇所まで至る。

制御圧室１３ｂは、可動体１３ａの前端側と、シリンダ室５１ａと、駆動軸３との間に形成されている。制御圧室１３ｂは、可動体１３ａの内周側と外周側とにそれぞれ設けられたＯリング４９ｃ、４９ｄによって封止されており、斜板室２５と非連通となっている。

駆動軸３内には、駆動軸３の後端から前端に向かって回転軸心Ｏ方向に延びる軸路３ａと、軸路３ａの前端から径方向に延びて駆動軸３の外周面に開く径路３ｂとが形成されている。軸路３ａの後端は圧力調整室３１に開いている。一方、径路３ｂは、制御圧室１３ｂに開いている。これらの軸路３ａ及び径路３ｂにより、圧力調整室３１と制御圧室１３ｂとが連通している。

また、駆動軸３は、先端に形成されたねじ部３ｅによって、図示しないプーリ又は電磁クラッチと接続される。

各ピストン９は、各シリンダボア２１ａ内にそれぞれ収納されており、各シリンダボア２１ａ内を往復動可能となっている。これらの各ピストン９とバルブユニット２３とによって各シリンダボア２１ａ内には圧縮室５７が区画されている。

また、各ピストン９には、係合部９ａがそれぞれ凹設されている。この係合部９ａ内には、半球状のシュー１１ａ、１１ｂがそれぞれ設けられている。各シュー１１ａ、１１ｂは、斜板５の回転を各ピストン９の往復動に変換している。これらの各シュー１１ａ、１１ｂが本発明における変換機構に相当する。こうして、斜板５の傾斜角度に応じたストロークで、各ピストン９がそれぞれシリンダボア２１ａ内を往復動することが可能となっている。

図２に示すように、制御機構１５は、低圧通路１５ａと高圧通路１５ｂと制御弁１５ｃとオリフィス１５ｄと、軸路３ａと、径路３ｂとを有している。これらの低圧通路１５ａ、高圧通路１５ｂ、軸路３ａ及び径路３ｂによって、本発明における制御通路が形成されている。また、軸路３ａ及び径路３ｂは変圧通路として機能する。

低圧通路１５ａは、圧力調整室３１と吸入室３３とに接続されている。これにより、この低圧通路１５ａと軸路３ａと径路３ｂとによって、制御圧室１３ｂと圧力調整室３１と吸入室３３とが連通する。高圧通路１５ｂは、圧力調整室３１と吐出室３５とに接続されている。この高圧通路１５ｂと軸路３ａと径路３ｂとによって、制御圧室１３ｂと圧力調整室３１と吐出室３５とが連通する。また、高圧通路１５ｂには、オリフィス１５ｄが設けられている。

制御弁１５ｃは低圧通路１５ａに設けられている。この制御弁１５ｃは、吸入室３３内の圧力に基づき、低圧通路１５ａの開度を調整することが可能となっている。

この圧縮機では、図１に示す吸入口２５０に対して蒸発器に繋がる配管が接続されるとともに、吐出口に対して凝縮器に繋がる配管が接続される。凝縮器は配管及び膨張弁を介して蒸発器と接続される。これらの圧縮機、蒸発器、膨張弁、凝縮器等によって車両用空調装置の冷凍回路が構成されている。なお、蒸発器、膨張弁、凝縮器及び各配管の図示は省略する。

以上のように構成された圧縮機では、駆動軸３が回転することにより、斜板５が回転し、各ピストン９が各シリンダボア２１ａ内を往復動する。このため、圧縮室５７がピストンストロークに応じて容積を変化させる。このため、蒸発器から吸入口２５０によって斜板室２５に吸入された冷媒は、吸入通路３９から吸入室３３を経て圧縮室５７内で圧縮される。そして、圧縮室５７内で圧縮された冷媒は、吐出室３５に吐出され、吐出口から凝縮器に吐出される。

この間、この圧縮機では、斜板５やラグプレート５１等に対して斜板５の傾斜角度を小さくするピストン圧縮力が作用する。そして、この圧縮機では、斜板５の傾斜角度を変更してピストン９のストロークを増減させることにより、容量制御を行うことが可能である。

