JPH0552183A

JPH0552183A - 可変容量形圧縮機

Info

Publication number: JPH0552183A
Application number: JP3209156A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Takao; 邦彦高尾; Isao Hayase; 功早瀬; Yukio Takahashi; 由起夫高橋; Kenji Tojo; 健司東條; Takashi Yokoyama; 孝志横山
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1991-08-21
Publication date: 1993-03-02

Abstract

(57)【要約】【目的】振動・騒音が小さく、容量制御性に優れ、しか
も耐久性の良い可変容量形圧縮機を提供する。【構成】ピストン３１を駆動するピストンサポート２１
と、ピストンサポート２１を揺動させるための斜板１２
とを揺動角を変えて支持するサポートスリーブ２５と、
斜板１２を主軸１３に対する傾斜角を変えて支持する斜
板スリーブ１５により構成し、主軸１３に作用する遠心
力が零となるようにし、ピストン３１やピストンサポー
ト２１などの往復動及び揺動運動の慣性力により生じる
モーメントより、斜板１２の回転に伴い発生するモーメ
ントを大とするように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧縮機に係り、特に、自
動車空調機用冷媒圧縮機として好敵な可変容量斜板式圧
縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車空調用容量制御圧縮機は、
例えば、米国特許第4,428,718 号に記載されているよう
に、斜板は、回転動力を支持伝達する斜板部分と、ピス
トンサポートを回転支持するボス部とが一体に形成され
ており、駆動軸に沿って摺動する唯一のスリーブによ
り、そのボス部で傾転可能に支持される構造となってい
た。特に、上記構造で、斜板部分は斜板のスリーブに対
する傾転中心から偏位した構造となっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では図１
４に示すように、各ピストン３１，コンロッド３２、及
びピストンサポート２１等の往復運動や揺動運動に伴っ
て発生する慣性偶力による斜板面の傾転モーメントＭｓ
に対し、斜板１２の回転運動に伴って発生する遠心力に
よる逆方向の斜板面の傾転モーメントＭｐが小さく、慣
性力によるピストンストロークを増大させる方向の不釣
合な傾転モーメント(Ｍｐ−Ｍｓ)が残るという問題があ
った。

【０００４】また、前述のように、斜板部分は、斜板１
２のスリーブ１５に対する回転中心１７から偏位した構
造となっているため、斜板面の駆動軸に対する傾斜角に
応じてその質量重心は、駆動軸１３の回転中心軸より偏
位し、斜板各部分の遠心力は零とはならず不釣合遠心力
Ｆｓ（このＦｓを広義に定義した場合には、駆動軸１３
に固定された、例えば、動力伝達機構部等の回転による
不釣合な遠心力も含む）が発生するという問題があっ
た。

【０００５】この問題点を改善する方法が、特公昭58−
4195号公報，米国特許4,815,358 号に開示されている。
しかし、これらの発明は、いずれも上記した二つの問題
点をバランスリングだけで解決する手段を採っているた
め、その構造が非常に複雑であることや圧縮機本体の外
形寸法や重量が大きくなること、さらに上記した不釣合
な傾転モーメントと遠心力を同時に零とすることができ
ない等の問題点がある。

【０００６】上記の慣性力による不釣合な傾転モーメン
ト(Ｍｐ−Ｍｓ)は、駆動軸回転速度の二乗に比例して増
加し、かつ斜板傾転角を増大する方向のモーメントであ
るため、高速回転時に斜板傾転角を減少する方向に制御
することが困難となるという容量制御性を左右する因子
となる。この対策として、高速カットスイッチや加速カ
ットスイッチにより圧縮機回転速度が制御可能限界に達
する前に電磁クラッチ等できって圧縮機本体を保護して
いるものがある。一方、不釣合な遠心力Ｆｓは、不釣合
な傾転モーメント(Ｍｐ−Ｍｓ)と共に圧縮機外部への加
振力となり、振動及び騒音の原因となる。

