JPH0733822B2 - 可変容量形圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可変容量形圧縮機に係り、更に詳細には、ピス
トンを支持する斜板の傾斜角を変えてピストンのストロ
ーク制御及び圧縮機容量制御を行う可変容量形圧縮機に
関する。

〔従来の技術〕

この種の可変容量形圧縮機は、機関の動力により回転す
る駆動軸に傾転可能な斜板機構を駆動軸と一体に回転可
能に設け、斜板機構には、斜板の傾斜を伴う規則的な揺
動回転を往復運動に変換する運動変換機構（ピストン支
持体）を設けて、このピストン支持体を介しシリンダ内
のアキシヤル型のピストンを往復動させて、冷媒等の吸
入，吐出を行う。また、斜板の傾斜角制御として代表的
なものに、圧縮機ハウジングのクランク室内に斜板機構
を内装して、斜板に作用するピストンのガス圧縮反力の
合力とクランク室内圧の差圧制御により傾斜角制御を行
うものがあり、これによってピストンストロークを変化
させ、圧縮機を容量制御する方式がある。

斜板機構には、従来より種々の型式がある。

例えば第１例として、第４図に示すように駆動軸40に回
転トルク伝達用の突起片41を設け、斜板42にカム溝43を
設け、このカム溝43を突起片41側に固定し支点ピン44に
係合させ、このような構成をなして、斜板42を軸支する
スリーブ45の軸方向移動とカム溝43を支点ピン44の周り
に移動させて斜板の傾転動作、傾斜角制御を行うものが
ある。この型は、支点ピン44を固定し、カム溝43を可動
とした点に特徴を有し、例えば米国特許第2964234号等
に開示されている。

第２の例としては、第６図に示すように、駆動軸50にト
ルク伝達用の耳軸51を設け、この耳軸51側にカム溝52を
設け、他方、斜板53側には支点ピン54を取付け、この支
点ピン54をカム溝52に係合させ、且つ斜板53自身を駆動
軸50に嵌挿したスリーブ55と連結ピン57を介して連結し
て、このスリーブ55の移動と支点ピン54を耳軸51側のカ
ム溝52に沿つて移動させることにより斜板の傾転動作，
傾斜角制御を行うものがある。この型は、第１従来例と
は反対に支点ピン54側を可動とし、カム溝52を固定とし
た点に特徴を有し、例えば特公昭58−53198号公報等に
開示されている。

第３の例としては、第９図に示すように、駆動軸60に駆
動軸と共に回転する駆動板61を設けて、駆動板61面上に
カム面62を形成し、他方、斜板63側には支点コロ64を取
付け、この支点コロ64をばね65でカム面62側に付勢し
て、支点コロ64のカム面62に沿つた移動と斜板63を支持
する支持ピン66の軸方向移動により斜板の傾転動作，傾
斜角制御を行うものがある。この型は、支点コロ64を可
動とし、カム面62を固定とした点に特徴を有し、例えば
特開昭54−94107号公報等に開示されている。

第４の例としては、第10図に示すように、駆動軸70にス
リーブ71を軸方向に移動可能に嵌装し、このスリーブ外
周に斜板72を連結ピン73を介して傾転可能に連結し、斜
板72の正面（シリンダブロック80側に向いた面）にピス
トン支持体74を相対回転可能に設け、斜板72の背面（反
シリンダブロック面）に設けた支点ピン75を、駆動軸70
と一体回転可能な駆動板76に設けたカム溝77に係合さ
せ、且つ、ピストン支持体74とピストン78とをコンロッ
ド79を介して連結したものがある（コンロッド79の一端
はピストン78とは非すべり対偶で結合され、他端は揺動
自在となるようピストン支持体74に球面結合されてい
る。このような従来例は、例えば、特開昭59−150988号
公報に開示されている。第５の従来例としては、第13図
に示すように、駆動軸90の外周にヒンジボール91を軸方
向に移動可能に嵌装し、このヒンジボール91に斜板92の
球面内周を嵌合して斜板92を傾転可能とし、斜板92の正
面（シリンダブロック93側に向いた面）にピストン支持
体94を相対回転可能に設け、斜板92の背面（反シリンダ
ブロック面）を駆動軸90と一体回転可能な駆動板96とリ
ンク機構95を介して結合したものがある。このような従
来例は、例えば、特開昭52−131204号公報に開示されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように斜板の傾斜角制御機構は種々の態様のもの
が存在するが、これらの従来例においては次のような改
善すべき点を有していた。

先ず、前述の第１の従来例においては、斜板42側のカム
溝43を可動として支点ピン44を固定としているため、支
点（支点ピン44）の位置は斜板42の傾斜角θが変化して
も変化しない。

