JPH06346840A - ウェーブカム式圧縮機 - Google Patents

ウェーブカム式圧縮機

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JPH06346840A
JPH06346840A JP5137832A JP13783293A JPH06346840A JP H06346840 A JPH06346840 A JP H06346840A JP 5137832 A JP5137832 A JP 5137832A JP 13783293 A JP13783293 A JP 13783293A JP H06346840 A JPH06346840 A JP H06346840A
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JP
Japan
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cam
dead center
wave
cam surface
radius
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Application number
JP5137832A
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English (en)
Inventor
Kazuro Murakami
和朗 村上
Masahiro Kawaguchi
真広 川口
Kunifumi Gotou
邦文 後藤
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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Priority to CA002125232A priority patent/CA2125232A1/en
Priority to EP94108724A priority patent/EP0631053B1/en
Priority to DE69400556T priority patent/DE69400556T2/de
Priority to US08/255,188 priority patent/US5477773A/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/14Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B1/141Details or component parts
    • F04B1/146Swash plates; Actuating elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B25/00Multi-stage pumps
    • F04B25/04Multi-stage pumps having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054Actuating elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/18Mechanical movements
    • Y10T74/18056Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18296Cam and slide
    • Y10T74/18336Wabbler type

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェーブカム式圧縮機の耐久性を向上する。 【構成】 シリンダブロック1,2に支持された回転軸
3にはウェーブカム7が止着されている。シリンダボア
1a,2a内に収容された両頭ピストン6とウェーブカ
ム7の前後カム面7a,7bとの間にはシュー8,9が
介在される。シュー8,9は回転軸3の回転に伴ってカ
ム面7a,7bに摺接し、両頭ピストン6がシリンダボ
ア1a,2a内を往復動する。カム面7bの下死点対応
部位7b1における法線ベクトルは回転軸線L0 に対し
て外向きに傾いている。カム面7aの下死点対応部位に
おける法線ベクトルも回転軸線L0 に対して外向きに傾
いている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転軸と一体的に回転
するウェーブカムの回転によってウェーブカムに係留さ