【０００７】本発明の目的は、高速運転時にも確実に容
量制御が可能で、しかも振動及び騒音の小さい可変容量
斜板型圧縮機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の手段は、ピストンと、前記ピストンを駆動す
るピストンサポートと、前記ピストンサポートを揺動さ
せるための斜板とを揺動角を変えて支持するサポートス
リーブと、前記斜板を主軸に対する傾斜角を変えて支持
する斜板スリーブにより構成され、前記斜板の傾転角を
変えることにより容量制御を行う可変容量形圧縮機にお
いて、前記ピストンなどの往復運動及びピストンサポー
トなどの揺動運動の慣性力により生じるモーメントをＭ
ｐ、前記斜板の回転運動に伴い斜板自身の質量分布によ
り生じるモーメントをＭｓとしたとき、Ｍｓ≧Ｍｐとな
る関係を満足させることである。

【０００９】

【作用】駆動軸に対し傾斜角の変化する質量重心の駆動
軸軸心からの距離と、それが容量制御に伴って変化する
量が微小となる。従って、そこに作用する遠心力の大き
さと、斜板傾斜角（斜板傾転角）の変化に伴う遠心力の
変化量も微小となる。

【００１０】また、この質量重心に作用する遠心力の大
幅な減少によって、前記質量の傾斜角を増大させようと
する方向に作用するモーメントが小さくなるため、質量
各部に作用する遠心力によって傾斜角を減少させようと
する方向のモーメントが増大する。また、質量重心位置
の駆動軸からの偏位量とその斜板傾斜角に対する変化が
微小であるので、上記の駆動軸に対し傾斜角の変化する
質量の大きさを増大させることにより、遠心力の大きさ
と、その斜板傾斜角に対する変化量をほとんど増大させ
ることなく、斜板傾斜角を減少させようとする方向のモ
ーメントを増大させることが可能である。よって、各ピ
ストン等の往復運動に伴い、斜板傾斜角を増大する方向
に発生する傾転モーメントと釣り合わせることが容易と
なる。すなわち、上述した不釣合な遠心力と傾転モーメ
ントを同時に零とすることが可能となる。さらに、斜板
の質量分布を適正に構成することなどによって、不釣合
な遠心力を発生させないで、各ピストンなどの往復運動
に伴い発生する傾転モーメントＭｐより大きい逆向きの
モーメントＭｓを発生させることも可能となる。

【００１１】以上の結果、全ての斜板傾転角において、
不釣合な慣性力に伴う振動や騒音を減少させることがで
き、かつ高速回転時における容量制御性及び耐久性が向
上される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の第一の実施例を図を用いて説
明する。図１及び図２は、本実施例の可変容量斜板形圧
縮機の全体構造を示したもので、図１はピストンストロ
ークが最大、つまり、斜板傾転角度が最大となっている
状態を示しており、図２は斜板傾転角度が最小となって
いる状態を示したものである。図３は図２におけるIII
−III線断面図である。図４ないし図６は斜板組立体を
示す正面図及び断面図であり、図５及び図６は図４のＶ
−Ｖ線及びVI−VI線断面図である。

【００１３】ハウジングはフロントハウジング１及びシ
リンダブロック２とからなる。すなわち、円筒状のシリ
ンダブロック２の一端側には、お椀状のフロントハウジ
ング１が設置されて固定されている。これらの断面中央
部にはラジアル針状ころ軸受１８，１９を介して主軸１
３が回転自在に支承されている。フロントハウジング１
内には斜板１２を収納する斜板室１０が形成されてい
る。シリンダブロック２内には主軸１３を中心として主
軸と平行に複数のシリンダ３３（本実施例では６個）が
円周方向に配置されている。

【００１４】主軸１３には圧入あるいはピンまたは塑性
結合などによりドライブプレート１４が固定されてい
る。このドライブプレート１４には耳部１４１が形成さ
れ、この耳部１４１に球面座１４２が設けられている。
球面座１４２には、半球シュー１６が摺動可能に取り付
けられている。また、ドライブプレート１４の耳部１４
１と斜板１２の耳部１２１（図４参照）とは互いに側面
が接触するとともに、離脱しないような構造となってい
る。これにより、主軸１３の回転によりドライブプレー
ト１４の耳部１４１から斜板耳部１２１に回転力が与え
られ、斜板１２が回転する。

【００１５】主軸１３には、斜板スリーブ１５が主軸１
３に対して軸方向に摺動可能に組み込まれており、斜板
スリーブ１５と斜板１２とは、斜板プラグ１２２及び斜
板スリーブピン１７によって結合されている。

