JPH05195950A - 斜板型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 斜板型圧縮機における斜板とピストンロッド
に設けられたシューとの間の摩擦の問題を解消し、潤滑
油が十分に供給されない起動直後等においても、斜板と
シューの間に焼き付きが起こらないようにする。 【構成】 シリンダ室１１を有するシリンダブロック２
と、ピストン２０と、ピストンを往復運動させるための
駆動軸１５と、駆動軸に対してリンク機構３２〜３５に
よって連結されて駆動軸と同じ回転をすると共に軸方向
には相対的に移動して吐出容量を変化させるために傾斜
角度を変更することができる斜板ガイド２５と、斜板ガ
イド上においてそれに対して相対回転可能に軸受手段２
７〜２９によって支持される斜板２４と、ピストンのピ
ストンロッド２１に設けられ斜板２４と係合するシュー
２３とを備えていることを特徴とし、斜板ガイド２５が
回転しても斜板２４は回転せず、シュー２３との間に摩
擦が生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用空調装
置の冷媒圧縮機として使用するのに適した、吐出容量を
無段階に変更することができる斜板型の圧縮機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車用の空調装置において
は、走行状態に応じて回転数が大幅に変動する内燃機関
によって冷媒圧縮機を同時に駆動するため、空調負荷に
応じた流量の冷媒の吐出を行うためには、冷媒圧縮機の
吐出容量を変更可能にすることが望ましい。そのための
一つの手段として斜板型の駆動機構を備えた圧縮機が用
いられる場合がある。その他にも、冷媒圧縮機の吐出容
量を大小の範囲にわたって変更することができれば、空
調装置を運転した当初は大きな冷房能力を発揮させて急
速なクールダウンを行うと共に、目標温度に達した後
は、その温度を維持する程度の大きさに冷房能力を減少
させて圧縮機の運転を継続し、圧縮機の運転を断続して
温度の変動を起こさせることなく、快適に一定の温度を
保つことも可能になるが、斜板型圧縮機においては吐出
容量を無段階に変更することも可能であるから、このよ
うな目的に使用する圧縮機としてよく利用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般的な斜板型圧縮機
においては、駆動軸に連結された斜板が駆動軸と共に回
転するようになっているので、圧縮機本体のシリンダブ
ロックに形成されたシリンダ室内でピストンを往復運動
させるために、ピストンロッドに設けられたシューと係
合する斜板の周辺部では、斜板の最大径部分の大きな周
速が、そのままピストンロッドのシューに対する相対的
な摺動速度となる。そこで斜板とシューの材料の選択
や、シューに対する潤滑油の供給等が重要な問題にな
る。殊に、起動時には斜板とシューの間には僅かの量の
潤滑油が残っているだけであるから、起動後相当の時間
がたって潤滑油が十分に循環するようになるまでは、斜
板型圧縮機に大きな負荷をかけることができない。起動
後すぐに大きな負荷が斜板型圧縮機にかかる状態、例え
ば液圧縮の状態や、低容量高回転の運転状態では、斜板
とピストンロッドのシューとの間に焼き付きが起こっ
て、圧縮機がロックされる恐れがある。

【０００４】本発明は、従来の斜板型圧縮機における斜
板とピストンロッドに設けられたシューとの間の摩擦の
問題を解消させることによって、潤滑油が未だ十分に供
給されていない起動直後等においても、斜板とピストン
ロッドのシューとの間に焼き付きが起こる恐れのない、
信頼性の高い斜板型圧縮機を提供することを、発明の解
決すべき課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、シリンダ室が設けられたシ
リンダブロックと、前記シリンダ室に挿入されたピスト
ンと、前記シリンダ室内で前記ピストンを往復運動させ
るために前記シリンダブロック内へ延びている駆動軸
と、前記駆動軸に対してリンク機構によって連結されて
前記駆動軸と同じ回転をすると共に軸方向には相対的に
移動することによって前記駆動軸に対する傾斜角度を変
更することができる斜板ガイドと、前記斜板ガイド上に
おいてそれに対して相対回転可能に軸受手段によって支
持される斜板と、前記ピストンのピストンロッドに設け
られ前記斜板と係合するシューとを備えていることを特
徴とする斜板型圧縮機を提供する。

