JPH028153B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧縮機等として使用される揺動板式ピ
ストンポンプに関し、特にピストンロツドを回転
揺動する揺動板に密接追従させる構造に関する。

駆動軸と、該駆動軸の周囲に該駆動軸と軸線を
平行にして並列された複数のシリンダと、各々対
応するシリンダ内を往復動するピストンと、駆動
軸に係合し揺動回転する揺動板と、揺動板上に摺
動自在に配されたシリンダに対応するシユーと、
各々対応するピストンに固定され且つ対応するシ
ユーと球面結合するピストンロツドとを有する可
変容量流体ポンプは、例えばアメリカ特許No.
4157233号に提案されている。この提案に係るポ
ンプに依れば、環形板状の保持部材が揺動板に同
心に、かつその摺動面に対し適宜の間隔をおいて
保持されている。この保持部材の外周部付近には
複数のピストンロツドに夫々対応した位置にくり
抜き孔が形成され、上記シユーはその胴部を対応
する上記くり抜き孔に遊嵌し、そのフランジ部を
保持部材と揺動板間に摺動自在に配され、揺動板
の回転に伴いシユーが保持部材のくり抜き孔の周
縁に案内されて揺動面上を摺動するようになつて
いる。この構成に依れば、ピストンロツドはピス
トンに固定されているので揺動板が傾斜した時
は、上死点又はその近傍位置にあるピストンと係
合するシユーは半径方向外方に偏位し、下死点又
はその近傍位置にあるピストンと係合するシユー
は半径方向内方に偏位する。このように傾斜位置
にある揺動板の回転に伴いシユーが揺動板の中心
に対し半径方向に移動するが、くり抜き孔の周縁
がシユーの胴部と当接してその半径方向の移動を
阻止しないようにするためにくり抜き孔を大きい
径としなければならない。くり抜き孔の径を大き
くすると、これに伴い該くり抜き孔を介してシユ
ーが抜き出るのを防止すべくシユーのフランジ部
の径も大きくする必要がある。このように従来の
構成では、シユーのフランジ部の寸法が大きくな
りその結果揺動板の径も大きくなり、ポンプ全体
のサイズが大型にならざるを得なくなり、例え
ば、車輌用空気調和装置の圧縮機に適用した場合
は車輌内の限られた収納スペース内への装着が困
難になる。第１図は上記、従来の揺動板式ピスト
ンポンプにおけるピストンシユーおよび揺動板の
結合構成を示すもので、揺動板１と同心に環状板
状の保持部材２が揺動板１に、そのＬ字断面の周
縁で揺動板１の外周を抱持して保持部材２に対す
る揺動板１の相対的回転を許すように保持されて
いる。この保持部材２は外周部付近にピストン３
に固定されたピストンロツド３ａに対応して円周
方向に並列して複数のくり抜き孔２ａが形成さ
れ、該くり抜き孔２ａはピストンロツド３ａの先
端に形成された球体３ｂに球面結合された複数の
シユー４の胴部４ａを遊嵌し、胴部４ａより大径
のフランジ部４ｂを保持し、シユー４を揺動板１
の摺動面１ａに摺動追従させるようにしている。

上記構造において、ピストンロツド３ａはピス
トン３に固定されているので、揺動板１が駆動軸
５に対して角度θ傾斜した状態で回転するにつ
れ、ピストンロツド３ａの軸線と揺動板１の摺動
面１ａとの交点は摺動面１ａ上にて楕円形の軌跡
Ｌを描く。この時シユー４はピストンの上死点位
置では上記楕円形の軌跡Ｌの更に外方向に球体３
ｂの球心Ａを中心として角度θ傾き、ピストン３
の下死点位置では同軌跡Ｌの内方向に球体３ｂの
球心Ａを中心として同じく角度θ傾く。即ち、上
死点位置のピストンと係合するシユー４はシユー
４の傾斜角θに対応する距離ｘだけ楕円形の軌跡
Ｌの外方向に偏位し、下死点位置のピストン３と
係合するシユー４は同じく距離ｘだけ楕円形の軌
跡Ｌの内方向に偏位する、これに対して保持部材
２は揺動板１と同心に保持されるから、保持部材
２のくり抜き孔２ａの最深部２ｂは、シユー４が
最も揺動板１の中心方向に偏位した時、その胴部
４ａがくり抜き孔２ａに干渉しないように、保持
部材２の中心からくり抜き孔２ａの最深部２ｂま
での距離ｒが決められる。一方揺動板１の中心か
ら最も離れて偏位するシユー４に対してもくり抜
き孔２ａの最外部が干渉しないためにくり抜き孔
２ａは大きな径ｄとなる。更に、このくり抜き孔
２ａからシユー４が抜け出さないためにシユー４
のフランジ部４ｂは機械的に必要とされる面積、
つまり、シユー４の耐摩耗性、潤滑性から必要と
される面積よりかなり大きく形成しなければなら
ない。しかるに、保持部材２は前述のように周縁
で揺動板１の外周縁を抱持しているので、大径の
シユー４１半径方向の運動を許すには揺動板１の
径も大きくしなければならず、このため、ポンプ
全体の半径方向の寸法が大きくならざるを得なか
つた。

