JPH10196538A - 圧縮機におけるピストンの回動規制構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンの回動幅を小さくすることが可能な
圧縮機におけるピストンの回動規制構造を提供するこ
と。 【解決手段】 円弧凸面６１ａを有する凸部６１は、ピ
ストン３２の首部３４に形成されている。凹部６２はフ
ロントハウジング１１の周壁１１ａが構成し、円弧凹面
６２ａは同周壁１１ａの内周面１１ｂが構成する。円弧
凸面６１ａの頂点部６１ｂは、円弧凹面６２ａから所定
距離Ｄ1 だけ離間されている。円弧凸面６１ａの半径Ｒ
2 はピストン３２の半径Ｒ1 より大きく設定され、その
中心軸線Ｌ3 はピストン３２の軸線Ｌ4 に対して凸部６
１と反対側に所定距離Ｄ2 だけ偏心されている。そし
て、円弧凸面６１ａの半径Ｒ2 は、円弧凹面６２ａの半
径Ｒ3より大きく設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カムプレートの回
転運動がシューを介してピストンの往復直線運動に変換
される構成の圧縮機に関し、特に、同ピストンの自身の
軸線を中心とした回動を規制するためのピストンの回動
規制構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の圧縮機においては、シリンダボ
アがハウジング内に形成され、同シリンダボアにはピス
トンが収容されている。駆動軸はハウジングにより回転
可能に支持され、同駆動軸には斜板が一体回転可能に連
結されている。シューはピストンと斜板との間に介在さ
れ、駆動軸の回転にともなう斜板の回転運動をピストン
の往復直線運動に変換する。そして、同ピストンの往復
直線運動により、冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出のサイ
クルが行われる。

【０００３】ところで、前記構成の圧縮機においては、
斜板とピストンとの間に介在されたシューが、同ピスト
ンの自身の軸線を中心とした回動を許容する。ピストン
が回動されると、斜板と干渉して騒音や振動を発生する
問題があった。

【０００４】従って、上記のような問題を解決するた
め、例えば、特開平８−１０９８７４号公報に開示され
た技術においては、円弧凸面を有する凸部がシリンダボ
ア外方のピストン外面に形成され、同円弧凸面の中心軸
線はピストンの中心軸線に対して凸部と反対側に偏心さ
れている。円弧凹面を有する凹部はハウジングの内周面
に形成され、同円弧凹面は円弧凸面に対して所定間隔を
以って対向されている。円弧凸面の半径はピストンの半
径よりも大きく設定され、円弧凹面の半径は円弧凸面の
半径以上に設定されている。そして、円弧凸面が円弧凹
面に当接されることでピストンのそれ以上の回動が規制
され、同ピストンと斜板との干渉は阻止される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、本発明人は、
従来公報に開示された条件を満たす範囲内で、様々な構
成を試験的に実施してみた。しかし、いずれの構成もピ
ストンの回動幅が大きくなり、円弧凸面が円弧凹面に衝
突する際に発生する打音が大きくなって、新たな振動・
騒音源となってた。

【０００６】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
に着目してなされたものであって、その目的は、ピスト
ンの回動幅を小さくすることが可能な圧縮機におけるピ
ストンの回動規制構造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、シリンダボア外方のピストン外
面には円弧凸面を有する凸部が形成され、ハウジングの
内周面には、円弧凸面に対して所定間隔を以って対向し
た円弧凹面を有する凹部が形成され、円弧凸面の半径は
円弧凹面の半径より大きく設定され、円弧凸面が円弧凹
面に当接されることでピストンの自身の軸線を中心とし
た回動を規制する構成のピストンの回動規制構造であ
る。

【０００８】請求項２の発明では、前記円弧凹面の中心
軸線は駆動軸の軸線に一致されている。請求項３の発明
では、前記円弧凸面及び／又は円弧凹面にはコーティン
グが施されている。

【０００９】（作用）上記構成の請求項１の発明におい
ては、シューがカムプレートとの間に介在されており、
シリンダボアに収容されたピストンは、自身の軸線を中
心として回動可能である。しかし、円弧凸面が円弧凹面
に当接されることで、ピストンのそれ以上の回動が規制
され、同ピストンと斜板との干渉は阻止される。

