JPS62162777A - 回転シリンダ形の可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、可変容量膨圧縮機に係り、特に１１１両空調
装置等に使用して好適な可変容量形の圧縮機に関するも
のである。

〔発明の背景〕

自動車用空調装置等に使用する圧縮機は、エンジンによ
り直接駆動されるために、使用回転数領域が広範囲にわ
たり、また、ｎ各間の熱負荷の変動に応じてその冷凍能
力も大きく変動するために、これらの条件に対応して常
に効率の良い運転を行なうには圧縮機容量を可変にする
ことが必要とされている。

ところで、従来の可変容量膨圧縮機は、例えば特公昭５
９−２６７９３号公報に示すように、圧縮機の駆動軸に
カム機能を有する駆動板を設け、この駆動板の片側にピ
ストン連結部材を備えた斜板を配設し、駆動板を揺動回
転させながら斜板及びピストン連結部材を軸方向に揺動
させて圧縮機のピストン運動ひいては圧縮機の運転を行
なうものであった。

しかしながら、このような可変容量膨圧縮機は、固定さ
れたシリンダ内をピストンが往復動するために、シリン
ダヘッドの吸入ポートに吸入弁を設ける必要があり、そ
の結果、吸入ポートの通路抵抗が比較的大きくなり、ロ
ータリ型圧縮機のような高い体積効率を得るのが困難で
あった。

また、斜板及びピストンを往復動作させる駆動板（カム
機構）が圧縮機の駆動軸と共に揺動しながら回転運動を
行なうために、駆動板及び斜板の傾斜角を機械的に制御
駆動するのが困難であり、従来は、専ら複雑な制御手段
を用いて圧縮機本体の内部圧力を制御することにより、
斜板及び駆動板の傾斜角度を制御していた。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、シリンダの圧縮室の体積効率を向
上させて効率の良い運転を行ない得ると共に、斜板機構
の傾斜制御を機械的に容易に行なうことができる可変容
量膨圧縮機を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、次のようにして
圧縮機を構成したものである。すなわち。

圧縮機のハウジングの内部に外部駆動源を介して回転可
能に挿着された駆動軸と、方向性が自在に調整できる等
速ボールジヨイントを介して前記駆動軸にこの駆動軸と
共に回転するように連結されたピストン支持用の支持板
と、前記支持板の片側に傾斜可能に設けて前記支持板を
その回転傾斜方向が一方向に向くように回転支持する斜
板と、こり１１） の斜板の傾斜角度を可変制御する傾斜角度制度機構と、
円周方向に複数のシリンダボアが配設され前記駆動軸に
この駆動軸と共に回転するように軸着されたシリンダブ
ロックと、前記シリンダボアの夫々に収容したピストン
と、前記ハウジング内に前記シリンダブロックの一端面
に密着して固定設置されたシリンダヘッドとを具備し、
前記各シリンダボア内のピストンと前記支持体をピスト
ン連結部材を介して連結して、前記ピストンが前記シリ
ンダブロック及び前記支持板と共に回転しながら前記シ
リンダボア内を往復動するように設定すると共に、前記
シリンダボア及び前記ピストンが前記シリンダヘッドに
対して相対的に回転するようにし、更に前記シリンダヘ
ッドには、前記ピストンの圧縮行程が終了する前記シリ
ンダボアの回転位置に対応して吐出ポートを配設すると
共に、前記ピストンの吸入行程がなされる前記シリンダ
ボアの回転位置に対応してこのシリンダボアの回転変位
により開閉を行なう吸入弁無しの吸入ポートを配設し、
且つ前記支持板と前記斜板は、その傾斜動作時に摺動機
構を介して軸方向に摺動できるようにして、前記ピスト
ンの往復動作のストローク開始位置を前記支持板の傾斜
度合に応じて調整できるように設定してなるものである
。

このような構成よりなる本発明によれば、駆動軸の回転
によりピストン支持用の支持板とシリンダが同期して回
転し、且つ前記支持板が斜板にそいながら一定の傾斜角
度を保ちながら回転するので、ピストンが回転するシリ
ンダボア内で往復動して、吸入、圧縮、吐出作用を行な
うと共に、支持板の駆動軸に対する傾斜角度を任意に変
えることでピストンのストロークの長さを制御でき、圧
縮機の８櫃を可変制御することができる。

また、シリンダボアがシリンダヘッドに対して相対的に
回転するので、シリンダボアの回転変位により吸入ポー
トの開閉が可能となり、吸入弁を必要とせず、吸入ポー
トに障害物がなくなるので、その通路抵抗を小さくして
圧縮容量に応じた圧縮媒体を充分に吸入してシリンダボ
ア内の体積効率を高めることができる。

またピストン支持用の支持板の回転時の傾斜角度を規制
する斜板は回転しないので、斜板の傾斜角度の制御駆動
を機械的に容易に行ない得る。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第２図に基づき説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図のｘ−ｘｇ断面図を示すものである。