【０００６】

【作用】駆動軸が原動機によって回転駆動されると、そ
の回転はリンク機構を介して斜板ガイドに伝えられ、斜
板ガイドも同じ回転をする。しかし、斜板ガイドに支持
されている斜板は、斜板ガイドに対して相対回転可能に
軸受手段によって支持されているので、実質的に斜板に
は回転が伝達されず、斜板とピストンのピストンロッド
に設けられたシューとの間には、斜板の円周方向の摺動
が起こらない。従って、斜板とシューとの間の摩擦及び
その潤滑の困難性も問題にならない。

【０００７】

【実施例】図１に本発明の第１実施例としての斜板型圧
縮機を示す。なお、第１実施例の要部は図２に拡大して
詳細に示されている。図１に示された斜板型圧縮機１の
本体は、中央のシリンダブロック２と、その左側にボル
ト等によって締結されたフロントハウジング３と、同じ
く右側に弁板５を挟んで締結されたリヤハウジング６と
からなっている。リヤハウジング６の外周部には環状の
吸入室７が、また、その内側には吐出室８が形成されて
おり、弁板５に設けられた吸入口９及び吐出口１０によ
って、シリンダブロック２内に形成された複数個のシリ
ンダ室１１にそれぞれ通じている。弁板５のシリンダ室
１１側には吸入口９を閉塞する薄いばね板からなる吸入
弁１２が設けられると共に、弁板５の吐出室８側には吐
出口１０を閉塞する薄いばね板からなる吐出弁１３が設
けられる。なお、図１において４は吐出弁１３のための
弁おさえを示している。

【０００８】シリンダブロック２に形成されたクランク
室１４内に、図示しない内燃機関等によって回転駆動さ
れる駆動軸１５が伸びており、駆動軸１５は、その前後
をシリンダブロック２内に設けられた軸受１６、１６’
と、フロントハウジング３に設けられた軸受１７によっ
て支持されている。クランク室１４内において、駆動軸
１５には回転体１８が嵌合することによって一体化され
ており、駆動軸１５及び回転体１８に作用する軸方向荷
重は、回転体１８とフロントハウジング３との間に設け
られたスラスト軸受１９によって支持される。駆動軸１
５と平行にシリンダブロック２内に複数個形成されたシ
リンダ室１１には、それぞれピストン２０が軸方向に往
復摺動可能に挿入されており、それらのピストンロッド
２１には例えば球形の窪み２２が形成されて、それと同
径の球の一部をなす一対の耐摩耗性シュー２３が挿入さ
れ、それらのシュー２３の間に共通の円盤型斜板２４を
挟んでいる。なお、球形の窪み２２の代わりに円柱形の
窪みを各ピストンロッド２１に設けると共に、シュー２
３を円柱の一部をなす形状としてもよい。

【０００９】図２に詳細に示すように、第１実施例の斜
板型圧縮機１は斜板２４を駆動軸１５上に支持するため
の構造に特徴を有する。中央部に駆動軸１５を大きな間
隙を残して通過させる大きな開口を有する斜板ガイド２
５は、後述のリンク機構と駆動軸１５上を摺動するスリ
ーブ３０によって、駆動軸１５に対する相対回転は阻止
されるが、軸方向には移動が可能であると共に、駆動軸
１５に対して傾斜することもできるように駆動軸１５上
に支持される。斜板ガイド２５に対して斜板ストッパ２
６を螺子部等によって一体化することにより環状の溝が
形成され、その中に斜板２４を回転自由に支持するラジ
アル軸受２７と、一対のスラスト軸受２８、２９が設け
られる。これらの軸受は、例えば図２に示すように、ニ
ードルローラ型のものとすることができる。