このことは、第５図（ａ），（ｂ）に示すように、ピス
トン側から受ける斜板のガス圧縮反力の合力F_Gの作用点
と支点との距離y_Pが一定であるため、F_Gが一定であれ
ば、支点を中心とする斜板42の傾転モーメントM_T（M_T＝
F_G・y_P）が傾斜角によらず一定ということになる。とこ
ろで、斜板42の傾斜角の制御の代表的なものとして、前
記F_Gに基づく傾転モーメントM_Tと、このガス圧縮力の反
対方向から制御力Fcを与えるクランク室内圧とのバラン
ス、換言すれば、F_GとFcの差圧制御によって行う方式が
知られている。

この場合、斜板の傾斜角を小さく制御する（ピストンス
トロークを小さくする）には、クランク室内圧Fcを増加
させる必要がある。この時の傾斜角制御応答性を良くす
るには、制御力Fcをできるだけ小さくすることが望まし
い。換言すれば、制御力Fcの増加分を少くすれば傾斜角
制御応答性が早まる。そのためには、バランスの関係か
ら、傾転モーメントM_T自体を小さくする必要がある。傾
転モーメントM_Tを小さくするには、斜板の支点からガス
圧縮反力の合力F_Gの作用点までの距離y_Pを斜板傾斜角が
小さくなるにつれて短くする必要がある。そのため、支
点位置44を斜板傾斜角が小さくなるにつれて駆動軸40側
に移動させる機構が必要である。特に、圧縮機の吐出圧
力、吸入圧力が同一条件であれば、ガス圧縮反力の合力
F_Gの作用点とシャフト中心までの距離ygは変化しないの
で、傾転モーメントM_Tひいては制御力Fcを小さくさせる
ためには、距離y_P側を短くする必要がある。

しかし、本例では支点位置が固定のため、傾斜角が小さ
くなるにつれて、距離y_Pを短くするといつた配慮がなさ
れていない。

ここで、ピストンガス圧縮反力の合力F_Gについて第14図
により説明する。第14図において、Ａ〜Ｅは周方向に複
数配設されたシリンダ、Ｐはピストンの現在の上死点位
置、Ｆは駆動軸、Ｇは斜板を支持する傾転用の支点ピン
（カムピン）で、ピストンのガス圧縮反力の合力F_Gの作
用点は360゜／気筒数という駆動軸回転角度周期ごとに
軌跡Ｑ′を描くように変動し、その軌跡Ｑ′の平均点Ｑ
をF_Gの作用点として表わすことができる（ここでは、吸
入圧力及び吐出圧力を一定としてある）。

なお、実際には、ピストンの上死点位置Ｐは駆動軸Ｆひ
いては斜板の回転と共に、シリンダA,B,C…と順に移行
し、これに伴い軌跡Ｑ′も追従して回転するが、上死点
ＰとＱ′及びその平均点Ｑの相対的位置関係は常に変わ
らないので、Ｑ′及びＱを駆動軸Ｆの一点Ｆ′に乗った
座標系で表わすと第14図に示すようになる。

そして、Ｑをガス圧縮反力の合力F_Gの作用点とすると、
Ｑは、常に駆動軸Ｏを中心にしてカムピンＧ寄りにあ
り、また点ＧとＯ線を結ぶ径方向中心線よりずれた位置
（換言すれば斜板中心線よりずれた位置）にある。

次に前述の第２従来例は、斜板53側の支点ピン54を可動
とし、駆動軸50側のカム溝52を固定としているため、第
１従来例の如く問題は生じない。しかしながら、本例
は、駆動軸50に装着したスリーブ55にスロツト56を設け
て、スロツト56から耳軸51を突出させている構造を採用
するため、第６図及び第７図，第８図（第７図は第６図
のスリーブ55付近を輪切状に断面した図、第８図はスリ
ーブ55付近を透視して駆動軸50を上方から見た略図であ
る）に示すように、スロツト56を設けた側の駆動軸50の
受圧面積Ａ（×印で示す部分）が小さくなり、その結
果、ピストン58によるガス圧縮反力の合力Fgのラジアル
荷重Ｐが受圧面積の小さいＡ部に集中し、Ａ部のスリー
ブ面圧が増加し、スリーブ55が移動を繰り返すうちにス
リーブ、駆動軸間に摩耗が生じ易い傾向にあつた。

