WO2009142099A1 - 揺動板式可変容量圧縮機 - Google Patents

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WO2009142099A1
WO2009142099A1 PCT/JP2009/058293 JP2009058293W WO2009142099A1 WO 2009142099 A1 WO2009142099 A1 WO 2009142099A1 JP 2009058293 W JP2009058293 W JP 2009058293W WO 2009142099 A1 WO2009142099 A1 WO 2009142099A1
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WO
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inner ring
housing
main shaft
plate
rotation
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Application number
PCT/JP2009/058293
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Inventor
寺内聖
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サンデン株式会社
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Publication date
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Priority to EP09750461.7A priority patent/EP2306013B1/en
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036—Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054—Actuating elements
    • F04B27/1072—Pivot mechanisms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/14—Control
    • F04B27/16—Control of pumps with stationary cylinders
    • F04B27/18—Control of pumps with stationary cylinders by varying the relative positions of a swash plate and a cylinder block
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H23/00—Wobble-plate gearings; Oblique-crank gearings
    • F16H23/04—Wobble-plate gearings; Oblique-crank gearings with non-rotary wobble-members
    • F16H23/08—Wobble-plate gearings; Oblique-crank gearings with non-rotary wobble-members connected to reciprocating members by connecting-rods

Definitions

  • the present invention relates to an oscillating plate type variable displacement compressor, and more particularly to an oscillating plate type variable displacement compressor incorporating a unique novel oscillating plate rotation prevention mechanism.
  • Patent Documents 1, 3, and 4 describe a structure in which a barfield type constant velocity joint is provided as a rocking plate rotation prevention mechanism.
  • the rocking component and the swash plate are rocked.
  • the inner ring of the constant velocity joint Is finally supported by the main shaft through the structure the number of intervening parts is large and the accumulated play becomes large, which is insufficient in terms of vibration, noise, and durability.
  • the Barfield type constant velocity joint mechanism described in Patent Documents 1, 3, and 4 is a structure that theoretically transmits rotational power between the inner and outer rings with a plurality of balls. It is difficult to obtain uniform and continuous contact of the balls, and the contact pressure of a specific ball increases.
  • the rotational power transmission between the inner and outer rings is performed in the shear direction of the balls by the ball guide grooves formed on the inner and outer rings with the cage in between, the contact surface between the balls and the guide grooves in the power transmission direction. Will have a large inclination. For this reason, when a predetermined power is transmitted, a contact load generated as a vertical drag increases. Therefore, it is necessary to make the ball size (ball diameter) sufficiently large in order to ensure a sufficient transmission capability. For these reasons, further miniaturization is difficult and application to a small capacity compressor is difficult.
  • the rotation prevention mechanism of the swing plate (a) the rotation is prevented in the housing but is provided so as to be movable in the axial direction.
  • An inner ring having a plurality of guide grooves for guiding a plurality of balls provided for power transmission, and (b) a swing center member for swing motion of the swing plate.
  • a sleeve provided on the rotation main shaft so as to be rotatable relative to the rotation main shaft and movable in the axial direction, and engaged with the inner ring so as to be movable in the axial direction together with the inner ring; and (c) in each guide groove of the inner ring.
  • An outer ring having a plurality of guide grooves for guiding the ball at opposing positions, supported swingably on the sleeve, coupled to a swing plate on the outer peripheral side, and rotatably supporting the swash plate And (d) the inner ring Held by the guide grooves facing each other, which are formed on the outer ring and a mechanism having a plurality of balls for performing power transmission, the is provided by being compressed between the guide grooves.
  • the minimum inclination angle is regulated by abutting against the end face of the long hole on the rotor side.
  • a mechanism has a large influence of component accuracy on the restriction of the minimum inclination angle of the swash plate, and since there are many intermediary components, there is a possibility that the accuracy is somewhat deteriorated. Therefore, if such a known swash plate minimum inclination restriction structure is applied as it is to the novel swing plate type variable displacement compressor according to the above proposal, improvement of the swash plate minimum inclination restriction accuracy cannot be expected.
  • the inner ring needs to be supported so as to be movable in the axial direction while being prevented from rotating in the housing.
  • a mechanism via a spline mechanism is known.
  • a spline is cut on the inner peripheral surface of the housing, and a corresponding spline or key is provided on the outer peripheral surface of the inner ring to restrict the rotation of the inner ring. It is possible to do.
  • the spline is cut directly on the inner peripheral surface of the housing, there is a concern about wear of the spline portion.
  • the object of the present invention is to focus on the remaining problems in the new oscillating plate type variable displacement compressor using the unique constant velocity joint mechanism previously proposed by the present applicant, and the accuracy of the swash plate minimum inclination regulation. It is to realize this by the inner ring support mechanism.
  • a swing plate type variable displacement compressor is supported with a piston inserted in a cylinder bore so as to be reciprocable and a rotating main shaft so as to be variable in angle with respect to the main shaft.
  • the oscillating plate variable capacity compressor provided with the rotation prevention mechanism of The swing plate rotation prevention mechanism is supported in the housing such that (a) the rotation is prevented in the housing through the inner ring rotation prevention mechanism while being movable in the axial direction.
  • An inner ring having a plurality of guide grooves for supporting a plurality of balls provided for power transmission, and supported so as to be relatively movable in the axial direction; and (b) a swing center of the swing motion of the swing plate.
  • a sleeve that functions as a member, is provided on the rotating main shaft so as to be relatively rotatable and axially movable with respect to the rotating main shaft, and is engaged with the inner ring so as to be movable in the axial direction together with the inner ring;
  • An outer ring having a plurality of guide grooves for guiding the ball at positions opposed to the respective guide grooves of the inner ring, supported by the sleeve so as to be swingable, and having the swing plate coupled to the outer peripheral side; d) the inner ring and Held by opposing guide grooves formed in the outer ring, composed of a mechanism having a plurality of balls for performing power transmission by being compressed between the guide grooves,
  • the inner ring rotation prevention mechanism configured in the housing
  • the outer ring of the rocking plate rotation blocking mechanism is supported by the sleeve so as to be rockable, and the sleeve is rotatable with respect to the rotation main shaft and moved in the axial direction.
  • the inner ring is supported in the housing so as to be movable in the axial direction and is prevented from rotating, and a rotation main shaft, for example, a rear end of the rotation main shaft is supported by a bearing installed in an inner diameter portion of the inner ring.
  • the rotation main shaft is supported so that it can rotate on both sides of the compression main mechanism portion (that is, both-end support), and a sufficiently high rigidity can be easily secured, and the swinging of the main shaft can be kept small. It becomes possible to reduce the diameter of the main shaft, improve reliability, reduce vibration and noise. Further, since the swing of the rotating main shaft is suppressed to a small value, it is possible to suppress the swing of the swash plate rotated together with the main shaft, and the rotation balance of the entire rotating unit can be improved. In addition, by optimizing the shape of the guide grooves facing each other formed on the inner ring and the outer ring, the balls held between the guide grooves can be evenly and continuously contacted, improving reliability, vibration and noise. Can be reduced.
  • the guide groove of the ball only needs to be able to roll with the movement of the intersection of the two guide grooves between a pair of spaced apart guide grooves, and the groove itself is not required to have a complicated shape. It becomes easy and it becomes advantageous also in cost.
  • a plurality of balls acting for power transmission are supported in the compression direction between guide grooves facing each other with the balls interposed therebetween, and perform power transmission.
  • the actual contact area can be secured sufficiently large, the contact surface pressure can be reduced, and this is advantageous in terms of reliability.
  • the contact surface pressure is reduced, it is possible to reduce the ball diameter, and it is possible to reduce the size of the entire swing plate rotation prevention mechanism.
  • the inner ring rotation prevention mechanism is configured by an uneven fitting structure between the outer periphery of the inner ring and the inner periphery of the housing, and the uneven fitting structure includes an inner ring side and a housing side of the uneven fitting structure.
  • the swash plate minimum tilt angle regulating mechanism that regulates the minimum tilt angle of the swash plate by abutting the end portions in the axial direction makes it possible to change the angle of the swash plate as in a known normal swash plate type variable capacity compressor. It is not necessary to regulate the minimum inclination angle of the swash plate at the hinge mechanism portion connected to the.
  • the concave / convex fitting structure as an inner ring rotation prevention mechanism capable of forming a swash plate minimum inclination restriction mechanism with a simple structure as described above, a desired It is possible to improve the wear resistance of the inner ring rotation prevention mechanism while constituting the swash plate minimum inclination restriction mechanism.
  • the concave-convex fitting structure is provided with at least one groove extending in the axial direction on the outer periphery of the inner ring, and the inner periphery of the housing.
  • the pin-like body extending in the axial direction corresponding to the groove is provided, and the swash plate minimum inclination restriction mechanism is constituted by a structure in which the tip of the pin-like body and the end of the groove abut against each other. Can take form.
  • the concave-convex fitting structure is configured by forming at least one axially extending hole in the inner ring and providing the housing with a pin-like body extending in the axial direction corresponding to the hole.
