JPH08109875A - 斜板式コンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 「斜板式コンプレッサ」において、斜板およ
びピストンの連結部分に生じる摺動磨耗によるガタの発
生を防止して音振性の向上を図る。 【構成】 斜板２５の外縁部近傍の表裏面における少な
くとも一方の面のシュー７１と摺動する範囲にリング状
の凹溝７３を設け、シュー７１と摺動する面を有するリ
ング状のレース７４と、このレース７４に対してシュー
７１に向けて弾発力を付勢する半断面円弧状を成すリン
グ状の板ばね７５とを凹溝７３の中に配設した容量可変
斜板式コンプレッサである。また、板ばね７５に代え
て、径の異なる２つの皿ばね７６を同心円状に配設して
もよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、斜板式コンプレッサの
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、駆動軸に対する傾斜角度が固定され
た斜板を有する容量固定斜板式コンプレッサや、吐出冷
媒量を調整すべく駆動軸に対する傾斜角度が可変とされ
た斜板を有する容量可変斜板式コンプレッサなどが知ら
れている。

【０００３】この容量可変斜板式コンプレッサは、ベル
ト、プーリなどを介して伝達されるエンジンにより回転
駆動される駆動軸と、この駆動軸に傾斜角度可変の状態
で取り付けられる円板状の斜板とを有しており、駆動軸
を回転させると、傾斜した状態の斜板は、いわゆるみそ
すり運動をなしつつ、駆動軸と共に回転する。また、こ
の容量可変斜板式コンプレッサは、複数のシリンダ室と
このシリンダ室に沿って摺動移動する各ピストンとを有
しているが、前述した回転する斜板とピストンとを、ピ
ストンロッドを介することなく直接摺動自在に連結した
ものがある。

【０００４】このような斜板とピストンとが直結式のコ
ンプレッサにおいては、図６に示すように、各ピストン
２３の後端側に断面が略Ｕ字状を呈する嵌合部２３b が
形成されており、この嵌合部２３b の両側内面の対向す
る位置に形成された球面凹部２３c ，２３d に略半球状
のシュー７１，７２が嵌装され、これら両シュー７１，
７２により斜板１２５の表裏両平坦面が挟持されてい
る。ここで、斜板１２５の外縁部１０７の表裏両面に形
成される摺動面は、それぞれ対応するシュー７１，７２
の平面部に摺動接触しており、またピストン２３は、そ
の後端部に形成された球面凹部２３c ，２３d におい
て、対応するシュー７１，７２の球面部に摺動接触す
る。このようにして、ピストン２３は、その後端部にお
いて斜板１２５に摺動自在に連結されている。

【０００５】したがって、駆動軸を回転させて傾斜した
斜板１２５を回転させると、斜板１２５に摺動自在に連
結されるピストン２３は、回転する斜板１２５の最もシ
リンダ室側に近い外縁部と摺接するときは上死点位置に
移動され、また回転する斜板１２５の最もシリンダ室側
から遠い外縁部と摺接するときは下死点位置に移動され
る。すなわち、駆動軸に対して傾斜した斜板１２５と、
シリンダ室により摺動方向が規制されているピストン２
３とを摺動接触させることにより、斜板１２５の回転運
動は、ピストン２３の図６に示す矢印方向の往復運動に
変換されることになる。

【０００６】このようにしてピストン２３を往復運動さ
せると、コンプレッサ内の吸入ポートから吸入した冷媒
が圧縮された後吐出ポートへ吐出されることとなり、冷
媒が循環してコンプレッサとして機能する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、傾斜した斜
板１２５を回転させることによりピストン２３を往復運
動させる場合にあっては、斜板１２５からピストン２３
に、シュー７１，７２を介して軸方向の力が作用し、ピ
ストン２３はシリンダ室１３に沿って上死点側あるいは
下死点側に摺動移動する。

【０００８】しかしながら、この場合に、斜板１２５と
ピストン２３との連結部となる摺動部分に繰り返し反力
が作用するので、その摺動部分において磨耗が発生する
こととなる。そして長時間コンプレッサを使用するうち
に、磨耗が徐々に進行するが、特に、ピストン２３とシ
ュー７１，７２との摺接面において最も磨耗する。