【００１６】ピストンサポート２１の内側には外輪２２
が挿入されており、その外輪２２の内側にはさらに内輪
２３が配置され、これらの部材はサポートスリーブピン
２４によって結合されている。該サポートスリーブピン
２４は、内輪２３及び外輪２２と接する部分はその断面
が円筒形状であるが、ピストンサポート２１との接触部
分は主軸１３の軸方向に平行な二面幅をもっており、ピ
ストンサポート２１と外輪２２との間でサポートスリー
ブピン２４の軸回りの回転を防止している。一方、内輪
２３とサポートスリーブ２５とはサポートスリーブピン
２６によって締結されている。従って、サポートスリー
ブピン２４及びサポートスリーブピン２６によって自在
継手を構成している。

【００１７】以上のように構成されたピストンサポート
２１と前記斜板２１とは、斜板スリーブ１５とサポート
スリーブ２５によって締結されている。すなわち、斜板
スリーブ１５は、弾性体２７及びスラスト軸受２８を介
してサポートスリーブ２５に機械的に結合されるととも
に、転がり軸受２９によって両者間を転がり対遇として
いる。弾性体２７は、斜板１２と斜板スリーブ１５，斜
板１２とピストンサポート２１との与圧を与えるための
ものである。斜板１２と斜板スリーブ１５とは、弾性体
２７の弾性力によって、斜板スリーブ１５を図１におい
て右方向に押しつけられて、図５に示すように斜板スリ
ーブピン１７及び斜板プラグ１２２を介して斜板１２を
右方向に押しつけることになり、その結果、斜板１２と
斜板スリーブ１５が互いに離脱することなく、しかも、
斜板１２は斜板スリーブピン１７を中心として傾転運動
を行う。一方、斜板１２とピストンサポート２１とは、
弾性体２７によってサポートスリーブ２５を左方向に押
す力が発生する。その弾性力はサポートスリーブ２５→
サポートスリーブピン２６→内輪２３→サポートスリー
ブピン２４→外輪２２→ピストンサポート２１の順に作
用し、その結果、ピストンサポート２１を左方向、すな
わち斜板１２側に押しつけることとなり、ピストンサポ
ート２１が斜板１２から離れることを防止している。ま
た、斜板１２とピストンサポート２１の間にはスラスト
軸受３０が設けられており、斜板１２の回転を容易にし
ている。

【００１８】サポートスリーブ２５の外周面には軸方向
に∪所部２５１が形成されており、∪所部２５１がシリ
ンダブロック２の軸受ハウジング２０１に固定されたス
ライドピン６０上を軸方向に滑動可能になっている。こ
れによりピストンサポート２１が主軸１３の回りに回転
しないよう軸回りの運動を規制している。ピストンサポ
ート２１には、ロッド３２３の両端にボール３２１，３
２２をもつ複数個のコンロッド３２の一端が、ボール３
２１の中心回りに回転自在に取り付けられ、他端にはボ
ール３２２の中心回りに回転自在にピストン３１が取り
付けられている。

【００１９】複数個のピストン３１は、シリンダブロッ
ク２に設けられた複数個のシリンダ３３に組み込まれて
いる。ピストン３１には、ピストンリング３４，３５が
装着されている。また、シリンダブロック２には、吸入
弁板５，シリンダヘッド４，吐出弁板６，パッキン７，
リアカバー３とが配置され、ドライブプレート１４，斜
板１２，ピストンサポート２１などを取り囲むように配
置されたフロントハウジング１と一体に、ボルト（図示
せず）などでリアカバー３に固定されている。フロント
ハウジング１とシリンダブロック２との気密はＯリング
３８により、リアカバー３とシリンダブロック２との気
密はＯリング３９で保たれている。

【００２０】リアカバー３には吸入口３０１と吐出口
（図示せず）が設けられている。この吸入口３０１は吸
入通路３０２とつながり、制御弁４００を経て吸入室８
につながっている。この吸入室８及び吐出室９はそれぞ
れ吸入弁板５と吐出弁板６を介して各々吸入ポート４０
１と吐出ポート４０２に通じている。これらの吸入ポー
ト４０１と吐出ポート４０２は各々シリンダ３３に対応
してシリンダヘッド４に設けられている。

