JPH01219363A - 可変容量式斜板型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は斜板型圧縮機の容量制御に関するもので、例え
ば自動車空調装置用の冷媒圧縮機として使用して有効で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは、先に可変容量式斜板型圧縮機として、シ
ャフトにより回転駆動される斜板が、スプールの軸方向
移動に応じてその傾斜角度が減少し、それによりピスト
ンのストロークを可変するという構成を提案した。すな
わち、斜板がシャフトに対し傾斜可能かつシャフト軸方
向に変位可能に取付けられており、斜板の傾斜角度と中
心位置が連動して変位するようにした。

このような可変容量式斜板型圧縮機では、一方の作動室
では斜板傾斜角変化に応じてデッドボリュームの大幅増
加があるものの、他方の作動室ではデッドボリュームの
大幅増加を伴うことがな（、徐々に容量を低下できるこ
とになる。

第２図はこの本発明者らが先に提案した可変容量式斜板
型圧縮機を示す断面図である。この例においてはスプー
ル３０の変位に応じて斜板１０が傾斜角度を変える。さ
らに斜板１０はスプールの球面支持部４０５と傾斜可能
に連結しているため、スプール３０の変位に応じて斜板
１０の傾斜角度が可変されることになる。従ってこの圧
縮機では制御圧室２００内の圧力を制御することにより
スプール３０の位置を変位し、それにより圧縮機の吐出
容量が連続的に可変制御できる。

しかしながら、本発明者らがさらに実験検討を行ったと
ころ、制御圧室２００内の圧力と圧縮機吐出容量とが常
にｌ；１の関係で対応するものとはならないことが認め
られた。

第８図は第２図図示圧縮機における制御圧室２００内の
圧力Ｐｃと吐出容量との関係を示すグラフである。この
図に示すように制御状態はヒステリシスループを描くこ
とが認められる。例えば、圧縮機吐出容量をＣ１にする
際に歩容量から吐出容量を漸増させる場合には制御圧室
２００内圧力をＰｃ、まで上昇させなければならない。

逆に大容量から歩容量へ漸減させる場合には制御圧室２
００内の圧力をＰｃ、まで低下させなければならない。

そのように大きなヒステリシスがある場合には、圧縮機
の正確な吐出容量が困難なものとなる。

本発明は上記点に鑑みて案出されたもので、本発明者ら
が先に提案した可変容量式斜板型圧縮機において、制御
圧室内圧力とその圧力に対応する圧縮機吐出容量との制
御をより良好にすることを目的とする。

〔構成および作動〕

上記目的を達成するため、本発明の圧縮機では、シャフ
トに対して斜板を揺動可能に支持する支持部と、この支
持部をシャフトの軸方向に変位させるスプールとを備え
、さらに容量変更時の斜板の回動を滑らかにするために
、支持部と斜板との間をピン支持構造とする。

すなわち、支持部もしくは斜板のいずれか一方にピン状
の突起を設け、かつ他方にこのピン状の突起が係合する
孔を設け、さらにピン状突起と孔との間には滑動部材を
配設するという構造を採用する。

このように本発明において滑動部材を介して斜板と支持
部をピン結合するため、支持部における摩擦力が大幅に
低減でき、容量可変制御の際のヒステリシスを小さ（す
ることができる。

〔実施−〕

以下本発明の一実施例を図に基づいて述べる。

第１図は可変容量式斜板型圧縮機の縦断面図である。ア
ルミニウム合金製のフロントハウジング４゜フロントサ
イドプレート８．吸入弁９．フロントシリンダブロック
５．リアシリンダブロック６゜吸入弁１２．　　リアサ
イドプレート１１及びリアハウジング１３はスルーボル
ト１６によって一体的に固定された圧縮機の外殻を成し
ている。シリンダブロック５．６には第３図に示すよう
にシリンダ６４（６４１〜６４５）が夫々５ケ所、各シ
リンダ６４が互いに平行になるように形成されている。