【０００９】このため、図７に示すように、クリアラン
スＬが増大して前記摺動部分にガタが生じ、異音の発生
を招くという問題があった。

【００１０】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、斜板およ
びピストンの連結部分に生じる摺動磨耗によるガタの発
生を防止して音振性の向上を図った容量可変斜板式コン
プレッサを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る容量可変斜板式コンプレッサは、駆動軸
を回転可能に支持するケーシングと、駆動軸に対して傾
斜角度が可変な状態で取り付けられている斜板と、ケー
シング内に形成される複数のシリンダ室と、シリンダ室
の内部を軸線方向に往復動される複数のピストンと、各
ピストンの後端側の嵌合部の両側内面に対向して形成さ
れた２つの球面凹部にそれぞれ嵌装されると共に斜板の
表裏両面を挟持し、これらと摺動接触するシューとを有
する容量可変斜板式コンプレッサにおいて、斜板の外縁
部近傍の表裏面の少なくとも一方の面におけるシューと
摺動する範囲にリング状の凹溝を設け、シューに向けて
弾発力を付勢する弾性部材を凹溝の中に配設したことを
特徴とする。

【００１２】前記弾性部材は、リング状を呈し、その半
断面が円弧状を成す板ばねで構成したことを特徴とす
る。また、前記弾性部材は、同心円状に配設された径の
異なる複数の皿ばねで構成してもよい。

【００１３】また、シューと弾性部材との間に、シュー
と摺動する面を有するリング状の板部材を介装させたこ
とを特徴とする。

【００１４】

【作用】このように構成した本発明にあっては、駆動軸
が回転され傾斜した状態の斜板のみそすり運動により、
ピストンに軸方向の力が付与されて往復動させることに
なるが、その反力がピストンと斜板との連結部に負荷さ
れる。このため、斜板およびピストンの連結部分におい
て負荷を受けた状態で摺動される。

【００１５】この結果、連結部分の摺動する箇所におい
て磨耗が生じ、特に、ピストンとシューとの摺接面にお
いて最も磨耗が進行するが、たとえ磨耗が生じたとして
も、磨耗により減じた軸方向の長さだけ弾性部材が軸方
向に伸長するので、クリアランスが生じるのが抑止され
る。

【００１６】したがって、斜板およびピストンの連結部
分に生じる摺動磨耗によるガタの発生が防止され、ガタ
のために生じる異音の発生も無くなる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る容量可変斜板式
コンプレッサの概略断面図、図２は、図１に示される斜
板とピストンとの連結部分の要部拡大断面図、図３は、
図１に示される斜板とピストンとの連結部分の分解斜視
図、図４は、本発明の別の実施例の要部拡大断面図であ
る。

【００１８】図１に示す本実施例の容量可変斜板式コン
プレッサは、各端部にリアヘッド１０とフロントヘッド
１１が両端に取り付けられた円筒状のケーシング１２を
有し、このケーシング１２内には、シリンダ室１３や、
クランク室１４が設けられている。前記リアヘッド１０
は、ケーシング１２の右端部にバルブシート１６を介し
て取り付けられ、左端部に設けられたフロントヘッド１
１とともに図示しないボルトにより３者一体的に連結さ
れている。バルブシート１６の両面には、弁形成プレー
ト（図示省略）がそれぞれ設けられ、吐出弁側には、リ
テーナ１８が取り付けられている。

【００１９】ケーシング１２内を挿通して設けられた駆
動軸１９のフロントヘッド側は、フロントヘッド１１を
貫通して突出され、端部にプーリ２０が連結されてい
る。駆動軸１９とプーリ２０との間には電磁クラッチ２
７が設けられ、要冷房時には電磁クラッチをオンして、
ベルトを介してエンジンの回転が伝達されるようになっ
ている。冷房不要時には電磁クラッチをオフすれば、エ
ンジンとコンプレッサとの接続が遮断され、駆動軸１９
は回転せずにプーリのみが空転する。