次に、第３の従来例の場合には、斜板64の傾転の支点
（支点コロ64）を、駆動板61に設けたカム面62にスプリ
ング65を用いて当接することにより、カム面62からの支
点コロ64の離脱を抑えている。しかし、起動時には、ピ
ストン67の慣性力及びピストン67とシリンダボア68間の
摩擦力で支点コロ64を駆動板61のカム面62から離す力が
作用し、支点コロ64が瞬間的に離れ、次の瞬間にスプリ
ング65及びガス圧縮力でカム面62に戻り、その際の衝突
力が繰返されると、カム面62あるいは支点コロ64に摩耗
が発生する。従つて、シリンダ・ピストン間のトツプク
リアランスを常に一定にする様に設けられたカム面軌跡
と支点コロとの関係が変化し、使用していくとトツプク
リアランスが大きくなるという点についての配慮がされ
ていなかつた。

また、この従来例の場合には、駆動軸60を中空として、
軸60内周に支持ピン66と結合されるスライダ（軸60にお
ける破線で示した部分）を内装し、これを軸方向に移動
させることで、斜板63の傾転を保証しているが、このよ
うにスライダを駆動軸60内に納めるとスライダ形状が小
さくなり、その分、ピン66を介して伝わるピストンガス
圧縮反力によるラジアル荷重を受けると負担が大きく、
スライダ・駆動軸間に第２従来例と同様の摩耗の問題が
生じ易い。

次に、第４の従来例の場合には、第２の従来例と同様の
利点、すなわち、斜板72の傾斜角が小さくなるにつれ
て、支点ピン75がカム溝77に案内されて駆動軸70側に近
づくので、距離y_Pを短くして傾転モーメントを小さくで
きる利点がある。

また、既述のように、コンロッド79の一端はピストン78
と非すべり対偶で結合され、他端のみがピストン支持体
74とすべり対偶結合されているため、第11図に示すよう
に、斜板72の軸回転トルクToの反力（すなわちピストン
支持体を係止する力）F_Tは各ピストンのスカート部にて
偶力的に作用する。これより、反力F_Tは、スリーブ71に
は作用せず、スリーブ71にかかる荷重を軽減し、スリー
ブ71や駆動軸70の摩耗を抑制し得る。

しかし、その分、ピストン78にかかる負担が大きくな
る。これはピストン78のコンロッド結合部のがたつきや
ピストン・シリンダ間に摩耗をきたす原因となる。

次に第５従来例の場合には、斜板92をヒンジボール91に
傾転可能に嵌合し、且つ斜板92をリンク機構95で支持す
るが、このようにすると、次のような問題が生じる。

すなわち、第14図でも既述したように、ガス圧縮反力の
合力F_Gの作用点Ｑは、斜板の径方向中心線よりずれた位
置にあるから、これは第13図の従来例でいえば、斜板を
軸方向（図の紙面の左右方向）に傾転させようとするモ
ーメントのほかに軸方向と垂直（紙面と垂直な方向）に
も斜板を傾転させようとするモーメント（これを便宜
上、軸方向垂直モーメントと称する）が働き、この後者
のモーメント力を斜板傾転用のリンク機構95で受けるこ
とになり、その結果、リンクに大きな負荷が加わって斜
板の傾転に抵抗を与えスムーズな傾転動作を妨げ、ま
た、リンク部の経時的疲労を大きくして動作不良を引き
起こすおそれがあった。

本発明の目的は、斜板の傾斜角制御応答性に優れ、しか
も斜板の傾斜角を変える機構の支持部、及びピストンと
シリンダの接触部にできるだけ無理の力がかからないよ
うにするため、ピストンガス圧縮によるラジアル荷重，
軸回転トルクの反力、ガス圧による軸方向垂直傾転モー
メントに起因する偶力を機械的強度の高いスリーブで無
理なく受けられるようにして、斜板機構，ピストン等の
部品の摩耗，損傷防止を有効に図り得る可変容量形圧縮
機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、次のように構成
する。なお、発明の内容の理解を容易にするため、第１
図の実施例に用いた符号を引用して説明する。

