JPWO2006095565A1 - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

可変容量圧縮機の連結機構（４０）は、回転部材（２１）から傾動部材（２４）に向けて突設されたアーム（４１）と、傾動部材（２４）から回転部材（２１）に向けて突設され前記回転部材のアーム（４１）からの回転トルクを受けるアーム（４３）と、回転部材のアーム（４１）および傾動部材のアーム（４３）の一方に固定されたピン（５１）と、回転部材のアーム（４１）および傾動部材のアーム（４３）の他方に形成され且つ前記ピン（５１）に当接することで回転部材（２１）と傾動部材２４との間に生じる軸方向荷重を受ける軸方向荷重受圧面（５３）と、を備える。

Description

本発明は、連結機構を備える可変容量圧縮機に関する。

可変容量圧縮機は、駆動軸と、駆動軸に固定されて駆動軸と一体的に回転するロータと、駆動軸に取り付けられその軸心に対して傾動自在な斜板（カムプレート）と、ロータと斜板とを連結する連結機構と、斜板に係留されたピストンと、を備える。駆動軸が回転するとロータと共に斜板が回転し、この斜板の傾斜角に応じてピストンが往復動する。連結機構は、ロータの回転を斜板に伝達しながら斜板の傾斜角を変化させることができるように、ロータと斜板とを連結している。これにより、斜板の傾斜角を変化させてピストンストロークを変化させることで、吐出容量を変化させることができるようになっている（例えば特開２００４−０６８７５６号公報）。

前記従来技術の連結機構は、ロータから斜板に向けて突設された突起と、斜板からロータに向けて突設された突起と、を備える。ロータの突起と斜板の突起とが回転方向に互いに重なり合っており、これにより、ロータからの回転トルクが斜板に伝達される。ロータの突起の基端には、斜板の突起がスライド可能に当接することで斜板に作用する軸方向荷重を受圧する軸方向荷重受圧面が設けられている。この受圧面を斜板の突起がスライドするに伴って、斜板の傾角が変化する。

このような前記従来構造では、ロータの突起の軸方向荷重受圧面と斜板の突起との当接面間にピストンからの大きな圧縮反力（軸方向荷重）が加わった状態で斜板の傾角が変更されるので、両当接面はそれぞれ摩耗が生じやすい。このため、摩耗が起こりにくいように両当接面には焼き入れ加工などの硬度増強加工が必要である。なお、当接面が摩耗によって初期状態よりも磨り減ると、ピストンの上死点が下がってしまい圧縮機の圧縮性能が低下する可能性がある。

また、斜板の突起が軸方向荷重受圧面上を摺動する際に斜板の傾斜角が変化するように、軸方向荷重受圧面と斜板の突起との当接面は複雑な形状に設定される。これらの当接面はいずれもロータまたは斜板から突設された部分に形成されるため、加工が難しく、製造コストが嵩んでしまう。

本発明はこのような従来技術をもとに為されたもので、その目的は、大きな軸方向荷重が加わる部分の摩耗対策を施しつつも製造コストを抑えることができる可変容量圧縮機の提供である。

本発明の一つのアスペクトは、可変容量圧縮機であって、駆動軸と、前記駆動軸に固定されて前記駆動軸と一体に回転する回転部材と、前記駆動軸に取り付けられ前記駆動軸の軸心に対して傾斜自在な傾動部材と、前記傾動部材の傾動を許容しつつ前記回転部材と前記傾動部材とを一体に回転させる連結機構と、前記傾動部材の回転運動に伴ってシリンダボア内を往復動するピストンと、を備え、前記連結機構は、前記回転部材から突設されたアームと、前記傾動部材から突設され前記回転部材のアームと前記回転方向に重なり合うアームと、前記回転部材のアームおよび前記傾動部材のアームの一方に固定されたピンと、前記回転部材のアームおよび前記傾動部材のアームの他方に形成され且つ前記ピンに当接することで前記回転部材と前記傾動部材との間に生じる軸方向荷重を受ける軸方向荷重受圧面と、を備える。

