WO2007086256A1 - 可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents

可変容量型斜板式圧縮機 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a variable capacity swash plate compressor, and more particularly to an improvement in the structure of an engaging portion between the swash plate and a shoe.
  • variable capacity compressor As a variable capacity compressor provided in a refrigeration cycle or the like, a swash plate compressor, for example, a variable capacity swash plate compressor with a clutchless function is known!
  • This variable capacity swash plate compressor is configured, for example, as shown in FIG.
  • the variable capacity swash plate compressor 1 has a main shaft 2 and a swash plate 3 provided so as to be inclined with respect to the main shaft 2.
  • the swash plate 3 includes a rotor 4 fixed to the main shaft 2, and a link.
  • the crankshaft 6 is rotated together with the main shaft 2 via the mechanism 5.
  • a pair of shears 7 and 7 are provided in a recess 9 formed on one end side of the piston 8 so as to sandwich the swash plate 3, and are connected to the swash plate 3 via the pair of shears 7 and 7.
  • the piston 8 is reciprocated as the swash plate 3 rotates.
  • the stroke amount of the piston 8 is determined according to the inclination angle of the swash plate 3, and the discharge capacity of the compressor 1 is determined. That is, the maximum discharge capacity is obtained when the inclination angle of the swash plate 3 is maximum, and the inclination angle of the swash plate 3 is substantially 0 ° at the minimum discharge capacity.
  • 10 indicates a suction chamber for a fluid to be compressed (for example, a refrigerant), and 11 indicates a discharge chamber for a compressed fluid.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-159024
  • an object of the present invention is to provide a variable displacement swash plate compressor that can reduce power consumption particularly during operation at a small discharge capacity without impairing reliability.
  • variable capacity swash plate compressor according to the present invention is provided with a main shaft, a swash plate that is tiltable with respect to the main shaft, and rotates with the main shaft, and the swash plate.
  • a variable capacity type slant comprising a pair of shears arranged so as to be sandwiched and a piston coupled to the swash plate via the pair of shrouds, and a stroke amount of the piston is determined according to an inclination angle of the swash plate
  • the compressor is in contact with the sliding surface of the swash plate with which the flat portion of the shoe comes into contact, from the contact area between the shear and the swash plate sliding surface when the inclination angle of the swash plate is maximum.
  • the swash plate has a groove formed so that a contact area between the shear and the swash plate sliding surface when the inclination angle of the swash plate is minimum is reduced.
  • the groove can be formed with a plurality of annular groove forces around the center point of the swash plate.
  • the plurality of annular grooves can be formed in grooves having different widths from each other, but from the viewpoint of facilitating processing, it is preferable to form grooves having the same width. Particularly when grooves having the same width are formed in this way, the plurality of annular grooves are formed such that the width between the grooves in the radially outer portion of the swash plate is larger than the width between the grooves in the radially inner portion. It is preferable that
  • the width between the grooves may be increased in a stepwise manner in the radially outward direction of the swash plate, or continuously (that is, sequentially) in the radially outward direction of the swash plate. ) It's just an enlarged structure.
  • the plurality of annular grooves can be formed over substantially the entire region of the sliding surface of the swash plate with the shoe.
  • variable capacity swash plate compressor according to the present invention is particularly required to have durability and the like.
  • the compressor is suitable for use in a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner.
  • variable displacement swash plate compressor of the present invention the contact area between the flat surface portion of the shoe and the swash plate becomes large at the maximum discharge capacity, and the flat portion of the shoe and the swash plate at the minimum discharge capacity. Therefore, the power consumption at the minimum discharge capacity can be reduced without increasing the surface pressure applied to the shear and swash plate at the maximum discharge capacity.
  • the groove in an annular groove the problem as in the above-mentioned Patent Document 1 does not occur, and the distance between the shoe and the swash plate is always kept constant. It is possible to ensure the performance and reliability of the machine.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a basic configuration of a variable capacity swash plate compressor to which the present invention can be applied.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view (A) and an enlarged partial sectional view (B) of a swash plate showing an embodiment in which the present invention is applied to the swash plate of the compressor of FIG.