  • the swash plate minimum inclination restriction mechanism may be configured to have a structure in which the tip end of the pin-like body and the terminal end of the hole abut against each other. In this mode and the above mode, the mechanism that prevents the rotation of the inner ring while holding the inner ring movably in the axial direction is configured as a contact mechanism between the pin-like body and the groove or hole, so that a large contact area is secured. And wear resistance is improved.
  • the pin-like body may be structured to be provided on a member different from the housing fixed in the housing.
  • the concave-convex fitting structure forms at least one axially extending recess or protrusion on the outer periphery of the inner ring, and corresponds to the inner ring-side recess or protrusion on the inner periphery of the housing. It may be configured by forming a convex portion or a concave portion extending in the axial direction, and the swash plate minimum inclination restriction mechanism may be configured by a structure in which the ends of both concave and convex portions abut against each other. In this embodiment, it is possible to simplify the structure of the inner ring rotation prevention mechanism rather than improving the wear resistance.
  • the concave-convex fitting structure forms at least one axially extending flat portion on the outer periphery of the inner ring, and extends in the axial direction on the inner periphery of the housing in correspondence with the flat portion on the inner ring side. It can be configured by forming a flat portion, and the swash plate minimum inclination regulating mechanism can be configured by a structure in which the ends of both flat portions abut against each other.
  • the inner ring rotation prevention mechanism is configured by contact between the flat portions, a large contact area is ensured, wear resistance is improved, and simplification of the structure of the inner ring rotation prevention mechanism can be expected. Become.
  • the housing is provided with a shaft end support member that supports the inner ring side shaft end of the rotating main shaft in the axial direction.
  • a shaft end support member that supports the inner ring side shaft end of the rotating main shaft in the axial direction.
  • the shaft end support member for example, an adjusting screw for adjusting the shaft end position of the rotating main shaft, a plain bearing, a thrust bearing, or the like is applicable.
  • a spring for urging the inner ring in the direction of increasing the swash plate inclination angle is interposed between the axially opposed surfaces of the inner ring side and the housing side.
  • the guide grooves facing each other of the inner ring and the outer ring of the swing plate rotation preventing mechanism are formed at a relative angle of 30 to 60 degrees with respect to the central axis of the rotation main shaft, and constitute one ball guide.
  • the opposing guide grooves are arranged so as to be symmetrical with respect to a plane perpendicular to the main shaft and passing through the swing center of the swing plate when the relative angle between the inner ring shaft and the outer ring shaft is zero. It can be configured.
  • the guide grooves facing each other are arranged with a crossing angle within a predetermined range, and both guide grooves formed in a direction crossing each other are arranged symmetrically with respect to a plane passing through the rocking center of the rocking plate. This makes it possible for the ball held between the guide grooves to contact both guide grooves evenly and continuously, and to significantly reduce vibration and noise at this site. At the same time, the reliability can be greatly improved.
  • this structure is set as the structure by which two adjacent ball guides are made into a pair among the several ball guides of the said rocking plate rotation prevention mechanism, and this pair of ball guides are mutually arrange
  • the backlash in the rotational direction of the rocking plate rotation prevention mechanism is generally determined by the relationship between the distance between the bottom of the pair of guide grooves installed on the inner and outer rings and the ball ball diameter. It becomes easy to set and manage the actual clearance between the bottom and the ball, and it is possible to keep the backlash small by setting an appropriate clearance.
  • the pair of ball guides arranged in parallel to each other may be arranged symmetrically with respect to a plane including the central axis of the rotation main shaft, or arranged in parallel to each other.
  • a guide groove forming one of the ball guides may be arranged so that its axis is located on a plane including the central axis of the rotation main shaft.
  • it can be configured as a rocking plate rotation prevention mechanism that does not select the rotation direction, and it is possible to reduce the contact load of the ball.
  • the specific power transmission direction is further specified. It is possible to reduce the contact load.
  • a pair of two ball guides arranged approximately symmetrically with respect to the rotation main shaft between the rotation main shafts among the plurality of ball guides, and the pair of ball guides are mutually connected. It can also be set as the structure arrange
  • the rotation direction backlash in the rocking plate rotation prevention mechanism portion is generally determined by the relationship between the distance between the bottom of the pair of guide grooves installed on the inner and outer rings and the ball ball diameter.
  • the pair of ball guides arranged in parallel to each other is preferably arranged so that the axis of the guide groove forming the ball guides is located on a plane including the central axis of the rotation main shaft. .
  • the ball contact load can be minimized without selecting the power transmission direction.
  • oscillating plate type variable displacement compressor according to the present invention, a plurality of oscillating plate rotation preventing mechanisms using conventional constant velocity joints can be used for power transmission while suppressing backlash. It is possible to achieve a uniform and continuous contact of the balls, a small size, excellent durability and quietness, good rotation balance, easy to process and inexpensive rotation prevention mechanism. Thus, it is possible to provide an oscillating plate type variable displacement compressor with excellent performance that could not be achieved.
  • wheel rotation prevention mechanism of this compressor is comprised by the uneven
  • the inner ring rotation prevention mechanism constituted by this concave / convex fitting structure is particularly constituted by a fitting structure of a pin-like body and a groove or hole, thereby improving the wear resistance of the inner ring rotation prevention mechanism portion. Will also be possible.
  • FIG. 4 (A) fragmentary longitudinal cross-section
  • FIG. 4 (B) partial front view
  • FIG. 1 is a partial perspective view of a swing plate type variable capacity compressor showing an example of an inner ring rotation prevention mechanism and a swash plate minimum inclination restriction mechanism according to the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the apparatus of FIG.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a state at a minimum inclination angle of the swash plate (FIG. 8A) and a maximum inclination angle of the swash plate (FIG. 8B) when a shaft end support member and a spring are added to the apparatus of FIG. .
  • FIG. 8 is a transverse sectional view showing an inner ring rotation prevention mechanism different from FIG. 7.
  • FIG. 9 is a transverse sectional view showing still another inner ring rotation blocking mechanism different from FIG. 7.
  • FIG. 1 It is a cross-sectional view showing an inner ring rotation blocking mechanism according to a modification of FIG. It is a partial front view which shows another example of a form of the rocking
  • FIG. 1 shows an example of the entire basic configuration of a swing plate type variable displacement compressor according to the present invention, and shows the overall structure in the operating state at the maximum discharge capacity.
  • FIG. 2 shows the operating state at the minimum discharge capacity of the swing plate type variable capacity compressor of FIG. 1
  • FIG. 3 shows the swing plate rotation prevention mechanism in the swing plate type variable capacity compressor of FIG. The main part including it is shown in an exploded perspective view.
  • a swing plate type variable displacement compressor 1 has a housing 2 disposed in the center as a housing, and a front housing 3 and a rear housing 4 disposed on both sides thereof. From the outside to the position extending through the front housing 3, a rotation main shaft 5 to which rotational driving power is input from the outside is provided.
  • a rotor 6 is fixed to the rotary main shaft 5 so as to be able to rotate integrally with the main shaft 5, and a swash plate 8 is connected to the rotor 6 via a hinge mechanism 7 so that the swash plate 8 can change its angle and rotate together with the rotary main shaft 5.
  • a piston 10 is inserted into each cylinder bore 9 such that the piston 10 can reciprocate.
  • the piston 10 is connected to a swing plate 12 via a connecting rod 11.
  • the rotational motion of the swash plate 8 is converted into the rocking motion of the rocking plate 12, and the rocking motion is transmitted to the piston 10 via the connecting rod 11, whereby the piston 10 is reciprocated.
  • a fluid to be compressed (for example, refrigerant gas) from a suction chamber 13 formed in the rear housing 4 passes through a suction hole 15 (suction valve is not shown) formed in the valve plate 14 as the piston 10 reciprocates.
  • suction valve suction valve is not shown
  • the oscillating plate 12 needs to oscillate while being prevented from rotating. In the following, the remaining part of the compressor 1 will be described with reference to FIGS.
  • the rotation prevention mechanism 21 of the swing plate 12 is provided such that (a) the rotation is prevented in the housing 2 but is movable in the axial direction, and the rotation main shaft 5 is relatively moved at the inner diameter portion via a bearing 22 (radial bearing).
  • An inner ring 27 having a plurality of guide grooves 26 for guiding a plurality of balls 25 provided for power transmission, and supporting the rotation and axial movement of each of the balls 25; and (b) swinging the swinging plate 12. It functions as a rocking center member for movement, and is provided on the rotation main shaft 5 via a bearing 23 (radial bearing) so as to be relatively rotatable and axially movable with respect to the rotation main shaft.
  • the sleeve 24 is movably engaged, and (c) has a plurality of guide grooves 28 for guiding the balls 25 at positions facing the respective guide grooves 26 of the inner ring 27, and is swingably supported by the sleeve 24.
  • the outer ring 30 is fixedly connected to the outer periphery of the swing plate 12 and rotatably supports the swash plate 8 via a bearing 29 (radial bearing), and (d) the inner ring 27 and the outer ring 30 are opposed to each other. And a plurality of balls 25 that transmit power by being compressed between the guide grooves 26, 28.