図示しない自動車走行用エンジンの駆動力を受けて回転
するシャフト１はベアリング３及びベアリング１４を介
してそれぞれフロントハウジング４及びリアシリンダブ
ロック６に回転自在に軸支されている。また、シャフト
１に加わるスラスト力（図中左方向へ働く力）はスラス
ト軸受１５を介してフロントシリンダブロック５で受け
、止め輪によりシャフト１の図中右方向への動きを規制
している。尚、止め輪はシャフト１に形成された環状溝
によって係止されている。

スライド部４０はベアリング１４を介してスプール３０
に回転自在に軸支されている。スライド部４０に働くス
ラスト力（図中右方向へ働く力）はスラスト軸受１１６
を介してスプール３０で受け、環状係止部１７によりリ
アシャフト４０がスプール３０から外れるのを防いでい
る。尚、この係止部１７はリアシャフト４０外表面に形
成されている。スプール３０はリアシリンダブロック６
の円筒部６５及びリアハウジング１３の円筒部１３５内
に軸方向摺動可能に配されている。

第４図はスライド部を示す斜視図である。図のようにス
ライド部を円筒状をした本体４０１とこの本体により外
方向に突出している２本のピン４０２を有する。なおこ
のピン４０２は対向する位置に配設され、かつピンの中
心軸は本体４０１の軸線と直交する。本例において本体
４０１はシャフト１上に摺動自在に配設されるため、そ
の内径はシャフト１の外径とほぼ同等となっている。本
例においてこの本体の内径は３０ｍ程度である。

またピンは線弾力に充分耐え得るようその直径が１２ｍ
程度となっている。

さらにピン４０２上には滑動部材、そしてブツシュ４０
３が取付けられている。“このブツシュ４０３は摺動性
に冨んだ材料を含んで作られ、例えば燐青銅やテフロン
コーティングした炭素鋼等よりなる。

第５図はスライド部４０が斜板１０に組みつけられた状
態を示す断面図である。また第６図は第５図のＶｌ−Ｖ
ｌ線に沿う矢視断面図である。この第５図および第６図
はより明らかなように、ピン４０２は斜板ｌＯと同一平
面上に配設される。すなわち斜板ｌＯには係止溝１００
２が形成されており、この係止溝１００１内にピン４０
２が挿入されその状態で係止板１００２で覆われる。還
元すれば、係止板１００２と係止溝１００１とによりピ
ン４０２が嵌合する嵌合孔が形成される。

また、第５図より明らかなように斜板１０のシャフト１
側面にはスリット１０５が形成されており、シャフト１
の斜板１０側端面には平板部１６５が形成されている。

そして、平板部１６５がスリブ）１０５内壁に面接触す
るようにして配されることにより、シャフト１に与えら
れた回転駆動力を斜板１０に伝えるものである。

また、斜板１０両面側にはシュー１８及びシュー１９が
摺動自在に配設されている。一方、フロントシリンダブ
ロック５のシリンダ６４及びリアシリンダブロック６の
シリンダ６３内にはピストン７が摺動可能に配されてい
る。上述のようにシュー１８及び１９は斜板１０に対し
、摺動自在に取り付けられている。またシュー１８及び
１９はピストン７の内面に対し、回転可能に係合してい
る。従って、斜板１０の回転を伴う揺動運動は、このシ
ュー１８及び１９を介しピストンに往復運動として伝達
される。尚、シュー１８．１９は斜板１０上に組み付け
られた状態で、外面が同一球面上にくるように形成され
ている。