すなわち、本発明は、 圧縮機のフロントカバー３とシリンダブロック５とで、
クランク室Ｓが形成され、このクランク室Ｓ内にはフロ
ントカバー３とシリンダブロック５に支承された回転駆
動軸６に取付けられたトルク伝達機構Ａと、このトルク
伝達機構Ａを介して回転トルクが伝達され駆動軸６と共
に回転する斜板機構Ｂとが内装され、この斜板機構Ｂの
斜板15の回転運動を変換機構Ｃを介して往復運動に変換
して、シリンダブロック５に複数配設されたシリンダボ
ア22内のピストン23に伝達すると共に、斜板15の傾斜角
を制御しピストンストロークひいては圧縮機の吐出容量
を可変制御する可変容量形圧縮機において、 （Ａ）トルク伝達機構Ａは、駆動軸６と一体回転する駆
動板９を備え、 （Ｂ）駆動軸６には駆動板９とシリンダブロック５との
間に軸方向に摺動可能な筒状スリーブ14が嵌装されてお
り、 （Ｃ）この筒状スリーブ14には斜板機構Ｂの要素となる
斜板15が連結ピン18により、傾転可能に装着され、 （Ｄ）斜板15は駆動板９側の面に支点ピン16が嵌装され
る突起17を有し、 （Ｅ）駆動板９はその斜板15側の面に支点ピン16と係合
する閉曲線のカム溝12が形成された突起11を有し、 （Ｆ）この支点ピン16,カム溝12の係合を介して斜板15
が駆動板９と連結され、 （Ｇ）筒状スリーブ14の軸方向移動と支点ピン16のカム
溝12に沿った移動により斜板15が傾転動作を行い、 （Ｈ）この傾転動作において斜板15の傾斜角が小さくな
る程に支点ピン16はカム溝12に案内されつつ駆動軸６側
に移動するよう構成され、 （Ｉ）突起11,17同士の係合により駆動板９の回転トル
ク斜板15側に伝達され、 （Ｊ）斜板15のシリンダブロック５側に向いた面には回
り止め機構27付きのピストン支持体19がラジアル軸受20
及びスラスト軸受21を介して装着され、 （Ｋ）ピストン支持体19とピストン23とはコンロッド24
を介して連結され、 （Ｌ）ピストン支持体19とコンロッド24及びピストン23
とコンロッド24との間はすべり対偶の球面軸継手で連結
された ことを特徴とする。

〔作用〕

このような構成よりなる本発明によれば、斜板15の傾斜
角制御を行う場合には、斜板15側に配置された支点ピン
16が、斜板15の傾斜角が小さくなる程に駆動軸側に移動
する。換言すれば斜板15の傾転モーメントM_Tの距離y_Pが
短くなる方向に支点ピン16がカム溝12に従つて移動す
る。従つて、距離の短かくなつた分だけ傾転モーメント
が小さくなり、これに対する斜板傾斜制御力Fcも傾転モ
ーメントが小さくなる分だけ小さくできるので、第１従
来例のような問題を解消し、斜板傾斜制御応答性を向上
させることができる。なお、本発明は、斜板15に作用す
るピストン23のガス圧縮反力の合力F_Gとクランク室内圧
Fcの差圧制御（換言すれば、傾転モーメントM_T＝F_G・y_P
とFcとのバランス制御）により斜板傾斜角を制御するも
のであり、これはFcを一定としてF_Gを可変制御すること
でも可能であり、この場合でも、距離y_Pを斜板傾斜角が
小さくなるほど短くすることで、Fcをその分小さくで
き、斜板傾転制御応答性を高めることができる。

第２に、本発明は、（イ）連結ピン18を介してスリーブ
14に連結された斜板15の正面に回り止め機構27付きのピ
ストン支持体19をラジアル軸受20及びスラスト軸受21を
介して装着し、このピストン支持体19とピストン23とを
双方共にすべり対偶のコンロッド24を介して連結したこ
とから、後述のように、ピストンガス圧縮反力の合力
F_Gによるラジアル荷重Ｐ（第６図同様のラジアル荷重
Ｐ）、駆動軸回転トルクToの反力F_T′、ガス圧縮反
力の合力F_Gの作用点Ｑが第14図に示すようにカムピン
Ｇ、斜板中心点Ｏを結ぶ径方向中心線よりずれたことで
起因する軸方向垂直傾転モーメントM_T′の偶力F_Mを、す
べてスリーブ14で受け、 また、上記の全ての力をスリーブ14で負担して
も、（ロ）スリーブ14が、駆動板９とシリンダブロック
15間に位置して駆動軸６外周に摺動可能に嵌装され、且
つこの駆動板９に設けたカム溝12に斜板15側の支点ピン
16を係合させていることから、第２従来例のようなカム
溝付耳軸突出用のスロツトをスリーブに設ける必要性が
なくなり、また、第３従来例のようにスライダを小さく
することなく、スリーブの全長，全周（ほゞ全長，全周
を含む）にわたり駆動軸外周面に摺接させることができ
るため、前記の力をすべて受圧面積を極力広げて
受けることができる。

そのため、スリーブ及び駆動軸間で受ける面圧を低減で
き、圧縮機運転時のスリーブ、駆動軸の経時的な摩耗発
生を有効に防止する。

ここで、のラジアル荷重Ｐは、コンロッド24の双方と
もすべり対偶としているために、発生する。の駆動時
回転トルクToの反力F_T′は次のようにして生じる。

これを、第12図により説明する。第12図は本実施例のス
リーブにかかる軸回転トルクの反力F_T′のメカニズムを
示す説明図で、その（ａ）が動作概要図、（ｂ）が
（ａ）のＡ方向矢視図である。