【００１０】駆動軸１５上に摺動可能に嵌合するスリー
ブ３０には、駆動軸１５の軸線と直交する方向に一対の
ピン３１が突設されており、前記斜板ガイド２５がピン
３１によってスリーブ３０に枢着されることによって、
斜板２４が前述のように駆動軸１５に対して傾斜及び軸
方向摺動可能に支持される。斜板ガイド２５には腕３２
が突設されており、腕３２には案内溝３３が設けられて
いる。また、駆動軸１５と一体化された回転体１８には
腕３４が突設されており、腕３４に設けられたピン３５
が案内溝３３に係合している。このような案内溝３３を
含むリンク機構によって駆動軸１５に対する斜板ガイド
２５の相対的な回転が阻止され、また、斜板ガイド２５
及び斜板２４の中心の軸方向変位とその傾斜角度との間
に一定の関係が与えられる。本発明の第１実施例におい
ては、斜板２４が斜板ガイド２５に対してラジアル軸受
２７及びスラスト軸受２８、２９によって回転自由に支
持されているため、後に詳しく説明するように、斜板型
圧縮機１の作動状態において駆動軸１５によって斜板ガ
イド２５が回転駆動されても、斜板２４は実質的に回転
することがなく、駆動軸１５に対して単に傾斜運動（傾
動）だけをすることになり、それによって斜板２４の周
辺部分とピストンロッド２１に設けられたシュー２３と
の間の摺動を避けることができるようになる。

【００１１】参考に供するため、図３として従来の斜板
型圧縮機における斜板の支持構造が示されている。比較
の便をはかって、図３においては、図１及び図２に示す
本発明の第１実施例の構造と実質的に同じ部分について
は同じ参照符号を付して示している。図２と図３を対比
すれば明らかなように、従来の斜板型圧縮機における斜
板２４ａは、斜板ホルダ２４ｂに対して圧入等の方法に
よって一体化されているので、斜板２４ａは駆動軸１５
と共に回転し、斜板２４ａの周縁部の大きな周速がその
ままピストンロッド２１のシュー２３との摺動速度とな
る。従って、斜板型圧縮機の起動時等においては、前述
のようにシュー２３の摺動面の潤滑をどのようにするか
ということが重要な問題になるのである。

【００１２】ちなみに、従来の斜板型圧縮機において、
潤滑オイルの量を変化させて耐久試験を行った結果を図
４に示す。高負荷を想定し、駆動軸に与える回転数を大
きくして９０００ｒｐｍにとると共に、潤滑オイルの量
を規定量の１００％から０％まで段階的に変化させ、そ
れぞれの状態において斜板に係合するシューが使用限界
に達するまでの時間を計測したものである。この実験結
果からオイル量が少なくなるとシューの耐久性が急速に
低下することが判る。従って、圧縮機の起動直後の潤滑
が十分に行われていない状態で、大きな負荷が作用する
と、耐久性が著しく損なわれることが図４からも理解さ
れる。

【００１３】ところで、斜板２４の傾斜角度に対応し
て、複数個のピストン２０の往復運動のストロークの大
きさが同時に決まり、それによって斜板型圧縮機１の吐
出容量が決まるが、図１に示した斜板型圧縮機１の構造
から見て、斜板２４の傾斜角度はスリーブ３０の軸方向
位置と対応していることが明らかである。従ってスリー
ブ３０を、例えば図示しない油圧シリンダに挿入された
ピストン等によって、強制的に軸方向に動かすことによ
って、斜板２４の傾斜角度を自由に調整することも可能
であるが、図１に示された第１実施例では、吸入室７の
圧力に応じて斜板２４の傾斜角度及び吐出容量が自動的
に変化する構造になっている。

