JPH11294323A

JPH11294323A - 可変容量圧縮機

Info

Publication number: JPH11294323A
Application number: JP10107540A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Kato; 圭一加藤; So Kurita; 創栗田; Hirotaka Kurakake; 浩隆倉掛; Masaki Ota; 太田　　雅樹
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-10-26
Also published as: EP0952343A3; US6192699B1; EP0952343A2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】軸封装置の耐用性の向上を図る。【解決手段】クランク室５から軸封装置４０を経由して
吸入系に連なる唯一の抽気通路４１を配設し、フロント
ハウジング２の軸孔２ａ端部に駆動軸６との嵌合細隙に
よって固定絞り４２を形成したことにより、軸封装置４
０の耐用性が飛躍的に向上する。また、抽気通路４１を
フロントハウジング２、シリンダブロック１及びリヤハ
ウジング３の各外郭部を貫通する形態で設ければ、簡潔
に抽気通路を形成することができ、さらに軸孔２ａのク
ランク室側孔端に設けられる固定絞り４２を、同部に配
設されたラジアル軸受７ａの外輪と駆動軸６との嵌合細
隙により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒圧縮機に係
り、詳しくは単頭形のピストンを装備した可変容量圧縮
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】主として車両空調用に供されているワッ
プル型、スワッシュ型の可変容量圧縮機は、ロータとヒ
ンジ機構を介して連結された斜板要素を支点回りに傾動
可能な構成となし、斜板要素を内蔵したクランク室圧力
を変化させることにより、単頭ピストンの背面に作用す
る力を調整し、この力とピストンの前面に作用するガス
圧力との釣合によって、上記斜板要素の支点回りの傾動
変位、すなわちピストンストロークを可変制御するよう
に構成されている。

【０００３】そして外部冷凍回路から帰還した冷媒ガス
は、ピストンの直動に伴って吸入室からボア内に吸入さ
れ、圧縮されたのち吐出室に吐出される。すなわち単頭
形可変容量圧縮機の多くは、このようにクランク室を経
由することなく帰還冷媒ガスが直接ボア内へ導入される
構成であるため、クランク室内に配備されている摺動部
品との潤滑は、クランク室に漏入するブローバイガス
や、容量制御時、クランク室へ積極的に供給される吐出
冷媒ガス中の混在油成分に依存することになる。

【０００４】ところが、駆動軸の露出端を流体的に封止
する軸封装置は、クランク室から更に奥まったフロント
ハウジングの軸孔内に配設されているため、これに向っ
て流動する冷媒ガス量は極端に少なく、潤滑、冷却不足
に基づく軸封装置の熱劣化や、ガス漏れに起因するクラ
ッチの滑りなど二次不良の発生も当然に懸念される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平７ー３３２２５
０号公報所載の圧縮機は、フロントハウジングの軸孔内
に一端が開口し、他端が吸入系へと連なる通路を駆動軸
の軸心上に穿設した構成が開示されており、クランク室
内の冷媒ガスが軸封装置の近傍を経由して吸入系へと流
動することも説明されている。

【０００６】しかしながら、かかる構成は軸封装置の潤
滑、冷却を全うするという観点からすれば、決して満足
すべきものとはいい難い。何故ならばクランク室から吸
入系へ向う冷媒ガスの流れは、上記駆動軸に内設された
通路に限られておらず、シリンダブロックの中心軸孔に
配設された駆動軸支承用のラジアル軸受部分を潜通する
経路によっても、同様に吸入系へと流動するからであ
る。つまり、このように冷媒ガスの流れが２系統となれ
ば、必然的に軸封装置にもたらせる冷媒ガス量（混在油
成分）は少なくなり、しかも軸封装置の密封側にそれほ
ど大きな圧力降下も生じないことから、冷却効果につい
ても多くを期待しえないことは明らかである。