具体的には、制御機構１５において、図２に示す制御弁１５ｃが低圧通路１５ａの開度を大きくすれば、圧力調整室３１内の圧力、ひいては制御圧室１３ｃ内の圧力が吸入室３３内の圧力とほぼ等しくなる。このため、斜板５に作用するピストン圧縮力によって、図１に示すように、アクチュエータ１３では、制御圧室１３ｂの容積が減少し、可動体１３ａが回転軸心Ｏ方向で斜板５側からラグプレート５１側に向かって移動する。そして、可動体１３ａの前端側がシリンダ室５１ａ内に進入する。

また同時に、この圧縮機では、斜板５は自身に作用するピストン圧縮力及び復帰ばね３７の付勢力により、第１斜板アーム５ｅが回転軸心Ｏから遠隔するように、第１摺動面５４ａを内周縁５４１側から外周側に向かって摺動する。同様に、第２斜板アーム５ｆも第２摺動面５４ｂを内周縁５４２側から外周側に向かって摺動する。つまり、図５に示すように、第１、２被案内面５２０、５２１は、第１、２摺動面５４ａ、５４ｂをそれぞれ第２位置Ｐ２側から第１位置Ｐ１側に向かって摺動する。

このため、図１に示すように、斜板５では、上死点位置Ｔをほぼ維持しつつ、下死点側が時計回り方向に揺動する。こうして、この圧縮機では、駆動軸３の回転軸心Ｏに対する斜板５の傾斜角度が増大する。これにより、この圧縮機では、ピストン９のストロークが増大し、駆動軸３の１回転当たりの吐出容量が大きくなる。なお、図１に示す斜板５の傾斜角度がこの圧縮機における最大傾斜角度である。

そして、この圧縮機では、斜板５が最大傾斜角度にある際、図５の破線で示すように、第１被案内面５２０は、第１位置Ｐ１において第１案内面５４ａと線接触する。また、第２被案内面５２１は、第１位置Ｐ１において第２案内面５４ｂと線接触する。この際の第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２の大きさは、共に等しく、かつ、変化する第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２のうちの最大幅となっている。このように第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２が最大幅となる状態では、第１被案内面５２０が第１案内面５４ａに全て当接し、第２被案内面５２１が第２案内面５４ｂに全て当接する。

一方、図２に示す制御弁１５ｃが低圧通路１５ａの開度を小さくすれば、圧力調整室３１の圧力が大きくなり、制御圧室１３ｃ内の圧力が大きくなる。このため、図６に示すように、アクチュエータ１３では制御圧室１３ｂの容積が増大し、可動体１３ａがラグプレート５１から遠隔しつつ、斜板５側に向かって回転軸心Ｏ方向に移動する。

これにより、この圧縮機では、作用部１３４が凸部５ｇを斜板室２５の後方に向かって押圧する。このため、第１斜板アーム５ｅが回転軸心Ｏに近接するように、第１摺動面５４ａを外周側から内周縁５４１側に向かって摺動する。同様に、第２斜板アーム５ｆも第２摺動面５４ｂを外周側から内周縁５４２側に向かって摺動する。つまり、図５に示すように、第１、２被案内面５２０、５２１は、第１、２摺動面５４ａ、５４ｂをそれぞれ第１位置Ｐ１側から第２位置Ｐ２側に向かって摺動する。

このため、図６に示すように、斜板５では、上死点位置Ｔをほぼ維持しつつ下死点側が反時計回り方向に揺動する。こうして、この圧縮機では、駆動軸３の回転軸心Ｏに対する斜板５の傾斜角度が減少する。これにより、この圧縮機では、ピストン９のストロークが減少し、駆動軸３の１回転当たりの吐出容量が小さくなる。また、傾斜角度が減少することにより、斜板５は復帰ばね３７に当接する。なお、図６に示す斜板５の傾斜角度がこの圧縮機における最小傾斜角度である。

そして、この圧縮機では、斜板５が最小傾斜角度にある際、図５の破線で示すように、第１被案内面５２０は、第２位置Ｐ２において第１案内面５４ａと線接触する。また、第２被案内面５２１は、第２位置Ｐ２において第２案内面５４ｂと線接触する。この際の第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２の大きさは、共に等しく、かつ、変化する第１、２摺接幅のＳ１、Ｓ２うちの最小幅となっている。

図４に示すように、この圧縮機では、ラグプレート５１の中心にシリンダ室５１ａが形成されているとともに、ラグプレート５１に対し、径方向の外周側から各内周縁５４１、５４２側に向かって延びる略矩形状の第１、２案内面５４ａ、５４ｂが形成されている。