  • Thrust bearings 31 and 32 are interposed between the swing plate 12 and the swash plate 8 and between the rotor 6 and the front housing 3, respectively.
  • the inner ring 27 is supported in the housing 9 so as to be movable in the axial direction, but is prevented from rotating through an inner ring rotation blocking mechanism.
  • a general rotation restricting means such as a key or a spline may be used (not shown).
  • the rear end of the rotary main shaft 5 is supported by a bearing 22 installed on the inner diameter portion of the inner ring 27.
  • the rotary main shaft 5 also has a bearing 33 (radial bearing) on the front housing 3 side with the compression main mechanism portion interposed therebetween. Since it is rotatably supported via both sides, it is supported in the radial direction on both sides (both supported).
  • the outer ring 30 is supported by the sleeve 24 via a spherical contact so as to be swingable, and the sleeve 24 is rotatable on the rotary spindle 5 and axially. Movably supported, the radial play between the rotation main shaft 5 and the entire swinging mechanism portion can be reduced, and reliability can be improved and vibration and noise can be reduced. .
  • the rotary main shaft 5 is supported at both ends by the bearing 22 installed on the inner diameter portion of the inner ring 27 and the bearing 33 provided on the front housing 3 side with the compression main mechanism portion interposed therebetween. Therefore, even if the main shaft 5 has a relatively small diameter, a sufficiently high rigidity can be ensured, and the swinging of the main shaft 5 can be suppressed to a small size, so that the size can be easily reduced and the reliability can be improved. Improvement, vibration and noise reduction are possible. Further, as a result of suppressing the swing of the rotating main shaft 5 to be small, the swing of the entire rotating portion rotated together with the rotating main shaft 5 is also suppressed to be small, and the rotation balance of the entire rotating portion is extremely improved. In the above configuration, it is possible to replace the rotary main shaft 5 with a structure that extends rearward and is directly supported by the housing 2 via a bearing.
  • the spherical surface (concave spherical surface) formed on the inner diameter side of the inner ring 27 and the spherical surface (convex spherical surface) formed on the outer diameter side of the sleeve 24 are mutually supported.
  • this support part By adjusting the clearance of this support part, it is possible to absorb the relative swirling of the inner and outer rings due to variations in the guide groove positions of a plurality of balls acting for power transmission.
  • the ball 25 can be evenly and continuously contacted, which is more advantageous in terms of reliability, vibration and noise.
  • the outer ring 30 and the swing plate 12 are configured as separate members and fixed to each other. However, they can be formed integrally. This integration can further reduce the number of parts and facilitate assembly.
  • FIG. 4 shows a state in which the relative angle between the inner and outer rings is zero in the rotation blocking mechanism 21 of the swing plate 12.
  • the guide grooves 26 and 28 formed in the inner ring 27 and the outer ring 24 of the rocking plate rotation prevention mechanism 21 are at a relative angle (30 to 60 degrees) with respect to the central axis of the rotation main shaft 5. Relative angle within range).
  • a guide groove 26 formed on the inner ring 27 (the axis of the guide groove 26 is indicated by 42) and a guide groove 28 formed on the outer ring 30 (the guide groove 28 of the guide groove 28) constitute one ball guide 41 and face each other.
  • the guide groove shaft 46 formed in the outer ring in this portion can be configured in parallel with each other.
  • the rotation direction backlash of the rocking plate rotation prevention mechanism is largely determined by the relationship between the distance between the bottom of the pair of guide grooves installed on the inner and outer rings and the ball ball diameter. Can be set and managed easily, and the play can be kept small by setting an appropriate clearance.
  • the plurality of balls 25 acting for power transmission are supported in the compression direction between the guide grooves 26 and 28 facing each other with the balls 25 interposed therebetween, and perform power transmission. Since the ball 25 is held so as to be held by the opposing guide grooves 26 and 28 and contacts both the guide grooves 26 and 28, a sufficiently large contact area between the ball 25 and the respective guide grooves 26 and 28 is ensured. As a result, the contact surface pressure can be reduced, and the structure is extremely advantageous in terms of reliability, vibration, and quietness. In addition, the ball diameter of the ball 25 can be reduced, and the entire swing plate rotation prevention mechanism can be downsized.
  • a load applied to the ball 25 given as a moment about the rotation spindle 5 is generated as a normal force of the actual contact surface.
  • the pair of ball guides 45 arranged parallel to each other have the center axis 5a of the rotating spindle 5 as shown in FIG.
  • the two guide groove shafts 46 formed on the inner and outer rings are arranged symmetrically with respect to the plane 47 including the central axis 5a of the rotation main shaft 5 by being arranged symmetrically with respect to the plane 47 including the rotation.
  • the rotation prevention mechanism for the inner ring 27 configured in the housing 2 is provided at the portion indicated by A in FIG.
  • a minimum inclination angle of the swash plate 8 is regulated by the axial end portions of the inner ring side and the housing side of the concave-convex fitting structure abutting against the concave-convex fitting structure.
  • a swash plate minimum inclination restriction mechanism is configured.
  • the concave / convex fitting structure 50 constituting the rotation prevention mechanism of the inner ring 27 extends in the axial direction of at least one (three in this embodiment) on the outer periphery of the inner ring 27.
  • Grooves 51 are engraved, and a pin-like body 52 extending in the axial direction corresponding to each groove 51 is provided on the inner periphery of the housing 2.
  • the swash plate minimum inclination restriction mechanism is configured as follows. FIG.
  • FIG. 8 shows a state at the minimum inclination angle of the swash plate (FIG. 8A) and a maximum inclination angle of the swash plate (FIG. 8B).
  • the swash plate minimum inclination angle regulating mechanism 53 is configured by abutting the end of the swash plate. Since the swash plate minimum inclination restriction mechanism 53 by abutting the end portions in the axial direction of the pin-like body 52 and the groove 51 requires a small number of intervening parts, it is easy to improve the minimum swash plate inclination restriction accuracy. it can.
  • the concave / convex fitting structure 50 constituting the rotation prevention mechanism of the inner ring 27 is configured as a contact mechanism between the pin-like body 52 and the groove 51, so that a large contact area can be secured, and abrasion resistance in the inner ring rotation prevention mechanism is achieved. It becomes possible to improve wearability.
  • at least one axially extending hole (not shown) is formed in the inner ring 27 instead of the concave / convex fitting structure 50 between the pin-like body 52 and the groove 51, and It is also possible to configure the concave-convex fitting structure by providing an axially extending pin-like body (not shown) that is inserted into the hole corresponding to the hole.
  • the pin-like body 52 may be provided on a member different from the housing 2 fixed in the housing 2, for example, a member 54 shown in FIG.
  • a shaft end support member 56 that supports the inner ring side shaft end 55 of the rotating main shaft 5 in the axial direction is provided in the housing 2.
  • the shaft end support member 56 can be easily installed by cutting the inner ring 27 or the inside of the member 54 in advance.
  • an adjusting screw for adjusting the shaft end position of the rotary main shaft 5 a plain bearing, a thrust bearing, or the like can be applied.
  • the shaft end position of the rotating main shaft can be accurately determined at a predetermined position.
  • a spring 57 for biasing the inner ring 27 in the direction of increasing the swash plate inclination angle is interposed between the axially opposed surfaces of the inner ring side and the housing side.
  • the concave-convex fitting structure as the inner ring rotation prevention mechanism that can constitute the high-precision swash plate minimum inclination restriction mechanism with the simple structure as described above can take another form. .
  • FIG. 1 For example, as shown in FIG. 1
  • At least one (three in the illustrated example) axially extending concave portion or convex portion is formed on the outer periphery of the inner ring 61, and the housing 63
  • the concave-convex fitting structure is formed.
  • the swash plate minimum inclination restriction mechanism is configured by a structure in which the ends of both concave and convex portions abut against each other.
  • At least one planar portion 72 extending in the axial direction is formed on the outer periphery of the inner ring 71, and the inner periphery of the housing 73 is made to correspond to the planar portion 72 on the inner ring 71 side.
  • the concave-convex fitting structure can be configured.
  • the swash plate minimum inclination restriction mechanism is configured by a structure in which the ends of the flat portions 72 and 74 abut each other.
  • the inner ring rotation prevention mechanism is configured by the contact between the plane portions 72 and 74, a large contact area can be secured, wear resistance can be improved, and simplification of the structure of the inner ring rotation prevention mechanism is also expected. it can.
  • a plurality (three in the illustrated example) of flat portions 82 extending in the axial direction are formed on the outer periphery of the inner ring 81 in the circumferential direction.
  • an uneven fitting structure can be configured by forming, on the inner periphery of the housing 83, a flat portion 84 extending in the axial direction corresponding to each flat portion 82 on the inner ring 81 side. Since a plurality of inner ring rotation prevention mechanisms including the flat portions are formed in the circumferential direction, the rotation of the inner ring 81 can be more reliably prevented and further improvement in wear resistance can be expected.
