JPH062655A - 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におけるコントロー
ルピストンが制御シリンダ内で傾斜してロックすること
を防止し、吐出容量変化を円滑にする。 【構成】 ハウジング１８の制御シリンダ１８ａ内には
円板状のコントロールピストン７０が軸方向に摺動可能
に挿入されており、その周縁部には自由な摺動を許すた
めに隙間が設けられていてＯリング７２がシールしてい
る。圧縮機が運転されているときはスリーブの小径部分
６８ｂがコントロールピストン７０を押圧しているが、
冷媒を充填するような場合に、予めシステム内の空気を
真空ポンプで排除すると、制御圧力室７４の減圧によっ
てコントロールピストン７０が右に移動する一方、スリ
ーブの小径部分６８ｂは追従しないので離れてしまい、
コントロールピストン７０は傾いてロックする。そこ
で、コントロールピストン支持部８０とガイドシリンダ
８２を設けて軸方向に案内支持する。

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
定してもたらすことができるように、自動車用空調装置
の冷媒圧縮機は吐出容量を無段階に変化させ得ることが
望ましい。このような要望に応え得るものとして可変容
量式の斜板型圧縮機がある。

【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通りであって、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、制御流体圧を受けて駆動軸
の軸方向に移動するコントロールピストンを備えている
ものがあるが、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中空軸が軸方向移
動可能に設けられ、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、スライダーをコントロールピス
トンと一体のスリーブに対してラジアルベアリングとス
ラストベアリングを用いて取り付け、このスリーブをシ
リンダブロックによって軸方向摺動可能に支持してい
る。

【０００４】このような形式の可変容量式斜板型圧縮機
を更に改良するものとして、それ以前のものではスリー
ブと一体であったコントロールピストンを、円板状のコ
ントロールピストンの部分と、中空軸状のスリーブの部
分とに分割して両者を別体の部品として構成すると共
に、スリーブの先端がコントロールピストンと接触する
部分の径を比較的小さくすることによって、その部分が
貫通しているシリンダブロック及びリヤサイドプレート
の中心開口の径を小径となし、その分だけ流体を圧縮す
る作動室の壁の半径方向の厚さが大となるようにし、そ
れによって作動室のシール部分の半径方向の長さを増大
させて、圧縮された流体が漏洩するのを防止しようとす
る試みがなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】コントロールピストン
を、円板状のコントロールピストンの部分と、中空軸状
のスリーブの部分とに分割している可変容量式の斜板型
圧縮機においては、作動室内で圧縮された流体のシール
性が向上する反面、円板状のコントロールピストンは、
それと一体化された支持体としてのスリーブを有しない
ため、その外周縁に嵌められたシール用のＯリングによ
って略軸心の延長上に保持されると共に、制御圧力室内
に設けられてコントロールピストンを軸方向に付勢して
いるスプリングと、スリーブから伝えられる圧縮反力と
しての軸方向力との釣り合いによって、やや不安定な状
態で支持されることになる。

【０００６】従って、可変容量式斜板型圧縮機の運転状
態において軸方向及び半径方向の力が釣り合っている場
合には、コントロールピストンはそれらの力が釣り合う
位置に支持されるので問題はないとしても、この圧縮機
が例えば空調装置の冷凍回路における冷媒圧縮機として
使用され、その冷凍回路に冷媒を充填する場合には、冷
凍回路内の空気を真空ポンプによって吸引して排除する
必要が生じるが、その際に制御圧力室が減圧されるため
に円板状のコントロールピストンが制御圧力室に向かっ
て移動するのに反し、圧縮機が圧縮仕事をしていないた
めに圧縮反力が発生していないので、スリーブに軸方向
の力が伝達されないため円板状のコントロールピストン
とスリーブは軸方向に分離することになる。