れたピストンを往復動させるウェーブカム式圧縮機に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】回転軸上に止着されたウェーブカムの回
転によってピストンを往復動させるウェーブカム式圧縮
機が特開昭57−110783号公報、実開昭63−1
47571号公報に開示されている。特開昭57−11
0783号公報の圧縮機では、ウェーブカムの前後両カ
ム面と両頭ピストンとの間にはローラが介在されてお
り、ローラは回転可能かつ離脱不能に両頭ピストンに嵌
入支持されている。ローラはウェーブカムに対して相対
転動し、ウェーブカムの回転に伴うウェーブカムのカム
面の変位がローラを介して両頭ピストンに伝達される。
この変位伝達により両頭ピストンがウェーブカム面の変
位曲線に応じた往復動を行なう。
【0003】実開昭63−147571号公報における
圧縮機では、ウェーブカムの前後両面にカム溝が形成さ
れており、カム溝と両頭ピストンとの間にはボールが介
在されている。
【0004】斜板式圧縮機における斜板のサイクル曲線
は正弦波変位曲線であり、1サイクル曲線である。従っ
て、斜板式圧縮機における両頭ピストンは一方の頭にお
いて回転軸1回転に対して1回圧縮するだけである。こ
れに対してウェーブカムのカム面あるいはカム溝の変位
曲線は複数サイクル曲線であり、両頭ピストンは一方の
頭において回転軸1回転に対して複数回圧縮する。従っ
て、ウェーブカム式圧縮機においては1回転当たりの吐
出容量が斜板式圧縮機の場合よりも増大するという利点
がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ウェーブカムとピスト
ンとの間に介在されるローラあるいはボールはいずれも
ウェーブカムに対して相対転動する。ウェーブカムとロ
ーラあるいはボールとの接触は線接触であるが、微視的
に見ればこの接触部位は弾性変形によって面接触とな
る。この接触圧の低減は圧縮機の耐久性向上の上で重要
である。接触圧の低減は、線接触の長さを増大するこ
と、あるいは接触部位の曲率を小さくする(即ち、曲率
半径を大きくする)ことによって得られる。接触部位の
曲率を小さくすれば微視的に見た面接触領域が大きくな
り、ヘルツ圧が小さくなる。
【0006】ローラとウェーブカムとの間の接触圧を低
減するにはローラの長さあるいはローラの径を増大すれ
ばよい。ボールとウェーブカムとの間の接触圧を低減す
るにはボール径を増大すればよい。しかし、ウェーブカ
ムに対して相対転動するローラあるいはボールはピスト
ンに嵌め込み支持されているため、ローラの長さ、ロー
ラの径あるいはボールの径はピストン径に左右される。
そのため、ピストン径を大きくすることなくローラの長
さ、ローラの径あるいはボールの径を増大することはで
きず、ピストンの拡径は圧縮機の大型化に繋がる。
【0007】本発明は、圧縮機の大型化をもたらすこと
なく耐久性を向上し得るウェーブカム式圧縮機を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
ピストンを下死点位置に配置するカム面上の下死点対応
部位の法線ベクトルが回転軸に対して外向き又は内向き
に傾くカム面を採用し、ピストンとウェーブカムのカム
面との間には前記カム面に対して摺接するシューを介在
した。
【0009】
【作用】カム面に摺接するシューの摺接面が球面である
場合、前記法線ベクトルの向きが回転軸と平行であれ
ば、シューの摺接球面の曲率半径はカム面上の下死点対
応部位における変位曲線の曲率半径以下に限定される。
前記法線ベクトルを回転軸に対して外向き又は内向きに
傾ければシューの摺接球面の曲率半径の拡大が可能とな
る。摺接球面の拡径はヘルツ圧の低減をもたらす。
【0010】カム面に摺接するシューの摺接面が円周面
である場合、摺接円周面はカム面に対してウェーブカム
の半径方向に線接触する。前記法線ベクトルの向きが回
転軸と平行であれば、シューの摺接円周面の曲率半径は
カム面上の下死点対応部位における変位曲線の曲率半径
以下に限定される。前記法線ベクトルを回転軸に対して
外向き又は内向きに傾ければシューの摺接円周面の曲率
半径の拡大が可能となる。摺接円周面の拡径はヘルツ圧
の低減をもたらす。
【0011】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図1〜
図4に基づいて説明する。図1に示すように締め付け接
合された一対のシリンダブロック1,2には回転軸3が
ラジアルベアリング4,5を介して回転可能に支持され
ている。シリンダブロック1,2には前後で対となる複
数のシリンダボア1a,2a(本実施例では5対)が回
転軸3を中心とする等間隔角度位置に配列形成されてい
る。図2に示すように両頭ピストン6がシリンダボア1