図中、１は圧縮機本体のハウジングで、ハウジング１の
中心に駆動軸２が２個のラジアル軸受３゜４を介して回
転可能に挿着されている。また、駆動軸２の一端は、ハ
ウジング１の側板１ａから突出し電磁クラッチ機構Ｓを
介してエンジンの回転力が伝達されようにしである。電
磁クラッチ機構５は、ハウジング１の側板１αに設置さ
れたステータ６と、エンジンの回転と共にＶベルト（図
示せず）を介して回転するロータ７と、駆動４！１１１
２の突出端に軸着したアマチュア８とよりなり、ステー
タ６の励磁作用によりアマチュア８をロータ７に吸着し
てアマチュア８及び駆動軸２を回転させるものである。

９は後述するシリンダ組立体Ｃのシリンダボア１８内に
冷媒等の流体を導入するための低圧室、１０はピストン
１９の作動により圧縮された流体を外部に突出するため
の高圧室であり、低圧室９と高圧室１０とは、ハウジン
グ１の側板１ｂの内側端に円周方向に向けて画成された
空間Ａ、Ｂよりなるもので、この空間Ａ、Ｂの面する位
置にシリンダヘッド１３を固定して配設することにより
。

空ｒＪＪＡ、Ｂをシリンダヘッド１３とハウジング１倒
板１ｂで囲んで低圧室９と高圧室ｌｏとを形成するもの
である。１１は流体を低圧室９に導入するための吸入孔
、１２は高圧室１ｏがら流体を吐出する吐出孔である。

シリンダヘッド１３は、低圧室９側に吸入弁を持たない
吸入ポート１４が配設され、高圧室１゜側に吐出弁１６
を備えた吐出ボート１５が配設されている。１６′は吐
出弁押えである。

１７はシリンダヘッド１３と共にシリンダ組立体Ｃを構
成するシリンダブロックである。シリンダブロック１７
は、シリンダヘッド１３と別体に形成され、その内部に
は第２図に示すように５個のシリンダボア１８が円周方
向に向けて等間隔で配設さ九でいるもので、このシリン
ダブロック１７を、その一端面をシリンダヘッド１３の
対向面に密着させつつ、駆動軸２と共に回転するように
駆動軸２に軸着して、シリンダブロック１７がシリンダ
ヘッド１３め対して相対的に回転摺動するようにしであ
る。また、シリンダボア１８は。

その開放一端がシリンダヘッド１３により、吸入ポート
１４を設けた位置を除いて閉塞され、且つ。

各シリンダボア１８の内部に夫々のピストン１９を収納
して、ピストン１９とシリンダボア１８の閉塞端の間に
圧縮室２０を形成している。

２１は後述するピストン連結部材４０の一端を支持する
支持板で、支持板２１は等速ボールジヨイント２２を介
して駆動軸２の外周面に連結されている。

等速ボールジヨイント２２は、球面状の外周面を有する
対偶前（内軸）２２ａと、対偶前２２ａの外周面上を自
在に回動することができる対偶前（外軸）２２ｂとを、
ボール２４を介して係合してなるもので、対偶前２２ａ
側をスプライン２５を介して駆動軸２に軸方向に摺動可
能に取付けである。このような取付構造により、等速ボ
ールジヨイント２２は、駆動＜１１２と共に回転するも
のであり、また、回転時にボール２４及び対偶前２２ｂ
のすべり作用により、対偶前２２ｂが駆動軸２に対して
方向性を自在に調整して回転できるようにしである。

２７は、支持板２１をその傾斜角度を規制しながら回転
支持する斜板で、支持板２１をこの斜板ユ・］ 死の規制力及び等速ボールジヨイント２２の方向調整機
能を介してハウジング１内で一方向に指向させながら回
転させるものである。また、斜板２７は、駆動軸２に支
持板２１の片側位置で遊合され、その上部に設けたまゆ
形溝部２８がハウジング１内に固定したストッパ２９に
係合し、斜板２７の両側に突設したガイドピン３０がハ
ウジング１内周面に設けた溝部３１に摺動可能に枢着し
ているもので、このような取付構造により、斜板２７は
回転することなく、ガイドピン３０を支点としてまゆ形
溝部３０の範囲内で回動して、駆動１２に対して任意の
傾斜角度を保てるようにしである。また、斜板２７は、
傾斜角度θが小さくなるように傾くとガイドピン３０の
摺動作用により矢印Ｅ方向寄りに移動し、傾斜角度θが
太きなるように立上るとガイドピン３０を介して矢印り
方向寄りに移動する。