本発明の圧縮機では、ピストン23とピストン支持体19と
が、それぞれコンロッド24によりすべり体偶されている
ため、ピストン23で反力F_Tを受けることはない。

このため、ピストン支持体19の外周部に回り止め機構27
に反力F_T（F_T＝To/L ここでＬは駆動軸中心から回り止
め機構27軸心までの距離）の荷重が作用する。この時の
回り止め機構27に作用する力F_T反力F_T′が、ピストン支
持体19とその軸受20,21を介して斜板15に伝達され、さ
らにピン18を介して結合されたスリーブ14に伝達され
る。

さらに、反力F_T′は、スリーブ14がピストン支持体19に
対し回転運動をなしていることから、スリーブ14に対し
F_T′の作用方向が回転に同期して変化する（すなわち、
スリーブ14が１回転する間にF_T′がスリーブ全周に周期
的に作用する）。そして、このような反力F_T′をスリー
ブで負担を少なくして受け止めることで、第４の従来例
のような軸回転トルクToの反力F_Tがピストンのスカート
部に作用することがなく、ピストン，シリンダ間の摺動
摩擦を有効に抑制できる。

次にの軸方向垂直傾転モーメントM_T′は、第15図に示
すように、斜板15を連結ピン18を介してスリーブ14と連
結しているため、その偶力F_Mがスリーブ14両端にかか
り、これを、本発明では、スリーブ14の負担を低減させ
て受けることができる。したがって、第５従来例のよう
に、リンク機構95等のカム機構にモーメントM_T′の偶力
F_Mがかかることなく、斜板のスムーズな傾転動作を確保
することができる。

第３に、本発明は駆動板に設けたカム溝を支点ピンを囲
む閉曲線ループで構成してあるので、圧縮機の起動時の
反動が生じても、第３従来例のように支点ピンがカム面
から瞬間的に大きく離脱するといつた事態を防止し、従
つて、カム溝のカム軌道面に衝撃力が加わるのを有効に
防ぎ、カム面の摩耗を防止して常に支点ピンのカム軌道
を一定に保持し、ひいてはシリンダ，ピストン間のトツ
プクリアランスを設定値の状態に保持して、圧縮機の容
量制御精度を高めることができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づき説明す
る。

第１図及び第２図は、本発明の一実施例である可変容量
圧縮機の縦断面図で、第１図に斜板15が最大傾斜角の状
態すなわち圧縮機が最大容量で運転されている状態を示
し、第２図に斜板15の傾斜角が零の状態、すなわち圧縮
機の容量が零で運転されている状態を示す。

図中、１は圧縮機本体、２は電磁クラツチ、３は圧縮機
のフロントカバー、４はリアカバー、５はフロントカバ
ー３とリアカバー４との間に介在させてなるシリンダブ
ロックである。上記カバー3,4によりハウジングが構成
される。

６は圧縮機の駆動軸であり、駆動軸６は機関の動力を伝
達する電磁クラツチ２を介して回転するもので、その一
端がフロントカバー３のラジアル軸受７により軸支さ
れ、他端がシリンダブロツク５の中心部にラジアル軸受
８により軸支されている。

９は駆動軸６に圧入固着された駆動板であり、駆動板９
は一面がフロントカバー３の内側に設けたスラスト軸受
10に支持されて、駆動軸６と共に回転し、また、他面
（斜板15側に向いた面）には閉曲線からなるカム溝12を
備えた突起11が設けてある。13は駆動板９の一部に設け
た斜面部で、斜板15の最大傾斜時に斜板15の一部が斜面
部13に面接触する。

14は駆動軸６に摺動可能に嵌入したスリーブで、スリー
ブ14の外周面には左右両側（紙面に対し垂直方向）にピ
ン穴（図示せず）が配設されている。このスリーブ14
は、斜板15,ピストン支持板19と共に駆動板９・シリン
ダブロック５間の駆動軸上に配置され、スリーブ14の内
周面は、全長，全周にわたつて駆動軸６外周面に面接触
するように形成されている。また、スリーブ14は、斜板
15が最大傾斜角にある時には、スリーブ一端が駆動板９
に接触し、更に斜板傾斜角が零の時には、駆動軸６のシ
リンダブロツク５側に設けた止め輪30にスリーブ他端が
接触し、このようにして、スリーブ14が駆動板９と止め
輪30との間で動くよう規制されている。

15は斜板であり、斜板15は駆動軸６よりも充分に口径を
大きくしたボス部15aを有し、ボス部15aを駆動軸６に嵌
合すると共に、その背面部に支点ピン16を取付けた突起
17を形成し、この突起17と駆動板９側の突起11とを係合
させ、且つ支点ピン16がカム溝10にカム曲線（閉曲線）
に従つて移動可能となるように嵌合される。また、斜板
15のボス部15a内周面には、径中心に向けて左右一対の
連結ピン18が対向配設され、このピン18がスリーブ14の
ピン穴に遊嵌されている。