a,2a内にスライド可能に嵌入されている。
【0012】回転軸3にはウェーブカム7が止着されて
いる。ウェーブカム7と両頭ピストン6との間にはシュ
ー8,9が介在されている。シュー8,9の表面は、両
ピストン6の内端面上の保持凹部6a,6bに嵌合する
嵌合球面8a,9aと、ウェーブカム7のカム面7a,
7bに摺接する摺接球面8b,9bとからなる。シュー
8,9は両頭ピストン6の内端面上に嵌合球面8a,9
bを嵌合して保持されている。摺接球面8b,9bの曲
率半径R1 は嵌合球面8a,9aの曲率半径R 2 よりも
大きい。嵌合球面8a,9aの半径中心Q1 ,Q2 は摺
接球面8b,9b上の中央にある。
【0013】ウェーブカム7の前後のカム面7a,7b
は各シリンダボア1a,2aの中心軸線L1 の配列円周
面C0 上にて周方向へ交互に凹凸を繰り返す2サイクル
変位曲線Fとして形成されている。配列円周面C0 の半
径中心は回転軸3の回転軸線L0 に一致する。回転軸線
0 を含む平面上における各カム面7a,7bの断面形
状は摺接球面8b,9bの曲率半径R1 と同一の曲率半
径を持つ円弧であり、シュー8,9の摺接球面8b,9
bはカム面7a,7bに対して線接触して摺接する。嵌
合球面8a,9aの半径中心Q1 ,Q2 が摺接球面8
b,9b上の中央にあるため、嵌合球面8a,9aの半
径中心Q1 ,Q2 は常にサイクル変位曲線F上を摺接す
る。従って、ウェーブカム7の回転に伴って往復動する
両頭ピストン6の往復動変位はサイクル変位曲線Fに一
致する。
【0014】一方のカム面7aの凹面領域の最下位7a
1 は180°の角度間隔をもって設定されており、凸面
領域の最上位7a2 は最下位7a1 間の中間に設定され
ている。他方のカム面7bの凹面領域の最下位7b1
最上位7a2 と背中合わせであり、カム面7b側の凸面
領域の最上位7b2 は最下位7a1 と背中合わせであ
る。
【0015】このようなカム面7a,7bのサイルク変
位曲線Fとしては例えば正弦波変位曲線、サイクロイド
変位曲線等があり、カム面7a,7bは正弦波変位曲
線、サイクロイド変位曲線等のサイクル変位曲線を2つ
繋ぎ合わせたものである。従って、2サイクル変位曲線
Fを持つウェーブカム7の回転により両頭ピストン6が
回転軸3の1回転に対して2回往復動する。両頭ピスト
ン6の往復動により吸入室10の冷媒ガスが吸入弁11
を押し退けつつ吸入ポート12からシリンダボア1a,
2a内へ吸入される。シリンダボア1a,2a内の冷媒
ガスは吐出弁13を押し退けつつ吐出ポート14から吐
出室15へ吐出される。
【0016】カム面7a上の最下位7a1 はシリンダボ
ア2a側において両頭ピストン6を下死点に配置する下
死点対応部位となる。カム面7a上の最上位7a2 はシ
リンダボア2a側において両頭ピストン6を上死点に配
置する上死点対応部位となる。カム面7b上の最下位7
1 はシリンダボア1a側において両頭ピストン6を下
死点に配置する下死点対応部位となる。カム面7b上の
最上位7b2 はシリンダボア1a側において両頭ピスト
ン6を上死点に配置する上死点対応部位となる。
【0017】図3及び図4に示すようにカム面7a,7
bの断面形状は円弧であり、図4は図3に対してウェー
ブカム7を90°回転した状態を示す。図3に示すよう
にカム面7a上の上死点対応部位7a2 における円弧は
鎖線で示す円Ca2 上にあり、カム面7b上の下死点対
応部位7b1 における円弧は鎖線で示す円Cb1 上にあ
る。図4に示すようにカム面7a上の下死点対応部位7
1 における円弧は鎖線で示す円Ca1 上にあり、カム
面7b上の上死点対応部位7b2 における円弧は鎖線で
示す円Cb2 上にある。各円Ca1 ,Ca2 ,Cb1
Cb2 の半径は同一である。
【0018】円Ca1 ,Cb1 の半径中心Pa1 ,Pb
1 は中心軸線L1 の配列円周面C0の外側にあり、円C
2 ,Cb2 の半径中心Pa2 ,Pb2 は中心軸線L1
の配列円周面C0 上にある。即ち、下死点対応部位7a
1 におけるサイクル変位曲線F上の法線ベクトルVa1
は回転軸線L0 に対して外向きに傾いており、上死点対
応部位7a2 におけるサイクル変位曲線F上の法線ベク
トルVa2 は回転軸線L0 に対して平行である。又、下
死点対応部位7b1 におけるサイクル変位曲線F上の法
線ベクトルVb1 は回転軸線L0 に対して外向きに傾い
ており、上死点対応部位7b2 におけるサイクル変位曲
線F上の法線ベクトルVb2 は回転軸線L0 に対して平
行である。
【0019】下死点対応部位7a1 と上死点対応部位7
2 との間のカム面7aの部位におけるサイクル変位曲
線F上の法線ベクトルは、上死点対応部位7a2 から下
