JPH05340351A - 可変容量式斜板型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可変容量式斜板型圧縮機のスプール内に圧入
されたラジアルベアリングの抜け出しによるトラブルを
防止する。 【構成】 可変容量式斜板型圧縮機１００の基本的な構
成及び作動は従来のものと変わらず、斜板５８の傾斜角
度を無段階に変更しピストン２８のストロークを変化さ
せるために斜板５８の中心を支持しているスライダー５
６を、制御流体圧を受けるアルミニウム合金製のスプー
ル６８の中心開口６８ｃ内に圧入したラジアルベアリン
グ６６と、スプール６８の端面に設けられたスラストベ
アリング７０によって軸承している。摩耗や熱膨張係数
の差等によって圧入代が減少し、振動の影響も加わって
ラジアルベアリング６６が軸方向に抜け出し、スラスト
ベアリング７０に直接接触して損傷を生じるので、非鉄
系金属又は合成樹脂から製作されたカラーをそれらの間
に介装してそれを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両空調用の冷
媒圧縮機として使用するのに適した可変容量式の斜板型
圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車の空調装置においては、ク
ールダウン時には最大の冷房能力を発揮して急速に車室
温を低下させると共に、車室温が目的の温度まで降下し
た後は、その温度を一定に維持することができる程度の
大きさまで冷房能力を低下させることが望ましい。ま
た、走行条件に応じて激しく回転数が変化する自動車用
内燃機関によって空調装置を駆動するので、機関回転数
が変化しても、空調装置はその時に必要な冷房能力を安
定してもたらす必要があるので、自動車用空調装置の冷
媒圧縮機として、吐出容量を無段階に変化させることが
できる斜板型圧縮機を使用することが試みられている。

【０００３】可変容量式斜板型圧縮機の基本的な構造及
び作動は良く知られているところであって、斜板の傾斜
角度の変化に応じてピストンのストロークが増減し、そ
れによって吐出容量が変化するようになっている。可変
容量式斜板型圧縮機の斜板の傾斜角度を調整するための
制御機構の一つの形式として、流体圧を受けて駆動軸の
軸方向に移動する流体圧ピストン（通常、「スプール」
と呼ばれている）を備えているものがあり、この形式の
斜板型圧縮機においては、駆動軸の延長上にスライダー
と呼ばれる筒軸が軸方向移動可能に嵌挿され、このスラ
イダーによって斜板を傾動可能に支持すると共に、スラ
イダーをラジアルベアリングとスラストベアリングを介
してスプールに取り付けている。

【０００４】スプールは通常アルミニウム合金製であ
り、その中心の大きな開口にはラジアルベアリングのア
ウターレースが圧入されていると共に、そのインナーレ
ースにはスライダーの筒軸部分が圧入されて支持されて
いる。また、スライダーにはフランジ（又は段部）が形
成されていて、そのフランジとスプールの端面との間に
はスラストベアリングが介装されており、スライダーが
スプールに対して回転はしても軸方向には共に移動する
ように支持して、スプールの軸方向移動をスライダーに
伝え、それによって斜板の中心の軸方向位置を変化さ
せ、斜板の傾斜角度を調整するのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、この種
の斜板型圧縮機を試作して多数回試験を重ねるうちに、
アルミニウム合金製のスプールの中心開口に圧入されて
いるラジアルベアリングがスプールから抜け出す方向に
ずれるばかりでなく、スプール内で軸方向にずれたラジ
アルベアリングが、スプールの端面とスライダーのフラ
ンジとの間に介装されているスラストベアリングに直接
に接触するようになり、それを放置しておくと、スラス
トベアリングの一方のレースとラジアルベアリングのア
ウターレースとの間の金属接触によって、どちらか一方
又は双方のレースに傷がつき、ベアリングの寿命が短く
なるという問題のあることを見出した。

