JPH0529794B2 - - Google Patents

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、シヤ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、斜板がシヤフ
トに対し傾斜可能かつシヤ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ツドボリ
ユームの大幅増加があるものの、他方の作動室で
はデツドボリユームの大幅増加を伴うことがな
く、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。従つてこの圧縮機
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
行つたところ、制御圧室２００内の圧力と圧縮機
吐出容量とが常に１：１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２
００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にする際に少容量から吐出
容量を漸増させる場合には制御圧室２００内圧力
をPc₂まで上昇させなければならない。逆に大容
量から少容量へ漸減させる場合には制御圧室２０
０内の圧力をPc₁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。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明圧縮機では、
内部にシリンダ室を有するシリンダブロツクと、 このシリンダブロツク内に回転自在に配設され
たシヤフトと、 このシヤフトに揺動可能に係合し、シヤフトと
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
斜板の摺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、 前記シヤフトの軸心に対しほぼ直交する方向に
配設されたピンと、 このピンを支持するとともに、このピンを前記
シヤフトの軸方向に変位させる変位手段とを備
え、 前記斜板は前記ピンを中心として揺動可能に支
持されているという技術的手段を採用する。

〔作用〕

上記技術手段によれば、変位手段（実施例では
スプール）によつてシヤフトの軸方向に変位する
ピンにより、斜板を揺動可能に支持して、斜板型
圧縮機の容量可変制御を行うことができるので、
斜板の支持をピンにより円滑に行うことができ、
その結果斜板支持部における摩擦力を大幅に低減
でき、容量可変制御の際のヒステリシスを小さく
できる。

〔実施例〕

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
ントシリンダブロツク５、リアシリンダブロツク
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によつて一
体的に固定された圧縮機の外殻を成している。シ
リンダブロツク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ヤフト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ツク６に回転自在
に軸支されている。また、シヤフト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ツク５で受
け、止め輪によりシヤフト１の図中右方向への動
きを規制している。尚、止め輪はシヤフト１に形
成された環状溝によつて係止されている。

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によりリアシヤフト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はリアシヤフト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ツク６
の円筒部６５及びリアハウジング１３の円筒部１
３５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４
０２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はシヤ
フト１上に摺動自在に配設されるため、その内径
はシヤフト１の外径とほぼ同等となつている。本
例においてこの本体の内径は30mm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12
mm程度となつている。

さらにピン４０２上には滑動部材、そしてブツ
シユ４０３が取付けられている。このブツシユ４
０３は摺動性に富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イ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−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４
０２は斜板１０と同一平面上に配設される。すな
わち斜板１０には係止溝１００２が形成されてお
り、この係止溝１００１内にピン４０２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
ヤフト側面にはスリツト１０５が形成されてお
り、シヤフト１の斜板１０側端面には平板部１６
５が形成されている。そして、平板部１６５がス
リツト１０５内壁に面接触するようにして配され
ることにより、シヤフト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両面側にはシユー１８及びシユ
ー１９が摺動自在に配設されている。一方、フロ
ントシリンダブロツク５のシリンダ６４及びリア
シリンダブロツク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
ユー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。またシユー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。従つて、斜板１０の回転を伴う摺動運動は、
このシユー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、シユー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。

前記シヤフト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１０６，１０８が形成されている。シヤフト１
の平板部１６５は斜板１０のスリツト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とシヤフト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６
０においては、斜板１０の傾きが変わつてピスト
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ツドボリユ
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５
０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、デツドボリユームも変化す
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。従つてこの長溝１６６は厳密には曲線
状となるが、実際の形成に当たつてはほぼ直線の
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はシヤフト
１の軸線上に配設されている。このように長溝１
６６をシヤフト１の軸線上に形成し、平板部１６
５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、シヤフト１を
伝つ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と連通する吐出口であ
り、この吐出口２４は、吐出弁２２によつて開閉
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
とを連通する吸入口で、吸入弁９及び吸入弁１２
によつて開閉される。