【００２１】制御弁４００の上流側とフロントハウジン
グ１内の斜板室１０とは、リアカバー３，止めピン７５
及び主軸１３の中心部に設けられた連通路（図示せず）
により連通しており、同一圧力となっている。また、制
御弁４００の下流側は吸入室８に通じている。

【００２２】ガスを圧縮する際に主軸１３に作用するス
ラスト力（軸方向の力）は、ドライブプレート１４を経
てフロントハウジング１との間に設置したスラスト軸受
４２で支持される。スラスト軸受４２のフロントハウジ
ング１側のスラストレースは球面形状をしている。主軸
１３に作用するラジアル力（半径方向の力）は、フロン
トハウジング１及びシリンダブロック２の軸受ハウジン
グ２０内に設けられた二個のラジアル針状コロ軸受１９
及び１８で支持される。

【００２３】この構成とすることにより、エンジン（図
示せず）により圧縮機の主軸１３が駆動されると、ドラ
イブプレート１４，斜板１２が回転し、主軸１３の回転
軸に対しピストンサポート２１が揺動運動を行う。これ
によりピストン３１がシリンダ３３内を往復運動するこ
とによって、冷凍サイクル（図示せず）から帰還した冷
媒は、吸入口３０１内に流入し、制御弁４００で適正な
圧力に制御（減圧）され、制御弁４００上流の圧力、す
なわち、斜板室１０における圧力との間に適正な制御差
圧をもって、リアカバー３内に形成された吸入室８に導
入される。そして、シリンダヘッド４の吸入ポート４０
１，吸入弁板５を経て、シリンダ３３内に流入し、吸入
行程を終了する。ピストン３１により圧縮された冷媒
は、シリンダヘッド４の吐出ポート４０２，吐出弁板６
を経て、リアカバー３内に形成される吐出室９に排出さ
れ、吐出口（図示せず）から冷凍サイクル（図示せず）
に送り出される。

【００２４】次に、図４ないし図６を用いて斜板１２と
斜板スリーブ１５の係合方法及び構造について説明す
る。主軸１３には、斜板スリーブ１５が主軸１３に対し
て軸方向に摺動可能に組み込まれており、斜板スリーブ
１５と斜板１２とは、斜板プラグ１２２及び斜板スリー
ブピン１７によって結合されている。つまり、斜板１２
は、斜板スリーブピン１７により斜板スリーブ１５に対
して、斜板スリーブピン１７の回りに回転自在なように
係合されており、斜板１２の傾斜角、すなわち、斜板傾
転角が任意に変化できるようになっている。従って、主
軸１３の回転によりドライブプレート１４，斜板１２，
斜板スリーブ１５が共に回転する。

【００２５】斜板スリーブピン１７は、斜板１２の板厚
内に存在しており、斜板スリーブピン１７の中心が斜板
の回転中心に合致している。ここで、斜板プラグ１２２
の取付け座１２４は、斜板スリーブピン１７の斜板１２
の板厚方向の中心位置を決めるために設けたものであ
る。すなわち、斜板１２のスラスト軸受３０側端面123
を基準にして取付け座１２４の位置を決め、この取付け
座１２４を基準にして斜板プラグ１２２のピン穴位置を
決める。この方法によって斜板スリーブピン１７の中心
位置を正確に斜板１２の回転中心に合わせることが可能
となる。また、図４に示したように、斜板１２は、概略
円板状となっており、軸対称の構成となっていることや
斜板耳部１２１などの不釣合質量をバランスさせるた
め、付加質量１２５及び１２６を設けるなどして、それ
単体で静バランスをとる構造になっている。

【００２６】つぎに、ドライブプレート１４の構造と圧
縮機の容量を規制する構造について、図４及び図７ない
し図９を用いて説明する。図７及び図８はドライブプレ
ート１４の正面図及び側面図であり、図９は、斜板１２
とドライブプレート１４の組立図を示す部分断面図であ
る。