【００２０】ケーシング１２内には、シリンダ室１３が
円周方向等間隔に複数個開設され、これら各シリンダ室
１３にはそれぞれピストン２３が設置されている。これ
ら各ピストン２３は、その前端側にピストンヘッド２３
a 、後端側に断面が略Ｕ字状を呈する嵌合部２３b が形
成される。この嵌合部２３b の両側内面に対向して形成
された球面凹部２３c ，２３d にシュー７１，７２の球
面部が嵌装され、これら両シュー７１，７２の平面部に
より斜板２５の表裏両面が挟持され摺動自在に接触す
る。

【００２１】本実施例では特に、図２に示したように、
斜板２５の外縁部近傍の表裏面のうちのバルブプレート
１６側と反対側の面のシュー７１と摺動する範囲に、リ
ング状の凹溝７３が設けられ、この中に、リング状の板
部材としてのレース７４と、このレース７４に対してシ
ュー７１に向けて弾発力を付勢するリング状の板ばね７
５とが配置されている。

【００２２】レース７４は、摺動性の良好な材料のも
の、例えば軸受鋼等が使用される。また、種々の材料に
例えばテフロンコーティング、すずめっき、イオンコー
ティング等の表面硬化処理を施した材料を使用すること
が可能である。このように、シュー７１と摺動する面の
材質や表面状態を任意に設定することができる。この結
果、容量可変斜板式コンプレッサにあっては、球状黒鉛
鋳鉄やアルミなどからなる斜板が使用されるが、この斜
板の材料を変えることなく摺動部分には摺動性の良いレ
ース７４を適宜設定できる利点がある。なお、シュー７
１，７２は、通常、軸受鋼等から構成されるが、イオン
コーティング等の表面硬化処理を施してもよい。また、
板ばね７５は、ばね鋼からなり、図示のように、その半
断面形状は円弧状に形成され、板厚等は設計条件に応じ
て適宜設定することができる。

【００２３】ピストン２３と斜板２５とを連結する場合
には、図３に示したように、後端側に形成された球面凹
部２３c ，２３d にシュー７１，７２の球面部を嵌装さ
せ、凹溝７３に板ばね７５とレース７４とをこの順で配
設した斜板２５を、図３の矢印Ｐ方向からシュー７１，
７２の両平面部の間に嵌挿する。この場合に、板ばね７
５を変形させながらピストンの嵌合部２３ｂに斜板２５
を嵌挿することができるので、このような弾性部材がな
く殆んどクリアランスのない状態で嵌挿するのに較べて
作業性が良い利点がある。

【００２４】このようにすれば、板ばね７５の弾発力に
よりレース７４がシュー７１の平面部に所定のばね圧で
押し付けられるため、ピストン２３と斜板２５とをガタ
なく摺動自在に連結できる。

【００２５】なお、レース７４が脱落することがないよ
うに、ピストン２３と斜板２５とを連結した状態でレー
ス７４の板ばね７５側の端面が斜板２５の表面から突出
しないように設計されている。

【００２６】板ばね７５のばね圧は、摺動性を損なわな
いように、過大とならない所定値に設定される。また、
長時間コンプレッサを使用すると摺動部分において磨耗
が発生するが、この磨耗量を補償できる程度の所期変形
量が与えられるように板ばね７５の設計がなされてい
る。したがって、磨耗の進行によってピストン２３と斜
板２５とのガタが発生するのを防止できる。

【００２７】図２に示したように、本実施例で凹溝７３
を斜板２５の外縁部近傍の表裏面のうちのバルブプレー
ト１６側と反対側の面に設けたのは、バルブプレート１
６側、すなわちシュー７２と球面凹部２３d との接触部
の方が圧縮行程時に大きな力を受けるので、それを避け
るためである。このようにすれば板ばね７５に対する負
荷が軽減され、へたり等の影響も少なくなる。但し、板
ばね７５やレース７４を所定の設計基準を満たすように
設定すれば、板ばね７５およびレース７４を配設した凹
溝７３を斜板２５の外縁部近傍の表裏面のうちのバルブ
プレート１６側に設けることも可能である。さらに、図
４に示したように、凹溝７３を斜板２５の外縁部近傍の
表裏面の両方に設けてもよい。この場合には、両方のシ
ュー７１，７２と斜板２５との摺動がレース７４を介し
て行われるので、前述したように斜板の材料を変えるこ
となく両側の摺動部分において摺動性の良いレース７４
を設定できる。