  • FIG. 3 is a front view of the swash plate of FIG.
  • FIG. 4 is a front view showing the locus of the shear at the maximum capacity in the swash plate of FIG.
  • FIG. 5 is a front view showing a locus of a shoe at the minimum capacity in the swash plate of FIG.
  • the basic configuration of the variable displacement swash plate compressor is the same as that shown in FIG. 2 and 3 show the configuration of the swash plate portion of the variable capacity swash plate compressor according to one embodiment of the present invention.
  • the swash plate 3 has an inclined angle on the sliding surface 3a of the swash plate 3 that contacts the flat portion 7a of the shoe 7 (shown in FIG. 1).
  • a groove 22 is formed.
  • the groove 22 is formed with a plurality of annular groove forces around the center point 21 of the swash plate 3.
  • the widths of the plurality of grooves 22 are the same (the cross-sectional shapes of the grooves are the same), which facilitates easy processing.
  • the contact area between the shoe 7 and the swash plate sliding surface 3a is larger than the contact area 7 when the swash plate 3 has the smallest inclination angle and the swash plate sliding surface.
  • the width between the grooves 22 is changed.
  • the plurality of annular grooves 22 are formed such that the width W2 between the grooves in the radially outer portion of the swash plate 3 is larger than the width W1 between the grooves in the radially inner portion.
  • the width between the grooves is gradually increased in the radially outward direction of the swash plate 3. Therefore, as shown in FIG. 3, the width W1 region (first area 23) between the narrow grooves in the radially inner portion of the swash plate 3 and the outside thereof are wide in the radially outer portion of the swash plate 3.
  • a region having a width W2 between the grooves (second area 24) is formed in an annular shape.
  • the formation region of the plurality of grooves 22 does not necessarily have to be formed over the entire region of the sliding surface 3a of the swash plate 3 with the shoe 7.
  • the trajectory due to the relative movement of the shoe 7 with respect to the swash plate 3 is as shown in Fig. 4 (at maximum capacity) and Fig. 5 (at minimum capacity), for example.
  • the formation regions of the plurality of grooves 22 can be set as shown in FIGS. 4 and 5, for example.
  • the groove 22 is formed in an area in the range of about 20% of the swash plate 3 and the inclination angle of the swash plate 3 is the smallest, the groove formation area can be expanded to the range of about 50% of the contact portion with the flat portion 7a of the shoe 7 Set as follows.
  • the shape of each groove 22 is the same, and the distance between the grooves on the shaft of the shaft 7 at the top dead center of the piston is increased (W2). It is preferable to set the distance between the grooves on the inner side to be smaller (to W1).
  • the force from the piston 8 increases in the vicinity of the top dead center of the piston 8.
  • the flat portion 7a of the shoe 7 and the sliding surface 3a of the swash plate 3 About 20% of the contact area of the area
  • the area where the second area 24 is formed (the area where the groove 22 is formed with a large inter-groove distance W2) is applied to the flat portion 7a of the shoe 7 and the sliding surface 3a of the swash plate 3.
  • the surface pressure is kept low.
  • the structure of the compressor according to the present invention is applicable to any variable displacement swash plate compressor.
  • it is suitable for a variable capacity swash plate compressor used in a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner.