【００２７】ドライブプレート１４には、主軸１３の軸
中心に対して（図７において上下方向）、耳部１４１の
反対側に耳部１４１や半球シュー１６などの不釣合質量
をバランスさせるため、付加質量部１４３が主軸１３の
中心に対して軸対称に二箇所形成されている。また、耳
部１４１や半球シュー１４１は軸中心に対して（図７に
おいて左右方向）オフセットしているため、この部分の
不釣合質量をバランスさせるため、付加質量部１４５が
設けられている。このように、ドライブプレート１４単
体で静バランスをとる構造になっている。この付加質量
部１４３の斜板側面は、圧縮機の最大斜板傾転角度と同
じ角度をもつ斜板傾転角規制座１４４となっている。一
方、斜板１２には前述したように、斜板プラグ１２２の
取付け座を兼ねた最大斜板傾転角規制座１２４が主軸１
３中心に対して軸対称な位置に二か所設置されている。
このような構成とすることにより、図９（あるいは図
１）に示したように、斜板傾転角度が大となる方向に斜
板が動く際に、斜板スリーブ１５は主軸１３上を右から
左の方向に摺動し、かつ、斜板１２は斜板スリーブピン
１７を中心に時計方向に傾転する。そして、斜板傾転角
が最大になると、ドライブプレート１４に設けられた傾
転規制座１４４と、斜板１２の傾転規制座１２４とが接
触する。このとき、斜板スリーブ１５とドライブプレー
ト１４などには適当な間隙を設けているため各部材が接
触することを回避している。また、圧縮機の最小容量の
規制は、図２に示すようにサポートスリーブ２５のシリ
ンダヘッド４の側端部２５２をシリンダブロック２の軸
受ハウジング２０の斜板室１０の側端部２０２に接触さ
せることにより行っている。

【００２８】つぎに、本実施例において各可動部品に作
用する慣性力をバランスさせる方法について説明する。
まず、図１０に示すように、ドライブプレート１４と主
軸１３との組み立て体では、主軸先端の電磁クラッチの
アーマチャ板１３１面にバランスウェイトを取り付ける
ことにより、静バランス（遠心力），モーメント両方に
関して不釣合を完全に零にすることが可能である。これ
は、斜板傾転角に無関係に成立する。また、斜板組み立
て体（図１２参照）及びピストンサポート組み立て体
（図１３参照）は、前述したように静バランスに関して
はいずれの斜板傾転角でも完全に不釣合を零にすること
が容易に可能である。つまり、各可動部品はそれぞれ、
常に、完全に静バランスのとれた状態にあることから、
全体としても常に完全な静バランスが保たれる。

【００２９】主軸１３に設けられた斜板スリーブピン１
７まわりの力の釣合いについて、図１１ないし図１３に
より説明する。図１１において、複数のピストン３１に
作用するガス圧縮力の合力をＦｇ、斜板スリーブピン１
７の中心から合力Ｆｇの作用点までの距離をＬｇとする
と、斜板１２にはガス圧縮力により図１１で反時計方向
（ピストンストロークを減少させる方向）のモーメント
ＭｇＭｇ＝Ｆｇ×Ｌｇ …(数１) が作用する。

【００３０】一方、斜板１２の半球シュー１６側面には
力Ｆｅが作用する。斜板スリーブピン中心とピストンサ
ポート２１の瞬間傾転中心までの距離をＬｃとすると、
力Ｆｅにより斜板（あるいはピストンサポート）には時
計回り（ピストンストロークを増加させる方向）のモー
メントＭｅは、斜板傾転角をαとすると、Ｍｅ＝−Ｆｅ×cosα×Ｌｃ …(数２) が作用する。

【００３１】また、図１３に示すように、ピストン３
１，コンロッド３２などの往復運動やピストンサポート
２１などの揺動運動などにより、主軸に沿った軸方向の
慣性力により斜板には、時計回りのモーメントＭｐが作
用する。

【００３２】さらに、図１２に示すように、斜板１２の
質量分布により反時計回りのモーメントＭｓが斜板１２
に加わる。従って、斜板スリーブピン１７の中心回りの
モーメントが釣り合っている状態では、次式が成立す
る。