前記シャフト１の平板部１６５には長溝１６６が設けら
れており、また、斜板１０にはピン通し孔１０６，１０
８が形成されている。シャフト１の平板部１６５は斜板
１０のスリット１０５に配された後、ピン８０及び止め
輪によりピン通し孔１０６．１０８とシャフト１の長溝
１６６とに係止される。この長溝１６６内のピン８０の
位置により斜板の傾きが変わるのであるが、傾きが変わ
ると共に斜板中心（ピン４０２支持部）の位置も変わる
。すなわち、第１図中右側の第２作動室６０においては
、斜板１０の傾きが変わってピストン７のストロークが
変化しても、ピストン７の作動室６０側の上死点は殆ど
変わらずデッドボリュームの増加が実質的に生じないよ
うに長溝１６６が設けられている。一方、図中左方向の
作動室５０では斜板の傾きが変わると共にピストン７の
上死点は変化するため、デッドボリュームも変化する。

本例では上述したように斜板１０の傾斜角が変動しても
、ピストン７の作動室６０側の上死点位置が変動しない
ような形状に長溝１６６が形成されている。従ってこの
長溝１６６は厳密には曲線状となるが、実際の形成に当
たってはほぼ直線の長溝で近似できることになる。さら
に本例では長溝１６６の形成により平板部１６５の形状
が過大となることがないように、長溝１６６はシャフト
１の軸線上に配設されている。このように長溝１６６を
シャフト１の軸線上に形成し、平板部１６５を小型化す
ることは平板部１６５がピストン７の内側に配設される
タイプの斜板型圧縮機においては特に有効である。

図中符号２１は軸封装置であり、シャトフ１を伝って冷
媒ガスや潤滑オイルが外部へ洩れるのを防いでいる。図
中符号２４は作動室５０．６０に開口し、吐出室９０．
９３と連通ずる吐出口であり、この吐出口２４は、吐出
弁２２によって開閉される。吐出弁２２は弁押さえ２３
と共に図示しないボルトによりフロントサイドプレート
８及びリアサイドプレート１１に固定されている。図中
符号２５は作動室５０．６０と吸入室７２．７４とを連
通ずる吸入口で、吸入弁９及び吸入弁１２によって開閉
される。

図中符号５００は制御圧空間２００内圧力を制御するた
めの制御弁であり、制御弁５００の一方は低圧導入通路
９７によりリア側の吸入空間７４と結ばれている。また
、他方は制御圧通路９８を介して制御圧室２００と結ば
れている。

第１図中フロント側の吐出空間９０は、シリンダブロッ
ク５に形成された図示しない吐出通路により吐出ポート
に導かれ、又、リア側の吐出空間９３はシリンダブロッ
ク６に形成された吐出通路により吐出ポートに導かれて
いる。両吐出ポートは外部配管により連結されるため、
吐出空間９０と吐出空間９３内圧力は同一圧力である。

またフロント側の吸入空間７２は吸入通路７１によりハ
ウジング中央部に形成された吸入空間７０に導かれ、同
様にリア側の吸入空間７４も吸入通路７３により吸入空
間７０に導かれている。

上記構成により圧縮機の作動について述べる。

図示しない電磁クラッチが接続され、シャフト１にエン
ジンからの駆動力が伝えられると圧縮機は起動する。

起動時には圧縮機内部で圧力差が生じないため、この状
態においては、スプール３０の前後で圧力差が生じなく
なっている。すなわち、起動時においてはスライド部４
０を介して斜板１０を傾斜させる方向には荷重が加わっ
ていない。

このような状態でシャフト１が回転を開始すると、シャ
フトｌの回転は斜板１０を介してピストン７を往復駆動
することになる。このピストン７の往復移動に伴い作動
室５０．６０内で冷媒の吸入、圧縮、吐出が行われるこ
とになる。

ただこの場合、リア側の作動室６０とフロント側の作動
室５０との圧力差に基づ（力がピストン７およびシュー
１８．１９を介して斜板１ｏに加わることになる。特に
斜板１０は球面支持部４゜５によって揺動自在に支持さ
れており、かつスリット１０５と平板部１６５との嵌合
によりシャフト１の回転力を受けるようになっているた
め、ピストン７に加わる力が斜板１０の傾斜角を減少さ
せる方向にモーメントとして作動することになる。