  • the side of the pair of ball guides 91 that mainly acts in the outer ring power transmission direction 92 is limited to a specific power transmission direction by offsetting the shaft 94 on the plane 95 including the central axis 5a of the rotation main shaft 5. Further, the contact load can be reduced.
  • an arrow 96 indicates the inner ring power transmission direction.
  • the pair of ball guides 111 arranged in parallel to each other includes the ball guides.
  • the shaft 112 of the guide groove that forms the shape can be arranged so as to be positioned on the plane 113 including the central axis 5a of the rotation main shaft 5. With such a configuration, the ball contact load is minimized regardless of the power transmission direction.
  • FIG. 14B illustrates the configuration in the case of the swing plate 114 in which the outer ring is integrally formed.
  • the oscillating plate type variable displacement compressor according to the present invention can be applied to an oscillating plate type variable displacement compressor used in various fields, and in particular, downsizing, improvement in reliability, improvement in durability, quietness, and cost reduction. It is suitable for use in the field of vehicles for which demand is high, especially for vehicle air conditioners.

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Abstract

　内輪および外輪と、内輪と外輪のガイド溝間に保持され動力伝達を行うボールと、揺動板の揺動中心部材として機能し、主軸に対し相対回転および軸方向に移動可能で、内輪に軸方向に移動可能に係合されたスリーブとを備えた等速ジョイント機構を用いた揺動板式可変容量圧縮機であって、内輪回転阻止機構を、内輪の外周とハウジングの内周との間の凹凸嵌合構造により構成するとともに、該凹凸嵌合構造に、該凹凸嵌合構造の内輪側およびハウジング側の軸方向終端部同士が突き当たることにより斜板の最小傾角を規制する斜板最小傾角規制機構を構成した圧縮機。特有の等速ジョイント機構を用いた揺動板式可変容量圧縮機において、斜板最小傾角規制の精度を向上でき、内輪回転阻止機構の耐磨耗性を向上できる。

Description

揺動板式可変容量圧縮機
　本発明は、揺動板式可変容量圧縮機に関し、とくに、特有の新規な揺動板の回転阻止機構を組み込んだ揺動板式可変容量圧縮機に関する。
　回転主軸とともに回転され主軸に対し変角可能に支持された斜板の回転運動を揺動板の揺動運動に変換し、該揺動運動を、揺動板に連結されたピストンに伝達してピストンを往復動させるようにした揺動板式可変容量圧縮機が知られている。この揺動板式可変容量圧縮機においては、ピストンに連結された揺動板の回転は阻止される必要があるので、そのための揺動板の回転阻止機構が組み込まれる。揺動板の回転阻止機構に関しては、小型化や耐久性の向上、静粛性の向上、加工の容易化、コストダウン等を目指して様々な改善が試みられている。
　例えば、特許文献１、３、４には、揺動板回転阻止機構としてバーフィールドタイプの等速ジョイントを設けた構造が記載されているが、この構造では、揺動部品および斜板は、揺動板回転阻止機構として設置されたバーフィールドタイプ等速ジョイントの外輪に支持され、等速ジョイント内部部品のケージ（動力伝達を行う複数のボールの位置を規制するケージ）、さらに等速ジョイントの内輪を介して最終的に主軸に支持されているため、介在する部品の数が多く累積ガタが大きくなって、振動、騒音、耐久性の面で不十分であるという問題がある。
　また、特許文献１、３、４に記載されるバーフィールドタイプ等速ジョイント機構は、理論的には複数のボールで内外輪間の回転動力伝達を行う構造であるが、現実的には複数のボールの均等で連続的な接触を得ることは難しく、特定のボールの接触圧力が上がってしまう。また、内外輪間の回転動力伝達は、ケージを挟んでそれぞれ内外輪に形成されたボールガイド溝により、ボールのせん断方向に行われるため、動力伝達方向に対してボールとガイド溝との接触面が大きな傾きを持つことになる。このため、所定の動力の伝達を行う際に、垂直抗力として発生する接触荷重が高くなる。したがって、十分な伝達能力を確保するにはボールサイズ（ボール径）を十分に大きくとる必要があり、これらの理由より、更なる小型化は難しく、小容量圧縮機には適用が難しい。
　また、特許文献２、３、４に記載される内部機構における圧縮機の回転主軸の支持は、主機構部に対して片側に設けられているため（片持ち支持されているため）、主軸の振れ回りが大きくなり、耐久性、振動、騒音面で不利である。
　また、特許文献３、４に記載される圧縮機構では、等速ジョイントの内輪を回転阻止した状態で摺動により軸方向に移動可能に支持するため、ハウジングに設置された主軸の剛性を十分に確保するためには主軸を太くする必要があり、主軸の重量が大きくなって製品重量の増加につながるという問題がある。
　また、特許文献３、４に記載される等速ジョイント機構は、動力伝達として作用する複数のボールの位置を規制するための溝の加工が複雑であり、コスト的に不利であるという問題もある。
　さらに、特許文献２に記載される圧縮機構では、主機構部の主軸による径方向の支持が無く、揺動部の径方向の遊びが大きくなりやすく、この遊びによって耐久性、振動、騒音面で問題となるおそれがある。
米国特許第５１１２１９７号公報 米国特許第５５０９３４６号公報 米国特許第５１２９７５２号公報 特開２００６－２００４０５号公報
　上記のような従来技術における問題点に着目し、先に本出願人により、揺動板回転阻止機構として設置される等速ジョイントの内部の径方向および回転方向のガタを小さく抑えながら、動力伝達用として作用する複数のボールの均等で連続的な接触を実現することを可能とした、小型で、良好な耐久性、静粛性を有し、かつ加工が容易で安価な等速ジョイントを用いた揺動板式可変容量圧縮機が提案されている（特願２００６－３２７９８８号）。
　この提案では、揺動板の回転阻止機構として、（ａ）ハウジング内に回転は阻止されるが軸方向に移動可能に設けられ、内径部において軸受を介して回転主軸を相対回転および軸方向に相対移動可能に支持するとともに、動力伝達用に設けられた複数のボールをガイドするための複数のガイド溝を有する内輪と、（ｂ）揺動板の揺動運動の揺動中心部材として機能し、回転主軸上に回転主軸に対し相対回転および軸方向に移動可能に設けられ、前記内輪に該内輪とともに軸方向に移動可能に係合されたスリーブと、（ｃ）前記内輪の各ガイド溝に対向する位置に前記ボールをガイドするための複数のガイド溝を有し、前記スリーブに揺動可能に支持され、外周側に揺動板を連結し、かつ、斜板を回転可能に支持する外輪と、（ｄ）前記内輪および外輪に形成された互いに対向するガイド溝によって保持され、該ガイド溝間で圧縮されることにより動力伝達を行う複数のボールと、を有する機構が提供されている。
　この提案により、揺動板式可変容量圧縮機の小型化、耐久性、静粛性の向上、加工性の向上、コストダウン等が可能になったが、この提案機構にも、さらに改善されるべき余地、とくに、揺動板式可変容量圧縮機の最小容量の規制構造（つまり、斜板の最小傾角の規制構造）や、内輪の回転規制構造に、改善されるべき余地が残されている。すなわち、斜板の最小傾角の規制については、公知の通常の斜板式可変容量圧縮機では、最小傾角時に斜板を変角可能に連結しているヒンジ機構のピンが回転主軸と一体に回転されるロータ側の長孔端面に突き当たることにより、最小傾角を規制している。しかしこのような機構は、斜板の最小傾角の規制に対し、部品精度の影響が大きく、また、仲介部品が多いため、やや精度が悪くなるおそれがある。したがって、このような公知の斜板最小傾角規制構造をそのまま上記の提案に係る新規な揺動板式可変容量圧縮機に適用するのでは、斜板最小傾角規制精度の向上が期待できない。
　また、上記の提案に係る新規な揺動板式可変容量圧縮機においては、上記内輪は、ハウジング内で回転が阻止されつつ軸方向に移動可能に支持される必要がある。このような内輪の回転を規制する構造として、スプライン機構を介する機構が知られており、ハウジング内周面にスプラインを切り、それに対応するスプラインまたはキーを内輪外周面に設けて内輪の回転を規制することが考えられる。しかし、ハウジング内周面に直にスプラインを切る場合、スプライン部の磨耗が懸念される。