斜板15は、このような取付構造をなして、駆動軸６の回
転と同期して駆動板９が回転すると、突起11と突起17と
の接触により駆動板９の回転トルクが斜板15に伝達され
て所定の軌跡で規則的に揺動回転するもので、また、ス
リーブ14の軸方向の移動と支点ピン16のカム溝12内の移
動により斜板傾斜角を変えるようにしてある。なお、斜
板15が回転する時には、連結ピン18を介してスリーブ14
も同期回転する。

19はピストン支持体で、ピストン支持体19は環状に形成
され、ラジアル軸受20を介して斜板15のボス部15a外周
面に支持され、また背面側がスラスト軸受21を介して支
持されている。ピストン支持体19は、このラジアル軸受
20及びスラスト軸受21に支持されて、斜板15が揺動回転
してもその回転力が伝達されず、斜板15の揺動運転のみ
が伝達される。また、ピストン支持体19は、シリンダブ
ロツク５に設けたシリンダボア22と対向配置されてい
る。シリンダボア22は、シリンダブロツク５中に周方向
に等間隔あけて適宜数配設され、各シリンダボア22に
は、ピストン23が往復動するように収容され、このピス
トン23とピストン支持体19とがコンロツド24を介してす
べり対偶により連結されている。25はシリンダボア22内
にガスを導入するための吸入ポート,26はシリンアボア2
2で圧縮されたガスを外部に吐出すための吐出ポート、2
7はピストン支持体19の回り止め機構で、回り止め機構2
7はピストン支持体に取付けた摺動子28と、摺動子を往
復動させる案内棒29からなる。

次に本実施例の作用を説明する。

本実施例の圧縮機の斜板傾斜角制御（圧縮機容量制御）
は、基本的には、各ピストン23に働くシリンダボア22内
のガス圧縮反力の合力F_Gに基づく傾転モーメントM_Tと、
F_Gと反対方向に働くクランク室内圧Fcとのバランスによ
り行うものである。換言すれば、F_GとFcの差圧をコント
ロールすることにより傾斜角制御を行うが、本実施例で
は、例えば、Fcを変えることでガス圧縮力F_Gに基づく傾
転モーメントM_Tよりも充分に小さくすると、第１図に示
すように、傾転モーメントが相対的に大きくなつて、斜
板15は設定の最大傾斜角まで傾き、この時、スリーブ14
の一端が駆動板９の一部に接触し、それ以上に斜板15が
傾くことを防止する。この状態で駆動軸６を回転させる
と、駆動板９と斜板15とが一体的に回転し、斜板15は最
大傾斜角で揺動回転し、この揺動回転力のうち回転を除
く揺動要素のみが軸受20,20を介してピストン支持体19
に伝達され、ピストン23を最大ストロークで動作する。

また、傾斜制御力Fcを大きくする程に、その分だけスリ
ーブ14がシリンダブロツク５側（矢印Ｘ方向）に移動
し、支点ピン16がカム溝12に従つて駆動軸６側に近づく
ように移動して、斜板15の傾斜角が小さくなる方向に制
御される。そして、傾斜制御力Fcの大きさが所定値に至
ると、スリーブ14が止め輪30の位置まで移動し、支点ピ
ン16がカム溝12内の駆動軸６最寄側端まで移動し、斜板
15の傾斜角が第２図に示すように零となり、圧縮容量が
零となる。

このように支点ピン16が斜板傾斜角が小さくなるにつれ
て次第に駆動軸６寄り側に移動すると、傾転モーメント
の支点位置（支点ピン16）からガス圧縮力F_Gの作用点ま
での距離y_Pが短くなり、その分、傾転モーメントM_T（M_T
＝F_G・y_P）を小さくすることができるので、斜板傾斜制
御力もこれに対応して小さくすることができ、斜板の傾
斜制御応答性を向上させることができる。

第３図は、本実施例のように支点位置を変化させて傾斜
角制御を行う場合と、これと反対に支点ピンを最大傾斜
角時の支点位置に固定して、この支点ピンの回りにカム
溝を移動させて斜板傾斜制御を行う場合と比較して、斜
板傾斜角と傾斜制御力Fcとの関係を表わす特性線図であ
る。同図における特性線図は、実線が本実施例の支点位
置移動方式のもの、一点鎖線が支点位置固定方式のもの
であり、吐出圧力Pdを14kg/cm²G,8kg/cm²Gとして両者の
傾斜制御力Fcを比較して表わしたものである。この図か
らも明らかなように、吐出圧力Pdの値の如何によらず、
斜板の傾斜角が小さくなる程、支点位置を移動させた本
実施例と、支点位置を固定にした斜板制御方式のものと
の傾斜角制御力Fcの差が大きくなり、本実施例は斜板傾
斜角に対する制御力Fcを支点位置固定方式のものより小
さくできることが理解される。