図１は本発明の一実施形態にかかる可変容量圧縮機のフルストローク状態の断面図。 図２は同可変容量圧縮機のデストローク状態の断面図。 図３は同可変容量圧縮機の駆動軸とロータと斜板とのアッセンブリを示す図であって、フルストローク状態に対応する斜視図。 図４は同可変容量圧縮機の駆動軸とロータと斜板とのアッセンブリを示す図であって、デストローク状態に対応する斜視図。 図５は図３中矢視Ｖ−Ｖ方向から見た側面図。 図６は図４中矢視ＶＩ−ＶＩ方向から見た側面図。 図７は同可変容量圧縮機の連結機構のピンの断面図。 図８は第１実施形態の第１の変形例を示す図３相当の斜視図。 図９は第１実施形態の第２の変形例を示す図３相当の斜視図。 図１０は第１実施形態の第３の変形例を示す図３相当の斜視図。

以下、本発明の実施形態にかかる可変容量圧縮機およびこれに用いる連結機構を図面を参照しつつ説明する。

まず、図１、２を参照しつつ可変容量圧縮機の概略を説明する。なお、図１はフルストロークの状態を示し、図２はデストロークの状態を示している。

図１、２に示すように、可変容量圧縮機１は、シリンダブロック２と、該シリンダブロック２の前端面に接合されるフロントヘッド４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合されるリアヘッド６と、を備えている。これらシリンダブロック２とフロントヘッド４とリアヘッド６とは、複数のスルーボルトＢによって締結固定されて、前記圧縮機のハウジングを構成している。

シリンダブロック２は、略円柱状に形成され、円周方向に複数の等間隔に配置されたシリンダボア３を有する。フロントヘッド２は、シリンダブロック２の前端面に接合されて該シリンダブロック２との間にクランク室５を形成する。リアヘッド６は、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合され内部に吸入室７および吐出室８を形成する。

バルブプレート９は、シリンダボア３と吸入室７とを連通する吸入孔１１と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２と、を備えている。

バルブプレート９のシリンダブロック２側には、吸入孔１１を開閉する図示せぬ弁機構が設けられ、一方、バルブプレート９のリアヘッド６側には、吐出孔１２を開閉する図示せぬ弁機構が設けられている。バルブプレート９とリアヘッド６との間にはガスケットが介在し、吸入室７と吐出室８の密閉性が保持されている。

シリンダブロック２およびフロントヘッド４の中心の支持孔１９、２０には軸受１７、１８を介して駆動軸１０が軸支され、この駆動軸１０がクランク室５内で回転自在となっている。

クランク室５内には、前記駆動軸１０に固設された「回転部材」としてのロータ２１と、駆動軸１０にその軸方向に摺動自在で且つその軸心に対して傾動自在に装着された「傾動部材」としての斜板２４と、ロータ２１と斜板２４とを連結する連結機構４０と、が設けられている。連結機構４０は、斜板２４の傾斜角変更を許容しつつロータ２１と斜板２４とが一体に回転するように、ロータ２１と斜板２４とを連結している。斜板２４は、駆動軸１０に装着されたハブ２５と、このハブ２５のボス部２５ａに固定された斜板本体２６と、を備えてなる。斜板２４の斜板本体２６には、半球状の一対のピストンシュー３０、３０を介してピストン２９が連結されている。このピストン２９は、シリンダボア３に摺動自在に収容されている。

駆動軸１０が回転すると、この駆動軸１０と一体にロータ２１が回転し、連結機構４０を介してロータ２１とともに斜板２４が回転する。斜板２４の回転は、一対のピストンシュー３０、３０を介してピストン２９の往復動に変換され、ピストン２９がシリンダボア３内で往復動する。このピストン２９の往復動により、吸入室７内の冷媒がバルブプレート９の吸入孔１１を通じてシリンダボア３内に吸入されたのち圧縮され、バルブプレート９の吐出孔１２を通じて吐出室８へと吐出される。

可変容量の制御
この可変容量圧縮機には、ピストン２９の後面側のクランク室圧Ｐｃとピストン２９の前面側の吸入室圧Ｐｓの差圧（圧力バランス）を調整して斜板２４の傾角を変化させるために、圧力制御機構が設けられている。圧力制御機構は、クランク室５と吸入室７とを連通する抽気通路（図示せぬ）と、クランク室５と吐出室８とを連通する給気通路（図示せぬ）と、この給気通路の途中に設けられ給気通路を開閉制御する制御弁３３と、を備える。