支持板２１は、斜板２７にスラストベアリング３２、ラ
ジアル軸受部３３．３４を介して回転することができる
ように支持されている。

３５は斜板２７の傾斜動作を制御駆動する傾斜角度制御
機構である。傾斜角度制御機構３５は、斜板２７の外周
縁下部に保持部材３６′を介して保持された移動体（螺
子筒）３６と、移動体３６を軸方向に移動させる螺子杆
３７と、圧縮機制御回路（図示せず）からの制御信号に
より作動するサーボモータ３８と、サーボモータ３８の
回転力達 を螺子杆３７に伝領するギア３９とよりなり、サーボモ
ータ３８が圧縮機の容量制御信号に応じて回転すると、
螺子杆３７が連動し、螺子杆３７の正逆いずれかの回転
に応じて移動体３６が前進、後退して斜板２７の傾斜動
作を制御駆動するものである。

４０は、ピストン１９と支持板２１とを連結するピスト
ン連結部材であり、ピストン連結部材４０の両端に設け
たボール部４１．４２の夫々がピストン１９及び支持板
２１に球面対偶で結合されており、支持板２１とシリン
ダブロック１７とが駆動軸２に同期して回転すると、ピ
ストン連結部材４０を介して、ピストン１９が回転する
シリンダボア１８内で往復動作を行なうようにしである
。

また、ピストン１９はシリンダボア１８の回転に同期し
ながら往復動するために、異なる回転位置で吸入、圧縮
、吐出等の行程が行なわれ、第１図の（Ｈ，）の位置で
上死点、（Ｌ）の位置で下死点、すなわち、１８０°間
隔でストローク動作を行なうようにしである。従って、
前述した吐出ポート１５と吸入ポート１４は、（Ｈ）、
（Ｌ）のストローク動作に対応するように、シリンダヘ
ッド１３に配設されており、更に、吸入ポート１４に連
通ずる低圧室９は、第２図に示すようにピストン１９が
吸入行程を開始し終るまでのシリンダボア１８の回転位
置に対応して配設され、他方、高圧室１０はピストン１
９の吐出行程がなされるシリンダボア１８の回転位置に
対応して配設されている。

４３は高圧室１０の空間をシールするＯリングであり、
高圧室１０内部の高圧ガスは、シリンダヘッド１３をシ
リンダブロック１７との摺動面に押し付はシールを行な
うように作用する。

次に本実施例の動作を説明する。

圧縮機の吐出容量を状況に応じて制御する信号に基づき
サーボモータ３８が駆動すると、傾斜角度制御機構３５
が斜板２７を角度制御し、例えば、吐出容量を大きくす
る場合には、斜板２７が、第１図に示すように、最大傾
斜角度θに傾斜制御され、この位置で斜板２７が傾斜角
度制御機構３５により固定保持される。また、駆動軸２
によって回転する支持板２１は、斜板２７の傾斜角度規
制を受け、この傾斜角度規制と等速ボールジヨイント２
２の方向調整機能の相乗的な働きにより、烏Ｍ中赤揺動
することなく、斜板２７の板面状に沿って一定の傾斜角
度０を保持しつつ斜板２７に対して相対的に回転する。

そして、Ｍの回転と共に、シリンダブロック１７も駆動
軸２に同期して回転するので、ピストン１９がこれらの
回転に追従しながら、支持板２１の回転運動及びピスト
ン連結部材４０の回転・往復動変換機能を介して回転シ
リンダボア１８内を往復動し、シリンダボア１８が低圧
室９に至ると、ピストン１９が吸入行程動作を行なう。

その後、シリンダボア１８の回転位置が変化していくの
に伴い、シリンダボア１８がシリンダヘッド１３により
閉塞され、ピストン１９が圧縮行程を始め、圧縮行程の
終盤にシリンダボア１８が吐出ポート１５の位置に至り
、シリンダボア１８内の圧縮媒体が吐出弁１６から高圧
室１０側に吐出され、このように一連の行程を繰返し行
なうことにより、圧縮機が稼動される。

また、傾斜角度制御機構３５を介して斜板２７を所定角
度まで立上らせると、斜板２７及び支持板２１が立上が
りながらガイドピン３０及びスプライン２５を介して矢
印り方向に移動してピストン１９のストロークの開始位
［１整がなされる。

この場合には、斜板２７により支持板２１の回転時の傾
斜角度θが大きくなり、その分だけ、斜板２７の回転に
より制御されるピストン１９の吸入・圧縮行程のストロ
ークが小くなり、圧縮機の吐出容量が小さくなる。

そして、第３図に示すように、斜板２７を駆動軸２に対
して垂直に立上らせると、ピストン１９のストロークが
零となり、吐出容量が零となる。

従って、本実施例によれば、圧縮機の吐出容量を最小値
零の範囲まで可変制御することができる。

また、シリンダヘッド１３に対してシリンダボア１８、
ピストン１９を相対的に回転させながらピストンの吸入
・圧縮行程を行なうので、吸入弁を有することなく吸入
ポート１４を開閉させることができる。