【００１０】請求項２の発明においては、例えば、複数
のピストンが駆動軸の軸線周りに配置されているとす
る。そして、円弧凹面の中心軸を駆動軸の軸線に一致さ
せることで、各円弧凹面を同一円筒面により構成でき
る。また、ハウジングの内周面が駆動軸の軸線を中心軸
線とした円筒面をなせば、同内周面に円弧凹面を兼ねさ
せることも可能となる。

【００１１】請求項３の発明においては、コーティング
を、互いに当接し摺動される円弧凸面及び／又は円弧凹
面に施すことで、同円弧凸面及び／又は円弧凹面の耐摩
耗性が向上される。また、両者間の低摩擦摺動性が向上
され、ピストンがスムーズに往復動される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、車両空調システ
ムに適用される可変容量型の片頭ピストン式圧縮機にお
いて具体化した一実施形態について、図１及び図２に従
って説明する。なお、図２は、理解を容易とするために
要部の寸法を誇張して描いてある。

【００１３】図１に示すように、フロントハウジング１
１はアルミニウム（アルミニウム合金を含む）よりな
り、シリンダブロック１２の前端に接合固定されてい
る。リヤハウジング１３は、シリンダブロック１２の後
端に弁形成体１４を介して接合固定されている。このよ
うに、フロントハウジング１１、シリンダブロック１２
及びリヤハウジング１３が一体化されて、圧縮機のハウ
ジングが構成される。

【００１４】クランク室１５は、フロントハウジング１
１とシリンダブロック１２とに囲まれて区画形成されて
いる。駆動軸１６は、クランク室１５内を通るようにフ
ロントハウジング１１とシリンダブロック１２との間に
ラジアルベアリング１７を介して回転可能に架設支持さ
れている。同駆動軸１６は、図示しない外部駆動源とし
ての車両エンジンに電磁クラッチ等のクラッチ機構を介
して連結されている。従って、同駆動軸１６は、車両エ
ンジンの起動状態において電磁クラッチが接続されるこ
とで回転駆動される。

【００１５】リップシール１８は、駆動軸１６の前端側
とフロントハウジング１１との間に介在され、同駆動軸
１６を封止している。回転支持体１９は、クランク室１
５内において前記駆動軸１６に止着されている。カムプ
レートとしての斜板２１は、駆動軸１６に対してその軸
線Ｌ1 方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されてい
る。支持アーム２４は、回転支持体１９の裏面外周部に
突設されている。ガイドピン２５は、斜板２１の前面側
に突設されている。そして、ガイドピン２５の先端部に
設けられた球状部２５ａが、支持アーム２４に設けられ
たガイド孔２４ａにスライド移動可能に嵌入されてい
る。

【００１６】前記斜板２１は、支持アーム２４とガイド
ピン２５との連係により、駆動軸１６の軸線Ｌ1 方向へ
傾動可能かつ同駆動軸１６と一体的に回転可能となって
いる。同斜板２１の傾動は、ガイド孔２４ａと球状部２
５ａとの間のスライドガイド関係、駆動軸１６のスライ
ド支持作用により案内される。斜板２１の半径中心部が
シリンダブロック１２側に移動されると、同斜板２１の
傾角が減少される。

【００１７】リング状をなすストッパ２７は、斜板２１
とシリンダブロック１２との間において駆動軸１６に外
嵌されている。斜板２１がストッパ２７に当接されるこ
とで、同斜板２１の最小傾角が規定される。傾角規制突
部２８は、斜板２１の前面に一体形成されている。斜板
２１の最大傾角は、同傾角規制突部２８が回転支持体１
９の裏面に当接することで規定される。

【００１８】図１及び図２に示すように、複数のシリン
ダボア３１は、前記シリンダブロック１２において、駆
動軸１６の軸線Ｌ1 を中心軸線としてその周りに、所定
間隔おきで貫設形成されている。同数の片頭型のピスト
ン３２はアルミニウム（アルミニウム合金を含む）より
なり、各シリンダボア３１内に挿入されている。首部３
４はピストン３２において、常にシリンダボア３１外に
位置する部位に形成されている。収容部３４ａは首部３
４の内側に凹設され、同収容部３４ａ内に形成された対
向面には、それぞれ凹曲面状をなすシュー座３４ｂが形
成されている。一対のシュー３６は収容部３４ａ内に挿
入配置され、それぞれシュー座３４ｂによって受けられ
ている。そして、前記斜板２１は収容部３４ａ内に進入
した状態で、前後面がそれぞれシュー３６に接触するこ
とでピストン３２を係留している。従って、斜板２１の
回転運動が、シュー３６を介してピストン３２の往復直
線運動に変換される。