【００２８】なお、上述の実施例では、凹溝７３に板ば
ね７５およびレース７４の両方を配設するようにした
が、レース７４を省略することも可能である。この場合
には、板ばね７５が直接シュー７１，７２と摺動接触す
るため、板ばね７５のシュー７１，７２との接触面の摺
動性を考慮し、例えば、平面部を設けたり表面処理を施
したりするとよい。

【００２９】駆動軸１９の図中左側部位は、フロントヘ
ッド１１に軸受２６を介して支持され、軸受２６の内方
には駆動軸１９により回転される回転部材２８が設けら
れている。この回転部材２８の内端側には軸線方向摺動
可能に嵌挿されたスリーブ２９が設けられ、このスリー
ブ２９の外周面は、円弧状とされ、この円弧状外面には
揺動可能に斜板２５の凹状内面が当接している。斜板２
５と回転部材２８には、それぞれリンク３０b ，３０a
が突設され、これら両リンク３０b ，３０a は、長孔３
１とピン部材３２により連結され、回転部材２８の回転
によって斜板２５が回転されるようになっている。

【００３０】したがって、この斜板２５は、スリーブ２
９の軸方向移動に伴ってピン部材３２を支点として傾斜
し、機械的に傾斜角（駆動軸１９の軸線に直交する面に
対する傾斜角をいう）を調節することができるようにな
っている。斜板２５の傾斜角は、斜板２５のバランサ２
５a が回転部材２８に当接する位置で最大の傾斜角が与
えられる（図１の状態）。

【００３１】この容量可変斜板式コンプレッサは、リア
ヘッド１０内にコントロールバルブＣv が設けられ、帰
還する冷媒の吸込圧に応じてクランク室１４内の圧力を
調整して斜板２５の角度を変化させて、コンプレッサか
ら吐出される冷媒量を調節し、コンプレッサの吸入圧が
一定になるようにコントロールしている。

【００３２】吸入ポート３３及び吐出ポート３４が前記
リアヘッド１０に設けられ、この吸入ポート３３には、
エバポレータからの帰環冷媒が流入し、この冷媒はバル
ブシート１６の図中左側表面にある弁形成プレート（図
示省略）に円周方向複数形成された吸入弁の弾性的閉鎖
力に抗して吸入口３３a より吸入工程にあるシリンダ室
１３に順次流入するようになっており、吐出ポート３４
には、ピストンにより圧縮された冷媒がバルブシート１
６の図中右側表面にある弁形成プレート（図示省略）に
円周方向複数形成された吐出弁の弾性的閉鎖力に抗して
吐出されるようになっている。

【００３３】次に、本実施例の作用を説明する。電磁ク
ラッチ２７がオンされ、駆動軸１９がベルト及びプーリ
を介してエンジンにより回転されると、それに伴って回
転部材２８が回転し、両リンク３０a ，３０b 及びピン
部材３２を介して斜板２５も回転する。斜板２５が駆動
軸１９に対して傾斜状態にあれば、みそすり運動的に回
動し、これに伴なってピストン２３が往復動し、冷媒の
吸入、圧縮、吐出が行なわれる。

【００３４】ここで、冷房サイクルにおける熱負荷が大
きい場合には、帰還冷媒の圧力は比較的高圧で帰還す
る。この場合には、コントロールバルブＣv の作用によ
り、クランク室１４に比較的高圧の吸入圧が導入される
ため、その内部圧が吸入圧にほぼ等しくなる。このた
め、吸入工程にあるピストン２３でも前後の圧力差がほ
とんどなくなり、ピストン２３はシリンダ１５のシリン
ダ室１３内でスムーズに後退し得る状態となり、ピスト
ン２３のストロークは増大する。この状態で圧縮が行な
われると、吐出冷媒量は増大し、冷房サイクル内を循環
する冷媒流量が増大し、再度熱負荷に応じた適正な冷媒
流量が吐出され、コンプレッサの吸入圧が次第に下降
し、最終的には一定の吸入圧に保たれることになる。