　そこで本発明の課題は、先に本出願人により提案した、特有の等速ジョイント機構を用いた新しい揺動板式可変容量圧縮機における残された問題点に着目し、斜板最小傾角規制の精度を向上することにあり、これを内輪支持機構部で実現することにある。
　また、本発明の課題は、望ましくは、上記新規な揺動板式可変容量圧縮機の内輪支持機構部における残された別の問題点に着目し、内輪回転阻止機構の耐磨耗性向上をはかることにある。
　上記課題を解決するために、本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機は、シリンダボア内に往復動可能に挿入されたピストンと、回転主軸とともに回転され該主軸に対し変角可能に支持された斜板と、前記ピストンに連結され前記斜板の回転運動が自身の揺動運動へと変換され該揺動運動を前記ピストンに伝達してピストンを往復動させる揺動板と、該揺動板の回転阻止機構とを備えた揺動板式可変容量圧縮機において、
　前記揺動板回転阻止機構を、（ａ）ハウジング内に内輪回転阻止機構を介して回転が阻止されつつ軸方向に移動可能に支持され、内径部において軸受を介して前記回転主軸を相対回転および軸方向に相対移動可能に支持するとともに、動力伝達用に設けられた複数のボールをガイドするための複数のガイド溝を有する内輪と、（ｂ）前記揺動板の揺動運動の揺動中心部材として機能し、前記回転主軸上に該回転主軸に対し相対回転および軸方向に移動可能に設けられ、前記内輪に該内輪とともに軸方向に移動可能に係合されたスリーブと、（ｃ）前記内輪の各ガイド溝に対向する位置に前記ボールをガイドするための複数のガイド溝を有し、前記スリーブに揺動可能に支持され、外周側に前記揺動板が連結された外輪と、（ｄ）前記内輪および外輪に形成された互いに対向するガイド溝によって保持され、該ガイド溝間で圧縮されることにより動力伝達を行う複数のボールと、を有する機構から構成し、
　前記ハウジング内に構成される内輪回転阻止機構を、内輪の外周とハウジングの内周との間の凹凸嵌合構造により構成するとともに、
　該凹凸嵌合構造に、該凹凸嵌合構造の内輪側およびハウジング側の軸方向終端部同士が突き当たることにより前記斜板の最小傾角を規制する斜板最小傾角規制機構を構成したことを特徴とするものからなる。ここで、外輪は、斜板を軸受を介して回転可能に支持する構造とすることができる。あるいは、斜板を軸受を介して、遥動板に回転可能に支持させる構造とすることもできる。
　このように構成された揺動板の回転阻止機構においては、まず、揺動板回転阻止機構の外輪がスリーブに揺動可能に支持され、スリーブが回転主軸に対し回転可能でかつ軸方向に移動可能に支持されていることにより、回転主軸と揺動機構部全体との間の径方向ガタを小さくすることが可能になり、信頼性の向上、振動、騒音の低減が可能になる。また、内輪がハウジング内に軸方向移動可能に支持され、かつ回転阻止されており、この内輪の内径部に設置された軸受により回転主軸、例えば回転主軸の後端が支持されるようになっている。したがって、回転主軸は、圧縮主機構部を挟んで両側で回転可能に支持（つまり、両持ち支持）されることになり、容易に十分に高い剛性が確保でき、主軸の振れ回りも小さく抑えることが可能になって、主軸の小径化、信頼性の向上、振動、騒音の低減が可能になる。また、回転主軸の振れ回りが小さく抑えられるため、該主軸とともに回転される斜板の振れを小さく抑えることも可能になり、回転部全体の回転バランスを向上できる。また、内輪および外輪に形成された互いに対向するガイド溝の形態を最適化することにより、ガイド溝間に保持されるボールの均等で連続的な接触が可能となり、信頼性の向上、振動、騒音の低減が可能にななる。さらに、ボールのガイド溝は、離間した一対のガイド溝間でボールが両ガイド溝の交点の動きに伴って転動できるようにすればよく、溝自体には複雑な形状が要求されず、加工も容易になって、コスト的にも有利になる。この本発明に係る構成においては、基本的に、動力伝達用として作用する複数のボールは、ボールを挟み込んで向き合ったガイド溝間で圧縮方向に支持され動力伝達を行う。これにより、実態の接触面積を十分に大きく確保でき、接触面圧を低減することが可能になって、信頼性の面で有利となる。また、接触面圧が低減されるためボールの球径を小さくすることも可能になり、揺動板回転阻止機構全体の小型化も可能となる。
　そして、上記内輪回転阻止機構が、内輪の外周とハウジングの内周との間の凹凸嵌合構造により構成されるとともに、この凹凸嵌合構造に、該凹凸嵌合構造の内輪側およびハウジング側の軸方向終端部同士が突き当たることにより斜板の最小傾角を規制する斜板最小傾角規制機構が構成されることで、公知の通常の斜板式可変容量圧縮機におけるように、斜板を変角可能に連結しているヒンジ機構部分で斜板の最小傾角を規制する必要がなくなる。上記凹凸嵌合構造の軸方向終端部同士の突き当てによる斜板最小傾角規制機構は、介在部品点数が少なくて済むので、容易に斜板最小傾角規制精度の向上を達成できる。
　この本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機における、上記のような簡単な構造で高精度の斜板最小傾角規制機構を構成可能な内輪回転阻止機構としての凹凸嵌合構造においては、所望の斜板最小傾角規制機構を構成しつつ、内輪回転阻止機構の耐磨耗性向上をはかることが可能である。
　例えば、上記本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機においては、上記凹凸嵌合構造が、上記内輪の外周に、少なくとも１条の軸方向に延びる溝を刻設するとともに、上記ハウジングの内周に、前記溝に対応させて軸方向に延びるピン状体を設けることにより構成され、上記斜板最小傾角規制機構が、前記ピン状体の先端と前記溝の終端が突き当たる構造により構成されている形態を採ることができる。
　あるいは、上記凹凸嵌合構造が、上記内輪に、少なくとも１本の軸方向に延びる穴を刻設するとともに、上記ハウジングに、前記穴に対応させて軸方向に延びるピン状体を設けることにより構成され、上記斜板最小傾角規制機構が、前記ピン状体の先端と前記穴の終端が突き当たる構造により構成されている形態を採ることもできる。この形態および上記形態においては、内輪を軸方向に移動可能に保持しつつ内輪の回転を阻止する機構が、ピン状体と溝または穴との接触機構として構成されるので、接触面積が大きく確保され、耐磨耗性が向上される。上記ピン状体は、上記ハウジング内に固定される該ハウジングとは別の部材に設けられている構造とすることも可能である。
　あるいは、上記凹凸嵌合構造が、上記内輪の外周に、少なくとも１つの軸方向に延びる凹部または凸部を形成するとともに、上記ハウジングの内周に、上記内輪側の凹部または凸部に対応させて軸方向に延びる凸部または凹部を形成することにより構成され、上記斜板最小傾角規制機構が、両凹凸部の終端同士が突き当たる構造により構成されている形態を採ることもできる。この形態では、耐磨耗性の向上よりはむしろ内輪回転阻止機構の構造の簡素化をはかることが可能になる。
　あるいは、上記凹凸嵌合構造が、上記内輪の外周に、少なくとも１つの軸方向に延びる平面部を形成するとともに、上記ハウジングの内周に、上記内輪側の平面部に対応させて軸方向に延びる平面部を形成することにより構成され、上記斜板最小傾角規制機構が、両平面部の終端同士が突き当たる構造により構成されている形態を採ることもできる。この形態では、平面部同士の接触により内輪回転阻止機構が構成されるので、接触面積が大きく確保され、耐磨耗性が向上されるとともに、内輪回転阻止機構の構造の簡素化も期待できることになる。
　上記のような本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機においては、上記ハウジング内に、上記回転主軸の内輪側軸端を軸方向に支持する軸端支持部材が設けられている構造を採ることも可能である。軸端支持部材としては、例えば、回転主軸の軸端位置を調節するためのアジャスティングスクリューや、プレーンベアリング、スラストベアリング等を適用可能である。
　また、上記内輪側およびハウジング側の軸方向対向面間に、上記内輪を斜板傾角増大方向に付勢するスプリングが介装されている形態を採用することが可能である。このようなスプリングが介装されていると、内輪が斜板最小傾角に対応する位置にあるときから斜板傾角増大方向の位置に復帰される場合、その移動開始が容易化される。
  このような本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機においては、上記揺動板の回転阻止機構における外輪が揺動板と一体に形成されている構成とすることが可能である。この一体化により、部品点数のさらなる削減が可能になり、かつ、製造、組立コスト的にも有利になる。
　また、上記揺動板回転阻止機構の内輪および外輪の互いに対向するガイド溝が、回転主軸の中心軸に対して３０～６０度の相対角度をもって形成され、かつ一つのボールガイドを構成する、互いに対向するガイド溝が、内輪の軸と外輪の軸との相対角度がゼロの状態にて主軸に垂直でかつ揺動板の揺動中心を通る平面に対し対称形態になるように配置されている構成とすることが可能である。互いに対向するガイド溝が、所定の範囲内の交差角をもって配置され、かつ、互いに交差する方向に形成された両ガイド溝が、揺動板の揺動中心を通る平面に対し対称形態に配置されることで、ガイド溝間に保持されているボールが、両ガイド溝に対して均等にかつ連続的に接触することが可能になり、この部位での振動、騒音の大幅な低減が可能になるとともに、信頼性の大幅な向上が可能になる。