【０００７】コントロールピストンと、それが軸方向摺
動可能に挿入されて制御圧力室を形成している制御シリ
ンダとの間には、半径方向にかなり大きい隙間が設けら
れている（その隙間を前記Ｏリングが埋めている）か
ら、軸方向の力の釣り合いによる支持を失っている円板
状のコントロールピストンは傾斜し易くなり、最悪の場
合は制御シリンダ内でロックして軸方向に摺動すること
ができなくなる。コントロールピストンが軸方向に移動
することができないということは、この圧縮機の斜板の
傾斜角度が変化しないということであり、それによって
圧縮機の可変容量機能が失われることになる。

【０００８】この問題の対策としては、コントロールピ
ストンの軸方向の厚さを増大させることや、コントロー
ルピストンの周縁部とそれを受け入れている制御シリン
ダとの隙間を小さくすることが考えられるが、前者の場
合は、コントロールピストンの軸方向の厚さに応じて制
御シリンダの軸方向の長さも増大させる必要が生じるの
で、制御シリンダが形成されるリヤハウジングが大型化
することになるし、後者の場合は、コントロールピスト
ンの周縁部の隙間の減少によって、コントロールピスト
ンの動きが悪くなり、制御応答性が悪化する恐れがあ
る。本発明は、従来技術において見出されたこれらの問
題点を、可及的簡単な手段によって解決することを発明
の課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、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、シリンダブロック内に形成され前記ピストンを摺
動可能に嵌合させて流体を圧縮する作動室を構成するシ
リンダと、前記斜板の傾斜角度を変更可能に支持すると
共に軸方向に摺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、前記スライダーをラジアルベアリン
グ及びスラストベアリングによって支持して軸方向に移
動し得るスリーブと、前記スリーブを軸方向に移動させ
るために前記シリンダブロックと一体化されたハウジン
グに形成されている制御シリンダ内に軸方向摺動可能に
挿入され前記スリーブの端部と接触し得るコントロール
ピストンと、前記コントロールピストンと一体化された
筒状のコントロールピストン支持部と、前記ハウジング
に形成され前記コントロールピストン支持部を受入れて
それを軸方向に摺動案内するガイドシリンダとを備えて
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。

【００１０】

【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
御流体圧を受けるコントロールピストンにはコントロー
ルピストン支持部が一体的に設けられており、それがハ
ウジングに形成されたガイドシリンダによって軸方向に
摺動可能なように支持されているため、冷媒等の被圧縮
流体をシステム内に充填する際に、真空ポンプによって
制御圧力室内の空気が排除されることにより減圧されて
コントロールピストンとスリーブが軸方向に分離して
も、コントロールピストンが制御シリンダ内で傾斜して
ロックされるようなことがなく、斜板型圧縮機の可変容
量機能が確実に保証される。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の実施例としての可変容量式斜
板型圧縮機の要部を示したものであり、図２は前記要部
以外の構成においては実質的に同じである従来の可変容
量式斜板型圧縮機１００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
製のシリンダブロック１０を有するが、このシリンダブ
ロック１０はフロントシリンダブロック１２とリヤシリ
ンダブロック１４という２つの部分からなっており、フ
ロントシリンダブロック１２の前部にはフロントハウジ
ング１６が、またリヤシリンダブロック１４の後部には
リヤハウジング１８が、それぞれフロントサイドプレー
ト２０又はリヤサイドプレート２２を間に挟んで、数本
の通しボルト４０によって一体的に締結されている。

【００１２】フロントシリンダブロック１２とリヤシリ
ンダブロック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２はフロント側の
作動室だけを示す）を形成する。フロントハウジング１
６とリヤハウジング１８の中には、それぞれ吸入室３
２，３４，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。

【００１３】斜板型圧縮機１００の一体化されたシリン
ダブロック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
ントシリンダブロック１２の中心開口部分に軸承されて
おり、駆動軸４６がフロントハウジング１６を貫通する
部分はシール装置５２によって軸封されている。フロン
トシリンダブロック１２とリヤシリンダブロック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、その左端寄りの部分には、例えば半径方向に形
成されたトラニオン軸５６ａによって傾斜角度可変に斜
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４６
ａ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。なお、膨大部分４６ａの前部には
前述のスラストベアリング５０がフロントシリンダブロ
ック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。