死点対応部位7a1 に向かうにつれて回転軸線L0 に対
して徐々に外向きに傾いてゆく。同様に、下死点対応部
位7b1 と上死点対応部位7b2 との間のカム面7bの
部位におけるサイクル変位曲線F上の法線ベクトルは、
上死点対応部位7b2から下死点対応部位7b1 に向か
うにつれて回転軸線L0 に対して徐々に外向きに傾いて
ゆく。
【0020】下死点対応部位7a1 ,7b1 における法
線ベクトルが回転軸線L0 に対して平行になっていると
すると、シュー8,9の摺接周面8b,9bの曲率半径
1は下死点対応部位7a1 ,7b1 におけるサイクル
変位曲線Fの曲率半径(図4にr0 で示す)によって制
限を受ける。即ち、摺接周面8b,9bの曲率半径R 1
は下死点対応部位7a1 ,7b1 におけるサイクル変位
曲線Fの曲率半径r0以下でなければならない。
【0021】しかし、下死点対応部位7a1 ,7b1
おける法線ベクトルVa1 ,Vb1が回転軸線L0 に対
して外向きに傾いている本実施例では、曲率半径R1
曲率半径r0 よりも大きくできる。図3に示すように下
死点対応部位7b1 の円弧半径R1 は曲率半径r0 より
も大きくしてあるが、配列円周面C0 と摺接球面9bと
の交差線(この交差線は円弧である)の曲率半径rは円
弧半径R1 よりも小さくなる。法線ベクトルVb1 の傾
きを大きくすればするほど曲率半径rは円弧半径R1
りも小さくなる。この曲率半径rが曲率半径r0 よりも
大きければ摺接球面9bは下死点対応部位7b1 に接触
することなく浮き上がってしまう。しかし、曲率半径r
が曲率半径r0 以下であれば摺接球面9bは下死点対応
部位7b 1 において線接触する。従って、曲率半径rが
曲率半径r0 以下かつ曲率半径r 0 と同程度に設定すれ
ば、シュー9の摺接周面9bの曲率半径R1 は曲率半径
0 よりも大きくなり、摺接球面9bとカム面7bとの
間のヘルツ圧を低減することができる。
【0022】シュー8の摺接球面8bの曲率半径も同様
にして曲率半径r0 よりも大きくすることができ、摺接
球面8bとカム面7aとの間のヘルツ圧が低減する。ヘ
ルツ圧の低減はシュー8,9とウェーブカム7との間の
耐圧性の向上をもたらし、圧縮機の耐久性が向上する。
この場合、両頭ピストン6の拡径、ウェーブカム7の拡
径を図ることなく摺接球面8b,9bの曲率半径R1
増大ができ、圧縮機の大型化をもたらすことなく圧縮機
の耐久性の向上を達成することができる。
【0023】本発明は勿論前記実施例にのみ限定される
ものではなく、例えば図5及び図6に示すようにカム面
7c,7dの下死点対応部位7c1 ,7d1 における法
線ベクトルVc1 ,Vd1 が回転軸線L0 に対して内向
きに傾くようにしてもよい。カム面7c,7dの上死点
対応部位7c2 ,7d2 における法線ベクトルVc2
Vd2 は回転軸線L0 に対して平行になっている。図6
は図5の状態からウェーブカム7を90°回転した状態
を示す。法線ベクトルVc1 ,Vd1 を回転軸線L0
対して内向きに傾けた場合にも、摺接周面8b,9bの
曲率半径R1 は下死点対応部位7c1 ,7d1 における
サイクル変位曲線Fの曲率半径r0 よりも大きくするこ
とができる。
【0024】図7及び図8に示すようにカム面7e,7
fの下死点対応部位7e1 ,7f1における法線ベクト
ルVe1 ,Vf1 が回転軸線L0 に対して外向きに傾く
ようにし、上死点対応部位7e2 ,7f2 における法線
ベクトルVe2 ,Vf2 が回転軸線L0 に対して内向き
に傾くようにしてもよい。図8は図7の状態からウェー
ブカム7を90°回転した状態を示す。
【0025】又、図9及び図10に示すようにカム面7
g,7h上のサイクル変位曲線Fの全ての位置で法線ベ
クトルVg,Vhが回転軸線L0 に対して外向きに傾く
ようにしてもよい。図10は図9の状態からウェーブカ
ム7を90°回転した状態を示す。
【0026】図11及び図12に示すように両頭ピスト
ンに嵌合されるシュー16,17の嵌合面16a,16
b及びウェーブカム7に摺接する摺接面16b,17b
を円周面とした実施例も可能である。回転軸線L0 を含
む平面上におけるウェーブカム7のカム面7i,7jの
断面形状は直線である。嵌合面16a,17aは両頭ピ
ストン6の円周面形状の把持凹部6c,6dに嵌合し、
シュー16,17はウェーブプレート7の半径方向への
み回動可能である。従って、下死点対応部位7j1 にお
ける法線ベクトルVjが回転軸線L0 に対して傾き、上
死点対応部位7i2 ,7j2 における法線ベクトルVi
が回転軸線L0 に平行となるような場合にも、摺接面1
6b,17bはカム面7i,7jに対して常にウェーブ
カム7の半径方向へ線接触する。