そして、この圧縮機では、斜板５が最大傾斜角度と最小傾斜角度との間で変位するに当たり、図５に示すように、第１、２被案内面５２０、５２１が第１、２摺動面５４ａ、５４ｂをそれぞれ第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間で摺動する。ここで、この圧縮機の第１、２案内面５４ａ、５４ｂでは、内周園５４１、５４２側のおよそ１／４の部分から第２位置Ｐ２に向かうに連れて、第１、２被案内面５２０、５２１がそれぞれ線接触する第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２が小さくなる。そして、このように第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２が小さくなる状態では、第１、２被案内面５２０、５２１の一部が第１、２案内面５４ａ、５４ｂにそれぞれ当接する一方、第１、２被案内面５２０、５２１のうち、第１、２案内面５４ａ、５４ｂに当接しない部分は、シリンダ室５１ａ側に位置して、シリンダ室５１ａを臨む状態となる。

このように、この圧縮機では、ラグプレート５１において、シリンダ室５１ａと第１、２案内面５４ａ、５４ｂとが重なるように形成し、第１、２案内面５４ａ、５４ｂの各内周縁５４１、５４２をシリンダ室５１ａによって形成させている。これにより、この圧縮機では、この圧縮機では、スラスト軸受５５よりピストン９側にシリンダ室５１ａを位置させることなく、シリンダ室５１ａが第１、２案内面５４ａ、５４ｂと重なる分だけ、シリンダ室５１ａを大径化することが可能となっている。このため、この圧縮機では、制御圧室１３ｂを大径化することができる。これにより、この圧縮機では、制御圧室１３ｂ内の圧力を過剰に高くすることなく、大きな推力で可動体１３ａを移動させることが可能となっている。こうして、この圧縮機では、車両の運転状況に応じて素早く傾斜角度を変更することができる。

また、この圧縮機では、第１、２案内面５４ａ、５４ｂが上記のような形状であることから、斜板５の傾斜角度が最大値のおよそ１／４の傾斜角度となるまでは、第１、２被案内面５２０、５２１が第１位置Ｐ１における第１、２接触幅Ｓ１、Ｓ２と同じ幅の長さのまま、第１、２案内面５４ａ、５４ｂをそれぞれ摺動する。この圧縮機では、最大傾斜角度のおよそ１／４のとなる傾斜角度を設定角度として設定している。

これにより、この圧縮機では、斜板５の傾斜角度が最大値である場合の他、傾斜角度が設定角度となるまでは、第１、２被案内面５２０、５２１と第１、２案内面５４ａ、５４ｂとにおける第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２がそれぞれ最大幅となる。このため、最大傾斜角度から設定角度まで間にリンク機構７に作用する大きなスラスト力について、第１、２案内面５４ａ、５４ｂと第１、２斜板アーム５ｅ、５ｆとで十分に支持することが可能となっている。

一方、この圧縮機では、斜板５の傾斜角度が設定角度未満である状態では、リンク機構７に作用するスラスト力も小さくなる。このため、斜板５の傾斜角度が設定角度から最小値となるまで、徐々に第１、２被案内面５２０、５２１の第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２をそれぞれ小さくしても、第１、２案内面５４ａ、５４ｂと第１、２斜板アーム５ｅ、５ｆとで、スラスト力を十分に支持することが可能となっている。

特に、この圧縮機では、第１、２案内面５４ａ、５４ｂ及び第１、２斜板アーム５ｅ、５ｆについて、それぞれ、上死点面Ｘを跨いで対をなしている。このため、この圧縮機では、スラスト力が上死点面Ｘを跨いで二分される。これにより、この圧縮機では、優れた耐久性を発揮できる。

したがって、実施例の圧縮機は、十分な制御性を発揮するとともにスラスト力を十分に支持し、かつ、短軸化を実現可能である。

また、この圧縮機では、斜板５の傾斜角度が設定角度から最小値となるまで、第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２が徐々に小さくなる。これにより、この圧縮機では、斜板５の傾斜角度が設定角度となることを境に第１、２摺接幅Ｓ１、Ｓ２が最大幅から最小幅へ段階的に小さくなる場合と比較して、スラスト力を好適に支持することが可能となっている。

さらに、この圧縮機では、第１、２駆動アーム５３ａ、５３ｂについても上死点面Ｘを跨いで対をなしている。このため、この圧縮機では、これら第１、２駆動アーム５３ａ、５３ｂによって、第１、２斜板アーム５ｅ、５ｆの第１駆動伝達面５２２、５２３、ひいては、斜板５に対して駆動軸３の回転を好適に伝達することが可能となっている。