【００１４】そのシステムは本発明の特徴とは直接関係
がないので、ここでは詳しく述べないが、斜板型圧縮機
１が空調装置の冷媒圧縮機として使用された場合には、
蒸発器から吸入室７へ戻ってくる低温低圧の冷媒の圧力
が高くなったときに開くと共に、低くなったときに閉じ
るように作動する制御バルブ３６を設け、それによって
吸入室７とクランク室１４とを接続することにより、ク
ランク室１４内の圧力を変化させる。即ち、吸入室７の
圧力が高くなる冷房能力不足の状態では、開いている制
御バルブ３６によってクランク室１４と吸入室７を連通
させることにより、クランク室１４の圧力を低下させ
て、ピストン２０が大きなストロークをとることができ
るようにする一方、吸入室７の圧力が低くなる冷房能力
過剰の状態では、クランク室１４と吸入室７の連通を制
御バルブ３６によって遮断して、クランク室１４へ洩れ
るブローバイガスによってクランク室１４の圧力を高め
ることにより、ピストン２０の運動を或る程度妨げて、
ストロークが小さくなるように作動する。この自動的な
作動を助け、且つ安全性を確保するために、例えば、ス
リーブ３０を図１において右方へ付勢するばねを設け
て、斜板２４の傾斜角度を常に小とするような方向性を
与えることにより、圧縮機の吐出容量が所定の最小吐出
容量に向かって減少する傾向を有するものとすることも
できる。

【００１５】第１実施例の斜板型圧縮機においては、ピ
ストン２０のストロークが変化するのに伴って斜板２４
の傾斜角度が変化するが、そのときにピストン２０の上
死点位置が移動するのを防止して、どのような吐出容量
のときでも、圧縮が十分に効くように設定されている。
これは案内溝３３の形状をその目的に合わせて設定する
ことにより、斜板２４の傾斜に応じてスリーブ３０の軸
方向位置を変化させると同時に斜板２４の中心を軸方向
に移動させることによって可能になる。なお、第１実施
例では案内溝３３が斜板ガイド２５の腕３２に形成され
ると共に、それに係合するピン３５が回転体１８の腕３
４に設けられているが、この関係を振り替えて、腕３４
に案内溝３３を形成すると共に、腕３２にピン３５を設
けるように構造を変更することもできる。

【００１６】第１実施例の斜板型圧縮機１はこのような
構造を有するから、図示しない内燃機関等によって駆動
軸１５が回転駆動されると、駆動軸１５と一体化された
回転体１８及び腕３４、ピン３５、腕３２の連結によっ
て構成されるリンク機構を介して、斜板ガイド２５も回
転するが、斜板ガイド２５にはラジアル軸受２７及びス
ラスト軸受２８、２９が設けられているため、斜板２４
とシュー２３との摩擦力がラジアル軸受２７及びスラス
ト軸受２８、２９の摩擦力よりも小さくない限り、斜板
ガイド２５の回転が斜板２４に伝達されることはなく、
斜板２４は回転しないで、単に傾斜運動を行うだけのも
のとなる。

【００１７】従って、斜板２４とシュー２３との間には
相対回転による摺動摩擦が生ずることがないので、この
部分を潤滑する必要も殆どない。その代わり、斜板ガイ
ド２５と斜板２４との間には相対回転が生じるが、第１
実施例においては、この部分にラジアル軸受２７とスラ
スト軸受２８、２９が設けられており、潤滑油が十分供
給されない起動時でも、これらの軸受に摩耗が生じる恐
れはない。しかも、斜板２４に対して軸受２８、２９が
設けられる位置の半径ｒ₁ （図２）は、ピストンロッド
２１のシュー２３が斜板２４に係合する位置の半径ｒ₂
（図３）よりも小さいから、それぞれの位置における斜
板２４の周速の大きさを比較しても軸受２７〜２９の位
置の周速が小である。更に、スラスト軸受２８、２９の
支持面積はシュー２３のそれにくらべて格段に大きいか
ら、単位面積当たりの支持荷重も小さくなり、潤滑が十
分行われていない状態でも問題は少ないので、第１実施
例の斜板型圧縮機１は高い信頼性を得ることができる。