例えば第３図に軸線Ｘ上に伝導ピン８０が位置している
状態では、第１シリンダ空間６４１に配設されているピ
ストンからは斜板１０に対し傾斜角を変動させるモーメ
ントは発生しない。しかしながら第２乃至第５のシリン
ダ空間６４２，６４３．６４４．６４５に配設されたピ
ストン７からは、斜板１０の傾斜角を減少させる方向に
回転モーメントが発生する。この回転モーメントＦｉＸ
Ｒｉは、ピン８０周りに生ずるモーメントＦｐｍＸＲに
よって受けられることになる（第７図図示）。

またこのピストン７により発生する回転モーメントは、
球面支持部４０５に対しＦｂｘの押圧力を加えることに
なる。

すなわち、スプール３０の前後に差圧がない状態では、
スライド部４０およびスプール３０が図中右方向に変位
する。その結果、斜板１０はその傾斜角を小さくする。

ただ、斜板１０はシャフト１の長溝１６６に伝導ピン８
０によって規制されているため、斜板１０は傾きを減少
すると共に、斜板１０の中心にあるピン４０２に対し図
中左方向に力を与え、ピン４０２を右方向へ移動させる
。

ピン４０２を介してスライド部４０に働く図中右方向の
力はスラスト軸受１１６を介してスプール３０に伝えら
れ、スプール３０はリアハウジング１３の底部に当たる
まで移動する。この状態は圧縮機の吐出容量が最小とな
る状態である。

そして、図示されない吸入ボート（冷凍サイクルの蒸発
気につながる）より吸入される冷媒ガスは、中央部の吸
入空間７０へ入り、次いで吸入通路７３を通り、リア側
の吸入室７４へ入る。その後、ピストン７の吸入行程に
おいて、吸入弁１２を介して吸入口２５より作動室６０
内へ吸入される。吸入された冷媒ガスは圧縮行程で圧縮
され、所定圧まで圧縮されれば吐出口２４より吐出弁２
２を押し開いて吐出室９３へ吐出される。高圧の冷媒ガ
スは吐出通路を通り、吐出ポートより冷凍サイクルの図
示しない凝縮器に吐出される。

この際、フロント側の第１の作動室５０はデッドボリュ
ームが大きいため、リア側の第２作動室６０よりも圧縮
比が小さく、第１作動室５０内の冷媒ガスの圧力が吐出
空間９０内圧力（リア側第２作動室６０の吐出圧力が導
かれている）よりも低く、フロント側第１作動室５０で
の冷媒ガスの吸入、吐出作用は行われない。

圧縮機の起動時には、上述したように圧縮機吐出容量は
最小容量となる。しかしこのように吸入圧力が吐出圧と
均圧している状態では、吸入圧室７４内の冷媒圧力の絶
対圧力も設定圧より高くなっている。そのため低圧導入
通路９７を配して圧力室５０１に導入される圧力はスプ
リング５０２の設定圧より高く、ダイヤフラム５０３を
第１図中上方に変位させる。その結果弁体５０４はスプ
リング５０５の付勢力により弁座５０６に当接する。

同様に圧縮機作動後においても冷凍サイクルより要求さ
れる能力が高い状態では圧縮機の吸入室７４内圧力が高
くなることが知られている。これは冷凍サイクルの蒸発
器でのスーパーヒートによるもので、このように圧縮機
に吸入される冷媒の圧力が高（なれば、前述した起動時
と同様に圧力室５０１内の圧力がスプリング５０２の設
定圧より高（なり、ダイヤフラム５０３を図中上方向に
押し上げる。

従って圧縮機に要求される能力が高い場合には弁体５０
４が弁座５０６に当接し、信号圧通路９８が遮断される
。−力制御圧室２００は高圧導入通路９６を介して吐出
室９３と導通している。そのため、吐出室９３内の高圧
は絞り９９を介して制御圧室２００内に漸次導入される
ことになる。