【００１４】斜板５８の周縁部は、全ての両頭のピスト
ン２８の中間部分に形成された溝の中に同時に挿入さ
れ、各溝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
して圧縮機１００の吐出容量が変化することになる。

【００１５】スライダー５６には段部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６６のインナーレースが
圧嵌されている。段部５６ｂにはスラストベアリング６
７が係合し、リヤハウジング１８によって支持されてい
る。また、ラジアルベアリング６６のアウターレースは
スリーブ６８の左側大径部分６８ａの開口内に圧入され
ている。スリーブ６８の右側半分は小径部分６８ｂ（右
端は拡径部分になっているが）となっていて、スリーブ
６８の左側半分である大径部分６８ａは、リヤシリンダ
ブロック１４の中央に形成された軸方向のシリンダ１４
ａ内に緩挿されて軸方向に摺動可能に支持されている。
スリーブ６８の小径部分６８ｂは、シリンダ１４ａの右
端に接続するように形成された小径の開口１４ｂを貫通
して右側へ突出している。

【００１６】リヤハウジング１８内の中央には軸方向に
制御シリンダ１８ａが形成されており、その中に軸方向
摺動可能に円板状のコントロールピストン７０が緩挿さ
れている。コントロールピストン７０の周縁の溝にはＯ
リング７２が嵌められて制御シリンダ１８ａの円筒状内
壁面と接触し、制御シリンダ１８ａ内を右側の制御圧力
室７４の部分と、左側の吸入室３４の部分とに気密に区
画している。コントロールピストン７０の左側の側面中
央には前述のスリーブ６８の小径部分６８ｂの先端（図
示例の場合は、コントロールピストン７０に対する着座
状態を安定にするために、先端が僅かに拡径されてい
る。）が当接すると共に、右側の側面中央には圧縮スプ
リング７８が係合してコントロールピストン７０を軸方
向左方へ押圧している。

【００１７】制御圧力室７４は制御弁７６に接続されて
おり、制御弁７６は図示しない空調装置の冷凍回路にお
ける蒸発器からの戻り冷媒の圧力に応じ、或いは運転者
によって操作されて、吐出室３８にある加圧された流体
（冷媒）の圧力、即ち吐出圧と、実質的に吸入圧と同じ
である前記戻り冷媒の圧力との中間の圧力を作り出して
それを制御流体圧として制御圧力室７４に供給し、コン
トロールピストン７０の左側の吸入室３４の吸入圧に対
抗させる。コントロールピストン７０の左右両面の圧力
の差と、圧縮スプリング７８の力とスリーブ６８を介し
て伝えられる作動室３０の圧縮反力による軸方向力との
釣り合いによってコントロールピストン７０の軸方向位
置が決まり、それに応じてスリーブ６８、スライダー５
６、及び斜板５８の中心の軸方向位置が変化して、斜板
５８の傾斜角度及びピストン２８のストロークが変化
し、斜板型圧縮機１００のその時の吐出容量が決まる。

【００１８】このように、可変容量式斜板型圧縮機１０
０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３
２，３４はシリンダブロック１２及び１４に形成された
吸入側通路と斜板室５４を介して、図示しない空調装置
の蒸発器から低圧、低温の戻り冷媒の供給を受ける。

【００１９】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
空調装置の凝縮器に接続される。前述のように、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の軸方向位置に応じて変化する斜板５８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更
することによって自由に変化させることができるが、ス
プール６８の軸方向位置は制御弁７６により制御圧力室
７４に供給される制御流体圧の大きさによって決まる。