【０００７】本発明は、クランク室と吸入系を結ぶ抽気
通路の特定によって、軸封装置の耐用性の向上を図るこ
とを解決すべき技術課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明に係る可変容量圧縮機は、複数のボアを
並設して圧縮機の外郭を構成するシリンダブロックと、
内部にクランク室を形成してシリンダブロックの前端を
閉塞するフロントハウジングと、該シリンダブロックと
フロントハウジングに回転自在に支承された駆動軸と、
吸入室及び吐出室を有してシリンダブロックの後端を閉
塞するリヤハウジングと、該駆動軸と共動するロータに
ヒンジ機構を介して同期回転可能に連結された斜板要素
と、該斜板要素と連係して上記ボア内を直動するピスト
ンと、給気通路を介した吐出圧力の供給によりクランク
室圧力を調整し、吸入圧力との差圧に基づいて斜板要素
の傾角変位と共にピストンストロークを変化させる容量
制御弁とを備えた可変容量圧縮機において、上記フロン
トハウジングの軸孔内に配置された軸封装置の密封側に
は、吸入系と連通する唯一の抽気通路が開口され、該軸
孔のクランク室側孔端部には、上記駆動軸との嵌合細隙
によって固定絞りが形成されていることを特徴としてい
る。

【０００９】すなわち、軸封装置の密封側はフロントハ
ウジングの軸孔を介してクランク室に導通されており、
同時に該密封側は唯一の抽気通路によって吸入系（低圧
域）と接続されている。したがって、クランク室内の冷
媒ガスには圧力差により軸封装置を経由して抽気通路に
向う独占的な流れが生じ、これにより軸封装置は良好な
潤滑、冷却作用を受ける。とくにクランク室への圧力調
整（昇圧）によって容量制御を行う圧縮機においては、
容量制御時に高圧冷媒ガスが積極的にクランク室へ供給
されるので、一層有効である。しかも抽気通路に設けら
れる固定絞りは、軸封装置が配置された軸孔のクランク
室側孔端部と駆動軸との嵌合細隙によって形成されてお
り、軸封装置の背圧は吸入系と同程度まで低下してシー
ル部への負荷は著しく軽減され、同時に絞りの減圧に基
づく冷却作用も巧みに付加される。

【００１０】また、請求項２記載の発明のように、抽気
通路をフロントハウジング、シリンダブロック及びリヤ
ハウジングの各外郭部を貫通する形態で設ければ、外付
け管路などの仕様に比べてより簡潔に抽気通路を形成す
ることができ、さらに請求項３記載の発明のように、軸
孔のクランク室側孔端に設けられる固定絞りを、同部に
配設されたラジアル軸受の外輪と駆動軸との嵌合細隙に
より形成すれば、フロントハウジングの加工や各部品の
組付性を損うことなく、ラジアル軸受の潤滑、冷却にも
有効に寄与する。

【００１１】

【発明の実施形態】以下、本発明を具体化した実施形態
を図面に基づいて説明する。図１において、１はシリン
ダブロックであって、該シリンダブロック１の前端側は
フロントハウジング２によって閉塞され、同後端側は弁
板４を介してリヤハウジング３によって閉塞されるとと
もに、これらは通しボルト２１により共締めされてい
る。シリンダブロック１とフロントハウジング２とによ
って形成されるクランク室５内には軸心方向に延在する
駆動軸６が収容されて、ラジアル軸受７ａ、７ｂにより
回転自在に支持されている。そして該駆動軸６の前端
は、例えば図示しない電磁クラッチ及び伝動機構を介し
て自動車エンジンに連結されている。また、シリンダブ
ロック１には駆動軸６を囲繞する位置に複数個のボア８
が穿設されており、各ボア８にはピストン９がそれぞれ
往復銅可能に嵌挿されている。

【００１２】クランク室５内において、駆動軸６にはロ
ータ１０がフロントハウジング２との間にスラスト軸受
１１を介して同期回転可能に結合され、ロータ１０の後
方には斜板１２が嵌合されている。そして、該斜板１２
はロータ１０との間に介装された押圧ばね１３により常
に後方に向け付勢されている。斜板１２には、両端面外
周側に平滑な摺動面１２ａが形成され、摺動面１２ａに
は半球状のシュー１４、１４が当接されており、これら
シュー１４、１４の凸球面はピストン９の凹球面と係合
されている。

【００１３】また、斜板１２の摺動面１２ａより内方域
のロータ１０側には、一対のブラケット１２ｂ、１２ｂ
が該斜板１２の上死点位置Ｔを跨いで突設され、各ブラ
ケット１２ｂ、１２ｂにはガイドピン１２ｃ、１２ｃの
基端が固着されるとともに、各ガイドピン１２ｃ、１２
ｃの先端には球体部１２ｄ、１２ｄが形成されている。
かくして本圧縮機では、ブラケット１２ｂ、１２ｂ、ガ
イドピン１２ｃ、１２ｃ及び球体部１２ｄ、１２ｄによ
り、ヒンジ機構Ｋの一部を構成している。