それにより制御圧室２００内の圧力は漸増する。

そのため、スプール３０に対し、圧力室により第１図中
左方向へ働く力（制御王室２００と吸入空間７４との圧
力差による）は圧縮機の回転に伴い次第に上昇する。そ
して、この力が前述したスライド部４０を図中右方向へ
押す力に打ち勝つと、スプール３０は次第に図中左方向
へ移動し始める。

そしてシャフト１の長溝１６６と伝動ピン８０の作用に
より斜板１０はその回転中心（ピン４０２部分）を図中
左方向へ移動しつつその傾きを大きくしてゆく。更に制
御圧室２００内圧力が上がってゆくと、スプール３０は
その肩部３０５がリアサイドプレート１１に当たるまで
図中左方向へ移動し、最大容量状態を実現する。それが
第１図の状態である。第１図の状態では、図示されない
吸入ボートより吸入される冷媒ガスは中央の吸入空間７
０に入り、吸入通路７１及び７３を通ってそれぞれ吸入
室７２及び７４へ流入する。そして、吸入行程では吸入
口２５より吸入弁９及び１２を介して、それぞれ作動室
５０及び６０へ入り、次いでピストン７の変位と共に圧
縮され、吐出口２４より吐出弁２２を介して、それぞれ
吐出空間９０及び９３へ入り、吐出通路を通り吐出ポー
トより吐出され、外部配管で合流するものである。この
状態では作動室５０及び６０共に冷媒ガスの吸入、吐出
作用を行っている。

その後冷凍サイクルから要求される圧縮機吐出容量が減
少してくると、それに応じて圧縮機に吸入される冷媒の
圧力も低下する。これは冷凍サイクルの蒸発器における
スーパーヒートの減少、冷凍サイクルの膨張弁の絞り量
増加等による。

この状態では低圧導入通路９７を介して圧力室５０１に
導入される冷媒圧力は低下してくる。それに応じスプリ
ング５０２の設定圧力が勝り、ダイヤフラム５０３を図
中下方向に押し下げる。その結果弁体５０４が弁座５０
６から離脱し、信号圧通路９８と低圧導入通路９７とが
導通することになる。これにより制御圧室２００内の圧
力は、吸入王室７４側に逃がされる。最もこの状態でも
信号圧通路２００は高圧導入通路９６を介し、吐出圧室
９３と連通しているが、高圧導入通路９６途中には絞り
９９が形成されているため、吐出圧室９３から制御圧室
２００に導入される冷媒の量は、制御圧室２００より吸
入圧室７４側に逃がされる冷媒の量に比べて少ないもの
となる。その結果、スプール３０の前後に生ずる圧力差
が減少し、スプールは上述した始動時の説明と同様の圧
力状態により第１図中右側に変位する。

すなわち本例の圧縮機では圧縮機吸入冷媒の圧力に応じ
てスプール３０が連続的に変位し、それにより圧縮機の
吐出容量も連続的に変化することになる。

しかも本例の圧縮機では、スプールの変位がスライド部
４０を介して斜板１０に伝達されるが、その伝達部での
摺動摩擦は極めて少ないものとなっている。スライド部
４０の変位は、具体的にはピン４０２およびブツシュ４
０３を介し斜板１０に伝達される。ブツシュ４０３は摺
動性が極めて良好な材料よりなるため、ブツシュ４０３
と斜板１０との間での摩擦は小さなものとなる。

さらに本例の圧縮機では、伝動ピン８０にはベアリング
９０９が取付けられており、このベアリング９０９を介
してスリット１０５のピン通し孔１０６．１０８に支持
される構造となっている。

そのため、スプールの変位を受けて斜板１０がこの傾斜
角を変化する際、伝動ピン８０周りにおける摩擦力も極
めて小さなものとなる。その結果、スプール３０の変位
が斜板１０のケース角変化に円滑に伝達され、圧縮機吐
出量の連続的変化は確実に制御される。