本発明は上述の問題を鑑みてなされ、その目的
とする処は保持部材およびシユーの寸法を小さく
して全体に小型化することが可能な揺動式ピスト
ンポンプを提供することである。

本発明の別の目的は、シユーを揺動板に対して
極めて近接した状態、もしくは摺接した状態に常
に確実に保持するようにした揺動板式ピストンポ
ンプを提供することである。

上記目的を達成するため本発明は、シユーの揺
動板に対する摺接状態を保持する手段として、中
心に形成された中心孔と、外周部近傍に円周方向
に並列形成されシユーの胴部より若干大きい径の
複数のくり抜き孔とを有し、前記中心孔が駆動軸
に遊嵌されたリング状の第１の保持部材と、第１
の保持部材の中心孔を遊貫し、揺動板の中心孔に
抜け止めされて嵌合する軸方向筒部と、筒部と一
体に形成され、第１の保持部材の中心孔より大き
く、かつシユーの運動と干渉しない程度の外径を
有する半径方向のフランジ部とを有する第２の保
持部材とより構成し、第１の保持部材は、前記く
り抜き孔に対応するシユーの胴部を遊嵌し、シユ
ーの運動と共に揺動板の一側面に平行方向に運動
し、第２の保持部材がそのフランジ部で第１の保
持部材を保持し、第１の保持部材をしてシユーの
フランジ部が揺動板の前記一側面に対して摺動自
在でかつ密接状態を維持せしめるように構成され
る。

以下本発明の一実施例を第２図乃至第３図を参
照して説明する。円筒形のケース１１ａとシリン
ダヘツド１１ｂとが接合されてハウジング１１を
形成し、円筒形ケース１１ａはまた内部にシリン
ダブロツク１２を一体形成している。該シリンダ
ブロツク１２には駆動軸１３を中心として且つ該
駆動軸１３と軸線を平行にして円周方向に並列し
た複数のシリンダ１４が形成されている。駆動軸
１３はハウジング１１のほぼ中心軸線上にあつ
て、一端部が上記シリンダブロツク１２の中心孔
１２ａにおいてボールベアリング１５で支承さ
れ、他端部はケース１１ａの前部（第２図におい
て右方）を貫通し、軸端部にプーリ１７が嵌着さ
れている、該駆動軸１３には該軸上を前後に摺動
するスリーブ状のスライダ１８が嵌装されてお
り、該スライダ１８の外周には駆動軸１３に垂直
のトラニオンピン１９が植設されている。円板状
の揺動板２０はその中心孔２０ｂをスライダ１８
上に遊嵌され、上記トラニオンピン１９が該中心
孔２０ｂの内周面に穿設された孔（図示せず）に
嵌合して揺動板２０とスライダ１８とが係合し、
従つて揺動板２０はスライダ１８と共に中心部が
駆動軸１３上を移動し、かつ駆動軸１３に対して
トラニオンピン１９を中心として駆動軸方向に傾
動することができる。揺動板２０の一側面は図示
例では別体の高耐摩耗性の板部材２０ａで形成さ
れ、この板部材２０ａは揺動板２０の本体に貼着
又は摺動自在に取付けられている。

また、この揺動板２０には、その反シリンダブ
ロツク側にあつて且つシリンダ１４内の特定のピ
ストン２６′の軸心の延長線上の一点近傍に配置
されたピボツトピン２１がブラケツト２２を介し
て取付けられている。上記ピボツトピン２１は、
ボス部２３ａが駆動軸１３に結合されこれと一体
的に回転する腕部材２３に設けられた案内孔２４
に係合され、駆動軸１３の回転が揺動板２０に伝
えられると共に、揺動板２０はトラニオンピン１
９とピボツトピン２１を移動支点として傾動され
る。上記腕部材２３はケース１１ａに装着された
大型のボールベアリング２５に支承され、駆動軸
１３の前部は実質上腕部材２３を介して上記ボー
ルベアリング２５でケース１１ａに支承される形
になつている。腕部材２３のボス部２３ａの外周
にはケース１１ａに固定された軸シール装置１６
が嵌装されている。