【００１４】斜板１２の中心部には駆動軸６上で該斜板
１２の傾角変位を許容する屈折状の貫通孔２０が設けら
れており、また、斜板１２の下死点領域におけるロータ
１０側には、駆動軸６の軸心から径外方向に延在され、
かつロータ１０側のシュー１４を回避しつつ摺動面１２
ａを覆蔽するカウンタウェイト１５がリベットなどによ
り装着されている。そして該斜板１２は、カウンタウェ
イト１５よりも中心寄りの前端面１２ｅがロータ１０の
後端面１０ａと当接することにより最大傾角が規制され
る一方、後端面の座繰孔部がサークリップ２２と当接す
ることにより最小傾角が規制されている。

【００１５】また、ロータ１０の上部には、上記ヒンジ
機構Ｋの残部を構成する一対の支持アーム１７、１７が
各ガイドピン１２ｃ、１２ｃと整合するよう軸心方向後
方に突出され、各支持アーム１７、１７の先端部には、
駆動軸６の軸心と斜板１２の上死点位置Ｔとで決定され
る面と平行に、かつ駆動軸６の軸心に対して外方から近
づく向きにガイド孔１７ａ、１７ａが貫設されている。
これらガイド孔１７ａ、１７ａの向きは、斜板１２の傾
角変位にかかわらずピストン９の上死点位置が不動に保
たれるよう設定されており、各ガイド孔１７ａ、１７ａ
内には、それぞれガイドピン１２ｃ、１２ｃの球体部１
２ｄ、１２ｄが摺動可能に挿入されている。

【００１６】リヤハウジング３内には、吸入室３０及び
吐出室３１が画設され、弁板４にはボア８に対応して吸
入ポート３２及び吐出ポート３３が開口されており、弁
板４とピストン９との間に形成される圧縮室が吸入ポー
ト３２及び吐出ポート３３を介して吸入室３０及び吐出
室３１に連通されている。そして弁板４には各吸入ポー
ト３２及び吐出ポート３３を開閉する図示しない吸入弁
及び吐出弁が装着されている、なお、３４は吸入室３０
になる吸入孔である。

【００１７】リヤハウジング３内には、さらに冷房負荷
に応動してクランク室圧力を調整する容量制御弁５０が
内蔵されており、吸入室３０と連通する検圧通路９７、
吐出室３１と連通する導圧通路９６並びにクランク室５
に連通する給気通路９５は、いずれも以下に詳述する容
量制御弁５０の所要ポートと接続されている。図２に示
す容量制御弁５０において、弁主体５１と筒体５２との
間には感圧機構としてのダイアフラム５３が挟持部材５
４によって挟持され、該筒体５２の開口部には蓋栓５５
が螺合されており、これら筒体５２、蓋栓５５、ダイア
フラム５３及び挟持部材５４の一方により大気室７０が
形成されている。筒体５２に貫設された気孔５２ａは蓋
栓５５とのバックラッシにより該大気室７０に連通さ
れ、これにより大気室７０は大気圧雰囲気に保たれてい
る。また、大気室７０には、蓋栓５５と断面ハット状の
押え金５７との間に所定押圧力のばね５６が介装され、
押え金５７の他端側は球体５８及びリング状押え金５９
を介してダイアフラム５３に衝接されている。

【００１８】弁主体５１の内側にはダイアフラム５３及
び挟持部材５４の他方との間に吸入圧力室７１が形成さ
れており、この吸入圧力室７１はポート７１ａにより上
記検圧通路９７と連通され、これにより吸入圧力室７１
には吸入圧力が導入されている。また、吸入圧力室７１
にはダイアフラム５３と衝接して断面Π状の押え金６１
が設けられ、該押え金６１と吸入圧力室７１の底面との
間には所定押圧力のばね６２が介装されている。そして
押え金６１には弁主体５１内を摺動可能なロッド６３の
一端が固着されており、ロッド６３の他端には球状弁６
５が固着されている。