また、本実施例によれば、（イ）連結ピン18を介してス
リーブ14に連結された斜板15の正面に回り止め機構27付
きのピストン支持体19をラジアル軸受20及びスラスト軸
受21を介して装着し、このピストン支持体19とピスト23
とを双方共にすべり対偶のコンロッド24を介して連結し
たことから、発明の作用の項でも述べたように、ピス
トンガス圧縮反力の合力F_Gによるラジアル荷重Ｐ（第６
図同様のラジアル荷重Ｐ）、駆動軸回転トルクToの
F_T′、ガス圧縮反力の合力F_Gの作用点Ｑが第14図に示
すようにカムピンＧ、斜板中心点Ｏを結ぶ径方向中心線
よりずれたことで起因する軸方向垂直傾転モーメントM_T
の偶力F_Mを、すべてスリーブ14で受け、 また、上記の全ての力をスリーブ14で負担して
も、（ロ）スリーブ14が、駆動板９とシリンダブロック
15間に位置して駆動軸６外周に摺動可能に嵌装され、且
つこの駆動板９に設けたカム溝12に斜板15側の支点ピン
16を係合させていることから、第２従来例のようなカム
溝付耳軸突出用のスロツトをスリーブに設ける必要性が
なくなり、また、第３従来例のようにスライダを小さく
することなく、スリーブの全長，全周（ほゞ全長，全周
を含む）にわたり駆動軸外周面に摺接させることができ
るため、前記の力をすべて受圧面積を極力広げて
受けることができる。

そのため、スリーブ及び駆動軸間で受ける面圧を低減で
き、圧縮機運転時のスリーブ、駆動軸の経時的な摩耗発
生を有効に防止し、しかも、スリーブ以外の部分に傾転
動作時の無理な力がかかることを防止して斜板機構の傾
転動作を保証し、且つ耐久性の向上を図ることができ
る。

ここで、のラジアル荷重Ｐは第６図により、の駆動
時回転トルクToの反力F_T′は第12図により、の軸方向
垂直傾転モーメントM_T′は、第15図により、発明の作用
の項で説明したので、その詳細は省略する。

なお、スリーブ14の全長をｌ、駆動軸６の径をｄとし、
このスリーブ14にスロツトを設けた場合と設けない場合
を比較して、スロツトを設けた場合に対するスロツトを
設けない場合の面圧比λを式で表わすと下式のようにな
る。

ここで、Ａはスロツト面積である。この式からも明らか
なように、面圧比λは、スロツトを設けた場合に較べ だけ低減でき、λ＜１となり面圧を低減することができ
る。

更に、本実施例は既述した第３の従来例（第９図参照）
の如く支点位置（支点コロ64）が開放カム面62に接触す
ることなく、閉曲線で囲まれたカム溝12にほとんどクリ
アランスを有さずに係合するので、圧縮機起動時に支点
ピン16が瞬間的にカム面から離脱して再びカム面に衝突
するような事態が発生することなく、カム軌道面に摩耗
が生じるのを極力防止することができる。従つて、カム
軌道面の精度に摩耗によるくるいが生じるのを有効に防
止し、その結果、ピストンとシリンダ間のトツプクリア
ランスを常に一定にするように設定されたカム面軌跡と
支点ピンとの関係を保持することができる。従つて、圧
縮機の容量制御の精度を良好に保持することができる。

