JPH0752386Y2 - 容量可変斜板式コンプレッサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、容量可変斜板式コンプレッサに関し、特にソ
ケットプレートの回転時のバランスを改良したものであ
る。

（従来の技術） 最近の自動車用空気調和装置に使用されるコンプレッサ
としては、例えば特公昭63-10,311号公報（特開昭58-15
8,384号公報）に示された容量可変斜板式コンプレッサ
が提案されている。この容量可変斜板式コンプレッサ
は、シリンダにおける圧縮室内容積を、コンプレッサに
帰還する冷媒の吸入圧に応じて変化させ、当該コンプレ
ッサの吐出冷媒量を調節することにより前記吸入圧が一
定になるようにしたものである。

このように吸入圧を一定にすると、ある程度エバポレー
タの出口における冷媒圧力、すなわちエバポレータにお
ける冷媒の蒸発圧力が一定となり、いわゆる低負荷時の
エバポレータの凍結を防止することが可能となる。

（考案が解決しようとする課題） 前述した容量可変斜板式コンプレッサは、ケーシング内
に回転自在に嵌挿された駆動軸に対して傾斜角度が変化
し得るように駆動斜板が取付けられている。また、当該
駆動斜板には、非回転のソケットプレートが摺動自在に
取付けられ、駆動斜板の回転揺動運動がソケットプレー
トの揺動運動に変換されるようになっている。更に、前
記ケーシング内に形成されたシリンダ内を往復移動する
ピストンが、前記ソケットプレートの周縁に所定の間隔
を持ってピストロッドを介して連結されており、当該ピ
ストンは、前記ソケットプレートの揺動運動を往復運動
に変換して冷媒の吸入及び圧縮を行なうようになってい
る。従って、駆動軸が１回転すれば、１つのピストンは
１回の吸入と１回の圧縮とを行なうこととなる。

当該容量可変斜板式コンプレッサにあっては、前記駆動
斜板が回転揺動運動を行ない、この運動が前記ソケット
プレートに伝達される際に、当該ソケットプレートには
駆動斜板と共に回転しようとする力が働く。このつれ回
りを防止すると共に、ソケットプレートの揺動運動を適
正に案内するために、当該ソケットプレートの周縁の一
端にはシューと呼ばれる軸受が取付けられており、前記
ケーシング内に固定された案内ピンに滑動自在に連結さ
れている。このシュー及びガイドボールによって、ソケ
ットプレートが揺動運動を行ないピストンが吸入圧縮を
繰返しても、当該ソケットプレートは回転することなく
駆動軸の回転をピストンの往復運動に変換することが可
能となる。

しかし、このような容量可変斜板式コンプレッサにあっ
ては、ソケットプレートに前記シューを取付けるための
軸受部分を形成することが必要であり、この部分を形成
することによって、ソケットプレート単体の重心がこの
軸受側に偏り、ソケットプレートが揺動運動を行なう際
のバランスが不均一になって、振動や騒音が発生する虞
れがある。

このような問題を解消する手段として、ソケットプレー
トに形成した前記軸受部分の重量に相当するバランサを
当該ソケットプレートに取付けることも考えられよう
が、当該プレートが大型化し、しかも重量が増加して高
回転に対する性能が低下したり、あるいは部品点数が増
加することにもなる。

本考案は、上述した従来技術に伴う欠点、問題点に鑑み
てなされたもので、ソケットプレートの重量バランスを
均一にすることにより、容量可変斜板式コンプレッサの
振動及び騒音を防止することを目的とする。