制御弁３３で給気通路を開くと給気通路を通じて吐出室８の冷媒がクランク室５に流れこんでクランク室圧Ｐｃが上昇する。これによりクランク室圧Ｐｃと吸入室圧Ｐｓとの圧力バランスにより斜板２４の傾斜角が小さくなる。結果、ピストンストロークが小さくなり、吐出量が減少する。逆に、制御弁３３で給気通路を閉じると抽気通路を通じてクランク室５の冷媒が吸入室７に除々に抜けていくことでクランク室圧Ｐｃが低下する。これによりクランク室圧Ｐｃと吸入室圧Ｐｓとの圧力バランスにより斜板２４の傾斜角が大きくなる。結果、ピストンストロークが大きくなり、吐出量が増加する。なお、斜板２４の傾斜角は、ハブ２５がシリンダブロック２側に近接移動すると斜板２４の傾斜角が減少し、一方、ハブ２５がシリンダブロック２から離れる方向に移動すると斜板２４の傾斜角が増大する。

連結機構
次に図３〜７を参照しつつ連結機構４０について説明する。

図３〜６に示すように、連結機構４０は、ロータ２１からハブ２５に向けて突設されたアーム４１と、ハブ２５からロータ２１に向けて突設されアーム４３と、を備えている。ロータのアーム４１とハブのアーム４３は回転トルク伝達方向Ｆｔ（＝駆動軸１０の回転方向）に重なり合っており、これによりロータ２１の回転トルクが斜板２４に伝達される。この例では、図３、４に示すようにアーム４３が軸方向ＸＹ延びる（回転トルク伝達方向Ｆｔと直交する）スリットＳを有して二股状に形成されており、このスリットＳ内に摺動自在にアーム４１が狭持された構造となっている。

斜板２４が回転するとピストン２９が往復動して斜板２４にはピストン２９からの圧縮反力（軸方向荷重Ｆｐ）が加わる。この圧縮反力Ｆｐは、斜板２４のアーム４３の圧入孔４３ｓ（図７参照）に圧入固定されたピン１５１と、ロータ２１のアーム４１の先端に設けられた軸方向荷重受圧面５３と、の当接により受け止められている。

なおピン１５１は、回転部材２１および斜板２４の回転軌道の接線方向に延在している、言い換えると、回転トルク伝達方向Ｆｔに向けて延在している。また、ピン１５１とロータ２１の軸方向荷重受圧面５３との当接面間には大きな圧縮反力（軸方向荷重Ｆｐ）が加わるため、ピン１５１およびロータ２１の軸方向荷重受圧面５３には焼き入れ加工などの硬度増強加工を施してある。

効果
以上のような構成によりこの実施形態によれば以下のような効果がある。

まず第１に、この実施形態によれば、連結機構４０は、ロータ２１から突設されたアーム４１と、斜板２４から突設され前記ロータのアーム４１からの回転トルクを受けるアーム４３と、ロータのアーム４１および斜板のアーム４３の一方（この例では斜板のアーム４３）に固定されたピン１５１と、ロータのアーム４１および斜板のアーム４３の他方（この例ではロータのアーム４１）に形成され且つピン１５１に当接することでピストン２９からの圧縮反力Ｆｐ（軸方向荷重）を受ける軸方向荷重受圧面５３と、を備えた構造である。

そのため、斜板２４の傾角が変更される際には、ピン１５１と軸方向荷重受圧面５３との間に大きな軸方向荷重Ｆｐ（ピストンからの圧縮反力）が加わった状態で斜板２４の傾角が変更されることになるが、ピン１５１はアーム（この例では斜板のアーム４３）とは別部材で形成されているため、ピン１５１のみを焼き入れなどの硬度増強加工すればよく、アーム（この例では斜板のアーム４３）は焼き入れなどの硬度増強加工が不要となり、製造コストが低減される。