　また、この構成においては、上記揺動板回転阻止機構の複数のボールガイドのうち、隣り合った２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイドが互いに平行に配置されている構成とすることができる。このような構成とすることにより、揺動板回転阻止機構部の回転方向ガタは、内、外輪に設置された一組のガイド溝底間距離とボール球径の関係で概ね決まるため、ガイド溝底とボールとの実態のクリアランスの設定、管理が容易になり、適正なクリアランスの設定によりガタを小さく抑えることが可能となる。
　そしてこの構成においては、上記互いに平行に配置された一対のボールガイドが、回転主軸の中心軸を含む平面に対して対称に配置されている構成とすることもできるし、上記互いに平行に配置された一対のボールガイドのうち一方のボールガイドを形成するガイド溝が、その軸が回転主軸の中心軸を含む平面上に位置するように配置されている構成とすることもできる。前者の構成では、回転方向を選ばない揺動板回転阻止機構として構成できるとともに、ボールの接触荷重の低減をはかることが可能になり、後者の構成では、特定の動力伝達方向に特定してさらに接触荷重を低減することが可能になる。
　また、上記揺動板回転阻止機構においては、複数のボールガイドのうち、回転主軸を間に回転主軸に対しておおよそ対称に配置された２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイドが互いに平行に配置されている構成とすることもできる。この構成により、揺動板回転阻止機構部における回転方向ガタは、内、外輪に設置された一組のガイド溝底間距離とボール球径の関係で概ね決まることから、対称に配置された２つのボールガイドを互いに平行に配置しておくことにより、両ボールガイドにおける実態のクリアランスを所望のクリアランスに同時に設定、管理することが可能になる。その結果、このクリアランスの設定、管理が容易になって、ガタを小さく抑えることが可能となる。
　この構成においては、上記互いに平行に配置された一対のボールガイドが、それらボールガイドを形成するガイド溝の軸が回転主軸の中心軸を含む平面上に位置するように配置されていることが好ましい。一対のボールガイドが回転主軸の中心軸を含む平面上に設置されていると、動力伝達方向を選ばずにボール接触荷重の最小化が可能になる。
　このように、本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機によれば、従来の等速ジョイントを用いた揺動板回転阻止機構に比べ、ガタを小さく抑えながら、動力伝達用として作用する複数のボールの均等で連続的な接触を実現することができ、小型で、優れた耐久性、静粛性を有し、回転バランスが良く、かつ加工が容易で安価な回転阻止機構を実現でき、従来技術では達成できなかった優れた性能の揺動板式可変容量圧縮機を提供できる。そして、この圧縮機の内輪回転阻止機構を、内輪の外周とハウジングの内周との間の凹凸嵌合構造により構成するとともに、この凹凸嵌合構造に、内輪側およびハウジング側の軸方向終端部同士が突き当たることにより斜板の最小傾角を規制する斜板最小傾角規制機構を構成することで、介在部品点数を少なくして斜板最小傾角規制精度の向上を達成することができる。また、この凹凸嵌合構造により構成される内輪回転阻止機構を、とくにピン状体と溝や穴との嵌合構造によって構成することで、内輪回転阻止機構部の耐磨耗性を向上することも可能になる。
本発明の一実施態様に係る揺動板式可変容量圧縮機の基本構成を示す縦断面図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機の別の運転状態における縦断面図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機の揺動板回転阻止機構を含む要部の分解斜視図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機の一形態例を示す部分縦断面図（図４（Ａ））および部分正面図（図４（Ｂ））である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機の別の形態例を示す部分正面図である。 本発明における内輪回転阻止機構および斜板最小傾角規制機構の一例を示す揺動板式可変容量圧縮機の部分斜視図である。 図６の装置の横断面図である。 図６の装置に軸端支持部材とスプリングを追加した場合の斜板最小傾角時（図８（Ａ））と斜板最大傾角時（図８（Ｂ））の状態を示す縦断面図である。 図７とは別の内輪回転阻止機構を示す横断面図である。 図７とはさらに別の内輪回転阻止機構を示す横断面図である。 図１０の変形例に係る内輪回転阻止機構を示す横断面図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機のさらに別の形態例を示す部分正面図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機のさらに別の形態例を示す部分正面図である。 図１の揺動板式可変容量圧縮機のさらに別の形態例を示す部分正面図である。
　以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
　まず、本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機の全体構成例について図１～図５を参照して説明し、次にその前提構成に対し、図６～図１１を参照して、斜板最小傾角規制機構と内輪回転阻止機構の改良構造に例について説明する。
　図１は、本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機の全体基本構成の一例を示しており、その最大吐出容量時の運転状態における全体構造を示している。図２は、図１の揺動板式可変容量圧縮機の最小吐出容量時の運転状態を示しており、図３は、図１の揺動板式可変容量圧縮機における、揺動板回転阻止機構を含む要部を分解斜視図にて示している。
　図１、図２において、揺動板式可変容量圧縮機１は、ハウジングとして、中央部に配置されたハウジング２と、その両側に配置されたフロントハウジング３およびリアハウジング４を有し、ハウジング２部分からフロントハウジング３を貫通して延びる位置までにわたって、外部から回転駆動動力が入力される回転主軸５が設けられている。回転主軸５には、ロータ６が主軸５と一体回転可能に固定されており、ロータ６には、ヒンジ機構７を介して、斜板８が変角可能にかつ回転主軸５とともに回転可能に連結されている。各シリンダボア９内にはそれぞれピストン１０が往復動可能に挿入されており、ピストン１０は、コネクティングロッド１１を介して揺動板１２に連結されている。斜板８の回転運動が揺動板１２の揺動運動へと変換され、該揺動運動がコネクティングロッド１１を介してピストン１０に伝達されることにより、ピストン１０が往復動される。リアハウジング４内に形成された吸入室１３から被圧縮流体（例えば、冷媒ガス）が、ピストン１０の往復動に伴って、バルブプレート１４に形成された吸入孔１５（吸入弁は図示略）を通してシリンダボア９に吸入され、吸入された被圧縮流体が圧縮された後、圧縮流体が吐出孔１６（吐出弁は図示略）を通して吐出室１７内に吐出され、そこから外部回路へと送られる。
　上記揺動板１２は、回転が阻止された状態で揺動運動する必要がある。以下に、この揺動板１２の回転阻止機構を主体に、上記圧縮機１の残りの部位について、図１～図３を参照しながら説明する。
　揺動板１２の回転阻止機構２１は、（ａ）ハウジング２内に回転は阻止されるが軸方向に移動可能に設けられ、内径部において軸受２２（ラジアル軸受）を介して回転主軸５を相対回転および軸方向に相対移動可能に支持するとともに、動力伝達用に設けられた複数のボール２５をガイドするための複数のガイド溝２６を有する内輪２７と、（ｂ）揺動板１２の揺動運動の揺動中心部材として機能し、回転主軸５上に軸受２３（ラジアル軸受）を介して回転主軸に対し相対回転および軸方向に移動可能に設けられ、内輪２７に該内輪２７とともに軸方向に移動可能に係合されたスリーブ２４と、（ｃ）内輪２７の各ガイド溝２６に対向する位置にボール２５をガイドするための複数のガイド溝２８を有し、スリーブ２４に揺動可能に支持され、外周に揺動板１２を固定連結され、かつ、斜板８を軸受２９（ラジアル軸受）を介して回転可能に支持する外輪３０と、（ｄ）内輪２７および外輪３０に形成された互いに対向するガイド溝２６、２８によって保持され、該ガイド溝２６、２８間で圧縮されることにより動力伝達を行う複数のボール２５と、を有する機構から構成されている。揺動板１２と斜板８との間、および、ロータ６とフロントハウジング３との間には、それぞれ、スラスト軸受３１、３２が介装されている。また、内輪２７はハウジング９内に軸方向移動可能に支持されるが、内輪回転阻止機構を介して回転阻止されている。内輪回転阻止機構としては、キーやスプライン等一般的な回転規制手段を用いればよい（図示略）。さらに、内輪２７の内径部に設置された軸受２２により回転主軸５の後端が支持されているが、回転主軸５は圧縮主機構部を挟んでフロントハウジング３側でも軸受３３（ラジアル軸受）を介して回転可能に支持されているので、両側で径方向に支持（両持ち支持）されている。
　上記のように構成された揺動板１２の回転阻止機構２１においては、外輪３０は球面接触を介してスリーブ２４に揺動可能に支持され、スリーブ２４は回転主軸５に回転可能にかつ軸方向に移動可能に支持されていることにより、回転主軸５と揺動機構部全体との間の径方向ガタを小さくすることが可能であり、信頼性の向上、振動、騒音の低減が可能となる。