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
ダブロツク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はシリンダブロツク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ツチが接続され、シヤフト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つている。すなわち、起動時
においてはスライド部４０を介して斜板１０を傾
斜させる方向には荷重が加わつていない。

このような状態でシヤフト１が回転を開始する
と、シヤフト１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との圧力差に基づく力がピストン
７およびシユー１８，１９を介して斜板１０に加
わることになる。特に斜板１０は球面支持部４０
５によつて摺動自在に支持されており、かつスリ
ツト１０５と平板部１６５との嵌合によりシヤフ
ト１の回転力を受けるようになつているため、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６４２，６４
３，６４４，６４５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Fi×
Riは、ピン８０周りに生ずるモーメントFpm×
Ｒによつ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はシヤフト
１の長溝１６６に伝導ピン８０によつて規制され
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、図示されない吸入ポート（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へ吐出おあされる。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はデツ
ドボリユームが大きいため、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
つている。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
圧力が高くなれば、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
り高くなり、ダイヤフラム５０３を図中上方向に
押し上げる。

従つて圧縮機に要求される能力が高い場合には
弁体５０４が弁座５０６に当接し、信号圧通路９
８が遮断される。一方制御圧室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（制御圧室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。そしてシヤフト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
上がつてゆくと、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
ない吸入ポートより吸入される冷媒ガスは中央の
吸入空間７０に入り、吸入通路７１及び７３を通
つてそれぞれ吸入室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、吐出作用を行つている。

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５０６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、
吸入圧室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
つている。スライド部４０の変位は、具体的には
ピン４０２およびブツシユ４０３を介し斜板１０
に伝達される。ブツシユ４０３は摺動性が極めて
良好な材料よりなるため、ブツシユ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を介してスリツト１０５のピン通し孔
１０６，１０８に支持される構造となつている。
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およびブツシユ
４０３を用いて行つたものと、第２図図示圧縮機
のように球面支持部４０５を用いて行つたものと
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、本例のごとくピン支
持構造を用いれば、30％程度摩擦力を小さくする
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ユ
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300Kg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。

なお、本発明におけるスライド部４０のピン４
０２をシヤフト１の軸方向に変位させるに際し
て、その変位方向をシヤフト１の軸方向と完全に
一致させず、シヤフト１の軸方向に対し若干傾い
た方向としてもよいことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の圧縮機では、変位
手段（実施例ではスプール）の変位を斜板に伝達
する際に、斜板を支持するピンを介して変位を斜
板に伝達するようにしているから、変位手段の変
位を極めて良好に斜板傾斜角変化に変換すること
ができる。

その結果、変位手段に加わる荷重の変化に対応
して斜板傾斜角を確実に変化させることができ、
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−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……シヤフト、７……ピストン、１０……斜
板、、３０……スプール、４０……スライド部、
４０２……ピン、４０３……ブツシユ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部にシリンダ室を有するシリンダブロツク
   と、 このシリンダブロツク内に回転自在に配設され
   たシヤフトと、 このシヤフトに揺動可能に係合し、シヤフトと
   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、 前記シヤフトの軸心に対しほぼ直交する方向に
   配設されたピンと、 このピンを支持するとともに、このピンを前記
   シヤフトの軸方向に変位させる変位手段とを備
   え、 前記斜板は前記ピンを中心として揺動可能に支
   持されていることを特徴とする可変容量式斜板型
   圧縮機。 ２ 前記変位手段は、前記ピンと反対側の部位に
   制御圧室を形成するスプールから構成され、 このスプールは、前記制御圧室内の圧力に応じ
   て前記シヤフトの軸方向に変位可能に配設されて
   おり、 前記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ヤ
   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 前記ピンを支持する部分に、滑動部材が備え
   られている請求項１もしくは２に記載の可変容量
   式斜板型圧縮機。