第９図は、スライド部４０と斜板１０との係合を第１図
図示のようにピン４０２およびブツシュ４０３を用いて
行ったものと、第２図図示圧縮機のように球面支持部４
０５を用いて行ったものとの制御ヒステリシスを比較し
たものである。図中破線Ａは球面支持部を用いたもので
ヒステリシスを示し、実線ＢはＰ支持構造のものを示す
。この第９図より明らかなように、本例のごと（ピン支
持構造を用いれば、３０％程度摩擦力を小さ（すること
が確かめられた。

なお、上述の例では、スライド部４０の変位を斜板１０
に伝達する際の滑動部材としてブツシュ４０３を用いた
が、他にベアリング等を用いてもよいことはもちろんで
ある。この滑動部材にはピストン７の反力として最大３
００ｋｇ程度の荷重が加わるので、その荷重に耐え得る
ベアリングを使用する必要がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の圧縮機では、スプールの変
位を支持部を介して斜板に伝達する際に、斜板との連結
部に滑動部材を配置したため、スプールの変位を掻めて
良好に斜板傾斜角変化に伝達することができる。

その結果スプールに加わる荷重の変位に対応して斜板傾
斜角を確実に変位させることができ、圧縮機の吐出容量
制御がより正確なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明圧縮機の一実施例を示す断面図、第２図
は本発明者らが先に提案した圧縮機を示す断面図、第３
図は第１図図示圧縮機のシリンダ空間を示す断面図、第
４図は第１図図示圧縮機のスライド部を示す斜視図、第
５図は第１図図示圧縮機のスライド部と斜板結合部を示
す断面図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線に沿う断面図
、第７図は第１図図示圧縮機の荷重状態を示す説明図、
第８図は第２図図示圧縮機における制御ヒステリシスを
示す説明図、第９図は第１図図示圧縮機と第２図図示圧
縮の制御ヒステリシスの変化を示す説明図である。 １・・・シャフト、７・・・ピストン１０・・・斜板９
，３０・・・スプール、４０・・・スライド部、４０２
・・・ピン。 ４０３・・・ブツシュ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部にシリンダ室を有するシリンダブロックと、 このシリンダブロック内に回転自在に支持されたシャフ
   トと、 このシャフトに揺動可能に連結し、シャフトと一体回転
   する斜板と、 前記シリンダ室内に摺動自在に配設され、前記斜板の揺
   動運動を受けて前記シリンダ室内を往復移動するピスト
   ンと、 このピストンの両側の端部のそれぞれに前記シリンダ室
   内面との間で形成され、流体の吸入、圧縮、吐出を行な
   う作動室と、 前記シャフトに対し前記斜板を揺動可能に支持する支持
   部と、 この支持部を前記シャフトの軸方向に変位させるスプー
   ルとを備え、 前記支持部および前記斜板のいずれか一方にピンを形成
   し、他方にこのピンと係合する係合孔を形成し、 さらに前記ピンと前記係合孔との間に滑動部材を備える
   ことを特徴とする可変容量式斜板型圧縮機。
2. （２）前記スプールのうち前記支持部と反対側の部位に
   、内部圧力に応じて前記スプールを前記シャフトの軸方
   向に変位させる制御圧室を形成し、この制御圧室に供給
   される信号圧力に応じて、前記スプールが前記斜板の中
   心点位置を前記シャフトの軸方向に変位させるとともに
   、前記斜板の傾斜角を変位させるべく移動する請求項１
   記載の可変容量式斜板型圧縮機。
3. （３）前記滑動部材はブッシュであることを特徴とする
   請求項１もしくは２記載の可変容量式斜板型圧縮機。
4. （４）前記滑動部材はベアリングであることを特徴とす
   る請求項１もしくは２記載の可変容量式斜板型圧縮機。