【０００６】この問題を避けるためには、スプールの中
心開口に圧入されているラジアルベアリングの圧入代を
増加し、ラジアルベアリングへの締めつけ力を強めて、
その軸方向移動を確実に拘束することが考えられるが、
スプールは一般にアルミニウム合金製であるから、その
中心開口内にラジアルベアリングを強い力で圧入する
と、その外径が増大するというように外形の変化を起こ
しやすく、ハウジングの開口内を軸方向に摺動して斜板
の傾斜角度を変更するスプールの作動が、それによって
円滑さを欠くようになり、可変容量式斜板型圧縮機とし
ての吐出容量変化に支障を来すことにもなりかねない。
本発明は、従来技術において見出されたこのような問題
点を、可及的に簡単な手段によって解決することを、発
明の解決課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ベアリングの寿命の低下
は、圧縮機の信頼性の点から言っても好ましくないこと
であるから、このような現象が起こる原因を究明したと
ころ、原因は次のような点にあるとの結論に達した。 (1) 可変容量式斜板型圧縮機においては固定容量式斜板
型圧縮機に比べて駆動軸の軸端の振れ回り質量が大きい
ので、軸端を支持しているラジアルベアリングには大き
な偏荷重が作用する結果、ベアリングを圧入支持してい
る部分に摩耗が生じやすいと考えられる。 (2) 圧縮機は流体を圧縮するので圧縮熱を発生するし、
それ以外にも斜板とピストンのシューとの間の摺動摩擦
熱とか、スライダーやスプールの摺動部分における摩擦
熱も発生するので、運転状態によっては、それらの熱に
よってスプールやベアリングが相当の高温になることが
ある。スプールは普通アルミニウム合金製であって、鋼
製のベアリングに比べると熱膨張係数は２倍程も大き
く、冷間でスプールの中心開口内にラジアルベアリング
を圧入してあっても、高温では圧入代が少なくなって抜
けやすくなる。 (3) スラストベアリングが当接することによってスライ
ダーを軸方向に支持しているスプールの端面は、言わば
スプールの自由端であり、この端面から中心開口内にラ
ジアルベアリングを圧入する必要上、端面側の開口内に
は何ら補強部分のようなものが設けられていないのに対
し、開口の奥にはラジアルベアリングのストッパーとし
ての環状の突条や、更にその先には受圧ディスクが形成
されている等によって、全体に剛性が高くなっているの
で、スプールの中心開口は奥に向かうよりも、開口端に
向かってより大きく開きやすい傾向を持っている。その
結果、ラジアルベアリングは開口端に向かって抜けやす
くなる。 (4) 容積型の圧縮機においては多気筒であっても多少の
振動が発生することは避けられず、それを駆動する内燃
機関も振動を発生するが、その振動にはスプールの中心
開口からラジアルベアリングが抜け出るのを助長する作
用がある。

【０００８】そこで本発明は、このような問題点の発見
と原因の究明の上に立ち、前記の課題を解決するための
手段として、傾斜角度を連続的に変更することができる
斜板と、前記斜板の周縁部に係合し吐出容量制御のため
に変化するストロークの範囲内で往復動するピストン
と、ハウジング内に前記ピストンを摺動可能に嵌合させ
て流体を圧縮する作動室を形成するシリンダと、前記斜
板の傾斜角度を変更可能に支持すると共に、軸方向に移
動可能に駆動軸上に緩挿されている筒軸状のスライダー
と、アルミニウム合金から製作され、中心開口内に圧入
されたラジアルベアリングによって半径方向に、また端
面に設けたスラストベアリングによって軸方向に前記ス
ライダーを支持すると共に、制御流体圧によって軸方向
に移動調整されるスプールと、前記スプールを軸方向に
摺動させるために前記ハウジング内に形成された開口
と、非鉄系金属又は合成樹脂から製作され、前記スプー
ルの前記中心開口内に設けられた前記ラジアルベアリン
グの端面と前記スラストベアリングとの間に介装された
カラーとを備えていることを特徴とする可変容量式斜板
型圧縮機を提供する。