そのため、吸入ポート１４を通過する流体の通路抵抗が
非常に小さくなり、圧縮室２０に流入する流体の体積効
率を高めることができ、従来のシリンダ固定方式の可変
容量形圧縮機よりも効率の良い圧縮運転を行なうことが
できる。

また、容量制御をするに際して、ピストン１９のストロ
ークを変える斜板２７が回転していないので、従来のよ
うな揺動回転を行なうカム機構（斜板）を備えた可変容
量形圧縮機に較べて、その傾斜角度を制御駆動すること
が容易となり１例えば、機械的な往復作動機［３５を斜
板２７に結合させて、斜板の傾斜角度制御を比較的簡単
に行なうことができる。また、その時の運転状態に応じ
て最適な容量となるように正確な制御を行なうことがで
きる。

更に、本実施例は電磁クラッチ機構５をきることなく、
ピストンのストローク制御により圧縮機の吐出容量を零
にできるので、電磁クラッチ機構のオン−オフ作動を頻
繁に行なう必要がなく耐久性の向上化を図り得る。

なお５本実施例の傾斜角度制御機構３５は、ねじ筒３６
の螺進作用を利用した往復運動機構を用いているが、こ
れに代えて、流体アクチュエータ等の適宜の往復作動機
構やハウジング内の圧力制御によって斜板の傾斜角度を
制御してもよい。

〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、シリンダボアの圧縮室を
回転させながらピストンが往復動するので、吸入バルブ
なしに吸入ポートの開閉を行なうことが可能となり、高
体積効率の効率の良い圧縮運転を行なうことができると
共に、ピストンのストロークを変える斜板の傾斜角度制
御を正確に且つ容易に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図ｘ−Ｘ線断面図、第３図は上記実施例における圧縮
機の最小容量制御時の要部断面図である。 １・・・ハウジング、２・・・駆動軸、５・・・電磁ク
ラッチ、９・・・低圧室、１０・・・高圧室、１１・・
・吸入孔、１２・・・吐出孔、１３・・・シリンダヘッ
ド、１４・・・吸入ポート、１５・・・吐出ボート、１
６・・・吐出弁、１６′・・・吐出弁押え、１７・・シ
リンダブロック、１８・・・シリンダボア、１９・・・
ピストン、２０・・・圧縮室、２１・・・支持板、２２
・・・等速ボールジヨイント。 ２５・・・摺動機構（スプライン）、２７・・・斜板、
３ｏ・・・摺動機構（ガイドピン）、３５・・・傾斜角
度制御機構、３８・・・移動体、３８・・・サーボモー
タ。 ４０・・・ピストン連結部材、（Ｈ）・・・ピストンの
上死点、（Ｌ）・・・ピストンの下死点。 （ばか１名）− ＄１図 ｊ６ Ｅ□ 第２図 Ｖ　　　Ｗ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧縮機の本体となるハウジングの内部に外部駆動源
   を介して回転可能に挿着された駆動軸と、方向性が自在
   に調整できる等速ボールジョイントを介して前記駆動軸
   の外周面に該駆動軸と共に回転するように連結されたピ
   ストン支持用の支持板と、前記支持板の片側に傾斜可能
   に設けて前記支持板をその回転傾斜方向が一方向に向く
   ように規制しながら回転支持する斜板と、該斜板の傾斜
   角度を可変制御する傾斜角度制御機構と、円周方向に複
   数のシリンダボアが配設され前記駆動軸に該駆動軸と共
   に回転するように軸着されたシリンダブロックと、前記
   シリンダボアの夫々に収容したピストンと、前記ハウジ
   ング内に前記シリンダブロックの一端面に密着して固定
   設置されたシリンダヘッドとを具備し、前記各シリンダ
   ボア内のピストンと前記支持板とをピストン連結部材を
   介して連結して、前記ピストンが前記シリンダブロック
   及び前記支持板と共に回転しながら前記シリンダボア内
   を往復動するように設定すると共に、前記シリンダボア
   及び前記ピストンが前記シリンダヘッドに対して相対的
   に回転するようにし、更に前記シリンダヘッドには、前
   記ピストンの圧縮行程が終了する前記シリンダボアの回
   転位置に対応して吐出ポートを配設すると共に、前記ピ
   ストンの吸入行程がなされる前記シリンダボアの回転位
   置に対応して該シリンダボアの回転変位により開閉を行
   なう吸入弁無しの吸入ポートを配設し、且つ前記支持板
   と前記斜板は、その傾斜動作時に摺動機構を介して軸方
   向に摺動するように取付けて、前記ピストンの往復動作
   のストローク開始位置を前記支持板の傾斜度合に応じて
   調整できるように設定してるなることを特徴とする可変
   容量形圧縮機。