また、本実施例によれば、斜板15の最大傾斜角を駆動板
９にスリーブ14の一端を接触させて規定することがで
き、その結果、駆動板９のカム軌道面（カム溝12）で斜
板15の最大傾斜角を規定させる必要がなく、カム溝12の
加工性を容易にすることができる等の効果を奏し得る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、 （１）斜板の傾斜角制御を行うのに必要な制御力を小さ
くすることができるので、斜板の傾斜角制御応答性を向
上させることができ、 （２）しかも、圧縮機運転時に発生する、ピストンガ
ス圧縮によるラジアル荷重Ｐ、軸回転トルクToの
F_T′、軸方向垂直傾転モーメントM_T′の偶力F_Mを全て
スリーブにて無理なく受け且つスリーブ以外の部品に無
理な力がかかるのを防ぐので、傾斜制御部品の摩耗，損
傷を防止して、圧縮機の耐久性及び容量制御の精度を良
好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の一実施例である可変容
量形圧縮機の動作状態を示す縦断面図、第３図は、上記
実施例の支点位置移動方式の圧縮機と、従来の支点位置
固定方式の圧縮機とを較べて、両者の斜板傾斜角変化状
態とこれに対応する斜板傾斜角制御力との関係を表わす
特性線図、第４図は、可変容量形圧縮機の第１従来例を
示す概略説明図、第５図（ａ）及び（ｂ）は上記従来例
の動作状態を説明するための模式図、第６図は、可変容
量形圧縮機の第２従来例を示す概略説明図、第７図は、
上記第２従来例の一部を輪切状態に断面して表わす一部
省略断面図、第８図は、上記第２従来例の一部を透視し
て表わす概略説明図、第９図は、可変容量形圧縮機の第
３従来例の一部を断面して表わす概略説明図、第10図は
第４従来例の一部を断面して示す説明図、第11図は第４
従来例の問題点を指摘した説明図、第12図は本実施例の
スリーブにかかる軸回転トルクの反力F_T′のメカニズム
を示す説明図、第13図は、本発明の第５実施例を示す説
明図、第14図は、圧縮機運転時に斜板に作用するピスト
ンのガス圧縮反力合力の説明図、第15図は、本実施例の
スリーブに作用する軸方向垂直モーメントの偶力F_Mの説
明図である。 １……圧縮機、５……シリンダブロツク、６……駆動
軸、９……駆動板、12……カム溝、14……スリーブ、15
……斜板、16……支点ピン、17……斜板の一部（突
起）、18……連結ピン、19……ピストン支持体、20,21
……軸受、22……シリンダボア、23……ピストン、24…
…コンロツド、M_T……傾転モーメント、F_G……ガス圧縮
力、y_P……傾転モーメントの距離。

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 勝 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所佐和工場内 (72)発明者 杉沼 篤 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所佐和工場内 (72)発明者 高尾 邦彦 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 (56)参考文献 特開 昭59−150988（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−131204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−51013（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機のフロントカバー３とシリンダブロ
   ック５とで、クランク室Ｓが形成され、このクランク室
   Ｓ内にはフロントカバー３とシリンダブロック５に支承
   された回転駆動軸６に取付けられたトルク伝達機構Ａ
   と、このトルク伝達機構Ａを介して回転トルクが伝達さ
   れ駆動軸６と共に回転する斜板機構Ｂとが内装され、こ
   の斜板機構Ｂの斜板15の回転運動を変換機構Ｃを介して
   往復運動に変換して、シリンダブロック５に複数配設さ
   れたシリンダボア22内のピストン23に伝達すると共に、
   斜板15の傾斜角を制御しピストンストロークひいては圧
   縮機の吐出容量を可変制御する可変容量形圧縮機におい
   て、 （Ａ）トルク伝達機構Ａは、駆動軸６と一体回転する駆
   動板９を備え、 （Ｂ）駆動軸６には駆動板９とシリンダブロック５との
   間に軸方向に摺動可能な筒状スリーブ14が嵌装されてお
   り、 （Ｃ）この筒状スリーブ14には斜板機構Ｂの要素となる
   斜板15が連結ピン18により、傾転可能に装着され、 （Ｄ）斜板15は駆動板９側の面に支点ピン16が嵌装され
   る突起17を有し、 （Ｅ）駆動板９はその斜板15側の面に支点ピン16と係合
   する閉曲線のカム溝12が形成された突起11を有し、 （Ｆ）この支点ピン16,カム溝12の係合を介して斜板15
   が駆動板９と連結され、 （Ｇ）筒状スリーブ14の軸方向移動と支点ピン16のカム
   溝12に沿った移動により斜板15が傾転動作を行い、 （Ｈ）この傾転動作において斜板15の傾斜角が小さくな
   る程に支点ピン16はカム溝12に案内されつつ駆動軸６側
   に移動するよう構成され、 （Ｉ）突起11,17同士の係合により駆動板９の回転トル
   ク斜板15側に伝達され、 （Ｊ）斜板15のシリンダブロック５側に向いた面には回
   り止め機構27付きのピストン支持体19がラジアル軸受20
   及びスラスト軸受21を介して装着され、 （Ｋ）ピストン支持体19とピストン23とはコンロッド24
   を介して連結され、 （Ｌ）ピストン支持体19とコンロッド24及びピストン23
   とコンロッド24との間はすべり対偶の球面軸継手で連結
   された ことを特徴とする可変容量形圧縮機。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、 （Ｍ）斜板15が設定最大傾斜角度まで傾転するとスリー
   ブ14の一端が駆動板９に当たり、斜板15が設定最小傾転
   角度まで傾転するとスリーブ他端がシリンダブロック５
   に当たって、スリーブ14の移動範囲が規制されることを
   特徴とする可変容量形圧縮機。