［考案の構成］ （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考案は、密閉ケーシング内
に駆動軸を回転自在に設け、前記ケーシング内に形成し
たクランク室内に回転する駆動斜板を前記駆動軸に対し
て傾斜して取付け、当該駆動斜板に摺動自在に取付けら
れたソケットプレートと前記ケーシング内に形成した複
数のシリンダ内を往復移動するピストンとをピストンロ
ッドを介して連結し、前記ピストンの前面と前記シリン
ダ内壁とで形成された圧縮室内に冷媒を吸入口を通して
吸入すると共に、当該冷媒を圧縮して吐出口から吐出し
て成る容量可変斜板式コンプレッサにおいて、前記複数
のピストンロッドを重量が異なるピストンロッドに形成
し、ピストンロッドを取り付けた状態における前記ソケ
ットプレートの重心が前記駆動軸の軸中心と一致するよ
うに前記複数のピストンロッドをそれぞれ所定の位置に
配置したことを特徴とする容量可変斜板式コンプレッサ
である。

また、前記ピストンロッドは、窒素含有アルミニウム合
金製のピストンロッドと、鋼鉄製のピストンロッドとか
ら構成することが好ましい。

さらに、前記ピストンロッドは、窒素含有アルミニウム
合金製あるいは鋼鉄製のピストンロッドと、当該ピスト
ンロッドに重量部材を取り付けたピストンロッドとから
構成することもできる。

（作用） このように構成した本考案にあっては、ソケットプレー
ト単体においてはその重心が駆動軸の中心に一致しない
ものであっても、重量が異なるピストンロッドを適当に
配置することにより、当該ピストンロッドを取付けた状
態においてソケットプレートの重心が駆動軸の中心に一
致させることができ、従って、当該ソケットプレートの
周縁に加わる慣性モーメントが如何なる位置においても
等しくなって、ソケットプレートが円滑に揺動運動を行
なうことになる。これにより、コンプレッサの振動及び
騒音が低下する。

このような重量の異なるピストンロッドの実現は、その
構成材料を窒素含有アルミニウム合金及び鋼鉄製とする
ことにより容易に行なうことができる。

また、全てのピストンロッドを同一材料から構成した場
合には、あるピストンロッドに重量部材を設けることに
より、重量の異なるピストンロッドの実現を容易に行な
うことができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本考案の一実施例を説明する。

第１図は、本考案の一実施例に係るソケットプレートを
示す斜視図、第２図は、同実施例のコンプレッサ全体を
示す縦断面図、第３図は、同実施例のピストンロッド部
分の拡大断面図、第４図は、同実施例のピストンロッド
を成形するに際し使用される金型を示す斜視図、第５図
は、同金型にピストンロッド状物が取付いた状態を示す
斜視図、第６図は、ソケットプレートの正面図、第７図
及び第８図は、他の実施例に係るピストンロッドを示す
側面図である。

まず、第２図に示す容量可変斜板式コンプレッサにあっ
ては、エンジンにより回転駆動する駆動軸２を有し、当
該駆動軸２には、駆動棒21が突設され、駆動棒21はクラ
ンク室３内で前記駆動軸２と共に回転するようになって
いる。駆動棒21には、ピン22を支点として駆動斜板４が
前記駆動棒21に対して傾斜して揺動し得るように連結さ
れ、駆動軸２の回転力が、駆動棒21及びピン22を介して
駆動斜板４に伝達されるようになっている。そして、こ
の駆動斜板４には、軸受23,24を介してソケットプレー
ト25が摺動自在に取付けられている。

前記ソケットプレート25は、ケーシング１内に固定され
た案内ピン26に対して摺動自在に連結されたシュー27を
有し、このシュー27及びガイドボール50によって当該ソ
ケットプレート25の回転が防止される一方、軸線方向の
往復動が許容されている。また、このソケットプレート
25には、球面軸受40を介して５つのピストロッド28が円
周方向に略等間隔に取付けられており、当該ピストンロ
ッド28の他端には同じく球面軸受41を介してピストン６
が連結されている。

そして、駆動斜板４の回転により、ソケットプレート25
が、いわゆるみそすり的動作を行なって軸線方向に往復
運動することになり、これによってピストンロッド28を
介して５つのピストン６を順次往復運動させるようにな
っている。そして、当該ピストン６が嵌挿されたシリン
ダ５のピストンの前面6a側部分は圧縮室７となり、背面
6b側部分は前記クランク室３と連通するようになってい
る。