【００１９】また、弁主体５１の外端側には吐出圧力室
７２が形成され、該吐出圧力室７２には球状弁６５が着
座可能な弁座が設けられ、さらに該吐出圧力室７２の口
端は栓体６０によって閉塞されている。そして該栓体６
０に貫設されたポート７２ａは上記導圧通路９６を介し
て吐出室３１に連通され、これにより吐出圧力室７２に
は吐出圧力が導入されている。また、吐出圧力室７２に
は球状弁６５と衝接する押え金６６が設けられ、該押え
金６６と栓体６０との間には所定押圧力のばね６７が介
装されている。

【００２０】一方、弁主体５１には上記給気通路９５と
連通するポート７３ａが形成され、このポート７３ａは
ロッド６３の周域に形成された弁孔７２ｂにより吐出圧
力室７２と連通されている。なお、６０ａは栓体６０に
被装された濾過部材である。次いで、本発明の特徴的構
成である抽気通路４１について、以下に詳しく説明す
る。

【００２１】フロントハウジング２の軸孔２ａ内には、
駆動軸６の露出端を流体的に封止する軸封装置４０が配
設され、該軸封装置４０の後方、つまり軸孔２ａのクラ
ンク室側孔端部にはラジアル軸受（ニードル軸受）７ａ
が並設されている。そして軸封装置４０の密封側に位置
する軸孔２ａからフロントハウジング２の外郭方向へ延
び、さらに該フロントハウジング２、シリンダブロック
７１及びリヤハウジング３の各外郭部を順次軸方向に貫
通して、吸入孔３４に接続する抽気通路４１が設けら
れ、該抽気通路４１の一部を構成して軸封装置４０の密
封側からクランク室５に連なる軸孔２ａの孔端部には、
同部に位置するラジアル軸受７ａの外輪と駆動軸６との
嵌合細隙によって所要の固定絞り４２が形成されてい
る。なお、この抽気通路４１は、クランク室５内の冷媒
ガスを所定の流量で吸入系へ抽出するための唯一の通路
であり、他の経路を介しては一切抽出されない構成とな
されている。

【００２２】本実施形態に係る圧縮機は上述のように構
成されており、圧縮機の停止時には機内の圧力が設定さ
れた吸入圧力よりも高い値でバランスしているので、容
量制御弁５０に形成された吸入圧力室７１の圧力とばね
６２との合力が、大気圧とばね５６との合力を上回って
ダイアフラム５３に作用し、ロッド６３に連結された球
状弁６５は弁座に着座して弁孔７２ｂを閉止している。
つまり吐出室３１とクランク室５とを連通する給気通路
９５は閉鎖状態に保たれている。

【００２３】この状態から図示しない電磁クラッチを介
して駆動軸６が回転されると、この回転運動がロータ１
０及びヒンジ機構Ｋを介して斜板１２の回転揺動、さら
にはピストン９の往復運動へと変換されて圧縮仕事が開
始される。そして圧縮機の起動初期においては通常車室
温度と共に吸入圧力も高いので、容量制御弁５０は上述
のような給気通路９５の閉鎖状態を維持している。この
ため圧縮作用によりクランク室５に漏入したブローバイ
ガスが抽気通路４１を介して逐次吸入室３０に還流さ
れ、クランク室圧力と吸入圧力との差圧は所定値よりも
低く保たれるので、ピストン９は最大ストローク、つま
り圧縮機は全容量状態で運転される。

【００２４】かかる全容量運転の継続により次第に車室
温度が低下し、これに追従する吸入圧力が設定値を越え
て低下すると、検圧通路９７及びポート７１ａを介して
導通されている吸入圧力室７１の圧力とばね６２との合
力が、大気圧とばね５６との合力に屈してダイアフラム
５３を作動させ、ロッド６３を介して球状弁６５を弁座
から離脱させるので、弁孔７２ｂを通じて開放された給
気通路９５（導圧通路９６、ポート７２ａ、吐出圧力室
７２、ポート７３ａを含む）を経由してクランク室５に
は高圧の吐出冷媒ガスが導入され、クランク室圧力を上
昇させる。