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Abstract

　主軸と、該主軸に対し傾斜可能に設けられ、主軸とともに回転する斜板と、該斜板を挟むように配置された一対のシューと、該一対のシューを介して斜板に連結されるピストンとを備え、該ピストンのストローク量が斜板の傾斜角に応じて決められる可変容量型斜板式圧縮機において、シューの平面部が接触する斜板の摺動面に、該斜板の傾斜角が最大のときのシューと斜板摺動面との接触面積よりも、斜板の傾斜角が最小のときのシューと斜板摺動面との接触面積が小さくなるように形成された溝が設けられる。この構造においては、圧縮機の信頼性を損なうことなく、小吐出容量運転時の消費動力を低減することができる。

Description

明 細 書
可変容量型斜板式圧縮機
技術分野
[0001] 本発明は、可変容量型斜板式圧縮機に関し、とくに、その斜板とシユーとの係合部 の構造の改良に関する。
背景技術
[0002] 冷凍サイクル等に設けられる可変容量型圧縮機として、斜板式圧縮機、例えばクラ ツチレス機能を付加した可変容量型斜板式圧縮機が知られて!/ヽる。この可変容量型 斜板式圧縮機は、例えば図 1に示すように構成されている。すなわち、可変容量型斜 板式圧縮機 1は、主軸 2と、主軸 2に対し傾斜可能に設けられた斜板 3を有しており、 斜板 3は、主軸 2に固定されたロータ 4、リンク機構 5を介して、クランク室 6内において 、主軸 2とともに回転されるようになっている。この斜板 3を挟むように一対のシユー 7、 7が、ピストン 8の一端側に形成された凹部 9内に設けられており、一対のシユー 7、 7 を介して斜板 3に連結されたピストン 8が、斜板 3の回転に伴って往復動されるように なっている。斜板 3の傾斜角に応じてピストン 8のストローク量が決まり、圧縮機 1の吐 出容量が決まるようになつている。つまり、斜板 3の傾斜角が最大の時に最大吐出容 量となり、最小吐出容量の時には、斜板 3の傾斜角はほぼ 0° の状態とされる。なお、 図 1における 10は、圧縮すべき流体 (例えば、冷媒)の吸入室を、 11は圧縮された流 体の吐出室を、それぞれ示している。
[0003] 上記のような可変容量型斜板式圧縮機では、最小吐出容量のとき、斜板 3の傾斜 角がほぼ 0° の状態になり、ピストン 8のストロークもほぼゼロとなることから、ピストンの 慣性抵抗および摺動抵抗は限りなくゼロに近づく。これに対し、シユー 7は、常に斜板 3上を相対的に摺動しており、潤滑油の粘性抵抗による消費動力が大きいことが知ら れている。
[0004] 斜板摺動面における潤滑性能を向上するために、斜板上、とくにそのシユーとの摺 動面上に、斜板の径方向に延びる溝を複数設けるようにした構造が知られている（特 許文献 1)。し力しながら、この構造では、斜板の径方向に延びる溝により、シユーと 斜板の間隔が断続的に変化するおそれがあり、最悪の場合にはシユーが斜板に対し て遊動するおそれがある。その結果、ピストンの動作が不安定になって圧縮機の性 能、信頼性が低下するおそれがある。
特許文献 1：特開平 8 - 159024号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] そこで本発明の課題は、信頼性を損なうことなぐ特に小吐出容量運転時の消費動 力を低減することが可能な可変容量型斜板式圧縮機を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0006] 上記課題を解決するために、本発明に係る可変容量型斜板式圧縮機は、主軸と、 該主軸に対し傾斜可能に設けられ、前記主軸とともに回転する斜板と、該斜板を挟 むように配置された一対のシユーと、該一対のシユーを介して前記斜板に連結される ピストンとを備え、該ピストンのストローク量が前記斜板の傾斜角に応じて決められる 可変容量型斜板式圧縮機において、該圧縮機が、前記シユーの平面部が接触する 前記斜板の摺動面に、該斜板の傾斜角が最大のときのシユーと斜板摺動面との接触 面積よりも、前記斜板の傾斜角が最小のときのシユーと斜板摺動面との接触面積が 小さくなるように形成された溝を有することを特徴とするもの力 なる。