【００２０】冷凍回路を含めて可変容量式斜板型圧縮機
１００に冷媒が充填されるとき、冷媒が流れる部分にあ
る空気は予め真空ポンプによって排除されるが、その結
果、制御圧力室７４の圧力が低下して、コントロールピ
ストン７０が圧縮スプリング７８の力に抗して図２にお
いて右に移動する一方、駆動軸４６が回転しておらず作
動室３０も圧縮仕事をしていないので、圧縮反力による
軸方向力が斜板５８からスリーブ６８に伝えられること
もないため、スリーブ６８をコントロールピストン７０
に押し付ける軸方向力が発生しておらず、別体として構
成されているスリーブ６８とコントロールピストン７０
は軸方向に離れてしまうことがある。この状態ではスリ
ーブ６８がコントロールピストン７０を軸方向に押圧し
て支持することがないから、コントロールピストン７０
は制御シリンダ１８ａ内で傾斜してその位置でロックさ
れる結果、軸方向に摺動することができなくなり、可変
容量式斜板型圧縮機１００が運転状態におかれたとき
に、正常な吐出容量変化の作動を行うことができなくな
る恐れがあった。

【００２１】そこで本実施例では、図１に拡大して示し
たように、コントロールピストン７０の右端面から突出
する円筒形のコントロールピストン支持部８０を一体的
に形成するか、或いは別体のコントロールピストン支持
部８０をコントロールピストン７０に適当な固着手段に
よって取り付けている。コントロールピストン支持部８
０の突出長さは、コントロールピストン７０のストロー
ク（１０ｍｍ程度）よりも多少長い程度にする必要があ
る。そして、コントロールピストン支持部８０に対応し
て、それを緩挿し得るガイドシリンダ８２が、この場合
はリヤハウジング１８の中央に形成される。図示実施例
のように、コントロールピストン支持部８０を筒軸状の
ものとして内部に前記圧縮スプリング７８を収容するよ
うにすれば、コントロールピストン支持部８０が圧縮ス
プリング７８のガイドを兼ねるので好都合である。

【００２２】このように、コントロールピストン支持部
８０がガイドシリンダ８２によって軸方向に案内される
ため、前述のような場合にもコントロールピストン７０
が制御圧力室７４内で傾斜してロックするというような
トラブルは起こり得ない。そのため、本発明を可変容量
式斜板型圧縮機１００に適用した場合には、吐出容量の
変化が常に円滑に行われることが保証される。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、可変容量式斜板型圧縮
機におけるコントロールピストンが制御シリンダ内で傾
斜してロックすることが防止され、吐出容量変化の機能
が安定かつ円滑に維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例として、可変容量式斜板型圧縮
機の改良された要部を拡大して示す断面図である。

【図２】本発明の実施例が適用されるべき従来の可変容
量式斜板型圧縮機の全体構成を示す縦断正面図である。

【符号の説明】

１０…シリンダブロック ２４，２６…シリンダ ２８…ピストン ３２，３４…吸入室 ３６，３８…吐出室 ４６…駆動軸 ４６ｂ…カム溝 ５４…斜板室 ５６…スライダー ５８…斜板 ６８…スリーブ ７０…コントロールピストン ７２…Ｏリング ７４…制御圧力室 ７６…制御弁 ７８…圧縮スプリング ８０…コントロールピストン支持部 ８２…ガイドシリンダ １００…従来の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、シリンダブロック内に形成され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構成するシリ
   ンダと、前記斜板の傾斜角度を変更可能に支持すると共
   に軸方向に摺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、前記スライダーをラジアルベアリング
   及びスラストベアリングによって支持して軸方向に移動
   し得るスリーブと、前記スリーブを軸方向に移動させる
   ために前記シリンダブロックと一体化されたハウジング
   に形成されている制御シリンダ内に軸方向摺動可能に挿
   入され前記スリーブの端部と接触し得るコントロールピ
   ストンと、前記コントロールピストンと一体化された筒
   状のコントロールピストン支持部と、前記ハウジングに
   形成され前記コントロールピストン支持部を受入れてそ
   れを軸方向に摺動案内するガイドシリンダとを備えてい
   ることを特徴とする可変容量式斜板型圧縮機。