【００２５】このようにクランク室圧力が上昇されて吸
入圧力との差圧が大きくなると、斜板１２の傾角並びに
ピストンストロークが縮小されて圧縮機は小容量の制御
運転に移行し、その後は、熱負荷に基づいた吸入圧力の
復活をまって容量制御弁５０は再び給気通路９５を閉鎖
する。圧縮機の容量制御は上述のように行われ、冷房負
荷の高い状態では専らブローバイガスのみがクランク室
５に漏入し、冷房負荷の低い状態では容量制御弁５０の
作動を介して積極的に高圧冷媒ガスがクランク室５へ供
給される。しかしいずれの状態にあってもクランク室５
内の高圧冷媒ガスは、フロントハウジング２の軸孔２ａ
孔端に形成された固定絞りを潜通し、軸封装置４０の密
封側を経由する唯一の抽気通路４１を介してのみ、吸入
系へと流動するところに本発明の大きな特徴がある。

【００２６】すなわち、クランク室５内の冷媒ガスに
は、圧力差によって軸封装置４０を経由する独占的な抽
気の流れが生じ、独占的なるが故に量的にも著しく豊富
となるため、軸封装置４０は良好な潤滑、冷却作用を受
ける。とくにクランク室５の圧力調整（昇圧）によって
容量制御を行う本実施形態に係る圧縮機においては、容
量制御時に高圧冷媒ガスが積極的にクランク室５へ供給
されるので、一層有効である。しかも抽気通路４１に設
けられる固定絞り４２は、軸封装置４０が配置された軸
孔２ａのクランク室側孔端部と駆動軸６との嵌合細隙に
よって形成されており、軸封装置４０の背圧は吸入系と
同程度まで低下してシール部への負荷は著しく軽減さ
れ、同時に絞りの減圧に基づく冷却作用も巧みに付加さ
れる。

【００２７】また、抽気通路４１の固定絞り４２は、軸
孔２ａのクランク室側孔端に配設されたラジアル軸受７
ａの外輪と駆動軸６との嵌合細隙により形成されている
ので、フロントハウジング２の加工性や各部品の組付性
を損うことなくラジアル軸受７ａの潤滑、冷却作用も付
随的に享受することができる。なお、固定絞り４２は、
軸孔２ａの孔端自体を縮径して形成することも勿論可能
である。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明は、クラン
ク室から軸封装置を経由して吸入系に連なる唯一の抽気
通路を配設し、該抽気通路の始点に相当するフロントハ
ウジングの軸孔端部に固定絞りを設けたものであるか
ら、軸封装置の耐用性を飛躍的に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る可変容量圧縮機を示
す断面図。

【図２】同圧縮機に組込まれる容量制御弁を示す拡大断
面図。

【符号の説明】

１はシリンダブロック、２はフロントハウジング、２ａ
は軸孔、３はリヤハウジング、５はクランク室、６は駆
動軸、８はボア、９はピストン、１２は斜板、３０は吸
入室、３１は吐出室、４０は軸封装置、４１は抽気通
路、４２は固定絞り、５０は容量制御弁、９５は給気通
路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田雅樹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

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のボアを並設して圧縮機の外郭を構成
するシリンダブロックと、内部にクランク室を形成して
シリンダブロックの前端を閉塞するフロントハウジング
と、該シリンダブロックとフロントハウジングに回転自
在に支承された駆動軸と、吸入室及び吐出室を有してシ
リンダブロックの後端を閉塞するリヤハウジングと、該
駆動軸と共動するロータにヒンジ機構を介して同期回転
可能に連結された斜板要素と、該斜板要素と連係して上
記ボア内を直動するピストンと、給気通路を介した吐出
圧力の供給によりクランク室圧力を調整し、吸入圧力と
の差圧に基づいて斜板要素の傾角変位と共にピストンス
トロークを変化させる容量制御弁とを備えた可変容量圧
縮機において、上記フロントハウジングの軸孔内に配置
された軸封装置の密封側には、吸入系と連通する唯一の
抽気通路が開口され、該軸孔のクランク室側孔端部に
は、上記駆動軸との嵌合細隙によって固定絞りが形成さ
れていることを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項２】上記軸封装置の密封側に開口する抽気通路
は、上記フロントハウジング、シリンダブロック及びリ
ヤハウジングの各外郭部を貫通して吸入系に接続されて
いることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】上記軸孔のクランク室側孔端部には上記駆
動軸を支承するラジアル軸受が配設され、上記固定絞り
は該ラジアル軸受の外輪と該駆動軸との嵌合細隙により
形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の
圧縮機。