　また、上記実施態様では、回転主軸５は、内輪２７の内径部に設置された軸受２２と、圧縮主機構部を挟んでフロントハウジング３側に設けられた軸受３３とで両持ち支持されているので、比較的小径の主軸５であっても十分に高い剛性を確保でき、主軸５の振れ回りも小さく抑えることが可能であり、容易に小型化をはかることが可能になるとともに、信頼性の向上、振動、騒音の低減が可能となる。また、回転主軸５の振れ回りが小さく抑えられる結果、回転主軸５とともに回転される回転部位全体の振れ回りも小さく抑えられ、回転部全体の回転バランスは極めて良くなる。なお、上記の構成においては、回転主軸５を後方に延長し、軸受を介してハウジング２に直接支持される構造に置き換えることも可能である。
　また、上記実施態様では、内輪２７の内径側に形成された球面（凹球面）と、スリーブ２４の外径側に形成された球面（凸球面）との係合により、両者の間で相互支持が行われており、この支持部のクリアランスを調整することにより、動力伝達用として作用する複数のボールのガイド溝位置のバラツキによる内、外輪の相対的な振れ回りを吸収することが可能であり、それによって一層ボール２５の均等で連続的な接触が可能となり、信頼性、振動、騒音面で一層有利となっている。
　なお、上記実施態様では、外輪３０と揺動板１２とを別部材に構成し、それらを互いに固定することとしたが、これらは一体に形成することもできる。この一体化により、更なる部品点数の削減と、組立の容易化をはかることができる。
　図４は、揺動板１２の回転阻止機構２１において、内、外輪の相対角度がゼロの状態を示している。図４（Ａ）に示すように、揺動板回転阻止機構２１の内輪２７および外輪２４に形成されるガイド溝２６、２８が回転主軸５の中心軸に対して相対角度（３０～６０度の範囲内の相対角度）をもって配置されている。そして、一つのボールガイド４１を構成し、互いに対向する、内輪２７に形成されたガイド溝２６（ガイド溝２６の軸は４２で表示）と外輪３０に形成されたガイド溝２８（ガイド溝２８の軸は４３で表示）とが、内輪２７の軸と外輪３０の軸との相対角度がゼロの状態にて回転主軸５に垂直でかつ揺動板１２の揺動中心を通る平面４４に対し対称形態になるように配置されている。このガイド溝２６の軸４２とガイド溝２８の軸４３との交点上にボール２５が規制、支持される。また、図４（Ｂ）に示すように、揺動板回転阻止機構２１の複数のボールガイド４１のうち、隣り合った２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイド４５におけるそれぞれのボールガイド４１が、換言すれば、この部分における内、外輪に形成されたガイド溝の軸４６が、互いに平行に配置されている構成とすることができる。この構成により、前述の如く、揺動板回転阻止機構部の回転方向ガタは、内、外輪に設置された一組のガイド溝底間距離とボール球径の関係で概ね決まるため、実態のクリアランスの設定、管理が容易となり、適正なクリアランスの設定によりガタを小さく抑えることが可能となる。そして、動力伝達用として作用する複数のボール２５は、各ボール２５を挟み込んで向き合ったガイド溝２６、２８間で圧縮方向に支持され動力伝達を行う。ボール２５は、向き合ったガイド溝２６、２８に抱き抱えられるように保持されて両ガイド溝２６、２８に接触するので、ボール２５とそれぞれのガイド溝２６、２８間の接触面積を十分に大きく確保できるようになり、接触面圧を低減することが可能になって、信頼性、振動、静粛性の面で極めて有利な構造となる。また、ボール２５の球径を小さくすることも可能で、揺動板回転阻止機構全体の小型化が可能となる。
　また、回転主軸５を中心としたモーメントとして与えられるボール２５にかかる負荷は、実接触面の垂直抗力として発生する。モーメントの方向に対する接触面法線の傾きが小さいほど、接触荷重が小さくなり、上記の如く平行に配置された一対のボールガイド４５が、図５に示すように、回転主軸５の中心軸５ａを含む平面４７に対し対称に配置されていることにより、換言すれば、内、外輪に形成された２組のガイド溝の軸４６が回転主軸５の中心軸５ａを含む平面４７に対し対称に配置されていることにより、回転方向を選ばない揺動板回転阻止機構として、ボール接触荷重を最小とすることが可能である。
　上記のような揺動板式可変容量圧縮機１において、図１のＡ部で示す部位に、ハウジング２内に構成される内輪２７の回転阻止機構が、内輪２７の外周とハウジング２の内周との間の凹凸嵌合構造により構成されるとともに、該凹凸嵌合構造に、該凹凸嵌合構造の内輪側およびハウジング側の軸方向終端部同士が突き当たることにより斜板８の最小傾角を規制する斜板最小傾角規制機構が構成される。これらの構造について、図６～図１１を参照しながら説明する。
　図６および図７に示す構造においては、内輪２７の回転阻止機構を構成する凹凸嵌合構造５０は、内輪２７の外周に、少なくとも１条（本実施態様では、３条）の軸方向に延びる溝５１が刻設され、ハウジング２の内周に、各溝５１に対応させて軸方向に延びるピン状体５２が設けられることにより構成されている。各ピン状体５２が各溝５１に嵌合されることにより、ピン状体５２およびハウジング２に対して内輪２７が軸方向に摺動自在に保持されるとともに、内輪２７の回転が阻止されている。斜板最小傾角規制機構は次のように構成される。図８に斜板最小傾角時（図８（Ａ））と斜板最大傾角時（図８（Ｂ））の状態を示すが、斜板最小傾角時において、ピン状体５２の先端と溝５１の終端が突き当たることにより、斜板最小傾角規制機構５３が構成される。このようなピン状体５２と溝５１の軸方向終端部同士の突き当てによる斜板最小傾角規制機構５３は、介在部品点数が少なくて済むので、容易に斜板最小傾角規制精度の向上を達成できる。また、この内輪２７の回転阻止機構を構成する凹凸嵌合構造５０では、ピン状体５２と溝５１との接触機構として構成されるので、接触面積を大きく確保でき、内輪回転阻止機構における耐磨耗性を向上することが可能になる。なお、前述したように、ピン状体５２と溝５１との凹凸嵌合構造５０の代わりに、内輪２７に少なくとも１本の軸方向に延びる穴（図示略）を刻設するとともに、ハウジング２に、その穴に対応させてその穴に挿入される、軸方向に延びるピン状体（図示略）を設けることにより凹凸嵌合構造を構成することも可能である。また、上記ピン状体５２は、ハウジング２内に固定される該ハウジング２とは別の部材、例えば図８に示す部材５４に設けられている構造とすることも可能である。
　本実施態様ではさらに、図８に示すように、ハウジング２内に、回転主軸５の内輪側軸端部５５を軸方向に支持する軸端支持部材５６が設けられている。軸端支持部材５６は、内輪２７あるいは上記部材５４の内側に予めねじを切る等しておくことにより、容易に設置できる。軸端支持部材５６としては、前述の如く、例えば、回転主軸５の軸端位置を調節するためのアジャスティングスクリューや、プレーンベアリング、スラストベアリング等を適用可能である。このような軸端支持部材５６を設けることにより、回転主軸の軸端位置が精度良く所定位置に決められることになる。
　また、図８に示すように、内輪側およびハウジング側の軸方向対向面間に、内輪２７を斜板傾角増大方向に付勢するスプリング５７が介装されている。スプリング５７を追加することにより、内輪２７を斜板傾角増大方向に復帰させる際の立ち上がり性がより良好に確保される。
  また、本発明においては、上記のような簡単な構造で高精度の斜板最小傾角規制機構を構成可能な内輪回転阻止機構としての凹凸嵌合構造は、別の形態を採ることも可能である。例えば、図９に示すように、内輪６１の外周に、少なくとも１つの（図示例では、３つの）軸方向に延びる凹部または凸部（図示例では、凹部６２）を形成するとともに、ハウジング６３の内周に、内輪側の凹部または凸部（図示例では、凹部６２）に対応させて軸方向に延びる凸部または凹部（図示例では、凸部６４）を形成することにより凹凸嵌合構造を構成することができる。この場合には、斜板最小傾角規制機構は、両凹凸部の終端同士が突き当たる構造により構成される。
　また、例えば、図１０に示すように、内輪７１の外周に、少なくとも１つの軸方向に延びる平面部７２を形成するとともに、ハウジング７３の内周に、内輪７１側の平面部７２に対応させて軸方向に延びる平面部７４を形成することにより凹凸嵌合構造を構成することができる。この場合には、斜板最小傾角規制機構は、両平面部７２、７４の終端同士が突き当たる構造により構成される。この形態では、平面部７２、７４同士の接触により内輪回転阻止機構が構成されるので、接触面積を大きく確保でき、耐磨耗性を向上できるとともに、内輪回転阻止機構の構造の簡素化も期待できる。
　上記平面部同士による内輪回転阻止機構においては、例えば図１１に示すように、内輪８１の外周において、周方向に複数の（図示例では、３つの）、軸方向に延びる平面部８２を形成するとともに、ハウジング８３の内周に、内輪８１側の各平面部８２に対応させて軸方向に延びる平面部８４を形成することにより凹凸嵌合構造を構成することもできる。平面部同士による内輪回転阻止機構が周方向に複数構成されるので、より確実に内輪８１の回転が阻止され、かつ、さらなる耐磨耗性の向上が期待できる。
  また、本発明では、図１～図５に示した実施態様とは別の実施形態として、例えば図１２に示すように、一対のボールガイド９１のうち主に外輪動力伝達方向９２に作用する側の一方のボールガイド９３、換言すれば、該ボールガイド９３におけるガイド溝の軸９４を、回転主軸５の中心軸５ａを含む平面９５上にオフセットすることにより、特定の動力伝達方向に限定してさらに接触荷重を低減することが可能である。なお、図１２において、矢印９６は内輪動力伝達方向を示している。