【００３３】Ｍｅ＋Ｍｐ＋Ｍｇ＋Ｍｓ＝０ …(数３) 一方、各ピストン３１の裏側（斜板室側）に作用する斜
板室１０の圧力の合力をＦｃとすると、主軸１３の軸方
向の力の釣合いから、Ｆｇ＝Ｆｅ×cosα＋Ｆｃ …(数４) なる関係が成立する。このような構成で、熱負荷の低下
あるいは圧縮機回転速度の上昇などにより、制御弁４０
０上流の圧力が設定値よりも低下すると、制御弁４００
の開度が小さくなり、制御弁上流の圧力を一定に保つ。
一方、下流側の圧力は冷媒流路が制御弁により絞られて
小さくなるため低下する。この結果、斜板室の圧力は一
定に保たれるのにたいし、ピストン３１に作用するガス
圧縮力Ｆｇは低下するため、数１においてＭｇが低下す
るため釣り合う位置まで斜板が反時計方向に傾転し、ピ
ストンストロークが減少する。このように、常に、制御
弁４００上流側の圧力が一定値以下とならないように、
制御弁４００の下流側の圧力、すなわち、シリンダ３３
の吸入圧力を変えることにより、ピストン３１のストロ
ークが制御される。この制御弁４００の上流側の圧力、
すなわち、斜板室１０の圧力Ｐｃとシリンダ入口圧力Ｐ
ｓとの差を、以後、制御差圧と称する。

【００３４】なお、数１，数２，数３，数４より、Ｍｐ＋Ｍｓ＋Ｆｃ×Ｌｃ＝Ｆｇ×(Ｌｃ−Ｌｇ) ＝Ｆ(ΔＰｃ)×(Ｌｃ−Ｌｇ) …(数５）なる関係が求まる。

【００３５】ピストンに作用するガス圧縮力の合力Ｆｇ
は、吐出圧力を一定とすると、制御弁４００の上流側の
圧力、すなわち、斜板室１０の圧力Ｐｃと、シリンダ入
口の圧力の差、 ΔＰｃ＝Ｐｃ−Ｐｓ …(数６) の関数として表され、差圧（制御差圧）を変えることに
よりピストンストロークが制御される。

【００３６】図１５及び図１６は、ある圧縮機回転速度
における主軸１３に作用するＹ軸方向及びＸ軸方向の遠
心力Ｆｓｙ及びＦｓｘをそれぞれ斜板傾転角αについ
て、本実施例と図１４に示した従来例との比較を示す。
図１５から、斜板傾転角αに対する遠心力Ｆｓｙは、従
来例が右上がりの直線となるのに対し、本発明による実
施例では前述したように斜板傾転角によらず零である。
一方、図１６からＸ軸方向の遠心力Ｆｓｘは、従来例、
本実施例ともに斜板傾転角によらず一定であるが、従来
例が大きな値であるのに対し、本実施例では零とするこ
とができる。つまり、従来例では、主軸などにバランス
ウェイトをつけてＦｓｘを零とすることができても、Ｆ
ｓｙは零とすることができず、遠心力が零となる斜板傾
転角は一点しか存在しない。これに対して、本発明で
は、斜板傾転角によらず常に遠心力を零とすることがで
きる。

【００３７】斜板スリーブピン１７の中心に作用するモ
ーメントのうち、ピストン，コンロッドなどの往復運
動、及び、ピストンサポートなどの揺動運動によるモー
メントＭｐと、斜板の質量分布によるモーメントＭｓの
和を図１７に示す。モーメントＭｐは、斜板が垂直（傾
転角α＝０）の場合モーメントは発生せず、斜板傾転角
αにほぼ比例して増加する。なぜなら、Ｍｐの大きさ
は、ピストンサポート組み立て体各部の寸法，質量によ
って決まる値Ｃ₁ を比例定数，主軸の回転角速度をωと
してＭｐ＝Ｃ₁×sinα×cosα×ω² …(数７) で表される。

【００３８】これに対し、斜板の質量分布により生じる
モーメントＭｓの大きさは、斜板の寸法，質量によって
決まる比例定数をＣ₂とするとＭｓ＝Ｃ₂×sinα×cosα×ω² …(数８) で表され、やはり斜板傾転角にほぼ比例する。