尚、29はシリンダヘッド、８は吸入口、30は吸入ポー
ト、９は吐出口、31は吐出ポート、Cvはコントロールバ
ルブであり、これらの構成及び作用は、従来公知の容量
可変斜板式コンプレッサと共通であるためその説明は省
略する。

本実施例の容量可変斜板式コンプレッサのピストンロッ
ド28は、窒素含有アルミニウム合金製のもの28aと、従
来使用していた鋼鉄製のもの28bとを併用しており、そ
の配置は第２図に示す通りになっている。つまり、アル
ミニウム合金と鋼鉄との比重の違いを利用して、前記ソ
ケットプレート25の一端に形成したシュー27の軸受部25
aと、シュー27と、ガイドボール50との総重量に相当す
る重量を、当該材質の違うピストンロッド28a,28bによ
って矯正し、ピストンロッドを取付けた状態におけるソ
ケットプレートの重量バランスを均一にしようとするも
のである。従って、第１図に示すような形状のソケット
プレート25にあっては、前記軸受部25aの対面側の両側
に、重量が大きい鋼鉄製のピストンロッド28bを２本取
付け、その他の部分には窒素含有アルミニウム合金製の
ピストンロッド28aを取付けている。そして、このよう
な配置にすることによって、５つのピストンロッド28を
取付けた状態におけるソケットプレート25の重心位置を
コンプレッサの駆動軸２の軸心に一致させている。

ここで、一般にアルミニウム合金は、軽量性、耐食性な
どの面においては優れるが、強度及び硬度に関しては十
分なものではない。しかしながら、本考案において使用
される窒素含有アルミニウム合金は、窒化によるアルミ
ニウム合金母材の緻密化がなされ、ピストンロッドとし
て必要とされる強度及び硬度を充分に満足したものであ
る。

このような窒素含有アルミニウム合金は、例えば、Al-Z
n-Mg-Cu系合金などの高力アルミニウム合金を溶解し、
溶湯中において適当な温度で直接乾燥窒素ガスを吹送す
ることによって窒化物などのかたちで窒素を含有させる
ことによって得ることができるものである。また、母材
となる高力アルミニウム合金には、窒素と結合し化合物
を生成しやすいと考えられるZr、Cr、Ti、Be、Ｂなどの
活性金属元素を含有することが望まれる。

なお、このようなAl-Zn-Mg-Cu-N系合金の好ましい配合
比の一例としては、Al-6.0％ Zn-2.7％ Mg-0.8％ Cu-N
合金を挙げることができる。更に、このようなAl-Zn-Mg
-Cu-N系合金としては、溶体化処理後人工時効硬化処理
を施された、いわゆるT6処理のものでも十分な強度及び
硬度を有するものとなるが、時効硬化後も適度の延展性
を有するため更に冷間加工を施されたいわゆるT9処理の
ものであることが望まれる。尚、熱処理条件としては、
480℃で溶体化し、110℃で20〜30時間の時効硬化される
ことが適当である。

また、前記ピストンロッド28は、第３図に示すように、
ソケットプレート25の駆動部42とピストン６とに当接係
合された状態となっているので、耐摩耗性に優れたもの
にする必要があり、駆動部42及びピストン６に摺接する
前記球状軸受部40,41の表面にNi無電解メッキを施して
いる。

このピストンロッド28aを構成する窒素含有アルミニウ
ム合金は、前述したように耐摩耗性においても優れた特
性を示し、表面処理を行なわなくとも充分低い摩耗度を
示すものであるが、本実施例のように表面にNi無電解メ
ッキを施した場合は、基地となる窒素含有アルミニウム
合金の高硬度と相乗して、駆動部42及びピストン６を構
成するアルミニウム合金を相手材として特に優れた耐摩
耗性が発揮され、いずれの部材の摩耗もほとんど見られ
ないものとなる。更に、このNi無電解メッキは、比較的
容易にかつ安価に行なうことができるので、前記ピスト
ンロッド28の耐摩耗性の向上からは最も望ましいもので
あるが、これ以外にも、窒素含有アルミニウム合金から
成るピストンロッド表面に、陽極酸化などによる酸化被
膜処理、クロムメッキ、或るいは溶射法、化学緻密化法
などによるセラミックスコーティングを施しても良い。
尚、このような表面処理は、ピストンロッド28全体に施
しても、或るいは球状軸受部40,41を含む一部のみに施
しても良い。