【０００９】

【作用】本発明の可変容量式斜板型圧縮機の圧縮機とし
ての基本的作動は従来のものと同様であって、制御流体
圧の変化により斜板の傾斜角度が連続的に変更され、シ
リンダに対するピストンの往復動のストロークが連続的
に変化して吐出容量が広い範囲にわたって変化する。制
御流体圧を受けるスプールの中心開口内に圧入されてス
ライダーを半径方向に軸承しているラジアルベアリング
は、熱膨張係数の差や摩耗等によってスプールに対する
圧入代が減少し、振動が加わることによってスプールか
ら抜け出そうとするが、スプールの端面にはスラストベ
アリングが設けられており、しかも、ラジアルベアリン
グの端面とスラストベアリングとの間には、非鉄系金属
又は合成樹脂から製作されたカラーが介装されているの
で、ラジアルベアリングはスプールの中心開口内で軸方
向に抜け出すことを阻止されると共に、そのカラーによ
ってスラストベアリングとの直接接触も回避されるの
で、ベアリング同士の金属接触による損傷や、ラジアル
ベアリングのずれによるトラブルを防止して、圧縮機の
信頼性を高めることができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の実施例としての可変容量式斜
板型圧縮機の全体構成を示したものである。可変容量式
斜板型圧縮機１００はアルミニウム合金製のハウジング
１０を有するが、このハウジング１０は、数本の通しボ
ルト１１によって一体的に締結された４つの部分、即
ち、フロントハウジング１２、リヤハウジング１４、及
びそれらの前後にあるフロントヘッド１６、リヤヘッド
１８の各部分からなっている。隣接する各部分の突き合
わせ面には、それぞれＯリング等が設けられることによ
ってシールが施されている。なお、フロントハウジング
１２とフロントヘッド１６との間にはフロントサイドプ
レート２０が挟着されると共に、リヤハウジング１４と
リヤヘッド１８との間にもリヤサイドプレート２２が挟
着されている。

【００１１】フロントハウジング１２とリヤハウジング
１４の対応位置には、それぞれ数個ずつのシリンダ２４
及び２６が開口するように設けられており、それらの各
対毎に、それぞれ１個づつ両頭のピストン２８が挿入さ
れて、それらが前後に駆動された時に拡縮して容積が変
化する作動室３０（図はフロント側だけを示す）を形成
する。フロントヘッド１６とリヤヘッド１８の中には、
それぞれ吸入室３２，３４，及び、吐出室３６，３８が
形成されており、それらはフロントサイドプレート２０
及びリヤサイドプレート２２の開口に設けられた吸入弁
及び吐出弁を介して、各シリンダ２４，２６内の作動室
３０に通じるようになっている。

【００１２】一体化された斜板型圧縮機１００のハウジ
ング１０の中心を通る駆動軸４６がラジアルベアリング
４８及びスラストベアリング５０を介してフロントハウ
ジング１２の中心開口部分に軸承されており、駆動軸４
６がフロントヘッド１２を貫通する部分はシール装置５
２によって軸封されている。フロントハウジング１２と
リヤハウジング１４の中間に斜板室５４が形成されてお
り、駆動軸４６上には軸方向に摺動可能に筒軸状のスラ
イダー５６が緩挿されていて、その頭部５６ａに半径方
向に植設されたトラニオン軸４０には、傾斜角度可変に
斜板５８が支持されており、斜板５８と一体の腕６０に
設けられたピン６２は、駆動軸４６と一体の膨大部分４
６ａに形成された斜めのカム溝４６ｂに係合して案内さ
れるようになっている。膨大部分４６ａの前部には前述
のスラストベアリング５０がフロントハウジング１２と
の間に設けられて、駆動軸４６を軸方向に支持してい
る。斜板５８の周縁部は、全てのピストン２８に形成さ
れた溝２８ａの中に同時に挿入され、各溝２８ａの両側
面に向き合って設けられた半球形の窪みの中で回動可能
に支持されている半球形のシュー６４によって、摺動可
能に挟持されている。従って、スライダー５６が軸方向
に移動すると、斜板５８の中心が移動することから、腕
６０のピン６２は斜めのカム溝４６ｂ内を移動し、それ
によって斜板５８の姿勢（傾斜角度）が変化し、全ての
ピストン２８のストロークが同時に変化してて圧縮機１
００の吐出容量が変化することになる。

【００１３】スライダー５６には頭部５６ａの他にフラ
ンジ５６ｂとスリーブ５６ｃが形成されており、スリー
ブ５６ｃの内筒面が駆動軸４６の端部に緩挿されると共
に、スリーブ５６ｃの外筒面にはラジアルベアリング６
６のインナーレースが圧嵌されている。また、ラジアル
ベアリング６６のアウターレースは流体圧ピストンであ
るスプール６８の中心開口６８ｃ内に圧入されており、
その右端は中心開口６８ｃ内に形成された環状の突条６
８ａによって軸方向に位置決めされている。スプール６
８の自由端側の端面とスライダー５６のフランジ５６ｂ
との間にはスラストベアリング７０が介装されていて、
斜板５８等を介して伝えられるピストン２８に作用する
圧縮反力による軸方向の推力を、スラストベアリング５
０と共に支持している。なお、スプール６８はアルミニ
ウム合金製である。