[0007] 上記溝は、上記斜板の中心点を中心とする複数の環状溝力 形成することができ る。複数の環状溝は、溝自体の幅が互いに異なる溝に形成することも可能であるが、 加工の容易化の面からは、同じ幅の溝を形成することが好ましい。とくにこのように同 じ幅の溝を形成する場合、上記複数の環状溝は、斜板の径方向外側部分における 溝間の幅が径方向内側部分における溝間の幅よりも大きくなるように形成されている ことが好ましい。
[0008] この溝間の幅は、斜板の径方向外側方向に、段階的に拡大されている構造とする こともできるし、斜板の径方向外側方向に、連続的に（つまり、順次)拡大されている 構造とすることちでさる。
[0009] また、上記複数の環状溝は、斜板のシユーとの摺動面の実質的に全領域にわたつ て形成することも可能であり、後述の実施態様に示すように、上記複数の環状溝が、 斜板中心部側に位置する領域のみに形成されている構造とすることもできる。
[0010] このような本発明に係る可変容量型斜板式圧縮機は、とくに耐久性等が要求される
、車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられる圧縮機として好適なものである。 発明の効果
[0011] 本発明に係る可変容量型斜板式圧縮機によれば、最大吐出容量時はシユーの平 面部と斜板との接触面積が大きくなり、最小吐出容量時はシユーの平面部と斜板との 接触面積が小さくなるので、最大吐出容量時のシユーおよび斜板に力かる面圧を高 くさせずに、最小吐出容量時の消費動力を低減することができる。また、溝を環状溝 に形成することにより、前述の特許文献 1のような問題を生じさせず、シユーと斜板と の間隔は常に一定に保たれるため、シユーが遊動することはなぐ圧縮機の性能、信 頼性を確保することが可能になる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本発明が適用可能な可変容量型斜板式圧縮機の基本構成の一例を示す縦断 面図である。
[図 2]図 1の圧縮機の斜板に本発明を適用した場合の一実施態様を示す、斜板の縦 断面図 (A)および拡大部分断面図（B)である。
[図 3]図 2の斜板の正面図である。
[図 4]図 3の斜板における、最大容量時のシユーの軌跡を示す正面図である。
[図 5]図 3の斜板における、最小容量時のシユーの軌跡を示す正面図である。
符号の説明
[0013] 1 可変容量型斜板式圧縮機
2 主軸
3 斜板
3a 摺動面
4 ロータ
5 リンク機構
6 クランク室
7 シユー 7a 平面部
8 ピストン
9 凹部
10 吸入室
11 吐出室
21 中心点
22 溝
23 第 1エリア
24 第 2エリア
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
可変容量型斜板式圧縮機の基本構成は、図 1に示した構成と同じである。図 2およ び図 3に、本発明の一実施態様に係る可変容量型斜板式圧縮機の斜板部の構成を 示す。図 2 (A)、図 2 (B)に示すように、斜板 3の、シユー 7の平面部 7a (図 1に図示） が接触する摺動面 3aには、斜板 3の傾斜角が最大のときのシユー 7と斜板摺動面 3a との接触面積よりも、斜板 3の傾斜角が最小のときのシユー 7と斜板摺動面 3aとの接 触面積を小さくする複数の溝 22が形成されている。本実施態様では、この溝 22は、 斜板 3の中心点 21を中心とする複数の環状溝力 形成されている。
[0015] また、本実施態様では、複数の溝 22の幅は同一とされて (溝の断面形状は 同一と されて）、加工の容易化がは力 れている。そして、上記斜板 3の傾斜角が最大のとき のシユー 7と斜板摺動面 3aとの接触面積よりも、斜板 3の傾斜角が最小のときのシュ 一 7と斜板摺動面 3aとの接触面積を小さくする構成を達成するために、各溝 22間の 幅が変化されている。つまり、複数の環状溝 22が、斜板 3の径方向外側部分におけ る溝間の幅 W2が、径方向内側部分における溝間の幅 W1よりも大きくなるように形成 されている。本実施態様では、溝間の幅が、斜板 3の径方向外側方向に、段階的に 拡大されている。したがって、図 3に示すように、斜板 3の径方向内側部分における狭 い溝間の幅 W1の領域 (第 1エリア 23)と、その外側に、斜板 3の径方向外側部分に おける広い溝間の幅 W2の領域 (第 2エリア 24)とが、環状に形成されている。 [0016] この複数の溝 22の形成領域は、必ずしも、斜板 3のシユー 7との摺動面 3aの全領 域にわたって形成されている必要はない。斜板 3に対するシユー 7の相対移動による 軌跡は、例えば図 4 (最大容量時）、図 5 (最小容量時)のようになる。