ここで、前記ピストンロッド28aを成形するに際しては
第４〜５図に示すような金型43（図示するものは下型の
みを示す）を使用し、鍛造によって一括成形している。

更に詳述すれば、まず、前述した窒素含有アルミニウム
合金を下型43上にセットし、これを上型により押し潰
し、第５図に示すようなピストンロッド状物44を形成す
る。次に、このピストンロッド状物44から突出した余剰
肉部45を機械加工により削落するとピストンロッド28a
が完成する。尚、この球状軸受部に潤滑油の供給溝等を
穿設すれば、焼き付きが防止されなお一層好適なものと
なる。

このように構成した本実施例の作用を第６図を参照しつ
つ説明する。

容量可変斜板式コンプレッサが作動して駆動軸２が回転
すると、前記駆動斜板４も共に回転し、当該駆動斜板４
に摺接しながらソケットプレート25が揺動運動を行な
う。このとき、当該ソケットプレート25の周縁に配置し
たピストンロッド28に押圧されてピストン６がシリンダ
５内を往復運動し、吸入口８より流入した冷媒を圧縮し
つつ吐出する。

この場合、ソケットプレート25の周縁には往復運動の慣
性モーメントが作用することになり、この慣性モーメン
トMnは、 Mn＝5/4・ｍ・R²・ω^２・sin2αにて表わされる。

ここで、m;ピストン６、ピストンロッド28、 ソケットプレート25相当重量 R;駆動軸２からの距離 ω；駆動軸２の角速度 α；駆動斜板４の傾斜角度 つまり、この慣性モーメントは、ソケットプレート25の
周縁に作用するピストン６、ピストンロッド28及びソケ
ットプレート25の当該周縁における相当重量の総和に比
例し、この重量ｍがソケットプレート25の周縁位置によ
って異なれば、慣性モーメントも相違することになる
は、本実施例にあっては、ピストンロッド28の材質を変
え、ピストンロッド28を取付けた状態におけるソケット
プレート25の重心を駆動軸２の中心に一致させているた
め、上記式に示された慣性モーメントMnは全て等しくな
る。

従って、ソケットプレートが揺動運動を行なう際に全体
のバランスが均一となり、円滑に作動するため、コンプ
レッサの振動や騒音の低減を図ることができる。

本考案は、上記実施例に限定されることなく、本考案の
要旨を越えない範囲で種々に変形することができる。例
えば、上記実施例においては重量が異なるピストンロッ
ドを形成する場合、構成材料を変えることにより実施し
たが、同一材料によりピストンロッドを形成した場合に
おいても本考案は適用し得る。

第７図及び第８図は、本考案の他の実施例に係るピスト
ンロッドを示す側面図であって、両ピストンロッド28a,
28bは、同一材料、例えば窒素含有アルミニウム合金、
あるいは鋼鉄から形成されている。そして、各球面軸受
40,41を連結するロッド部を重量部材である大径部60に
形成することにより重量の大きいピストンロッド28bと
している。一方、重量の小さいピストンロッド28aのロ
ッド部の外径ｄは、前記大径部の外径Ｄより小さく形成
している。本実施例の如くロッド部の外径寸法を変える
ことにより異なる重量のピストンロッドを形成する際に
は、上述したようにロッド部を形成する場合に一体的に
外径を変えることもできるが、同一材料及び同一形状に
より形成したピストンロッドに、別部品である重量部材
60を取り付けても良い。