一方シリンダブロツク１２に形成された同心円
上の複数のシリンダ１４には長円筒形のピストン
２６が夫々往復動自在に挿入され、該ピストン２
６の中心軸線上で且つ揺動板２０側に延出してピ
ストンロツド２７が固定され、その先端に球体２
７ａが形成されている。この球体２７ａには胴部
２８ａとフランジ部２８ｂとで形成されるシユー
２８の孔２８a′が揺動自在に球面結合されてい
る。ここで上記シユー２８を、回転しかつ揺動す
る揺動板２０の摺動面２０a′に密接追従させるた
めに、本発明では次のように構成する。即ち、第
２図の−線に沿う断面図を示す第３図に見ら
れるように、第１の保持部材２９は、各ピストン
ロツド２７の先端の球体２７ａに球面結合された
シユー２８に対応し（図では５シリンダのものを
示す）、シユー２８の胴部２８ａよりやや大径の
複数のくり抜き孔２９ａが外周部付近周方向に形
成され、中心部には駆動軸１３のスライダ１８及
び第２の保持部材３０を包囲してかなり大径の中
心孔２９ｂを有してリング状に形成されている。
この第１の保持部材２９は、そのくり抜き孔２９
ａに各シユー２８の胴部２８ａを遊嵌し、シユー
２８のフランジ部２８ｂを保持するもので、シユ
ー２８の運動と共に揺動板２０の摺動面２０a′と
平行方向に自由に遊動する。第１の保持部材２９
と隣合うくり抜き孔２９ａ間の外周縁２９ｃが半
径方向に窪んで略多角形状を呈しており、その全
体の重量が軽減される。各くり抜き孔２９ａは第
１の保持部材２９の外周面に開口した細い切取り
部２９a′を有し、シユー・ピストンロツドアセン
ブリと第１の保持部材２９との組立て時にこの切
取り部２９a′を介してシユー２８と係合したピス
トンロツド２７の細径中間部がくり抜き孔２９ａ
内に挿入される。尚上記切取り部２９a′の代りに
第３図に仮想線で示すように、くり抜き孔２９ａ
から半径方向内方に延出し第１の保持部材２９の
中心孔２９ｂ、即ち内周面に開口する切取り部２
９a″としてもよい。

上記第１の保持部材２９に密接し、結果として
シユー２８を揺動板２０の摺動面２０a′に密接さ
せるのは第２の保持部材３０であつて、この第２
の保持部材３０は軸方向の筒部３０ａと該筒部３
０ａの一端に一体に形成され、第１の保持部材２
９の中心孔２９ｂより大きく且つシユー２８の運
動と干渉しない大きさの外径を有する半径方向の
フランジ部３０ｂとで形成される。そして筒部３
０ａは第１の保持部材２９の中心孔２９ｂに挿入
され、先端３０ｃを半径方向外方に曲折して揺動
板２０の中心孔２０ｂの段部２０b′に係合させて
抜止めされ、フランジ部３０ｂは第１の保持部材
２９の中心孔２９ｂの周縁面を相対的に摺動しつ
つ第１の保持部材２９をシユー２８に対し密接さ
せる。

スライダ１８の一端部はシリンダブロツク１２
は盲穴状の中心孔１２ａ内に摺動自在に嵌合し、
中心孔１２ａ内壁とスライダ１８の端面とで油室
３１を画成し、図示しない油圧供給源から該油室
３１に作動油を流入流出させてスライダ１８を駆
動軸１３上を移動させるようにしている。