【００１９】吸入室３８及び吐出室３９は、前記リヤハ
ウジング１３内にぞれぞれ区画形成されている。吸入孔
４０、同吸入孔４０を開閉する吸入弁４１、吐出孔４
２、同吐出孔４２を開閉する吐出弁４３は、それぞれ前
記弁形成体１４に形成されている。そして、吸入室３８
の冷媒ガスは、ピストン３２の復動動作により吸入孔４
０及び吸入弁４１を介してシリンダボア３１内に吸入さ
れる。同シリンダボア３１内に流入された冷媒ガスは、
ピストン３２の往動動作により圧縮され、吐出孔４２及
び吐出弁４３を介して吐出室３９に吐出される。なお、
同吐出弁４３の開度は、弁形成体１４が備えるリテーナ
４４により規定される。

【００２０】スラストベアリング４５は、回転支持体１
９とフロントハウジング１１の内壁面との間に介在され
ている。同スラストベアリング４５は、ピストン３２及
び斜板２１を介して回転支持体１９に作用される、冷媒
圧縮時の圧縮反力を受け止める。

【００２１】抽気通路４７はシリンダブロック１２及び
弁形成体１４に貫設され、リヤ側のラジアルベアリング
１７のコロ間隙を介して、前記クランク室１５と吸入室
３８とを接続している。給気通路４８は、前記吐出室３
９とクランク室１５とを接続し、同通路４８上には容量
制御弁４９が介在されている。すなわち、容量制御弁４
９の弁室５０は、給気通路４８の一部を構成する。ポー
ト５１は、同弁室５０内に開口形成されている。弁体５
２は弁室５０内に収容されており、ポート５１に対して
接離可能である。バネ５４は弁室５０内に収容され、弁
体５２をポート５１に接触させる方向に付勢する。収容
室５３は弁室５０に対して区画されており、同収容室５
３をダイヤフラム５５により区画することで、感圧室５
６及び大気に開放された大気室５７が形成されている。
弁体５２とダイヤフラム５５とは、ロッド５８により連
結されている。感圧通路５９は吸入室３８と感圧室５６
とを接続し、同感圧通路５９を介して吸入室３８の冷媒
ガスが感圧室５６に導入される。

【００２２】従って、ダイヤフラム５５が吸入圧の高低
により動作され、ポート５１の開度、つまり、給気通路
４８の開度が調節される。その結果、クランク室１５の
圧力が変更され、前記ピストン３２の前後に作用するク
ランク室１５の圧力とシリンダボア３１内の圧力との差
が調整される。従って、斜板２１の傾斜角が変更され
て、ピストン３２のストロークが変更され、吐出容量が
調整される。

【００２３】つまり、例えば、冷房負荷が大きいと吸入
圧が設定値よりも高くなり、容量制御弁４９は給気通路
４８の開度を小さくするように動作される。従って、ク
ランク室１５の圧力は、抽気通路４７を介して吸入室３
８に放圧されて低下され、斜板２１の傾角が最大傾角側
に変更されてピストン３２のストローク量が大きくな
る。その結果、吐出容量が大きくなって、吸入圧が低下
される。

【００２４】冷房負荷が小さいと吸入圧が設定値よりも
低くなり、容量制御弁４９は給気通路４８の開度を大き
くするように動作される。従って、クランク室１５の圧
力は吐出室３９からの冷媒ガスの導入により上昇され、
斜板２１の傾角が最小傾角側に変更されてピストン３２
のストローク量が小さくなる。その結果、吐出容量が小
さくなって、吸入圧が上昇される。

【００２５】以上のように、容量制御弁４８は、設定さ
れた吸入圧を維持すべく、斜板２１の傾角を変更して吐
出容量を変更する。次に、本実施形態の特徴点である、
ピストン３２の回動規制構造について説明する。