このように重量を変えた２種類のピストンロッド28a,28
bを、前述した第１実施例と同様に、第１図あるいは第
６図に示すように配置する。すなわち、同図に示す軸受
部25aの対面側の両側に、重量が大きい大径部60を有す
るピストンロッド28bを２本取付け、その他の部分には
重量がこれより小さいピストンロッド28aを取付けてい
る。そして、このように配置することによって、本実施
例にあっても５つのピストンロッド28を取付けた状態に
おけるソケットプレート25の重心位置をコンプレッサの
駆動軸２の軸心に一致させている。

［考案の効果］ 以上述べたように、本考案によれば、比重が異なるピス
トンロッドを適当に配置するように構成したため、当該
ピストンロッドを取付けた状態においてソケットプレー
トの重心が駆動軸の中心に一致させることができ、従っ
て、当該ソケットプレートの周縁に加わる慣性モーメン
トが如何なる位置においても等しくなって、ソケットプ
レートが円滑に揺動運動を行なうことになる。これによ
り、コンプレッサの振動及び騒音が低下するという効果
を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例に係るソケットプレートを
示す斜視図、 第２図は、同実施例のコンプレッサ全体を示す縦断面
図、 第３図は、同実施例のピストロッド部分の拡大断面図、 第４図は、同実施例のピストンロッドを成形するに際し
使用される金型を示す斜視図、 第５図は、同金型にピストンロッド状物が取付いた状態
を示す斜視図、 第６図は、ソケットプレートの正面図、 第７図及び第８図は、他の実施例に係るピストンロッド
を示す側面図である。 １……ケーシング、２……駆動軸、３……クランク室、
４……駆動斜板、５……シリンダ、６……ピストン、７
……圧縮室、８……吸入口、９……吐出口、25……ソケ
ットプレート、25a……軸受部、28……ピストンロッ
ド、28a……窒素含有アルミ合金製のピストンロッド，
重量部材を取付ていないピストンロッド、28b……鋼鉄
製のピストンロッド，重量部材を取付けたピストンロッ
ド、60……大径部（重量部材）。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉ケーシング（１）内に駆動軸（２）を
   回転自在に設け、前記ケーシング（１）内に形成したク
   ランク室（３）内に回転する駆動斜板（４）を前記駆動
   軸（２）に対して傾斜して取付け、当該駆動斜板（４）
   に摺動自在に取付けられたソケットプレート（25）と前
   記ケーシング（１）内に形成した複数のシリンダ（５）
   内を往復移動するピストン（６）とをピストンロッド
   （28）を介して連結し、前記ピストン（６）の前面（6
   a）と前記シリンダ（５）内壁とで形成された圧縮室
   （７）内に冷媒を吸入口（８）を通して吸入すると共
   に、当該冷媒を圧縮して吐出口（９）から吐出して成る
   容量可変斜板式コンプレッサにおいて、 前記複数のピストンロッド（28）を重量が異なるピスト
   ンロッド（28a,28b）に形成し、ピストンロッドを取り
   付けた状態における前記ソケットプレート（25）の重心
   が前記駆動軸（２）の軸中心と一致するように前記複数
   のピストンロッド（28a,28b）をそれぞれ所定の位置に
   配置したことを特徴とする容量可変斜板式コンプレッ
   サ。
2. 【請求項２】前記ピストンロッド（28）は、窒素含有ア
   ルミニウム合金製のピストンロッド（28a）と、鋼鉄製
   のピストンロッド（28b）とから構成したことを特徴と
   する請求項１記載の容量可変斜板式コンプレッサ。
3. 【請求項３】前記ピストンロッド（28）は、窒素含有ア
   ルミニウム合金製あるいは鋼鉄製のピストンロッド（28
   a）と、当該ピストンロッド（28a）に重量部材（60）を
   取り付けたピストンロッド（28b）とから構成したこと
   を特徴とする請求項１記載の容量可変斜板式コンプレッ
   サ。