以上のごとく構成された本発明の揺動板式ピス
トン機械の作動について次に述べる。図示しない
外部の駆動源からの動力によつてベルトを介して
プーリ１７が回転され、駆動軸１３に回転が伝え
られる。この時油室３１等により成る油圧制御機
構を作動させなければスライダ１８は図示しない
スプリングの作用で第２図の左方に偏位してお
り、揺動板２０はピボツトピン２１を支点として
垂直の中立位置をとつている。この中立位置にお
いてすべてのピストン２６はシリンダ１４の上死
点位置に位置するように設定されている。そして
中立位置にあつては回転する揺動板２０は揺動し
ないから、ピストン２６はストロークせず、従つ
て流体の吸入、吐出はなされない。次に制御機構
を作動させスライダ１８を図の右方に移動させて
いくと、揺動板２０はピボツトピン２１を支点と
して傾動し、これに伴つてピストン２６の下死点
位置が図の右方に移動してピストンのストローク
長が増大し、揺動板２０が最大傾斜角をとる時ピ
ストン２６は最大ストロークとなり最大吐出量が
得られる。上述のように揺動板２０の中立位置に
てピストン２６が上死点位置にある構成としたの
で、揺動板２０の傾斜角が小さい時、ピストン２
６はその上死点位置、即ちシリンダの被圧縮空間
の容量が最小の位置から吸入ストロークを始める
から吐出量が僅かであつても圧縮流体の圧縮効率
が低下することがない。

尚、油室３１等から成る上記油圧制御機構に代
えて、ハウジング１１内に充満した流体圧（空気
調和装置の圧縮機の場合はシリンダ１４から漏出
するブローバイガスの圧力）を変化させてピスト
ン２６の圧縮反力と、該ピストンと該ピストンに
背圧として作用する前記流体圧とのバランス状態
を制御して揺動板２０を傾動させる手段を用いて
もよい。又、油室３１には前記作動油に代えてポ
ンプの吐出圧を流入流出させるように構成しても
よい。このように、揺動板２０の傾斜角度を変え
ることにより吐出量を零から最大まで無段階に可
変制御できるため、エンジンとの接続において定
容量型ピストンポンプのごときクラツチが不要に
なる。上記作動に際し、ピストンロツド２７の端
部と球面結合されたシユー２８を揺動回転する揺
動板２０に摺動追従させピストン２６にストロー
クを与える密接手段は、前記第１の保持部材２９
と第２の保持部材３０とによる。即ち、第１の保
持部材２９は外周部付近に形成されたくり抜き孔
２９ａにシユー２８の胴部２８ａを遊嵌してフラ
ンジ部２８ｂを揺動板２０に対し密接させ、シユ
ー２８の運動と共に揺動板２０の摺動面２０a′と
平行方向に自由に遊動する。このように第１の保
持部材２９は第１図について説明した公知例の保
持部材２のように揺動板と同心に揺動板に保持さ
れたものではなく、シユー２８側に遊嵌されて自
由遊動が可能であるから公知例の保持部材２のく
り抜き孔２ａのようにシユーの運動による干渉を
避けるために大きくくり抜く必要はなく、シユー
２８の胴部２８ａよりやや大径のくり抜き孔２９
ａでよいことになる。ここでくり抜き孔２９ａの
径をシユー２８の胴部２８ａよりやや大径にする
のは、第３図に示すように揺動板２０の傾斜角に
より、揺動板２０の異なる円周位置にあるシユー
２８は揺動板２０に対し互いに僅かに異なる偏位
量で偏位するから、かかるシユー２８の偏位運動
を許容するためである。しかしシユー２８同士の
偏位量の差異は僅かであるのでくり抜き孔２９ａ
の径はそれ程大きくする必要はない。

第２の保持部材３０は、筒部３０ａにて揺動板
２０と離脱不能に係合し、第１の保持部材２９の
中心孔２９ｂより大きく、かつシユー２８の運動
と干渉しない外径を有するフランジ部３０ｂが第
１の保持部材２９の中心孔２９ｂの周縁面に密接
する。尚、前記第１の保持部材２９の中心孔２９
ｂは、シユー２８の運動に伴う自由遊動において
第２の保持部材３０の筒部３０ａと干渉しないほ
ど十分な内径を有している。従つて第２の保持部
材３０はフランジ部３０ｂで大きく遊動運動をす
る第１の保持部材２９の中心孔２９ｂの周縁面を
相対的に摺動しつつ密接し、結局シユー２８を揺
動板２０の摺動面２０a′に密接追従させる。