【００２６】図１及び図２に示すように、凸部６１はピ
ストン３２において首部３４の外面に一体形成され、円
弧凸面６１ａは同凸部６１において、フロントハウジン
グ１１の周壁１１ａとの対向面が構成する。凹部６２は
フロントハウジング１１の周壁１１ａが構成し、円弧凹
面６２ａは同周壁１１ａの内周面１１ｂが構成する。つ
まり、円弧凹面６２ａの中心軸線Ｌ2 は駆動軸１６の軸
線Ｌ1 に一致されており、各円弧凹面６２ａを同一円筒
面により構成できた。そして、フロントハウジング１１
の内周面１１ｂは、駆動軸１６の軸線Ｌ1 を中心軸線と
した円筒面であり、本実施形態においては同内周面１１
ｂを円弧凹面６２ａとして利用している。

【００２７】前記円弧凸面６１ａの中央部に位置する頂
点部６１ｂは、円弧凹面６２ａから所定距離Ｄ1 だけ離
間されている。円弧凸面６１ａの半径Ｒ2 はピストン３
２の半径Ｒ1 より大きく設定され、その中心軸線Ｌ3 は
ピストン３２の軸線Ｌ4 に対して凸部６１と反対側に所
定距離Ｄ2 だけ偏心されている。そして、円弧凸面６１
ａの半径Ｒ2 は、円弧凹面６２ａの半径Ｒ3 より大きく
設定されている。

【００２８】図２の拡大円中に示すように、ＰＴＦＥ
（ポリテトラフルオロエチレン）を主材料とするコーテ
ィング６３は、円弧凸面６１ａに被膜形成されている。
さて、図２において二点鎖線で示すように、前記ピスト
ン３２は、そのシュー座３４ｂによるシュー３６の自在
受け構造により、シリンダボア３１に案内されて自身の
軸線Ｌ4 を中心として双方向に回動可能である。しか
し、円弧凸面６１ａが、その両側部に位置する当接部６
１ｃのいずれかを以って円弧凹面６２ａに当接すること
で、ピストン３２のそれ以上の回動が規制され、同ピス
トン３２の首部３４が斜板２１に干渉されることはな
い。従って、同首部３４と斜板２１との干渉に起因し
た、振動や騒音の発生は防止される。

【００２９】上記構成の本実施形態においては、次のよ
うな効果を奏する。 （１）円弧凸面６１ａの半径Ｒ2 を、円弧凹面６２ａの
半径Ｒ3 より大きく設定した。従って、円弧凸面６１ａ
の当接部６１ｃと円弧凹面６２ａとの間の距離が従来公
報の技術よりも短くなり（本実施形態では所定距離Ｄ1
未満となり、逆に従来公報の技術ではＤ1 以上とな
る）、この短い距離を解消するためのピストン３２の回
動幅、換言すれば、軸線Ｌ4 を中心とした回動可能角度
は小さくなる。その結果、円弧凸面６１ａが円弧凹面６
１ａに衝突する際に発生する打音が低減され、回動規制
構造が新たな振動・騒音源となることを効果的に防止で
きた。

【００３０】（２）円弧凹面６２ａの中心軸線Ｌ2 は駆
動軸１６の軸線Ｌ1 に一致されており、各円弧凹面６２
ａを同一円筒面１１ｂにより構成できた。従って、各円
弧凹面６２ａを個々に形成する手間が省け、一つの円筒
面１１ｂを形成するのみで良い。その結果、回動規制構
造の加工工程数、ひいては圧縮機の加工コストを低減で
き、単価低減につながる。

【００３１】（３）フロントハウジング１１の周壁１１
ａが凹部６２を兼ね、同周壁１１ａの内周面１１ｂが円
弧凹面６２ａを兼ねる。従って、回動規制構造のため
に、専用の凹部６２を形成する必要がなく、前述した
（２）がさらに効果的に奏される。

【００３２】（４）コーティング６３が円弧凸面６１ａ
に施されており、同円弧凸面６１ａの耐摩耗性及び円弧
凹面６２ａとの間の低摩擦摺動性が向上される。従っ
て、ピストン３２の耐久性が向上され、ひいては圧縮機
の耐用期間延長につながる。また、ピストン３２の往復
動がスムーズになされ、圧縮機の動力損失を軽減でき
る。

【００３３】実施の形態は上記に限定されるものではな
く、次のように変更しても良い。 （１）コーティング６３を、円弧凸面６１ａではなく円
弧凹面６２ａに施すこと。或いは、両方６１ａ，６２ａ
に施すこと。