【００１４】スプール６８の筒軸部分はリアハウジング
１４に設けられた大径の中心開口１４ａに軸方向摺動可
能に嵌合しており、またスプール６８の右端に形成され
た大径の受圧ディスク６８ｂは、リアヘッド１８に設け
られたシリンダ１８ａに嵌合してシリンダ１８ａ内に制
御圧室７２を形成している。従って、制御圧室７２内に
供給される制御流体圧と、吸入室３４との差圧による軸
方向の力と、スラストベアリング７０を介して伝えられ
る軸方向の推力との釣り合う位置までスプール６８は軸
方向に移動し、その位置に応じて斜板５８の軸方向位置
と傾斜角度が決まる。制御圧室８８に作用する制御流体
圧は制御弁７４によって調整される。

【００１５】可変容量式斜板型圧縮機１００の圧縮機と
しての基本的な作動は、従来から知られているものと同
様であって、それが自動車の空調装置における冷媒圧縮
機として使用されている場合には、吸入室３２，３４は
ハウジング１２及び１４に形成された吸入側通路１２ａ
及び１４ｂと斜板室５４を介して、図示しない空調装置
のエバポレータから低圧、低温の戻り冷媒の供給を受け
る。

【００１６】駆動軸４６が自動車の走行用内燃機関によ
って回転駆動され、斜板５８が回転しながら揺動運動を
すると、各ピストン２８はシリンダ２４，２６の中で往
復運動をするが、作動室３０が拡大するときに、吸入弁
が開いて吸入室３２，３４の冷媒が作動室３０内に吸入
され、次いで作動室３０が縮小するときに、吸入弁が閉
じると共に吐出弁が開いて、作動室３０内で圧縮された
高圧、高温の冷媒を吐出室３６、３８へ送り出す。吐出
室３６，３８は図示しない吐出側通路を介して図示しな
い空調装置のコンデンサに接続される。

【００１７】可変容量式斜板型圧縮機１００による冷媒
の吐出容量は、スプール６８の軸方向位置による斜板５
８の傾斜角度により、ピストン２８のストロークを無段
階に変化させることによって自由に変化させることがで
きるが、前述のようにスプール６８の軸方向位置は制御
圧室７２に供給される制御流体圧の大きさによって決ま
る。制御流体圧としては、制御弁７４の構造によるが、
吐出室３８の冷媒圧力（高圧）と吸入室３４の冷媒圧力
（低圧）との間の任意の大きさの制御流体圧、或いは吸
入室３４の冷媒圧力に応じた大きさの制御流体圧が制御
弁７４によって作り出されて、制御圧室７２に供給され
る。

【００１８】可変容量式斜板型圧縮機１００が駆動され
るとき、従来のものでは、アルミニウム合金製のスプー
ル６８の中心開口６８ｃに圧入されているラジアルベア
リング６６が、前述のように、スプール６８の軸方向左
方へ抜け出すようにずれるばかりでなく、スプール６８
内でずれたラジアルベアリング６６がスラストベアリン
グ７０に直接に接触するようになり、スラストベアリン
グ７０の右側のレースと、ラジアルベアリング６６のア
ウターレースとの間の金属接触によって、どちらか一方
又は双方のレースに傷がつき、ベアリング６６及び７０
の寿命が短くなるという問題があった。

【００１９】このような問題の発生のメカニズムについ
ては、前述の解決手段の項の冒頭において概略説明した
ところであるが、更に図示実施例のような具体的な構造
について、図３をも参照して詳細に検討することにす
る。図３は、図示実施例の圧縮機１００と類似の基本的
構成を有する従来の圧縮機を模式的に描いたもので、対
応する部分には図１及び図２に示した実施例と同じ参照
符号を付して示す。このような形式の可変容量式斜板型
圧縮機においては、駆動軸４６の右端部にはスライダー
５６やスプール６８等が設けられているので、それらを
設けることがない固定容量式の斜板型圧縮機に比べて、
軸端の振れ回り質量が遙かに大きくなっている。そのた
め、図３にＭとして示したトラニオン軸４０回りのモー
メントにより、駆動軸４６には大きな偏荷重Ｆが作用す
ることになる。この大きな偏荷重Ｆは一方においてラジ
アルベアリング６６によって支持されるため、ラジアル
ベアリング６６を更に支持しているアルミニウム合金製
のスプール６８の中心開口６８ｃに摩耗を生じることに
なる。それに加えて前述のように、主として鋼材からな
るラジアルベアリング６６に比べて、アルミニウム合金
製のスプール６８の熱膨張係数は大きく、高温となった
時には熱膨張の差によって圧入代が少なくなるから、こ
れに圧縮機や駆動用の内燃機関が発生する振動が加わる
と、ラジアルベアリング６６は軸方向の抜け易い方向に
ずれ、スラストベアリング７０に直接に接触するように
なる。