　また、図１３（Ａ）または（Ｂ）に示すように、複数のボールガイドのうち、回転主軸５を間に回転主軸５に対しておおよそ対称に配置された２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイド１０１が互いに平行に配置されている構成、換言すれば、該一対のボールガイド１０１を構成する内輪２７、外輪３０に形成されたガイド溝の軸１０２が互いに平行に配置されている構成、とすることもできる。この構成により、回転阻止機構部における回転方向ガタは、内輪２７、外輪３０に設置された一組のガイド溝底間距離とボール球径の関係で概ね決まることから、対称に配置された２つのボールガイドを互いに平行に配置しておくことにより、両ボールガイドにおけるクリアランスを所望のクリアランスに同時に設定、管理することが可能になる。その結果、このクリアランスの設定、管理が容易になって、ガタを小さく抑えることが可能となる。
　また、この一対のボールガイドが互いに平行に配置されている構成においては、例えば図１４（Ａ）または（Ｂ）に示すように、互いに平行に配置された一対のボールガイド１１１が、それらボールガイドを形成するガイド溝の軸１１２が回転主軸５の中心軸５ａを含む平面１１３上に位置するように配置されている構成とすることができる。このような構成とすれば、動力伝達方向を選ばずにボール接触荷重が最小となる。なお、図１４（Ｂ）では、外輪が一体形成された揺動板１１４の場合の構成が例示されている。
　本発明に係る揺動板式可変容量圧縮機は、あらゆる分野で使用される揺動板式可変容量圧縮機に適用でき、とくに小型化、信頼性の向上、耐久性、静粛性の改善、コストダウンの要求が高い車両用の分野、中でも、車両用空調装置に用いて好適なものである。
１　揺動板式可変容量圧縮機
２　ハウジング
３　フロントハウジング
４　リアハウジング
５　回転主軸
５ａ　中心軸
６　ロータ
７　ヒンジ機構
８　斜板
９　シリンダボア
１０　ピストン
１１　コネクティングロッド
１２　揺動板
１３　吸入室
１４　バルブプレート
１５　吸入孔
１６　吐出孔
１７　吐出室
２１　揺動板の回転阻止機構
２２、２３、２９、３３　軸受（ラジアル軸受）
２４　スリーブ
２５　ボール
２６　内輪のガイド溝
２７　内輪
２８　外輪のガイド溝
３０　外輪
３１、３２　スラスト軸受
４１　ボールガイド
４２、４３　ガイド溝の軸
４４　揺動中心を通る平面
４５　一対のボールガイド
４６　内、外輪に形成されたガイド溝の軸
４７　回転主軸の中心軸を含む平面
５０　凹凸嵌合構造
５１　溝
５２　ピン状体
５３　斜板最小傾角規制機構
５４　部材
５５　回転主軸の内輪側軸端部
５６　軸端支持部材
５７　スプリング
６１　内輪
６２　凹部
６３　ハウジング
６４　凸部
７１　内輪
７２　平面部
７３　ハウジング
７４　平面部
８１　内輪
８２　平面部
８３　ハウジング
８４　平面部
９１　一対のボールガイド
９２　外輪動力伝達方向
９３　一方のボールガイド
９４　ガイド溝の軸
９５　回転主軸の中心軸を含む平面
９６　内輪動力伝達方向
１０１　一対のボールガイド
１０２　ガイド溝の軸
１１１　一対のボールガイド
１１２　ガイド溝の軸
１１３　回転主軸の中心軸を含む平面
１１４　外輪が一体形成された揺動板

Claims (16)

  1. 　シリンダボア内に往復動可能に挿入されたピストンと、回転主軸とともに回転され該主軸に対し変角可能に支持された斜板と、前記ピストンに連結され前記斜板の回転運動が自身の揺動運動へと変換され該揺動運動を前記ピストンに伝達してピストンを往復動させる揺動板と、該揺動板の回転阻止機構とを備えた揺動板式可変容量圧縮機において、
    　前記揺動板回転阻止機構を、（ａ）ハウジング内に内輪回転阻止機構を介して回転が阻止されつつ軸方向に移動可能に支持され、内径部において軸受を介して前記回転主軸を相対回転および軸方向に相対移動可能に支持するとともに、動力伝達用に設けられた複数のボールをガイドするための複数のガイド溝を有する内輪と、（ｂ）前記揺動板の揺動運動の揺動中心部材として機能し、前記回転主軸上に該回転主軸に対し相対回転および軸方向に移動可能に設けられ、前記内輪に該内輪とともに軸方向に移動可能に係合されたスリーブと、（ｃ）前記内輪の各ガイド溝に対向する位置に前記ボールをガイドするための複数のガイド溝を有し、前記スリーブに揺動可能に支持され、外周側に前記揺動板が連結された外輪と、（ｄ）前記内輪および外輪に形成された互いに対向するガイド溝によって保持され、該ガイド溝間で圧縮されることにより動力伝達を行う複数のボールと、を有する機構から構成し、
    　前記ハウジング内に構成される内輪回転阻止機構を、内輪の外周とハウジングの内周との間の凹凸嵌合構造により構成するとともに、
    　該凹凸嵌合構造に、該凹凸嵌合構造の内輪側およびハウジング側の軸方向終端部同士が突き当たることにより前記斜板の最小傾角を規制する斜板最小傾角規制機構を構成したことを特徴とする揺動板式可変容量圧縮機。
  2. 　前記凹凸嵌合構造が、前記内輪の外周に、少なくとも１条の軸方向に延びる溝を刻設するとともに、前記ハウジングの内周に、前記溝に対応させて軸方向に延びるピン状体を設けることにより構成され、前記斜板最小傾角規制機構が、前記ピン状体の先端と前記溝の終端が突き当たる構造により構成されている、請求項１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  3. 　前記ピン状体が、前記ハウジング内に固定される該ハウジングとは別の部材に設けられている、請求項２に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  4. 　前記凹凸嵌合構造が、前記内輪に、少なくとも１本の軸方向に延びる穴を刻設するとともに、前記ハウジングに、前記穴に対応させて軸方向に延びるピン状体を設けることにより構成され、前記斜板最小傾角規制機構が、前記ピン状体の先端と前記穴の終端が突き当たる構造により構成されている、請求項１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  5. 　前記ピン状体が、前記ハウジング内に固定される該ハウジングとは別の部材に設けられている、請求項４に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  6. 　前記凹凸嵌合構造が、前記内輪の外周に、少なくとも１つの軸方向に延びる凹部または凸部を形成するとともに、前記ハウジングの内周に、前記内輪側の凹部または凸部に対応させて軸方向に延びる凸部または凹部を形成することにより構成され、前記斜板最小傾角規制機構が、両凹凸部の終端同士が突き当たる構造により構成されている、請求項１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  7. 　前記凹凸嵌合構造が、前記内輪の外周に、少なくとも１つの軸方向に延びる平面部を形成するとともに、前記ハウジングの内周に、前記内輪側の平面部に対応させて軸方向に延びる平面部を形成することにより構成され、前記斜板最小傾角規制機構が、両平面部の終端同士が突き当たる構造により構成されている、請求項１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  8. 　前記ハウジング内に、前記回転主軸の内輪側軸端を軸方向に支持する軸端支持部材が設けられている、請求項１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  9. 　前記内輪側およびハウジング側の軸方向対向面間に、前記内輪を斜板傾角増大方向に付勢するスプリングが介装されている、請求項１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  10. 　前記外輪が前記揺動板と一体に形成されている、請求項１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  11. 　前記揺動板回転阻止機構の内輪および外輪の互いに対向するガイド溝が、回転主軸の中心軸に対して３０～６０度の相対角度をもって形成され、かつ一つのボールガイドを構成する、互いに対向するガイド溝が、内輪の軸と外輪の軸との相対角度がゼロの状態にて主軸に垂直でかつ揺動板の揺動中心を通る平面に対し対称形態になるように配置されている、請求項１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  12. 　前記揺動板回転阻止機構の複数のボールガイドのうち、隣り合った２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイドが互いに平行に配置されている、請求項１１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  13. 　前記互いに平行に配置された一対のボールガイドが、回転主軸の中心軸を含む平面に対して対称に配置されている、請求項１２に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  14. 　前記互いに平行に配置された一対のボールガイドのうち一方のボールガイドを形成するガイド溝が、その軸が回転主軸の中心軸を含む平面上に位置するように配置されている、請求項１２に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  15. 　前記揺動板回転阻止機構の複数のボールガイドのうち、回転主軸を間に回転主軸に対しておおよそ対称に配置された２つのボールガイドを一対とし、該一対のボールガイドが互いに平行に配置されている、請求項１１に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
  16. 　前記互いに平行に配置された一対のボールガイドが、それらボールガイドを形成するガイド溝の軸が回転主軸の中心軸を含む平面上に位置するように配置されている、請求項１５に記載の揺動板式可変容量圧縮機。
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