また、ピン１５１はアーム（これの例では斜板のアーム４３）とは別体であるため、ピン１５１の外周面を複雑な面形状に加工することも比較的容易にできる。このような場合は、アーム（これの例では斜板のアーム４３）を複雑な面形状に加工する場合に比べ、製造コストを低減できる。

また、ピン１５１のみを部品交換することもできる。

第２に、両アーム４１、４３のいずれか一方（この例では斜板のアーム４３）がスリットＳを備えた二股状で、このスリットＳ内に他方のアーム（この例ではロータのアーム４１）が摺動自在に狭持された構造である。そのため、両アーム４１、４３間にガタが生じにくく好ましい。

以上要するに本発明によれば、連結機構は、回転部材から突設されたアームと、傾動部材から突設され前記回転部材のアームと回転方向に重なり合うアームと、回転部材のアームおよび傾動部材のアームの一方に固定されたピンと、回転部材のアームおよび傾動部材アームの他方に形成され前記ピンと当接することで回転部材と傾動部材との間に生じる軸方向荷重を受ける軸方向荷重受圧面と、を備えることを特徴とする。そのため、傾動部材の傾角が変更される際には、ピンと軸方向荷重受圧面との間に大きな軸方向荷重（ピストンからの圧縮反力）が加わった状態で傾動部材の傾角が変更されることになるが、ピンとアームとは別部材で形成されているため、ピンのみを焼き入れなどの硬度増強加工すればよく、アームは焼き入れなどの硬度増強加工が不要となり、製造コストが低減される。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはない。

例えば上述の実施形態では、斜板のアーム４３にピン５１を固定し且つロータのアーム４１に軸方向荷重受圧面５３を設けているが、本発明では図８の第１の変形例および図９の第２の変形例に示すように、斜板のアーム４３に軸方向荷重受圧面５３を設け且つロータのアーム４１にピン１５１を固定してもよい。

また上述の実施形態では、斜板のアーム４３にスリットＳを設けてこのスリットＳ内にロータのアーム４１を摺動自在に狭持しているが、本発明では図９の第２の変形例および図１０の第３の変形例に示すように、ロータのアーム４１にスリットＳを設けてこのスリットＳ内に斜板のアーム４３を摺動自在に狭持してもよい。

また、上述の実施形態では、ピンは断面円形であったが本発明ではその他の断面形状であってもよい。

また上述の実施形態では別部材の斜板本体２６とハブ２５とを組み合わせて斜板２４を構成しているが、本発明では斜板本体とハブとを予め一体成形した斜板であってもよい。また、上述実施形態ではスリーブ無しで斜板２４が直接駆動軸１０に装着されたスリーブレス構造であるが、本発明では斜板をスリーブを介して駆動軸に装着してもよい。

本発明は、スワッシュ式のみならずワブル式の可変容量圧縮機にも適用でき、その他の種々の態様で本発明は実施し得る。

Claims (3)

1. 可変容量圧縮機であって
   駆動軸と、前記駆動軸に固定されて前記駆動軸と一体に回転する回転部材と、前記駆動軸に取り付けられその軸心に対して傾斜自在な傾動部材と、前記傾動部材の傾動を許容しつつ前記回転部材と前記傾動部材とを一体に回転させる連結機構と、前記傾動部材の回転運動に伴ってシリンダボア内を往復動するピストンと、を備え、
   前記連結機構は、
   前記回転部材から突設されたアームと、前記傾動部材から突設され前記回転部材のアームと前記回転方向に重なり合うアームと、前記回転部材のアームおよび前記傾動部材のアームの一方に固定されたピンと、前記回転部材のアームおよび前記傾動部材のアームの他方に形成され且つ前記ピンに当接することで前記回転部材と前記傾動部材との間に生じる軸方向荷重を受ける軸方向荷重受圧面と、を備える。
2. 請求項１に記載の可変容量圧縮機であって、
   前記回転部材のアームが、前記傾動部材のアームを摺動自在に狭持するスリットを備えた二股状である。
3. 請求項１に記載の可変容量圧縮機であって、
   前記傾動部材のアームが前記回転部材のアームを摺動自在に狭持するスリットを備えた二股状である。

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