このようなシユー 7の軌跡に対し、複数の溝 22の形成領域 (上記第 1エリア 23、第 2エリア 24の形成領 域）は、例えば図 4、図 5に示すように設定できる。すなわち、斜板 3の傾斜角が最大 でかつ最も荷重が高くなるピストン 8の上死点のときのシユー 7の平面部 7aと斜板 3の 摺動面 3aとの接触部 (摺動領域)の約 20%の範囲の領域に溝 22を形成し、斜板 3の 傾斜角が最小のときには、シユー 7の平面部 7aとの接触部の約 50%の範囲にまで溝 形成領域を拡大できるように設定する。そして、前述の如ぐ加工性を容易にするた め各溝 22の形状は同じとし、ピストン上死点時にシユー 7の軌道に掛カる部分の溝 間距離を大きくし (W2とし)、これよりも内側の部分の溝間距離は小さく (W1に)設定 することが好ましい。
[0017] 図 4から分力るように、最大容量時には、ピストン 8の上死点近傍の、ピストン 8から の負荷は高くなる力 シユー 7の平面部 7aと斜板 3の摺動面 3aとの接触部の約 20% 力 第 2エリア 24の形成領域 (大きな溝間距離 W2で溝 22が形成されている領域）に かかり、シユー 7の平面部 7aと斜板 3の摺動面 3aとの面圧が低く保たれる。また、最 小容量時には、図 5から分力るように、上死点近傍を含むピストン 8の全行程にわたつ て、シユー 7の平面部 7aと斜板 3の摺動面 3aとの接触部の約 50%力 上記第 2エリア 24の形成領域と第 1エリア 23の形成領域 (小さな溝間距離 W1で溝 22が形成されて いる領域)の両方にかかり、シユー 7の平面部 7aと斜板 3の摺動面 3aとの接触面積が 小さく保たれて消費動力が低減される。
[0018] また、これら第 1エリア 23および第 2エリア 24を形成するのは環状の溝 22であるか ら、シユー 7が斜板 3に対して図 4や図 5に示したような軌跡に沿って相対的に摺動す る場合、シユー 7と斜板 3との間隔が急激にあるいは断続的に変化する箇所は発生せ ず、シユー 7の遊動等の不具合の発生が防止されて、安定した動作、ひいては圧縮 機の信頼性が確保される。
産業上の利用可能性
[0019] 本発明に係る圧縮機の構造は、あらゆる可変容量型斜板式圧縮機に適用可能で あり、とくに車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられる可変容量型斜板式圧縮機 に好適なものである。

Claims

請求の範囲
[1] 主軸と、該主軸に対し傾斜可能に設けられ、前記主軸とともに回転する斜板と、該 斜板を挟むように配置された一対のシユーと、該一対のシユーを介して前記斜板に 連結されるピストンとを備え、該ピストンのストローク量が前記斜板の傾斜角に応じて 決められる可変容量型斜板式圧縮機において、該圧縮機が、前記シユーの平面部 が接触する前記斜板の摺動面に、該斜板の傾斜角が最大のときのシユーと斜板摺 動面との接触面積よりも、前記斜板の傾斜角が最小のときのシユーと斜板摺動面との 接触面積が小さくなるように形成された溝を有することを特徴とする可変容量型斜板 式圧縮機。
[2] 前記溝が、前記斜板の中心点を中心とする複数の環状溝力もなる、請求項 1に記 載の可変容量型斜板式圧縮機。
[3] 前記複数の環状溝が、斜板の径方向外側部分における溝間の幅が径方向内側部 分における溝間の幅よりも大きくなるように形成されている、請求項 2に記載の可変容 量型斜板式圧縮機。
[4] 前記溝間の幅が、斜板の径方向外側方向に、段階的に拡大されて!、る、請求項 3 に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
[5] 前記溝間の幅が、斜板の径方向外側方向に、連続的に拡大されて!、る、請求項 3 に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
[6] 前記複数の環状溝が、前記斜板のシユーとの摺動面を形成する環状領域中の斜 板中心部側に位置する領域のみに形成されている、請求項 2〜 5のいずれかに記載 の可変容量型斜板式圧縮機。
[7] 車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられる圧縮機力もなる、請求項 1〜6のいず れかに記載の可変容量型斜板式圧縮機。
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