【００３９】このようにＭｐ，Ｍｓは、それらが互いに
逆方向のモーメントであること及びそれぞれ斜板傾転角
αに対してほぼ直線的に変化するので、各部の寸法，質
量を調整して比例定数Ｃ₁，Ｃ₂を操作すれば、図１７に
示すように、いずれの斜板傾転角でも完全に打ち消すこ
とができる。すなわち、ＭｐとＭｓとの和を零とするこ
とができる。換言すれば、Ｍｐ＝−Ｍｓとすることであ
る。

【００４０】本実施例によれば、慣性力による不釣合な
遠心力と不釣合な傾転モーメントを同時に零とすること
ができるので、振動及び騒音が大幅に低減され、容量の
制御性が向上する。

【００４１】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。本実施例は、図１８に示すように、往復運動及び揺
動運動によるモーメントＭｐよりも大きい逆向きのモー
メントである斜板の質量分布によるモーメントＭｓを生
じさせるように構成することである。つまり、斜板傾転
角に対して常に、Ｍｓ＋Ｍｐ＞０なる関係になるように
構成することにある。Ｍｐ及びＭｓの大きさは、数７及
び数８に示すように、各部材の寸法，質量によって決ま
る値Ｃ₁ 及びＣ₂で決まるので、これらの値を適当に操
作することで容易に達成できる。例えば、Ｍｓを大きく
する場合、斜板１２の板厚を少し大きくしたり比重の大
きい材料を使用するなどすればよい。ただし、斜板の板
厚さを大きくしても斜板の重心位置は、常に、斜板の回
転中心に合わせる。また、本実施例では、Ｍｓに対しＭ
ｐを小さくすることでも達成することができ、例えば、
コンロッドなどを中空化するなどの方法により往復動、
あるいは、揺動部材を軽量化するのも一つの手段であ
る。なお、本実施例を達成するためには、前述したよう
に慣性力による不釣合な遠心力を零にする。図１８に
は、図１４の従来例との比較を示しているが、慣性力に
よるモーメントの和（Ｍｓ＋Ｍｐ）の斜板傾転角に対す
る傾きが従来例と逆特性になっていることが特徴であ
る。本実施例では、斜板傾転角が最大、つまり、最大容
量側で、モーメントの和（Ｍｓ＋Ｍｐ）が反時計回り、
つまり、斜板傾転角を減少させる方向に作用するように
した。

【００４２】図１９は、本実施例による効果を従来例及
び前述した実施例を併記して示したものである。縦軸に
示した制御差圧ΔＰｃは、数５及び数６により得られ、
この制御差圧が小さいほど容量制御性が良いことを示
す。図１４に示した従来例では、圧縮機回転速度の増加
と共に制御差圧が増加している。この制御差圧には取り
得る限界値が存在するため、その限界値を超えるとそれ
以上の回転速度では容量制御ができなくなる。つまり、
最大容量状態で圧縮機が駆動されることになる。このよ
うな状態を回避するため、高速カットスイッチや加速カ
ットスイッチなどにより圧縮機回転速度が制御可能限界
に達する前に電磁クラッチ等できって圧縮機本体を保護
している。これに対し、本実施例では、制御差圧を圧縮
機回転速度の増加に対して減少するようにすることがで
き、ある回転速度以上になると制御差圧が負、つまり制
御差圧をかけなくても容量制御することができる。従っ
て、上記した保護装置がいらなくなるうえ、圧縮機の回
転速度がある値を超えると自動的（ある意味では強制
的）に圧縮機を容量制御するようなシステムを構築する
ことが可能となる。すなわち、圧縮機の回転速度に感応
して、圧縮機の容量を制御することができる。また、こ
の特性を利用すれば、従来使用されていた高速カットス
イッチや加速カットスイッチなどの圧縮機保護装置の代
替が可能となる。さらに、図１及び図２には、圧縮機吸
入圧力(あるいは蒸発器出口圧力)を一定にして、冷媒の
蒸発温度を一定に保つために制御弁４００が設けられて
いる。自動車空調機等に使用される場合には、低速回転
(エンジンのアイドル回転)時には最大冷力が必要である
が、高速回転時にはあまり冷力は必要としないため、本
実施例で説明したような特性を利用すれば、こような制
御弁を使用しなくても冷媒の流量制御が行え、安価な可
変容量圧縮機が提供できる。なお、図１９に示した圧縮
機回転速度に対する制御差圧の特性は、モーメントＭｓ
およびＭｐを適当に操作することで得られる。