【００３４】（２）コーティング６３としては、上記Ｐ
ＴＦＥを用いたもの以外に、例えば、二硫化モリブデン
にグラファイトを混合したもの等を用いても良い。 （３）本発明を、他の片頭或いは両頭ピストン式圧縮機
において具体化すること。例えば、斜板の傾角が固定さ
れた固定容量型の斜板式圧縮機や、カムプレートとして
ウエーブカムを備えるウエーブカム式圧縮機等が挙げら
れる。

【００３５】上記実施形態から把握できる技術的思想に
ついて記載する。 （１）前記ハウジング１２において駆動軸１６の軸線Ｌ
1 周りには複数のシリンダボア３１が形成され、各シリ
ンダボア３１内にはピストン３２が収容されている請求
項２に記載のピストンの回動規制構造。

【００３６】このようにすれば、各ピストン３２の円弧
凸面６１ａに対応した円弧凹面６２ａを同一円筒面１１
ｂにより形成でき、加工工程数を低減できる。 （２）ハウジング１１の内周面１１ｂは、駆動軸１６の
軸線Ｌ1 を中心軸線Ｌ2 とした円筒面をなす請求項２に
記載のピストンの回動規制構造。

【００３７】このようにすれば、フロントハウジング１
１の内周面１１ｂに円弧凹面６２ａを兼ねさせることが
可能となり、同円弧凹面６２ａの加工手間が省ける。

【００３８】

【発明の効果】上記構成の請求項１の発明によれば、ピ
ストンの回動幅を小さくすることが可能となり、円弧凸
面が円弧凹面に衝突する際に発生する打音を低減でき
る。従って、ピストンの回動規制構造が新たな振動・騒
音源となることを防止できる。

【００３９】請求項２の発明によれば、例えば、ハウジ
ングの内周面に円弧凹面を兼ねさせることも可能とな
り、同円弧凹面の加工手間が省ける。請求項３の発明に
よれば、円弧凸面及び／又は円弧凹面の耐摩耗性及び両
者間の低摩擦摺動性が向上される。従って、ピストンの
耐久性が向上され、ひいては圧縮機の耐用期間延長につ
ながる。また、ピストンの往復動がスムーズになされ、
圧縮機の動力損失を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 可変容量型の片頭ピストン式圧縮機の縦断面
図。

【図２】 圧縮機の横断面部分拡大図で、要部の寸法を
誇張して示す図。

【符号の説明】

１１…ハウジングを構成するフロントハウジング、１２
…同じくシリンダブロック、１３…同じくリヤハウジン
グ、１６…駆動軸、２１…カムプレートとしての斜板、
３１…シリンダボア、３２…片頭型のピストン、３６…
シュー、６１…凸部、６１ａ…円弧凸面、６２…凹部、
６２ａ…円弧凹面、Ｄ1 …円弧凸面（頂点部６１ｂ）と
円弧凹面との距離、Ｒ2 …円弧凸面の半径、Ｒ3 …円弧
凹面の半径、Ｌ4 …ピストンの軸線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村瀬 正和 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングにより回転可能に支持された
   駆動軸にはカムプレートが連結され、ハウジングに形成
   されたシリンダボア内にはピストンが収容され、同ピス
   トンとカムプレートとの間にはシューが介在され、駆動
   軸の回転にともなうカムプレートの回転運動がシューを
   介してピストンの往復直線運動に変換される構成の圧縮
   機において、 シリンダボア外方のピストン外面には円弧凸面を有する
   凸部が形成され、ハウジングの内周面には、円弧凸面に
   対して所定間隔を以って対向した円弧凹面を有する凹部
   が形成され、円弧凸面の半径は円弧凹面の半径より大き
   く設定され、円弧凸面が円弧凹面に当接されることでピ
   ストンの自身の軸線を中心とした回動を規制する構成の
   ピストンの回動規制構造。
2. 【請求項２】 前記円弧凹面の中心軸線は駆動軸の軸線
   に一致されている請求項１に記載のピストンの回動規制
   構造。
3. 【請求項３】 前記円弧凸面及び／又は円弧凹面にはコ
   ーティングが施されている請求項１又は２に記載のピス
   トンの回動規制構造。