【００１８】次に図５に示した本発明の第２実施例につ
いて説明する。この例は、図１及び図２に示された第１
実施例のように、平板状の斜板２４とそれに係合するラ
ジアル軸受２７及びスラスト軸受２８、２９を用いる代
わりに、中心に向かって厚さが減少するような浅い円錐
形の傾斜面３７及び３８を有する斜板３９を用い、斜板
３９の傾斜面３７及び３８に対して、斜板ガイド４０及
び斜板ストッパ４１に支持された一対のスラスト軸受４
２、４３を設けた点に構造上の特徴がある。その他の構
造は第１実施例のそれと同じであるが、前記の特徴によ
って、スラスト軸受４２、４３の他に第１実施例のラジ
アル軸受２７のようなものを使用する必要がない点で構
造が簡単になり、コスト面でも有利になる。しかし、作
用、効果の点では第１実施例と略同様である。

【００１９】以上の説明では、斜板ガイド２５と斜板２
４の間に設ける軸受としてはニードル型のローラベアリ
ングを用いる例を挙げているが、これらの軸受は、必ず
しもニードル型の転がり軸受である必要はなく、場合に
よっては摺動面に適当な表面処理を施すか、或いは軸受
メタルや樹脂等の耐摩耗性材料を使用することにより摺
動式の軸受を構成してもよい。但し、この場合の摩擦係
数は、斜板とシューの間の摩擦係数よりも小さくなるよ
うに配慮する必要がある。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、斜板型圧縮機における
斜板とそれに係合するピストンのピストンロッドに設け
られたシューとの間の摩擦摺動を実質的になくすことが
できるので、圧縮機の起動直後の潤滑不足の状態で大き
な負荷が加わった場合でも、斜板とシューの間に焼き付
きが生じる恐れがなくなり、斜板型圧縮機の信頼性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による斜板型圧縮機の第１実施例を示す
縦断正面図である。

【図２】図１の要部を拡大して詳細に示す部分的断面図
である。

【図３】図２と比較するために示した従来例の部分的断
面図である。

【図４】斜板型圧縮機の耐久試験の結果を示す線図であ
る。

【図５】本発明による斜板型圧縮機の第２実施例の要部
を示す部分的断面図である。

【符号の説明】

１…斜板型圧縮機 ２…シリンダブロック ７…吸入室 １１…シリンダ室 １４…クランク室 １５…駆動軸 １８…回転体 ２０…ピストン ２１…ピストンロッド ２２…球形の窪み ２３…シュー ２４、２４ａ、３９…斜板 ２５、４０…斜板ガイド ２６、４１…斜板ストッパ ２７…ラジアル軸受 ２８、２９、４２、４３…スラスト軸受 ３０…スリーブ ３１…ピン ３２、３４…腕 ３３…案内溝 ３５…ピン ３６…制御バルブ ３７、３８…傾斜面

フロントページの続き (72)発明者 松田 三起夫 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 笹谷 英顕 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ室が設けられたシリンダブロッ
   クと、前記シリンダ室に挿入されたピストンと、前記シ
   リンダ室内で前記ピストンを往復運動させるために前記
   シリンダブロック内へ延びている駆動軸と、前記駆動軸
   に対してリンク機構によって連結されて前記駆動軸と同
   じ回転をすると共に軸方向には相対的に移動することに
   よって前記駆動軸に対する傾斜角度を変更することがで
   きる斜板ガイドと、前記斜板ガイド上においてそれに対
   して相対回転可能に軸受手段によって支持される斜板
   と、前記ピストンのピストンロッドに設けられ前記斜板
   と係合するシューとを備えていることを特徴とする斜板
   型圧縮機。