【００３５】一方、冷房サイクルにおける熱負荷が小さ
い場合には、帰還冷媒の圧力は十分スーパーヒート量が
得られず、低圧で帰還する。この場合には、コントロー
ルバルブＣv の作用により、ピストン２３によって圧縮
され吐出ポート３４に導かれた高圧冷媒が、クランク室
１４に導入され、クランク室１４の内部圧力が高められ
る。この結果、ピン３２を中心とする複数の各ピストン
２３に加わる力のモーメントに差が生じ、各ピストン２
３の前後の圧力バランスが変化し、この斜板２５の傾斜
角度が減少することになる。

【００３６】ところで、冷媒の吸入、圧縮、吐出は、上
述したように、傾斜した状態の斜板２５のみそすり運動
的な回転によってピストン２３に軸方向の力が付与され
て往復動せられることによりなされるが、その反力がピ
ストン２３と斜板２５との連結部に負荷されることにな
る。このため、ピストン２３の球面凹部２３c ，２３d
とシュー７１，７２の球面部との間、およびシュー７
１，７２の平面部とレース７４との間において負荷を受
けた状態で摺動される。この結果、これらの摺動部分に
おいて磨耗が生じることとなる。この場合に、特に、ピ
ストンとシューとの摺接面において最も磨耗が進行す
る。

【００３７】本実施例によれば、上記の磨耗が生じたと
しても、磨耗により減じた軸方向の長さだけ所定の圧縮
状態にある板ばね７５の軸方向の高さが伸長するので、
クリアランスが生じるのを抑止する。したがって、斜板
２５およびピストン２３の連結部分に生じる摺動磨耗に
よるガタの発生が防止され、ガタのために生じる異音の
発生もなくなり、音振性の大幅な向上が図られる。しか
も、弾性部材としてリング状を呈する半断面が円弧状を
成す板ばね７５を使用したので、僅かな空間の利用で、
簡易な部材により板部材に対してシューに向けて弾発力
を付勢させることができる。

【００３８】図５は、本発明のさらに別の実施例の要部
拡大断面図である。この実施例においては、板ばね７５
に代えて、径の異なる２つの皿ばね７６ａ，７６ｂを斜
板２５のリング状の凹溝７３の中に同心円状に配設した
ものである。このように構成すれば、径の大きい方の皿
ばね７６ａの外周端と径の小さい方の皿ばね７６ｂの外
周端とで接触してレース７４をシュー７１に向けて押圧
することができる。このためレース７４がシューに偏り
なく均等に押圧され、滑らかな摺動を実現することがで
きる。なお、上記皿ばねは、２つに限られるものではな
く、それ以上設けてもよく、さらに皿ばねの板厚は適宜
設定できる。

【００３９】なお、以上説明した実施例は、本発明の理
解を容易にするために記載されたものであって、本発明
を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記実施例に開示された各要素は、本発明の技術的
範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨であ
る。例えば、上述した実施例においては、斜板２５の凹
溝７３に配設する弾性部材として、板ばね７５や皿ばね
７６を使用したが、本発明はこれのみに限定されるもの
ではなく、他の弾性部材、例えば複数の圧縮コイルばね
を凹溝７３の中に均等に配置させる構成としてもよい。
この場合には変形量に対し比較的小さな弾発力に設定す
ることが可能である。

【００４０】また、容量可変斜板式コンプレッサを例に
挙げてこれまで説明したが、本願内容は、容量可変式の
コンプレッサのみならず、固定容量の斜板式のコンプレ
ッサにも使えることはもちろんである。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、斜板
の外縁部近傍の表裏面における少なくとも一方の面のシ
ューと摺動する範囲にリング状の凹溝を設け、シューに
向けて弾発力を付勢する弾性部材を凹溝の中に配設した
ので、斜板およびピストンの連結部分に摺動磨耗が生じ
たとしても、磨耗により減じた軸方向の長さだけ弾性部
材が軸方向に伸長し、クリアランスが生じるのを抑止す
ることができる。