【００４３】本実施例によれば、慣性力による不釣合な
遠心力を零とすることができ、さらに、つねに斜板傾転
角を減少させる方向に作用する傾転モーメントを発生さ
せることができ、振動及び騒音が大幅に低減され、容量
制御性、特に高速回転での容量制御性が向上する。

【００４４】以上の説明は、斜板室の圧力を一定とし
て、制御弁によりシリンダ吸入口の圧力を斜板室の圧力
よりも低下させて、斜板傾転角を変える方式の可変容量
形圧縮機について述べたが、、特公昭58−4195号公報に
開示されているように、シリンダ入口圧力を一定とし
て、ブローバイガスや吐出ガスなどを利用することによ
り斜板室の圧力を高め、斜板傾転角の制御を行う形式の
可変容量形圧縮機についても同様の効果が得られる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、慣性力による不釣合な
遠心力とモーメントを同時に零とすることができるの
で、振動及び騒音を大幅に低減できるので、振動・騒音
の小さい可変容量形圧縮機を提供することができる。

【００４６】また、慣性力により常に斜板傾転角を減少
させる方向に作用する傾転モーメントを発生させること
ができるので、容量制御性、特に高速回転での容量制御
性に優れた可変容量形圧縮機を提供することができる。

【００４７】さらに、高速回転で確実に容量制御ができ
るので、信頼性及び耐久性に優れた可変容量形圧縮機を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の可変容量斜板形圧縮機の最
大容量状態を示す断面図。

【図２】本発明の一実施例の可変容量斜板形圧縮機の最
小容量状態を示す断面図。

【図３】図２におけるIII−III矢視断面図。

【図４】本発明の斜板組み立て体を示す正面図。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ矢視断面図。

【図６】図４におけるVI−VI矢視断面図。

【図７】本発明のドライブプレートを示す正面図。

【図８】本発明のドライブプレートを示す側面図。

【図９】本発明の斜板とドライブプレートの組み立て体
を示す部分断面図。

【図１０】本発明のドライブプレートと主軸の組み立て
体に作用する慣性力を示す説明図。

【図１１】圧縮機の容量制御の原理の説明図。

【図１２】本発明の斜板組み立て体に作用する慣性力と
モーメントを示す説明図。

【図１３】本発明のピストンサポート組み立て体に作用
する慣性力とモーメントを示す説明図。

【図１４】従来例において、圧縮機に作用する慣性力と
モーメントを示す説明図。

【図１５】本発明及び従来例において、主軸に作用する
Ｙ軸方向の遠心力の大きさと方向の説明図。

【図１６】本発明及び従来例において、主軸に作用する
Ｘ軸方向の遠心力の大きさと方向の説明図。

【図１７】本発明において、主軸に作用する慣性力によ
るモーメントの大きさと方向の説明図。

【図１８】本発明の他の実施例及び従来例において、主
軸に作用する慣性力によるモーメントの大きさと方向の
説明図。

【図１９】本発明及び従来例において、制御差圧と圧縮
機回転速度の関係についてその大きさの説明図。

【符号の説明】

１２…斜板、１３…主軸、１４…ドライブプレート、１
５…斜板スリーブ、２１…ピストンサポート、２５…サ
ポートスリーブ、３１…ピストン、３３…シリンダ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者早瀬功茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者高橋由起夫茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者東條健司静岡県清水市村松390番地株式会社日立製作所清水工場内 (72)発明者横山孝志茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地３日立オートモテイブエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストンと、前記ピストンを駆動するピス
トンサポートと、前記ピストンサポートを揺動させるた
めの斜板とを揺動角を変えて支持するサポートスリーブ
と、前記斜板を主軸に対する傾斜角を変えて支持する斜
板スリーブとを含み、前記斜板の傾転角を変えることに
より容量制御を行う可変容量形圧縮機において、前記ピ
ストンの往復運動及び前記ピストンサポートの揺動運動
の慣性力により生じるモーメントをＭｐ、前記斜板の回
転運動に伴い前記斜板自身の質量分布により生じるモー
メントをＭｓとしたとき、Ｍｓ≧Ｍｐとなる関係を満足
することを特徴とする可変容量形圧縮機。