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

本発明は空調装置等に利用可能である。

１…ハウジング
３…駆動軸
３ａ…軸路（制御通路）
３ｂ…径路（制御通路）
５…斜板
５ｅ…第１斜板アーム（支点部材）
５ｆ…第２斜板アーム（支点部材）
７…リンク機構
９…ピストン
１１ａ、１１ｂ…シュー（変換機構）
１３…アクチュエータ
１３ａ…可動体
１３ｂ…制御圧室
１５…制御機構
１５ａ…低圧通路（制御通路）
１５ｂ…高圧通路（制御通路）
１５ｃ…制御弁
２１ａ…シリンダボア
２５…斜板室
３３…吸入室
３５…吐出室
５１…ラグプレート（ラグ部材）
５１ａ…シリンダ室
５３ａ…第１駆動アーム
５３ｂ…第２駆動アーム
５４ａ…第１案内面
５４ｂ…第２案内面
５５…スラスト軸受
５１０…挿通孔
５２０…第１被案内面
５２１…第２被案内面
５４１、５４２…内周縁
Ｏ…回転軸心
Ｔ…上死点位置
Ｘ…上死点面

Claims (5)

1. 吸入室、吐出室、斜板室及びシリンダボアが形成されたハウジングと、前記ハウジングに回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転によって前記斜板室内で回転可能な斜板と、前記駆動軸と前記斜板との間に設けられ、前記駆動軸の回転軸心に直交する方向に対する前記斜板の傾斜角度の変更を許容するリンク機構と、前記シリンダボアに往復動可能に収納されたピストンと、前記斜板の回転により、前記傾斜角度に応じたストロークで前記ピストンを前記シリンダボア内で往復動させる変換機構と、前記傾斜角度を変更可能なアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する制御機構とを備え、
   前記リンク機構は、前記斜板室内で前記駆動軸に固定され、前記斜板と対向するラグ部材と、前記ラグ部材から前記駆動軸の回転が伝達される斜板アームとを有し、
   前記ラグ部材には、前記駆動軸が挿入される挿入孔と、前記挿入孔を囲うように前記斜板側から凹設されたシリンダ室と、前記斜板アームを案内する案内面とが形成され、
   前記案内面は、前記シリンダ室が内周縁の少なくとも一部を形成し、前記内周縁から外周側に向かって延び、
   前記斜板アームには、前記傾斜角度が小さくなるのに伴い、前記案内面を前記外周側から前記内周縁に向かって前記駆動軸の径方向に摺動する被案内面が形成され、
   前記アクチュエータは、前記ラグ部材と、前記ラグ部材と前記斜板との間に配置され、前記シリンダ室内を移動可能な可動体と、前記シリンダ室と前記可動体との間に設けられ、内部の圧力によって前記可動体を移動させる制御圧室とを有し、
   前記案内面と前記被案内面との間には、前記斜板アームの移動方向と垂直な方向において摺接幅が定義され、
   前記摺接幅は、前記傾斜角度が最大時に最大幅となり、前記傾斜角度が最小時には前記被案内面の一部が前記シリンダ室に臨むことにより最小幅となることを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
2. 前記傾斜角度は最大値よりも小さい設定角度が設定され、
   前記摺接幅は、前記傾斜角度が最大値から前記設定角度までは前記最大幅であり、前記傾斜角度が前記設定角度未満となれば前記最大幅よりも小さくなる請求項１記載の容量可変型斜板式圧縮機。
3. 前記案内面は、前記傾斜角度が前記設定角度未満であるときに前記摺接幅が徐々に小さくなるように形成されている請求項２項記載の容量可変型斜板式圧縮機。
4. 前記設定角度は、前記傾斜角度の最大値の１／４〜１／２で設定されている請求項２又は３記載の容量可変型斜板式圧縮機。
5. 前記案内面は、前記斜板の上死点位置と前記回転軸心とで形成される上死点面を跨いで対をなす第１案内面及び第２案内面からなり、
   前記被案内面は、前記第１案内面を前記径方向で摺動する第１被案内面と、前記第２案内面を前記径方向で摺動する第２被案内面とからなり、
   前記斜板アームは、前記第１被案内面が形成された第１斜板アームと、前記第２被案内面が形成された第２斜板アームとからなる請求項１乃至４のいずれか１項記載の容量可変型斜板式圧縮機。

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