上述したように本発明によれば、駆動軸に遊嵌
されると共に、外周部近傍に複数の通孔を円周方
向に並列形成され、これら通孔にピストンと自在
係合したシユーの胴部を遊嵌しシユーの運動と共
に揺動板に平行方向に運動するリング状の第１の
保持部材と、第１の保持部材を遊貫し揺動板の中
心孔に抜止めされて嵌合する筒部と、第１の保持
部材を揺動板に密接するシユーのフランジ部に対
し密接するフランジ部とを有する第２の保持部材
３０とによつてシユーの揺動板に対する摺動と密
接状態を保持するようにしたため、第１の保持部
材のくり抜き孔はシユーの胴部よりやや大きい程
度の孔ですみ、シユーのフランジ部もこれに伴
い、このくり抜き孔から抜け出さない程度の必要
最小限の面積にとどめることができ、シユーを小
型化できる。このシユーの小型化に加え、第１の
保持部材と揺動板との係合は揺動板の中心孔に抜
け止めされて嵌合し、第１の保持部材を保持する
第２の保持部材により保持され、シユーの半径方
向外方への移動が第１の保持部材により制限され
ないので揺動板の径を小さくすることができ、従
つてポンプ全体の半径方向の寸法を小さくするこ
とができる。また、。第１の保持部材は、くり抜
き孔の径が小さいことに加えシユーの移動と共に
半径方向に移動するように配されているので、そ
の外径を小さくすることができ、この結果、第１
の保持部材の反りの度合が小さくなり、揺動板の
回転中もシユーを揺動板に対し確実且つ円滑に摺
動密接させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の揺動板式ピストンポンプにおけ
るピストンロツド、シユーおよび揺動板の結合構
成を示す一部断面略図、第２図は本発明の一実施
例に係る揺動板式ピストンポンプを示す縦断面図
で、揺動板が最大傾斜角度にあるときの状態を示
す図、第３図は第２図の−線に沿う断面図で
ある。 １１……ハウジング、１２……シリンダブロツ
ク、１３……駆動軸、１４……シリンダ、２０…
…揺動板、２０ｂ……中心孔、２６，２６′……
ピストン、２８……シユー、２８ａ……胴部、２
８ｂ……フランジ部、２９……第１の保持部材、
２９ａ……くり抜き孔、２９a′，２９a″……切取
り部、２９ｂ……中心孔、３０……第２の保持部
材、３０ａ……筒部、３０ｂ……フランジ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジングと、ハウジング内に回転自在に装
   着された駆動軸と、ハウジング内に配され、駆動
   軸を中心として該駆動軸と軸線を略平行にして円
   周方向に並列した複数のシリンダが形成されたシ
   リンダブロツクと、シリンダに夫々往復動自在に
   収容されたピストンと、ピストンに固定されたピ
   ストンロツドと、駆動軸が貫通する中心孔を有
   し、駆動軸の回転と共に回転可能で、かつ駆動軸
   に対し、傾斜可能な揺動板と、揺動板の一側面と
   摺接したフランジ部及び対応するピストンロツド
   と係合した胴部を有するシユーと、シユーの揺動
   板に対する摺接状態を保持する保持手段とを備え
   た揺動板式ピストン機械において、前記保持手段
   は、中心に形成された中心孔と、外周部近傍に円
   周方向に並列形成されシユーの胴部より若干大き
   い径の複数のくり抜き孔とを有し、前記中心孔が
   駆動軸に遊嵌されたリング状の第１の保持部材
   と、第１の保持部材の中心孔を遊貫し、揺動板の
   中心孔に抜止めされて嵌合する軸方向筒部と、筒
   部に一体に形成され、第１の保持部材の中心孔よ
   り大きく、かつシユーの運動と干渉しない程度の
   外径を有する半径方向のフランジ部とを有する第
   ２の保持部材とから成り、第１の保持部材は、前
   記くり抜き孔に対応するシユーの胴部を遊嵌し、
   シユーの運動と共に揺動板の前記一側面に平行方
   向に運動し、第２の保持部材がそのフランジ部で
   第１の保持部材を保持し、第１の保持部材をして
   シユーのフランジ部が揺動板の前記一側面に対し
   て摺動自在でかつ密接状態を維持せしめるように
   して成る揺動板式ピストンポンプ。 ２ 前記第１の保持部材の相隣接する前記複数の
   くり抜き孔間の外周縁が半径方向内方に窪んでい
   る特許請求の範囲第１項記載の揺動板式ピストン
   ポンプ。 ３ 前記第１の保持部材の前記くり抜き孔は、
   各々第１の保持部材の外周面に開口する切取り部
   を有し、該切取り部を介してシユーと係合したピ
   ストンロツドがくり抜き孔内に挿入されるように
   した特許請求の範囲第１項又は第２項記載の揺動
   板式ピストンポンプ。 ４ 前記第１の保持部材の前記くり抜き孔は、
   各々第１の保持部材の内周面に開口する切取り部
   を有し、該切り取り部を介してシユーと係合した
   ピストンロツドがくり抜き孔内に挿入されるよう
   にした特許請求の範囲第１項又は第２項記載の揺
   動板式ピストンポンプ。