【0027】摺接面16b,17bの直線方向に直交す
る平面で切断した形状は円であるが、下死点対応部位7
1 に位置する摺接面16b,17bを配列円周面C0
で切断した形状は楕円となる。この楕円のサイクル変位
曲線F上における曲率は前記切断形状の円の曲率よりも
大きい。従って、摺接面16b,17bの円周面の曲率
半径は下死点対応部位7j1 におけるサイクル変位曲線
Fの曲率半径r0 よりも大きくすることができ、シュー
16,17とカム面7i,7jとの間のヘルツ圧を低減
することができる。
【0028】又、回転軸線L0 を含む平面でカム面を切
断した形状が凸となるようなカム面とシューとを摺接さ
せる構成にも本発明の適用が可能である。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように本発明は、カム面上
の下死点対応部位の法線ベクトルが回転軸に対して外向
き又は内向きに傾くカム面を採用し、ピストンとウェー
ブカムのカム面との間には前記カム面に対して摺接する
シューを介在したので、シューとウェーブカムとの接触
部位における耐圧性を向上でき、圧縮機の大型化をもた
らすことなく耐久性を向上し得るという優れた効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を具体化した圧縮機全体の側断面図で
ある。
【図2】 図1のA−A線断面図である。
【図3】 ウェーブカムの断面図である。
【図4】 ウェーブカムの断面図である。
【図5】 別例のウェーブカムの断面図である。
【図6】 ウェーブカムの断面図である。
【図7】 別例のウェーブカムの断面図である。
【図8】 ウェーブカムの断面図である。
【図9】 別例のウェーブカムの断面図である。
【図10】ウェーブカムの断面図である。
【図11】別例の圧縮機全体の側断面図である。
【図12】 図11のB−B線断面図である。
【符号の説明】 3…回転軸、6…両頭ピストン、7…ウェーブカム、7
a,7b…カム面、7a1 ,7b1 …下死点対応部位、
8,9…シュー、Va1 ,Vb1 …法線ベクトル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転軸と一体的に回転するウェーブカムの
    回転によってウェーブカムに係留されたピストンを往復
    動させるウェーブカム式圧縮機において、 ピストンを下死点位置に配置するカム面上の下死点対応
    部位の法線ベクトルが回転軸に対して外向き又は内向き
    に傾くカム面を採用し、ピストンとウェーブカムのカム
    面との間には前記カム面に対して摺接するシューを介在
    したウェーブカム式圧縮機。
JP5137832A 1993-06-08 1993-06-08 ウェーブカム式圧縮機 Pending JPH06346840A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5137832A JPH06346840A (ja) 1993-06-08 1993-06-08 ウェーブカム式圧縮機
TW083104572A TW273585B (ja) 1993-06-08 1994-05-20
KR1019940012374A KR950001096A (ko) 1993-06-08 1994-05-31 웨이브 캠식 압축기
CA002125232A CA2125232A1 (en) 1993-06-08 1994-06-06 Wave plate type compressor
EP94108724A EP0631053B1 (en) 1993-06-08 1994-06-07 Wave plate type compressor
DE69400556T DE69400556T2 (de) 1993-06-08 1994-06-07 Kompressor mit Wellenplatte
US08/255,188 US5477773A (en) 1993-06-08 1994-06-07 Wave plate type compressor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5137832A JPH06346840A (ja) 1993-06-08 1993-06-08 ウェーブカム式圧縮機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06346840A true JPH06346840A (ja) 1994-12-20

Family

ID=15207885

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