【００４２】したがって、斜板およびピストンの連結部
分に生じる摺動磨耗によるガタの発生が防止され、ガタ
のために生じる異音の発生も無くなり、音振性が大幅に
向上する。

【００４３】また、弾性部材を、リング状を呈する半断
面が円弧状を成す板ばねと構成すれば、僅かな空間の利
用で、しかも簡易な部材により板部材に対してシューに
向けて弾発力を付勢させることができる。また、弾性部
材を、同心円状に配設された径の異なる複数の皿ばねと
構成すれば、同様に僅かな空間の利用で、板部材に複数
の皿ばねの端面が当接するようにして弾発力が付勢され
る。このため板部材がシューに偏りなく均等に押圧さ
れ、滑らかな摺動を実現できる。

【００４４】また、シューと弾性部材との間に、シュー
と摺動する面を有するリング状の板部材を介装すれば、
斜板の材料を変えることなく摺動部分には摺動性の良い
板部材を適宜設定できる利点がある。

【００４５】さらに、ピストンと斜板とを連結する場合
には、弾性部材を変形させながらピストンの嵌合部に斜
板を嵌挿することができるので、このような弾性部材が
なく殆んどクリアランスのない状態で嵌挿するのに較べ
れば、作業性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る容量可変斜板式コン
プレッサの概略断面図である。

【図２】 図１に示される斜板とピストンとの連結部分
の要部拡大断面図である。

【図３】 図１に示される斜板とピストンとの連結部分
の分解斜視図である。

【図４】 本発明の別の実施例の要部拡大断面図であ
る。

【図５】 本発明のさらに別の実施例の要部拡大断面図
である。

【図６】 従来の容量可変斜板式コンプレッサの斜板と
ピストンとの連結部分の要部拡大断面図である。

【図７】 従来の容量可変斜板式コンプレッサにおける
斜板とピストンとの連結部分の磨耗による不具合を示す
図である。

【符号の説明】

１２…ケーシング、 １３…シリンダ室、１９
…駆動軸、 ２３…ピストン、２３b …嵌
合部、２３c ，２３d …球面凹部、 ２５…斜板、７
１，７２…シュー、 ７３…凹溝、７４…レース
（板部材）、７５…板ばね（弾性部材）、７６…皿ばね
（弾性部材）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング(12)に回転可能に軸架された
   駆動軸(19)と、ケーシング(12)のクランク室(14)に設け
   られた前記駆動軸(19)に連結された斜板(25)と、ケーシ
   ング(12)内に形成される複数のシリンダ室(13)と、シリ
   ンダ室(13)の内部を斜板(25)の回転により軸線方向に往
   復動される複数のピストン(23)と、各ピストン(23)の後
   端側の嵌合部(23b) の両側内面に対向して形成された２
   つの球面凹部(23c,23d) にそれぞれ嵌装されると共に斜
   板(25)の表裏両面を挟持し、これらと摺動接触するシュ
   ー(71,72) とを有する斜板式コンプレッサにおいて、 斜板(25)の外縁部近傍の表裏面の少なくとも一方の面に
   おけるシュー(71)と摺動する範囲にリング状の凹溝(73)
   を設け、シュー(71)に向けて弾発力を付勢する弾性部材
   (75,76) を凹溝(73)の中に配設したことを特徴とする斜
   板式コンプレッサ。
2. 【請求項２】 前記弾性部材は、リング状を呈し、その
   半断面が円弧状を成す板ばね(75)である請求項１に記載
   の斜板式コンプレッサ。
3. 【請求項３】 前記弾性部材は、同心円状に配設された
   径の異なる複数の皿ばね(76)である請求項１に記載の斜
   板式コンプレッサ。
4. 【請求項４】 シュー(71)と弾性部材(75,76) との間
   に、シュー(71)と摺動する面を有するリング状の板部材
   (74)を介装してなる請求項１から３のいずれかに記載の
   斜板式コンプレッサ。