【００２０】そこで本実施例では、図２に拡大して示し
たように、ラジアルベアリング６６の軸方向端面とスラ
ストベアリング７０との間に、リング状のカラー７６を
挿入している。カラー７６は、例えば銅合金のような非
鉄系金属や合成樹脂のような材料で製作する。面軸受用
のメタルや合成樹脂等であれば、自己潤滑性があり、比
較的強靱でもあるからなお良い。カラー７６の直径はラ
ジアルベアリング６６のアウターレース径以下とし、軸
方向の厚さは、製造時にラジアルベアリング６６をスプ
ール６８の中心開口６８ｃの中へ圧入したとき、スラス
トベアリング７０との間にできる軸方向の隙間の大きさ
と同程度にする。

【００２１】このように、カラー７６をラジアルベアリ
ング６６とスラストベアリング７０との間に挿入してあ
るため、両ベアリングの構成材料である鋼のような鉄系
金属同士が直接に接触することがなくなり、しかも、ラ
ジアルベアリング６６の軸方向端面がスラストベアリン
グ７０によって支持されるため、熱膨張や圧縮機の振動
によっても、ラジアルベアリング６６が軸方向にずれて
抜けるようなこともなくなる。ベアリングのレース同士
の摩擦によって、いずれかのベアリング６６，７０に傷
が付く恐れもなく、圧縮機の信頼性を高めることにもな
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、可変容量式斜板型圧縮
機におけるスプールの中心開口内に圧入されたラジアル
ベアリングが軸方向に抜け出るのを防止すると共に、ス
プールの端面に設けられたスラストベアリングとの直接
接触をも回避することができるので、可変容量式斜板型
圧縮機のトラブルを防止して、信頼性を向上させること
ができる。また、ラジアルベアリングの圧入代を増加さ
せる必要がないので、スプールの外形が歪むようなこと
も避けられ、ハウジング内に形成された開口の中で円滑
に摺動することができ、可変容量式斜板型圧縮機におけ
る吐出容量調整の作動が円滑に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である可変容量式斜板型圧縮機
の全体構成を示す縦断面図である。

【図２】本発明の実施例の要部を示す部分的拡大断面図
である。

【図３】可変容量式斜板型圧縮機の問題点を解明するた
めの模式図である。

【符号の説明】

１０…ハウジング ２４、２６…シリンダ ２８…ピストン ３２、３４…吸入室 ３６、３８…吐出室 ４０…トラニオン軸 ４６…駆動軸 ４６ｂ…カム溝 ５４…斜板室 ５６…スライダー ５６ａ…頭部 ５６ｂ…フランジ ５６ｃ…スリーブ ５８…斜板 ６６…ラジアルベアリング ６８…スプール ６８ｂ…受圧ディスク ６８ｃ…中心開口 １０６…弁体 ７０…スラストベアリング ７２…制御圧室 ７４…制御弁 ７６…カラー １００…可変容量式斜板型圧縮機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 傾斜角度を連続的に変更することができ
   る斜板と、前記斜板の周縁部に係合し吐出容量制御のた
   めに変化するストロークの範囲内で往復動するピストン
   と、ハウジング内に前記ピストンを摺動可能に嵌合させ
   て流体を圧縮する作動室を形成するシリンダと、前記斜
   板の傾斜角度を変更可能に支持すると共に、軸方向に移
   動可能に駆動軸上に緩挿されている筒軸状のスライダー
   と、アルミニウム合金から製作され、中心開口内に圧入
   されたラジアルベアリングによって半径方向に、また端
   面に設けたスラストベアリングによって軸方向に前記ス
   ライダーを支持すると共に、制御流体圧によって軸方向
   に移動調整されるスプールと、前記スプールを軸方向に
   摺動させるために前記ハウジング内に形成された開口
   と、非鉄系金属又は合成樹脂から製作され、前記スプー
   ルの前記中心開口内に設けられた前記ラジアルベアリン
   グの端面と前記スラストベアリングとの間に介装された
   カラーとを備えていることを特徴とする可変容量式斜板
   型圧縮機。